大海航行（Sail）新科技

大海航行（Sail）新科技
知識通訊評論第71期

船運雖是最具能源經濟效益的貨物運輸運方式之一，但依然耗費大量燃料，也排放全球四分之一以上的氮氧化物，二氧化硫也比陸運總量還要多。「未來運輸」的船運也在尋求節能減碳的科技新構想。

減阻競賽
水上航行船隻在沒有摩擦阻力作用下快速滑行，所需推進馬力較小，廢氣排放自然降低。因此，減少摩擦力，可能是減輕環境破壞程度的最有效方法。

微氣泡減阻
日本東京國立海洋研究所的兒玉良明(Yoshiaki Kodama)，發明一種從船殼底噴射出微氣泡群薄幕來減阻的方法，這些氣泡粒直徑僅零點二公分，原理即利用微氣薄幕取代「邊界層」(即船殼周圍厚度約一公分的水層，該處船身和水接觸面積最大)水流，以降低表面摩擦阻力。由於空氣的黏滯性比水低了一百倍，氣泡將可以大幅降低阻力，作法係從位於船首側邊的許多小孔噴出氣泡，由氣泡群形成的薄幕順著船殼表面飄浮，並藉由船殼板肋條防止氣泡飄離船身。

兒玉表示，今年初他們用一艘長一百二十公尺的船在日本近海進行一次全面實驗，發現使用微氣泡減阻技術後，可節省百分之十的能源，扣除製造氣泡所用能源後，節省效果也有百分之五。

氣層減阻
美國國防部先進研究計畫局正進行一項氣層減阻實驗(Air Cavity Drag Reduction, or AIRCAT)，希望藉由氣層效果，減少船舶行進阻力，其作法係在船殼表面製造氣層，可將水與船身接觸程度降低百分之八十。為形成氣層效果，必須依據計算流體力學來設計，以確保在波浪中，氣層能維持穩定結構，並配合船速調整形狀。模擬實驗結果發現，氣層讓摩擦阻力減少為原來的五分之一，船速也許可增加為原來的四倍。

浮在空中
隔絕與水接觸，將可大幅降低阻力。看似航空器的飛翼船，即利用飛行翼與水面間，因高速運動產生的空氣墊所形成的浮力，也就是翼地效應特性，在水面上航行。飛翼船係由蘇聯所研發，當初是為軍事目的而建造，其中以「KM型飛翼船」最為有名，船身長一百公尺，總重將近五百噸，滿載時速可達四百公里，被美國中情局喻為裏海怪物。

冷戰結束後，蘇聯曾嘗試將飛翼船改造為商業用途，但沒有明顯近展。不過俄羅斯政府在二○○七年宣布，為了提升海軍軍備，計劃打造一隻兩千三百噸級飛翼船艦隊，總載重量達九百噸，最高時速為七百七十公里。雖然飛翼船航行快速且比低空飛行航空器更省油，但由於其規格較小，所以經濟效益比不上一般貨輪。

雲覆蓋
並非所有氣體排放均會導致地球暖化，例如船舶的廢氣排放，即可促使雲層冷卻並增長。為了解在歐洲水域航行船隻對雲層形成的影響，德國漢堡大學遙感專家狄瓦斯哈里(Abhay Devasthale)及其同事，分析了六年的人造衛星資料，結果發現當航運頻繁時，船隻排放出的二氧化硫量增加，使雲層反射效果增加百分之一點五，有助於大氣中的水汽凝結成小水滴附著在凝結核上而成長，最後便形成雲朵。狄瓦斯哈里正針對船舶往來更為繁忙的大西洋海域，累積的二十年船運資料進行同樣的研究。

風箏
在船上掛一面帆，乍聽之下和高科技扯不上關係，但這可是航運業未來趨勢之一。位於德國漢堡的天帆(SkySails)公司，提出藉著在船頭懸掛大型風箏產生的動力航行，每年最多可省下百分之三十五耗油成本。天帆採取的方式，是讓船隻掛上像翅膀一樣的大型帆布，但不像豎立桅杆張開三角帆的傳統作法，而是像風箏一樣，用纜索牽著將帆升到船上方三百公尺以高度，配合該一高度強勁且穩定的風力，船員不需懂得風帆操控，由電腦調控風帆的方向及高度，促使貨輪航行。

二○○七年的十二月，天帆公司在兩艘中型貨輪裝上一百六十平方公尺的大風箏進行試驗，結果發現可以產生八噸的拉力，相當於A三一八型空中巴士的渦輪引擎所產生的動力。天帆公司表示，在最佳風力條件下，可以節省百分之五十的燃料，目前計有十萬艘以上的貨輪適合加裝此項裝備。

波浪動力
另一種較特別的方法，是運用波浪動力來降低船舶所需的耗油。日本航海冒險家堀江謙一(Ken-Ichi Horie)駕駛一艘波浪驅動船，從日本出發在海上航行一百一十天，航越七千公里，於今年七月到達夏威夷。該船利用波浪為能量航行，原理是將兩片鰭狀的葉片裝在船首之下，當洋流波浪流入時，葉片會自然地上下移動，製造出類似海豚扭動前進的效果，船行時速最高為五節(即每小時九點二五公里)。