Kas tulekul on superlaevad?
Tormi Soorsk
08.08.2011

Aastatuhandeid on inimkond ületanud veekogusid väga erinevate veesõidukitega. Tasapisi on nad arenenud aina suuremateks, erikujulisemateks ja võimsamateks, kõiksugu laevu oleks nagu nähtud, aga nüüd kavatseb Hydro Lance meid kõiki üllatada.

Lennukikandjatelt tõusevad õhku ja maanduvad lennukid, ise on nad hirmuäratava suurusega. Supertankerid või konteinerlaevad on kolossid, mis paljudele veeteedele või sadamatesse ei taha ära mahtuda. Kruiisilaevad on kui ujuvad linnad. Lisagem miljonid väiksemad alused ja siis jääb küsida, mida siin veel muuta?

Kuidas nad selle peale tulid?
Juba veerand sajandit on Kalifornias paiknevad korporatsioonid Hydro Lance (edaspidi HL) ja Hydro Lance Engineering, Inc. nende asutaja Robert T. Price’i eestvedamisel teinud uurimistöid uute laevade loomiseks. Eesmärgid on kõrgelennulised ja õilsad: kiirendada mitmekordselt kaupade ja inimeste transporti, vähendada meretranspordi riske, kahandada laevade kütusekulu kaubatonni või reisija kohta kuni seitse korda ja vähendada seeläbi keskkonna saastet kuni poole võrra, anda inimestele kiirem ja mugavam reisimisvõimalus jne jne. Ülimalt tore, eks?
Et saaks selgemaks, miks on vaja paljutki muuta, selleks tooks mõned näited.
Võrdlemisi tavaline, 634 kajutiga kruiisilaev Stattendam, mis reeglina sõidab Hollandi-Ameerika vahet, kaalub 55 451 tonni; reisijaid võtab peale 1266, meeskonnas on 704 inimest. Iga inimese kohta ei vähem kui 28 tonni laeva! Paraku peabki tavakohase konstruktsiooniga laev ka paratamatult raske olema, sest luksuslaeva tantsusaalid, sviidid, avarad restoranid või basseinid tuleb laeva mahutada, aga see tähendab suurt hulka toekaid kerekaari jm tugevdusi, vägevaid tekke ja vaheseinu ning tugevat korpust kõige selle ümber. Kas neid tonne inimese kohta ei anna siis vähendada?
Traditsiooniline kaubalaev on kõrgepardaline mürakas – kuidas muidu mahutada sinna tuhanded tonnid kaupa ja panna ta toime tulema ookeani raske ja kõrge lainetusega? Nii ta siis rullabki seal lainemägede vahel, korstnast paksu musta suitsu välja ajades, sest sügavalt vees istudes peab ta võitlema samaaegselt suure veetakistusega ja lainete jõuga. Meresõidu ajalugu teab küllalt juhtumeid, kus laev sellele kauakestvale stressile lõpuks järele annab ning ühel halval päeval lõpuks ka pooleks murdub. Võiks ju ehitada veelgi paksema kerega, kõrgema või pikema laeva, aga iga asja mõistlikkusel on piirid. Siis oleks ju vaja veel võimsamaid mootoreid, mis põletaks veel rohkem kütust ja saastaks õhku, laev ise oleks hulga kallim, aga küsitavaks jääks, kas kaup ka kiiremini kohale jõuaks. Kas pole muid võimalusi?
Ookeani kõrglaines on ka igati moodne reisilaev paljudele vastuvõetamatu – kõrgete parraste ja väikese süvise tõttu kipub ta tuules ja lainetes sedavõrd lengerdama, et lõbusõidu asemel ollakse hoopis merehaiged. Paljudele piisab õige väikesest laineloksest. Ehk saaks teha laeva, kus on igal ajal mugav olla?
Firmas ollakse uuringute tulemusel arvamusel, et laevad ja lennukid saastavad üheskoos atmosfääri rohkem kui kogu autotransport kokku – tavaliselt räägitakse just viimase osast. Peale terrorirünnakut New Yorgi WTC tornidele lõpetati mõneks ajaks lennuliiklus USA õhuruumis ja laevaliiklus tema sadamaisse. Juba nädala pärast kandis NASA satelliitide vaatlusandmeile tuginedes ette, et “see on esimene kord sellest ajast alates, kui vaatlussatelliidid on kasutusel: kogu Ameerika on saastevinest vaba, kaetud läbipaistva ja kristallselge õhuga kaldast kaldani”. Mõtlemapanev fakt, kas pole? Järelikult oleks vaja, et laevad vähem tossaksid (lennukid muidugi ka).
Kui jätta kõrvale tuumajõul liikuvad lennukikandjad ja aatomiallveelaevad, siis liiguvad laevad meredel mitte kiiremini kui purjekad 18. ja 19. sajandil oma 32sõlmelise (klipperid) tippkiirusega. Kus on progress? Kui laevad liiguks kiiremini, oleks neid ju vähem vaja nii kaupade kui reisijate veoks.
Loomulikult on põhjendusi uute laevade loomiseks veelgi, aga tähtsaimad said vist kirja.

Võti on HARTH
Kõnealused firmad on aastate jooksul võtnud uute laevade ehitamiseks hulgaliselt patente ja litsentse, kuid võtmeroll on HARTHTM-tehnoloogial (High Aspect Ratio Twin Hull). Maakeeli tähendaks see selle firma puhul kahte (tavaliselt) väga pikka ja kitsast (ehk väikese ristlõikega), teineteisest kaugel asetsevat laevakeret, millede vahel on veepinnast väga kõrgel kaupade või reisijate veoks mõeldud osa.
Laevaehitusega rohkem kursis olevad inimesed mõtlevad nüüd kohe katamaraanidest, SWATH-(Small Water-plane Area Twin Hull)-tehnoloogiaga ehitatud laevadest või hydrofoilidest. HL väidab kategooriliselt, et HARTH on hoopis midagi muud.
Katamaraanide kaks kere on kui kaks iseseisvat laeva oma pikkuste-laiuste-süviste suhtega, mis omavahel ühendatud tekiehitisega, vees istuvad need kered nagu tavalised laevakered – osa vees, osa veest väljas. Katamaraanidel – senini valdavalt veel purjekad – on inimeste jaoks palju ruumi, sest kasutada on nii kerede siseruumid kui tekiehitise omad. Leebemas meres on katamaraan suhteliselt stabiilne, kuid karmides oludes võib asi karmiks minna ka alusele endale. Tänu tema pikkuse-laiuse suhtele võib äärmuslikes oludes juhtuda, et kui suur laine ta ümber virutab, siis ümberpööratuks ta ka jääb. Tahtmata midagi ära sõnuda, nägid sellist ohtu meie purjetamise asjatundjad isegi Tätte-Matvere “Nordea” puhul. Lisaks rammivad katamaraani kered vastu- või poolpõiki tulevaid laineid täie rinnaga, mistõttu samad mehed olid reisi algul igapidi lengerdavas laevas hädas merehaigusega.
SWART-laevad on katamaraanidele sarnased, kuid siin annavad laevale ujuvuse kaks reeglina veepinna alla jäävat pontooni. Seetõttu on nad ränkades mereoludes ka tunduvalt stabiilsemad ja nõnda on paljud okeanograafilised uurimislaevad või päästelaevad tellitud sellest konstruktsioonist lähtuvatena. SWART-laevade ideega tuli välja Kanada mees Frederick G. Creed 1938. a, Briti patendi sai see tehnoloogia 1946. a, kuid laevaehituses hakkasid seda tüüpi laevad levima 1960-70 aastatel.
Hydrofoilid (veealuste tiibadega purjekad) tõusevad piisava tuuletugevuse juures veelaustele tiibadele toetudes veepinna kohale, vabanedes niiviisi suurest veetakistusest. Trimaraani l’Hydroptère (TM 4/2008) kiiruseks saadi 2007. a 90,2 km/h, kuid suure kauba- või reisilaevana ei saa selliseid laevu ehitada, ka suuremate veealuste tiibadega mitte.
Laevade stabiilsuse suurendamiseks on reisilaevadele lisatud tasakaalustavaid uimi jm – mingil määral on neist ka abi, aga laeva maksumusele lisavad nad ka üksjagu.
Aga mida siis pakub HARTH? Firma kodulehel www.hydrolance.net – kus on omakorda palju alamlehti – on mitmeid videoid. Ühel neist tehakse n-ö puust ja punaselt printsiip selgeks, võrreldes nende laevakere pliiatsiga. Kui kere on ülipikk ja samas kitsas (väikese ristlõikega), siis ei hakka need laineid rammima, vaid lõikavad neist läbi. Tänu pikkusele on kere üheaegselt mitte ühe-kahe laine meelevallas, vaid lõikab üheaegselt kümmet-kahtekümmet, sellega on kohe pikistabiilsus tagatud. Ja kui need kaks keret on üksteisest piisavalt kaugel, siis peaks ka külgsuunas olema stabiilsus palju parem kui praegustel laevadel. Lisastabiilsust annab tõik, et need kered on ookeanidele mõeldud variantide puhul suures osas vees (vee all). Tänu kere kitsusele on ka kere veetakistus väike, lõikab vett nagu uisk. Seetõttu usutaksegi, et uued laevad hakkavad liikuma merel palju kiiremini ning vajavad edasiliikumiseks väiksemaid ja vähem kütust põletavaid mootoreid.

Loodetavad plussid ja arvatavad miinused
Ühtki n-ö täismõõdus laeva ei ole firma veel valmis ehitanud. Firma enesekindlus põhineb kõigi seniste laevade plusside-miinuste kõrvutamisest saadud järeldustel, arvutisimulatsioonidel ja ka 9 m pika, pool tonni kaaluva mudeliga tehtud katsetel. Kas nende optimismi jagada või mitte, jäägu igamehe arvata, aga nad usuvad suutvat pakkuda:

mugavalt liuglevat püsikiirusega kulgemist ka väga tormisel merel;
rullamise-lengerdamise-sukeldumise-laineletõusmise kadumist;
inimesed ei jää mitte kunagi merehaigeks;
reisikiiruste kasvamist 60-150 sõlmeni (111-278 km/h)!;
kütusekulu vähenemist kaubatonni/inimese kohta kuni 7 korda;
atmosfääri mittesaastavate kütuste kasutamist;
laevad ei rammi laineid, kaovad sellega seotud pinged laeva kerele;
vööri/kiilulained pea olematud;
võimalik ehitada samal viisil nii kerglaevu kui suuretonnaažilisi;
võimalus luua stabiilseid aluseid naftapuurijaile, ookeaniuurijaile, avasadamaile, ujuvasulaile;
suurem reisiulatus, -kiirus, ökonoomsus, ohutus;
võimalus luua laevas suuri avatud ruume;
võimalus ehitada laevu, mis randuvad väga madalas vee otse rannale;
ja veel, ja teisi…

Muidugi on foorumites sõna võtnud ka hulk skeptikuid, kes ei usu selle tehnoloogia eelistesse ega teostatavusse, aga millal neid ei oleks? Põhiliste vastuväidetena kõlavad, et selliste pikkade kerede ehitamine võtab liiga palju materjali, ajades laeva maksumuse suureks. Kere pikkuse tõttu kardetakse ka, et nad jäävad konstruktsiooniliselt nõrgaks. Suuruse tõttu hakkavad nad näiteks terase kasutamisel ka kaaluma väga palju, hulk energiat läheb nende liikumasaamiseks. Arvatakse, et kahte keret ei saa ehitada üksteisest väga kaugele ilma konstruktsiooni tugevust ohtu seadmata. Lisaks öeldakse, et kui kered jäävad lähestikku, kaob ka stabiilsus külgsuunast tulevate lainete suhtes, lisaks arvatakse, et pikad kered on hoolimata sügavalt veesistumisele ikkagi külglainetele heaks ekraaniks, mille kallal oma jõudu näidata. Jne.

Ka siinkirjutaja kaldub ennemini skeptikute poolele, kuid see selleks. Loodetavasti pakub lugu vähemalt kaasamõtlemise võimalust. Ja oleks ju tore, kui see kõik teoks saaks…

Firma vastused enim esitatud küsimustele

Mis hoiab laeva ujumas?
Ei midagi muud, kui hästi uuritud ja igati rakendatavad hüdrodünaamika seadused – ujuvuse tagab veeväljasurve. Tasakaalu tagavad mitte güroseadmed, laeva tasakaalustav õõtsuv ballast või stabiilsusuimed, vaid laev ise. Leiutamine on sageli millegi ammu teadaoleva esiletoomine uue nurga alt.

Milliseid jõuseadmeid tarvitatakse?
Tulenevalt erinevate laevade suurusest ja kujust, on mõeldav kõigi tuntud jõuseadmete kasutamine, paigutades nad kas keredesse, pealisehitise alla või peale, suuremate puhul ka tugijalgadesse. Edasiliikumiseks, aga ka manööverdamiseks sobivad kõik liikuma panevad viisid, nii õhus keerlevad propellerid kui reaktiivmootorid, turbiinseadmed, veepaiskurid, igas suunas töötavad Azipod-seadmed... Kuna kõik mõeldavad jõuallikad on kasutatavad, siis on ka kütuste valik äärmiselt lai.

Kui kiiresti nad kulgevad?
Kiirus sõltub kasutada olevast jõust ja takistusest. HL laevade eripära lubab ideaalis eesseisvat veetakistust vähendada kuni 93 %, võrreldes tavalaevaga. HL laevade kered lõikavad end läbi vee, jättes kere libisema siledale veele nagu raudteeroopale. Laevade geomeetria võtab arvesse lainete struktuuri, vähendades nende poolt laevale tekitatavat stressi nullilähedaseks.
HL teab, et vee tihedus on ligi 800 korda suurem kui õhul, seepärast peavad laevakered olema väga voolujoonelised. Firma on enda sõnul väga hoolikalt tundma õppinud kõiki kiirust mõjutavaid tegureid, pühendudes eriti ookeanilainete jälgimisele ja analüüsimisele. Seetõttu loodetakse saavutada oma laevade kiiruseks vähemalt 60-80 sõlme (111-148 km/h) ja kui sellised laevad kord loodud, siis edasi minnes võib-olla ka uskumatuna tunduvad 160-200 sõlme (296-371 km/h). Usutakse, et toetudes oma laevade disainile, on see kõik võimalik – suurtele laevadele saab panna ka suuremad ja efektiivsemalt töötavad jõuallikad. Majanduslik tasuvus tuleb kasvanud kiirusest.

Kuidas käituvad uued laevad lainetes?
Kõik praegused laevad on raskelt lainetavas meres rohkem või vähem hädas. Tulenevalt HL-laevade väga pikast ja laiast baasosast, ei kõigu nad liikumisel tasapinna suhtes mitte rohkem kui üks-kaks kraadi, seistes kuni viis.

Milline saab olema süvis?
HL-laevade eripäraks saab olema väga madal süvis – nende süvist saab mõõta sentimeetrites. Näiteks 100tonnise HL-laeva süvis arvatakse jäävat umbes poole meetri kanti. Väike, pea olematu süvis tagab juurdepääsu igale poole.

Kui ohutud on need laevad?
Kuna laevad on ka väga tugevalt lainetavas meres väga stabiilsed, siis ei ohusta neid ka metalliväsimus, mis saab mõnikord saatuslikuks siiani ehitatud laevadele. Ujuvuse tagamiseks tehakse kõik sektsioonid individuaalselt ujuvad, kasutades vastavaid vahte, seega ei tohiks ka karile sõitmisel midagi juhtuda. See olevat aga nagunii võimatu, sest laevad tahetakse varustada satelliitnavigatsiooniseadmete, sonarite, radarite, öönägemisseadmete jms täppisjuhtimist võimaldavate abivahenditega – kuni spetsiaalsete helisignaalidega vaalade, delfiinide jt teelt peletamiseks, seda ka nende endi pärast.

Mis hoiab laevakeresid liikumas koos ja otse?
Dünaamikaseadused. Kord veerlema pandud ratas liigub sirgjoones edasi, kuni hoog raugeb. Lainete liikumiskiirused on laeva kiirusega võrreldes niivõrd väikesed, et enne, kui nad suudaks laeva kerele ja seega liikumissuunale mõju avaldada, surub kiirelt liikuv kere hoopis veele peale oma tahtmise.

Kus need laevad hakkavad seisma?
Igal pool, kus on ruumi. Nii reisi- kui kaubalaevad tehakse sellised, et nad ei vaja peale-mahalaadimisteks sadamate teenuseid. See annab neile täiendava suure eelise, lisaks laadimistööde kiirus ja juurdepääs igale poole.

Kui kallid nad on?
Kui neid toodetakse juba massiliselt, siis ei tohiks nad olla tavalaevadest kallimad rohkem kui 30 % – kuna nende ujuvkered on väga pikad, siis kulub sinna rohkem materjali, ka lisakaarte – ja –tugede ehitamiseks. Kuid kui lähtuda kaalust, siis annavad HL-laevad vastu kaks korda suurema ruumi reisijatele või kaubale. Reisijatele tähendab see ka avaraid ruume ja suurepäraseid vaateid merele.

Milline saab olema kütusekulu?
Sama kütusekulu juures kui praegused laevad, hakkavad HL-laevad liikuma vähemalt kaks korda, aga edaspidi veelgi kiiremini. Kütusekulult reisija ehk kaubatonni kohta loodetakse jõuda kuni seitse korda väiksema kuluni, kui praeguste laevadega võrrelda. Kuidas? Kui olete näinud, kuidas praegused supertankerid oma tömpi vööri läbi vee suruvad, suured vöörilainemäed ees, siis saab vahe HL-laevadega selgemaks. Ämbrit võib disainida igapidi, aga kui tahad, et ta oleks ikkagi ämber, siis jääb ta töntsakaks anumaks ikka.

Taolisi küsimusi ja vastuseid on palju, tõsisem huviline leiab need eelmainitud kodulehelt.

Loe ka laevandusekspert Heino Levaldi eksperthinnangut.

Sarnased artiklid