القيدومة البصلية للسفينة، هل هي بتلك الأهمية؟

هل لجميع القيدومات تصميم واحد؟

أكثر ما يلفت انتباه الأشخاص العاديين ويثير تساؤلاتهم بشأن معظم السفن الحديثة، هو بروز ذو شكل بصلي في النهاية الأمامية للسفينة، وغالباً ما يكون تحت خط الماء.

لقد اعتدنا على تسمية هذا البروز بالقيدومة ، لتمييزه عن المقدم، فالمقدم  هو الجزء الأعلى من مقدمة السفينة ككل والذي يشتمل على إطار المقدمة، أما القيدومة فهي الجزء السفلي البارز من المقدمة، موضوع مقالنا هذا.

هل لاحظت أن سفينة التيتانيك الشهيرة لا تمتلك مثل هذا البروز؟ أنت محق، فقد كان ذلك قبل مئة عام خلت.

ولكن حاول إلقاء نظرة على تصاميم مقدمات السفن الحديثة، السياحية ، سفن الحاويات ، ناقلات الغاز الطبيعي المسال  وسفن الأبحاث …الخ، جميعها تتميز بمقدمة بصلية .

الآن خذ موقعك كمصمم سفن… ولنكمل.

عندما تندفع السفينة طولياً، تقوم بتوليد أمواج خاصة بها تسمى أمواج كلفن ، وهي تلك الأمواج التي تراها حول السفينة عندما تبحر في عرض البحر.

عملياً، هذه الأمواج هي عبارة عن طاقة ضائعة في الوسط ​​المائي. لكن من أين أتت هذه الطاقة؟

بعبارة أخرى، من قام بتنشيط جزيئات الماء لتكوين هذه الأمواج؟

الكتلة المتحركة للسفينة هي من يقوم بهذه العملية.

تزود السفينة بالطاقة عن طريق نظام الدفع ، يذهب جزء من الطاقة المقدمة من المحرك لتدوير الرفاص، الذي بدوره، يقوم بدفع السفينة لكن يضيع جزء من هذه الطاقة أيضاً.

أين تذهب بقية الطاقة؟

ألم نقل منذ قليل إن جزيئات الماء تم تنشيطها لتنقل الموجات؟ هذا ما سنسميه من الآن فصاعداً مقاومة الأمواج.

قد تسأل، ولكن ما علاقة كل هذا بالقيدومة البصلية ؟

لنعد إلى التايتانيك ذات القيدومة المستقيمة.

باندفاع التايتانيك إلى الأمام تتحرك جزيئات الماء باتجاه المؤخرة على مدى الطول الكلي للسفينة.

في حين ستكون سرعة جزيئات الماء تلك التي تسقط عند قائم مقدمة السفينة  تماماً تساوي الصفر، وتعرف هذه النقطة علمياً بنقطة الركود.

إذا كنت تذكر معادلة برنولي ، يكون الضغط أعلى عند نقطة الركود.

أي أن ضغط جزيئات الماء عند المقدمة يكون أعلى، بالتالي يعطي ارتفاعاً لقمة الموجة. وتسمى هذه الموجة بموجة المقدمة ، نظراً إلى أنها متولدة نتيجة حركة المقدمة خلال المياه.

لذلك في حال المقدمة المستقيمة، هنالك موجة تتشكل باستمرار، وتكون قمتها عند المقدمة. وبالتالي، سيكون هناك ضياع لجزء من طاقة المحرك في توليد هذه الموجة.

وبات عليك كمصمم أن تعمل على تخفيض هذا الضياع، كيف ستفعل ذلك؟

لنستعرض نوعاً آخر من الانقطاع أو عدم الاستمرار في التدفق (أي هيكل واقع تحت خط الماء في السفينة سيؤدي إلى اضطراب التدفق الصفحي وينتج عنه شكل من عدم الاستمرارية) تحت خط الماء عند المقدمة، أمام قائم مقدمة السفينة   ، سوف يعطي عدم الاستمرار ارتفاعاً لموجة أخرى عند أقصى نقطة أمامية.

وطالما أن قائم المقدمة لا يزال عند خط الماء، فإنه سيقوم بتوليد موجات مقدمة عادية.

إذن، عليك أن تفكر بتصميم شكل ما ينتج عنه اضطراب في التدفق وأن تحدد موضعه بحيث ينشأ عن موجة المقدمة والموجة المتشكلة عن عدم الاستمرار تداخل هدام فتقوم كل واحدة منهما بالحد من الأخرى

ها قد أصبت المبدأ الكامن وراء تصميم القيدومة البصلية.

فالتداخل الهدام يخفض ارتفاع أمواج المقدمة المتشكلة، ويقلل كذلك مقاومة الجر  المتعلقة بشكل البدن الذي تنتج عنه الأمواج.

في البداية، كانت المهمة الأساسية لإضافة هذا الانتفاخ هي الحد من مقاومة الجر، ولكن هذا ليس كل شيء إذ يمكنك الخوض في جوانب أكثر إثارة للاهتمام.

إنتاج الأمواج هو خاصية هامة لأشكال البدن المستدقة عند المقدمة، ولهذا السبب، تلاحظ أشكال موجات كلفن بارزة في السفن السياحية، والسفن ثابتة المسار ، واليخوت ، والطرادات البحرية .

بالنسبة لناقلات البضائع السائبة   ، أو ناقلات النفط  التي تتمتع بشكل بدن أكثر امتلاءً ، فمن الواضح أن أشكال البدن هذه لا تظهر أنماط موجة كلفن بارزة، لأن عرض خط الماء الملاصق لمقدمة السفينة يكون كبيراً جداً (أو بعبارة أخرى، فإن الاضطراب في التدفق يكون أعلى) لدرجة أن الضغط يرتفع إلى مستوى يعادل ارتفاع موجة المقدمة.

في هذه الحالة، تنكسر الموجة تماماً عند المقدمة قبل أن تسافر منتقلة على مدى طول السفينة.

لكن هل هذا يعني أن أشكال البدن الأكثر امتلاءً أكفأ من ناحية تبديد الطاقة؟ لا.

هل لدى أشكال البدن الأكثر امتلاءً مقاومة عالية ضد تكوين الأمواج؟ لا.

هل ستتحسن مقاومتها لإنتاج الأمواج بوجود القيدومة البصلية؟ بالطبع

إذاً، قم بتعديل على تصميم ناقلة النفط خاصتك وأضف القيدومة البصلية.

 

يؤثر موقع القيدومة البصلية تأثيراً كبيراً على فرق الطور بين موجة المقدمة والموجة الناتجة عن القيدومة، كما أن حجم انتفاخها هو العامل الحاسم بالنسبة لسعة الموجة الناتجة.

هنالك ميزة أخرى للانتفاخ في القيدومة البصلية هو أنه يقلل من الآثار الديناميكية لدرفلة السفينة.

إذ يستخدم الجزء الداخلي من الانتفاخ في معظم السفن كجزء من خزان المقدمة   ، وتتم موازنة خزان المقدمة للحد من تأثير الدرفلة، وذلك بالأخذ بعين الاعتبار العلاقة الطردية بين زمن دورة الدرفلة والبعد الطولي للأوزان عن مركز الثقل الطولي للسفينة LCG.

عندما تتم موازنة خزان اتزان القمة الأمامية، يزيد الوزن على مسافة أكبر عن LCG (والذي في معظم الحالات المثالية يكون خلف منتصف السفينة)، أي يزداد نصف قطر تدوير الدرفلة أو التأرجح الطولي ، وبالتالي تزداد دورة درفلة السفينة، مما يعني تأثيراً ديناميكياً أقل لحركة الدرفلة.

في حالات الإبحار في الجليد، يسمح الانتفاخ بكسر الجليد لينزلق على طول البدن بحيث يكون الجانب الرطب ملامساً البدن. قلة معامل الاحتكاك للجانب الرطب من الجليد، يقلل من الاحتكاك الواقعة على بدن السفينة.

من إيجابيات القيدومات البصلية أيضاً أنها تستخدم لاحتواء مراوح الدفع الجانبي (أو ما يسمى بدواسر المقدمة)  في السفن المزودة بمنظومات من هذا النوع.

في السفن البحرية العسكرية التي تستخدم الترددات الصوتية العالية مثل السونار ، المقدمات البصلية تعمل أيضاً عمل غطاء حماية، إضافة لدورها في الحد من تأثير الاحتكاك.

يبقى أن نذكر أنه بعد إجراء اختبارات النماذج لمجموعة واسعة من أشكال البدن وأشكال الانتفاخ، وجد أن الانتفاخات في المقدمة ليست فعالة في جميع سرعات الخدمة (لها علاقة بأرقام فرود).

في القيم المنخفضة للغاية من رقم فرود، وجد أن المقدمات البصلية تزيد من مقاومة احتكاك الماء. أتتساءل لماذا؟

لأن الانتفاخ فعال فقط عندما يقوم بتشكيل موجته الخاصة جنباً إلى جنب مع موجة المقدمة. ولكن عند الأرقام المنخفضة جداً من فرود فإن تشكيل الأمواج الناتجة عن الانتفاخ بالكاد يحدث. وكون القيدومة البصلية لا تزال يقع تحت خط الماء يزيد إجمالي المساحة السطحية المغمورة من السفينة، وبالتالي يساهم في زيادة مقاومة الاحتكاك السطحي.

 

هل تعرف المزيد عن أهمية المقدمة البصلية للسفن؟

دعنا نعرف في التعليقات أدناه