في مايو 2023، كشفت شركة BMW لصناعة السيارات عن مركبتها المائية الجديدة الكهربائية بالكامل والمعروفة باسم ”أيكون“ Icon، وهي سفينة يبلغ طولها 13.5 م وتعتمد بالكامل على طاقة البطارية. مثل السفن المحلقة Hydrofoil vessels الأخرى التي تمخر عباب المحيط، تستخدم أيكون مجموعة من الأجنحة المحلقة والمراوح الدافعة Propellers لتتحرك. لكن بدلاً من المحركات التي تعمل بالوقود الأحفوري، تعمل المراوح الدافعة بواسطة محركين كهربائيين بقدرة 100 كيلووات توفرها 6 بطاريات مثبتة أسفل السفينة. مثل أجنحة الطائرة، تستخدم القوارب المحلقة مثل أيكون أجنحة تحت الماء تقلل من مقدار السحب الذي تتعرض له السفينة، مما يزيد من سرعتها وكفاءتها في استهلاك الوقود. يتحقق ذلك باستخدام قانون نيوتن الثالث للحركة Newton’s third law of motion، والذي ينص على أنه عندما يؤثر جسم ما بقوة على جسم آخر، فإن الجسم الثاني يؤثر على الأول بقوة مساوية في المقدار ومضادة الاتجاه. بالنسبة إلى القوارب المحلقة، يعادل هذا القوة التي تُدفع للأسفل على الماء والقوة الراجعة المتساوية للمياه، مما يبقيها مستقرة أثناء الإبحار.
الشكل المنحني للجناح المحلق هو ما يمنحه قدراته الهيدروديناميكية. أثناء الحركة، يجب أن يتحرك الماء بوتيرة أسرع عبر الجانب العلوي الأطول من جناح القارب المحلق مقارنة بالمياه التي تتحرك تحته. مع مرور الماء بسرعة فوق الجزء العلوي من الجناح، ينخفض ضغطه- وهي ظاهرة تعرف باسم مبدأ برنولي Bernoulli’s principle. يظل الضغط أسفل الجناح مرتفعاً، مما يرفع الجناح للأعلى. عندما تكون قوة الرفع أكبر من وزن السفينة والقوة التي تطبقها على الماء، سيرتفع هيكل السفينة فوق السطح ويبدو وكأنه يطير فوق الأمواج. بفضل تصميم الجناح والهيكل المحلق للسفينة ”أيكون“، تدعي شركة BMW وشريكتها شركة تايد TYDE أن متطلباتها من الطاقة قد انخفضت بنسبة تصل إلى 80% مقارنة بتصميمات القوارب المحلقة الأخرى. يمنحها هذا نطاقاً يزيد عن 50 ميل بحري، أي نحو 58 ميل.
العبّارات المستقبلية
كثيراً ما ستجد تكنولوجيا القوارب المحلقة في اليخوت الخاصة وألواح التزلج Surfboards. لكن هناك اهتمام متزايد باستخدامها في وسائل النقل العمومية. باعتبارها بديلاً كهربائياً بالكامل لمحركات العبّارات التجارية التي تستهلك كميات كبيرة من وقود الديزل، فقد تصبح القوارب المحلّقة هي المعيار الخالي من الكربون. ليست العبّارات المحلقة مفهوماً جديداً، فهي قيد الاستخدام منذ منتصف القرن العشرين. تعمل العديد من الشركات حول العالم على تطوير سفن كهربائية بالكامل كحل مستدام. فمثلاً، تعكف شركة أرتيميس تكنولوجيز Artemis Technologies، وهي شركة صانعة مقرها في أيرلندا الشمالية، على تطوير العديد من القوارب المختلفة للنقل العام، مثل باخرة الركاب EF-24. بدأت البلدان في معظم أنحاء العالم أيضاً في التحول المستقبلي إلى القوارب المائية الكهربائية بالكامل، بما في ذلك العبّارات المحلّقة الجديدة من شركة أرتيميس، والمقرر أن تبدأ خدمة تجريبية حول جزر أوركني Orkney Islands الاسكتلندية في عام 2025.
تحت السفينة أيكون
كيف تبقى هذه السفينة الكهربائية بالكامل طافية؟
1 قيادة رقمية DIGITAL HELM
بداية من خرائط الملاحة وحتى تجنب الاصطدامات المرتكز على الذكاء الاصطناعي، يمكن التحكم في جميع جوانب السفينة عبر شاشة لمسية ذات تفعيل صوتي.
2 كبلات إعادة الشحن RECHARGING CABLES
في محطة الشحن القياسية في المارينا، يمكن شحن منظومة البطاريات في السفينة أيكون بنسبة 50% خلال ساعتين فقط.
3 نظام التحكم CONTROL SYSTEM
تعمل دفات التوجيه Rudders المحوسبة على تثبيت السفينة أيكون بشكل مستقل عن طريق نظام التحكم في الإبحار على متن السفينة.
4 الدفع PROPULSION
توفر مروحتان دافعتان من الرقائق المعدنية سرعة قصوى تبلغ 30 عقدة بحرية، أو نحو 35 ميل/ساعة.
5 البطاريات BATTERIES
توفر بطاريات BMW i3 عالية الجهد طاقة تبلغ 240 كيلووات/ساعة.
6 سفينة محلّقة HYDROFOIL
لزيادة طاقة البطارية، صمّمت السفن المحلقة لتوليد قوة سَحْب أقل أثناء تحركها.
الإبحار بالذكاء الاصطناعي
يمكن أن تتسبب الفجوة بين أجنحة الهيكل والقارب المحلق في عدم الاستقرار أثناء إبحار القارب المحلق فوق سطح الماء. ولمكافحة ذلك، صنعت شركة كانديلا Candela السويدية سلسلة C-8 من السفن المحلقة، والتي تستخدم الذكاء الاصطناعي لتصحيح مواقع أجنحة السفينة المحلقة في الزمن الحقيقي. باستخدام مجموعة من المجسات المثبتة حول هيكل السفينة C-8، يمكن رصد المسافة بين السفينة وسطح الماء باستمرار. مع تغير المسافة، إما نتيجة للرياح أو الأمواج، يبلغ برنامج الذكاء الاصطناعي المحركات الموجودة على الأجنحة، فتغير مواقعها تلقائياً تحت الماء للحفاظ على استقرار السفينة بقدر الإمكان.
بقلم: سكوت داتفيلد
