مقاله روش های کاهش مصرف سوخت در شناورهای دریایی

بخشی از مقاله

روش های کاهش مصرف سوخت در شناورهای دریایی
چکیده
هرینه سوخت یکی از بخشی های مهم و تاثیرگذار در هزینه های شناورها است. دراین مقاله روش های مختلفی که برای کاهش مصرف سوخت کشتی در طی سالهای اخیر مورد استفاده قرار گرفته است مرور شده است. با توجه به این که مقاومت شناور مهمترین پارامتر در مصرف سوخت شناور است. ابتدا، اجزا مختلف مقاومت و روش های کاهش مقاومت بررسی است. همچنین روش هایی از قبیل بهبود فرم بدنه، استفاده از حباب هوا و پوششی های جدید، کاهش وزن و بهبود راندمان سیستم رانش برای کاهش مصرف سوخت مورد بررسی قرار گرفتهاند. استفاده از سیستمهای پیش برنده جدید و دقت در نگهداری و بهرهبرداری شناور عوامل مهم دیگری هستند که به آنها اشاره شده است و می توانند در کاهش مصرف سوخت شناور تاثیر داشته باشند..
کلمات کلیدی : مصرف سوخت - مقاومت - شناورهای دریایی
۱- مقدمه
بزرگ در حدود ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ لیتر در ساعت است. این بدین معناست که مصرف سوخت یک کشتی در یک ساعت بیش از مصرف سوخت یک سال یک خانواده است. هزینه سالیانه سوخت یک کشتی که ۲۰ ساعت در طول روز به فعالیت مشغول است در مرتبه میلیون دلار است. بر این اساس حتی تغییرات کوچک که باعث کاهش مصرف سوخت شود تاثیرات چشمگیری داشته و نتایج قابل ملاحظه بدنبال خواهد داشت. برخی از فاکتورهای مهم که تاثیر زیادی در مصرف سوخت کشتی ها دارند عبارتند از:
• پارامترهای ویژه کشتی از قبیل ابعاد، فرم بدنه و وزن،
• تعداد موتورهای اصلی فعالی،
• سرعت کشتی،
• جریان آب (جهت و سرعت)،
• عمق آب،
• آبخور کشتی ( با توجه به بار)،
• باد و امواج (جهت و قدرت)
به طور خلاصه نمایش میدهد. به طور کلی، بیشتر روش ها بر کاهش درگ کشتی و برخی نیز بر افزایش راندمان سیستم محرکه و بازده بهرهبرداری از شناور تمرکز نمودهاند.
- مقاومت کشتی ها
یکی از اهداف طراحی بهینه شناورها، کاهش مصرف سوخت با کاهش مقاومت شناور است. لذا در این قسمت ابتدا مقاومت شناورها و پارامترهای موثر در مقاومت بیان خواهد شد، سپس نحوه کاهش مقاومت و تکنولوژیهای جدید مرتبط با آن تشریح خواهد شد. هنگامی که کشتی در آب آرام حرکت می کند، نیرویی بر خلاف جهت حرکت اش را تجربه می کند. این نیرو، مقاومت آب در برابر حرکت کشتی است که به مقاومت کل بدنه (RF) تعبیر می شود. این همان نیروی مقاومی است که برای محاسبه توان مؤثر کشتی از آن استفاده می شود. مقاومت آب آرام یک کشتی تابعی از چند عامل است مقاومت یک شناور واقعی به صورت مستقیم قابل محاسبه نیست، اطلاعات موجود در مورد مقاومت کشتی ها از تستهای مدل ها گردآوری شده است. مقاومت به دست آمده در آب آرام به اجزاء مختلف تقسیم می گردد، همه این مؤلفهها بر یکدیگر تاثیر گذار بوده و نمی توان آنها را به صورت مستقل اندازه گرفت. مؤلفه های مقاومت به طراحی فرم بدنه کمک نموده و طراح می تواند تاثیر مؤلفه های مقاومت را بررسی نماید. شکلی
- ۲ یک نمای کلی از مولفه های مقاومت را ارائه می دهد. مقاومت کلی در آب آرام در شناورهای با فرم بدنه جدید دارای مولفه های متفاوتی نسبت به شناورهای معمول است. طبیعتا با توجه به ماهیت و نحوه شکل گیری هر یک از مؤلفههای مقاومت میتوان روشی هایی جهت کاهش آن پیشبینی و مورد استفاده قرار داد ۲].
۳- کاهش مقاومت همان طور که اشاره شد کاهش مقاومت شناور یکی از روشهای مهم در کاهش مصرف سوخت به شمار میرود. در این قسمت به تجارب مختلف در این خصوصی اشاره میگردد.
۳- ۱- بهینه سازی فرم بدنه
متخصصین دریایی و نیروی دریایی فعالیتههای زیادی برای افزایش راندمان شناورها، کاهش هزینه عملیات، و بهبود عملیاتهای دریایی انجام داده اند که اغلب به تغییرات فرم بدنه و سیستم پیش برنده مرتبط بوده است. هدف اصلی از چنین تحقیقاتی بررسی روشهای بهینهسازی برای کاهش درگ از منظر افزایش روشی های طراحی با در نظر داشتن اصولی هیدرودینامیک است. همچنین نیاز به یافتن روشی هایی برای اطمینان و اعتبار دهی روشیهای بهینه سازی است، که نیاز به تعریف و اختصاص بهینه سازی هیدرودینامیکی است. پارامترهای طراحی بر یکدیگر تاثیرگذار بوده و احتمالا با اهداف دیگر در تناقض است بنابراین بررسی و کنترل تمامی پارامترها و تاثیر آنها بر اهداف متفاوت حائز اهمیت می باشد. بررسی ها برای بهبود طراحی معمولا بر اساسی مدل CFD انجام می شود و نتایج برای ارزیابی نهایی در حوضچه کشش مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به قابلیتهای نرم افزارهای CFD امکان تغییر فرم بدنه و بررسی نتایج در مقاومت آن وجود دارد و تحقیقات گستردهای در این خصوص در حال انجام است
۳- ۲- پوشش و مواد پلیمری
افزودن مقدار کمی مواد پلیمری در میدان جریان سیال باعث کاهش درگ می گردد، تحقیقاتی در این زمینه توسط Tom | ۵ او MySelS|۶انجام شده است و تاثیر مواد پلیمری بررسی شده است. در طی سه دهه گذشته، مقاله های زیادی در ارتباط با تاثیر مواد پلیمری بر کاهش درگ منتشر شده است که به سه دسته تقسیم می شوند ۷. دسته اول شامل مطالعه کاهش درگ از منظر مولکولی است. رفتار مولکولهای پلیمری در مدل های مختلف جریان بررسی شده است. Lumley۸ مروری بر مقاله های که به بررسی دینامیک مولکولهای پلیمر بر جریان توربلانس می گذارد انجام داده است. همچنین مطالعات تئوری در این مورد توسط Rabin و Ziellinska |۹| انجام شده است. دسته دوم شامل مطالعاتی است که تاثیر مواد پلیمری را بر زمان اغتشاش مورد بررسی قرار می دهد. یک نمونه از فعالیتهایی که در این زمینه انجام شده است مطالعات Virk ۱۰] است. آنها سرعت جریان در یک لوله با مواد پلیمری با درصد وزنی مختلف را اندازه گیری نمودند و تاثیر مقدار مواد پلیمری مورد را بررسی قرار دادند. در دسته سوم مطالعات نیز به بررسی تغییر ساختار اغتشاش در اثر استفاده از مواد پلیمری پرداخته شده است. استفاده از رنگهای دریایی برای جلوگیری از افزایش مقاومت تکنولوژی دیگری است که مورد استفاده قرار گرفته است. این روش مستقیما باعث کاهش درگ نمی شود بلکه سعی در ثابت نگه داشتن درگ با ایجاد سطح صاف با استفاده از پوشش دارد. این پوششی ها می توانند مانع افزایش درگ شناور در اثر چسبیدن خزههای دریایی به کشتی گردند. Sea Slide یک نوع از پوششهای دریایی است که اصطکاک بین بدنه و شناور را کاهش میدهد و در شناورها مورد استفاده قرار گرفته است.
۳- ۳- کشتیهای با پوشش هوا
استفاده از محفظه هوا (Air CaVity)، حبابهای ریز (MicrObubble) و فیلم هوا (Air Film) سه روشی هستند که برای کاهش مقاومت شناورها با تزریق هوا به زیر کشتی انجام می گیرند. این تکنیکها باعث کاهش درگ خالص می گردند و در نتیجه شناور به توان کمتری نیاز خواهد داشت. در برخی آزمایشها با تزریق هوا بیش از ۵٪ کاهش درگ بدست آمده است، به عبارت دیگر با استفاده از این تکنیک، توان مورد نیاز کشتی کاهش یافته و با توان یکسان می تواند به سرعتهای بالاتری دست پیدا کند. برای شناورهایی که هدف رسیدن به سرعتهای خاصی است با استفاده از طرح ACS می توان حداکثر کاهش را در محدوده خاصی از سرعت داشت.
محفظه هوا (Air CaVity) بر پایه روش موفقیت آمیز کاهش مقاومت اصطکاکی با استفاده از تزریق هوا در کف شناور استفاده شده است. هوا در قسمت خاصی از پروفیل کف تزریق می شود، که باعث ایجاد یک لایه یکنواخت از هوا در زیر شناور میگردد و سطح قابل توجهی از شناور را از تماس با آب جدا می کند. در شکل - ۳ تصویری از SeaCOaSter مشاهده می شود. SeaCOaSter، یک شناور ترکیبی است که از ترکیب کاتاماران و ACS به وجود آمده است و از هوا برای کاهش مقاومت کاتاماران استفاده شده است. قدرت مورد نیاز این شناور در حدود ۶۰٪ قدرت مورد نیاز کاتامارانهای معمولی است ا ۱۱]. یکی دیگر از مزایای شناورهای با محفظه هوا، مصرف کم هوای مورد نیاز محفظه است ( این مقدار یک دهم میزان مورد نیاز شناور SES است). نتایج تجربی بیانگر این است که با مصرف تنها ۳٪ از توان سیستم محرکه شناور برای تزریق هوا، تا حدود ۲۵٪ کاهش درگ وجود خواهد داشت || ۱۲]. ایده حباب هوا برای کاهش اصطکاک پوسته ای شناور مورد استفاده قرار میگیرد. در شناورهای معمولی؛ اصطکاک پوسته ای ۸۰٪ مقاومت کل کشتی است. برخی از متخصصین در ژاپن، میزان تاثیر تزریق حبابهای هوا بر مقاومت کشتیهای معمولی را مورد بررسی قرار دادهاند. نتایج حاصل از بسیاری از آزمایشها بیانگر این موضوع است که استفاده از حبابهای هوا تاثیر زیادی در کاهش مقاومت کشتیها دارد. یک کمیته تحقیق در سال ۲۰۰۱ آزمایشی با استفاده از یک کشتی واقعی به نام Seliun-Maru انجام داده است (شکل -۴). کشتی Seiun-Maru متعلق به موسسه ملی آموزش های دریایی ژاپن است || ۱۳ ا. شکل - ۵ یک مثال از کاهش مقاومت اصطکاکی را نشان می دهد. این نتایج با استفاده از اندازه گیری مقاومت شناور با استفاده از سنسورها در هنگام تزریق حباب هوا بدست آمده است. محور افقی مقدار تزریق هوا و محور قائم نسبت کاهش مقاومت اصطکاکی نسبت به مقاومت بدون حباب را نمایش می دهند. این شکل نشان میدهد که با افزایش تزریق حباب هوا، مقاومت اصطکاکی تا مقدار ۸۰٪ کاهش مییابد ||۱۴| آزمایشی دیگر مربوط به شناور SES است که به سیستم کاهش درگ با استفاده از حباب (MBDR) مجهز شده است. این شناور از دو سیستم تزریق هوا استفاده می کند. تست مدل این شناور بیانگر این است که سیستم MBDR مقاومت شناور را به میزان ۵- ۱۵٪ کاهش می دهد. همچنین در آزمایش نمونه واقعی، سرعت شناور ۲/۵-۳
٪ در سرعت ۴۰- ۴۵ گره افزایش یافت آ۱۶]. شکل -۶ تراست شناور در هنگام تزریق هوا با ماکزیمم توان کمپرسور و نصف این مقدار را نمایش میدهد. تحقیقات Latorre and BablenkO نشان دهنده حساسیت کاهش مقاومت به جهت تزریق هوا بر سطح شناور است ۱۷ ا
. ۴-۳- فرم بدنه های جدید بدنه های
جدید اصلاحات موفقیت آمیزی در بدنه های معمولی و کاهش مقاومت شناورها به وجود آوردهاند. در دو دهه گذشته، پیشرفتهای چشمگیری در شناورهای دریایی غیر مرسوم و سریع برای کاربردهای مختلف، به خصوصی کاربرد نظامی، مسافربری های سریع، و قایق های مسابقه ای انجام شده است. شکلی - ۷ روشیهای اصلی کاهش مقاومت در شناور با فرم بدنه های جدید را نشان می دهد. در حال حاضر، شناورهای زیادی با استفاده از این روشی ها طراحی و ساخته شده اند [۱۸]. برخی از شناورهای دریایی مدرن بر سطح آب حرکت می کنند به عنوان مثال شناورهای پروازی، هاورکرافت ها و WIG ها را میتوان نام برد که با ترکیب نیروهای هیدرواستاتیکی، هیدرودینامیکی، آئرو استاتیکی و آئروینامیکی به حرکت می آیند. برخی دیگر دارای حجم زیادی در زیر آب هستند به عنوان مثال SWATH و SLICE را میتوان نام برد. در این بخش مروری بر انواع شناورها با فرم بدنه های جدید انجام خواهد گرفت. کشتیهای چند بدنه افزایش سرعت کشتیهای جابجایی مرسوم تنها تا مقدار خاصی امکانپذیر است. برای بیشتر فرم بدنه ها در عدد فرود حدود 0.4 < "F، مقاومت موج سازی به صورت تناوبی با سرعت افزایش مییابد. یک روش برای افزایش سرعت شناور، خصوصا زمانی که نیاز به سطح عرشه بزرگ است، استفاده از چند بدنه است. مرسوم ترین شناور چند بدنه کاتاماران است || ۲۰]. SLICE a SWATH As a as slallalls 4.J. slo (Small Water Plane Area Twin Hull) SWATH نخستین بار در نیروی دریایی آمریکا و ژاپن طراحی شدند. بیشتر SWATH ها برای سرعتهای کمتر از ۲۵ گره طراحی شدند. مفهوم SWATH به نوعی از کاتاماران اطلاق می شود که دارای دو بدنه کامل مغروق هستند و هر کدام با یک ستون نسبتا نازک به سازه بالایی متصل می شوند. به صورت معمولی SWATH دارای دو نیم بدنه مغروق است که دارای طول مشابه طول شناور است. در شناور SLICE تغییراتی در چیدمان بدنه های مغروق SWATH به وجود آمده است. همانطور که در شکل -۸ نشان داده شده است، SLICE به توان کمتری نسبت به SWATH نیاز دارد و برای رسیدن به سرعت مشابه ۲۰-۳۵٪ توان کمتری نیاز است [۱۹ ]. SLICE دارای حرکت نرم و مناسب مشابه SWATH در سرعتهای بالاتر و با توان کمتر است. شناورهای تک بدنه ( L/B بزرگ) اصل برش موج (WaVe-piler Cing) را میتوان برای شناورهای تک بدنه معمولی شبیه پروژه MTG نیز مورد استفاده قرار داد. KVaerner MaSayardS و گروه طراحی او شناور EurOeXpreSS را بهبود داده و آن را به یک شناور مسافربری با سرعت بالا تبدیل نمودند، شکلی -۹. این شناور دارای بدنه بسیار باریک بوده و با استفاده از دو شکستگی نیروی لیفت و تعادل دینامیکی را تولید میکند. این شناور قابلیت رسیدن به سرعت ۴۰ گره دریایی را دارا بوده و دارای نسبت طول به عرض، ۹ به ۱ است ا۲۱]. شناورهای پروازی سازه بدنه این شناورها ساده است. تعداد شناورهای پروازی در جهان بسیار زیاد است و برای حمل مسافر، فعالیتهای نظامی، مسابقه و تفریحی استفاده می شود. قایقهای پروازی به گونه ای طراحی می شوند که در هنگام حرکت از سطح آب بلند شوند. آنها خیلی سریع حرکت می کنند اما نیاز به قدرت زیادی برای بلند شدن از سطح آب دارند. در سرعتهای بالا که شناور از سطح آب جدا شده است حدود ۸۰٪ از وزن شناور توسط نیروی هیدرودینامیکی تحمل می شود. شکل - ۱۰ نمودار نوعی از مقاومت شناورهای پروازی و کاتاماران با حجم یکسان را نشان میدهد. کاتاماران دارای مقاومت کمی در سرعت های پایین است و کارایی بهتری نسبت به شناورهای پروازی در این منطقه دارد اما با افزایش سرعت، شناورهای پروازی دارای مزیت بیشتری است. شناور هیدروفویل هیدروفویل ها شبیه هواپیماها، از سطح بالی برای تولید نیروی لیفت استفاده می کنند (شکل -۱۱). با توجه به این که چگالی آب بسیار بیشتر از چگالی هوا است سطح بالی هیدروفویل بسیار کمتر از بال هواپیما است. هیدروفویل ها میتوانند هیدروفویل های سطحی (SPH) و یا هیدروفویل های کاملا مغروق (FSH) باشند. شکل -۱۲ تاثیر شرایط دریایی بر سرعت هیدروفویل را نشان می دهد. مشاهده می شود که با افزایش ارتفاع موج، سرعت شناور به اندازه کمی کاهش مییابد. از معایب هیدروفویل ها میتوان به محدودیت در حجم بار و آبخور زیاد اشاره نمود.
شناور با بالشتک هوا هاورکرافتها به عنوان شناورهای دو زیست تنها با نیروی بالشتک هوا ساپرت می شوند. شناورهای ACV توانایی عملیات در سرعتهای بالا دارند و انفجار زیر آب آسیبی به آنها وارد نمی کند و آبخور کم به آنها قابلیت دوزیست بود را داده است ۲۳]. شناور دیگری که شبیه ACV فعالیت می کند شناور Surface Effect Ship) SES) است. SES یک نوع کاتاماران است که فضای بین دو بدنه بالشتک هوا ایجاد میگردد.

یک Wing In Ground effect) WIG) شناور بین هاورکرافت و هواپیما است. در WIG از پدیده تاثیر زمین استفاده می شود (شکل - ۱۳). هنگامی که بالی به سطح زمین نزدیک می شود، نیروی لیفت افزایش مییابد، شکل - ۱۴ توضیح میدهد که با نزدیک شدن بالی به سطح زمین، نیروی لیفت به مقدار قابل توجهی افزایش مییابد در حالی که تغییرات درگ اندک است در نتیجه نسبت لیفت به درگ افزایش یافته و راندمان افزایش مییابد. این وسیله دارای راندمان بهتری نسبت به هواپیما است و سوخت کمتری مصرف می کند. مطالعات بیشتر در مورد این شناور در کشورهای آلمان، آمریکا، چین و برخی دیگر از کشورها در حال انجام است ۲۶].
۴- بهبود سیستم رانش نیاز به کاهش مصرف سوخت در حمل و نقل دریایی باعث شده که طراحان سیستمهای محرکه ای را انتخاب نمایند که دارای کارایی بالا بوده و در سرعت ها و شرایط مختلف اقتصادی باشند. همچنین ترکیب خصوصیات هیدرودینامیکی بدنه و سیستم محرکه شناور برای ایجاد تراست لازم در سرعت های مختلف مورد توجه بسیاری از متخصصین قرار دارد و طبیعتا در طراحی بهینه باید مد نظر قرار گیرد.
سيستم پروانه بسیاری از شناورها از پروانه گام ثابت مغروقی استفاده می کنند. پروانه های سطحی برای شناورهایی که در سرعتهای بالا یا دارای محدودیت آبخور هستند استفاده میشود. سیستم واترجت برای افزایش سرعت در شناورهای بزرگ استفاده می شود
۳.واترجت
این سیستم در ابتدا تنها برای شناورهایی کوچکی مناسب بود که نیاز به انجام مانور همراه با محدودیت آبخور نیز بودند. اما در سالهای اخیر از این سیستم برای شناورهای بزرگ با سرعتهای بالا نیز استفاده شده است ا۲۸]. این مکانیزم پروانه ای که در ابتدا برای محرکه هوایی استفاده می شده از دو پروانه هم محور تشکیل شده که یکی پشت دیگری قرار دارد و دو پروانه در جهات مخالف چرخش می کنند.(شکلی -۱۵) مهمترین سود هیدرودینامیکی این سیستم این است که میزان قابل توجهی از انرژی دورانی را جریان که در حالت تک پروانه ای تلف می شود می توان بازیابی کرد. همچنین این نحوه قرار گیری پروانه ها ایجاد تعادل در گشتاور مقاوم را بهتر می کند و انتقال گشتاور را در حالت پایدار و بدور از ارتعاش ممکن می سازد. شایان ذکر است که پروانه عقب تر قطر کمتری نسبت به پروانه جلوتر دارد و از این طریق بهتر می تواند جریان ناشی از انقباض جریان پشت پروانه اول را جمع آوری کند و اثرات آن را کم کند. تحقیقات عملی، تئوری و تجربی زیادی روی این نوع ایجاد محرکه انجام شده و به صورت عملی روی شناورهایی با دورهای حدود ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ Tpml به کار برده شده است. بزرگترین کشتی که در آن از این سیستم استفاده شده یک VLCC به وزن ۲۵۸۰۰۰ تن بوده که در سال ۱۹۹۳ پیاده سازی شده است
Podded propellers
از اوائل قرن نوزدهم یک سیستم جدید محرک راه خود را در صنایع دریایی باز کرده است. این سیستم شامل یک پروانه همراه با یک بدنه دو کی شکل در جلوی آن است وزیر کشتی قرار می گیرد، محرک پوشش دار یا pOd نامیده می شود مهمترین مشخصه این نوع محرکه نسبت به انواع دیگر به غیر از شکل ظاهری این است که تولید کننده اصلی نیروی محرکه موتور الکتریکی بوده که همراه و در جلوی توپی پروانه زیر سطح قرار می گیرد (شکل -۱۶). در سالهای اخیر این نوع پروانه ها از اهمیت بیشتری برخوردار شده و کاربردهای وسیعی پیدا کرده اند. بخصوصی در شناور های مسافربری این سیستم ها کارایی خود را به خوبی اثبات نموده اند و استاندارد جدیدی از لحاظ راحتی و کاهش کاویتاسیون و ارتعاشات برای این نوع شناور ها معرفی نموده اند
از مزایای این سیستم می توان به قابلیت مانور بالا، امکان نگه داشتن ناگهانی شناور در مسیر کوتاهتر (تا نصف طول مسیر لازم در حالت عادی)، حفظ قابلیت مانوردهی در حال نگه داشتن آن، مصرف سوخت کمتر، کوچک تر شدن موتورخانه و کاهش نویز و ارتعاشات اشاره نمود. علاوه بر آن عدم نیاز به شیفتینگ های طولانی، سکان، پروانه های با پیچ قابل کنترلی (CP) و گیربکس های کاهنده باعث شده تا در فضا و وزن و همچنین میزان کار لازم برای نگهداری این سیستم ها کاهش قابل ملاحظه دیده شود. پروانه های سطحی در حال حاضر، پروانه های سوپرکاویتاسیون و واترجت برای شناورهای با سرعت بالا مناسب هستند. اما پروانههای سطحی دارای قابلیت خوبی برای سرعت بالا هستند. شکل - ۱۷ راندمان تقریبی انواع مختلف پیش برنده ها را نمایشی می دهد. پروانه های سطحی دارای مزایای زیر است. ۱) راندمان بالا ۲) اجتناب از مقاومت شافت و توپی ۳) احتمال پایین وقوع کاویتاسیون (در شکل -۱۸ یک نمونه از SPP نشان داده شده است ||۲۹||) ۴- ۲- تولید توان یکی از قسمتهای مهم در کاهش مصرف سوخت یک شناور سعی در افزایش راندمان سیستم تولید توان یا محرکه اصلی شناور است. توربین گاز روشهای مختلفی برای دستیابی به قدرت خروجی بالاتر با بهبود راندمان در حال بررسی است. توربینهای گازی پیشرفته در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند. توان خروجی و راندمان بالای این نوع از موتور آن را تبدیل به یکی از گزینه های مناسب برای استفاده در دریا کرده است. افزایشی استفاده از توربین گاز به دلیل استفاده از ۱) سردکن میانی، ۲) تجدید گرما، ۳) تزریق بخار، ۴) باز گرمایشی، ۵) سیکل بسته سرمایشی، ۶) اکسایشی و ۷) بازگشت آب است || ۳۰].

در سالهای اخیر استفاده از پیل سوختی در شناورهای نظامی و تجاری به دلیل مزایای آن، رشد چشمگیری داشته است. سیستم پیل سوختی تمیز بوده و دارای راندمان بالایی است و قابلیت تولید الکتریسیته و گرما از راکتورهای الکتروشیمیایی را دارد. از دیگر مزیتهای پیل سوختی، اندازه کوچک و بیصدا بودن آن است ||۳۱|| سیستمهای ترکیبی سیستمهای ترکیبی معمولا از ترکیب موتورهای دیزلی، توربین بخار، توربین گاز و موتورهای الکتریکی به وجود می آیند. انواع مختلفی از این سیستم های رانشی با نام های CODLOG ،CODAG ،CODOG ،COSAG و غیره در حال استفاده برای شناورهای مختلف است این نوع سیستمها برای شناور امکان عمل در سرعتهای مختلف را فراهم آورده و شناورها میتوانند در چندین مد عملیاتی با مصرف سوخت نسبتا بهینه عمل کنند [۲۷].
۵- بهره برداری طراحی مناسب و ساخت بهینه یک شناور باعث اطمینان در عملکرد بهینه آن نمی باشد. به عبارت دیگر ممکن است از یک شناور به صورت نامناسب بهره برداری شده و یا به صورت نامناسب نگهداری شود. در هر یک از این موارد مصرف سوخت افزایش مییابد و باید به این موضوع توجه نمود.
۵- ۱- مسیریابی کشتی
زمانی که کشتی در دریا آزاد حرکت می نماید با اثرات محیطی مختلفی همانند باد، امواج، جریانهای دریایی، مه و غیره مواجه می شود. این اثرات محیطی بر روی عملکرد عملیاتی و ایمنی کشتی اثر می گذارند. این اثرات در کشتی های تجاری سبب تغییراتی در بحث هزینه های عملیاتی کشتی می شود در حالی که در کشتی نظامی این اثرات سبب کاهش عملکرد تاکتیکی شناور می گردد. انتخاب مسیر کشتی یک تکنیک برای مسیریابی کشتی ها با آگاهی از جریانات دریایی، وضع هوا و شرایط امواج برای رسیدن به مقصد مورد نظر در کمترین زمان ممکن با حداقل خسارت وارده به کشتی یا کمترین ناراحتی برای مسافرین باشد.
مهمترین مزایا مسیریابی بهینه، دریانوردی بهینه، کاهش مصرف سوخت، برآورده ساختن جدول زمانبندی حرکت کشتی، بالا بردن سطح ایمنی خدمه کشتی، کاهش احتمال خسارت وارده به بدنه و بار کشتی است ا||۳۲||||| با ظهور پیشرفت هایی در زمینه هواشناسی و مدل های کامپیوتری قدرتمند مسیریابی بهینه کشتی امکان پذیر گشته است. پیشرفتهایی که در دهه اخیر حاصل شده است محاسبه سرعت شناورها در مسیرهای دریایی را مشخص کرده است. دانشگاه صنعتی دلفت روشی برای پیشبینی سرعت، توان و حرکت شناور را منتشر کرد و بر اساسی آن میتوان عملکرد شناور در شرایط دریایی مختلف را ارزیابی و نسبت به سرعت و جهت مناسب اظهار نظر نمود. تحقیقات انجام شده حاکی از امکان کاهش ۱۰٪ مصرف سوخت با استفاده از این روش می باشد
۳۳. ۵- ۲- تعمیر و نگهداری
رشد خزههای دریایی و ذرات ریز بر بدنه کشتی باعث تغییر زبری شناور شده و باعث کاهش سرعت کشتی یا افزایش مصرف سوخت میگردد. نرخ رشد خزهها و ذرات مولکولی به مدت زمان عملیات کشتی، تاثیر رنگ های ضد خزه مورد استفاده، شرایط محیط خصوصا دمای آب بستگی دارد. رسوب نیز بر مقاومت اصطکاکی کشتی تاثیرگذار است، به عنوان مثال، در یک شناور با عمر ۵ سال و در فاصله زمانی بین دو تعمیر ۳۰٪ مقاومت اصطکاکی افزایش یافته است. تاثیر رسوب بر شناورهای کانتینر بر و تانکرها شدیدتر است. بر اساس یک تحقیق در مورد کشتی ۲۰۰۰۰۰ تنی پس از یک سال میزان افزایش مقاومت ۲۶-۲۹٪ و پس از دو سال ۴۷-۵۲٪ بوده است شکل - ۲۰ میزان افزایش قدرت مورد نیاز و به عبارتی مصرف سوخت با افزایش رسوب بدنه در سرعت ثابت را نشان می دهد. تعمیر منظم برای اطمینان از کارایی و رفع نواقص احتمالی برای هر موتوری نقش مهمی در افزایش کارایی آن دارد. کارخانه های سازنده موتورها معمولا برنامه و بازه های زمانی را برای تعمیر موتورها پیشنهاد میدهند و خصوصا
کنترل تغییرات روغن و سوخت و اجزا جدا کننده بسیار مهم است.
۶- کاهش وزن
در بخشی دریایی، کاهش وزن نقش بسیار مهمی همانند بخشهای دیگر حمل و نقلی دارد. خصوصا در مورد بخشهای فوقانی شناور که تاثیر مهمی در تعادل شناور نیز دارد. کاهش وزن شناور علاوه بر اثر مستقیم در مقدار مقاومت، همچنین باعث کاهش آبخور شناور شده و سطح خیس شناور کاهش یافته و در نتیجه مقاومت کاهش مییابد. کاهش وزن شناورها با بهینه سازی طراحی ها و همچنین استفاده از مواد اولیه سبکتر امکان پذیر است ا۳۵].
۱۶- مواد جدید
امروزه مواد و تکنولوژیهای مختلفی در شناورهای دریایی مورد استفاده قرار میگیرند. فولاد با استحکام بالا باعث کاهش وزن شناور می شود بدون این که تغییری در استحکام سازه ایجاد گردد، همچنین آلومینیوم و آلیاژهای منیزیم می توانند جایگزین فولاد گردند و مواد مرکب نیز باعث کاهش وزن شناور گردد.