Wydawać by się mogło, że transport morski najlepsze lata ma już za sobą. Czy da się wymyślić w nim coś nowego? Okazuje się, że tak. W najbliższych latach może czekać nas w tym względzie prawdziwa rewolucja, a autorem technologicznego przewrotu może okazać się Polak, Michał Latacz.
Płynąć jak kalmar
„Jestem absolwentem Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej. Obecnie prowadzę prace nad napędem pojazdów wodnych, który w moim przekonaniu, ma szansę zrewolucjonizować transport wodny w ciągu najbliższej dekady. Zaprojektowałem innowacyjny system napędowy, do budowy którego inspirację czerpałem z obserwacji technik poruszania się głowonogów. Mój wynalazek jest chroniony przez międzynarodowe prawo patentowe” – pisze o sobie Michał Latacz w folderze informacyjnym o własnym projekcie Stingray.
Wiosło, żagiel, napęd łopatkowy, śrubowy lub strumieniowy – dotychczas, żeby przemieszczać się na wodzie lub pod nią, używaliśmy właśnie nich. Wydawać by się mogło, że nic nie jest w stanie zastąpić powszechnie obecnie używanej śruby, a jedynym problemem jest wynalezienie odpowiedniego paliwa, które napędzałoby ją bez większych szkód dla kieszeni właścicieli pojazdów i środowiska (niestety, w tej właśnie kolejności). Tymczasem recepta na sukces leży gdzie indziej. Udowodnił to Michał Latacz, który, mimo młodego wieku, posiada już na swoim koncie szereg prestiżowych wyróżnień (na przykład Złoty Medal na Brussels Innova Expo, największych Targach Innowacji i Nowych Technologii w Europie czy Nagrodę Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego) i kilka patentów. Wśród nich ten najważniejszy: "Kalmar".
Tradycyjny napęd śrubowy przetwarza ruch obrotowy wału śrubowego na siłę naporu poruszającą statek. Nie jest to jednak optymalna forma zużywania energii, ponieważ podczas ruchu obrotowego jej olbrzymia ilość zostaje stracona – przede wszystkim w procesie kawitacji, czyli zjawiska polegającego na gwałtownej przemianie fazowej z fazy ciekłej w fazę gazową pod wpływem zmiany ciśnienia. Te spadki ciśnienia prowadzą do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków gazu. Śruba kręci się zawsze w mieszance wodno-gazowej, przez co jej wydajność radykalnie spada. Kawitacja jest też powodem hałasu, który powodują napędy śrubowe i który kłopotliwy jest zwłaszcza – co wiedzą wszyscy, którzy widzieli „Polowanie na Czerwony Październik” – dla okrętów podwodnych. Lokalne nagłe zmiany ciśnienia mogą również przekraczać ciśnienie płynu nawet kilkusetkrotnie, a powstające uderzenia bywają tak silne, że mogą zniszczyć niemal dowolny materiał.
Pojawiły się projekty śrub, które wykorzystują 80 proc. dostarczanej do nich energii, ale jest to wciąż nieosiągalny ideał. Michał Latacz zaproponował coś zupełnie innego: opracował system falujących pędników, który w porównaniu ze stosowanymi dziś rozwiązaniami potrafi kilkakrotnie zredukować zapotrzebowanie statku na paliwo. System ten wykorzystuje efekt przyspieszania mas wody wzdłuż kadłuba przy użyciu energii falujących płetw. Śruba, z uwagi na swój kształt, stawia duży opór czołowy, a to jest kolejną barierą uniemożliwiającą zwiększenie sprawności energetycznej tradycyjnego napędu. Na pędniku wymyślonym przez Latacza turbulencje są o wiele mniejsze, a zjawisko kawitacji zostaje zredukowane niemal do minimum. Pomysł zaczerpnął z przyrody: czy nie tak właśnie poruszają się kalmary? - W przyrodzie występują naprawdę znakomite rozwiązania mechaniczne - mówi Michał Latacz. - Wynika to stąd, że przyroda "dopracowuje" swoje "projekty" od milionów lat. A sposób pływania głowonogów po prostu przyciągnął mnie wizualnie - wyjaśnia. Kalmary pływają nie tylko skutecznie, ale i pięknie.
Przyroda podpowie
Pomysł na nowy napęd narodził się kilka lat temu. W czasie studiów na Politechnice Krakowskiej Michał Latacz uczęszczał na zajęcia z bioniki, prowadzone przez prof. Andrzeja Samka. Wykładowca postawił studentom zadanie opracowania koncepcji urządzenia wzorowanego na rozwiązaniu zaczerpniętym z przyrody. Odpowiedzią Latacza była pierwsza wersja "Kalmara", którą rozbudował potem w swojej pracy magisterskiej.
Najważniejsza jest prostota rozwiązań. Sprzyja ona między innymi zmniejszeniu awaryjności. Jak wygląda prototyp Latacza? „Kalmar”, bo tak go nazwał wynalazca, składa się z platformy wypornościowej typu katamaran i całkowicie zanurzonego w wodzie falującego pędnika. Skonstruowany w mniejszych rozmiarach pojazd posłużył do zbadania osiągów maszyny, na przykład jego sprawności hydrodynamicznej, przyspieszenia czy prędkości maksymalnej. Okazało się, że "Kalmar" może spowodować wodną rewolucję. Pod względem wydajności zdecydowanie wyprzedza współczesne śrubowe systemy napędowe. Jest naprawdę bardzo wydajny – zapotrzebowanie na paliwo spada aż pięciokrotnie! Napęd pracuje też niezwykle cicho, a łódź nim napędzana może z większą łatwością na przykład przyspieszać lub płynąć do tyłu.
Tajemnica efektywności Kalmara tkwi w unikalnej geometrii pędników, a także sposobie ich sterowania. Pojazd wyposażony jest w „hydroskrzydła” – w prototypie posiadają one membranę lateksową, ale po wprowadzeniu podobnych pojazdów na rynek budowa pędników z pewnością się zmieni, choć zostanie zachowana ich geometria.
Eksperci, którzy obejrzeli prototyp Kalmara w Brukseli, zobaczyli w nim nowatorskie rozwiązanie dla transportu wodnego. Kalmary nie tylko zmniejszą koszta przewozów, ale, co podkreślają specjaliści, są ciche, a zatem nie będą wywoływać stresu u żyjących w wodzie zwierząt i nie będą niszczyć wodnej roślinności. Prawdziwy przełom zacznie się jednak dopiero wtedy, kiedy nowy napęd zostanie zastosowany w wielkich jednostkach pływających, przez co radykalnie zmniejszy się ich zapotrzebowanie na paliwo.
Kalmar to nie jedyny projekt Michała Latacza. W chwili obecnej trwają prace nad dwoma kolejnymi. Pierwszy to łódź rekreacyjna ML 300 o długości 3 m, której wystarczy zaledwie 30 cm zanurzenia. Ma być testowana w wersji załogowej już pod koniec tego roku, a latem 2009 roku być może będzie już mozna obejrzeć takie łodzie na polskich (i nie tylko) akwenach.
Drugi projekt to dużo bardziej skomplikowany załogowy pojazd podwodny Stingray, wykorzystujący hydraulicznie sterowane falowe pędniki o zmiennej geometrii, który oferować będzie niespotykaną dotąd sprawność hydrodynamiczną oraz rewolucyjny sposób manewrowania. W tej chwili pływa on jedynie w wirtualnym świecie, gdzie sprawdza się pod każdym względem. System niezależnych komór balastowych sprawi i prosty interfejs użytkownika (będzie pojedynczy, wielofunkcyjny joystick oraz dźwignia regulacji siły ciągu) sprawiają, że pojazd będzie bardzo łatwy w nawigacji i zwrotny, a każdy amator mocnych wrażeń będzie mógł poczuć dreszcz adrenaliny podczas wykonywania efektownych podwodnych ewolucji, bardziej on łodzi podwodnej przypominających możliwości samolotu. Trwają prace nad konstrukcją elastycznych i zarazem odpornych na uszkodzenia pędników. Gdy uda się pokonać bariery konstrukcyjne, napęd pojawi się w realnym świecie, a morskie wycieczki zmienią się być może, w przygody rodem z filmów science-fiction.
Więcej o przedsięwzięciach Michała Latacza na stronie www.deltaprototypes.com.pl
Eugeniusz Wiśniewski
POSŁUCHAJ ROZMOWY Z MICHAŁEM LATACZEM (rozmawia Joanna Paszkowska) (18 MB)
