Обещаващо ли е електрическото задвижване Начало яхта корабостроителница
Сайтът е създаден за тези, които мечтаят да построят яхта със собствените си ръце - яхтата на мечтите си ...
Обещаващо ли е електрическото задвижване?
Преди 30 години случайно взех една от първите "електрически лодки" по Стафордширския канал. Тогава ми се стори последната дума на технологиите и предположих, че в бъдеще такива съдове ще станат много популярни. Днес това все още не се е случило, но е вероятно най-новите технологии скоро да допринесат за реализацията на идеята за електрическа лодка за удоволствие. Разбира се, понятието "практичност" зависи от личните изисквания на конкретен потребител. Най-модерните системи за електрическо задвижване ще работят гладко и безшумно поне два до три часа, преди да е необходимо презареждане, и това може да е достатъчно за краткосрочна работа. Напредъкът в дизайна на батериите направи възможно презареждането им дори на борда на компактен плавателен съд.
Освен това се появиха задвижващи системи, които използват електрическо задвижване само когато е необходима тиха работа или е забранено замърсяването на околната среда с отработени газове. Тези хибридни агрегати съчетават електрически мотор и дизелов двигател, като превключват между тях с натискане на бутон. Те са подобни на хибридните автомобилни системи, с едно важно изключение: батериите на хибридните автомобили се зареждат от енергията, генерирана от генератора при спиране и каране по наклон, което е немислимо в морето или езерото.
Оказва се, че хибридните кораби не само не са по-икономични от обикновените – те отделят еднакво количество изгорели газове. Всъщност такива задвижващи системи изискват повече гориво от конвенционалните двигатели с вътрешно горене дори при използване на електрическо задвижване, дизеловата част на инсталацията е неподвижнаосновно зарядно устройство за акумулатор. Презареждането от брегови източници теоретично спестява дизелово гориво, но продължителността на такова зареждане е много кратка, след което двигателят ще трябва да се запали отново. Използването на слънчева енергия все още не се използва широко, въпреки че няколко експериментални кораба вече работят изключително със слънчеви панели.
Трети начин за използване на електричество в морето е използването на генератор, който да захранва директно главните електродвигатели. Тази опция е най-ефективната и рационална за поддържане на постоянна крейсерска скорост при дълги пътувания. В този случай могат да се монтират батерии за комбиниране на двете задвижващи системи.
Всеки от трите описани метода на задвижване има предимства и недостатъци. Чисто електрическа система, използваща батерии като източник на енергия и зареждана от брега, е най-простата. Съвременните батерии, като литиево-йонните, имат заряд, достатъчен за плуване в продължение на два до три часа. Това е доста стара технология, която се използва от рибарите от много години под формата на спомагателни извънбордови двигатели. Съвременните лодки за рендосване, оборудвани с такива задвижващи системи, могат да поддържат максимална скорост за около 20 минути, с достатъчно свободно пространство за връщане с ниска скорост.
В този случай изборът на мотор, стационарен или извънбордов, е важен. Спортната лодка Fairlie Yachts Bolt 18 има скорост до 25 възела и се задвижва от електрически мотор с мощност 100 конски сили, захранван от литиево-йонна батерия. Американската Regen Nautic, разработила задвижващата система за този плавателен съд, може да предложи и извънбордов електродвигател с мощност отв 200 к.с Norwegian Goldfish RIB, задвижвани от извънбордов електродвигател с мощност 140 конски сили, летят със скорост от 40 възела. Най-важната задача при проектирането на такива плавателни съдове е пропорционалността на теглото на батериите към скоростния потенциал, тъй като твърде тежък съд няма да ускори особено.
Автоматизирането на управлението на задвижващата система значително подобрява ефективността на двигателя. Такава система ще сигнализира за ниско ниво на батерията по същия начин, по който индикаторът за гориво би показал липсата на дизелово гориво в резервоара на обикновена лодка. Електрическият мотор може да бъде разположен на кърмата на кораба както над, така и под водолинията. Той може да бъде в главината на витлото или да бъде част от задвижването, където статорът е вграден във външната повърхност на тунела на витлото. В този случай винтът на двигателя "отвътре навън" изобщо няма главина.
Хибридните системи също използват компютърна технология за регулиране на консумацията на електрически заряд. В тези "комбинирани" системи електрическите двигатели действат като генератори, когато дизеловият двигател работи. Така че докато „хибридите“ звучат по-чисто, те всъщност отделят повече изгорели газове в сравнение с традиционните дизелови агрегати. Важно е също така, че хибридните инсталации са по-скъпи от традиционните задвижващи системи. При инсталиране на хибридна система цената на съда се увеличава с 10%; освен това водоизместимостта на съда се увеличава поради допълнителното тегло на батериите. Единственото предимство на хибридната система е възможността за тиха и безшумна работа...
Слабите продажби на хибридни плавателни съдове от различни производители най-вероятно се дължат на високата цена. Някои производители, като Steyr и Nanni, предлагат различно решение за хибридното оформление: електрическият мотор/генератор се монтира между двигателя и скоростната кутия. Такава схемаТой е съвсем прост и удължава задвижващата система само с 20 см. Превключването от дизелов към електрически става с бутон. Greenline подходи към въпроса за оформлението на хибридната задвижваща система от различен ъгъл. Той завършва плавателния съд с дизелов двигател Volkswagen с мощност 165 конски сили с електрически двигател-генератор, монтиран на кардан.
Това чисто хибридно оформление работи добре с дизайна на корпуса. Яхтата има скорост от 15 възела на дизелов двигател и консумира само 4 l / h при скорост от 7 възела, което вече е сравнимо с производителността на традиционните яхти. В електрически режим плавателният съд се задвижва от електродвигател с мощност 7 kW. Уникална характеристика на Greenline е, че слънчевите панели са монтирани на покрива на кабината. Генерираните от тях 1,3 kW електроенергия са достатъчни за поддържане на скорост от 3,5 възела. Чисто електрическото задвижване е удобно в пристанища и по вътрешни водни пътища и може да бъде жизнената сила на тези широкопрофилни задвижващи системи.
Може би най-ефективното решение е електрическа задвижваща система, при която генераторът захранва директно електрически мотор, свързан директно към витлото, като по този начин задвижва лодката само от генератора. Такава система не е тиха, но се оказва по-ефективна от алтернативните оформления. Френската компания Rhea Marine произвежда 8-метрова лодка, способна да развива скорост от 24 възела в дизел-електрически режим. Два електрически мотора със 100 конски сили са доста компактни, а генераторът дори може да бъде поставен на палубата. Използването на дизелов генератор е по-изгодно от директното дизелово задвижване, тъй като режимът на работа на генератора може да бъде оптимизиран. Освен това генераторът може да захранва всички електрически уреди и бордови системи. Разбира се, желателно е да имате резервенгенератор в случай на повреда на основния.
Lagoon беше един от първите, които инсталираха електрическо задвижване на ветроходни катамарани. На тези лодки електрическите двигатели са свързани директно към витлата и на двата корпуса. Електричеството се генерира от дизелов генератор, монтиран в звукоизолиран контейнер в пилотската кабина, а системата за предаване на енергия от генератора към двигателите се управлява от компютър. Това устройство струва приблизително същото като два дизелови двигателя, със значително спестяване на пространство и възможност за поставяне на генератора почти навсякъде.
В момента еволюцията на технологията за електрическо задвижване, особено в автомобилната индустрия, е много бърза. Литиево-йонните батерии, подобно на батериите за часовници, някога са били лукс. Днес те са много по-достъпни, но все пак стандартните оловно-киселинни батерии са по-евтини. Друг фактор за сравнително високата цена на батериите е краткият им живот - те ще трябва да се сменят приблизително на всеки 6-7 години.
Наред с батериите има алтернативни устройства за съхранение на енергия - суперкондензатори. Тези устройства се използват на болиди от Формула 1 (система за съхранение на кинетична енергия KERS). Суперкондензаторите са много по-леки и по-издръжливи от батериите. Към днешна дата те са намерили приложение само на електрически фериботи. Вярно е, че резервът на мощност при тях е малък, само половин час. Но зареждането на суперкондензатори е доста просто и не изисква много време.
Противно на убеждението, че електрическите системи на кораба изискват напрежение от 12 до 24 волта, днес в морето се използват двигатели с променлив ток от 400-500 V. Предимството на използването на високо напрежение е високата ефективност на електродвигателите, намаляване на загубите при сравнително компактна инсталация.400-волтов електродвигател, произведен от немската компания Siemens, развива мощност от 200 к.с. с дължина 50см и диаметър 20см! Той е много по-компактен от дизелов двигател със същата мощност. Плюс това, този мотор не изисква мощна охладителна система. Разбира се, както във всяка електрическа система, качеството на окабеляването и пълната водонепроницаемост са важни тук.
Някои производители, като Hydrosta в Дания, разработват комбинирани електрически системи за задвижване. В такава система, както в системите Saildrive, работното витло се върти около вертикална ос на 360 °, като по този начин съчетава функциите на управление и тяга.
Този агрегат се задвижва от надпалубен електродвигател със 100 к.с., свързан директно към витлото чрез вертикален вал. В резултат на това задвижването и управлението се извършват от едно устройство, което ви позволява да контролирате посоката и скоростта с ненадмината точност.
Възможно ли е да проектирате лодка с електрическо задвижване със собствените си ръце? Инсталирането на високоволтова задвижваща система, разбира се, е извън възможностите за инсталиране от частно лице, което изисква участието на квалифицирани специалисти по електродвигатели и окабеляване. Ситуацията е различна при системите с ниско напрежение. Холандската компания Mastervolt продава няколко модела електрически задвижващи системи за малки лодки, които могат да бъдат инсталирани частно.
Дизеловите двигатели се използват в корабостроенето от много години. Веднъж работих на дизелово-електрически кораб, пуснат на вода през 1934 г. На този кораб четири генератора захранваха два електрически мотора. Въпреки мнението, че чистите електрически системи за задвижване са по-екологични от традиционните двигатели, струва ми се, че в бъдеще ще има системи за дизел-електрическо задвижване на кораби с намалени емисии.изгорели газове. Електрическото задвижване е развиваща се индустрия, така че потенциалът му е в бъдещето.