ABB разрабатывает высокоманевренный и высокоэффективный морской винт

Швейцарский морской гигант ABB более десяти лет работает над радикально новым подходом к морским винтам по принципу Voith-Schneider. Система Dynafin обещает эффективность до 85%, обеспечивая при этом сверхточные маневровые возможности для судов. Компания ABB Marine из Швейцарии черпала вдохновение для своей многофланцевой системы Dynafin в «динамичных движениях хвоста кита», созданной для «максимизации эффективности и отзывчивости тяги» для малых и средних судов. Компания ABB Marine утверждает, что если бы судоходная отрасль была отдельной страной, то она стала бы шестым крупнейшим эмитентом парниковых газов в мире.

Международная морская организация (IMO) поставила цель сократить глобальные выбросы на 50% к 2050 году по сравнению с уровнями 2008 года, и сейчас ведется активная гонка за поиском и использованием более чистых топлив и технологий, чтобы достичь этих целей. «Эти проблемы требуют умных решений, чтобы поддерживать движение при меньших затратах энергии», — сказал Янне Похйалаинен из ABB. «ABB долгое время возглавляла инновации в области тяги, сделав важный шаг с запуском первой генерации системы Azipod в 1990-х годах, что изменило способ работы судов сегодня… Сейчас пришло время сделать следующий большой шаг с нашей новейшей инновацией, вдохновленной движением, совершенным эволюцией».

Концепция Dynafin разрабатывалась более десяти лет и представляет собой, по сути, циклоидный винт, где вертикальные лопасти монтируются на вращающемся круглом диске, создающем тягу. Это не новая идея: Cyclogyro, представленный несколько лет назад, использовал такую установку для eVTOL, а винты Voith-Schneider использовались ВМС США и Франции. В интерпретации ABB электрический двигатель вращает большой диск, расположенный на нижней стороне судна, который вращается со скоростью от 40 до 80 оборотов в минуту в зависимости от потребности. Концепция предполагает наличие пяти независимо управляемых лопастей, расположенных под диском и равномерно распределенных по его кругу, хотя система может работать с четырьмя-шестью модулями. Совместные усилия диска и лопастей генерируют тягу, аналогичную движению хвоста дельфина или кита.

Система управления на борту может вращать каждую лопасть вокруг своей оси в реальном времени для одновременной тяги и рулевого управления судном без необходимости устанавливать руль. ABB обещает мгновенное управление тягой, точные возможности динамического позиционирования и превосходную маневренность, а также нацелена на достижение эффективности на открытой воде до 85%. Модульная концепция может быть оптимизирована для различных потребностей операторов, типов судов и типов корпусов.

Одним из заявленных преимуществ по сравнению с более традиционными конструкциями винтов является значительное улучшение эффективности, что может привести к значительной экономии на топливе для судов с двигателями внутреннего сгорания, с дополнительным преимуществом в виде меньших выбросов. Система также отличается относительно низким количеством компонентов, что должно снизить затраты на обслуживание. Кроме того, предполагается, что судно можно будет оснастить более компактной энергетической установкой. ABB отмечает, что это может иметь особое значение для судов с электрическими, водородными или гибридными системами, где большие аккумуляторные батареи могут занимать ценное место для груза.

Такие суда смогут также работать в «чувствительных морских районах» благодаря тому, что двигатели будут размещены внутри корпуса судна, что снизит уровень подводного шума, а относительно «низкие давления пульсации и скорости концов лопастей» создадут меньше турбулентности. На данный момент неясно, можно ли безболезненно установить такую систему на существующие суда и какие будут затраты для владельцев, но это может открыть новые возможности для дизайнеров новых судов. Проект, представленный в середине 2023 года, все еще находится на стадии концептуальной разработки. ABB сообщает, что успешно прошли симуляции и тестирование в масштабе модели, а также проведены контакты с дизайнерами судов «для проверки жизнеспособности концепции». На самом деле, независимые испытания пассажирского судна, оснащенного различными системами тяги, показали, что решение ABB Dynafin позволило сэкономить 22% энергии по сравнению с традиционными конфигурациями с вала. «ABB Dynafin показывает, что возможно, когда морские инженеры стремятся к радикальным инновациям и прогрессу, вдохновляясь взаимодействием эволюции и технологий», — сказал Джуха Коскела из ABB на запуске концепции.

«Это решение направлено на операционную эффективность и предотвращение выбросов, используя инновации от самых ярких умов в области морской и тяговой инженерии». Вскоре после публикации нашего первоначального отчета были раскрыты результаты сотрудничества с коллекцией яхт The Ritz-Carlton. Концепция Dynafin была оценена на круизной яхте Carlton Ilma перед ее запуском, продемонстрировав «важные преимущества, включая меньшую мощность, меньшие расходы на топливо, уменьшение веса за счет системы тяги и необходимость в меньшем пространстве». Хотя яхта Ilma теперь оснащена электрической системой тяги Azipod от ABB, анализ Dynafin подчеркнул и другие положительные результаты, включая низкий уровень шума и вибраций.

ABB также опубликовала два технических статьи о своей новой системе тяги, более подробно освещая путь разработки, а также принципы работы и ожидаемые преимущества. Компания также обсудила потенциал этой системы в значительном сокращении выбросов в морской отрасли. По данным Maritime Executive, ABB планирует вывести концепцию Dynafin на коммерческий рынок к 2026 году. Разрабатываются проекты для единиц мощностью от 1 до 4 МВт, которые будут приводить в движение малые и средние пассажирские или рабочие суда, хотя масштабирование решения может привести к использованию нескольких единиц на круизных судах.

Также уже анонсированы планы по использованию этой технологии в новом суперяхте длиной 450 футов (137 метров) от Oceanco под названием Auolis. Шведская компания SeaFjord Energy также оснастит свой концепт e-bunker системой Dynafin, а также платформой Onboard DC Grid. Это судно будет представлять собой огромный плавучий аккумулятор, предназначенный для подзарядки электрических судов «в местах, где традиционная береговая инфраструктура для подачи энергии менее доступна, таких как удаленные фьорды и оффшорные локации». Оно будет разработано для обеспечения «до 50 мегаватт мощности для судов различных размеров» и будет оснащено двумя единицами Dynafin «для максимальной эффективности тяги и отзывчивости во всех операционных ситуациях».

• Частое использование ChatGPT связано с одиночеством и эмоциональной зависимостью
• Стартап по натрий-железным батареям готов бросить вызов литий-ионным батареям для долгосрочного хранения энергии
• Изменения симметрии в крошечных кристаллах под воздействием света позволяют исследователям создавать материалы с заданными свойствами
• Солнечная пленка, которую можно наклеить где угодно для генерации энергии
• Двойно магичное ядро свинца-208 удивляет неожиданными свойствами формы
• Как мозг строит сложные карты для навигации и запоминания мира
• Пластиковый лед
• Исследования показывают, что захват углерода дороже, чем переход на возобновляемые источники энергии