Судостроение

Элек­тро­энер­ге­тичес­кая сис­тема кораб­лей издавна была осно­вана на сис­теме пере­мен­ного тока. Одна­ко, как и в ави­ации, мор­ские инже­неры начали сом­не­ваться в эффек­тивности бор­то­вой элек­тро­сис­темы пере­мен­ного тока, кото­рая раньше при­нималась как дол­жное. Они пыта­лись найти более эффек­тивную и эко­логически безо­пас­ную сис­тему рас­пре­деления элек­тро­энер­гии. Сле­дуя тен­денции в авто­мобилях, рабо­та­ющим от бата­рей и топ­ливных эле­мен­тов, судо­ход­ная отрасль тем вре­менем ввела сис­тему пос­то­янного тока (DC) для сис­темы рас­пре­деления элек­тро­энер­гии и тран­смис­сии на судах в соче­тании с бор­то­вой сетью пере­мен­ного тока.

Пос­кольку про­из­во­дители всех типов меха­ничес­ких устрой­ств стре­мятся к эффек­тивному исполь­зо­ванию энер­гии, возоб­новля­емые источ­ники энер­гии сыг­рали важ­ную роль в сок­ра­щении экс­плу­ата­ци­он­ных рас­хо­дов. Реку­перация энер­гии вос­ста­нав­ли­вает кине­тичес­кую энер­гию, выра­батыва­емую дви­гателем при его оста­новке или тор­мо­жении. Затем тре­бу­ется пре­об­ра­зование этой энер­гии в элек­три­чес­тво, чтобы вер­нуть ее в элек­тро­сеть. Гиб­ридные и элек­три­чес­кие тран­спортные средс­тва явля­ются наибо­лее оче­вид­ными при­мерами, а также дру­гие при­ложения, тре­бу­ющие час­тых оста­новок и запус­ков, такие как кра­ны, лифты и при­воды шпин­де­лей, тоже могут исполь­зо­вать зна­читель­ное коли­чес­тво кине­тичес­кой энер­гии для реку­перации энер­гии.

Это каса­ется и элек­трон­ных тес­тов. Пос­кольку энер­го­эффек­тивность имеет реша­ющее зна­чение для тех, кто про­водит испы­тания высо­кой про­из­во­дитель­нос­ти, пот­ре­бители тока дол­жны учи­тывать сто­имость вла­дения в тече­ние всего срока службы про­дук­та. Она часто пре­вышает пер­во­началь­ные вло­жения. Сегодня пос­тавщики реге­нератив­ных источ­ни­ков пита­ния про­дают не только низ­кую сто­имость вла­дения сво­ими реше­ни­ями. Мно­гие новые реше­ния также харак­те­ризу­ются мень­шей пот­ребности в пло­щади, низ­ким теп­ло­выделе­нием и мини­маль­ным обслу­живани­ем.

Реку­ператив­ные дву­нап­равлен­ные источ­ники пита­ния от EA иде­ально под­хо­дят для судо­ход­ной отрас­ли. Это отно­сится к сис­те­мам управ­ле­ния пита­нием для фото­воль­та­ичес­ких инвер­то­ров и резер­вных бата­рей, а также к испы­таниям под­водных бата­рей для гиб­ридных средств управ­ле­ния. Ниже при­ведены ссылки на про­дук­ты, исполь­зу­емые в [Наз­ва­ние при­ложения]: дву­нап­равлен­ный источ­ник пос­то­янного тока PSB, элек­трон­ная наг­рузка пос­то­янного тока с реку­перацией ELR и обыч­ный прог­рамми­ру­емый источ­ник пита­ния пос­то­янного тока PSI.

Элек­три­чес­кий при­вод

По дан­ным Кон­фе­рен­ции ООН по тор­говле и раз­ви­тию, на судах пере­возится около 80 про­цен­тов миро­вых това­ров. В бли­жай­шие годы тран­спорт через оке­аны будет про­дол­жать расти – на 3,8 про­цента в год до 2022 года. Суда, одна­ко, про­из­во­дят огром­ное коли­чес­тво вых­лопных газов, таких как оксиды серы, оксиды азо­та, час­тицы сажи и мел­кая пыль, а также диок­сид угле­рода (CO2). Боль­шинс­тво кон­тей­нер­ных и кру­из­ных судов, неф­тя­ных тан­ке­ров и гру­зовых судов рабо­тают на тяже­лом дизель­ном топ­ли­ве. И они пот­ребляют его в огром­ных коли­чес­твах: 90 000 судов по всему миру сжи­гают 370 мил­ли­онов тонн топ­лива в год и про­из­во­дят 20 мил­ли­онов тонн оксида серы. Сле­дователь­но, для уда­ления этих тяже­лых заг­рязни­телей из судо­ход­ной отрасли необ­хо­дима элек­три­фикация.

Три основ­ных нап­равле­ния элек­три­фикации судов:

  • Дизель-элек­три­чес­кий при­вод: Дизель-ге­нераторы выра­батывают элек­тро­энер­гию. Элек­три­чес­тво при­водит в дви­жение элек­трод­ви­гатель, при­водящий в дви­жение греб­ной винт кораб­ля.
  • Гиб­ридный при­вод: помимо дви­гателя внут­реннего сго­рания на борту есть акку­мулятор­ные бата­реи. С одной сто­роны, они также могут быть крат­ковре­менно вклю­чены, когда тре­бу­ется пико­вая мощ­ность. С дру­гой сто­роны, они могут накап­ли­вать избы­точ­ную энер­гию, нап­ри­мер, от дизель­ного гене­ратора. Корабль мог бы рабо­тать только на элек­три­чес­тве.
  • Пол­ностью элек­три­чес­кий при­вод: на борту нет дви­гателя внут­реннего сго­рания, вся энер­гия пос­ту­пает от бата­рей.
Судостроение

Катод­ная защита от кор­ро­зии

Катод­ная защита от кор­ро­зии на воен­ных кораб­лях также обес­пе­чива­ется прог­рамми­ру­емыми источ­ни­ками пита­ния пос­то­янного тока для пре­дот­вра­щения раз­ру­шения сталь­ного кор­пуса кораб­ля. Катод­ная защита на судах часто реали­зу­ется с исполь­зо­ванием галь­ва­ничес­ких ано­дов на кор­пусе и ICCP для боль­ших судов. Пос­кольку суда регу­лярно выво­дятся из воды для осмотра и тех­ни­чес­кого обслу­живания, замена галь­ва­ничес­ких ано­дов явля­ется прос­той зада­чей. Галь­ва­ничес­кие аноды обычно имеют такую ​​фор­му, чтобы умень­шить соп­ро­тив­ле­ние в воде, и рас­по­ложены запод­лицо с кор­пу­сом, чтобы мини­мизиро­вать соп­ро­тив­ле­ние.

Неболь­шие корабли с неме­тал­ли­чес­кими кор­пу­сами, такие как яхты осна­щены галь­ва­ничес­кими ано­дами для защиты таких учас­тков, как под­весные мото­ры. Как и любая галь­ва­ничес­кая катод­ная защи­та, это при­менение осно­вано на пос­то­янном элек­три­чес­ком соеди­нении между ано­дом и защи­ща­емым объ­ек­том. Для ICCP на кораб­лях аноды обычно изго­тав­ли­ва­ются из отно­сительно инер­тного мате­ри­ала, такого как титан с пла­тиновым пок­ры­ти­ем. Внутри корабля пре­дус­мотрен источ­ник пос­то­янного тока, а аноды смон­ти­рованы сна­ружи кор­пу­са.

Анод­ные кабели вво­дятся в корабль через обжим­ной фитинг и под­во­дятся к источ­нику пос­то­янного тока. Отри­цатель­ный кабель источ­ника пита­ния просто при­со­еди­ня­ется к фюзе­ляжу, чтобы зам­кнуть цепь. Мор­ские аноды ICCP уста­нав­ли­ва­ются запод­ли­цо, чтобы мини­мизиро­вать вли­яние соп­ро­тив­ле­ния на суд­но, и рас­по­ложены не менее чем на 5 футов ниже линии лег­кой наг­рузки во избе­жание меха­ничес­ких пов­режде­ний. Плот­ность тока, необ­хо­димая для защи­ты, явля­ется фун­кцией ско­рости и при­нима­ется во вни­мание при выборе теку­щей мощ­ности и поло­жения анод­ного устрой­ства на кор­пусе кораб­ля.

Неко­торые корабли могут пот­ре­бовать осо­бого обра­щения, нап­ри­мер в слу­чае алю­мини­евых кор­пу­сов со сталь­ными креп­ле­ни­ями соз­да­ется элек­тро­химичес­кая ячей­ка, в кото­рой алю­мини­евый кор­пус дей­ствует как галь­ва­ничес­кий анод, и кор­ро­зия уве­личива­ет­ся. В таких слу­чаях можно исполь­зо­вать галь­ва­ничес­кие аноды из алю­миния или цинка для вырав­ни­вания раз­ности потен­ци­алов между алю­мини­евым кор­пу­сом и сталь­ной арма­турой. Если сталь­ные опоры боль­шие, может пот­ре­боваться нес­колько галь­ва­ничес­ких ано­дов или даже неболь­шая сис­тема ICCP.

Маг­нитное глу­шение – раз­магни­чивание

Корабль со сталь­ным кор­пу­сом похож на огром­ный пла­ва­ющий маг­нит, окру­жен­ный силь­ным маг­нитным полем. Когда корабль дви­жется по воде, это поле тоже дви­жет­ся, добав­ляя или вычи­тая себя к маг­нитному полю Зем­ли. Из-за иска­жа­ющего воз­дей­ствия на маг­нитное поле Земли корабль может слу­жить триг­ге­ром для маг­ни­точувс­тви­тель­ных устрой­ств, кото­рые дол­жны обна­руживать эти иска­жения. На борту корабля уста­нов­лена ​​сис­тема раз­магни­чивания, чтобы умень­шить вли­яние корабля на маг­нитное поле Зем­ли. Для этого изме­нение маг­нитного поля вок­руг кор­пуса корабля «ней­тра­лизу­ет­ся» путем управ­ле­ния элек­три­чес­ким током, про­тека­ющим через катушки раз­магни­чивания, намо­тан­ные в опре­делен­ных мес­тах кор­пуса кораб­ля. Это, в свою оче­редь, сни­жает веро­ят­ность обна­ружения маг­ни­точувс­тви­тель­ных ору­дий и устрой­ств.

Ниже пока­зан общий метод, при кото­ром катушка акти­виру­ется для ком­пенса­ции инду­цирован­ных и пос­то­янных вер­ти­каль­ных ком­по­нен­тов маг­нитного поля корабля (Z-зо­на). Когда корабль меняет полус­фе­ры, поляр­ность тока катушки дол­жна дина­мически регу­лировать­ся.

Судостроение

Мор­ские мины – обна­ружение маг­нитной сиг­на­туры кораб­ля

Сов­ре­мен­ные мины воз­дей­ствуют на оке­ан, обна­руживая маг­нитные помехи от корабля в маг­нитном поле Зем­ли. Это назы­ва­ется маг­нитной сиг­на­турой кораб­ля. Она явля­ется основ­ным фак­то­ром, вли­яющим на сра­батыва­ние мор­ской мины или тор­пе­ды. Если сиг­на­тура рас­познана и про­ана­лизиро­вана, то корабль иден­ти­фициру­ет­ся, а маг­нитный сиг­нал вызы­вает взрыв тор­педы или мины и ука­зывает мес­то­положе­ние и кате­горию (в основ­ном под­водная лод­ка). Чтобы мини­мизиро­вать эту угро­зу, корабль осна­щен встро­ен­ной сис­те­мой раз­магни­чивания. Она умень­шает сиг­на­туру с помощью поля про­тиводей­ствия, соз­да­ва­емого игро­вой сис­те­мой, под­клю­чен­ной к уси­лителю мощ­ности с кон­турной катуш­кой.

Элек­три­фициро­ван­ная под­водная лод­ка

Топ­ливные эле­менты с поли­мер­но-элек­тро­лит­ной мем­бра­ной (PEM) от Siemens Marine это буду­щее для выра­ботки элек­тро­энер­гии на под­водных лод­ках, не тре­бу­ющей внеш­него воз­ду­ха. Пос­кольку в качес­тве топ­лива эле­мен­там тре­бу­ется только водо­род и кис­ло­род, время пог­ру­жения может быть зна­чительно уве­личено. Это озна­ча­ет, что под­водные лод­ки, осна­щен­ные этими низ­ко­тем­пе­ратур­ными топ­ливными эле­мен­та­ми, нам­ного пре­вос­хо­дят обыч­ные под­водные лод­ки, кото­рые дол­жны появ­ляться отно­сительно часто для под­за­рядки своих бата­рей. Эти новые конс­трук­ции нам­ного более эффек­тивны и не выде­ляют вых­лопных газов. Бла­годаря сво­ему элек­тро­химичес­кому меха­низму дей­ствия, кото­рый помимо элек­три­чес­тва про­из­во­дит только воду и теп­ло, топ­ливный эле­мент PEM не про­из­во­дит шума. Их проч­ная немаг­нитная конс­трук­ция с низ­ким уров­нем сиг­на­туры была спе­ци­ально раз­ра­ботана для дли­тель­ного исполь­зо­вания и имеет ожи­да­емый срок службы в тече­ние мно­гих лет – и все это в эффек­тивной и дос­тупном пакете для под­дер­жки жиз­ненного цик­ла.

Пере­воз­ки

Мор­ская катод­ная защита рас­простра­ня­ется на мно­гие облас­ти, такие как при­чалы, гавани и мор­ские соору­жения. Раз­но­обра­зие раз­личных типов конс­трук­ций при­водит к появ­ле­нию мно­жес­тва сис­тем защи­ты. Галь­ва­ничес­кие аноды пред­почти­тель­ны, но также часто можно исполь­зо­вать ICCP. Из-за боль­шого раз­но­обра­зия геомет­рии, сос­тава и архи­тек­туры конс­трук­ции часто тре­бу­ются спе­ци­али­зирован­ные ком­па­нии для раз­ра­ботки сис­тем катод­ной защиты для кон­крет­ной конс­трук­ции. Иногда мор­ские соору­жения тре­буют рет­роспек­тивной моди­фикации для обес­пе­чения эффек­тивной защи­ты.

Судостроение
Наверх