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电动减摇鳍,让船主安静平稳地观赏日落

船舶电动化带来了诸多挑战。但 SKF 的一项创新技术正在为建造新一代更环保、更清洁、更舒适的超级游艇铺平道路。

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交通领域的电动化正在如火如荼进行中。在欧洲,纯电汽车和插电式混合动力汽车的年销量在2020年突破 100 万辆大关,全电动或部分电动汽车现在几乎占到市场份额的五分之一。 2022年,欧洲有近 220 万辆新插电式乘用汽车上路。在挪威,电动汽车已经占到新乘用车总量的90%。预计欧洲大陆其他地区也将在未来十年内迎头赶上。

随着交通领域汽车能源革命取得成功,人们的关注点正在转向其他交通方式。水运部门是备受关注领域之一。不过,船舶和游艇面临着不同类型的电动化挑战。大型船只需要强大的推进系统,其发动机要产生数千千瓦的功率,远超驱动汽车或货车所需的数十千瓦功率。此外,船只也需要更长的充电间隔,因为它们可能需要连续运行数天甚至数周,才能抵达港口进行充电。

这些运行要求对于当今的电动化技术来说极为苛刻,迄今为止,全电动船舶的应用仅限于少数特殊情况。举例来说,自2015年以来,挪威80 米长的渡轮 MF Ampere 在松恩峡湾两岸的拉威克和奥珀达尔之间的 6 公里航线上运送乘客和车辆,整个旅程只需20分钟,当乘客上下船时,船上的两个岸基电池会为船上的电池充电。

虽然对于大多数类型船舶而言,全电力驱动的实现仍非近在咫尺,但造船商和船东正在推进其他电动化项目。减排只是众多激励因素之一。正如电动车车主可能会告诉您的那样,改用电驱动可以使机器更简单、更可靠且更易于维护。对于司机来说,这意味着减少去修车厂的次数并降低维修费用。对于超级游艇的船员来说,电力设备提供了同样的好处,且受益程度要大得多。

采用电动化技术后,新的减摇鳍设计比传统的液压驱动系统更能提供舒适乘坐体验。

萨沙•迈因哈特,SKF 游艇业务销售负责人。

保持稳定

自1961年以来,SKF 减摇鳍一直用于提高船舶的舒适度、安全性和效率。从60米长的豪华游艇到巨型游轮,SKF 减摇鳍安装在许多类型的船只上。减摇鳍是减少船只在波涛汹涌的海面横向摇摆的主动装置。有了这些减摇鳍,船舶和游艇可在恶劣天气下运行,为船上每个人提供更加舒适的乘坐体验。

在过去的60年中,减摇鳍技术得到了稳步的发展。例如,第一批减摇鳍只能在船舶航行时工作,但最新设计的减摇鳍也能够在船舶处于静止状态下(如锚地或动态定位模式)稳定船舶。

然而,所有SKF减摇鳍在不久之前仍然全部依赖液压动力进行操作。长期以来,使用高压油传输动力一直是船舶领域和其他领域的标准解决方案,适用于任何涉及高强度和精确控制的应用。

液压系统需要庞大而强劲的泵来产生必要的压力。减摇鳍通常由一对专用液压动力装置 (HPU) 操作,而这种装置非常笨重。阀门和其他控制设备需要占据甲板下方的一些空间。最后,必须作出巨大努力才能将液压系统引起的噪声和振动与船舶结构区分开来。

“对于大型商船来说,这些都无关紧要,因为它们具有足够的空间,而且减摇鳍运行的声音会被发动机和其他辅助设备的噪声所掩盖。对于停泊在偏远岛屿上的超级游艇,嘈杂的减摇鳍是船主坐在甲板上看日落美景时最不想听到的声音。”SKF 游艇业务销售负责人萨沙•迈因哈特说。

液压系统对船员也带来了一些不利影响。例如,他们需要定期监测,以确保至关重要的液压油处于良好状态。 高温高压的运行环境会对液压油产生严重的不利影响,加速氧化会降低油的性能,最终损坏阀门、伺服电机和其他组件。必须定期换油,但既费钱又费时,而且废油的安全处理费用也越来越高。

一体式鳍板设计优化了减摇鳍的性能,无论是船舶在静止时还是航行时。

电动革命

现在,SKF 船舶工程师团队找到了一种解决方案,利用电动化技术来消除所有这些缺点。SKF全电动零速减摇鳍采用电动机连接紧凑型无间隙齿轮箱的设计,取代了液压驱动系统。这一全新系统正在逐步投产中,它由船载电力系统供电,可根据使用的电力系统采用交流或直流输入电源。

“采用电动化技术后,新的减摇鳍设计比传统的液压驱动系统更能提供舒适乘坐体验。” 迈因哈特表示。与液压系统不同,该系统仅在鳍板运动时才会产生噪音,即便如此,相比以往使用的液压系统,电动减摇鳍产生的空气噪声降低了约30%,结构振动降低了约80%。

电动系统的速度和易控制性也使其能够提供更多功能。除了稳定锚泊的游艇外,鳍板还可用于操纵船体。例如,可以旋转船只以跟随日落的方向。

SKF全电动减摇鳍可以改装到现有船只上。相较于更换传统液压系统而言,安装电动减摇鳍的劳动强度低得多。对于新船,该系统还提供了其他的好处。例如,电源和控制柜的体积更小,而且由于所有组件都是通过电缆而不是液压管路连接,设计人员可以更自由地决定每个组件的最佳位置。由于无需监控和更换液压油,系统维护起来更简便、更经济、更清洁。

迈因哈特指出,“通往真正零排放海运的旅程并非一帆风顺,但该行业已经取得良好进展。减摇鳍等辅助功能的电动化为当今的船舶带来了诸多益处,同时为更清洁、更安静和更可靠的未来奠定了基础。”

直达重点

SKF 正在积极研发下一代电动减摇鳍系统,旨在打造更简化、更耐用的系统。由于传统电动机在高速、低扭矩应用中性能最佳,电动减摇鳍的伺服电机使用齿轮箱以产生足够大的力来控制鳍板。
SKF 的全电动减摇鳍可以改装到现有船只上。