FPT联合Sealence开发新型混合电力喷水推进系统
2022-02-18 14:23 | 国际船舶网 配套动态
两家意大利企业——菲亚特动力科技工业(FPT Industrial)和初创公司Sealence公司已经联合开发了一种混合电力喷水推进系统,外形像一架喷气式飞机,为游艇和工作船提供了全新的、极具创新性的混合动力船舶推进系统的概念机型。
该概念机型采用了菲亚特动力科技N67 570 EVO生物柴油发动机,并配有变速永磁发电机,可作为增程器来为电池组充电。增程器和电池的协同工作原理,为Sealence开发的电动 Deep Speed Hydrojet 提供最大能量,可在全电动模式下运行时,实现了最高效、最有效、最环保和最安静的船舶推进系统之一。
据悉,Deep Speed Jet是一种交钥匙解决方案,最新的DeepSpeed原型机类似于飞机的喷气发动机罩,它就像涡轮风扇一样,被设计成将水吸入前端,然后通过后部一个较小的喷嘴将其加速排出。船跑得越快,注入喷射系统的水就越多,整体效率就越高。其他相关的好处还包括降低噪音和震动,因为电动机位于船体外部而不是内部,并且没有任何附加的冷却系统。其电机的能源由电池供应,电池则可以在船上通过菲亚特动力科技公司的N67 570 EVO发动机耦合一台发电机组进行充电,或者在港口模式时由充电站进行充电。
这种新的混合电力系统设计具有效率最大化、静音、应用模块化和灵活性等优点,在相同数量的能源下,与一套螺旋桨系统相比,Deep Speed Jet系统能产生更多的推力和航速,消耗的能源则更少。
新系统属于舷外系统,可直接安装在船体下方,因此只需围绕船体排布线缆,这意味着该系统的安装不需要会限制灵活性的笨重机械连接和接口。由于不需要变速器和车桥,因此船上有更多的可用空间,使船厂有机会优化主机房布局、船舶设计和内部布局。
通过改变电池组和发电机组的数量和尺寸大小,船舶推进的配置可以根据其预期用途定制,主要的电动装置更适合短程航行,而远程航行则需要更多的发电机组和更少的电池。
新系统可以在各种不同运营模式下运行:
巡航模式:船艇以电动模式启动,具有温和的加速器映射和面向最高效率的喷水推进配置,从而实现平稳操舵和低速巡航。当达到巡航航速时,发电机会介入,为喷水推进提供能源并为电池充电。
运动模式:当船艇启动时,发电机开启,陡峭的加速器映射和喷水推进配置旨在实现最佳的性能。发电机和电池一起工作,为喷水推进提供最大的能源。
全电动:船艇以电动模式启动,具有温和的加速器映射和面向最高效率的喷水推进配置,能在城市附近的保护区和港口以完全静音的模式航行,发电机不介入。
远程:当船艇启动时,发电机开启,温和的加速器映射和喷水推进配置旨在实现最大效率。发电机保持电池100%充电并提供能源以保持巡航航速。船艇能超过巡航航速运行两分钟,然后系统自动回到巡航航速。
船上充电:关闭推进,如果电池电量低于50%,发电机会自动以最低转速启动并恢复充电。
码头充电:推进关闭,当船艇处于港口模式时,电池由充电站充电。
FPT工业公司和Sealence公司还将开发新一代的船用电池,采用内部填充技术,使电池能完全防火和安全运行。
据了解,Sealence公司意大利工程师William Gobbo开发一种全新的电力推进系统,该解决方案是一种将电动发动机和推进系统结合在一起的电动喷水推进器,速度和航程能与汽油或柴油驱动的船相匹敌。
这是一种全新的吊舱喷射装置,可以安装在船底下或船尾,就像一个船尾推进器,并通过类似于IPS样式来操纵。吊舱版本甚至可以360°旋转,提供反向或侧向推力。
这种创新的新型推进系统Deep Speed与螺旋桨和传统的喷水推进器相比具有许多潜在的优点:首先,没有机械损耗,只有电线将电流从电池传递到电动机上。其次,体积更小、重量更轻。而喷水推进器的效率实际上会提高。最后,由于形状和位置直接处于船下水流的路径中,而不是像内置喷水推进器那样,通过一个进气系统引入水流再从船尾喷出,这减少了复杂性和低效率。
可操纵的喷射驱动器可以安装在船体下方或横梁上
目前Sealence公司正在研发两款DeepSpeed型号,即120e和280e。前者的额定功率为72hp,峰值功率为92hp,但由于喷气式飞机设计的效率提高,因此相当于120hp的内燃机的功率。后者额定为163马力,峰值为244hp,相当于一台280马力的内燃机。两者都可以作为单/双机以艉推进器或吊舱方式安装。据Sealence公司介绍,当两台280e吊舱安装在一艘40英尺长12吨重的运动游艇上时,其最高速度将达到38节。
值得一提的是,2021年,Sealence公司扩大了其电动吊舱推进概念,在小型船艇进行测试之后开发了更大的版本。这种新的功率高达500千瓦的装置名为DS780,将具有1500Nm的扭矩,并将产生相当于780马力的峰值功率推力。一种较小功率的装置也正在开发中,其额定功率为220千瓦,额定扭矩为560Nm,相当于420马力。
Sealence的长期目标是提供一个完整的混合动力电动传动系统包,其中包括可扩展锂离子电池,太阳能电池板,柴油增程器和一系列不同的DeepSpeed喷射推进器(最高540hp)的模块化系统,所有这些都由一个Smartbox控制。这将使其能够为从9米到24米的各种不同船型提供动力。
据悉,包括Amer Yachts和Scanner RIBs在内的一些船舶制造商已经在考虑将DeepSpeed喷射推进器应用到新的或现有的船舶设计中,其中两种已经在热纳亚船舶展上展出。