موتور پیشران دریایی الکتریکی: دانش اصلی برای کشتی‌های الکتریکی و هیبریدی مدرن

تعداد فزاینده ای از شرکت های کشتیرانی در حال پیاده سازی سیستم های نیروی محرکه الکتریکی در کشتی های خود هستند که منجر به افزایش گسترده تقاضا برای سیستم های نیروی محرکه دریایی الکتریکی شده است. سیستم‌های محرکه الکتریکی به عنوان موتورهای الکتریکی تعریف می‌شوند که انرژی الکتریکی عرضه‌شده به آن‌ها را به نیروی مکانیکی برای چرخش ملخ‌ها و/یا جت‌های آبی تبدیل می‌کنند. درک از موتور الکتریکی نیروی دریایینه تنها برای کشتی سازان بلکه برای یکپارچه سازان سیستم و اپراتورهای کشتی نیز مهم است تا از این فناوری به سرعت در حال رشد استفاده کنند که در مقایسه با سیستم های پیشران دیزلی سنتی، صرفه جویی قابل توجهی در سوخت ایجاد می کند. هدف اصلی یک موتور نیروی محرکه دریایی برقی، ارائه نیروی محرکه به شناورها (به عنوان مثال، قایق ها، کشتی ها، سکوهای دریایی و غیره) در مقایسه با نیروی کمکی تجهیزات روی کشتی ها است. بر خلاف موتورهای کمکی و منابع نیروی کمکی که نیرو را برای تجهیزات داخل کشتی تامین می کنند، موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی تنها وسیله حرکت کشتی (پیش رانش) و همچنین ابزار لازم برای چرخاندن کشتی در زمان عدم حرکت (قابلیت مانور) را فراهم می کنند.

موتورهای نیروی محرکه دریایی به طور کلی با سیستم های الکتریکی یا هیبریدی استفاده می شوند که نیروی الکتریکی را از طریق باتری ها، ژنراتورها یا رسانه های ذخیره انرژی دریافت می کنند. عملکرد یک موتور محرکه دریایی الکتریکی نشان دهنده تأثیر مستقیم بر کارایی یک کشتی است. صدای تولید شده در هنگام کار یک کشتی مستقیماً با عملکرد یک موتور نیروی محرکه دریایی مرتبط است. قابلیت اطمینان عملیاتی کلی یک کشتی مستقیماً تحت تأثیر عملکرد موتور نیروی محرکه دریایی الکتریکی است. کاربردهای مربوط به نیروی محرکه دریایی به موتورهایی نیاز دارند که برای تولید گشتاور بالا (نیرو/سرعت) در RPMهای پایین (دور در دقیقه) طراحی شده باشند. موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی می توانند حداکثر گشتاور را برای به حرکت درآوردن یک کشتی در لحظه ای که یک موتور نیروی محرکه دریایی الکتریکی انرژی می گیرد، ارائه دهند. موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی می توانند خروجی ولتاژ کنترل شده ای را ارائه دهند و بنابراین گشتاور ثابتی را برای به حرکت درآوردن کشتی ارائه می دهند.

موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی قادر به تولید گشتاور بالا در دورهای پایین هستند و بنابراین همین قدرت برای به حرکت درآوردن کشتی برای مدت زمان طولانی در دسترس خواهد بود. موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی باید از طریق گشتاور خروجی متغیر عملکرد پایداری داشته باشند، که هر زمان که بار روی موتور نیروی محرکه دریایی الکتریکی به طور مداوم بر اساس ویژگی های عملکرد موتور نیروی محرکه دریایی الکتریکی تغییر کند، به عنوان مثال مقاومت در برابر آب، سرعت و وزن کشتی (موتورهای نیروی محرکه دریایی بارهای دائمی متغیر دارند) انجام می شود.

سازگاری با محیط‌های سخت دریایی محیط‌های دریایی به دلیل خوردگی ناشی از آب نمک و رطوبت ناشی از رطوبت، ارتعاشات موتورخانه و تغییرات دما (از گرم به سرد) چالش‌های منحصر به فردی را برای موتور پیشرانه الکتریکی ایجاد می‌کنند. بنابراین، به منظور ارائه عملکرد طولانی مدت از موتورهای محرکه الکتریکی در محیط های دریایی، ملاحظات طراحی سازنده شامل اثرات محیط دریایی مانند استفاده از مواد غیر خورنده برای ساخت موتور، استفاده از عایق تقویت شده بر روی موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی و ارائه ساختارهای محفظه/محفظه مهر و موم شده برای موتورهای نیروی محرکه دریایی خواهد بود. علاوه بر این، یکی دیگر از ملاحظات طراحی حیاتی هنگام طراحی موتور نیروی محرکه دریایی این است که موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی نیاز به مدیریت خنک کنندگی موثر دارند زیرا موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی در طول کارکرد عادی گرما را از بین می‌برند، چه در موتورخانه بسته یا در زیر آب غوطه‌ور باشند.

مزیت زیست محیطی موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی

مزیتی که هم برای بهره وری انرژی و هم برای محیط زیست ایجاد شده توسط موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی ایجاد می شود این است که آنها در تبدیل انرژی به انرژی کاری بسیار کارآمدتر از سیستم های پیشران دریایی سنتی هستند. این عامل به طور قابل توجهی مقدار کل توان الکتریکی مصرف شده توسط موتور نیروی محرکه دریایی الکتریکی را در هنگام استفاده در یک کشتی الکتریکی یا هیبریدی کاهش می دهد، بنابراین افزایش فاصله کلی کشتی الکتریکی یا هیبریدی می تواند قبل از اتمام توان الکتریکی طی کند.

سیستم‌های نیروی محرکه دریایی نیز سازگار با محیط‌زیست هستند، زیرا سر و صدا و ارتعاش تولید شده از یک پیشرانه الکتریکی به طور قابل‌توجهی کمتر از یک پیشرانه مکانیکی سنتی است، بنابراین باعث کاهش قابل توجهی در سطح سر و صدای زیر آب می‌شود که به نوبه خود باعث افزایش راحتی مسافران و افزایش حفاظت از اکوسیستم دریایی می‌شود.

سازگاری با تکنولوژی های پیشرانه امروزی

کنترل یک موتور محرکه دریایی الکتریکی به دلیل سازگاری آن با سیستم های کنترل امروزی (یعنی هم الکتریکی و هم مکانیکی) ممکن است با دقت بسیار بالایی به دست آید. بنابراین، موتور نیروی محرکه دریایی الکتریکی ممکن است برای رساندن نیرو به سیستم محرکه یک کشتی الکتریکی یا هیبریدی استفاده شود و ویژگی هایی مانند موقعیت یابی پویا، لنگر انداختن خودکار، و مدیریت انرژی احیا کننده را فراهم کند.

با تکامل فعلی اتوماسیون کشتی و دیجیتالی شدن کشتی، موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی جزء کلیدی یک سیستم دریایی هوشمند و متصل به هم هستند.

نمونه هایی از دسته شناورهایی که از موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی استفاده می کنند عبارتند از:

•فری برقی یا هیبریدی.

• کشتی تفریحی و تفریحی و قایق تفریحی.

• قایق کاری / کشتی خدمات کار.

• کشتی حمل و نقل آبراه داخلی.

• پلت فرم دریایی مستقل و از راه دور.

استفاده از موتورهای نیروی محرکه دریایی الکتریکی به دلیل تطبیق پذیری آنها در کشتی های دریایی تجاری و تفریحی در توسعه طرح های جدید قایق مهم است زیرا الزامات سخت گیرانه تر انتشارات/مکانیکی اجرا می شود و نیاز به حمل و نقل دریایی دوستدار محیط زیست همچنان در حال افزایش است.

آینده موتورهای الکتریکی برای نیروی محرکه دریایی شامل توسعه سیستم‌های الکتریکی جدید است که از فناوری‌های جدید در عملیات موتور الکتریکی و مواد ساخت موتور الکتریکی جدید استفاده می‌کند و ابزارهای جدید کنترل موتورهای الکتریکی هم کارایی و هم قابلیت اطمینان موتورهای نیروی محرکه دریایی را افزایش می‌دهد.

از آنجایی که صنعت دریایی به سمت فناوری‌های پیشرانه پاک‌تر/هوشمندتر پیشرفت می‌کند، موتورهای الکتریکی برای نیروی محرکه دریایی سهم عمده‌ای در موفقیت کلی تحول کامل صنعت دریایی خواهند داشت، و نه فقط ارزش فردی موتورهای پیشران الکتریکی در سطح کشتی.