Hệ thống lái bằng điện của SKF Leave a comment

Việc cung cấp điện cho tàu thuyền đặt ra nhiều thách thức. Nhưng một cải tiến của SKF đang mở đường cho một thế hệ siêu du thuyền mới xanh hơn, sạch hơn và thoải mái hơn.

Quá trình điện khí hóa phương tiện di chuyển đang diễn ra tốt đẹp. Tại châu Âu, doanh số bán xe chạy bằng pin và xe hybrid cắm điện hàng năm đã vượt mốc 1 triệu chiếc vào năm 2020 và xe chạy hoàn toàn bằng điện hoặc một phần điện hiện chiếm gần một phần năm thị trường. Vào năm 2022, gần 2,2 triệu xe điện chở khách cắm điện mới đã được đăng ký tại Châu Âu. Ở Na Uy, 90 phần trăm xe chở khách mới hiện đã là xe điện. Phần còn lại của lục địa dự kiến ​​sẽ làm theo trong thập kỷ tới.

Khi cuộc cách mạng năng lượng trong một lĩnh vực vận tải dường như đang thành công, sự chú ý đang chuyển sang các phương thức vận tải khác. Một lĩnh vực được quan tâm sâu sắc là ngành hàng hải. Tuy nhiên, tàu thủy và du thuyền lại đặt ra thách thức khác về điện khí hóa. Các tàu lớn cần hệ thống đẩy mạnh mẽ, với động cơ tạo ra hàng nghìn kilowatt, thay vì hàng chục kilowatt cần thiết để đẩy một chiếc ô tô hoặc xe tải. Tàu thuyền cũng cần có tính tự chủ cao hơn. Chúng có thể phải hoạt động trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần mà không cần ghé cảng để sạc pin.

Những yêu cầu vận hành này cực kỳ khắt khe đối với công nghệ điện khí hóa hiện nay và cho đến nay, ứng dụng cho tàu chạy hoàn toàn bằng điện chỉ giới hạn trong một số trường hợp chuyên biệt. Ví dụ, kể từ năm 2015, phà MF Ampere dài 80 mét đã chở hành khách và phương tiện trên tuyến đường dài sáu km giữa Lavik và Oppedal trên bờ biển Sognefjord của Na Uy. Chuyến đi chỉ mất 20 phút và hai bộ pin trên bờ của tàu sẽ sạc đầy pin trên tàu trong khi hành khách lên và xuống tàu.

Trong khi hệ thống đẩy điện hoàn toàn vẫn còn là điều xa vời đối với hầu hết các loại tàu, các nhà đóng tàu và chủ tàu đang tiến hành các dự án điện khí hóa khác. Giảm phát thải chỉ là một trong nhiều yếu tố thúc đẩy. Như chủ sở hữu xe điện có thể nói với bạn, việc chuyển sang sử dụng năng lượng điện có thể giúp máy móc đơn giản hơn, đáng tin cậy hơn và dễ bảo trì hơn. Đối với người lái xe, điều này có nghĩa là ít phải đến gara hơn và hóa đơn bảo dưỡng cũng thấp hơn. Đối với thủy thủ đoàn của siêu du thuyền, thiết bị điện cũng mang lại những lợi ích tương tự nhưng ở quy mô lớn hơn nhiều.

Đi đều đặn

Từ năm 1961, bộ ổn định của SKF đã cải thiện sự thoải mái, an toàn và hiệu quả trong lĩnh vực hàng hải. Được trang bị trên nhiều loại tàu, từ du thuyền sang trọng dài 60 mét đến tàu du lịch khổng lồ, vây ổn định là thiết bị chủ động giúp giảm độ nghiêng ngang của tàu khi biển động. Chúng cho phép tàu thuyền và du thuyền hoạt động trong thời tiết khắc nghiệt và làm cho cuộc sống dễ chịu hơn cho mọi người trên tàu.

Công nghệ ổn định đã phát triển không ngừng trong 60 năm qua. Ví dụ, các bộ ổn định đầu tiên chỉ hoạt động khi tàu đang di chuyển, nhưng các thiết kế mới hơn có thể ổn định tàu ngay cả khi tàu không di chuyển, ví dụ như khi neo đậu hoặc ở chế độ định vị động.

Tuy nhiên, cho đến gần đây, tất cả các bộ ổn định của SKF đều dựa vào năng lượng thủy lực để vận hành. Sử dụng dầu áp suất cao để truyền lực từ lâu đã là giải pháp tiêu chuẩn trong lĩnh vực hàng hải và những nơi khác, cho bất kỳ ứng dụng nào liên quan đến lực lớn và khả năng kiểm soát chính xác.

Hệ thống thủy lực cần có máy bơm lớn và mạnh để tạo ra áp suất cần thiết. Cánh ổn định thường được vận hành bởi một cặp thiết bị thủy lực chuyên dụng, là những thiết bị cồng kềnh. Van và các thiết bị điều khiển khác chiếm một ít không gian bên dưới boong tàu. Cuối cùng, cần phải nỗ lực rất nhiều để tách tiếng ồn và rung động do hệ thống gây ra khỏi kết cấu của tàu.

Sascha Meinhardt, Trưởng phòng Kinh doanh Du thuyền tại SKF cho biết: “Những điều đó không thực sự quan trọng trên một tàu thương mại lớn, nơi có nhiều không gian và tiếng ồn của hoạt động ổn định sẽ bị tiếng ồn của động cơ và các thiết bị phụ trợ khác lấn át”. “Đối với một siêu du thuyền neo đậu ngoài khơi một hòn đảo xa xôi, tiếng ổn định ồn ào là điều cuối cùng mà chủ sở hữu muốn nghe khi họ ngồi trên boong tàu để ngắm hoàng hôn.”

Hệ thống thủy lực cũng có nhược điểm đối với thủy thủ đoàn tàu. Ví dụ, chúng cần được theo dõi thường xuyên để đảm bảo rằng lượng dầu quan trọng vẫn còn trong tình trạng tốt. Làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao gây hại cho dầu, đẩy nhanh quá trình oxy hóa có thể làm giảm hiệu suất của dầu và cuối cùng làm hỏng van, bộ truyền động và các bộ phận khác. Việc thay dầu định kỳ là cần thiết nhưng tốn kém và mất thời gian, và việc xử lý dầu đã qua sử dụng một cách an toàn ngày càng trở nên tốn kém hơn.

Một cuộc cách mạng điện

Hiện nay, một nhóm kỹ sư hàng hải của SKF đã tìm ra cách loại bỏ mọi nhược điểm đó bằng sức mạnh của điện khí hóa. Bộ ổn định tốc độ bằng không hoàn toàn bằng điện của SKF thay thế hệ thống truyền động thủy lực bằng một động cơ điện kết hợp với hộp số nhỏ gọn, không có khe hở. Hệ thống này hiện đang được đưa vào sản xuất và được cung cấp năng lượng bởi hệ thống điện trên tàu và có thể sử dụng nguồn điện xoay chiều hoặc một chiều tùy thuộc vào thiết kế điện đang sử dụng.

Meinhardt cho biết: “Việc chuyển sang sử dụng điện khiến thiết kế bộ ổn định mới thoải mái hơn nhiều so với thiết kế thủy lực trước đây”. Ông giải thích, không giống như thiết kế thủy lực, hệ thống này chỉ tạo ra tiếng ồn khi các cánh tản nhiệt chuyển động và ngay cả khi đó, bộ ổn định điện vẫn tạo ra tiếng ồn trong không khí ít hơn khoảng 30% và độ rung do kết cấu ít hơn 80% so với thiết kế thủy lực trước đây.

Tốc độ và khả năng kiểm soát dễ dàng của hệ thống điện cũng cho phép nó cung cấp nhiều chức năng hơn. Ngoài việc giúp ổn định du thuyền khi neo đậu, các vây này còn có thể được sử dụng để điều khiển thân tàu. Ví dụ, điều đó cho phép họ xoay tàu để đi theo hướng hoàng hôn.

Bộ ổn định cánh hoàn toàn bằng điện của SKF có thể được lắp thêm vào các tàu hiện có, một quá trình ít tốn công sức hơn nhiều so với việc thay thế hệ thống thủy lực thông thường. Đối với các bản dựng mới, hệ thống cung cấp thêm nhiều lợi ích. Ví dụ, tủ điện và tủ điều khiển nhỏ hơn đáng kể và vì mọi thứ đều được kết nối bằng cáp thay vì đường ống thủy lực nên các nhà thiết kế có nhiều tự do hơn trong việc quyết định vị trí tốt nhất cho từng thành phần. Và vì không cần theo dõi và thay thế dầu thủy lực nên hệ thống này dễ bảo trì hơn, rẻ hơn và sạch hơn nhiều.

Meinhardt cho biết: “Hành trình hướng tới vận tải biển không phát thải thực sự sẽ không hề dễ dàng, nhưng ngành này đã đạt được những tiến triển tốt trên hành trình của mình”. “Việc điện khí hóa các chức năng phụ trợ như bộ ổn định mang lại lợi ích đáng kể cho tàu thuyền hiện nay, đồng thời đặt nền tảng cho một tương lai sạch hơn, yên tĩnh hơn và đáng tin cậy hơn.”