Измерения электрической силовой установки судна на подводных крыльях

Quadrofoil Q2 охарактеризовали как «экологически чистый спортивный электрокатер на подводных крыльях». Столь сложный технически продукт нуждается в регулярном контроле и обширных измерениях с помощью профессионального оборудования. Dewesoft помог Quadrofoil протестировать электрическую трансмиссию их прототипа судна на подводных крыльях.

Q2 — это усовершенствованное электрическое судно для двух человек, которое может развивать скорость до 40 км/ч и обладает радиусом поворота 7 метров. Конструкция Q2 предусматривает С-образные подводные крылья, что позволяет совершать бесшумные полеты над поверхностью воды.

Аппарат доступен в двух модификациях — Q2A Electric с подвесным мотором 3,7 кВт и Q2S Electric с более спортивным двигателем 5,5 кВт. Управление электродвигателями Q2A и Q2S, которые полностью перезаряжаются в течение трех-четырех часов, происходит с помощью интуитивно понятной системы управления батареями (BMS). Эта система контролирует производительность каждого элемента.

Q2 разработан и изготовлен словенским предприятием Quadrofoil, высокотехнологичной электротехнической компанией, которая ставит своей целью формирование будущего морской отрасли и создание нового облика водного транспорта.

Подводные крылья позволяют судну двигаться быстрее, поднимая корпус из воды. Традиционный водный транспорт затрачивает большое количество энергии на преодоление сопротивления воды. У судна на подводных крыльях контакт с водой минимизирован, поскольку корпус находится над поверхностью.

С помощью Dewesoft были проведены измрения как постоянного, так и переменного тока трансмиссии Q2 для определения эффективности и качества работы усилителя мощности бесщёточного двигателя. Положение, скорость, ускорение и ориентация судна измерялись с помощью инерциального измерительного блока (IMU) — электронного устройства, которое считывает удельную силу тела и угловую скорость. Две камеры контролировали положение подводных крыльев судна.

При измерениях применялось следующее оборудование: блок питания (SIRIUSi-PWR-MCTS2), блок сбора данных (SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV), аккумуляторный блок (DS-BP2i), четыре пары токоизмерительных клещей (DS-CLAMP-500DCS), инерциальный блок измерения (DS-IMU2), две камеры и ноутбук с программным обеспечением Dewesoft X3. Это позволило собрать подробные данные о связи между требованиями к электропитанию и поведением судна.

Сначала токовые клещи были установлены на силовых проводах, идущих от аккумулятора к усилителю мощности, а также по направлению к двигателю. Поскольку пространство под крышкой двигателя сильно ограничено, крышка была снята, а вместо неё для защиты электроники от воды использовалась стретч-плёнка.

Затем как можно ближе к центру судна был установлен инерционный блок измерения, а на носу и корме — две соответствующие антенны GPS. Одну камеру разместили на боку судна, направив на левое заднее подводное крыло, а вторую закрепили высоко на стержне, привязанном к заднему сиденью, чтобы обеспечить фронтальный обзор.

Аккумулятор, блок питания токоизмерительных клещей, SIRIUS HS и ноутбук находились на заднем сиденье, всё оборудование было подключено и упаковано в несколько пластиковых пакетов, чтобы защитить от воды, которая могла попасть на сиденье во время испытания.

Наконец, команда Quadrofoil спустила судно в воду, и Q2 совершил несколько коротких манёвров, устанавливая крылья в различные положения, а также заключительный длинный заплыв.

Собранные данные показали, что судну необходимо набрать скорость около 10–12 км/ч, чтобы подняться из воды на подводные крылья, для чего требуется мощность от 13 до 14 кВт. После этого требования к мощности снижаются примерно до 8–10 кВт при средней скорости движения от 24 до 30 км/ч.

КПД усилителя мощности составлял от 95 до 99 процентов на протяжении всего измерения. Это было явным признаком эффективности усилителя и наличия запаса мощности для движения, а также подтвердило низкие требования к охлаждению двигателя, что позволяет сделать систему охлаждения ещё более компактной и экономичной.

Quadrofoil стремится стать одним из лидеров в области электрического морского транспорта. В будущем компания планирует создавать суда как для личного использования, так и для перевозки пассажиров и груза, основываясь на экологически чистой технологии подводных крыльев.