Электрические подовые приводы: революция в пропульсии – от компромиссов к “killer app”

Для многих моряков варианты пропульсии судов за последний век почти не изменились: либо внутренний двигатель с валом пропеллера, либо подвесной мотор на корме. Оба имеют серьёзные компромиссы, отмечает Джеймс Эдвардс, главный инженер Helix. Подвесные моторы занимают ценное место на палубе, шумят и повышают центр тяжести. Внутренние требуют пространства для машинного отделения, вентиляции, топливных линий и горячего выхлопа.

Новые технологии предлагают альтернативу — электрические подовые приводы (pod drives), эволюцию азимутальных трастеров. Эти системы размещают пропеллер под кораблём, позволяя ему вращаться вокруг вертикальной оси для точного направления тяги без рулей, экономя топливо. В отличие от подвесных, они не занимают палубу, но традиционные азимуталы требуют двигателей над пропеллером (L-drive) или через вал (Z-drive).

Электрические поды интегрируют электромотор прямо в подводный “под” с пропеллером, питаясь от аккумуляторов или генератора в корпусе. Электромотору не нужен воздух, только электричество, что устраняет L- и Z-приводы, сохраняя преимущества азимуталов. Плюс: нет холостого хода, экономия топлива и меньше обслуживания.

Проблема подов — высокое сопротивление (drag), пропорциональное сечению пода, зависящему от мощности мотора. Ранние моторы (как в Toyota Prius 2004 г., 1,1 кВт/кг) создавали много drag, особенно для малых судов, сводя на нет экономию. Для 100 кВт — 90,9 кг мотора с сечением 500 см².

Но по закону квадрат-куб: drag растёт квадратично с диаметром, мощность — кубически. Для больших моторов (1 000-2 000 кВт) относительный drag падает, делая поды viable для крупных судов.

С эволюцией EV-технологий плотность мощности выросла: мотор Lucid Air 2022 г. — 16,1 кВт/кг. Тот же 100 кВт теперь 3,1 кг с сечением 85 см² (17 % от Prius). Это расширяет диапазон и размер судов для подов.

Подовые приводы — “killer app” электрификации в морском деле: меняют дизайн судна, убирают шум/вибрацию, дают экономию топлива и дальность. Раньше ограничены плотностью мощности, теперь открывают переосмысление традиционных компромиссов пропульсии.