Проекты

Внедрение и использование пассажирских речных судов с электродвигателем

Работа призёра конкурса проектов и исследований по направлению «Мегаполис как пространство успеха и социальной ответственности» в секции «Проблемы XXI века» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1329
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2021 года

Цель работы: Разработка речных судов с электродвигателем и исследование сценариев их использования.

Задачи работы:

- Изучение основных параметров речных судов и расчёт требуемой мощности электродвигателя для речного судна типа «Мойка»;

- Исследование вариантов применения судов с электродвигателем;

- Проектирование 3D-модели речного судна с электродвигателем.

Описание:

В настоящее время все острее стоит проблема загрязнения гидросферы земли. Государствами предпринимаются активные шаги по снижению выбросов с целью улучшения экологической обстановки. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов, принятая в 1972 г., подразумевает, что количество вредных выбросов с судов с каждым годом должно неуклонно снижаться. Одним их наиболее перспективных способов снижения количества вредных выбросов является установка на корабли электродвигателей. Разработки электрических судов ведутся во многих странах, таких, например, как Нидерланды, США, Финляндия. Россия также ведёт активные разработки в данном направлении. Преимущества электродвигателей заключаются в дешевизне их обслуживания, высоком КПД, возможности электрифицировать все вспомогательные механизмы на судне через основной генератор и в уменьшении выбросов токсичных отходов в реки.

До 2019 года аккумуляторы на российских судах выступали как вспомогательные механизмы, а снижения выбросов предполагалось достичь за счет использования сжиженного природного газа в качестве топлива, но в 2019 году компания «НПК Морсвязьавтоматика» представила линейку судов на электротяге. «Ситивольт» — однопалубный монокорпусный речной теплоход типа «Фонтанка». По своим характеристикам он сопоставим с нашей моделью. Данное судно ещё не введено в эксплуатацию, поэтому многие подробности остаются нам неизвестными, но мы можем попробовать рассчитать альтернативные модели и рассмотреть варианты их применения на Москве-реке.

Результаты работы:

· По методу Папмеля была рассчитана мощность необходимого для судна электродвигателя.

· Был найден тяговый асинхронный электродвигатель переменного тока мощностью 110 кВт. Требуемое напряжение для электродвигателя — 380 Вольт.

· Для этих характеристик была подобрана батарея. Чтобы получить достаточное напряжение, было решено взять 8 батарей напряжением 48 Вольт и ёмкостью 550 Ампер и соединить их последовательно.

· Мы подобрали уже существующий маршрут протяжённостью 6,3 км для такого рода судов от причала «Воробьёвы горы» до острова Балчуг.

· Данное расстояние судно сможет пройти 5 раз (туда и обратно). Обычно такие батареи заряжаются 6 часов, но если предположить, что во время зарядки будет сильный постоянный ток, то теоретически мы сможем сократить это время до двух часов.

· В этом случае для обеспечения постоянного движения по маршруту потребуется четыре судна. Пока два — работают, два других — заряжаются. Речной транспорт поможет снизить загруженность в центре Москвы. Впоследствии можно проработать другие варианты маршрутов.

· В приложении «Компас-3D» была разработана модель судна.

· Были распечатаны и собраны модели судна.

Выводы:

Современные технологии позволяют разработать и грамотно ввести в эксплуатацию суда с электродвигателем. Использование такого рода судов способно решить сразу несколько проблем, стоящих перед современным кораблестроением.