פעולות חיפוש ימיות והצלה (SAR) מייצגות את אחת המשימות התובעניות והקריטיות ביותר שבוצעו בים. מדי שנה, אלפי חיים תלויים במהירות, באמינות ובגמישות של כלי הצלה העונים על בעיות מזג האוויר ועל סביבות ימיות מגוונות.היסטורית, מנועי דיזל היו עבודתן של ציי SAR, המציעים עמידות מוכחת וטווח.

הבנה של הדחף החשמלי בקונטקסט הימי

הנעה חשמלית לספינות אינה מושג חדש – ניסויים מוקדמים עד למאה ה-19 – אבל ההתקדמות המודרנית בדחיסות האנרגיה של סוללות, אלקטרוניקה כוח ועיצוב מוטורי הפכו אותה אלטרנטיבה מעשית למנועי הבעירה פנימית קונבנציונליים.

מערכות הנעה חשמלית

(FLT:0Battery-electric (BEV) כלי שיט ההרחבה 1) מסתמכים לחלוטין על אנרגיה חשמלית מאוחסן בחבילות סוללות טעונות.הם מייצרים אפס פליטות ישירות במהלך המבצע, פועלים עם רמות רעש נמוכות מאוד, ומציעים מומנט מיידי של מנועים חשמליים.טווח מוגבל על ידי יכולת סוללות, מה שהופך את מערכות BEV מתאימות ביותר למשימות קצרות טווח או לחילוץ שבו יש צורך בתשתית טעינה.

(FLT:0) כלי שיט חשמליים-חשמליים של HYbrid-electricFLT:1) משלב גנרטור דיזל קונבנציונלי (או מנוע אחר של בעירה) עם מנוע חשמלי ובנק סוללות.הכלי יכול לפעול במצב חשמלי טהור לגישות מהירות נמוכה, שקטות, או לעבור למצב דיזל-חשמלי או דיזל- עקיף עבור תעבורות מהירות גבוהה או טווח היברידי מורחב לספק גמישות תפעולית ולהפחית את צריכת הדלק על ידי כך לאפשר ליעילות אופטימלית לרוץ ביעילות אופטימלית.

(FLT:0) כלי חשמל של תאים חשמליים (FLT) 1 יוצר חשמל באמצעות התגובה אלקטרו-כימית של מימן (או דלקים אחרים) עם חמצן.הם מציעים אפס-ההההנעה חשמלית עם טווח גדול יותר מאשר מערכות סוללות בלבד, בתנאי אחסון מימן ותשתיות דלק יש שקט יותר מאשר דיזל לייצר רק מים על ידי מוצרי לוואי.

ראשי תיבות של Electric Drive System

מערכת הנעה חשמלית עבור כלי SAR כוללת בדרך כלל חבילת סוללות ליתיום עתירי (לעתים קרובות NMC או LFP כימיה), מנוע חשמלי (מנועים סינכרוניים מגנטיים נפוצים בשל יעילות גבוהה צפיפות כוח), כוח מופנם וממירים, מערכת ניהול סוללות (BMS) עבור בטיחות וארוכותרות, מערכת ניהול חשמל ששולטת באנרגיה בין סוללות, לבין סוללות היברידיות), המאפשרת רבות, גם על פני מערכות אחסון חשמליות, כגון מגנטיות, כגון:

דרישות קריטיות של פעולות SAR מודרניות

כדי להבין מדוע הנטומנטציה החשמלית היא צוברת מתח, יש צורך לבחון את דרישות הביצועים הייחודיות של חיפוש ימי והצלה.

זמן מהיר ותגובה

כאשר חיים נמצאים על כף המאזניים, כל דקה ספירה.כלי SAR חייבים להיות מסוגלים להאיץ במהירות ממנוחה, לעתים קרובות מאפס ועד מהירות מלאה בשניות.מנועים חשמליים מספקים מומנט מקסימלי מ- Zero RPM, ומספקים האצה מהירה שעולה על כך של מנועי דיזל של כוח שווה ערך.תכונה זו היא בעלת ערך במיוחד במהלך ההשקה ממשטח או תוך תמרון בנמלים מוגבלים.

אפשרויות ל-Freceed or Rough Waters

פעולות SAR לעתים קרובות כרוכות בקו החוף הסלעי, ערוצים צרים, estuaries רדודים, או סביב הריסות.עדיף שליטה מהירה מהירה היא חיונית מתקרבת למזומנים ללא פגיעה או נזק נוסף. כוננים חשמליים, לעתים קרובות בשילוב עם דחף zimuth או דחף פוד, מציעים שליטה מהירה משתנה ללא שינוי אינסופי וכיוון מהיר.

סיום וטווח

משימות חיפוש והצלה יכולות להימשך שעות רבות, לפעמים לאורך ימים.ספינת הצלה חייבת להיות מספיק טווח כדי להגיע לשיחות מצוקה מרוחקות להישאר על סצינה כפי שנדרש. בעוד כלי רכב חשמליים טהור לעמוד בפני מגבלות טווח, תצורה היברידית יכולה להאריך את הסיבול התפעולי באמצעות הגנרטור כמו מרחיב טווח.מערכות תא דלק מציעים נתיב מבטיח לסיבולה ארוכת טווח אפס.

לחץ סביבתי ושיקום

מדינות חוף וגופים בינלאומיים הם הידוק תקנות פליטות עבור פעולות ימיות.בתחומים רגישים לסביבה כגון שונית המחסום הגדולה, הים הבלטי והמים הארקטי, כלי SAR צפויים לפעול יותר ויותר עם זיהום מינימלי.הנעה חשמלית תואמת עם המנדטים האלה על ידי חיסול פליטות ממצה מקומיות של CO2, NOx, SOx, ו-Particulates.בנוסף, להפחית את הפעולה האקוסית לחיים, תכנון אזורי, תכנון אזורי, מתפתח.

כיצד טיפול במניעה חשמלית

« « « « « « « טורי מיידי ודעה קדומה

אחד היתרונות המשכנעים ביותר של מנועים חשמליים הוא הזמינות של מומנט מקסימלי במהירות אפס.תכונה זו מאפשרת כלי הצלה להאיץ את הנמלים מחוספסים, להימנע ממכשולים, או לבצע תפנית הדוקה עם ביטחון.בתבנית חיפוש הדורשת שינויים מהירים והתאמות כיוון תכופים, הנעה חשמלית מפחיתה עייפות מפעילית ומשפרת את הבטיחות.

מבצע שקט ל-Slockth Approaches

בתרחישים SAR רבים, המתקרבים לכלי שיט במצוקה או לאדם בשקט יכולים להפחית את הפאניקה ולאפשר תקשורת.מנועים חשמליים פועלים בשבריר של רמת הרעש של מנועי דיזל - לעתים קרובות מתחת ל-60 דציבלים במהירויות נמוכות.גנב אקוסטי זה גם מועיל בעת חיפוש אחר ניצולים במים, שכן חוסר רעש משפר את יכולת החילוץ לשמוע או אותות.

צמצום הרשאות לאזורים רגישים לסביבה

כלי SAR פועלים לעתים קרובות באזורי החוף, estuaries, ו עתודות ימיות כפופות לכללים הגנת הסביבה קפדניים.הנעה חשמלית מייצרת אפס פליטות פליטות פליטות ממצה ישירות.גם כאשר שוקלים את פליטות הזרם מדור חשמל, טביעת הרגל של פחמן מחזור חיים כוללת של כלי חשמלי יכול להיות נמוך יותר מזו של דיזל שווה ערך, במיוחד באזורים עם רשת נקייה זו, תומך המוניטין הסביבתי תומך של ארגונים הצלה כמו ים של ים.

תחזוקה נמוכה ועלויות תפעול

מנועים חשמליים יש הרבה פחות חלקים נעים מאשר מנועי הבעירה הפנימית - לא פיאטנס, שסתום, מזרקת דלק, או מערכות ממצה.פשטות זו מתורגמת לדרישות תחזוקה מופחתות ועלויות מחזור חיים נמוכות יותר.חבילה הסוללה היא הרכיב היקר ביותר, אבל סוללות ליתיום מודרני יכול להימשך 10-15 שנים עם ניהול תרמי גם לאפשר גנרטור לפעול במהירות אופטימלית, שיפור יעילות של צריכת דלק שלילי 20 שעות.

יישום אמיתי בעולם ו Case Studies

The Norwegian Sea Rescue Society (RS)

נורבגיה, עם חוף החוף היבש שלה ותנועה ימית כבדה, הייתה חלוצה בכלי SAR חשמליים. Redningsselskapet מפעילה כמה סירות הצלה היברידיות, כולל RS 158 "Erik Bye" .כלי 15 מטר אלה משלבים מנוע דיזל עם מערכת כונן חשמלי, המאפשר להם לפעול בשקט וללא פליטה במהירויות נמוכות במהלך גישות או תוך הסתמכות ליד מערכת היברידית מספקת גם לחץ חירום עבור ציוד חשמלי ולהפחית את הלחץ החשמלי.

המוסד הלאומי המלכותי של ספינת החיים (RNLI) בבריטניה

RNLI, אחד מארגוני ה- SAR הגדולים בעולם, חקר באופן פעיל את ההנעה החשמלית. בשנת 2020, השיקה את פרויקט "Eel Eel" (Electric Eel), ספינת חיים חשמלית לחלוטין המיועדת לפעילות הנמלית והאסטורין.הסירה משתמשת בחבילת סוללות של 60 קילו-וואט ו-100 קילוואט, השגת מהירות עליונה של 25 קשרים וטווח של 20 מיילים ימיים - ככל הנראה עבור תפקוד חשמלי גדול יותר.

משמר החופים האיטלקי ופריס

בעוד שלא כלי שיט SAR טהור, משמר החופים האיטלקי הטיל סירות סיור היברידיות לשימוש רב-הרשות, כולל חיפוש והצלה. סירות אלה יכולות לעבור למצב חשמלי בעת התקרבות למלאכת כלי רכב פגיעים או כאשר סיורים באזורים ימיים רגישים.החוויה המתקבלת מפלטפורמות אלה היא דרישות מודיעות עבור ספינות הדור הבא ייעודי.

ספינות הצלה קטנות יותר לשימוש ביבשה

כמה יצרנים מציעים כעת מחוץ ל-Shelf חשמליות סירות הצלה, כגון 6-8 מטר RIB מחברות כמו X Shore ו- Vita Mobility. הסירות האלה מאומצות יותר ויותר על ידי הנמלים המקומיים, מועדוני הצלה, ורשויות הנמלים עבור SAR מהיר של אחריות מהירה.הם קלים, רכובים, ניתן לטעון מחדש מכוח סטנדרטי שלהם עלות תפעול נמוכה ואפס-משימה הופכת אותם לפרופיל מתנדבים אטרקטיבי עבור ארגונים מוגבלים עם תקציבים מוגבלים.

אתגרים טכניים ופתרונות

הכחשת אנרגיה והגבלות טווח

המגבלה העיקרית של הנעה חשמלית בכלי SAR היא צפיפות האנרגיה של סוללות. דיזל דלק מכיל בערך 12,000 Wh / ק"ג, בעוד סוללה ליתיום מודרני מספק רק 250 Wh / ק"ג ברמת התא. פער זה אומר כי כלי צפיפות חשמלית טהור חייב לשאת סוללה גדולה מאוד כדי להשיג טווח שימושי, הוספת משקל ועלויות היברידיות.

תשתיות בים

עבור כלי הצלה חשמליים טהורים להיות קיימא, הם צריכים גישה לתשתיות טעינה מהירה בנמלי הבית שלהם וייתכן בבסיסים קדימה. באזורים מרוחקים, זה עשוי לדרוש התקנת חיבורי כוח החוף בעלי יכולת גבוהה או על הדור המתחדש באתר. סטנדרטיזציה של מחברים ופרוטוקולים תקשורתיים נדרשת גם כדי להבטיח יכולת בין-אווירה על פני סוגים שונים של כלי שיט ונמלים.

משקל ומרחב

ערכות סוללות כבדות ותופסות נפח משמעותי.על סירה קטנה SAR, כל קילוגרם נושאים לביצועים, יציבות ושכרה. מהנדסים מעצבים מבנים משולבים שבו סוללות משמשות כחלק מההילה או מבנה סופר כדי לחסוך משקל. מראש בחומרים מורכבים וחבילות סוללות מודולריות מאפשרות מיקום גמיש.

בטיחות סוללה וניהול

סוללות ליתיום-יון מהוות סיכונים של בריחה תרמית אם ניזוקו או מנוהלים באופן לא תקין. בכלי הצלה שעלולים להיות נתון להשפעות אלימות, זעזועים וחשיפה למים, בטיחות היא רבת ערך.חבילות סוללות מודרניות משלבות מחסניות חזקות, מערכות קירור מכוסות, ומערכות ניהול סוללות מתקדמות המנטרות את הטמפרטורה, המתח והעיצובים הנוכחיים כוללים גם מערכות דיכוי אוטומטיות והפרדה פיזית בין תאים כגון DNV, שמירה על , שמירה על סטנדרטים ספציפיים של סוללות, חסימתיקים, חסימתיקים, חסימתיקים, חסיניים, חסיניים, חסיניים, חסיניים, חסיניים, חסימתיים, חסימתיים של סוללות, חסיני סוללות ספציפיות, חסיני סוללה, וסטנדרטים, חסיניים, חסיניים, חסיני סוללה, וסטנדרטים, וסטנדרטים, וסטנדרטים, וסטנדרטים, וסטנדרטים של סוללות ספציפיות של סוללות ספציפיות, וסטנדרטים של סוללות, חסיני סוללות, חסיני סוללה, חסיני סוללה ספציפיים, חסיני סוללה, וסטנדרטים של סוללות, חסיני בטיחותיים של סוללות, ותבניות אבטחה של סוללות, ותבניות אבטחה של סוללות, ותבניות אבטחה של סוללות, ותבניות לתקני סוללות, ו

Horizons: Next-Generation Electric Rescue Vessels

תאי דלק הידרוגן לטווח ארוך

תאי דלק מציעים נתיב ל- Zero-emission חשמלי הנעה עם טווח דומה לאחסון דיזל. Hydrogen, או כמו גז מחוספס (700 בר) או נוזל (20K), הוא יותר אנרגיה מאשר סוללות, אם כי פחות מ- דיזל. כמה פרויקטים של הדגמה (למשל, מעבורת H2 המופעלת "שינוי" בקליפורניה) הראו יכולת.

השמש והגל אנרגיה

בעוד לוחות סולאריים לבד לא יכולים במלואם כוח SAR כלי שיט, הם יכולים להשתלב בתוך צדי ראש או מפרשים קשיחים כדי להשלים טעינה סוללה במהלך משימות מורחבות. גל קצירי אנרגיה רכובים על הבקתה או כמו גנרטורים נשואים יכולים גם לתרום כמויות קטנות אך שימושיות של כוח.טכנולוגיות אלה הן ניסיוניות כיום, אך יום אחד יכול להאריך את הסיבולת של סירות SAR חשמליות הפועלות רחוק מהחוף.

הצלה חשמלית

כלי שיט משטח בלתי מזוהים (USVs) ורחפנים אוויריים כבר בשימוש עבור היערכות.חשמל ⁇ הוא הבחירה הטבעית של כלי רכב אוטונומיים אלה בשל האמינות שלה, רעש נמוך, והיעדר של exhaust. SAR עתידיים עשוי לכלול ציים של מזל"טים חשמליים קטנים ומהירים שניתן לפרוס מספינה או מהחוף כדי סקר במהירות אזורים גדולים, טבעות, או אספקה חשמלית.

מערכות ניהול אנרגיה חכמות

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה מוחלים על מנת לחזות את הביקוש בכוח בהתבסס על שלב המשימה, מזג האוויר, ותבניות החיפוש.מערכות ניהול אנרגיה חכם יכולות לייעל את השימוש בסוללה, גנרטור, וכל מקורות כוח נוספים בזמן אמת, הרחבת סיבולת המשימה וצמצום צריכת הדלק.עבור כלי SAR היברידיים, מערכות כאלה יכולות להבטיח כי הסוללה היא מלאה לפני מהירות גבוהה, או כי הגנרטור פועל ביעילות במהלך חיפושים ארוכים.

מסקנה: A Sustainable and Effective Way Forward

הנעה חשמלית אינה רק מגמה בתעשייה הימית; היא אבולוציה אסטרטגית שמתייחסת ישירות לצרכים הבסיסיים של חיפוש והצלה.היכולת להאיץ באופן מיידי, לתמרן עם דיוק, לפעול בשקט, לייצר אפס פליטות מקומיות נותנת לארגונים הצלה כלי חדש רב עוצמה לחסוך חיים תוך הגנה על הסביבה הימית. יישום אמיתי בעולם על ידי ארגונים מובילים כגון ארגון החילוץ הימי הנורבגי ו-RN הוכיחו את הביצועים החשמליים והחיבוקשים של בטיחות, הדורשת, יכולות לענות על ידי יישום בטוח בתחום זה.

אתגרים נשארים, במיוחד סביב צפיפות האנרגיה, תשתיות טעינה, ועלות.עם זאת, התקדמות מהירה בטכנולוגיית סוללות, תאי דלק וניהול אנרגיה חכם סוגרים בהתמדה את הפער.העשור הבא כנראה יראה הדור הראשון של כל סירות הצלה חשמליות, מימן-דלקים בחופי הצלה, ורחפנים חשמליים SAR נכנס לשירות.עבור מפעילי צי, ההודעה ברורה: אימוץ חשמל הנעה עכשיו יכולת חיפושית עבור חיים נקיים יותר, לא יעיל יותר, שיפור כוח רצון חשמלי, הוא כבר חיסכון יעיל יותר, ולא שיפור כוח הצלה, הוא כוח רצון יעיל יותר, הוא כוח אדם חשמלי יעיל יותר, הוא כוח רצון יעיל יותר, הוא כוח אדם יעיל יותר, שיפור כוח אדם מבטיח, הוא שיפור כוח אדם חשמלי, הוא כוח אדם מבטיח יותר, הוא שיפור כוח אדם יעיל יותר, שיפור כוח אדם חשמלי, שיפור כוח אדם יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, כוח אדם יעיל יותר, כוח אדם יעיל יותר, כוח אדם יעיל יותר, הוא כוח אדם יעיל יותר, כוח אדם חשמלי.

(ב) לקריאה נוספת על ההנעה החשמלית ב-SAR, ראה את צי החילוץ ההיברידי של NRRNLI (RNLI) פרויקט ספינת החיים החשמלי של חיל האוויר (RNorwegian Sea Rescue Society) 3FLT 3, ומסמכים מחקר של FLT:4 מ"מימי מימן" (FLT:2Norwegian Sea Rescue) ו-Fial Consortium (FLT5: 5) מ-FLT5, 7.