Täysin siivekäs yksirunkoinen vene integroi aurinkopaneelit, tuuliturbiinit ja Winch by Wire -järjestelmän trimmien, anturien ja lennonohjauksen käyttämiseen vedessä.

Noin 30,5 metriä pitkä, 100 metriä pitkä valtamerialus, joka pystyy nostamaan itsensä siivillä ja ohjaamaan omia lisäosiaan ilman polttoainekäyttöistä generaattoria. Tämän periaatteen ympärille Ferrari kehitti energiajärjestelmän. Hyperpurje, avomerellä käytettävä yksirunkoinen kilpa-alus, joka siirtää sähköisiä arkkitehtuureja, antureita ja ohjausmenetelmiä autosta veteen.

Hanke yhdistää aurinko- ja tuulienergia miehistön tuottaman energian kanssa. Hiomakoneet eivät enää siirrä lihasvoimaa suoraan vinsseille vaihteiden ja hydraulipiirien kautta: ne käyttävät generaattoreita, jotka muuntavat ihmistyön sähköksi. Energia syötetään sitten aluksen verkkoon ja jaetaan käyttäjille toiminnan tarpeiden mukaan.

Ferrari esittelee Hypersailin ensimmäinen energiaomavarainen täyssiivinen yksirunkoinen vene valtamerikilpailuihinTämä on yrityksen ilmoittama ennätys, joka viittaa projektin erityiseen kokoonpanoon, jota ei ole vielä tuettu riippumattomilla, laajan kilpailunavigoinnin aikana saaduilla tiedoilla. Ratkaiseva testi koskee siis järjestelmän kykyä ylläpitää tasapainoa tuotannon, varastoinnin ja kulutuksen välillä ajan kuluessa vaihtelevissa sääolosuhteissa.

Teollisesti merkittävä seikka ei ole ainoastaan ​​fossiilisten polttoaineiden poistaminen laivojen sähköntuotannosta. Hypersail yhdistyy yhdeksi arkkitehtuuriksi neljä jännitetasoa, 12–800 volttia, kaksi korkeajänniteakkua, hydrauliset toimilaitteet, sähkömoottorit, elektroniset ohjausyksiköt ja liikkuvat aerodynaamiset pinnat. Veneestä tulee mikroenergiaverkko, joka altistuu rasituksille, suolapitoisuudelle, iskuille ja värähtelyille, jotka eivät kestä pitkiä keskeytyksiä.

Vinssi Wire-tekniikalla erottaa ihmisen liikkeet ja mekaanisen kuormituksen

Kannen yläpuolella omaperäisin elementti on Vinssi vaijerillaPerinteisissä järjestelmissä jalustoihin kohdistettu voima saavuttaa vinssit mekaanisen ketjun kautta tai käyttää hydraulipiiriä. Tässä fyysinen yhteys korvataan sähkömekaanisella muunnoksella: miehistö tuottaa sähköä, kun taas elektronisesti ohjatut moottorit käyttävät vinssejä, jotka säätävät purjeiden kireyttä tai hydraulijärjestelmien pumppua.

Lähteen ja käyttäjän erottaminen mahdollistaa keskittää valtaa ja lähettää sen tarvittaessa sen sijaan, että jokainen hiomakone olisi kytketty tiettyyn vaihteistoon. Järjestelmä pystyy myös ylläpitämään vakaamman poljinalueen, estäen kuormituksen kasvun hidastamasta liikettä asteittain. Ferrari pyrkii siis sovittamaan generaattorin tehokkaimman nopeuden poljinnopeuteen, joka on kestävä ihmisen aineenvaihdunnalle.

Ryhmän julkaisemien tietojen mukaan vain yksi miehistön jäsen voi komentaa tätä arkkitehtuuria. jopa 9 tonnin kuormiaTämä ei tarkoita, että henkilö kehittäisi suoraan vastaavan voiman: tuotettu energia muunnetaan, hallitaan elektronisesti ja sitä käyttävät moottorit ja hydrauliset järjestelmät, jotka suorittavat liikkeet. Etu on energian virtauksen hallinnassa ja perinteisten vaihteistojen asettamien rajoitusten poistamisessa.

Jalustaan ​​kytketyt generaattorit käyttävät sähkömoottoreita, jotka on johdettu käytetyistä moottoreista. Ferrari Purosangue ja F80 aktiivijousitusSiirto ei siis koske koristekomponenttia tai viittausta autoteollisuuteen, vaan sähkökonetta, joka on jo suunniteltu reagoimaan nopeasti kuormituksen vaihteluihin ja toimimaan ohjelmisto-ohjatussa järjestelmässä.

Myös Ferrarin 12-sylinterisessä manuaalivaihteistossa esiintyy by-wire-logiikkaa, jossa vaihteenvalitsin muuntaa kuljettajan liikkeen sähköiseksi signaaliksi. Veneessä ongelman mittakaava on erilainen: signaalin ei tarvitse ainoastaan ​​toistaa mekaanista tunnetta, vaan koordinoida ihmisen voimaa, sähköntuotantoa ja suurjännitteisten liikkeiden suorittamista. Merenkulkusovelluksesta tulee näin ollen testiympäristö... komennon, generoinnin ja liikkeen välinen irtikytkentä.

Hypersail on ensimmäinen täysin energiaomavarainen lentävä yksirunkoinen vene valtamerikilpailuihin. Sähköjärjestelmän ansiosta, joka takaa täydellisen yhdistelmän tehokkuutta ja suorituskykyä, sekä innovatiivisten ratkaisujen, kuten Winch by Wire -ominaisuuden, ansiosta kaikki veneen säädöt tehdään purjehduksen aikana itse tuotetulla energialla.

sanoi Marco Guglielmo Ribigini, Teknisen tiimin johtaja Ferrari Hypersail.

Kaksi käyttönopeutta säätelee köliä, siivekkeitä ja läppiä

Kannen alla energia käyttää järjestelmää, joka säätelee monohull-aluksen vakautta ja korkeutta siivillä. Lento-ohjaus aktiivinen Se säätelee hydraulivirtausta erottamalla hitaat ja nopeat liikkeet. Tämä ei ole pieni ero: kallistuvan kölin tai foilivarren liikuttaminen vaatii paljon voimaa, kun taas trimmin jatkuva korjaaminen läppien avulla vaatii nopeampia ja tiheämpiä reaktioita.

Makrotason sääntely, määriteltynä Hitaat liikkeet, hyödyntävät Ferrari Lucen 800 voltin sähköisen taka-akselin kehittämää tehoa. Tähän kategoriaan kuuluvat siivenvarren ja kölin liikkeet, jotka vaativat merkittävästi energiaa, mutta eivät välttämättä yhtä nopeasti kuin lennon vakauttamisesta vastaavat pinnat.

I Nopeat liikkeet Sen sijaan ne on uskottu kahdelle pienemmälle pumpulle, joita käyttävät 48 voltin sähkömoottorit. Nämä yksiköt ohjaavat läppiä nopeilla ja jatkuvilla korjauksilla. Kahden piirin erottaminen estää toimilaitteiden mitoituksen maksimikuorman mukaan ja mahdollistaa jännitteen, moottorin ja pumpun osoittamisen vaaditun dynamiikan mukaan.

Verkkojen läsnäolo osoitteessa 12, 48 ja jopa 800 volttia Se reagoi samaan logiikkaan. Anturit, ohjausyksiköt, apulaitteet ja tehotoimilaitteet eivät toimi samoissa olosuhteissa. Yksi jännite vaatisi useita muunnoksia tai järjestelmän osan ylimitoitusta; useat tasot mahdollistavat kuitenkin hyvin erilaisten kuormien palvelemisen, mutta tämä lisää eristyksen, diagnostiikan ja sähköisen suojauksen monimutkaisuutta.

Ferrari soveltaa projektissa autoteollisuudesta lainattuja testausprosesseja alustalla, joka sisältää elektroniset ohjausyksiköt ja anturit vastuussa toimintojen koordinoinnista. Merellä vaatimukset kuitenkin muuttuvat: huolto voi olla mahdotonta päiväkausia, suolavesi kiihdyttää korroosiota ja poikkeama lisäosien hallinnassa voi vaarantaa paitsi suorituskyvyn myös veneen käsiteltävyyden.

Tästä tulee rooli redundanssiHitaiden ja nopeiden toimien välinen jako, kaksi identtistä akkua ja verkkorakenne mahdollistavat sen, ettei kaikkia toimintoja keskitetä yhteen komponenttiin. Julkaistussa materiaalissa ei määritellä autonomiaa, kapasiteettia kilowattitunteina, huipputehoa tai vajaatoimintamenettelyjä: parametreja, jotka ovat välttämättömiä arkkitehtuurin vikasietoisuuden kvantitatiiviseen arviointiin.

Sata neliömetriä aurinkokennoja reittien seurantaan

Ympäristön tuottaminen on ensisijaisesti uskottu 100 neliömetriä aurinkopaneeleja, integroitu kanteen ja laitoihin. Pinnat ovat käveltäviä ja varustettu erityisellä pidolla, joten ne eivät voi haitata ohjauksia tai muuttaa kantta hauraaksi tai liukkaaksi alueeksi. Niiden sijoittelun on myös oltava sopusoinnussa purjeiden, maston, miehistön ja varusteiden varjostuksen kanssa.

Asennusalueet valittiin simuloimalla auringon säteilyaltistusta eri leveysasteilla ja mahdollisten reittien varrella. Tämän kartoituksen avulla voidaan sulkea pois alueet, joilla energiantuotto on liian alhainen, jolloin vältetään lisäkennojen, johdotuksen ja suojauksen tarve, jotka tuottaisivat vain vähän energiaa aluksen omaan massaan verrattuna. Kilpa-yksirunkoisessa veneessä jopa uusiutuva energialähde muuttuu tuottamattomaksi, jos sen paino heikentää pysyvästi nopeutta.

Aurinkosähkön tuotannossa on otettava huomioon rungon vaihteleva kaltevuus, kannella oleva vesi, suolapitoisuus ja liikkuvat varjot. Normaaliolosuhteissa mitattu nimellisteho ei siis vastaa ylityksen aikana käytettävissä olevaa tehoa. Tehtävänä onEnergianhallintajärjestelmä on pyrkiä sopivimpaan toimintapisteeseen koordinoimalla hetkellistä energiaa, varaustilaa ja toimilaitteiden pyyntöjä.

Perässä on myös irrotettavat ja konfiguroitavat tuuliturbiinitTuuli on runsas resurssi avomeripurjehduksessa, mutta sen energian hyödyntäminen aiheuttaa vastusta, joka voi hidastaa nopeutta. Insinöörit ovat työskennelleet tuulivoiman kytkeytymiskulman parissa löytääkseen tasapainon energiantuotannon ja vastuksen välillä, samalla kun ne mahdollistavat laitteiden muokkaamisen tai poistamisen odotettavissa olevien olosuhteiden perusteella.

Kahden lähteen yhdistäminen vaimentaa niiden vaihtelua poistamatta sitä kokonaan. Aurinkosähkö riippuu valosta, suunnasta ja pilvipeitteestä; tuuli riippuu ilman suhteellisesta nopeudesta ja navigointiasetelmasta. kaksi 800 voltin akkua Ne imevät itseensä ylimääräistä energiaa ja vapauttavat sen, kun kuormitus ylittää vääntömomentin muodostumisen, erityisesti vaativampien säätöjen aikana.

Omavaraisuus ei siis tarkoita jatkuvaa tuotantoa. Se on dynaaminen tasapaino: suotuisissa vaiheissa aluksen on tuotettava riittävästi energiaa kattaakseen välittömän kulutuksen ja täydentääkseen varantoja; muina aikoina sen on rajoitettava energiankulutusta tai käytettävä varastoja. Merireitti tekee siis sääennusteista ennustamisen työkalun. energiasuunnittelu.

Regatasta tulee äärimmäisten sähköjärjestelmien laboratorio

Hypersail syntyi vuonna Maranello projektina ricerca ja sviluppo Avoin autoteollisuuden ulkopuoliselle asiantuntemukselle. Laitteiston ja ohjelmiston integrointi heijastaa nykyään keskeistä ominaisuutta tehokkaissa ajoneuvoissa: eri komponentteja ei optimoida erikseen, vaan osana yhtä energia- ja ohjausjärjestelmää.

Meri kuitenkin asettaa muuttujia, joita radalla ei ole. Aurinkoenergia vaihtelee leveysasteen mukaan, purjehdukseen hyödyllinen tuuli ei välttämättä ole sama kuin turbiineille sopivin tuuli, ja miehistön saatavuus on rajoitettua väsymyksen vuoksi. Jopa ihmisvoimasta tulee resurssi, joka on suunniteltava, koska jauhinkoneiden aineenvaihdunnan tehokkuus on sovitettava yhteen työvuorojen, liikkeiden ja fyysisen palautumisen kanssa.

La kestävyys Käsitettä tulisi tulkita näiden rajojen sisällä. Fossiilisten polttoaineiden syntymisen puuttuminen navigoinnin aikana vähentää suoraa polttoaineenkulutusta, mutta se yksinään ei mittaa aluksen kokonaisympäristöjalanjälkeä. Täydellinen ympäristöarviointi edellyttäisi tietoja komposiittimateriaaleista, akkujen tuotannosta, komponenttien käyttöiästä, huollosta ja käytöstä poistosta, joita ei ole sisällytetty tekniseen esitykseen.

Hankkeen merkitys piilee ensisijaisesti testausympäristön ankaruudessa. Täysin foilaavan veneen on seurattava liikkuvia pintojaan, trimmiään ja rakenteellisia kuormiaan reaaliajassa, samalla kun energian saatavuus muuttuu jatkuvasti. Anturit, tehoelektroniikka, varastointi ja toimilaitteet toimivat ympäristössä, jossa paino, luotettavuus ja tehokkuus ovat jatkuvasti ristiriidassa.

Ratkaisuja ei voida automaattisesti siirtää kaupallisiin aluksiin. Kilpa-prototyypissä hyväksyttävät kustannukset, ylläpito ja monimutkaisuus eivät välttämättä sovi yhteen toimivan laivaston tai huviveneen kanssa. Vinssi vaijerillamonijänniteverkkojen hallinta ja ennakoiva kuormansäätö voivat kuitenkin tarjota hyödyllisiä viitteitä sähköisemmistä vesikulkuneuvoista, jotka ovat vähemmän riippuvaisia ​​perinteisistä hydraulipiireistä.

Todellinen testi tulee meressä. Siellä on tarkkailtava paneelien todellista suorituskykyä, turbiinien nettohyötyä aerodynaamisten häviöiden jälkeen, akkujen käyttäytymistä ja lennonohjauksen jatkuvuutta pitkittyneiden huonojen sääolosuhteiden aikana. Vain näiden tietojen avulla voimme määrittää, kestääkö arkkitehtuuri samanaikaisesti tuulen vaikutukset. nopeus, turvallisuus ja energiankulutuksen hallinta, kolme ehtoa, jotka projektissa pyritään yhdistämään samaan runkoon.

Ferrari Hypersail: Aurinko ja tuuli saavat lentävän yksirunkoisen purjeveneen voiman

Ferrari Hypersail: muotoilua, foileja ja innovaatioita valtameripurjehduksessa

Tässä on kolme oivallusta, jotka saattavat kiinnostaa sinua:

Ferrari Hypersail, kun purjehdus lentää keltaisena ja harmaana
PMI nousee Ferrari Hypersailiin merelle
Enel X Way ja Ferretti Group yhdessä kestävän veneilyn puolesta