Водный и воздушный транспорт

Информация о паромах и самолетах с электродвигателями «Сименс» регулярно появляется в новостях. Однако немногие знают, что первое в мире судно с электродвигателем, называвшееся «Электра» (Elektra), компания представила еще в конце 1880-х годов. 

image
Судно с электродвигателем Elektra на Международной электротехнической торгово-промышленной выставке во Франкфурте-на-Майне, 1891 год

1886 год: судно с электродвигателем «Электра»

«Сименс» одним из первых стал оснащать суда таким электрооборудованием, как телеграфные и осветительные системы. В 1886 году компания провела свои первые эксперименты с электрическими двигателями для кораблей. Первое в мире судно с электродвигателем, названное «Электра», совершало рейсы по реке Шпрее в Берлине. Источником энергии служили 80 аккумуляторных батарей весом 1800 килограммов и выходной мощностью 5,9 киловатта. Вес электродвигателя составлял 195 килограммов. Но эти батареи были слишком тяжелы и занимали слишком много места, а из-за их ограниченной емкости дальность хода у судна была слишком мала, поэтому было принято решение прекратить эксплуатацию этого корабля.

 

В 1933 году компанией «Сименс» был представлен быстроходный пароход «Потсдам» (Potsdam), предназначавшийся для курсирования между Европой и Восточной Азией. Каждый из двух винтов корабля приводился в движение электродвигателем, а энергия вырабатывалась двумя турбогенераторами. Таким образом, для обеспечения движения были доступны четыре различные комбинации, а потребление энергии могло быть оптимально настроено под скорость хода судна. Пар, необходимый для работы турбогенераторов, производился котлами Бенсона – впервые в истории конструкция судна предусматривала использование пара высокого давления.

image
Авиационные двигатели «Сименс» моделей Sh 11, 12 и 14 на автомобильной торгово-промышленной выставке в Берлине, 1925 год

1925 год: полет рекордной дальности на воздушном судне с радиальным мотором «Сименс»

Когда компания «Сименс» в 1912 году приступила к постройке авиационных двигателей, она начала с разработки роторных двигателей с воздушным охлаждением. По сравнению с моделями с водяным охлаждением они имели меньший вес и более простую конструкцию.

 

Однако роторные двигатели не отличались особой экономичностью и длительным сроком службы. Поэтому их производство было прекращено после Первой мировой войны. При этом конструкция, предусматривавшая воздушное охлаждение и радиальное расположение цилиндров, послужила в дальнейшем основой для создания более совершенных моделей. Ротационное охлаждение было заменено системой с улучшенными температурными характеристиками, в которой использовались детали из легкого металла с высокой теплопроводностью.

 

В 1925 году было запущено производство новой серии авиационных двигателей, отличавшихся более высокой механической надежностью и более технологичными цилиндрами. В том же году звездообразные двигатели с воздушным охлаждением были использованы на маршруте воздушного дерби Deutscher Rundflug протяженностью около 5300 километров. Многие из одержавших победу самолетов были оснащены радиальными двигателями «Сименс». Еще на двух соревнованиях, гонках Lilienthal и Grosser Süddeutscher Rundflug, проведенных в 1926 году, самолеты, оснащенные двигателями «Сименс», также были среди лидеров.

image
Автопилот, 1934 год

1934 год: автопилот

В 1928 году австрийский капитан, актер и изобретатель Иоганн Мария Быков представил устройство, предназначенное для автоматического пилотирования самолетов. Он назвал его автопилотом. В 1932 году компания «Сименс» выкупила у Быкова в общей сложности 24 патента, включая его патенты на гироскопические компасы и один патент на одометр. С этого момента изобретатель также начал работать в качестве независимого подрядчика компании «Сименс».

 

Первая демонстрация, состоявшаяся в 1935 году для представителей правительства, армии, полиции и прессы, произвела сенсацию: автопилот «Сименс» почти полностью заменил пилота-человека. После введения определенных полетных данных в аппаратуру системы самолет самостоятельно поднялся на заданную высоту и оставался на ней, выдерживая заданную траекторию полета, причем регулировка параметров для кренов и снижения производилась автоматически. К концу 1930-х годов система была усовершенствована настолько, что даже большой самолет мог безопасно управляться в темное время суток в условиях тумана. Стала возможной даже автоматическая слепая посадка.

image
«Движитель Сименс-Шоттель», 1997 год

1997 год: движитель «Сименс-Шоттель»

В 1997 году компания «Сименс» сотрудничала с судостроительным предприятием «Шоттель», крупнейшим в мире производителем универсальных судовых приводов и систем управления маневрированием. С целью разработки нового судового привода и организации его сбыта на международном уровне двумя партнерами был учрежден консорциум «Сименс-Шоттель Пропальсор» (Siemens-Schottel Propulsor). Вкладом компании «Сименс» в проект были недавно разработанный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов и все электрооборудование. Основываясь на своем многолетнем опыте в области гидродинамики, машиностроения и металлургии, компания «Шоттель» разработала движительный агрегат, который был выпущен на рынок под торговым названием «Движитель Сименс-Шоттель» (Siemens-Schottel propulsor, SSP).

 

Расход топлива у него был на 10 процентов меньше, чем у приводов традиционной конструкции. Кроме того, он обладал такими преимуществами, как большая маневренность, меньшие вибрации и шум, экономия места и удобство эксплуатации на судах всех типов.

image
Рабочее место авиадиспетчера в аэропорту Гардермуэн в Осло, 1998 год

1998 год: первая в мире комплексная система маршрутизации воздушных судов при рулении и управления наземным движением

В 1998 году компания «Сименс» установила первую в мире комплексную систему маршрутизации воздушных судов при рулении и управления наземным движением в Гардермуэне – новом аэропорту норвежской столицы Осло. Вместо обычных автомобилей сопровождения для регулирования наземного движения воздушных судов использовалась компьютеризированная система световой сигнализации, работавшая на основе текущей загруженности территории аэропорта.

 

В системах предшествующих поколений текущее положение самолета определялось индукционными петлями, заложенными в дорожное покрытие рулежной дорожки, а затем данные о положении передавались в систему управления, контролировавшую работу посадочных огней аэропорта. В Осло эта функция впервые была переложена на наземную радиолокационную станцию. Такое решение обеспечивало максимальную безопасность, особенно в плохую погоду, и гарантированно предотвращало наземные столкновения. Это также означало, что авиадиспетчеры могли направлять большее количество самолетов на перрон для стоянки за значительно меньшее время, что существенно увеличивало количество взлетов и посадок.

 

Компания «Сименс» поставила систему управления посадочными огнями и две наземные радиолокационные системы. Необходимое программное обеспечение было предоставлено компанией HITT, Апелдорн, Нидерланды.

image
Автомобильный и пассажирский паром с электродвигателем MF Ampere, 2015 год

2015 год: первый в мире автомобильный и пассажирский паром с электродвигателем

В 2015 году первый в мире автомобильный и пассажирский паром с электродвигателем, работавшим от аккумуляторных батарей, начал курсировать между городами Лавик и Оппедал по норвежскому Согне-фьорду. Экологически чистый паром потребляет 150 киловатт-часов (кВт-ч) на перемещение по шестикилометровому маршруту в одну сторону – примерно столько же, сколько в среднем использоуется норвежской семьей за три дня.

 

Компания «Сименс» спроектировала паром в сотрудничестве с судостроительным предприятием Fjellstrand, а также поставила для него комплектную электроприводную систему, зарядные станции и литий-ионные аккумуляторные батареи, которые заряжаются электричеством, вырабатываемым гидроэнергетическими установками. На самом судне компанией «Сименс» был установлен электропривод BlueDrive PlusC в комплекте с аккумуляторной батареей и системой управления, средствами управления двигателем и винтами, системой управления энергопотреблением и встроенной системой сигнализации. Все оборудование на борту управляется и контролируются комплексными системами автоматизации «Сименс» через промышленную сеть Profibus.

 

Благодаря переходу от дизеля к двигателю, питающемуся от аккумуляторной батареи, расходы на топливо судовладельца, компании Norled, сократились на целых 60 процентов. Кроме того, такое решение позволило снизить выбросы диоксида углерода на 570 тонн и оксидов азота на 15 тонн.

image
Первый полет пилотажного самолета Extra 330LE с электродвигателем «Сименс», 2016 год

2016 год: авиационный электродвигатель

В июне 2016 года пилотажный самолет, оснащенный двигателем компании «Сименс», совершил свой первый полет, установив мировой рекорд по весовой удельной тяге: при весе всего 50 килограммов мощность нового авиационного электродвигателя составила около 260 киловатт (кВт) в непрерывном режиме – в пять раз больше, чем у аналогичных двигателей.

 

В 2017 году были поставлены новые рекорды и пройдены новые вехи на пути к созданию электросамолетов. На аэродроме Dinslaken Schwarze Heide в Германии самолет с электродвигателем достиг максимальной скорости около 340 километров в час на дистанции три километра. А вскоре после этого самолет Extra 330LE установил еще один рекорд, став первым в мире самолетом с электродвигателем, набравшим высоту 600 метров всего за 76 секунд.

 

Электродвигатели легко масштабируются по мощности. Компании «Сименс» и «Эйрбас» (Airbus) намерены использовать двигатель-рекордсмен в качестве основы для разработки гибридных самолетов с электродвигателями, которые будут совершать рейсы по региональным маршрутам.