Udviklingshus nytænker undervandsmotoren med 3D-print og 'omvendt' opbygning

Udviklingshus nytænker undervandsmotoren med 3D-print og 'omvendt' opbygning

En lille dansk udviklingsvirksomhed har bygget en ny elektrisk motor og propel til undervandsbrug, som har store fortrin i saltvandets hårde miljø.

Propeller og motorer under vandet kan være noget af en udfordring. Lejer, pakninger og smøring i et aggressivt miljø som saltvand kræver, at teknikken ofte efterses og vedlige­holdes.

Med det udgangspunkt gik det lille udviklingshus Kapacitet i Hellerup i 2014 i gang med at udtænke en ny kombination af elmotor og propel, som kunne installeres på de såkaldte ‘hull cleaners’ eller skibssiderensere, som fjerner begroning og skidt fra skibssider, når skibene lastes og losses:

»Sådan en hull cleaner vejer omkring 1.000 kg, og processen skal gå temmelig hurtigt, for skibene ligger måske kun ved kaj i 10 timer. Vi havde derfor brug for en løsning med høj effekt,« forklarer seniorproduktudvikler Anders Michelsen fra Kapacitet.

Artiklen fortsætter efter grafikken

Eksisterende rensemaskiner er udstyret med et antal hydraulisk drevne propeller, så de kan styres op og ned ad skibssiderne. Men hydraulikken er sårbar under vandet, og propellerne kan blive ramt af skidt og store objekter som flasker og affald. Andre elektriske versioner havde magnetiske koblinger og gear, som slet ikke kunne holde til belastningen. Så udfordringen var at udvikle en kombination af motor og propel, som var mere robust.

Propel på indersiden

Løsningen blev en elmotor, hvor propellen monteres på indersiden af rotoren. Dette kaldes også en ringmotor, og en af de store fordele, når det gælder en elmotor, som skal være nedsænket i vand, er, at der ikke er brug for et traditionelt akselleje:

»I stedet har vi indstøbt både rotor og stator hver for sig og bruger det omgivende vand som leje mellem stator og rotor. Balancen er, at spalten mellem rotor og stator skal være så lille som mulig for at få den mest effektive motor og så stor som mulig for at få den mest robuste motor,« forklarer Anders Michelsen. I periferien er der yderligere lagt et hydrodynamisk leje, som kan håndtere de aksiale kræfter. Konstruktionen betyder, at motoren kun fungerer, når den er under vand.

Teknikken er ikke helt ukendt, da den bruges på nogle af de store forsyningsskibe til boreplatforme. Men ingen havde udviklet en version i den størrelse, som Kapacitet have brug for, og i selve produktionsprocessen har Kapacitet udviklet nogle specielle teknikker.

Det er nemlig meget vigtigt, at der ikke gemmer sig luftbobler inde i motoren, også selv om de nærmest er mikroskopiske:

»Hvis motoren kommer ned på dybt vand, er der risiko for, at boblerne kollapser og rykker rundt på viklingerne i motoren. Det kan føre til hotspots og kortslutninger,« siger Anders Michelsen.

3D-printet propel

Motoren er altså indkapslet og robust, men det egentlige party-trick er den 3D-printede propel. Ved at sætte den på indersiden og rent fysisk bytte om på, hvor propel-­bladene er monteret, opnås nemlig en række fordele:

»Da vandhastigheden er lavest ved tipperne, hvor afrivningen sker, larmer propellen simpelthen ikke særlig meget,« siger Anders Michelsen, som blandt andet har solgt en motor til en tysk yachtbygger, der gerne vil have en støjsvag bovpropel. I de kredse er der nemlig en vis prestige i at kunne lægge til kaj uden at bruge bovpropellen – næstbedst er, hvis ingen kan høre den.

Konstruktionen betyder også, at skidt og større genstande nemt suges igennem propellen uden at gøre skade. Men hvis det skulle ske, kan propellen let udskiftes. Den er skruet fast med 12 skruer på indersiden og kan nemt fjernes.

Den 3D-printede plastpropel vejer heller ikke særlig meget og kan nemt sendes med luftfragt:

»Men i virkeligheden kunne vi bare sende en CAD-fil til kunden, som så kunne få den printet ud hos den lokale 3D-printvirksomhed,« siger Anders Michelsen. Det er dog endnu ikke noget, som er blevet forsøgt.

At propellen er 3D-printet har også betydning for kundernes individuelle behov. Nye propeller med andre karakteristika kan nemt printes, og hele udviklingsprocessen har også været drevet af muligheden for hurtigt at kunne teste nye versioner af propellen. Kapacitet har dog ikke selv investeret i 3D-printere:

»Udviklingen går simpelthen så hurtigt, at omkostningen i tid og penge vil være alt for stor for os. Det kan meget bedre betale sig at få dem printet ude i byen, hvor de har de nyeste 3D-printere,« siger Anders Michelsen.

Interesse fra forskellige kunder

Da Kapacitet er et udviklingshus, er selve salget og produktionen af motor og propel lagt over i virksomheden Copenhagen Subsea. Her har man allerede mærket stor interesse for konstruktionen til meget andet end hull cleanere. Det gælder både universiteter og producenter af undervandsdroner og ROV’er.

Også fra marinen har der været interesse, hvilket skyldes, at den meget støjsvage undervandsmotor egner sig vældig godt til minerydning. Miner har det nemlig med at blive ustabile, hvis de udsættes for for store vibrationer; for eksempel kraftige lyde.

Kommentarer (23)

Det ser interesant ud; men kunne man ikke lave en type med aksel der med arme trak på ydersiden?

  • 1
  • 11

Jeg tænker lidt hen ad en cementomrører, der er jo masset af 'ældre' både hvor det måske kunne være interessant. Det består jo at to principper, en ringmotor og en centerløs propel.

  • 0
  • 0

Jeg leger lidt med tanken om at udskifte dieslen til batteridrift, når den om føje år ikke længere står til at redde. Når det går vildt for sig, bruger den to liter diesel i timen. Som regel bruger den omkring en liter i timen, og min normale sejltid per tur er under tre timer.

  • 2
  • 3