Porsche представляет электрический катер 850 Fantom Air, использующий технологии Macan Turbo

Компания Porsche представила электрический спортивный катер 850 Fantom Air

Porsche AG, Porsche Engineering, Studio F. A. Porsche и австрийская судостроительная компания Frauscher представили совместную разработку – спортивный катер 850 Fantom Air с полностью электрической силовой установкой. В основе проекта лежат серийные компоненты Porsche Macan Turbo. Проект демонстрирует, как Porsche Engineering переносит автомобильные инженерные компетенции в другие отрасли, создавая инновационные силовые решения за пределами автомобильной индустрии. Об этом сообщает Latvia Today.

Михаэль Фраушер использует термин «hook up» – так в среде капитанов моторных лодок обозначают момент выхода на полный газ. Нос поднимается над водой, катер стремительно разгоняется и всего за несколько секунд достигает максимальной скорости свыше 85 км/ч. При этом силовая установка работает почти бесшумно. После первых испытаний на озере Траунзе руководитель верфи отметил, что результат превзошел ожидания. От этапа проектирования до первого прототипа прошло менее года.

Руководство проектом взяла на себя Porsche AG. Менеджером проекта eBoat по решению правления назначен Филип Рюкерт. Техническую основу совместно сформировали специалисты Porsche Engineering. Позднее проект был интегрирован в модельную серию Macan и доведен до стадии готовности к серийному производству. За техническую реализацию отвечала Porsche Engineering.

Главная особенность 850 Fantom Air скрыта в корпусе. Вместо бензинового или дизельного двигателя установлен мощный электрический привод. Как и в полностью электрическом автомобиле, он обеспечивает высокий крутящий момент уже с нулевых оборотов и при этом сохраняет исключительную акустическую тишину.

Основные элементы 800-вольтовой системы, включая батарею и приводной модуль, заимствованы из заднего привода Macan Turbo. Однако автомобильные компоненты были специально адаптированы к морской эксплуатации. Каждый сектор предъявляет собственные требования, поэтому система интеграции потребовала доработок как на уровне аппаратной части, так и программного обеспечения.

Различия между использованием на дороге и на воде проявляются прежде всего в профилях нагрузки. В автомобиле доминируют кратковременные динамические нагрузки, тогда как катер работает под высокой продолжительной нагрузкой. Это потребовало создания эффективной системы охлаждения, реализованной посредством оптимизированного управления насосами. При проектировании учитывались ограничения по пространству в корпусе, требования к виброустойчивости и устойчивости к воздействию соленой воды. Электроархитектура была сокращена до необходимого минимума и дополнена специально разработанным модулем управления.

В рамках проекта Porsche Engineering отвечала за управление требованиями, механическое проектирование, разработку электрической системы и электронных блоков управления, а также за проведение испытаний. Одновременно велось тесное сотрудничество со Studio F. A. Porsche, Porsche AG и Frauscher по вопросам выбора компонентов и дизайна.

Одной из задач стало формирование на борту характерного «look and feel» Porsche. Были разработаны органы управления с кнопками режимов Sport и Sport+, графика дисплеев в автомобильной стилистике и рулевое колесо, выполненное в фирменном дизайне.

В катере используется синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, установленный на задней оси Macan Turbo. Он отличается высокой эффективностью и удельной мощностью и в 850 Fantom Air развивает до 400 кВт. Электрические компоненты двигателя, включая статор и ротор, были использованы без изменений. Однако корпус двигателя был разработан заново. В автомобиле редуктор интегрирован в корпус для снижения оборотов свыше 16 000 об/мин, тогда как в катере двигатель работает примерно на 6 000 об/мин, поэтому внутреннее понижение оказалось не требуется.

Единственной трансмиссией в силовой линии стала стандартная лодочная Z-передача перед гребным винтом, снижающая обороты примерно до 3 000 об/мин. Соединение двигателя с Z-передачей стало инженерным вызовом. В первых прототипах использовалась фрикционная муфта, однако она не выдерживала крутящего момента до 700 Нм и высоких градиентов нагрузки. В серийной версии применена прочная кулачковая муфта с эластомерной вставкой. Дополнительно была адаптирована кривая крутящего момента двигателя с учетом пределов нагрузки муфты, что позволило обеспечить долговечность решения.

Электропривод получает энергию от литий-ионной батареи емкостью 100 кВт·ч. Удары волн вызывают вибрации, способные передаваться на аккумулятор и вызывать повреждения. Для количественной оценки были проведены сравнительные измерения в автомобиле и на катере. В результате батарея установлена на несущей раме с демпфированием стальными тросами, что позволяет эффективно гасить вредные колебания. Низкое центральное расположение силовой установки и батареи обеспечивает устойчивость и особый характер управляемости. Дополнительным эффектом сталunexpectedly pleasant acoustic background on board.

Электрические кабели также были адаптированы к морским условиям. Низковольтная проводка практически полностью переработана с учетом требований к сечениям и защитной оболочке. Высоковольтная проводка получила удлиненные зарядные кабели и модифицированный разъем. Все компоненты прошли сертификацию для использования в морском секторе.

Одним из препятствий для интеграции электрических приводов в моторные лодки является сложность размещения компонентов в корпусе. Поэтому была разработана модульная концепция, включающая приводной модуль с системой охлаждения и управляющими блоками, а также батарейный модуль с опорной рамой. Оба модуля могут устанавливаться непосредственно на верфи по заранее определенным точкам крепления, что снижает затраты и упрощает процесс монтажа.

Для объединения автомобильной и морской электроники Porsche Engineering разработала специальный шлюзовой модуль управления. Он учитывает требования морских стандартов по электромагнитной совместимости, отклонению компаса и устойчивости к перенапряжению. Шлюзовой модуль соединяет органы управления, дисплеи и силовые компоненты, формируя интерфейс между автомобильной силовой установкой и морской системой.

Поскольку на воде невозможно измерять скорость вращения колес или использовать стояночный тормоз, была реализована система так называемой rest-bus simulation, генерирующая необходимые сигналы для корректной работы зарядки и других функций. Программное обеспечение шлюзового модуля создано на базе AUTOSAR. Команда специалистов из Германии, Румынии и Чехии перенесла высокие требования к функциональной безопасности и качеству программного обеспечения из автомобильной отрасли в сектор моторных лодок.

Серийная версия 850 Fantom Air была удостоена премии Powerboat of the Year 2024 на выставке Boat Düsseldorf и получила награду Best Boat of 2024 в категории eBoat на выставке Boat & Fun в Берлине. В связи с высоким интересом клиентов Frauscher начала производство ограниченной серии из 25 лодок. Первые экземпляры уже переданы владельцам по всему миру.

Разработанная силовая установка может быть интегрирована и в лодки других размеров и классов. Для судов длиной более десяти метров рассматривается возможность применения нескольких параллельных приводов. Методология переноса технологий из автомобильной отрасли в другие сектора, отработанная Porsche Engineering, может использоваться и в таких направлениях, как производство строительной техники.