Маршрут начинается с расчёта и зарядки: инженерное будущее водных путешествий

Фото: Shutterstock

Пассажиры выходят на берег, следующие уже ждут посадки, а электросудну скоро отправляться обратно. За время стоянки ему нужно пополнить запас энергии. Если зарядка затянется, собьётся расписание. Если судно уйдёт слишком рано, энергии может не хватить на следующий рейс. Поэтому инженеры рассчитывают не только само судно, но и весь маршрут: расстояние между остановками, время у причала и возможность подключиться к городской электросети.

Такую систему можно увидеть на Москве-реке. Электросуда для регулярных маршрутов строит верфь «Эмпериум» в Отрадном Ленинградской области. Она же занимается плавучими причалами и решениями для зарядки и управления движением. Главный конструктор проекта «Экобас» Сергей Назаров начинал работу в компании инженером-конструктором: его путь показывает, сколько разных задач скрыто за привычным для пассажира речным рейсом. Разбираемся в этой технологии в рамках проекта «Как это работает?», реализуемого при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Маршрут начинается с расчёта энергии

У судна с аккумулятором есть ограниченный запас энергии. Его расходуют двигатели, освещение, отопление или охлаждение салона и другое оборудование. После рейса запас нужно пополнить — полностью или настолько, чтобы хватило на дальнейшую работу по графику.

Инженеру важно знать не только ёмкость батареи, то есть количество энергии, которое она способна хранить. Нужны ещё две величины: сколько энергии уходит на рейс и как быстро её можно вернуть во время стоянки. Даже большой аккумулятор не решит проблему, если у причала нет достаточно мощной зарядной станции или судно стоит там слишком недолго.

Расчёт усложняют реальные условия. При встречном течении двигателям может потребоваться больше энергии. Зимой часть запаса уходит на обогрев салона. Судно должно сохранять возможность закончить рейс и при отклонении от идеального графика. Поэтому конструкторы закладывают запас, а затем сравнивают расчёты с результатами испытаний и повседневной работы на линии.

Капитан сообщает, как судно ведёт себя на маршруте и при подходе к остановке. Служба эксплуатации видит фактическое время рейсов, а специалисты по электрооборудованию — сколько энергии удалось вернуть в батарею. Эти данные помогают понять, подходит ли выбранный режим зарядки для расписания.

Фото: Shutterstock

Причал становится частью судовой системы

Плавучий причал — это место посадки пассажиров и одновременно инженерное сооружение. Он должен оставаться устойчивым при течении, волне и ветре, а также обеспечивать безопасный подход судна. Там, где предусмотрена зарядка, к этим требованиям добавляется подключение электрооборудования.

Электроэнергия проходит путь от городской сети к зарядной станции, а затем — к судну. На каждом участке нужно обеспечить надёжную и безопасную работу. При этом берег неподвижен, а плавучий причал и пришвартованное судно могут смещаться под действием воды. Значит, инженерам приходится учитывать особенности именно речной остановки, а не просто устанавливать у воды обычную зарядную станцию.

«Эмпериум» относит к своим разработкам зарядную станцию, рассчитанную на обслуживание нескольких подключений, и конструкцию для посадки пассажиров, которая допускает зарядку при стыковке судна с причалом. Но устройство конкретных остановок может различаться. Прежде чем строить новую, специалисты изучают берег, возможность подключения к сети и условия на воде.

История московского проекта показывает, почему причалы создавали вместе с судами. В 2020 году «Эмпериум» начала строить серию речных электросудов и плавучих остановок для столицы. После опытной эксплуатации в июне 2023 года открылся первый регулярный маршрут. Проверить требовалось не только способность судна двигаться на электричестве, но и работу всей линии.

Городская сеть входит в расписание

Для зарядки мало проложить кабель к причалу. Нужно выяснить, какую мощность городская сеть сможет предоставить именно во время стоянки судна. Если к остановке подходят несколько электросудов, приходится рассчитывать и очередность их зарядки.

Представим, что одно судно задержалось на маршруте, а следующее уже прибыло к причалу. Обоим нужно пополнить запас энергии перед новым рейсом. Диспетчеру важно видеть не только время прибытия, но и состояние батарей, доступность зарядного оборудования и ближайшие отправления. Иначе задержка одного судна может повлиять на весь маршрут.

Поэтому производитель включает в свои решения управление судами, причалами и расписанием. Эти части связаны между собой: более долгая зарядка меняет время стоянки, время стоянки — оборот судов, а от оборота зависит, сколько судов понадобится на линии. За простым для пассажира табло прибытия стоит работа инженеров, энергетиков и службы эксплуатации.

Со временем расчёты приходится уточнять. Аккумуляторы постепенно теряют часть доступной ёмкости, а реальные условия движения могут отличаться от первоначальных ожиданий. Специалисты наблюдают за состоянием батарей и при необходимости меняют режим обслуживания или график. Маршрут нельзя однажды рассчитать и больше к этим данным не возвращаться.

Профессии по обе стороны причала

Над регулярным движением электросудов работают люди с разной подготовкой. Судостроитель отвечает за конструкцию судна и размещение оборудования. Инженер-электрик проектирует питание и защиту электрических систем. Специалист по береговой инфраструктуре решает задачу подключения и устройства причала. Сотрудники службы эксплуатации собирают отдельные рейсы в расписание, которое должно выполняться каждый день.

Начать знакомство с этой областью можно с физики и математики: разобраться, как измеряют запас энергии, почему встречное течение влияет на её расход и как время стоянки связано со скоростью зарядки. Для дальнейшего обучения подойдут судостроение, электротехника, энергетика, автоматика и организация транспорта. «Эмпериум» сообщает о сотрудничестве с Санкт-Петербургским государственным морским техническим университетом.

Фото: Shutterstock

Есть путь и для специалистов из смежных областей. Опыт работы с электрическим транспортом, городскими сетями или системами управления может пригодиться в проектах электросудов — вместе с изучением требований к технике на воде. На карьерной странице компании Артём Шатохин рассказывает, что пришёл в конструкторское бюро студентом-техником, а позже стал главным конструктором. Его работа началась с интереса к теме диплома и продолжилась решением задач, от которых зависит устройство настоящих судов.

Когда электросудно отходит от причала по расписанию, результат труда этой команды выглядит почти незаметным. Но за своевременным отправлением стоят расчёт батареи, доступная мощность сети, исправная зарядка и точно отведённое время стоянки. Их согласованная работа позволяет электрическому судну возвращаться на маршрут рейс за рейсом.