Уже больше года назад я прочитал статью «Гидрофойлы: лететь по белому свету — лететь куда‑то вдаль…». Судя по комментариям она вызвала много разных эмоций, но лично меня эта статья вдохновила на создание для себя такой штуки. От себя лично благодарю автора за эту статью.
Опущу много подробностей и сразу скажу что остановился на покупной надувной доске и покупной мачте с подводным крылом.
Конструкция привлекла меня своей готовностью, такое законченное решение. В условиях квартиры и отсутствия гаража для меня это просто отличный вариант.
Силовая установка
Немного (и недостаточно) покопавшись в интернете мой выбор пал на бесколлекторный двигатель 730 KV. Дмитрий С. (спасибо ему большое) придумал как этот движок закрепить на мачте. Мне не хотелось тратить деньги которых и так нет и вскоре у меня появился вот такой контроллер:
Было потрачено очень много времени на то, чтобы разобраться с его настройкой. Поэтому вот ссылка https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2492908-Programming-Mystery-200a-UBEC-boat-esc-V2-1. Вдруг кому пригодится.
Очень скоро всё было готово, для того чтобы ехать на озеро. Но я решил зайти в ванную и попробовать как он будет крутить:
И такую картину я наблюдал весь остаток лета, осень и всю зиму. Я печатал винты, а они разлетались. Иногда попутно ломая за собой и защиту винта. Дмитрий С. моделировал заново винты, но работа в воде была нестабильной. Всё начинало работать с пятой перезагрузки (отключение питания). Но на полную тягу так и не выходило, а потом ломался винт. И так по кругу.
На самом деле эта связка из негерметичного мотора и контроллера до сих пор мне не дает покоя. Потому что я позже выяснил, что контроллер перестал поддаваться программированию. Он просто больше не заходил в режим программирования, хотя пытался крутиться. Я выяснил это случайно на другом своем проекте выходного дня, но к этому моменту было проведено несколько неудачных испытаний в ванной. Я же грешил на воду, которая заливает движок. Думал, что хоть контактирующих частей в нем и нет, но тонкий слой воды пробивает, вызывая очередной отказ. В общем я так больше и не подключал исправный контроллер к этому двигателю в ванной.
В один прекрасный момент я на все плюнул и заказал в одном известном интернет-магазине герметичный двигатель, якобы специально предназначенный для гидрофойла и необходимый контроллер к нему. Для нового двигателя Дмитрий С. смоделировал новое крепление (вчера я снял защиту винта и это дало дополнительную тягу).
Контроллер к нему программируется с помощью Vesc Tool (я пользуюсь версией VESC® Tool 3.01 Free of Charge Version). Если вдруг, кто-нибудь захочет повторить успех, в меню FOC во вкладке Filters необходимо отключить эту фазовую фильтрацию, а то у меня были с этим сложности (https://vesc-project.com/node/3529).
Наконец, в ванной всё заработало:
Батарея
Батарея это тоже отдельная дорогая история.
Моё не желание тратить деньги заставило разобраться с BMS (battery management system) и я стал экспериментировать. В итоге стали появляться вот такие сборки:
Я решил, что для моих нужд под гидрофойл идеальным решением будет сборка 4s. Это позволит мне провести испытания при 12s (3 шт. по 4s) и 20s (5 шт. по 4s). Остановился на 12s и 20s, потому что мой любимый магазин предлагает BMS 12s или 20s на выбор. Оставлять отдельные сборки это дешево, но заряжать их неудобно. Нужно отдельно зарядить каждую и так 12 раз (3 моих сборки 4s соединены последовательно и 4 таких параллельно), если зарядник только один. Мне нужно понять будет ли достаточно напряжения 50 вольт для того, чтобы подняться на крыло и если нет, то остановиться на напряжении 84 вольта.
Отверстия под контроллер и батареи обильно промазаны герметиком и это работает. Такая батарея таскала меня по воде в течение одного часа. Но! Последние несколько выездов на воду (у меня получается только по выходным, всего до сегодняшнего дня я был 3 раза на воде) у меня всё никак не получалось раскрутить двигатель на полную мощность.
Сначала я переподключил все это на максимальные для этих двигателя и контроллера 84 вольта. Для этого тоже нужно внести изменения в Vesc Tool в меню General вкладка Advanced:
Доска поехала пободрее, но до подъема на крыло было недостаточно. Я обратил внимание на то, что не развиваются максимальные обороты. Поиски менее дерзкого гребного винта ни к чему не привели (у меня и так используется трехлопастной винт диаметром 7 1/4 дюйма с шагом в 5 дюймов, меньше есть, но посадочное не подойдет).
И я стал грешить на свою батарею. Думал, что она не выдает достаточное количество тока. Хотя продавец указал, что это высокотоковый Li-Ion аккумулятор с ёмкостью 2500 ma. Когда я разряженный возвращался домой, то мне удавалось забить одну в сборку около 3500 миллиампер-часов. А там должно быть 5 ампер-часов, потому что я соединил в одной сборке 2 шт. 18650 параллельно. Я сделал вывод, что раз с ёмкостью немного приврали, то и с токоотдачей в 20 ампер могли приукрасить.
Купил для начала 3 шт. Li-Po аккумулятора 6000 ma 6s 50c, которые выдают 300 ампер. И заодно нашел в Vesc Tool настройку, которая ограничивала ток на двигатель 45 амперами.
Эта моя злополучная настройка находится в меню Multi Settings, там открывается боковое меню в котором указывается максимальный ток. Я изменил эту настройку, соединил 3 Li-Po последовательно, приехал на водохранилище, спустился на воду и сегодня 16.07.23 поднял доску на крыло.
Это чувство движения по воде на подводном крыле просто непередаваемо и стоит всех этих потраченных денег, сил и времени.
Итоги
Для хорошего настроения и получения интересных эмоций нам потребуются:
Доска (я ее купил. Специальную надувную для гидрофойла).
Мачта с крылом и стабилизатором (куплено в небезызвестном интернет-магазине).
Мотор (куплен там же. Мой мотор выдает 3000 Вт (6000 Вт в пике)).
Крепление мотора на мачте (Это единственное из узлов и агрегатов, что сделано нами (еще раз спасибо Дмитрию С.) в этой реализации. Печаталось на обычном 3d принтере PETG)
Контроллер (куплен там же. Рассчитан для управления мощным двигателем. Он у меня сделан тем же производителем, что и двигатель).
Батарея (решать Вам покупать ее или делать самому. Батареи вообще опасны, особенно самодельные. Но и покупные тоже не отстают. Я сегодня получил сигнал о разряде до 3.1 вольта одной из банок и направился к берегу на малом ходу. Открыв кейс увидел, что одну батарею раздуло, а напряжение на одной из банок 1 вольт. Li-Po не рекомендуют разряжать ниже 3 вольт. Вот так вот. Сейчас она заряжена и опухоль ушла как не бывало, но мне страшно).
Кейс для контроллера и батарей. (куплен подходящий)
Чтобы закрепить кейс на доске, использовались сетки для крепления багажа на мотоцикле.
Зарядное устройство для батареи (я использую самое популярное "народное" синее зарядное устройство).
Пульт для управления оборотами (сначала я думал сделать свой пульт, Дмитрий П. смоделировал корпус и получилось, то что лежит в начале этого видео:
Нужно было очень много работать над эргономикой, надежностью, потому что связь постоянно отваливалась, достаточной ёмкостью батареи, водонепроницаемостью (а это нелегко), плавностью регулировки "газа". А еще надо успевать работать, успевать заниматься другими интересными проектами и уделять внимание близким. Короче я и пульт купил. 2.4 ГГц, водонепроницаемый)
TO DO
Спрятать провод двигателя внутрь мачты.
Спрятать батарею внутрь доски.
Рассчитать ёмкость батареи таким образом, чтобы хватало на час покатушек на все бабки.
Если сделать это, то будет идеально, а пока и так сойдет.
P.S. С радостью расскажу, покажу что непонятно. И даже дам ссылки на то, чем сам воспользовался.
С. Н.
