Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 67
"что залито - затечь не может"
класс, нужно запомнить =)))
вопрос: в гидробаке морская вода?
О! спасибо большое.
Получается, как минимум, для подводного фонаря (глубины существенно меньше) не нужно возится с боксом для аккумуляторов... А то они стоят как паровоз. Еще бы такой эксперимент с светодиодами и микросхемами бытового класса. По идее там то же все компаундом залито. Но вдруг нюансы..
Конечно есть нюансы - а где их нет?) Ну до водолазных глубин заливать в полиуретан вполне можно. Нужно конечно иметь в виду, что такой способ подразумевает неремонтопригодность, но, как говориться, все наши недостатки являются логическими продолжениями наших достоинств.
Почему неремонтопригодное? Пленка на изделии под полиуретаном портит характеристики? По крайней мере на фото с деформированой АКБ не особо заметно какой-то суперадгезии к корпусу и пленке вокруг банки. В то время как клей фиксирующий те же ноутбучные АКБ фиг чем снимешь без следов.
ну, если так подходить к вопросу, то да. Придется перезаливать, если это вообще имеет экономический смысл.
Канистровый фонарь стоит от 40 (самый дешманский) до 1xx тыс. рублей.
И основная цена в нем - это не головная часть со светодиодом и магнитным (геркон+схемка драйвера) выключателем, а сама канистра.
Да при такой цене, можно тупо на каждую поездку сборку аккумов делать/заливать мягким герметиком как на фото.
Надо будет попробовать. Был всегда уверен, что в банках аккумов полно воздушных полостей и обычные банки (как на фото) уже на 15 м деформирует и замкнет под водой. Никогда даже мысли не было попробовать.
А еще хотел подогрев в сухарь. Но останавливала стоимость канистры, а внутри костюма как то страшновато было располагать (а вдруг замкнут/начнут греться и пр.). Не сбросишь же.
Именно. Большая корпусная деталь с крышкой, с обработкой под уплотнения и т.п. это естественно дорого.
Вы никогда не пилили аккумулятор? Зря. Да, в нём, в отличие от банальных батареек, "полно воздушных полостей" -- но стакан у него очень крепкий, о повреждениях от давления 15м водяного столба (1.5 кгс/см²) и речи быть не может -- главное, чтоб он было обжат внешним давлением равномерно.
Вот если вы зальёте сборку аккумов твёрдым компаундом -- тут да, возникает риск, что неравномерное давление раздавит те из них, что будут по краям сборки. Если же давление одинаково со всех сторон -- никаких проблем.
Кстати, если вам интересна тема "подводных аккумуляторов"-- возможно, стоит подумать о возможности поместить аккумы в эластичную герметичную оболочку, заполненную, например, изопропиловым спиртом (он и так есть в составе электролита, так что потенциально возможное попадание небольшого его количества внутрь аккумулятора, вероятно, его не испортит). Оболочка и спирт -- исключительно как защита от контакта аккума с водой, давление среды банка аккумулятора выдержит сама. Только проконтролируйте, чтоб аккумы были без встроенных плат бмс -- подозреваю, что их наличие может негативно сказаться на прочности банки и на надёжности устройства.
При эксплуатации скважинных приборов несколько раз видел результаты аварий, когда электроника оказывалась под давлением ~60 МПа. После такого издевательства распространённые чипы (SMD резисторы, керамические конденсаторы, микросхемы в пластике) работают безо всяких проблем. Стандартные щелочные элементы сминаются по корпусу, но работают лучше прежнего (внутреннее сопротивление падает). Отказывают только кварцы в металлических корпусах, если их сплющивает. Ну и, естественно, печатные платы разрушаются электролизом.
логично и ожидаемо. Еще электролиты не переживают такого издевательства. Тут еще может быть (и часто бывает) такой эффект, что у кондеров может емкость меняться и иногда безвозвратно.
микросхемы в пластике
Вот как раз по поводу этих микросхем возникает коллизия. С одной стороны, в таких экзотических (мягко говоря) условиях напрашивается использование компонентов спецсерий - в просторечье, "военных" (от -55 до 125 градусов и т.п.). Но у них корпуса с полостями, сдавливать недопустимо. С другой стороны, "коммерческие" компоненты в пластике легко переносят давление, зато диапазон работоспособности согласно ТУ у них сильно облегчён (всего лишь от 0 до 70, ну и прочие послабления). И уж конечно, их никто официально не сертифицировал на работоспособность при тяжёлом гидростатическом давлении - а при нём мало ли что может проявиться помимо явных, чисто механических эффектов. Как у вас решалась эта коллизия?
Я знаю по крайней мере одно место, где эту коллизию уже пришлось решать - это на глубоководном аппарате "Мир", способном погружаться до 5 км. Как мировцы её решили - не знаю, и спросить возможности не имею. Может, они тупо не выносили ничего электронного за пределы прочного корпуса...
Пардон за оффтоп - микросхемы это всё-таки не аккумуляторы, но случай удобный спросить о том, чем давно интересовался.
Когда я в наше "нейронное" время натыкаюсь на такие исследования энтузиастов я понимаю, что не всё ещё потеряно...
Спасибо вам!
Гибробак у вас - моё почтение. Считаю похожие на прочность.
А почему выбрано именно это давление в качестве финального? Оборудование вроде бы позволяет и дальше "спускаться".
Можно было бы добавить для теста АКБ при атмосферном давлении. И сравнить их с теми что "на глубине"
Да, вы правы, это логично и мы это сделали - данные начинаются от глубины 0. Надо было бы добавить еще раз измерение при атмосферном в конце, и мы это даже измерили, но эти данные не попали в датасет т.к. там возникла небольшая заминка и я все к этому моменту обсчитал и поленился переделывать)
Возможно имелось ввиду, во всяком случае у меня первая мысль к концу статьи такая была, параллельно с испытуемыми, так же замерять и один или несколько образцов таких же батарей без воздействия. Контрольный образец, так сказать.
Так как испытуемые уже получили физическое воздействие и, вероятно, изменили свои свойства, как в статье и указано.
Отличный материал . Морскую воду и правда использовать затруднительно . Нужно считать "магниевые демферы" чтобы замкнуть электрохимические токи , на другую поверхность. А, если можно для чего такие испытания 8-) ? В свое время работал в КБ ( гидроакустика , ДВ) , станции на 5000 м погружали , надеялись и на 8000... Но, увы.
да можно конечно, собственно я ж и написал - мы всякое такое разрабатываем - как раз гидроакустика. Ее питать надо, например, маяки-ответчики. Там, конечно, акб не на 1400 м.
ролики на ютубе про деятеля который решил углубиться во все океаны(что то там про покорить глубины 5-ти океанов), по кусочкам информации там электроника залита маслом, а вот с батареями никакой информации нет, а батарейки там огого.... ну и собственно аппарат нырял в марианскую , на 11 км... вот интересно, как там батарейки устроены, а они там снаружи...
Шикарное исследование, молодцы!
А эффекты многократной компрессии/декомпрессии аккумуляторов Вы, часом, не смотрели? Кажется, если в изменении их характеристик есть гистерезис - то при последующих циклах эти изменения должны нарастать? Или Ваши изделия одноразовые, и многократные погружения Вам не интересны в принципе?
Ещё заплющенный торец аккумулятора впечатлил - странно что не пострадал предохранительный клапан, и есть сильнейшее подозрение что "случись чего" после такого он уже не сработает.
Спасибо! У нас изделия, в частности подводные акб до 450 м. Там конструкция внутри немного сложнее и такой эффект отсутствует. До 1400 - это просто испытания практически "голых" аккумуляторов "до щелкчка" или до упора - до куда сможет гидробак. По многократному нагружению до 1400 у нас просто нет времени на это - сделали, что смогли. Изделия конечно же испытываются с циклической нагрузкой, не на такое давление конечно.
Гистерезис может как нарастать, так и стабилизироваться после нескольких циклов обкатки
Было бы интересно посмотреть на 10-20 циклов давление/разрядка, чтобы понять динамику)
Отличная статья, спасибо! Я правильно понимаю, что из-за деформации корпуса результат эксперимента неудачен? Т.е. нельзя обычный аккумулятор опускать на 1400 м. ? А на сколько можно?
Спасибо, рад, что вам понравилось! Честно говоря это вопрос: все аккумуляторы полностью работоспособны, они заряжаются, разряжаются, емкость не потеряли. Ток выдают. У нас есть акб на глубины до 450 метров, но они внутри все-таки чуть сложнее устроены и я не могу дать вам однозначный ответ, к сожалению.
Однако деформация означает изменение расстояния между анодом и катодом в разных частях аккумулятора. На ёмкость(если я правильно понимаю) это никак не влияет. Но это приводит к усталости металла. Т.е. при многократном погружении всплытии расстояние между анодом и катодом может уменьшиться до 0 вызвав КЗ? Вопрос исключительно с дивана :)
На давлениях до 450 м такого эффекта нет при определенном подборе параметров. Что касаемо описанного в статье случая с давлением до 14 МПа - ну тут мы и не рассчитывали в таком виде это использовать. Конечно, очень интересно было бы циклически все это погонять, но на это просто нет времени - занять людей, занять оборудование. Мне кажется, что дальше надо анализировать изменения в микроструктуре все-таки, но это явно выходит за рамки наших возможностей и компетенций.
Не будет многократных деформаций. Донышко один раз вмялось, и всё. Оно просто приняло рационально обоснованную форму, и останется таким после любого дополнительного количества циклов.
Ну сами прикиньте, насколько от этого вмятия изменился внутренний объём банки, и, соответственно, внутреннее давление в ней (изначально равное атмосферному). На несколько процентов, не более. Соответственно, после снятия внешнего давления, на донышко будет давить внутренним давлением лишь чуть выше нормального атмосферного. Разница давлений внутри и снаружи будет сильно меньше, чем это донышко испытывает при полёте в самолёте.
И нет, деформация донышка на сам аккум вообще не влияет. Цилиндрические аккумуляторы -- не батарейки, а просто корпуса, сам аккумулятор находится внутри этого корпуса и от деформации донышка не пострадает.
Шикарный стенд. Гидробак, таль, ключ на 55... Повеяло духом старой доброй инженерной школы, где люди не боятся работать руками и железом, а не только код писать. Уважение
Статья -- огонь, а вот графики не читаемые.
Seawater exposure, corrosion, etc., are not an issue here because the units are fully polymer-coated. The effects you mentioned are more likely to occur with traditional enclosures. And of course, we do not design this for 15 MPa pressure; that was just a stress test. We intended to crush it, but our hydrostatic tank reached its limit. And the units are still fully functional, the article is about this.
long-term impact of seawater exposure, corrosion
Looks like we have an idea for future long-term experiments!
Отличный стенд, жаль не в хайрез (шефу бы показал).
Про клапан на акках уже написали - тоже волновался за него пока читал.
Маслом заливать не пробовали? Тогда по идее деформаций не будет.
Нептуну так и передам, чтобы в море воду на масло поменял.
Да будут скорее всего, может быть не такие. Масло ж внутрь акб не зальешь. Но я повторюсь - в статье про стресс-тест, мы такое не поставляем конечно же)
Будут. Чтоб не было деформаций -- надо избавиться от герметичности стального корпуса аккумулятора, но масло внутри, вероятно, нарушит химические процессы.
Надо не так. Надо избавиться от банки и залить герметиком сам аккумулятор. Тогда можно будет посмотреть, как РЕАЛЬНО давление влияет на физику-химию протекающих в нём процессов. В данном же опыте, фактически, удалось лишь испытать на прочность стальные "стаканы" аккумуляторов, а не сами аккумуляторы.
Надо избавиться от банки ..... удалось лишь испытать на прочность стальные "стаканы" аккумуляторов, а не сами аккумуляторы.
В герметичной среде и т.п.
На вид - уменьшение периметра составило процентов 10-15. На столько же - уменьшился и объём, не считая донышек. Вероятно - были выбраны (и стравлены в бак?) все паразитные внутренние объёмы.
@AlekDikarev - отмечено ли присутствие газов в баке?
нет. не отмечено. Внешне (если не разрезать оболочку полиуретановую) заметно, что на донцах образовались мениски. Сами акб сохранили герметичность. Нет совершенно никаких эффектов кроме тех, что представлены на фото в статье. Я не понял предыдущего комментатора немного - испытали на прочность банки но не испытали сами акб. Не представляю, как испытать акб на прочность отдельно от его корпуса.
Как я понимаю - предлагается окуклить Li-Po?
Извиняюсь за задержку с ответом.
К сожалению, я не догадался сфотографировать тот аккумулятор, который пилил, а другого, который не жалко распилить, у меня сейчас под рукой нет -- поэтому описываю на словах.
Корпус акб -- это просто стаканчик из нержавейки. Внутри у него -- аккумуляторный элемент, представляющий собой рулончик из двух видов фольги (одна медная, другая, кажется, алюминиевая) с покрытием их активных веществ и разделяющего материала, пропитанного электролитом. Одна фольга подключена на корпус стаканчика, другая -- на "плюсовой" вывод.
Так вот, я говорил про интересность испытания работы именно самого элемента -- вы же испытали только надёжность его корпуса
Не поручусь за достоверность инфы, но про серебряно-цинковые аккумуляторы я слышал, будто при повышенном давлении в них нарушается физхимия процесса: при зарядке, вместо равномерного восстановления солей в чистые металлы по всей площади электродов, на электродах растут крупные кристаллы металлов, приводящие к замыканию. Может, и здесь был бы подобный эффект?
Нельзя просто так взять и разгерметизировать литиевый аккумулятор. (с)
Чтобы литий не окислился как не надо - там даже электролит на неводной основе (апротонный).
Нельзя. Но если очень хочется, то можно. (с)
Тот аккумулятор, что я пилил -- у него сварка "минуса" отвалилась от корпуса. Пилил я его с целью ознакомления со внутренним устройством и причиной неисправности, не предполагая обратную сборку -- но распилив его, я обнаружил, что могу устранить неисправность и собрать его обратно -- что я и сделал, механически соединив распил с помощью суперклея и полоски ткани "оксфорд", а поверх заплатки положив два слоя алюминиевого скотча (который используется в монтаже вентиляционных систем) для герметичности на случай, если в заплатке появятся трещины. Время от разгерметизации корпуса до заклейки -- примерно 5-7 минут. После такого ремонта, аккумулятор уже почти два года работает в фонарике, заметного падения ёмкости у него не случилось. Возможно, она насколько-то и упала, но я не измерял её, когда он был новым, так что измерять сейчас нет смысла, не с чем сравнить, а по времени работы от зарядки до зарядки заметной разницы не появилось.
А если бы загорелось в гидробаке?
Я понимаю, тепло+газы выделевшиеся будут отлично поглощаться теплоемкостью воды и объем газов при таком давлении довольно мелкий... Но все-таки это доп давление и даже небольшой объем добавленный в несжимающуюся жидкость это может быть огого.
LiFePO4 очень плохо загораются, но даже если это и случится, то да, в баке примерно 26 литров воды комнатной температуры. Такой объём может поглотить очень много тепла. К тому же, на баке стоит предохранительный клапан, который сработает в случае превышения давления. Пропускная способность открытого клапана - 10...35 литров в минуту, в зависимости от перепада давления.
мы может только предполагать
...
От внешнего давление может улучшаться
Сразу перешёл к выводам, а там такое. Мде...
Спасибо за статью! Наконец-то хабр торт, задолбали эти ИИшенки и прочие лифты на ардуино...
Под катом 150 килограмм на квадратный сантиметр, аккумуляторы, щепотка сопромата и ключ на 55.
А ключ-то где?
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Память о глубине: топим литиевые аккумуляторы на 1500 м