Электрический лодочный мотор своими руками

Электрический лодочный мотор своими руками – инструкция как сделать?

Доступна ли под реализацию идея замены традиционного подвесного лодочного мотора, действующего от жидкого топлива, на электрический двигатель? Такие попытки предпринимались неоднократно и, нужно заметить – решения находились. Тестировались разные конструкции электродвигателей – синхронные, асинхронные с КЗ ротором, двигатели постоянного тока. Рассмотрим один из возможных вариантов (опробованных экспериментами), как своего рода инструкцию на электрический лодочный мотор своими руками под реализацию.

Электрический лодочный мотор – критерии подбора

Отличительной чертой характеристик электродвигателя по отношению к дизельному или бензиновому лодочному мотору, являются ограничения выходной мощности при сопоставлении агрегатов в размерах. То есть для водного транспорта потребуется электродвигатель большего размера, когда требуется получить мощность привода аналогичную той, что выдаёт традиционный бензиновый лодочный мотор.

Определение размеров подвесного лодочного электродвигателя становится одним из главных препятствий, поскольку выбор более крупной конструкции приводит к увеличению общего веса лодки. Очевидно — весовая составляющая оказывает существенное влияние на характеристики судна. Однако различные конструкции судов способствуют пусть незначительным, но подвижкам в этом плане.

Так, конструкция судна-катамарана даёт больше возможностей, чем традиционное судно однокорпусной конструкции, если предполагается использовать электрический лодочный мотор своими руками создаваемый.С другой стороны, более лёгкий материал корпуса лодки, заменяющий традиционный с целью снижения веса, также упрощает условия, когда есть цель — внедрить электрический лодочный мотор своими руками сделанный.

Как правило, в рамках экспериментов рассматриваются три основных момента:

  1. Выбор электродвигателя под различные типы лодок;
  2. Анализ работы подвесного электродвигателя;
  3. Тестирование системы после внедрения в конструкцию лодки.

Понятно, что вполне допустимо внедрить подвесной электродвигатель на лодку, включая систему привода. В качестве объекта проведения такого эксперимента вполне подойдёт стандартная лодка частного пользования.

Как провести технический расчёт конструкции судна?

Поскольку размеры лодки обычно известны, необходимый привод (тяга) для обеспечения движения судна рассчитывается с учётом фундаментального сопротивления судна. При заданной морской скорости гидродинамическое сопротивление лодки определяют:

  • геометрия мокрой поверхности,
  • степень вязкости воды,
  • плотность воздуха.

Для расчётов пользуются следующим уравнением:

Rt = RF+RR+RA;

где: Rt — полное сопротивление; RF — сопротивление трению; RR — остаточное сопротивление; RA — сопротивление воздуха. Сопротивление трения — это сила, которая сопротивляется движущемуся объекту в текучей среде. Сопротивление здесь зависит от влажной зоны, которой является корпус лодки.

Остаточное сопротивление рассчитывается под влиянием водной волны и турбулентной ситуации во время движения лодки. Сопротивление воздуха определяется от силы, которая препятствует движущейся лодке, и зависит от плотности воздуха и площади над ватерлинией.

Используя эту модель расчёта, плюс данные по конструкции лодки, оценивают силу (тягу) лодочного электродвигателя, необходимую для управления судном. Пример в таблице:

Скорость моторной лодки (в узлах) Мощность на сопротивление (кВт)
0,5 0
1,0 0,012
1,5 0,013
2,0 0,032
2,5 0,10
3,0 0,20
3,5 0,29
4,0 0,70
4,5 1,5
5,0 1,8

Из данных таблицы следует — чем выше скорость судна, тем выше сила сопротивления. Следовательно, мощность на электрический лодочный мотор своими руками должна соответствовать мощности сопротивления, чтобы иметь возможность достичь заданной скорости.

К примеру, если установить максимальную скорость на уровне 5 узлов, мощность электрического двигателя, включая мощность инвертора, должна составлять не менее 1,8 кВт. Такое оборудование несложно отыскать на современном рынке.

Электрический лодочный мотор – выбор по расчётам

Таким образом, подвесной электрический лодочный мотор своими руками для данного случая — это асинхронный электродвигатель  на три фазы с короткозамкнутым ротором. Параметр мощности — 2,2 кВт. Электромотор работает в паре с инвертором на основе пространственно-векторной широтно-импульсной модуляции.

Электрический лодочный мотор своими руками - ход эксперимента
Испытания на прочность, как работает электрический лодочный мотор, сделанный своими руками на базе обычного трёхфазного асинхронного электродвигателя. По центру лодки блока АКБ, на которых временно положен тестируемый инверторный модуль

Такого типа система способна вполне эффективно работать от источника питания постоянного тока на 12 – 48 вольт. Достаточное питание обеспечивается аккумуляторным блоком, состоящим из четырёх батарей глубокого цикла заряда, напряжением 12 вольт. Аккумуляторами обеспечивается постоянный ток до 120 А/ч.

Скорость вращения винта лодочного электромотора регулируется шириной сигнала, генерируемого инвертором. Кроме того, через инвертор допустимо менять направление вращения гребного винта лодочного мотора. Экспериментальное инверторное электрооборудование показано на картинке ниже.

Электрический лодочный мотор своими руками - модуль инвертора
Примерно так выглядит модуль инвертора, преобразующего напряжение постоянного тока 12 – 48 вольт в напряжение переменное, достаточное для питания асинхронного мотора

Схематика общей установки под электрический лодочный мотор своими руками достаточно простая. Аккумуляторные батареи размещаются по центру корпуса судна с целью обеспечения хорошей устойчивости. Электрический двигатель, инверторный модуль и система управления установкой монтируются в области кормы судна.

Заключительный штрих на эксперимент

Для реализации идеи внедрения электрического лодочного мотора требуется согласование скорости вращения винта с круговой скоростью электродвигателя. Кроме того, для этого варианта оснащения потребуется несколько аккумуляторов, чтобы иметь возможность преодолевать большие расстояния.

Аккумуляторные батареи значительно увеличивают вес, масса которого превышает норму для обычного лодочного мотора на жидком (газообразном) топливе. Тем не менее, только по причине большого веса аккумуляторов отказываться от реализации идеи не стоит. Тем более, когда современные технологии позволяют изыскать решения в этом направлении.


При помощи информации: RG