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.
Комментарии (60)
Jianke
17.07.2023 03:37+4Очень хорошо, что винт прикрыли защитой (первое фото уж очень пугающее было), но все равно хорошо бы прикрыть так, чтобы было невозможно попасть по винту пальцем ноги.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Еще когда тяга была недостаточная, я попробовал снять защиту и тяга увеличилась. Мы пока моделируем защиту заново. Изначально мы хотели дополнительно закручивать набегающий поток воды, но чего-то мы там перемудрили
Без защиты очень неудобно ставить двигатель на пол) лопасти жалко
Jianke
17.07.2023 03:37+1попробовал снять защиту и тяга увеличилась
Это не просто защита, которая только мешает. При правильном проектировании водомётного винта он должен в кольце давать большую тягу, чем без кольца.
Наверное, нужно почитать про проектирование импеллеров.
Jianke
17.07.2023 03:37Дело в том, что для винта в кольце и для винта без кольца оптимальными являются немного разные формы.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Ого, спасибо, за видео). Я все таки остановился просто на гребном винте. Без использования водомета. Буду по-тихонечку, поэтапно. А то и так много систем, и не понятно было из-за чего на крыло не получается встать
arrggh
17.07.2023 03:37шикарно! винты печатали из смолы? как крепили плавник к доске?
blind_oracle
17.07.2023 03:37+1Я не автор, но винты для мотора SUPа печатаю просто из PETG и потом немного шлифую. Иногда лаком покрываю для гладкости. Никаких проблем.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Винт на первой силовой установке напечатан из PETG. Я пробовал крепить напечатанную из PETG мачту на SUP на штатное крепление. Мачта заканчивалась подходящей ответной частью. Но теперь винт у меня металлический, а мачта штатно крепится на специальное посадочное мнсто на доске
blind_oracle
17.07.2023 03:37А как с управлением доской? Сложно? Я вот тоже думал e-foil сделать, но пока мыслю о том смогу ли я на нём ехать :) Аналогичные мысли про jet surf, но там нужна ещё большая мощность.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Гидрофойл управляется очень просто небольшими наклонами. Сможете - даже не сомневайтесь.
Я попробовал приделать двигатель к sup доске и вот она не поворачивается вообще, наклон уводит доску в сторону, но радиус разворота реально метров 100
blind_oracle
17.07.2023 03:37+1Спасибо!
SUPом я рулю веслом без проблем. Наклонами да, без толку.
Ещё была идея приклеить на дно по бокам ещё два паза для плавников и поставить туда два мотора вместо одного по центру. А по центру оставить плавник как было изначально. И управлять уже дифференциальной тягой, видел на YouTube у одного товарища похожее - радиус разворота очень небольшой.
butsan
17.07.2023 03:37+3Запишите видео, где вы там рассекаете на доске. Очень интересно :)
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Постараюсь) очень боюсь при этом выронить телефон в воду, а приезжаю на водохранилище я на каршеринге. Даже не знаю что делать в таком случае=)
blind_oracle
17.07.2023 03:37+2GoPro на палочке использовать :)
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37+1Все деньги на доску потратил)
Tomatos
17.07.2023 03:37+1https://www.ozon.ru/category/chehol-vodonepronitsaemyy-dlya-telefona/ Только верёвочку на запястье привязывать
Muzzy0
17.07.2023 03:37+1Запишите видео, где вы там рассекаете на доске.
"Князь Владмир, чертыхаясь, рулит в море на доске" :)
TIEugene
17.07.2023 03:37+1бесколлекторный двигатель 730 KV
Нет, ну все-таки - что за характеристика электродвигателя - "кулон-вольт"? Так бывает, что ли?
Или это типоразмер?
Я не в теме просто.Pisikak Автор
17.07.2023 03:37+1Характеристика KV это характеристика, которая указывает на количество оборотов двигателя если приложить напряжение 1 вольт. Таким образом, 730 KV двигатель будет выдавать 730 оборотов в минуту при приложенном напряжении 1 вольт. А я приладывал 5s (5×4.2=21 вольт) и обороты были 21×730=15330 оборотов в минуту
blind_oracle
17.07.2023 03:37+2
Оно вот так выглядит, Velocity Constant, просто пишут удобнее Kv. Автор выше объяснил зачем оно. Добавлю только что смысл её в том, что мотор - он ведь ещё и генератор. И когда он набирает достаточные обороты, то начинает вырабатывать обратный ЭДС равный приложенному напряжению - и обороты нарастать перестают.
TIEugene
17.07.2023 03:37Ну то есть KV, kV или Kv - "догадайся, мол, сама"?
blind_oracle
17.07.2023 03:37У того кто этим занимается это вопросов не вызывает. А для остальных достаточно специфичный параметр.
A_Green
17.07.2023 03:37Подскажите, в ванной ведь запуск не на полной мощности? Просто очень похожая тяга на мой самодельный лодочный мотор, а он всего 500 ватт...
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Видео в ванной ускорено, и мало того что я не даю газ на полную, потому что вся вода в ванне переливается на одну сторону. Так еще и сила тока на двигатель там еще ограничена 45 амперами
Baho11
17.07.2023 03:37+2А где ссылки на финальные компоненты? Доска, мотор, контроллер, батареи, пульт?
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37В личке
blind_oracle
17.07.2023 03:37+1А почему не добавить в статью? Было бы всем полезно. Контроллер похож на Flipsky 75100 или подобный.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37У меня модель 75200. Не хочу сбивать людей с толку своим выбором. Я уверен, что есть и другие более подходящие для какждого конкретного случая комплектующие. Вот если бы я прочитал в той первой статье про все комплектующие, то не прошел бы интересный процесс подбора необходимого оборудования, а купил бы все как в статье и не узнал ничего нового
blind_oracle
17.07.2023 03:37+2Ну, это уже каждый сам выбирает - собрать из отработанных компонентов или тратить деньги и время на эксперименты. Дайте людям выбор :)
buldo
17.07.2023 03:37Нормальные высотококовые li-ion - дорогое удовольствие - примерно от 650р за банку.
Последнее время некоторые люди на авито начали продавать сборки из китайских обычных аккумов, как высокотоковые. Хотя в даташитах на эти акк чёрным по белому написано, что у них не высокий ток разряда.
blind_oracle
17.07.2023 03:37+1Если напряжение достаточно высокое - большой ток не нужен и вся система получается холоднее. Так что если есть возможность строить там на 20S компонентах - лучше делать так. Те же Flipsky VESC контроллеры, которые использовал автор, умеют до 20S как раз. Моторы найти не сложно думаю.
В итоге, собрав допустим 20S5P батарею на простых Samsung 35E / LG MJ1 на 3.5Ач и током в 10А можно снимать с батареи 4.2кВт в постоянном режиме и раза в два больше небольшими импульсами и это при токе всего в 50А (в постоянке) и до 100А в коротких пиках.
webaib1
17.07.2023 03:37+2Я в деле и попробую собрать свою доску. Я старый кайтер, но езда на споты меня утомила, а тут можно по озерам. Можно ваш БОМ?
Я мотор буду в любом случае другой подбирать, т.к. 730кв - это прям не для 20s, чувствую. Тут нужно как можно меньше оборотов и как можно больше мощности. Я под 95 кг. и придется смотреть и искать соответствующее крыло.
Пропеллер не лучше ли из АБС и в баню ацетоновую?
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Что значит БОМ?)
https://sl.aliexpress.ru/p?key=zSWNZDQНа доске сейчас установлен этот двигатель, я вешу 70 кг и он меня таскает как пёрышко)
Есть и еще мощнее, я видел двигатели 4500 Вт
webaib1
17.07.2023 03:37BOM - Bill of materials или лист компонентов.
Я тут нашел foil.zone сайт, где народ делится своими сборками. Есть и от соотечественников https://foil.zone/t/build-from-podolsk-russia/14833/19
Если не мудрить, то можно стартовать с около 2000 евр на комплект. Читаю сейчас и определяюсь с набором электро компонентов. Из статей на форуме получается, что скорость, на которой совсем весело - это около 50км.ч. Но на крыле можно подниматься и на 20 уже. Отсюда очень большой разброс по компонентам и их качеству.
З.Ы. 84 Вольта очень не любят, т.к. это уже не игрушки, особенно когда все мокрые и в воде. Комерческие доски многие на 24 вольта или 36. Тут надо падать по напряжению и расти по току.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Ссылку на двигатель я уже сбросил
https://sl.aliexpress.ru/p?key=e01NZ3c
Вот такой контроллер
Пульт управления у меня не очень, я его буду менять на более качественный, вот он если что
https://sl.aliexpress.ru/p?key=pk1NZmuнекачкственный потому что внутренняя батарея сдохла в первый месяц)и я прикручиваю изолентой внешнюю)
https://sl.aliexpress.ru/p?key=Xu1NZ5G
Доска
https://sl.aliexpress.ru/p?key=3j1NZed
Крыло
Обратите внимание, что доска с крылом предназначены для гидрофойла с парусом, не знаю как это правильно называется
Батареи мы там выше обсуждали. Можно готовый вариант HRB 6000ма 6S 50C
greatvovan
17.07.2023 03:37А где видео покатушек?
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Я один катаюсь, снимать не на что было. Мне рекомендовали выше в комментариях чехол для телефона, так что после этих выходных видео появится
aydahar
17.07.2023 03:37Автору респект, но читая статью вижу дикое хождение по граблям.
А начать надо было с профильных чатов в Телеграме, в том числе по RC-лодкам. Там уже давно обкатаны решения по правильным моторам (7-15кВт, водяные рубашки охлаждения), лодочным контроллерам (300-400А, опять же водяное охлаждение), проверенным аккумам (смотрите графеновые от HRB или что-то ёмкое, типа 9500мАч от CNHL).
Про использование сборок из 18650 можно сразу забыть, там совсем не та токоотдача. Только софтпаки высокотоковые, рейтингом 100C+
В общем, как человек который уже несколько лет варится в RC-хобби (правда не по лодкам, а по скоросьным авто) - вижу огромное поле для оптимизации такого проекта гидрофойла.
Автору ещё раз спасибо, захотелось собрать себе что-то такое)
blind_oracle
17.07.2023 03:37+1Про использование сборок из 18650 можно сразу забыть, там совсем не та токоотдача. Только софтпаки высокотоковые, рейтингом 100C+
Никак не пойму откуда это заблуждение? Всё зависит от количества ячеек. В RC их сложно поставить много - поэтому используют не везде.
Но даже в RC вполне летают на 18650/21700, особенно на самолётах и Long-Range квадах. У меня несколько 6S батарей сварено на ячейках вроде Samsung 50S - там и 5Ah ёмкость и 30A оно вполне тянет - для квада 7" LR хватает с головой на 20+ минут полёта. На самолёт есть 6S2P такая же - летать можно пару часов спокойно.
А на досках или лодках больших, которые человеков возят - с ячейками проблем нет, их там 100-200 ставят и можно спокойно снимать киловатт 5-10 в зависимости от желаний.
Что уж говорить про всякие Теслы, которые изначально на 18650 были, а теперь по-моему на 21700/4680 делаются.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Вообще тоже хочется сказать в защиту 18650, и именно тех что я уже сбрасывал. У меня есть другой проект скейта с моторами. 2 мотора по 4 кВт, все это хозайство питает две сборки из 18650 по 5s5p, заряжаю и катаюсь, тянет даже в горку по лесным тропинкам
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Спасибо, за советы. Действительно шел на ощупь. Сбросьте, пожалуйста, дельный чатик, а то информации сейчас много, а какому поверить непонятно=)
Muzzy0
17.07.2023 03:37+1Автор, пора осваивать точечную сварку - так вы сами сможете сварить себе любой аккумулятор. Посмотрите, как собрать аппарат из транса от микроволновки. Если вы осилили такой проект - это для вас, как раз плюнуть :)
А ещё я для себя нашёл такой источник элементов 18650, как "старые" аккумуляторы для велосипедов. Прошёлся пару раз по магазинам, где электровелосипеды продают, спросил, не ли у них аккумуляторов на выброс - мне мешок насыпали :) Дело в том, что если велосипед "не едет" - там ещё, как минимум, половина (а то и 2/3) элементов годные. Сейчас работают в шуруповёртах, велофарах :)
blind_oracle
17.07.2023 03:37+2Со сваркой лучше аккуратнее. У меня дешевый вариант вида "плата с мосфетами + литиевый аккум" взорвался прямо в руках, хорошо глаза на месте :)
Поэтому я купил себе подороже сварку на суперконденсаторах вроде такого: https://www.aliexpress.com/item/1005003599901510.html и горя не знаю, настроек много для разной толщины пластин и т.п.
Корпус есть на thingiverse, можно напечатать.
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37А я до Вашего комментария рассматривал вот этот
https://sl.aliexpress.ru/p?key=PGRNZhmА раз Ваш проверен, буду брать) спасибо
Pisikak Автор
17.07.2023 03:37Спасибо за совет. Я тоже решил для себя перейти на сварку, потому что качественно паять аккумуляторы это по-настоящему долго
Pest85
Ради интереса - какие общие затраты (не учитывая времени) в сравнении с существующими решениями?
Особенно с учетом проб и ошибок?
P.S. статья итерсная, спасибо
blind_oracle
Коммерческие e-foil могут стоить $12к спокойно (например https://liftfoils.com/products/lift4).
Для самосбора там компоненты сильно дешевле:
Доска с мачтой 500$
Мотор ну 200-300$
Контроллер 100-200$
Батарея - ну тут зависит от аппетитов, ну допустим на 100 ячеек 21700 с BMS будет $350 плюс BMS $50
Итого около $1500
Pisikak Автор
Даже с учетом неверных решений общие затраты всё равно меньше чем б/у гидрофойлы с авито