Какой срок службы гелевого аккумулятора? Как увеличить срок службы
Время прочтения: 5 мин
Дата публикации: 23-12-2020
Аккумуляторные батареи – это предмет постоянных споров и противоречий уже многие годы. И чем больше разновидностей появляется на рынке – тем больше противоречий возникает. Химические процессы, протекающие в недрах аккумуляторов, сложны, в связи с чем многие заблуждаются в тех или иных суждениях. Это чревато тем, что ложные знания провоцируют неправильную эксплуатацию АКБ и, как следствие, ее скорый выход из строя. А это, в свою очередь, складывает неверное мнение о долговечности того или иного типа аккумуляторов. В общем, понятие плюсов и минусов различных аккумуляторов сильно искажено и составить четкую картину преимуществ одной технологии над другой без детального изучения трудно. Поэтому год за годом остается актуальным вопрос: какой срок службы гелевого аккумулятора И, как ни странно, четкого ответа дать невозможно. Можно дать примерные усредненные данные при идеальных условиях.
Отличия гелевых аккумуляторов
Прежде чем говорить о том, какой срок службы гелевого аккумулятора, вспомним особенности его структуры. Гелевые аккумуляторы (их по ошибке называют гелиевыми, каким-то образом связывая с гелием) – это, в общем-то, свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Их работа основана на той же химической реакции, на основе которой работает традиционный автомобильный аккумулятор. Только вот автомобиль требует от АКБ качества, отличные от тех, которые нужны для резервного электропитания оборудования. Этим и обусловлены некоторые отличия конструкции.
Под гелевыми аккумуляторами обычно понимаются две большие группы: АКБ с гелевым и абсорбированным электролитом. Их основная задача очень похожа: устранить недостатки, связанные со свободным хранением жидкого электролита.
Преимущества гелевых аккумуляторов
Как уже упоминалось выше, «игры» с различными формами содержания электролита связаны с необходимостью решить недостатки, которыми обладают обычные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Рассмотрим ключевые особенности гелевых аккумуляторов.
Первое, на что обычно делается акцент – это необслуживаемость. Гелевые аккумуляторные батареи не выделяют газы. Во-первых, это позволяет безопасно эксплуатировать данные аккумуляторы в жилых помещениях. Во-вторых, отсутствие выделений избавляет от необходимости доливать дистиллированную воду.
Благодаря тому, что загущенный или абсорбированный электролит по свойствам приближается к сухим АКБ, эксплуатация гелевых аккумуляторов возможна под любыми внешними воздействиями, будь то сильные тряски или вибрации.
На выходные характеристики это никак не повлияет.
Ресурс. Сколько споров и противоречий можно найти о ресурсе различных технологий производства аккумуляторных батарей. Одни источники говорят о ресурсе гелевых аккумуляторов в тысячу циклов, другие сообщают о скромном ресурсе в 600 циклов и так далее. На самом же деле, четкого показателя попросту нет. Производители аккумуляторов часто используют собственные технологии, чтобы добиться от гелевого аккумулятора максимальной производительности. Одно можно сказать точно: ресурс аккумуляторов GEL наиболее длительный среди всех типов свинцово-кислотных АКБ. Если брать идеальные условия, то аккумуляторы GEL могут отслужить 600 и более циклов, увеличивая показатели при уменьшении процента DOD (глубина цикла). Аналоги класса AGM таким похвастаться не могут и обеспечивают порядка 300 циклов. Опять же, следует учитывать применение различных запатентованных технологий тем или иным производителем, позволяющих увеличить ресурс. Еще одним важным параметров является качество применяемого свинца, от него напрямую зависит срок службы, кол-во рабочих циклов.
Когда мы говорим, что GEL служит дольше, чем AGM, мы вовсе не имеем в виду, что AGM хуже. У аккумуляторов AGM лучше разрядные характеристики, пониженная чувствительность к качеству заряда и более демократичная цена, что и сделало их наиболее востребованными.
Как сделать срок службы АКБ дольше
Некоторые потребители наивно полагают, что можно значительно повлиять на ситуацию, используя различные методы обслуживания, будь то физическая очистка пластин от сульфатов или долив воды взамен испарившейся. Любое вмешательство в состав АКБ – это лишь малоэффективные попытки устранить последствия неправильной эксплуатации аккумулятора. Если гелевый аккумулятор быстро и значительно потерял свои характеристики, это говорит не о том, что пора его обслуживать, а о том, что в эксплуатация гелевого аккумулятора была неправильной и следует что-то изменить.
Важным условием долгой работы АКБ является правильная зарядка. Лишь качественное зарядное устройство способно пополнить заряд, не навредив. Аккумуляторы GEL, напомним, довольно чувствительны к качеству заряда. Превышение допустимого тока может привести к вздутию геля. Короткое замыкание чаще всего оказывается фатальным. AGM-аккумуляторы к этому всему более лояльны, однако их срок службы также в значительной мере зависит от качества используемого зарядного устройства.
Сильнее заряда на характеристики гелевого аккумулятора может влиять лишь разряд. Важной особенностью гелевых аккумуляторов является переносимость к сильным разрядам. Тем не менее, батареи класса AGM высаживать «в ноль» не рекомендуется. Аккумуляторные батареи имеют куда лучшую переносимость к такой эксплуатации. Тем не менее, если Вы сможете снизить степень разряда в процессе эксплуатации, гелевые аккумуляторы обоих типов прослужат значительно дольше. Это касается ситуаций, когда аккумуляторная батарея эксплуатируется в буферном режиме.
Конечно же, не стоит недооценивать температуру. Свинцово-кислотные аккумуляторы боятся высоких температур. Эксплуатация под воздействием высоких температур приводит к осыпанию свинцовых пластин. Стремитесь обеспечить прохладное хранение.
Таким образом, выводы касательно аккумуляторных батарей любых типов практически всегда одинаковы: следите за зарядом, используйте фабричные зарядные устройства и не допускайте перегрева. Только так аккумулятор отслужит ресурс, заявленный производителем.
Гелиевые аккумуляторы — разрушение мифа
Вы собираетесь
купить гелиевый аккумулятор?Кто-то сказал Вам, что гелиевые батареи – это новое слово в аккумуляторных технологиях?
Приготовтесь узнать всю правду о гелиевых аккумуляторах!
Нередко потребители, и даже некоторые «горе-продавцы» в силу своей технической неосведомленности (а вторые – однозначно в силу технической неграмотности и некомпетентности) называют гелевые аккумуляторы «гелиевыми».
Бывают «гелевые» аккумуляторные батареи (со сгущенным гелеобразным электролитом), которые входят в более широкий класс свинцово-кислотных герметизированных необслуживаемых клапанно-рекомбинационных аккумуляторов (VRLA). Этот класс аккумуляторов практически не выделяет газов (при правильной эксплуатации) и не требует принудительной вентиляции (могут эксплуатироваться даже в жилых помещениях).
«..сынок, деда Мороза не существууует!…»
Нередко пользователи ошибочно называют весь этот класс аккумуляторов гелевыми (или же «гелиевыми») – так сложилось исторически, поскольку гелевые аккумуляторы были разработаны несколько раньше, чем AGM (так называется другой, более распространенный подкласс – с жидким электролитом, абсорбированном в пористом капиллярном сепараторе).
Пластины у обоих подклассов одинаковые, однако физическая природа рекомбинации (благодаря чему достигается герметичность и необслуживаемость) разная. В силу разной физики процессов АGM аккумуляторы позволяют развивать большие, чем гелевые, токи разряда и заряда, особенно в толчковых режимах, менее критичны к условиям заряда, не боятся кратковременного короткого замыкания (гелевые при КЗ выходят из строя мгновенно), короче – «дуракоустойчивы». Это и обусловило более широкое применение АGM аккумуляторов. Гелевые же аккумуляторы целесообразно применять лишь там, где их единственное достоинство – несколько больший ресурс в циклическом режиме – востребовано (например, в системах автономного питания на солнечных батареях). В большинстве других приложений (телекоммуникации, энергетика, UPS, и пр., где применяется режим буферного подзаряда с редкими разрядами), гелевые аккумуляторы почти не применяются, или применяются все реже. Гелевые аккумуляторы, к тому же, дороже, нежели AGM.
Так же выдумкой является термин «мультигелевый аккумулятор».
Продавцы подобной продукции утверждают, что в «мультигелевых» аккумуляторах соединены обе технологии: AGM и гелевая. Тем не менее, объяснить, как это работает, и как могут быть совмещены в одном аккумуляторе две совершенно разных по своей природе конструкции, никто из них не может. «Мультигелевый» аккумулятор – это такой же абсурд, как и «безалкогольная водка». К тому же стоимость таких «мульти»-приспособлений подозрительно низкая: порой, до двух раз дешевле, нежели у хороших AGM-аккумуляторов. Поэтому ни в коем случае не ведитесь на подобные завлекухи, чтобы потом не сожалеть о выброшеных на ветер деньгах! Ведь, согласитесь, если хочется выпить – то лучше хорошей водки, а если утолить жажду – то лучше уж чистой воды.
ВНИМАНИЕ! ВАЖНО!
Компания «Пульсар Лимитед» предлагает выгодную альтернативу гелевым аккумуляторам – современные высококачественные аккумуляторы AGM нового поколения EverExceed ST с вдвое увеличенным циклическим ресурсом (до 600 циклов глубокого 100% разряда!), отменными разрядными характеристиками и другими существенными достоинствами, о которых Вы можете прочитать, нажав на соответствующую ссылку.
| AGM | GEL |
|---|---|---|
Условия заряда/разряда | Более высокие токи разряда/заряда, умеренные требования к качеству зарядного напряжения (стабильность, пульсации). | Критичны даже кратковременные КЗ. Развиваемые токи – до 40% меньше, чем у AGM. Гелевые батареи очень чувствительны к качеству зарядки. |
| Срок службы | Срок службы (в буферном режиме) блочных AGM батарей емкостью 33 – 250 Ач обычно равняется 10-12 годам. | Срок службы (при соблюдении всех правил и эксплуатационных требований, прежде всего к зарядке) аналогичен AGM батареям. |
Сфера прменения | Широкая сфера применения: от бытовых устройств до больших промышленных нужд. | Применяются в системах с регулярным и продолжительным (слаботочным) разрядом, но где обеспечено повышенное качество заряда. |
Циклический ресурс | В серии аккумуляторов EverExceed Standard Range (ST) циклический ресурс увеличен до 600(!) циклов глубокого разряда, что возводит их практически на один уровень со многими гелевыми аккумуляторами. Но большинство же обычных AGM батарей имеют ресурс всего в 250-280 циклов. | Высокий циклический ресурс: 500-600 циклов. (Для OPzV – до 1500 циклов.) |
Цена | AGM аккумуляторы – разумный ценовой вариант для большинства сфер применения. | В силу дороговизны материалов и методов производства, гелевые аккумуляторы зачастую дороже своих AGM-собратьев на 25-35% . |
В итоге, параметры батарей AGM превосходят параметры батарей типа Gel почти по всем категориям: разрядные характеристики, требования к условиям зарядки, размер, безопасность, срок службы, широта сфер применения, цена.
Киев, Одесса, Днепропетровск, Харьков, Запорожье
Основные характеристики
Назначение : Мото
Технология : Гелевые/AGM
Емкость, (А/ч) : 2,3 Ah
Пусковой ток, А : 60 А
Полярность : + справа
Стандарт : Европа
Обслуживание : Необслуживаемый
Длина, мм : 114 ММ
Ширина, мм : 50 ММ
Высота, мм : 87 ММ
Гелевые аккумуляторы GEL для ИБП и АИЭ
Применяются в сферах, где требуется большое количество циклов глубокого «разряда – заряда»:
|
|
Зависимость времени работы полностью заряженной гелевой аккумуляторной батареи от подключенной мощности
(без учета подзаряда от ИБП или ветро/солнечной электростанции):
| Емкость АKБ (12 В) | Нагрузка | |||||||||
| 500 Вт | 1000 Вт | 1500 Вт | 2000 Вт | 3000 Вт | 4500 Вт | 6000 Вт | 9000Вт | 12000Вт | 18000Вт | |
| 1шт х 200 А*час | 4ч 25мин | 2ч 10мин | 1ч 25мин | 1ч 5мин | 40мин | 15мин | — | — | — | — |
| 2шт х 200 А*час (400 А*ч)- | 8ч 50мин | 4ч 25мин | 2ч 55мин | 2ч 10мин | 1ч 25мин | 55мин | 40 мин | — | — | — |
| 4шт х 200 А*час (800 А*ч) | 17ч 40мин | 8ч 50мин | 5ч 50мин | 4ч 25мин | 2ч 55мин | 1ч 55мин | 1ч 25мин | 55мин | 40мин | 15мин |
| 6шт х 200 А*час (1200 А*ч) | 26ч 30мин | 13ч 15мин | 8ч 50мин | 6ч 35мин | 4ч 25мин | 2ч 55мин | 2ч 10мин | 1ч 25мин | 1ч | 40мин |
| 8шт х 200 А*час (1600 А*ч) | 35ч 20мин | 17ч 40мин | 11ч 45мин | 8ч 50мин | 5ч 50мин | 3ч 55мин | 2ч 55мин | 1ч 55мин | 1ч 25мин | 55мин |
| 10шт х 200 А*час (2000 А*ч) | 44ч 10мин | 22ч | 14ч 40мин | 11ч | 7ч 20мин | 4ч 50мин | 3ч 40мин | 2ч 25мин | 1ч 50мин | 1ч 10мин |
| 12шт х 200 А*час (2400 А*ч) | 53ч | 26ч 30мин | 17ч 40мин | 13ч 15мин | 8ч 50мин | 5ч 50мин | 4ч 25мин | 2ч 55мин | 2ч 10мин | 1ч 25мин |
| 16шт х 200 А*час (3200 А*ч) | 70ч 40мин | 35ч 20мин | 23ч 30мин | 17ч 40мин | 11ч 45мин | 7ч 50мин | 5ч 50мин | 3ч 55мин | 2ч 55мин | 1ч 55мин |
| 18шт х 200 А*час (4000 А*ч) | 88ч 20мин | 44ч 10мин | 29ч 25мин | 22ч | 14ч 40мин | 9ч 45мин | 7ч 20мин | 4ч 50мин | 3ч 40мин | 2ч 25мин |
Почему не автомобильные аккумуляторы?
Довольно часто слышим такой вопрос от клиентов, т.
к. у обычных автомобильных аккумуляторных батарей есть одно большое преимущество — цена!
Использовать автомобильные аккумуляторы гелевого типа 12В в ИБП или в ветро/солнечных электростанциях, равно как и других подобных системах с глубоким разрядом можно, НО НЕ НУЖНО. И на это есть ряд причин:
- они стартерного типа и не предназначены для глубоких разрядов
- срок службы таких аккумуляторов, например в системах бесперебойного питания, в лучшем случае до 3-5 раз отключения электричества, в АИЭ это 1 неделя, может быть до месяца и потом требуется замена, т.к. они потеряют свою емкость.
Поэтому мы предлагаем приобрести у нас тяговые необслуживаемые герметизированные аккумуляторы импортного производства гелевого типа.
Почему тяговые гелевые аккумуляторы 12В 100А или 200А?
В обычных магазинах гелиевые тяговые аккумуляторы не продаются (так как боятся температуры ниже -20С и, соответственно, для эксплуатации в автомобилях не подходят). Однако обладают рядом преимуществ при использовании гелевых АКБ в источниках бесперебойного питания, ветряных или солнечных электростанциях:
- Срок службы 10 лет и более.
- Не боятся длительного пребывания в разряженном состоянии.
- Низкий саморазряд: заряженная батарея может храниться неподключенной долгое время. Например, за 12 месяцев простоя батареи заряд аккумулятора упадет всего до 70% от первоначального.
- Герметичны: отсутствует газовыделение, исключены утечки кислоты.
- Необслуживаемые: не требуют никакого тех.обслуживания!
- Электролит в виде геля позволяет сделать аккумулятор «сухого» типа, что дает возможность транспортировки в другое место даже после их использования.
- Большая емкость аккумуляторов позволяет экономить как деньги, так и место для их размещения. Например, 4шт гелевых аккумуляторов 12В 200А при размещении в металлическом стеллаже займут меньше 1 метра кубического помещения. А в финансовом плане выйдут на 10-20% дешевле, чем такие же аккумуляторы 12В 25А в количестве 32шт.
В таблице выше представлена информация для потребителя, благодаря которой можно самостоятельно определиться в своих потребностях.
Но следует помнить, что:
- В таблице приведены испытательные цифры (без текущего подзаряда). А это значит, что в реальной эксплуатации батареи могут разряжаться значительно дольше при использовании в системах ветро/солнечной электростанции, так как на них одновременно поступает зарядный ток от ветрогенератора или солнечных панелей.
- В быту пиковое потребление электроэнергии идёт всего лишь 3-4 часа в сутки (как правило, вечером).
- Если Вы сомневаетесь и не уверены, то обратитесь к нашему менеджеру и Вас обязательно проконсультируют.
В чём разница между гелевыми и AGM-аккумуляторами для автомобилиста
Буквально 20 лет назад российские автолюбители знали только один тип аккумуляторов — свинцово-кислотные. Современный водитель выбирает из нескольких типов, среди которых АГМ-аккумуляторы и гелевые аккумуляторы. Чтобы сделать правильный выбор, нужно знать принцип их работы, особенности технологий, плюсы и минусы.
Аккумуляторы для авто AGM и GEL относятся к высокой ценовой категории, что несколько тормозит их распространение. Но всё больше водителей понимают, что их цена полностью оправдывается более длительным сроком службы и высокими характеристиками. Попробуем разобраться, в чём их положительные и отрицательные стороны.
Особенности AGM-аккумуляторов
Суть технологии:
Технология AGM (Absorbent Glass Mat) была создана американскими инженерами ещё в начале 1970-х годов. Она предполагает, что электролит в аккумуляторе находится в связанном состоянии, он впитан в стекловолоконную матрицу. При этом микропоры стекловолокна заполнены не полностью — свободное место используется для рекомбинации газов.
Конструкция аккумуляторов АГМ:
Каждый АГМ-аккумулятор содержит пакеты положительных и отрицательных пластин, разделённых стекловолоконным сепаратором. В каждом пакете пластины соединяются между собой общим токоотводом, а сами пакеты установлены в корпус из непрозрачного ударопрочного полипропилена.
Крышка надёжно герметизируется, места токовыводов изолируются. Для залива электролита используют технологические отверстия в крышке, на которые устанавливают клапаны избыточного давления.
AGM-аккумуляторы для авто изготавливаются по плоской или спиральной технологии. Спиральная технология за счёт большего поверхностного контакта даёт большие токи и быструю зарядку, а плоская увеличивает удельную ёмкость аккумуляторов. Обе технологии перспективны и активно развиваются в настоящее время.
Особенности гелевых аккумуляторов
Суть технологии:
Технология производства гелевых аккумуляторов основана на добавлении в жидкий электролит вещества на основе двуокиси кремния (SiO2). Это меняет агрегатное состояние электролита, превращая его в гель.
Конструкция гелевых аккумуляторов:
Устройство аккумулятора GEL схоже с обычным свинцово-кислотным аккумулятором типа WET. Разница в том, что гелевый аккумулятор полностью герметичен, ибо газовыделение происходит в порах геля.
Здесь также присутствуют два комплекта свинцовых пластин — положительных и отрицательных, установленных в ударопрочный пластиковый корпус.
Аккумуляторы GEL, как и AGM, изготавливаются по рулонной или плоской технологии.
Отличия двух технологий
Для начала отметим плюсы и минусы обеих технологий, общие для GEL и AGM. К плюсам относят:
- высокий срок службы (до 10 лет) и большое количество циклов заряда/разряда;
- низкое внутреннее сопротивление и высокий КПД;
- лёгкость в монтаже и полную безопасность при наклоне/переворачивании АКБ;
- отсутствие необходимости в обслуживании аккумулятора;
- высокий пусковой ток;
- устойчивость к глубокому разряду;
- низкий саморазряд (не более 15–20% в год).
Минусы у этих технологий тоже есть:
- высокая цена;
- потребность в специальном зарядном устройстве;
- нестабильная работа в сильные морозы.
Так что всё-таки выбрать: АГМ или GEL-аккумулятор? Рассмотрим разницу, чтобы сделать правильный выбор:
Цена: АГМ-аккумуляторы дешевле, чем гелевые, примерно на 10–20%.
Количество циклов заряда/разряда: у гелевых аккумуляторов оно выше на 35–40%.
Скорость зарядки: АГМ-аккумуляторы заряжаются примерно за 6–8 часов, а гелевые — за 8–10.
Пусковой ток: у АГМ-аккумуляторов он выше, чем у гелевых.
Чувствительность к глубокому разряду: гелевые аккумуляторы нечувствительны к нему, а у AGM разряд до 30% негативно сказывается на сроке службы.
Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что гелевые и AGM-аккумуляторы во многом схожи по своим параметрам. Но в силу разных конструктивных особенностей гелевые аккумуляторы на автотранспорте применяются реже, чем AGM. Их сфера применения — это водная техника, снегоходы и квадроциклы, сельскохозяйственный транспорт. AGM же широко используются на легковых и грузовых автомобилях, в том числе и на тех, у кого большое число потребителей энергии.
Источник фото: © depositphotos.com/ viperagp
Гелевый аккумулятор
— обзор
11.
4 Альтернативные конструкции пластин и ячеек для высокопроизводительной работыПрежде чем мы углубимся в альтернативную конструкцию ячеек, нам необходимо рассмотреть аспект возможностей проектирования при сравнении конструкции с затопленными ячейками и VRLA (регулируемыми клапанами). свинцово-кислотные) конструкции ячеек, в частности AGM (абсорбирующий стекломат). Мы не рассматриваем гелевые батареи, которые также подпадают под категорию VRLA, поскольку гелевый дизайн в целом обеспечивает худшие быстродействующие характеристики из-за общих свойств гелеобразного электролита.Гелевые батареи обладают превосходными характеристиками в приложениях с глубоким циклом (50% DoD и даже больше), и поэтому являются предпочтительным решением для циклического режима, а не для работы с HRPSoC.
В залитой аккумуляторной батарее всегда должен быть избыток электролита на верхней части пластины и даже лучше, покрывающий межэлементное сварное соединение из соображений безопасности. Наличие межэлементного соединения выше максимального уровня кислоты может вызвать сильную коррозию и отсоединение ячеек друг от друга.
В этом случае батарея преждевременно выйдет из строя, и, кроме того, существует риск того, что во время этого отключения возникнет искра, которая может привести к взрыву батареи.В зависимости от области применения различные спецификации предполагают, что уровни кислоты над пластинами составляют около 30-40 мм, что требует для данного объема ячейки более короткую пластину и, следовательно, меньшую геометрическую площадь поверхности. Батареи AGM имеют другую конструкцию, и поскольку в элементе (и, следовательно, над пластинами) нет свободного электролита, принимаются другие меры для предотвращения коррозии верхнего свинца и межэлементной сварки. Это включает лужение наконечников и использование свинцово-оловянных сплавов (2–4% олова) для процесса литья на ленту.Эта процедура приводит к более сложному производственному процессу и является одной из причин, по которой батареи AGM имеют более высокую стоимость, чем их залитые аналоги. Следует отметить, что возможность использования всего доступного объема аккумуляторного контейнера приводит к возможному увеличению высоты пластины примерно на + 20%, что напрямую приводит к увеличению геометрической площади поверхности на 20%.
Некоторым из этих преимуществ противодействует тот факт, что, поскольку уровень насыщения электролитом составляет менее 100%, способность к высокоскоростному разряду немного снижается.Кроме того, расстояние между пластинами в конструкции AGM менее 1,1 мм чрезвычайно трудно заполнить электролитом, тогда как в залитых батареях расстояние между пластинами может составлять всего 0,8–0,9 мм, и поэтому в некоторых конструкциях может использоваться дополнительная пластина. . Затопленные конструкции с таким малым расстоянием между пластинами далеко не являются предпочтительным решением при разработке стабильного продукта, однако, поскольку они имеют тенденцию демонстрировать более высокое расслоение с ранним выходом из строя и трудны в производстве.
Доводя до предела такие конструктивные соображения, касающиеся геометрической площади поверхности, мы получаем конструкцию со спиральной навивкой, которая представляет собой цилиндрическую ячейку, в которой одна положительная и одна отрицательная пластина, каждая с несколькими выступами, намотаны на цилиндр, как показано на Инжир.
11.9.
Рисунок 11.9. Конструкция орбитальной батареи.
Предоставлено Exide Technologies. Понятно, что такую конструкцию довольно сложно изготовить, но она обеспечивает очень хорошие характеристики высокой мощности из-за большой геометрической площади поверхности и расстояния между тонкими пластинами примерно 0,8–0,9 мм. Тонкое расстояние между пластинами действительно затрудняет процесс наполнения. По приблизительным оценкам, конструкция с плоской пластиной AGM может предложить примерно 400–450 Вт кг –1 , тогда как конструкция со спиральной намоткой может обеспечить до 600–650 Вт кг –1 .Одним из самых больших недостатков такой конструкции является относительно низкая удельная энергия по сравнению с мощностью, где у нас есть 40–45 Вт · ч −1 для AGM и 35–40 Вт · ч −1 для конструкции со спиральной намоткой, и поэтому он используется только в специальных приложениях. Тем не менее, если посмотреть на будущие и передовые приложения, эта технология может стать очень полезной в области систем на 48 В, и мы более подробно рассмотрим эту возможность в следующем разделе.
Высокая мощность, характерная для спиральной конструкции, также использовалась несколько лет назад компанией Bolder Technology, которая объединила концепцию спиральной намотки с конструкцией электрода из тонкой фольги с толщиной около 0.Толщиной 1–0,2 мм вместо обычной положительной и отрицательной сеточной структуры [7a, 7b]. Активная масса также имела толщину около 0,1–0,2 мм, что обеспечивало чрезвычайно большую площадь поверхности для данного объема. Соединение пластин было похоже на процесс литья на ремешок, но включал погружение всего конца фольги в соединительный элемент. Конечно, для этого отрицательный и положительный электроды не полностью перекрываются, и это привело к конструкции элемента с выводами противоположной полярности на противоположных концах элемента, аналогичным конструкции первичного элемента AAA или AA.Такая ячейка не предназначена для доставки высокоэнергетического содержимого, но очень хорошо разработана для приложений с высокой мощностью, и из-за спирально-навитой конструкции с ее возможностями сжатия, применяемыми в технологии AGM, такая ячейка очень хорошо работает в цикле.
Следует отметить один недостаток, заключающийся в том, что из-за очень малой толщины фольги коррозия положительного электрода может серьезно ограничить срок службы такого элемента, особенно в условиях разомкнутой цепи. Возможно, разработки в области коррозионно-стойких сплавов могут решить или, по крайней мере, улучшить эту проблему.
Другой вариант расширения конструкции элемента до пределов был продемонстрирован проектом ISOLAB, осуществляемым ALABC (Консорциум передовых свинцово-кислотных аккумуляторов).
На рис. 11.10 и 11.11 мы видим сравнение последствий наличия выступов на одной стороне по сравнению с наличием выступов на противоположных сторонах решетки. Эта работа была проделана с помощью инструмента моделирования, и мы можем видеть, что во втором случае значительно улучшается равномерность распределения тока, что приводит к более однородной реакции разряда и заряда.Во время начальных испытаний было продемонстрировано, что такие элементы могут иметь удельную мощность 800–900 Вт / кг –1 .
Самым большим препятствием на пути разработки такой конструкции является технологичность, что является огромной проблемой и является одной из причин, по которой эта концепция не была запущена в серийное производство. Помимо производственных проблем, эта концепция также не вписывается в сегодняшние стандартные аккумуляторные батареи 12 В в автомобильной промышленности. Но он может стать предпочтительным вариантом для новых передовых приложений, таких как сеть питания 48 В.
Рисунок 11.10. Исследование конструкции ячейки проекта Isolab.
Предоставлено Banner GmbH и ALABC.Рисунок 11.11. Исследование конструкции ячейки проекта Isolab.
Предоставлено Banner GmbH и ALABC. Еще одна нестандартная разработка — это концепция биполярной батареи. Эта технология не нова, и несколько компаний пытались и продолжают пытаться преодолеть препятствия при производстве таких элементов в промышленных объемах и по разумной цене. Производственные допуски, проблемы с наполнением, проблемы с утечками и концепции вставки можно резюмировать как самые большие трудности этих технологий.
В разных биполярных подходах используются разные подложки для биполярной пластины (но все они следуют одной концепции, как показано на рис. 11.12).
Рисунок 11.12. Схематическое сравнение монополярного и биполярного дизайна. AGM , абсорбирующее стекломат.
В биполярной концепции используются отдельные пластины, у которых активный материал положительного элемента на одной стороне, а активный материал отрицательного элемента — на другой. Батарея представляет собой батарею топливных элементов, в которой достаточно этих биполярных пластин (по 2 В каждая), чтобы обеспечить желаемое напряжение.Используются стандартные сепараторы (в настоящее время в основном AGM), и стопка скрепляется склеиванием, термосваркой или литьем под давлением.
Вместимость определяется размером пластины и толщиной активной массы. Этот последний параметр не может быть намного больше, чем примерно 2 мм, если должны быть достигнуты разумные скорости заряда и разряда. Из этого конструктивного ограничения очевидно, что биполярная технология имеет преимущества для систем с более высоким напряжением, и в автомобильных приложениях ее следует предпочтительно использовать для модулей примерно на 48 В.
Было продемонстрировано, что такая технология может обеспечить удельную мощность до 800–1000 Вт · кг −1 , что значительно расширит границы свинцово-кислотных технологий. Эти результаты пока получены только от прототипов элементов или батарей. Было бы очень желательно увидеть такое исполнение в серийном продукте.
Одной из основных проблем, возникающих при поиске жизнеспособной биполярной конструкции для свинцово-кислотной пластинки, является определение подходящего материала для биполярной пластины.Ранние попытки были направлены на использование листа из чистого свинца, но этот подход давал очень небольшую экономию веса и страдал от коррозии листа. Чтобы избежать использования свинца, в Advanced Battery Concepts [8] в настоящее время используется пластиковая пластина, покрытая свинцовой фольгой и обеспечивающая передачу электронного тока путем создания отверстий, заполненных свинцом, в пластике, где количество и размер такие отверстия можно отрегулировать в соответствии с требованиями к питанию.
В конструкции Atraverda используется специальный керамический материал под названием Ebonex R , а в другом, разработанном Effpower из Швеции, используется керамика, пропитанная свинцом.Недавно Gridtential [9] представил кремниевый материал, названный Silicon Joule Technology, в качестве материала подложки для центрального компонента биполярной ячейки. На данный момент ни один из этих дизайнов не оказал заметного влияния на рынок.
Следует отметить, что расширение геометрической конструкции элемента за существующие границы имеет большой потенциал для дальнейшего улучшения характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов, особенно для высокопроизводительных приложений. Необходимо исследовать новые материалы, а также радикально улучшить производственные процессы, возможно, с внедрением новых идей из других отраслей.
Концепция UltraBattery TM может рассматриваться как один из таких подходов, поскольку она сочетает в себе идею использования ультраконденсатора и технологии свинцово-кислотных аккумуляторов.
Преимущество такой конструкции состоит в том, что ультраконденсаторная часть элемента обеспечивает очень быструю зарядку и разрядку, а в сочетании со свинцово-кислотной химией можно нейтрализовать недостаток низкой плотности энергии конденсатора. Эта технология была изобретена и запатентована CSIRO в Австралии и Furukawa в Японии и лицензирована East Penn Manufacturing.Обе компании уже демонстрируют практическое использование такой батареи не только в некоторых проектах ALABC, но и в клиентском проекте Hyundai / Kia в автомобиле T-Hybrid, в котором используется 48-вольтовая батарея UltraBattery TM от East Penn Manufacturing. UltraBattery TM более подробно описан в главе 16.
Как отправлять влажные, сухие и литиевые батареи
Все упаковки, содержащие литиевые батареи, классифицируются как прочие опасные грузы класса 9.Однако упаковки, содержащие небольшое количество лития, могут быть освобождены от большинства требований ИАТА и ИКАО, если они соответствуют требованиям Раздела II Инструкций по упаковыванию ИАТА (PI) 966 и 967 для литий-ионных батарей и 969 и 970 для литий-металлических батарей, как подходящее.
Отправления литий-металлических батарей, литий-металлических батарей, упакованных с оборудованием, и литий-металлических батарей, содержащихся в оборудовании, могут быть упакованы в соответствии с требованиями к упаковке Раздела II IATA (Раздел II ИКАО) при условии, что содержание металлических или легированных элементов не превышает 1 г, а суммарное содержание лития не превышает 2 г на элемент.
Литий-ионные элементы и батареи, отвечающие требованиям Раздела II, должны соответствовать общим требованиям инструкции по упаковке. Для литий-ионных или полимерных элементов номинальная мощность в ватт-часах составляет не более 20 Вт-ч и 100 Вт-ч на батарею.
Для надлежащих отгрузочных наименований, оканчивающихся на «Упаковано с оборудованием», Инструкции по упаковыванию 966 и 969 указывают, что количество элементов или батарей в каждой упаковке не должно превышать количества, необходимого для работы оборудования, плюс два запасных комплекта.«Набор» элементов или батарей — это количество отдельных элементов или батарей, необходимых для питания каждого элемента оборудования.
Каждое из надлежащих отгрузочных наименований, определенных в Разделе II IATA, может иметь дополнительные требования, касающиеся типов одобренной внешней упаковки, ограничений по весу и испытаний упаковки на падение с 1,2 м.
Если знак литиевой батареи (IATA рис. 7.1.C) требуется и используется для перевозки литиевых батарей Раздела IB и разрешенных разделов II, к знаку необходимо добавить номер (а) ООН.Номер ООН, указанный на знаке, должен быть высотой не менее 12 мм. Примечание. Знак литиевой батареи нельзя складывать или оборачивать с нескольких сторон упаковки.
UN 3480, Литий-ионные батареи, разделы IA и IB, имеют уровень заряда (SoC) не более 30% без разрешения компетентного органа как государства-производителя, так и государства-оператора. Согласно Специальному положению А213 ИАТА, литиевым батареям, соответствующим требованиям ИАТА 3.9.2.6.1 (f), содержащим как первичные литий-металлические элементы, так и перезаряжаемые ионно-литиевые элементы, необходимо присвоить номер ООН 3090 или ООН 3091, в зависимости от обстоятельств.
Когда предлагается в качестве Раздела II, содержание всех литий-металлических элементов, содержащихся в батарее, не должно превышать 1,5 г, а общая емкость всех литий-ионных элементов, содержащихся в батарее, не должна превышать 10 Вт · ч.
Раздел II Инструкции по упаковке литиевых батарей
В соответствии с требованиями Раздела II IATA по транспортировке, поставки, содержащие литиевые батареи и элементы, должны соответствовать определенным инструкциям по упаковке.
- Убедитесь, что литиевые батареи индивидуально упакованы в полностью закрытую внутреннюю упаковку, такую как пластиковая блистерная упаковка или картон, чтобы обеспечить защиту каждой батареи.
- Экранируйте и защищайте литиевые батареи для предотвращения короткого замыкания или контакта с проводящими материалами внутри упаковки, которые могут вызвать короткое замыкание.
- Убедитесь, что упаковка подтверждена (т. Е. Проверена) на соответствие требованиям каждого испытания в Руководстве ООН по испытаниям и критериям, часть III, подраздел 38. 3.
3.- Убедитесь, что литиевые батареи полностью закрыты (например, в оборудовании или окружены пластиком с пустыми пространствами, заполненными для предотвращения перемещения), за исключением случаев, когда надлежащие отгрузочные наименования заканчиваются на «содержатся в оборудовании».”
- Поместите содержимое в прочный внешний контейнер.
- Обеспечьте правильную маркировку и документацию.
Для некоторых полностью регулируемых Инструкций по упаковыванию Раздела IA и Раздела I требуется упаковка согласно спецификации ООН, соответствующая эксплуатационным стандартам Группы упаковки II. Полные требования к упаковке см. В специальной инструкции IATA по упаковке.
Силиконовые решения для аккумуляторов электромобилей
Обеспечение более высокой плотности при более низкой стоимости
Рынок подключаемых гибридных автомобилей и электромобилей (электромобилей) с батарейным питанием готов к росту.
Чтобы успешно масштабировать и воспользоваться преимуществом первопроходца, производители оригинального оборудования и их поставщики обращаются к силиконовым решениям для легких, энергоемких аккумуляторных блоков, устойчивых к перегреву и совместимых с крупносерийными автоматизированными сборочными системами.
Почему силиконы?
Силиконыобеспечивают легкую защиту, отличную термическую стабильность и изоляцию от тепловых событий для автомобильных аккумуляторных модулей всех типов. Силиконы также могут быть составлены таким образом, чтобы избежать оседания и сохранить свою форму при нанесении на вертикальные поверхности, обеспечивая эффективное продвижение модулей по производственной линии.
Какие силиконы?
Dow предлагает широкий спектр материалов для термоинтерфейса, в том числе:
Заполнители теплового зазора обеспечивают быструю обработку, ремонтопригодность и эффективный отвод тепла от критически важных автомобильных деталей, помогая достичь надежности при минимальных затратах.
Широкий ассортимент продукции Dow распространяется также на полиуретановые заполнители зазоров.
Теплопроводящие силиконовые гели и герметики для «индивидуально подогнанного» заполнителя зазоров вокруг аккумуляторных блоков, защищающего их от механических, влажных и температурных колебаний.
Теплопроводящие силиконовые клеи для крепления аккумуляторной батареи к радиатору; также может быть подходящим для использования внутри или между ячейками, чтобы обеспечить защиту от чрезмерного тепла и холода. Используется для изоляции или отвода тепла для обеспечения оптимальных рабочих температур.
Неотверждаемые теплопроводящие силиконовые компаунды с возможным диапазоном рабочих температур от -40 до 150 ° C для отвода тепла в модулях ADAS.
Dow предлагает другие силиконовые материалы для аккумуляторных блоков, в том числе:
Силиконовая пена идеальна в качестве компрессионных прокладок, защищающих от воды, пыли и влаги.Силиконовая пена также может обеспечить защиту аккумуляторных элементов во время теплового события.
Силиконовые клеи для герметизации крышки и приклеивания компонентов аккумуляторной батареи.
Материалы EMI
Конформные покрытия для защиты печатных плат в системах управления батареями от окружающей среды.
Видео для автомобильной электроники
Откройте для себя силиконовые материалы для транспортной электроники
Сборка элементов аккумуляторного модуля и защита видео
Защита от теплового разгона
гелевых аккумуляторов: преимущества и недостатки
Гелевые батареи: преимущества и недостатки
В наши дни вы можете так много сделать с батареями, и их важность такова, что мы не можем представить нашу жизнь без использования батарей в повседневной жизни.От автомобилей, мотоциклов, всех видов электромобилей, лодок и даже наших ездовых косилок — это лишь несколько примеров, когда требуются аккумуляторы. Аккумуляторы являются основным источником аварийного питания в случае сбоя, а также используются во всех видах электромобилей.
Те батареи, которые содержат электролит и сделаны из серной кислоты, воды и свинцовых пластин, называются свинцово-кислотными батареями. Чаще всего используются батареи с жидкостным аккумулятором, и они требуют регулярного обслуживания путем добавления воды.Если вы забудете регулярно доливать воду, эти батареи могут высохнуть и серьезно повредиться.
Преимущества
Принимая во внимание, что гелевые батареи не требуют особого обслуживания, потому что серная кислота находится в гелевой форме. Батареи закрыты клапаном, снимающим избыточное давление. Благодаря гелеобразному веществу нет риска утечки, поэтому его можно разместить в любом месте и в любом месте. Однако традиционные батареи можно размещать только в одном вертикальном положении.
Еще одним преимуществом является то, что даже если батарея сломается, нет опасности пролить ее, в отличие от батарей затопленного типа.Гелевые батареи также устойчивы к вибрации и ударам. Они не производят паров водорода, поэтому вам также не нужно беспокоиться о том, чтобы помещать их в специальное вентилируемое место во время зарядки.
Будучи батареями глубокого разряда, они обладают более высокой способностью разряда. Лучшая особенность для меня заключается в том, что гелевые батареи можно восстановить, даже если они оставлены разряженными в течение некоторого времени, в отличие от батарей с жидкими элементами. Еще одно преимущество перед свинцово-кислотными аккумуляторами заключается в том, что они не обладают памятью, уменьшающей емкость аккумулятора для перезарядки.
Эти батареи можно использовать во многих различных приложениях, в первую очередь в электрических инвалидных колясках, резервных компьютерах, вентиляторах в медицинских учреждениях и для хранения электроэнергии на солнечной энергии для аварийного освещения. Электромобиль — самый распространенный пример использования гелевого аккумулятора. Эти батареи также были одобрены и используются в общественном транспорте и авиакомпаниях.
Недостатки
Когда вы сравниваете его с аккумулятором с жидким аккумулятором, его основным недостатком считается высокая цена гелевого аккумулятора.
Они также требуют более медленной зарядки по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Вы также должны остановить его зарядку после завершения зарядки, потому что в нем могут образоваться пустоты с электролитом. Степень повреждения такова, что его невозможно исправить, и в результате он теряет зарядную способность. Для увеличения срока службы батареи необходимо беречь ее от тепла, так как тепло влияет на насыщение серной кислотой.
Рекомендуется использовать гелевый аккумулятор из-за его длительного срока службы и низких затрат на обслуживание.Вы можете купить гелевые батареи в любом местном магазине бытовой техники или заказать через Интернет.
Твердотельные батареи ускоряют электромобили, увеличивают энергосистему
Мы живем в новую эру космических полетов: национальные космические агентства больше не единственная игра в городе, и космос становится более доступным. Ракеты, построенные коммерческими игроками, такими как
Blue Origin выводит на орбиту частных лиц.
Тем не менее, Blue Origin, SpaceX и Virgin Galactic поддерживаются миллиардерами с огромными ресурсами, и все они выразили намерение продавать полеты на сотни тысяч и миллионы долларов.У Copenhagen Suborbitals совсем другое видение. Мы считаем, что космические полеты должны быть доступны для всех, кто хочет потратить время и силы.
Copenhagen Suborbitals был основан в 2008 году инженером-самоучкой и космическим архитектором, ранее работавшим в НАСА. С самого начала миссия была ясна: полет с экипажем в космос. Оба основателя покинули организацию в 2014 году, но к тому времени у проекта было около 50 волонтеров и большой импульс.
Группа взяла за основу принцип, что проблемы, связанные с дешевым созданием пилотируемого космического корабля, — это все инженерные проблемы, которые могут быть решены, по одной за раз, прилежной командой умных и преданных своему делу людей. Когда меня спрашивают, почему мы это делаем, я иногда отвечаю: «Потому что мы можем».
Добровольцы используют баллон с аргоном [слева], чтобы заполнить трубу, в которой элементы двигателя сплавлены вместе. Команда недавно изготовила топливный бак для ракеты Spica [справа] в своей мастерской.
Наша цель — достичь линии Кармана, которая определяет границу между атмосферой Земли и космическим пространством, на высоте 100 километров над уровнем моря. Космонавт, достигший такой высоты, после выключения двигателей получит несколько минут тишины и невесомости и насладится захватывающим видом. Но это будет нелегкая поездка. Во время спуска капсула будет испытывать внешнюю температуру 400 ° C и g с силой 3,5, поскольку она несется по воздуху со скоростью до 3500 километров в час.
Я присоединился к группе в 2011 году, после того, как организация уже переехала из производственного помещения на списанном пароме в ангар недалеко от набережной Копенгагена. Ранее в том же году я наблюдал за первым запуском Copenhagen Suborbital, в котором ракета HEAT-1X взлетела с мобильной стартовой платформы в Балтийском море, но, к сожалению, совершила аварийную посадку в океане, когда большинство ее парашютов не раскрылось.
Я принес в организацию некоторые базовые знания о спортивных парашютах, полученные за годы прыжков с парашютом, которые, как я надеялся, превратятся в полезные навыки.
Следующая веха для команды наступила в 2013 году, когда мы успешно запустили ракету Sapphire, нашу первую ракету с системами наведения и навигации. Его навигационный компьютер использовал 3-осевой акселерометр и 3-осевой гироскоп, чтобы отслеживать его местоположение, а его система управления тягой удерживала ракету на правильной траектории, перемещая четыре установленных на сервоприводе медных реактивных лопасти, которые были вставлены в выхлопную трубу. сборка.
Мы считаем, что космические полеты должны быть доступны всем, кто желает потратить время и силы.
Ракеты HEAT-1X и Sapphire были заправлены смесью твердого полиуретана и жидкого кислорода. Мы стремились разработать двухкомпонентный ракетный двигатель, который смешивал бы жидкий этанол и жидкий кислород, потому что такие жидкостные двигатели одновременно эффективны и мощны.
Ракета HEAT-2X, запуск которой запланирован на конец 2014 года, должна была продемонстрировать эту технологию. К сожалению, его двигатель загорелся буквально во время статических испытаний за несколько недель до запланированного запуска.Этот тест должен был быть контролируемым 90-секундным прожигом; вместо этого из-за ошибки сварки большая часть этанола хлынула в камеру сгорания всего за несколько секунд, что привело к сильному пожару. Я стоял в нескольких сотнях метров и даже с такого расстояния чувствовал жар на лице.
Двигатель ракеты HEAT-2X был выведен из строя, и миссия была отменена. Хотя это было большим разочарованием, мы извлекли ценные уроки. До этого мы основывали наши проекты на наших существующих возможностях — инструментах в нашей мастерской и людях, участвующих в проекте.Провал заставил нас сделать шаг назад и подумать, какие новые технологии и навыки нам необходимо освоить, чтобы достичь нашей конечной цели. Это переосмысление привело нас к разработке относительно небольших ракет Nexø I и Nexø II для демонстрации ключевых технологий, таких как парашютная система, двухкомпонентный двигатель и узел регулирования давления для резервуаров.
Для запуска Nexø II в августе 2018 года наша стартовая площадка находилась в 30 км к востоку от Борнхольма, самого восточного острова Дании, в части Балтийского моря, используемой датским флотом для военных учений.Мы покинули гавань Борнхольма Нексё в час ночи, чтобы добраться до обозначенного участка океана как раз к запуску в 9 часов утра, время, утвержденное шведской службой управления воздушным движением. (Пока наши лодки находились в международных водах, Швеция осуществляет надзор за воздушным пространством над этой частью Балтийского моря.) Многие из наших членов экипажа весь предыдущий день провели испытания различных систем ракеты и не спали перед запуском. Мы пили кофе.
Когда Nexø II взлетел, аккуратно отделившись от стартовой башни, мы все обрадовались.Ракета продолжала двигаться по траектории, сбрасывая носовой обтекатель, когда она достигла апогея в 6500 метров, и все это время отправляла телеметрические данные обратно на наш корабль управления полетами.
Когда он начал снижаться, он сначала развернул свой баллют, похожий на воздушный шар парашют, используемый для стабилизации космического корабля на больших высотах, а затем развернул свой главный парашют, который мягко опустил его к океанским волнам.
В 2018 году ракета Nexø II успешно стартовала [слева] и благополучно вернулась в Балтийское море [справа].
Запуск на шаг приблизил нас к освоению логистики запуска и посадки в море. Для этого запуска мы также проверяли нашу способность предсказывать траекторию полета ракеты. Я создал модель, которая оценила приводнение в 4,2 км к востоку от стартовой платформы; фактически он приземлился в 4,0 км к востоку. Эта управляемая посадка на воду — наша первая под полностью надутым парашютом — была для нас важным подтверждением концепции, поскольку мягкая посадка является абсолютным императивом для любой миссии с экипажем.
В апреле этого года команда провела статические испытания двигателя на своих новых топливных форсунках.
Карстен Олсен
Двигатель Nexø II, который мы назвали BPM5, был одним из немногих компонентов, которые мы полностью не обработали в нашей мастерской; датская компания производила самые сложные детали двигателя. Но когда эти детали прибыли в нашу мастерскую незадолго до даты запуска, мы поняли, что выхлопное сопло немного деформировано. У нас не было времени заказать новую деталь, поэтому один из наших добровольцев, Якоб Ларсен, использовал кувалду, чтобы придать ей форму.Двигатель выглядел некрасиво — мы прозвали его Franken-Engine — но работал. С момента полета Nexø II мы более 30 раз запускали этот двигатель в испытаниях, иногда выходя за рамки проектных ограничений, но мы еще не заглушили его.
15-минутная поездка астронавта Spica к звездам станет результатом более чем двух десятилетий работы.
Эта миссия также продемонстрировала нашу новую систему регулирования динамического давления (DPR), которая помогла нам контролировать поток топлива в камеру сгорания.В Nexø I использовалась более простая система, называемая продувкой под давлением, в которой топливные баки на одну треть были заполнены сжатым газом для подачи жидкого топлива в камеру. В DPR резервуары заполнены топливом до отказа и соединены набором регулирующих клапанов с отдельным резервуаром газообразного гелия под высоким давлением. Эта установка позволяет нам регулировать количество газообразного гелия, поступающего в баки, чтобы протолкнуть топливо в камеру сгорания, что позволяет нам программировать разное количество тяги в разных точках во время полета ракеты.
Миссия Nexø II в 2018 году доказала, что наш дизайн и технологии в основе своей являются надежными. Пришло время начать работу над оценкой людей Ракета Spica.
Copenhagen Suborbitals надеется отправить астронавта в воздух на своей ракете Spica примерно через десять лет. Каспар Стэнли
Ракета с капсулой экипажа будет иметь высоту 13 метров и полную стартовую массу 4000 кг, из которых 2600 кг будет топливом.Это будет со значительным отрывом самая большая ракета, когда-либо построенная любителями.
Ракета Spica будет использовать двигатель BPM100, который команда в настоящее время производит. Томас Педерсен
Его двигатель, 100 кН BPM100 использует технологии, которые мы освоили для BPM5, с некоторыми улучшениями. Как и в предыдущей конструкции, в нем используется регенеративное охлаждение, при котором часть топлива проходит через каналы вокруг камеры сгорания, чтобы ограничить температуру двигателя.Чтобы протолкнуть топливо в камеру, он использует комбинацию простого метода сброса давления на первом этапе полета и системы DPR, которая дает нам более точный контроль над тягой ракеты. Детали двигателя будут изготовлены из нержавеющей стали, и мы надеемся сделать большинство из них самостоятельно из листового проката. Самая сложная часть — секция «горловины» с двойным изгибом, которая соединяет камеру сгорания с выхлопным соплом, требует обрабатывающего оборудования с компьютерным управлением, которого у нас нет. К счастью, у нас есть хорошие отраслевые контакты, которые могут помочь.
Одним из основных изменений стал переход от топливной форсунки Nexø II в стиле душевой лейки к топливной форсунке с коаксиальным вихрем. В форсунке для душа было около 200 очень маленьких топливных каналов. Его было сложно изготовить, потому что если что-то пошло не так, когда мы делали один из этих каналов — скажем, сверло застревает — мы должны были выбросить все это целиком. В инжекторе с коаксиальным вихревым движением жидкое топливо поступает в камеру в виде двух вращающихся жидких слоев, и когда листы сталкиваются, они распыляются, чтобы создать топливо, которое воспламеняется.В нашем вихревом инжекторе используется около 150 завихрителей, которые собраны в одну конструкцию. Эта модульная конструкция должна быть проще в изготовлении и тестировании для обеспечения качества.
Двигатель BPM100 заменит старую топливную форсунку типа «душевая лейка» [справа] на коаксиально-вихревую форсунку [слева], которую будет проще производить. Томас Педерсен
В апреле этого года мы провели статические испытания форсунок нескольких типов. Сначала мы провели испытание хорошо изученного инжектора для душевой лейки, чтобы установить базовый уровень, затем протестировали латунные вихревые форсунки, изготовленные традиционным фрезерованием, а также стальные вихревые форсунки, изготовленные с помощью 3D-печати.В целом мы остались довольны работой обоих вихревых форсунок, и мы все еще анализируем данные, чтобы определить, какая из них работает лучше. Тем не менее, мы видели некоторые нестабильность горения, а именно некоторые колебания пламени между форсункой и горловиной двигателя, потенциально опасное явление. У нас есть хорошее представление о причине этих колебаний, и мы уверены, что несколько изменений дизайна могут решить эту проблему.
Доброволец Якоб Ларсен держит латунную топливную форсунку, которая хорошо зарекомендовала себя во время испытаний двигателя в 2021 году. Карстен Олсен
Вскоре мы приступим к созданию полномасштабного двигателя BPM100, который в конечном итоге будет включать новую систему наведения для ракеты. У наших предыдущих ракет внутри выхлопных сопел двигателей были металлические лопатки, которые мы перемещали, чтобы изменить угол тяги. Но эти лопатки создавали лобовое сопротивление в выхлопном потоке и снижали эффективную тягу примерно на 10 процентов. В новом дизайне есть карданы, которые поворачивают весь двигатель вперед и назад для управления вектором тяги.В качестве дополнительной поддержки нашей веры в то, что сложные инженерные проблемы могут быть решены умными и преданными своему делу людьми, наша система карданного подвеса была разработана и протестирована 21-летним студентом из Нидерландов по имени Джоп Нийенхейс, который использовал конструкцию кардана в качестве своей диссертации. проект (за который получил высшую оценку).
Мы используем те же компьютеры наведения, навигации и управления (GNC), которые мы использовали в ракетах Nexø. Одна из новых проблем — это капсула экипажа; как только капсула отделится от ракеты, нам придется управлять каждой частью самостоятельно, чтобы вернуть их обе на Землю в желаемой ориентации.Когда происходит разделение, компьютерам GNC для двух компонентов необходимо будет понять, что параметры оптимального полета изменились. Но с точки зрения программного обеспечения это незначительная проблема по сравнению с теми, которые мы уже решили.
Бьянка Диана работает на дроне, который она использует для тестирования новой системы наведения для ракеты Spica. Карстен Олсен
Моя специальность — парашютный дизайн. Я работал над баллютом, который надувается на высоте 70 км, чтобы замедлить пилотируемую капсулу во время высокоскоростного начального спуска, и основных парашютах, которые надуваются, когда капсула находится на высоте 4 км над уровнем океана.Мы протестировали оба типа, заставив парашютистов выпрыгивать из самолетов с парашютами, последний раз в прыжке с парашютом. Тест баллута 2019 года. Пандемия вынудила нас приостановить испытания парашютов, но вскоре мы должны возобновить их.
Для парашюта, который будет разворачиваться из ракеты-носителя Spica, команда провела испытания небольшого прототипа ленточного парашюта. Мадс Стенфатт
Что касается тормозного парашюта, который будет разворачиваться от ракеты-носителя, мой первый прототип был основан на конструкции под названием Supersonic X, которая представляет собой парашют, который чем-то похож на летающий лук, и его очень легко сделать.Однако я неохотно перешел на ленточные парашюты, которые были более тщательно протестированы в условиях высоких нагрузок и оказались более устойчивыми и надежными. Я говорю «неохотно», потому что знал, сколько работы потребуется, чтобы собрать такое устройство. Сначала я сделал парашют диаметром 1,24 метра, у которого было 27 лент, проходящих через 12 панелей, каждая из которых прикреплена в трех местах. Итак, на этом маленьком прототипе мне пришлось сшить 972 соединения. Полноценная версия будет иметь 7920 точек подключения. Я пытаюсь непредвзято относиться к этой проблеме, но я также не буду возражать, если дальнейшие испытания покажут, что дизайн Supersonic X достаточен для наших целей.
Мы протестировали две капсулы экипажа в прошлых миссиях: Tycho Brahe в 2011 году и Tycho Deep Space в 2012 году. Капсула экипажа Spica следующего поколения будет не просторной, но достаточно большой, чтобы вместить одинокий космонавт, который будет сидеть в течение 15 минут полета (и двух часов предполетных проверок). Первый космический корабль, который мы строим, представляет собой тяжелую стальную «шаблонную» капсулу, базовый прототип, который мы используем для разработки практической схемы и конструкции.Мы также будем использовать эту модель для проверки конструкции люка, общей устойчивости к давлению и вакууму, а также аэродинамики и гидродинамики формы, поскольку мы хотим, чтобы капсула упала в море с минимальным ударом для космонавта внутри. Как только мы будем довольны стандартным дизайном, мы сделаем облегченную летную версию.
Copenhagen Suborbitals в настоящее время имеет трех кандидатов в космонавты для своего первого полета: слева направо, Мэдс Стенфатт, Анна Олсен и Карстен Олсен. Мадс Стенфатт
Три члена команды Copenhagen Suborbitals в настоящее время являются кандидатами на пост астронавтов в нашей первой миссии с экипажем — я, Карстен Олсен и его дочь Анна Олсен. Все мы понимаем и принимаем риски, связанные с полетом в космос на самодельной ракете. В наших повседневных операциях мы, кандидаты в космонавты, не получаем никакого специального лечения или подготовки. Наша единственная дополнительная обязанность до сих пор заключалась в том, чтобы сидеть в кресле экипажа и проверять ее размеры.Поскольку до нашего первого полета с экипажем еще десять лет, список кандидатов вполне может измениться. Что касается меня, я считаю, что просто участвовать в миссии и помогать строить ракету, которая доставит первого астронавта-любителя в космос, заслуживает большой славы. Стану я этим космонавтом или нет, я всегда буду гордиться нашими достижениями.
Космонавт отправится в космос внутри небольшой капсулы экипажа на ракете Spica. Космонавт останется сидеть в течение 15-минутного полета (и для 2-часовой полетной проверки ранее). Карстен Брандт
Люди могут задаться вопросом, как мы проживаем скудный бюджет, составляющий около 100 000 долларов в год, особенно когда они узнают, что половина нашего дохода идет на оплату аренды нашей мастерской. Мы сокращаем расходы, покупая как можно больше стандартных готовых деталей, а когда нам нужны нестандартные конструкции, нам повезло работать с компаниями, которые предоставляют нам щедрые скидки для поддержки нашего проекта. Мы запускаем из международных вод, поэтому нам не нужно платить за пусковую площадку.Когда мы едем на Борнхольм для запуска катеров, каждый волонтер оплачивает свою работу, и мы остаемся в спортивном клубе недалеко от гавани, спим на циновках на полу и принимаем душ в раздевалках. Иногда я шучу, что наш бюджет составляет примерно одну десятую того, что НАСА тратит на кофе. Тем не менее, этого вполне может быть достаточно для выполнения работы.
Мы планировали впервые запустить Spica летом 2021 года, но наш график был отложен из-за пандемии COVID-19, из-за которой наш семинар был закрыт на много месяцев.Теперь мы надеемся на испытательный запуск летом 2022 года, когда условия на Балтийском море будут относительно спокойными. Для этого предварительного испытания Spica мы заполним топливные баки лишь частично и будем стремиться отправить ракету на высоту от 30 до 50 км.
Если этот полет будет успешным, в следующем испытании Spica увезет больше топлива и взлетит выше. Если рейс 2022 года не состоится, мы выясним, что пошло не так, устраним проблемы и попробуем еще раз. Примечательно думать, что возможная 15-минутная поездка астронавта Spica к звездам станет результатом более чем двух десятилетий работы.Но мы знаем свои Сторонники отсчитывают время до исторического дня, когда астронавт-любитель заберется на борт самодельной ракеты и помахает на прощание Земле, готовый совершить гигантский скачок в самодельном стиле.
Эта статья появится в печатном номере за декабрь 2021 года как «Первый космонавт, финансируемый за счет средств краудфандинга».
Парашютист, который шьет
HENRIK JORDAHN
Мэдс Стенфатт первым обратился в Copenhagen Suborbitals с конструктивной критикой.В 2011 году, просматривая фотографии последнего запуска ракеты, сделанной самодельными ракетчиками, он заметил камеру, установленную рядом с парашютным аппаратом. Стенфатт отправил электронное письмо с подробным описанием своей обеспокоенности, а именно, что стропы парашюта могут легко запутаться вокруг камеры. «По сути, я получил ответ:« Если у тебя получится лучше, присоединяйся к нам и сделай это сам », — вспоминает он. Так он стал волонтером единственной в мире программы космических полетов с экипажем, финансируемой за счет краудфандинга.
Как парашютист-любитель, Стенфатт знал основы механики упаковки и развертывания парашюта.Он начал помогать Copenhagen Suborbitals в разработке и упаковке парашютов, а несколько лет спустя он также взял на себя работу по пошиву парашютов. Раньше он никогда не пользовался швейной машиной, но быстро учился по ночам и по выходным за своим обеденным столом.
Одним из его любимых проектов была разработка высотного парашюта для ракеты Nexø II, запущенная в 2018 году. Работая над прототипом и ломая голову над дизайном воздухозаборников, он обнаружил, что просматривает датский швейный сайт. на компонентах бюстгальтера.Он решил использовать косточки бюстгальтера, чтобы сделать воздухозаборники более жесткими и держать их открытыми, что сработало довольно хорошо. Хотя в конечном итоге он пошел в другом направлении дизайна, этот эпизод является классическим примером духа Copenhagen Suborbitals: собирайте вдохновение и ресурсы, где бы вы их ни находили, чтобы выполнить свою работу.
Сегодня Стенфатт является ведущим конструктором парашютов, частым представителем и кандидатом в космонавты. В свободное время он также продолжает прыгать с парашютом, совершив сотни прыжков на своем счету.Имея достаточный опыт масштабирования по небу, ему очень любопытно, каково было бы двигаться в другом направлении.
Статьи с вашего сайта
Статьи по теме в Интернете
NOCO — Универсальные зарядные устройства Genius
NOCO — Универсальные зарядные устройства Genius
Добро пожаловать в новое поколение Genius.
Наше самое современное зарядное устройство. Это зарядное устройство, средство для обслуживания и десульфатор. И он невероятно мощный и компактный.
Интеллектуальное зарядное устройство на 6 В / 12 В, 1 А,
29,95 долл. США [Добавить в корзину]Интеллектуальное зарядное устройство, 6 В / 12 В, 2 А,
49 долларов.95 [Добавить в корзину]Интеллектуальное зарядное устройство на 6 В / 12 В, 5 А,
69,95 долл. США [Добавить в корзину]Интеллектуальное зарядное устройство на 6 В / 12 А на 10 А
99 долларов.95 [Добавить в корзину]Интеллектуальное зарядное устройство на 6 В / 12 В, 2 банка, 4 А
99,95 долл. США [Добавить в корзину]Интеллектуальное зарядное устройство на 6 В / 12 В, 4 банка, 8 А
199 долларов.95 [Добавить в корзину]Зарядное устройство для аккумуляторов с прямым монтажом, 12 В, 2 А,
39,95 долл. США [Добавить в корзину]С легкостью заряжайте аккумуляторы с несколькими напряжениями (свинцово-кислотные и литий-ионные аккумуляторы на 6 и 12 В), химического состава (заливные, гелевые, необслуживаемые и AGM аккумуляторы) и типов (стартерные, глубокого цикла, морские, силовые и др.) ).
Полностью автоматический от начала до конца, никаких технических знаний не требуется. Genius безопасно зарядит любой аккумулятор. Обнаруживайте поврежденные батареи и интуитивно их ремонтируйте. И активно следите за долгосрочным обслуживанием батареи и продлением срока службы батареи. Эта система обеспечивает непрерывную работу без вмешательства пользователя и нулевой риск перезарядки аккумулятора.
Встроенный термодатчик отслеживает колебания температуры и автоматически регулирует цикл зарядки, чтобы обеспечить более точную и полностью заряженную батарею.Интеллектуальные индикаторы быстро обнаруживают, когда зарядное устройство подключено с обратной полярностью, подключено к несовместимой батарее или если батарея выходит из строя.
Компактное, но мощное зарядное устройство, добро пожаловать в совершенно новую серию Genius. Улучшенная зарядка с большей производительностью и большей степенью автоматизации, чем когда-либо прежде. Сочетание электротехники и промышленного дизайна превращает мощное зарядное устройство в крошечный корпус.
Совершенно новый датчик пускового напряжения позволяет Genius обнаруживать и заряжать разряженные батареи до 1 В. Для чрезвычайно разряженных батарей ниже 1 вольт вручную включите принудительный режим, чтобы обнаружить и полностью зарядить батареи до нуля вольт.
Универсальны ли автомобильные аккумуляторы? | Полное средство для ухода за автомобилем Firestone
Различные типы автомобильных аккумуляторов
Хотя основная функция автомобильного аккумулятора — запускать двигатель (за исключением аккумуляторов электромобилей / гибридных автомобилей, которые поддерживают его работу), не все аккумуляторы сделаны одинаково! Как и модели и комплектации автомобилей, аккумуляторы бывают разных типов и уровней — различаются по размеру, мощности и характеристикам.
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, также называемая аккумуляторной батареей с жидким электролитом, является наиболее распространенным типом аккумуляторной батареи, устанавливаемой в современных транспортных средствах. Залитые свинцово-кислотные батареи относительно доступны по цене, и их легко найти. Их можно легко перезаряжать, а также они могут работать во многих климатических условиях.
Однако свинцово-кислотный аккумулятор может иметь более короткий срок службы, чем его более производительные аналоги, особенно в условиях сильной жары и холода.Кроме того, как следует из названия, залитые свинцово-кислотные батареи буквально наполнены жидкостью — раствором электролита (он же аккумуляторная кислота). Это означает, что аккумуляторные батареи с жидкими элементами должны храниться в вертикальном положении, что ограничивает их использование некоторыми транспортными средствами. Кроме того, «жидкая» природа аккумуляторной кислоты внутри них делает их более склонными к утечкам и, как следствие, к коррозии, которая может потребовать технического обслуживания.
Есть еще две специфические классификации в более широкой категории аккумуляторных батарей с жидким электролитом — SLI (сокращение от стартовых, осветительных и зажигательных батарей) и батарей глубокого разряда.
SLI Аккумулятор
АккумуляторыSLI разработаны для обеспечения кратковременного, но мощного всплеска энергии, необходимого для запуска двигателя на большинстве неэлектрических легковых автомобилей. Хотя аккумуляторы SLI могут помочь в питании электронных аксессуаров, они не предназначены для длительного энергоснабжения, поскольку в этом случае генератор должен оставаться заряженным. Использование аккумулятора SLI для питания автомобильных аксессуаров при неработающем двигателе может привести к истощению его заряда и сокращению срока его службы в целом.
Аккумулятор глубокого разряда
С другой стороны, аккумуляторные батареи глубокого цикла содержат один-два удара — они могут обеспечить скачок мощности, необходимый для запуска двигателя, или обеспечить постоянный поток энергии в течение длительного периода. Аккумуляторы глубокого разряда часто можно найти в транспортных средствах для отдыха и лодках, которым часто требуется электроэнергия при неработающем двигателе.
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с клапанным регулированием
Другой тип аккумуляторной батареи — это свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с регулируемым клапаном (VRLA).Этот тип автомобильного аккумулятора обычно требует меньшего обслуживания, чем стандартный свинцово-кислотный аккумулятор, поскольку он герметичен. Есть два типа батарей VRLA: гелевые элементы и абсорбирующий стекломат.
Гелевый аккумулятор
Гелевые батареисодержат гелевый раствор, а не жидкий раствор внутри батареи. И хотя эти батареи работают как свинцово-кислотные батареи, они намного прочнее. Эти батареи обладают более высокой устойчивостью к нагреванию, физическим ударам и испарению жидкости, что во многих случаях позволяет им работать дольше.
Батарея из абсорбированного стеклянного коврика (AGM)
В батареяхиз абсорбированного стекломата используются стеклянные маты для удержания электролитической жидкости внутри батареи, в отличие от жидкости, свободно заливающей пластины внутри батареи. Батареи с абсорбированным стекломатовым покрытием работают как свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом. Однако, поскольку эти батареи герметичны, риск разлива кислоты из батареи невелик.
Аккумуляторы для электромобилей
Поскольку экологически чистые автомобили становятся все более распространенными, важно осознавать важность специализированных аккумуляторов для электромобилей, или EVB.Большинство электромобилей, представленных в настоящее время на рынке, оснащены литий-ионными батареями, что может быть очень дорогостоящим, что делает их недоступными для некоторых потребителей.
Стоимость и производительность в настоящее время являются двумя важнейшими факторами, которые необходимо учитывать в постоянно меняющемся мире. Инженеры и дизайнеры ищут новые способы создания аккумуляторной батареи, которая работает как можно дольше, обеспечивая при этом более экономичное решение.
Группы автомобильных аккумуляторов разных размеров
Как и ваша повседневная пара джинсов, правильный автомобильный аккумулятор (будь то AGM или SLI) должен идеально подходить к вашему автомобилю — и именно здесь размер аккумулятора, официально известный как «размер группы», вступает в силу!
Размер группы автомобильного аккумулятора определяется его длиной, шириной и высотой.Подходящий размер группы аккумуляторов для вашего автомобиля обычно можно найти в руководстве по эксплуатации или с помощью нашего инструмента поиска аккумуляторов.
Различные типы клемм автомобильного аккумулятора
Также важно отметить, что для определенных моделей автомобилей и годов выпуска требуются аккумуляторы с разными типами клемм и конфигурациями. Клеммы подключают аккумулятор к автомобилю. К наиболее распространенным типам терминалов, используемых сегодня на транспортных средствах, относятся терминалы SAE, JIS и L.
КлеммыSAE имеют цилиндрическую форму. По размеру положительный пост обычно больше отрицательного. С другой стороны, клеммы JIS меньше и тоньше, отсюда и прозвище «карандашные столбы». Как и в терминалах SAE, в терминалах JIS положительный столб больше, чем отрицательный.
Наконец, L-образные клеммы, которые в основном используются в автомобилях европейских производителей и других типах транспортных средств (например, в газонокосилках), выглядят как маленькие L-образные кронштейны.Вертикальный конец L-клемм обычно имеет отверстие посередине, к которому можно прикрутить кабели аккумулятора.
Кроме того, для некоторых марок и моделей автомобилей требуются клеммы другой конфигурации — верхняя стойка или боковая стойка. Как следует из названия, это относится к размещению клемм по отношению к батарее. Для правильной установки важно следовать спецификациям производителя и гарантировать, что все кабели аккумулятора могут легко подключаться к соответствующим клеммам.
Усилитель холодного пуска различных автомобильных аккумуляторов
Вы когда-нибудь замечали, что вашему двигателю требуется немного больше времени, чтобы ожить холодным зимним утром? Ты не одинок! Аккумуляторы нередко испытывают «тяжелые» трудности с запуском двигателей при работе в экстремальных температурах. Вот почему Международный совет по батареям установил стандартную единицу измерения, составления отчетов и сравнения способности каждой батареи обеспечивать мощность при отрицательных температурах.Эта стандартная единица измерения батареи известна как CCA — ампер холодного пуска.
Тем не менее, CCA по-прежнему являются ценным показателем для принятия решений о покупке батарей, особенно если вы живете в особенно холодном климате. Решая, какую батарею выбрать для вашего автомобиля, хорошее практическое правило — всегда выбирать такую, которая соответствует рекомендациям CCA вашего производителя или превосходит их.
Как выбрать лучший аккумулятор для моей машины?
Выбор подходящего аккумулятора для вашего автомобиля — важная форма обслуживания, которая может помочь ему работать более плавно и дольше.Если вы ищете лучший аккумулятор для своего автомобиля, первоначальная стоимость, несомненно, является важным фактором, но это не должно быть единственным фактором, который вы должны учитывать.
Обязательно имейте в виду:
- Рекомендации производителя : Проверка рекомендованной производителем сервисной информации для помощи в поиске правильного аккумулятора для вашего автомобиля, возможно, является наиболее важным фактором при принятии решения о покупке аккумулятора. Производитель лучше всех знает вашу машину — они ее построили!
- Ваша основная цель для автомобиля : Если вы используете свой автомобиль для особо разряженных задач, например, часто совершаете короткие поездки или перевозите тяжелые грузы, вы могли бы извлечь выгоду из более ориентированной на производительность аккумулятора.
- Ваш местный климат : Если вы едете в районе с особенно суровыми зимами, убедитесь, что заменяемая батарея соответствует по крайней мере минимальным требованиям к усилителю холодного пуска для вашей среды.
- Электрические аксессуары и функции вашего автомобиля. : Автомобили с большим количеством электронных функций, таких как автоматический старт-стоп и подогрев сидений, могут потребовать аккумуляторов AGM.
Подберите подходящий аккумулятор от Firestone
Ваш автомобильный аккумулятор разряжается? Не делайте ставки на новую батарею, которая не предназначена для вашего автомобиля! Отправляйтесь в местный сервисный центр Firestone Complete Auto Care для бесплатного тестирования аккумуляторов и квалифицированных услуг по замене аккумуляторов.