Электро-вездеход-амфибия

[Дед Андрей]

Поколесил по грязи и снегу много и долго...
Баловство с лебедками, домкратами и пешие походы за трактором
надоели. Хочется ездить с небольшим комфортом прямо по направлению,
а не по дорогам в любое время года.  В навигаторе маршрут по прямой задал и
поехал. И чтоб никто не придирался!!! Регистрация, права, ТО, страховка и прочие гос. гадости...

1. Гадость - ГИБДД.
50 кубиков, 50 км/час, 4 кВт.
2. Гадость - Гостехнадзор.
50 кубиков.
3. Гадость - ГИМС.
Не более 200кГ и двигатель 8кВт.
4. Гадость - рыбнадзор.
В основном запрещает промысел и использование ДВС в определенные
периоды времени. Просто плывешь - рыбнадзор похрен.

ГИБДД можно откинуть используя гусеницы.
Гостехнадзор - пока не видит вездеходов на электротяге.
Засада для амфибии ГИМС и рыбнадзор - 200кГ и только электротяга.
На воде напряжение питания больше 12 Вольт чревато.

Исходя из гос ограничений и моих требований
вырисовывается вот такое ТЗ на амфибию.

Лодка плоскодонка с кабиной из поликарбоната на 4 гусеницах
2 чел + груз = 300кГ. Лодка <= 200кГ.
Тут в общем все просто. Каркас из алюминиевого профиля, дно из листа на саморезах с герметизацией силиконом. Кабина из водопроводных металлопластиковых труб и поликарбоната.  Если карман позволяет, то можно и титан использовать.   
Расстояние без подзаряда аккумулятора >=40км.
Въезд на горку до 45 градусов.
Аккумулятор обычный лодочный или авто две шт.
Основной и для рекуперации при торможении.
Почему 4 гусеницы. Это для езды по толстому лесу.
Все ж 4 точки вращения. И по воде и рыхлому снегу приличной скорости
можно достичь.
Скорость по земле  до 50 км/час. Больше  - нужно с аэродинамикой дружить.
Есть много технических хитростей по этой теме.
Хотелось бы обсудить.

[Ruedel]

Два свинцовых акб провезут эту полутонную гусеничную конструкцию километров 10-15 летом по ровной дороге, а зимой по рыхлому снегу с горками 45гр - дай бог на пару километров хватит.

[Lcruser]

Приветствую тёску. У меня подобный проект, обратный трайк (возможно наклонный) амфибия.
Летом на дороге два колеса середи, одно сзади, зимой две лыжи от снегохода спереди, одна гусеница от него же сзади, на воде водемет, возможно будут педали для закоса под велосипед/мопед. Экипаж 2 человека. Также, возможно, будут подводные крылья, но не скоро.
Имеются кой-какие комплектующие: водемет, электромотор к нему, две батареи 48В, 20Ач, мотор-редуктор колесо от V1, сейчас как раз из Питера едет лодочное кресло.
С аэродинамикой и САПРом дружу.
Будет выглядеть примерно вот так:

По поводу Вашего проекта: свинцовые аккумуляторы сразу фтопку, в горку 45 градусов он не поедет.

[Дед Андрей]

Спасибо за быстрый отклик.
Красивые финтифлюши конечно хороши для серийного изготовления.
Но речь идет о ТС, которое можно сделать на колене в гараже.

Как такая прикидка на пальцах?

Общая масса m = 500Кг
Скорость движения гусениц в воде и рыхлом снегу до
макс 70км/час.
Скорость ном. 45км/час = 750м/м = 12.5м/сек = 1.25/см/мс.
Ускорение макс. разгон  a = 12.5м/c / 20сек = 0.7(0.625)м/c2.
Торможение макс 5м/с2.(чтоб лоб не разбить)!
Макс угол 45гр.

Коэфф трения качения тк = 0.03;
Движение равнина m*тк*g;
Сила необходимая для равномерного движения Fдв = 147н

Аэродинамический коэфф вк = 0.5;
Fa = v*v*S*вк;
Аэродинамические силы сопротивления движению.
Берем просто площадь. Чуток поиграв с формой можно уменьшить.
При 45км/ч = 156.25н;
При 25км/ч = 48.2н;
При 10км/ч = 8н

Сила скатывания Fк= m*sin(угла)*g
45гр = 3465н
15гр = 1268н

Полная сила сопротивления движению в гору Fg = Fк+Fа+Fдв;
45гр = 3768н;
15гр = 1571н;

Рекуперация.
Сила скатывания с горы для рекуперации Fr = Fk - Fa - Fдв;
Зависит от скорости и пока не учитываем.
Торможение с замедлением = 5м/с2  500*5 = 2500н Максимально
допустимая сила торможения!

Расход энергии на 10Км пути по ровной дороге 45Км/ч.
Дж = н*м;
Fдв+Fа = 147+156.25 = 303.25н;
3032500дж; При (3.8Квт мощности двигателя.)

Расход энергии на 10Км пути по ровной дороге 25Км/ч.
Fдв+Fа = 147+48.2 = 195.2н;
1952000дж; При (1.5Квт мощности двигателя.)

Въезд в гору 45гр - путь 10м при 5км/час.
3768н * 10м = 37680дж/7сек = 5.4Квт.
Въезд в гору 15гр 100м при 15км/час
1571н * 100м = 157100дж/25сек = 6.3Квт.

Запас энергии.
Аккумуляторы(2шт) 75А/час 12В * 75 А = 900вт * 3600сек = 3.3Мдж * 2 = 6.6Мдж
Макс мощность от акк. 12В*400А = 4.8Квт*2 = 9.6Квт (10мин)
Ном мощность 0.9*2= 1.8 Квт на час работы.
Бустер(2шт) на 800Кдж - макс ток 5000А*12В=60Квт на 13сек.
Рекуператор на 288Кдж (до 60Квт в сек).

Суммарно запас энергии около 7Мдж.
То бишь не особо торопясь поддерживая среднюю скорость 25 км/час
запас хода только на аккумуляторах без учета рекуперации и подзарядки
будет 7Мдж/1.95Мдж = 50.5км  с учетом кпд минимум 40км!!!

Для дальних поездок можно с собой прихватить бензогенератор
инверторный мощностью 2Квт. За 1час работы = 7.2Мдж.
Хватит и на обогрев тепловентилятором и на приготовление еды на электроплитке
и на светодиодные фары.

Конструкцию можно сделать и полностью разборной. На гусеницы можно закрепить
и надувную лодку..
Простор для творчества и как конструктор - доделай сам. И полностью укомплектованный.

Где ошибся?

О электродвигателе отдельная речь...
Я электронщик а не электрик, поэтому смотрю чуток по другому на эту тему.

[Lcruser]

Формулы проверять никто не будет, ради того чтобы что то доказать. Чтобы получить более менее точные данные, нужна математическая модель, чтобы сделать математическую модель нужна виртуальная твердотельная модель, которую нужно прогнать в виртуальной среде. Я думаю догадались с чего нужно начать. С эскиза. И прикидывания бюджета, а также времени на производство. То что Вы электронщик это очень хорошо, но нужны и другие навыки: проектировщик, сопроматчик, механик, тот же электрик и конечно спонсор. Итого не хилая команда набирается. В одиночку кому то из них слабовероятно создать и выпустить в свет достойное транспортное средство.
Большинство на форуме предпочитают расчитывать параметры опытным и империческим путем и в прямом смысле твердотельно моделируют из реального материала.

[Дед Андрей]

Прежде чем вылезть на форум пришлось чуток порыться в теории. Все формулы собственно либо школьная физика, либо взяты из теории движения автомобилей.
Как известно электронщик, более продвинутый электрик

И конечно бы хотелось слышать не пустую критику, а предложения по сотрудничеству.  Я думаю, что любому нормальному человеку на даче или в деревне такая штука очень бы пригодилась. Тем более, что человеку с руками и минимальными слесарными навыками, сделать в гараже не проблема.
Жду предложений в почте. Готовый проект опубликуем на форуме.

[Ruedel]

[user]Дед Андрей[/user], не углубляясь в расчет мегаджоулей: 12v75ah=900втч запасенной энергии, по факту, при разряде теми сумасшедшими токами, которые будут потребляться этой конструкцией при напряжении 12в, никаких 75ач свинцовый акб не отдаст, в лучшем случае половину от заявленной емкости(450втч). Что бы проехать на этом 40км - нужно добиться расхода 10втч/км, даже электросамокат кушает больше.

[FX_888]

Ваша главная ошибка в расчетах это  противоречие  с желаемым режимом езды и нагрузкой которую он создает на силовую установку.
никакого коэффициента сопротивления 0,03 у гусеничной трансмисии не было нет и не будет.
минимум 0,06.  на асфальте.
второе езда по направлению.
значит это езда по слабонесущим с высокой травой и мелким кустарником  поверхностям,
добавьте к  реальному коэффициенту качения еще столько же,
а въезд в грязевую жижу задерет сопротивление движения еще минимум раз 5.
таким образом  чтобы двигаться со скоростью 25км/ч по "направлению"
на  гусеничном транспортном средстве с полным  весом  в 500кг
необходима механическая мощность не менее 4200вт, а с учетом потерь в двигателе и контроллере и потерь в трансмисии
батарея будет выдавать не менее  5000вт. и это длительный устойчивый режим работы.
чтобы  проехать 40км   в таком режиме.
емкость батареи должна быть не менее  8квтЧ
цена такой батареи на безопасной качественной химии не менее 250000 рублей. никакой свинец в таком режиме работать не сможет, либо батарея сама будет весить полтонны
с контроллером тоже не все хорошо, если ограничить рабочее напряжение безопасными 36В
то контроллер должен стабильно работать неограниченное время с токами порядка 150А
и в пиках выдавать не менее 400А, это тоже не дешевый китайский ширпотреб.
таким образом еще ничего не появилось а минимум 300000р  на гипотетический вездеход амфибию уже нужно 

[Lcruser]

И конечно бы хотелось слышать не пустую критику, а предложения по сотрудничеству.
.....................................
Жду предложений в почте. Готовый проект опубликуем на форуме.

Мой проект готов на сколько то процентов, я даже пока не знаю на сколько точно процентов. Но я не выкладываю его на форуме, пока не буду уверен в его состоятельности, чтобы не читать "пустую критику".
Для того чтобы сотрудничать нужно хотя бы визуально представить о чем идет речь, но у Вас пока только обозначены "хотелки". Если хотите не пустую, а предметную критику, то покажите какие-нибудь Ваши наработки  .

[Genadi]

Дед, покатайся сначала на симуляторе - сразу всё станет на свои места.
http://www.electricbikesimulator.com/index,ru.html

[Slider]

Единственно что пока поддаётся электрификации, это вездеход на шинах низкого давления, только там удалось достичь приемлемого расхода. И такие реализованные проекты на форуме были, пошуршите поиском.
А о гусеницах сразу можно забыть...

[SMILE1]

Не более 200кГ и двигатель 8кВт...

Двиг на 8 штатных кВт как раз примерно 200 и весит.

[Дед Андрей]

Не стоит отсылать меня куда то, чтоб посмотрел
Пару лет смотрел и изучал тему...

Насчет гусениц.
Стандартный коэфф. сопротивления движению 0.3.
Но рассмотрим приложения сил для движения.
Обычно от ДВС через заднюю (переднюю) звездочку тянем за гусеницу.
Гусеница работает на разрыв, движение за счет веса тела.
Попробуйте расстелить коврик, сесть на него и тащить коврик из под
себя!!! Придется попыхтеть...
Другой вариант движения.
Расстелили коврик на любой поверхность, идете по нему, тот что сзади остался
собираете и расстилаете перед ногами опять!
В данной ситуации наплевать на поверхность, на которой растелен коврик.
Едем по коврику, а не по поверхности! И чем больше площадь коврика,
тем меньше влияние на поверхность по которой перемещаемся.
Можно сделать коврик из стальных листов и колесики из стали, но
тяжеловато такой коврик таскать и укладывать.
Под рукой в широком ассортименте есть шевронная лента для транспортеров.
Тут можно глянуть.
http://rusbelt.ru/catalog/shevronnaya-lenta/

Почему все расчеты в джоулях. Просто очень легко переходить от механических
величин к электрическим.
1дж = вт*сек и н*метр.

Теперь про электродвигатели.
Любые электрические двигатели малой мощности имеют низкий КПД.
На номинальных оборотах около 50%. Вся остальная энергия рассеивается
на активном сопротивлении катушек индуктивности превращаясь в
тепловую энергию. Это не я из пальца высосал.
Смотрите теорию электрических машин.

Нам же нужно механически перемещаться со скоростями от 0 до максимально
заданной. Обычный электродвигатель не особенно подходит, как и моторколеса.
Электрическую энергию в механическую можно преобразовать лишь через
магнитную или тепловую. Через тепловую довольно сложно технологически.
Остается магнитная.

Формула магнитной энергии известна.
Индуктивность(Генри) * силу тока(Ампер) в квадрате / 2.

Про двигатель чуток позже.
Пока в общих словах.
Собственно многокатушечная пушка Гаусса, состоящая из соленоидов,
намотанных медной лентой - геометрически получается спиральная катушка.
Таких катушек множество и из каждой пары создаются кольца Гельмгольца.
В такой пушке, путем коммутации катушек создается магнитная волна, которая
тащит "снаряды" соединенные в цепь. Цепь линейное движение преобразует во
вращательное на натяжжных роликах. Не израсходованная магнитная энергия,
поглощается рекуператором из множества конденсаторов и возвращается обратно.
Дед же электронщик. Всякое активное сопротивление в катушке есть паразитное!
Всем управляет маленький комп...
По сути КПД такого двигателя на всех скоростях движения около 100%

[Genadi]

Аааа... понятно. А мы думаем человек по делу зашёл.

[Дед Андрей]

Genadi. Велосипедик то плавать умеет? А по трясине как?
Добавлено 01 Сен. 2017 в 16:41
Кто боль менее умеет работать с Blender или FreeCAD?
Сможет помочь нарисовать 3D модель. Тогда будет более понятно о чем идет речь.

[Дед Андрей]

Так глянте на стандартные эл. магниты.
Какой то крохотный эл.  магнитик мощностью 24 Ватта имеет силу удержания 6200н.

[Lcruser]

Не более 200кГ и двигатель 8кВт...

Двиг на 8 штатных кВт как раз примерно 200 и весит.

Вот интересная статейка про вес лодки и про вес двигателя
http://ruslodka.ru/gims/registratsiya-lodok-i-katerov/650.html
Оказывается вес лодки с максимально тяжелым мотором должен быть указан в паспорте производителя.
А как быть если это самострой?

Сможет помочь нарисовать 3D модель. Тогда будет более понятно о чем идет речь.

Я немного рисую в 3D. Но не обещаю что быстро.

[Дед Андрей]

Погуглите видео о том как на снегоходах по воде катаются.  Колеса для амфибии сразу отпадают.
Тут немножко рассказывают.
https://atvarmor.ru/article/snegohodyi-po-vode/




Добавлено 01 Сен. 2017 в 18:34
Электроводомоторник!
А какой софт пользуете?
Неплохо было бы в Blender или FreeCAD.