Новый электромотор для SUP-доски, каяка, катамарана

[3D-SPrinter]

Новый Электромотор для SUP-доски, каяка, катамарана имеет более эффективный 5-лопастной открытый (без насадки) гребной винт диаметром 170 мм.  Ёмкость батареи 4S10P увеличена до 30 Ач.  На средней мощности этот плавник потребляет ток всего 8А, обеспечивает тягу 7-8 кг и скорость SUP около 5 км/ч.  Общий запас хода в экономичном режиме получается порядка трёх часов на расстояние до 15 км. На полной мощности плавник потребляет ток 20-22А, обеспечивает тягу 10-11 кг и скорость SUP 7-8 км/ч. В таком режиме запас хода чуть больше часа на расстояние 7-8 км.  Т.е. это уже не китайская игрушка на полчаса покататься, а вполне серьёзное средство передвижения. 

Стендовые испытания этой винтомоторной группы https://electrotransport.ru/index.php?topic=65134.msg2196723#msg2196723  .

Краткие ТТХ:

- Бесколлекторный двигатель 5065 140KV мощностью 350 Вт (в данной конфигурации).
- Аккумуляторная батарея в герметичном корпусе с BMS LiIon 18650 4S10P ёмкость 30 Ач (456 Вт/ч).
- Тяга на максимальной мощности со свежим аккумулятором до 11-12 кг (24-26 Lbs), при среднем заряде аккумулятора тяга 10 кг (22 Lbs).
- Запас хода на средней мощности с "крейсерской" скоростью 5 км/ч до 12-13 км.
- Управление 4-кнопочным радиопультом.
- Аварийное отключение соединительной перемычкой в цепи питания мотора.
- Зарядное устройство 16.8V 5A (время зарядки 6-7 часов).
- Вес плавника 1 кг, вес аккумулятора 2.4 кг.

Фотки плавника:





Полный комплект с пультом и зарядником:



Сапун для выравнивания воздушного давления внутри мотогондолы. Без сапуна летом (на жаре) при погружении электроплавника в воду воздух в герметичном объёме охлаждается, сужается и подсасывает воду через сальник, что через некоторое время приводит к "промыванию" и выходу из строя переднего подшипника мотора. Шарик на обратном конце трубки надувать не обязательно, достаточно небольшого объёма воздуха внутри шарика, чтобы мотор "дышал".



5-лопастной гребной винт с отличными гидродинамическими характеристиками и высоким КПД диаметром 170 мм:



КИТ-комплект для самостоятельной сборки электроплавника:



Подробности на форуме ТриДэшник https://3deshnik.ru/forum/viewtopic.php?f=35&t=1363

[Surf_el]

[user]3D-SPrinter[/user], А вы можете сделать копию с винта? Дорогое это удовольствие?

[3D-SPrinter]

сделать копию с винта?

Зачем с него копию делать, если я сам рисовал 3д-модель этого винта?   

[Surf_el]

Какого этого? Я про свой винт говорю. Насколько сложно сделать модель с готового винта? И можно ли его масштабировать, например, немного увеличить лопасти?

[3D-SPrinter]

Насколько сложно сделать модель с готового винта?

На мой взгляд, проще новый винт нарисовать. Если сделать это грамотно, то он лучше старого будет в 90% случаев.

[Rock_n_Roliki]

Добротный комплект. Тоже планировал подобное сделать но с мотором без герметизации. Знакомый уже делал так, мотор 5065 270Кв нонейм с али, вал у него нержавейка, уже хорошо. Вместо подшипников он вытачивал второпластовые втулки (подшипники скольжения). Я наверное заменю на цельно керамические подшипники, не требуют смазки, не ржавеют. Обмотку он макал в лак, магниты заливал эпоксидкой и протачивал. В виде водомета, кусок 100мм канализационной трубы, остальное 3Д принт, винт насаживается на ротор аутранера. Контроллер Веск. Кстати какой контроллер используете? Потому что у знакомого веск 4.12 сильно грелся, так как он жарил долговременно 800-1000Вт. Мне скорость не нужна, хватит и 100-300Вт. Есть конечно у флипскай готовые подводные моторчики залитые компаундом и типа подшипники из нержавейки, но они чуть дороже. Вот так в картинке выглядит то что он сделал:

Спойлер

Но винт не рассчитывал. И по мне так слишком большой площади лопасти и шаг, движку трудно. Судя по готовым подобным вариантам с али на таких моторах и с такой  установкой винта на колокол аутранера, там лопасти в раза три поменьше. Покритикуйте винт. И как его рассчитывать, от чего плясать, от оборотов, мощности, диаметра, сам мотор часть винта "затеняет"? И вот смущает у вас что двигатель не в воде а в воздушном термосе, не греется? Весь смысл топить двигатель в идеальном охлаждении, никогда не перегреешь и хорошее кпд когда он холодный, а значит можно использовать двигатель меньшей мощности, размера, дешевле и форсировать его в несколько номиналов. Вот с охлаждением контроллера хуже, хоть с водяным охлаждением модельный лодочный ESC брать или устанавливать контроллер под водой, хотя бы радиаторы мосфетов в воду.

[dimka11]

Какой у тебя контроллер регулятор?

[3D-SPrinter]

Покритикуйте винт.

Да тут не только винт, а вся концепция представляется полной дичью. КПД ниже плинтуса, и неоправданно-сложно технологически.

Вот с охлаждением контроллера хуже, хоть с водяным охлаждением

У меня обычный контроллер без всякого охлаждения чуть-тёплый на полном газу.  https://aliexpress.ru/item/4000075309942.html?gatewayAdapt=glo2rus&sku_id=10000000196003405&spm=a2g0s.12269583.0.0.567c4dd9K7IXIP

ЗЫ. Удивительные сейчас времена - раньше люди сначала изучали вопрос теоретически, потом делали. Сейчас всё наоборот.   

[Rock_n_Roliki]

Да тут не только винт, а вся концепция представляется полной дичью

Дичь это герметизировать безсчеточный моторчик, тем более аутранер в воздушный термос корпус и отказаться от охлаждения обмотки, магнитов окружающей сре.. водой. Он у вас сгорит при 500-700вт. Да даже на долговременных 350вт туго будет. Про КПД подробнее, с чего оно ниже плинтуса будет? Про сложность конструкции тоже, намного проще вашей. И серийные варианты именно без герметизации мотора и винтом на роторе аутранера. Дичь это 16В аккум и много ампер на нагрев всего подряд. Какое КПД если мотор на пониженном вольтаже и оборотах и 1/2 от номинала, максимальный для него 1,8кВт, а учитывая что в воду можно погрузить и он будет холодный работать, то много из него можно выжать, конечно к аккумам и контроллеру будут другие требования.

[3D-SPrinter]

Учите матчасть, чтобы не задавать подобных вопросов.   
Извините, не готов устраивать тут ликбез, начиная с азов.
Писал уже обо всём этом много раз в других своих темах на разных форумах.  https://3deshnik.ru/forum/viewforum.php?f=35
Тезисно - для электротяги на воде приоритетным является КПД гребного винта.
Чем больше диаметр и меньше частота вращения винта, тем выше КПД.
Следовательно, нужно брать мотор с наименьшим доступным KV и питать его минимальным напряжением.
Винт в насадке всегда имеет худший КПД, чем свободный винт. Потому что трение воды о насадку это тоже наша драгоценная энергия.
Надёжная герметизация всего мотора на порядок сложнее герметизации вала мотора сальником. 
Мокрые моторы целесообразно делать только на батискафах, где огромное внешнее давление воды продавливает любые сальники.
Вот как-то так..

[Rock_n_Roliki]

Ок. Вот это уже конструктивно, мол 270кв много оборотов при таком большом шаге винта и площади лопастей. Я вообще подумал что речь про кпд мотора идет а не про винт. Неужели высокие обороты нельзя скомпенсировать меньшим диаметром и шагом втнта? Очень много лодочных модельных движков идет с высоким Кв. Проект не мой, сразу вижу что с винтом что то не то. Но на бобышку ротор сажать винт что много трения не согласен. На оси винт тоже "затеняется" корпусом мотора, причем большей площади из-за колпака мотора. Для герметизации лучше инранеры подходят, статор с обмоткой хоть контакт с водой будет иметь без воздушной прослойки, даже через пластик.

[3D-SPrinter]

Извиняюсь, но полный винегрет у вас в голове по этой теме. 
Всё зависит от задач. Водомёт с импеллером (ваш проект) тоже может быть целесообразен в некоторых случаях. Это когда энергии немеряно, плевать на КПД (комплекса в целом), но надо запихать максимальную мощность в минимальный габарит. Один из примеров - гидроцикл.  Там мотор 120 кобыл крутит напрямую (без редуктора) 7000 об/мин импеллер диаметром 140 мм.  Бензина вылетает литр в минуту.  Зато сопли по щекам..      Ну так это бензин..

На электро нет такого мощного и ёмкого источника энергии, как бак бензина, либо он получается запредельно дорогим, большим и тяжёлым. Так что задача совсем другая - сэкономить максимум энергии за счёт высокого КПД винтомоторной группы.  Отсюда открытый винт большого диаметра, малый шаг и низкие обороты. Но всё это тоже компромисс между допустимым габаритом (высота плавника для SUP), ценой и технологичностью.  Предлагаемый мной плавник самый эффективный и экономичный из известных мне по алишке.

Насчёт охлаждения - оно достаточно эффективное через алюминиевый фланец, к которому крепится мотор через теплопроводную пасту КПТ-8.  https://3deshnik.ru/forum/viewtopic.php?f=35&t=1039#p49535

Очень кратко о проектировании гребных винтов можно вот тут глянуть.  https://3deshnik.ru/forum/viewtopic.php?f=35&t=1031

[Rock_n_Roliki]

Если винт поместить в кусок трубы это ещё не водомет а защита плавник. Влияние срыва потока с лопастей об трубу вокруг винта мне неизвестна:) открытый/закрытый винт, лучше/хуже с ней/без при условии что винт одинаковый по диаметру и шагу.  Мне такая компоновка аля "водомет" понравилась из-за универсальности, на матрас, надувную байдарку, надувную лодку, просто как буксир, винт защищен по кругу можно руками как ваш буксировщик держать или на трубе как лодочный мотор или вместо плавника байдарки крепить. То что скидывал 3Д набросок, это не моё, там были ещё другие формы винта, в готовом варианте не видел что у знакомого получилось, но он пытался вжаривать 1,6кВт на большом матрасе и что то 6-7км/ч вроде вышло. По видео самопальщиков, вливание большой мощности кроме расхода и нагрева на скорость особо не влияло, + - 1-2км/ч и оптимально было на 100-200Вт при 5км/ч, как бы предел 7км/ч внегласный на надувных лодках. Мне скорость не нужна, больше экономичность по времени в районе 1,5-2часа, покататься прогулочно 4-5 раз в год, потому всё должно быть простенько, компактно и бюджетно. Есть куча моторов от гироскутеров, на них делают лодочные моторы, но там сложнее, понижение оборотов ремнем, редуктор от болгарки, герметизация и очень громоздко.
Фланца на крепеж мотора для охлаждения при 350Вт вполне достаточно. Вал всё равно ржавеет. В нонеймах 5065 270Кв из нержавейки, в этом 140Кв похоже нет. Можно конечно сразу подводный (проабгрейденый компаундом и нержавейкой) моторчик купить, но он в 1,5-2 раз дороже, но зато простота конструкции, только винт и крепеж напечатать остается. Как то давно пробовал от авто печки ЗИЛ моторчик 160Вт коллекторный в пластиковую бутылку упаковать и вал через маслосьемный колпачок клапанов от ваз. Но такой эффект получился, при нагреве воздух расширялся и из под сальника пузырики выходили, когда мотор не работал, разряжением при остывании засасывало несколько капель обратно:)
А готовый вариант с али тоже дичь по винту 140Кв 5085?

Спойлер

А этот наверное ещё больше дичь 160кв 5062?

Спойлер

[3D-SPrinter]

А готовый вариант с али тоже дичь по винту 140Кв 5085?

Конечно. Это не винт, а издевательство.

А этот наверное ещё больше дичь 160кв 5062?

Этот лучше, но винт, опять же, слишком мелкий.
Похоже, у китайцев та же проблема - они пытаются натянуть сову на глобус прикрутить к мотору мелкий винт, чтобы получить максимальную мощность на диких оборотах с недопустимо низким КПД. Т.е. смотрят на характеристики мотора, а не на весь винтомоторный комплекс для конкретных задач.  Чтобы получить хороший КПД для электротяги, нужно смотреть прежде всего на KV и допустимый ток. Пусть 2-3-киловаттный мотор работает на мощности 300-500 Вт, зато на низких оборотах с высоким КПД на винт большого диаметра. Это плата за простую и надёжную прямую передачу без редуктора.

[Georg]

Какого этого? Я про свой винт говорю. Насколько сложно сделать модель с готового винта? И можно ли его масштабировать, например, немного увеличить лопасти?

Да нет особых проблем , а если есть 3d принтер то все упрощается причем форма винта или импеллера не играет никокй роли , ставим на стол с чего нужно сделать копию , пишем скрипт gcode для принтера чтобы он формировал облако точек при заданных граничных условиях ,  пишем в один файл , потом переворачиваем винт , задаем смещение если нужно , и делаем облако точек с другой стороны , пишем во второй файл , из данных 1 и 2 файла делаем таблицу в экселе и передаем этот файл прямо в солидворкс , потом по точкам натягиваем поверхность , потом делаем нужное количество лопастей и все , точность переноса 1 сотка , при условии что винт голый металл или пластик .  А редактировать модель так как вам надо можно и удаленно . Кстати у меня в СПБ остался ( пока , через пару месяцев и он уезжает из россии  ) человек который может вам сделать  3d модель с вашего винта ( для собственно говоря с любого винта или импеллера )

[3D-SPrinter]

Очень эффективный, сверхлёгкий и компактный лодочный моторчик на этой же винтомоторной группе. 

[dimka11]

Да винт это самое главное в КПД.  жаль нет принтера все винты паяю и тестю. но таких результатов не получилось. мотор тот же140 кв.

[dimka11]

у меня 5кг и 15 А  час непрерывной работы 24в