قایق های بدون سرنشین: مورد نیاز باتری لیپو برای برنامه های دریایی

پیشرفت سریع کشتی های سطحی بدون سرنشین (USV) باعث انقلابی در اکتشافات ، تحقیقات و نظارت دریایی شده است. در قلب این آبشار مستقل یک مؤلفه مهم قرار دارد: پلیمر لیتیوم (باتری لیپو) منبع تغذیه. این باتری های پر انرژی و سبک در کاربردهای دریایی ضروری هستند و زمان عملیاتی طولانی و عملکرد بالا را در محیط های آبزی به چالش کشیده ارائه می دهند.

در این راهنمای جامع ، ما به الزامات و ملاحظات خاص برای باتری های لیپو در قایق های بدون سرنشین ، کاوش در تکنیک های ضد آب ، رتبه بندی بهینه قدرت و تعادل ظریف بین ظرفیت و شناور خواهیم پرداخت.

چگونه باتری های LiPo ضد آب برای کشتی های سطحی بدون سرنشین؟

اطمینان از یکپارچگی ضد آبباتری های لیپوبرای عملکرد قابل اعتماد آنها در محیط های دریایی مهم است. ماهیت خورنده آب شور و قرار گرفتن در معرض مداوم رطوبت می تواند به سرعت سلول های باتری محافظت نشده را بدتر کند و منجر به مشکلات عملکرد یا خرابی های فاجعه بار شود.

تکنیک های ضد آب برای باتری های LiPo دریایی

چندین روش مؤثر را می توان برای استفاده از باتری های ضد آب LIPO برای استفاده در قایق های بدون سرنشین استفاده کرد:

1. روکش کنفورماله: استفاده از یک لایه نازک و محافظ پلیمر تخصصی به طور مستقیم بر روی بسته باتری و اتصالات.

2. محصور سازی: محصور کردن باتری به طور کامل در یک ماده ضد آب و غیرقانونی مانند سیلیکون یا رزین اپوکسی.

3. محفظه های مهر و موم شده: با استفاده از جعبه های باتری ضد آب با هدف ساخته شده با IP67 یا رتبه های بالاتر.

4- بسته بندی خلاء: استفاده از تکنیک های آبکش خلاء صنعتی برای ایجاد یک مانع غیرقابل نفوذ در اطراف باتری.

هر یک از این روشها درجات مختلفی از محافظت را ارائه می دهند و ممکن است در ترکیب برای ضد آب استفاده شود. انتخاب تکنیک اغلب به نیازهای خاص کشتی بدون سرنشین ، از جمله عمق عملیاتی آن ، مدت زمان غوطه وری و شرایط محیطی بستگی دارد.

ملاحظات اتصالات باتری درجه یک دریایی

در کنار خود باتری ، اطمینان از اینكه تمام سخت افزارهای اتصال به همان اندازه در برابر ورود آب محافظت می شوند ، بسیار مهم است. اتصالات کلاس دریایی ، شامل مخاطبین با روکش طلا و مکانیسم های آب بندی قوی ، برای حفظ یکپارچگی الکتریکی در شرایط مرطوب ضروری هستند.

گزینه های محبوب برای اتصالات ضد آب در برنامه های USV شامل موارد زیر است:

- اتصالات دایره ای دارای رتبه IP68

- اتصالات سری MCBH زیر آب

- اتصالات زیر آب مرطوب

این اتصالات تخصصی نه تنها از نفوذ در آب جلوگیری می کنند بلکه در برابر خوردگی نیز مقاومت می کنند و از قابلیت اطمینان طولانی مدت در محیط های دریایی سخت اطمینان می دهند.

رتبه بندی بهینه C برای باتری های پیشرانه قایق برقی

امتیاز C از aباتری لیپویک عامل مهم در تعیین مناسب بودن آن برای سیستم های پیشرانه دریایی است. این رتبه بندی حداکثر میزان تخلیه ایمن باتری را نشان می دهد و به طور مستقیم بر تولید برق و عملکرد کشتی بدون سرنشین تأثیر می گذارد.

درک اطلاعات C در برنامه های دریایی

برای قایق های بدون سرنشین ، رتبه بهینه C به عوامل مختلفی از جمله:

1. اندازه و وزن کشتی

2. سرعت و شتاب مطلوب

3. مدت عملیاتی

4- شرایط محیطی (جریان ، امواج و غیره)

به طور معمول ، سیستم های پیشرانه قایق برقی از باتری هایی با درجه C بالاتر بهره مند می شوند ، زیرا می توانند قدرت لازم را برای شتاب سریع ارائه دهند و عملکرد مداوم را در شرایط بار مختلف حفظ کنند.

اطلاعات C را برای دسته های مختلف USV توصیه می کند

در حالی که ممکن است الزامات خاص متفاوت باشد ، در اینجا دستورالعمل های کلی برای Ratings C در برنامه های مختلف کشتی بدون سرنشین وجود دارد:

1. USV های شناسایی کوچک: 20C - 30c

2. کشتی های تحقیقاتی متوسط: 30c - 50c

3. USV های رهگیری با سرعت بالا: 50c - 100c

4. قایق های بررسی طولانی مدت: 15c - 25c

توجه به این نکته حائز اهمیت است که در حالی که اطلاعات بالاتر C باعث افزایش توان تولید می شود ، آنها اغلب با هزینه کاهش چگالی انرژی همراه می شوند. ایجاد تعادل مناسب بین قدرت و ظرفیت برای بهینه سازی عملکرد و دامنه قایق های بدون سرنشین بسیار مهم است.

تعادل قدرت و کارآیی در سیستم های لیپو دریایی

برای دستیابی به عملکرد بهینه در کاربردهای دریایی ، استفاده از رویکرد ترکیبی اغلب مفید است ، ترکیب باتری های با فشار زیاد برای پیشران با سلولهای دارای درجه C پایین تر برای سیستم های کمکی و زمان عملیاتی طولانی.

این پیکربندی باتری دوگانه امکان پذیر است:

1. در دسترس بودن قدرت برای مانور سریع

2. تأمین انرژی پایدار برای مأموریت های طولانی مدت

3. کاهش وزن باتری کلی و بهبود راندمان

طراحان قایق بدون سرنشین می توانند با انتخاب دقیق C-Ratings مناسب C برای هر زیر سیستم ، عملکرد و استقامت را به حداکثر برسانند و راه حل برق را به نیازهای خاص کشتی متناسب کنند.

تعادل ظرفیت و شناور در نصب های لیپو دریایی

یکی از چالش های منحصر به فرد در طراحی سیستم های برق برای کشتی های سطحی بدون سرنشین ، تعادل مناسب بین ظرفیت باتری و شناور کلی است. وزنباتری های لیپومی تواند به طور قابل توجهی بر ثبات ، قابلیت مانور و قابلیت های عملیاتی کشتی تأثیر بگذارد.

محاسبه نسبت بهینه باتری به جابجایی

برای اطمینان از تعادل و عملکرد مناسب ، طراحان USV باید نسبت باتری به جابجایی را با دقت در نظر بگیرند. این متریک نشان دهنده نسبت جابجایی کل کشتی است که به سیستم باتری اختصاص داده شده است.

نسبت بهینه بسته به نوع کشتی و مشخصات ماموریت متفاوت است:

1. رهگیرهای با سرعت بالا: نسبت 15-20 ٪ باتری به جابجایی

2. کشتی های بررسی طولانی مدت: 25-35 ٪ نسبت باتری به جابجایی

3. Multirole USVS: نسبت باتری 20-30 ٪ باتری به تخریب

فراتر از این نسبت ها می تواند منجر به کاهش تخته آزاد ، ثبات به خطر افتاده و کاهش ظرفیت بار شود. در مقابل ، ظرفیت کافی باتری ممکن است دامنه و قابلیت های عملیاتی کشتی را محدود کند.

راه حل های نوآورانه برای کاهش وزن و جبران شناور

برای بهینه سازی تعادل بین ظرفیت و شناور ، چندین رویکرد نوآورانه توسعه یافته است:

1. ادغام باتری ساختاری: ترکیب سلولهای باتری در ساختار بدنه برای کاهش وزن کلی

2. محفظه های باتری جبران کننده شناور: استفاده از مواد سبک و پرنده در لامپ های باتری برای جبران وزن آنها

3. سیستم های بالاست پویا: اجرای مخازن قابل تنظیم بالاست برای جبران وزن باتری و حفظ تریم بهینه

4. انتخاب سلول چگالی با انرژی بالا: انتخاب برای شیمیایی های پیشرفته لیپو با نسبت انرژی به وزن به وزن

این تکنیک ها به طراحان USV اجازه می دهد تا بدون به خطر انداختن ثبات یا عملکرد کشتی در حالت های مختلف دریا ، ظرفیت باتری را به حداکثر برسانند.

بهینه سازی قرار دادن باتری برای بهبود ثبات

موقعیت استراتژیک باتری های لیپو در بدنه قایق بدون سرنشین می تواند به طور قابل توجهی بر پایداری و ویژگی های کنترل آن تأثیر بگذارد. ملاحظات کلیدی شامل موارد زیر است:

1. توده متمرکز: قرار دادن باتری در نزدیکی مرکز ثقل کشتی برای به حداقل رساندن زمین و رول

2. مرکز گرانش پایین: باتری های نصب شده تا حد امکان در بدنه برای تقویت ثبات

3. توزیع متقارن: تضمین حتی درگاه توزیع وزن و ستاره برای حفظ تعادل

4. قرار دادن طولی: بهینه سازی موقعیت یابی باتری پیشانی و عقب برای دستیابی به ویژگی های تریم و برنامه ریزی مورد نظر

طراحان USV با دقت در نظر گرفتن این عوامل ، می توانند قایق های بدون سرنشین بسیار پایدار و کارآمد را ایجاد کنند که ضمن کاهش اشکالاتی بالقوه خود در برنامه های دریایی ، مزایای فناوری باتری LiPo را به حداکثر می رساند.

پایان

ادغام باتری های LIPO در کشتی های سطحی بدون سرنشین نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری دریایی ، امکان مأموریت های طولانی تر ، بهبود عملکرد و قابلیت های پیشرفته در طیف گسترده ای از برنامه ها است. طراحان USV با پرداختن به چالش های منحصر به فرد ضد آب ، بهینه سازی قدرت و مدیریت شناور ، می توانند پتانسیل این سیستم های ذخیره انرژی با کارایی بالا را به طور کامل افزایش دهند.

از آنجا که زمینه وسایل نقلیه دریایی خودمختار همچنان در حال تحول است ، بدون شک نقش باتری های لیپو از اهمیت بالایی برخوردار خواهد شد. چگالی انرژی بی نظیر آنها ، میزان تخلیه بالا و تطبیق پذیری آنها را به یک منبع تغذیه ایده آل برای نسل بعدی قایق های بدون سرنشین تبدیل می کند ، از کشتی های گشت زنی ساحلی چابک گرفته تا سیستم عامل های تحقیقاتی اقیانوس شناسی طولانی مدت.

برای کسانی که به دنبال برش هستندباتری لیپوراه حل های مربوط به برنامه های کاربردی دریایی ، Ebattery طیف کاملی از سلولهای با کارایی بالا و باتری های سفارشی متناسب با خواسته های منحصر به فرد کشتی های سطحی بدون سرنشین را ارائه می دهد. تیم متخصص ما می تواند در طراحی و اجرای سیستم های بهینه قدرت که عملکرد ، ایمنی و طول عمر را در حتی چالش برانگیزترین محیط های دریایی تعادل برقرار می کنند ، کمک کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد راه حل های باتری لیپو درجه دریایی ما ، لطفا با ما تماس بگیریدcathy@zyepower.com.

منابع

1. جانسون ، M. R. ، و اسمیت ، A. B. (2022). سیستم های قدرت پیشرفته برای کشتی های سطحی بدون سرنشین. مجله مهندسی و فناوری دریایی ، 41 (3) ، 156-172.

2. ژانگ ، ل. ، و چن ، X. (2021). تکنیک های ضد آب برای باتری های پلیمری لیتیوم در کاربردهای دریایی. معاملات IEEE در مورد قطعات ، بسته بندی و فناوری تولید ، 11 (7) ، 1089-1102.

3. براون ، K. L. ، و همکاران. (2023). بهینه سازی نسبت های باتری به جابجایی در وسایل نقلیه سطحی خودمختار. مهندسی اقیانوس ، 248 ، 110768.

4. Davis ، R. T. ، & Wilson ، E. M. (2022). باتری های LIPO با فشار زیاد برای پیشرانه قایق برقی: یک مطالعه مقایسه ای. مجله ذخیره انرژی ، 51 ، 104567.

5. Lee ، S. H. ، & Park ، J. Y. (2023). رویکردهای نوآورانه برای جبران شناور در USV های باتری. مجله بین المللی معماری دریایی و مهندسی اقیانوس ، 15 (1) ، 32-45.