Носовое подруливающее устройство: электрика и выбор аккумулятора

Носовое подруливающее устройство (bow thruster) — один из самых мощных кратковременных потребителей на яхте: электродвигатель постоянного тока мощностью в несколько киловатт требует сотни ампер от аккумуляторного банка сразу после нажатия кнопки. Поэтому электрическая часть подруливающего устройства — выбор аккумулятора, сечение кабеля, предохранитель и контактор — напрямую определяет безопасность манёвров. Если при швартовке с боковым ветром подруливающее «слабеет», причина обычно не в двигателе, а в ошибке проектирования электрики.

Какой ток потребляет подруливающее устройство?

Подруливающие устройства постоянного тока обычно работают от 12 В или 24 В и выпускаются мощностью от нескольких кВт до более чем 10 кВт в зависимости от длины судна. Приблизительный расчёт прост: мощность (Вт) / напряжение (В) = ток (А). Двигатель 3 кВт при 12 В с учётом просадки напряжения под нагрузкой потребляет заметно больше 300 А. При 24 В та же мощность достигается примерно вдвое меньшим током, а значит — более тонкий кабель, меньше нагрева и меньше потерь напряжения.

Тяга напрямую зависит от напряжения на клеммах двигателя. При падении напряжения обороты и тяга ощутимо снижаются. Поэтому большинство жалоб в духе «работает, но слабо» сводится к аккумулятору, кабелю или переходному сопротивлению соединений.

На крупных моторных яхтах применяются также гидравлические подруливающие и системы с приводом переменного тока и регулируемой скоростью, питающиеся от генератора. В этой статье речь идёт о самом распространённом решении — электрических подруливающих устройствах постоянного тока.

Выбор аккумулятора: отдельный или основной банк?

Существует три основных способа питания подруливающего устройства:

1. Отдельный аккумулятор в носу: аккумулятор стоит рядом с подруливающим, кабель короткий. Заряжается от основной системы через DC-DC зарядное устройство или комбайнер (объединитель батарей). Для большинства яхт это самый сбалансированный вариант.
2. Длинный кабель от сервисного банка: кабель тянется вперёд от банка в корме. На таком расстоянии сечение становится очень большим, растут стоимость и вес.
3. Общий стартерный аккумулятор: не рекомендуется. Просевший во время манёвра стартерный аккумулятор ставит под угрозу главный двигатель в самый неподходящий момент.

Свинцово-кислотный, AGM или литий?

От аккумулятора подруливающего требуется не длительный глубокий разряд, а очень большой ток в течение короткого времени. Поэтому у заливных и AGM-аккумуляторов наряду с ёмкостью (А·ч) важен ток холодной прокрутки (CCA). Производители, например Sleipner (Side-Power), указывают для каждой модели минимальную ёмкость или CCA; если её не выдержать, двигатель работает при пониженном напряжении, перегревается, а ресурс контактора сокращается.

Аккумуляторы LiFePO4 гораздо лучше держат напряжение под нагрузкой и технически отлично подходят для подруливающих устройств. Критический момент — BMS: система, отключающая батарею при большом токе ради защиты ячеек, может остановить подруливающее в нескольких метрах от причала. Выбирая литий, сравните длительный и пиковый ток разряда батареи с током подруливающего и при необходимости используйте отдельный литиевый модуль, рассчитанный на большие токи. Подробно об этом — в нашем руководстве по переходу на литиевые аккумуляторы.

Сечение кабеля и падение напряжения

Кабель подруливающего устройства должен одновременно удовлетворять двум критериям: допустимому току и падению напряжения. Длина кабеля считается как сумма плюсовой и минусовой линий. Хотя ABYC и ISO 13297 допускают до 10 % падения напряжения для некритичных нагрузок, для мощного двигателя подруливающего следует придерживаться таблицы кабелей производителя и стремиться к минимально возможным потерям.

На практике для подруливающего среднего размера на 12 В часто применяют кабели сечением 50–95 мм²; при 24 В сечение для той же мощности заметно меньше. Точное значение рассчитывается по мощности двигателя и общей длине кабеля. Методику мы пошагово разобрали в статье о выборе судового кабеля и расчёте падения напряжения.

Другие важные моменты:

• Используйте лужёный многопроволочный судовой кабель; автомобильный кабель быстро окисляется во влажном форпике.
• Опрессовывайте наконечники подходящим гидравлическим прессом и закрывайте термоусадкой с клеевым слоем.
• Минусовой кабель должен быть того же сечения, что и плюсовой; тонкий минус — скрытый источник потерь.
• Прокладывайте и закрепляйте кабель вдали от острых кромок и трюмной воды.

Предохранитель, главный выключатель и контактор

В цепи подруливающего рядом с аккумулятором нужны главный предохранитель и главный выключатель. Предохранитель защищает кабель и выбирается по рекомендации производителя так, чтобы выдерживать кратковременные большие токи. Обычно применяются предохранители ANL или аналогичные; на литиевых банках из-за высокого тока короткого замыкания предпочтительны предохранители Class T с высокой отключающей способностью. Подробнее — в нашем руководстве по выбору предохранителей и автоматов.

Контактор (соленоид), включающий двигатель, изнашивается сильнее всего. Работа при пониженном напряжении вызывает дугу на контактах и со временем их сваривание. Сварившийся контактор означает, что подруливающее продолжает работать после отпускания кнопки. Поэтому главный выключатель, легко доступный с поста управления или с дистанционным управлением, — серьёзное преимущество для безопасности.

Признаки неисправностей и таблица проверок

Самое информативное измерение — напряжение на клеммах двигателя во время работы подруливающего. Разница с напряжением на клеммах аккумулятора прямо показывает потери в кабелях и соединениях.

Контрольный список перед сезоном

• Клеммы аккумулятора, наконечники и шины чистые и затянуты?
• Полностью заряженный аккумулятор подруливающего держит напряжение покоя?
• Напряжение на клеммах двигателя под нагрузкой в допустимых пределах?
• Контактор чётко срабатывает и отпускает, нет следов обгорания?
• Главный предохранитель и выключатель правильного номинала и доступны?
• Есть ли в носовом отсеке влага, соль или трюмная вода?
• Пульт управления и кабели управления в исправном состоянии?
• На берегу: проверены лопасти винта, анод и срезной штифт?

На моторных яхтах носовое подруливающее обычно делит энергетическую инфраструктуру с кормовым подруливающим, стабилизаторами и гидравликой. Поэтому его нужно рассматривать не изолированно, а как часть электрической системы моторной яхты. Для зарядки аккумулятора подруливающего через DC-DC и для мониторинга батарей мы часто используем продукцию Victron Energy.

Aslan Yacht: надёжная электрика подруливающего устройства

Из нашей мастерской в Тургутрейсе мы выезжаем в марины и на верфи полуострова Бодрум: измеряем цепи подруливающих устройств, обновляем кабели, меняем аккумуляторы и контакторы, интегрируем DC-DC зарядку. Если ваше подруливающее потеряло мощность или вы планируете новую схему аккумуляторов, ознакомьтесь с нашей услугой по электрике яхт и свяжитесь с нами, чтобы вместе оценить систему.