Шхуна "Чава"

Пока здесь не будет обновлений.
Сайт chava.ru больше не поддерживается, на год-два вперед я его оплатил, дальше - он сгинет, читайте, пока возможно. Русская поддержка проектов Дикса прекращена.

Долготу в наших условиях можно определить по Солнцу и это довольно просто.

Хочу добавить, что мы ведь могли оказаться и в южном полушарии, или вблизи экватора. Там классно. Но Полярной там нет. В этих условиях проще всего использовать Солнце и для определения широты и долготы.

Итак - определяемся по полуденному Солнцу, разберемся сначала с долготой.

Для того, чтобы выяснить, на каком меридиане мы оказались, нужно определить время местного полудня. Сделать это можно несколькими путями, самый понятный - отметить время восхода, когда верхний край Солнца появляется над горизонтом и время захода, когда последний краешек уходит за горизонт. Из инструментария нужны только часы. Точное время солнечного полудня находится ровно между ними.

Этот способ - не самый практичный, нам придется пересекать весь наш остров для наблюдений, нам придется встречать рассвет и провожать закат. Мало того, солнце на горизонте часто бывает закрыто облачностью, или соседним островом. Но, по крайней мере эти трудности решаемы простыми средствами, например, можно использовать камал и фиксировать утреннее и вечернее время, когда Солнце находится на равных небольших высотах над горизонтом, и способ в целом, вполне рабочий.

Если уж нам разрешили секстан, практичней использовать метод Вилсона, который мы уже разбирали раньше. Здесь мы будем использовать секстан в двух сериях наблюдений, до и после кульминации Солнца. В любом случае, в результате мы получим время местного полудня - LAN, данные берем из нашего ролика, время точки пересечения восходящей (AB) и нисходящей (CD)ветки измерений. Каждая клетка графика по горизонтальной оси - 10 секунд, время (сразу отнимем 10 часов, чтобы было гринвичское) UTC 2:31:18 и 3:29:18. Складываем часы и минуты и делим на два - получается 3 часа 00 минут. И, как мы видим на графике - еще примерно 18 секунд. Это время местного полудня, выраженное временем UTC.

Специально замечу - если мы встретим рассвет и проводим закат, и проведем те же арифметические операции, мы получим те же цифры, ну, может быть секунды будут другими. Что теперь можно с этим сделать?

Мы видим, что время местного полудня на нашем острове наступает, когда в Гринвиче глубокая ночь, Солнце к ним еще не пришло, и им до полудня еще ждать 12ч00м00с - 3ч00м18с = 

11ч59м60с - 3ч00м18с = 8ч59м42с. Так как за час Солнце сдвигается по небу на 15 градусов, то за минуту - на 15 угловых минут, за секунду - 0,25 угловой минуты. Угол между нашим солнечным полуднем, и солнечным полуднем Гринвича = 120+14=134 градуса и 45+10,5=55,5 минут, причем у нас день наступает раньше, значит долгота восточная. Все просто.

Солнечный полдень не всегда наступает ровно в 12 часов местного времени. Солнце в течение года может отставать, до 14 минут, может и забегать вперед, вплоть до 16 минут времени. Каждый год картинка повторяется.

Эту поправку - уравнение времени на конкретную дату, нужно каким-то способом учесть, иначе ошибка расчета долготы может стать значительной. Размеры ошибки можно прикинуть, за минуту времени Солнце сдвигается по небу на четверть градуса - 15 угловых минут, а за 10 неучтенных минут времени мы получим ошибку определения долготы в 2,5 градуса. На экваторе - это 150 морских миль, в умеренных широтах больше сотни - многовато будет.

Для того, чтобы воспроизвести эту поправку дедовским самопальным способом, нужно запомнить две ключевые даты - 14 февраля, когда поправка составляет  (-14 минут).

Есть старое правило для запоминания - В день Святого Валентина 14 февраля, девушка опаздывает на 14 минут.

Вторая дата тоже вполне запоминаемая - Хелувин - 31 октября (+16 минут). В этот день Солнце приходит на меридиан Гринвича (линию Север-Юг)  за 16 минут до 12 часов.

Две других точки перегиба вторичны и привязаны к основным. Они как бы симметричны, и легко запоминаются.

Через три месяца после 14 февраля - 14 мая +4 минуты

За три месяца до 31 октября - 31 июля -6 минут

На точках перегиба считаем, что в течение двух недель до и после даты величина поправки не меняется.

График строится по памяти, и на график наносится точка даты, поправка на которую нас интересует.

Давайте прикинем поправку на 1 декабря по нашему упрощенному графику.

Нас интересует ветка графика между 31 октября и 14 февраля. В соответствии с картинкой, с 14 ноября (31 окт + 14 дней) до 31 января (14 февраля - 14 дней) = 78 дней, и за это время поправка меняется на 30 минут (14+16 = 30). Если разделить 30 минут на 78 дней, мы получим величину изменения поправки в день. Другими словами - это скорость изменения поправки в день. От 14 ноября до 1 декабря  30 - 14 + 1 = 17 дней.  Умножаем на скорость изменения поправки в день, и отнимаем от 16 минут (поправки на дату 14 ноября). Получаем 9, 46, или, переведя десятые в секунды - 9 минут 28 секунд. 

То есть, 1 декабря Солнце приходит в нулевой меридиан раньше 12 часов Гринвича на 9 минут 28 секунд. А мы выше считали "в идеале", что в 12.

Это означает, что нашу рассчитанную выше разницу времени нужно уменьшить на эту поправку.

То есть, уточненная "самодельной" поправкой долгота будет = 120+12=132градуса 30'+(0,25 x 14c) = 132градуса 34минуты.

Давайте проверим, какую поправку мы брали с альманаха на эту дату - 10 минут 48 секунд, ошибка, вызванная неточностью расчета поправки составит 1 минуту 20 секунд, или 15' + 0,25' x 20 = 20' долготы, то есть точно меньше 20 миль, это уже кое-что.

Осталось разобраться с "аварийным" определением широты по полуденному Солнцу, и закроем, наконец, эту тему постапокалипсиса.

Что нам придется вспомнить в первую очередь, это волшебную последовательность цифр - 2..3..4. 23,4 градуса - величина наклона земной оси от вертикали, которая определяет смену сезонов в течение года. Если точнее - 23 градуса 26 минут, просто 234 запоминается навсегда и сразу.

С точки зрения наблюдателя, который смотрит на юг в северном полушарии, Солнце в течение дня описывает по небу дугу, набирая максимальную высоту в местный полдень. В этот момент Солнце находится точно на местном меридиане, наблюдатель видит его точно на географическом юге - S. 
(Все, что здесь написано, справедливо и для южного полушария, нужно просто "отзеркалить" описание. Можете заняться в качестве домашней работы.)

В течение года эта дуга будет в точности сохранять свою форму, сдвигаясь при этом вверх и набирая максимальную высоту в день летнего солнцестояния — 21 июня. Минимальная высота солнца в полдень будет в день зимнего солнестояния — 21 декабря.

Ровно между ними находится траектория дней равноденствия, 21 марта и 23 сентября, когда солнце восходит из-за горизонта на географическом востоке (E) и заходит точно на западе (W).

Если измерить в полдень равноденствия высоту солнца и отнять полученное значение от 90°, (это понятие называется зенитным расстоянием) без дополнительных вычислений мы получим широту места.

Дни солнцестояний тоже подходят — нужно просто добавить или отнять от результата волшебное число — 23,4°. То самое значение угла наклона земной оси, которое мы уже запомнили выше. В любой другой день, к сожалению, так просто не получится, придется вводить поправку — склонение Cолнца δ, которое принимает значения в течение года от -23,4° до +23,4°.

Для определения широты места нам нужно измерить высоту Солнца ( H ) в местный полдень, и вычислить величину склонения Солнца на эту дату (δ).

На схеме изображены Солнце и орбита Земли. Если принять для простоты, что орбита круговая, и Земля движется по орбите равномерно, то промежуточные значения склонения можно получить простым расчетом, используя только знание дат этих четырех точек, величины наклона оси вращения Земли, и способность воспроизвести годовой календарь.

  Нам нужно вычислить склонение Солнца на 1 декабря 2020 (дата наших наблюдений полуденного Солнца в видеоролике Секстан и метод Вилсона ), чтобы сравнить с табличными.  

Возвращаемся к календарю, который мы нарисовали и считаем дни

ближайшее равноденствие 23 сентября - день 266 (склонение =0°)

ближайшее солнцестояние 21 декабря - день 355 - зимнее, так что наше склонение южное - минусовое. (-23,4°)

Вспоминаем умножение и деление в столбик.

1. Вычисляем угол Альфа = 20/(20+69) * 90° = 20,2°

2. Достаем наши самоделки - транспортир и линейку, строим угол, строим прямоугольный треугольник,

и находим результат деления прилежащего катета на гипотенузу - X / R, это будет cos Альфа. Умножаем его на наши 23,4, получаем результат 21,95. Или 21°57'.

Наше построение было в "минусовой" четверти склонения, поэтому склонение со знаком "минус", или южное.

Взятое с альманаха склонение солнца для 3 часов Гринвича - S 21°51.2' -

Ошибка наших "самодельных" эфемерид по сравнению с "настоящими" - 5,8 угловых минут, меньше 6 миль по широте.

Как видно из результатов, мы смогли определиться с помощью мореходной астрономии с довольно приличной точностью в незнакомом месте на планете Земля без альманаха.

Если у нас есть секстан и точные часы, мы попадем в область с неопределенностью по широте в 10-15 миль, по долготе - 20-30 морских миль.

Если секстана нет, и мы используем что-то самодельное для измерения высот светил, неопределенность по широте вырастет, и может составить 30-100 морских миль, а если нет и часов, то с долготой - принципиальная беда, придется решать, как жить дальше, имея определенность только с широтой места.

=================

Полярная звезда в нашу эпоху довольно удачно расположена на небе, в пределах 39 угловых минут (2022 год) от северного продолжения оси вращения Земли. Другими словами, над Северным полюсом она находится практически в зените. Из-за своей уникальной позиции, Полярная позволяет решить две важные навигационные задачи для мореплавателя в северном полушарии, причем сделать это довольно простыми путями.

В северном полушарии, реально от 5 градуса и до наших умеренных широт - это путеводная звезда, которая указывает направление на географический Север. Проекцию точки Север на горизонт можно сделать с помощью отвеса - веревочки с грузиком в вытянутой руке. С его помощью можно довольно точно определить поправку магнитного компаса, или использовать Полярную в качестве заменителя компаса. По этому поводу на нашем канале есть подробное видео, рекомендую.

Высота Полярной (угол между горизонтом и направлением на светило) равна, с точностью до градуса, географической широте места.

Звездные координаты Полярной (Альфа Малой Медведицы) 2022

То есть она фактически вращается вместе со всем северным небосводом вокруг точки Севера по кругу с радиусом менее 40'. В альманахе есть специальная таблица корректировки высоты Полярной, которой у нас, по условиям задачи "голый штурман" - нет.

Так как ("зато!") у нас есть секстан, было бы довольно странно определять свою широту с ошибкой +- 40 миль. В целом, если скорректировать эту ошибку, определение широты по высоте Полярной - самый удобный и точный метод для аварийной навигации в северном полушарии.

Пойдем простым логическим ходом. Сначала разберемся, как найти Полярную на северном небе.

Обычно проще всего на нашем небе отыскать Большой Ковш (Большую Медведицу). Две наружные (ведущие) звезды Ковша - исторически называются "Указателями". "Ведущие" - тоже традиционная терминология, так как небо вращается вокруг Полярной против часовой. Если провести через них линию, и отложить пять дистанций между Указателями вверх от ковша, обнаружится Полярная.

Второй популярный вариант - отыскать на небе Кассиопею, которая похожа на букву "M". Ну, или "W". Хотя настоящие моряки - романтики, и склонны толковать про "девичьи груди" Кассиопеи. В любом случае, две дистанции от размера созвездия, отложенные "с правой руки, за спину " этой подруги помогут найти Полярную. 

При поиске нужно понимать, что звездное небо вращается вокруг Полярной против часовой стрелки, поэтому приведенную ниже картинку, сделанную близко к реальности, можно точно так же крутить вокруг центра, вплоть до совпадения схемы с конфигурацией звезд на небе.

В условиях, когда звезды видны лишь в просветах между тучами, поиск уложняется, в него вовлекаются другие звезды и созвездия. Схемы поиска приведены на общей картинке-определителе. Эта схема наиболее ярких и хорошо "читаемых" на небе созвездий, мы точно также вращаем ее мысленно или реально, до совпадения с реальной картиной. Здесь тоже, по возможности, сохранены пропорции. Нужно учитывать, что значительная часть схемы будет находиться за горизонтом.

Здесь, казалось бы, все ясно. Нам нужно взять секстан (ну, или самодельный угломерный инструмент) и измерить угол между горизонтом и найденной звездой. Обычно делают несколько измерений с усреднением результата для повышения точности. Но, есть особенности. Мы должны использовать время сумерек, когда горизонт достаточно ярко подсвечен, в то же время звезды тоже видны на сером небе. Это достаточно короткий промежуток времени, в умеренных широтах - десятки минут, в тропиках - единицы. Найти в таких условиях Полярную и успеть взять серию высот непросто. Гораздо удобней, особенно для неопытного наблюдателя, использовать время утренних сумерек, когда  Полярная заранее найдена по схеме, которая приведена выше, после этого остается дождаться, когда разгорится горизонт и проводить измерения. Вечером все сложней, и времени гораздо меньше.

Мы уже выяснили, что Полярная не сидит точно на точке Север, а описывает вокруг нее окружность радиусом около 39 угловых минут, против часовой стрелки, и в течение звездных суток (23 часа 56 минут) делает полный оборот.

То есть, если мы тупо измерим высоту Полярной, мы можем получить ошибку высоты от -39' до +39', что нас не устраивает, даже если секстана нет, и мы сделали самодельный угломерный инструмент.

Надо использовать вековой опыт, и компенсировать эту ошибку. В традиционной астронавигации задача решается просто - на небе выбирают подходящие созвездия или яркие звезды, относительно которых нужно сдвинуть положение Полярной, чтобы попасть в точку Север. Из-за прецессии земной оси, их приходится периодически менять. В 20 веке положение оси мира (точки N) корректировали по линии, проходящей через "концевые" звезды созвездий Большого Ковша и Кассиопеи.

Судя по звездным координатам 2022, сегодня - самый точный вариант - использовать для направления сдвига навигационную звезду Кохаб - бету Малого Ковша.

Нужно провести линию (на схеме зеленая) от Полярной (которая, кстати, тоже принадлежит к этому созвездию, и главная - альфа) до Кохаб. Точка N находится на этой линии в 39' от Полярной.

Во время измерения высоты нужно измерить и зафиксировать угол между этой линией и горизонтом. Для этого достаточно глаз, рук, и пары палочек. А затем перенести этот угол на бумажный лист.

Используя самодельные чертежные инструменты - линейку и угольник, чертим прямоугольный треугольник, гипотенуза которого - наш отрезок той "зеленой" линии Полярная-Кохаб длиной 39 единиц. Потом измеряем длину вертикального катета - в нашем примере получаем число 26, это и будет поправка высоты Полярной для определения широты в угловых минутах (для нашего момента звездного времени). Полярная на схеме выше точки N, поэтому поправку нужно будет отнять от измеренного (и исправленного поправками секстана) значения высоты Полярной, чтобы получить широту.

То есть, каждый раз, измеряя высоту Полярной, мы вспоминаем эту "фичу", и графическим способом определяем поправку.

Дальше все предельно просто.
1. Исправляем значение угла, измеренного секстаном, поправками (см. Поправки секстана);

2. Исправляем высоту Полярной её поправкой - это мы только что обсудили. Результат - географическая широта места. 

Если у вас нет ничего, кроме секстана, на любой широте северного полушария можно добиться точности 10-15 морских миль.

Если вы оказались в такой обстановке с голыми руками, придется сделать самодельный угломер. Занятие трудоемкое, и требующее много времени для калибровки и наблюдений, но, как пишут опытные люди, результаты вполне удовлетворительные.

Если вы в тропиках, камал (такая дощечка, которую держат на вытянутой руке с уздечкой, зажатой в зубах) позволяет попасть примерно в 30 миль. В море!!(Рисунок из книги Дэвида Бёрча)

В более высоких широтах (>15 градусов) придется использовать какой-то вариант самодельного транспортира с прицелом из бумажной трубочки и отвесом. После точной установки нашей звезды в центр прицела, пальцем прижимаем нить отвеса к шкале и снимаем показания.

С таким инструментом на берегу у меня получилось без особых трудностей попасть в градус, то есть ~ 60 морских миль. Самоделка, скорей всего, даст близкие цифры. При некотором напряжении и модернизации, точность можно поднять до 30-40 минут, я так думаю.

С широтой, на первый случай, мы разобрались, теперь надо решить вопрос с долготой, который довольно несложно решается наблюдениями за Солнцем.

Возможен вариант, что мы оказались под незнакомым небом, на котором нет Полярной. Тогда и вопрос широты, и вопрос долготы придется решать, используя Солнце.

Об этом следующий пост: Солнце в аварийной навигации

Для того, чтобы полноценно использовать возможности секстана, нам придется вспомнить о его поправкам. Их немного, и знания эти легко держать в голове, особенно, если есть хотя бы минимальный практический опыт работы с ним. 

Принцип работы обычного морского секстана в том, что в его объективе совмещается взгляд на горизонт (здесь понадобится поправка Dip) и взгляд на светило (поправка за рефракцию), при этом мы видим угол между ними на его шкале (поправка индекса). 

1. Поправка индекса -  I . Это поправка, компенсирующая сдвиг нуля шкалы измерительного инструмента, и определяется при подготовке секстана к наблюдениям по стандартной методике, может быть любого знака.

Для ее определения в наших аварийных условиях достаточно установить отсчет секстана в "0", навести секстан на горизонт и совместить прямое и отраженное в зеркалах изображение горизонта. Отсчет, снятый со шкалы микрометра секстана (шкалы лимба) нужно отнять от 0°, если он больше нуля, и от 360°, если меньше.

2. Поправка на наклонение горизонта - Dip. Так как мы стоим на шаре (!!), поверхность буквально уходит из-под ног, горизонт оказывается ниже идеального и величина поправки зависит от высоты наблюдателя. Кроме того, в эту поправку включено влияние рефракции - искривление луча взгляда в атмосфере, которое визуально приподнимает горизонт.

Эта поправка всегда минусовая и зависит от высоты глаза наблюдателя над поверхностью. Для этой поправки есть стандартная табличка, и практическое значение для нас имеют высоты от 2 до 3 метров над уровнем моря. 

То есть, если высота глаза на уровнем моря 2 метра - типично для нашей лодки, когда я работаю с секстаном, расперевшись в сходном люке - Dip = (- 2,5'), если стою с секстаном, обнимая грота-ванту (еще одно постоянное место), где высота 2,5 м, Dip = - 2,8'. Третья любимая точка - в обнимку с грот-мачтой, с высотой глаза 3 метра - Dip = -3' .

Как видно, разница небольшая, и обычно в вычислениях используешь стандартные - 3', и значение поправки Dip = -3 угловых минуты легко запомнить, пригодится,

потому что, и на необитаемом острове удобней всего заниматься астрономией, стоя на пляже неподалеку от уреза воды.

Есть еще один путь. Вдруг вы захотите работать с секстаном с прибрежного утеса и знаете его высоту от уровня моря. Такая, довольно искусственная ситуация, но она решаема. Довольно просто запомнить формулу для приблизительного вычисления Dip = 1' х корень кв. из h (высота глаза наблюдателя в футах. В метрах нужно умножить на три). 

3. Поправка на рефракцию (R) - это искривление луча взгляда на светило под действием атмосферы.

Чем ближе к горизонту находится светило, тем большую толщину атмосферы приходится преодолевать его свету, и тем больше поправка. Для нее тоже есть специальная таблица, которой у нас нет. (см. Приложение). Но большой беды в этом нет, тем более, что рефракция - штука довольно непостоянная, и зависит от температуры, влажности, и других параметров атмосферы.

Похожее на правду значение поправки можно получить, если 60 угловых минут разделить на значение высоты отсчета секстана. Такой приближенный расчет поправки можно использовать для измеренных значений высот больше 10 градусов.

То есть приблизительно поправка на рефракцию = 60' / Hs, взятая со знаком минус . Пример, если отсчет секстана = 30 градусов 25 минут, то по расчету поправка ~ -2'. (По стандартной таблице поправок высот = -1,6')

Эти "аварийные" формулы и объяснения для поправок высот собраны на схеме в начале текста.

4. В качестве четвертой поправки в этот список включают полудиаметр светила (SD), из-за того, что секстаном мы измеряем угол между краем диска светила и горизонтом. А нужен нам для любых навигационных расчетов центр светила. У нас это Солнце, для простоты будем считать его полудиаметр постоянным в течение года, и равным 16 угловым минутам. Естественно, если измеряем высоту по нижнему краю - прибавляем, по верхнему - отнимаем.

Звезды - точки, так что для них эта поправка отсутствует.

Это все, что касается поправок высот, измеренных секстаном для наших аварийных условий. (В классике есть еще параллакс, его мы здесь не обсуждаем)

================

По большому счету, для наших целей имеет важное значение полудиаметр Солнца ~ 16 угловых минут, его нужно компенсировать обязательно, поправка индекса делается просто, и должна определяться на уровне рефлексов перед наблюдениями, а R и Dip вместе составляют несколько угловых минут, и могут не играть существенной роли в таких аварийных наблюдениях.

Но если мы в состоянии вспомнить логику и формулы их расчетов, наши координаты будут точней. Как мы знаем, ошибка  при определении полуденной высоты Солнца в одну угловую минуту приводит к ошибке по широте в одну морскую милю.

Таблицы поправок высот для Солнца, звезд и планет
https://thenauticalalmanac.com/Altitude_Correction_Tables.pdf

Таблицы поправок высот для Луны

  Новости ужасают. Я нахожусь в возрасте, когда можно не стесняться собственной интуиции, а она дает мне четкий сигнал:"Война на пороге".

И человечество с интересом выглядывает в приоткрытую щель, где что-то явно происходит, откуда, то вырываются языки пламени, то несет ледяным холодом.

И не так важно, кто там зажигает спички, наши хамоватые большие пацаны, ожившие призраки великих империй, "парни из Лэнгли", или общая пандемийная истерия. Важно подавляющее равнодушие и отрешенность, усталость от "ужаса без конца" и взгляды, с любопытством, в сторону какого-то выхода. В любом случае, мы все можем только надеяться на лучшее, и готовиться к худшему.

Мне очень нравится британский подход: "Сохраняйте спокойствие и продолжайте жить".

Это не тема поста, это мои ощущения, просто в качестве попытки объяснения, почему я опять вернулся к теме аварийной навигации, которую пытался прикончить год назад. Вдобавок, большинство комментариев на ютуб канале связаны именно с с этой темой, и это конкретные предложения и вопросы, на которые хотелось бы ответить.

Как я понял из тех же комментариев, народ требует понятных и простых объяснений "на пальцах", а это значит, что придется записывать длинные, нудные и примитивные посты, так что торопыгам и умникам просьба - не беспокоиться.

Для многих может стать откровением, что восстановление штурманской службы в условиях постапокалипсиса может потребовать серьезных раскопок памяти, вспомнить, хотя бы некоторые детали из школьной программы, и некоторые цифры и схемы из этой темы. Проведенные на себе эксперименты показали, что даже неделя, проведенная в такой обстановке, здорово прочищает мозги, и сильно повышает самооценку навигатора. Все это "аварийное" шаманство довольно просто усваивается при условии некоторой практики, и забыть это, не удастся никогда.

Так что - это было последнее предупреждение. Перейдем к теме.

Давайте сделаем красивое обрамление нашей скучной астронавигации.

Поэтому будем использовать любимую тему приключений на море - необитаемый остров в открытом океане, куда нас выбросило после кораблекрушения.

Итак заданные условия:

В наличии:

Необитаемый остров в открытом океане

Моряк - "голый и босый", но в здравом уме, а значит, ,помнит дату.

Часы, которые показывают точное время Гринвича GMT. В современной интерпретации оно обозначается UTC

Секстан (это, похоже, в виде специального бонуса от подписчиков), но необязательно

Я попытаюсь предельно упростить решение, и повыбрасываю некоторые детали ради ясности изложения. Хотелось бы, чтобы читатель был знаком с мореходной астрономией, хотя бы на уровне моего короткого обзора на четверть часа - "теория мира для мореходов", иначе мы тут можем завязнуть надолго, хотя самое важное я напомню. В любом случае, информации для тех, кто захочет практически повторить решения, достаточно, детали, которые будут здесь упущены, можно найти в других моих роликах навигационной серии.

Итак - катастрофа, утро, пустынный пляж. Робинзон Крузое. 

Первым делом после "заземления" нам придется вспомнить, какой сегодня день, и нарисовать в нашей тетради календарик, дни в котором придется ежедневно отмечать. Хорошо, если все это есть в наших наручных часах. В штурманском деле нельзя "терять" дни, в любых условиях важно поддерживать в живом виде дату и время.

Для того, чтобы у нас было с чем сравнивать, будем считать, что озадачились мы нашим местоположением 1 декабря 2020 года. На канале есть ролик, когда в этот день мы сделали определение места классическим методом измерения полуденной высоты Солнца, были мы на пляже Шамора возле Владивостока, и у нас все ходы записаны, так что будет возможность сравнить точности. Но, можно сделать на любую дату и место, типа - на острове Ниатопутапу архипелага Тонга, если кому захочется. Пишите, сделаем пример оттуда.

Того набора инструментов, который нам выделили, вполне достаточно для определения координат, и по наблюдениям Солнца, и используя звезды. По большому счету, секстан, даже, несколько избыточная штука для острова, ну, пусть будет, для богатства и точности. Хотя вариант без секстана тоже проработаем.

Но! - есть проблема. У нас нет шаманских книг штурмана - ежедневного альманаха, и таблиц поправок высот для секстана.

Что делать? Придется покопаться в памяти, и сделать новые "доморощенные" эфемериды, и посчитать поправки для секстана. Понадобятся и самодельные инструменты - линейка, угольник, и транспортир. Жаль, сейчас зима, я бы показал, сколько на необитаемых островах бывает подходящих для этого материалов. Они будут поскромней, попроще, но работать они будут с достаточной для практического использования точностью.

С линейкой, я думаю, все понятно. Хорошо, если наша тетрадь - в клетку. В любом случае, согнуть лист бумаги, формируя линейку, и нанести деления через равные промежутки сможет любой.

Угольник с прямым углом - это будет поинтересней. Из школьного курса следует, что квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов. Та самая теорема Пифагора. Не поверите - это очень полезный для практической работы вывод. При постройке лодки я постоянно использовал здоровенный угольник, собранный из фанерных полос с соотношением размеров 3:4:5. И угол у него действительно прямой - равен в точности 90 градусов. Размечаем нашей новой линейкой полосы подходящего материала и скрепляем... да хоть шипами колючего кустарника. И имеем прямой угол!

Транспортир... При наличии секстана все просто - он сам по себе родился и вырос из транспортира, так что не будет проблем с изготовлением и градуировкой самоделки. Если секстана нет, или, как еще один вполне рабочий вариант - понадобится хорошая нитка или шнурок, чтобы начертить дугу. Если при этом вспомнить, что длина окружности = 2пиR, и что в круге 360 градусов, разметка сильно упрощается.

Предлагаю убедиться, что если длина нитки для радиуса = 57 условным единицам (у.е.), то 1 у.е., отложенная на получившейся окружности при разметке шкалы нашего транспортира, будет равна одному градусу. Приближенно, но нам точности должно хватить.

Похоже, у нас тут начинает появляться какая-никакая цивилизация.

С чем всех и поздравляю. 
Всех также с началом февраля, весна не за горами, на днях достаю швейную машину, пора привести в порядок, почистить и смазать. Работы нанесли по ремонту парусов, да и свои надо проверить.

Наши подготовительные процессы в общем закончены, можно переходить к практике использования для нашего конкретного случая. Любой аккумулятор работает в трех явно выраженных режимах. Это - заряд, разряд, и хранение электрической энергии. Разберемся с каждым режимом и сделаем выводы.

Производители (Lishen и CATL) предлагают стандартный режим заряда ячеек - перевод Гугл с китайского.

0,5I1 - это ток, численно равный половине емкости, то есть 140A для батареи емкостью 280 ач. Общепринятое обозначение - 0,5С.

В принципе, в техдокументации изложена типовая процедура заряда как свинцовых, так и литиевых аккумуляторов, по крайней мере - главный ее кусок. Для наших LFP ячеек, это заряд постоянным током (СС - constant current), с ограничением уровня тока величиной 0,5С. Эта стадия заряда обеспечивает основной объем заряда, и называется "объемный заряд" или "bulk". После того, как растущее в процессе заряда напряжение на ячейке под током достигнет порога 3,65B, аккумулятор почти полностью заряжен, в него залито 90-95% его номинальной емкости.

Чтобы "добить" заряд до 100% наш источник тока должен перейти в режим стабилизации напряжения (CU - стабилизация напряжения). Эта вторая ступень заряда называется "насыщением" или "абсорбцией". На этом этапе ток заряда довольно быстро падает по экспоненте при постоянном напряжении, приложенном к батарее. Когда его значение упадет до 0,02С (у нас 5,6А), ток через аккумулятор нужно отключить. 

Источника тока на 140А дома я не нашел, так что пришлось использовать регулируемый источник на 12В и 33А. Специально отмечу, что использовался самый простой стабилизированный источник напряжения, штатно используемый для питания КВ радиостанции. Батареи заряжались током 30-40А, (ток периодически корректировался в процессе заряда вручную) до срабатывания защиты BMS, которая настроена на 3,6 В (на 0,05 В меньше допустимого максимума) на ячейку.

Пример - график заряда батареи из элементов Lishen 280ач. График снят "вживую", данные получены через приложение для PC.

Батарея из 4 ячеек заряжается от источника тока, способного выдать около 40А, когда напряжение любой из ячеек превышает 3,6 В, BMS отключает ток. По вертикали - напряжение ячейки батареи в мВ. На горизонтальной оси - проценты заряда, 100% соответствует 280ач. Видно, что ячейки неплохо согласованы и заметные расхождения начинаются на краях диапазона, на пустой батарее - в районе 0-6% заряда, и на последних 2-3% почти полностью заряженной батареи.  

 На графике как раз изображена первая стадия зарядки - "объемная". Как видно из графика, уже на этой стадии батарея принимает больше 100% номинальной емкости.

Из графика можно сделать еще один практический вывод. Напряжение батареи резко меняется в начале заряда, на первых нескольких процентах емкости, когда батарея пустая, и особенно резко - в конце заряда, когда напряжение от 3,45 В на ячейку (13,8 B на батарее) очень быстро поднимается до максимума - напряжения отсечки. Эти практически вертикальные "хвосты" , кстати, очень полезны для четкого срабатывания автоматики BMS на краях диапазона.

Если не брать в расчет эти скачки на краях, батарея ведет себя просто идеально - напряжение батареи в диапазоне от 5 до 94% емкости при заряде меняется от 13 до 13,6 В.

Эксперименты со второй стадией зарядки - "абсорбцией" на максимуме напряжения проводились, и показали, что особого смысла в ней нет, особенно, если у вас нет специального и довольно небюджетного "умного" зарядного устройства. К тому же, если использовать распространенные рекомендации "не заряжать больше 90% и не разряжать меньше, чем до 10% емкости", то нам, во-первых, хватит одной первой стадии, во-вторых, максимальное напряжение отсечки можно уменьшить до 3,5 - 3,6 В на ячейку практически без потерь используемой емкости батареи, а минимальное напряжение - увеличить до 3 - 3,2В, эти значения отмечены на графике красными крестами.

Теперь переходим конкретно к нашей "лодочной" специфике. 

Генератор, установленный на судовом дизеле, в идеальных условиях обеспечивает ток ~100 А при напряжении 14,5 В. Как обычно, он разогревается при работе, и ограничивает ток, но в среднем 70-80 А в литиевую батарею исправно "заливает", вплоть до срабатывания BMS. То есть 1-2 часа работы двигателя (в прибрежке это типичная суточная наработка) дадут ей заряд 100-150 ач . Так как генератор не имеет "умности", заточенной под литий, вместо контроллера работаем вручную, или используем штатные батарейные BMS.
При такой схеме нужно обязательно оставить в параллель генератору стартерную свинцовую батарею (у меня - автомобильная, 80ач), чтобы генератор при отключении заряженной литиевой батареи не оказался без нагрузки.

Солнечные панели суммарной мощностью 350 Ватт (лето 2021) и ветрогенератор (100 Ватт) способны выдавать ток заряда до 30А. При всей зависимости от ветра, ориентации, наличия солнца на небе, чистоты атмосферы, они закрывают основные потребности в электричестве на идущей под парусами, или стоящей на якоре лодке.

В сезоне 22 года я планирую добавить еще пару солнечных панелей (+200 Ватт). В качестве контроллеров применены MPPT Epever, настроенные на работу с литием.

В них, кстати, используется настраиваемый алгоритм "умного" заряда, когда цикл заряда начинается с "объемной" фазы (A), в которой используются все возможности технологии MPPT - настройки и работы комплекса СП-контроллер в точку отбора максимальной мощности. Вся энергия, которую удалось получить от солнечной панели, загружается в батарею. Когда достигнуто максимальное напряжение заряда на контактах батареи (Boost voltage), контроллер переключается на фазу "насыщение" (B), а потом, через заданное время (Boosting charging time - у меня 10 минут), снижает напряжение на батарее до 13,5В (фаза C).

Если у батареи появился заметный потребитель, она начинает разряжаться, напряжение на ее контактах снизится до порога "Recharge" - подзаряд, и цикл начнется сначала.

Оказывается, даже если напряжения на ячейках литиевой батареи при заряде не достигли максимума - 3,65 В, но близки к нему, и продолжается заряд слабым током (у нас это единицы ампер и меньше), батарея может получить опасный перезаряд емкости, который сократит ее жизнь. При этом BMS ее не спасет, так как, по его понятиям, батарея в рабочей зоне напряжений.

То есть, при любом процессе заряда малыми токами, а это характерно для солнечных панелей в пасмурную погоду или в сумерках, контроллер заряда СП должен отслеживать этот момент и, после отработки стандартной процедуры фазы "насыщения", снижать напряжение зарядного устройства до безопасного уровня, "напряжения поддержки" <3,45 Вольта на ячейку (<13,8В на батарею). В настройках контроллера это называется "float voltage". Это важно (!)

Таблица настраиваемых параметров для лития от поддержки EPEVER, как они предупреждают - "только для справки"

И, само собой, мы должны помнить о том, что заряжать литиевые батареи при отрицательных температурах нельзя, а при близких к нулю Цельсия температурах ток заряда нужно заметно ограничивать, хотя в лодочной ситуации "минус" на борту маловероятен, если мы не вмерзли в лед возле полюса. 

Таблица ниже - из спецификации к ячейке LiFePo4 бренда Lishen. 

Ток I в таблице выражен в C, то есть для батареи в 280ач 0,3 I =84А, а 0,8 I =224А. Кроме температуры батареи, при заряде серьезными токами, нужно учитывать еще и степень ее заряда, что создает некоторые неудобства для автоматизации этого процесса.

В целом, описанный выше комплект оборудования позволяет заряжать LFP батареи емкостью от 200 ач и выше с минимальным контролем за процессом, так как максимальные токи заряда ограничены физическими возможностями источников, а напряжения находятся под контролем BMS и контроллеров солнечных панелей.

Если еще раз заглянуть в спецификации, производители предлагают убедиться в соответствии номиналам емкости своих ячеек, разряжая их после полного заряда и выдержки в течение часа током 1С. Это стандартный тест.

Такой нагрузки (на 270-280 А!) у меня не было, но 0.5С обеспечить удалось. К батарее был подключен инвертор синуса 12В ->220В мощностью 3кВт, который нагружался на обогреватель с вентилятором - активную нагрузку, которая на половинной мощности отбирала с батареи около 1.8кВт. Причем эта схема работает довольно стабильно, можно считать, что она потребляет энергию равномерно в течение разряда батареи.

Вот тут сразу стало понятно, чего стоят заверения продавца "Littocala official store":
"Уважаемый клиент, батареи отправляются со склада после строгого тестирования, и емкость батарей в соответствии с описанием. Результаты испытаний будут зависеть от условий тестирования (например, температуры, потери линии, испытательного оборудования, параметров тестирования и т. д.). Пожалуйста, проведите несколько тестов и усредните результаты, чтобы уменьшить отклонение. Спасибо за понимание!"
🤣🤣🤣.

В описании продавца в магазине Алиэкспресс - ячейки 280ач.
Первый набор ячеек, идентифицированных, как Lishen 272ач, разрядился через эту эталонную нагрузку за 1 час 58 мин, причем и измерители BMS, и мои собственные измерительные средства показали 280ач, даже с некоторым запасом в несколько ампер-часов.

Второй набор, которые выглядят, как CATL 271ач - за 1 час 43 мин, что говорит о явном недоборе емкости.

Спецификация ячеек CATL 271ач 

Если считать Lishen за эталонные 280ач, здесь не более 244, 4ач, что составляет около 90% от емкости "идентифицированных" элементов, и 87% от заявленной. Видимо, как это часто обсуждается на форумах самодельщиков, у продавца "проскочил" набор б/у ячеек, отработавших тысячу-две часов ресурса, растерявших 10% емкости, и перепакованных для продажи всяким "лохам".

В общем - меня "надули", и продавца рекомендовать я не могу, хотя, по некоторому размышлению, я остался удовлетворен приобретением.

Ячейки оказались не "дутыми", довольно неплохо согласованными, кроме того, CATL 271 - ячейки, позволяющие по спецификации разряд 3C в течение 30-60 секунд, "силовые" ячейки, и это довольно важное качество, которое может пригодиться в будущем.

Ячейки обоих наборов остаются довольно хорошо согласованными в течение практически всего процесса разряда. Толщина линий графиков, кстати, позволяет оценить погрешности измерения  напряжения нашими BMS.

Первый график - Lishen

Второй - CATL

Если кратко - для длительного хранения электроэнергии литий, мягко говоря, подходит не очень. Заряженная и оставленная надолго батарея неверняка раздуется. Литий подходит для циклического использования, днем - зарядил, ночью - разрядил. Все производители рекомендуют хранить ячейки в состоянии заряда 20-40% емкости. Батареи группы LiPo, которые используются на дронах DJI, так как имеют наибольшую плотность хранения энергии, рекомендуют заряжать прямо перед использованием, и встроенные контроллеры штатно сбрасывают лишний заряд в течение 10 дней. С нашими LFP все не так критично, тем не менее месяцами держать заряженные "до упора" батареи не стоит. 
Жизненные правила для лития (с американского форума самодельщиков, в файле еще много чего интересного)

выглядят несложно:

LFP батареи лучше не держать в заряженном виде

Хранение ячеек с напряжением выше 3,35 В - стресс для них, которого лучше избегать

LFP batteries also don't like to be empty.

LFP батареи лучше не держать полностью разряженными

LFP батареи лучше использовать в цикличном режиме разряда-заряда

Если "напряжение поддержки" - float voltage в зарядном контроллере СП установлено ниже - батарее проще работать в цикле.

Все это хорошо согласуется с нашим "лодочным" применением, и, конечно, напрашивается избыток емкости батарей, по сравнению с расчетным. И напрашивается намного сильней, чем при работе со свинцом, так как свинцу нужно быть в состоянии полного заряда для счастливой жизни, и зарядить его "до упора" - отдельная длительная задача,  а литию полезно болтаться в состоянии где-то до 60-70% заряда, и это достигается легко и просто.

Приложения (на какой случай, вдруг пригодятся)

На этом эпопею, связанную с литиевыми аккумуляторами, я хочу закончить. Возможно, есть смысл привести в порядок и издать эти тексты в виде какой-то "Рабочей тетради парусного самодельщика", я подумаю.

Итак, если у нашего BMS нет трехштырькового разъема, и все разьемы расположены с одной стороны, скорей всего, ему подойдет именно это приложение. BMS можно соединить с компьютером через интерфейсы UART, CAN, 485. Я пробовал только UART. В этом варианте придется использовать разьем, предназначенный для "таблетки" BT - интерфейса связи со смартфоном.

Сразу здесь, об активации "новой" версии BMS. 

Получив новый агрегат, мельком глянув в пришедший с ним листок мануала, я привычно собрал батарею и подал напряжение с зарядника. И - ничего не вышло... Пришлось опять проводить расследование, и отгадка нашлась в свежих рекламных картинках :). И то верно, что нам мануалы, кто их читает... А реклама - двигатель торговли.
Оказалось, что приложенный к BMS мануал устарел, и теперь (Карл!) BMS нужно активировать иначе, нажимая ма-а-а-ленькую кнопочку, расположенную на таблетке связи BT. Вот я ее синеньким обвел. Кто бы мог подумать?

По крайней мере, у "нового" BMS штатно предусмотрен "железный" запуск кнопкой. Кнопка замыкает между собой контакты 1 и 4 разъема J3 (см. ниже).  И похоже, по-другому его не активировать.

Здесь тоже, как и для приложения Sinowealth был сделан специальный интерфейсный кабель, соединяющий BMS (шестиштырьковый разъем UART, штатно используемый для "таблетки" Bluetooth, ниже на картинке распиновки - J3) и компьютер (через переходник USB-UART) тремя проводками. 

USB-UART   ===   UART BMS (разъем J3)

1. RXD (зеленый) --- №5

2. TXD (белый) --- №6

3. GND (черный) --- №1

Приложение скачиваем от официалов, или отсюда

Выдергиваем "таблетку" связи со смартфоном, вставляем наш самодельный кабель (кстати, интерфейс с кабелем можно купить при заказе BMS).

Распаковываем архив -> папка "Daly-BMS-PC-Master-Windows" в подходящее место на диске, находим внутри, в папке "PC Master" приложение PCMaster.exe и запускаем его.

В открывшемся окне программы, в правом верхнем углу красная кнопка "Commset". Жмем, в открывшемся окне параметров последовательного порта кликаем Open Port.

Окно "Data monitoring" отображает все регистрируемые параметры. Это приложение пишет их автоматом, образуя файл в формате типа "17 января 2022 г.22_19_0.xlcx". Приложение складывает файлы данных во вложенную папку "SaveData".

В окне "Readparam" кликаем на кнопку "Read All", чтобы увидеть сохраненные в BMS начальные установки.

В окне "Parameter setting" можно установить два уровня срабатывания защиты. Первый - текстовые предупреждения, второй - BMS аварийно изолирует батарею от внешнего мира. Кроме того, имеет смысл изменить значение "Automatic sleep time" на 65535, чтобы приложение на смартфоне "не засыпало" (хотя это можно сделать и там), а "Cur sampling Res" - сопротивление шунта в миллиОмах,  можно подстроить при калибровке показаний измерителя тока BMS.

Это вся "польза", которую мне удалось вынести из приложения.

Как обычно, приложение сделано "по-китайски", некоторые обозначения перепутаны местами, индикаторы малоинформативны. Сделано, на мой взгляд, хуже "старого", даже регистрация параметров идет не раз в секунду, а через неравные промежутки времени, и это довольно странно. Но, худо-бедно, использовать можно, и мы этим займемся.

Приложение для Windows 

Чтобы еще больше запутать "круглоглазых", китайцы ставят в изучаемые нами BMSы как минимум, два варианта контроллеров. В результате для управления и контроля ими используются два разных приложения, каждое - под свой контроллер. 

Определить, какое приложение будет работать с нашим BMS, довольно несложно - нужно глянуть в нижнюю часть главного экрана приложения для смартфона

То, что называется "Battery serial number: SH39F003" - на самом деле, обозначение типа "железа" контроллера - SH39F003. Это так называемая "старая" версия. С ним работает приложение с красивым названием Sinowealth BMS Tool.
Скачиваем его от производителя  или отсюда:

Распаковываем, устанавливаем.

................................................................

Внимание! Если на этом месте вместо "SH39...." будут какие-то цифры, типа "202106..." - у нас другая версия контроллера, "новая". Для нее нужно использовать приложение  Daly BMS PC Master, его мы разберем отдельно.

.................................................................

Теперь нужно соединить компьютер с BMS. Для этого нужен интерфейс USB - UART, вариантов исполнения много, я, например, нашел у себя в ящике стола древнюю платку, которая использовалась для программирования контроллеров дронов, несомненно, с алиэкспресс.

Три проводка (rxd - белый, txd - зеленый, gnd - черный) соединяют платку интерфейса с подходящим по размерам трехштырьковым разъемом из отработавшей свое электроники (шаг - 2 мм)

Распиновка разъема, вид на BMS.

Трехштырьковый разъем вставляем на единственное доступное место на BMS

Система выдаст стандартное предупреждение

Соглашаемся - "Да",

в следующем окне выбираем SH39F003, com порт обычно настраивать не надо, если драйвер интерфейсной платы USB-UART установлен, он определится сам, остальные параметры оставляем, как есть. Открываем порт - кнопка внизу "Open COMM"

Окно конфига сообщит, что порт открыт успешно,

закрываем окно подтверждением "OK".

После этого открывается само приложение. Если вдруг оно откроется на китайском, нужно нажать букву O (Option), и переключиться на английский.Приложение открывается окном "Info", как видно, оно все еще "неживое".

Чтобы все заиграло, нужно кликнуть на Scan All.

И здесь, наконец, на интерфейсе USB-UART замигают огоньки светодиодов, пойдет обмен с BMS, и окно заполнится данными.

Приложение позволяет решить две основные задачи, которые стоят перед продвинутым юзером. 
Первое - расширенная настройка параметров контроллера BMS под конкретную батарею. Базовые настройки, на мой взгляд, проще установить из смартфона, так что здесь ограничим список только теми, которые  доступны только через это приложение, и теми, с которыми я разобрался.
Второе - вывод на экран и запись текущих данных, полученных с нашего самосбора, в файл лога - "вахтенного журнала" для контроля параметров батареи. Как оказалось, эти файлы позволяют делать довольно полезные для практического применения графики и диаграммы - "паспорт" изделия. 

По поводу расширенной настройки - то, что мне пригодилось.

Прежде всего, нужно сохранить настройки от производителя.

File(F) - Save Data Flash File - даем имя файлу, типа backupBMS.

Все параметры будут сохранены в обычном текстовом файле. Как пример - то, что было в параметрах по умолчанию.

Если мы что-то сломаем по ходу экспериментов, можно будет вернуться к заводским настройкам. Для этого нужно открыть наш бэкап File(F) - Open Data Flash File - имя файла с сохраненными настройками. Параметры будут перезаписаны со значениями из нашего файла.

Окно "MCU", вкладка "System"

Чтобы увидеть параметры, нужно кликнуть "Read All", для того, чтобы записать внесенные изменения в BMS - кликнуть "Write All".

Синим слева выделен список соответствия процента заряда ячейки LFP напряжению на ее контактах.

Здесь придется повториться - алгоритм работы BMS довольно примитивен. При первом включении контроллер измеряет напряжение на ячейке (мне неизвестно, усредняет он данные, или берет одну ячейку батареи), потом устанавливает процент остатка емкости батареи в соответствии с этим списком. 

У разных производителей "химия" и конструктивы элементов LiFePo4 пусть немного, но отличаются, так что этот список - штука индивидуальная.

Так что самый "правильный", с точки зрения практика вариант - сделать этот список заново, для нашей конкретной батареи.

На странице приведены экспериментальные данные, полученные разрядом током 0.5С, с выдержкой ячейки на каждой "ступеньке" разряда по полчаса. 

Хорошо, BMS мы включили, он измерил напряжение на ячейке и выставил значение остатка емкости. После этой начальной установки прибор работает в режиме кулонометра, измеряет ток, напряжение, вычисляет втекающую в батарею или вытекающую из нее энергию.

И здесь нам понадобится еще одна строчка из этой вкладки

Синим справа выделен параметр DfitterCur. 

Изначально - 2000. Как оказалось, это пороговый уровень измерения тока в mA. То есть, если ток, протекающий через наш BMS, меньше, чем значение, установленное для этого параметра - он не учитывается, прибор считает ток нулевым.

Специфика применения на паруснике - типичные довольно небольшие токи заряда и разряда - единицы ампер.

Из-за этого ошибка расчета текущей емкости батареи накапливается довольно быстро. Если порог снизить, ошибка уменьшится. На моем BMS, где-то в районе 500mA собственные шумы измерителя начинают искажать данные, изображая несуществующий в реальности ток, поэтому параметр установлен на "600".

Окно "MCU", вкладка "Charge"  

Последняя строка слева:"Balance Voltage Difference"  - разница напряжений ячеек, при котором запускается процесс балансировки. Я поставил 20 mV.

Первая строка справа:"Balance Open Current" - величина тока заряда, при котором запускается балансировка. Я поставил 0 mA.

То есть, для того, чтобы начался процесс балансировки, необходимо выполнить три условия:

1. Напряжение на элементе батареи превысило 3.2 В

2. Разница напряжений элементов превысила 20 мВ

3. Ток заряда - от нуля.

Окно "MCU", вкладка "Calibration"

Строка VPack Gain - корректировка масштаба вольтметра

Строка CADC Gain - корректировка масштаба амперметра

Строка CADC Zero - установка нуля амперметра

Первую и вторую строку я не менял, измеряет правдоподобно, а вот третью строку пришлось изменить с нуля на -2. Балансировку нуля амперметра можно сделать, подавая одинаковый и небольшой ток заряда-разряда, который BMS уже в состоянии измерить, и добиваясь изменением значения CADC Zero равных показаний тока.

Это все, что удалось "накопать" практически полезного в приложении по первой задаче.

Вторая задача - запись текущих данных - "логов" в файл

1. В окне "Info" ставим "галочки" в столбике "Log"  напротив данных, которые надо регистрировать. Например, здесь, это напряжения элементов батареи, общее напряжение батареи, и ее температура.

2. Через File(F) запускаем Start Log File, даем имя новому файлу, закрываем кнопкой "Сохранить".

С этого момента, и до закрытия программы, (ну, или можно через File(F) остановить запись командой Stop Log File),

каждую секунду в наш новый файл будет записываться строчка данных в текстовом формате. 

Результаты из примера выше:

По крайней мере, сразу можно сказать, что последний разряд - единицы милливольт нестабилен.

Такой текстовый файл довольно удобен для хранения и обработки численных массивов данных.
Это все, что мне показалось полезным в этом приложении

Дальше нам нужно проверить практически емкость полученного самосбора, то есть - снять его рабочие характеристики, и, как-то практически проноровиться к этому новому аккумулятору, выработать правила работы с ним для нашего лодочного применения.

Сегодня поговорим о подходящем конструктиве для нашей самосборной LFP батареи.

Как мы выяснили из предыдущего текста (начало - здесь), в состав сборки должны входить четыре призматических ячейки, контактные планки и их крепеж, электроника контроля - BMS, его провода, датчики и интерфейсы.

Так как из технической документации на ячейки стало ясно, что их можно стянуть с усилием до 300 кгс, и им от этого станет только лучше, жить будут дольше, кроме того, размеры элементов не будут "гулять" во время разряда-заряда. Это сильно упрощает конструктив. В качестве самого простого варианта исполнения можно сделать "бутерброд" - стянуть ячейки резьбовыми шпильками, проложив между элементами батареи изоляционные прокладки.

Чтобы собрать все это в единую конструкцию, я вырезал из фанеры две торцевые стенки. Чтобы фанера не деформировалась при запрессовке, толщина должна быть от 10-12мм, размеры - ширина и высота стенки соответствуют ширине и высоте LFP ячейки + 30мм. Надо сказать, несмотря на то, что строительство интерьера лодки было завершено чуть меньше двадцати лет назад, я до сих пор использую обрезки еще "той" фанеры для своих поделок. Резьбовые шпильки - оцинковка из местной хозяйственной лавки, резьба M6. Такой оцинкованный пруток с резьбой продается двухметровыми отрезками. Одного хватит на пару батарей.

Нарезаем шпильки длиной... придется посчитать... 72мм (ширина ячейки по торцу) х 4, плюс 5 толщин изоляции = 10 мм, плюс 2 толщины фанерных стенок = 24 мм. Получается 322 мм. Остается добавить "хвостики" для шайб и гаек с некоторым запасом, так что добавляем еще 20мм, и делаем четыре шпильки длиной по 342мм.

Для этого наклеиваем примерно там, где будем резать, виток малярной ленты, размечаем линию реза на ней, отрезаем и снимаем фаску. К шпилькам понадобятся четыре гайки, четыре простых шайбы, и четыре стопорных (Гровера).

В той же лавке я приобрел пару метров прозрачного пластикового шланга для каких-то сантехнических нужд, внутренним диаметром 6 мм. Он будет надеваться на наши шпильки, чтобы защитить покрытие ячеек от повреждения металлической резьбой.

Теперь размечаем на фанерных заготовках и сверлим отверстия для шпилек, так, чтобы шпильки с пластиковой защитой в собранном каркасе лишь касались торцов ячеек. У меня получилось - горизонтальный размер между центрами - 182мм, вертикальный - 160мм, и отступ от уровня основания - 20 мм. На фото "конструктора" на заготовке видны еще четыре отверстия. Это результат неправильной разметки.

В качестве изоляционного материала ячеек использована "нескользяшка" - резиноподобный дырчатый коврик из автомагазина (тоже китайский).

Нарезаем его по размеру ячеек - пять прокладок.

BMS должен быть прикреплен к сборке. Это можно сделать, как минимум двумя способами - прибор можно прикрепить на шурупах к фанерной торцевой стенке - это увеличит габариты по длинной и широкой стороне батареи, потому что BMS "вылезает" по своей длине. Первый вариант выглядел именно так.

Или сделать крепление к одной из пар стягивающих шпилек, тогда вырастет габарит батареи только по ширине.

Второй вариант выглядит поэстетичней, но для него понадобятся еще три детали, почему-то в моей молодости все держатели подобного вида назывались "кронштейны".

Их можно сделать из любого подходящего материала, я использовал 3D печать.

Они крепятся на BMS шурупами и винтами с гайками, потом нанизываются на шпильки. Не забываем надевать по ходу сборки нарезанную в размер пластиковую защиту.

Осталось сделать ручки для переноски. Я использовал куски капроновых стропов, которые надеваются на шпильки под шайбы с гайками. Отверстия для крепления сделаны паяльником.

Собираем конструкцию, следим, чтобы шайбы Гровера сомкнулись, и на этом прекращаем затягивать гайки. Проверяем опрессовку, приподнимая сборку, если ячейки "ползут", подтягиваем еще. "Нескользяшка" довольно надежно удерживает элементы от сдвига, так что конструктив не требует больших стягивающих усилий.

После этого нужно слегка зачистить контакты ячеек, собрать схему батареи, установив контактные планки и затянув винты (не превышая допустимого момента затяжки), потом сделать все манипуляции с BMS, для приведения батареи в рабочее состояние, описанные в предыдущих постах.

Для полного удовлетворения нужно добавить крышку сверху, для защиты контактных пластин от падающих металлических инструментов, деталей, пыли, грязи, и солевого тумана. Здесь она сделана на скорую руку, из акрила, толщиной 1 мм, боковушки формируются отгибом после нагрева обычным паяльным феном на деревянной оправке..

На этом - финиш, батарею можно считать готовой к эксплуатации.