Ile i jakiej elektryki naprawdę potrzebujecie?

Na stronie internetowej Jerzego Kulińskiego jeden z autorów Subiektywnego Serwisu kapitana - Tadeusz Lis radzi, jak zaprojektować solidną i funkcjonalną instalację elektryczną na małym jachcie. Przestrzegając pewnych reguł, można ją wykonać osobiście!

Dobre pytanie. Ja bym je jeszcze rozszerzył o elektronikę i automatykę. Chlubię się tym, iż w moim Volkswagenie LT28 turbo 6 cyl. (półciężarówka przebudowana na wóz cygański) dwa lata temu pozbyłem się jedynego, ostatniego już elementu elektronicznego. Wyciąłem sterownik grzania świec żarowych - zastępując go silnoprądowym przyciskiem. Naciskam, liczę do dziesięciu i przekręcam kluczyk. Po prostu już nie ma co się zepsuć.

Tym tropem chyba zaczyna podązać Tadeusz Lis - człowiek serdecznie zaprzyjaźniony (może nawet zauroczony) z nowoczesnymi technikami i technologiami. Zaczynam jednak obserwować u niego ostatnio jakby delikatne, ostrożne osłabienie fascynacji i wiary, że elektryka i elektronika absolutnie we wszystkim nas wyręczą. Do takiego wniosku zaczynam dochodzić, na przykład kiedy czytam o latarkach (ale diodowych!) zamiast "normalnej"  instalacji przewodowej.

A  tak na marginesie - nigdy nie łączcie równolegle akumulatorów na jachcie :-)))  Chyba, na moment (samochodowymi kablami rozruchowymi), kiedy jeden akumulator nie ma już siły pokrącić starterem.

Żyjcie wiecznie !

Don Jorge

______________________________

O kreatywnym podejściu do projektowania instalacji na małym jachcie

Projektowanie topologii sieci elektrycznej rozpoczniemy jak w dobrych thrillerach – mocnym akcentem wejściowym. Oto schemat instalacji zaprojektowanej przez wysokiej klasy zawodowca, doskonale zorientowanego w wyrafinowanych arkanach elektroniki jachtowej.
  
Zrobiło Wam się słabo? Słusznie. Mi też. Ale za to macie tutaj wszystko, co można upchnąć na małym jachcie. Powstaje tylko pytanie – czy potrzebujemy tego wszystkiego, żeby szczęśliwie żeglować?
Ponieważ z wiekiem potrzebuję coraz mniej rzeczy, postaram się zarazić kolegów hasłem mojej firmy: piękno prostoty, doskonałość przez unikanie rzeczy zbędnych. Zaprojektujecie w sposób kreatywny Wasze instalacje indywidualne przyjmując trzy założenia:

1.       Instalacja musi być w pełni funkcjonalna

2.       Instalacja musi mieć możliwie najmniejszy koszt sumaryczny

3.       Instalacja musi być serwisowalna w morzu

Co to znaczy w sposób kreatywny? Przede wszystkim bądźcie gotowi iść pod prąd utartym przesądom i zwyczajom, tak, jak to zrobił Don Jorge w "Praktyce Bałtyckiej na małym jachcie".

Od czego zaczniemy? Od kilku najważniejszych spostrzeżeń:

1.       Nasz jacht jest unikalny (bo jest nasz – i wszystko możemy na nim zrobić, co zechcemy)

2.       Na naszych własnych jachtach pływa myśląca, wysokokwalifikowana załoga (czyli my sami) – zatem w wielu miejscach nie musimy stosować rozwiązań typowych dla jachtów czarterowych, które muszą być maksymalnie odporne na ludzką głupotę

3.       Istnieje (głęboka praktyka własna) prawie nieskończona substytucja naszej pomysłowości i pracowitości oraz pieniędzy. Oznacza to, że wspaniałe rzeczy możemy zrobić przy bardzo skromnych środkach finansowych i odwrotnie, gdy mamy okazje zarobić ekstra pieniądze, część rzeczy możemy kupić gotowych.

Rozwijając punkt 3. chciałbym podzielić się doświadczeniem, że pracowitość i pomysłowość daje znacznie większe rezultaty na wydanego dolara, niż kupowanie gotowych rzeczy na rynku u „profesjonalistów". W ciągu ostatnich 6 lat remontu "Donalda" 4 razy padłem ofiarą poleconych mi „profesjonalistów" – zawsze na kwoty pięciocyfrowe, i żeby nie było wątpliwości – wszyscy oni mieli bardzo dobre referencje i byli polecani przez znajomych. Ale tu chodzi o życie – a po wyczynach jednego z nich udającego szkutnika, "Donald" zaczął błyskawicznie tonąć w porcie (na szczęście w porcie – co oznacza dla mnie szczególną łaskę Opatrzności), a to co wykazał pisemny protokół oględzin po wyciągnięciu natychmiast wywołałby ekstazę ambitnego prokuratora. Dlatego proponuję – weźcie się za instalację elektryczną sami – ale przestrzegajcie poniższych reguł. To prosta i wcale nie taka żmudna praca.

Zacznijmy od głębokiej refleksją nad rozkładem przestrzennym okablowania. Rozmieszczenie odbiorów jest zdeterminowane wielkością jachtu i dzieli się na 4 wyraźne grupy. Są to:

1.       Zasilanie akumulatorów

2.       Urządzenia nawigacji elektronicznej

3.       Odbiory masztowe

4.       Oświetlenie kabinowe (i gniazda zapalniczek do ładowania miliona drobnoustrojów elektrycznych, które nas oblazły typu i...ony, różnych maści)

Jakie reguły przyjmiemy? Przede wszystkim musimy minimalizować długości kabli i liczbę połączeń. Dzięki temu osiągamy 2 cele – niezawodność i niski koszt, bo dobre (i grube) kable są drogie. To oznacza, że akumulatory lokalizujemy tak blisko alternatora lub alternatorów jak to możliwe (z jednym wyjątkiem, o którym za chwilę). Jaka powinna być ich pojemność? Proponuje, aby były to dwa banki. Jeden akumulator rozruchowy 105 Ah 12V (zamiast typowego 55-75Ah) oraz 3 x 12V 105 Ah zasilających elektronikę oraz oświetlenie.  Wszystkie akumulatory tego samego typu (najlepiej głębokiego rozładowania), z tego samego rocznika i tej samej serii. Wiem, wiem zawodowcy zaraz podniosą krzyk – ale przecież nie obiecywałem Wam, że będziemy płynąć z prądem – pionierzy zawsze mają strzały w plecach. Skąd takie dziwactwo? Odpowiedź jest prosta:

1.       Łatwo jest wyciąć albo wylaminować 4 jednakowe skrzynki akumulatorowe niż każdą inną

2.       Któryś z akumulatorów padnie niespodziewanie – więc go przeniesiemy w morzu i przepniemy tam gdzie potrzeba, mocując go w sposób pewny w znormalizowany sposób (tak realizujemy postulat łagodnej degradacji technicznej systemu)

3.       Gdy trzeba będzie uruchomić silnik awaryjnie to łatwo zepniemy cały bank równolegle (tak zaprojektujecie swoje instalacje) – i będzie bardzo ładnie pracował – szybko też się odbuduje mając naturalną właśność autoequalizacji (samowyrównania?)

Spytacie, czy rzeczywiście do małego 20-35 konnego dieselka potrzebujemy aż 105 Ah? Odpowiedź brzmi – nie patrzcie na pojemność, tylko na uderzeniowy prąd rozruchu – bo nigdy nie wiadomo, czy Wasz jachtowy Anioł Stróż nie zaniesie Was zimą na Lofoty. A nawet jak nie zaniesie uwierzcie mi – jachtowy silnik wysokoprężny, który latem nie pracuje równo na wolnych obrotach w 4 sekundzie od naciśnięcia przycisku rozrusznika jest hańbiący dla jego właściciela. Do tego trzeba, aby rozrusznik wyrwał go ze snu potężnym kopnięciem. Hough!
Akumulatory umieszczamy symetrycznie po obu burtach w dobrze wentylowanych skrzynkach – tak nisko, jak to możliwe. Jeżeli właścicielką jest uwielbiająca samotną żeglugę krucha armatorka, to proponuje rozważyć kupno akumulatorów 6V (typowych dla ciągników rolniczych oraz wózków akumulatorowych starszych typów. W krajach zachodnich występują często na wyprzedażach, są bardzo tanie). Każdy z nich o pojemności 100 Ah nie będzie ważył więcej niż 10-12 kg i daje się łatwo nosić po drabinie, gdy jacht jest wyciągnięty na brzeg. Są też łatwiejsze do rozmieszczenia w ciasnych przestrzeniach.
Jak wentylujemy komory akumulatorowe? Najtaniej jest kupić małe wiaderko nowych wentylatorów od zasilaczy komputerowych – oczywiście na wyprzedaży (wyjdzie Wam ok. 5 zł za sztukę). Na ściance komory (od środka) przyklejamy ramkę z listewek (lub na pokrywie skrzynki). Plus wentylatorka podłączamy pod zacisk stacyjki silnika. Teraz gdy akumulatory są intensywnie ładowane pracują wentylatorki przewietrzając komorę akumulatorową. Są bezgłośnie i pobierają od 70 do 200 mA – czyli nic z punktu widzenia pracującego alternatora. Są trwałe? Oczywiście, że nie! Żaden z nich nie wytrzyma dłużej niż 3-4 sezony na wodzie, potem je wyrzucimy. Ale to oznacza koszt roczny wentylacji komory na poziomie 1.5 zł/rok.

Rysunek 1 - tani i bezszumny wentylator komputerowy
 
Dlaczego zwracam uwagę na ten drobiazg? Ponieważ chcę Wam pokazać, że do przypalenia cygara możemy użyć z takim samym skutkiem platynowej zapalniczki wysadzanej brylantami i plastikowej jednorazówki z kiosku dworcowego. Projektując instalację, miejcie na uwadze, że jako inżynierowie-żeglarze w bardzo wielu miejscach macie opcje wyboru – tania, łatwa do wymiany nietrwałość lub przeciwnie. To jest jeden z przykładów (tego wyboru nie ma przy okablowaniu).

Zatem mamy już zdefiniowaną pierwszą strefę zasilania. Teraz pociągniemy plus do listwy wysokoprądowej, montując po drodze wyłącznik i dalej do listwy średnioprądowej. Na razie pominiemy jego różne typy i konfiguracje – załóżmy, że będzie to standardowy układ 1, 2, 1 +2 oraz OFF.
Wchodzimy plusem na tablicę rozdzielczą. Jej optymalnym położeniem jest najbliższe zejściówki miejsce – ale takie, które nie jest narażone na bryzgi. Gruby kabel jest tutaj krótki – tak, jak powinno być. A teraz uwaga. W starych instalacjach jachtowych często instalacja była prowadzona od tablicy włączników (bezpieczników) kablami dwużyłowymi. Potem przyszedł czas na wspólnych minus.

Ale popatrzmy na to inaczej. Czy rzeczywiście na naszym własnym, prywatnym jachcie musimy powtarzać ten układ? Czy nie lepiej byłoby rozdzielić funkcje włączania na dwie małe, niezależne tablice. Pierwsza będzie nad stołem nawigacyjnym. Tu zgrupujemy całość elektroniki + proste, biało-czerwone oświetlenie map. Z włączników te, które są absolutnie niezbędne (np. pompy zęzowe). A oświetlenie nawigacyjne? Nie – będzie załączane na drugiej tablicy przymasztowej, elegancko wkomponowanej w przednią gródź lub ukrytą za drzwiczkami w jednej z jaskółek. Co zyskujemy? Bardzo dużo. Od głównej tablicy ciągniemy tylko gruby plus (w peszlu) oraz dodatkowy peszel sygnałowy. W peszlu sygnałowym znajdzie się kabel antenowy UKF (ale uwaga – nie kabel AIS), kabel sygnałowy radaru (wszystko jedno czy dzisiaj mamy radar czy nie), kabel sygnałowy elektrycznego rogu przeciwmgłowego (masztowego – jeśli go planujemy, lepiej go od razu wciągnąć) oraz jeden kabel NMEA dla przyszłych, dzisiaj nieznanych urządzeń. I nic poza tym.

Włączniki, które muszą się znaleźć na drugiej tablicy to: włącznik światła topowego (trójsektorówki) lub czerwonego nad zielonym (pamiętacie wierszyk: red over green the sailing machine?), włącznik światła silnikowego, kotwicznego (jeśli nie używacie osobnej lampy wieszanej na fale) oraz ewentualnie świateł podsalingowych (mam do nich małe przekonanie) lub awaryjnego stroboskopu (warty poważnego rozważenia na sytuację ekstremalne). Co uzyskujemy? Uroczą prostotę. Kupujemy dwie niewielkie i tanie tablice (poniżej 100 zł w szczecińskiej Aurze – przyzwoita jakość).

Rysunek 2 - Tani panel elektryczny (dzięki uprzejmości Aury).

Między nimi tylko główny kabel zasilania (zwykle nie więcej niż 2 x 3 m). Kabel ten będzie też zasilał akumulator pod podłogą w forpiku – o ile planujemy elektryczną windę kotwiczną. Broń Boże ciągnięcia dwóch bardzo grubych kabli z rufowego banku akumulatorów!

Czy to jest uciążliwe? Nie – światła nawigacyjne nie pełnią funkcji migacza w samochodzie, który stale musi być pod ręką – włączamy je o zmierzchu i wyłączamy o świcie. Przejście do grodzi dziobowej przez mesę to żaden wysiłek. A na dużym jachcie? Nie – to jest wadliwe rozwiązanie. Ale rozprowadzenie instalacji na dużym (60-80 stóp) jachcie jest nieskończenie prostsze – jest dużo więcej miejsca i pracuje się zdecydowanie łatwiej. Aha. I jeszcze jedno - jak Was diabeł kusi, aby założyć tani wyłącznik zmierzchowy żeby zaoszczędzić parę amperogodzin od świtu – dajcie mu zdecydowany odpór. Na Bałtyku poranki często oznaczają niską, kilkumetrową mgłę. To uroczy widok z mostka drobnicowca zawieszonego mniej więcej na wysokości 10 piętra. Ale oświetlona głowica masztu z polerowanymi na lustro okuciami z 316L jest często jedyną rzeczą, która oddala od Was moment rozjechania Was przez statek. Na prywatnym jachcie elektronika nie musi myśleć za człowieka.

Rysunek 3 - schemat ideowy dwustrefowych odbiorów.

Jeżeli się już zniecierpliwiliście, co z siecią sufitowego oświetlenia kabinowego to odpowiedź jest prosta. Spróbujcie się jej w ogóle pozbyć. Nie, nie zwariowałem. Zamiast tego proponuje rozważyć zamontowanie w nastawnych uchwytach latarek diodowych u wezgłowia koi. Nawet najmniejsze umożliwiają swobodne czytanie w mocno skoncentrowanym strumieniu światła. Ukrywamy je jak typowe lampki kojowe – pod nawisami jaskółek. To ważne zwłaszcza dla lampek w mesie – czytający wieczorem lub w nocy załogant nie powinien przeszkadzać śpiącemu na sąsiedniej koi.
Jeżeli nie macie możliwości wykonania samodzielnie uchwytów nastawnych do tych lampek, to kupcie za grosze uchwyty do nich na kierownicę roweru. Najlepiej z kulowymi przegubami nastawnymi. Dobrze się sprawdzają też tanie uchwyty na szybę do nawigacji samochodowych z przeginanymi prętami.
Akumulatorki wymieniamy w latarkach raz na tydzień rejsu (przy większych – rzadziej), wyjmując następny komplet z ładowarki umocowanej nad stołem nawigacyjnym. Uciążliwe? E, tam. Wachtowy, który wydaje raz na tydzień nowe ręczniki i krochmalone poszewki na poduszki ma w listę kontrolną służby wpisaną wymianę akumulatorków.

Rysunek 4 - najtańsze latarki LED, które można użyć jako ukryte lampki kojowe do czytania (dzięki uprzejmości firmy P.H.U. PATCOM – Allegro)

Rysunek 5 - w zbiorniku na naftę spokojnie zmieścicie akumulatory rzędu 6-10 Ah, na wiele dni świecenia. Jeśli oryginalny zbiornik na naftę jest przeźroczysty, zatopcie akumulatorki w gęstym oleju. Diody CREE wepnijcie w knot.

Wróćmy jeszcze na chwilę do oświetlenia kabiny. Piękny efekt uzyskujemy przyklejając pod dolną listwą półek burtowych lub jaskółek oraz blisko podłogi przy podkolanowej listwie kojowej, samoprzylepną, wodoodporną taśmę LED, którą przycinacie z krążka (tak samo doświetlamy hundkoje, bakisty, achterpik oraz komorę silnikową – tu oświetlenie bezcieniowe, wielopunktowe jest ważne). Taśma dolna powinna być koloru czerwonego – daje przyjemny poblask na podłodze, na której łatwo jest znaleźć przyczepiony do boku koi sztormiak albo kamizelkę pneumatyczną. Gdy czuwam w półśnie jako podwachta nie palę górnego światła i nie ubieram się z latarką trzymaną w zębach – takie światło nie przeszkadza śpiącym ani sternikowi.

Listwy zasilacie z tablicy przedniej lub tylnej – jak Wam wygodniej. Górne powinny mieć ciepłą barwę światła (nie białą).  Jeżeli jednocześnie wykonujecie wybudowę na przykład z mahoniu, to zadbajcie o to, aby wiązki naczyniowe szły w pionie (nie w poziomie). Teraz (jest to Wasz własny jacht) możecie zamiast lakieru użyć politur albo jeszcze lepiej matyny (politury są roztworami szelaków odwoskowionych lub nieodwoskowionych w spirytusie gorzelnianym (92—96%). Występują w kolorach od słomkowego do brunatnego. Dają głęboki połysk, nadają się do politurowania tamponem. Matyna jest roztworem szelaku nieodwoskowionego w spirytusie gorzelnianym, zawierający plastyfikator.

Tajemnica starych mistrzów od mebli pałacowych polega na tym, aby nakładając kilka lub kilkanaście warstw o malejącej gęstości (zmniejszając ilość szelaku) uzyskać filtr optyczny o zmiennym współczynniku załamania światła (wykorzystywali tutaj polaryzację światła – patrz kąt Brewstera: http://www.youtube.com/watch?v=VUf3z0bSLNE). Światło podając z diod pod różnym kątem będzie wydobywać piękne wybarwienia wiązek naczyniowych, a w zależności gdzie usiądziecie na koi ścianki kabiny będą łagodnie zmieniały barwy – podobnie jak wtedy gdy słońce zagląda do niej przez bulaje. Ale to dygresja.

Na koniec ważna uwaga. Jeżeli rozważycie podział instalacji na dwie sekcje (główną i podmasztową), to zastanówcie się, czy nie będzie Wam wygodnie podzielić akumulatory na dwa banki – dziobowy oraz rufowy. Daje to nie tylko znacznie lepszy rozkład ciężarów (nie jest to jednak dramatyczne ulepszenie), ale przede wszystkim większe bezpieczeństwo. W przypadku pożaru lub zwarcia po ciężkim zalaniu jachtu zawsze jest większe prawdopodobieństwo, że któryś bank pozostanie fizycznie nienaruszony. Najtańsza bryzgoszczelna latarka aluminiowa w kolorze, który dobierzecie do koloru tapicerki kosztuje na Allegro 1 zł (słownie jeden złoty – patrz rysunek nr 1). Można zaszaleć i kupić 100W za 50 zł – eksploatując ją w trybie ekonomicznym. A co z lampą sufitową w mesie? Powinna być bardzo elegancka – najlepiej stara, unikalna lampa kabinowa z polerowanego mosiądzu. Oczywiście w miejsce knota mocne diody CREE - najtaniej kupicie je z irackiego lub afgańskiego demobilu – są używane w doświetlaczach podlufowych pistoletów automatycznych. Mosiądz dawnego uchwytu knota będzie dla nich idealnym radiatorem. W zbiorniku po nafcie umieścicie baterie akumulatorów – najlepiej LiPo. W dnie dwa maleńkie kontakty do ładowarki. W dzień lampa spoczywa gdzieś w kącie blisko głównej tablicy rozdzielczej w dedykowanym uchwycie, który jest ładowarką. W nocy mocujemy ją do metalowej płytki z wygrawerowaną nazwą jachtu przyklejoną do sufitu (lub z innym ozdobnym motywem, który odtwarza motyw intarsji na stole – na przykład różę wiatrów). Mocowanie – małym magnesem neodymowym. W ciepłe dni będziecie przy niej biesiadować w kokpicie. Robię tak od lat – w krytycznej sytuacji zostawicie ją w nocy na sztagu jako kotwiczną (teraz uwaga dla perfekcjonistów, wśród których jeden zauważył z nutą pogardy, że co z tego, że taka lampa pięknie wygląda, ale nie kopci). To nie jest problem – jeżeli bardzo Wam zależy wbudujcie standardowy generator dymu od kolejki elektrycznej Piko (około 80 zł na Allegro). Buteleczka płynu starcza na długo – koszt, około 70 mA poboru prądu z baterii. Do płynu można dodać parę kropel olejku zapachowego z geranium – skutecznie odstrasza komary.

Aha, uważny Czytelnik powinien zauważyć, że wcześniejszy postulat pociągnięcia grubego kabla do sekcji dziobowej nie jest zasadny – ponieważ:

a.       Odbiory są na maszcie lub stanowi je silnik windy kotwicznej

b.      Do prądu ładowania wynoszącego maksimum 20-30 A wystarczyłby cieńszy kabel.

Otóż nie do końca – gruby kabel potrzebny jest, aby akumulatory przednie wykorzystać do awaryjnego rozruchu lub do zasilania inwertera dużej mocy, potrzebnego nam do napędu elektronarzędzi pracujących na napięciu 240V.

Rysunek 6 - dzięki uprzejmości firmy KOMTEK (Kraków)

Podsumujmy. W artykule pierwszym przedstawiłem koncepcję podziału instalacji na strefy różnoprądowe. W tym proponuje rozważenie podziału tablicy rozdzielczej na dwie – nawigacyjną i przymasztową. Proponuję też rezygnację z pajęczyny przewodów oświetleniowych na rzecz kombinacji gotowych latarek LED jako lampek kojowych oraz akumulatorków do nich. Uciążliwe jest ich ładowanie? Nie - kupcie tylko właściwą ładowarkę dobrej klasy. Ja używam podobnych do tej z fotografii – ze sterowaniem elektronicznym, zasilanym na wejściu napięciem 4-12v lub 240 V (przez zasilacz). Poza wszystkim mają ładny kolor marine blue.

Do pracy na morzu poddałbym je tzw. tropikalizacji – ale o tym w następnych odcinkach. Najlepiej jest je przykleić na stałe sikaflexem gdzieś w pobliżu tablicy nawigacyjnej – będą nam karmiły paluszki do wszystkich urządzeń – włączając w to aparaty cyfrowe i odtwarzacze nudzących się dzieci...

Tadeusz