Albatross Mk3 Runabout を 25 に改造した方法

Aug 31, 2023

マイルズ・ラボックは、自分のアルバトロス Mk3 ランナバウトを電力のみで動作するように改造した方法を説明します...

思い出深いアルミニウム船を電気ボートに改造し始めたカップルから未完成のプロジェクトボートを購入した私は、内燃（ガソリン）エンジンに戻すか電気自動車を使い続けるかの決断を迫られました。 私は後者に決めました。

3 年間の作業を経て、私の Albatross 691 の eBoat プロジェクトが完成しました。 このボートには 30kW (40hp) 水冷モーターが搭載されており、96V で動作し、フルスピードで 500A を供給できます。

プロジェクトの初年度はモーターとコントローラーの統合に焦点を当て、2年目は48Vの鉛蓄電池を使った試験を行い、3年目は96Vのリチウムイオン電池に焦点を当てました。 最近の試験では、ボートの速度は時速30マイル弱に達しました。

彼女はブロードズ川を時速 6 マイルで約 4 時間喜んで駆け巡るでしょう。つまり、彼女はオリジナルのボートの 1950 年代のデザインを尊重する能力を持っています。

2019年の夏、私は「マーマイト」ボートの1隻に出会ったが、そのオリジナリティに欠けるため、経験豊富なアルバトロス友愛会には魅力を感じなかった。

これは、これらの古典的なアルミニウム製ランナバウトの 1 つを電気推進に改造したいと考えていたカップルによる未完成のプロジェクトでしたが、残念ながら何らかの理由でそれを実現することができなかったので、私がそれを購入しました。

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ほんの数年前には、おそらく 6 社のメーカーが電動船外機を製造していました。 現在、その数は約 40 です。私たちがカバーしたのは…

2020 年 3 月の最初のロックダウン中、妻のケイと私は、次のことを試みる可能性について考え始めました。

Albatross Marine は、第二次世界大戦後すぐに設立された会社で、当時入手可能な技術と資材を有効に活用していました。 リベット留めされたアルミニウム構造の船体設計で、重量は 72 kg と控えめでした。

同社はアーチー・ピースと、ロールス・ロイス会長の息子である名誉あるピーター・ハイブスによって設立され、ノーフォークのグレート・ヤーマス近くのセント・オラブスに拠点を置いていました。

オリジナルのボートには、仕様とアップグレードに応じて約 20 ～ 50 馬力の船内マリナイズされたフォード アングリア 93A および 100E 発電所が装備されていましたが、後に基本的に 1,220cc コベントリー クライマックス モーターにスペックアップされ、より重要で眉をひそめるような電力供給が行われました。はるかに軽量なパワーユニットで最大 70 馬力を達成できます。

アルバトロスマリンのワークショップが大盛況。 写真: アルバトロスマリン

これは、一般的な水上スキーの主力製品となるだけでなく、地中海の大型ヨット用のスタイリッシュな母船としても使用されました。 顧客には、ブリジット・バルドー、アリストテレス・オナシス、モナコのレーニエ大公、グレース・ケリー、ジョージ・フォームビー、フィリップ殿下、俳優のジョン・パートウィー、ギリシャ王子などが含まれた。

グラスファイバー構造技術と船外機は、1960 年代初頭にこの戦後のブランドの終焉への道を切り開きました。 しかし、トンネルの終わりには光があったはずです。 ジョンとシャーロット フィルデスは、オンライン パーツ ショップ、多くの知識、専門知識、アドバイスにより、Albatross Marine の名前を復活させるという素晴らしい仕事をしてくれました。

オリジナル部品や複製部品を供給するだけでなく、オリジナルのボートを以前の栄光に復元してくれます。私の意見では、多少は良くなっていると思います。 Albatross Marine の歴史は興味深いもので、詳細については Web サイト AlbatrossMarine.co.uk でご覧いただけます。

1日目、ピックアップ

最初の年は仕様、設計、設置に重点を置きました。 私はボートを取りにロンドンまで出かけましたが、数百ヤード進んだところで立ち止まって自分の購入品を吟味しなければなりませんでした。おお、なんと驚くべきことでしょう、必ずしも万人の好みに合うとは限りませんが！

修復の功績はすべて、アルバトロス マリンのジョンとシャーロットに与えられるべきです。この段階に到達するまでに、この船に何時間も費やしたに違いありません。 ボートを回収してすぐに、私はいくつかの決断を迫られました。a) コベントリー クライマックス エンジン (ことわざの鶏の歯のように珍しい!) で以前の栄光に戻すか、b) ボートを電気推進に改造する探求を続けるか。

電気機械器具に興味があり、コベントリー クライマックスに手を出そうとするのは月への旅と同じくらい挑戦的で費用がかかるというアドバイスを受けて、私は電気機械への移行を進めることにしました。 それはどれほど難しいでしょうか？

フォード 93A および 100E エンジンのオリジナル出力

まず、統合を行うための費用を専門の変換会社に求めました。 彼らは皆、「どのような容量、電圧、プロペラ速度、航続距離を達成したいですか?」と尋ねました。 私は初歩的な fag-packet の計算をしましたが、すぐに欲しいものの重さとコストを知って愕然としました。

ある企業は、「スピードボートは、バッテリー電力密度が低く、最大電圧制限があるため、依然としてフロンティアである」と述べています。 「あなたのプロジェクトのバッテリーは重すぎるでしょう。」

バッテリーの化学とこの技術分野が急速に進歩していることを知っていたので、航続距離については妥協してもよいと考えましたが、飛行機本来の能力を尊重し、理想的には水上スキーヤーを牽引したいと思いました。 達成しようとしていることの範囲を理解するために、いくつかのアイデアをグラフィック表現に取り入れました。

想定されるデューティサイクルとエネルギー消費量

何度も行ったり来たりした結果、出発点となるモーター、コントローラー、バッテリーの近似値をいくつか考え出しました。

これを出発点として、設置用の機器を探すことができました。 機器の配置の複雑さの他に、プロペラシャフトのギアを上げるべきか下げるべきかという問題に直面しました。

モーターの効率を最大化するには、2:1 (モーター:プロペラ) の比率が必要であるとアドバイスを受けました。 川の試験 私は最初、48V 鉛蓄電池を選択しました。これは、非常に大きくて重い 12V レジャー用電池を 4 つ直列に接続したものです。 最初の 1 年は、これが最も賢明で費用対効果の高い方法のように思えました。

電気的レイアウト

一方で、ギヤレシオ2:1のベルトドライブ方式も採用した。 コントローラー ソフトウェアの再設計には、ツイン スロットル、フットおよびハンド コントロール、素晴らしいプロペラ速度を表示するアナログ回転カウンターなど、オリジナルのデザインに敬意を表する微妙な機能を組み込むために、息をのむほどの「趣味の資金」が費やされました。スミスっぽいゲージ。

新しい配線織機も、サービスの切断、接触器、および安全な家庭用充電システムに対応するために、ゼロから設計する必要がありました。 2 年目には、48V 鉛蓄電池を使った最初の試験が行われました。

アルバトロス Mk3 とコンチネンタルのオーナーである友人のマイク ビショップが、レビントン マリーナのオーウェル号での私の処女航海の付き添いを申し出てくれました。 その前に、ノーフォーク湖沼地方局にボートを登録し、BSS 認定を取得しました。

バッテリーの化学的性質と電力の推定

私は、経験豊富な2番目の目と第三者の保険に加入することは価値のある投資であると考えました。 Beccles の CC Marine は喜んで応じてくれました。 最初の試験は良好で良性で、むしろ何の問題もありませんでした。 うまく機能しましたが、期待されたポテンシャルには程遠い状態でした。

Garmin サイクルコンピューターで最高時速約 8 マイルをフルスピードで記録しました。 考えておきたいことがありました。 プラスの面は、エンジンルームが完全に乾燥していたことです。 プロペラシャフトがクランクシャフトに直接取り付けられているため、オリジナルの設計では欠如していた非常に使いやすい操作性を備えていました。

マイナス点はベルトドライブギアボックスからの騒音でした。電気自動車は静かであるべきです。 さらに重要なのは、フルスロットルで時速 8 マイルしか見えなかったことです。 電気モーターは本質的に電圧に関連しているため、どれだけ多くの電流を供給する必要があるとしても、モーターは電圧の約 45 倍を超えて回転することはありません。

バッテリーレイアウトで現場に設置されたモーターとギアシステム

私の場合、モーターでは約 2,000rpm でしたが、プロペラではわずか 1,000rpm でした。まさにチックオーバーに過ぎません。 ドライブトレイン プロジェクトの 3 年目で、ベルト駆動のギアボックスを取り外し、ダイレクトドライブを採用することにしました。

これにより、プロペラでの出力が少なくとも 2 倍になり、回転質量がなくなり、質量が少し減るため効率が向上します。 これは、低回転数で効率が低下することを意味しますが、少なくとも 2,000rpm に到達することを目標としていたので、喜んで受け入れる妥協でした。 実際、4,000rpmのピークより北のどこかが、私が向かっていた場所です。

さらに費用がかかり、鉛蓄電池はリチウムイオンモジュールに置き換えられました。 私は公称電圧 90V を提供する 4 つのパックを選択しました。 これにより、概念的にはプロペラで 4,300rpm が達成され、バッテリーパックの重量は鉛蓄電池の約半分であったため、正しい方向に進んでいると感じました。

導入 3 年目 – ダイレクトドライブとリチウムイオンバッテリー

私は 3 年目の大部分を、このアプリケーションに適したバッテリー管理システム (BMS) を理解するのに費やしました。

単純化して言えば、優れた BMS はセルの電圧と温度、パック全体に出入りする電流を監視し、バッテリー パックが安定しているかどうかを判断します。

そうでない場合、回路はサーキットブレーカーによって遮断されます。 適切な BMS は、「安全な」動作ウィンドウ内でパックの動作を維持するだけでなく、セル電圧のバランスもとります。 セルを適切に直列に配置すると、チェーン内のすべてのリンクが強固になります。

昨年の秋、私たちはより軽くてより強力なボートで海に出ました。 ああ、まだ何かがおかしい。 プロペラは約 1,500rpm でしか回転せず、「こぶを乗り越え」て飛行機に乗るには十分ではありませんでした。

オーウェル川に沿って何度もドリフトし、ソフトウェアのパラメータを微調整した後、速度制御アルゴリズムの技術的な不具合を発見し、それを解放して、ロケットのように、当然のように出発しました…それは電気でした！ Garmin で時速 28.8 マイルを記録したところ、約 1,600rpm から計画されました。

オーウェル川で猛スピードで走るアルバトロス

フルスピードで 4 回実行し、できるだけ多くのデータを記録しました。 ミッションはほぼ達成されました。 コントローラーからデータを記録できるのは非常に便利です。

下の図では、その日に記録されたプロペラ速度が約 4,000rpm、最大電流が約 400A であることがわかります。パック電圧が 90V であることを考えると、電力は約 36kW でピークに達したと計算できます。

良性の樹木を求めて川を下る旅は、2022 年最後の外出となった。私はブランドール マリーンでボートを出し、ヤレ川に沿ってキャントレーに向かいました。 私の目標は、効率を考慮して消費電力を監視しながら航続距離と電流消費量を把握しながら、時速 5 ～ 6 マイルで巡航することでした。

Orwell での電源実行時に記録されたデータ

これは価値のある演習であることがわかりました。 消費電力の点で、時速5マイルと時速6マイルでは大きな違いがあることに気づきました。 96V で旅を開始し、約 91V で終了したため、充電状態はおよそ 50% で、4 時間の川下りに最適です。

次のバージョンアップでは、自宅やブロードウェイで充電できる国内充電システムを採用する予定だ。 さらに、リチウムイオン電池は防滴ボックスに収納されており、ポリカーボネート製の蓋を通して電池管理が表示されます。

水上スキーをうまく引くまでは、完全に満足することはできませんが、2023 年初頭には少しの幸運が訪れるはずです。そしてもちろん、それに適切な名前を付けます。

この特集は、『実践ボートオーナー』2023年5月号に掲載されました。 DIY、節約アドバイス、素晴らしいボート プロジェクト、専門家のヒント、ボートのパフォーマンスを向上させる方法など、このような記事をもっと知りたい場合は、英国で最も売れているボート雑誌を定期購読してください。

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