В море нет сети, к которой можно переподключиться, и нет обочины, на которую можно съехать, поэтому судно несёт собственную многоуровневую систему электрической безопасности, и аккумуляторы являются её последним рубежом. В настоящей статье разъясняются принцип работы и профиль нагрузки электроснабжения, которое должно пережить полное обесточивание (blackout), с разделением трёх независимых источников, требуемых СОЛАС. Главная генерирующая установка обеспечивает нормальное питание; аварийный источник — как правило, аварийный генератор с переходным источником на аккумуляторах — должен питать определённые аварийные нагрузки в течение 18 часов на грузовом судне и 36 часов на пассажирском согласно главе II-1 СОЛАС, включая аварийное освещение путей эвакуации и мест посадки в спасательные средства, ходовые огни и огни, требуемые правилами предупреждения столкновений, внутреннюю связь и судовое навигационное оборудование; и независимо как от главного, так и от аварийного источников, глава IV правило 13 СОЛАС требует резервный источник или источники энергии, предназначенные для радиооборудования, способные одновременно обеспечивать работу УКВ-радиостанции и — в зависимости от морского района судна — оборудования СЧ, СЧ/ВЧ или Inmarsat/спутниковой связи для передачи сигналов бедствия, срочности и безопасности при отказе обоих других источников, — это классическая резервная аккумуляторная батарея ГМДСС с минимальной продолжительностью работы, выраженной в часах и сконфигурированная согласно руководствам ИМО (резолюции A.694(17) и A.702(17)) и правилам государства флага, например американскому 47 CFR 80 подраздел W. В статье разрабатывается профиль нагрузки каждого уровня: долгая, низкая ночь аварийного освещения и навигации; короткий, ценный час радиосвязи при бедствии; и переходный источник, перекрывающий запуск генератора. Точно очерчены пределы: носимые двусторонние УКВ-радиостанции спасательных средств должны (для устройств, установленных после 23 ноября 1996 г.) обязательно использовать первичные батареи — правило, которое герметичные перезаряжаемые элементы заменить не могут; однако герметичный никель-металлгидрид занимает законное и растущее место в судовых стационарных резервных модулях, светодиодном аварийном освещении, переходных источниках и судовом перезаряжаемом оборудовании, где ценны его герметичная конструкция, длительное сохранение заряда и отсутствие необходимости доливки кислоты и газовой вентиляции.
СОЛАС разделяет источники по функции и по независимости, чтобы один пожар или затопление не могли лишить судно всего питания. Аварийный источник по главе II-1 с аварийным распределительным щитом, физически отделённым от главного машинного отделения, питает аварийные нагрузки в течение 18 часов (грузовое) или 36 часов (пассажирское); переходный источник энергии, обычно аккумуляторы, питает в первые минуты нагрузки, которые аварийный генератор не может принять мгновенно.
Независимо от этого глава IV правило 13 требует резервный источник энергии для радио, работающий даже при потере как главного, так и аварийного питания, поскольку связь при бедствии не должна зависеть от тех же подверженных отказам систем. Первый анимированный рисунок отображает эти уровни и их продолжительность работы. Эта независимость — ключевая концепция при выборе аккумулятора: радиорезерв не является ответвлением от аварийного щита, это выделенный, автоматически подключаемый источник, рассчитанный только на радионагрузку.
Аварийный щит питает определённый перечень: аварийное освещение путей эвакуации, коридоров, трапов, выходов и мест посадки в спасательные средства; ходовые огни и другие огни, требуемые Международными правилами предупреждения столкновений судов в море; оборудование внутренней связи, судовое навигационное оборудование и отдельные питания мостика и штурманской рубки, необходимые в аварийной ситуации; а также цепи обнаружения пожара, сигнализации и отдельных насосов и систем управления. Нагрузка относительно стабильна и низка по сравнению с движением, но должна поддерживаться в течение всех 18/36 часов.
Переход на светодиодное освещение существенно снизил эту энергию, сделав компактные аккумуляторные резервные модули более эффективными и усилив доводы в пользу герметичных электрохимических систем в распределённых светильниках аварийного освещения и локальных резервных блоках. Профиль по существу представляет собой долгий, ровный, малоточный разряд с небольшими пиками от переключения ламп, панелей сигнализации и манипуляции радиостанцией — режим, который вознаграждает высокое сохранение энергии и стабильное напряжение, а не высокую пиковую мощность.
Резервный источник по главе IV/13 должен одновременно питать УКВ-установку и соответствующую морскому району станцию СЧ, СЧ/ВЧ или спутниковую береговую/судовую станцию для трафика бедствия, срочности и безопасности, а при необходимости заряжать собственные конечные батареи радио. Продолжительность работы задаётся правилами и реализацией государства флага (обычно минимум один час для определённой радионагрузки, с более длительными требованиями в некоторых конфигурациях и для судов без аварийного генератора); источник должен быть независимым, автоматически подключаться при потере другого питания и быть защищён от несанкционированного использования для нерадионагрузок.
Радионагрузка прерывиста: приёмники и вахта потребляют скромную базовую мощность, тогда как манипуляция передатчика даёт короткие пики высокого тока на УКВ (156 МГц) и особенно на СЧ/ВЧ. Резервная батарея рассчитывается на одновременную наихудшую радиоконфигурацию при номинальном напряжении (обычно 24 В), содержится полностью заряженной и изолирована от других нагрузок. Руководства ИМО и правила классификационных обществ регулируют расчёт ёмкости, схему заряда, размещение, а также сигналы низкого заряда и неисправности, подтверждающие постоянную готовность.
Поскольку аварийному генератору требуется время на запуск и выход на режим, СОЛАС требует переходный источник для покрытия первых минут — он питает критическое освещение и системы управления, которые не могут ждать, а в некоторых схемах способствует надёжному запуску генератора. Эти батареи несут короткую, высоконадёжную службу: мгновенная готовность после долгого простоя, несколько минут поддержки, затем перезаряд; они часто расположены рядом с аварийным щитом и должны без колебаний запустить двигатель или питать инвертор в холодном, горячем или влажном помещении рядом с машинным отделением.
Второй анимированный рисунок сопоставляет три временны́х масштаба — секунды перехода, час радиобедствия и 18/36-часовую аварийную ночь. Каждый предъявляет своё требование: пиковый ток и мгновенная готовность для перехода, чистое стабильное напряжение для часа радио, устойчивая ёмкость и сохранение заряда для длительной аварийной нагрузки.
Судовые аккумуляторы сталкиваются с непрерывной вибрацией и ударами от двигателей и волн, качкой и килевой качкой (оборудование должно работать при заданных углах крена и дифферента), высокой влажностью и солёным коррозионным воздухом, а также широкими диапазонами температур. Стандарты морских электрических установок серии IEC 60092, стандарт электромагнитной совместимости IEC 60533 для судов и IEC 60945 для морского навигационного и радиооборудования (защита от внешних условий и ЭМС) формируют рамки проектирования и испытательной среды; оборудование со знаком штурвала (wheel mark) утверждается согласно европейской Директиве о морском оборудовании (MED, Директива 2014/90/ЕС).
Традиционные крупные батареи аварийного питания и радиорезерва — это наливные свинцово-кислотные или никель-кадмиевые, что подразумевает выделенные аккумуляторные помещения или шкафы, принудительную вентиляцию для выделяемого водорода, коррозионностойкую конструкцию, обслуживание электролита и поддоны для сбора проливов. Герметичные модули NiMH устраняют доливку воды, свободный электролит и значительную часть нагрузки по газовой вентиляции и хорошо переносят неглубокий резервный режим и вибрацию, что делает их привлекательными для распределённых и более мелких резервных применений — с учётом области типового одобрения, рассмотренной в сертификационной статье.
Герметичный NiMH — сильный кандидат для судовых стационарных применений: переходные и локальные резервные модули, герметичные блоки радиорезерва ГМДСС там, где это принято флагом и классификационным обществом, светодиодное аварийное освещение на аккумуляторах и светильники путей эвакуации, резервное питание мостика и сигнализации, а также судовое перезаряжаемое оборудование. Его длительное сохранение заряда при хранении подходит источнику, который, возможно, никогда не используют, но который должен быть мгновенно готов, а герметичная, не содержащая кадмия конструкция упрощает установку и обслуживание на судне с экипажем.
Важно точно обозначить границу: СОЛАС и эксплуатационные стандарты ГМДСС требуют, чтобы носимые двусторонние УКВ-радиотелефоны спасательных средств (устройства, установленные после 23 ноября 1996 г.) питались от первичных батарей, а более старые аппараты с перезаряжаемыми элементами также должны иметь запасную первичную батарею со сроком хранения не менее двух лет; АРБ (EPIRB) и некоторые световые средства выживания также являются устройствами на первичных батареях с многолетним дежурством. NiMH не заменяет эти обязательные первичные батареи. Следующая статья рассчитывает параметры законных судовых резервных применений и сравнивает электрохимические системы с требованиями СОЛАС/IEC.
Weijiang Power разрабатывает и производит герметичные никель-металлгидридные элементы и согласованные промышленные батареи для удалённого, автономного и связанного с безопасностью оборудования, а также поддерживает партнёров OEM данными характеристик по IEC 61951-2, доказательствами безопасности по IEC 62133-2, характеризацией импульсных нагрузок, испытаниями в широком диапазоне температур и совместной валидацией зарядного устройства и батареи. Сообщите нам ваш рабочий цикл, пиковый ток, температурный диапазон, целевую автономность и стандарты, которым должно соответствовать ваше изделие, и наши инженеры подберут комбинацию элемента и батареи, защищающую время работы, надёжность и срок службы. Ознакомьтесь с ассортиментом на странице продуктов.
