Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

这艘自主船从加利福尼亚到夏威夷及其他地方

我挣扎着走下通往加利福尼亚半月湾沙滩的楼梯,笨拙地将60磅重的太阳能SeaCharger放在我的肩膀上。在无数的“那是什么?那个?!”中,我对螺旋桨和方向舵进行了最后一分钟的检查,然后在膝盖深处跋涉,尽可能地向迎面而来的海浪推动SeaCharger。以步行速度移动,船只通过前几波而不会翻转。放心,我回到海滩上,然后转身看着我两年半的项目向西走,逐渐消失在白帽中。一个警惕的旁观者接近我,说他很抱歉我失去了对我的船的控制,他确信它会在海滩上洗漱。我向他保证,这艘船正处于自动驾驶状态,准确地驶向应该去的地方。 “那是哪里?”“夏威夷。”他脸上的表情无价。

我的好朋友JT Zemp协助试用。摄影:Jillaire McMillan

事实上,这艘小型的自制船只能够在2400英里的公海上生存到达夏威夷,这似乎是不切实际的。我比任何人都更了解。在朋友的帮助下,我在车库里建造了8英尺长的泡沫和玻璃纤维SeaCharger - 不是为了钱或竞争,而是为了挑战。这是一个挑战。最初为期一年的项目变成了30个月的错误,妥协和做法。因此,在接下来的几个小时里,我花费时间担心和烦恼,粘在我的手机上,等待SeaCharger的卫星调制解调器发送的每个遥测报告。当很明显船仍然在轨道上时,我上了卡车开车回家。

触摸和去

在接下来的一两天里,SeaCharger似乎做得非常好。在加利福尼亚海岸风很大,我可以从车载姿态传感器看出SeaCharger正在急剧倾斜。然而,船继续向西移动,缓慢但肯定地通过卫星每两小时报告一次。即使在晚上,这艘船也会在其大型磷酸铁锂电池组中储存太阳能。然后,仅仅两天后,船就无法发送正常更新。这并非完全闻所未闻 - 有时卫星不能提供足够强大的信号 - 但这种情况非常罕见。所以我焦急地等了两个小时。再一次,没有。船死了,我知道了。它永远不会错过连续两次更新。我告诉一位朋友,它必须已经沉没或被鲨鱼吃掉了。我的朋友说船很好。我发现他的保证不合理但令人安慰。果然,两个小时后,SeaCharger再次奇迹般地检查,我松了一口气。

测试电力系统,确保一旦船只在开阔的海洋上就不会出现打嗝。

在接下来的几周内问题一再发生 - 电机控制器停止并且必须重置,强电流几乎停止了船的进度,阴天导致船的电池没电了。每一次,我唯一的信息是船停止了移动。它没有气象传感器和最小的诊断传感器。额外的传感器既昂贵又有风险。复杂性的增加意味着需要打破更多的事情。

但是,如果没有天气或其他信息,我的想象力就会疯狂。我经常假设船上的四个防水电连接器中有一个发生泄漏。我用黄铜管道配件制造它们,使用Sherline台式磨机添加O形环槽,并用3M环氧树脂灌封电气触点。整艘船是业余爱好级/自制组件和专业级组件的混合物。使用纯粹的自制零件可能会危及船的可靠性,但支付纯粹的专业级零件可能会危及我的婚姻。任何时候SeaCharger都会绊倒,我想知道我是不是一次便宜多了。

太阳能电池板相对脆弱,但由于它们都是塑料,它们几乎不受腐蚀性海水的影响。

其中一个最大的问题是船的太阳能电池板是否会存活下来。它们不是你在房子里找到的类型,因为它们不能浸入盐水中。相反,它们仅由塑料层压层制成,没有其他面板中的典型铝和玻璃组件。如果放在房子上,这些薄的半柔性面板可能无法承受落在它们上面的树枝,但海洋上没有树木。将额外的海洋密封剂施加到电线出口的面板上,并且将面板硬连接到船上而不是使用连接器。两个太阳能电池板用于冗余,但船上的任何其他组件都没有冗余,主要是为了降低成本。

SeaCharger尽可能使用现成的电子产品。船的大脑是Arduino Mega,Adafruit GPS,Rock Seven的卫星调制解调器,Devantech的指南针,AA Portable Power公司的电池保护/充电电路。典型的无刷电机旋转螺旋桨和R / C伺服转动方向舵。我不太担心电子设备的可靠性,但我确实担心电机和伺服系统。水不是问题:电机通过磁力耦合器将扭矩传递给螺旋桨,因此它保持完全干燥。伺服系统有自己的定制外壳和橡胶轴密封,以防止水流出。但更大的问题是从加利福尼亚州到夏威夷需要的时间:电机必须运行几乎不间断一个月以上,而舵机必须完成200到300万次循环。

A:电子设备外壳B:Devantech CMPS-11倾斜补偿罗盘C:Seeeduino Mega D:Pololu伺服MUX板E:R / C接收器F:Adafruit GPS G:面包板H:伺服I:舵控制臂(连接伺服) J:Rudder K:太阳能电池L:船甲板M:船体N:带有嵌入式电子线路的碳纤维轴O:电压调节器P:电池控制器和D / C调节器Q:数据记录器R:电池S:平衡板T:R / C飞机无刷电机U:4:1使用GT2同步带减少皮带驱动减速V:推进器W:螺旋桨X:螺旋桨Y:龙骨外壳Z:黑色delrin推进器吊舱端盖点击查看大图由Hep Svadja绘制

一帆风顺

尽管我担心,在海上航行3周后,这艘船不仅还活着,而且实际上正以非常好的方式移动。在过去两年半的时间里,在我的孩子不断呼喊着“爸爸,什么时候要完成这条船?”我通过想象我站在夏威夷的某个地方时的动机,因为SeaCharger出现在远处来到港口,我把它从水中拉出来。现在看来可能真的发生了!

在海上航行41天后,SeaCharger在下一次发射前在Mahukona港口休息。

再过三个星期。我和我的妻子,父母,兄弟和当地报纸的记者站在大岛的Mahukona港岸边。我第一眼看到SeaCharger的太阳能电池板在夕阳中闪烁着。这一刻并不像超现实一样胜利。这是离开加利福尼亚41天和2,413英里之前离开的同一个SeaCharger,但褪色的油漆和紧贴的藤壶只暗示它必须经历的 - 并且幸存下来 - 来到这里。

正如我所怀疑的那样,这艘船累积了许多藤壶,这些藤壶减缓了它的速度。

安全上岸,SeaCharger看起来非常好。我被问过几十次在夏威夷到达夏威夷后我会怎么做,但我从未认真考虑过。现在是时候决定了。我们可以将它装在一个巨大的箱子里然后运回家,但是这个选项对我们的钱包和我们的冒险感都没有吸引力。事实是,这个项目的目标是将太阳能船送过海洋。从加利福尼亚到夏威夷,它确实是一次史诗般的航行,但它并非真正的跨洋。因此,我重新编程了这艘船,穿越太平洋,驶向新西兰,一个看似不可能的4400英里外的新西兰,然后发射它。

加利福尼亚的发射是寒冷,多风,非常伤脑筋。但在夏威夷,只有微风吹过一个完美的白色沙滩。我趟过,腰深,较低的SeaCharger进入温水,它随意地驶向大海。没有神经或紧张。我觉得SeaCharger已经证明了自己。

2016年7月27日,我在美丽的一天向水中游行,重新启动夏威夷哈普纳海滩的船。摄影:Jillaire McMillan

至高无上的Seaworthy

在我写这篇文章时,SeaCharger离开夏威夷已经过了90天。它越过赤道和国际日期线,并且已超过地球周长的四分之一。由于我糟糕的规划和暴风雨的天气,有一两次危险地接近在小岛上搁浅。每次SeaCharger靠近一个岛屿时,我都会研究这个岛屿的地理和历史。我了解到新西兰的毛利人名字是Aotearoa,或者是“长长的白云之地。”哎呀,在我把太阳能船送到那里之前,我一定会很高兴知道的!

毛利人知道他们在说什么:新西兰周围有很多云。当SeaCharger采用它的方法时,风和潮流合谋它,将它推向北方,因为它试图向南走。在海上航行三个月后,船速度明显变慢,可能携带大量藤壶。有一次,我放弃了新西兰,并向该船的卫星调制解调器发出命令将其转向西,试图进入新喀里多尼亚或诺福克岛。但正准备迎接SeaCharger抵达的令人难以置信的友好,热情的新西兰人向我保证,条件将会改变。果然,很快风就会平静下来,南方的进展又变得可能了。

新西兰距离酒店仅500英里。我不知道SeaCharger是否会活着到岸边。无论发生什么事,我都非常高兴并且完全感到困惑,它已经走到了这么久并持续了这么长时间。

也许整个项目最令人惊讶的是全世界数百人的强烈兴趣和不懈支持。我希望在他的学校领导一个自主游艇俱乐部的新西兰高中科学教师,以及在Maker Faire的技术细节上烤我的崭露头角的工程师,对这艘破纪录的船感兴趣。但让我的老式大众爱好的姐夫和我妻子的园艺,烘焙,在家上学的妈妈朋友在网上忠实地跟踪它更令人惊讶和满足。我逐渐意识到,这次航行具有的普遍吸引力远远超出了我开始时的想象。

非常感谢JT Zemp,Troy Arbuckle和Matt Stowell。特洛伊和马特建立了方向舵执行器,并帮助各种电子设备。 JT从一开始就在那里,帮助整个系统架构,制造和测试。

结语:漂泊

达蒙报告称,11月18日,在海上航行155天后,方向舵停止响应。这次SeaCharger真的已经死了,但是在它行进了令人印象深刻的6,480海里之前。

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