СОЛНЦЕ — ПОМОЩНИК!

Так случилось, что впервые сесть в байдарку мне довелось лишь в 2015 году, разменяв к этому моменту 47 лет. Взял в руки весло, вкусил аромата романтики от сплава по реке и понял — это мое! На одном дыхании была пройдена Клязьма от истока до устья, а затем долгими зимними вечерами в голове начали возникать планы будущих путешествий: по Волге, по Каме, по Чусовой. Также не оставляло в покое давнее желание совершить «круиз» по Дону (разумеется, от самого верховья на Среднерусской возвышенности до его дельты, впадающей в Азовское море). С похода по этой реке я и начал сезон 2016 года. Сразу уточню специфику своих «экспедиций». Я хоть и не экстремал-походник, но предпочитаю путешествовать в одиночку. А из-за невозможности выкроить сразу много свободного времени, вынужден разбивать длинные маршруты на отдельные этапы (иногда по два-три дня), начиная каждый следующий с точки финиша предыдущего. В итоге, к июлю я в несколько приемов дошел от истока Дона до города Задонска. А в августе, решив добавить немного географического разнообразия, отправился на Волгу, ставя целью 400-километровый (по данным пикетажа лоции) участок от Нижнего Новгорода до Казани.

Однако мое стремительное знакомство с миром водного туризма внезапно остановила травма, полученная на середине дистанции. Последующее же за этим событием двухмесячное пребывание в гипсе заставило серьезно переосмыслить концепцию моих путешествий. И в первую очередь хотелось снизить риски, связанные с поисками мест для стоянок. Подходящим вариантом, позволяющим обеспечить ночлег непосредственно на судне, зачаленным рядом с берегом, виделся катамаран с надувными баллонами и дюралевой рамой. Но он тяжелее байдарки, следовательно, грести на нем одному будет сложно, да и неудобно из-за больших габаритов. А поскольку нарушать речную тишину треском бензинового мотора никакого желания не было, появились навязчивые мысли об использовании в качестве основной движущей силы электрического двигателя, запитанного от солнечной энергии.

Изучение характеристик различных солнечных панелей и просмотр множества роликов в интернете об их использовании вселяли уверенность и теоретическую обоснованность задуманного. Я рассуждал так: одна солнечная панель мощностью 100 Вт выдает ток немногим более 5 А, а электрическому лодочному мотору мощностью 360 Вт требуется примерно 30 А, значит для обеспечения его гарантированной работы на полной мощности необходимо пять-шесть таких панелей. Но это всего лишь теория, да и я не профессиональный энергетик, поэтому дабы проверить на практике расчетные выкладки и прежде чем потратиться на весьма недешевое снаряжение, было решено провести предварительный многоступенчатый тест на том, что уже есть в наличии, то есть на байдарке.

Солнечные панели бывают трех типов: монокристаллические, поликристаллические и на аморфных кристаллах. Последние я сразу отверг и более не рассматривал по причине высокой стоимости. Сравнивая же потенциальные возможности моно- и поликристаллов, пришел к выводу, что однозначного мнения о том, какие из них лучше — не существует. Тем более что эффективность той или другой панели во многом зависит от угла падения на них солнечных лучей. Одни дают максимальный эффект на углах, близких к 90 градусам (перпендикулярно к солнечным лучам), другие позволяют использовать более широкие диапазоны наклона. В то же время большинство практиков, отчеты которых удалось найти в интернете, склоняли к мысли, что никакой особой разницы между ними нет, особенно в нестационарных условиях. Солнце движется по небосклону. Панель, установленная на транспортном средстве, тоже находится в постоянном движении, причем в разных плоскостях. В итоге, «то на то» и выходит. Поэтому, более не мудрствуя и руководствуясь исключительно интуицией, я сделал выбор в пользу пластин на монокристаллах (внешне они отличаются слегка срезанными уголками) и приступил к сборке своей первой солнечной батареи.

Лицевая сторона пластины под солнечными лучами имеет отрицательный заряд, а тыльная — положительный. Каждая из пластин, по данным изготовителя, в пике выдает примерно 0,5 В и 5 А. Соответственно, 40 таких элементов, соединенных последовательно, в сумме дают 20 В и те же 5 А, обеспечивая расчетные 100 Вт.

Собирать пластины в батарею удобно с помощью кондуктора, который позволит ровно спаять цепочку, но для эксперимента я ограничился простейшим шаблоном из обрезка фанеры, расчертив на нем ячейки. Соединения выполнял с использованием медной луженой шины шириной 2 мм. Отрезанную в размер шину припаивал одним концом к верхней части (к «плюсу») первой пластины, а другим концом к нижней части (к «минусу») следующей пластины, и так далее, пока они не составили единую батарею. Процесс оказался несложным, и даже такой «большой специалист» по пайке как я, легко с ним справился: достаточно было провести горячим паяльником вдоль шины, предварительно смочив на пластине место контакта спиртовым раствором канифоли. В апреле 2017 года самодельная солнечная батарея была готова к установке на лодку.

В любом путешествии, а особенно на надувной байдарке, немаловажное значение имеет вес, поэтому по возможности всякое дополнительное оборудование должно быть многофункциональным. Руководствуясь этим принципом, я использовал в качестве транца для навески электромотора складную тележку, служащую на суше для транспортировки лодки и походного скарба. Дополнил ее грузовую платформу фанерными пластинами, соединенными между собой саморезами, а саму тележку закрепил в кормовой части судна, притянув ее спереди капроновым шнуром к перекладине из полипропиленовых труб, оставшихся в доме после монтажа системы отопления. Подмоторную раму привязал к штатным рымам, наклеенным на борта байдарки и к петле на ахтерштевне. Получилось просто, легко и, как показали последующие тесты, в том числе 400-километровый поход, достаточно надежно.

Конечно, мне не терпелось поскорее проверить в реальных условиях, на что способна собранная мною солнечная батарея. Хотя сразу было ясно — если она и «потянет» лодку, обладая мощностью всего 100 Вт, то тратить время на зарядку придется больше, чем находиться непосредственно в движении. Идеальное решение «солнечной электростанции» кроется в грамотном сочетании солнечных элементов достаточной мощности, хранилища энергии в виде аккумуляторной батареи, специального контроллера, следящего за процессом зарядки и отдачи, и потребителей этой энергии. Причем важна правильная совместная работа всех составляющих. И не только при наличии солнца, но и в пасмурную погоду, а также в утренние и вечерние часы, когда угол лучей нельзя считать эффективным. Понимая это и готовясь к первому тестовому выходу, дополнительно к самодельной батарее была приобретена легкая ламинированная солнечная панель — модель TPS-105(32)-100W-SF. По периметру была изготовлена рамка из полипропиленовой трубы, что позволило закрепить ее на тележке-транце при помощи клипс, развернутых между собой под 90 градусов. Стоимость панели составляет около 13 тыс. руб. — это дороже аналогов на алюминиевой раме, но определяющим фактором стал ее небольшой вес (всего 2,2 кг).

В качестве буфера была использована небольшая мотоциклетная аккумуляторная батарея емкостью 12 А*ч. Мотор — Minn Kota ENDURA C2 30 мощностью 360 Вт (12 В, 30 А). У него пять «скоростей» вперед и три назад. Средняя цена на октябрь 2017 года — примерно 15 000 рублей.

Отдельно следует сказать о контроллере. Их сегодня от разных производителей на рынке огромное количество, но никакой принципиальной разницы среди всего этого изобилия нет. Для установок мощностью в диапазоне 500 — 600 Вт конструктивные схемы таких устройств очень близки, а зачастую одинаковы. Для испытаний я приобрел недорогой китайский контроллер стоимостью всего 700 рублей, и он вполне успешно справился со своими задачами на протяжении нескольких тестов и трех путешествий. А чтобы удобнее было выбирать передачи на электромоторе, выдерживая оптимальное соотношение «скорость-нагрузка», дополнил его двумя амперметрами: один показывает ток разряда, а второй ток заряда. Для объединения всех этих элементов в единый комплекс не нужно обладать никакими специальными знаниями, достаточно посмотреть на внешнюю панель контроллера и разобраться, к каким клеммам, соблюдая полярности, подключить панели, а к каким АКБ и нагрузку.

Полигоном стал 5-километровый круг по озеру, «тарированный» с помощью навигатора. В не самый ясный майский день мне удалось пройти по нему 15 км только за счет солнца! Эффект ощущался более чем очевидно! Приведу хронометраж испытаний. Старт первого круга состоялся в 7 часов. Затем последовали 50 минут движения и остановка на 1 час 10 минут для зарядки, после которой движение продолжилось до пересечения финиша в 9:40. Полуторачасовая зарядка и старт второго «забега» в 10:30, а в 12 часов, немного не дойдя до контрольного створа, очередная пауза. После 40-минутной «заправки» второй круг был замкнут и начат третий. На нем была еще одна остановка в 14 часов на 30 минут, а затем окончательный финиш в 15 часов. Итого, без использования весел, за 8 часов было пройдено 15 км. Время в движении составило 4 часа 50 минут, а на зарядку было затрачено 3 часа 10 минут.

Итоги первого испытания порадовали. Во-первых, мне довелось, что называется, собственной спиной впервые почувствовать «движущую силу солнца» — это незабываемое впечатление! Во-вторых, они позволили сделать важные практические выводы, что суммарную мощность солнечных панелей имеет смысл довести до 300 Вт, а емкость аккумулятора увеличить вдвое как минимум. А еще мне заметно мешали провода, беспорядочно протянутые по байдарке, поэтому всю электронику было решено объединить в единый блок в виде фанерного ящика: внутри него разместились две мотоциклетные АКБ, снаружи контроллер и амперметры. Также на передней стенке корпуса была смонтирована стандартная розетка «прикуривателя» на 12 В, которая затем активно использовалась в походах — к ней постоянно подключен спутниковый навигатор, записывающий трек, и заряжаются телефоны. Для зарядки аккумулятора фотоаппарата стационарно установлен преобразователь напряжения 12-220 В — инвертор Mobile SP 150 мощностью 150 Вт.

Подверглась модернизации и силовая установка. В новой версии она уже состояла из трех солнечных панелей, для чего пришлось приобрести еще одну TPS-105(32)-100W-SF. Для их крепления в носовой части лодки (первая продольно, вторая поперечно) была собрана конструкция, аналогичная предыдущей, с использованием рамок из полипропиленовых труб. Вышло очень функционально — в рабочем положении поперечная панель прикрывает походное снаряжение от дождя, брызг и росы, а чтобы загрузить носовую часть и кокпит достаточно ее откинуть вперед, как крышку багажника. А сзади под ней на самом видном месте разместился блок электроники с планшетом-навигатором, рядом нашлось место для фотокамеры, бумажной карты и других вещей, необходимых в пути.

Вторая серия испытаний проводилась в ходе реального путешествия по Дону на участке протяженностью около 140 км (от Задонска до Воронежа). Свободного времени было всего два дня, но неожиданно случившаяся солнечная погода посреди дождливого лета не давала сидеть дома. Приехал на место, где годом ранее закончился последний этап еще «досолнечного периода». Собрал лодку. Снаряженная тремя панелями, она стала походить на маленький авианосец, а светящиеся огни контроллера и экран навигатора подчеркивали его связь с явно «неземными» технологиями. Однако во время первого сплава я решил не отказываться от весла, используя мускульную силу одновременно с тягой электромотора. Такая тактика позволяла не терять ход во время перекусов и отдыха от гребли, а также существенно помогала на участках со встречным ветром.

В походах я очень часто поднимаюсь ни свет, ни заря. Солнце еще не взошло, над водой стоит туман и все самое интересное впереди… Наслаждаюсь природой, но не забываю и о технической стороне. Опытным путем выяснил, например, что солнечные батареи начинают уверенно выдавать энергию на аккумуляторы, когда солнце поднимется на 20-30 градусов, что соответствует в нашей средней полосе примерно 7 часам утра в летнюю пору. А итогами ходового дня стали следующие показатели: пройденный путь — 99,6 км, время движения — 15 часов 10 минут, максимальная скорость — 11,9 км/ч (с учетом попутного течения), средняя скорость движения — 6,6 км/ч, средняя скорость движения с учетом остановок — 6,3 км/ч.

Никогда ранее мне еще не доводилось проходить одним «броском» больше 60 км, и никогда до этого общая средняя скорость не превышала 5 км/ч! К сожалению, ни этот день, ни следующий, так и не позволили мне сделать однозначные выводы, какая доля в этих результатах приходится на мускульные усилия и течение, а какая обеспечена солнечной энергией. Поскольку я торопился уложиться в отведенное время, то активно работал веслом, увеличивая километраж, но и собственноручно внося постоянную «ошибку» в статистику.

Ответ на этот вопрос был получен в ходе августовского сплава 2017 года от Воронежа до Белогорья. Дистанция составляла 250 км и была пройдена за три дня. И уже в самые первые часы на маршруте, анализируя объективные показания приборов, стало понятно, что при одновременной работе весла и мотора на 3-й передаче, скорость байдарки ниже, чем от гребли с поднятым мотором. Стал попеременно менять движители: сначала грести, пока контроллер не покажет максимальный заряд АКБ, затем включать мотор на 5-й передаче и двигаться на нем до момента, когда «умная электроника» запретит подключение нагрузки (на контроллере есть такой индикатор).

В комбинированном режиме «только весло — только мотор» идти стало заметно легче и высвободилось время для созерцания окружающих пейзажей, которые на среднем Доне очень живописные. Однажды залюбовался красотами, одновременно манипулируя с навигатором, и… случайно удалил из памяти прибора суммарную статистику похода за два дня. Зафиксированным остался только трек чуть менее 100-километрового участка: пройденный путь — 95,13 км, время движения — 14 часов 50 минут, максимальная скорость — 9,3 км/ч, средняя скорость движения — 6,4 км/ч, средняя скорость движения с учетом остановок — 5,4 км/ч (остановок было довольно много).

Несмотря на то, что эти показатели оказались вполне сопоставимыми с данными, полученными в предыдущем походе, устал я заметно меньше. Хотя подтвердить эту «заметность» объективными данными пока не удалось. По этой причине в третий ходовой день было решено провести новый эксперимент: включить мотор, как только позволит солнце, и двигаться исключительно на нем, подбирая передачу, на которую будет хватать солнечной энергии. Правда, чтобы обеспечить «чистоту» опыта и не отстать от графика, на всякий случай поднялся ночью и еще затемно отмахал вручную почти 35 км. Встретил рассвет на воде, но включить мотор не было возможности из-за слишком острого угла солнечных лучей, освещающих панели. Наконец в 7:40 винт закрутился. Весло в сторону! Мне оставалось лишь иногда шевелить румпелем, глазеть по сторонам и размышлять о тонкостях использования альтернативных источников энергии…

Итак, движение начиналось на 2-й передаче. Ближе к 10-ти часам утра заряда АКБ уверенно хватало, чтобы переключиться на 3-ю передачу, а в середине дня, когда солнце при близилось к зениту, около часа использовать даже четвертую «скорость»! Итоги участка, пройденного только на электромоторе: путь — 35 км, время движения — 6 часов 35 минут, максимальная скорость — 8,5 км/ч, средняя скорость движения — 5,3 км/ч, средняя скорость движения с учетом остановок — 4,9 км/ч. Неплохо! Причем до наступления сумерек, когда угол падения солнечных лучей перестанет быть эффективным, в таком темпе можно было двигаться еще три-четыре часа. А это означает, что есть возможность довести дневной пробег без использования весел до 50 км.

Конечно, не стоит упускать из виду, что течение тоже работало на суммарный результат. Оно обычно добавляет в копилку несколько километров за каждый час, проведенный на воде. Но такая помощь со стороны природы ничуть не умаляет достигнутого результата. Да и не всегда такое случается — бывает и встречный ветер, «компенсирующий» самое быстрое попутное течение. Резюмируя, можно заключить, что энергия, выдаваемая тремя солнечными панелями суммарной мощностью 300 Вт, вполне позволяет конкурировать с показателями по километражу дневных переходов, демонстрируемыми обычными байдарочниками в походах по равнинным рекам. Но они постоянно гребут, а тут брать в руки весло можно лишь изредка. Плюс наличие собственного источника питания, который обеспечивает энергией всю электронную технику, взятую с собой.

Удачный опыт использования солнечных панелей на байдарке послужил хорошей мотивацией для активизации работы по оборудованию катамарана, и к началу сентября 2017 года он был готов.

Немного о конструкции моего судна. В его основе лежит катамаран Raftmaster K-4 «Народный» (длина — 4700 мм, ширина — 2000 мм, диаметр баллонов — 550 мм, вес — 28 кг, грузоподъемность — 550 кг). Он выпускается московским предприятием и еще зимой я наведался на производство, чтобы уточнить его особенности. Встреча оказалась полезной — мне тут же предложили изготовить индивидуальные экземпляры баллонов с уширенной кормовой частью, что позволяло бы уменьшить дифферент при движении под мотором (изначально нос и корма имеют одинаково заостренные формы, необходимые для прохождения порогов командой из четырех человек).

Как я уже упоминал выше, основной идеей перейти на более крупное плавсредство послужило желание обеспечить экипаж большей безопасностью и комфортом на стоянках. Теперь не нужно искать ровную и уединенную площадку под палатку, где можно отдохнуть. А также исключить любые нежелательные встречи с местным населением — сделать такое на многолюдных берегах больших рек бывает порой очень непросто. Большинство удобных мест на них застроены, заняты пляжами с шумными дискотеками до утра, или оккупированы рыболовами. С катамараном же все намного проще: причалил возле любого дикого берега, достаточно даже самой узкой полоски суши, отделенной от цивилизации непроходимой стеной зарослей, и спокойно расслабляйся до утра. Да и палатка теперь не нужна — спать можно на борту. С этой целью я оборудовал катамаран каютой.

Каркас каюты собран из досок сечением 100×15 мм. Его нижняя часть углублена от уровня штатного «трамплина» катамарана примерно до середины поплавков и обшита фанерой толщиной 10 мм, образуя сухой закрытый кокпит. Он служит для приготовления пищи, хранения вещей и снаряжения. Справа и слева на поплавках закреплены фанерные палубы -на них можно сидеть и по ним можно ходить. Носовая часть каюты оборудована мягкими непромокаемыми и непродуваемыми стенками из армированного ПВХ материала плотностью 800 г/м2, сверху — крыша, защищающая от палящего солнца или дождя. Предусмотрена возможность установки со всех сторон москитных сеток. На ночь боковые палубы прикрываются пристегивающимися крыльями-тентами, и получается большая палатка.

Конструкция каюты модульно-разборная. Для транспортировки элементы верхней части каркаса расстыковываются и укладываются в ящик кокпита. Чтобы можно было управиться в одиночку — на транце предусмотрен откидной блок с колесами. Они позволяют перевозить не только каюту до места сборки, но и помогают перемещать весь катамаран целиком — спускать его на воду и вытаскивать на берег. Общий вес каюты в сборе около 75 кг.

Оценив позитивный прогноз в Воронежской области на вторую декаду сентября, был взят недельный отпуск с тем, чтобы проверить новое судно на воде. Погода выдалась по настоящему летняя и солнечная. Из минусов — сильный ветер южных направлений, то есть встречный. Такие ветры не редкость на Дону, но в этот раз их порывы достигали 15-19 м/с. Они мешали, конечно, продвижению вперед, но для всестороннего тестирования ходовых качеств оказались весьма полезными.

В целом же затея выглядела немного авантюрной: двигатель мощностью 360 Вт и суммарная емкость аккумуляторов 22 А ч изначально не позволяли активно маневрировать в условиях недостаточной освещенности. Расчет строился в надежде на пять солнечных панелей суммарной мощностью 500 Вт, работающих в паре с новым контроллером МРРТ Tracer 3210А, обладающим расширенным режимом индикации и главное -более эффективным алгоритмом заряда. Также возможные риски минимизировались за счет того, что на пути следования предполагалось немало узловых транспортных точек, откуда можно было благополучно сняться и до которых в случае возникновения технических проблем удалось бы добраться по течению.

И вот 10 сентября, река Дон в районе Белогорья, первый спуск судна на воду. На его полную сборку, монтаж энергетического вооружения, загрузку вещей и провизии понадобилось примерно три часа, что считаю вполне приемлемо — у многих новичков на сборку обычной каркасной байдарки уходит времени больше.

Шли вдвоем с супругой, поэтому рекордных задач перед собой не ставили, скорее это был «исследовательский отдых». Временами сплавлялись в режиме плота, а иногда приходилось браться за весла, чтобы не проскочить удобное место для стоянки. Выпало и побороться с очень сильным встречным ветром, но маневрирование на моторе галсами позволили успешно преодолеть сложные участки. Проверили и себя, и «корабль» на прочность.

За четыре дня в таком расслабленном ритме было пройдено 85 км. С точки зрения технической статистики наиболее показательным стал второй ходовой день: пройденный путь -25 км, время движения — 5 часов 45 минут, максимальная скорость — 7,6 км/ч, средняя скорость движения — 4,4 км/ч.

Основные выводы. Катамаран, оборудованный пятью солнечными панелями, движется медленнее, чем байдарка с тремя. На 1 км/ч. В принципе это объяснимо, поскольку вес снаряженного судна с экипажем больше практически в четыре раза. В этом походе мне не удалось оценить его потенциал по достижению максимальной дневной дистанции. Зато возможности по организации быта непосредственно на борту во время движения на нем существенно выше по сравнению с байдаркой — это неоспоримый факт! Есть возможность прилечь или встать в полный рост, что заметно снижает утомление от монотонного сидения. Второй «жирный» плюс — наличие крыши над головой, позволяющей сэкономить время на поиски стоянки, установку и снятие лагеря, да и непогода становится заметно меньшим препятствием.

Получив определенный опыт, понимаю, что теперь меня ждет много работы по доводке как самого катамарана, так и дополнительного оборудования. Есть мысли заняться постройкой ветрового генератора, что повысит энергетический потенциал судна, а значит и увеличит запас его хода в условиях недостаточной освещенности. Обязательно нужно нарастить емкость буферных АКБ минимум до 200 А ч — это позволит оставаться подвижным не менее пяти часов в самых неблагоприятных условиях, даже без солнца и ветра. Также имеет смысл, наверное, установить на транце второй двигатель мощностью 500 или 1000 Вт — он добавит уверенности при выполнении маневров в ветреную погоду. И очень хочется попробовать в деле плавучий якорь, запущенный в режиме «подводного паруса», — надеюсь, он пригодится в борьбе с сильным встречным ветром за счет более эффективного использования попутного течения.

Ну и вместо заключения. Известно, что в Австралии уже несколько десятилетий проходят традиционные многодневные гонки «солнцемобилей», сделанных руками любителей. А может и нам организовать нечто подобное? Провести в 2018 году, например, на одном из красивых водоемов Центральной России фестиваль или ралли судов, приводящихся в движение солнечной энергией. Не замахиваться пока на соревнования, а для начала просто встретиться, чтобы пообщаться и провести совместные тестовые заезды. Уверен, такой очный обмен опытом мог бы стать очень интересным и полезным многим! Если найдутся энтузиасты-единомышленники — пишите в редакцию и расскажите о своих конструкциях.

О. СНЕГОВСКОЙ