في البحر لا توجد شبكة يُعاد الاتصال بها ولا كتف طريق يمكن التوقف عليه، ولذلك تحمل السفينة شبكة أمان كهربائية متعددة الطبقات خاصة بها، وتشكّل البطاريات الطبقة الأخيرة. يشرح هذا المقال مبدأ العمل ومخطط الحمل للطاقة التي يجب أن تصمد بعد انقطاع التيار الكامل (blackout)، مع التمييز بين ثلاثة مصادر مستقلة تشترطها اتفاقية سولاس (SOLAS). توفّر محطة التوليد الرئيسية الكهرباء العادية؛ أما مصدر الطوارئ—وعادةً مولّد طوارئ مع مصدر انتقالي تدعمه البطاريات—فيجب أن يغذّي أحمال الطوارئ المحددة لمدة 18 ساعة على سفن البضائع و36 ساعة على سفن الركاب وفق الفصل II-1 من سولاس، بما في ذلك إضاءة الطوارئ على طول مسارب الهروب وفي محطات التجمع، وأضواء الملاحة والأضواء التي تشترطها قواعد منع التصادم، والاتصالات الداخلية ومعدات الملاحة على متن السفينة؛ وبشكل مستقل عن كل من المصدر الرئيسي ومصدر الطوارئ، يشترط الفصل IV القاعدة 13 من سولاس مصدر طاقة احتياطيًا واحدًا أو أكثر مخصصًا لأجهزة الراديو، قادرًا على تشغيل راديو VHF وفي نفس الوقت—بحسب المنطقة البحرية للسفينة—أجهزة MF أو MF/HF أو Inmarsat/الأقمار الصناعية لاتصالات الاستغاثة والعجلة والأمان عند فشل المصدرين الآخرين—وهي بطارية احتياط GMDSS الكلاسيكية، بمدة تشغيل دنيا تُحسب بالساعات وتُهيّأ وفق إرشادات المنظمة البحرية الدولية (القراران A.694(17) وA.702(17)) وقواعد دولة العلم مثل البند 47 CFR 80 القسم الفرعي W في الولايات المتحدة. ويبني المقال مخطط حمل كل طبقة: ليل الطوارئ الطويل منخفض الحمل الخاص بإضاءة الطوارئ والملاحة؛ وساعة الراديو القصيرة الثمينة الخاصة بالاستغاثة؛ والمصدر الانتقالي الذي يجسر مرحلة بدء تشغيل المولّد. ويتوخى المقال الدقة في النطاق: فأجهزة الراديو المحمولة ثنائية الاتجاه بتقنية VHF التي تُحمل على قوارب وطوافات النجاة يجب (للوحدات المركّبة بعد 23 نوفمبر 1996) أن تعمل حتمًا ببطاريات أولية، وهي قاعدة لا يمكن للخلايا القابلة لإعادة الشحن المختومة أن تحل محلها—لكن لبطاريات النيكل-هيدريد الفلزي المختومة دورًا مشروعًا ومتناميًا في وحدات الاحتياط المركّبة على متن السفن، وإضاءة الطوارئ LED، والمصادر الانتقالية، والمعدات القابلة لإعادة الشحن على متن السفن، حيث تكتسب بنيتها المختومة واحتفاظها الطويل بالشحن وغياب تعبئة الحمض وعبء تهوية الغازات قيمة كبيرة.
تفصل سولاس بين المصادر بحسب الوظيفة والاستقلالية حتى لا يؤدي حريق واحد أو غرق حجرة واحدة إلى سحب كل الطاقة. إن مصدر الطوارئ بموجب الفصل II-1، بلوحة مفاتيح طوارئ منفصلة ماديًا عن حجرة الماكينات الرئيسية، يغذّي أحمال الطوارئ لمدة 18 ساعة (البضائع) أو 36 ساعة (الركاب)؛ أما مصدر الطاقة الانتقالي، وهو عادةً بطاريات، فيغذّي في الدقائق الأولى الأحمال التي لا يستطيع مولّد الطوارئ تولّيها فورًا.
وبشكل مستقل، يشترط الفصل IV القاعدة 13 مصدر طاقة احتياطيًا للراديو يعمل حتى عند فقدان كل من الكهرباء الرئيسية وكهرباء الطوارئ، لأن اتصالات الاستغاثة يجب ألا تعتمد على نفس الأنظمة المعرّضة للأعطال. ترسم الصورة المتحركة الأولى هذه الطبقات ومدد تشغيلها. وهذا الاستقلال هو المفهوم الجوهري لاختيار البطارية: فاحتياطي الراديو ليس فرعًا من لوحة طوارئ، بل مصدر مخصص يُربط تلقائيًا ويُحجَم لحمل الراديو فقط.
تغذّي لوحة مفاتيح الطوارئ قائمة محددة: إضاءة الطوارئ على طول مسارب الهروب، وفي الممرات والسلالم والمخارج وفي محطات التجمع وقوارب النجاة؛ وأضواء الملاحة وغيرها من الأضواء التي تشترطها الأنظمة الدولية لمنع التصادم في البحر؛ ومعدات الاتصال الداخلي ومعدات الملاحة على متن السفينة وبعض تغذيات الجسر وغرفة الخرائط اللازمة في الطوارئ؛ إضافة إلى دوائر كشف الحريق والإنذار ومضخّات وضوابط مختارة. والحمل مستقر ومنخفض نسبيًا مقارنة بالدفع، لكن يجب الحفاظ عليه طوال 18/36 ساعة كاملة.
أدى التحول إلى إضاءة LED إلى خفض هذه الطاقة ماديًا، مما جعل وحدات الاحتياط المدمجة بالبطاريات أكثر قدرة وعزّز حجج الكيميائيات المختومة في تركيبات الطوارئ الموزعة وحزم الاحتياط المحلية. والمخطط أساسًا تفريغ طويل مسطّح منخفض التيار مع قمم صغيرة ناتجة عن تبديل المصابيح ولوحات الإنذار والضغط على مفتاح الراديو—وهو نمط تشغيل يكافئ الاحتفاظ العالي بالطاقة والجهد المستقر أكثر مما يكافئ القدرة القصوى العالية.
يجب أن يغذّي المصدر الاحتياطي بموجب الفصل IV/13 في وقت واحد جهاز VHF والمحطة الأرضية MF أو MF/HF أو الساتلية المناسبة للمنطقة البحرية، لحركة اتصالات الاستغاثة والعجلة والأمان، وأن يشحن بطاريات الراديو النهائية الخاصة عند الحاجة. وتُحدد المدة بالقواعد وبتطبيق دولة العلم (عادةً ساعة واحدة دنيا للحمل الراديوي المحدد، مع متطلبات أطول في بعض التشكيلات وللسفن التي بلا مولّد طوارئ)؛ ويجب أن يكون المصدر مستقلًا، يُربط تلقائيًا عند فقدان التغذيات الأخرى، ومحميًا من الاستخدام غير المصرّح به لأحمال غير راديوية.
الحمل الراديوي متقطع: تستهلك أجهزة الاستقبال والمراقبة تيارًا أساسيًا متواضعًا، بينما ينتج عن إرسال الإشارة قمم تيار عالٍ قصيرة على VHF (156 ميجاهرتز) وخاصة MF/HF. وتُحجَم بطارية الاحتياط وفق أسوأ تشكيل راديوي متزامن عند الجهد المقنّن (عادةً 24 فولت)، وتُحافظ على شحنها الكامل وتُعزل عن الأحمال الأخرى. وتحكم إرشادات المنظمة البحرية الدولية وقواعد هيئات التصنيف في حساب السعة وترتيب الشحن والموقع وفي إنذارات انخفاض الشحن والعطل التي تثبت جاهزيتها الدائمة.
نظرًا لأن مولّد الطوارئ يحتاج إلى وقت للبدء والدخول على الشبكة، تشترط سولاس مصدرًا انتقاليًا يغطي الدقائق الأولى—فيغذّي الإضاءة والضوابط الحرجة التي لا يمكنها الانتظار، ويساهم في بعض الترتيبات في بدء تشغيل المولّد بموثوقية. وتؤدي هذه البطاريات مهمة قصيرة عالية السلامة: جاهزية فورية بعد سكون طويل، ودعم لبضع دقائق، ثم إعادة شحن؛ وغالبًا ما توجد قرب لوحة طوارئ ويجب أن تبدأ المحرك أو تغذّي العاكس دون تردد في حجرة باردة أو حارة أو رطبة مجاورة لحجرة الماكينات.
تقارن الصورة المتحركة الثانية بين ثلاثة مقاييس زمنية—ثوانٍ انتقالية، وساعة راديو الاستغاثة، وليل الطوارئ الذي يمتد 18/36 ساعة. ويفرض كل مقياس متطلبًا مختلفًا: تيار الذروة والجاهزية الفورية للمرحلة الانتقالية، والجهد النظيف المستقر لساعة الراديو، والسعة المستدامة والاحتفاظ بالشحن للحمل الطارئ الطويل.
تواجه بطاريات السفن اهتزازًا وصدمات مستمرة من المحركات والأمواج، والتمايل والترنّح الطولي (إذ يجب أن تعمل المعدات عند زوايا ميل وترنّح محددة)، ورطوبة عالية وهواءً مالحًا أكّالًا، ونطاقات حرارة واسعة. وتؤطر معايير التركيبات الكهربائية البحرية من سلسلة IEC 60092، ومعيار التوافق الكهرومغناطيسي IEC 60533 للسفن، وIEC 60945 لمعدات الملاحة والراديو البحرية (الحماية البيئية والتوافق الكهرومغناطيسي) التصميم وبيئة الاختبار؛ وتُعتمد المعدات الحاملة لعلامة دفة السفينة (wheel mark) بموجب التوجيه الأوروبي للمعدات البحرية (MED، التوجيه 2014/90/EU).
إن بنوك طوارئ واحتياط الراديو الكبيرة التقليدية من بطاريات الرصاص-الحمض السائلة أو النيكل-الكادميوم تستلزم غرفًا أو خزانات بطاريات مخصصة، وتهوية قسرية للهيدروجين المنبعث، وبنية مقاومة للتآكل، وصيانة الإلكتروليت، وأحواض احتواء. أما وحدات NiMH المختومة فتلغي تعبئة الماء والإلكتروليت الحر وجانبًا كبيرًا من عبء تهوية الغازات، وتتحمل جيدًا نمط الاحتياط الضحل والاهتزاز، مما يجعلها جذابة لتطبيقات الاحتياط الموزعة والأصغر—رهنًا بنطاق اعتماد النوع الذي تناقشه مقالة الاعتماد.
تعد NiMH المختومة مرشحًا قويًا للتطبيقات المركّبة على متن السفن: وحدات الاحتياط الانتقالية والمحلية، وحزم احتياط راديو GMDSS المختومة حيث تقبلها دولة العلم وهيئة التصنيف، وإضاءة الطوارئ LED المدعومة بالبطاريات وتركيبات مسارب الهروب، والاحتياط للجسر والإنذارات، والمعدات القابلة لإعادة الشحن على متن السفن. فاحتفاظها الطويل بالشحن على الرف يناسب مصدرًا قد لا يُستخدم أبدًا لكنه يجب أن يكون جاهزًا فورًا، كما أن بنيتها المختومة الخالية من الكادميوم تبسّط التركيب والصيانة على متن سفينة مأهولة.
ومن الجوهري رسم الحد بدقة: تشترط سولاس ومعايير أداء GMDSS أن تعمل أجهزة الراديو الهاتفية ثنائية الاتجاه بتقنية VHF الخاصة بقوارب النجاة (الوحدات المركّبة بعد 23 نوفمبر 1996) ببطاريات أولية، كما يجب أن تحمل الأطقم القديمة المزودة ببطاريات قابلة لإعادة الشحن بطارية أولية احتياطية بعمر تخزين لا يقل عن عامين؛ وكذلك أجهزة EPIRB وبعض أضواء النجاة هي أجهزة بطاريات أولية ذات استعداد متعدد السنوات. ولا تحل NiMH محل هذه البطاريات الأولية الإلزامية. وستحجّم المقالة التالية تطبيقات الاحتياط المشروعة على متن السفن وتقارن بين الكيميائيات وفق متطلبات سولاس/ IEC.
تقوم Weijiang Power بتصميم وتصنيع خلايا النيكل-هيدريد الفلزي المختومة وحزم البطاريات الصناعية المطابقة لها للمعدات النائية والخارجة عن الشبكة والمرتبطة بالسلامة، وتدعم شركاء تصنيع المعدات الأصلية (OEM) بأوراق أداء وفق IEC 61951-2، وأدلة سلامة وفق IEC 62133-2، وتوصيف أحمال النبض، واختبارات النطاق الحراري الواسع، والتحقق المشترك بين الشاحن والحزمة. أخبرنا بدورة عملك وتيار الذروة والنطاق الحراري وهدف الاستقلالية والمعايير التي يجب أن يفي بها منتجك، وسيحدد مهندسونا تركيبة الخلية-الحزمة التي تحمي زمن التشغيل والموثوقية والعمر الافتراضي. استعرض التشكيلة في صفحة المنتجات.
