Bát gắn rail và khung cho tấm flexible solar panel

Đây là một dự án để gắn một tấm flexible solar panel lên thuyền, dùng ống inox 1" có sẵn hoặc lắp mới, là một phần của hệ lifelines và stanchions của thuyền (hoặc được bổ sung vào đó).

Có 3 phần chính trong dự án này:

1. Các miếng góc (corner pieces) có rãnh để giữ captive square nuts, tạo thành một khung chữ nhật cho flexible solar panel bằng ống nhôm vuông ¾"

2. Các kẹp gắn (mounting clamps) được bắt chặt vào khung và dùng để gắn khung lên ống rail tròn 1"

3. Một chi tiết để gắn vào stanchion có sẵn nhằm hỗ trợ việc thêm một đoạn ống inox 1" mới phía trên lifelines hiện có. Bạn có thể không cần phần này; nó được thiết kế để vừa với stanchions dạng thuôn (tapered) trên thuyền buồm Wauquiez Pretorien.

Thiết kế này dành cho việc gắn tấm Sun Power 110 watt flexible solar panel. Có thể chỉnh cho các tấm khác bằng cách dùng các đoạn ống nhôm vuông ¾" với chiều dài khác.

Ống vuông nhôm cho dự án của mình mình mua ở Home Depot, còn toàn bộ ốc/vít, fasteners và knobs mua từ McMaster Carr.

Hãy in các corner pieces với một lớp support enforcer dạng tấm mỏng phủ toàn bộ chi tiết, và các support enforcers nhỏ kích thước 3mm x 3mm x 25mm như trong hình:

Các mounting clamps có thể in nằm nghiêng (in trên cạnh bên) mà không cần supports.

Mình in tất cả bằng PETG với nozzle 0.60mm. Mình dùng 4 perimeter shells. Cài đặt supports được “nới” để dễ gỡ khi in PETG: 0.3mm top contact Z distance, 3mm pattern spacing, 1 top và bottom interface layer, và 95% XY separation.

Chi tiết stanchion extender để thêm ống inox 1" mới được in với supports everywhere. Các chi tiết này khác nhau giữa bên mạn phải (starboard) và mạn trái (port). Lifeline có một góc rẽ nhẹ khoảng 10–15 độ tại stanchion, và sẽ được mirror giữa hai bên thuyền.

Các mounting clamps kẹp tấm đủ chặt nên không cần thanh chống (support strut) để giữ nằm ngang, nhưng bạn sẽ cần cố định ống inox 1" để nó không thể xoay. Có một khe hở nhỏ giữa hai nửa của mounting clamp ở phần bị ép lại bởi bolt siết, để khi siết vào thì kẹp sẽ ôm thật chặt.

Trên Wauquiez Pretorien, mình có thể bố trí ống inox 1" mới ở phía đuôi (aft end) bằng cách thêm một tee fitting, một đoạn ống ngắn 5.5 cm, và một co (elbow) 90 độ. Mình khoan một vết lõm nhỏ (divot) trên ống để set screw trong co tựa vào, nhờ vậy ống sẽ không bị xoay.

Fasteners gồm: vít 6/32 và square nuts cho các corner pieces; vít ¼"-20 cho các grommets của panel và mounting clamps; và ty ren (studs) 5/16" kèm knobs và square nuts — tất cả bằng inox. Nylock nuts được dùng ở vị trí bắt xuyên qua các grommets của solar panel, cũng như trên phần stanchion mount/extender.

Có một drill guide để đánh dấu vị trí cần khoan trên ống nhôm cho các corner pieces. Các mounting clamps được gắn bằng cách khoan và taro ren (drilling and tapping) lỗ trên khung để dùng vít ¼"-20.

Inox và nhôm có phản ứng với nhau, nên nếu bạn quan tâm chuyện tháo ra sau thời gian dài sử dụng, có thể dùng Tef-Gel trên ren để chống ăn mòn và cách ly đầu vít bằng long đền nylon (nylon washers). Mình thì không làm.

Hiện tại thiết kế này chưa được test ngoài biển hoặc lắp hoàn chỉnh kèm dây điện. Mình dự đoán sẽ còn chỉnh sửa nhỏ. Ví dụ, nếu máy nổ làm nó rung lạch cạch thì có thể mình sẽ cần cố định bằng shock cord. Và mình cũng chưa chắc nó giữ được vị trí nằm ngang tốt tới mức nào: có thể phải thêm một kẹp rail mount thứ ba, hoặc làm 2 kẹp đang dùng rộng hơn để tăng bề mặt tỳ (bearing surface) và kẹp chặt hơn.

UPDATE: Mình đã cập nhật corner.3mf và các file project (f3d và step) để phản ánh thay đổi mình làm ở chi tiết góc của khung. Bản cũ bị quá khít, nhất là khi ống nhôm vuông ¾" có sai số. Mình giảm 0.2mm ở chiều rộng và chiều cao của phần chui vào trong ống nhôm. Mình cũng làm lỗ đi qua grommets ở góc tấm pin lớn hơn để có chút “dư” khi lắp ráp. Mình thấy có một cái khung hơi hẹp, khiến tấm panel bị oằn nhẹ khi lắp. Hy vọng lỗ lớn hơn sẽ bù được phần bị khít này. Một mẹo nữa là nhớ gỡ sạch toàn bộ support material trên các corner pieces, bao gồm cả interface layer. Mình dùng dũa để gỡ interface layer, và cạo thêm bằng dao rọc giấy.

UPDATE NUMBER 2: Các corner pieces cho thấy là thiết kế không ổn về độ bền, đặc biệt là các góc nằm phía trong (inboard side), gần rail. Việc xoay tấm panel lên xuống tạo lực lên các chi tiết góc của khung mà chúng không chịu nổi. Mình đã upload các corner pieces chắc chắn hơn nhiều, kèm theo các file Fusion của dự án.