Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ – решение вопросов?

001

Подлинная наука не знает ни симпатий, ни антипатий: единственная цель ее — истина.

Уильям Гров.

Ученые, опираясь на геологоразведку всех видов и теоретические выкладки, утверждают, что нефти в Земле осталось не более чем на 100 лет. Политики, руководствуясь сиюминутными выгодами, снижают эту планку до 30–50 лет. Топливные компании, ведущие разработку нефтяных месторождений, либо отмалчиваются, либо уклончиво сообщают, что запасы, конечно, есть, но точно их объем определить сложно.

Короче говоря, туман, неизвестность и предчувствие глобального энергетического кризиса, неизбежно тянущего за собой глобальный же конфликт. Грустно, печально, но, похоже, неизбежно, если за ближайшие годы не изыщется какой  ни — будь недорогой в производстве и приемлемый по технологиям способ получения энергии.

Сегодня полным ходом идут исследования в области так называемых топливных элементов (ТЭ)*, которые, по мнению многих специалистов в области не только энергетики, но и маркетинга, политики etc., способны заменить собой ДВС и всякого рода другие двигатели, где энергия получается за счет сжигания нефти, газа и т. д.

Сам термин “топливный элемент” в применении к достаточно сложным источникам энергии, наверное, с точки зрения русского языка некорректен в силу того, что хорошо известный торфяной брикет тоже можно назвать топливным элементом. По всей видимости, сегодня используется узкоспециализированное название, родившееся в умах яйцеголовых** и мало понятное широким массам.

По данным, которые получила биологическая химия еще в позапрошлом веке, в каждой клетке есть свой собственный водороднокислородный энергетический элемент. В роли источника водорода в теле человека и животных выступает пища, содержащая жиры, белки и углеводы. Кислород поступает через легкие в кровь и далее подводится к клеткам. Читать далее

18.07.2015 Posted by | теория | , , , , , , | Оставьте комментарий

Новые двигатели для парусных яхт.

Volvo-Penta-D2-75

Развитие конструкции и технологии производства подвесных моторов и угловых Z-образных передач сделало возможным создание ряда оригинальных двигательно-движительных комплексов, рассчитанных на применение на парусных ях-тах и судах некоторых других типов, где возможна установка колонки не откидывающейся конструкции. 

В середине 1976г. шведская фирма «Вольво — Пента» выпустила на рынок малогабаритную дизельную установку с колонкой«110 S» («Сэйл»), которая представляет собой усовершенствованную модель установки «100 S», выпускавшейся в течение трех предыдущих лет.

В новой конструкции дизель и колонка смонтированы в один агрегат, поставляемый вместе с жесткой фундаментной плитой, изготовленной из пенопласта и стеклопластика. Монтаж агрегата на корпусе пластмассовой яхты не вызывает затруднений. В днище вырезается отверстие по размеру поперечного сечения колонки.

Нижняя поверхность уложенной сверху на днище фундаментной плиты причерчивается по обводам корпуса, а затем опиливается и тщательно подгоняется к днищу. Плита ставится на место на эпоксидном связующем и приформовывается к днищу полосами стеклоткани по периметру. В корпусе необходимо сделать еще одно отверстие (уже выше ватерлинии) — для газовыхлопа и можно ставить агрегат на место.

Зазор между корпусом колонки и фундаментом уплотняется при помощи манжеты из маслостойкой резины на неопреновой основе, армированной двумя слоями синтетической ткани, обжимаемой металлическим фланцем. Манжета одновременно является амортизатором, благодаря которому вибрация корпуса колонки не передается наружной обшивке яхты и существенно снижается структурный шум при работе двигателя.

С той же целью снижения шумности весь агрегат крепится к фундаменту на трех резино — металлических амортизаторах, а выхлопной трубопровод изготовлен из гибкого негорючего шланга. Конструкция силовой передачи аналогична примененным в стандартных поворотно-откидных колонках «Акваматик» (см. «КЯ» № 27, 1970г.).

Реверсивное устройство включает патентованную конусную фрикционную муфту, скользящую на шпонке по вертикальному валу и обеспечивающую передачу крутящего момента через одну из шестерен (они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом на верхнем ведущем валу колонки).  Верхний вал соединяется с выходным валом дизеля через эластичную муфту.

001

Обе зубчатые передачи работают в масляной ванне, причем уровень масла контролируется при помощи футштока  в   верхней  части  корпуса  колонки.  Забор охлаждающей воды осуществляется через отверстия в нижней части корпуса колонки; после циркуляции в системе охлаждения двигателя и кожухе охлаждаемого глушителя вода впрыскивается в газовыхлопную трубу (это также способствует снижению уровня шума работающего дизеля).

Профиль поперечного сечения подводной части колонки выбран после тщательных испытаний в опытовом бассейне; видимо, не без оснований в рекламном каталоге фирмы утверждается, что на ходу под парусами колонка оказывает меньшее сопротивление, чем гребной вал и кронштейн при традиционной установке двигателя.

Для яхт, участвующих в гонках, колонки снабжаются гребными двухлопастными винтами с лопастями, автоматически складывающимися при остановке дизеля. Между ступицей винта и корпусом колонки установлен цинковый протектор, обеспечивающий эффективную защиту деталей от электрохимической коррозии. Кроме того большое внимание уделено антикоррозийному покрытию всех деталей.

К достоинствам установки можно отнести возможность монтажа дизеля как в нос, так и в корму от вертикальной оси колонки, в зависимости от особенностей планировки яхты или требований центровки. Колонка «110 S» комплектуется одним из четырех малогабаритных дизелей «Вольво — Пента»: одноцилиндровым «МО5А» мощностью 7,5 л.с. (вес агрегата в сборе 128 кг), двухцилиндровыми «МО7А»—13 л.с. (192 кг) и «МО11С» —23 л.с. (247кг) или трехцилиндровым «МВ17С»— 35 л.с. (317 кг).

Все эти дизели четырехтактные, рассчитанные на работу при номинальном числе оборотов 2500 об/мин; они имеют чугунные блок и головки цилиндров, снабжены глушителями на всасывании и термостатами для регулирования температуры охлаждающей воды. Управление подачей топлива и реверсом сблокировано в одной рукоятке, что, помимо удобства для рулевого, обеспечивает еще и мягкое переключение реверсивной передачи на пониженных оборотах дизеля.

002

На схеме приведены габаритные размеры агрегата «МВ5А/110S» с самым маломощным 7,5-сильным дизелем. Рабочий объем его цилиндра — 443 см3, диаметр — 84 мм, ход поршня—80 мм. Для уменьшения габаритной высоты ось цилиндра наклонена к вертикали под углом 45°. При 2500 об/мин удельный расход топлива составляет 220 г/л.с.ч; дизель развивает при этом максимальный крутящий момент 2 кгм.

Колонка снабжается обычным гребным винтом диаметром 355 мм и шагом 178 мм или винтом со складными лопастями, имеющими тот же шаг (винты на установке с 23-сильным дизелем имеют диаметр 406 и шаг 279 мм). Стандартная поставка включает также 40-литровый бак для топлива; этой емкости хватает для непрерывной работы дизеля «МО 5А» в течение 19 ч.

Дизельные агрегаты «Вольво — Пента» надежны, неприхотливы и экономичны в эксплуатации, безопасны в пожарном отношении, развивают достаточно большой крутящий момент, что особенно важно на тихоходных яхтах. Единственное, что может не удовлетворить конструкторов яхт — это сравнительно большой вес и габариты двигателя.

В самом деле, удельный вес 7,5-сильной установки составляет 17 кг/л.с., а двух более мощных — 8,3 и 9 кг/л.с. Естественно, что появление на международном рынке подобного же агрегата, но скомпонованного с легким двухтактным бензиновым двигателем, вызвало значительный интерес.

Речь идет об установке «Зефир», выпускаемой с 1976 г. американским концерном «ОМС» — производителем широко известных подвесных моторов «Эвинруд» и «Джонсон». Это своеобразный подвесной мотор, но без обычной дейдвудной проставки и системы подвески на транец.

003

004

Двигатель применен от стандартной 35-сильной модели, но вследствие ограничения числа оборотов верхним значением  3700об/мин нормальная эксплуатационная мощность установки уменьшена до15л.с. Этого достаточно, чтобы обеспечить скорость 4—5 уз тяжелой яхте или плавучей даче при умеренном расходе горючего. В то же время благодаря снижению напряженности работы двигателя существенно увеличивается его моторесурс.

Удельный вес установки всего 2,9 кг/л.с., общий вес — 43 кг. Данных о расходе горючего фирма не приводит, но, вероятно, по аналогии с другими двухтактными бензиновыми двигателями подобной мощности он составляет что-то около 350 г/л.с.ч. Таким образом, этой установке 40-литрового бака может хватить всего на 5—5,5 ч непрерывной работы двигателя.

Можно еще отметить, что цилиндры двигателя имеют рабочий объем 521 см3 при диаметре 76 мм и ходе поршня 57 мм; двигатель снабжен электронной бесконтактной системой зажигания и термостатом в системе охлаждения. Заборник охлаждающей воды расположен в подводной части колонки, а выхлопная труба выводится в транец или борт судна выше ватерлинии.

Конструкция силовой передачи практически идентична конструкции подвесного мотора— с расположением реверсивной кулачковой муфты на гребном валу и передаточным числом 14 : 28 (1 : 2). Таким образом, при нормальной частоте вращения двигателя гребной винт развивает 1850 об/мин (у «Вольво — Пента» «1105» —1500 об/мин). Колонка снабжается трехлопастным гребным винтом диаметром 279 и шагом 228 мм или двухлопастным винтом 305 X 203 мм, с которыми развивается упор на швартовах свыше 110 кг.

cache_2422649360

 

Пытаясь расширить возможную сферу применения этого агрегата, концерн «ОМС» в сентябре 1976 г. объявил международный конкурс на лучший проект судна, в котором конструктор предусмотрел бы устаковку «Зефира».

Итоги были подведены через год— на очередной международной торгово-промышленной выставке катеров, лодок и яхт в Чикаго.  В конкурсе приняли участие 116 конструкторов малых судов из 16стран.

Первую премию присудили американскому конструктору Питеру Шмитту за проект 9-метровой крейсерской яхты; вторую — знакомому читателям «Катеров и яхт» по прежним публикациям Дэвиду Бичу (Чикаго) за проект 6,1-метровой крейсерской палубной лодки-плашкоута (проект опубликован в одном из номеров сборника этого года); третью — Томасу Нортону из Нью-Йорка за проект яхты «минитонного» класса.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №73.

01.03.2015 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , | Оставьте комментарий

Вспомогательные двигатели «Вольво – Пента» серии «3000».

 1292198760_volvo-penta - 001

О маломощными судовыми дизелями шведской фирмы «Вольво — Пента» наши яхтсмены имели возможность практически ознакомиться на крейсерско-гоночных яхтах, поставлявшихся в течение ряда лет в СССР из Польской Народной Республики. Эти двигатели надежны, экономичны, развивают достаточно большой упор на киловатт мощности, что позволяет судам с большой парусностью надстроек или развитым такелажем сохранять управляемость при свежем ветре.

В настоящее время фирмой освоен выпуск четырех новых вариантов дизелей в морском исполнении, пригодных для установки на парусных яхтах и тяжелых водоизмещающих катерах. Все дизели этой серии имеют стандартную частоту вращения 3000 об/мин (отсюда и ее наименование), четырехтактные, с верхнеклапанным механизмом газораспределения, с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания, расположенную в поршне. Благодаря последней конструктивной особенности  дизели отличаются экономичностью — расход топлива на 15—20% меньше, чем у двигателей с выхрекамерным смесеобразованием (например, отечественная серия «Ч 8,5/11»).

001

Высокая частота вращения и литровая мощность (21,5—22,9 л. с./л) обусловили компактность н хорошие весовые характеристики дизелей серии «3000». Вместе с редуктором удельная масса дизелей составляет 8,5—9,75 кг/л. с. Все дизели серии комплектуются электростартером и устройством для ручного запуска (модель «МD 17» по требованию заказчика комплектуется ручным запуском). Навешенный генератор рассчитан на ток до 50 А. Он дает достаточное количество электроэнергии для нужд команды судна и позволяет подзаряжать батарею аккумуляторов солидной емкости.

Двигатели серии «3000» имеют непосредственное охлаждение забортной водой кроме моделей «МD11D» и «МD17D». Эти двигатели рассчитаны для установки на рабочие катера, которые могут эксплуатироваться   в   засоренных   взвешенными  частицами грунта водах и поэтому для повышения надежности охлаждения и продления срока службы дизелей у них двухконтурная система охлаждения с циркулирующей во внутреннем замкнутом контуре пресной водой. При небольшой переделке системы горячую (около 80°) воду можно отбирать для отопления судна или других бытовых нужд.

002

Кроме самой маленькой модели «МD5С», выпускаемой только в варианте «сэйлдрайв» — с неповоротной неоткидной колонкой «120S», проходящей сквозь днище судна, остальные дизели могут комплектоваться как этой колонкой, так и реверс — редуктором «МS2», у которого выходной вал несколько смещен вниз и направлен под углом 7° по отношению к коленчатому валу двигателя. Интересно, что в обеих конструкциях—и колонки «120S» и редуктора «МS2» применена запатентованная фирмой конструкция конусной фрикционной муфты, расположенной на вертикальном промежуточном валу между ведомыми шестернями переднего и заднего хода.

Эти шестерни соединены жестко с внутренними конусными полумуфтами и свободно вращаются на валу, в то время как скользящая по нему втулка с двумя наружными конусами соединена с валом на шлицах. В зависимости от того, с какой из двух полумуфт входит в контакт втулка, вертикальный вал получает правое или левое вращение, а гребной вал работает на передний или задний ход. Ведомые шестерни находятся в постоянном зацеплении с ведущим зубчатым коническим колесом на входном валу колонки.

003

К достоинствам описываемого устройства реверсивной муфты относится ее компактность по сравнению с дисковыми муфтами, безударное включение (удары присущи кулачковым муфтам, даже снабженным синхронизатором), высокая надежность. На конусных поверхностях сцепления муфты нарезаны мелкие канавки, в которых удерживается масло, смягчающее силу удара в момент включения переднего или заднего хода.

Колонка «120S» имеет  передаточное число 2,2: I, что при 1360 об/мин на гребном валу позволяет установить достаточно эффективный для тяжелого судна винт большого диаметра, дающий больший упор. Установки с колонкой поставляются вместе с основанием — фундаментом из стеклопластика и пенопласта, нижняя часть которого при монтаже на судне причерчивается по обводам корпуса и приклеивается к нему «мокрыми угольниками» из полос стеклоткани на связующем.

004

Достоинства моделей с индексом «120S», с одинаковым успехом работающих на парусных яхтах и моторных катерах, очевидны. Это компактность силовой установки, которую можно разместить практически в любом месте корпуса, даже у самого транца или у кормовой кромки плавникового киля, простота монтажа на судне, при котором отпадает необходимость в точной центровке двигателя с гребным валом, в установке дейдвудной трубы с сальником и т. п.

005

Три модели дизелей «МD7В/МS2»; «МD11D/МS2» и «МD17D/МS2» выпускаются с редуктором «МS2», имеющим передаточное число 2,4 : 1 или 3,0:1. В этом случае дизель монтируется традиционным способом, но зато диаметр гребного винта не ограничен расстоянием от оси выходного вала колонки до днища корпуса. Там, где требуется получить солидный упор винта и не предъявляются жесткие требования к компактности силовой установки (например, на буксирных и рабочих катерах), предпочтение отдается одной из этих моделей. С колонкой выпускаются четыре модели дизелей, включая одноцилиндровый «МD5С/120S».

image

В рассмотренной серии маломощных дизелей явно обнаруживаются характерные для современного судового дизелестроения тенденции. Это уменьшение габаритов и массы за счет повышения скорости поршня и степени сжатия (у дизелей серии «3000» соответственно около 9 м/с и 19), повышение экономичности благодаря применению непосредственного впрыска топлива в цилиндры, использование легких и малогабаритных конструкций реверсивно — редукторных передач.

Д. Антонов

Источник:  «Катера и Яхты»,  №102.

01.12.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , | 1 комментарий

Применяем автомобильные отопители для малых судов.

 pics.1 - 00 00

 Специальные отопители для малых судов не выпускаются. Применение устройств, работающих на дровах, угле или жидком топливе не всегда возможно, да и небезопасно. Мощность генераторов и аккумуляторов недостаточна для устройства на малых судах электрогрелок. Поэтому на отечественных малых судах нашли применение автомобильные отопители, в которых используется тепло воды, циркулирующей в системе охлаждения двигателя.

Эти отопители серийно выпускаются промышленностью, имеют малый вес и габариты, достаточно эффективны и не требуют большой затраты электроэнергии (для привода электровентилятора необходимо лишь до 40 вт).

Отбор воды для отопления может быть осуществлен от специального краника на головке цилиндров двигателя (рис. 1,а) или от штуцера краника для выпуска воздуха; при этом сам краник должен быть сохранен. Если выхлопной коллектор охлаждается водой внутреннего контура, прошедшей через двигатель, отбор воды можно производить от рубашки выхлопного коллектора (рис. 1,6). Вода, прошедшая радиатор отопителя, подключается к всасывающей магистрали циркуляционного насоса двигателя.

001

Рассмотренные схемы отбора воды не нарушают температурный режим двигателя, так как термостат в системе охлаждения работает в зависимости от температуры воды, выходящей из двигателя. Отопители от автомобилей разных марок отличаются по конструкции, габаритам и весу. На малом судне можно применить любой автомобильный отопитель, независимо от марки двигателя. Основными частями отопителя являются радиатор и электровентилятор, помещенные в одном кожухе.

Воздух в кабине автомобиля прогоняется вентилятором через радиатор, подогревается и возвращается в кабину, обогревая ее и обдувая лобовое стекло. В кожухе отопителя имеется специальная заслонка, поворотом которой регулируют количество воздуха, идущего на отопление и обдув ветрового стекла.

На малом судне нет необходимости обдувать ветровое стекло, в связи с чем заслонки устанавливают в положение «О», при котором весь теплый воздух идет на обогрев. На рис. 2 показан отопитель автомобиля «Москвич-407» без гофрированных шлангов и сопел  обдува ветрового стекла.  Место для отопителя выбирается в зависимости от расположения помещений и оборудования: на кормовой переборке каюты, за приборной панелью, под сиденьем или столиком либо в рундуке.

002

003

Не рекомендуется размещать отопитель под койкой. Если отопитель отгорожен от отапливаемого помещения (например, стенками рундука или основаниями сиденья), то в перегородках должны быть предусмотрены отверстия для циркуляции воздуха.

Радиатор отопителя должен быть расположен ниже расширительного бачка системы охлаждения двигателя, а горизонтальные участки трубопроводов проложены с уклоном 0,01 (1 см на 1 м длины). Трубопровод, подводящий горячую воду, необходимо проложить с уклоном в сторону отопителя, а идущий обратно — с уклоном в сторону двигателя, чтобы можно было выпускать воду из радиатора отопителя через двигатель. Если такое расположение невозможно, то в наиболее низких местах трубопровода устанавливают спускные  пробки. Если трубопровод имеет вертикальные петли, то на них нужно поставить пробку или краники для отвода воздуха.

Трубы водяного отопления должны отстоять от деревянных переборок, палубы и других сгораемых предметов не менее чем на 25 мм. Разъемные соединения труб водяного отопления в труднодоступных местах не допускаются. В местах прохода труб через водонепроницаемые переборки и палубу должны быть установлены переборочные стаканы, обеспечивающие непроницаемость палубы и переборок и надежное соединение труб.

004

Трубы системы водяного отопления нужно закрепить подвесками. При прокладке труб вдоль борта или под палубой их следует крепить только к набору, а не к обшивке.  В качестве примера на рис. 3 показана принципиальная схема системы отопления с автомобильным отопителем, установленным за приборной панелью катера. Радиатор отопителя подключен к системе охлаждения двигателя двумя трубками 14X1, которые соединяются дюритовыми муфтами.

Трубопроводы охлаждения проложены по правому борту, так как у данного катера левый борт занят тросами дистанционного управления двигателем и колонкой. Воздух для вентиляции поступает снаружи через люк, закрываемый крышкой воздухозаборника в палубе перед ветровым стеклом.

Подача горячей воды включается краником на головке цилиндров двигателя или на выхлопном коллекторе. Пользоваться отопителем можно только после прогрева двигателя до  нормальной температуры. Интенсивность работы системы можно регулировать тем же краником. Отопитель эффективно работает при температуре воды в системе охлаждения двигателя 70—80° С. Во время слива воды из системы охлаждения краник  отопителя должен быть открыт, иначе вода не будет вытекать из радиатора отопителя.

005

Включение вентилятора на катере может осуществляться обычным тумблером или автомобильным переключателем, в ручке которого при включении зажигается электрическая лампочка. В большинстве отопителей количество воздуха, проходящего через радиатор, можно регулировать путем изменения числа оборотов вентилятора поворотом ручки переключателя. В упрощенной системе охлаждения грелкой может служить радиатор автомобильного отопителя. При наличии вентиляции каюты можно не подводить к вентилятору наружный воздух.

Недостатком описанной выше жидкостной системы отопления является то, что ею можно пользоваться только при работающем двигателе. На малых судах могут применяться также воздушные отопители для кузовов и кабин. Такие отопители имеют собственные (независимые от двигателя) источники тепла, использующие дизельное топливо. Основные характеристики независимых автомобильных отопителей приведены в табл. 1. Не рекомендуется применять на малых судах отопители «0-15» и  «0-30», работающие на бензине.

006

Отопитель (рис. 4) состоит из цилиндрического корпуса, имеющего на торцах открытые патрубки для входа и выхода воздуха. Внутри установлен электродвигатель с двумя вентиляторами, один из которых подает воздух в камеру сгорания. Для полного сгорания горючей смеси предусмотрена камера догорания. Внутри отопителя имеется теплообменник, выполненный в виде кольцевых каналов, в которых холодный воздух, подаваемый вентилятором, нагревается до 80° С  за счет тепла, выделяемого при сгорании топлива. Горячий воздух не содержит никаких вредных примесей, так как он проходит по каналам, отделенным от тракта горячих газов стенками теплообменника.

Воздушный отопитель на судне удобно размещать в рундуке или подставке сиденья. Топливо к отопителю  подается самотеком по трубопроводу с запорным краном. Лучше сделать трубопровод из одной цельной красно -медной или стальной бесшовной трубки, соединяющейся с краном,  установленным непосредственно на топливном бачке, и с отопителем соединяется штуцерными соединениями.

Нельзя размещать топливный трубопровод и бачок над газовыпускной трубой. Газовыпускная труба отопителя не должна объединяться с выхлопными трубопроводами главного двигателя. Расстояние от газовыпускной трубы до топливного бачка должно быть не менее 450 мм. Как правило, газовыпускную трубу отопителя выводят вверх через палубу или крышу рубки. Вывод через бортовую обшивку может привести к попаданию забортной воды в отопитель. Приходится на трубе перед выходом ее за борт делать вертикальную полупетлю («гусек»), но при этом увеличивается сопротивление газовыпускного тракта.

007

Газовыпускную трубу нужно изолировать (например, обмотать асбошнуром), чтобы температура на поверхности изоляции не превышала 60° С.  Если теплый воздух нужно подавать в несколько помещений (например, носовую и кормовую каюты), то от отопителя в эти помещения необходимо проложить воздухопровод, для которого можно использовать тонкостенные трубы из легкого сплава.

Для подачи топлива в камеру сгорания на корпусе отопителя установлен электромагнитный насос с регулирующим клапаном. После смешения с воздухом топливо воспламеняется от свечи накаливания, которая затем (через 45—60 сек. после пуска) отключается температурным выключателем.

ec00 - 008

Для управления и наблюдения за работой отопителя на приборную панель судна или на отдельный щиток выносятся переключатель 9, контрольная лампа 8 и контрольная спираль 7 (рис. 5). Как видно из электросхемы, при переводе переключателя в положение 1 срабатывает электромагнитный клапан 4 регулятора подачи топлива, затем включаются свеча накаливания 2, электродвигатель 3, загорается контрольная лампа 8 и накаливается спираль 7.

Для выключения отопителя надо закрыть кран на топливном трубопроводе и установить переключатель на щитке управления в положение «0»— «выключено». При этом отключается также электромагнитный клапан. Электродвигатель продолжает работать, продувая камеры сгорания и охлаждая теплообменник. При понижении температуры подогреваемого воздуха до 40° С ± 15° срабатывает температурный переключатель, выключая электродвигатель и контрольную лампочку.

Отопитель можно снова включить только тогда, когда погаснет контрольная лампочка. Сложные по конструкции независимые отопители могут быть рекомендованы для больших туристских катеров, парусных яхт  и плавучих дач, а также для отопления помещений водных станций и клубов.

Г. Б. Либерфорт.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №20.

15.11.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Гидропередача на яхте: — опыт установки и наладки.

_00 00 -01

Наши яхт-илубы продолжают полу­чать яхты полутонного класса   «Картер-30», изготовленные на верфях ПНР, Хорошая ходкость, мореходность, управляемость, комфорт обеспечили яхте популярность, несмотря на неизбежное моральное старение проекта, созданного в начале 70-х годов. И все же… «тридцатка» уже далеко не та, какой была в первые годы поставии в СССР. Ныне яхты приходят в кпуб без двига­теля, гальюна, компасов и многого другого оборудования, с недостаточным комплектом парусов. Каждому экипажу, получившему новый лопутонник, предстоит многое сде­лать своими руками, чтобы довести яхту до хорошей крейсерско — гоночной конди­ции.

И, конечно, главный вопрос — это уста­новив на яхте стационарного двигателя: эксплуатировать морскую 9 — метровую яхту с подвесным бензиновым мотором далеко не безопасно, не говоря уже об экономич­ности. Задача подбора подходящего двигателя оказывается далеко не простой. Ведь нужен малогабаритный легкий двигатель малой мощности. Минимально допустимая мощ­ность — 1 п. с. на тонну водоизмещения яхты, рекомендуемая — 2 л. с./т,  максимальная — 4 л. с./т. При меньшей энерговооруженности двигатель просто не будет выгребать против ветра или течения, при большей — запас мощности невозможно использовать из-за «горба» на кривой сопротивления.

Это значит что на «Картере — 30» можно установить двигатель мощностью от 3,5 до 14 л. с. Единственный отечественный судо­вой дизепь «2 ЧСП 8,5/11» мощностью 23 л. с. в данном случае явно не подходит из-за большого веса (сам двигатель — 270 кг, плюс столько же весят реверс -редуктор, ваполровод фундамент, топливо, системы и т.д.) и габаритов. Такая силовая установка если и не «утопит» яхту, то наверняка нарушит центровку (расчетный дифферент на корму составит 70—80 мм) и существенно ухудшит гоночные качества судна. Ствренький «СМ-557Л» — неплохой двигатель, но обла­дает всеми недостатками карбюраторного бензинового мотора и, вдобавок, низкой коррозионной стойкостью в морской воде и ненадежными опорами коленчатого вала.

001

002

Экипажу нашего «Шанса» повезло: нам удалось раздобыть итальянский дизель воздушного охлаждения мощностью 8 л. с., легкий и компактный. Однако установить двигатель лод кокпитом в сочетании с тра­диционным наклонным вапопроводом ока­залось невозможно: либо не размещается гребной виит нужного диаметра, либо уклон вала получается слишком велик, либо дви­гатель «вылезает» в кают — компанию. Дело в том, что Р. Картер разрабатывал проект яхты с учетом использования гидра­влической передачи на гребной винт. Пер­вичный двигатель (дизель) в этом случае возможно разместить в любом месте, удоб­ном с точки зрения планировки каюты или дифферентовки яхты, а гребной гидромо­тор упрятать поглубже в плавник киля.

Бла­годаря гидропередаче на «Картере — 30» уда­лось сдвинуть кокпит к транцу и, уменьшив до минимума его размеры, увеличить пло­щадь жилых помещений. Мы также выбрали вариант с гидравли­ческой передачей, который проще в изго­товлении, не требует высокой точности мон­тажа и позволяет установить двигатель на амортизаторах. Основу передачи составляют гидронасос, приводимый во вращение пер­вичным двигателем, и гидромотор, вращаю­щий гребной вал. Эти элементы применяют­ся в станках, подъемно — транспортных маши­нах, в судо- и авиастроении, причем наи­большее распространение получили гидро­машины аксиально — поршневого типа.

В них несколько плунжеров, двигающихся возврат­но -поступательно, воздействуют на наклон­ную шайбу и сообщают ей вращательное движение. Эти машины надежны, долго­вечны; они отличаются легкостью и ком­пактностью (наш гребной гидромотор при мощности 10,1 кВт весит всего 12 кг и имеет длину 305 мм при диаметре 100 мм).

003

004

В нашей гидропередаче используются два гидромотора, один из которых МГ — 16 (цифра означает диаметр плунжера в мм) работает в качестве гребного двигателя, второй — МГ — 12 — является насосом. Такое сочетание обеспечило редукцию 2,4 — при частоте вращения первичного двигателя 3000 об/мин на гребном валу получается всего 1250 об/мин. Двигатель МГ — 16, конечно, рассчитан на большую мощность, чем развивает наш дизель. Но при его выборе были приняты во внимание необходимость ре­дукции и работы передачи с несколько пониженным против номинального (160 атм.) давлением, возможность установки в будущем дизеля более высокой мощности.

В схеме с двумя гидромоторами частота вращения гребного вала регулируется изме­нением оборотов первичного двигателя, а для реверсирования и получения холостого хода используется гидравлический мани­пулятор. Гидронасос всегда вращается в од­ну и ту же сторону, следовательно, напор­ный и всасывающий трубопроводы могут рассчитываться на различные давления (соответственно 160 и 2—3 атм.). Манипу­лятор 12 золотникового типа подает масло под рабочим давлением либо в трубопро­вод 5. либо в 6, при этом происходит изменение направления вращения гидромотора. После золотника отработанное масло по­падает в расширительный бак 7, откуда засасывается гидронасосом.

В схеме предусмотрены дренажные тру­бопроводы 8 и 9 для отвода в расширитель­ный бак избытка масла (до 1,5 % от объема подаваемой жидкости), просачивающегося через зазоры между цилиндрами и плунже­рами гидравлических машин. Кроме того, в системе имеется масляный фильтр 10, рассчитанный на задержание частиц с разме­рами более 16 микрон, и предохранитель­ный кпалан 11 с отводом масла в расшири­тельный бачок. Опасаясь, что ручной запуск двигателя будет затруднен из-за гидравли­ческого сопротивления фильтра, золотника и т. д., мы предусмотрели клапан, позво­ляющий отводить масло в бачок мимо этих устройств. Однако пользоваться им не приш­лось ни разу: двигатель прекрасно запуска­ется при включенной системе.

005

Дейдвуд и ваполровод, без­условно, самая сложная в монтаже часть си­ловой установки. Предусмотренная проек­том ниша дпя гидромотора в кормовой части плавникового киля имеет весьма стесненные размеры. Поэтому начать нужно с тщательного промера габаритов ниши, а лучше — изготовить точный габаритный ма­кет гидромотора и разместить его в нише. Наш гидромотор МГ — 16 «вписался» в нишу буквально с миллиметровым зазором по длине, при этом заводить его туда при­шлось по сложной траектории, вращая вокруг продольной и поперечной осей.

Убедившись, что выбранный гидромотор размещается в колодце, следует вычертить плазовый чертеж обводов корпуса в районе будущего ваполровода и пробить на нем линию вала. Положение носового конца вала определяется положением шлицевого вали­ка гидромотора, а кормового — положе­нием гребного винта, зазор между кром­кой лопасти которого и днищем должен составлять 10—15 % диаметра винта, (т. е. 40—60 мм). Угол наклона оси вала и гори­зонту не должен превышать 15о. Чтобы правильно разместить вапопровод, важно точно снять с места положение флоров, (например, их координаты по длине   oт носовой переборки кают-компании), а затем связать «внутреннюю» систему координат с «наружной», т. е. положением кор­мовой кромки киля. Лучше просверлить (изнутри!) отверстие диаметром 3—4 мм на месте будущего кронштейна и через него связать системы координат.

Дейдвудная труба должна быть доста­точно жесткой, чтобы сохранять центровку вапопровода в эластичном пластмассовом корпусе. В крайне стесненные габариты узла не вписываются ни традиционные на­бивные сальники, ни фланцевые муфты. Поэтому уплотнение вала в дейдвуде обес­печивается тремя резиновыми сальниками 25 X 42 мм, один из которых устанавли­вается непосредственно перед опорным капролоновым подшипником, а два других, разделенных промежутком 10 мм,— в носовой части дейдвудной трубы.

35 - 006

Обе полости между сальниками заполняются консистент­ной смазкой при помощи колпачковых пресс — масленок; таким образом, гребной вал вра­щается в масляной ванне. Диаметр шеек вала принят равным 25 мм по диаметру стандартных манжетных саль­ников и вала гидромотора, хотя для пере­дачи мощности 10 кВт вполне хватило бы 18 мм. Соединение гребного вала с гидромотором осуществляется при помощи жест­кой втулочной муфты. Осевое усилие от упора на заднем ходу воспринимается штифтами.

Дейдвуд выполнен из двух частей — собственно дейдвудной трубы, точеной из нержавеющей стали с приваренным к ней кронштейном, и раструба. Последний служит не только для крепления гидромотора, имея фланец и посадочную цилиндрическую часть, но и содержит в себе муфту, сальни­ки, смазочные приспособления и т. д. Обе части соединяются на резьбе. Раструб заво­дится изнутри в нишу гидромотора, а труба ввинчивается в него снаружи. После этого кронштейн устанавливается под заранее просверленные отверстия, в которые вво­рачиваются конические шпильки. На них изнутри на смоле надевается внутренняя накладка, которая обжимается гайками. По­лучается прочное, жесткое, хотя и неразъем­ное соединение. Зазор между кронштейном и корпусом выбирается с помощью текстолитовой прокладки.

Несколько слов о технологии монтажа дейдвуда. Самая сложная операция — глу­бокое сверление отверстия под дейдвудную трубу в тонком стеклопластиковом профи­ле киля. Следует вооружиться длинным (1000 —1200 мм) сверлом диаметром 20 — 22 мм. Можно приварить ровный стальной лруток к стандартному сверлу и как следует отцентровать его. Разметив положение входного отверстия на кормовой кромке киля, нужно выпилить ножовкой кусок пластика, с тем, чтобы образовалась плоская площадка, высота которой соответствует диаметру отверстия (36 мм). В центре этой площадки засверливается 6-миллиметровое отверстие на глубину 30—50 мм, которое служит для центровки сверла на входе.

570 - 007

За­тем на расстоянии 500 — 600 мм от задней кромки киля устанавливается центрирующая мишень. Она делается из куска толстой фанеры или доски твердого дерева и кре­пится с помощью досок к кильблокам перпендикулярно оси вала. Через отверстие в центре мишени пропускается длинное сверло, которым, с помощью малооборотной сверлильной машины, удается просверлить отверстие на всю глубину (330 мм). При этом следят, чтобы отклонение оси не превышало 1 — 1,5 мм на борт. Затем отверстие рассвер­ливают, постепенно увеличивая диаметр свер­ла; можно использовать и развертки. Диа­метр отверстия должен на 2—4 мм превы­шать диаметр дейдвудной трубы. На перед­нюю кромку флора в месте выхода из нее дейдвудной трубы наклеивается текстолитовый фальшфлор толщиной 10 мм.

Затем в отверстие вводят и собирают дейдвудную трубу. К раструбу снизу болтом крепится скоба, лапки которой через   деревянные прокладки приформовываются к корпусу, а затем оклеиваются стекло­тканью в 4 — 5 слоев. После закрепления крон­штейна заформовывается место выхода тру­бы из киля, зазор между трубой и корпу­сом заполняется смолой, а раструб замоноличивают в отверстии фальшфлора. Важно вести монтаж дейдвуда, а затем и валопровода при свободно висящем киле, ни на что снизу не опирающемся. В противном случае после спуска яхты на воду от деформации эластичного корпуса вал может заклинить!

Давление в напорных трубопроводах достигает 160 атм., поэтому к трубопрово­дам и их соединениям предъявляются до­вольно жесткие требования. Напорные трубопроводы можно изготовить из труб нержавеющей стали, либо применить специальные армированные шланги, монтаж которых проще. Для передачи мощности 5—10 кВт достаточно условного прохода труб и арматуры 10—12 мм. И трубы, и шлан­ги соединяются штуцерными соединениями; штуцеры ввертываются в механизмы и арма­туру на красномедных прокладках. Слив­ные и дренажные трубопровод ы выполняются из обычных дюритовых шлангов, рассчитанных на давление 5 атм.

aksporshreg - 008

Пятилитровый расширительный бачок изготовлен из бракованной заготовки сильфонного компенсатора. Гофры, обдуваемые потоком воздуха от двигателя, способствуют охлаждению масла, а эластичность сильфона позволяет эксплуатировать его с закры­той пробкой: масло не проливается на кач­ке и не окисляется на воздухе. Нижнее донышко сильфона имеет кони­ческую форму; в его вершине расположен штуцер для слива масла. В этот же конус вварены еще пять штуцеров для дренажных, сливных и заборного шлангов. Важно, что­бы масло поступало в бак снизу, не распы­ляясь в воздухе (во избежание окисления) и в то же время штуцеры должны на 100— 150 мм возвышаться над днищем бачка, что­бы создать зону отстоя.

Фундамент под двигатель мы изго­товили сварным из легкого сплава (по шаблонам с места) и приформовали его к обшивке. Верхние поперечные платики фун­дамента отфрезерованы в горизонтальной плоскости, к ним при помощи призонных болтов крепятся две продольные балки, опорные поверхности которых наклонены под 45 ° к ДП. На такой фундамент можно ставить любой двигатель— достаточно сдви­нуть или раздвинуть балочки. Благодаря наклону опорных поверхностей осевые линии амортизаторов проходят вблизи центра тяжести двигателя, что способствует хорошей амортизации. Поскольку двигатель не имеет механической связи с гребным валом, мы установили его на «мягких» одновитковых пружинных амортизаторах типа АКПО, что существенно снизило вибрацию при малой частоте вращения коленвала.

Топливную цистерну емкостью 40 л закрепили под кокпитом к продольной переборке. Цистерна — узкая и высокая, разделена отбойным листом и имеет две горловины для осмотра и чистки, а в нижней части отстойник. Топливо подается в ниж­нюю часть цистерны; приемная труба свя­зана дюритовым шлангом с палубной втул­кой, установленной на комингсе кокпита. Заливная воронка снабжена сеткой и ввинчи­вается во втулку. Воздушная трубка выве­дена в стойку кормового релинга, что гаран­тирует от попадания воды в цистерну.

Всякому двигателю воздушного охлажде­ния свойственны сухой и горячий отрабо­тавший газ, повышенная шумность при рабо­те. Для более эффективного глушения шу­ма выпуска мы применили два глушител я. Первый из них — отрезок гибкого метал­лизированного шланга большого диаметра (Ду = 52 мм) длиной около 700 мм, который одновременно служит гибким элементом для соединения двигателя с выхлопной тру­бой. Впуск отработавших газов по касатель­ной к поверхности шланга и многочисленные гофры способствуют хорошему глушению шума. Объем такого простейшего глушителя рекомендуется делать в 4—5 раз больше объема цилиндра двигателя.

2b -009

Далее выхлопной трубопровод выпол­нен из нержавеющей трубы 38 X 2, изолиро­ванной асбопухшнуром и обшитой асбесто­вой тканью. В нижней его части предусмо­трена пробка для спуска конденсата, а в кор­мовой, в районе транца, приварен второй глушитель — коробка из миллиметровой не­ржавеющей стали, служащая также ловуш­кой для воды, которая может попасть в выхлопной тракт при накате волны с кормы. Через короткий сильфон Ду = 40 этот глу­шитель соединен с поплавковым клапаном, установленным в системе выпуска близ тран­ца. Основной элемент клапана — полый шар из нержавеющей стали.

Мы ожидали, что воздушное охлаждение дизеля создаст определенные проблемы при установке его на яхте. Эти опасения, к счастью, не оправдались. «Воздушник» на яхте — уже не экзотика: ныне каждая шестая яхта в мире имеет двигатель воздушно­го охлаждения. Он примерно вдвое легче равного по мощности двигателя водяного охлаждения, проще по конструкции и в эксплуатации, не требует забортных отвер­стий, арматуры, трубопроводов, а в холод­ную погоду служит неплохим отопителем внутренних помещений.

Основной недостаток — шумность — мало существенен для яхтсменов, плавающих в основном под па­русами. Главная же проблема при уста­новке на судно — подвод и отвод охлаж­дающего воздуха. Первая ее часть решается легче — достаточно в машинном кожухе сделать отверстие (одно большое, закрытое сеткой, или несколько малых) общей пло­щадью 35—40 см на каждую лошадиную силу мощности двигателя.

Отводить нагретый воздух от двигателя рекомендуется по воздуховоду, сечение которого выбирается из расчета 20— 25 см л. с. Его желательно вывести выше уров­ня палубы и закрывать водонепроницаемой крышкой. Поскольку удобного для этого места позади кокпита нет, мы остановились на «временной» схеме, которая скорее все­го сохранится навсегда: просто приоткры­ваем крышку левого рундука в кокпите! Как показал опыт, в дождь дизель может рабо­тать в течение короткого времени, доста­точного для швартовки и т. л. (на неболь­ших оборотах], и при закрытой крышке без перегрева.

Дистанционное управление золотником гидропередачи, рейкой топлив­ного насоса и центробежным регулятором объединено в одном пульте так, что реверс и регулирование числа оборотов осущест­вляются движением одной рукоятки. Пульт содержит три кулачка, сидящих на двух соосных валиках и помещенных в общую коробку, набранную из алюминиевых и ла­тунных пластин. Один кулачок с рабочим ходом от —30 до + 30 связан жесткой тя­гой с золотником и обеспечивает переклю­чение направления вращения гидромотора [«вперед» — «нейтраль — «назад»). Вто­рой кулачок управляет рейкой топливного насоса. Его рабочие участки лежат за преде­лами интервала реверса, а участок от + 30 до —30 —цилиндрический: радиус его соответствует минимально устойчивой частоте вращения коленвала двигателя, т. е. хо­лостому ходу.

Третий кулачок приводит в действие центробежный регулятор и исполь­зуется дпя запуска и остановки двигателя. Два последних кулачка через коромысла связаны с органами на двигателе тросика­ми в боуденовских оболочках. Таким обра­зом, для реверса с полного переднего хода достаточно потянуть рычаг ДУ назад. Сна­чала второй кулачок сбросит обороты двигателя, затем первый, вступив в работу, пере­ключит золотник гидропередачи, после чего постепенно увеличатся обороты заднего хо­да. Налицо безупречная защита: невозмож­но, даже в суматохе, сделать реверс на полных оборотах, что частенько случается при традиционных установках с реверс-ре­дуктором.

В заключение замечу, что в ленинград­ских яхт-клубах экипажи еще двух «Карте­ров-30» применили описанную здесь схе­му гидропередачи. В качестве первичных двигателей ими были использованы отече­ственные карбюраторные двигатели «УД- 12» и «ДМ-1».

В. Волостных. 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №122.

 

28.09.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , , , | Оставьте комментарий

Подвесник на «водоизмещайке» или парусной яхте.

00 00Насколько решительно делится водоплавающее сообщество на сторонников моторного и парусного досуга, настолько же четко происходит деление водномоторников на убежденных сторонников подвесных и стационарных двигателей. Обсуждение вариантов оборудования двигательной установки на Интернет-форумах давно отнесено к тематике «священных войн», которые с разной степенью накала могут тянуться годами. Оставим разговоры о чисто эксплуатационных аспектах дилеммы «стационар-подвесник», таких как ресурс, доступность сервиса, компактность и защищенность конкретного исполнения энергетической установки. Обсудим эффективность самого принципа приведения в вижение судна с помощью высокооборотного агрегата-моноблока, чьи параметры достаточно жестко заданы заводскими конструкторами и каталогами поставляемых винтов.

Если принять, что эффективность подвесного мотора (ПМ) как движительного комплекса максимальна на легких глиссирующих лодках – КПД винта более 65%, и равна нулю в случае его работы в швартовном режиме, то в промежуток между этими крайностями попадает множество режимов движения судна, при которых КПД привода можно считать приемлемым с той или иной мерой допуска. Какой будет эта мера – зависит от разных соображений и конкретики задачи. Обсудим применимость ПМ в чисто водоизмещающем режиме движения, характерном для парусных яхт, шлюпок, баркасов.

ПМ компонуется на «чистокровном» водоизмещателе с ахтерштевнем не без трудностей. Для него оборудуют колодец с несущей переборкой либо выносной кронштейн, при этом приходится решать проблемы возможного заливания попутной волной, прохватов воздуха винтом при качке, мириться с повышенным расходом топлива. Тем не менее, самодеятельные конструкторы зачастую идут на установку ПМ на своих круизерах, поскольку это существенно проще и часто дешевле, чем оборудовать полноценный стационарный привод с дизелем.

001

В чем очевидный минус подвесника в нашем случае? Его редуктор и винт оптимизированы для применения преимущественно на быстроходных лодках. Передаточное число редуктора в зависимости от модели мотора находится в пределах 1.8–2.1, что при стандартных оборотах коленчатого вала 5200–6000 об/мин дает частоту вращения винта примерно вдвое выше, чем у сопоставимого стационара. Винты ПМ поставляются в нескольких типоразмерах, ограниченных конструкцией редуктора; стандартные диаметры – 8.75, 9.25, 10, 12, 14 дюймов (215, 230, 250, 300, 350 мм; на практике диаметр может немного отличаться от нормативного).

Противники подвесных моторов утверждают, что в случае установки на водоизмещающих лодках винт обычного, неспециализированного ПМ работает в режиме, далеком от оптимального, и его КПД получается ничтожным. Проверим, так ли это.

Идем от винта

Работа некавитирующего гребного винта полностью опиисывается серийными диаграммами K1 — /\ –(Справочник по малотоннажному судостроению под ред. Б. Г. Мордвинова, 1987 г., далее все ссылки – на него). Диаграмма (рис.1) представляет собой зависимость характеристики упора K1  от относительной поступи винта /\  = v/nD, где v – скорость потока на винте, n – частота вращения гребного вала об/с, D – диаметр винта, м. Именно величина поступи в наибольшей степени характеризует эффективность винта.

002

Для типичных трехлопастных винтов с дисковым отношением (ДО) около 0.5 наибольший теоретический КПД n=max) отмечается при /\ > 0.7. При уменьшении поступи по какой-либо из трех причин (скорость, диаметр, обороты) эффективность винта падает, причем более активно – в области малых значений . Не забудем учесть влияние среднестатистического корпуса: снижение скорости потока в винте на 15% и рост силы сопротивления за счет подсасывания потоком от винта на 17%.

Примем в качестве граничного значение КПД около 50%: с одной стороны, для получения более высокой его величины поступь винта необходимо увеличивать существенно, что сопряжено с конструктивными трудностями. С другой стороны, при такой норме эффективности уменьшение поступи, скажем, от ухудшившихся условий плавания, еще не приведет к сильному падению КПД – останется запас на компенсирующий рост упора. Обозначим характеристики наилучшего винта, имеющего принятый n=0.5 и попытаемся выяснить, каким требованиям должно удовлетворять водоизмещающее судно, чтобы работающий на него совместно с ПМ винт смог удержать заданный уровень эффективности.

Очевидно, это будет некоторое нижнее ограничение по ходовым качествам – для успешной работы ПМ судно должно быть достаточно легким на ходу. Насколько? Проведем оценочный расчет. Он будет приблизительным, не учитывающим многие факторы, способные повлиять на эффективность работы ПМ на борту водоизмещателя, но включающим основные присущие этим судам зависимости, и поэтому полезным для принятия решения о применении ПМ на тихоходном судне.

003

Режим 1: наилучший из компромиссных.

Сначала на диаграмме K1- /\  для трехлопастных винтов с ДО 0.5 выберем рабочую точку. Ей предпочтительно лежать на линии режимов, наиболее эффективных по оборотам, которая отмечена на диаграмме символами K’d .C учетом снижения КПД от влияния корпуса примем, что приемлемый для водоизмещателя трехлопастной винт имеет шаговое отношение H/D около 0.88 и поступь 0.495 при коэффициенте упора, равном 0,203 (точка 1 на рис.1). Вычислим развиваемый им упор и требуемую для вращения мощность при стандартных значениях диаметра. Для нахождения оптимальной  частоты вращения не хватает знания скорости движения судна. Ей надо задаться.

Известно, что для классического водоизмещающего корпуса существует предельная скорость движения, превышать которую приложением дополнительной мощности не имеет смысла – сопротивление движению начинает расти при этом очень быстро. Предел приходится на относительную скорость Fr = \/gL равную 0,35 – 0,4. Значит, можно сопоставить абсолютному значению предельной скорости (именно на этой скорости обычно и ходят водоизмещающие катера) соответствующую ему длину судна по ватерлинии L. Таким образом, для нескольких значений типовых диаметров по формулам справочника получаем обороты, упор и требуемую мощность в зависимости от заданной длины корпуса. Полученные зависимости приведены на рис. 2.

004

Как видно по результатам, область «компромиссных» оборотов для большинства типовых винтов приходится примерно на середину рабочего диапазона ПМ (2500–3500 об/мин при передаточном числе редуктора 1.85–2).  Это значит, что ПМ, располагающий максимальной мощностью примерно вдвое большей, чем требуется, при работе «вполгаза» может обеспечить заданную эффективность работы винта, если сопротивление движению не превысит расчетного значения упора. Винт диаметром 300 мм (12”)  заметно превосходит остальные по упору, но требует настолько же меньших оборотов при возросшей мощности, что создает трудности при подборе подходящей модели ПМ.

Режим 2: альтернативный.

Считается, что винт для ПМ, используемого на тихоходном судне, должен иметь малый шаг и малое H/D. Важно ли это в нашем случае? Переместим рабочую точку вдоль линии постоянного КПД, равного тем же 53% (ранее мы набросили 3% на ухудшение эффективности винта от влияния корпуса) с линии оптимальных оборотов вниз на линию H/D=0.75 (точка 2 на рис. 1). Такое шаговое отношение обычно имеют наиболее «легкие» винты ПМ, которые можно приобрести в магазинах. Поступь немного снизится, уменьшится и коэффициент упора.

Так как скорость и диаметр остались теми же, «легкий» винт потребует несколько более высокой частоты вращения, за счет ее упор несколько вырастет, примерно на 3%, на столько же возрастет и потребляемая мощность, но это, по-видимому, скажется на работе ПМ несущественно – ведь он выдает лишь половину своих возможностей. Делаем вывод: при работе ПМ на «компромиссных» оборотах шаговое отношение винта несущественно влияет на эффективность его работы на водоизмещающем корпусе. Чуть выше обороты – чуть выше расход топлива и выдаваемый упор, но это некритично для нашей задачи.

005

Режим 3: «кавалерийский».

Предположим, что у нас нет уверенности в достаточной ходкости нашего судна, и ради того, чтобы не приобретать более мощный мотор с увеличенным диаметром винта, мы поступимся 10% КПД  и поднимем крейсерские обороты. Здесь уместен «легкий» винт с H/D=0.75, рабочая точка которого перемещается влево, в сторону существенно более низких поступей, а обороты приближаются к типичным для подвесника (точка 3 на рис. 1). Упор вырастает в 1.8 раз, потребная мощность – более чем в 2 раза.

Конечно, ходить в таком режиме себе не пожелаешь – мотор гудит на полную, жжет топливо так же. Но, с другой стороны, если мы остаемся в границах режима движения при Fr<0.4, то падение КПД винта до 40% – не слишком тяжелый крест при использовании ПМ в качестве вспомогательного. Хуже то, что запас мощности при этом заметно снижается, и если внезапно задует напористый встречный ветер на пару с волной, то, возможно, планы путешествия в этом случае придется поменять.

«Съедобное–несъедобное»

Мы обозначили возможности подвесника при работе на условно-оптимальных оборотах в составе привода водоизмещающего судна. Подходим к наиболее важному моменту исследования: какое судно можно считать достаточно ходким для того, чтобы выполнилось условие «КПД 50%»?  Для этого необходимо произвести расчет сопротивления некоторого типичного корпуса в поставленных условиях и определить численное значение наиболее влияющих на ходкость его характеристик.

006

Задача, вообще говоря, дает неограниченное пространство решений, поэтому зададимся следующими вводными. Пусть корпус по своим параметрам соответствует моделям «Серии 63» Тейлоровского бассейна с удлинением L/B=3 при длине по ватерлинии от 5 до 8 м.  В качестве критического для ходкости параметра принято водоизмещение V, которое вычислялось по относительному L /V1/3 , принимающему значения в диапазоне 4,5 – 6,5; оно определяет величину остаточного сопротивления, к которому затем прибавлялось сопротивление трения, вычисленное стандартным методом, и сопротивление дейдвуда ПМ.

Смоченная поверхность оценивалась по формуле Тейлора как 3·\/LD Варьирование длины и водоизмещения дало однозначно определенную «поверхность возможных сопротивлений». Пересечение ее с плоскостями, соответствующими упорам стандартных винтов при различных длинах корпуса дают линии в координатах «длина-водоизмещение», по которым и можно судить о применимости ПМ на корпусах с конкретным соотношением длины и водоизмещения (рис. 3).

Каждая из линий, соответствующая винту с определенным диаметром, для граничного значения КПД делит область возможных сочетаний длины и водоизмещения на две части. Суда с L и V, которые попадают ниже линии данного винта, можно разогнать до предельной скорости при эффективности движителя не хуже заявленной. Те, что лежат выше линии – тяжелы на ходу, и винт ПМ не достигает заданного уровня эффективности.

Видно, что длинные суда, приводимые в движение ПМ, поставлены в более жесткие рамки по допускаемому водоизмещению, чем короткие. Например, чтобы достичь скорости 10–11 км/ч под подвесным мотором, сохраняя n =0.5, 5–6–метровая лодка под 6–8–сильным ПМ с винтом диаметром 8.5 дюйма должна иметь полное водоизмещение не выше примерно 500 кг. При условии установки мотора с винтом большого диаметра можно позволить себе превысить тонну в водоизмещении, но и это довольно жесткое требование для владельца круизного тихохода.

007

Ослабив же требования к эффективности винта, можно значительно расширить массогабаритные пределы применимости ПМ на водоизмещателе. Видно, что под 10–15–сильным мотором можно успешно гонять на предельной скорости полуторатонные корпуса, но уже на оборотах от 3500 об/мин. А под винтом диаметром 300 мм «на ура» пойдут и трехтонные парусные яхты, жаль только, что маломощные подвесники с винтами такого диаметра – большая редкость.

Нетрудно видеть, что в условиях нашей задачи для каждого из диаметров независимо от длины судна существует предел водоизмещения, переступать который не стоит ради сохранения заданного значения КПД. Можно «привязать» значение достижимого КПД к некоторому критерию, отражающему связь между диаметром винта ПМ и водоизмещением судна, например к соотношению D/V1/3 . Просле живается явно выраженное соответствие: для получения на винте обычного ПМ n=0.4 величина D/V1/3 должна быть не меньше 0.2, а для n=0.5 – не меньше 0.27.

Ситуация упрощается в случае применения ПМ с грузовым редуктором, передаточное число которого доходит до 2.5–2.9. Не обременяя владельца избыточным весом, такой двигатель крутит винт увеличенного диаметра, что значительно расширяет границы применимости подвесника.

Выводы

Как видим, рамки условий успеха подвесника на водоизмещающем корпусе довольно тесны. Но что бы ни говорили противники установки ПМ на тихоходные шлюпки обладающий двойным запасом мощности мотор способен и выдать достаточный упор, и иметь пропульсивный КПД не хуже иного «колхозного» стационара, а если он еще и четырехтактный, то окажется очень достойной альтернативой, легкой, компактной и не слишком шумной. Применение четырехлопастного винта вместо трехлопастного несколько поднимет упор.

Принципиально важно не превышать сопротивление движению. В случае тяжелого на ходу корпуса маленький винт ПМ может превратиться в «миксер», впустую сверлящий воду, поэтому для достижения достойного значения эффективности его работы необходимо ограничивать относительную нагрузку на винт, в частности, поддерживать максимальное соотношение между диаметром винта ПМ и водоизмещением вашего судна.

А. Д.

Источник:  «Катера и Яхты» ,  №236.

 

 

 

04.08.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Перспективен ли электропривод?

 

00 00

30 лет назад мне довелось пройтись на одной из первых «электролодок» по стаффордширскому каналу. Тогда это мне показалось последним словом техники, и я предположил, что в будущем подобные суда станут очень популярны. Внаши дни этого пока не случилось, однако вполне вероятно, что новейшие технологии скоро поспособствуют воплощению идеи прогулочного электросудна в жизнь. Конечно, понятие «практичность» зависит от личных требований конкретного пользователя. Самые современные электрические силовые установки плавно и бесшумно проработают как минимум два-три часа до того, как понадобится дозарядка, и этого может быть достаточно при кратковременной эксплуатации. Прогресс в конструкции аккумуляторов сделал их перезарядку возможной даже на борту компактного судна.

Вдобавок, появились пропульсивные системы, использующие электропривод только тогда, когда требуется бесшумность хода либо запрещено загрязнять окружающую среду выхлопом. Эти гибридные установки сочетают электромотор и дизельный двигатель, переключение между которыми происходит нажатием кнопки. Они схожи с автомобильными системами гибридного привода, за одним важным исключением: аккумуляторы автомобилей-гибридов дозаряжаются за счет энергии, выработанной генератором во время торможения и движения под гору, что немыслимо в море или озере.

Выходит, суда-гибриды не только не экономичнее обыкновенных – выхлопных газов они выбрасывают столько же. Фактически, такие системы привода требуют больше топлива, чем обычные двигатели внутреннего сгорания, т.к. даже при использовании электропривода дизельная часть установки все равно является основным устройством заряда аккумуляторов. Подзарядка от берегового источника теоретически экономит дизельное топливо, но продолжительность такого заряда очень невелика, после чего опять придется пустить в ход двигатель. Использование энергии солнца широкого применения пока не имеет, хотя пара экспериментальных судов уже ходит исключительно на солнечных батареях.

001

Третий способ применения электричества в море – использование генератора для получения энергии, напрямую сообщаемой главным электромоторам. Этот вариант наиболее эффективен и рационален для поддержания постоянной крейсерской скорости в дальних походах. В этом случае для сочетания двух систем привода возможна установка аккумуляторов.

У каждого из трех описанных методов электропривода есть преимущества и недостатки. Чисто электрическая система, использующая аккумуляторы в качестве источника питания и заряжаемая с берега – наиболее проста. Современные аккумуляторы, например литий-ионные, обладают зарядом, достаточным для плавания длительностью два-три часа. Это довольно старая технология, уже много лет используемая рыбаками в виде вспомогательных подвесных моторов. Современные глиссирующие катера, оборудованные такими системами привода, могут поддерживать максимальную скорость в течение примерно 20 минут, и еще остается запас, достаточный для последующего возвращения малым ходом.

002

В данном случае важен выбор мотора, стационарного или подвесного. Спортивный катер Bolt 18, выпускающийся компанией Fairlie Yachts, развивает скорость до 25 уз и приводится в движение 100-сильным электромотором, питающимся от литий-ионного аккумуляторного блока. Американская Regen Nautic, разработавшая систему привода для этого судна, также может предложить подвесной электромотор мощностью в 200 л.с. Норвежские РИБы Goldfish под 140-сильным подвесным электромотором летают со скоростью в 40 уз. Важнейшей задачей при проектировании таких судов является соразмерность веса аккумуляторов скоростному потенциалу, т.к. излишне тяжелое судно особо и не разгонится.

Автоматизация управления работой системы привода намного улучшает КПД двигателя. Такая система подаст сигнал о низком уровне заряда аккумулятора так же, как датчик топлива показал бы отсутствие солярки в баке обыкновенного катера. Электромотор может располагаться на корме судна как выше, так и ниже ватерлинии. Он может находиться в ступице винта или быть частью привода, где статор встроен в наружную поверхность туннеля винта. В этом случае винт «вывернутого наизнанку» мотора вообще не имеет ступицы.

003

004

Гибридные системы тоже используют компьютерные технологии для регулировки потребления электрического заряда. В этих «комбинированных» системах электромоторы исполняют роль генераторов при работе дизельного мотора. Поэтому, несмотря на то, что «гибрид» звучит экологически чище, на самом деле они выделяют больше выхлопных газов по сравнению с традиционными дизельными установками. Немаловажно и то, что гибридные установки дороже традиционных систем привода. При установке гибридной системы стоимость судна возрастает на 10%; кроме того, увеличивается и водоизмещение судна из-за добавочного веса аккумуляторов. Единственное преимущество гибридной системы – возможность бесшумной и безвыхлопной эксплуатации…

Слабые продажи гибридных судов у разных производителей объясняются, скорее всего, высокой стоимостью. Некоторые производители, например Steyr и Nanni, предлагают иное решение гибридной компоновки: электромотор/генератор устанавливается между двигателем и редуктором. Такая схема достаточно проста и удлиняет систему привода всего на 20 см. Переключение с дизельного мотора на электрический производится кнопкой. Компания Greenline подошла к вопросу о компоновке гибридной системы привода с другой стороны. Она комплектует судно 165-сильным дизельным двигателем Volkswagen с электромотором-генератором, установленным на карданный вал.

Такая чисто гибридная компоновка хорошо сочетается с конструкцией корпуса. Яхта развивает скорость в 15 уз на дизельном ходу и расходует всего 4 л/ч при скорости в 7 уз, что уже сравнимо с характеристиками традиционных яхт. В электрическом режиме судно приводится в движение электромотором мощностью 7 кВт. Уникальная черта Greenline в том, что на крыше рубки установлены солнечные батареи. Вырабатываемых ими 1.3 кВт электроэнергии достаточно для поддержания скорости в 3.5 уз. Чисто электрическое движение удобно в гаванях и на внутренних водных путях, и это может стать залогом существования данных широкопрофильных систем привода.

005

Пожалуй, самое эффективное решение – это система электропривода, где генератор подает напряжение прямо на электромотор, соединенный непосредственно с винтом, таким образом приводя судно в движение только за счет работы генератора. Такая система не бесшумна, но зато оказывается эффективнее альтернативных компоновок. Французская компания Rhea Marine производит 8-метровый катер, способный развивать скорость в 24 уз в дизель-электрическом режиме. Два 100-сильных электромотора достаточно компактны, а генератор можно расположить даже на палубе. Применение дизель-генератора выгоднее прямого дизельного привода, так как рабочий режим генератора можно оптимизировать. Вдобавок генератор может питать все электроприборы и бортовые системы. Само собой, желательно иметь и запасной генератор на случай поломки основного.

Компания Lagoon одной из первых установила электропривод на парусные катамараны. На этих судах электромоторы соединены напрямую с винтами в обоих корпусах. Электроэнергия вырабатывается за счет дизель-генератора, установленного в звуконепроницаемом контейнере в кокпите, а система передачи энергии от генератора к моторам управляется компьютером. Данная компоновка стоит примерно как два дизельных мотора при значительной экономии места и возможности расположения генератора практически где угодно.

006

В настоящий момент эволюция технологий электропривода, особенно в автомобильной индустрии, идет очень быстро. Литий-ионные аккумуляторы, схожие с батарейками для наручных часов, когда-то были предметами роскоши. Сегодня они намного доступнее, но все же стандартные свинцово-кислотные аккумуляторы дешевле. Другим фактором относительно высокой стоимости аккумуляторов является их недолговечность – придется заменять примерно каждые 6–7 лет.

Наряду с аккумуляторами существуют альтернативные накопители электроэнергии – суперконденсаторы. Эти приспособления используются на болидах «Формулы 1» (система аккумуляции кинетической энергии KERS). Суперконденсаторы намного легче и долговечнее аккумуляторов. На сегодняшний день они нашли применение только на электропаромах. Правда, запас хода на них невелик, всего полчаса. Зато зарядка суперконденсаторов достаточно проста и не требует много времени.

007

Вопреки мнению, что судовые электросистемы требуют напряжения от 12 до 24 вольт, сегодня на море применяют моторы на 400–500 В переменного тока. Достоинством применения высокого напряжения является высокая эффективность электромоторов, уменьшение потерь при сравнительной компактности установки. 400-вольтный электромотор производства немецкой компании Siemens развивает мощность 200 л.с. при длине 50 см и диаметре 20 см! Он намного компактнее дизельного двигателя равной мощности. Плюс к этому мотору не требуется мощной системы охлаждения. Конечно, как в любой электросистеме, здесь важны качество электропроводки и полная водонепроницаемость.

Некоторые производители, например компания Hydrosta из Дании, разрабатывают комбинированные электродвигательные установки. В такой системе, как и в системах Saildrive, работающий винт поворачивается вокруг вертикальной оси на 360°, сочетая таким образом функции рулевого управления и тяги.

Этот агрегат приводится в действие 100-сильным надпалубным электромотором, соединенным напрямую с винтом вертикальным валом. В итоге привод и управление осуществляются одним агрегатом, что позволяет контролировать направление и скорость с непревзойденной точностью.

008

Возможно ли сконструировать судно с электрическим приводом своими руками? Частному лицу, конечно же, не по плечу установка высоковольтной системы привода, это требует участия квалифицированных специалистов по электродвигателям и электропроводке. Иначе обстоит дело с системами низкого напряжения. Голландская компания Mastervolt продает несколько моделей систем электропривода для малых судов, установить которые можно в частном порядке.

Дизельные моторы применяются в судостроении уже многие годы. Когда-то я работал на судне с дизель-электрическим приводом, спущенном на воду в 1934 году. На этом судне четыре генератора питали два электромотора. Несмотря на мнение, что системы «чистого» электропривода «зеленее» традиционных моторов, мне кажется, что в будущем появятся системы дизель-электрического привода судов с пониженным выбросом выхлопных газов. Электропривод – развивающаяся отрасль, так что его потенциал в будущем.

Дэг Пайк. Перевод Глеба Таптыгова.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №243.

02.08.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , | Оставьте комментарий

«TORGEEDO» — лидер в производстве экологически чистых моторов.

electro-motor  00

Электрические подвесные моторы «Torgeedo» задают новые стандарты эффективности и качества. Это результат тщательной  и  безкомпромиссной оптимизации отдельных компонентов наряду с использованием последних достижений в технологии производства

Тяговая мощность.

В основном сила тяги измеряется в соответствии с тем, сколько энергии она обеспечивает для движения лодки. Эта энергия называется выходной или тяговой мощностью. Она считается, как сила, умноженная на скорость, и может быть выражена в Ваттах или л/с. Несмотря на то, что тяговая мощность представляет очень информативный показатель, многие производители не обеспечивают судовладельцев такой информацией.

0120

Поставщики электрических двигателей обычно используют входящую мощность в качестве номинальной. Однако, только часть этой величины фактически доступна в качестве тяговой мощности. Остальное теряется – например в двигателе, редукторе или винте. Производители двигателей внутреннего сгорания обычно выдают мощность на вале винта за их основную характеристику, но только часть этой величины доступна в качестве тяговой мощности: винты на бензиновых подвесных моторах вызывают потерю до 70% мощности вала двигателя.

0121

Статическая тяга.

Второй общепринятый показатель двигателя статическая тяга, выраженная в фунт – силах (Ibf) или Ньютонах (N). По сравнению с тяговой мощностью и общим КПД, этот показатель менее значимый, так как он измеряет тягу только в условиях эксперимента на статическую нагрузку на гак. В этом случае, так как скорость равна нулю, эффективная мощность (мощность умноженная на скорость) также равна нулю. Как следствие этого, статическая тяга не обеспечивается никакой информацией тяговой мощности. Которая может быть фактически достигнута и поэтому не является значимым показателем, если рассматривать отдельно. Он служит в качестве показателя  максимального размера лодки , на которой может использоваться двигатель.

0122

Общий КПД.

Другой важный показатель – общий КПД. Он описывает эффективность, с которой система привода преобразует используемый источник энергии (бензин или электричество) в выходную мощность и рассчитывается как тяговая мощность, деленная на входную мощность.  «Torgeedo»  создает, несомненно, самые эффективные подвесные двигатели на рынке. Общая производительность системы привода представлена уровнями частичной производительности может отрицательно повлиять на общую производительность. По этой причине  «Torgeedo» заботится  о всесторонней оптимизации  и взаимодействии всех составляющих.

Аккредитованная для всех тестов лаборатория Potsdam Model Basin (SVA Potsdam) подтверждает уникальную производительность подвесных двигателей  «Torgeedo». После успешных внутренних тестирований и успешного введения двигателей на рынок Германии, Австрии и Швейцарии, компания   «Torgeedo» захотела пройти заключительный тест и отправила три двигателя в   SVA Potsdam. Независимые эксперты  SVA  протестировали и подтвердили уникальный уровень общей производительности и превосходную движущую силу  двигателей  «Torgeedo»  в лабораторных условиях.

TRAVEL 503/1003.

Вне зависимости от того, планируете ли вы приобрести лодку, надувную шлюпку или маленькую парусную яхту, мотор TREVEL идеально подходит для этих целей. Встроенная литиево – марганцевая батарея и высокая производительность трансмиссии – единственная альтернатива мотору, работающему на бензине и предназначенному для небольших судов.

0124

 

CRUISE  2,0 R /4,0 R.

Как и все двигатели  «Torgeedo», эти двигатели являются самыми мощными в своем классе. Это значит, что они получают больше мощности и хода от данного источника электропитания, чем любые другие электромоторы, представленные на рынке. Кроме того, на дисплее, который расположен на дистанционном управлении, отображается важная информация: заряд батареи, информация о скорости судна и запасе хода, полученная посредством GPS.

0123

Источник:  «Катера и Яхты»,  №233.

01.07.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , | Оставьте комментарий

profiinvestor.com

Инвестиции и заработок в интернет

SunKissed

мое вдохновение

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками - яхту своей мечты...

Twenty Fourteen

A beautiful magazine theme