Trymowanie i skręcanie model SDS3 (video)

---

II. Rodzaje napędów i ich krótka charakterystyka

1. Tradycyjny napęd śrubowy na wale – prostota wykonania i duża niezawodność, stosowany do prędkości poniżej 30kn jak również do jednostek dużych i ciężkich. Napęd tolerancyjny na duże różnice w tonażu, sprawdzający się w trudnych warunkach. Tani w serwisowaniu. Najtańszy w inwestycji
2. Stern drive  – przekładnie typu Z do silników wbudowanych (Bravo 1, Brawo 2, Brawo 3, Volvo)   skomplikowana  i wysoce awaryjna konstrukcja, podatna na uszkodzenia wynikające z niewłaściwego użytkowania i serwisowania (uszczelnienia, olej). Napęd nie nadający się do operowania na płyciznach. Do zastosowań w małoobciążonych jednostkach poniżej 8m w tym przy konfiguracji pojedynczej. Napęd typu Z dobrze sprawdza się do jednostek operujących przy mniejszych prędkościach do 25 kn. Duża manewrowość przy konfiguracji podwójnej.  Do zastosowań komercyjnych (obciążonych) dedykowany napęd  typu KONRAD (najbardziej niezawodny na rynku).  Inwestycyjnie koszt przekładni porównywalny jest z napędem SDS, droższy niż napęd zintegrowanych w silnikach zaburtowych i tańszy niż napęd strugo wodny (water jet).  Napęd drogi w użytkowaniu i wymagający wyspecjalizowanej obsługi.
3. Outboard – najbardziej popularny napęd zintegrowany z silnikiem zaburtowym zawieszonym na pawęży, zwarta konstrukcja ułatwiająca aranżację pokładu, prosta instalacja. Dobrze sprawdzający się przy jednostkach do 12m i prędkościach do 40kn. Nadający się do operowania na płyciznach, lecz wrażliwy na uszkodzenia. Stosowany tylko z silnikami benzynowymi podatny na uszkodzenia przy niewłaściwym użytkowaniu (zalanie, zbyt silne wstrząsy). Stosunkowo tani w zakupie ze względu na integrację z silnikiem, prosta obsługa  ale  krótka żywotność przez co przy intensywnej eksploatacji (ponad 100h rocznie) z czasem kosztowna, przewyższająca cenę zakupu.
4. Surface Drive – napęd najlepiej sprawdzający się przy jednostkach powyżej 8m, prędkościach powyżej 30kn i konfiguracji podwójnej. Duża manewrowość,  możliwość operowania w płytkiej wodzie (beaching) i zanieczyszczonej. Prosta i niezawodna konstrukcja do zastosowania w szybkich łodziach motorowych (w tym rekreacyjnych) oraz  takich jak jednostki patrolowe, ścigacze, jednostki do zadań specjalnych, RIB. Do zastosowań z silnikami diesla jak i benzynowymi, wymagający oddzielnej przekładni do redukcji przełożenia i obsługi biegów przód, neutral, tył.  Dla właściwego wykorzystania napędu krytyczne jest jego właściwe skonfigurowanie  – dobranie do konkretnej jednostki. Koszt zakupu porównywalny z stern drive lub niższy (Konrad), niski koszt użytkowania.
5. Napęd strumieniowy Water Jet.  Dedykowany do jednostek gdzie użytkowanie tradycyjnej śruby jest niebezpieczne – Rescue boats, dive boats. Możliwość operowania w płytkich akwenach lecz bez możliwości beaching – zaciągniecie piasku do czerpni często równoważne kosztownej awarii. Napęd wrażliwy na zanieczyszczenia wody o konstrukcji skomplikowanej i podatnej na awarię. Naprawa i serwis wymagający wykwalifikowanej obsługi. Słaba manewrowość przy niskich prędkościach, zastosowany do prędkości 45kn.  Konieczność przewymiarowania mocy jednostek napędowych ze względu na jej znaczne spadki na napędzie (20-30%). Koszt zakupu porównywalny z napędem SD dla małych pędników do ponad dwukrotnie przewyższających kosztów przy większych.

III. Porównanie producentów systemów napędów powierzchniowych

Trimability / Trymowalność – jest to główna cenach napędu  powierzchniowego pozwalająca na pełne wykorzystanie jego potencjału. To ona pozwala na łatwe efektywne operowanie biegiem wstecznym, uzyskiwanie maksymalnych prędkości przy różnych warunkach morskich, pływanie na płyciznach. Dzięki trymowaniu eliminujemy lub znacznie ograniczamy podbijanie kadłuba przez fale. Napęd powierzchniowy na sztywny wale jest idealny do uzyskiwania maksymalnych prędkości w warunkach  wyścigowych przy spokojnej wodzie ale nie sprawdza się w warunkach zmiennych wspomnianych wyżej czy do zastosowań militarnych.

Steerability /Sterowalność – możliwość skrętu łodzi uzyskuje się tak jak w przekładniach typu Z lub silnikach zaburtowych poprzez skręt wału z pędnikiem z tą różnicą, że dzięki przesuniętej osi skrętu ku rufie (odsunięcie pędników od pawęży) uzyskuje się znacznie większą manewrowość. Brak tradycyjnego steru koniecznego do zastosowania w sztywnym wale eliminuje wprowadzane przez ster opory i turbulencje w przepływie wody. Niektórzy producenci wprowadzają dodatkowe kierownice przepływu strumienia wody w kierunku pędnika ale nasze doświadczenia w tunelu udowodniły że pogarszają one efektywność pracy pędnika (wprowadzają turbulencje laminarnym przepływie wody – co jak wiadomo wiąże się ze stratami)

Emergency steering  – FH jako jedyny producent umieszcza w standardzie trzecią pompę hydrauliczną umożliwiająca zachowanie sterowalności w przypadku awarii pozostałych

Pre –wired instalation – w pakiecie dostarczane są do klienta pełne wiązki kablowe z konektorami ograniczające trudności montażowe

Propeller manufacturer – krytyczny z punktu widzenia efektywności całego systemu jest pędnik. FH jako jedyny dostawca posiada własny zakład produkcyjny i doświadczalny. Produkcja pędników jest skomplikowanym procesem poczynając od projektu poprzez odlew jego obróbkę i późniejsze testy w specjalnym tunelu kawitacyjnym. Zastosowanie do konkretnej przekładni nawet wyglądającej identycznie śruby spowodować może  drastyczny spadek efektywności i nie jednokrotnie prowadzić może do uszkodzenia pędnika i podzespołów.

Shock absorbers/amortyzatory – możliwość tłumienia drgań przenoszonych przez napęd znacznie podnosi komfort użytkowania

Elektronic steering/ elektroniczne sterowanie – system komunikuje się we wszystkich przyjętych standardach co umożliwia zastosowanie różnych rozwiązań zarówno elektronicznych jak i hydraulicznych. Dodatkowo na życzenie dostarczamy automatyczny system kontroli trymu

Tunnel tested –  wszystkie napędy i pędniki FH są testowane w specjalnym tunelu kawitacyjnym, którego koszt budowy wyniósł ponad 1 mln EUR. Umożliwiło to uzyskanie pełnej certyfikacji koniecznej do zastosowań komercyjnych/militarnych

Major class approval – jak wspomniano powyżej jesteśmy jednym na rynku dostawcą, który dzięki testom może być klasyfikowany. Posiadamy klasy ABS, BV oraz Lloyds

Naval architecture – każdy projekt jednostki morskiej wymaga całościowego spojrzenia na osiągi, determinowane przez kadłub, masę jej dystrybucję, silniki, przekładnie i napęd wraz pędnikiem. Wymaga to zaawansowanej wiedzy inżynieryjnej i dużego doświadczenia, z tego powodu każdy projekt jest oceniany przez zespół projektantów.

Warranty of preformacje /gwarancja osiągów – dzięki kompleksowemu podejściu do systemów napędowych jako jedyni oferujemy klientom oprócz standardowej gwarancji wykonania także gwarancję osiągów.

IV. Informacje niezbędne do właściwego doboru napędu

Dla właściwego doboru napędu niezbędne jest podejście całościowe uwzględniające środowisko pracy, dane kadłuba, silnika, przekładni.

1. Rodzaj kadłuba – monohull (pojedynczy), katamaran czy trimaran, każdy z kadłubów inaczej wpływa na opory hydrodynamiczne, stabilność
2. Wyporność , masa – bardzo ważny wskaźnik determinujący moc jednostek napędowych. Konieczne jest dokładne określenie masy podstawowej oraz maksymalnej. Niedoszacowanie masy jest najczęściej spotykanym powodem nie uzyskiwania zakładanych osiągów łodzi z powodu prostej zależności – wyższa masa większe opory niższa prędkość.
3. LOA, LWL, BEAM – długość łodzi, długość po linii wody, szerokość przy pawęży. Wymiary te mają wpływ na opory i prędkość. Im dłużysz kadłub tym szybszy i bardziej stabilny na wzburzonym morzu.
4. Zanurzenie – kolejny ważny element wpływający na opory całkowite łodzi oraz możliwość zastosowania SDS (pędniki muszą pracować w swobodnym przepływie wody)
5. Deadrise angle – kąt mówiący o kształcie dna łodzi i większy tym (jak kadłub typu V) tym większe opory i późniejszy moment wejścia łodzi w ślizg.
6. LCG – środek ciężkości, ma wpływ na zachowanie kadłuba – niewłaściwe jego zlokalizowanie odpowiada za „nurkowanie”  łodzi  lub zadzieranie dziobu ku górze.
7. Kąt rufy (pawęzy) – dla sprawdzenia właściwego ułożenia SDS
8. Spray rails – kierują przepływem wody wzdłuż kadłuba ograniczając opory
9. Grubość kadłuba na rufie – determinuje rozwiązania SDS
10. Obecność stopni lub ich brak – właściwie zaprojektowany stopniowany kadłub ogranicza „mokrą” część kadłuba w ślizgu co zmniejsza opory i zwiększa prędkość
11. Środowisko pracy – wpływ na osiągi mają również takie czynniki jak zasolenie, zanieczyszczenie wody (im większe tym większe opory). Wymogi dotyczące stanu morza w jakich łódź ma operować – tylko przy stanie 0 czy 1 (płasko) lub 2, 3. Zakres temperatur powietrza czy wody (straty na chłodzenie silników)
12. Dobór silników i przekładni – wymagamy podania ilości silników i ich parametrów. Wydaję się, że im większa moc tym lepsze osiągi – często zapomina się jednak,  że zastosowanie silników o większej mocy wiąże się ze znacznym zrostem masy tych silników. Dla przykładu Volvo D3 220 kM waży 300 kg a D4 260 kM (300 kM) już 550 kg przy podwójnej instalacji jest to już 500 kg więcej.  Znaleźć można wyjątki od tej reguły w naszej ofercie – silniki diesla V8 – VGT 350 kM do 500 kM, które ważą 500 kg. Oprócz mocy silnika krytycznym parametrem jest moment obrotowy i jego dostępność przy poszczególnych prędkościach obrotowych silnika. Z tego powodu pytamy każdorazowo klienta jakie będzie przeznaczenie łodzi.

Tu można zobaczyć  jak wygląda przykładowy dobór napędu i osiągi dla ciężkiej jednostki typu RIB przy użyciu zestawu dwóch silników diesla VGT 500 hp

V. Dobór przekładni

Właściwy dobór przełożenia obrotów silnika jest kolejnym krytycznym elementem z punktu widzenie osiągów i efektywności napędu. Na przełożenie mają wpływ następujące elementy:
– obroty silnika (rpm)
– współczynnik mocy do masy w tonach (hp/t)
– prędkość wyprzedzenia pędnika (speed of advance) lub wskaźnik Froude (V/LWL0,5)
Gdzie:
V- prędkość w kn
LWL – długość linii wody (w stopach)
P – całkowita moc jednostek napędowych
W – masa całkowita w tonach
RPM – prędkość obrotowa silnika
Przy założeniu, że wskaźnik V/LWL0,5 jest większy od 1 i moc całkowita jest większa od 100 można zastosować następującą formułę

R= 1,45 x exp((0,0034xT))

Gdzie T=RPM/P/W
Jest paru liczących się dostawców przekładni – najbardziej renomowanym jest niemiecki ZF trochę tańszy producent współpracujący z Janmar-em to Kanzaki.

  VI. Szczegółowe porównanie SDS z Water Jet

Najczęściej zadawanym przez potencjalnych klientów pytaniem jest dlaczego mamy użyć SDS zamiast Water Jet. Na tak zadane pytanie zawsze odpowiadamy – do jakich celów ma być używana łódź.

Są obszary gdzie SDS ma znaczną przewagę w osiągach ale są i takie gdzie ma ją Water Jet. Dla jednostek operujących głównie w przedziałach prędkości powyżej 30 kn jest to niewątpliwie SDS gdzie zaczyna się widoczna różnica w osiągach. Dla jednostek operujących w przedziale 15 – 30kn water jet jest lepszą alternatywą ze względu na efektywność.

Poniżej zebrane tabelarycznie porównanie cech użytkowych obu systemów – na czerwono cecha niepożądana, zielono pożądana.