PRZYRZECZONY TANI NAPĘD STACJONARNY
Po newsach o kupowaniu używanego silnika zaburtowego - pojawiły się pytania o napęd stacjonarny. To znaczy nie o kupowanie, ale o adaptację niedrogich silników użytkowych (np. maszyny budowlane, ogrodowe, domowego użytku) do morskiej służby na małym jachcie. SSI nie jest okienkiem monotematycznym. Na dowód tej tezy mam dziś news "inspiracyjny" - adresowany do tych, którzy mają dwie prawe ręce.Nawet do tych, którzy studiowali socjologie, psychologię, resocjalizację, politologię, medioznawstwo i zarządzanie.
Ewentualne pytania do Autora Tadeusza Lisa - przez SSI.
Żyjcie wiecznie !
Don Jorge
.
_____________________________________________________
.
.
Drogi Don Jorge!
Dostałem w tym sezonie wiele pytań o tani napęd do małego jachtu. Oto jeden z wariantów, który posłużył sezon na "Donaldzie" - potem po pozytywnej weryfikacji przekazałem go znajomemu żeglarzowi. Jego bazą jest 10 konny silnik chłodzony powietrzem produkcji chińskiej firmy Kipor. Jest to bardzo udany klon Yanmara, pierwotnie zaprojektowany na potrzeby wojska (zachwycająca technologiczność - w morzu prostymi narzędziami da się zrobić prawie jego remont kapitalny).
Dostałem w tym sezonie wiele pytań o tani napęd do małego jachtu. Oto jeden z wariantów, który posłużył sezon na "Donaldzie" - potem po pozytywnej weryfikacji przekazałem go znajomemu żeglarzowi. Jego bazą jest 10 konny silnik chłodzony powietrzem produkcji chińskiej firmy Kipor. Jest to bardzo udany klon Yanmara, pierwotnie zaprojektowany na potrzeby wojska (zachwycająca technologiczność - w morzu prostymi narzędziami da się zrobić prawie jego remont kapitalny).
Być może ta konstrukcja będzie inspiracją dla kolegów i przyjaciół z SSI. Przy projektowaniu napędu przyjąłem następujące założenia:
a) potrzebuje silnika trakcyjnego o małej mocy, który na łódce 25-30 stóp LOA zapewni mi 5w.+ na spokojnej wodzie, przy spalaniu rzędu 0.6-0.8 l/mth
b) potrzebuje mocnego silnika w sytuacjach awaryjnych (przybój, wejście/wyjście z portu w sztormie) (co pozostaje w sprzeczności z punktem a)
c) potrzebuje bardzo wysokiej sprawności manewrowej w porcie (duży moment obrotowy, szybkość przełączenia mocy maksymalnej cała naprzód - cała wstecz: mniej niż 1.5 - 2 sekund (cudowna stabilność kursowa Donalda jest przekleństwem w ciasnych portach)
d) możliwość rozruchu ręcznego przy całkowicie rozładowanym akumulatorze
e) dla bezpieczeństwa system rozruchowy zasilany z osobnego alternatora
f) możliwość pracy po awarii elektrycznej pompy paliwowej
g) możliwie proste chłodzenie
h) możliwość niekłopotliwej rozbudowy o nowe odbiory mocy (PTO) – takie jak sprężarka lodówki lub awaryjna pompa zęzowa
i) proste ogrzewanie siedzeń i oparć kokpitu w czasie pracy silnika, ciepła woda użytkowa do prysznica i zmywania
j) możliwość bezgłośnego operowania na silniku przez okres 2 godzin (w strefach ciszy), bez zostawiania śladu termicznego, wykrywanego przez kamery termowizyjne
k) możliwość pracy generatorowej na kotwicowisku (na potrzeby instalacje 12V), możliwość pracy silnika elektrycznego w trybie marszowym oraz generatorowym po całkowitej awarii całej elektroniki sterującej (po zwarciu lub uderzeniu pioruna)
l) całkowity koszt ze sprzęgłem przyłączeniowym: 7 tys. zł
m) brak elementów frezowanych w konstrukcji
n) masa napędu suchego maksimum 75 kg – tak, abym mógł go w pojedynkę włożyć i wyjąć z łódki
o) całkowity nakład robocizny bezpośrednie: 80 osobogodzin + 10 osobogodzin montażu
Jak widać nie były to jakieś szczególne wymagania. Tak wygląda rozwiązanie, sprawdzone w praktyce:
a) konstrukcja powinna być osadzona na lekkiej stalowej lub aluminiowej ramy (niewielki koszt spawania jest identyczny). Gdy trzeba coś naprawić większego to nie wijemy się pod kokpitem, tylko wyciągamy całość do kabiny na rolkach, a potem wsuwamy na miejsce
b) ramę osadzamy na poduszkach żelowych (np. od starego Opla, albo na poduszkach od Żuka – minimum kosztów)
c) do ramy mocujemy alternator zasilający instalację jachtową (ja użyłem standardowego, ale zmarynizowanego alternatora 100 -130 A Bosha – regenerowanego, koszt 250 zł z roczną gwarancją)
d) silnik elektryczny prądu stałego o mocy maksymalnej 11KW mocujemy też do ramy (na fotografii jest silnik bezszczotkowy – ale to był błąd z punktu widzenia niezawodności), zamieniłem go potem na silnik szczotkowy najnowszej generacji), napęd przenosimy paskiem zębatym. Jeśli minimalizujemy pieniądze to wystarczy sterowanie silnikiem przód-tył standardowym przełącznikiem z wózków widłowych + prosty regulator napięcia dla pracy w trybie generatorowym. Bardziej wyrafinowane rozwiązanie wymaga kupna sterownika (około 2 tys. zł – ale można go wtedy dowolnie oprogramowywać)
e) silnik spalinowy łączymy z wałem za pomocą standardowego sprzęgła odśrodkowego (występuje w zagęszczarkach), w którym wymieniamy łożysko na lepsze jakościowo (np. ze stali kwasoodpornej)
f) akumulator rozruchowy małej pojemności (24 Ah wystarczy) – ale o dużym prądzie rozruchu (400 A) zasilamy z wbudowanego w koło zamachowe fabrycznego alternatora
g) rura wydechowa ze stali 316 ma płaszcz wodny – konstrukcja jest niezwykle prosta (dla zainteresowanych Kolegów opisze trick osobno). Z płaszcza odbieram c.w.u o temperaturze 90 st. C. Nie należy zbytnio wychładzać spalin poza sytuacjami szczególnymi, gdy zależny nam na tym, aby miały one temperaturę otoczenia
h) rura wydechowa ma przepływ wody wymuszony pompką elektryczną, która była już w instalacji jachtu. Bez przepływu wody rura z podwójnym płaszczem jest wystarczająco chłodna, aby nie wywoływać zagrożenia pożarowego (jest omywana stale strumieniem powietrza z wentylatora głównego).
Jak wyszły faktyczne koszty? Oto one:
Silnik spalinowy ( z gwarancją) - 2 650 zł
Sprzęgło odśrodkowe - 300 zl
Silnik elektryczny (z gwarancją) - 2 200 zł
Przełącznik kierunku jazdy -150 zł
Alternator - 250 zł
Paski zębate wraz z kołami (wysokiej jakości, samonapinające) - 420 zł
Prace spawalnicze z materiałami (rama i rury wydechowe) - 620 zł
Poduszki żelowe - 200 zł
Akumulator rozruchowy (regenerowany), w technologii grubej płyty - 220 zł
Sprzęgło gumowe (od BMW) wraz dorobioną obudową - 200 zł
Przycisk rozrusznika, termometry kontrolne -100 zł
Regulator napięcia dla silnika 48 V - 200 zł
Akumulatory 4 x 180 Ah, 1000A - 2 040 zł
Inne (paliwo na okres dotarcia, olej, przewody elektryczne, obrotomierz) - 270 zł
Razem - 6 870 zł
Źle oszacowałem pracochłonność, która wyniosła 53 osobogodziny (a nie 80), montaż pochłonął 18 osobogodzin (nie doszacowałem czasu pracy na wygłuszenie komory silnika), która w ciasnym jachcie była bardzo uciążliwa.
Eksploatacja: wszystkie założenie konstrukcyjne zostały spełnione. Uzyskałem 5.3 w na ciężkim, 25 stopowym jachcie.
Na silniku elektrycznym rozwijał chwilowo 5.7 w – ale to jest przy tej baterii sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem. Optymalnie na kanale pływałem w ciszy 2.5w – co kosztowało mnie 27 A poboru prądu (używałem w testach sterownika komputerowego w ramach zajęć dla dzieci z elektrotechniki stosowanej). Nie rozładowywałem akumulatorów poniżej 50% ich pojemności – ale wykonane potem próby niszczące pokazały, że nie jest wcale łatwo uszkodzić akumulator głębokim rozładowaniem, jeżeli nie będzie w tym stanie pozostawiony na długo – jeśli będzie to próba skończy się natychmiast sukcesem.
Zużycie średnie z 70 motogodzin – 0.8 ltr/mth (to jest nowoczesny silnik z wtryskiem bezpośrednim). Masa 76,4 kg ze zbiornikiem rozchodowym i 4 litrami oleju napędowego (rama mogłaby być lżejsza – ale zależało mi na sztywności). Użyłem tanich akumulatorów rozruchowych (trakcyjne byłyby zdecydowanie lepsze, ale bateria kosztowałaby 1800 EUR) . Ja akumulatorów potrzebowałem tylko do eksperymentów.
Sprawdziło się rozwiązanie ze sprzęgłem odśrodkowym. Ze sterownikiem elektronicznym praca obu napędów (wysokoprężnego) i elektrycznego na wspólny wał jest idealna – można na przykład oprogramować przemienną pracę i ładowanie akumulatorów w funkcji tego, na którym zboczu fali jest jacht. Pyszna zabawa.
Gorące powietrze rozprowadziłem kanałami po całym kokpicie, grzeje ławki, oparcia i kabestany. Ciepło przy grubym pokładzie z irocco utrzymuje się około 1.5 h po wyłączeniu silnika. Nie robiłem nadmuchu do kabiny – ciepło od pokrywy silnika było wystarczające. Hałas jest nieco większy niż w silniku chłodzonym cieczą – ale nie był uciążliwy (mogłem tutaj jeszcze wiele zrobić).
Rozruch ręczny – linką – był niezawodny w każdych warunkach. Ale wymagał pewnej siły (dziecko nie uruchomi tego silnika samo – potrzebna jest przekładnia bloczkowo-sprężynowa, o której pisałem już wcześniej na SSI.
Zdaje sobie sprawę, że przedstawiona konstrukcja nie jest skrajnie elegancka (no powiedzmy otwarcie – jest bardzo prymitywna) – ale miała być tania i szybka. Być może będzie inspiracją dla Kolegów.
Pozdrawiam klan SSI.
Tadeusz
________________________________________________________________________
ODPOWIEDŹ NA PYTANIE KOLEGI MARCINA KLICHA (poniżej)
Są trzy alternatory. Mały, ukryty w kole zamachowym ładuje osobny akumulator rozruchowy (12V) . Drugi pracuje na część nawigacyjno-hotelową (Bosh 130 A). Jest na stałe sprzęgnięty z wałem (ma dodatkowe sprzęgło przeciążeniowe, które zapobiega uszkodzeniom paska przy gwałtowny zatrzymaniu silnika wysokoprężnego. Trzecim jest silnik marszowy 11 KW 48 V też sprzęgnięty na stałe, ale po sprzęgle odśrodkowym/.
Napęd na śrubę jest przenoszony przez te sprzęgło. Na postoju ładowane są tylko na wolnych obrotach akumulatory hotelowo-nawigacyjne. Jeżeli zwiększymy obroty, napęd przekazywany jest na wał śruby i zaczyna napędzać silnik 48V – który działa wtedy jako:
b) Prądnica – napędzana ruchem śruby (pod żaglami, przy wyłączonym silniku wysokoprężnym)
c) Napęd wspomagający silnik wysokoprężny
Oczywiście przy zgaszonym silniku wysokoprężnym (lub pracującym na małych obrotach – gdy sprzęgło jest wyłączone), silnik 48V może napędzać jacht samodzielnie. To był podstawowy tryb manewrów portowych – gdyż gigantyczny moment obrotowy przy bardzo płaskiej charakterystyce czyni go idealnym do tego typu zastosowań.
pzdr.
Tadeusz
Nie, przyczyną konstrukcji nie był brak rewersu. Nie ma najmniejszego kłopotu z kupnem przekładni dobrej jakości (np. Hurth) na ebay.de. Ale integracja skrzynki przekładniowej z tym silnikiem jest tak prosta, że śmiertelnie nudna J. Zwłaszcza, jeśli wykorzystamy pomysł z lekką ramą szkieletową – to pozwala unikać dokładnego pasowanie (centrowania) dorabianego kosza sprzęgłowego. Zauważyłem, że był to kłopot dla przyjaciół, któryz mieli mniejsze doświadczenie w majsterkowaniu.
Oczywiście, akumulatory trakcyjne w tym rozwiązaniu nie są ładowane na postoju (to jest niemożliwe ze względu na sprzęgło odśrodkowe). Są ładowane w ruchu, na co jest przeznaczona część mocy pobieranej z głównego wału. Ponieważ faktycznie używałem sterownika komputerowego, to oprogramowałem go w tym trybie w ten sposób, że silnik pracujący w trybie generatorowym pobierał moc, która była różnicą pomiędzy mocą optymalną, a mocą przeznaczaną na ruch do przodu (gdy wybierałem algorytm maksymalnej oszczędności paliwa). Jeżeli chciałem płynąć szybciej do przodu, wtedy wolniej ładowałem akumulatory.
Inny algorytm stosowałem, gdy chciałem mieć stałą prędkość na fali. Wtedy przy wspinaniu się na falę, silnik elektryczny uzupełniał brakującą moc, a przy zjeździe z fali przełączał się w tryb generatorowy. Just for fun! J
O zachodzie słońca na spokojnej wodzie rozkoszowałem się leniwymi 3 węzłami w absolutnej, bezwietrznej ciszy.
Czekam na następne pytania.
Tadeusz