Привод арнесона своими руками

Обновлено: 04.07.2024

Водометы

Такой движитель чаще применяют на небольших яхтах, тендерах и аквабайках, хотя также известны примеры использования водометов на крупных судах. Одной из таких является Azzam (Lürssen, 2013 г.) — самая крупная суперяхта планеты. При длине 180 м, ширине почти 21 м и водоизмещении 14 000 т габаритная осадка этой гигантской яхты вместо ожидаемых 6−7 м составляет всего 4,3 м, что должно вызывать некоторое удивление. А все объясняется просто: в качестве движителей на Azzam стоят водометы, и это позволяет яхте посещать относительно мелководные акватории, недосягаемые для обычных судов даже меньшей длины и водоизмещения.

Главные двигатели — два дизельных MTU 20V 8000 и две газовые турбины General Electric LM2500 (каждый агрегат мощностью по 23 500 л. с.). Все технические подробности относительно этой яхты до сих пор держат в секрете, поэтому остается только делать предположения. Правда, обоснованные.

Один из простых путей ухода от кавитации на водометных движителях — применение поджатия выходного сопла

По фотографии в начале статьи можно заключить, что бортовые водометы — маршевые, сопряженные с двигателями MTU. Они оборудованы заслонками заднего хода, скорее всего, поворотными; помимо того, маневренность реализуется за счет двух разнесенных по бортам балансирных рулей под днищем. Два средних водомета — разгонные, так называемые бустерные, работающие по мере востребованности, в частности — для достижения заявленной максимальной скорости хода 31−32 узла.

Если на Azzam стоят агрегаты KaMeWa (Швеция) серии S3 200 (уже были проекты крупных моторных яхт с этими водометами и такими же двигателями MTU), оценочный КПД установок превысит 0,60−0,62 — весьма неплохо для водометов на таких скоростях.

Помимо KaMeWa, на моторные яхты и круизеры устанавливают водометные агрегаты Hamilton (Новая Зеландия), Castoldi (Италия), Wärtsilä и Alamarin (Финляндия), MJP (Хорватия), Doen WaterJets (Австралия) и др. А общемировой тренд — максимальное упрощение и удешевление конструкций движителей этого типа.

Гребные валы с полупогруженными винтами

Такие устройства нередко называют приводами Арнесона, хотя они могут быть изготовлены вовсе не компанией Twin Disk (США). Просто с момента появления этой революционной трансмиссии в начале 1980-х годов имя изобретателя Говарда Арнесона стало нарицательным.

Сегодня валы с полупогруженными винтами применяют на своих проектах немало яхтенных верфей. Например, все модели Pershing оборудованы такой трансмиссией. А вот еще одна реализация — быстроходная яхта Thunder Child II (XSV 20) компании Safehaven Marine (Ирландия), спущенная на воду в феврале 2019 года.

Судно из стеклопластика (длина 23 м, ширина 5,4 м, водоизмещение 29 т) с катамаранными обводами на значительной части корпуса, оборудованное четырьмя двигателями Caterpillar C8.7 по 650 л. с. и приводами France Helices SDS3L, способно развивать 50 узлов. Как видно на фото, приводы с полупогруженными винтами расположены параллельно плоскости днища (угол килеватости на транце не менее 22°), чтобы соответствовать волновому склону за кормой. Выбор четырех моторных установок (вместо двух более мощных) обусловлен желанием сэкономить на весе двигателей и трансмиссии.

Судно отличают также оригинальные обводы в носовой части, способность к самовосстановлению, автоматические интерцепторы Humphree (хотя валы могут перемещаться в вертикальной плоскости) и высокая мореходность: оно прошло испытания в Атлантическом океане при высоте волн 5 м.

Приводы с частично погруженными винтами также выпускают компании Flexitab (Италия), DBD и MDS (Австралия), ZF-SeaRex (Германия) и др. Некоторые, например Eco Surface Drives (США), устанавливают над винтом полукольцо для повышения маневренности судна.

Днищевые колонки

Compact Azipod, применяемый на суперяхтах: в верхней части устройства (внутри корпуса судна) расположены электросистемы, внизу (в гондоле) находится электродвигатель, а между ними проходят силовые кабели

Один из новых проектов с приводом такого типа — моторная яхта Artefact (Nobiskrug, 80 м). Как мы уже писали, она станет первой гибридной яхтой с двумя дизелями Caterpillar 3516 (2340 кВт), солнечными панелями и электрическими колонками Аzipod С, соответствующей требованиям стандартов Tier III. Система распределения мощности Onboard DC Grid обеспечивает судну дополнительную экономичность, позволяя двигателям работать с переменной скоростью и использовать накопленную энергию. На судне также применяется автономная система контроля распределения нагрузки между источниками энергии.

Для суперяхт сегодня предлагают SISHIP SiPOD-M (Siemens) — эффективную дизель-электрическую силовую установку с одним или двумя винтами. Ее эффективность увеличивается за счет небольшого диаметра гондолы и обтекаемой формы всей конструкции привода.

CRP Azipod — комбинация вального привода с установкой Compact Azipod, где гребные винты расположены на одной оси (лицом к лицу), но без физического их соединения. Система работает наподобие винтов с противоположным вращением и, как считается, повышает общую гидродинамическую эффективность более чем на 10%.

Такая установка применена на проекте суперяхты Tuhura (Oceanco, 115 м). Ее энергоустановка состоит из шести генераторов по 1000 кВт. Вырабатываемая ими электроэнергия должна распределяться между двумя колонками Azipod по 2200 кВт и остальными потребителями на борту посредством сложной полностью интегрированной электронной системы; при этом идет зарядка батарей (их общий вес 35 т), которые могут обеспечивать движение яхты в течение 12 часов.

Проект Tuhura (Oceanco) удивляет не только архитектурными формами (яхта напоминает гигантское каноэ), но и передовыми техническими решениями

Так выглядит CRP Azipod на проекте Tuhura; кормовая часть устройства служит пропульсивной установкой и выполняет миссию рулевого устройства

IPS. Впервые появившись в 2005 году, этот тип трансмиссии прочно обосновался в яхтенной индустрии. Сформировался даже определенный пул компаний, предпочитающих эти днищевые колонки другим приводам; среди них в Европе лидируют Azimut и Cranchi (Италия). Сегодня выпускают два типа колонок: IPS (Inboard Performance System) от Volvo Penta и Zeus — совместный продукт Cummins и ZF. Первое их принципиальное различие — IPS имеет два тянущих соосных винта, у Zeus они толкающие; второе различие — объемы их производства несопоставимы (в пользу шведов), поэтому дальше скажем о новациях у IPS.

Постоянно модернизируя линейку IPS, в этом году компания на базе обновленного дизельного двигателя D6 выпустила новые агрегаты D6-IPS400, D6-IPS450, D6-IPS500, D6-IPS600, D6-IPS650 с мощностным диапазоном 300−480 л. с. Помимо увеличившейся мощности, двигатели получили обновленную систему смазки, новый коленвал и поршни.

Что касается трансмиссии/колонок, то в целях повышения надежности и долговечности конструкции усилены ключевые узлы, валы и подшипники, стал доступен мониторинг качества масла и существенно упростилось обслуживание колонки. Новый масляный фильтр расположен внутри корпуса судна, и можно масло менять только раз в два года. Датчики, измеряющие перепад давления масла в фильтрах, заранее определяют степень их засорения, а во время процедуры замены масла (занимает не более 15 мин) лодка теперь может оставаться на плаву.

Системы IPS с днищевыми колонками можно применять на лодках длиной от 30 до 110 футов. Требуется минимум два модуля, но известны проекты яхт, где стоят три и даже четыре такие установки (Quad). Крупнейшей (пока) яхтой с установками IPS является Unique (Amer Yachts, 110 футов). Судно водоизмещением 102 т с четырьмя IPS1200 (900 л. с.) развивает свыше 30 узлов, а на крейсерской скорости 25 узлов общий расход топлива составляет 502 л/ч.

Кстати, Volvo Penta уже представила гибридную концепцию для IPS, где между дизелем и колонкой стоит электродвигатель, питаемый литиево-ионными аккумуляторами. При выключенной муфте работает только электричество, а при включенной можно использовать дизель (двигатели объемом 8−13 л) и электричество параллельно. Натурные испытания этой системы планировали на начало 2020 года. Предполагается, что система будет доступна в коммерческом сегменте в 2021 году, после чего появится версия для прогулочных судов.

Extra 86 Fast во время церемонии спуска яхты на воду

Extra 86 Fast на ходу

Не стану разубеждать скептиков относительно привлекательных качеств IPS: экономичности, маневренности, повышенной динамики, пониженного шума и вибрации (как минимум, в сравнении с вальным приводом), широкого мощностного диапазона (300−1000 л. с.). Признаю, что при наезде на серьезное препятствие подводная часть системы отрывается (без нарушения герметичности корпуса) и безвозвратно теряется. Но также замечу, что, по данным Volvo Penta, на сегодня выпущено более 25 000 установок IPS, и популяция их продолжает расти.

Saildrive Electro. Днищевые колонки для парусных яхт как привод от двухтактных бензиновых двигателей появились еще в конце 1970-х годов. А Saildrive Electro — электрическая днищевая колонка — одна из последних разработок Volvo Penta, показанная осенью в Каннах. Ее презентацию провели на 40-футовом парусном катамаране Fountaine Pajot. Литиево-ионные батареи (2×20 кВт∙ч) приводили в действие электродвигатели (2×15 кВт), которые, в свою очередь, вращали винты Saildrive.

Главные преимущества Saildrive Electro — экономичность и бесшумная работа

Но теме электродвижения и гибридных судовых пропульсивных систем, которые становятся все более востребованными в мире, по-видимому, следует посвятить отдельную статью.

Транцевые колонки

Впервые серийный образец трансмиссии этого типа, названный Aquamatic Drive, представила Volvo Penta в 1959 году на выставке в Нью-Йорке. Потом появился образец от MerCruiser, показанный в 1961 году в Чикаго. А в 1982 году колонки Aquamatic получили соосные разнонаправленные винты Duoprop. Что касается наших дней, то транцевые колонки выпускают и другие производители, однако новшествами могут похвастаться преимущественно шведы.

DPI. Эта модель колонки, предназначенная для работы с дизельными двигателями D4 (150−320 л. с.) и D6 (340−440 л. с.), получила новую гидравлическую муфту сцепления, обеспечивающую бесшумное и плавное включение, электронное рулевое управление даже для одиночного двигателя, что обеспечило более высокую маневренность лодки на предельно малых скоростях (троллинг), более четкое функционирование джойстика и интеграцию динамической системы позиционирования. Также были внедрены дополнительные датчики диагностики и мониторинга работоспособности системы, что позволяет говорить о более продолжительных периодах между ТО и увеличении срока службы привода.

Forward Drive (FWD). Эта транцевая колонка с соосными тянущими винтами появилась раньше DPI. Гребные винты FWD находятся под днищем и смещены относительно винтов колонок DPH и DPS почти на 700 мм в нос, ближе к центру тяжести корпуса. При незначительной потере скорости это дает заметное повышение маневренности, а вместе с большим углом откидки формирует контролируемую волновую систему, дающую возможность любителям вейкбординга и вейксерфинга использовать обычный катер. В сочетании с дополнительными устройствами (в частности, балластной цистерной) это позволит профессиональным спортсменам добиваться более высоких результатов. Колонки FWD могут сопрягаться с бензиновыми двигателями V6 (240/280 л. с.) и V8 (300−430 л. с.).

Поворотно-угловая транцевая колонка Volvo Penta DPI — высокий крутящий момент при низких оборотах и быстрое ускорение при умеренном расходе топлива

Помимо спорта, колонки Forward Drive имеют широкий спектр применения на катерах различного назначения

Hydropod Итальянская компания AS Labruna разработала HydroPOD — гидравлический привод, который может работать как обычная транцевая колонка или с полупогруженным винтом, вращаемым гидромотором. Посредством группы гидроцилиндров привод может вращаться на 360°, подниматься или опускаться, а также менять угол, регулируя дифферент судна. Передаваемая на винт мощность ограничена 500 л. с. (крутящий момент до 2500 Н.м). Особенностью этой трансмиссии является большой крутящий момент при низких оборотах винта, что полезно на стадии разгона судна при выходе на глиссирование.

Пропульсивные системы/трансмиссии современных яхт

Прямая валолиния (L-Drive)
Наиболее традиционный тип трансмиссии, используемой в настоящее время. Включает гребной вал, присоединенный к фланцу двигателя (чаще через редуктор), проходящий через днище судна и кронштейн на корпусе. Ускоренный поток, создаваемый винтом, обтекает руль, повышая подъемную силу на нем. Дает минимальные потери мощности двигателя, хотя при существенном наклоне вала (для лодок небольшой длины) часть полезного упора винта теряется.

Валолиния с угловой передачей (V-Drive)
Двигатель расположен в корме; его выходной фланец (и редуктор) обращены в нос; связанный с ним промежуточный вал через угловую передачу передает крутящий момент уже на гребной вал, который проходит через днище. Такая трансмиссия позволяет высвободить полезный объем в корпусе и при установке двигателя под определенным углом снизить угол наклона гребного вала.

Водомет (Jet Drive)
Этот тип трансмиссии довольно распространен сегодня, в первую очередь по причине малой осадки судна, защищенности гребного винта (импеллера, рабочего колеса) и безопасности купающихся рядом с бортом. Для водометного судна задний ход реализуется не реверсом двигателя (редуктора нет), но, к примеру, заслонкой, опускающейся на сопло водомета и меняющей вектор тяги. Водометы более эффективны на быстроходных судах, поскольку КПД такой установки повышается с ростом скорости.

Гребные валы с полупогруженными винтами (Surface Drive)
Особенность этой трансмиссии в том, что гребные валы расположены за транцем. Управление курсом судна, как и дифферентом, осуществляется при помощи смещения вала посредством тяг/гидроцилиндров. Эффективна на высоких скоростях, но требует особой профилировки лопастей гребного винта и системы управления положением вала.

Транцевые колонки (Z-drive)
Иначе их называют поворотно-угловыми. Тип трансмиссии, у которой передача мощности (крутящего момента) от двигателя происходит посредством вала через транец судна на закрепленное там устройство с системой своих валов — наподобие подвесного мотора. Нижний горизонтальный вал вращает гребной винт. Колонка, также служащая для управления лодкой, имеет ограниченный угол откидки.

Днищевые колонки (Pod drive)
В эту группу попадают системы, имеющие характер не столько трансмиссий, сколько полноценных пропульсивных систем, объединяющих двигатели в широком мощностном диапазоне, движители (гребные винты) и связанные с ними узлы и агрегаты. Общим признаком является расположение системы под днищем судна, работающей как на создание упора, так и заменяющей собой руль.

Сегодня сделал дистанционное управление лодочным мотором с помощью электромотора. При этом им можно будет управлять на расстоянии протянутого провода:

Zika.valera

"Необходимая вещь", когда на скорости 40 км\час неожиданно перед носом лодки появляется аквалангист, конец топляка, валун и т.д.
Такая приблуда должна быть обязательно синхронизирована с углом поворота дистанционного руля, как на автомобилях.

техномастер

За эту зиму закончил проект лодочного мотора для мелких и заросших водоемов растительностью, в простонародии болотоход. Для него специально изготовил свои болотоходные винты, так как тайваньские алюминиевые и быстро получают зазубрины и начинают наматывать траву. Американские очень хорошие винты, но дорогие до безобразия

На видео показан процесс изготовления двухлопасного винта для болотохода:

Ну и соответственно само испытание мотора и винтов, пока правда по чистой воде:

Много раз возникает вопрос - а глиссирует ли лодка? И что называется глиссированием?

Давайте же разберемся.

Глиссирование — это движение по воде, при котором предмет удерживается на поверхности только за счет скоростного напора воды, то есть он скользит по водной глади. При выходе на глиссирование происходит резкое уменьшение сопротивления движению. Усилие, необходимое для выхода на глиссирование намного превышает усилие, необходимое для поддержания этого режима. Глиссирование является одним из примеров движения в точке сверхнеустойчивого равновесия.

При глиссировании сила поддержания обусловлена главным образом динамической реакцией воды, действующей на поверхность объекта, соприкасающуюся с ней, а роль гидростатических сил незначительна. Соотношение между гидростатическими и гидродинамическими силами поддержания зависит от скорости самого объекта. Поскольку с увеличением динамических сил изменяется посадка, скоростной режим характеризуется диаграммой зависимости погружения от числа Фруда по водоизмещению Ргд = и/ V&VA/7 > где v — скорость объекта, g — ускорение свободного падения, Л — весовое водоизмещение, у — удельный вес воды.

Например, доска виндсерфинга полностью выходит из воды, перестает раздвигать ее корпусом и начинает скользить, стремительно ускоряясь. Камешек запущенный по воде и прыгающий по поверхности также глиссирует.

Также под глиссированием подразумевают особый режим движения судна. У водоизмещающих судов с круглоскулыми обводами обтекание сопровождается замывом бортов, вызывающим увеличение полного сопротивления. Чтобы избежать этих явлений, для быстроходных судов применяют остроскулые обводы, иногда называемые обводами типа Шарпи, способствующие отрыву воды от корпуса. При Fr >> 2,5 подобные обводы снижают сопротивление судна по сравнению с круглоскулыми обводами. Повысить мореходность глиссирующих судов и снизить перегрузки на волнении можно путем придания днищу судна килеватости. Вместе с тем увеличение килеватости ведет к некоторому росту сопротивления. Сопротивление глиссирующих судов может быть изменено благодаря применению специальных уступов на днище — реданов, однако мореходность реданных судов несколько хуже. Для малых глиссирующих судов (прогулочные и спортивные катера) наряду с традиционными обводами применяют обводы сложной формы типа тримарана, морских саней с продольными реданами, выдвижных гидролыж и т. д.

Для быстроходных судов выбор в качестве линейного размера кубического корня из водоизмещения более обоснован, поскольку в процессе движения оно не меняется в отличие от смоченной длины днища, которая зависит от скорости судна. Для приближенной количественной оценки различных режимов быстроходности на диаграмме можно выделить 3 участка. В режиме плавания динамические силы незначительны, в переходном режиме соизмеримы с гидростатическими силами, при Г. играют основную роль. С ростом скорости увеличение гидродинамических давлений на днище приводит к интенсивному растеканию воды поперек днища, сопровождающемуся образованием струй и брызг, вырывающихся у борта (скулы). При этом появляется так называемое брызговое сопротивление.

Нижний предел скорости для выхода судна на режим глиссирования зависит от полной массы судна, включая пассажиров, оборудование, запас горючего и мотор. Ориентировочно его можно определить по формуле

V = 34*(корень 6-й степени от D) км/ч.

Например, при D = 0,5 т V = 34* 6√0,5 = 34 · 0,9 = 30,6 км/ч

Таким образом, все рассуждения о глиссе без четких указаний длины лодки, ее полной массы и соответствующий расчетов - можно отнести к . ну, словом - одна бабка сказала.

Помимо массы, на величину сопротивления движению глиссирующего судна существенное влияние оказывают угол атаки и зависящая от него длина, а также ширина смоченного участка днища и отстояние центра тяжести от транца катера.

На рис. 18, б представлена упрощенная схема сил и моментов, действующих на глиссирующее судно на ходу. Равновесие определяется величиной и взаимным расположением четырех основных сил: массы судна D, силы поддержания Y, тяги гребного винта T, сопротивления воды движению судна R. Силы D и Y создают момент MYD, дифферентующий судно на нос. Этот момент при установившемся движении уравновешивается равным по величине и противоположным по направлению моментом MTR сил T и R.

При глиссировании Y состоит практически полностью из гидродинамической подъемной силы, которая зависит от площади и формы глиссирующей поверхности днища, угла атаки (дифферента) и скорости судна. По условию равновесия Y должна быть равна D, поэтому с повышением скорости должны соответственно уменьшаться либо площадь глиссирующего участка днища, либо угол атаки, либо и то и другое одновременно.

Для достижения наибольших скоростей целесообразно уменьшить смоченную поверхность, так как это позволяет снизить сопротивление трения. Однако поскольку ширина днища остается постоянной, то вследствие укорочения длины глиссирующего участка точка приложения Y смещается в корму; тем самым нарушается равновесие системы сил и моментов. Под действием D нос судна опускается и длина смоченной поверхности вновь увеличивается, сопротивление воды также повышается. В результате судно не достигает скорости, которую оно могло бы развить.

Еще более отрицательное влияние на сопротивление воды движению глиссирующего катера оказывает излишний дифферент — чрезмерно большой угол атаки, с увеличением которого повышается сопротивление давления. Опыт показывает, что за счет снижения угла дифферента скорость катера можно повысить на 15 и даже 20 %!

Очевидно, существует оптимальный угол атаки, при котором сумма сопротивления трения и давления оказывается минимальной. Обычно ходовой дифферент изменяется в довольно широких пределах в зависимости от скорости судна, т. е. частоты вращения гребного вала. Удачные глиссирующие катера получают максимальный дифферент (не более 8°) при частоте вращения около 40 % номинальной; затем дифферент уменьшается до оптимального значения (3—4°) при номинальных оборотах. Относительно широкие катера могут иметь чрезмерный дифферент на всем диапазоне частоты вращения двигателя, максимум которого (до 14°) достигается в области более высоких оборотов. Катера с избыточной мощностью двигателя при частоте вращения двигателя от 80 % номинальной и выше идут с малым углом дифферента — до 2°, что обуславливает некоторое снижение скорости при увеличении числа оборотов.

Цитата:
Таким образом, все рассуждения о глиссе без четких указаний длины лодки, ее полной массы и соответствующий расчетов - можно отнести к . ну, словом - одна бабка сказала.

Ну почему же? В режиме чистого глиссирования длина смоченой не важна, зависимость от полного водоизмещения.

aleks65 ,
Может просто начать выкладывать сканы литературы по движению глиссирующего судна? Их есть у меня.

b58 ,
А числа Фруда, определенные для одной и той же лодки по водоизмещению и по длинне ватерлинии (не берем трудность определения длинны ВЛ, считаем, что замер производится достаточно точно), должны совпадать между собой, или нет?

[ b58 ,
Не. Тогда у меня мозги расплавятся. Хотелось попроще. Выше приведённая формула "V = 34*(корень 6-й степени от D) км/ч.

Например, при D = 0,5 т V = 34* 6√0,5 = 34 · 0,9 = 30,6 км/ч"
в первом приближении для ориентировочной оценки скорости "глисса" -работает?
А то у Андрея Михайловича " D " это масса судна в тоннах (или нет?)
У Вас " D "-водоизмещение в куб. метрах.
Уж как нибудь в единой системе измерений " Си ".

Во всех процитированных фрагментах отсутствуют два очень важных момента, которые оказывают очень заметное влияние на результаты тестов. Это:
- смачиваемость поверхности днища. Разные материалы позволяют снижать общее сопротивление более, чем на 10-15% Этим активно занимаются создатели корпусов перфоманс и гочных, типа Р1 королевский и F1H2O
-общее аэродинамическое сопротивление корпуса/есть всякие нюансы - паразитные и полезные/, которое начинает существенно возрастать на скоростях за 45-50 км/час. А при скоростях за 80 км/час способны создать и устойчиво поддерживать экранный эффект

aleks65 ,
А что в тоннах, что в кубометрах - одинаково. Кубометр пресной воды весит ровно тонну.
Да, для примерной оценки работает. Более верное написание формулы.
V - полное водоизмещение в тоннах,т.е вес лодки мотора, экипажа, топлива и пр.
g - 9,8 м/с
Fr = 3

Про подвесные двигатели мы подробно поговорим в статье, посвященной катерам. Здесь же речь пойдет о разных типах стационарных (размещённых внутри корпуса) силовых установок. Они различаются по двум основным параметрам: по типу топлива и по конструкции привода, с помощью которого энергия от мотора передаётся на гребной винт.

Бензин, дизель, электричество

Большинство катеров заправляют бензином либо приводят в движение за счёт электрического двигателя, работающего от аккумулятора. Дизельные двигатели на самых маленьких лодках — скорее исключение.

Когда же длина корпуса преодолевает границу в 10,6 метра (35 футов), вариантов двигателей с точки зрения используемого топлива резко становится больше.

Более того, именно в сегменте 10,6–13,7-метровых (35-45-футовых) лодок владельцы получают наиболее богатый выбор двигателей.

Хочешь, ставь дизельный вал. Хочешь — бензиновую поворотно-откидную колонку.

Затем разнообразие снова снижается. На яхтах длиной от 14 метров начинают доминировать дизельные моторы. С ростом длины корпуса растут и требования к мощности двигателя, и бензиновые моторы показывают себя менее эффективными.

Плюсы и минусы бензиновых лодочных моторов

Главное преимущество бензинового двигателя внутреннего сгорания — компактность и небольшой вес, по сравнению с дизельными двигателями той же мощности. Кроме того, бензиновые двигатели тише и производят меньше вибраций.

Однако бензин огнеопасен, взрывоопасен и стоит дороже дизеля. Кроме того, бензиновый двигатель расходует в среднем на 40% больше топлива.

Преимущества дизельных моторов для яхт

Дизельные двигатели внутреннего сгорания более экономично расходуют топливо и менее пожароопасны. Сам дизель дешевле бензина, а выхлоп от него содержит более низкий процент угарного газа, то есть менее вреден для здоровья.

При должном обслуживании дизельный двигатель способен прожить в два раза дольше бензинового.

Но вес дизельного двигателя в среднем в два раза превышает вес аналогичного бензинового. Как раз в том числе из-за больших габаритов их крайне редко используют на небольших катерах. Да и стоят дизельные двигатели заметно дороже бензиновых аналогов.

Подробно о том, как выбрать между бензином и дизелем, мы уже рассказывали в этой статье.

Электрические моторы: для любителей природы и тишины

Как следует из названия, в случае электродвигателя энергию для вращения винта привод получает не от теплового расширения газа, как в двигателе внутреннего сгорания, а от электричества, накопленного в аккумуляторе.

На стоянке зарядить батареи на борту можно от береговой сети. А во время плавания запас обычно восполняют за счёт солнечных батарей. Реже можно встретить гидрогенераторы: пока яхта движется, вода, проходя под днищем, вращает винт, соединённый с динамо-машиной, которая и вырабатывает электричество. К совсем уж экзотическим вариантам относятся ветрогенераторы и водородные двигатели на топливных элементах.

Основные преимущества электродвигателей — отсутствие вредных выбросов в воду и атмосферу и бесшумность. Имея электродвигатель на борту, экипаж может без опасений зайти даже в заповедные акватории. Работа двигателя не нанесёт вреда местной флоре и фауне. По поверхности воды за лодкой не будет тянуться шлейфом плёнка из нефтепродуктов.

Однако мощность электродвигателей невелика, поэтому хорошо разогнать большую яхту им оказывается не под силу.

Яхты, работающие только на электричестве, можно встретить довольно редко. Бренды Greenline (Словения) и Silent Yachts (Австрия) предлагают чисто электрические варианты своих моделей, однако гораздо более популярны гибридные силовые установки. О них и пойдет речь далее.

Гибриды: преимущества электричества и дизеля в одном флаконе

Обычно электрический режим используется во время стоянок. Аккумуляторы питают все системы жизнеобеспечения на борту, так что можно стоять на якоре в тишине и комфорте. Так, владельцы яхт Greenline могут забыть о генераторе на время стоянки продолжительностью до трёх суток.

Приводы стационарных двигателей отличаются большим разнообразием конструкций, каждая из которых обладает своими преимуществами и недостатками.

Вал (Shaft)

Перо руля никак не связано с винтом и расположено за ним, ближе к транцу.

Валы относительно дёшевы и надежны. Их используют даже с очень мощными двигателями. К тому же обслуживать их во время стоянки проще, чем поворотно-откидные колонки (о которых речь пойдет ниже), а служат они дольше.

У вала, устанавливающегося на миделе, более простая конструкция и он экономичнее потребляет топливо. Но расположение машинного отделения на миделе может быть неудобным. Это лишает владельца мастер-каюты в самом комфортном месте на нижней палубе.

У кормовых валов типа V-drive в соответствии с названием вал разделён на два элемента, расположенных под углом друг к другу, как символ

Вал — отличный вариант для крупных яхт, которые постоянно находятся в воде и со временем могут обрастать полипами. Кроме самого винта им практически негде поселиться.

Так как вал не участвует в маневрировании лодки, а только толкает её вперед, у него в отличие от поворотно-откидной колонки нет никаких подвижных резиновых гофрированных оболочек (сильфонов), которые необходимо периодически менять. На вал ставят сальниковое уплотнение, которое может со временем начать протекать, но его обслуживание обходится недорого.

К минусам вала можно отнести то, что винт и перо руля уходят глубоко в воду. С валом лодка вряд ли сможет ходить по мелководью и подходить вплотную к берегу. Хотя с точки зрения безопасности при спасении утопающего такое положение винта — преимущество, а не недостаток.

Так поступает, например, шведская верфь Nimbus.

Еще один минус валов — на глиссирующих яхтах двигатель с таким приводом по сравнению с поворотно-откидной колонкой менее экономично расходует топливо. Максимальная доступная скорость в этом случае тоже будет ниже.

Но поддерживать скорость, разогнавшись, валу проще. А стабильность обеспечивается не триммерами двигателя, а за счёт смещения центра тяжести к миделю.

Валы очень требовательны к качеству корпуса и расположению центра тяжести лодки. Поворотно-откидные колонки более лояльны к огрехам дизайна.

Но если всё сделано правильно, то с валами яхта более манёвренна. Два вала можно запустить в противоход, чтобы один винт толкал корпус вперёд, а второй — назад. Так лодка будет крутиться вокруг своей оси практически на месте. С поворотно-откидными колонками, конечно, тоже можно проделать подобный фокус. Но эффективность такого манёвра будет ниже.

Стоит помнить, что управление любой лодкой с валами в любом случае требует определённой сноровки.

Это особенно ощутимо, если на борту не установлено дополнительное подруливающее устройство. При этом даже при наличии необходимых навыков лодкой с одним валом управлять намного сложнее, чем лодкой с одной поворотно-откидной колонкой. Но с двумя валами (что, к счастью, встречается чаще) разница заметно сглаживается.

Основные производители судовых двигателей с валовым приводом — MAN, Caterpillar, MTU (Rolls-Royce), Volvo Penta, Cummins.

Поворотно-откидная колонка (Sterndrive)

Поворотно-откидная колонка — это гибрид стационарного и подвесного двигателя, который взял лучшее из обоих миров. Впервые такой тип привода появился в начале 1960-х годов и быстро стал очень популярным. С тех пор они являются главными конкурентами валов.

По сравнению с валами поворотно-откидные колонки дешевле, тише и экономичнее расходуют топливо.

Мотор с таким приводом всегда устанавливается внутри лодки максимально близко к транцу и присоединяется к внешней двигательной установке — по сути, нижней половине подвесного двигателя. Мотор вращает небольшой приводной вал, на конце которого закреплён гребной винт.

Расположение колонки и её компактность (по сравнению с валовым приводом) позволяют сделать машинное отделение меньше и освободить пространство для жилых кают.

Как и в случае с обычным подвесным мотором, внешнюю часть установки можно наклонять и поворачивать, чтобы изменять направление, в котором двигатель толкает корпус.

Благодаря этому лодке с поворотно-откидной колонкой не нужно дополнительное отдельное перо руля, как яхте с валом.

Благодаря положению двигателя корпус с поворотно-откидной колонкой обладает улучшенными гидродинамическими качествами, ведь винт на транце не создаёт дополнительного сопротивления воды под днищем и не тормозит судно. За счёт этого лодка, на которой установлены двигатели с таким приводом, способна развивать более высокую скорость, чем яхта с валами той же мощности.

Положение колонки и её подвижность также позволяют ходить на мелководье и подходить ближе к берегу, не боясь зацепить винтом дно. К тому же, как и подвесной мотор, колонку можно приподнять (хотя амплитуда этого движения у колонок и меньше, чем у подвесников, а осадка — больше). Во время глиссирования триммер повышает стабильность яхты.

Однако из-за наличия дополнительных подвижных элементов и затруднённого доступа обслуживание поворотно-откидной колонки (особенно у морских яхт) обходится намного дороже, чем обслуживание вала или подвесного двигателя.

Стоит учитывать, что во время ремонта такой двигатель придётся полностью снимать.

В зависимости от модели, чтобы получить в этот момент полноценный доступ к двигателю, может потребоваться освободить кокпит от мебели и даже разобрать кормовую палубу.

Кроме того, если поворотно-откидная колонка установлена на яхте, которая постоянно находится в воде, а не вывозится для хранения на берег, внешняя часть двигателя станет отличным плацдармом для атаки полипов. В этом случае возникает необходимость регулярной очистки и покрытия колонки средством-антифоулингом.

Обрастание особенно нежелательно из-за сильфонов. Эти детали и сами по себе имеют тенденцию трескаться со временем, а острые ракушки могут продырявить их еще быстрее. Результат — течь и, в худшем случае, затопление лодки.

Ещё одно уязвимое место — водозаборы, которые являются частью системы охлаждения двигателя. Если размножившиеся полипы забьют водозаборы, двигатель неминуемо перегреется.

Для занятий вейкбордингом лодка с поворотно-откидной колонкой — хороший выбор. А вот для водных лыж лучше подойдут более плоские волны, которые оставляет яхта с валом.

Наиболее известные производители двигателей с поворотно-откидной колонкой — Konrad, Mercury Marine и Volvo Penta. Среди б/у двигателей также много моделей Outboard Marine Corporation, которые больше не производятся.

Под (Pod drive)

Поды представляют собой самостоятельные установки для каждого винта, которые крепятся прямо на днище в районе кормы. И этих винтов всегда не меньше двух.

Конфигурация подов уменьшает количество места, которое требуется выделить под машинное отделение. А при глиссировании винтам подов не грозит захват воздуха и, как следствие, кавитация, вызывающая эрозию.

Но вот возможностью заходить на мелководье для этого придётся пожертвовать. Да и обслуживать такую систему не очень удобно, ведь механикам требуется доступ к днищу.

В то время как валы можно встретить на любом корпусе, поды подходят только для глиссирующих или хотя бы полуводоизмещающих яхт.

По сравнению с валами поды на 10–30% более экономично расходуют топливо.

Поды Cummins Zeus обычно оборудуют встроенными интерцепторами. Но винты у них смотрят в сторону кормы и толкают лодку, как и у других приводов.

Максимальная скорость лодки с подами на 15–20% выше, чем с валами. Volvo Penta также обещает увеличение дальности хода на 40%.

Поды бывают только дизельными и всегда идут в паре с системой управления джойстиком, благодаря которому отпадает необходимость в ручном переключении передач.

За счёт простоты управления и повышенной маневренности новичкам намного легче швартовать такую лодку.

Обслуживание подов обходится дороже обслуживания валов. Для них не нужны сальники, но регулярная замена дорогостоящего синтетического машинного масла и анодных протекторов с лихвой это компенсирует. Кроме того, поды очень чувствительны к попаданию воды, а чинить их умеют меньше механиков. В случае поломки во время длительного путешествия это может стать проблемой.

Также стоит учесть, что просто так взять и заменить валы на поды на уже построенной яхте, скорее всего, не получится. Для них требуется определённый тип днища.

Когда поды только появились, верфям пришлось заняться модификацией некоторых существующих моделей, чтобы дать клиентам возможность использовать двигатели с подами.

Помимо уже упомянутых Cummins и Volvo Penta поды также выпускает Reintjes (Fortjes, у которых два винта смотрят в разные стороны).

Азипод (Azipod)

Эти поды не снабжены редуктором, который обычно отвечает за уменьшение частоты вращения двигателя и увеличение крутящего момента на выходном валу. Азиподам он просто ни к чему, потому что гребной винт устанавливается непосредственно на вал электродвигателя и вращающий момент передаётся напрямую, без потерь.

Разработали такие поды в швейцарской корпорации ABB. Первую в мире установку в 1990 году получил буксир Seilin.

Всего в мире более 80 ледоколов и судов ледового класса с азиподами.

ABB также заявила об установке в будущем своих подов как минимум на две суперяхты Oceanco. Ими оснастят 115-метровую Tuhura, проект которой был представлен в 2018 году, и безымянный проект в рамках экологической программы верфи Oceanco NXT, анонсированной осенью 2020 года.

Вынос двигателя в гондолу, естественно, освобождает много полезного пространства на борту. Кроме того, на корпус не передается вибрация от винта. Пассажиры лодки с азиподами также оценят и низкий уровень шума.

Еще одно важное преимущество — экономичность.

Согласно ABB, по сравнению с валами азиподы потребляют на 20% меньше топлива.

Кроме того, лодки с азиподами отличаются манёвренностью и хорошей управляемостью.

Недостатки у азиподов, в целом, те же, что и у других подов: особые требования к конструкции корпуса, высокая цена и сложность установки и обслуживания, большая осадка из-за свисающей гондолы.

Привод Арнесона (Surface drive)

Одним из наиболее экономичных приводов считаются сдвоенные полупогружные диски Арнесона (Arneson @ Twin Disc Surface Drives). Согласно Arneson Industries, конструкция привода позволяет снизить сопротивление воды на 50% по сравнению с более традиционными приводами с погруженными винтами.

В случае с приводом Арнесона воды касаются только лопасти винта и скег — защитный кормовой выступ киля.

Такой привод можно встретить на спортивных яхтах типа Pershing и Mangusta.

За счёт снижения сопротивления воды скорость лодки возрастает на 15–30%, а расход топлива настолько же снижается.

По экономичности и привод Арнесона превосходит поворотно-откидную колонку. А по уровню вибрации — и валы.

Минимум контакта с водой означает и минимум коррозии. Винты также не подвержены кавитации. А это позволит заметно сэкономить на техобслуживании.

Хотя в то же время из-за большого количества подвижных деталей такой привод требует повышенного внимания.

Расположение винта высоко на транце позволяет подходить лодке с приводом Арнесона максимально близко к берегу. При этом на ходу погруженность винта можно регулировать.

Обратная сторона такой конструкции — проблемы со швартовкой кормой. Винты сильно выступают назад и как бы удлиняют корпус.

К преимуществам привода Арнесона можно отнести и то, что в отличие от подов для его использования не требуется особая конструкция корпуса.

Обслуживать такой привод также очень удобно.

Кроме непосредственно Arneson Industries приводы похожего типа можно найти ZF (SeaRex) и France Helices (SDS). Близки к приводу Арнесона поворотно-откидные колонки Mercury M8 и Mercury Bravo One XR Sport Master.

Водомёт (Water jet engine, pump-jet, hydrojet)

Впервые использовать для движения направленную струю воды люди придумали еще в середине XVII века. На современной водной технике водомёты долгое время были прерогативой гидроциклов и водных игрушек. Но сегодня их устанавливают даже на среднеразмерные яхты (включая 30-метровые, вроде Overmarine Mangusta 108). В будущем, возможно, развитие технологий позволит по разумным ценам конструировать водомёты и для самых больших лодок.

Так как винт водомёта закрыт, лодка с таким приводом может безопасно приближаться к людям и животным в воде.

Водомёт также не производит излишнего шума под водой и не передаёт вибрацию на корпус.

Расположение водомёта на транце на уровне ватерлинии также позволяет подходить близко к берегу и ходить по мелководью. При этом водомёт компактнее поворотно-откидной колонки и освобождает пространство на корме.

Так как число подвижных деталей у такого привода невелико, он достаточно надёжен. Основная часть двигателя спрятана внутри корпуса и не контактирует с водой, а значит и не подвержена коррозии и не может пострадать от случайного столкновения. Кроме того, заключенный в короб винт меньше подвержен кавитации и коррозии из-за неё.

Еще один очевидный плюс водомёта — скоростные характеристики.

Даже в неспокойную погоду лодки с таким приводом способны разгоняться до 40 узлов. При этом они способны разворачиваться на 360⁰, оставаясь на месте.

Главный недостаток такого привода — низкая манёвренность на малых скоростях из-за недостаточного давления потока воды, выходящего из водомёта. Кроме того, водомёты довольно шумные и неэкономичные (хотя со временем производители улучшают эти характеристики).

Основные производители водомётов — Castoldy, HamiltonJet, Alamarin-Jet Oy, Scott Water Jet, Marine Jet Power (MJP).

Читайте также: