Vrtule pro lodní motor: velikost, průměr, hmotnost, rozteč vrtulí

Vrtule je vysoce účinné a kompaktní pohonné zařízení, jehož konstrukce umožňuje přeměnit rotaci hřídele motoru na tah, díky kterému se plavidlo pohybuje vpřed. Vrtule na lodním motoru se skládá z náboje, kde jsou radiálně instalovány listy, každá ve stejném úhlu vzhledem k oběžné dráze otáčení. Na hřídeli vrtule je namontována vrtule a zařízení se otáčí v důsledku provozu motoru plavidla.

Hlavní prací vrtule je rotace, při které listy (křídla) zachycují určité množství vody a okamžitě ji vrhají zpět, čímž vytvářejí moment hybnosti. Reakční síla vrhané hmoty zase vytváří impuls pro listy šroubu, které jej přenášejí na hřídel vrtule. Ta se nachází na zádi lodi nebo plavidla.

Odrůdy

Vrtule lodního motoru musí odpovídat značce a výkonu motoru plavidla, protože její provoz přímo závisí na schopnostech pohonné jednotky. Proto se vrtule vyrábějí v různých typech a provedeních.

Všechny lodní vrtule se skládají z náboje, který se dodává ve dvou různých typech:

• Když jsou lopatky vyrobeny samostatně a upevněny k náboji.
• Modely, u kterých jsou lopatky a náboj odlity do jedné konstrukce.

Kromě toho existuje řada rozdílů v dalších technických parametrech, které jsou při výběru velmi důležité:

• Průměr vrtule je velikost kružnice popsané horními hranami lopatek.
• Počet lopatek (na zařízení se vyrábí 2 až 7 kusů).
• Podle stupně – existují modely s pevným nebo nastavitelným stupněm.
• Směr otáčení křídel je pravotočivý (po směru hodinových ručiček) nebo levotočivý (proti směru hodinových ručiček).
• Podle materiálu výroby dílů. Používá se hliník, ocel, titanové slitiny, bronz a vysoce kvalitní plast.
• Poměrem kotouče – jedná se o poměr plochy lopatek k ploše kružnice o průměru shodném s vrtulí.
• Výfukový průchod – může být pod antikavitační deskou nebo skrz náboj.
• Průměr náboje a velikost listu.
• Počet drážek pouzdra (ozubených spojů).

Vrtule může být lehká nebo těžká podle hydrodynamických charakteristik. Pokud motor nepracuje na plný výkon a tah vrtule je v důsledku průměru nebo stoupání malý, loď nedosáhne maximální rychlosti. Takový veslovací mechanismus se nazývá lehký.

Pokud motor nevyužívá všechny možnosti svého výkonu, ale zároveň nemůže zvýšit otáčky vrtule – je to obtížná volba. Je sladěna vrtule, která umožňuje plně využít výkon motoru a zároveň odpovídá typu a velikosti plavidla. Pro dosažení optimální účinnosti je třeba správně vybrat vrtuli.

Hlavní charakteristiky vrtule

Vrtule pro lodní motory mají 2 hlavní ukazatele – stoupání a průměr. Čím nižší jsou otáčky motoru, tím větší je vnější průměr. Aby plavidlo dosáhlo maximální rychlosti, aniž by ztratilo trakční vlastnosti a opotřebovalo motor, musí být vhodné z hlediska konstrukce a typu pohybu.

Stoupání vrtule je vzdálenost, kterou vrtule urazí za jednu otáčku, bez započítání prokluzu. Měří se v palcích (1 palec = 2,54 cm). Maximální otáčky motoru přímo závisí na stoupání vrtule zařízení – čím kratší (menší) stoupání, tím vyšší jsou otáčky motoru. Správné stoupání je takové, kdy s otevřenou škrticí klapkou motor během provozu nepřekročí otáčky povolené výrobcem.

Kromě výběru průměru a výpočtu stoupání je důležité zvážit počet listů, konstrukci modelu a materiál. Hmotnost vrtule musí odpovídat rozměrům lodi.

Značení vrtule

Existují 2 typy značení vrtulí lodních motorů, průměr je uveden v palcích. Údaje jsou umístěny na jednom z listů.

• Výrobce uvádí průměr a stoupání závitů zařízení. Příklad označení od Yamahy: 11 1/4×15 G, kde 11 ¼ je průměr a 15 je délka stoupání.
• Rozšířená forma značení, kdy č. 3 udává počet lopatek a č. 4 směr otáčení (pravý nebo levý). Například: 3x10x11 R, kde písmeno R označuje pohyb doprava.

Pokud je na povrchu pouze sada čísel, například 3231x100x12, jedná se o katalogové číslo, dekódování je vytištěno v pasu tohoto modelu.

Výběr a výpočty šroubů

Při výběru je důležité prostudovat následující ukazatele a provést výběr s ohledem na výkon motoru, konstrukci a technické vlastnosti plavidla.

Materiál

Ocel je považována za nejodolnější a nejtrvanlivější materiál. Je však těžká, navíc zatěžuje převodovku a její cena je vysoká. Pro lehké malé lodě je vhodnější hliníková vrtule. Má slušné hydrodynamické vlastnosti a odolává mechanickému poškození.

Plastový šroub je mezi konkurencí nejzranitelnější, ale zároveň nejúspornější typ.

Počet lopatek

Dvoulistá vrtule má vyšší účinnost než třílistá verze. Ztrácí však na životnosti. Dvoulisté vrtule se používají na závodních a sportovních lodích, kde jsou důležité ukazatele vysoké rychlosti. Třílisté modely se obvykle instalují na malé lodě a motorové čluny. Mají vysoký provozní výkon, poskytují přijatelnou úroveň vibrací a jsou cenově dostupné.

Čtyřlisté vrtule také umožňují vysokou rychlost, přičemž tažná síla převyšuje sílu třílistých zařízení. Loď se rychleji dostane do kluzného stavu, jejich instalace zvyšuje účinnost motoru a snižuje spotřebu paliva. Často se instalují na výkonné motory, cena takových modelů je vyšší než u 3 a 2listých.

Lodní vrtule s 5–7 listy se obvykle používají na velkých námořních nebo oceánských plavidlech, často v množství 2 nebo více kusů na plavidlo.

Rozteč vrtule

Hlavním výpočtem vrtule je výpočet délky stoupání. K tomu potřebujete vědět:

• maximální rychlost, která odpovídá údajům v pasu a možnostem motoru (V je uvedeno ve vzorci);
• číslo udávající počet otáček vrtule (písmeno N).

Ve vzorci H=750V/N, kde H je velikost kroku, je třeba dosadit požadované indikátory.

Definici úhlu stoupání vrtule lze vidět na příkladu:

• maximální otáčky hřídele 6300 ot/min;
• otáčky motoru 70 km/h;
• převodový poměr 2,5;

Potřebujeme najít maximální otáčky kloubového hřídele: 6300:2,5=2520 ot/min. Nyní můžeme vypočítat stoupání: 750x70_2520=20,83. Po zaokrouhlení dostaneme stoupání 21 palců.

Výroba vrtulí předpokládá pevnou nebo nastavitelnou verzi. U malých lodí se středním výkonem motoru se obvykle používá pevná stoupání. Vrtule s proměnnou stoupáním je vrtule, u které není při výrobě specifikován konkrétní úhel náběhu.

Sklon vrtule lodního motoru se mění pomocí přídavného zařízení, díky kterému se listy otáčejí a fixují v požadovaném úhlu. Takové modely jsou dražší než pevné.

Průměr

Průměr šroubu přímo souvisí s roztečí veslovacího zařízení. V rámci jedné rozteče výrobce obvykle nabízí 2–3 modely vhodného průměru. Je třeba vybírat podle této vlastnosti – pokud má motor nízký nebo střední výkon, je vhodnější menší průměr. U výkonných motorů je lepší koupit modely s větším obvodem.

Stoupání vrtule a rychlost lodi jsou také vzájemně závislé ukazatele. V některých případech stačí k nastavení stoupání a zvýšení účinnosti motoru seříznout listy vrtule lodního motoru.

Tvar čepele

Konfigurace listů vrtule se může lišit, nejběžnější typy jsou eliptické nebo kulaté. Ovlivňují poměr rychlosti a tahu. Vrtule s listy zužujícími se směrem k vnějšímu okraji pomáhají snižovat tření. Takové modely jsou běžnější na vysokorychlostních sportovních člunech.

Jak pochopit, že šroub je optimální

Velikost vrtule a její technické provedení a vlastnosti závisí na hmotnosti a trupu plavidla, jeho délce a tvaru obrysů, jakož i na výkonu motoru. Zda je model optimálně kompatibilní s možnostmi motoru a je vhodný pro dané plavidlo, se můžete ujistit provedením testů na vodě.

Výrobci také nabízejí „originální“ modely, které jsou dodávány s kompletním motorem. To však nechrání před chybou při výběru – model nemusí odpovídat rozměrům plavidla.

Shodu vrtule zjistíte podle následujících znaků:

• Loď klouže bez jakýchkoli obtíží nebo znatelných vibrací; při plném zatížení je pozorován mírný pokles rychlosti, což je normální;
• během provozu motor ukazuje otáčky uvedené v pasu výrobce;
• s velkým zatížením nedochází k výraznému zvýšení odporu při pohybu po vodě a při kluzání;
• Motor během provozu neprodukuje nadměrný hluk a pracuje v rovnoměrném režimu.

Pokud po instalaci motor nepracuje stanovenou rychlostí, loď má potíže s hoblováním i bez zatížení nebo motor provádí volnoběžné otáčky, pak byly výpočty nesprávné.

V tomto případě je třeba z lodního motoru demontovat vrtuli, upravit sklon na základě získaných údajů a znovu otestovat.

Pravidla pro obsluhu vrtule

Na trhu je k dispozici široká škála typů vrtulí. Základní pravidla pro použití jsou však pro všechny typy a velikosti stejná:

• Je důležité sledovat hloubku při pohybu a nedovolit, aby se šroub dostal do kontaktu i s bahnitým dnem;
• zkontrolujte stav lopatek, protože mechanické poškození, ohýbání a odštípnutí ovlivňují účinnost vrtule i motoru;
• Vyhýbejte se možným podvodním překážkám, zarostlým hustou vegetací v mělkých vodách a pokud je k dispozici, použijte hydraulický zvedák.
• Zpětný chod spusťte až poté, co se zjistí, že vrtule se ponořila do požadované hloubky.

Abyste zjistili, která vrtule je pro lodní motor nejlepší, je třeba zvážit výkon motoru, konstrukci a rozměry plavidla, provést správné výpočty a zakoupit kvalitní výrobky s pokyny a pasportem od výrobce. Je důležité si uvědomit, že správná volba vrtule má pozitivní vliv nejen na provoz motoru, ale také na výkon celého plavidla.