Введение
Самостоятельная система движения для лодок
Подвесной мотор – это система движения для лодок, состоящая из самодостаточного блока, включающего двигатель, редуктор и гребной винт или водометный движитель, предназначенная для крепления к внешней стороне транца. Это наиболее распространенный механизированный способ приведения в движение небольших судов. Помимо обеспечения движения, подвесные моторы обеспечивают управление, поскольку они сконструированы для поворота вокруг крепления, тем самым контролируя направление тяги. Киль также выполняет функцию руля, когда двигатель выключен. В отличие от стационарных двигателей, подвесные моторы можно легко снять для хранения или ремонта. Чтобы избежать удара о дно, мотор можно поднять в приподнятое положение либо электронным, либо ручным способом. Это полезно при движении по мелководью, где могут быть препятствия, способные повредить мотор и гребной винт. Если электрический мотор, приводящий в движение поршни, поднимающие или опускающие двигатель, неисправен, каждый подвесной мотор оснащен ручным освобождением поршня, позволяющим оператору опустить мотор в крайнее нижнее положение.
Большие подлодки
Большие подвесные моторы крепятся к транцу с помощью зажимов и управляются либо ручкой, либо с поста управления. Как правило, двигатели мощностью от 100 л.с. и выше подключаются к системе управления на посту управления. Они представлены 2-, 3- и 4-цилиндровыми моделями, подходящими для корпусов длиной до 17 футов (5 м), и мощными блоками V6 и V8 мощностью до ., обеспечивающими достаточную мощность для использования на лодках длиной 37 футов (11 м) и более.
Электрические
Электрические внебортовые двигатели – это автономные движители для лодок, впервые изобретенные в 1973 году Мортоном Рэем из компании Ray Electric Outboards. Их не следует путать с троллинговыми моторами, которые не предназначены для использования в качестве основного источника мощности. Большинство электрических внебортовых двигателей оснащены электродвигателями постоянного тока (DC) мощностью от 0,5 до 4 киловатт, работающими от напряжения 12–60 вольт DC. В недавно разработанных внебортовых двигателях используются электродвигатели переменного (AC) или постоянного тока, расположенные в головке блока цилиндров, подобно традиционному бензиновому двигателю. Такая конструкция позволяет двигателю выдавать мощность 10 кВт и более, что достаточно для замены бензинового двигателя мощностью 15 л.с. и выше. Преимущество индукционного или асинхронного двигателя заключается в передаче мощности на ротор посредством электромагнитной индукции. Поскольку в этих двигателях не используются постоянные магниты, они требуют меньшего обслуживания и развивают больший крутящий момент на более низких оборотах гребного винта.
Насосная струя
Двигательная установка с водомётным движителем доступна в качестве опции для большинства лодочных моторов. Хотя они менее эффективны, чем открытый винт, они особенно полезны в тех случаях, когда важна возможность работы на очень мелкой воде. Они также исключают риск травмирования, связанный с открытым винтом.
Пропан
Пропанные внебортовые двигатели доступны от нескольких производителей. Эти двигатели обладают рядом преимуществ, включая более низкий уровень выбросов, отсутствие проблем, связанных с этанолом, и отсутствие необходимости в использовании ручного стартера после создания давления в системе. По мнению журнала Popular Mechanics и других изданий о водном транспорте, Lehr считается первым производителем, представившим на рынок внебортовой двигатель, работающий на пропане.
История и развитие
Первым известным внебортовым двигателем был небольшой 5-килограммовый электрический агрегат, разработанный около 1870 года Густавом Труве и запатентованный в мае 1880 года (патент № 136 560). Позже, примерно в 1896 году, компанией American Motors Co могло быть произведено около 25 бензиновых внебортовых двигателей. Его разработка велась с 1903 года в Гроссе-Иле, штат Мичиган, а патентная заявка была подана в 1905 году. Начиная с 1906 года, компания начала производить тысячи двигателей "Porto Motor", заявив о 25 000 продаж к 1914 году. Компания Caille Motor Company из Детройта, специализирующаяся на судовых двигателях, сыграла ключевую роль в производстве цилиндров и двигателей. Самый успешный ранний внебортовой двигатель. Исторически большинство внебортовых двигателей представляли собой двухтактные двигатели с карбюратором, что обусловлено простотой, надежностью, низкой стоимостью и малым весом конструкции. К недостаткам относятся повышенное загрязнение окружающей среды из-за большого количества несгоревшего бензина и масла в выхлопных газах, а также более высокий уровень шума.
Четверотактные бортовые
Хотя четырехтактные внебортовые двигатели продавались с конца 1920-х годов, особенно двигатели Roness и Sharland, в 1962 году компания Homelite представила коммерчески жизнеспособный четырехтактный двигатель, основанный на четырехцилиндровом автомобильном двигателе Crosley. Эта модель получила название Bearcat и позже была приобретена компанией Fischer Pierce, производителем Boston Whaler, для использования в своих лодках благодаря преимуществам перед двухтактными двигателями. В 1964 году Honda Motor Co. представила свою первую четырехтактную головку блока цилиндров. В 1984 году Yamaha представила свою первую четырехтактную головку блока цилиндров. Эти двигатели были доступны только в маломощном диапазоне. В 1990 году Honda выпустила четырехтактные модели мощностью 35 и 45 л.с. Компания продолжала лидировать в разработке четырехтактных двигателей на протяжении 1990-х годов, поскольку ужесточение норм выбросов в США и Европе, таких как CARB (California Air Resources Board), привело к распространению четырехтактных внебортовых двигателей. Первоначально североамериканские производители, такие как Mercury и OMC, использовали двигательные технологии японских компаний, таких как Yamaha и Suzuki, пока не смогли разработать собственные четырехтактные двигатели. Неотъемлемые преимущества четырехтактных двигателей включали: меньшее загрязнение окружающей среды (особенно попадание масла в воду), снижение уровня шума, повышение экономичности и увеличение крутящего момента на низких оборотах. Honda Marine Group, Mercury Marine, Mercury Racing, Nissan Marine, Suzuki Marine, Tohatsu Outboards, Yamaha Marine и China Oshen Hyfong marine разработали новые четырехтактные двигатели. Некоторые из них оснащены карбюраторами, как правило, это двигатели меньшей мощности. Остальные используют электронный впрыск топлива. В зависимости от производителя, новые двигатели оснащаются передовыми технологиями, такими как несколько клапанов на цилиндр, система изменения фаз газораспределения (Honda VTEC), увеличенный крутящий момент на низких оборотах (Honda BLAST), трехконтурные системы охлаждения и система впрыска топлива с замкнутым циклом. Двигатели Mercury Verado уникальны тем, что они оснащены нагнетателем. Mercury Marine, Mercury Racing, Tohatsu, Yamaha Marine, Nissan и Evinrude разработали компьютерно-управляемые двухтактные двигатели с непосредственным впрыском топлива. Каждая марка использует свой собственный метод непосредственного впрыска. Экономия топлива на двигателях с непосредственным впрыском и четырехтактных внебортовых двигателях составляет от 10 до 80 процентов по сравнению с традиционными двухтактными двигателями. Однако разрыв в экономичности между двухтактными и четырехтактными двигателями начинает сокращаться. Производители двухтактных внебортовых двигателей недавно представили технологии, которые помогают повысить экономичность двухтактных двигателей.
Внешние установки сжиженного газа
В 2012 году компания Lehr Inc. представила несколько небольших (<5 л.с.) лодочных моторов на основе модифицированных китайских бензиновых двигателей, переоборудованных для работы на пропане. В настоящее время Tohatsu также производит модели, работающие на пропане, все мощностью 5 л.с. Переоборудование более мощных лодочных моторов для работы на сжиженном нефтяном газе считается необычным и экзотическим, хотя некоторые энтузиасты продолжают экспериментировать.
Выбор бортового двигателя
Важно выбрать двигатель, который соответствует корпусу по мощности и длине вала.
Требования к мощности
Перегрузка двигателя – опасное состояние, которое может привести к тому, что кормовая часть лодки начнет опережать остальную часть судна, а недостаточная мощность часто делает лодку неспособной выполнять задачи, для которых она была спроектирована. На лодках, построенных в США, установлены таблички береговой охраны, указывающие максимальную рекомендованную мощность двигателя для данного корпуса. Двигатель, мощность которого составляет менее 75% от максимальной, скорее всего, обеспечит неудовлетворительные характеристики. В Соединенном Королевстве лодки имеют маркировку CE, нанесенную на транце, которая указывает максимальную мощность двигателя, длину вала, максимальный вес двигателя, а также максимальное количество людей или максимальную нагрузку.
Длина вала
Длины валов подвесных моторов стандартизированы для установки на транцы высотой 15, 20 и 25 дюймов (38, 51 и 64 сантиметра). Если вал слишком длинный, он будет излишне погружен в воду, создавая сопротивление, что снизит эффективность и экономичность. Если вал слишком короткий, двигатель будет склонен к кавитации. Более того, если водозаборные отверстия в нижней головке недостаточно погружены, двигатель может перегреться, что приведет к серьезным повреждениям.
Общие размеры
Разные марки внеборных двигателей требуют различных размеров и параметров транца. Это влияет на производительность и настройку дифферента. Марка двигателя Модель Угол наклона транца Максимальная толщина транца Расстояние от транца до шпангоута Yamaha F350 12° 712 мм Yamaha F300 12° 712 мм EVINRUDE DE 300 14° 68,58 мм EVINRUDE G2 300 HP 14° SUZUKI DF 300 AP 14° 81 мм MERCURY 300 HP 14° LEHR 5.0HP 14° LEHR 2.5HP 14°
Высота установки двигателя
Высота двигателя на транце — важный фактор для достижения оптимальной производительности. Двигатель следует поднимать настолько высоко, насколько это возможно, не допуская кавитации или потери давления воды. Это минимизирует влияние гидродинамического сопротивления при движении, что позволяет достичь большей скорости. Обычно, антикавитационная пластина должна располагаться на уровне киля или на два дюйма выше его, при нейтральном положении двигателя.
Обрежьте
Трим – это угол наклона двигателя относительно корпуса лодки, как показано на рисунке ниже. Идеальный угол трима – это тот, при котором лодка идет ровно, с большей частью корпуса на поверхности, а не рассекая воду. Если двигатель задра́н слишком сильно, нос лодки будет слишком высоко над водой. При недостаточном триме нос лодки будет слишком низко. Оптимальная настройка трима будет меняться в зависимости от множества факторов, включая скорость, конструкцию корпуса, вес и балансировку, а также условия на воде (ветер и волны). Многие мощные лодочные моторы оснащены гидротримом – электрическим приводом на крепежной планке, с переключателем на рулевом управлении, позволяющим оператору регулировать угол трима во время движения. В этом случае двигатель следует полностью опустить для запуска, а затем постепенно поднимать (контролируя показания тахометра) по мере разгона лодки, до точки непосредственно перед кавитацией или до момента, когда дальнейшая регулировка трима приведет к увеличению оборотов двигателя без увеличения скорости. Двигатели, не оснащенные гидротримом, регулируются вручную с помощью штифта, называемого фиксатором угла наклона.
Вентиляция
Вентиляция – это явление, возникающее, когда поверхностный воздух или выхлопные газы (в случае двигателей с выхлопом через ступицу) засасываются во вращающиеся лопасти винта. Поскольку винт толкает преимущественно воздух, а не воду, нагрузка на двигатель значительно уменьшается, что приводит к завышению оборотов двигателя и вращению винта с достаточной скоростью для возникновения кавитации, при которой тяга практически не создается. Это состояние сохраняется до тех пор, пока винт не замедлится настолько, чтобы пузырьки воздуха поднялись на поверхность. Основные причины вентиляции: слишком высокая установка двигателя, чрезмерный трим двигателя, повреждение антикавитационной плиты, повреждение винта, попадание постороннего предмета в диффузорное кольцо.
Безопасность
Если рулевой упадет за борт, лодка может продолжить движение с работающим двигателем, но без управления, что создает риск серьезных или смертельных травм для рулевого и других находящихся в воде. Мерой безопасности является страховочный шнур, прикрепленный к лодке и рулевому, который глушит двигатель при падении рулевого за борт.
Система охлаждения
Наиболее распространенный тип охлаждения, используемый на лодочных моторах всех эпох, использует резиновый импеллер для перекачки воды из-под ватерлинии в двигатель. Эта конструкция остаётся стандартом главным образом благодаря эффективности и простоте её конструкции. Один из недостатков этой системы заключается в том, что при длительной работе импеллера всухую (например, при оставлении двигателя работающим во время вытаскивания лодки на берег или в некоторых случаях при наклоне двигателя из воды во время работы) импеллер, скорее всего, выйдет из строя.
Аутборды с воздушным охлаждением
В настоящее время некоторые производители выпускают лодочные моторы с воздушным охлаждением. Как правило, это небольшие двигатели мощностью менее… Лодочные моторы производства Briggs & Stratton имеют воздушное охлаждение.
Охлаждение с замкнутым контуром
Внебортовые двигатели, произведенные компанией Seven Marine, используют замкнутую систему охлаждения с теплообменником. Это означает, что соленая вода не циркулирует внутри блока двигателя, как это происходит в большинстве внебортовых моторов, а вместо этого охлаждающая жидкость и внешняя вода прокачиваются через (разные стороны) теплообменника.
Застой двигателя
Внешний двигатель может глохнуть, если он не получает необходимые параметры. Распространенные причины остановки двигателя – проблемы с электрикой, некачественный бензин или засоренный топливный фильтр. Другие возможные причины – неисправный датчик масла карбюратора.
Использование в лодках с длинным хвостом
Во Вьетнаме и других частях Юго-Восточной Азии лодки с длинным хвостом используют лодочные моторы, модифицированные для вынесения винта далеко от основной части двигателя. Во Вьетнаме эти моторы называют máy đuôi tôm (мотор "креветочный хвост") – это небольшие бензиновые, дизельные или даже переделанные автомобильные двигатели с воздушным или водяным охлаждением, закрепленные на сварной стальной раме. К раме присоединяется еще одна длинная стальная труба длиной до 3 м, удерживающая удлиненный приводной вал, вращающий обычный винт. Рама, на которой крепится мотор, имеет короткий, поворотный стальной штифт/трубку длиной около 15 см, который вставляется в соответствующее отверстие в транце или в специально установленный деревянный брус. Такая конструкция позволяет очень быстро переносить мотор на другую лодку или убирать его на хранение – достаточно просто поднять его. Поворотный механизм позволяет оператору поворачивать мотор практически во всех направлениях: вбок для управления, вверх и вниз для изменения направления тяги в зависимости от скорости или подъема носа, полностью поднимать над водой для облегчения запуска, выносить приводной вал и винт вперед вдоль борта лодки для движения задним ходом, или помещать их внутрь лодки для замены винта, что часто требуется для недорогих винтов из литого алюминия на внутренних водных путях, где часто встречаются различные предметы.