Выбирая новый двигатель

Вот и пришло это время. Старый двигатель нашей Stormalong, прослуживший нам много лет и выручавший в стольких сложных ситуациях, начал становиться все более непредсказуемым. Я имею в виду не только появившуюся некоторую грусть в его работе, но и несомненную летаргию по утрам – иногда было непросто заставить его работать на рассвете после холодной ночи на море. К тому же, имело место несколько недавних инцидентов, которые, возможно и простительны для двигателя пенсионного возраста, но совершенно не подходят для людей, страдающих впечатлительностью и повышенным кровяным давлением. Например, полный отказ работать как раз на курсе парома на Дортмуд; отказ пуска даже в теплую погоду, когда с ослаблением ветра прилив начал сносить нас на риф, а также непонятная потеря мощности без всякой причины, как раз в тот момент, когда я включил реверс при входе в док, на попутном ветре, который разогнал нас до добрых трех узлов под голым рангоутом.

Наш старый Ford WaterMota был четырехцилиндровым бензиновым двигателем двадцатипятилетнего возраста - надежная морская версия, базирующаяся на Angila 105E блоке. Я никогда толком не знал его реальной мощности, но один из инженеров WaterMota говорил мне о 12 лошадиных силах, что всегда слегка сбивало с толку. Для автомобильных двигателей на основе Angila 105E инструкция обещает 29 л.с., но я уверен, что мы никогда не использовали такую мощность, и мои ощущения всегда были таковы, что 15 л.с. это был его предел.

Stormalong – 28-футовая тяжелая яхта традиционных обводов, и обычно мы шли под двигателем на скорости 4-4,5 узла в экономичном круизном режиме и могли разогнаться до 6 узлов на полном дросселе, но делали это очень редко. Чувствовалось, что имеется хороший упор на винте, и не было никаких проблем с маневрированием – лодка всегда отзывалась на короткие «толчки» двигателем вперед и на задний ход, и не было никаких воронок и подсоса воздуха к винту на заднем ходу. Я хотел оставить это ощущение послушной мощности на руке, которое так важно, когда вы пробуете развернуть длиннокилевую лодку в тесной марине, а соседи по стоянке с беспокойством наблюдают за вашим шестифутовым бушпритом.

Это должен быть дизель

Новым двигателем должен быть дизель, по причине более высокой безопасности, экономичности, удобства и большего ресурса, хотя я стойко защищал наш бензиновый WaterMota во многих дебатах на эту тему. Ведь он действительно работал негромко, с едва ощутимой вибрацией, конечно, во многом благодаря деревянному, крепкому корпусу. Запуск его, не считая последних двух лет, всегда был надежным и немедленным. Обслуживание знакомым и несложным, и мне было легко обращаться со свечами и карбюратором. Дизели, несмотря на то, что они проще по конструкции, чем бензиновые двигатели, казались почему-то более загадочными, не такими домашними. Так какой же тип дизеля должны были мы искать?

В идеале, он должен был быть установлен в то же пространство моторного отделения, где стоял старый двигатель, подходить к имеющейся системе управления, валопроводу, работать также плавно и тихо, как старый, но быть чуть мощнее, чтобы мы могли комфортабельно ходить на скоростях, близких к максимальным для данного корпуса, и иметь цену в пределах разумного. Немного высокая планка требований, но нужно было начинать с нее. Первый взгляд на предложение скорее наводит на мысль о высокооборотных, компактных дизелях, хотя я всегда был впечатлен работой традиционных морских малооборотных дизелей, таких как Bukh, с декомпрессионным клапаном и соответствующим тяжелым маховиком, звук работы которых был именно таким, каким и должен быть у морского дизеля и имеющими заметно малую вибрацию. Я пользовался 20-сильными двухцилиндровыми низкооборотными Bukh на разных лодках, и нашел их неутомимыми «рабочими лошадками», но… сейчас их уже не производят. Вначале, мои намерения склонялись к четырехцилиндровому дизелю, и на последнем бот-шоу я серьезно приглядывался к WaterMota Sea Panter, который, казалось, мог поместиться на место старого двигателя и состыковаться с имеющимся гребным валом без особых проблем, но все же я решил забросить сеть пошире, и изучить весь спектр предложений, которые отражают самые последние достижения в малом морском дизелестроении.

Это логичная и определяющая стартовая точка, когда выбираете новый двигатель из всего разнообразия, даже если вы думаете, что уже знаете, какой мощности мотор вам нужен. Очень легко быть вовлеченным в широкую и бесконечную дискуссию на эту тему, но все сводится к одному – вам нужен двигатель с мощностью, которая обеспечит выполнение той работы, которая от него требуется. Мощность и обороты двигателя. Важный момент в оценке мощности (как она указана в спецификации производителя), есть понимание того, что она зависит от скорости вращения коленвала, или как мы говороим – оборотов, которые обычно измеряются в количестве оборотов в минуту (об/мин). Поэтому, когда брошюра говорит о 20-сильном двигателе, это означает, что данный двигатель может развить мощность 20 л.с. на своих максимальных оборотах, которые у малых морских дизелей могут быть где-то в районе 3000-3600 об/мин. Эта максимальная выходная мощность на валу двигателя, без учета потерь в трансмиссии, но иногда может быть указана мощность на выходе из реверс-редуктора, если он в комплекте. Инструкция часто содержит простейший график зависимости мощности от числа оборотов двигателя. Этот график важен при выборе двигателя. Поскольку позволяет вам оценить, какую мощность вы получите, когда используете двигатель на предпочитаемых оборотах в круизном режиме, которые будут, конечно, ниже максимальных. Но прежде всего вам необходимо определиться, какая же мощность двигателя нужна для вашей лодки, беря за основу требуемую круизную скорость. Оценка потребной мощности двигателя для данной скорости лодки Водоизмещающие корпуса имеют природный предел скорости, зависящий от длины их ватерлинии. Если V – максимальная скорость лодки в узлах, и Lwl– длина ее по ватерлинии в футах, то тогда

Поскольку длина ватерлинии у Stormalong составляет 26.6 футов, максимальная скорость ее корпуса будет: Попытка разогнать водоизмещающий корпус выше этой теоретически предельной скорости, когда лодка уже сидит между двумя, созданными ею, большими носовой и кормовой волнами, потребует чрезвычайно большой мощности, но лодка при этом будет пытаться взобраться на свою же носовую волну, а корма будет проваливаться в ложбину между ними – лодка получает большой дифферент на корму, а скорость не увеличивается. Поэтому, с практической точки зрения, вам желательно ходить на предельной скорости лишь эпизодически, в случае крайней надобности. Для нашей Stormalong это означает, что я хотел бы иметь возможность разогнать лодку до 6.5-7 узлов при необходимости, а в остальное время мог бы спокойно крейсировать на 5,5-6 узлах.

Проблемой стало определение мощности двигателя для достижения именно этих показателей, с учетом небольшого надежного запаса мощности. В идеале, самый точный метод определения необходимой мощности состоит в том, чтобы определить сопротивление воды и воздуха при движении конкретной лодки на предельной скорости, а затем выбрать двигатель в комбинации с винтом, которые обеспечивают тягу равную величине этого сопротивления. Но такие замеры или расчеты весьма сложное и дорогое дело. Обычно, для яхт и малых коммерческих судов применяют графики, таблицы или формулы, проверенные годами на практике, которые отражают зависимости водоизмещения, скорости и необходимой мощности.

Одна из таких формул для водоизмещающих корпусов гласит:
где Lwl – длина по ватерлинии, как и раньше, D – водоизмещение лодки в фунтах, и P – мощность двигателя на гребном валу в л.с. (т.е. мощность, действительно передающаяся к винту), необходимая для достижения максимальной скорости V.
В этой формуле водоизмещение D часто является “скользким» местом. Не всегда владельцы лодок точно знают эту цифру, а вычисление ее не каждому по силам. Ищите информацию в спецификации лодки, или обратитесь к ее изготовителю, чтобы прояснить этот вопрос. Не забудьте добавить к базовому водоизмещению вес двигателя, ожидаемый вес экипажа, снабжения и запасов, а также 2/3 веса топлива и воды в танках. Когда я сел и тщательно все просчитал, то получил цифру в 6 тонн водоизмещения для Stormalong.
Предположив максимальную скорость лодки в 6.5 узлов, преобразовав водоизмещение в фунты и введя все данные в формулу, требуемая мощность на гребном валу получилась:
следовательно, Р = 0,001651*13440 = 22,2 л.с.
Таким образом, формула указывает, что новый двигатель для Stormlong должен передать мощность 22.2 л.с. на гребной вал, чтобы обеспечить ее 6-тонному корпусу скорость в 6.5 узлов в штилевых условиях. Обычно принято считать потери в 3% мощности в реверс-редукторе и столько же в подшипниках вала. В таком случае мощность двигателя на коленвале должна составлять:
Р*94%=22.2
тогда Р = 23,6 л.с.

Мощность в запасе

Теперь встает вопрос: сколько мощности должны вы иметь в запасе на случай тяжелой погоды, неожиданных маневров, действий во избежание аварийных ситуаций, или когда вы спешите? Это может быть трудный компромисс, поскольку большинство яхтсменов-круизеров наших дней избегают иметь лодки с недостаточно мощными моторами. Но и иметь чрезмерную мощность также неразумно. Наряду с неоправданно высокими затратами на покупку дорогого двигателя, имеются другие отрицательные моменты, такие как дорогое обслуживание и запчасти, большее потребление топлива, лишний вес, потеря полезного пространства в лодке и т.д. К тому же следует иметь в виду, что дизельный двигатель не должен работать недогруженным, на малой мощности, а как раз наоборот - эксплуатация в режиме близком к полной мощности полезна для него. Большинство своих моточасов дизель вашей яхты на круизной скорости должен работать на 75% оборотов от максимальных. Поэтому, если вы установите слишком мощный для вашей лодки дизель, то он будет использовать малую часть своей мощности, окажется недогруженным, и вынужден работать в невыгодном режиме. Это уменьшает его ресурс, приводит к износу стенок цилиндров, падению компрессии, повышенному потреблению масла и дымному выхлопу. Как правило принято, что мощность дизеля на лодке не должна быть более чем на 10% выше требуемой для движения корпуса судна с максимальной скоростью. Применяя это правило к будущему дизелю Stormalong, все выглядело так, что нам необходим дизель мощностью 26л.с.

Проблемы выбора В наши дни рынок предлагает широкий выбор малых морских дизелей, и большинство производителей выпускают двигатели различного размера и мощности. Все они кажутся весьма дорогими, особенно когда вы суммируете все расходы, включая НДС, но когда вы знаете, что покупать, можете самостоятельно установить дизель на лодке и умеете обслуживать его, то можете рассчитывать на надежную работу дизеля в течение долгого времени. Таблица ниже дает сравнение базовых характеристик (включая цену) для ряда двигателей мощностью от 24 до 33 л.с, которые я серьезно рассматривал на предмет покупки.

 

 

Это список не исчерпывает всей гаммы предложений, но ясно отражает ситуацию на рынке. Внимательно изучив спецификации всех двигателей, я стал детализировать мои критерии отбора, чтобы сделать продуманный выбор.

Размер и вес

Мне очень бы хотелось использовать более или менее то же пространство моторного отсека под бридждеком и избежать слишком больших изменений конструкции лодки. Если новый двигатель будет меньше старого, то я получил бы дополнительное пространство вокруг двигателя, что сделало бы обслуживание его более удобным, а также позволило бы улучшить шумоизоляцию отсека. К тому же, мы имели весьма незначительный лимит в физических размерах двигателя, чтобы бы протащить его через сходный люк салона, который был всего 630 мм шириной. Я хотел также минимизировать вес нового дизеля, насколько это было возможно. Хотя тяжелый корпус Stormalong, казалось, мог бы адсорбировать лишний вес без большого ущерба, но каждый яхтсмен знает, как каждый год мы скорее только добавляем разных вещей на яхту, чем выносим их с нее. Несмотря на то, что мы меняли бензиновый двигатель на дизель, я надеялся остаться с тем же весом, а возможно, даже уменьшить его.

Низкооборотный или высокооборотный?

Сколько цилиндров?

Предложение рынка любимых мною низкооборотистых дизелей, подходящих для моей лодки, было очень скудным, но я не особо огорчался, поскольку нахожу, что относительно быстроходные дизели на мягких подушках, лучше подходят для деревянных лодок в возрасте. Я начал присматриваться к трехцилиндровым моторам, как имеющим лучший баланс между компактностью и плавностью работы. Двухцилиндровые все еще подвержены значительным вибрациям на малых оборотах, хотя и могут быть неплохо сбалансированы, в то время как большинство четырехцилиндровых двигателей, что я смотрел, были слишком мощными для нас. WaterMota Sea Panther был наиболее привлекательным кандидатом, выдавая 30 л.с. на 2500об/мин практически без вибрации, но являлся одним из самых больших и тяжелых.

Совместимость с валопроводом и винтом

Я планировал, что новый двигатель должен присоединяться к имеющемуся гребному валу. В этом случае он должен иметь неглубокий картер с маслоотстойником низкого профиля (т.е. не слишком выступающий вниз) по той причине, что наш старый WaterMota был соединен с низко расположенным редуктором, выходной вал которого соединялся с гребным валом, а сам двигатель мог быть установлен довольно высоко. Современные двигатели обычно имеют интегрированный реверс-редуктор, поэтому весь комплекс должен быть установлен гораздо ниже на фундаменте, чтобы совместиться с гребным валом. Сохранение старой схемы валопровода означало использование гребного вала того же диаметра. Старый вал имел диаметр 30мм. и был изготовлен из бронзы, поэтому мы должны были удостовериться, что новый гребной вал из нержавеющей стали диаметром 30мм мог безопасно передать крутящий момент от нового двигателя на гребной винт. Все специалисты говорили мне, что такой гребной вал более чем адекватен для мощности 30л.с., которые я имел в виду. Один или двое вообще посоветовали использовать старый бронзовый, но это казалось мне сомнительным, и в любом случае, могло быть применимо лишь в том случае, если длина вала после установки нового дизеля была бы такой же или короче, чем старого. График, показанный ниже, обычно используют для подбора диаметра гребного вала при данной мощности и оборотах винта. Степень редукции в реверс-редукторе (передаточное число) очевидно важна, поскольку, чем больше редукция, тем больший крутящий момент передается на вал, и тем прочнее он должен быть. На левой, вертикальной шкале графика откладывается мощность на 100 оборотов винта, выраженная отношением максимальной мощности на валу к 1/100 числа оборотов винта. Так как мы хотели двигатель мощностью 26-29л.с, то с учетом потерь в редукторе, я округлил цифру до 28л.с максимальной мощности на валу. С вероятной редукцией 2:1 и максимальными оборотами двигателя 3600 об/мин, максимальная скорость вращения гребного винта должна быть 1800 об/мин. Следовательно, мощность на 100 оборотов винта будет составлять: 28÷18 = 1.56. Введя 1.56 на левую шкалу и следуя через линию Ллойдовского стандарта на графике мы получаем на нижней шкале необходимый диаметр вала, который в данном случае должен быть 30мм. Затем, применяя коэффициент 0.95 для нержавеющей стали, получаем окончательное значение диаметра гребного вала 30*0.95 = 28.5мм. Выходило так, что наш старый бронзовый вал действительно мог бы подойти. Почти наверняка мы нуждались в новом гребном винте. Помимо важного момента совместимости характеристик винта с новым двигателем, главным было то, что старый винт был левого вращения, а большинство современных дизелей требуют винта правого вращения.

Доступность и стоимость запчастей

С точки зрения распространения дилерской и сервисной сети и доступа к запчастям вы реально должны быть заинтересованы в крупных именах – Mitsubishi и VolvoPenta, особенно хорошо покрывающей европейские яхтенные центры. Касательно цен, нужно иметь в виду, что рынок запчастей для морских дизелей относительно мал в сравнении с автомобильным, и значительно менее оборачиваемый, что приводит к высокой их цене.

Простота обслуживания

Медленно, но уверенно производители осознают, что малые морские двигатели обычно установлены в весьма тесных моторных отсеках яхт, с ограниченным пространством и доступом для их осмотра и регулярного обслуживания. Можно наблюдать тенденцию располагать, по меньшей мере, щуп уровня масла, масляный фильтр, и заливную горловину бачка охлаждающей жидкости в передней части двигателя для более легкого доступа, хотя эксцентричные варианты все еще могут встретиться. Держа в уме размеры машинного отделения Stormalong, я экзаменовал разные двигатели из нашего списка и смотрел, где указанные выше компоненты были размещены. Я также обращал внимание на расположение масляного фильтра, топливных фильтров, и удобство механизма натяжения ремня генератора, а также наличие кнопки холодного пуска, если она предусмотрена. Последняя обычно используется в дизелях с прямым впрыском топлива, и часто делается вынесенной на пульт управления. Дизели с непрямым впрыском топлива в камеру сгорания оснащаются свечой подогрева для холодного старта, которая активируется поворотом стартового ключа на панели управления. Чтобы прояснить термины «прямой» и «непрямой» впрыск, нужно понимать, что у дизелей с прямым впрыском топливо из форсунки распыляется непосредственно в верхнюю часть цилиндра над поршнем. Дизели с непрямым впрыском имеют дополнительную камеру (форкамера) рядом с цилиндром, куда и поступает распыленное топливо из форсунки. Эта камера имеет общее пространство с цилиндром и давление в ней возрастает также как и цилиндре, когда поршень приходит в верхнюю мертвую точку. В тот момент и происходит впрыск топлива и воспламенение горючей смеси в форкамере. Расширяющиеся при сгорании газы поступают в цилиндр, толкают поршень вниз и производят рабочий цикл двигателя. Поскольку в случае непрямого впрыска распространение газов более контролируемо, такие двигатели имеют меньшую вибрацию и менее шумные в работе, чем дизели с прямым впрыском. Однако прямая инжекция более экономична и обычно обеспечивает лучший старт при низких температурах. Также я обращал внимание на расположение заливных горловин и сливных пробок масла из картера двигателя и реверс-редуктора, чтобы можно было без проблем заменить масло, подставив под них контейнер или пластиковый мешок.

Плюсы и минусы

Пройдя таким образом через весь список двигателей-претендентов, я проанализировал все их достоинства и недостатки, имея в виду насколько они подходят в роли нового двигателя на Stormalong. Следует иметь в виду, что выбор также во многом зависел от конкретных условий нашей лодки с ее собственными требованиями и индивидуальными особенностями. Некоторые оценки, безусловно, отражают мое субъективное мнение, и я не претендую на истину в последней инстанции, поскольку каждый владелец лодки имеет свои собственные пристрастия и приоритеты.

Vetus M4.14

Мне нравится большинство оборудования Vetus, и их 33-сильный дизель на основе двигателя Mitsubishi выглядит надежным и хорошо сконструированным. Он также имеет хорошую панель инструментов, на которой расположен счетчик моточасов и вольтметр. Но М4.14 был скорее слишком мощным для Stormalong, и одним из самых тяжелых в списке. Ближайший менее мощный двигатель в линейке Vetus имел три цилиндра и мощность 20,6 л.с.

 

 

 

Sole Mini 26

Трехцилиндровый двигатель Mitsubishi с непрямым впрыском. Мощность (25 л.с. при 3600 об/мин) была близка к необходимой для нас. На пару дюймов длиннее, чем Perkins Perama, но немного ниже. Имея вес 112кг, этот дизель был самым легким в списке. Хороший рынок запчастей. Этот дизель один из наиболее компактных, с неглубоким картером. Хороший доступ к масляному щупу, заливным горловинам воды и масла, а также с легким доступом (как для нашего моторного отсека) к масляному фильтру. Я был под большим впечатлением от тихой, без вибрации, работы этого мотора на любых оборотах. Perkins имеет солидную репутацию, широкую дистрибютерскую сеть во всем мире и реалистичные цены на запчасти.

Sole Mini 34

Четырехцилиндровый дизель непрямого впрыска, базирующийся на блоке Mitsubishi. Имея 31 л.с. мощности, он был для нас великоват. Реверс-редуктор Ronim Mk5 с передаточным числом 2,25:1, в то время как я предпочел бы знакомый мне редуктор Hurth.

Lister LPWS3

Надежная «рабочая лошадка» выдающейся породы, но очень тяжел для своих 30 л.с. – такой же длины и веса как Vetus 4.14. Все же я искал кое-что полегче, и более компактное.

 

 

 

 

Nanni 3.110 HE

Этот двигатель собирают во Франции на базе японского блока Kubota и он поставляется в Англию дистрибурской кампанией Darglow Marine Ltd. Трехцилиндровый дизель с непрямым впрыском, дающий 27 л.с. на 300 об/мин. Имея вес 130 кг, Nanni занимает второе место в списке самых легких моторов, но имеет довольно глубокий картер

 

 

WaterMotaSea Panther

Наш предыдущий WaterMota нес долгую и надежную службу вплоть до двух последних сезонов, когда его возраст сказался. Кампания WaterMota Ltd всегда была отзывчивой к проблемам своих клиентов, в тех редких случаях, когда требовался совет или запчасти, поэтому я внимательно приглядывался к их новому Sea Parnther. Однако, это один из самых тяжелых дизелей в этой категории, с высокой ценой, уcтупающей только VolvoPenta.

Westerbeke 30B

Мне понравился внешний вид этого трехцилиндрового американского дизеля с непрямой инжекцией, поставляемого в Британию кампанией WaterMota Ltd. Он имел очень неглубокий картер и занимал меньший объем пространства, чем все его конкуренты. Но, будучи уже и ниже, чем Perkins, этот двигатель был на 30% дороже. Я также имел сомнения в доступности запчастей, поскольку WaterMota Ltd была единственным дистрибютером этих моторов.

 

 

VolvoPenta 2003R

Это самый дорогой двигатель в списке, хотя трудно отрицать, что моторы VolvoPenta являются наиболее продвинутыми среди морских дизелей. Часто кампания попадает под критику из-за дороговизны запчастей, но они великолепно поддерживают сеть сервисных центров, где всегда имеется в наличии широкий выбор запчастей и аксессуаров. Мощность дизеля прямого впрыска (28л.с. на 3200 об/мин) была бы как раз впору для Stormalong, но стоимость мотора с двухконтурной системой охлаждения была на 1157 фунтов больше, чем у Perkins. Он также длиннее, чем Perama на 5 дюймов, и выше на 3.

 

Bukh DV24ME

На первый взгляд этот двигатель кажется дорогим, но Bukh – это фирма, специализирующаяся на выпуске моторов для судовых спасательных ботов, спасательных капсул нефтедобывающих морских платформ, и попутно, моторов для яхт. Это довольно грубые, но чрезвычайно надежные моторы, имеющие систему ручного запуска, установленную на тяжелом маховике, и декомпрессионный клапан. Это единственный в списке дизель, имеющий ручной пуск. Его мощность 24 л.с., и мы, возможно, согласились бы с этим, хотя мне хотелось иметь запас мощности на всякий случай. Bukh один из первых производителей использовал систему балансиров для уменьшения вибрации, поэтому их дизель DV24 прямого впрыска работает очень спокойно, несмотря на то, что имеет лишь два цилиндра. Но он несколько великоват, имеет относительно глубокий картер, и мощность на нижнем пределе моих требований.

 

Окончательное решение

Наш окончательный выбор нового двигателя для Stormalong пал на Sole Mini 26 , с максимальной мощностью 25л.с. на 3600 об/мин. Просчитав необходимую мощность разными методами, я определился на значении 23 л.с., но в глубине души мне всегда хотелось иметь еще запас мощности на тот случай, когда вы вдруг сядете на мель, или будете бороться против встречного ветра и прилива в ночном море. И теперь, имея этот мягко работающий на любых оборотах дизель от фирмы со всемирно известной репутацией, я счастлив, что имею этот запас. Учитывая цену и все другие его характеристики, это был лучший выбор из списка двигателей, которые мы рассматривали.

 

From PBO by Peter Cumberlidge
Перевод С.Свистула.
Опубликовано в журнале Фарватер