Propelerji

Author: Share:
Vsak lastnik plovila bi moral dobro poznati funkcijo propelerja. To je ključni element za prenos moči rotacijskega gibanja, ki nam ga daje motor z notranjim zgorevanjem v translatorno gibanje naše barke (plovbo). Napačno izbran propeler vodi k slabemu izkoristku, veliki porabi, hrupu, obrabi in v končni fazi lahko pripelje tudi do okvare ali uničenja motorja! Enak učinek ima tudi že najmanjša poškodba propelerja, zato je potrebna redna kontrola in v primeru poškodbe takojšnje popravilo ali zamenjava.

Kaj sploh je propeler?
Propeler je strojni element, ki pretvarja rotacijsko gibanje v potisk ali vlek. Poznani so propelerji za pogon letal, kjer je medij zrak in pa tisti za pogon plovil, kjer je medij voda. Sestavljen je iz krakov (lopatic), ki na sprednji stani zajemajo medij in ga na zadnji oddajajo. Na krakih nastane tlačna razlika med sprednjo in zadnjo stranjo, to pa privede do pretoka medija. Na propeler tako po tretjem Newton-novem zakonu nastopijo sile reakcije, ki dejansko ženejo (potiskajo) plovilo. Omenjena razlaga je lajična, tako da je razumljiva povprečnemu navtiku, v resnici pa je zadeva še bistveno bolj komplicirana…

Če se skoncentriramo na propeler za plovila ali ladijski vijak, se je vse skupaj začelo z Jozefom Resslom, ki ga mnogi imenujejo tudi Arhimed 19. stoletja, saj je njegova ideja za ladijski propeler nastala iz arhimedovega vijaka. Prvi poskusi do bili na reki Krki, nadaljeval je na Ljubljanici in nazadnje na morju v Trstu, kjer je prvič na svetu zaplula večja ladja s pogonom preko propelerja.

Poznamo več vrst različnih propelerjev, ki vsak služi svojemu namenu. Razlikujejo se po številu lopatic (krakov), velikosti krakov, obliki… Večina jih je namenjena podvodnemu delovanju in vsak zrak, ki se pomeša zraven pomeni le slabši izkoristek. Taki propelerji so na večini naših plovil od tistih z izvenkrmnimi motorji, pa Z pogonih in tudi pogonov preko togih gredi.
Pri specialnih aplikacijah pa se uporabljajo tudi superkavitacijski propelerji, ki jih imajo vsi površinski pogoni. Eden od takih in tudi zelo znan je Twin Disc-ov sistem Arneson, nekaj podobnega je pred kratkim naredil tudi ZF, zelo poznan je tudi Jolly drive. Pri takem pogonu je značilno, da je med glisiranjem polovica propelerja v vodi, druga polovica pa v zraku. Zaradi posebne oblike je izkoristek boljši kot pri klasičnem propelerju.
Posebno vrsto propelerjev srečamo tudi na jadrnicah, kjer so kraki zložljivi, saj tako med jadranjem manj zavirajo plovilo. Ko prestavimo v prestavo, se kraki avtomatsko razprejo zaradi centrifugalne sile, pri jadranju pa se zložijo.

Propeler ima kup geometrijskih zančilnosti, njegov zračun pa je cela znanost. Vendar pa je v praksi tako, da sta najbolj pomembna predvsem dva geometrijska podatka. To sta premer in pa njegov korak. Večinoma se obe vrednosti podajajo v inčih (colah) in ne v milimetrih. Vse to je še ostanek anglosaških dežel, ki so bile v pomorstvu vedno najvplivnejše.
Tako imamo na propelerju ponavadi navedeni vsaj ti dve vrednosti. Standardno se označuje najprej premer, potem pride znak “X”, sledi pa še korak. Premer propelerja je manj pomemben in na nekem določenem plovilu tudi ni velikega maneverskega prostora. Tako lahko npr. na nek večji izvenkrmni motor nataknete propeler s premerom od 14 do 15 inčev. Manjši ne more biti, ker je potem bulb menjalnika prevelik in bi dobil premalo vode, večji pa tudi ne more biti, saj smo omejeni z bližino kavitacijske plošče. Enako je tudi pri pogonu preko togih gredi, saj mora biti propeler oddaljen od trupa za določeno vrednost. Z večanjem premera propelerja ne pridobivamo na hitrosti, temveč le na vleku! Sicer pa večji propeler potrebuje večji navor motorja, da opravlja isto nalogo!
Korak pa lahko izbiramo v širšem območju. S tem dejansko motor prilagodimo tipu, velikosti in masi plovila. Za vsak motor je ponavadi na voljo vsaj 5 različnih korakov propelerjev, za večino pa še več. Z večanjem koraka se znižuje število vrtljajev motorja, hkrati pa povečuje hitrost. Vse to v omejenem obsegu, saj za večjo hitrost plovila motor potrebuje več moči, da bi se zavrtel na enake vrtljaje. Za vsako plovilo mora biti izbran optimalni propeler, kar pomeni, da motor pri normalni obremenitvi in polnem plinu doseže maksimalne vrtljaje, ki jih je predpisal proizvajalec!

Standardna oznaka propelerja je npr. 14.25 x 21
Kot napisano zgoraj to pomeni, da ima propeler zunanji premer 14.25″, kar je enako 362 mm.
Druga številka je korak 21″ ali 533 mm.

V praksi to pomeni, da pri enem vrtljaju propelerja plovilo naredi pot dolžine 533 mm. Vse to velja le v teoriji, praktično pa se srečamo še z izkoristkom, zdrsom ali slipom. Slip je za različna plovila različen, lajično pa lahko rečemo, da je za gliserska plovila povprečni slip okrog 10% do 15%. Tako potem plovilo z zgoraj omenjenim propelerjem pri enem vrtljaju naredi okrog 470 mm poti.

Kaj je kavitacija?
Vsak od nas je že slišal za besedo kavitacija in tudi to, da je pojav škodljiv za propelerje. Kar precej ljudi tudi “ve” kaj je kavitavija. Besedo “ve” sem dal v narekovaj, ker je resnica taka, da večina ljudi le misli da ve kaj je kavitacija! Kavitacija propelerja ni takrat, ko vam pri npr. močnem zavijanju ali preveč dvignjeni nogi propeler potegne zrak s površine! Žal je tukaj spet zabloda z izrazi, tudi plošča nad propelerjem, ki preprečuje zraku s površine mešanje z vodo se imenuje kavitacijska plošča, čeprav nima nobene veze s kavitacijo! Opisani pojav je navadno sesanje zraka med vodo, kar zmanjša izkoristek in poveča vrtljaje motorja. Ti se povečajo zato, ker se propeler vrti delno v zraku in tako ne opravlja zadanega dela. Seveda je tudi to škodljivo in na plovilih tak režim plovbe nedopusten.
Kaj pa je potem res kavitacija? To je fizikalni pojav, ki nastane na propelerjih, turbinah, vodnih črpalkah, ventilih… Na sesalnem delu pred propelerjem tlak močno pade, najbolj na robovih krakov propelerja. Zaradi padca tlaka se zniža vrelišče vode, ki lahko zavre že pri temperaturah morja. Če se to zgodi, se voda na teh točkah uplinja, nastajajo mehurčki vodne pare, ki obrabljajo lopatice. Pri propelerju vedno prihaja do minimalne kavitacije, če pa je izbira velikosti propelerja napačna, pa je lahko to kritično in povzroča močne vibracije ter obrabo površine krakov.

Kot že omenjeno zgoraj, vsako plovilo potrebuje pravilno izbran propeler. Tega določi proizvajalec plovila s pomočjo različnih izračunov, na koncu pa tudi praktičnih testov v vodi. Tisti, ki imate izvenkrmne motorje ali Z pogone, se lahko s propelerji tudi malo poigrate. Premeri so za določeno nogo vedno isti, korak pa se spreminja po 2″. Korak propelerja je ponavadi liha številka, se pravi 17″, 19″, 21″, 23″, 25″. Če greste na 4-kraki propeler so koraki ponavadi sode številke. Ker 4-kraki propeler bolj obremenjuje motor in omogoča boljši vlek velja pravilo, da se vzame za 1″ manjši korak kot na 3-krakem. Torej, če imate sedaj 3-kraki propeler 14.25 x 21 in si želiti boljši vlek z mesta pri npr. smučanju, potem vzemite 4-kraki propeler 14.25 x 20. Končna hitrost bo res za odtenek manjša, vendar zanemarljivo, pospeški pa krepko boljši.
Okvirno določitev propelerja lahko naredite tudi s pomočjo različnih kalkulatorjev, ki jih najdete na internetu. Eden od takih, kjer masa in oblika nista upoštevani je tudi na tej strani:
http://www.rbbi.com/folders/prop/propcalc.htm
Že omenjeni slip upoštevajte okrog 12% in iz vnešenih podatkov lahko dobite okvirno končno hitrost vašega plovila.

Članek je namenjen splošnemu razumevanja delovanja propelerja in vpliv njegovih geometrijskih parametrov na obnašanje plovila in motorja. Celotna teorija o propelerjih je tako obširna, da bi za razlago moral napisati knjigo in ne članek. Enako mislim, da povprečni morjeplovec ni ravno znanstvenik, tako da bo dovolj že, če boste razumeli osnove.

besedilo: Sandi K.
foto: Michigan Wheel Corporation, Wikipedia, Gori Propeller, Sandi K.

Previous Article

Galeon 700 Raptor

Next Article

Spomladanski dan na morju

Pogledajte ostale članke