XI. Идея ремоторизации, как продолжение жизни (Увертюра)
Как это приходит в голову, никто не знает. В частном случае складывается всё тривиально.
Во время испытаний необходимо следить не только за поведением катера, но и за волной. Волна, формируемая катером на скорости, хороша для водных лыж: длинная и пологая, без резких подъёмов и барашков. На скорости Вейкборда /серфа она крупная и короткая. Катеру не хватает упора винта. В данном случае возникает желание добавить мощность мотора (упор винта) и догрузить балластом, а мотор уже на пределе своих возможностей.
Волны очень плотные, не рыхлые, что даёт только катер с валовым приводом.
После анализа этих моментов возникло понимание, что обводы корпуса хороши, надо научиться “их готовить”. Также в стоке присутствует классическая для спортивных лыжных буксировщиков схема трансмиссии Vee drive (V drive), позволяющая отлично распределить массу, увеличить кокпит без “dog house” по центру и догрузить корму для усиления кильватерного следа без лишней загрузки катера балластом, что идеально подходит для вейкбординга.
Пропульсивная установка – это комплекс механизмов, систем: начиная с получения энергии от топлива, её преобразования и транспортировки до конечного потребителя, - гребного винта, в нашем случае. Каждый компонент системы связан с другими и обязан поддерживать некий баланс системы по мощности и моменту. Сама же установка “привязана” к корпусу, его обводам и особенностям. Корпус катера не может быть отделен от силовой установки при проектировании.
В нашем проекте предусмотрена ремоторизация. Она требует проведения большого объёма работ. Важными аспектами ремоторизации являются массогабаритные характеристики, мощностные и моментные характеристики. Согласование с редукторами и построение новой валолинии. Каждый элемент движительной системы должен быть согласован между собой и согласован с корпусом катера.
Просто так заменить один двигатель на другой... бывает просто только в фантазиях.
- Объём 4,25л (260 CID) Конфигурация V-8.
- Мощность 120 л.с. @ 3200 об/мин.
- Момент 284 Нм (29 кгс*м) @ 2000-2500 об /мин.
- Диаметр и ход: 92 x 80 мм (3,62” х 3,15”)
- Межосевое расстояние: 123 мм (4,84”).
- Степень сжатия: 6,7 (7,6):1
- Масса двигателя 262 кг.
- Блок и головки алюминиевые
- Максимальный крен: 15°
- Максимальный дифферент: 10°
По всем измерениям это Биг-Блок с наименьшим объёмом в мире и массой как у чугунного. Данные странности объясню в статье про двигатели.
Идём дальше. Двигатель сагрегатирован с соосным реверс редуктором ССРП-26, имеющим передаточное отношение 1,545:1 и угловой передачей УП-40 с редукцией 1:1. Масса силового агрегата 401+20 кг.
На входном валу реверс редуктора момент составляет 26,3 кгс*м.
Максимальный допустимый упор от гребного винта, воспринимаемый подшипниками угловой передачи 400 кгс (3922.66 Н).
Винт левого вращения. 3-х лопастной. Диаметр 335мм (13,19”), шаг 538 мм (21,18”).
Максимальная скорость катера без балласта, без нагрузки в виде лыжника с одним водителем 55 км/ч (34 mph) @ 2800 об/мин (1812 об/мин на винте).
Цифры после реверс-редуктора: 26,3кгс*м х 1,545=40,63 кгс*м (398.4441895 Нм). Обороты винта: 1,456 об/мин.
Необычным является большой шаг винта. К сожалению, мощных моторов в СССР было немного, как и массовых и доступных. Данный шаг винта позволял поднять максимальную скорость катера. Но до слаломной скорости лыжника в 58 км/ч на официальных соревнованиях не добирался. По этой причине на заводе изготавливались несерийные версии катеров с двигателями большей мощности.
Борей это в своём роде единственный катер на территории СССР, которому разрешено официально иметь под капотом 320 л.с. и это не просто так.
Условно серийными моторами, устанавливаемые на данный катер по заводским документам являются следующие моторы, в порядке увеличения мощности (обозначение двигателей оригинальное, без морских переименований): ЗМЗ-53 (М8ЧСПУ100-1М), ЗМЗ-13, ЗИЛ-114, Маринер (Mariner). Подробнее о моторах можно прочесть на отдельной странице.
На замену нашему ЗМЗ-53 возможно установить ЗМЗ-41. Это родственник и у него такой же объёмный блок в 5,5 л., как на двигателях ЗМЗ 13, 14, 505. Если поднять степень сжатия, для использования на бензине АИ-95 MON 85,0 RON 95 (Mid Grade “super” Gasoline)) можно получить 150-160 л.с. @4150 об/мин и 355-360 Нм. на 2250 об/мин. Негусто.
Идём дальше. Из доступных есть ЗМЗ-13 и ЗМЗ-14. Объём мотора 5,5 л. И мощность после доработок аж 195-200 л.с. указанные в технической литературе и протоколах с тормозных стендов получены при использовании авиационного бензина Б91/115 (MON 91), о чём всегда написано в протоколах испытаний. При использовании бензина АИ-95 ((MON 85,0 RON 95 (Mid Grade “super” Gasoline)) можно добраться до значений мощности порядка 150-165 л.с. Вот такая ирония.
Плюсы использования семейства двигателей ЗМЗ это установка “болт-он” на старые места и сохранении выхлопных охлаждаемых коллекторов. Это классический “log style” дизайн без перегородок и отражателей с небольшим объёмом. Выход с цилиндров под прямым углом к коллектору, - не лучший вариант. Сочетание конструкции коллектора и порядка работы цилиндров двигателя дают интересный эффект “удушения” одного цилиндра при выхлопе другого.
Карбюратор… с внушительным аппетитом, поглощающим от 27 л (7.1 GPH) топлива в час. Отлично расписал, что даже не хочется связываться с этими архаичными конструкциями. А ещё не сказал про цены на моторы и их запчасти. 13 и 14 двигатели устанавливались на древние правительственные лимузины. И продавцы верят, что это эксклюзивные вещи, которые не должны быть доступны обывателям. В сухом остатке: зачем нам ставить реликт 56 года, а именно тогда был разработан прародитель нашего двигателя за океаном (Chrysler HEMI, объёмом 354 CID [331 CID 1951]) за высокую цену с большим расходом и небольшой мощностью… Проходим мимо.
Иногда возникало порочное желание глубоко уйти в двигателестроение и получить 300-500 л.с. почти на стоковом двигателе. Но это очень непросто. Суть в следующем: если взять/построить заводской строкер 53 мотора (ЗМЗ 523), который изначально имеет объём в 4670 см3, геометрию 82х92 мм. Установить на него нагнетатель типа Рутс и получить заведомую мощность. Есть несколько моментов, почему не пошёл по данному пути: необходимо изготовить кастомный распредвал, внедрить роликовые толкатели и установить нагнетатель. Возникнет проблема с охлаждением воздуха, значит либо устанавливать интеркулер под нагнетатель, либо перейти на нагнетатель липа Лисхольм, дающий меньший нагрев воздуха и оставить интеркулер. Не забыть установить нормальную систему зажигания и электронный впрыск. Сделать, - можно. Слишком много кастомных вещей для одного проекта. Много времени уйдёт на доработку такого варианта.
Зил 114. Интереснее, чем ЗМЗ. Это следующая ступень “развития моторостроения”. Объём 6960 см3 (425 CID), мощностью 275 л.с. @4000 с приличным моментом в 559 Нм. при 2600-2800 об/мин. Алюминиевый блок... Ммм, звучит вкусно! Но… цены и редкость мотора, как и запчастей на двигатель завода, который уже не существует. Исключительный двигатель для исключительных случаев - высшего партийного руководства, спортсменов международного класса и экспериментов. Также, - проходим мимо!
Следующим вариантом был… двигатель фирмы Маринер, устанавливаемый на заводе в этот катер. Так гласят легенды и документы. Маринером в 80-х годах называлась… компания Меркури Марин =)). Что же представлял из себя двигатель?
В 81 году не было “специальных” серий под буксировщики у MerCruiser (Volvo Penta также не располагала специальными сериями).
Т.е. мы можем туда “вкинуть” Меркури или Вольво Пента и получить какую-то радость на воде. Стоит подумать.
Думаю: раз уж нам в любом случае придётся менять постамент под двигатель, менять реверс-редуктор можно посмотреть с точки зрения современности: мощность и экономичность.
В сухом остатке: есть советская “копия” американского буксировщика, которому необходимо резво ускоряться, вымещая огромное количество воды из-под себя для создания волны и обеспечить скорость для вейкбордиста (15-25 mph (24-40 км/ч)). Также важна максимальная скорость судна для буксировки лыжника: 36Mph (57.94км/ч) для слалома и 45mph (72.42 км/ч) для barefooting. На этих скоростях катер глиссирует и оставляет только незначительный след кильватера за собой. Для перемещения подобного катера сразу вырисовывается двигатель: большой объём, большой момент с самого низа рабочих оборотов. Никаких турбин. Возможен нагнетатель. Объём двигателя от 5,0 л и выше. Классический V8 бензин или дизель. По габаритам только small block. Использование дизельной экзотики я не буду рассматривать в рамках применения её на классических лыжных буксирах. У европейцев выбор большеобъёмных моторов очень ограничен, хотя M119 и его последователи симпатичны, но стары. M273 любопытен. Творения Porsche либо имеют низкий объём, либо дороги. Из представителей Азии есть двигатели Toyota. Но искать две модели двигателя не очень хотелось, да и ставить на классический американский буксир японский мотор, - тоже. Копия американского буксировщика должна иметь американский мотор.
GM, FORD, Chrysler обладают такими моторами. FORD и GM можно найти в морском исполнении под брендами Mercury и Volvo Penta.
Поскольку у нас сплошной кастом, то и двигатель пусть будет интереснее с технической точки зрения… и истории (Chrysler marine).