Chlazení motorů v lodních modelech

21.6.2004

 

   V současné době jsou modely lodí poháněny hlavně elektromotory, spalovacími motory a parním strojem. V dobách dávno minulých se k pohonu používal pérový strojek a nebo letecká guma. Lodě poháněné parním strojem chlazení pohonné jednotky nevyžadují. Jen občas absolutní - tedy při hašení požáru. Elektromotory a spalovací motory chlazení často vyžadují.


Druhy chlazení

 

Chlazení lze rozdělit podle toho jak probíhá na:
- pasivní
- aktivní

a nebo podle toho jaké chladící médium se používá:
- vzduchové
- vodní

    Rychlé závodní čluny se bez výkonného aktivního chlazení neobejdou bez ohledu na to jakým motorem jsou poháněny. Kdyby motor nebyl chlazený došlo by během chvilky k jeho poškození. Proč se motory vlastně hřejí ? U spalovacích motorů je to jasné. Horké plyny zahřívají celou konstrukci, kterou je potřeba chladit. Proč se ale hřejí elektromotory ? Správně by se elektromotor neměl hřát vůbec nebo minimálně.  Ideálně navržená sestava motor nepřetěžuje a ten se nehřeje. Většinou je to ale naopak. Motor je zatížený na maximum a vodiči rotoru prochází vysoké proudy. Jak známo průchodem el. proudu se vlivem vnitřního odporu vodič zahřívá. Čím větší proud tím větší ohřev a čím větší ohřev, tím větší odpor a tak pořád dokolečka, až se nechlazený motor spálí. Když se tomu chcete vyhnout, tak můžete použít větší motor, ale to často z konstrukčních důvodů není možné.

 

Ukázka rozvodu vodního chlazení v rychlém závodním člunu. Chlazený je motor i regulátor.


Pasivní chlazení vzduchem
   Tento způsob chlazení má tu výhodu, že je snadno realizovatelné. Většinou se na motor namontuje hliníkový žebrovaný chladič, podobný tomu, který znáte třeba z počítačů. Teplo se z motoru přenáší na tento chladič, který jej odvádí do vzduchu. Čím větší styčná plocha mezi chladičem a pláštěm motoru, tím lepší odvod tepla. V modelu je pak potřeba zajistit alespoň minimální odvětrání vzduchu z podpalubí. Např. pomocí vzdušníků a komínu. Nevystupují zde žádné aktivní prvky, vše se děje "samo". Dobře se uplatní např. u menších maket lodí, kde nepůsobí rušivě.

Aktivní chlazení vzduchem

   Existuje několik konstrukčních řešení. Motor je opět opatřen žebrovaným chladičem. U spalovacích motorů je takto žebrována hlava válce. Aby chlazení bylo co nejúčinnější je potřeba zajistit proudění vzduchu kolem chladiče. Rychlé čluny to někdy řeší vysunutím žebrování spalovacího motoru z trupu. Čím jede člun rychleji tím více proudí vzduch kolem a chladí. U elektromotoru je taková konstrukce prakticky vyloučena (snad kromě člunů poháněných leteckou vrtulí). Proto se aktivní chlazení vzduchem nehodí pro rychlé čluny. Na hliníkový chladič se namontuje větráček, který zajišťuje proudění vzduchu kolem chladiče. Nevýhodou je, že větráček odebírá drahocennou el. energii z palubních zdrojů. Proto je dobré využít motor pohánějící loď a lopatky větráčku namontovat přímo na hřídel motoru. Motor sice kromě vody "honí" také vzduch, ale tyto ztráty jsou menší než při použití samostatného větráčku..



Pasivní chlazení vodní se nepoužívá, snad jedině když se loď potopí, ale to už potom není potřeba.

Aktivní vodní chlazení

   Je určitě nejúčinnější a nejčastěji používaný způsob chlazení. Princip je jednoduchý. Voda se přivede k motoru, kde převezme teplo a odvede se z trupu ven. Motor zpravidla bývá uložen v tzv. chladící spirále. Není to nic jiného, než tenkostěnná trubička o průměru cca 5mm, stočená do spirály podle průměru motoru a na něj je celá spirála nasazená. Voda ve spirále musí proudit, jinak by bylo chlazení neúčinné. Jako "čerpadlo" je využíván vlastní motor lodě, který ji pohání. Jak to vypadá v praxi ? Voda je do chladícího rozvodu vháněna lodním šroubem. Těsně za ním je trubička (šikmo seříznutá), která "nabírá vodu". Ta je potom vedena pružnou hadičkou ke spirále motoru. Zde voda projde spirálou a převezme teplo z motoru. Ze spirály je voda odváděna opět hadičkou z trupu ven nad úrovní hladiny. Zpravidla se voda odvádí tak, aby bylo vidět, že voda v chladícím systému obíhá. Např. do strany a nebo u rychlých člunů na zádi směrem nahoru za loď. Ten kdo pak loď kormidluje má vizuální kontrolu zda chladící systém funguje. Kdy přestala voda proudit (není vidět vytékající voda) musí okamžitě snížit výkon motoru a zajet ke břehu.

 


   U lodních modelů poháněných elektromotorem je někdy potřeba ještě kromě motoru chladit i elektronický regulátor otáček. Tyto regulátory jsou již od výrobce vybaveny chladící "hlavou" a stačí k nim pouze přivést vodu. To vyřešíme poměrně jednoduše, kdy před motor zařadíme rozdvojku typu "Y" a jednu větev vedeme k motoru a druhou k regulátoru. Za motorem a regulátorem větve opět pomocí rozdvojky spojíme nebo můžeme udělat dva samostatné výstupy.

 

Někdy není možné z konstrukčních důvodů použít chladící spirálu. I v takovém případě se nemusíte vodního chlazení vzdát. Řešení ukazuje tento obrázek. Trubičky musí být k prstenci na plášti přiletovány nebo přilepeny lepidlem, které je tepelně vodivé.


   Spalovací motory již zpravidla mívají hlavu válce vyrobenou tak, aby se dala k vodnímu chlazení snadno připojit. Zde je dobře fungující aktivní vodní chlazení naprostou nezbytností. Motor schovaný uvnitř trupu nemůže být dobře ochlazován proudem vzduchu a brzo by se přehrál. Následky si jistě domyslíte sami.

 

Chladit či nechladit ?

   Často mezi modeláři padne otázka - chladit či nechladit ? Jednoznačná odpověď a nebo tabulka neexistuje. Přesto několik zásad existuje. U rychlých závodních člunů určitě chladit a dobře chladit - vodou. Je jedno jakým motorem jsou poháněny. Rychlé čluny (jachty, požární a pod) chladit také. pokud možno opět vodou. U modelů maket a polomaket se většinou bez chlazení obejdete. Když se vám bude zdát, že se motor přeci jen hřeje, přidejte alespoň pasivní vzduchové chlazení. Po půl hodince intenzivního ježdění bude teplý každý elektromotor, ale neměl by být horký!


Keba