Jak to dát celé dohromady ?

(21.04.2002)

 

  Velice často se mezi začínajícími (někdy i pokročilými) lodními modeláři často objevují dotazy typu: "...jaký do toho mám dát motor" nebo "jaké baterie použít" a pod. Většinou si ale tazatelé neuvědomují, že na tyto otázky nelze jednoznačně odpovědět. Aby lodní model k Vaší radosti správně plul, musí být dobře sladěný jako celek.

   Budeme se zabývat lodními modely, které jsou poháněné elektromotorem (jedním nebo více) a lodním šroubem (vrtulí). Pro jednoduchost si je rozdělíme na dvě kategorie - rychlé čluny a normálně plující.

Model plující v režimu výtlačné plavby. model plující výtlačnou plavbou

Mezi rychlé čluny (kluzné)  můžeme počítat klasické závodní čluny nebo také modely sportovních jachet, rychlé říční čluny, torpédové čluny a pod. Ty normálně plující (výtlačné) jsou modely např. remorkérů, nákladních lodí, bitevních lodí, osobních lodí a pod.

rychlý člun plující v kluzu rychlý člun plující v kluzu

   U rychlých člunů budeme asi požadovat, aby plul co nejrychleji u normálně plujících aby plul tou správnou - maketovou rychlostí, která bude co nejvíce připomínat skutečný model. U obou typů pak si budeme chtít zajezdit co nejdéle, abychom po 5 minutách nemuseli z vody a nabíjet pohonné zdroje.

Lodní model je celek, jehož jednotlivé části musí být navzájem sladěny. Maketa lodi by měla plout maketovou rychlostí. Zda rychlost plavby modelu odpovídá té maketové můžete zjistit poměrně snadno. Na vodní ploše si vytyčte desetimetrovou vzdálenost (bójky nebo značky na břehu) a stopněte si dobu za jakou ji váš model propluje. Pak porovnejte s tabulkou.
 
Tabulka časů (sec.) na 10m
uzly/měř. 1:200 1:100 1:87 1:72 1:50 1:25
40 6,9 4,9 4,5 4,1 3,4 2,4
35 7,9 5,6 5,2 4,7 3,9 2,8
30 9,2 6,5 6,0 5,5 4,6 3,2
28 9,8 6,9 6,5 5,9 5,0 3,5
25 11,0 7,8 7,3 6,6 5,5 3,9
22 12,5 8,8 8,2 7,5 6,3 4,4
20 13,8 9,7 9,1 8,3 6,9 4,9
18 15,3 10,8 10,0 9,2 7,6 5,4
15 18,3 13,0 12,1 11,0 9,2 6,5
12 23,0 16,2 15,1 13,8 11,5 8,1
10 27,5 19,4 18,1 16,5 13,8 9,7
8 34,4 24,3 22,7 20,6 17,2 12,2
5 55,0 38,9 36,6 33,0 27,5 19,4

Polomakety a nebo volné modely by ale také měly napodobovat skutečnou předlohu. Bude asi vypadat hodně zvláštně, když na hladině uvidíte nákladní člun jedoucí tak rychle, že má snahu z výtlačné plavby přejít do kluzu. Model by se měl na hladině pohybovat co nejrealističtěji. Chcete li jezdit rychle, postavte si kluzáka nebo motorovou jachtu a ne remorkér. Co tedy musíme dát do vzájemného souladu ?
  •  motor
  •  lodní šroub (vrtuli)
  •  baterie
  •  celková hmotnost modelu
Motory

   V dnešní době se mezi lodními modeláři nejčastěji používají stejnosměrné elektromotory, a u rychlých závodních člunů se poslední dobou začínají prosazovat motory střídavé např. řady EVO. Za jakýsi standart mezi stejnosměrnými motory se považují motory značky SPEED od fy. Graupner která nabízí ucelenou řadu pro různé typy modelů. Podobně jsou na tom např. motory značky MIG, MABUCHI aj. Nejčastěji jejich napájecí napětí bývá 6V, 7,2V a 12V. Jako vzor si vezmeme dobře známé motory SPEED.
Stejně dobře nám mohou posloužit i webové kalkulátory motorů.
 

kolekce motorů řady SPEED z katalogu fi. Graupner

kolekce motorů řady SPEED z katalogu fi. Graupner
Baterie

   Značek a typů baterií je mnohem více než motorů a i jejich použití v lodních modelech je různorodé. Akumulátory typu NiCD nejsou příliš vhodné do rychlých závodních člunů, ale velmi dobře poslouží v maketách a polomaketách. Obzvláště jejich poměr cena/výkon je příznivý. Pro rychlé čluny je výhodnější použít typ NiMH nebo LiPol. Lépe snáší vysoký vybíjecí proud, který odebírá motor rychlého člunu. Dá se říci, že NiMH jsou universální a s jejich použitím neuděláte chybu. Jsou ale dražší než NiCD nebo gelové Pb. Většímu rozšíření baterií LiPol zatím brání jejich vysoká cena.
   Pro makety a polomakety lodí, které nedosahují vysokých rychlostí a kde je kladen důraz na délku plavby a schopnost baterie zásobovat energií i další zařízení v modelu (pumpy, světla, jeřáby atd.), mohou být výhodnější gelové Pb akumulátory. Jejich nevýhodou je ovšem větší hmotnost. Klasické olověné akumulátory (autobaterie) se již
příliš nepoužívají, spíše vyjímečně v opravdu velkých modelech lodí.
 
různé typy baterií různé typy baterií

Lodní šrouby pro rychlé čluny (kluzáky)

   Většinou se používají dvoulisté s velkým stoupáním a štíhlým listem a nebo tzv. "X" šrouby. Šroub může být během plavby zcela ponořený (celý šroub je pod hladinou) a nebo poloponořený (pod hladinou pracuje jen jedna polovina šroubu). Tyto poloponořené šrouby se používají jen u některých kategorií rychlých závodní člunů. Zcela ponořené šrouby poznáte tak, že jsou pod úrovní dna trupu a zrcadlo trupu přesahuje přes šroub. Poloponořené šrouby jsou zpravidla v úrovni dna trupu za zrcadlem trupu.

poloponořený lodní šroub pro závodní člun
poloponořený lodní šroub pro závodní člun


Lodní šrouby pro makety a polomakety (výtlačná plavba)

   Zde vycházíme z předlohy podle které model stavíme. Vhodný šroub většinou snadno koupíme jak v kamenném obchodě, tak i na Internetu. Starší typy lodí měly zpravidla 3 nebo 4 listý šroub. Modernější lodě používají více listé šrouby, tzv. vrtule. Ty se dají také sehnat ovšem není to žádná láce. Problém u maket tkví v tom, že každý skutečný lodní šroub je originál. Pro model pak bychom měli použít ten nejpodobnější, který lze zakoupit nebo si jej raději vyrobit sami (1, 2, 3, 4).
 
třílistý lodní šroub pro maketu válečné lodě
třílistý lodní šroub pro maketu válečné lodě

Jak určit správný šroub ?

   Pokud stavíme model ze stavebnice, držte se pokyny od výrobce a dodržíme předepsaný lodní šroub, případně koupíme šroub stejného průměru s větším stoupáním a ještě jeden se stejným stoupáním, ale trochu větší průměr. U levnějších stavebnic totiž firma většinou dodá to co zrovna je k mání a trochu to vyhovuje. Šroub v takovém případě nemusí být zrovna ideální a vyplatí se experimentovat. Teprve u špičkové a taky pořádně drahé stavebnice můžete mít jakou takous jistotu, že výběru šroubu výrobce věnoval nějakou větší pozornost. Při vlastní konstrukci modelu si můžeme pomoci tak, že si třeba najdeme podobný model na Internetu a zjistíme jaké šrouby jsou použity, případně si lodní šroub budeme muset sami spočítat.
   Lodní šroub sám o sobě je opravdová vodní alchymie. I u skutečných lodí nejsou vyjímečné případy, kdy loď musela na výměnu lodního šroubu, protože ten prvotně navržený a udělaný nepracoval správně. U lodí, které plují výtlačným způsobem plavby se to nestává často. U rychlých člunů (kluzáků) se ovšem lodní šrouby mění velmi často a ten správný se určuje často metodou "pokus-omyl".
   Někteří modeláři - maketáři to řeší tak, že udělají maketový šroub z mosazného plechu a pak zkouší měnit stoupání a prohnutí lopatek. Dopředu to jezdí skoro pokaždé, ale často bývá problém s couváním. Šroub se testuje při konstantní rychlosti.

Jak to celé dát dohromady ?

   Konfigurační tabulky ukazují možné varianty.
Ještě jednou zdůrazňuji, že se jedná o orientační hodnoty ! Není zde zohledněna hmotnost modelu. To by byla tabulka příliš složitá. Jak ale hmotnost zohlednit ? Je to věc citu stavitele, lze však říci, že čím má model větší hmotnost, tím použijeme silnější motor nebo více stejných motorů.
   Při výběru lodního šroubu obecně platí, že čím větší průměr a více listů, tím volíme nižší otáčky motoru (zařadíme převody) a naopak. Každý šroub je optimalizován pro určitý počet otáček. Pokud je začneme překračovat, začne docházet k nežádoucím jevům, které snižují účinnost šroubu. Dochází tak k paradoxnímu úkazu, kdy zvýšíme otáčky motoru na maximum, ale rychlost modelu náhle poklesne. Když otáčky snížíme, rychlost modelu opět náhle vzroste. Tomuto jevu se říká "kavitace" nebo srozumitelněji že si listy šroubu navzájem berou vodu. Za listem šroub vzniká víření, které má za následek "zředění" prostředí ve kterém se šroub otáčí, a listy tak nemohou zabírat naplno. Voda se za listem prostě nestačí "zavřít" a následující list prolítne naprázdno. Dalším jevem může být přisávání vzduchu ke šroubu, kdy šroub vodu odsouvá tak mohutně, že za ním vzniká podtlak. Voda nestačí prázdný prostor zcela vyplnit a přisaje se vzduch. To se děje hlavně u modelů se šroubem těsně pod hladinou.
   Praktický příklad. Motor SPEED 300 má přibližně 29.000 otáček za minutu. Když jej dáte do modelu a napřímo jej připojíte na tří nebo čtyřlistý lodní šroub, bude vám při vyšších otáčkách pěkně vířit vodu, ale model moc nepopluje. Když bude mít šroub navíc ještě nepřiměřeně větší průměr, tak motor za chvilku spálíte. Šroub je tzv. "těžký".
 
Ilustrační foto

Odhad jízdní doby modelu

   Je to velmi ošemetná záležitost. Každý lodní modelář vám řekne něco jiného. Faktorů, které vstupují do hry o čas je příliš mnoho, než aby se daly jednoduše zobecnit. O bateriích lze napsat, že čím mají větší kapacitu (Ah) tím déle budeme jezdit. Větší počet článků zase zajišťuje vyšší rychlost. Jestliže např. použijete do tak notoricky známého modelu jako je Artur, motor SPEED 300 s převodem 1:3 a akumulátory NiMH 1500mAh (6 článků) a třílistým šroubem, můžete předpokládat, že si zajezdíte cca 30-40 minut.
Bude samozřejmě ještě také hodně záležet na použitém lodním šroubu a režimu plavby (osvětlení, radar a jiné prvky). Když ale model zatížíte malým gelovým Pb akumulátorem 6V 3Ah můžete být schopni jezdit hodinu - hodinu a půl až dvě. Polomaketa s jedním třílistým šroubem, délka modelu cca 70 cm, hmotnost 2kg, motor SPEED 400 připojený napřímo a napájený gelovým akumulátorem 6V/4,5Ah ,vydrží jezdit dvě až tři hodiny. Samozřejmě že ne na plný výkon. U rychlých člunů (závodních kluzáků) je odhad ještě problematičtější, ale počítejte s tím, že přes deset minut nepřetržité jízdy na plný výkon se budete dostávat těžko. Na závodech těchto člunů je u některých kategorií běžné, že se vyměňují baterie po ujetí několika kol. Něco jako když automobilové F1 tankují během závodu.

Časté nežádoucí jevy při plavbě a jejich možné příčiny
 
Několik modelových situací pro modely s ponořeným šroubem, kdy model nepluje podle našich představ a jejich pravděpodobné příčiny.
 
motor pracuje na plný výkon, nehřeje se a model přesto pluje pomalu
- příliš malý průměr a nebo nízké stoupání lodního šroubu
- přisávání vzduchu do prostoru šroubu
motor pracuje na plný výkon, přehřívá se a model pluje pomalu
- slabý motor
- příliš velký průměr šroubu a nebo příliš velké stoupání
při zvyšování otáček motoru náhle poklesne rychlost
- nevhodný typ lodního šroubu (kavitace)
- zbytečně vysoký počet otáček na šroubu
při rychlém průjezdu zatáčky začne voda za šroubem "vařit" a model zpomalí
- nevhodný typ lodního šroubu (přisávání vzduchu)


Pořád z toho nejste moudří ?
 
Než propadnete zoufalství a beznaději zkuste ještě následující postup.
  • ujasněte si jakým typem plavby popluje váš model - výtlačná nebo kluzná plavba
  • podle typu plavby a předpokládané rychlosti modelu zvolte vhodný šroub
  • od vlastností šroubu a hmotnosti modelu odvoďte vhodný motor a případné převody
  • podle motoru a dalších aktivních prvků odvodíte vhodný typ akumulátoru
Pro snadnější výběr jednotlivých komponent vám mohou pomoci tyto orientační konfigurační tabulky. Baterie jsou uvažovány šesti až sedmi článkové. Gelové a olověné akumulátory jsou nevhodné do menších modelů pro svoji vyšší hmotnost.

+ = vhodný - = nevhodný
Makety a polomakety (jeden šroub)
délka modelu v cm 50 60 70 80 100
motor SPEED 6V a 7,2V 280*/300 300*/400 400 400/550*/600* 600/700*/720*
baterie NiCD + + + + +
baterie NiMH + + + + +
baterie LiPol + + + + +
baterie gel (6V) - + + + +
* s převodem 1:2 až 1:4
 

Makety a polomakety (dva a více šroubů s jedním motorem)

délka modelu v cm 50 60 70 80 100
motor SPEED 6V a 7,2V 300*/400* 300*/400* 550* 600* 600*/700*
baterie NiCD + + + + +
baterie NiMH + + + + +
baterie LiPol + + + + +
baterie gel (6V) - - + + +
* s převodem 1:2 až 1:4

Makety a polomakety (dva a více šroubů s více motory)
délka modelu v cm 50 60 70 80 100
motor SPEED 6V a 7,2V 280 300* 300/400* 400/500* 500/600*
baterie NiCD + + + + +
baterie NiMH + + + + -
baterie LiPol + + + - -
baterie gel (6V) - - + + +
* s převodem 1:2 až 1:4

Rychlé čluny (jeden šroub)
délka modelu v cm 50 60 70 80 100
motor SPEED 7,2V 400 400/600 400/600 650/720 720/900
baterie NiCD (7-9 článků) + + + + +
baterie NiMH (7-9 článků) + + - - -
baterie LiPol + - - - -
baterie gel (6V) - - - - -
* s převodem 1:2 až 1:4
 
Pokud chcete přeci jen konkrétní příklady podívejte se třeba na tento odkaz:
http://www.mujweb.cz/www/p-model/a_stav.htm
Najdete zde konkrétní řešení u několika druhů lodí.
 

Související články

Jak to celé dát dohromady - podruhé

 

 
 
Použité literatura a odkazy
 
Modely lodí RC plovoucí makety - Jiří Syrovátko - Computer Press a.s. - 2004
Modelbau - katalog výrobků Firmy Graupner pro rok 2003
http://www.graupner.cz
http://jsyrovat.d2.cz/models/
http://mujweb.cz/www/boat/
http://www.rcmodely.sk/zobrazclanok.php?id=120
 

Poděkování


Děkuji Ivanovi, Antemu  za připomínky a korekce textu.

Keba