O brodskim vijcima već je uglavnom puno toga napisano i mnogi su uvjereni da o tome sve znaju, ali ipak to je prilično složena materija.
Dimenzioniranje vijka za određeni brodski trup, motor i brzinu jedan je od osnovnih zadataka projektanta prilikom projektiranja. Želi se naravno postići optimalna iskoristivost vijka, koju je potrebno pronaći modificirajući promjer, broj okretaja i površinu krila. Ono što se pri tome želi izbjeći su prevelike vibracije koje nastaju ako je premali slobodni prostor između vrha krila i površine trupa te kavitacija koja može oštetiti površinu krila. Ono što se pak želi postići je maksimalna iskoristivost snage motora i u skladu s time odgovarajuća brzina plovila.
Glavne karakteristike vijka su: broj krila, promjer vijka, uspon krila, omjer površina krila, kon¬tura krila i oblik profila presjeka krila.
Zadatak projektanta je da odredi karakteristike vijka tako da pri zadanom broju okretaja vijak apsorbira određenu snagu i proizvodi poriv potreban da se brod kreće određenom brzinom.
Sve metode proračuna brodskog vijka polaze od već unaprijed odabranog broja krila vijka. Od broja krila zavisi promjer vijka, stupanj djelovanja, svojstva vijka s obzirom na kavitaciju i vibracije. Za iste radne uvjete manji broj krila vijka znači veći promjer vijka, niži broj okretaja, veći stupanj djelovanja, veću površinu krila pa time i manju opasnost od kavitacije, veću opasnost od vibracija izazvanih radom vijka.
To u principu znači da je manji broj krila vijka povoljniji za dobar rad i stupanj djelovanja vijka, ali obično postoji više razloga koji za neki konkretan slučaj zahtijevaju veći broj krila. U prvom redu promjer vijka ne može biti proizvoljno velik već mora odgovarati gazu broda. Uzima se da promjer vijka može iznositi najviše 0,7 do 0,75 gaza broda. Vijak većeg promjera stvarao bi valove na površini vode, ili bi mu vrhovi krila čak izranjali. U prvom slučaju gubi se energija na stvaranje valova a u drugom vijak upija zrak, pa stupanj djelovanja naglo padne.
Promjer vijka može biti ograničen i veličinom propelerskog otvora na krmi jednovijčanog broda, odnosno potrebnom udaljenošću krila od oplate dvovijčanog broda. Prema tome treba odabrati broj krila koji će uz mogući maksimalni promjer vijka dati najbolji stupanj djelovanja.
Postoji više tipova serijskih dijagrama za projektiranje brodskih vijaka. Ti se dijagrami međusobno razlikuju u načinu generaliziranja rezultata sistematskih ispitivanja modela vijka, tj. u načinu svođenja rezultata na koeficijente koji omogućuju da se na osnovu poznatih ili zadanih veličina odrede tražene veličine.
Ti su koeficijenti u stvari uvijek neki uvjeti sličnosti, pa su jednaki za model i za stvarni vijak. Za proračun brodskog vijka redovito su zadani: brzina broda, snaga pogonskog stroja i broj okretaja vijka, a traži se u prvom redu promjer vijka i uspon krila. Danas se u praksi umjesto dijagrama koriste razni programski alati koji bitno ubrzavaju i olakšavaju ovaj postupak.
Kod jedrilica imamo dodatni problem da vijak za vrijeme jedrenja predstavlja dodatni otpor koji može znatno usporiti plovidbu a eventualno izazvati kvarove koji mogu nastati zbog nekontroliranog okretanja osovine. Ovom problemu brojni proizvođači pokušali su doskočiti razvojem vijaka sa sklopivim i zakretnim krilima kao što su: Autoprop, Variprop, Goriprop, Ewol propellers i dr. Svaki od njih ima puno prednosti ali i neke mane. Na primjer vijci sa sklopivim krilima imaju slabiju efikasnost kod plovidbe krmom, a nakon duljeg mirovanja mogu imati probleme sa otvaranjem krila zbog obraštanja.
PREDNOSTI UPOTREBE VIJAKA SA ZAKRETNIM KRILIMA NA JEDRILICAMA
U nastavku kao primjer prednosti upotrebe vijaka sa zakretnim krilima navest ćemo karakteristike istaknute od proizvođača vijaka EWOL propellers, ali danas slične karakteristike imaju i proizvodi i drugih vodećih proizvođača.
Potisak prema naprijed EWOL vijaka sa zakretnim krilima je usporediv je s potiskom dobrog, dobro izračunatog vijka s fiksnim krilima.
Potisak prema natrag je daleko bolji od bilo kojeg vijka s fiksnim, sklopivim ili promjenjivim korakom na tržištu i omogućava iznimnu usmjerenost i snažan potisak unatrag od prvog trenutka zahvaljujući središnjem zupčaniku koji prisiljava otvaranje krila do krajnje točke, gotovo u potpunosti eliminirajući zanošenje.
Drastično smanjenje hidrodinamičkog otpora: EWOL u plovidni pod jedrima omogućuje dobitak između 0,5 čvorova i 1,5 čvorova brzine (vijci sa sklopivim krilima s 3 ili 4 krila imaju veći otpor od EWOL vijaka).
Kao primjer, fiksni propeler od 17 “/ 3 krila od 8 čvorova ima otpor od oko 45 kg (100 Lbs).
Sa sklopivim propelerom, s krilima od 17 “/ 3, otpor iznosi približno 5-10 kg (11-22 Lbs), ovisno o proizvođaču a kod propelera EWOL od 17 “/ 3 s krila otprilike 2,5 kg (5,5 Lbs).
Izuzetno su lagani i tihi u inverzijama: zahvaljujući posebnom dizajnu i materijalima koji se koriste za konstrukciju, ovo će izbjeći naprezanja na zupčastom prijenosniku (reduktoru), te mehanički izuzetno jaki.
Precizno reguliranje visine uspona omogućuje fine prilagodbe performansi broda, ovaj postupak se može izvesti pod vodom za manje od 20 sekundi. Reguliranje uspona je od 8 do 10 puta preciznije od ostalih proizvoda na tržištu. Preciznost postavljanja uspona krila je vrlo važna karakteristika jer omogućuje podešavanje brzine krstarenja po želji, povećanje maksimalne brzine i smanjenje potrošnje goriva
Propeler je u potpunosti izrađen od superlegura od nehrđajućeg čelika (ili za veće modele od nehrđajućeg čelika i Titana) daje iznimnu mehaničku otpornost i galvansku otpornost na koroziju.
Vibracije su minimalizirane: središnji sinkronizacijski zupčanik koordinira kut svih krila istodobno što je vrlo važno kako bi se izbjegle neželjene i jake vibracije, posebno u slučaju obraštanja, ono što se nažalost događa s nekim drugim proizvodima na tržištu. Precizno dinamičko uravnoteženje se također provodi na ovim propelerima kako bi se spriječile moguće vibracije.
Izvedba FlexDrive s anti-udarnim zglobom uklanja mogućnost oštećenja mjenjača Sail-Drive.
Izdržljivost: svi ležajevi sastoje se od izmjenjivih čahura koje omogućuju jednostavno i precizno održavanje čineći propeler uvijek novim nakon mnogo godina rada. Jednostavna instalacija i povlačenje: vijci se isporučuju u potpunosti sastavljeni, mogu se instalirati ili izvući pod vodom za manje od 5 minuta i ne zahtijevaju nikakve posebne vještine ili alat (izvlakač glavčine integriran je u vijak).
Na kraju možemo zaključiti da je izbor vijka posebno važan za performanse broda, kako za vrijeme vožnje motorom, tako i za vrijeme jedrenja. Za vrijeme pogona motorom, vijak mora osigurati pravilan poriv plovilu, omogućujući mu brzo kretanje bez nepotrebnog naprezanja motora. Sa druge strane u plovidbi pod jedrima, idealno bi bilo da se na brodske vijke može zaboraviti i da prije svega, ne usporavaju brod.
Dino Lončarić | Euronavis
