1.2 Az E-hajómotorok teljesítménye és sebessége

Az alábbi videóban és a cikkben információkat talál a deplacement hajók (elektromos csónakmotorok és vitorlások) teljesítményéről, valamint a sikló-, fél-sikló- és repülőhajók teljesítményéről.

A teljesítmény a hajójától és a vezetési stílusától függ. Áramvonalas vitorlás hajók vagy többszörös hajók esetén gyakran kevesebb teljesítmény elegendő a jó manőverezhetőséghez, mint egy egyszemélyes acélhajónál. Ha csak egy segédmotort (szélcsend motor) keres a kikötéshez és a kihajózáshoz, már kevesebb teljesítmény is elegendő. A siklóhajók és félsiklók esetében viszont jelentősen több teljesítményre van szükség, itt a számítás azonban kicsit bonyolultabb.

A minimális teljesítmény fogalma az a specifikus teljesítmény, amelyre minden hajónak szüksége van a jó manőverezhetőséghez. Ezt elsősorban a súly befolyásolja. Minél nehezebb egy hajó, annál nagyobb kell, hogy legyen a motor teljesítménye. További tényezők az áramlás és az időjárási hatások, valamint a hajótest formája.

A maximális sebesség főként a hajódtól függ, és nem igazán a motortól. Egy elektromotor problémamentesen elérheti a hajóddal ugyanazt a sebességet, mint egy belső égésű motor. 

Magas sebességnél azonban az energiaigény is nagyon magas. Ha van egy, a siklásra alkalmas hajóformád, és elegendő teljesítményű motort szereltél fel, természetesen siklani is tudsz a hajóddal.

A következő típusokat különböztetjük meg: elmozdító, félcsúszó és csúszó. Elmozdító üzemmódban a legkevesebb áramra van szükség. Például körülbelül 0,5 kW tonnánként elegendő ahhoz, hogy egy hajót már a vízvonal sebességének 70%-ára gyorsítsunk. Körülbelül a vízvonal sebességének 80%-áig az áramigény viszonylag alacsony. Ezt követően az áramfogyasztás gyorsan nő, anélkül, hogy a hajó jelentősen gyorsabbá válna.

A sebesség megduplázásához körülbelül nyolcszoros teljesítmény szükséges. Ezért különösen elektromos motorok esetén érdemes figyelni a gazdaságos sebességre, hogy hosszabb üzemidőt lehessen elérni. Ez általában még a helyi sebességkorlátozást is meghaladja. Ha a kart az asztalra helyezi, az elmozdítója csak csekély mértékben gyorsul, de exponenciálisan több áramot fogyaszt. Ezt a kapcsolatot a következő grafikán jól láthatja:

Alapvetően a hajók testformáit az elszívó és a sikló között különböztetjük meg. Létezik egy fél-sikló köztes forma is, és nemrégiben megjelent a repülő is.

A tolóhajók esetében körülbelül 2 kW teljesítményt javaslunk tonnánként a hajó súlya alapján, hogy biztosítsuk a hajó jó manőverezhetőségét. Ha part mentén vagy nagy áramlású vizeken tartózkodik, akkor akár 3 kW-ot is ajánlunk. Ha a motort csak segédmotorosként használja, akkor kisebb motort is választhat. Azonban ebben az esetben legalább 1 kW teljesítményt javaslunk tonnánként a hajó súlya alapján.

A tolóhajó olyan hajó, amely folyamatosan annyi vizet tol el, amennyit a súlya képvisel. Egy tolóhajó sem tudja túllépni a hajótest sebességét, tehát nem tudja megelőzni a hajó orra által keltett hullámot menet közben. A hajótest sebessége kizárólag a hajó vízvonal hosszától függ. Minél hosszabb ez, annál magasabb a teoretikus hajótest sebesség.

Alapvetően minden hajó nyugalomban vagy lassú haladáskor tolóhajóként viselkedik. Egy sikló azonban képes a hajótest formája révén, növekvő sebességnél kiemelkedni a vízből és azon siklani. A sikláshoz sima, hosszú hajótest és széles farok előnyös. Ekkor a hajótest sebességét messze túllépik, mivel a vízből való kiemelkedés után a vízellenállás is megszűnik. A sikló maximális sebességét egyrészt a meghajtó teljesítmény, másrészt a légellenállás korlátozza.

A hajó súlya a fő tényező, amely a motor teljesítményének méretezéséhez releváns. Ha egy hajóval a siklási sebességet szeretnénk elérni, annál fontosabb tudni a hajó körüli körülbelüli súlyt. Ha pontosan tudni szeretné, akkor használhat egy megfelelő mérleget. Például egy darus mérleg is használható erre.

A hajója terhelt állapotban lévő súlyának tartalmaznia kell minden súlyt, amelyet a felszerelés és az emberek jelentenek. Egy fontos támpont a hajó üres súlya. A maximális személyszám alapján adja hozzá az emberek súlyát (irányérték = 75 kg személyenként). További komponensek, mint a motor, akkumulátorok és horgony szintén figyelembe kell venni. Végül becsülje meg a hajón lévő többi felszerelés súlyát. További biztonsággal is számolhat.

A csúszó hajtáshoz jelentősen nagyobb motor teljesítmény szükséges, mint a vízkiszorítós hajtásnál. Fontos, hogy a hajó teste olyan formájú legyen, amely alkalmas a csúszásra. Továbbá a hajónak lehetőleg könnyűnek kell lennie, illetve kevés terheléssel kell rendelkeznie, mivel a teljesítmény nagymértékben függ a hajó súlyától. Mivel a csúszásra való áttérés nagymértékben függ a hajó testének formájától, és ezt a számításban nagyon nehezen tudjuk figyelembe venni, ez csupán egy irányadó érték.

Az érték nagyon alacsonyra van állítva, és a szükséges teljesítmény alapján számítódik, amely a 2,8-szoros testsebesség eléréséhez szükséges, ahol a hajó általában átmegy a csúszó állapotba. A konzervatívabb irányadó értékek 50-70 LE tonnánként a hajó súlyához, amely a csúszáshoz szükséges. Szeretnénk Önnek egy első áttekintést nyújtani arról, hogy milyen motorok és gyártók találhatók ezen a területen, és szívesen segítünk az Ön egyedi projektjében.

A csúszó üzemmódra való áttérés körülbelül a 2,8-szoros testsebességnél történik, ami természetesen hajónként eltérő. Ezért a kisebb testsebességgel rendelkező hajók gyorsabban elérik a csúszó üzemmódot. A legfrissebb világrekord a leggyorsabb elektromos hajó számára 142,6 km/h. Ezt természetesen egy erre külön átalakított hajóval és egy tesztpályán érték el. De már sorozatgyártású elektromos hajókat is gyártanak, amelyek közel 50 csomót, azaz 92,6 km/h-t elérhetnek. Ahogy látja, elektromotorral gyorsabban is lehet haladni, mint amit a rendőrség megenged. Hosszabb hajóutakhoz azonban mérsékelt sebesség ajánlott. Emellett természetesen a vízterületeken érvényes sebességkorlátozások is vonatkoznak.

Ezen kívül léteznek félcsúszó hajótestek is, amelyek a merülőhajók és csúszóhajók közötti átmenetet képviselik. A félcsúszók képesek „felhajtani” a hajóorrukra és részben megelőzni azt. Így a hajótest sebességének 2-2,5-szörösét is elérhetik. Azonban nem tudnak teljesen csúszó üzemmódra váltani. A félcsúszó hajótestek koncepciójának lényege, hogy azonos energiafelhasználás mellett magasabb sebességek érhetők el.

Ha van egy csúszóhajója, akkor vagy merülő üzemmódban, vagy csúszó üzemmódban kell haladnia. A félcsúszó üzemmód nagyon gazdaságtalan, mivel egy nagy hajóorr keletkezik, amely nagy ellenállást jelent a hajónak. Ha a hajója nem alkalmas a csúszásra, vagy a motor teljesítménye nem elég magas, akkor ezt a hajóorrat nem tudja legyőzni, és csak tolja mag előtt.

Félcsúszó üzemmódban sok energia vész el, és a hajója csak alig lesz gyorsabb. Elektromos hajóknál a fogyasztás jelentősen megnő, így a hatótávolság vagy az üzemidő drámaian csökken. Ezen kívül ezzel a nagy hullámmal zavarhatja a többi hajóvezetőt és vízisportolót, valamint károsíthatja a partvédelmet.

A legújabb kategória ebben a hajótest-formák rubrikában a „Repülők”. A hajók foilekkel (kés) rendelkeznek, amelyek a vízben tartják és stabilizálják a hajót. A hajó a növekvő sebességgel emelkedik ki a vízből, és csak a késekkel van a vízben tartva. A hajó nem érintkezik folyamatosan a víz felszínével, mint a siklóhajózásnál, hanem nagyobb hullámok felett is repül. Ezért úgy tűnik, mintha a hajó repülne.

A motor általában a víz alatt helyezkedik el, és a hajó előrehaladását biztosítja. A repülés átmeneti fázisához rövid időre nagy teljesítmény szükséges. A Candela 7 (kb. 1.700 kg terheléssel) körülbelül 50 kW-ot igényel rövid időre, hogy repülésbe lendüljön. Ezt követően a repülési fázisban csak 5 kW óránként szükséges ahhoz, hogy a hajót 22 csomós sebességre gyorsítsa (maximálisan 30 csomó). Ez a hajót körülbelül 10-szer hatékonyabbá teszi, mint egy hagyományos siklóhajó. A foiling természetesen már régóta létezik vitorlás hajóknál és szörfdeszkáknál. A legújabb technológia és szoftver révén a foiling a jövőben nagyobb hajóknál és kompoknál is elérhetővé válik, így alapvetően megváltoztatja a vízi mobilitást. A legismertebbek a svéd Candela hajói.