Какие преимущества она дает, по сравнению с обычной механической установкой, и имеются ли вообще таковые?
Однозначно ответить на этот вопрос трудно. Нужно прежде всего уяснить, какая цель конкретно преследуется, в частности, авторами публикуемой статьи.
Как известно, для движения водоизмещающего судна очень важно иметь возможность плавно регулировать число оборотов гребного винта при использовании полной мощности двигателя. Обычный бензиновый двигатель даже при наличии редуктора такой возможности не обеспечивает: либо при работе с полной отдачей он вращает винт слишком быстро, либо для получения оптимальных оборотов нужно эксплуатировать его при пониженной мощности. В том и другом случае к. п. д. установки оказывается низким.
Электродвигатель в этом отношении имеет неоспоримые преимущества, позволяя регулировать обороты в самых широких пределах и, плюс к тому, простым переключением обмоток осуществлять изменение направления вращения винта, т. е. реверс.
Зарядный агрегат при этом будет всегда работать в оптимальном режиме, т. е. с наиболее высоким к. п. д., минимальным удельным расходом топлива.
Емкости батарей, как сообщают авторы статьи, хватает для того, чтобы без подзарядки обеспечивать 4-х часовую работу электродвигателя. Это, конечно, не слишком много, но все же сопоставимо с продолжительностью работы подвесного мотора такой же мощности без дозаправки штатного бачка.
К сказанному нелишне добавить, что электромотор обеспечивает бесшумность хода, а это имеет немаловажное значение и с точки зрения комфорта и, например, на рыбалке, когда шуметь вообще не полагается.
И именно на глиссирующих судах для любительской рыбной ловли вспомогательный электромотор все чаще используется за рубежом: до облюбованного места на большой скорости идут на мощном подвесном моторе, а бесшумный электромотор используется для маневрирования с небольшой скоростью во время ловли.
В общем, у гребного электродвигателя есть немало положительных качеств, чтобы можно было даже в том несовершенном виде, который он имеет сейчас (т. е. до появления более емких аккумуляторов), рекомендовать его для освоения на промышленных предприятиях.
Гребные электроустановки, работающие от статических источников энергии (например аккумуляторных батарей), свободны от недостатков, свойственных двигателям внутреннего сгорания. Управление электродвигателем просто и доступно каждому. При низких напряжениях источника питания (до 30 вольт) установка безопасна в электрическом и противопожарном отношении. Легко осуществить дистанционное управление с изменением числа оборотов гребного винта и реверсом.
Мысль сделать подвесной электромотор для шлюпки появилась у меня давно, однако долгое время как-то удерживала неразработанность основных вопросов конструктивного характера. Значительную моральную поддержку оказали мне две статьи — Л. Е. Трегубенко «Электрические подвесные моторы» и И. И. Кондрусика «Туристский швертбот с маневровым электромотором», появившиеся в сборнике №23 за 1970 г. Стало ясно, что идея правильна, и вопрос «что доставать» перешел в иную плоскость — «где доставать».
В конце концов в качестве гребного электродвигателя на описываемом подвесном моторе был использован широко распространенный катерный генератор постоянного тока типа ГСК-1500, развивающий в двигательном режиме мощность около 2 л. с. Электродвигатель закреплен на вертикальном дейдвуде и вращает вал, соединенный с гребным винтом через угловую передачу от подвесного мотора «Стрела». Вся конструкция представляет собой единое целое и крепится к транцевой доске любого малого судна с помощью струбцины.
Источником электроэнергии служит аккумуляторная батарея емкостью 200 ампер-часов из 12 последовательно соединенных свинцово-кислотных элементов. Для удобства размещения и транспортировки эту батарею пришлось разбить на четыре блока (по три элемента в каждом), так как общий вес ее превышает 100 кг.
Современные аккумуляторы пока обладают невысокими удельными энергетическими показателями, поэтому для повышения автономности пришлось сделать установку комбинированной: для подзарядки аккумулятора в пути применяется двигатель внутреннего сгорания небольшой мощности, работающий на генератор постоянного тока. В этом зарядно-силовом агрегате использован имеющийся в продаже 2-сильный одноцилиндровый бензиновый двигатель хозяйственного назначения «2СДв» с воздушным охлаждением. Генератор сделан из старого сериес-ного электродвигателя последовательного возбуждения ДК-907 (1,3 квт; 30 вольт) от электропогрузчика. Обмотка возбуждения двигателя при переделке его в генератор была включена параллельно. С целью уменьшения веса зарядного агрегата был изменен и корпус генератора.
Агрегат имеет ручной запуск, однако практически мы почти всегда запускали его прямо от аккумулятора. Поскольку двигатель зарядного агрегата работает с постоянным числом оборотов, обеспечивается полное сгорание топлива с минимальным загрязнением воздуха.
Коммутация в схеме установки позволяет обеспечить следующие режимы: работа гребного электродвигателя от батареи (при полном и половинном напряжении), от генератора, от батареи и генератора совместно; зарядка батареи от генератора; запуск генератора. Порядок замыкания контактов переключателей приведен в таблице.
Вся коммутационная аппаратура и измерительные приборы расположены в пульте управления с размерами примерно 300X300X200. Почти все элементы установки подбирались, к сожалению, не по принципу оптимальности показателей, поэтому естественно, что при изготовлении в заводских условиях, она, за исключением батареи, могла бы быть значительно (минимум в два раза) легче. К тому же надо подчеркнуть, что при доводке электрическая схема установки может быть существенно упрощена за счет сокращения ряда режимов и изъятия некоторых приборов. Сложность примененной схемы обусловлена желанием опробовать больше различных режимов этой в сущности экспериментальной установки. В то же время это позволило сделать ее очень гибкой и живучей при сравнительно высокой автономности. В настоящее время мы ведем работу по замене реостатной схемы управления гребным двигателем тиристорной, позволяющей практически без потерь изменять напряжение по любому закону.
Первые испытания подвесного электродвигателя с зарядно-силовым агрегатом состоялись в октябре 1971 г., а летом следующего года наша «электрическая шлюпка» (бывший шестивесельный ял) испытывалась уже на надежность и прошла не одну сотню километров по морю и рекам. Мы убедились в безотказности установки, простоте управления, замечательных тяговых качествах. Выявившиеся мелкие конструктивные недостатки (в основном механического характера) несложно было устранить.
По паспорту яла подвесной двигатель мощностью 6 л. с. обеспечивает ему скорость 5,8 узла. Наш подвесной электромотор позволяет ялу при пяти пассажирах и двухбалльном волнении достичь скорости 4,5—5 узлов. При полном водоизмещении (восемь пассажиров, парусное вооружение, весла и т. п.) скорость снижалась до 3,5—4 узлов. Вряд ли можно было ожидать большего от 2-сильного моторчика! Полностью заряженной батареи (без подзарядки в пути) хватает на 3—4 часа непрерывного хода.
Еще одним достоинством аккумуляторной электроустановки мы не раз пользовались во время многодневного похода по Амурскому заливу и реке Сейфун: вечером включали лампу-фару, дававшую яркий свет практически неограниченное время без заметного ущерба для емкости батареи.
Остается отметить, что описываемая гребная электроустановка была создана лишь благодаря трудолюбию и изобретательности курсантов электромеханического факультета Дальневосточного высшего инженерного морского училища — В. Кульченкова, И. Маркевича, Ю. Ковалева, Н. Воронова, принимавших самое активное участие в работе и испытаниях.