1.2 Moc i prędkość silników łodzi elektrycznych

W poniższym filmie i artykule znajdziesz informacje o mocy w przypadku wyporności (łodzi motorowych i żaglowych), a także ślizgaczy, półślizgaczy i lotników.

Moc zależy od twojej łodzi i stylu jazdy. W przypadku opływowych jachtów żaglowych lub katamaranów często potrzeba mniej mocy do dobrej manewrowości niż w przypadku jednokadłubowego statku stalowego. Jeśli szukasz tylko pomocniczego silnika (do manewrowania w porcie), wystarczy mniej mocy. W przypadku łodzi ślizgowych i półślizgowych potrzeba znacznie więcej mocy, ale obliczenia są tutaj nieco bardziej skomplikowane.

Termin minimalna moc odnosi się do specyficznej dla każdej łodzi mocy, która jest potrzebna do napędu z dobrą manewrowością. Jest ona głównie zależna od wagi. Im cięższa łódź, tym większa musi być moc silnika. Inne czynniki to prąd i wpływy pogodowe, a także kształt kadłuba.

Maksymalna prędkość zależy głównie od twojej łodzi, a nie od silnika. Silnik elektryczny bez problemu rozpędzi twoją łódź do tej samej prędkości co silnik spalinowy. 

Przy wysokich prędkościach zapotrzebowanie na energię jest jednak bardzo wysokie. Jeśli masz łódź z kadłubem odpowiednim do ślizgu i zamontowany wystarczająco mocny silnik, możesz oczywiście osiągnąć ślizg z twoją łodzią.

Rozróżnia się wypornościowe, półślizgowe i ślizgowe. W trybie wypornościowym zużywa się najmniej energii. Na przykład około 0,5 kW na tonę masy łodzi wystarcza, aby łódź osiągnęła już 70% prędkości kadłuba. Do prędkości około 80% prędkości kadłuba zapotrzebowanie na energię jest stosunkowo niskie. Następnie zużycie energii szybko rośnie, bez znaczącego wzrostu prędkości łodzi.

Aby podwoić prędkość, potrzebna jest około ośmiokrotna moc. Z tego powodu zaleca się zwracanie uwagi na ekonomiczną prędkość, zwłaszcza w przypadku silników elektrycznych, aby osiągnąć dłuższy czas jazdy. Zazwyczaj jest ona nawet wyższa niż regionalne ograniczenie prędkości. Jeśli położysz dźwignię na stół, Twój wypornościowiec będzie tylko nieznacznie szybszy, ale zużyje wykładniczo więcej energii. Ten związek można dobrze zobaczyć na poniższym wykresie:

Zasadniczo w kształtach kadłubów łodzi rozróżnia się między wypornościowymi a ślizgowymi. Istnieje również forma pośrednia półślizgowa i od niedawna lotnicza.

W przypadku łodzi wypornościowych zalecamy około 2 kW mocy na tonę masy łodzi, aby zapewnić dobrą manewrowość łodzi. Jeśli pływasz wzdłuż wybrzeża lub na wodach o silnym prądzie, zalecamy nawet 3 kW. Jeśli używasz silnika tylko jako pomocniczego, możesz użyć mniejszego silnika. Jednak zalecamy wtedy co najmniej 1 kW mocy na tonę masy łodzi.

Wypornościowiec to łódź, która stale wypiera dokładnie tyle wody, ile waży. Żaden wypornościowiec nie może przekroczyć prędkości kadłuba, czyli wyprzedzić fali wytworzonej przez dziób podczas jazdy. Prędkość kadłuba zależy wyłącznie od długości linii wodnej łodzi. Im dłuższa jest ta linia, tym wyższa jest teoretyczna prędkość kadłuba.

W zasadzie każda łódź w spoczynku lub przy wolnej jeździe zachowuje się jak wypornościowiec. Ślizgacz jest jednak w stanie dzięki swojej formie kadłuba przy zwiększającej się prędkości unieść się z wody i ślizgać się po niej. Do ślizgania się korzystny jest gładki, wydłużony kadłub i szeroka rufa. Wtedy prędkość kadłuba jest znacznie przekroczona, ponieważ po uniesieniu się z wody również opór wody zanika. Maksymalna prędkość ślizgacza jest ograniczona z jednej strony przez moc napędu, a z drugiej przez opór powietrza.

Waga łodzi jest głównym czynnikiem, który ma znaczenie przy określaniu mocy silnika. Jeśli łódź ma osiągnąć tryb ślizgowy, tym ważniejsze jest, aby znać przybliżoną wagę swojej łodzi. Jeśli chcesz to wiedzieć dokładnie, możesz użyć odpowiedniej wagi. Na przykład można użyć wagi dźwigowej.

Waga Twojej łodzi w stanie załadowanym powinna uwzględniać wszelkie ciężary związane ze sprzętem i osobami. Ważnym punktem odniesienia jest waga pustej łodzi. Wychodząc od maksymalnej liczby osób, dodaj wagę osób (wartość orientacyjna = 75 kg na osobę). Należy również uwzględnić inne komponenty, takie jak silnik, akumulatory i kotwica. Na koniec oszacuj wagę pozostałego sprzętu na swojej łodzi. Możesz również uwzględnić dodatkowe zabezpieczenie.

Do lotu ślizgowego potrzebna jest znacznie większa moc silnika niż do pływania wypornościowego. Ważne jest, aby Twoja łódź miała kształt kadłuba odpowiedni do ślizgu. Ponadto Twoja łódź powinna być możliwie lekka lub mieć mało ładunku, ponieważ moc jest również w dużym stopniu zależna od wagi łodzi. Ponieważ przejście do ślizgu jest w dużym stopniu zależne od kształtu kadłuba łodzi i trudno to uwzględnić w obliczeniach, jest to jedynie wartość orientacyjna.

Wartość jest bardzo niska i obliczana na podstawie mocy potrzebnej do osiągnięcia 2,8-krotności prędkości kadłuba, przy której łódź zazwyczaj przechodzi w stan ślizgu. Bardziej konserwatywne wartości orientacyjne to 50-70 KM na tonę wagi łodzi, potrzebne do ślizgu. Chcemy dać Ci pierwszy przegląd, jakie silniki i producenci są dostępni w tym zakresie i chętnie doradzimy w Twoim indywidualnym projekcie.

Przejście do trybu ślizgowego następuje przy około 2,8-krotności prędkości kadłuba, co oczywiście zależy od łodzi. Dlatego łodzie o mniejszej prędkości kadłuba szybciej wchodzą w tryb ślizgowy. Aktualny rekord świata dla najszybszej łodzi elektrycznej wynosi 142,6 km/h. Oczywiście osiągnięto to za pomocą specjalnie przebudowanej łodzi na torze testowym. Ale produkowane są już seryjnie łodzie elektryczne, które mogą osiągnąć prawie 50 węzłów, czyli 92,6 km/h. Jak widać, można jechać szybciej z silnikiem elektrycznym niż pozwala na to policja. Na dłuższe wycieczki łodzią zaleca się jednak umiarkowaną prędkość. Oczywiście obowiązują również ograniczenia prędkości na wodach

Istnieją również kadłuby półślizgowe, które stanowią formę pośrednią między wypornościowymi a ślizgowymi. Półślizgowce są w stanie "wjechać" na swoją falę dziobową i częściowo ją wyprzedzić. Dzięki temu mogą osiągać wyższe prędkości, wynoszące od 2 do 2,5-krotności prędkości kadłuba. Nie mogą jednak całkowicie przejść w tryb ślizgowy. Idea stojąca za koncepcją kadłubów półślizgowych polega na osiąganiu wyższych prędkości przy takim samym zużyciu energii.

Jeśli masz łódź ślizgową, powinieneś pływać albo w trybie wypornościowym, albo w trybie ślizgowym. Pływanie w trybie półślizgowym jest bardzo nieekonomiczne, ponieważ tworzy się wysoka fala dziobowa, która stawia duży opór twojej łodzi. Jeśli twoja łódź nie jest przystosowana do ślizgu lub moc silnika nie jest wystarczająco wysoka, nie możesz pokonać tej fali dziobowej i będziesz ją pchać przed sobą.

Podczas pływania w trybie półślizgowym traci się dużo energii, a twoja łódź staje się tylko nieznacznie szybsza. W przypadku łodzi elektrycznych zużycie prądu gwałtownie wzrasta, co znacznie skraca zasięg lub czas pływania. Dodatkowo, duża fala może przeszkadzać innym żeglarzom i sportowcom wodnym oraz uszkadzać umocnienia brzegowe.

Najbardziej nowa kategoria w tej rubryce form kadłuba to „Flieger”. Łodzie te wyposażone są w foile (płozy), które utrzymują łódź w wodzie i stabilizują ją. Łódź unosi się z wody wraz ze wzrostem prędkości i jest utrzymywana w wodzie tylko przez płozy. Łódź nie dotyka wody jak w przypadku ślizgu, lecz lata również nad większymi falami. Dlatego wygląda to tak, jakby łódź latała.

Silnik zazwyczaj znajduje się pod wodą i zapewnia napęd. W fazie przejściowej do latania potrzebna jest chwilowo duża moc. W przypadku Candela 7 (około 1.700 kg załadowana) chwilowo potrzebne jest około 50 kW, aby ją unieść. Następnie w fazie lotu potrzebne jest tylko 5 kW na godzinę, aby łódź osiągnęła prędkość 22 węzłów (maksymalnie 30 węzłów). To sprawia, że łódź jest około 10 razy bardziej wydajna niż tradycyjna łódź ślizgowa. Foiling istnieje oczywiście od dawna w żaglówkach i deskach surfingowych. Dzięki najnowszej technologii i oprogramowaniu, foiling będzie w przyszłości dostępny również w większych łodziach i promach, co zasadniczo zmieni mobilność na wodzie. Najbardziej znane są łodzie Candela ze Szwecji.