Dlaczego konstruktorzy silników muszą obrać nowy kurs przy budowie jednostek przeznaczonych dla łodzi. Na te i inne pytania znajdą Państwo odpowiedz w naszym materiale. Nie wszystkie silniki są jednakowe – nawet, jeśli ich konstrukcja oparta jest na takich samych blokach. Zasadniczą różnicę stanowi tu zastosowanie silnika, szczególnie, gdy mowa o zastosowaniu w łodziach, a nie w samochodach. (W tym artykule skupimy się na silnikach pokładowych i rufowych, ponieważ silniki zaburtowe są oddzielną kategorią, obejmującą małe jednostki).

Dlaczego silniki łodzi i okrętów wymagają innej budowy?

Różnice wynikają, między innymi, z różnych cykli pracy i obciążenia. Z wyjątkiem sytuacji przyspieszenia, silnik samochodowy może osiągać prędkości obrotowe rzędu 2000 obr/min przy prędkościach podróżnych 110 km/h, a do napędzania samochodu wykorzystywany jest jedynie ułamek jego dostępnej mocy.

Inaczej sprawa ma się w przypadku silników stosowanych w łodziach. One pracują pod stałym obciążeniem, ponieważ muszą pokonać dużo większy opór wody. Oznacza to, że silniki jednostek pływających pracują przy jednostajnie znacznie wyższych obrotach, dochodzących do 4200 obr/min i takie obroty utrzymują się przez dłuższy czas.

Co to oznacza dla konstruktorów silników przeznaczonych na rynek motorowodny ?

Inny jest układ rozrządu takich jednostek. Musi on być zaopatrzony w elementy odporne na korozję (o czym więcej napiszemy później). Typowy profil wałka rozrządu wykazuje mniejsze zachodzenie, aby zapobiegać zasysaniu wody z układu wydechowego, która przyczynia się do powstawania korozji.

Ponadto, system smarowania musi minimalizować efekty chlapania wywołane eksploatacją na falującej powierzchni wody. Łódź przechyla się również na boki, a więc silnik pracuje w znacznie bardziej dynamicznym środowisku. Aby zapewnić ciągłe smarowanie, zalecane są wysokowydajne pompy z innym typem miski olejowej.

„Nasze silniki morskie wymagają dodatkowego systemu przegród w misce, aby utrzymać olej na miejscu, dzięki czemu nie jest on rozbryzgiwany, co uniemożliwiałoby podawanie do przewodu ssącego”, wyjaśnia Darren Ragsdale, kierownik działu silników morskich Jaspera.

Firma, która oferuje regenerowane silniki (w tym rufowe), stosuje skrupulatną procedurę czyszczenia, obróbki i ponownego montażu, przywracając je do ich oryginalnego stanu – lub wręcz podwyższając ich parametry. Wiele z pośród ich okrętowych silników V8 posiada łańcuch rozrządu z dwiema rolkami i wysoko obrotowe popychacze; są one również poddawane honowaniu. „Popychacze te stworzone są z myślą o wyższych ciśnieniach w gniazdach i większym nacisku przy powrocie zaworu” - wyjaśnia Ragsdale.

Surowość środowiska morskiego, a szczególnie słona woda

Firma Aims Machine Shop, w Sparks w Nevadzie, ma doświadczenie w tej dziedzinie, ponieważ odnawianie silników okrętowych stanowi aż 50% ich zadań. Podczas, gdy ściany cylindryczne silników eksploatowanych w środowisku słodkowodnym posiadają raptem nieco wżerów, „silniki mające kontakt ze słoną wodą wykazują o wiele większe zużycie” - mówi Antonio Ortega z firmy Aims. „Jest tu o wiele więcej wżerów. Woda morska wyżera wszystko.”
Aby usunąć osady spowodowane korozją w wodzie morskiej, w Aims zanurza się blok w zbiorniku ze specjalnym mydłem do czyszczenia silników, a także stosuje kwas i śrutowanie. Po przetestowaniu ciśnieniowym, oczyszczone bloki pokrywane są wewnątrz warstwą Glyptalu. „To wyrównuje wewnętrzne chropowatości odlewów bloków silnika, zapobiegając ich zniszczeniu i pomagając utrzymać swobodny przepływ oleju”, wyjaśnia.
Jednak, w niektórych przypadkach nie można usunąć korozji wywołanej oddziaływaniem wody morskiej.
„Korozja spowodowana wodą morską powoduje, że większość bloków nie nadaje się do użytku” – mówi Ragsdale. „Nie nadają się do naprawy i są odrzucane.” Mimo to, Jasper udziela gwarancji na bloki, o ile nie mają widocznych dziur lub pęknięć.
Jeśli warsztat zajmuje się odbudową, typowymi technikami przy przywracaniu sprawności silnikom morskim jest mechaniczne oczyszczanie za pomocą skrobaków, wierteł i dłut. W miejscach trudno dostępnych może być konieczne wycięcie otworu w płaszczu wodnym i późniejsze zaślepienie go za pomocą spawania, lutowania lub uszczelnienia żywicami epoksydowymi.
Szczególne obawy budzą wewnętrzne kanaliki (płaszcz wodny) żeliwnych bloków pracujących w wodzie morskiej, ponieważ tam właśnie najczęściej pojawiają się problemy. Właśnie dlatego w silnikach morskich trzeba stosować mosiężne zatyczki, a także pierścienie ze stali nierdzewnej na uszczelce głowicy.
Podczas gdy wilgoć i tlen powodują korozję żelaza, sól (chlorek sodu) w wodzie morskiej tworzy inny rodzaj korozji, który jest bardziej szkodliwy niż rdza występująca w silnikach lądowych lub silnikach eksploatowanych w wodzie słodkiej.
W słonej wodzie elementy żelazne będą korodować nawet pięć razy szybciej niż w słodkiej wodzie, a nawet 10 razy szybciej niż w powietrzu o normalnej wilgotności. Częściowo dzieje się tak dlatego, że w obudowie silników morskich może pozostawać przez dłuższy czas słona woda, co doprowadza do reakcji elektrochemicznej. Może dochodzić do powstawania twardych osadów różnego pochodzenia, w tym w wyniku działania bakterii i materii organicznej.

Nawet po usunięciu słonej wody i przedostaniu się powietrza do kanałów, proces korozji może nadal postępować, lub nawet ulec intensyfikacji, chyba, że konstruktor silnika podjął stosowne kroki zapobiegawcze. Nierzadko zdarza się, że cylinder, który wygląda doskonale, zaczyna pękać lub odkształcać się po wyjęciu ze słonej wody i pozostawieniu do wyschnięcia na świeżym powietrzu.
Każda udana odbudowa silnika morskiego dotkniętego korozją wymaga ostrożnego obchodzenia się i przechowywania odlanych elementów (bez dostępu tlenu w roztworze oleju lub nafty), a także usuwania osadów i neutralizowania pozostałości chlorków. Po naprawieniu wszelkich pęknięć lub dziur, na odnowionych obszarach należy zastosować zabezpieczenie antykorozyjne. Zabieg ten obejmuje także powłokę zewnętrzną, która zazwyczaj posiada twardszą warstwę emalii akrylowej z inhibitorami rdzy.
W przypadku starszych silników klasycznych łodzi należy wziąć pod uwagę również inny aspekt malowania. „Ważne jest dopasowanie kolorów do oryginalnych lakierów silnikowych” – zauważa Ortega. „Z tego jesteśmy znani.” Firma pracuje nad silnikami do początku XX wieku i jest znana z umiejętności pozyskiwania rzadkich elementów silnika.

Zabezpieczenie antykorozyjne

Doświadczeni konstruktorzy silników morskich wiedzą również, że wiele można zyskać stosując odpowiednie elementy w systemach chłodzenia, montażu, zabezpieczenia antykorozyjnego, instalacji elektrycznej, jednostki napędowej, układu paliwowego, wyposażenia kadłuba, itd. Elementy znajdujące się poza blokiem silnikiem są stale zagrożone z powodu wilgotnego (i prawdopodobnie słonego) środowiska morskiego. Główną przyczyną jest korozja, a walka z nią nigdy się nie kończy.

Szczególną dbałość należy zachować przy kontroli kolanka wydechu, w którym słona woda opuszczająca blok silnika miesza się z gorącymi gazami spalinowymi. Elementy ze stali nierdzewnej są bardziej odporne na powstawanie rdzy, ale żeliwne odlewy mogą wytrzymać zaledwie kilka lat, w zależności od klimatu i zasolenia. Gdy dojdzie do awarii kolanka, może to skutkować: wyciekiem (i postępowania korozji), oraz przegrzania silnika. Zapobieganie wymaga demontażu przewodu wydechowego prowadzącego do niego i kontroli wnętrza, co warto robić raz w roku. Należy również regularnie wymieniać anody protektorowe (engine zincs).

Kolejnym problemem związanym z naprawami silników jest paliwo.

W przypadku silników benzynowych etanol w paliwie może stanowić poważny problem, ponieważ pochłania wodę. Kiedy benzyna staje się nasycona (co może się zdarzyć, jeśli przez dłuższy czas znajduje się u układzie), na dnie zbiornika może tworzyć się warstwa etanolu i wody. Zjawisko to jest określane jako separacja faz. Silnik nie będzie działał na rozwodnionym paliwie etanolowym, które charakteryzuje się wysoce korozyjnymi właściwościami dla systemu paliwowego (jeśli nie posiada nowszych elementów odpornych na etanol).

Wiadomo również, że etanol rozpuszcza żywicę w starszych zbiornikach z włókna szklanego, które później twardnieje we wtryskiwaczach i innych elementach. Bob Rapp z Rapp Marine w Elk Grove w Kalifornii twierdzi, że jedynym lekarstwem w tej sytuacji jest wypompowanie zanieczyszczonego paliwa. Jednakże istnieją stabilizatory paliwa, które zastosowane mogą zapobiec rozdzielaniu faz.
A co z nowszymi silnikami morskimi ?

Silniki LS od GM są coraz częściej stosowane w łodziach morskich. Patrząc na to, które silniki są „na fali”, Katech uważa, że to silnik Corvette o mocy 700 KM stanowić będzie przyszłość napędu morskiego. Ta wolnossąca, aluminiowa jednostka LT1o pojemności 7,0 l ma moc wielkoblokowego V8, ale waży mniej niż małe żeliwne jednostki. Kevin Pranger, dyrektor ds. sportów motorowych w Katech zwraca również uwagę na obniżenie zużycia paliwa dzięki zastosowaniu bezpośredniego wtrysku paliwa. Podczas gdy wszelkie akcesoria wciąż wymagają dopracowania, dźwięk (i moc) napędu Corvette ma swój niezaprzeczalny urok.
Idąc tym tokiem rozumowania, logicznym wyborem staje się ekstremalna nowa jednostka V16,  indywidualnie opracowana 14-litrowa jednostka z głowicami LS opracowanymi przez Sixteen Power (więcej informacji o tym silniku można znaleźć tutaj – http://bit.ly/2q0iTY8). „Przy opracowaniu silnika współpracował Katech, a wynikiem tej współpracy było osiągnięcie minimum 1100 koni mechanicznych. „Katech z nadzieją spogląda w przyszłość, mając na uwadze współpracę z Sixteen Power nad tym rewolucyjnym silnikiem.”
Podsumowując, należy podkreślić, że konstruktorzy silników chcący sprostać potrzebom rynku morskiego, muszą zarówno analizować przeszłość jak i patrzeć w przyszłość, aby pokonać wyzwania jakie muszą sprostać tego rodzaju silniki.

Źródło: enginebuilder, Autor Steve Temple