Problematika izdelave hidravlike, vgrajene v plovila 1 Uvod Hidravlika za plovila mora izpolnje- vati vrsto posebnih zahtev. Najveïji problem predstavljata slano okolje oziroma morska voda in pomanjka- nje elektriïne energije. Proizvajalci plovil pa pogosto zahtevajo obli- kovne rešitve, ki naj imajo doloïeno kinematiko in ïim manjšo maso. Hidravliïna oprema mora zagotav- ljati plovilu zanesljivo upravljanje in manevriranje v zelo razliïnih pogo- jih na morju in ima v primerjavi z ele- ktriïnimi pogoni prednost zaradi eno- stavne regulacije hitrosti in sistema varovanja pred preobremenitvami Problem za proizvajalca hidravliïnih komponent je predvsem v tem, da proizvajalci plovil zahtevajo posebne rešitve in o kakšni serijski proizvodnji ni mogoïe razmišljati. Veïja plovila so vedno prestižna (slika 1) in tako lahko vsem tem željam in zahtevam sledi samo strokovno in razvojno us- merjeno podjetje. Hidravlika se že zelo dogo uporablja na plovilih, najprej smo jo sreïali na jahtah z motornim pogonom, na ja- drnicah pa šele v zadnjem obdobju. Potreba po hidravliïnih pogonih se je pojavila z razvojem plovil – jadr- nic z dolžino med 45 in 150 ïevlji. V zaïetku je bil hidravliïni pogon uporabljen za navijalna vitla, pozneje pa se je hidravlika poïasi uveljavila še za druga opravila. Zrcalo na krmi lahko postane kopalna plošïad. To odpiranje je izvedeno s hidravliïnim pogonom. Težko sidro na premcu, Vinko FALADORE Vinko Faladore, dipl. inž., Hypex, d. o. o., Lesce ki v ïasu plovbe samo ovira delo na krovu, je izvedeno tako, da se skrije pod palubo in ga dvignemo samo v primerih sidranja v neopremljenih predelih plitvega morja. Novejše rešitve pa so povezane s premika- njem kobilice – uteži. Tukaj nasta- ne doloïen paradoks. Za stabilnost plovila je pomembno ravnotežje med silo vetra v jadrih na celi dolžini jambora in kot protiutež masa kobi- lice – utež na doloïeni dolžini krila. Istoïasno pa je težnja, da je zaradi trenja pri gibanju plovilo ïim manj v vodi. Na koncu je zelo pomembna tudi hitrost, ki jo plovilo doseže v ve- tru. Zato so postala krila kobilice zelo dolga in utež ïim manjša. Ko želimo v pristanišïe, je treba zaradi majhnih globin kobilico dvigniti. Hidravliïni pogon omogoïa dviganje kobilice ter varovanje v obeh položajih. Po- kazalo se je tudi, da krmna klop lahko postane mostiïek za prehod na Slika 1. Jadrnica Shipman 72 – Seaway, ki je v vrhu tovrstne tehnologije in vsebuje: sistem sidra, sistem boÏnega pogona, navijalna vitla, dvižno kobilico z blokirnim sistemom, mostiÏek za prehod na kopno – pasarela, kopalno plošÏad, cilindre za trimanje, centralni hidravliÏni tristopenjski agregat kot vir hidravliÏne energije, hidravliÏne ventile in napeljavo za prenos energije in krmiljenje sistemov. Slika 2. Cilinder z votlo batnico, izdelan iz lahkih materialov, oba prikljuÏka sta zadaj 472 Ventil 15 /2009/ 5 PODJETJA PREDSTAVLJAJO kopno – pasarela. Hidravliïni pogon je pogosto zelo kompleksen pred- vsem zaradi zahtevanega gibanja in zahtev oblikovalcev plovil. Seveda je še nekaj drugih zelo posebnih zahtev za uporabo hidravlike, ki se rešujejo skupaj z naroïniki. 2 Cilindri Pomembna komponenta hidravli- ïnega sistema na plovilih so cilindri, ki morajo biti lahki in neobïutljivi na slano vodo, oblikovno pa seveda primerni za uporabo na plovilih. Pri svojih rešitvah smo se glede na izkušnje odloïili za tipizacijo pre- mera in internega napajanja. Enoten premer je mogoïe na videz precej neekonomiïna rešitev, vendar je pro- blem nabava posebnih materialov, ki zaradi koliïin naroïenih cilindrov niso ravno privlaïne za potencialne dobavitelje. Ta rešitev nam prihrani probleme z dobavnimi roki in ceno vhodnih materialov. Poenotenje siste- ma internega napajanja, kot je prika- zano na sliki 2, pomeni lepšo obliko in odpravo neestetskih prikljuïkov, ki so na ta naïin lahko zakriti. Za zmanjšanje mase hidravliïnega pogona sta mogoïi dve rešitvi: visoki tlaki in zaradi tega manjši elementi ali zamenjava jekel z lažjimi mate- riali, kot sta aluminij ali celo titan. Odloïili smo se za uporabo lahkih materialov, ker je visokotlaïna hi- dravlika zahtevnejša in tudi dražja. Z uporabo aluminijevih zlitin AIMg5 in površinsko obdelavo trde anodne oksidacije lahko dosežemo dovolj visoko korozivno odpornost in tudi ustrezen estetski videz, saj je že vrsta opreme na plovilih izdelana iz teh materialov in tako obdelana. Že sama konstrukcija cilindra z notranjim na- pajanjem povratnega voda pa nas usmerja v uporabo votle batnice. Tako smo dosegli vse potrebne zahteve trga in odprli še možnost uporabe tovr- stnih cilindrov na drugih podroïjih. Ker je notranjost kobilice izjemno težko zatesniti, se v spodnjem delu nabira kaluža morske vode, ki je odli- ïen elektrolit. Tukaj nastaja problem uporabe materialov, ki imajo razliïen elektro-kemiïni potencial. Ko enkrat nastane proces tovrstne korozije, se lahko pojavijo izjemno veliki proble- mi. Njihova rešitev ni enostavna, ker je povezana z obremenitvami, samim gibanjem in omejitvami z izvedbo plovila in njegovih sestavnih delov. Tako je mogoïe zadnji del cilindra vpeti v konstrukcijo pod palubo in batnica sega v notranjost krila z gib- ljivim vpetjem na koncu pri dnu kobi- lice, cilinder je lahko integriran v krilo kobilice in konec batnice gibljivo vpet v konstrukcijo pod palubo ali pa je pogon s hidromotorjem in navojnim vretenom. Na plovilu je hidravliïni cilinder vk- ljuïen v sistem kobilice, ki vsebuje še spodnji in zgornji vpenjalni cilinder, roïno ïrpalko, blok hidravliïnih ven- tilov, elektriïni krmilni sistem in ce- lotno povezavo v sistem pasarele, ki omogoïa dvig klopi, zasuk za doloïen kot, nagib za doseganje nivoja po- mola ter prosti hod za kompenzacijo plimovanja morja. Ta zadnji sistem vsebuje še hidravliïni krmilni blok, elektriïni krmilni sistem z vgrajenim protokolom gibanja in daljinskim brezžiïnim upravljanjem. 3 Izvor energije – agregati Hidravliïni agregati so specifiïni. Na velikih plovilih se obiïajno upo- rablja centralni agregat, ki pa ima vsaj tri vzporedno vezane enote, ki se vkljuïujejo glede na trenutne potrebe. S tem se optimizira poraba energije, ki je na plovilu omejena. Na sliki 3 je prikazana takšna izved- ba agregata. Uporabljeni material mora biti v najveïji možni meri ko- Slika 3. Namenski agregat kot centralni izvor hidravliÏne energije za vse porabnike Slika 4. Prirejen mini agregat za potrebe lokalnih porabnikov z roÏno Ïrpalko 473 Ventil 15 /2009/ 5 PODJETJA PREDSTAVLJAJO rozijsko odporen, vendar vsega le ni možno tako narediti. Elektromotorji so standardni in kar pogosto žrtve poveïane korozijske ogroženosti zaradi okolice, ïetudi so namešïeni v notranjosti. Še veïji problem pred- stavljajo elektriïne povezave, kjer se sooïamo z vodniki iz bakra in celo vrsto manj plemenitih materialov v obliki spojnih ïlenov, vijakov in dru- gih elementov – od stikal do relejev. Na sliki 4 je prikazan mini agregat, ki se pretežno uporablja na manjših plovilih, ki nimajo celovite hidravlike in rešujejo na ta naïin samo lokalne zahteve. Tako rešitev ima Elan, ki kot opcijo nudi hidravliïno kopalno ploš- ïad, hidravliïne stopnice in hidrav- liïno pasarelo. îe se kupec odloïi poleg osnovne izvedbe za eno od teh malo bolj prestižnih opcij, je iz- vor energije mini agregat. Razen mo- torja je v celoti izdelan za delovanje v morskem okolju. Nadgradnja ven- tilskega bloka se doloïi glede na zahteve sistema plovila. Tukaj zaradi majhnosti ni potrebno prilagajati obli- ke rezervoarja obliki trupa oziroma omejenega prostora v plovilu, kot je pri centralnih agregatih. 4 ZakljuÏek Zakljuïiti je mogoïe, da so hidravli- ïni pogoni uporabni tudi na tako pre- stižnem podroïju, kot so plovila. Vse rešitve zahtevajo nadgradnjo znan- ja hidravlike še z drugimi podroïji in upoštevanje zahtev oblikovalcev plovil, ki pogosto niso enostavne. Iz tega je nastalo kar nekaj spoz- nanj in izkušenj, ki nam omogoïajo bistveno lažjo pot pri razvoju teh sistemov. Zaïetki niso bili lahki, raz- mere in pogoji delovanja so težko doloïljivi. Vedno znova nas prese- neti kakšen nov pojav, ki ga veïkrat zelo težko zadovoljivo rešimo. To je osnovni razlog za iskanje rešitev, ki morajo biti zelo zanesljive. 474 Ventil 15 /2009/ 5 PODJETJA PREDSTAVLJAJO