Hydrauliikkaa - keulapotkurin kytkentä
Kuten aikaisemmista blogikirjoituksista käynee ilmi, kesän 2017 telakkareissulla asensimme Vegan keulaan sisähalkaisijaltaan 250mm tunnelin sekä keulapotkurin. Asennustyö jäi hetkeksi aikaa sikseen, mutta pääsimme vihdoin laittamaan asennushanskat käsiin kun tarvittavat tarvikkeet saapuivat postissa. Järjestelmä perustuu siis kahteen erilliseen pumppuun, joista pienempi tuottaa painetta ainoastaan peräsintä kääntävää sylinteriä varten. Tämä järjestelmä kytkettiin toki jo ennen telakkareissua vanhan, vuotavan traktorisysteemin tilalle. Isompi pumppu kytkettiin tuolloin myös paikalleen, mutta sen P-linja oli ohjattuna suoraan takaisin säiliöön, sillä venttiilejä yms ei oltu vielä asennettu. Tämän lisäksi itse asiassa peräsintä kääntävää järjestelmää varten on varalla myös pienemmästä hydraulikoneikosta purettu 24V sähkökäyttöinen pumppu varmistamaan manöövereita, mikäli varsinaiseen järjestelmään tulisi jokin vika.
Alla on järjestelmät kaaviossa havainnollistettuna tarkemmin.
Isommalta pumpulta lähtevä painepuolen linja ohjataan siis ensiksi painekompensoidulle virtauksensäätöventtiilille keskeisen haasteen, joka liittyy pääkoneesta voiman ottamiseen, takia. Pääkonehan pyörii siis n. 800-2500 kierrosta minuutissa, ja näinollen vakiotyyppisen hammaspyöräpumpun tuottama virtaus muuttuu kulloisenkin kierrosluvun mukaan. Käyttämämme pumppu on kierrostilavuudeltaan 33,5 cm³ ja hihnavedon välityssuhde 1:1,24, jolloin 800 rpm tyhjäkäynnillä pumppu tuottaa n. 33,2 litraa minuutissa virtausta. Kun kierroksia nostetaan esim. marssinopeuden saavuttamiseksi 1800 rpm:ään, pumpun tuotto kasvaa vastaavasti jo 74,8 litraan minuutissa, josta suurin osa on hukkaan heitettyä virtausta ja joka aiheuttaa ainoastaan hydrauliöljyn turhaa lämpenemistä sen kiertäessä järjestelmän läpi. Tämän ongelman ratkaisuksi on toki olemassa mm. vakiovirtauspumppuja, mutta päätimme silti toteuttaa järjestelmän yksinkertaisempaa ja edullisempaa hammaspyöräpumppua käyttäen sen luotettavuuden takia. Virtauksensäätöventtiili ohjaa siis kaiken "ylimääräisen" virtauksen takaisin säiliöön.
Säiliön keulanpuoleinen pääty. Ylhäällä peräsimen ja orbitrolin välisiä letkuja, keskellä 4-paikkainen pohjalaatta jossa asennettuna keulapotkurin suuntaventtiili. Pohjalaatan vieressä oikealla on relekytkennät solenoideja varten. Alhaalla säiliön lähdöt pumpuille.
Virtauksensäätöventtiilin perään on kytketty T-haaralla jännitteettömänä auki oleva 2/2-venttiili, eli käytännössä elektronisesti solenoidilla kytkettävä sulkuventtiili. Tyypillisesti keulapotkuria ei käytetä lähinnä kuin satamamanöövereissa sekä muissa verrattaen lyhytkestoisissa tilanteissa (pääkoneen ollessa tyhjäkäyntikierroksilla), joten on turha myös pitää järjestelmässä painetta silloin, kun järjestelmää ei käytetä. Tällöin siis hydrauliöljy pääsee kulkemaan vapaasti solenoidiventtiilin läpi takaisin säiliöön. Kun solenoidi kytketään jännitteelliseksi, venttiili sulkeutuu ja öljy kulkee T-haaralta ainoastaan venttiiliryhmälle. Venttiilit on kytketty nelipaikkaiselle CETOP 3 -pohjalaatalle, jossa on 250 bariin asetettu paineenrajoitusventtiili. Myös painemittari, joka kaaviokuvasta puuttuu, on P-linjassa ennen pohjalaattaa. Tällä hetkellä ainoastaan yksi paikka pohjalaatasta on keulapotkurin sähkösuuntaventtiilin käytössä, laajennusvaraa on mm. ankkurivinssin venttiileille jne. Suuntaventtiili on tyyppiä "keskiasennossa A-B-T vapaakierto", eli potkuri pääsee vapaasti pyörimään kun sitä pyörittävää painetta ei ole kytketty kumpaankaan A- tai B-linjaan.
Kuvassa keulapotkurin moottori sekä kulmavaihteen kannake. Toki kuvassa myös 4hp Mariner, mutta se ei liity kirjoituksen kontekstiin.
Koko järjestelmä on mitoitettu pitkälti keulapotkurin tarpeiden mukaan. Valmistajan speksien mukaan 100% teho syntyy 264 barin sekä 33,8 lpm virtauksella. Vastaavasti 60% tehoa varten painetta tarvitaan 158 bar ja virtausta 26,2 litraa minuutissa. Tämä paine ja virtaus tulisi siis saada mieluusti pääkoneen tyhjäkäyntikierroksilla, joten asennettavaksi valikoitui kohtalaisen suuri 3-ryhmän pumppu. Jo suunnittelupöydällä tiedostimme seuraavassa kuvassa näkyvän "riskirakenteen":
Kuten aiemmissa kirjoituksissa käsiteltiinkin jo, pumppujen veto on kytketty pääkoneen kampiakselilta tukilaakerin avustamana kiilahihnoilla. Hihnaveto on kestänyt hyvin pienemmän pumpun kuorman, mutta täyttä 250 barin painetta systeemi ei kestä, vaan hihnat luistavat. Paineenrajoitusventtiliä säätämällä totesimme, että n. 160 bar on maksimi, mitä hihnaveto kestää. Tällöinkin systeemi on liian riskialtis jatkuvaan käyttöön. Sinänsä ei mikään ihme, tehontarve on minimissäänkin 12-15kW luokkaa.
Elikkäs, asennushanskat naulaan ja takaisin kotiin suunnittelemaan uutta kannaketta, jossa pumput asennetaan moottorin eteen ja veto kytketään kardaaniakselilla. Miinuspuolena ratkaisussa on mm. se, että uusi välityssuhde on 1:1 joka vaikuttaa niin ratkaisevasti pumppujen tuottoon, että uusien pumppujen hankinta on edessä. Uuden kannakkeen voisi tukea aluksen runkoon, mutta värinöiden haitan minimoimiseksi paras ratkaisu olisi tukea pumppujen kannatin suoraan esim. pääkoneen jalkoihin. Jatkoa siis seuraa, mutta loppuun voisi todeta, että tuolla 160-170 barin paineella (eli n. 140 kg:n työntövoimalla), jonka saimme aikaiseksi ilman hihnojen luistamista, riitti jo mainiosti kääntämään alusta kaijassa.
Loppuun vielä kuva kannen päällä olevista letku- ja venttiiliasennuksista. Suutari pysyköön lestissään jne.
