Magyarság Történelem

85 éves hibridhajtás? Az bizony, méghozzá magyar!

„1938 őszén készült el a MFTR motoros lapátkerekes vontatóhajója, a „Széchenyi“, mely a korszerű, nagyteljesítményű folyami vontatók problémájának sok szempontból figyelemreméltó megoldása” – olvashatjuk a Ganz közlemények 1939 évi 27. számában. Lapátkerekes vontató? Mi ebben a nagy dolog? Hiszen akkoriban mintha meghaladott lett volna ez a hajtási mód! Ne ítélkezzünk ilyen hirtelen, mert bizony annak komoly oka volt, hogy a lapátkerekes megoldást választották. És ennek a hajtásnak volt még egy igazán nagy különlegessége!

Borítóképen: Az MFTR Széchenyi Diesel-elektromos motoros-lapátkerekes vontatóhajója Budapesten

A cím nem elírás, ez volt ugyanis a Széchenyi és testvérhajója, a Baross Európa első dízel-elektromos hajtású lapátkerekes vontatóhajói voltak!

Itt kell megjegyezni, hogy ez a hajó nem azonos a ma ismert rendezvényhajóval – ami pedig szintén hasonló hajtással bír! -, azt ugyanis a Schiffwerft Korneuburg építette 1940-ben, eredeti neve pedig Stadt Passau volt, és csak 2006-ban vette fel a gróf Széchenyi nevet. Az pedig egyáltalán nem kizárt, hogy azért van azonos elvű hajtása, mert a két magyar hajó igen jó belépő volt az akkor újdonságnak számító hajtásrendszerek bevezetéséhez.

A gróf Széchenyi rendezvényhajó

„Valóban indokoltan mondja a hajóstapasztalat: A kerék jobban húz, mint a csiga” – írja a már idézett közlemény. Mit jelent ez? Nos, a Dunán a Budapest—Wien—Regensburg viszonylaton akkoriban 1,2 méter volt a vontatóhajókra engedélyezett átlagos merülés. Ez pedig méretezési kérdéseket vet fel, ugyanis az ikercsavaros megoldás esetén azonos effektív vonóerőhöz (amit ténylegesen, a „vízen mérve” kifejt a hajó) 1.210 LE szükséges, míg a lapátkerekes megoldásnál elegendő mindössze 890 LE.

Az ikercsavaros és a lapátkerekes hajtás számszaki összehasonlítása, és a propulzió-sugarak összehasonlítása (A) csavaros és (B) lapátkerekes hajók esetében

Az ikercsavaros hajtásnál tehát 36 százalékkel (!!!) nagyobb teljesítmény kell, ami természetesen több üzemanyag felhasználását is jelenti, és persze nagyobb gépekkel kell felszerelni a hajót.

Jellegzetes propellersugár csavaros hajónál, illetve lapátkerekes hajónál

„… a legutóbbi két évtized folyamán a lapátkerék alkalmazása mindinkább háttérbe szorul és a korszerűnek mondott, újonnan épült hajók túlnyomórészt csavaros megoldásúak. De ezek a hajók mindannyian — motorosok, míg az elavultnak mondott kerekes vontatók valamennyien — gőzüzeműek. Valójában pedig nem a kerék, mint propulzőr (a.m. hajtómű – a szerk.) avult el, hanem a gőzüzemnek kellett kiszorulnia a nyersolajmotor térhódítása elől.”

Ha ez így van, akkor miért hagyták el egyre inkább a lapátkereket? Erre a fenti idézet nem ad választ, de arra sem kellett sokat várni, amikor a közleményt olvastuk. Íme:

„… a lapátkerék — méretviszonyai miatt — általában igen alacsony fordulatszámú hajtást kíván. Percenkénti 35—45 fordulat adja a legjobb hatásfokú vontatóüzemet. A szóbajövő Diesel-motorok fordulatszáma viszont — percenkénti 300—1.000 közt — annyira eltér ettől, hogy közvetlen hajtásra gondolni sem lehet.”

A helyzet az, hogy – ezek szerint – akkoriban diesel motorok nem feleltek meg lapátkerekes meghajtáshoz, ezért hagyták el az egyébként jobb hajtásitulajdonságokkal rendelkező megoldást. Arra is megvan a magyarázat, hogy miért nem alkalmaztak valamilyen áttételt, de elsőre a megoldásként választott hajtásmód lényegesen bonyolultabbnak tűnik, mint „leáttételezni” a gyors fordulatú motort.

A Széchenyi vonóhajó sematikus rajza

Ettől azért kicsit bonyolultabb a helyzet a diesel motoros-lapátkerekes hajtás témakörében, amit a közlemény ismertet is, méghozzá elvárások, problémák felsorolása formájában:

  1. A kis fordulatszámú, azaz a keréktengelyre kapcsolt elemében alkalmas legyen az ott fellépő és átviendő kb. 1000 LE-ből adódó rendkívül nagy, kb. 20.000 mkg forgatónyomaték átvitelére. Ez utóbbi számérték azt jelenti, hogy itt rendkívüli igénybevételnek kitett elemről van szó.
  2. A lapátkerékből származó terhelőnyomaték az egyes lapátok egymásutáni bemerülése miatt periodikusan ingadozó. Ez az áttételi rendszert és a motorokat fokozottan veszi igénybe, miért is rugalmas elemek közbeiktatása szükséges.
  3. Tegye lehetővé egynél több Diesel-motornak egyszerre, vagy külön-külön a keréktengelyre való kapcsolását.
  4. Míg a motorokat rendszerint a hajó hosszában kell felállítani, addig a keréktengely harántirányban fekszik. Az erőátvitelnek tehát derékszögben törnie kell a hajtás irányát.
  5. Hatásfoka szempontjából az erőátvitel ne okozzon akkora veszteségeket, hogy ezzel feleméssze a motor és kerék együttes alkalmazásától várt gazdaságossági előnyöket.
  6. Üzemi szabályozás — azaz a lapátkerék fordulatszámának és forgásirányának beállítása — szempontjából alkalmazkodjék egyszerre a Diesel-motor és a lapátkerék karakterisztikáihoz.

Minthogy azonban a fogaskerék önmagában nem elégséges a többi feltétel teljesítésére, további elemekkel kombinálták az erőátvitelt.

Ezen a ponton tehát dönteni kellett, hogy miként is oldják meg a helyzetet, mert a tisztán mechanikus megoldások mindegyikének volt valami olyan sajátossága, ami a felsoroltproblémák legalább egyikére nem jelentett megfelelő megoldást.

Itt jön képbe a villamos hajtás, ami annyit tesz, hogy a motor és hajtást közvetlen kifejtő lapátkerék között nincs mechanikus kapcsolat!

Diesel-dinamó gépcsoportok a hajó gépházában

Igen ám, de ehhez szokatlanul alacsony fordulatszámú villamos motor kell! Ellentétben azonban a dízelmotorral, a villamos hajtásnál megfelelő méretezéssel elérhető a kívánt fordulatszám. A percenkénti 35-40-es fordulatú villamos motor méretei szokatlanul nagyok, ráadásul arra is figyelemmel kellett lenni, hogy a rendkívül nagy forgatónyomatékhoz megválasztott magas minőségű anyagok használata mellett is az üzembiztonság, a férőhely, a súly és az ár tekintetében kedvezőbb tulajdonságokat kellett felmutatni, mint a tisztán mechanikus megoldás esetén.

A villamos hajtómotor forgórészének szerelése, 2: A villamos hajtómotor forgórésze tekercselve, 3: A villamos hajtómotor forgórészének szerelése, 4: A villamos hajtómotor állórészének szerelése

Márpedig a műszaki adatok azt mutatják, hogy a mérnököknek sikerült megoldani ezeket a problémákat is!

Az 1.000 lóerős „Széchenyi” hajóteste 60 m hosszával, 7,5 m szélességével, középen 2,75 m oldalmagasságával és 1,2 m merülésével, 6,0 m legmagasabb fixpontjával alig tér el a Dunán szokásos 600—700 lóerős vontatógőzösök hajózás szempontjából jól bevált méreteitől.

Az 1.000 lóerős Dieselelektromos gépberendezés súlya egyezik egy kb. 45%-kal kisebb teljesítményű gőzgépberendezés súlyával.

Üzemolaj-készlettartányainak befogadóképessége 90 tonna, mely készlet mintegy 450 menetórára elég. Mivel a lapátkerék sajátossága, hogy legjobban egy bizonyos bemerülésnél működik, úgy e legkedvezőbb bemerülés, az említett 1,2m, 30 tonna olajkészletnek felel meg.

Minden 1 órai üzem után a hajó merülése 0,53 mm-rel csökken, míg azonos erősségű széntüzelésű gőzösnél e játék mintegy 2,5 mm!

Az elektromotor részeinek úszódaruval való behajózása

Az elsődleges hajtóerőt 3 Ganz—Jendrassik-rendszerű, VIII JsR 216/310 típusú, egyenként 400 lóerős nyersolajmotor szolgáltatja. A Diesel-motorok — regulátor hatása alatt — a hajó menetállapotától függetlenül állandó irányban és fordulatszámmal futnak, és alkalmasak normális szerkezetű, egyenáramú dinamók közvetlen hajtására.

Három Diesel-dinamó-gépcsoport áll tehát a hajóüzem rendelkezésére és ezek Ward-Leonard-kapcsolási elv szerint táplálják a kerékhajtó elektromotort. A hajó teljes géperejének a 3 Diesel-egységre való megoszthatósága rendkívül fontos szempont. A 3 dinamó egymással és a motorral van sorba kapcsolva, de a dinamók közül egy vagy kettő tetszőlegesen kiiktatható a főáramkörből, így 1—1 dinamónk — üzemi normális teljes gerjesztésnél — átlag 180 Volt feszültséggel járul hozzá a motor kapocsfeszültségéhez, mely tehát mindhárom dinamó igénybevétele esetén összesen 540 volt.

A: Fő-Diesel-motorok, В: Fődinamók, C: Gerjesztő dinamók, D Fő-elektromotor, E: Ventilátor, F: Fék, G Tengelykapcsolók, H: Görgős csapágyak I: Kézi fordító készülék, J: Szelepszekrény, К: Villamos kapcsolók, L: Segéd-Diesel-motor, M Segéddinamó, N: Kapcsolótábla, О: Vezérlő készülékek, P: Légsűrítő, Q: Légtartányok, R: Vízhűtők, S: Vízszűrők, T: Tűzoltó- és mentőszivattyú, V: Nyersolaj szivattyú, V: Nyersolajszűrő, W: Melegvízfűtés kazánja, X: Házi vízszivattyú,, V: Kenőolaj készlet, Z: Akkumulátor

Alapesetben a hajó sebessége a lapátkerekek fordulatszámától függ, ami pedig a hajtásra fordított erő függvénye, így a megoldás alkalmas a sebesség szabályozására.

Ezzel együtt is tovább finomítottak a rendszeren, méghozzá úgy, hogy a motorok gerjesztését is szabályozhatóvá tették, így a kapitányi hídon elhelyezett vezérlőegység nem csak a dinamók ki- és bekapcsolását szabályozta, hanem a motort tápláló elektromos áram áramerősségét is.

Vezérlőkészülék a parancsnoki hídon, és távtachometer és ampéremérő a vezérlőkészüléken

Ezzel pedig már minden navigációs feladat végrehajtására alkalmassá vált a műszaki újdonság – amit aztán mások előszeretettel másoltak le…

Központi kapcsolótábla a gépház felső szintjén, és a kerékhajtó főmotor kapcsoló pultja műszerekkel

Fontos megemlíteni még, hogy a hajó teljes újdonságot jelentő hajtása miatt a teljes hajtótest szerkesztése egészen más megközelítést kívánt meg, az akkor szokásos hajóépítési sztenderdeken jelentős változásokat kellett eszközölni. De nem maradt el az eredmény!

Végül – a hatalmas elektromotorok ellenére is! – a dízel-elektromos hajtás az addigiaknál jelentősen kisebb helyet foglalt el, így igen tágas, kényelmes személyzeti helyiségeket sikerült kialakítani!

1: Étkezde, 2: Tartalék fülke, 3: Parancsnoki hálófülke, 4: A parancsnok nappali fülkéje

Az sem éppen mellékes, hogy a kormányzásról is elekromotorok gondoskodtak, melyek sokkal apróbbak voltak, mint a hajtást szolgálók, de ez akkoriban szintén nem számított szokásos megoldásnak ebben a hajóosztályban.

A Széchenyi vontató 1938 szeptemberében állt szolgálatba, és az üzemi tapasztalatok alapján már 1938 márciusában látható volt, hogy kifizetődő volt az MFTR számára a Ganz általi fejlesztés, mivel üzemeltetési költségeik, megbízhatóságuk és hajózási tulajdonságaik messze túlmutattak az akkor szokványos vontatóhajókén.

Ajánlott Cikkek