立歐

船外機高度與吃水傾角（下）



圖 17 之 7-29 轉速錶計算引擎每分鐘的轉速 (RPM)；7-30 航速錶計算每小時公里或英哩數，或節




轉速錶與航速錶

在航速錶測（圖 17 之 7-29）出船速每小時多少公里或英哩，或顯示節速的同時，轉速錶（圖 17 之 7-30）也測出引擎的 RPM。一節等於每小時一海哩，所以應該講多少節而不是講「每小時多少節」。這三個測量裝置間的關係如下：





引擎設計在油門全開 (wide-open-throttle, WOT) 時會有一定的 RPM 上下限。沒有轉速錶，操作員就沒機會知道引擎的 RPM 是否位於過高或過低的危險程度。一旦選用了正確螺槳，引擎全油門時的轉速會在建議最高 RPM 的範圍內。除了因氣候狀況、海拔高度，或總負載所致的改變，任何偏離規定的WOT RPM 就表示性能有了問題。





航速錶與轉速錶一同使用時，一旦引擎或船出了問題，會出現航速不正常的下降。有經驗的船老大能利用轉速錶和航速錶在部份油門處查出問題。想要有良好確實的航速讀數，重要的是航速錶拾取頭需盡可能的裝在船最低且靠近中間的位置，但不能在螺槳前方或進水口造成水擾流。












圖 18 之 7-31 安裝於艉板的導引管




轉速錶和航速錶是效能指示器

工程測試作業會使用非常精準與昂貴的轉速錶。這些儀具的 RPM 資訊為工程評估提供了正確的輸入值。但裝在船上的一般轉速錶無法提供這麼精準的程度。所以跟真正的RPM 會有所偏差也是很正常的事。





小船用航速錶的標準型式包括一支皮托管，一個安裝於儀具面板以計算每小時英哩 (MPH)、每小時公里 (KM/H)、或節速的量錶，以及連接的軟管。皮托管通常安裝在艉板以便小船航行時，管子最低部份能不影響水流地保持在水面下（圖18）。皮托管前方部份具有一個朝著航行方向的孔洞。有些較新的船外機型會將皮托管內置於齒輪機殼支桿的前緣。





小船前進時水會由該孔進入皮托管，壓縮陷於連接軟管與量錶伸縮囊或布頓管內的空氣。這種水對氣的壓力會隨著船速而改變，作動了機械結構的指針動作，就能指示出船的速度。冬天卡於管路或儀具頭內之水結凍所致的損壞，損壞的皮托管，黏在皮托管上的水草、淤泥、或垃圾，局部或完全傾斜的皮托管，或者是皮托管的安裝位置不良，都可能會損及船速錶的精準度。





工程測試時會使用更精準的定時器，例如電腦和壓力傳感器，將壓力轉換成電子信號。再將電子信號送入電腦計算出船速。





使用公式計算船速、螺槳滑流、或攻角時這些變數都可能會造成異常的結果。





海拔高度與氣候對效能的影響
海拔高度對引擎的全油門 (WOT) 功率有非常大的影響。海拔越高空氣（含氧量）越少，引擎就會開始缺氧，就像增壓器的反向一樣。如果小船是在低海拔處調校設定，然後換到更高的海拔處使用，功率會明顯的降低，RPM也是。





雖然降低改用低距螺槳可重回一些性能，將 WOTRPM 帶回到建議的範圍，不過基本問題仍然存在。螺槳直徑會太大而不適合降低功率的輸出。有經驗的船用品經銷商能判定在特定高度的地方，應縮減多少低距螺槳的直徑。





有些情況時，將齒輪比轉換調成更減速可能還比較有效。但是也只有在功率級數降低時這些修正才安全。如果一旦再回到低海拔使用該引擎時，齒輪比轉換必須反調回來，以免傳動系統零件上的扭力過大。



事實上天氣狀況對內燃引擎的功率輸出有實質的影響。因此，在指定的氣候條件組合中，以引擎額定 RPM 所產生的引擎功率為準來制定馬力額定值，對此國際標準組織(ISO) 現在已建立了標準。



美國汽車工程師協會 (SAE) 的船用引擎評級準則，將以功率計的數據換算成馬力的計算方式予以標準化了，修正所有要算成功率的數值，規定引擎功率的計算必須要在攝氏 27 度（華氏 80.6 度）的溫度、相對濕度 60%、以及水銀氣壓為 750 mm(29.35 in)。





高溫、低氣壓、高濕度的夏季氣候狀況會降低引擎功率。造成船速減慢 – 在某些狀況每小時會降低到兩或三英里之多。除了冷而乾燥的天氣外，沒有任何方法讓船主能贏回這些速度。





引擎在炎熱又潮濕夏天的運轉，比起在冷冽的春秋天，其馬力的損失可能會大到 14%。任何內燃引擎產生的馬力會因所耗空氣的密度而異，而空氣密度又與空氣溫度、氣壓、以及水蒸汽含量（濕度）有關。





此一天氣誘發的功率損失屬二次損失，但損失度較輕微。在早春季節安裝調適時，引擎會裝配全油門時仍能保持在建議RPM 範圍內的螺槳。接著來到了夏季天氣以及隨之而來有效馬力的下降，這個螺槳就變得太大。因此，引擎只能在低於其建議 RPM 的情況中操作。





因為馬力／RPM 之間的特性，船速減慢的螺槳又會導致進一步的馬力損失。此種二次損失可改用低距螺槳讓引擎重回建議的RPM 中運轉，而重新恢復。





船主要了解天氣狀況變化下最佳的引擎效能，主要需將引擎安裝成正常船隻負重時，全油門狀況的引擎操作能在靠近建議最高 RPM 範圍的上限。





這樣不但引擎會產生全功率，且同樣重要的是，引擎也能在 RPM 的範圍內操作而避免爆震。當然這也增強了引擎整體的可靠度與耐用性。








圖 19 之 7-34 重量集中在大後方往往是高速行駛小船愛用的配重方式，但仍有一些缺點











圖 20 之 7-35 重量集中在大前方對性能、操控及駕駛的視線都有不良影響











圖 21 之 7-36 橫向的配重不均造成小船嚴重傾斜




重量分配影響小船性能
重量分配是極為重要的事；影響了小船行駛的角度與高度。中速至快速平進小船要有最佳極速，所有可移動的重量– 燃油、電瓶、乘客 – 均盡可能的應配置在後方，讓船艏翹到更有效的角度(3°-5°)。但是這種方法的負面效果就是因為中量擺在後面，所以有些小船會有令人無法忍受的「海豬跳」（彈跳）問題。再者，當重量移到後面時，要變成平進會變成更困難（圖19）。最後，有些重量往後擺的小船於洶湧碎浪中行駛會顛頗得很難受。只要記住這些因素，每個船主都能找出適合自己所需的重量分配位置。





重量和乘客載重完全向前方擺置（圖 20）會增加船底的「受浪面積」，在一些情況時會實質摧毀小船的良好效能及操控特性。以此配置操作會受風吹揚起水花的影響而產生非常嚴重濺濕行駛，甚至在某些天氣情況或發生船艏轉向時，可能造成航行危險。





重量分配的問題並不侷限於前方和後方的位置，也適用於橫向的重量分配（圖 21）。重量不均集中於小船縱軸的左舷或右舷，會造成嚴重損及小船效能、操控力及行駛舒適度的傾斜高度。在極度波濤洶湧的水域中，可能會危及小船及乘客的安全。












圖 22 之 7-37 此角處之任何魚雷形狀防擦護邊在低速時會增加壓洩效果











圖 23 之 7-38 貼近表面的右旋轉螺槳會將齒輪箱的後尾端朝右方拉；箭頭間的夾角為偏流修正角











圖 24 之 7-39 略呈錐狀的魚雷形防擦護邊在尾緣前頭有稍微上升銳邊，明顯會的在更高速時才驅動壓洩的啟動




壓洩作用 (blowout)

許多高性能的船主都知道將極速限制到小於引擎擁有馬力的現象。該現象一般稱為齒輪箱壓洩、螺槳壓洩或壓洩。下面是「壓洩」發生及修正的說明。





壓洩的發生
事實上，非競賽用的齒輪箱或齒輪機殼必須要有足的直徑和長度，以收納軸心、齒輪、軸承、軸機構、排氣管路以及一些其他的相關零件。流體力學設計師僅能希望齒輪機殼的外形可以竭盡所能地（在他們的設計限制內）用來阻止魚雷型鼻端或任何表面阻斷物，像是潤滑油注入孔或進水口所產生的空蝕（空泡）。當航速增加後，空蝕現象的發生就無可避免了。





因為低壓是造成空蝕的原因，魚雷型任何一邊上有進一步能降低壓力的所有事物都會加速空蝕。將機組吃水傾角偏外會造成魚雷底側的壓力降低，亦即艉鰭周圍；但更隱藏的罪魁禍首是貼近表面的螺槳會將魚雷後端拉偏，右旋轉的螺槳會朝右拉去。這將造成左邊的壓力較低，因為該角度會迫使齒輪箱跑過水體。通常稱之為「偏流修正」角度（圖23）。最佳航速所用的貼近表面之右旋轉螺槳與偏外倾角的典型組合，在魚雷左下側產生了超低壓穴。





但空蝕本身並不為造成「壓洩」。當非常低壓的空蝕氣泡終於以足夠的量回到了魚雷後端並突然拉入，或者連接上引擎排出的廢氣，壓洩就發生了。這種空蝕與排氣廢氣的連結較易發生在無貫穿螺槳殼排氣的螺槳。





一旦形成連接狀態，廢氣會隨著空蝕氣泡往前並大量淹過齒輪箱的低壓側（右旋轉螺槳會是左邊），然後回授進入螺槳葉片，對螺槳葉片的低壓側造成升力或推力產生突發的遽降。螺槳的局部卸載產生了四個突發反應。





1. 抬升船艏的螺槳後倾效果消失，造成船艏位降。


2. 往右的硬轉向扭力遽降，造成小船稍微向左轉向。


3. 螺槳上所降低的負荷讓引擎轉速提升了 200 至 300 RPM。


4. 受浪面加大的船底和降低的螺槳效率導致小船航速每小時會慢一兩哩左右。





壓洩矯正
如果使用最新的齒輪箱設計品，在 80 MPH以下的航速應該不會有壓洩問題，但如發現該問題，請聯絡經銷商。市面上有一種許多 V-6 船外機和一些船艉推進器用的特殊齒輪箱應該可以治好這個問題。這種齒輪箱的名稱叫做"Crescent" 有個加長的魚雷鼻端，更大的舵面積，改良的高速冷卻入水口，彎殿緣狀的尾鰭，大大減少了朝右方拉的「偏流修正角度」和轉向作用。





除了運行時傾角過於外偏，壓洩最主要的原因是魚雷尾緣打磨成圓滑的圓角（圖 22）。一些齒輪箱為了消除這個問題而將魚雷型鑄成略帶錐型，讓魚雷尾緣前頭有個稍微上升的銳邊（圖22）。這種專利設計其高度在 0.005”至 0.050”不等，能在貫穿螺槳殼排氣的螺槳後端，建立起與升壓環或船緣外傾非常類似的功能，阻斷將廢氣前吸到螺槳槳葉的低壓側。在規定的範圍內，顛簸越高速度保護就越高，但會稍稍的增加阻力。












圖 25 之 7-40 損壞的螺槳葉片會明顯的減低效能.




螺槳的維護與保養

螺槳的良好維護主要靠定期檢查，連細小的擊傷都要找出，因為如不處理或修複可是會導致葉片故障。損傷的螺槳，甚至只是行駛過淤泥或沙底所出現的輕微損壞，會明顯的降的性能效率和省油性，也會被葉片的不規則前緣產生的空蝕所侵蝕，變成更嚴重的損壞（圖25）。



在一個以損壞螺槳所做的測試，發現其極速下降了 13% 以上。


加速性掉了 37% 以上。


最佳巡航里程慢了 21%。


更糟糕的是，損壞通常不會很均勻的出現在每個葉片上，因此損壞會產生不平衡的振動，導致疲乏而損壞引擎或推進器的其他零件。


如果小船用於淺水區或咾咕水域，則要更頻繁的檢查螺槳的可能損壞。





為求將來能輕易取下螺槳，需在螺槳栓槽軸塗上厚厚的油脂。要確保螺槳在航行季節時均能緊固在軸心上，需定期檢查其自鎖支撐螺帽的鎖緊度。



*僅限不鏽鋼螺槳





海洋汙著物
汙著物是種發生在船底和下部機組的汙物蓄積（通常是動物／植物所衍生）。汙著物造成額外的水阻，減降了小船效能。淡水的汙著物來自土渣、植物性物質、藻類或黏液、化學物、礦物以及其他的汙染物。而海水中則是藤壺、青苔以及其他海洋附生物，往往會產生附著物的迅速蓄積。所以在各種水域狀況中都要盡可能的保持船殼乾淨是很重要的。



特殊船殼處理劑，例如抗汙著物塗料，會降低船底汙著物生成的速度。但是，由於下部機組（船外機和船艉推進器）主要都是鋁製的，所以確定選用的是無銅、以有機錫為基底的抗汙著物塗料。己二酸雙三丁基錫 (TBTA) 底漆不會建立起電蝕「電池」，因為它能和鋁完全相容，並跟許多其他的塗料連接後不會有任何的電解問題。需遵照使用說明施工，它對海洋汙著物的控制非常有效。




一些需更換新螺槳時機的常見跡象
小船比起以前要花更長的時間才能進入平進狀態。


變得更耗油。


沒有像新機時跑得那麼快了。


小船出現慢拖現象，首先要檢查的就是螺槳。


出現了損耗和磨損現象。


出現了更多的刮痕、擊傷和脫漆。


這些症狀會累積並明顯的損及一個非常棒引擎的性能。





螺距
螺距是理論的距離，以英吋計算，是指螺槳旋轉一圈的前進距離。這就跟用螺絲起子轉動螺絲釘一圈一樣的道理。螺絲釘旋進木頭的距離就是螺距。螺槳規格是以英吋為準的螺距為標明。





適合螺距的選擇

查看引擎的使用手冊找出您引擎的建議全油門 (WOT) 範圍。如果現用螺槳的 WOT RPM 是在規定的RPM 範圍內，則選擇與現用螺槳相同螺距的更換螺槳或升級螺槳。





如果現用螺槳的 WOT RPM 並不在規定的 RPM 範圍內，則依照下列準則選擇更大或更小螺距的更換螺槳或升級螺槳：


螺距加大 1 吋會將 WOTRPM 減降 150 至 200。


螺距減少 1 吋會將 WOTRPM 增加 150 至 200。


如果從三葉片升級到四葉片，記住相同的螺距時四葉片螺槳會比三葉片螺槳轉速慢個 50 至 100 RPM。



不鏽鋼製與鋁製

這是個強度與效能的問題。鋁製螺槳通常成本較低，但不鏽鋼螺槳比鋁製的耐用五倍以上。如果想要更快的加速、更佳的極速、或更棒的整體效能，應考慮選用不鏽鋼螺槳。





三葉片與四葉片

四葉片通常會：


比三葉片更快將小船推成平進狀態


能在較低的速度保持小船平進


相同的 RPM 會比 3 葉片更具增強的中段速度


比大多數的 3 葉片螺槳擁有更快的加速性


跑起來比 3 葉片螺槳更平順


在惡劣海象時能有更好的抓水功率


急轉彎時比較不會產生氣旋


提供更佳的低速操控性


與 3 葉片螺槳相比其極速沒有那麼快

白痴小釣手

感謝.完整的說明..受用無窮..感恩