www.kateralodki.ru
 
 
 

Подбор гребного винта

Подбор гребного винта — операция достаточно тонкая, требующая точных измерений скорости и частоты оборотов двигателя. Наиболее точное измерение скорости можно произвести секундомером на известном мерном участке, измерения, сделанные GPS менее точные, а другие не годятся из-за недостаточной точности. На рис. 3.10. показана схема мерного участка.

Рис. 3.10. Схема мерного участка

Расстояние А должно быть не менее 250 метров, расстояние В должно равняться расстоянию А, тогда и С будет равняться А. Расстояние между створами должно быть не менее 25 метров, а между ведущими и секущими створами прямой угол. Глубина на мерном отрезке должна быть не менее 10 осадок, а зона разгона 100-150 м. Учитываться должна средняя скорость по двум пробегам в разных направлениях. Лучше всего мерный участок устраивать зимой и расстояние С измерять по льду.

Но сначала рассмотрим устройство и параметры гребного винта. Гребной винт состоит из лопастей и ступицы для гребного вала. Гребные винты бывают двухлопастные, трехлопастные и более. На морских судах четырехлопастные винты диаметром 5-8 метров вращаются со скоростью 60-120 об/мин. На глиссирующих судах двух и более лопастные винты вращаются со скоростью 2200-2800 об/мин, а на спортивных до 5000 об/мин, как правило, на малых судах применяются трехлопастные винты.

Двухлопастные винты, у которых наиболее высокий КПД, используются на спортивных судах, где удается реализовать его преимущества, и в маломощных подвесных моторах. Это объясняется тем, что две лопасти, по условиям прочности, не всегда способны выдержать силу упора, хотя технология их изготовления проще, чем трех и более лопастных (рис. 3.11.).

Рис. 3.11. Гребные винты. Наверху: двух-, трех- и четырехлопастные гребные винты для подвесных лодочных моторов; внизу: гребной винт водоизмещающей моторной яхты

Гребные винты бывают с регулируемым шагом (далее - ВРШ) и фиксированным шагом (далее - ВФШ). У ВРШ шаг (угол разворота лопастей) изменяется с поста управления судном. Такие применяются в основном на транспортных судах. У ВФШ угол разворота лопастей устанавливается заранее и фиксируется. Таким образом, имея один винт можно подбирать его шаг в зависимости от загрузки судна.

Диаметр гребного винта — диаметр окружности, описанной кончиками лопастей. При одном и том же шаге скоростной винт будет иметь диаметр меньше, чем грузовой, тяговый.

Дисковое отношение — отношение суммы площадей лопастей гребного винта к площади диска по диаметру, равного диаметру гребного винта. Суда на подводных крыльях типа «Ракета» имеют дисковое отношение 1,28, т. е. одна лопасть перекрывает другую, а всего их шесть.

Шаговое отношение — H/D (шага к диаметру) нарастает по мере перехода от тихоходных к быстроходным судам.

Шаг гребного винта (рис. 3.12.) — теоретическое расстояние, которое проходит гребной винт за один оборот и зависит от угла разворота лопастей.

Рис. 3.12. Шаг гребного винта

Для аналогии возьмем болт М10×1,25. Гайка за один оборот продвинется на 1,25 мм.

Поступь гребного винта — истинное расстояние, пройденное гребным винтом за один полный оборот с учетом проскальзывания. Разность между шагом и поступью, отнесенная к величине шага, называется коэффициентом скольжения КС, который характеризует степень отставания винта, работающего в воде, от воображаемого винта, работающего в твердой среде. Если выразить КС в процентах, то у судна, ошвартованного у берега, он равен 100 %. Винт работает, а судно стоит на месте. По мере увеличения скорости КС уменьшается.

Теперь о гидродинамических качествах гребных винтов. Винт, толкая лодку вперед, преодолевает гидродинамическое сопротивление воды. Оптимальным является гребной винт, при котором мотор развивает предусмотренные паспортом обороты на данном судне с данной нагрузкой, а судно имеет максимально возможную скорость.

Поясним примером. Возьмем четырехместную мотолодку и мотор мощностью 15 л. с., которые он развивает при 5500 об/мин. Подберем гребной винт, с которым мотор с одним водителем может развивать указанные обороты. Теперь посадим в лодку еще трех человек, но мотор положенных ему оборотов не разовьет и своей мощности не выдаст, так как этот винт окажется гидродинамически тяжелым. Если подберем гребной винт, с которым мотор развивает полные обороты на лодке с максимальной загрузкой, а потом поедет один водитель, мотор будет развивать больше положенных ему оборотов. Этот гребной винт для данной нагрузки гидродинамически легкий.

Тяжелый и легкий винты отрицательно влияют на работоспособность и долговечность мотора, особенно легкий, т. к. мотор развивает больше положенных оборотов и может выйти из строя. В этом случае необходимо ручкой газа снижать обороты до установленных инструкцией на мотор. Если винт гидродинамически тяжелый, и вы не хотите его заменить, то и давать полный газ не имеет смысла. При открытии дроссельной заслонки растут обороты двигателя до определенного предела, ограниченного гребным винтом. Дальнейшее открытие дроссельной заслонки оборотов не прибавит и будет не оправданный расход топлива и повышенное нагарообразование.

У гребных винтов, как и у любого механизма, существует КПД (коэффициент полезного действия). КПД — это способность винта наиболее полно превратить крутящий момент мотора в работу по движению судна с учетом различных потерь (упор), который составляет порядка 45-55 %. КПД винта можно повысить на 6-8 % увеличением чистоты поверхности, т. е. полировкой гребного винта.

Термины входящая и выходящая кромки лопасти, а также ступица понятны по определению. Следует отметить, что ступицы винтов на подвесных лодочных моторах и повортно-откидных колонках, у которых выпуск через ступицу, имеют форму цилиндра с небольшим раструбом на кормовом торце. Это сделано для создания за ступицей зоны разряжения, которая облегчает выход выхлопных газов.

Аэрация — подсос винтом атмосферного воздуха с поверхности воды в результате неправильного (слишком высоко) установленного мотора. Ярким примером аэрации может служить работа гребного винта после резкого поворота судна. Мотор увеличивает обороты, из под винта летят пена и брызги, а судно теряет скорость и не разгоняется до тех пор, пока обороты не понизятся до малых. Далее, с набором оборотов, аэрация пропадает, винт начинает работать в плотном потоке воды, а судно прибавлять скорость.

Кавитация — нарушение сплошности внутри жидкости. При этом присутствующие в жидкости пузырьки газа или пара увеличиваются и превращаются в большие «кавитационные пузыри» — каверны (пустоты) с низким давлением. Высокие скорости быстроходных судов и частота вращения их винтов становятся причиной кавитации, образования пузырьков газа и пара на засасывающей стороне лопастей. Давление понижается до такой степени, что частицы воды проникают в каверну и выбивают металл с поверхности лопастей, т. е. образуется эрозия гребного винта. Кроме того, кавитация может возникнуть на выступающих частях корпуса. Например, развитый киль, кронштейны гребных винтов и т. д.

Таблица 3.13.

D, м

Р, кГс

Водоизмещение, т

Мощность мотора, л. с.

Скорость судна, км/ч

Шаговое отношение винта

Длина судна, М

0,3

413,1

2,58

102

40

1,14

7,1

0,25

199,2

1,24

51

35

1,19

5,45

0,2

81,6

0,51

21

30

1,24

4,0

Следует подчеркнуть, что данные таблицы 3.13. не универсальны и относятся строго к частоте вращения n = 3000 об/мин и скоростному режиму Vk = 15√L. При других исходных данных результаты будут иными.

Приобретя готовое судно, его владелец получает штатный гребной винт, рассчитанный на эксплуатацию при полной загрузке. Часто штатный винт назначается с введением запаса по мощности на 5-15 %, т. е. сознательно допускается, чтобы двигатель при расчетной (номинальной) частоте вращения «выдавал» 85-95 % полной (номинальной) мощности. Это делается не только в целях уменьшения износа и повышения ресурса двигателя, но и для форсирования мощности при ходе против ветра, волн, течения и в других экстренных случаях.

Если вы готовитесь к длительному путешествию, позаботьтесь о запасном и сменном гребных винтах. Запасной винт лучше иметь такой же, как штатный, или он не должен отличаться от штатного по диаметру и шагу более чем на 10 %. Сменный винт нужно подобрать в зависимости от планируемого изменения загрузки судна. Если загрузка будет увеличиваться, необходимо более легкий винт и наоборот.

 
 
Copyright © 2008 ИП Гараев З.М.
Тел.: (8552) 77-36-15, 77-77-94
лодка казанка reklama


Cоздание сайтa Вебцентр CMS SiteEdit


 
   
   
  Rambler's Top100