1.3. СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ОТ РАБОТЫ ВИНТА

Маркировка винтов

Маркировку наносят на ступицу или лопасти в дюймовых размерах.

На примере Yamaha:

11 1/4 х 15 – G

Первое число обозначает диаметр лопастей, второе – шаг винта.

Некоторые производители добавляют в маркировку количество лопастей и направление вращения винта, например:

13х19 3RH, или 3х10-3/8х11 R, где цифра «3» — количество лопастей, RH или R – правое вращение.

Если на винт нанесен только номер по каталогу, например, 3231-100-15, то расшифровка пишется на упаковке.

Количество лопастей гребного винта

По количеству лопастей гребные винты бывают:

• Двухлопастные;
• Трехлопастные;
• Четырехлопастные.

Двухлопастные винты чаще устанавливаются на маломощных моторах.

Трех- и четырехлопастной винт более распространен на лодочных моторах.

Трехлопастной винт обеспечит наибольшую скорость судну. Он одинаково хорошо работает на любых скоростях, сохраняя высокий КПД и низкий уровень вибрации.

Четырехлопастной винт обеспечивает более быстрый старт, низкий уровень вибрации при использовании с мощным двигателем и плавный ход.

Отличие между трехлопастным и двухлопастным винтом в том, что трехлопастной винт имеет преимущества в скоростных качествах. Чем больше скорость, тем менее эффективным становится четырехлопастной винт.

В то же время четырехлопастной винт имеет лучшие характеристики при разгоне и выходе на режим глиссирования. Он применяется для водных развлечений.

Трехлопастные винты для подвесных моторов наиболее распространенные и популярные, так как имеют наивысшую скорость и слаженную работу. Четырехлопастные имеют более быстрое ускорение, лучшую тягу, плавную работу, но меньшую максимальную скорость, по сравнению с 3-х лопастным, также на 4-лопастном винте можно достичь экономии топлива в крейсерском режиме.

Диаметр винта

Внешний диаметр винта – это диаметр окружности, описываемой внешними кромками лопастей. Больший диаметр применим для груженых и тяжелых лодок. Малый – для легких и скоростных.

Чем больше диаметр винта, тем больше становится упор. С помощью большего диаметра винта можно увеличить тяговые свойства двигателя лодки, но проиграть в скорости.

Шаг винта

Шаг винта – это расстояние, которое пройдет винт за один оборот в воде. Чем больше шаг, тем это расстояние будет больше. Шаг гребного лодочного винта измеряется в дюймах. Каждый дюйм шага равен приблизительно 150 +/- 50 об/мин.

Теоретически винт с 14-дюймовым шагом за один полный оборот будет двигать лодку на 14 дюймов. В действительности так не получается. Это отклонение называется «проскальзывание».

Расшифровка обозначений шага и диаметра на примере лодочного мотора Yamaha 15 л. Шаг винта составляет 9 ¼ x 11. Цифра «9 ¼» — это диаметр винта. В технических характеристиках это значение всегда пишется первым.

Следующая за ней цифра «11» является шагом винта и измеряется в дюймах. Это расстояние, которое винт пройдет за один полный свой оборот. Чем больше шаг винта, тем более скоростным считается гребной винт. Но чем меньше шаг винта, тем более грузовым считается винт.

Винт с низким шагом имеет лучшее ускорение и тягу. Винт с высоким шагом — меньшее ускорение, но больший потенциал для достижения высоких скоростей.

Правильный подобранный винт позволить двигателю достичь максимальных оборотов, заданных производителем мотора.

Диаметр и шаг винта производители указывают на ступице или на лопасти. Единых стандартов нанесения этой технической информации нет. Все данные по винту дублируются на упаковке.

Проскальзывание винта

Коэффициент проскальзывания гребного винта — это процентная разница между реальным и расчетным шагом винта. Грубо говоря — это сколько воды убежало с лопастей, пока винт делал один оборот, то есть величина, обратно пропорциональная КПД винта.

Больше всего скользит на малых оборотах — больше воды успевает убежать от ступицы винта к краю лопасти. Поэтому для уменьшения проскальзывания увеличивают диаметр винта и/или дисковое отношение.

Соответственно, чем быстрее крутится винт, тем больше воды он толкает в нужную сторону (назад), а не разбрасывает ее по сторонам. Поэтому же у винта с большим шагом выше КПД.

Проскальзывание зависит от множества величин: от самого винта, плотности и вязкости жидкости, формы корпуса, загрузки лодки, передаточного отношения (которое отвечает за обороты винта) и др. переменные. Моторы разной мощности, выдающие одинаковые обороты на винте, покажут одинаковое значение проскальзывания.

Шлицевая посадка винта на вал

В большинстве случаев используется шлицевая посадка винта на гребной вал. Разные производители оснащают винты различным количеством шлиц.

Гребные винты также могут отличаться диаметром ступицы.

На гребном валу винт фиксируется гайкой и контрится шплинтом. Современные двигатели оснащены выхлопом через ступицу винта. Этот способ считается более эффективным. Такой винт оснащен дефлектором для создания области разряжения, чтобы понизить давление на выхлопе, а, следовательно, увеличить мощность лодочного двигателя в целом.

Чтобы при ударе винта о грунт редуктор был надежно защищен, используется резиновая втулка демпфер. Если совпадает диаметр посадки, то технически можно перепрессовать втулку с одного винта на другой. Но для слаженной работы рекомендуется использовать оригинальные винты.

Иногда производители винтов делают втулку съемной, чтобы была возможность один и тот же винт устанавливать на разные моторы.

Шпоночная посадка винта на вал

На лодочных моторах небольшой мощности используется посадка винта на шпонку. Для этого на втулке винта имеются специальные пазы. Если винт ударился о препятствие, то шпонка срезается и тем самым защищает шестерни и вал редуктора.

В таких моторах для выхлопа предусмотрено отдельное отверстие под антикавитационной плитой. Это не так эффективно, чем выхлоп через винт, но тоже неплохо работает.

Материал изготовления гребного винта

По материалу гребные винты бывают:

• алюминиевые (AL);
• стальные (SS);
• пластиковые.

В основном используют винты из алюминиевого сплава, так как они берегут редуктор и стоят дешевле, чем остальные.

Пластиковые винты применяются на компактных моторах, мощностью 2-3 лошадиных сил.

Стальные винты применяются на скоростных лодках и катерах. Рекомендованы для эксплуатации на глубоких водоемах, где нет топляков и препятствий в виде порогов, поскольку при налете винта из стали на препятствие есть вероятность выхода из строя редуктора.

Основное преимущество стальных винтов состоит в том, что его лопасти можно сделать максимально тонкими. Если сравнить толщину лопасти стального и алюминиевого винта для однотипных моторов, то можно увидеть, что стальные лопасти гребного винта будут втрое тоньше алюминиевого.

Алюминиевые винты считаются одними из самых популярных. Если лопасти такого винта погнулись, то их можно выпрямить прямо на берегу.

Прочие характеристики гребного винта

Загиб кромки – это небольшой изгиб или выступ на задней кромке лопасти гребного винта. Он позволяет гребному винту цепляться за воду, обеспечивая управление при волнении и в крутых поворотах.

Также загиб снижает вентиляцию и проскальзывания винта. Малый радиус кривизны — важнейшей элемент конструкции гребного винта, для которого должны быть соблюдены точные размеры иначе может вызвать чрезмерный рулевой крутящий момент, люфт и сложность в поддержки оборотов.

Угол увода лопастей

Угол увода лопасти – это угол поворота кромки лопасти относительно основания. Угол увода позволяет изменять ход и подъем судна, а также обеспечивать отличную устойчивость при волнении и при высокой установке мотора.

Угол увода выражается в градусах. Высокий угол лучше подходит для скоростного применения, особенно при высокой установке двигателя, где есть риск проскальзывания и кавитации. Помогает поднять нос судна и уменьшить смачиваемую поверхность.

Для легких и быстрых катеров слишком большой увод лопасти может способствовать их меньшей стабильности на воде, в этом случае лучше выбрать гребной винт с меньшим уводом лопасти. Низкий угол вызывает меньшую нагрузку на двигатель. Помогает удержать нос лодки в низу. Является более распространенном и универсальным.

Как подобрать гребной винт

Подобрать оптимальный шаг винта поможет тахометр. Если мотор выдает 6000 оборотов в минуту, то при правильно подобранном винте на максимальных оборотах он должен выдавать 5800-6000 оборотов.

Если мотор крутит менее 6000 оборотов, требуется понизить шаг винта.

Если лодочный двигатель выдает больше нужных оборотов, нужно его нагружать, повышая шаг винта.

При понижении или повышении шага гребного винта на 1 дюйм, обороты мотора изменяются в среднем на 200 оборотов в минуту.

По соответствию винта мотору и корпусу, можно провести определённую градацию.

Тяжёлый винт. Двигатель не развивает полных оборотов, выход на глиссирование затруднен. Необходимо уменьшать шаг.

Скоростной винт. Максимальные обороты и скорость достигаются только с малой загрузкой и верхнем положении гидроподъёма («трима»).

Универсальный винт. С минимальной загрузкой мотор развивает максимальные обороты, с полной загрузкой позволяет выйти на глиссирование.

Грузовой винт. Позволяет легко выходить на глиссирование с полной загрузкой путём некоторой потери скорости, максимальные обороты достигаются уже со средней нагрузкой.

Слишком лёгкий винт. Лодка сильно недобирает в скорости, мотор превышает максимально допустимые обороты (так называемый «перекрут»), срабатывает ограничитель оборотов. В этом случае нужен винт с большим шагом.

Рекомендуется иметь в запасе дополнительный винт. В идеале оптимально иметь гребной винт грузового и скоростного типа.

Інші статті рубрики

• 10.08.2022Вибір спорядження для плавання з дихальною трубкою Як правильно вибрати спорядження для плавання з дихальною трубкою, потрібні аксесуари для дайвінга та скелінгу, їх види та опис. На що звернути увагу, вибираючи підводну маску, дихальну трубку, гідрокостюму та ласт.
• 20.07.2022Види водних атракціонів і видів спорту, екіпування для нихВодяні атракціони та види спорту, їхні види та особливості. Що вибрати для відпочинку і відпочинку на воді для дорослих і дітей. Щоб захистити воду, потрібно екіпіювання.

Винты гребные Volvo penta

В устройстве лодочного мотора главным является гребной винт. Он не только обеспечивает плавсредство движением, но и способствует экономичному расходу топлива, повышает производительность двигателя и обеспечивает его долголетнюю бесперебойную работу. Гребные винты Volvo penta — одни из самый востребованных моделей, созданные именитым швейцарским брендом, соответствуют всем описанным достоинствам.

Преимущества

Популярность винтов для лодочных моторов от бренда Volvo связана с высоким качеством изделия. Это:

• Высокое качество легирующей стали или прочного алюминиевого сплава. Металл устойчив к коррозии, давлению воды и механическим нагрузкам.
• Различные модификации — винты левого и правого вращения, а также сдвоенные модели. Последние обеспечивают на 30% быстрый разгон, практически бесшумные и способны повысить маневренность плавсредства.

Некоторые владельцы лодочных моторов считают недостатком гребных винтов их обязательную принадлежность к оригинальным двигателям. Но это правило концерна — только строгая привязка модели к конкретному оборудованию лодочных моторов Volvo дает гарантию на перечисленные преимущества узла.

Альтернатива

Цена винтов для Volvo penta себя оправдывает, но для многих становится препятствием к покупке. Поэтому желающие приобрести качественный основной узел для моторной лодки ищет подходящую альтернативу в интернет-магазинах. Специалисты предлагают рассмотреть модели компаний Solas и Power Tech. Они также предназначены для моторов Volvo и заслужили положительные отзывы от владельцев.

Не следует обращать внимание на слишком дешевые варианты, как правило, китайского производства. Важно помнить, что гребные винты для стационарных двигателей, прежде всего, обеспечивают безопасность сидящих в лодке и поэтому нельзя допустить их поломки.

Преимущества покупки в «Фарватере»

Наш интернет-магазин предлагает огромный ассортимент товаров для отдыха на воде, включая плавсредства и основные узлы. Гребные винты — один из самых востребованных товаров. Консультанты готовы оказать любую помощь в подборе модели, с учетом особенностей вашей лодки и целей.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 августа 2022 года; проверки требуют 17 правок.

Шаг винта— это расстояние, пройденное поступательно винтом, ввинчивающимся в неподвижную среду, за один полный оборот (360°). Одна из основных технических характеристик воздушного или гребного винта, зависящая от угла установки его лопастей относительно плоскости вращения при их круговом движении в газовой или жидкостной среде Не путать с поступью винта, которая учитывает скорость движения среды. Например, скорость транспортного средства, приводимого в движение этим винтом.

Находится в тангенциальной зависимости от угла наклона лопастей относительно плоскости, перпендикулярной оси винта. Измеряется в единицах расстояния за один оборот. Чем больше шаг винта, тем больший объём газа или жидкости захватывают лопасти, однако, вследствие увеличения противодействия, тем больше нагрузка на двигатель и меньше скорость вращения винта (обороты). Конструкция современных воздушных и гребных винтов предусматривает способность изменения наклона лопастей без остановки агрегата.

Воздушный винт (пропеллер)Править

Зафлюгированный воздушный винт

Проверка винта АВ-140 на флюгирование: кадр № 1 — двигатель в рабочем режиме, кадр № 2 — двигатель остановлен и винт полностью зафлюгирован, кадр № 3 — лопасти винта выведены из зафлюгированного состояния, двигатель готов к запуску на земле

На самолёте поршневым двигателем управление шагом винта может осуществляться экипажем в полёте, шаг может выставляться на земле перед полётом или быть неизменным как у деревянных винтов фиксированного шага. Для поршневого двигателя самолёта шаг винта является отдалённым аналогом коробки передач автомобиля. Каждому шагу винта соответствует некоторая единственная скорость максимума тяги. Чтоб увеличить эффективность движителя, шаг подстраивают под, в частности, скорость полёта. Влияют ещё плотность воздуха ( высота ), находится ли самолёт в наборе высоты, горизонтальном полёте или пикирует. В последнем случае очень важно чтоб раскручиваемый набегающим потоком винт не раскрутил двигатель до критических оборотов. В общем случае, увеличение шага приводит к увеличению тяги винта но, одновременно, и нагрузки на двигатель, снижая его мощность и приёмистость. На авиационном жаргоне это называется «затяжеление винта». Уменьшение шага винта уменьшает тягу, но также снижает нагрузку на двигатель, позволяя реализовать полную мощность и повышая приемистость. Это называется «облегчение винта». Кроме того, при невысокой скорости полета и большом шаге винта (близком к 85° относительно плоскости винта) на лопастях будет формироваться срыв потока, и скорость движения будет увеличиваться очень медленно, так как лопасти будут просто перемешивать воздух, создавая очень маленькую тягу, напрасно расходуя мощность двигателя. Напротив, в случае маленького шага (5—10°) и высокой скорости полёта лопасти будут захватывать малый объём воздуха, скорость воздушного потока, создаваемого винтом, будет приближаться к скорости движения набегающего воздуха, остатки которого будут набегать на винт, вызывать его авторотацию, тормозить самолёт, раскручивая двигатель выше допустимых оборотов. В некоторых случаях лопасти просто не выдержат перегрузок и разрушатся.

В связи с этим пилотам (в особенности, времён Второй мировой войны) приходилось постоянно следить за скоростью, шагом винта и оборотами двигателя. Умело манипулируя оборотами и шагом винта, в зависимости от скорости полёта, можно было добиться меньших оборотов двигателя при высокой скорости, причём скорость не падала, а даже увеличивалась. Чтобы снизить расход топлива, а также не утруждать двигатель сильнейшими нагрузками, пилоту приходилось искать золотую середину. Обычно, при выполнении полёта на поршневом самолёте применяется следующий алгоритм управления воздушным винтом:

• на взлёте винт находится в положении среднего шага, позволяя двигателю раскрутиться до оборотов взлётного режима и до завершении взлёта шаг винта не меняется, управление двигателем ведется путем изменения подачи топлива (в безнаддувных двигателях) или давления наддува;
• в наборе высоты пилот несколько затяжеляет винт, что позволяет снизить обороты двигателя до номинального режима;
• в крейсерском полёте пилот устанавливает предусмотренный РЛЭ режим работы двигателя (по давлению наддува или подаче топлива) и, регулируя шаг винта, добивается работы двигателя на наиболее экономичном режиме по оборотам;
• на снижении и заходе на посадку режим работы двигателя уменьшается, а винт облегчается, что позволяет, в случае ухода на второй круг, обеспечить высокую приемистость двигателя;
• после касания полосы при начале пробега самолёта винт облегчается до предела, чем создает тормозное усилие, сокращающее длину пробега;
• реверс тяги винта на поршневых самолётах применяется редко.

На относительно современных турбовинтовых двигателях самолётов и вертолётах установлена автоматика, поддерживающая частоту вращения воздушного винта постоянной, за счёт непрерывной корректировки угла установки лопастей винта, а значит, и нагрузки на двигатель. Изменение мощности двигателя в сторону уменьшения или увеличения путём изменения подачи количества топлива приводит к автоматическому соответствующему изменению шага при сохранении неизменной частоты вращения. Говорят, что винт с большим шагом загружен (термин затяжелен применяется только к винтам поршневых двигателей), а с малым шагом — облегчён.

При аварийной остановке двигателя в полёте для снижения лобового сопротивления устанавливают максимальный угол наклона лопастей, равный ~90° (параллельно оси винта). Значение шага винта в этом случае теряет смысл и становится условно равно ∞. Такой винт называется зафлюгированным.

На некоторых самолётах реализована система реверса тяги с помощью изменения шага винта, когда при приземлении во время пробега устанавливают отрицательный угол наклона лопастей, таким образом, вектор тяги винта меняет направление на обратное. Впрочем, сопротивление потоку незафлюгированного воздушного винта настолько велико, что на многих турбовинтовых самолётах для эффективного торможения в полёте или при пробеге на посадке вполне достаточно установить малый шаг винта (облегчить винт) простым переводом рычага управления тягой двигателя на минимальную тягу. Чтобы защитить винт от ухода на этот минимальный шаг в полёте (что приведёт к резкому торможению, срыву потока на крыле за винтом и в неблагоприятных условиях к аварии), во втулке винта часто устанавливается золотниковый промежуточный упор (ПУ), который включается перед взлётом и выключается после касания. Угол винта на ПУ (φПУ) обычно на 15-20° больше нулевого. В связи с этим на многих турбовинтовых самолётах при взлёте (перед разбегом) и посадке (после касания) отрабатывается контрольная операция — «Винты на упор» и «Винты с упора».

Несущий винтПравить

Общие сведения о двигателях

Материалы и способы изготовления гребных винтов

Конечный этап создания гребного винта — его изготовление, причем это
наиболее сложный и ответственный этап, так как вся предыдущая работа по
проектированию и конструированию может дать хорошие результаты только
при достаточно точном и тщательном изготовлении винта.

Гребной винт в условиях любительского судостроения можно изготовить
отливкой, сваркой и формованием. Соответственно принятому способу
выбирают и материал гребного винта. При отливке используют различные
металлы и сплавы, при сварке углеродистую сталь, а формование производят
из стеклоткани на эпоксидной смоле.

Для отливки гребных винтов относительно мощных и быстроходных моторных
судов широко применяют латуни марок ЛМцЖ55-3-1, ЛАМцЖ67-5-2-2 и
ЛМцЖ5-3-2, отличающиеся хорошими литейными свойствами, относительно
высокой прочностью и стойкостью против коррозии и
кавитационно-эрозионного разрушения, легкостью обработки и полировки.

Гребные винты гоночных мотосудов изготовляют из литой нержавеющей стали
таких марок, как Х18Н9ТЛ, ОХ17Г4НЗД2ТЛ и 1Х14НДЛ. Эти стали обладают
большой прочностью (предел прочности при растяжении 72-62 кГ1мм2) и
антикавитационной стойкостью, что позволяет делать лопасти минимальной
толщины. Литейные свойства и обрабатываемость нержавеющих сталей ниже,
чем у латуни.

Бронзу используют сравнительно редко, так как при одинаковых литейных
свойствах с латунью она стоит дороже, отличается более низкими
механическими свойствами. Однако разработанные в последнее время,
например, никельалюминиевые бронзы по механическим свойствам превосходят
латунь; их можно применять для изготовления тяжелонагруженных винтов.

Алюминиевые сплавы широко используют при изготовлении гребных винтов
моторных судов с двигателями относительно небольшой мощности, работающих
в пресной воде. К этим сплавам относятся: алюминиево-кремниевый АЛ2
(силумин), алюминиево-магниевый АЛ8, алюминиево-магниево-кремниевый АЛ9,
алюминиево-магниево-кремниево-марганцовый АЛ13,
алюминиево-магниево-марганцово-титановый 45 Мг2 и др. Преимущества
алюминиевых сплавов — хорошие литейные свойства и обрабатываемость. Однако они отличаются невысокой прочностью (предел прочности при
растяжении 15-20 кГ1мм2), что вынуждает делать лопасти винта более
толстыми, и недостаточной коррозионной стойкостью в морской воде
(особенно сплавы типа АЛ2 и АЛ9). Этот недостаток можно устранить,
применив анодное оксидирование и соответствующую грунтовку и окраску. Сварные гребные винты изготовляют из углеродистой стали марок Ст. 2, Ст. З,
20. Ступицу вытачивают из круглой заготовки, а лопасти делают из
листовой стали.

Для изготовления гребного винта из стеклопластика используют
гидрофобизированную (обладает водоотталкивающими свойствами) стеклоткань
сатинового переплетения АСТТ (б) — С2 — О или гарни-турового
переплетения АСТТ (б)-8 и эпоксидную смолу ЭД-5 или ЭД-6 с
полиэтиленполиамином в качестве инициатора и ускорителя (15 вес. на
100 вес. смолы). Подробно с технологией изготовления таких винтов
можно ознакомиться в сб. <Катера и яхты> (Л. , <Судостроение>), 1966, №
6, стр.

Рис. 192. Изготовление модели гребного винта. 1
— формовочная плита; 2 — шаговый угольник; 3 — формовочный шаблон; 4 —
центральный стержень; 5 — заготовка.

Прежде чем приступить к изготовлению литого гребного винта,
необходимо сделать модель винта, форму для отливки. После этого отливают
винт, обрабатывают и балансируют. Модель гребного винта чаще всего
делают из дерева мягких пород (липа, ольха, тополь), однако опыт авторов
позволяет рекомендовать в качестве лучшего материала для модели
пенопласт плиточный ПХВ-1 (СТУ 9-90-61), широко используемый для
изготовления поплавков рыболовных сетей. Этот материал обладает вполне
удовлетворительной прочностью и настолько легко обрабатывается, что
единственным инструментом может служить тонкий, остро отточенный нож, а
время на изготовление модели вместе с формовочной плитой составляет не
более 4 ч.

Формовочную плиту (рис. 192) делают из ровной столярной плиты или
толстой фанеры с размерами, превышающими на 30-40 мм размеры лопасти со
ступицей. У одного из краев плиты намечают центр, из которого проводят
несколько дуг радиусами, указанными на чертеже винта, и одну радиусом,
на 10-15 мм больше радиуса винта.

Для изготовления модели винта постоянного и аксиально-переменного шага
достаточно одной последней дуги.

Шаговый угольник изготовляют по чертежу винта из листовой стали толщиной
1,0-1,5 мм. Если на чертеже не приведен шаговый угольник, то вычерчивают
прямоугольный треугольник, у которого один катет равен 2nR, где R —
радиус установки угольника, а второй — шагу винта #в.

Поскольку лопасть занимает часть окружности длиной I, откладываем эту
величину и отрезаем ненужную часть. По полученной трапеции изготовляют
металлический шаговый угольник (см. рис. 192). Угольник изгибают по
радиусу R и закрепляют на плите по прочерченной дуге, причем для винта
левого вращения его высота должна уменьшаться справа налево, если
смотреть на плиту сверху.

В отмеченном центре на плите перпендикулярно к ней закрепляют
металлический стержень диаметром 5-6 мм и высотой не менее трех длин
ступицы. На стержень надевают скользящую втулку, к которой прикреплен
формовочный шаблон, изготовленный из тонкой фанеры, пластика или жести. Наклон нижней кромки формовочного шаблона к оси стержня определяется
наклоном лопастей к оси винта, указанным на чертеже.

Толщина заготовки пенопласта должна несколько превышать длину боковой
проекции винта. Обе поверхности заготовки обрабатывают рубанком до
получения ровных, параллельных друг другу плоскостей. На одной стороне
по чертежу винта в натуральную величину вычерчивают контур
проектированной поверхности всех лопастей и ступицы. В середине
просверливают отверстие диаметром на 0,5-1,0 мм меньше диаметра стержня
и заготовку обрезают по размеченному контуру лопастей (контролируя
перпендикулярность по отношению к плите угольником). Обработанную таким
образом заготовку надевают на стержень так, чтобы одна из лопастей
находилась против шагового угольника, и закрепляют заготовку винта в
этом положении на плите (например, предварительно забитым снизу
гвоздем).

Материал заготовки постепенно срезают -ножом, постоянно контролируя
обработку формовочным шаблоном, поворачивая его вокруг стержня так,
чтобы нижняя кромка шаблона скользила по гипотенузе шагового угольника и
по всей длине соприкасалась с обрабатываемой поверхностью. В результате
получим винтовую нагнетающую поверхность поочередно всех лопастей.

Поверхности зачищают мелкой наждачной шкуркой и наносят дуги, радиусы
которых указаны в чертеже. Для этой операции можно использовать
формовочный шаблон, закрепляя к нему на нужном расстоянии от центра
карандаш.

С обратной стороны лопасти сначала грубо обрабатывают, затем по
нанесенным дугам тонким шилом прокалывают сквозные вертикальные
отверстия с шагом примерно 10 мм. Производя окончательную обработку
засасывающих поверхностей, сечения контролируют заранее изготовленными и
согнутыми по соответствующим радиусам контршаблонами; их прикладывают по
линиям, образованным проколотыми отверстиями.

После окончательной обработки модель шлифуют мелкой наждачной шкуркой,
шпаклюют и окрашивают.

По дугам различных радиусов, нанесенным на формовочной плите,
устанавливают соответствующие этим радиусам шаговые угольники. Для
винтов с постоянным и аксиально-переменным шагом эти угольники
устанавливают после изготовления модели, и формовочную плиту с
угольниками применяют для дополнительного контроля модели и проверки
готового винта. При положении лопастей нагнетающей поверхностью вниз они
должны плотно, без просветов, прилегать к каждому шаговому угольнику. Модель винтов с радиально-переменным шагом изготавливают по формовочной
плите со всеми установленными шаговыми угольниками. В этом случае
контроль нагнетающей поверхности в процессе обработки производят,
укладывая нагнетающую поверхность на верхние кромки шаговых угольников.

Отливка гребного винта по модели — обычная литейная операция, не
представляющая трудностей для тех, кто знаком с основами литейного
производства. Разъем верхней и нижней половин опоки лучше всего
предусматривать в плоскости лопастей, точно фиксируя их относительное
положение. Перед заливкой металла половины опоки следует прочно
соединить.

Для набивки опок при отливке винтов из алюминиевых сплавов используют
песчаную смесь: любой песок с величиной зерна 0,5—1,0 мм и в качестве
связующего 3-5% жидкого стекла (силикатного конторского клея). При
отливке винтов из латуни, стали и т. пользуются глиной или
песчано-цементной смесью: песок кварцевый К50/100 — 88% и цемент марки
400 или 500 — 12%.

Гребной винт формуют нагнетающей поверхностью вниз, литник выполняют в
центре ступицы. Диаметр литника обычно равен или немного меньше диаметра
ступицы винта, причем литник одновременно является прибылью.

Механическая обработка отлитого гребного винта заключается в разметке
центра и обработке на токарном станке торцов и конусного отверстия
ступицы. Обработку лопастей и ступицы снаружи можно выполнять только
вручную, поэтому отливку рекомендуется производить как можно точнее, с
минимальными припусками. После обработки винт необходимо отбалансировать,
для чего его надевают на специально изготовленный короткий вал и
укладывают на установленные строго горизонтально и параллельно две
металлические пластины с тонкими ребрами. Если какая-то лопасть винта
перевешивает, то с засасывающей стороны ее осторожно снимают тонкий
равномерный слой металла до получения безразличного равновесия.

Заключительная операция — полировка гребного винта до получения
зеркальной поверхности; эта операция совершенно необходима для гребных
винтов быстроходных моторных судов.

300
практических советов любителям лодок

Школа яхтенного рулевого

Управление маломерным судном,
как получить права, экзаменационные билеты

Купить химию для мойки катеров,
яхт, гидроциклов, лодок

Дезинфекция кают, кубриков, гальюна, камбуза, помещений на яхтах и
катерах

Все про ремонт
и модернизацию катеров, яхт, гидроциклов, автомобилей

ручной профессиональной мойки в широком ассортименте
серии Фаворит

Пропеллеры противоположного вращения

Когда воздушная скорость мала, масса воздуха, проходящего через диск гребного винта ( тяга ), вызывает создание значительного тангенциального или вращательного воздушного потока вращающимися лопастями. Энергия этого тангенциального воздушного потока тратится впустую в конструкции с одним винтом и вызывает проблемы с управлением на низкой скорости, поскольку воздух ударяет по вертикальному стабилизатору , вызывая рыскание самолета влево или вправо, в зависимости от направления вращения винта. Чтобы использовать эти напрасные усилия, размещение второго гребного винта за первым использует возмущенный воздушный поток.

Хорошо спроектированный винт встречного вращения не будет иметь вращающегося воздушного потока, равномерно проталкивая максимальное количество воздуха через диск гребного винта, что приведет к высокой производительности и низким наведенным потерям энергии. Он также служит для противодействия эффекту асимметричного крутящего момента обычного гребного винта (см. P-фактор ). Некоторые системы противоположного вращения были разработаны для использования на взлете для обеспечения максимальной мощности и эффективности в таких условиях и позволяли отключать один из пропеллеров во время крейсерского полета для увеличения времени полета.

Эффективность воздушного винта встречного вращения несколько нивелируется его механической сложностью и дополнительным весом этой передачи, что делает самолет тяжелее, поэтому некоторые характеристики приносятся в жертву, чтобы нести его. Тем не менее, соосные винты и роторы встречного вращения использовались на нескольких военных самолетах , таких как Туполев Ту-95 «Медведь».

Пропеллеры противоположного вращения

Винты противоположного вращения самолета Spitfire Mk XIX

XB-35 Flying Wing демонстрирует квартет толкающих винтов противоположного вращения. Позднее от этого варианта отказались из-за сильной вибрации в полете и позже заменили на традиционные одинарные пропеллеры.

General Motors P-75 Eagle

КонструкцияПравить

Любой современный гребной винт — лопастной и состоит из ступицы и лопастей, установленных на ступице радиально, на одинаковом расстоянии друг от друга, повёрнутых на одинаковый угол относительно плоскости вращения и представляющих собой крылья среднего или малого удлинения.

Гребной винт насаживается на гребной вал, приводимый во вращение судовым двигателем. При вращении гребного винта каждая лопасть захватывает массу воды и отбрасывает её назад, сообщая ей заданный момент импульса, — сила реакции этой отбрасываемой воды передаёт импульс лопастям винта, лопасти, в свою очередь, — гребному валу посредством ступицы, и гребной вал, далее, — корпусу судна посредством главного упорного подшипника.

Диаметр винта — диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта — современных винтов колеблется от десятков сантиметров до 5 метров (такие крупные винты характерны для крупных океанских судов).

Скорость вращения гребного винта выгодно выбирать в пределах 200—300 об. /мин или ниже — на крупных судах. Кроме того, при низкой скорости вращения существенно ниже механический износ нагруженных деталей двигателя, что весьма существенно при их больших габаритах и высокой стоимости.

Гребной винт лучше всего работает, когда его ось вращения расположена горизонтально. У винта, установленного с наклоном, и в связи с этим — обтекаемого «косым» потоком, коэффициент полезного действия всегда будет ниже, — это падение КПД сказывается при угле наклона гребного вала к горизонту большем чем 10°.

Ось гребного винта на глиссерах расположена сравнительно близко к поверхности воды, поэтому нередки случаи засасывания воздуха к лопастям винта (поверхностная аэрация) или оголения всего винта при ходе на волне. В этих случаях упор винта резко падает, а частота вращения двигателя может превысить допустимый максимум. Для уменьшения влияния аэрации шаг винта делается переменным по радиусу — начиная от сечения лопасти на r = (0,63—0,7)R по направлению к ступице шаг уменьшается на 15—20 %.

Для передачи большой мощности часто применяют двух- и трёхвальные установки, а некоторые большие корабли (например, авианосцы, линкоры) оснащаются четырьмя симметрично расположенными гребными винтами.

Гребные винты морских ледоколов арктического класса всегда имеют повышенную прочность, так как их вторая функция — дробление льда при движении ледокола задним ходом.

Разновидности винтовПравить

Гребные винты различаются по:

• шагу — расстоянию, которое проходит винт за один оборот без учёта скольжения;
• диаметру — окружности, описываемой наиболее удалёнными от центра концами лопастей;
• дисковому отношению — отношению суммарной площади лопастей к площади круга с радиусом равным радиусу винта;
• количеству лопастей — от 2 до 7 (изредка больше, но наиболее часто 3—4 лопасти);
• конструкционному материалу — углеродистая или легированная (например, нержавеющая) сталь, алюминиевые сплавы, пластики, бронзы, титановые сплавы;
• конструкции ступицы (резиновый демпфер, сменная втулка, сменные лопасти);
• прохождению выхлопа — выхлоп через ступицу или под антикавитационной плитой;
• диаметру ступицы;
• количеству шлицов втулки.

В зависимости от наличия или отсутствия механизма управления углом атаки лопастей винта винты разделяют на винты «с регулируемым шагом» и винты «с фиксированным шагом» соответственно. Винты с фиксированным шагом применяются на любительских, маломерных судах, а также морских судах, которые редко меняют режим движения во время плавания, и на судах, требующих повышенной прочности гребного винта (в частности на ледоколах). Винты с регулируемым шагом применяются на судах, часто меняющих режим движения: буксирах, траулерах, многих речных судах.

В зависимости от направления вращения гребные винты бывают правого и левого вращения. Если смотреть с кормы, то винт, вращающийся по часовой стрелке называется «винтом правого вращения», а вращающийся против часовой, соответственно, «винтом левого вращения». В простейшем случае используется одиночный винт правого вращения, установленный вдоль горизонтальной оси симметрии судна. На больших судах для улучшения манёвренности и надёжности применяются два, три или даже четыре винта взаимно противоположного вращения.

Суперкавитирующие винты со специальным покрытием и особой формой лопастей предназначены для постоянной работы в условиях кавитации. Применяются на быстроходных судах.

Расчет винтаПравить

Из-за проскальзывания винта в жидкой среде реальные данные будут отличаться от идеально расчетных. Это пытаются учитывать, например уменьшением диаметра на некий коэффициент. В то же время математические зависимости диаметра(D) и шага (H) винта от мощности (N) и частоты оборотов (n) винта в жидкости с плотностью (ρ) дают представление о имеющихся зависимостях. Если пренебречь текучестью среды, то винт можно представить как бесконечный клин, вдавливаемый между судном и средой, ещё более наглядно — между причалом и кормой. Гребной винт преобразует силы так же как наклонная плоскость.

За один оборот идеальный винт перемещает объём воды массой: π*ρ*D2*H/4

Скорость струи в метрах в секунду: v=H*n

Тяга или упор винта в ньютонах: F=v*dm/dt=π*ρ*D2*H2*n2/4

Затрачиваемая мощность в ваттах: N=π*ρ*D2*H3*n3/8

Диаметр винта в метрах: D= ((8*H)/(π*ρ*H3*n3))

Шаг винта в метрах: H=1/n* ((8*N)/(π*ρ*D2))

Обороты в секунду: n=1/H* ((8*N)/(π*ρ**D2))

Изготовление гребных винтовПравить

Типовой способ формовки гребных винтов по однолопастной модели на стенде. На фото гребной винт диаметром 2 метра.

Самые большие гребные винты достигают высоты трёхэтажного здания, а их изготовление требует уникальных навыков. Во времена, когда был создан винтовой пароход «Great Britain», на изготовление форм гребного винта уходило до 10 дней.

Отливка гребного винта диаметром 3. 2 метра (масса винта около 9 тонн), изготовленная из бронзы и вынутая из литейной формы.

Преимущества и недостаткиПравить

Работает как движитель только при неизменной или возрастающей скорости вращения, в остальных случаях — как активный тормоз.

В сравнении с гребным колесом у гребного винта выше КПД и гребной винт очень компактен и лёгок. Но повреждённое гребное колесо может быть легко отремонтировано, гребные винты же чаще всего неремонтопригодны, и повреждённый гребной винт заменяют новым. Также гребной винт наиболее уязвим в сравнении со всеми другими судовыми движителями и наиболее опасен для морской фауны и упавших за борт людей. Вместе с тем, гребные колёса обеспечивают бо́льшую тягу с места (что удобно для буксиров, а также позволяло им иметь меньшую осадку). Однако при волнении они очень быстро оголяются (колесо одного борта вхолостую вертится в воздухе, тогда как колесо противоположного полностью погружается под воду, до предела нагружая ведущую тяговую машину), что делает их практически непригодными для мореходных кораблей (вплоть до 1840-х годов их использовали, по большому счёту, лишь ввиду отсутствия альтернативы, а также вспомогательной роли парового двигателя на парусно-паровых кораблях тех лет).

Особенно преимущества винтового движителя перед колёсным несомненны для военных кораблей — снималась проблема расположения артиллерии: батарея вновь могла занимать всё пространство борта. Также исчезала и очень уязвимая цель для неприятельского огня, — гребной винт находится под водой.

Отдельным классом рассматривается гребной винт водометного движителя. Главное отличие тут в том, что водомет имеет сужающееся сопло, которое увеличивает скорость струи до скоростей, которые свободный гребной винт без кавитации создать не может. Сам же винт в водомёте работает в стационарных условиях, близком к идеальном, на которые не влияет поток воды снаружи.

ИсторияПравить

Водоподъёмный винт, изобретение которого приписывается Архимеду, вполне подходил и для обратной работы — отталкивания самого винта от водяной массы. Идея применения гребного винта как движителя была высказана ещё в 1752 году Даниилом Бернулли и, позднее, Джеймсом Уаттом. Тем не менее, всеобщее признание гребной винт снискал не сразу. Хотя сам принцип действия гребного винта никогда не был секретом, но только в 1836 году английский изобретатель Френсис Смит (англ. Francis Pettit Smith) сделал решающий шаг, оставив от длинной спирали Архимедова винта только один виток. Бытует история о том, что «модернизация» произошла в результате случайного события: на паровом катере Смита у деревянного винта при ударе о подводный риф отломилась часть, оставив единственный виток, после чего катер заметно прибавил в скорости хода. Смит установил гребной винт на небольшой пароход водоизмещением 6 тонн. Удачные опыты Смита привели к образованию компании, на средства которой был построен винтовой пароход «Архимед». При водоизмещении всего в 240 т «Архимед» был оснащён двумя ходовыми паровыми машинами мощностью по 45 л. каждая и единственным винтом диаметром чуть более 2 метров (первоначальный винт Смита представлял собой часть винтовой поверхности прямоугольного образования, соответствующую одному целому шагу).

Гребной винт на одной из первых подлодок

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя известный изобретатель и кораблестроитель швед Джон Эрикссон. В том же 1836 году он предложил другую форму гребного винта, представлявшую собой гребное колесо с лопастями, поставленными под углом. Он построил винтовой пароход «Стоктон» (мощности ходовых паровых машин — 70 л. с) и в 1839 году сделал на нём переход в Америку, где его идея была встречена настолько заинтересованно, что уже в 1842 году был заложен первый винтовой фрегат США «Принстон» (водоизмещение 954 т, мощность машин 400 л. , дававших ему ход до 14 узлов) с винтом конструкции Эриксона. На испытаниях корабль развил ранее невиданную 14-узловую скорость. А при попытке «стравить» его с колёсным «Грейт Вестерн» винтовой фрегат потащил своего соперника, несмотря на меньшее водоизмещение и меньшую мощность двигателей. Также «Принстон» отметился в истории кораблестроения тем, что нёс самые крупнокалиберные орудия для своего времени — на поворотных платформах на нём впервые установили 12-дюймовые орудия.

В середине XIX века началась массовая переделка парусников в винтовые корабли. В отличие от колёсных пароходов, переделка в которые требовала очень объёмных и продолжительных работ, модернизация парусников в винтовые пароходы оказалась значительно более простой. Деревянный корпус разрезали примерно пополам и делали деревянную же вставку с машинным отделением, мощность которого для крупных фрегатов составляла 400—800 л. При этом весовая нагрузка только улучшалась, — тяжёлые котлы и машины располагались в основном под ватерлинией и исчезала необходимость в приёме балласта, количество которого на парусниках иногда достигало сотен тонн. Винт размещали в специальном колодце в корме и снабжали его подъёмным механизмом, поскольку при ходе под парусами он только мешал движению, создавая дополнительное сопротивление. Аналогично поступали и с дымовой трубой, — чтобы она не мешала оперировать парусами, её делали телескопической (по типу подзорной трубы). Проблем с вооружением практически не возникало, — оно оставалось на своём месте.

Гриффитс после долгих опытных изысканий над гребными винтами предложил винт, с прогрессивным шагом, относительно большего диаметра муфтою и лопастями, имеющими наибольшую ширину посередине; конец лопасти отогнут вперед приблизительно на 1/25 d, так что образующая её рабочей поверхности есть не прямая линия, как у обыкновенного винта, а кривая. Работа такого винта оказалась весьма плавною и почти не сопровождается ударами и сотрясениями кормы.

• В последнем случае имеет значение возможность устанавливать винт в вертикальном положении в гидродинамическом следе ахтерштевня для уменьшения его сопротивления при плавании под парусами.
• Выбор гребного винта Архивная копия от 3 ноября 2014 на Wayback Machine // vlboat.ru.
• Движители кораблей и судов Архивная копия от 20 сентября 2012 на Wayback Machine // korabley.net, 6.04.2010.
• К.П. Лебедев и Н.Н. Соколов. Технология производства гребных винтов / отв. редактор А.Е. Вол, редактор Г.А. Миняева, тех. редактор А.М. Усова, корректор Е.В. Линник. — Л.: СУДПРОМГИЗ, 1951. — С. 119—150. — 372 с.
• Консорциум во главе с Damen изготовил первый гребной винт с помощью 3D-печати, Судостроение.инфо (12 сентября 2017). Архивировано 14 декабря 2021 года. Дата обращения 14 декабря 2021.
• Корабелка продемонстрировала 3D-печатный гребной винт, 3D Today (19 сентября 2019). Архивировано 14 декабря 2021 года. Дата обращения 14 декабря 2021.
• Д/ф Гигантские гребные винты Архивная копия от 2 апреля 2015 на Wayback Machine («Как это делается?», Discovery Channel).
• Материал для изготовления винта Архивная копия от 3 ноября 2014 на Wayback Machine // vlboat.ru.
• ПРОПУЛЬСИВНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГРЕБЛИ. Архивная копия от 5 сентября 2015 на Wayback Machine