4×9 стальной, E.Chance Код товара

80247e25d2b60788fa3218481283a971 Статьи
Содержание
  1. Гребной винт и правила его выбора. Для чего и когда нужна его замена
  2. Ключевые характеристики гребного винта
  3. Конструкция и принцип работы винта
  4. Лопасти. Количество и форма
  5. Шаг. «Грузовой» и «скоростной»
  6. Диаметр
  7. Сталь или алюминий
  8. Методика подбора лодочного винта
  9. Измеряем количество оборотов, делаем расчёты и выводы
  10. Испытания. Ожидания и реальность
  11. КонструкцияПравить
  12. Разновидности винтовПравить
  13. Расчет винтаПравить
  14. Изготовление гребных винтовПравить
  15. Преимущества и недостаткиПравить
  16. ИсторияПравить
  17. Маркировка винтов
  18. Количество лопастей гребного винта
  19. Диаметр винта
  20. Шаг винта
  21. Проскальзывание винта
  22. Шлицевая посадка винта на вал
  23. Шпоночная посадка винта на вал
  24. Материал изготовления гребного винта
  25. Прочие характеристики гребного винта
  26. Угол увода лопастей
  27. Как подобрать гребной винт
  28. Інші статті рубрики
  29. Воздушный винт (пропеллер)Править

Гребной винт и правила его выбора. Для чего и когда нужна его замена

Приобретение современного мощного мотора для лодки — не гарантия того, что на воде потенциал скрытых под капотом «лошадей» реализует себя в полную силу. Максимально эффективным комплект «судно + двигатель и поставленная цель (задача)» сделает грамотный подбор гребного винта. Как же выбрать оптимальную модель, которая позволит взять от мотора максимум и сохранить его моторесурс? На какие параметры ориентироваться? О чём спрашивать продавцов?

Ключевые характеристики гребного винта

Поскольку лодочные двигатели выпускают в большом разнообразии (производители, модели, мощность, типы), то и винты для них требуются не одинаковые. Гребные винты различают по шагу, диаметру, количеству лопастей, материалу, конструкции и диаметру ступицы и иным параметрам.

Конструкция и принцип работы винта

Основа работы винта — преобразование вращения гребного вала в силу, заставляющую судно перемещаться. Поэтому винт ещё называют движителем. Прежде чем углубляться в тонкости выбора, начать следует с базовых параметров, а именно посадки на вал. Существует два варианта соединения: шпоночное (на моторах небольшой мощности) или более распространённое шлицевое (у разных производителей количество шлицов гребного вала различаются). Ступица должна входить по диаметру в обойму гребного вала; данный параметр у всех лодочных моторов тоже неодинаков.

vint-17

Винт фиксируется на валу гайкой. Отвод отработанных газов в большинстве случаев идёт через ступицу, что повышает КПД. На «подвесниках» малой мощности при посадке гребного винта на шпонку выхлоп производится через отверстие под антикавитационной плитой.

Минимизировать для редуктора последствия ударов, наездов и вибрации помогает резиновая втулка-демпфер, находящаяся в некоторых винтах между ступицей и шлицевым валом. Через неё импульс вращения переносится от двигателя на движитель.

Cъёмная втулка — практичный способ экономно расширить диапазон рабочих режимов судна. Установив сменную втулку, достаточно просто менять лопасти разного шага и диаметра в зависимости от поставленной задачи.

Лопасти. Количество и форма

И количество лопастей, и форма влияют на эксплуатационные характеристики судна. С их увеличением растёт отношение диаметра к площади. Площадь действия сил, толкающих катер или яхту, становится больше, но усиливается также и сопротивление. Чем меньше лопастей, тем оно меньше.

Итак, обычное их количество в случае маломерного флота — 2–5; остальное встречается редко. Наиболее высоким КПД обладают двухлопастные пропеллеры. Однако их почти не используют (трудно обеспечить прочность лопастей): в основном на маломощных вспомогательных двигателях, устаревших моделях либо парусных яхтах. Словом, всюду, где нагрузка на винт минимальна.

Гребные винты с тремя лопастями — оптимальное решение в большинстве случаев, поэтому их устанавливают более чем на половине ПЛМ или двигателей с валолинией. Это обусловлено хорошими характеристиками работы пропеллера на всех оборотах, от малых до высоких.

Четырёхлопастной винт обладает лучшим балансом за счёт расстановки лопастей. Всё работает ровно, меньше проскальзывания, вибраций и больше упора на малых и средних оборотах. Такие винты облегчают и ускоряют выход в режим глиссирования при резком старте. Итак, в этих диапазонах большинство четырёхлопастных гребных винтов показывают результаты лучше, чем модели с тремя лопастями.

Винты с пятью лопастями актуальны для спортивных и гоночных катеров, оснащённых особо мощными двигателями, когда требуется реализовать избыточный потенциал последних.

Таким образом, для «обычной жизни» остаётся выбор: три или четыре, и споры между сторонниками одного и другого варианта бесконечны.

Не существует универсального ответа на вопрос «Какой гребной винт лучше?». Эффективнее тот, что грамотно подобран для решения определённой задачи, поставленной перед конкретным комплектом.

Каковы основные отличия между данными модификациями? Трёхлопастные винты, как правило, позволяют развить большую скорость на максимальных оборотах, а расход топлива в таком режиме будет меньше.

Зато дальние переходы при крейсерском ходе (до 80% от номинальных оборотов) экономичнее с четырёхлопастным винтом. И при повышении нагрузки (буксировка лыжника или «ватрушки», лишние пассажиры на борту, внезапная волна) обороты не просядут благодаря хорошей «упираемости». Более уравновешенная работа мотора даёт возможность снижения минимальной рабочей частоты вращения, а хороший упор позволит идти в глиссирующем режиме при более низких оборотах.

Форма контура лопасти, как и их количество, также видна невооружённым глазом и тоже значительно влияет на КПД. Может быть симметричной или саблевидной (второй вариант встречается чаще, поскольку такая конструкция за счет более плавного входа в воду меньше подвержена кавитации и отличается меньшей вибрацией). Использование суженных к концам лопастей снижает трение, и это используется для винтов на скоростные суда.

Самое продуктивное соотношение тяги и скорости обеспечивают наиболее распространённые варианты контура: эллипс и «круглое ухо». Существуют многообразные различия и в профилях сечения лопастей.

Чем интенсивнее растут мощности моторов и быстроходность судов, тем выше требования к особенностям геометрии гребных винтов.

Шаг. «Грузовой» и «скоростной»

Шагом называют расстояние, которое винт за один оборот пройдёт в идеально твёрдой среде. Поскольку вода не даёт пропеллеру жёсткой связи, на практике он проскальзывает. Таким образом, реальный шаг винта всегда меньше теоретического. Коэффициент проскальзывания в разных ситуациях отличается. Максимальные показатели по этому параметру будут у пришвартованной лодки с работающим ПЛМ; минимальное скольжение — у глиссирующего на максимальной скорости лёгкого судна. По данному параметру определяют пригодность винта к комплекту.

vint-shag-18

Гидродинамика винта — тема замысловатая, а моделей с универсальным шагом не существует. Даже одному комплекту «лодка + мотор» понадобятся винты с разным шагом. Это позволит обеспечить оптимальную работу двигателя в разных условиях: пустое судно с одним рулевым либо группа пассажиров с грузом. Или буксировка воднолыжника.

Как правило, шаг подбирают таким образом, чтобы мотор при полностью открытой заслонке дросселя попал в рабочий диапазон оборотов (данные прописаны производителем в паспорте и индивидуальны для каждого мотора).

Часто владелец лодки выбирает винт с большим шагом, чтобы получить более высокую скорость. Но реальность эту теорию периодически опровергает. По разным причинам.

Различающаяся конфигурация лопастей двух современных винтов с заявленным шагом в 13” от разных производителей может сделать один экземпляр значительно «тяжелее» в работе, чем другой. Даже незначительное изменение диаметра винта также способно ощутимо повлиять на прирост оборотов. Поэтому любые расчёты и идеи относительно подбора винта требуют методичной проверки на воде.

Некорректно называть винт тяговым или скоростным. Они могут быть более скоростными или грузовыми лишь при сравнении одного с другим и оценке влияния на комбинацию «лодка + ПЛМ». Последних вариантов множество. И конкретный экземпляр винта на одном комплекте покажет себя более грузовым, а на другом — более скоростным.

Диаметр

В маркировке, нанесенной на винт, — это вторая единица параметров, требующая особого внимания и определяющая размеры гребного винта. Измеряется по окружности, описанной кончиками лопастей.

vint-diametr-18

Диаметр зависит от размеров судна; он «в ответе» за упор, приёмистость мотора и коэффициент проскальзывания в воде. При сравнении винтов одинакового шага образец большего диаметра предотвращает проскальзывание под нагрузкой, даёт лучший упор и сильнее грузит двигатель.

Если говорить о соотношении шага и диаметра: на винтах «средней линии» чаще всего зависимость обратная — выше шаг, меньше диаметр. Но это обычно не касается пропеллеров «крайних размеров»: совсем миниатюрных или очень больших.

Современные модели для моторов большой мощности отличаются заметным отгибом выходящей кромки (интерцептором). Это работает так же, как закрылок самолётного крыла, только в воде: препятствует потере упора, позволяют уменьшить проскальзывание и в итоге увеличивает КПД. Кромка усиливает способность гребного винта захватывать жидкость. Особенно актуальна такая конструкция движителя для судов с большим углом ходового дифферента.

Для сравнения: аналогичные алюминиевые лопасти со слабо выраженным интерцептором или без такового будут просто резать воду без упора, а мотор с рёвом уйдет в «перекрут». Они имеют меньший отклик на действия судоводителя. К примеру, он немного прибавит газа, тахометр покажет рост оборотов, а скорость останется прежней. Или вырастет, но с задержкой: винт сначала будет буксовать.

Сталь или алюминий

Гребной винт с учётом требований производства и ремонтопригодности должен быть прочным, пластичным и стойко переносить вышеописанные трудности.

Этим требованиям вполне соответствуют алюминиевые сплавы разных составов, поэтому винты из них наиболее распространены.

Нержавеющая сталь также хороша для изготовления гребных винтов. На третьем месте — изделия из сплавов цветных металлов (многокомпонентная бронза и комбинации с алюминием).

Благодаря развитию химии для изготовления современных моделей применяют и композитные материалы. Их существенные характеристики таковы: невысокая стоимость, низкий КПД «благодаря» толстому профилю лопастей, ремонтонепригодность. Зато они абсолютно устойчивы к коррозии.

Основные преимущества винтов из мягких алюминиевых сплавов: бюджетная стоимость и мягкость. При контакте с подводным препятствием они страдают, зато ценой своей «жизни» спасают куда более дорогостоящий редуктор. Преимущество сплавов алюминия с магнием, кремнием, марганцем и титаном — в том, что их легко отливать и обрабатывать, но невысокая прочность вынуждает делать лопасти толще. Как тупым ножом труднее резать продукты, так и мотору сложнее вращать такую модификацию. Однако у всего есть свои плюсы. На абразивном фарватере винты из мягкосплавного состава «ходят» дольше, и сторонники гаражного ремонта ценят их за возможность самостоятельно выправить после небольших столкновений с камнями или бревнами.

Модели из нержавейки превосходят алюминиевые по всем статьям. Конечно, такой винт «быстрым» делает не сталь, а особенности конструкции, основанные на характеристиках материала.

b695616cfb86442a8e4c3cfa1236bd69-1305556

Они лучше держат геометрию, в целом более сбалансированы; металл крепче и твёрже, за счет чего лопасти можно делать тоньше, а угол их наклона — больше. Потери на трение уменьшаются благодаря высокой чистоте обработки поверхности и точности профилировки. В целом это даёт наилучшие гидродинамические характеристики.

Правда, иногда «излишняя» прочность невыгодна. В момент встречи мотора с подводным препятствием винт, несмотря на демпфер, выстоит и передаст импульс удара на более слабые узлы: корпус, вал, редуктор, шестерни.

А ключевой сдерживающий фактор при выборе материала — стоимость.

Методика подбора лодочного винта

Вопрос краеугольный: зачем его менять? Обычно производитель мотора устанавливает на него некий винт. Задача судовладельца — понять: требуется ли замена в принципе? Что конкретно не устраивает в работе имеющегося? Позволит ли новый винт улучшить показатели?

Без тахометра на эти вопросы не ответить, оптимальный гребной винт не подобрать.

Измеряем количество оборотов, делаем расчёты и выводы

Первый шаг к новому винту — измерить характеристики его предшественника, поставляемого с завода. После того, как сняты показания тахометра на данном комплекте «судно + мотор», следуют предварительные выводы: какие шаг, диаметр, форма лопастей подойдут для конкретных катера или лодки. Не помешают и промежуточные измерения (скорость, количество оборотов) с момента выхода в глиссирующий режим и далее, до момента, когда двигатель раскрутится до максимума. С интервалом каждую тысячу оборотов.

Как анализировать полученные данные? «Недокрут», когда ПЛМ не развивает рекомендуемые максимальные обороты, характерен для тяжёлых лодок с небольшим движком или использовании винта с излишне большим шагом. Его называют гидродинамически тяжелым (к его физической массе это не относится). «Недокрут» чреват повышенными нагрузками на все узлы и невозможностью реализовать потенциал двигателя.

«Перекрут» (переход за предельно допустимое количество оборотов — мотор идёт «вразнос») не менее вреден для двигателя, эксплуатация в режимах работы выше расчётных противопоказана. «Лёгкий» гребной винт нехорош даже на средних оборотах. Повышенный расход топлива и низкая скорость увеличивают время пути и снижают моторесурс.

Изменение шага винта в большую сторону на один уменьшает количество оборотов в минуту на 200-300. И наоборот.

·   «перекрут» и «недокрут» на максимальном газе снижают моторесурс и КПД двигателя·   шаг больше — обороты ниже; шаг меньше — обороты выше (изменение на 1 дюйм — изменение примерно на 200–300 об/мин).

Кроме шага, меняется и диаметр, причём его влияние на количество оборотов очень заметно: полдюйма туда или сюда «дадут» 400-500 об/мин. Увеличение убавляет количество оборотов, уменьшение повышает.

Если же судно развивает оптимальную скорость, при этом мотор нормально развивает максимальные обороты и не перекручивает на открытой дроссельной заслонке, — можно делать вывод: винт подобран верно. КПД достаточно высок, потенциал комплекта реализован полностью. Следовательно, данный винт в замене не нуждается.

Испытания. Ожидания и реальность

Подбирая винт, каждый судовладелец преследует конкретную цель. Это может быть высокая крейсерская скорость либо уверенное движение катера при буксировке лыжника и т. Скоростные модели имеют более узкое поле применения, а винт меньшего шага может использоваться как запасной или в качестве тягового, когда на борту много груза или пассажиров.

https://youtube.com/watch?v=7zV27FSu7GU%3Fwmode%3Dopaque

Сравнение гребных винтов Baeksan для лодочного мотора Yamaha 9. 9–15

Не стоить верить в миф «оригинальные винты лучше». Производитель моторов не всегда разрабатывает винты и участвует в их конструировании, расчётах, испытаниях. Чаще всего фирмы просто заказывают винты с собственным логотипом у завода-изготовителя. А уж там выпускают продукцию под разнообразными торговыми марками.

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

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.

3744618602_w640_h2048_grebnoj_1-9467291

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.

3744619048_w640_h2048_grebnoj_2-1816803

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

3744619644_w640_h2048_grebnoj_3-5123794

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.

3744620230_w640_h2048_grebnoj_4-7418497

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.

3744621280_w640_h2048_grebnoj_1-5277755

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.

3744622627_w640_h2048_grebnoj_5-5744647

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».

3744623310_w640_h2048_grebnoj_6-4050824

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.

3744624059_w640_h2048_grebnoj_7-8684838

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.

3744624732_w640_h2048_grebnoj_8-1726495

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.

3744625298_w640_h2048_grebnoj_9-2787794

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.

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».

Оцените статью
RusPilot.com