Гребные винты для лодочного мотора купить. Цены интернет-магазинов в Москве. Продажа с доставкой

Влияние одного винта на управляемость одновинтового судна.

Пропеллер с правым вращением

Условия, в которых работает гребной винт, оказывают существенное влияние на его эффективность. Ходовые качества судна значительно ухудшаются из-за оголенности гребных винтов и чрезмерной близости движительно-рулевого комплекса к поверхности воды, а инерционные характеристики в этой ситуации значительно отклоняются от номинальных (увеличивается путь или время разгона), причем процесс торможения протекает наихудшим образом. Поэтому для обеспечения хорошей маневренности винторулевые суда не должны ходить с большим дифферентом на нос или порожняком.

Работающий пропеллер выполняет два движения одновременно:

Он заставляет судно двигаться вперед или назад, постепенно перемещаясь вдоль гребного вала; вращаясь вокруг одной оси, он заставляет корму двигаться влево.

Подумайте о том, как движущийся гребной винт перемещает воду. Если он движется вперед, то создает поток воды за кормой судна, направленный прямо на лопасть руля (рис. 26). Скорость судна и скорость гребного винта влияют на давление воды на лопасть руля; чем быстрее движется судно, тем сильнее эффект. При движении вперед поток воды за кормой лодки направляется к передней части корпуса под углом.

Когда гребной винт вращается против часовой стрелки (рис. 26), закрученная струя воды направлена на нос судна и давит на него, а не на кормовую часть корпуса или лопасть руля, что приводит к отклонению носа судна вправо при работе реверсивного двигателя. Повышенная частота сердечных сокращений увеличивает риск смерти.

Рис. 26. Как вращающийся пропеллер вызывает движение водных потоков?

На боковое смещение кормы судна влияет вращение гребного винта.

При вращении гребного винта в прямом и обратном направлениях возникает несколько сил, при этом основной является движущая сила.

Управляемость судов с одним гребным винтом. Рис. Предположим, что одновинтовое судно с винтом правого вращения находится в море без поступательного движения. Задача 27: Влияние гребного винта на управляемость судна при движении вперед. Лопасти гребного винта сталкиваются с сопротивлением воды, как только он начинает поступательный ход (силы реакции винта гидростатические), направленным в сторону вращения роторов.

После образования винта

Рис. Диаграммное представление сил, возникающих при поступательном движении гребного винта

Заданная частота вращения создается гидродинамическими силами струи, выходящей из лопасти руля (рис. 27). Установившийся режим работы винта для движения вперед характеризуется тем, что лопасти I и III выбрасывают струи без воздействия силы в направлении перьев руля, а их гребни с силой отжимают поток воды из системы руля вправо или влево. Из-за разности давлений воды на глубине лопастей II и IV (подсос воздуха в верхнем положении винта) гидродинамическая сила в данном случае значительно больше P.

Силы реакции воды, действующие на лопасти двигателя и струю с лопастью руля, стабилизируются при постоянном вращении гребного винта (рис. 27). Быстрота поперечного течения возрастает с увеличением скорости судна и достигает максимального значения при заданной скорости полного хода. В этот момент появляется наибольшая боковая составляющая b силы попутного потока.

При повороте направо поток воздействует на корму судна слева, поскольку именно в этом направлении вращается гребной винт.

На судно с правосторонним вращающимся винтом во время устойчивого движения вперед действует сумма трех боковых сил: динамическое ускорение, гидростатическая сила D (сила воздействия воды на лопасти винта) и

В результате корма корабля отклоняется в направлении суммарной силы P и b, или Она зависит от силы тяжести (вращения) при любом положении корабля влево или вправо. Из-за склонности корабля произвольно менять курс при поворотах вправо и влево, как вправо, так и влево, отклонение кормы вызывает отклонение носа корабля в противоположном направлении.

При проводке одновинтового судна эти явления необходимо учитывать, при этом важно помнить, насколько лучше скорость вращения гребного винта вперед. Диаметр циркуляции одновинтовых судов с винтом, вращающимся вправо, значительно меньше, чем у судов с винтом, вращающимся влево.

(рис. 28, поскольку сила P4 действует почти перпендикулярно корпусу судна, а P-g — под небольшим углом к нему). Вследствие этого корма судна наклоняется в направлении вращения гребного винта.

При движении задним ходом, поскольку отсутствует попутное течение, на судно действуют две группы боковых сил: сила реакции воды и сила реактивной тяги в одну сторону. В результате работа реверсивного винта оказывает значительное воздействие на другие суда.

Практикуясь в навигации, важно помнить, что одновинтовые суда с винтом первого вращения отбрасывают корму на правый борт.

Рекомендуется установить высокую скорость вращения винта для заднего хода и, при необходимости, переключиться на передний, чтобы предотвратить потерю управляемости судна.

Полупогруженный винт на прогулочной лодке.

В позапрошлом номере, подвергнув беспристрастной оценке алюминиевые и стальные гребные винты, мы пришли к выводу,
что «сталь» выигрывает у «алюминия» практически по всем параметрам, за исключением разве что цены. В заключение упоминалось, что такое
немаловажное качество стальных винтов, как меньшее сечение (толщина) лопастей, позволяет использовать их в полупогруженном режиме,
что дает дополнительные резервы истинным ценителям скорости. Сегодня выполняем обещание рассмотреть этот вопрос более подробно. Нашему постоянному консультанту Александру Беляевскому подобная тема, пожалуй, наиболее близка — благодаря подготовленным им винтам,
работающим в полупогруженном режиме, гонщики СССР и России одержали немало важных побед.

Для начала — пара замечаний общего характера, что называется, из области «ликбеза». Во-первых, не воспринимайте термин
«полупогруженный» чересчур буквально — он вовсе не свидетельствует о том, что поверхность воды на ходу должна делить диск винта строго пополам. Полупогруженным или частично-погруженным винт можно с полным правом именовать и в том случае, когда в воздухе оказывается даже относительно
небольшой сегмент его диска. Во-вторых, вынуждены опровергнуть распространенное мнение о том, что полупогруженные винты хороши, как говорится,
«сами по себе». Нет, это скорее вынужденная мера, сопряженная с рядом отрицательных побочных эффектов — но, тем не менее, приносящая свои плоды. Конечно, и сам винт обладает сопротивлением, которое можно частично уменьшить при помощи поднятия его из воды, но ценителей скорости в
первую очередь интересует сопротивление выступающих за днище частей трансмиссии — наклонного вала, угловой колонки или, в нашем случае,
«ноги» подвесного мотора. Поднимая их из воды, мы вынуждены автоматически поднимать и гребной винт, превращая его в полупогруженный.

Что мы получаем

Полупогруженный гребной винт мы используем исключительно ради скорости. Только скорости, и ничего другого. Причем разница по сравнению с обычным «погруженным» вариантом оказывается довольно существенной — в самом простом «потребительском»
варианте можно смело рассчитывать на прибавку порядка 10-25%, а если «упереться», не жалея сил, времени и денег на эксперименты,
то и значительно большую. Для водно-моторных гонок используются лишь полупогруженные винты. Вот пример из советских времен: если
наиболее распространенный тогда «тандем» — легкая «Казанка» плюс «Вихрь-30» — выдавал максимум 45-50 км/ч, то гоночная мотолодка
с той же «тридцаткой» и специально подобранным полупогруженным винтом легко разгонялась до 105-110 км/ч. Как говорится, почувствуйте разницу!

Но все-таки мы не забываем, что большинство читающих эту статью — не профессиональные гонщики, а просто ценители
скорости (как, впрочем, подавляющее число соотечественников). Гоночная лодка годится только для гонок и ничего иного, а ваша лодка,
которую вы хотите заставить двигаться быстрее, должна все же сохранить свои «прогулочные» и прочие потребительские свойства. Так что если надумаете воспользоваться нашими рекомендациями, отнеситесь к решению задачи взвешенно, за максимальными скоростными
показателями не гонитесь и не отставляйте без внимания раздел, освещающий побочные эффекты, с которыми сопряжено использование
полупогруженного винта — большей частью отрицательные.

Кроме того, опыт свидетельствует, что на определенном этапе упомянутые затраты времени, сил и денег будут расти по
сравнению с приростом скорости в геометрической прогрессии. В частности, «магазинный» стальной винт при слишком высокой его установке
может уже оказаться неэффективным — потребуется его серьезная доработка, с которой без помощи специалиста вы вряд ли справитесь.

А также о том, как достигается заметное ускорение.

Мы уже упоминали, что в нашем случае (поскольку речь идет в первую очередь о серийных прогулочных лодках) нас больше интересует
сопротивление, создаваемое «ногой» подвесного мотора — чтобы уменьшить его, мы и поднимаем подвесник из воды. Правда, здесь есть существенная
тонкость. Дело в том, что сопротивление, создаваемое на ходу подводной частью мотора, распределяется по ее высоте неравномерно. Наиболее
существенную долю в общее сопротивление вносит зона антикавитационной плиты (рис. 1, а). Приведенная эпюра, естественно, довольно условна,
но в общем и целом соответствует действительности.

Сопротивление, создаваемое подводной частью мотора, распределяется по его высоте неравномерно. Наибольший вклад в него вносит зона антикавитационной плиты (приведенная на рисунке эпюра условна). Поэтому для достижения ощутимого эффекта
достаточно просто приподнять плиту над транцем (б).

Таким образом, для достижения ощутимого эффекта достаточно для начала поднять над водой лишь антикавитационную плиту,
которая в обычных условиях предназначается для защиты полностью погруженного винта от прорыва атмосферного воздуха и предотвращения кавитации (рис. 1, б).

Сложно дать совет, когда используемые лодки и моторы могут иметь разную конструкцию. Для прогулочных моторных лодок рекомендуется поднимать пластину над срезом транца на 40-100 мм.

При этом, если хотите обойтись «малой кровью», постарайтесь подобрать высоту так, чтобы диск винта выступал над срезом транца и,
соответственно, срывающимся с него на ходу потоком воды не более чем на четверть диаметра. Понятно, что при подъеме антикавитационной плиты на
одну и ту же высоту — скажем, на 100 мм — у маленькой «тридцатки» винт больше выйдет из воды, чем у могучей «двухсотки» (рис.

При одной и той же высоте положения антикавитационной плиты относительно
транца у маленького мотора (б) винт сильнее выйдет из воды, чем у большого (а).

Не забывайте: для достижения высокой скорости необходим соответствующий кормовой дифферент,
который на современных прогулочных лодках подбирается при помощи триммера с гидророприводом. Поэтому при расчетах и обмерах необходимо помнить,
что гребной вал будет располагаться на ходу относительно продолжения килевой линии под некоторым углом. Конечно,
все зависит от особенностей конкретного корпуса, но спортсмены обычно ориентируются на его величину порядка 3° (рис.

Рассчитывая, насколько винт выйдет из воды при том или ином положении мотора,
не забывайте, что оптимальный ходовой дифферент достигается за счет его откидки. Спортсмены обычно ориентируются на ее величину порядка 3°.

И теперь, когда мы вытащили антикавитационную пластину из воды, зачем нам нужно еще больше «обнажать» гребной винт?

На самом деле, в этой ситуации действует ряд существенных факторов.

Напомним основные положения, которые мы приводили в статье «Выжимаем скорость»,
опубликованной в № 195. Если иметь в виду исключительно силовую установку (двигатель и движитель), то скорость лодки определяют всего два показателя:
частота вращения гребного винта и его шаг. Заодно напомним простенькую формулу, по которой вычисляется теоретически достижимая (т. без учета проскальзывания
гребного винта) скорость глиссирующей лодки: VT = 0. 001524nhk, где VT — «идеальная» скорость, км/ч, h — шаг винта, дюймы, n — рабочая частота
вращения коленвала, об/мин и k — передаточное отношение понижающего редуктора, обычно отражаемое в виде дроби, например, 12:37.

Снижение сопротивления подводной части мотора, грубо говоря, «облегчает» саму лодку, что находит свое отражение в увеличении оборотов
мотора — если до ее подъема они были на верхнем пределе, установленном инструкцией (5800-6200 об/мин в зависимости от марки и модели), возможен перекрут. Соответственно, чтобы привести их в норму, необходимо использовать винт большего шага — вот вам первый резерв увеличения скорости.

Но ведь и сам винт обладает сопротивлением! Поднимая его из воды, мы это сопротивление уменьшаем, делая его более «легким». Это вторая,
независимая от первой причина, по которой приходится увеличивать шаг винта -скоростной резерв номер два.

Правда, с сопротивлением, которое создает гребной винт, не все так просто. Если взять «крайние точки» — вращение полностью
в воде и полностью в воздухе — ситуация вроде ясна. В первом случае сопротивление максимально, во втором — минимально. Казалось бы, если
постепенно поднимать винт из воды, сопротивление будет плавно изменяться от максимума к минимуму, но это далеко не так. До определенного
момента сопротивление и впрямь исправно падает (рис. 4), но, когда ось его вращения поднимается выше поверхности воды, ситуация в корне
меняется — винт настолько «затяжеляется», что мотор, который только что «перекручивал», оказывается не в состоянии выйти на рабочие обороты!
Гидродинамика — штука тонкая, теоретизировать по этому поводу не будем, но факт есть факт, и спортсмены, экспериментирующие с полупогруженными
гребными винтами, с таким явлением не раз сталкивались*.

* Мы намеренно не вдаемся в теорию, так как работа обычного полностью погруженного винта происходит в стационарном потоке;
полупогруженный винт, находящийся на границе раздела двух сред вода-воздух работает в нестационарном потоке, где иные законы и, соответственно, иная геометрия винта.

Приподнимая винт, вначале мы действительно добиваемся уменьшения создаваемого им сопротивления (б, в). Но стоит гребному валу оказаться над водой,
как сопротивление, наоборот, начинает расти -причем настолько, что при слишком высокой установке мотор может и вовсе не выйти на рабочие обороты!

Кстати, для справки: согласно правилам распространенного гоночного класса Т-550, ось гребного вала должна располагаться ниже
килевой линии на расстоянии не менее 10 мм от ее продолжения.

В случае с прогулочной лодкой от таких «запредельных» вариантов советуем воздержаться — это позволит избежать как серьезных
технических проблем, так и принесения в жертву скорости целого ряда потребительских качеств лодки, к которым вы привыкли во время использования
полностью погруженного винта. При подъеме мотора и винта более какого-то определенного предела за каждый километр в час придется буквально бороться,
так что если есть желание идти до конца, будьте к этому готовы.

Кстати:На патрульном перехватчике «FB RIB 33» знаменитого Фабио Буцци, предоставленном для редакционных испытаний (см. №181), мы развили скорость
около 70 уз (130 км/ч). Такой показатель был достигнут не только благодаря высокой суммарной мощности моторов (600 л. ), но и приводам
«Ring Drive» с полупогруженными винтами. От лодки такого назначения требуется не только высокая скорость, но и хорошая приемистость,
поэтому при разгоне и на переходных режимах использовалась первая передача двухскорост-ных коробок передач «ZF», компенсирующая снижение
упора винтов большого шага при относительно низких оборотах моторов.

Что мы теряем

Увы, но за все приходится платить, и не только деньгами. За скорость на воде — тем более. Использование полупогруженного винта
действительно помогает нам двигаться быстрее, но при этом надо быть готовым к тому, что рядом довольно существенных показателей придется поступиться. Итак, каких же ждать проблем? Перечислим основные буквально по пунктам, разделив условно на «потребительские» и «технологические».

К первой категории отнесем в первую очередь изменения ходовых качеств -поведение лодки, ставшей на полном ходу более резвой,
будет заметно отличаться от привычного.

Прежде всего, сразу обратит на себя внимание затрудненный, более «вялый» выход на глиссирование — наш полупогруженный винт
в этот момент может быть полностью погружен в воду, но увеличенный шаг обязательно даст о себе знать. На переходных режимах возможны также
кавитация и необъяснимые «подхваты воздуха». По этой же причине противопоказана высокая нагрузка — высокая скорость и большая компания с
неподъемным багажом не особо-то совместимы. О буксировке лыжников, «бананов» и тому подобного тоже, скорее всего, придется забыть.

Ждите определенных проблем и с управляемостью. Такой побочный эффект, как боковой увод — на лодке с «нормально» установленным
мотором практически незаметный — проявит себя во всей красе. Ведь полупогруженный винт не только толкает лодку вперед, но и действует подобно
пароходному колесу, установленному поперек (рис. Помимо «паразитных» усилий на штурвале и разницы в поведении лодки при левых и правых
поворотах вы наверняка заметите ходовой крен (при использовании винта правого вращения — на левый борт).

Боковое тяговое усилие полупогруженного гребного винта сравнимо с усилием пароходного колеса, установленного поперек корпуса (в г).

Кренящий момент заметно увеличивается, так как вход лопасти в воду сопровождается не только повышенным брызгообразованием,
но и значительными динамическими нагрузками (рис. Особенно заметен этот эффект на корпусах с обводами «глубокое V». Ни водителю,
ни пассажирам движение с креном удовольствия не доставляет, но гораздо важнее, что в такой «позе», во-первых, увеличивается смоченная
поверхность корпуса, вызывая дополнительное сопротивление и снижая скорость, а во-вторых, в волну килеватая лодка фактически превращается
в плоскодонку, испытывая жесткие удары. Из-за того, что поднятая из воды колонка образует более короткий рычаг, лодка может неохотно реагировать
на триммер и даже при откинутой колонке будет продолжать рыть воду носом, что сведет преимущество полупогруженного винта на нет.

Сильный боковой увод полупогруженного винта вызывает заметный ходовой крен — в роли своеобразного «рычага» выступает «нога» мотора, кренящая лодку вокруг
некоторой точки вращения, обозначенной на рисунке красным кружком.

Однако некоторые из этих проблем могут быть решены исключительно техническими средствами (подробнее об этом речь пойдет ниже).

Переход гребного винта в полупогружной режим представляет собой ряд проблем с «технологической» точки зрения. Необходимо изменить положение двигателя по высоте.

Расположение крепежных отверстий подвески большинства современных подвесников, особенно мощных, обычно позволяет
установить мотор чуть повыше или чуть пониже, но для решения нашей задачи даже в «умеренном» варианте диапазона все равно не
хватит — в транце придется сверлить дополнительные отверстия. Чтобы не превратить его в решето, все необходимо рассчитать заранее
и вообще действовать по принципу «семь раз отмерь, один раз отрежь». Не исключено, что транец придется еще и наращивать по высоте,
причем с соблюдением общей прочности конструкции (просто проложенный поверху брусочек будет лишь чисто декоративным элементом,
не исключающим возможности поломки транца из-за перераспределения усилий).

Для борьбы с наиболее неприятным побочным эффектом — ходовым креном, способным также усугублять боковой увод,
вызываемый непосредственно вращением полупогруженного винта, можно попробовать чисто спортивный способ: сместить мотор немного
вбок от ДП (в случае с наиболее распространенными винтами правого вращения — в сторону правого же борта). Вес подвесника компенсирует крен. Напомним, что с этой же целью и пост управления на большинстве лодок расположен справа. Моторы мощностью 150 л. и выше советуем смещать от ДП на 100-110 мм.

Нагрузка на плиту частично и полностью увеличивается, когда большой подвес отодвигается от ДП.

Кстати, идеальным вариантом для использования полупогруженных винтов на прогулочной лодке является двухмоторная
установка с винтами противоположного вращения — в этом случае от большинства перечисленных проблем с управляемостью вы будете избавлены.

Если вы остановились на максимально возможной высоте установки мотора, обязательно убедитесь, что будет сохранен бесперебойный доступ
забортной воды в систему охлаждения. Как правило, штатные заборные окна большинства современных подвесных моторов это условие обеспечивают. Даже если
замер контрольной рейкой, приложенной к кормовой части днища, показывает, что теоретически они могут частично оказаться над водой, не забывайте, что
конфигурация «торпеды» редуктора может все равно обеспечить их эффективное замывание на ходу. Но если во время ходовых испытаний выяснится, что
охлаждение не работает или действует с перебоями, придется снабдить систему выносным заборником на шланге, крепящимся к корпусу (заборник, естественно,
должен и сам обладать минимальным сопротивлением, иначе вся затея с подъемом мотора теряет всякий смысл).

Как уже отмечалось, повышенный боковой увод полупогруженного винта создает и более заметные усилия на штурвале (при использовании
тросового привода управления поворотом). Поэтому желательно использовать более «мощную» рулевую машинку, чем предусмотрено инструкцией,
а в идеале — «гидравлику» или вообще систему с гидроусилителем.

И под конец мы приберегли «проблему номер один» — а именно, необходим сам винт, уверенно работающий в полупогруженном режиме. В «умеренном» варианте можно воспользоваться серийными стальными гребными винтами (хотя тоже не всякими) — например, «Ballistic», но если мотор
поднят достаточно высоко, для достижения желаемого эффекта необходим специальный винт — как правило, изготовленный на основе подходящего серийного. Вообще-то это тема отдельного разговора, но сейчас в двух словах скажем, что наиболее подходящим для использования в таких целях является
многолопастный винт большого шага с относительно небольшим дисковым отношением (т. с узкими клиновидными лопастями-ножами) — вроде того,
что изображен в начале статьи. Предупредим также, что без помощи специалиста с его изготовлением справиться нелегко, а в ходе экспериментов
придется не раз и не два выходить на воду, чтобы добиться успеха.

Краткие выводы

Итак, использование полупогруженного гребного винта преследует исключительно скоростные задачи (правда, можно еще говорить и
об экономии топлива — применительно к пройденному расстоянию). Тем, для кого лишние деления на спидометре или более «увесистые» цифры на экране
навигатора не особо важны, советуем в подобной области не экспериментировать, тем более что использование таких винтов сопряжено с рядом побочных
эффектов, способных для кого-то полностью испортить удовольствие от водных прогулок. Но если вы все же решитесь рискнуть, то обязательно взвесьте
все «за» и «против» и не пытайтесь с ходу превратить прогулочную лодку в гоночный болид. Для начала опробуйте «умеренный» вариант, при котором
диск винта выступает над водой не более чем на одну шестую — одну четвертую диаметра. Чем выше вы поднимаете над водой винт и мотор, тем сильнее
проявляют себя перечисленные проблемы и тем больше лодка теряет в своей универсальности. Нередко положительный эффект приносит даже незначительная
перестановка мотора по высоте за счет использования соседних отверстий подвески — такая мера позволит «разгрузить» тяжеловатый винт, вывести мотор
на рабочие обороты и получить прибавку в скорости.

Что нужно знать о гребном винте

Как работает гребной винт? Гребной винт преобразует вращение вала
двигателя в упор — силу, толкающую судно вперед. При вращении винта на
поверхностях его лопастей, обращенных вперед — в сторону движения судна
(засасывающих), создается разрежение, а на обращенных назад (нагнетающих)—
повышенное давление воды. В результате разности давлений на лопастях возникает
сила Y (ее называют подъемной) Разложив силу на составляющие — одну,
направленную в сторону движения судна, а вторую перпендикулярно к нему, получим
силу Р, создающую упор гребного винта, и силу Т, образующую крутящий момент,
который преодолевается двигателем.

Упор в большой степени зависит от угла атаки a
профиля лопасти. Оптимальное значение для быстроходных катерных винтов 4—8°. Если a больше оптимальной величины, то мощность двигателя непроизводительно
затрачивается на преодоление большого крутящего момента, если же угол атаки мал,
подъемная сила и, следовательно, упор Р будут невелики, мощность двигателя
окажется недоиспользованной.

На схеме, иллюстрирующей характер взаимодействия лопасти и воды, a можно представить как угол между направлением вектора
скорости набегающего на лопасть потока W и нагнетающей поверхностью. Вектор
скорости потока W образован геометрическим сложением векторов скорости
поступательного перемещения Va винта вместе с судном и скорости вращения Vr, т. скорости перемещения лопасти в плоскости, перпендикулярной оси винта.

Винтовая поверхность лопасти. На рисунке показаны силы и скорости,
действующие в каком-то одном определенном поперечном сечении лопасти,
расположенном на каком-то определенном радиусе r гребного винта. Окружная
скорость вращения V, зависит от радиуса, на котором сечение расположено (Vr =
2× p × r× n, где n — частота вращения
винта, об/с), скорость же поступательного движения винта Va остается постоянной
для любого сечения лопасти. Таким образом, чем больше r, т. чем ближе
расположен рассматриваемый участок к концу лопасти, тем больше окружная скорость
Vr, а следовательно, и суммарная скорость W.

Так как сторона Va в треугольнике рассматриваемых скоростей остается
постоянной, то по мере удаления сечения лопасти от центра необходимо
разворачивать лопасти под большим углом к оси винта, чтобы a сохранял
оптимальную величину, т. оставался одинаковым для всех сечений. Таким
образом, получается винтовая поверхность с постоянным шагом Н. Напомним, что
шагом винта называется перемещение любой точки лопасти вдоль оси за один полный
оборот винта.

Представить сложную винтовую поверхность лопасти помогает рисунок. Лопасть
при работе винта как бы скользит по направляющим угольникам, имеющим на каждом
радиусе разную длину основания, но одинаковую высоту — шаг H, и поднимается за
один оборот на величину Н. Произведение же шага на частоту вращения (Нn)
представляет собой теоретическую скорость перемещения винта вдоль оси.

Скорость судна, скорость винта и скольжение. При движении корпус судна
увлекает за собой воду, создавая попутный поток, поэтому действительная скорость
встречи винта с водой Va всегда несколько меньше, чем фактическая скорость судна
V. У быстроходных глиссирующих мотолодок разница невелика — всего 2 — 5%, так
как их корпус скользит по воде и почти не “тянет” ее за собой. У катеров, идущих
со средней скоростью хода эта разница составляет 5—8 %, а у тихоходных
водоизмещающих глубокосидящих катеров достигает 15—20 %. Сравним теперь
теоретическую скорость винта Нn со скоростью его фактического перемещения Va
относительно потока воды.

Разность Hn — Va, называемая скольжением, и обуславливает работу по пасти
винта под углом атаки a к потоку воды, имеющему
скорость W. Отношение скольжения к теоретической скорости винта в процентах
называется относительным скольжением: s = (Hn-Va)/Hn.

Максимальной величины (100 %) скольжение достигает при работе винта на судне,
пришвартованном к берегу. Наименьшее скольжение (8—15 %) имеют винты легких
гоночных мотолодок на полном ходу; у винтов глиссирующих прогулочных мотолодок и
катеров скольжение достигает 15—25%, у тяжелых водоизмещающих катеров 20—40 %, а
у парусных яхт, имеющих вспомогательный двигатель, 50 — 70%.

Легкий или тяжелый гребной винт. Диаметр и шаг винта являются
важнейшими параметрами, от которых зависит степень использования мощности
двигателя, а следовательно, и возможность достижения наибольшей скорости хода
судна.

Каждый двигатель имеет свою так называемую внешнюю характеристику —
зависимость снимаемой с вала мощности от частоты вращения коленчатого вала при
полностью открытом дросселе карбюратора. Такая характеристика для подвесного
мотора “Вихрь”, например, показана на рисунке (кривая 1). Максимум мощности в
21,5 л, с. двигатель развивает при 5000 об/мин.

Мощность, которая поглощается на данной лодке гребным винтом в зависимости от
частоты вращения мотора, показана на этом же рисунке не одной, а тремя кривыми —
винтовыми характеристиками 2, 3 и 4, каждая из которых соответствует
определенному гребному винту, т. винту определенного шага и диаметра.

При увеличении и шага, и диаметра винта выше оптимальных значений лопасти
захватывают и отбрасывают назад слишком большое количество воды: упор при этом
возрастает, но одновременно увеличивается и потребный крутящий момент на гребном
валу. Винтовая характеристика 2 такого винта пересекается с внешней
характеристикой двигателя 1 в точке А. Это означает, что двигатель уже достиг
предельного — максимального значения крутящего момента и не в состоянии
проворачивать гребной винт с большой частотой вращения, т. не развивает
номинальную частоту вращения и соответствующую ей номинальную мощность. В данном
случае положение точки А показывает, что двигатель отдает всего 12 л. мощности вместо 22 л. Такой гребной винт называется гидродинамически
тяжелым.

Наоборот, если шаг или диаметр винта малы (кривая 4), и упор и потребный
крутящий момент будут меньше, поэтому двигатель не только легко разовьет, но и
превысит значение номинальной частоты вращения коленвала. Режим его работы будет
характеризоваться точкой С. И в этом случае мощность двигателя будет
использоваться не полностью, а работа на слишком высоких оборотах сопряжена с
опасно большим износом деталей. При этом надо подчеркнуть, что поскольку упор
винта невелик, судно не достигнет максимально возможной скорости. Такой винт
называется гидродинамически легким.

Гребной винт, позволяющий для конкретного сочетания судна и двигателя
полностью использовать мощность последнего, называется согласованным. Для
рассматриваемого примера такой согласованный винт имеет характеристику 3,
которая пересекается с внешней характеристикой двигателя в точке В,
соответствующей его максимальной мощности.

Рисунок иллюстрирует важность правильного подбора винта на примере мотолодки
«Крым» с подвесным мотором “Вихрь”, При использовании штатного винта мотора с
шагом 300 мм мотолодка с 2 чел. на борту развивает скорость 37 км/ч. С полной
нагрузкой 4 чел, скорость лодки снижается до 22 км/ч. При замене винта другим с
шагом 264 мм скорость с полной нагрузкой повышается до 32 км/ч. Наилучшие же
результаты достигаются с гребным винтом, имеющим шаговое отношение H/D = 1,0
(шаг и диаметр равны 240 мм): максимальная скорость повышается до 40—42 км/ч,
скорость с полной нагрузкой — до 38 км/ч. Несложно сделать вывод и о
существенной экономии горючего, которую можно получить с винтом уменьшенного
шага Если со штатным винтом при нагрузке 400 кг расходуется 400 г горючего на
каждый пройденный километр пути, то при установке винта с шагом 240 мм расход
горючего составит 237 г/км.

Следует заметить, что согласованных винтов для конкретного сочетания
судна и мотора существует бесконечное множество. В самом деле, винт с несколько
большим диаметром, но несколько меньшим шагом нагрузит двигатель так же, как и
винт с меньшим диаметром и большим шагом. Существует правило: при замене
согласованного с корпусом и двигателем гребного винта другим, с близкими
величинами D и H (расхождение допустимо не более 10%), требуется, чтобы сумма
этих величин для старого и нового винтов была равна.

Однако из этого множества согласованных винтов только один винт, с
конкретными значениями D и H, будет обладать наибольшим КПД. Такой винт
называется оптимальным. Целью расчёта гребного винта как раз и является
нахождение оптимальных величин диаметра и шага.

Коэффициент полезного действия. Эффективность работы гребного
винта оценивается величиной его КПД, т. отношения полезно используемой
мощности к затрачиваемой мощности двигателя.

Не вдаваясь в подробности, отметим, что главным образом КПД некавитирующего
винта зависит от относительного скольжения винта, которое в свою очередь
определяется соотношением мощности, скорости, диаметра и частоты вращения.

Максимальная величина КПД гребного винта может достигать 70 ~ 80 %, однако на
практике довольно трудно выбрать оптимальные величины основных параметров, от
которых зависит КПД: диаметра и частоты вращения. Поэтому на малых судах КПД
реальных винтов может оказаться много ниже, составлять всего 45 %.

Максимальной эффективности гребной винт достигает при относительном
скольжении 10 — 30 %. При увеличении скольжения КПД быстро падает: при работе
винта в швартовном режиме он становится равным нулю. Подобным же образом КПД
уменьшается до нуля, когда вследствие больших оборотов при малом шаге упор винта
равен нулю.

Однако следует еще учесть взаимовлияние корпуса и винта. При работе гребной
винт захватывает и отбрасывает в корму значительные массы воды, вслед ствие чего
скорость потока, обтекающего кормовую часть корпуса повышается, а давление
падает. Этому сопутствует явление засасывания, т. появление до полнительной
силы сопротивления воды движению судна по сравнению с тем, которое оно
испытывает при буксировке. Следовательно, винт должен развивать упор,
превышающий сопротивление корпуса на некоторую величину Рe = R/(1-t) кг. Здесь t
— коэффициент засасывания, величина которого зависит от скорости движения судна
и обводов корпуса в районе расположения винта. На глиссирующих катерах и
мотолодках, на которых винт расположен под сравнительно плоским днищем и не
имеет перед собой ахтерштевня, при скоростях свыше 30 км/ч t = 0,02—0,03. На
тихоходных (10—25 км/ч) лодках и катерах, на которых гребной винт установлен за
ахтерштевнем, t = 0,06—0,15.

В свою очередь и корпус судна, образуя попутный поток, уменьшает скорость
потока воды, натекающей на гребной винт. Это учитывает коэффициент попутного
потока w: Va = V (1—w) м/с. Значения w нетрудно определить по данным,
приведенным выше.

Общий пропульсивный КПД комплекса судно—двигатель—гребной винт вычисляется по
формуле:

3 или 4 лопасти

Трехлопастной пропеллер более эффективен и имеет меньшее сопротивление. Такие паровые и воздушные газовые мешки уменьшают осевую тягу и крутящий момент в дополнение к разрушению поверхности гребного винта. Вибрация может быть уменьшена за счет использования 4-лопастного пропеллера того же диаметра.

При движении по морю 4-лопастной гребной винт позволяет снизить расход топлива и ускорить разгон. Однако максимальная скорость судна с 4-лопастным гребным винтом ниже, чем с 3-лопастным.

Шаг и диаметр

Диаметр гребного винта — это диаметр окружности вокруг всех его лопастей. Как правило, диаметр гребного винта увеличивается с уменьшением числа оборотов гребного вала в минуту. Для относительно быстрых судов рекомендуется использовать гребной винт большего диаметра, а для медленных — меньшего.

Второе по значимости качество, которым обладает каждый из нас, — это шаг гребного винта. Расстояние, которое пройдет гребной винт за один полный оборот в плотной среде (не в воде), равно шагу винта. Шаг измеряется в дюймах и представляет собой угол между лопастью и горизонтальной осью винта. Тяга, создаваемая вращающимся гребным винтом, увеличивается по мере уменьшения угла наклона лопастей. Максимальное число оборотов двигателя напрямую зависит от шага винта. Двигатель может вращаться на более высоких оборотах, когда шаг винта меньше. Малый шаг винта хуже влияет на скорость, но лучше на вес. Очень важно подобрать шаг винта так, чтобы при полностью открытой дроссельной заслонке обороты двигателя находились в рабочем диапазоне, рекомендованном производителем мотора. В дополнение к хорошей скорости и приличной максимальной скорости мы также получим надлежащую работу двигателя.

Материал изготовления

— Отличная эффективность по сравнению с алюминиевым аналогом благодаря более тонкому профилю лезвия и превосходной зеркальной отделке. Эта конструкция имеет высокие скоростные характеристики, поскольку она более устойчива к тряске. Высокая прочность стального гребного винта позволяет ему противостоять коррозии в соленой воде и предотвращать трение о песчаное дно. Такие гребные винты могут выдержать удар о дно или шпунт без изменения геометрии лопасти.

— Стальной винт стоит дороже алюминиевого. При сопротивлении удару о камень большая часть разрушительной энергии удара будет передана валу.

— Прежде всего, это доступная цена. Высокая ремонтопригодность, а пропеллер поглотит часть энергии удара, если вы столкнетесь с камнем или глыбой.

— Турбулентность увеличивается, а эффективность снижается, когда винт из мягкого алюминия движется по мелководью и скребет о песчаное дно. при столкновении с мелкими препятствиями, которые обычно находятся на мелководье.

Как выбрать гребной винт? Самое главное — это точно определить задачу вашей лодки и катера, прежде чем приступить к выбору гребного винта. Если на вашей лодке два двигателя, убедитесь, что гребные винты вращаются в противоположном направлении, как правило, от левого борта к правому. Помните о таких технических решениях, как угол наклона, который описывает угол наклона лопасти гребного винта по отношению к оси ступицы. Положительный угол наклона повышает производительность и позволяет использовать гребной винт большего размера на очень высоких скоростях. Как правило, они имеют натяжение лопастей не более 15 мм.

Более подробное руководство по выбору гребного винта вы можете найти на нашем сайте.

Какой шаг винта скоростной и грузовой?

Вал гребного винта отсчитывается тем быстрее, чем больше шаг гребного винта. Однако чем меньше шаг гребного винта, тем он считается тяжелее. Скоростные гребные винты — это винты с большим шагом, а грузовые — с меньшим шагом.

Какой винт лучше 3 или 4 лопастной?

4-лопастные гребные винты ускоряют планирование и могут снизить расход топлива во время круиза. Однако судно с 4-лопастным гребным винтом будет двигаться с меньшей максимальной скоростью, чем судно с 3-лопастным гребным винтом.

Как определить шаг гребного винта?

Сравнение наклона лопасти к столу у втулки и внешнего края быстро выявит этот угол. Для определения шага винта можно использовать ту же пробку с иглами или угольник. Из угольника, постукивая иглой по центру бумаги, проводят дугу радиусом 0,6R, который ближе всего к диаметру угла поворота винта.

Как определить шаг воздушного винта?

Формула H=v/n, где v — скорость модели (в м/с), а n — скорость вращения узла модели, может быть использована для определения фактического шага пропеллера. Концепция относительного шага используется для сравнения различных пропеллеров. Для кордовых моделей относительный шаг пропеллеров составляет (0,4-0,6) DB.