КОНСТРУКЦИЯ СУДНА ПОПЕРЕЧНОЙ СИСТЕМЫ НАБОРА. Часть 3-4

Влияние работы винта или винтов на поворотливость судов

Гребной винт служит движителем судна и при вращении
в водной среде создает толкающее усилие, которое сообщает судну
поступательное движение вперед. Кроме того, работа гребного
винта на ходу отклоняет судно в ту или другую сторону при руле,
поставленном прямо. В какую сторону будет уклоняться судно,
зависит от обводов его подводной части, направления движения
судна (вперед или назад) и шага винта.

Шагом винта называется линейное расстояние, проходимое ступицей винта за один оборот винта в воде без скольжения. Шаг винта может быть правым или левым.

Шаг винта будет называться правым, когда винт на переднем
ходу будет вращаться по часовой стрелке, если смотреть по направлению движения судна, и левым, когда винт на переднем ходу
будет вращаться против часовой стрелки.

При вращении гребного винта мощная струя воды, отбрасывая
его лопастями, устремляется спиральным потоком от винта и направляется на перо руля или на кормовые обводы судна в зависимости от хода судна вперед или назад.

Влияние сил, возникающих при работе винта на поворотливость
судна, показано на рис.

При переднем ходе сила набрасываемой струи НС может быть
разложена на силу скользящего потока СП, отбрасываемую назад
вдоль плоскости пера руля и не влияющую на управляемость
судна, и на силу С, стремящуюся отбросить перо руля, а следовательно, и корму судна влево.

На заднем ходу сила набрасываемой струи НС1 ударяющаяся
в кормовые обводы судна, также может быть разложена на составляющие: СП1 — силу скользящего потока, уходящую вдоль корпуса
судна, и силу С1 стремящуюся отбросить корму судна влево. На рис. 32 а сила набрасываемой струи НС на переднем и на
заднем ходах показана для судна с правым шагом винта.

В дальнейшем при рассмотрении влияния силы набрасываемой
струи на перо руля в различных его положениях или на корпус
судна при различных режимах работы гребного винта мы будем
учитывать только составляющую силу С или С1 стремящуюся отбросить корму судна в ту или другую сторону, пренебрегая силой
скользящего потока СП.

Следует иметь в виду, что при вращении гребного винта его
лопасти в течение одного оборота проходят разные зоны гидростатического давления.

Рис. Силы, возникающие при работе винта:
а — для судна с правым шагом винта; б — для судна с
левым шагом. НС — сила набрасываемой струи; СП —
сила скользящего потока; С — сила, стремящаяся отбросить корму судна в сторону на переднем ходу; С1 — сила,
стремящаяся отбросить корму судна на заднем ходу;
Д — сила сопротивления воды вращению лопастей на
переднем ходу; Д1 — сила сопротивления воды вращению
лопастей на заднем ходу; ПС — сила попутной струи;
в — сила давления попутной струи на лопасти винта

При вращении винтов наружу левый винт будет иметь левый
шаг, а правый винт — правый шаг. При вращении винтов внутрь, Наоборот, левый винт имеет правый шаг, а правый винт — левый шаг. Примерно такая же схема расположения винтов применяется и на
четырех винтовых судах. На трех винтовом судне средний (наибольший) винт может иметь правый шаг и реже левый шаг. Боковые,
обычно меньшие винты, имеют разный шаг и могут вращаться как
наружу, так и внутрь.

При работе винта в воде, помимо силы С, появляется сила реакции сопротивления воды лопасти винта — Д.

При работе винта величина сил С и Д, возникающих у каждой
лопасти, будет изменяться по мере прохождения лопастями винта
различных зон гидростатического давления.

Помимо этих сил, на переднем ходу возникает еще одна. Это
сила попутного потока или попутной струи ПС. Она возникает от
давления разрезаемой носом судна воды, обтекающей его борта и
смыкающейся за кормой. Она тем сильнее, чем ближе к поверхности, и слабее к килю. Особенно сильно действует ПС на лопасть
вращающегося винта в ее верхнем положении.

Силу попутной струи ПС также можно разложить на составляющие: силу скользящего потока СП, которая скользит вдоль поверхности лопасти винта и на поворотливость судна не оказывает
влияния, и силу в, действующую под прямым углом к плоскости
лопасти винта и непосредственно влияющую на поворотливость
судна. В дальнейшем сила в только и будет учитываться. Нетрудно заметить, что у винта левого шага расположение основных сил, действующих на поворотливость судна, будет обратное
(рис. 326).

Вместо попутной струи на заднем ходу на поворотливость судна
будет оказывать влияние всасываемая струя. Гребной винт работает задним ходом и бросает струю воды на кормовые обводы
судна. При этом за винтом в районе расположения пера руля образуется разреженное пространство, которое будет заполняться водой,
находящейся еще дальше позади руля. Таким образом, создается
течение, идущее навстречу корме судна и называемое всасываемой
струей. Скорость этого течения зависит от скорости вращения гребного винта и, очевидно, тем больше, чем быстрее вращается винт. Гребной винт засасывает воду и затем спиральным потоком
бросает ее на судно. Если перо руля при этом стоит в ДП, то всасываемая струя равномерно обтекает его и так же, как встречный
поток воды, не окажет на поворотливость судна никакого влияния. Если же перо руля отклонено от ДП на какой-либо угол, то всасываемая струя будет оказывать на него какое-то давление, величина которого будет зависеть от скорости вращения гребного винта. Очевидно, что всасываемую струю так же, как и давление встречного потока воды, можно разложить на составляющие, одна из
которых будет стремиться затормозить ход судна назад, а другая
отбросить его корму в ту сторону, в которую переложен руль. Условимся называть составляющую всасываемой струи, действующую
по тому же направлению, что и сила ДВ, силой ВС.

Таким образом, на заднем ходу судна на перо руля будут действовать две силы ДВ и ВС, которые вместе будут стремиться отбросить корму судна в ту сторону, куда положено перо руля. Ниже рассмотрим отдельные случаи воздействия работы винтов
на управляемость судна.

Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент

Винт и корпус судна находятся в сложном гидродинамическом взаимодействии. Сущность его заключается в следующем:

— на винт, работающий за корпусом, набегает поток воды, возмущенный движением корпуса, в результате чего гидродинамические характеристики винта изменяются по сравнению с их значениями в свободной воде;

— работающий винт изменяет величины давлений и касательных напряжений на поверхности кормовой оконечности корпуса, в результате чего изменяется сопротивление воды движению судна.

Следовательно, гидродинамические характеристики одного и того же гребного винта, работающего в свободной воде и за корпусом судна, будут различны, а сопротивление воды движению судна в присутствии работающего гребного винта будет отличаться от его буксировочного сопротивления.

Попутный поток. При движении судна часть окружающей его воды увлекается в направлении движения, образуя попутный поток (рис. 115). Попутный поток за корпусом судна имеет в разных точках различное значение и направление, т. гребной винт работает в неравномерном поле скоростей, которое характеризуется осевыми, окружными и радиальными составляющими скорости попутного потока. При определении характеристик винта, как правило, учитывают только осевой попутный поток.

Из-за наличия попутного потока осевая скорость винта υp оказывается ниже скорости судна:

vω = v – υp,

где vω – осевая составляющая скорости попутного потока.

Отношение скорости попутного потока к скорости судна

vω / v = (v – υp)/v = 1– υp/v = ω

называют коэффициентом попутного потока.

С учетом коэффициента попутного потока, нетрудно получить следующее выражение для осевой скорости винта:

υp = (1 – ω)v.

В результате неравномерности потока по диску винта коэффициенты упора и момента винта за корпусом судна будут иными, чем в свободной воде. Указанное влияние учитывается:

— коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на упор

i1 = ;

— коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на момент

i2 = ;

— коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на КПД винта

i = = i1/i2.

В практических расчетах принимают i =1, основываясь на том, что коэффициенты неравномерности потока i1 и i2 изменяются в пределах 0,96 1,02.

Рис. 115. Попутный поток Рис. 116. Формирование силы засасывания

за корпусом судна на корпусе судна: А — эпюра давления

при осутствии гребного винта; В- зона

давления при работающем винте

Засасывание. Работая за корпусом судна, гребной винт подсасывает воду и увеличивает скорость обтекания кормовой оконечности судна. При этом в соответствии с законом Бернулли понижается давление во всей зоне, охваченной подсасывающим действием винта, что увеличивает сопротивление формы (рис. 116). Кроме того, повышение скорости обтекания кормовой оконечности приводит к возрастанию сопротивления трения. Заштрихованная на рис. 116 область соответствует уменьшению давления в корме от работы гребного винта. В результате этих явлений появляется дополнительная сила ΔR, действующая на корпус и увеличивающая сопротивление воды движению судна. Эту силу принято называть силой засасывания. С учетом силы засасывания сопротивление движению судна

R’ = R + ΔR,

где R — буксировочное сопротивление судна без гребного винта

Таким образом, часть упора гребного винта, именуемой полезной тягой Ре, затрачивается на преодоление буксировочного сопротивления R, а остальная часть упора идет на преодоление силы засасывания, т.

Р = Ре + ΔР.

Влияние засасывания принято учитывать с помощью коэффициента засасывания.

t = ΔР / Р = Р – Ре = 1 – Ре / Р.

С учетом коэффициента засасывания, упор винта Р

Р = Ре /1 – t.

Значения коэффициентов взаимодействия. Коэффициенты ω и t весьма сложным образом зависят от формы корпуса судна, формы и расположения выступающих частей, от числа винтов, их геометрических характеристик и расположения по отношению к корпусу, от режима работы винтов, степени неравномерности поля скоростей в месте расположения винтов и других факторов.

Коэффициенты взаимодействия определяют экспериментальным путем или по приближенным формулам.

Для режимов работы винта, отличающихся от расчетного, коэффициент засасывания может быть определен по приближенной формуле Э. Пампеля

t = ,

где λр — относительная поступь винта на рассматриваемом режиме; H/D — конструктивное шаговое отношение, t0 — коэффициент засасывания на швартовом режиме (при λр = 0), который принимается равным (0,3

Коэффициенты ω и t для расчетного ходового режима приближенно могут быть вычислены по формулам:

— для одновинтовых судов с обтекаемыми рулями

ω = 0,50δ – 0, 05; t = 0,80 ω,

— для двухвинтовых судов

ω = 0,55δ – 0,2; t = 0,25ω + 0,14 (с выкружками гребных валов),

t = 0,7ω + 0,06 (с кронштейнами гребных валов),

где δ — коэффициент общей полноты корпуса судна.

Пропульсивный коэффициент. Совершенство гидродинамического комплекса винт-корпус оценивается пропульсивным коэффициентом движителя ηд, который представляет собой отношение буксировочной мощности к валовой мощности затрачиваемой на вращение винта ( §10

ηд = Nб / Nр = Rv/2πnM.

С учетом, что Р = Ре /1 – t и υp = (1 – ω)v, получим

ηд = · (1 – t)/(1 – ω) = ηр ηк,

где ηр = Р υp/2πnМ — КПД гребного винта, работающего в свободной воде (§11. ), а коэффициент ηк = (1 – t)/(1 – ω) — коэффициент влияния корпуса (§10.

Подбор и доработка гребного винта

Иногда создается впечатление, что для отечественных водномоторников этот показатель является чуть ли не определяющим,
способным полностью затмить все прочие качества мотолодки или катера. По крайней мере, именно «скоростная» тема подвергается в определенных кругах наиболее живому обсуждению,
а после редакционных тестов нам с завидным постоянством задают один и тот же вопрос: «Ну, сколько едет?»
Что ж, в стремлении двигаться побыстрей нет ничего дурного. На достижение этой цели направлена значительная часть усилий конструкторов и судостроителей,
но многое зависит и от нас самих, конечных потребителей. Наиболее важный фактор в деле достижения максимальной скорости — это грамотный подбор гребного винта. На эту животрепещущую тему мы и побеседовали с нашим постоянным консультантом, одним из сильнейших спортивных винтовиков страны Александром Беляевским.

По словам Александра, только за счет этого на серийной прогулочной лодке со стандартным мотором можно добиться до 10% прироста «максималки». Впрочем, одним лишь подбором готовых винтов, как правило, не обойтись — фанату скорости, поставившему себе цель выжать из лодки и мотора все возможное,
надо быть готовым к тому, что винт придется подвергнуть некоторой доработке. Вообще-то дело это не из простых,
особенно когда речь идет о гонках или установлении рекордов — недаром даже именитые гонщики прибегают при этом к услугам специалистов,
но на»потребительском» уровне неплохих результатов можно добиться и «малой кровью», когда каких-либо особых знаний и навыков,
а также специального оборудования не понадобится — необходимо лишь умение держать в руках напильник.

Но для начала, чтобы более отчетливо понимать, что придется сделать и почему, освежим в памяти несколько теоретических моментов.

Три кита

Как правило, большинству даже начинающих водномоторников известна разница между «тяжелым» и «легким» гребными винтами
(о тех, кто при этом применяет метод взвешивания в руках, речь в данном случае не идет). Понятно также, что сами по себе винты не могут относиться к той или иной категории — употребляются эти понятия только применительно к конкретному комплекту «лодка плюс мотор»
с определенной нагрузкой. «Тяжелый» не позволяет мотору развить рабочие обороты, а с «легким» стрелка тахометра уходит за пределы шкалы.

В обоих случаях двигатель работает в неоптимальном режиме и не выдает всей заложенной в него мощности. Многие возлагают ответственность за это исключительно на такой показатель, как шаг винта (рис. 1), определяемый углом наклона его лопастей относительно ступицы. (Рискуя навлечь на себя гнев истинных «технарей», все же определим его для простоты дела как расстояние, которое прошел бы винт за один полный оборот, будь он не в воде,
а в твердых ответных направляющих — наподобие болта, ввертываемого в гайку).

Рис. 1 Шаг винта можно условно представить как расстояние, котороe он пройдёт за один оборот в неподвижном и жестком резьбовом канале (а). Многие спрашивают, не изменяется ли шаг по длине лопасти, ведь каждая из них тоже «закручивается винтом». Нет, подавляющее большинство винтов для подвесных моторов
имеют один и тот же шаг что у ступицы, что на концах лопастей. Разница углов объясняется разницей диаметров и, соответственно, длин окружностей. Вот, например,
под какими углами располагается на разных диаметрах лопасть у гребного винта шагом 400 мм и диаметром 420 мм (б). Кстати, именно так и делаются угольники для контроля
винта на шаговой плите. Винты с переменным по длине лопасти шагом можно встретить только у спортсменов, и достигается это, как правило, рихтовкой. На рисунке (в)
показано построение контрольных угольников для того же винта, шаг которого начиная с диаметра 200 мм либо увеличен до 45° мм (красные линии),
либо уменьшен до 35° мм (синие линии).

Изменение шага действительно позволяет привести обороты мотора в норму: при «недокруте» ставим винт меньшего шага («полегче»), при «пе-рекруте» — наоборот. Казалось бы, цель достигнута — используются все 100% мощности, так что, вроде бы, и максимальной скорости мы добились. Но не все так просто, и скоростные резервы наверняка остались неисчерпанными.

Для того чтобы понять причину, вновь обратимся к параллели с болтом и гайкой. Если, скажем, использовать электрический гайковерт,
то болт с более крупным шагом нарезки будет завернут на место раньше такого же, но с мелкой резьбой. Причем быстрее определенного предела выполнить эту работу не выйдет,
поскольку скорость продвижения болта ограничена двумя неизменными показателями — частотой вращения патрона и шагом резьбы.

Все сказанное можно в какой-то мере отнести и к гребному винту, установленному на лодке — за тем лишь исключением,
что работает он в воде и по причине проскальзывания перемещается при каждом обороте не на заложенную величину шага, а на меньшее расстояние. И даже если этим «отставанием», которое вызывается не только особенностями среды, но и рядом других факторов, пренебречь, у него тоже есть свой скоростной «потолок»,
зависящий от частоты вращения и шага.

Определить его можно при помощи такой простейшей формулы, как VT=0. 001524nhk, где VT — «идеальная» скорость в километрах в
час, h — шаг винта в дюймах, n — рабочая частота вращения коленвала в оборотах в минуту и k — передаточное отношение понижающего редуктора,
обычно отображаемое в виде дроби, например, 12:37. Так, с двухтактным «Mercury 50» (редуктор 1:1. 83, рабочая частота вращения 5500 об/мин) и 15-дюймовым винтом мы
бы «успокоились» на 68. 7 км/ч — и то если бы он вращался не в воде, а в жестком резьбовом канале!
(Кстати, мощность мотора в данном случае никакой роли не играет — в основе расчетов лежат только число оборотов и шаг).

Чтобы получить цифру, более-менее близкую к реальной, Александр Беляевский советует уменьшать «теоретический» результат на 20%, и здесь проще использовать
готовую формулу Vn=0. 001219nhk, в которой поправочный коэффициент уже учтен — при тех же условиях получаем 55 км/ч. Конечно, в зависимости от обводов лодки, ее веса и ряда иных факторов разница может оказаться и несколько иной, но в целом с порядком достижимых скоростей мы определились. И если вы рассчитывали на более существенный показатель, остается только увеличивать шаг — заложенную фирмой-изготовителем мотора рабочую частоту вращения коленвала,
при которой достигается наиболее оптимальное соотношение мощности, крутящего момента и ресурса, во-первых, просто не удастся увеличить в существенных пределах,
а во-вторых, такая мера приведет прежде всего к резкому уменьшению ресурса.

Но вот незадача — винт шагом 15 дюймов мы поставили как раз взамен 17-дюймового, который вполне устраивал нас по расчетной скорости (чуть более 60 км/ч),
но на практике оказался чересчур «тяжелым» и не позволял мотору раскрутитьея до положенных оборотов!

Тут сразу вспоминается пословица «нос вытащишь — хвост увязнет», но выход из положения все-таки есть,
если не зацикливаться на значении шага и вспомнить про такие показатели винта, как диаметр и дисковое отношение (рис. Оба они так или иначе определяют такой важный фактор,
как площадь лопастей, от которого, в свою очередь, напрямую зависят создаваемый упор и сопротивление, влияющие на обороты.

Рис. 2 «Легким» или «тяжелым» применительно к конкретной лодке или мотору винт является не только из-за своего шага — большую
роль играют также его диаметр и так называемое дисковое отношение, то есть отношение общей площади лопастей к площади круга, определяемой диаметром. Дисковое отношение влияет и на эффективность винта при разных частотах его вращения. Чем больше, тем лучше приемистость и упор на относительно небольших оборотах,
но платить за это приходится некоторым снижением максимальной скорости.

В общем, «тяжелым» или «легким» винт может оказаться не только из-за своего шага — влияние оказывают все три «кита» в равной степени. Можно упомянуть еще и так называемый «отброс» — угол отклонения лопастей относительно гребного вала (рис. 3),
но на нашем начальном уровне этот тонкий момент вполне можно опустить.

Рис. 3 Этот угол установки лопасти специалисты именуют «отброс». С его помощью тоже можно сделать винт более «тяжелым» или «легким»,
но откорректировать его, как и шаг, в домашних условиях достаточно сложно.

И если откорректировать шаг или отброс достаточно сложно (кроме хороших профессиональных навыков и опыта требуется специальное оборудование),
то уменьшить площадь лопастей за счет диаметра или дискового отношения с технологической точки зрения проще простого. Именно по такому пути Александр Беляевский и советует пойти при настройке «потребительской» лодки на максимальную скорость.

Коротка у стула ножка.

Подпилю ее немножко. Чтобы не уподобиться герою популярного стишка, действовать необходимо по принципу «семь раз отмерь, один раз отрежь». Спешка и стремление получить вожделенный результат с первой попытки чреваты риском погубить дорогостоящий винт или в лучшем случае получить слишком «легкий» вариант,
пригодный разве что для использования с большой нагрузкой.

Кстати, в идеале стоит иметь на борту как минимум два гребных винта — «скоростной» для экипажа из одного-двух человек без багажа и «грузовой» на те случаи,
когда выходить на воду приходится с полным комплектом пассажиров и большим количеством вещей. Надо сказать, что второй вариант, несмотря на название,
тоже не остается за флагом борьбы за скорость, и порядок доводки такого винта ничем принципиально не отличается от изложенного ниже.

В ходе подбора и доработки винта нам обязательно понадобится тахометр, а также любой прибор для измерения скорости — приемник GPS или спидометр,
работающий по принципу манометра. Не секрет, что последние нередко врут, но, по крайней мере, изменения скорости в ту или иную сторону засечь с их помощью можно.

Итак, порядок действий приблизительно таков.

Первым делом при помощи формулы h=Vп/0. 001219nk, представляющей собой преобразованный вариант уже упомянутой зависимости
с учетом 20-процентной «скидки», примерно определим, с винтом какого шага можно достичь интересующую скорость. Здесь советуем реально смотреть на вещи и не задавать высот,
взять которые заведомо не удастся. В наиболее распространенном диапазоне скоростей 50-60 км/ч лучше теоретически закладывать прибавку примерно в 10-15 км/ч,
не более (причем далеко не факт, что получите ее на практике, особенно если вам повезло и проданный в комплекте с мотором винт и без того максимально соответствует лодке). В качестве «стартового ориентира» используйте информацию о максимальных скоростях, достигнутых на аналогичных лодках, а также собственные результаты,
полученные с имеющимся винтом.

Имейте в виду, что даже при всех скрытых возможностях пропульсивной установки, позволяющих наращивать скорость, в роли «ограничителя» может выступить сама лодка. У каждого корпуса есть свои скоростные пределы, превышение которых может быть чревато серьезными проблемами с управляемостью,
и если с имеющимся винтом на максимальном режиме наблюдается, к примеру, продольная и поперечная раскачка с зарыскиваниями,
«разгонять» лодку дальше просто опасно — неприятные симптомы могут выйти на угрожающий уровень.

В первом приближении подыскать винт необходимого шага для той или иной модели мотора лучше всего при помощи специальных таблиц,
в которых указаны весовые и размерные показатели лодок — их публикуют практически все фирмы-производители подвесных моторов и гребных винтов. В принципе, приведенные в них рекомендации более-менее соответствуют действительности, хотя доверять указанным показателям скорости можно далеко не всегда — нередко они
слишком близки к «идеальным» расчетным цифрам. Хорошо, если перед покупкой у вас есть возможность испытать сразу несколько вариантов, отличающихся по шагу и диаметру. Некоторые торговые фирмы специально держат комплект «тестовых» винтов на подобные случаи, но такая практика, увы, не столь широко распространена.

Поскольку вы нацелены на максимальную скорость, винт-основа потребуется максимально большого шага, и вполне естественно, что он окажется для вашей лодки тяжеловат,
тем более что и диаметр с учетом последующей обработки рекомендуется выбирать самый большой из имеющихся. Но, тем не менее, при
выборе соблюдайте два простых правила. Во-первых, он должен в любом случае выводить лодку на глиссирование — пусть «туго» и с минимальной нагрузкой, а во-вторых,
на полном газу «недобор» оборотов по сравнению с рекомендуемым производителем режимом не должен превышать 1000 об/мин. В противном случае есть риск, что доработки,
которые придется осуществить в незапланированных масштабах, не принесут желаемого результата.

Ну а дальше, собственно, остается удалить с винта то, что мешает мотору раскрутиться до положенных оборотов. Уменьшать площадь лопастей можно двумя способами. При первом подрезаются их кромки, отчего лопасти превращаются в узкие «ножи» (рис. Такой способ, к которому часто прибегают гонщики,
Александр Беляевский для «потребительских» винтов не рекомендует, поскольку уменьшение дискового отношения сопряжено с рядом тонкостей. В частности, возможно заметное снижение приемистости и упора на промежуточных и разгонных режимах (наибольшая тяга при относительно невысоких оборотах
обеспечивается как раз при большом дисковом отношении, и именно поэтому, например, при буксировке воднолыжников и парашютистов наиболее эффективны винты с
широкими «лопухами» или четырехлопастные).

Рис. 4 Чтобы сделать этот гоночный винт, изменили не диаметр, а дисковое отношение — за счёт значительной подрезки выходных кромок. Площадь лопастей уменьшена по сравнению с исходным вариантом практически наполовину. Применять такой метод, «разгоняя» прогулочные лодки, не рекомендуется
из-за уменьшения упора на переходных режимах.

Уменьшение площади лопастей за счет изменения диаметра — более спокойный и прогнозируемый вариант, да и технологически он проще.

Главное, как уже говорилось, действовать без спешки, постепенно, и не лениться проводить промежуточные испытания. По словам Александра Беляевского,
уменьшение длины каждой из лопастей на 8-10 мм вызывает рост частоты вращения коленва-ла примерно на 250-300 об/мин. От
размера самого винта это соотношение, как правило, не зависит, но постоянный контроль полученных результатов не повредит.

Разметку достаточно сделать только на одной из лопастей, лучше всего в три приема -вначале провести линию,
более-менее соответствующую окружности уменьшенного диаметра (высокая точность тут не обязательна), потом «отхватить» небольшой участок входной кромки и завершить
новую конфигурацию лопасти небольшим скруглением на конце выходной (рис. Саму же выходную кромку, обычно снабженную отгибом-интерцептором, не трогайте ни под каким
видом, предупреждает наш консультант!

Рис. 5 Предварительная разметка лопасти при уменьшении диаметра винта. Особая точность тут не требуется — просто попытайтесь
повторить в уменьшенном виде существующую конфигурацию.

Далее лопасть-образец обрабатывается по контуру напильником (для быстроты черновую обработку можно сделать на наждачном круге),
после чего ее очертания легко перенести на остальные при помощи простейшего бумажного шаблона. Александр делает это так: бумажная заготовка подгоняется к ступице (рис. 6),
обжимается по контуру и обрезается ножницами по полученному «слепку» (рис. Кстати, если руки слегка испачканы машинным маслом или алюминиевой пудрой,
оставшейся после опиливания, контур получается более отчетливым.

Рис. 6 Вначале бумажную заготовку шаблона нужно подогнать к ступице.

Рис. 7 Самый простой способ перенести контуры лопасти на шаблон — это сделать бумажный «слепок».

После того, как по бумажному шаблону опилены остальные лопасти, винт можно установить на лодку и проконтролировать обороты на полном газу. Если по-прежнему наблюдается «недокрут», лопасти придется еще немного подрезать, а когда частота вращения в норме, их можно обработать вчистую,
немного завалив острые кромки на концах и придав входным обтекаемую форму со стороны нерабочих поверхностей лопастей (рис. До этого этапа у нас остается
возможность «малой кровью» подкорректировать в сторону увеличения и шаг — если подпилить рабочие поверхности лопастей так, как показано на рис. При аккуратной работе плоским напильником контроль на шаговой плите (рис. 10) может и не понадобиться, поскольку соответствующие кромки лопасти сами по себе служат
надежными ориентирами.

Рис. 10 При доработке винта за счёт диаметра и дискового отношения шаговая плита не нужна, но если вы планируете расширить и
усложнить свои эксперименты с винтами, это приспособление вам пригодится. Саму плиту можно заказать токарю или фрезировщику, но есть и иной способ — например,
выпилить необходимые кольца или сегменты электролобзиком и наклеить их на твёрдую основу. Такой метод, кстати, обеспечивает и строго одинковую
глубину канавок. При установке валика тоже необходима высокая точность, поскольку от него зависит параллельность плиты и плоскости вращения винта (для
центровки обычно используют распорные конусные втулки). Опирать винт ступицей непосредственно на плиту не рекомендуется. Щаговые угольники должны
располагаться в канавках строго перпендикулярно плите, поэтому их фиксируют пластилином.

Многие спрашивают, надо ли удалять литьевые выступы в корневой части лопастей у ступицы (рис. 11). По словам Александра Беляевского,
это лишь напрасная трата сил и времени, поскольку расположены они в нерабочей зоне и на общее сопротивление влияния практически не оказывают. Полировка «потребительского» алюминиевого винта до блеска специальными пастами — тоже предрассудок. После обработки его достаточно ошкурить и по возможности покрасить водостойкой эмалью.

Рис. 10 Удалять литьевые выступы у ступицы нет смысла — они находятся в нерабочей зоне и практически не оказывают влияяния на
общее сопративление. Полировка алюминиевого винта желаемой прибавки скорости тоже не даст.

Приступая к работам по «выжиманию скорости», не забывайте о том, что на этот показатель помимо характеристик гребного винта оказывают влияние и другие факторы. Прежде всего это относится к сопротивлению подводной части мотора, напрямую зависящему от того, насколько глубоко она погружена в воду. Кстати, пользуясь случаем, развенчаем распространенный миф о суперкавитирующих и полупогруженных винтах. Многие убеждены,
что они хороши сами по себе и бьют обычные по всем параметрам, но на скоростных лодках, прежде всего гоночных, их используют, что называется,
не от хорошей жизни — просто только с их помощью подводную часть подвесного мотора или угловую колонку удается поднять как можно выше из воды, уменьшая сопротивление.

В общем, перед тем, как дорабатывать винт, поэкспериментируйте с высотой установки мотора (как правило, транцевые крепления лодки переместить сложно,
и действовать приходится в пределах, ограниченных шагом крепежных отверстий в подвеске мотора). Имейте в виду,
что критичной зоной с точки зрения сопротивления является антикавитационная плита, которая должна располагаться либо выше,
либо ниже среза транца, но ни в коем случае не совпадать с ним. (На легких лодках наш консультант советует любителям скорости устанавливать мотор так,
чтобы она оказывалась на 2-3 см выше днища, хотя бывают и исключения). И хотя с точки зрения скорости, чем выше — тем лучше, здесь тоже стоит знать меру:
при излишне поднятом моторе будьте готовы к целому ряду неприятных явлений,
начиная от подхватов воздуха винтом в поворотах и заканчивая его быстрым разрушением под воздействием кавитации. Кроме того, это может вызвать и эффект,
противоположный ожидаемому — из-за уменьшения длины рычага, образуемого колонкой, лодка может вяло реагировать на триммер и «рыть носом»,
в то время как наивысшая скорость обычно достигается при максимальном кормовом дифференте, когда лодка идет «на пятке».

Вкратце резюмируя основные положения нашей очередной консультации, повторимся: главное — это разумный и взвешенный подход,
требующий постановки реальных задач и их последовательного решения. Быстрота, к которой мы стремимся на воде, в процессе работы способна только навредить. При этом полной гарантии успеха дать невозможно -в процесс вовлечено слишком много разнообразных факторов,
полностью оценить которые вряд ли удастся даже владельцу конкретной лодки и мотора. Однако, как показывает опыт, взяв изложенные советы за основу,
заметно улучшить скоростные характеристики мотолодки или катера более чем реально.

От редактора

Многие рекомендации носят чисто практический характер и основаны на многолетнем опыте. Поэтому редакция не стала изменять некоторые
спорные моменты, например, приводимое в статье утверждение о малой эффективности полировки гребного винта.

«Катера и Яхты» №195 (2005 год)Опубликовано с разрешения редакции журнала «Катера и Яхты»

Шаг винта

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

Большинство судов внутреннего плавания имеют двух и трех вальные ДРК, обеспечивающие им хорошую управляемость и маневренность.

На двухвинтовых судах отрицательное влияние на управляемость тангенциальных составляющих гидродинамического давления струи от работы винта и гидростатического давления воды на лопасти винта устраняются путем установки винтов разного вращения (шага). Сочетание винтов может быть «наружного вращения» ( правый – правого шага, левый левого шага) и «внутреннего вращения» (правый – левого шага, левый – правого шага). Физическая сущность влияния двух гребных винтов на судно в сущности такая-же как и одного винта, но смещение осей гребных валов относительно ДП судна дают ему значительные преимущества при маневрировании. Оба варианта при одновременной работе винтов на передний и задний ход равноценны. Однако при работе «враздрай» маневренные качества двухвинтовых судов с внутренним вращением винтов несколько отличаются от маневренности судов с внешним вращением винтов. Чаще на судах применяют наружное вращение винтов с расположением перьев рулей по оси гребных валов, а в некоторых случаях устанавливают дополнительное перо руля по ДП.

При одновременной работе двух винтов наружного вращения на переднем ходу гидростатические силы D1 и D3 правого и левого винта, гидродинамические силы Р2 и Р4 на правом и левом руле и действие попутного потока справа и слева соответственно уравновешиваются. Вследствие этого двухвинтовое судно при движении передним ходом с одинаковой частотой вращения винтов и положением рулей «Прямо», движется прямолинейно, не испытывая отрицательного влияния винтов на управляемость.

Аналогичная картина наблюдается при движении судна задним ходом, при работе двух винтов «Назад» с равным числом оборотов и положении рулей «Прямо».

Если на судне с наружным вращением винтов не имея движения относительно воды, при положении рулей «Прямо», левый движитель будет пущен «вперед», то под действием гидростатической силы D3, корма судна, в момент начала работы винта, уклонится влево, а носовая часть вправо. При установившемся движении двухвинтового судна на переднем ходу и работе левого винта, независимо от шага винта в положении руля «Прямо», судно будет уклоняться вправо по ходу движения. Это вызвано тем,что упор винта и направление его движущей силы Fл. в смещены от ДП вправо на некоторое расстояние а1 и сила Fл. в образует относительно Ц. судна поворачивающий момент Млв наз. момент движущей силы винта. Чем больше расстояние а1 (между осью гребного вала и ДП), плечо момента, тем больше значение момента вызывающего отклонение судна. Судно стремится отклониться в сторону неработающего винта, циркуляцию следует выполнять в сторону неработающего винта.

При работе двухвинтового судна, с наружным вращением винтов, правым движителем «назад», в момент включения винта гидростатическая сила D3 и гидродинамическая сила Р4 начнут смещать корму судна влево ( в сторону противоположную шагу винта), одновременно судно начинает двигаться назад и резче уклоняться кормой влево. В этом случае влияние винта на смещение кормы настолько велико, что перекладкой руля порой невозможно приостановить вращательное движение судна. Поэтому при маневрировании одним винтом на заднем ходу необходимо своевременно принимать меры предосторожности и использовать совместную работу двух винтов и рулей.

Когда левый винт работает «вперед», а правый «назад» — работа «враздрай», от работы винтов в противоположном направлении возникают движущие силы Fл. в и Fп. в – пара сил с плечом а1+а2. Момент этой пары сил (момент машин) Мм направлен по часовой стрелке. При работе движителей враздрай и перекладке рулей в сторону винта работающего на задний ход, образуется мощный поворачивающий момент равный сумме: момента движущих сил винтов Мм, момента руля Мру, момента гидродинамических сил винта работающего на задний ход Мв и момента гидростатических сил МD. Под действием суммы моментов Моб = Мм + Мру + Мв + МD судно получает вращательное движение и разворачивается в правую сторону практически на одном месте. При этом значение угловой скорости можно регулировать углом перекладки рулей и изменением частоты вращения движителей. В случае необходимости можно наряду с вращательным движением, обеспечить и поступательное движение судна, а при благоприятных метеоусловиях и движение судна лагом.

При винтах с внутренним вращением, если выполняется тот же маневр, благоприятное действие гидродинамического давления тангенциальной составляющей струи на корпус судна от винта работающего назад ухудшится, а гидростатическое давление на лопасти обоих винтов будет препятствовать повороту. Следовательно общий поворачивающий момент, при прочих равных условиях будет меньше. Судно с наружным вращением винтов, при работе «враздрай,» имеет лучшую поворотливость, чем судно с внутренним вращением винтов. Преимущество внутреннего вращения винтов в некотором увеличении силы упора винтов и уменьшении скорости кильватерной струи.

На трех вальных судах бортовые винты обычно внешнего вращения, а средний винт правого или левого шага.

Рассмотрим вариант со средним винтом левого шага изображенного ниже.

Как видим из приведенного рисунка, при работе трех винтов на передний ход, поворачивающие моменты бортовых винтов, вращающихся в противоположные стороны, взаимно уравновешиваются. Рассмотрим силы, возникающие от вращения среднего винта, расположенного позади бортовых винтов. Лопасти среднего винта при прохождении нижней точки, встречают сильную струю от правого винта (правого шага) направленную противоположно вращению винта левого шага. Гидростатическая сила D3ср. в значительно больше суммы гидростатических сил D1л. и D3 п. Вследствие разности этих сил корма судна отклоняется в направлении соответствующему шагу среднего винта, т. влево. Тангенциальные составляющие гидродинамического давления Р на среднее перо руля, от воздействия струй бортовых винтов, выравниваются, т. с левой и правой стороны они приблизительно равны. Поэтому при работе трех винтов на передний ход возникает поворачивающий момент вправо. Диаметр циркуляции трех винтового судна с наружным вращением бортовых винтов меньше при повороте в сторону противоположную шагу среднего винта.

При остановленных бортовых движителях поворот судна будет лучше в сторону, соответствующую шагу среднего винта. При работе только бортовых движителей поворотливость в одну и другую стороны – одинакова.

Очень важным является расположение среднего ДРК, так при нахождении среднего винта позади бортовых, при работе последних на задний ход, отбрасываемые ими струи воды не влияют на работу среднего ДРК, т. не оказывают влияния на поворачивающий момент создаваемый им.

Это позволяет сохранять положительную управляемость переднего хода судна при работе бортовых движителей «назад» до начала активного поступательного движения судна назад. Что очень важно при выполнении сложных маневров без поступательного движения судна и его торможении. Наличие трех винтов на судне позволяет применять работу движителей «враздрай» в различных комбинациях, что обеспечивает его высокие маневренные качества.

На управляемость винтовых судов, кроме перечисленных выше сил, существенное влияние оказывают боковые силы Ту винтов, возникающиеот косого натекания на винт потока воды. Эти силы в основном зависят от числа оборотов, характеристик винта и угла натекания на винт потока воды, чем больше оборотов винта и больше угол натекающего потока относительно ДП судна, тем больше боковые силы винта. Косое натекание потока на винт наблюдается при выполнении циркуляции, дрейфе от ветра и т. Боковые силы направлены в сторону борта противоположного набегающему потоку.

Боковые силы двух винтов Ту1 и Ту2, вызванные косым натеканием потока под углом β при выполнении поворота вправо на переднем ходу. Косое натекание на винты потока вызвано появлением дрейфа. Поворачивающий момент от этих сил МТУ направлен в сторону противоположную повороту, т. винты оказывают стабилизирующее действие на курс судна.

МТУ = ТУ Lb где Lb – расстояние от винта до ц. судна.

У двух и трех винтовых судов сила Ту со стороны борта, на который на который набегает поток воды, больше, чем у винта противоположного борта, так как этот винт экранируется корпусом и угол скоса на него меньше. При ветровом дрейфе сила Ту всегда направлена в сторону, противоположную дрейфу.

После остановки винтов и уменьшения скорости хода судно, движущееся по инерции, практически перестает слушаться руля, т. теряет управляемость. При работе движителей на задний ход у судна, движущегося вперед по инерции, потеря управляемости наступает раньше при несколько большей скорости. Это свойство сильно осложняет выполнение маневров по остановке судна в определенном месте.

Этот недостаток у двух и более винтовых судов может быть устранен работой движителей «враздрай». Для сохранения прямолинейного движения надо чтобы поворачивающий момент движителей Мм , был равен поворачивающему моменту руля Мр,, направленному в противоположную сторону, т. Мм = Мр или Мм = Fд(ср) b1 = Р1 L/2cosα,где Fд(ср) осредненный упор работающих движителей; b1- расстояние между осями гребных валов. Для прекращения движения вперед необходимо чтобы

FДП. Х ≤ FДЗ. Х + Рх.

Водометный движитель, являясь гидрореактивным, создает силу упора вследствие реакции потока воды выбрасываемого из выходного отверстия водометной трубы – сопла. Его преимуществом является возможность использования на мелкосидящих судах в т. в граничном (гидро-аэро) положении. В большинстве случаев водометные движители устанавливают в сочетании с рулевым комплексом, которым обеспечивается управление и реверсирование, посредством изменения направления выброса воды. Они имеют короткий тормозной путь и хорошую управляемость на заднем ходу, за исключением судов с коробчатыми рулями и дефлекторами.

По тематике данной лекции проводится 4-х часовое практическое занятие №2

Гребной и дейдвудный валы

Длина гребного вала судна может достигать 30 м. Для обеспечения технологии изготовления заготовок гребных валов такой длины, гребной вал может конструктивно делиться на две части: кормовую – непосредственно гребной вал, на который насаживается движитель судна, и носовую – дейдвудный вал, который проходит через дейдвудное устройство
(дейдвудную трубу). Такое деление гребного вала на две части наиболее характерно для двухвальных судов с острыми обводами кормовой оконечности (рис. 60). Соединение гребного и дейдвудного валов производится посредством глухого конического соединения. Для одновальных судов, конструктивно допускающих более короткие длины гребных валов, гребной и дейдвудный валы представляют единую конструкцию (рис.

Гребные и дейдвудные валы защищаются от контакта с морской водой бронзовой или латунной облицовкой. Облицовка может покрывать всю поверхность вала или только районы шеек кронштейна и дейдвудной трубы.

В случае использования несплошной облицовки, остальная часть вала покрывается стеклопластиковым покрытием на основе эпоксидных смол. Облицовка и эпоксидное стеклопластиковое покрытие гребных валов предотвращают их непосредственный контакт с морской водой и обеспечивают электроразъединение валов от корпуса судна. Гребной вал опирается на три опоры – подшипник кронштейна гребного вала и два подшипника дейдвудного устройства – носовой и кормовой.

Дейдвудное устройство

В месте выхода гребного вала из корпуса судна устанавливается дейдвудное устройство, которое обычно состоит из дейдвудных труб, дейдвудных втулок – носовой и кормовой, и дейдвудного сальника. Втулки являются опорами для гребного вала и выполняют роль подшипников. Втулки дейдвудного устройства (как и подшипник гронштейна гребного
вала) имеют набор из планок бакаута (порода дерева). Набор планок бакаута выполняется таким образом, что в нижних половинках втулок волокна бакаута расположены перпендикулярно к поверхности линии вала, а в верхних половинках – параллельно к поверхности линии вала (рис. 62). Смазка втулок дейдвудного устройства и кронштейна гребного вала
осуществляется забортной водой. Дейдвудный сальник устанавливается в месте выхода дейдвудного вала из дейдвудной трубы и предназначен для предотвращения проникновения забортной воды по валу внутрь корпуса судна. Сальник выполняется в виде нажимной втулки, опрессовывающей пеньковую просаленную набивку. В некоторых случаях вместо дейдвудного
сальника может устанавливаться специальное устройство уплотнения гребного вала.

Промежуточные валы и опорные подшипники

Промежуточные валы (рис. б) соединяют между собой гребной (дейдвудный) вал и упорный вал. Число промежуточных валов зависит от протяженности линии вала судна и от диаметра линии вала. Каждый промежуточный вал опирается шейкой вала на один (иногда два) опорных подшипника. Соединение промежуточных валов между собой, а также с гребным и упорным валом, производится чаще всего с помощью фланцев. Опорные подшипники выполняются в виде подшипников скольжения. Подшипники устанавливаются на фундаменты, крепящиеся к корпусу судна. На больших и протяженных линиях вала, а также с целью уменьшения вибрации линии вала из-за технологической неточности установки подшипников и компенсации деформаций корпуса судна на волнении, в качестве опорных подшипников могут использоваться самоустанавливающиеся подшипники скольжения или подшипники качения. Каждый подшипник линии вала имеет, как правило, индивидуальную систему смазки. Промежуточный вал, примыкающий непосредственно к упорному валу, иногда называют проставочным.

Упорный вал и главный упорный подшипник

Упорный вал (рис. а) и главный упорный подшипник обеспечивают восприятие осевой силы, возникающей на движителе судна, и передачу этой силы на корпус судна для его движения.

Упорный вал соединяется с одной стороны с промежуточным (проставочным) валом, а с другой стороны – с фланцем главной муфты. Гребень упорного вала при работе валопровода опирается на упорные подушки ГУП (главный упорный подшипник), передавая через них, корпус главного упорного подшипника и фундамент осевую силу на корпус судна. Для обеспечения движения судна передним и задним ходом, гребень упорного вала имеет две рабочие поверхности.

Смазка ГУП осуществляется индивидуально или от централизованной системы смазки.

Переборочные уплотнения

Назначением переборочных уплотнений линии вала является предотвращение проникновения воды из отсека в отсек в случае затопления одного из них. Переборочные уплотнения линии вала устанавливаются в местах прохода линии вала через водонепроницаемые переборки. Уплотнение шеек промежуточных валов, проходящих через переборки, осуществляется пеньковой набивкой, поджимаемой к корпусу уплотнения нажимной втулкой. Корпус уплотнения крепится фланцем к переборке. Для снижения трения и тепловыделений при уплотнении работающего вала,
сальник смазывается консистентной смазкой.

Тормоз

Тормоз используется для удержания неработающей линии вала от проворачивания в неподвижном состоянии при парциальной работе многовальной энергетической установки. Обычно используются тормозные устройства бугельного типа (рис. б), представляющие собой простые надежные и удобные в эксплуатации конструкции, работающие по принципу сухого трения. При работе линии вала бугели разжаты, при этом вал свободно вращается внутри тормозного устройства. При необходимости стопорения линии вала, бугели сжимаются с помощью стяжного винта,
обеспечивание плотное прилегание тормозных лент к шейке промужеточного вала. Для обеспечения большего тормозного эффекта шейка вала в месте расположения тормоза может иметь увеличенный диаметр. Место расположения тормозного устройства выбирается исходя из удобства эксплуатации линии вала.

Кроме перечисленного основного оборудования, входящего в состав валопровода, работу линии вала обеспечивают другие вспомогательные системы и оборудование. К ним относятся:

• система охлаждения забортной водой, предназначенная для охлаждения подшипников промежуточных валов, а также смазки и охлаждения дейдвудных подшипников;
• система смазки валопровода, обеспечивающая смазку подшипников линии вала;
• приспособления для центровки и оживления линии вала, предназначенные для обеспечения проведения технологических операций центровки линии вала;
• валоповоротное устройство, предназначенное для проворачивания линии вала на стоянке судна. ВПУ входит в состав валопровода только в случае отстутствия его в составе главного двигателя;
• устройства стопорения линии вала, предназначенные для стопорения линии вала на максимально возможном ходу судна;
• контрольно-измерительные приборы, включающие: электрические тахометры, измеряющие частоту вращения линии вала; датчики машинного телеграфа, обеспечивающие контроль и задание режимов работы главного двигателя; приборы для замера просадки гребных валов; термометры и манометры.

Литература

На что влияет ? — Шаг , считается основной характеристикой винта , выражающейся в упоре и скорости судна. С увеличением шага растет и предельная скорость , при этом нагрузка на мотор увеличивается, а предельные обороты мотора снижаются. Уменьшая шаг , снизится скорость и упор судна

Как влияет крен на управляемость судна?

При одновременном действии крена и дифферента судна влияние крена на управляемость судна увеличивается при дифференте на нос и уменьшается при дифференте на корму. В последнем случае радиус циркуляции судна увеличивается. Качка судна ухудшает управляемость

Что влияет на управляемость судна?

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ Управление судном во многом зависит не только от руля, но и от конструкции винта, скорости его вращения и обводов кормовой части судна. Гребные винты изготовляются из чугуна, стали и бронзы

Что такое шаг гребного винта?

Это то 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. Винты с большим шагом называются скоростными, а винты с меньшим шагом – грузовыми