Подвесной мотор Салют.Гребные винты

Шаг винта

Текущая версия этой страницы пока не проверялась экспертами, поэтому может сильно отличаться от версии, проверенной 3 августа 2022 года.

Шаг пропеллера — это одна из основных технических характеристик воздушного или гребного винта, которая зависит от угла наклона его лопастей относительно плоскости вращения при их круговом движении в ртути. Шаг пропеллера — это расстояние, проходимое постепенно валом в недвижущейся среде за один полный оборот (360). Например, скорость автомобиля, использующего этот пропеллер.

В зависимости от угла лопастей по отношению к плоскости, перпендикулярной оси гребного винта. измеряется по расстоянию между лопастями. Количество газа или жидкости, которое могут захватить лопасти пропеллера, уменьшается с увеличением шага пропеллера. Благодаря современным воздушным и гребным винтам можно регулировать шаг лопастей без остановки машины.

Воздушный винт (пропеллер)Править

Воздушный винт

Флюгирование винта AB-140: кадр 1 показывает работающий двигатель, кадр 2 показывает полностью флюгированный винт, подготовленный к взлету с земли.

Экипаж самолета с поршневым двигателем может регулировать шаг винта в полете, перед взлетом на земле или в полете, как в случае с деревянными винтами с фиксированным шагом. Шаг винта — это отдаленный аналог автомобильной коробки передач для поршневого двигателя. Каждая степень шага пропеллера соответствует определенной максимальной скорости тяги. Шаг выбирается аналогично тому, как выбирается скорость полета для повышения эффективности силовой установки. Набирает ли самолет высоту или пикирует, влияет плотность воздуха. В последнем случае очень важно, чтобы пропеллер, вращаемый набегающим потоком, не раскручивал двигатель до опасно высоких оборотов. Как правило, увеличение шага приводит к увеличению нагрузки на двигатель вместе с тягой винта. В авиационной терминологии это называется «тягой винта». Уменьшение шага пропеллера снижает тягу, увеличивая приемистость и снижая нагрузку на двигатель. Это называется «освещение пропеллера». При низких скоростях полета и большом шаге винта (почти 85 градусов относительно плоскости винта) на лопастях развивается срыв потока. Это происходит потому, что скорость будет увеличиваться очень медленно. Лопасти будут захватывать лишь небольшой объем воздуха при малом шаге (5-10 градусов) и высокой скорости полета; скорость воздушного потока будет очень близка к скорости набегающего ветра. Иногда перегрузка будет слишком большой для лопастей, и они разрушатся.

Пилоты должны были постоянно следить за скоростью и шагом винта, особенно во время Второй мировой войны. При движении на высокой скорости можно было снизить обороты, ловко перемещая пропеллер. Пилоту приходилось идти на компромисс, чтобы расходовать меньше топлива. Следующий алгоритм управления пропеллером обычно используется при полете на поршневом самолете:

• На взлете пропеллер находится в положении среднего шага, что позволяет двигателю разогнаться до взлетной скорости, и до взлета шаг пропеллера не меняется, управление двигателем осуществляется изменением подачи топлива (для двигателей без наддува) или давления наддува;
• Во время набора высоты пилот немного затягивает пропеллер, чтобы снизить обороты двигателя до номинального режима;
• Во время крейсерского полета пилот устанавливает режим работы двигателя, предписанный руководством по летной эксплуатации (по давлению наддува или подаче топлива), и регулирует шаг пропеллера, чтобы получить наиболее экономичный режим работы двигателя с точки зрения скорости;
• Во время снижения и захода на посадку режим работы двигателя уменьшается, а пропеллер облегчается, что в случае ухода на второй круг обеспечивает высокую приемистость двигателя;
• После касания земли, в начале полета, пропеллер облегчается до предела, создавая тормозную силу, которая уменьшает продолжительность полета;
• Обратная тяга пропеллера в поршневых самолетах используется редко.

Современные турбовинтовые двигатели постоянно регулируют угол наклона лопастей для поддержания постоянной скорости вращения пропеллера. Это особенно характерно для вертолетов и вертолетов-скутеров. Уменьшение или увеличение мощности двигателя вызывает автоматическое изменение шага. Пропеллеры с большим шагом характеризуются как нагруженные (именуемые «нагруженными»), а с меньшим — как облегченные.

Установка максимального угла шага лопастей на 90 градусов (параллельно оси винта) уменьшит сопротивление, если двигатель должен внезапно остановиться во время полета самолета. В этом случае величина шага винта условно равна в обоих сценариях. Такой пропеллер называется «флюгированным».

Некоторые самолеты имеют реверсивные силовые установки, которые устанавливают отрицательный угол шага лопастей во время разбега в воздухе при посадке. На многих турбовинтовых самолетах для эффективного торможения в полете или разбега при посадке достаточно установить небольшой шаг винта (облегчить пропеллеры) простым перемещением рычагов управления тягой двигателя от минимальной скорости. Промежуточный упор золотника часто устанавливается во втулке для предотвращения отклонения винта от этого минимального шага в полете (что может привести к резкому торможению, срыву потока за винтом и неблагоприятным условиям — аварии). Как правило, угол наклона винта PU больше нуля. Многие турбовинтовые самолеты практикуют операции управления типа «тяга винта» во время взлета и посадки.

Несущий винтПравить

Энергия пропеллеров используется для управления скоростью транспортного средства. Например, меняя пропеллер, можно увеличить ускорение и уменьшить максимальную скорость.

Однако отдача будет близка к нулю, если гребной винт не соответствует характеристикам лодочного мотора и нагрузке на лодку. Или лодочный мотор будет перегружен на низких скоростях. Оба варианта приводят к быстрой деградации комплектующих лодочного мотора.

Правильный выбор гребного винта позволяет избежать многих проблем. Правильный выбор гребного винта гарантирует, что двигатель будет работать на максимуме своих возможностей. Тяга в лодке может быть увеличена, и лодки могут буксировать грузы. Этому способствует экономия топлива.

Параметры гребных винтов

.

• Шаг;
• Количество лопастей;
• Диаметр;
• Материал.

У каждого производителя есть своя уникальная маркировка. Возьмем, к примеру, маркировку S-9 1×4 x 10 Bs. Изделие Suzuki (первый символ) с префиксом «Pro» — это изделие, произведенное Bs. Pro. Здесь первая цифра имеет диаметр 9 1/4 и шаг 10 1/2. Все измерения даны в дюймах.

Некоторые производители ограничиваются сокращенной информацией, например, 8х10. Маркировка была нанесена на внешнюю сторону лопастей, ближе к втулке.

Диаметр

Косвенный параметр диаметра не оказывает заметного влияния на скорость. Мы не будем подробно анализировать этот текст.

Шаг гребного винта — это расстояние, необходимое для полного вращения вала лодочного мотора без проскальзывания. Вообще говоря, это расстояние, проходимое гребным винтом за 360-градусный оборот. Наиболее важным параметром, который необходимо выбрать, является шаг винта лодочного мотора. Число оборотов меняется в зависимости от того, на один дюйм больше или меньше шаг.

Имеются как прогрессивные (с переменным шагом), так и с постоянным шагом гребные винты. Выбрав второй вариант, вы сможете регулировать шаг, не беря с собой дополнительные пропеллеры. Но винты стоят дороже.

Количество лопастей

Три лопасти встречаются на большинстве моделей гребных винтов. С технической точки зрения, трехлопастные изделия обычно удовлетворяют требованиям. Крепления трехлопастных гребных винтов позволяют адаптировать их к различным нагрузкам, корпусам лодок и лодочным моторам.

В настоящее время используются четырехлопастные пропеллеры. За счет большей площади поверхности лопастей достигается большая тяга (сила сопротивления). Для грузовых целей предпочтительны конструкции с четырьмя лопастями. Они используются для буксировки или на больших, тяжелых судах. При их проектировании используется вера.

Материал

Как правило, для изготовления гребных винтов для лодочных моторов используются следующие материалы:

• Нержавеющая сталь,
• Бронза,
• Титановый сплав,
• Алюминиевый сплав,
• Пластик.

Самые доступные цены на конструкции из бронзы, алюминия и пластика. самые дорогие цены на композитные сплавы и титан. Лучшие гребцы для вас сделаны из стали. Они чрезвычайно износостойки и имеют толстые лопасти. В крайнем случае можно использовать алюминиевый гребной винт. Если вы приобретаете оригинальный фирменный товар, этот вариант будет стоить дешевле. Пластик — это ненужные финансовые траты.

Как подобрать винт

• Купите дешевый индукционный тахометр.
• Запустите двигатель не менее чем на 12 часов.
• Найдите настройки шага гребного винта (по марке) и настройки оборотов двигателя (по спецификации двигателя).
• Загрузите лодку весом, для которого она будет использоваться и для которого должен быть установлен гребной винт.
• Установите нормальную настройку двигателя.

Например, катер с двигателем объемом 15 л и диапазоном оборотов 4500-5000 об/мин имеет гребной винт с шагом 10. Используйте тахометр для подсчета оборотов двигателя, когда лодка движется с максимальной скоростью. Предположим, что прибор показывает 5300. Учитывая, что число оборотов находится в допустимом диапазоне, гребной винт в данном случае был выбран правильно.

Максимальная скорость увеличится, а число оборотов упадет до 5100, если изменить шаг винта с 10 на 11. В результате лодка будет глиссировать раньше, но тяга и ускорение уменьшатся.

Максимальная скорость уменьшается с увеличением тяги, когда гребной винт установлен на шаг 9. Двигатель увеличивает обороты, пока не достигнет верхнего предела допустимого диапазона (5500). Эта опция не может использоваться как скоростная; она может использоваться только как чисто грузовая опция.

Имеются данные о том, что при установке винтов с шагом 8 или 7 двигатель затягивается с избыточной силой. Такое использование ускоряет износ двигателя. Однако, если добавить больше веса на лодку, можно сбалансировать нагрузку и мощность. Другими словами, винт можно подобрать под конкретные обстоятельства.

Как выйти в режим глиссирования, выбор оптимального мотора и как рассчитать скорость

Владельцам небольших лодок нравится рассекать волны быстро и с ветерком. Для того чтобы быстро добраться до места рыбалки и сэкономить топливо, рыбакам крайне важно увеличить скорость. Режим глиссирования, который давно понятен и используется в настоящее время, является лучшим ответом в обеих ситуациях. Этот режим могут использовать владельцы моторных лодок из ПВХ, а также других типов лодок и плавсредств. Как правильно войти в режим планирования, что нужно сделать, чтобы подготовиться к этому, и какие проблемы могут возникнуть.

Что это такое?

Скользящая лодка движется по поверхности воды, преодолевая волны. Несмотря на то, что лодка едва касается воды, ее удерживают от затопления две силы: давление скорости и подъемная сила. У этого режима есть одна особенность: для начала глиссирования требуется очень большое усилие двигателя. Режим будет поддерживаться при меньших оборотах. Законы физики могут дать объяснение этому предположению. Лодка разгоняется до наклонного положения и отталкивается от воды. Существует нулевое трение и минимальный контакт корпуса с водой. Чтобы лодка двигалась со скоростью глиссирования, необходимо снизить обороты двигателя. Они снижаются до такой степени, что лодку уже невозможно удержать в этом режиме движения. Пока вы знакомитесь с режимом глиссирования, каталог нашего магазина пополняется новыми моделями лодок ПВХ. У вас есть фантастическая возможность выбрать любую модель, которая будет соответствовать вашим потребностям и обладать наилучшими качествами. специалисты на сайте www. S-pricepom infonet Ru объяснят, как выбрать мотор с наибольшей мощностью и при каком проценте максимальной нагрузки лодка может начать глиссировать.

Минимальное значение скорости

Катера и ПВХ-лодки небольшого и среднего размера выходят в режим глиссирования на скорости 18-20 км/ч. Этот показатель зависит от технических характеристик каждой модели, поэтому может быть и ниже, и выше. Минимальная скорость также зависит от:
•    массы груза;
•    расположения центра массы груза;
•    конструктивных особенностей днища лодки;
•    величины угла наклона мотора;
•    насколько глубоко погружен винт;
•    присутствия антикавитационной пластины;
•    показателя плотности воды и наличия течения. Проще всего в режим глиссирования выйти легким, небольшого размера плавсредствам. Если судно большое и по размеру, и по массе, ему труднее будет выйти в режим.

Выход в режим глиссирования

Чтобы выбрать лодочный мотор для путешествий на самолетах, следуйте этой простой формуле. Расчет производится следующим образом: на каждые 100 кг веса (включая вес лодки и мотора) вам потребуется 5 литров. Пример: Совокупный вес двух пассажиров 180 кг требует пропульсивного мотора с объемом топлива 9 литров и мощностью 10 лошадиных сил.

Не удается вывести лодку в глиссер

Инструкция по выходу в режим глиссирования довольно простая, но далеко не каждый все делает правильно, чтобы обеспечить выход в режим. Во время этой процедуры нужно учитывать много нюансов, в том числе и конструктивные особенности лодки. Вот только несколько причин, из-за которых не получается выйти в режим глиссирования:
•    Недостаточная мощность двигателя. Из-за этого многим не удается выйти в режим без проблем. •    Неправильный подсчет веса. Люди не придают этому показателю особого значения, поэтому не предпринимают попыток установить точный вес. Например, паспортный вес лодки составляет 40 кг, но после покупки владелец установил усиленное дно, а в общую массу его не включил. •    Вес неправильно распределен по длине судна. Нужно сделать так, чтобы груз лежал строго по середине. Нельзя передвигать его на корму или сдвигать к бортам. Это приведет к некоторым сложностям при выводе лодки на глиссер. •    Высота мотора выбрана неправильно. Часто встречается 2 ошибки: глубокое нахождение винта приводит к увеличению сопротивления воды, что значительно сокращает скорость. Высоко установленный мотор будет захватывать не только воду, но и воздух. Такое вращение винта (практически впустую) приведет к снижению скорости. Если не удается ниже разместить мотор, нужно использовать антикавитационную пластину. •    У ПВХ-лодки неправильная форма. В редких случаях бывает, что дно лодки имеет неровную поверхность. Это приводит к дополнительному трению. Конструкция ПВХ-лодки должна быть правильной, без изъянов и с ровным дном. Только тогда проблем с выходом в режим глиссера не будет. Все, обзор завершен. Надеемся, он помог узнать, как нужно выходить в режим глиссера на ПВХ-лодке. Если учитывать все тонкости, то проблем не будет. Чтобы умело управлять лодкой и выводить ее в глиссер, придется пройти путь проб и ошибок. Но их количество реально сократить, если все делать аккуратно и не торопиться.

Наиболее важным фактором, определяющим эффективность и экономичность работы двигателя, является выбор шага. Шаг — это количество пространства, пройденного за полный оборот, измеряемое в дюймах. Теоретически, гребной винт с шагом 14 дюймов будет перемещать лодку на 14 миллиметров за каждый полный оборот. В реальности гребной винт с шагом 14 дюймов не сможет сдвинуть шлюпку на 15 футов. Это явление известно как «проскальзывание».

Как изменяются обороты винта

Пропеллер с малым шагом создает большую скорость и тягу.

Меньшее ускорение, но больший потенциал для достижения высоких скоростей при использовании винта с большим шагом.

Регулировка шага приводит к увеличению оборотов на 150-200.

При уменьшении шага скорость увеличивается на 150-200 об/мин.

Ваш двигатель сможет работать на максимальных оборотах, рекомендованных производителем двигателя, если вы правильно подберете пропеллер. Шаг в один дюйм эквивалентен 150 +/- 50 об/мин.

Количество лопастей пропеллера

Наиболее распространенные и популярные пропеллеры имеют три лопасти, поскольку они работают на максимально возможной скорости. По сравнению с трехлопастными пропеллерами, четырехлопастные пропеллеры имеют более быстрый разгон, лучшую тягу и более плавную работу.

Площадь межлопастной поверхности

Поверхность между лопастями пропеллера

Общая площадь лопасти гребного винта обозначается промежутком между лопастями. Тяга и ускорение тем лучше, чем больше площадь. Однако это может привести к чрезмерной тяге двигателя и снижению его скорости. Кавитация и недостаток тяги могут быть вызваны недостаточной площадью межлопастной поверхности.

Геометрия лопастей

Геометрия лопасти лодки

Вообще говоря, геометрия лопастей описывает форму ушка. Втулки различных размеров могут быть получены путем регулировки шага пропеллера, диаметра лопастей и формы.

Загиб кромки лопасти

.

Небольшой изгиб или выступ на задней части лопасти гребного винта называется «чашкой». В неспокойной воде и на крутых поворотах «чашка» позволяет гребному винту цепляться за воду и обеспечивает отличную маневренность. Кроме того, он уменьшает проскальзывание винта и вентиляцию. Благодаря этому вы можете подвесить двигатель выше на транце. Поскольку это может привести к чрезмерному рулевому моменту и проблемам с поддержанием оборотов, малый радиус кривизны является важнейшим компонентом конструкции гребного винта.

Угол увода лопастей

.

Угол между поворотной кромкой и основанием определяет угол втягивания лопасти. Угол тангажа придает вашей лодке отличную устойчивость в неспокойной воде и позволяет регулировать ход и подъем вашего судна. Градусы используются для выражения угла поворота. Для высокоскоростных приложений предпочтительнее большой угол, особенно при высокой настройке двигателя. Это уменьшает смачиваемую поверхность судна. Однако слишком большой угол поворота лопастей может сделать некоторые маленькие и быстрые лодки менее устойчивыми на воде. Низкий угол наклона уменьшает нагрузку на двигатель и удерживает нос лодки на воде.

Передаточное число

Передаточное число лодочного мотора

Отношение числа зубьев на ведомой шестерне к общему числу зубьев на ведущей шестерне называется передаточным числом. Двигатель запускается тем легче и быстрее, чем выше передаточное число. Более легкие и быстрые корпуса имеют меньшее передаточное число. Главное — выбрать гребной винт, который работает на максимальных оборотах вашего двигателя.

Вентиляция

Вал гребного винта содержит воздух или выхлопные газы

Когда гребной винт соприкасается с воздухом или выхлопными газами, возникает эффект вентиляции. Вентиляция обычно приводит к увеличению числа оборотов и снижению скорости. Это обычно происходит на крутых поворотах или в условиях штормовой воды. Чтобы помочь двигателю набрать обороты во время быстрого запуска, некоторые гребные винты имеют «систему контроля вентиляции» (отверстие в гребном винте со стороны шестерни). Это отверстие помогает выпустить воздух и выхлопные газы. В двухтактных двигателях часто используются такие винты. В четырехтактных двигателях они, как правило, не используются. Кавитация и вентиляция часто понимаются неправильно.

Кавитация

Полость в валу гребного винта

Кавитация пропеллера обычно понимается как результат нагрева валом воды на пути потока. При низком давлении вода выходит из лопасти в виде пара. Поверхность лопастей покрывается лопастными пузырьками, которые создают сильное центральное давление. Скорость судна перестает расти, несмотря на увеличение числа оборотов; гребной вал издает специфический звук, который передается корпусу судна; именно так определяется кавитация гребного винта. Кавитацию и вентиляцию часто путают.

Проскальзывание

Скольжение мотора гребной лодки

Процентная разница между фактическим и расчетным расстоянием, пройденным за полный оборот, называется коэффициентом скольжения гребного винта. Сколько воды удаляется с лопастей гребного винта за один оборот? Это значение находится в обратной зависимости от КПД гребного винта, если сказать по-другому. При низких оборотах вода быстрее соскальзывает со ступицы гребного винта на кромку лопасти. Чтобы уменьшить проскальзывание, увеличьте диаметр гребного винта и/или соотношение дисков. Другими словами, гребной винт вращается быстрее и толкает больше воды вперед (назад), а не разбрасывает ее в стороны. Поэтому гребной винт с большим шагом более эффективен. Высота гребного винта, плотность и вязкость жидкости (которую поглощает груз лодки), длина корпуса — вот лишь несколько факторов, влияющих на скольжение. Одинаковое скольжение фиксируется двигателями, вращающими гребной винт на одинаковых оборотах.

Быстрый старт

Быстрый старт происходит, когда лодка быстро ускоряется из состояния покоя (неподвижно или медленно движется) и переходит в режим глиссирования на максимальной скорости лодки. Когда гребной винт правильно подобран к лодке и двигателю, это достигается.

Вы можете посмотреть: здесь на сайте.

Как вычислить шаг воздушного винта

Чтобы модель самолета двигалась вперед, необходимо придать ей тягу. Двигатель самолета создается пропеллером. Воздушный поток направляется назад к месту удара лопастями пропеллера, которые вращаются синхронно с полетом. Сила тяги увеличивается с ростом массы и скорости воздушного потока, который пропеллер толкает в сторону.

К пропеллерам применяются различные геометрические характеристики. Любой механизм нуждается в компонентах пропеллера.

Окружность, которую могут обогнуть концы лопастей, является диаметром гребного винта DB.

Длина элемента лопасти за один оборот в направлении полета — это теоретический шаг пропеллера H (см. рис.). Однако, поскольку пропеллер вращается в воздухе, его частицы скользят по его поверхности за один оборот. Разница между теоретическим (расчетным) и фактическим скольжением называется фактическим скольжением, или фактическим шагом пропеллера. Для расчета фактического шага винта можно использовать формулу H=v/n.

Где v — скорость модели в м/с

Для кордовых авиамоделей для сравнения различных пропеллеров используется относительный шаг h=H/DB. Для достижения максимальной мощности двигателя модели необходимо выбрать правильный диаметр пропеллера и шаг лопастей.

Для простейшего расчета винта для учебной модели с двигателем MARZ-2,5 можно использовать скорость 80 км/ч (22 м/с) и частоту вращения гребного колеса 10 000 об/мин.

За один оборот винт пройдет путь H = v/n = (22/166) м. Вал винта будет иметь шаг 130 мм.

В своей превосходной книге «Секреты высокоскоростных кордовых моделей самолетов» Станислав Жидков подробно объясняет фундаментальные концепции расчета пропеллеров.

Вот несколько полезных советов по выбору лучшего пропеллера для вашей модели.

Воздушный винт дополнительные сведения.

Рис. характеристики геометрии гребного винта

Диаметр (D) и шаг (H) винта служат его основными геометрическими характеристиками.

Если предположить, что винт вращается в цилиндре произвольного радиуса r, а плотная, неупругая среда (рис. 1) замкнута вокруг его оси с углом возвышения ; угол установки -). Диагональ в развертке обозначает винтовую линию, а сторона Av — шаг винта H.

Вы можете определить правильный шаг, если знаете угол лопасти и радиус r. Пропеллеры постоянного шага — это те, которые имеют одинаковые размеры по всей лопасти; пропеллеры переменного шага не имеют различных значений H по всей лопасти. Конструкция и форма пропеллера определяют шаг по всей длине лопасти. Обычно шаг гребного винта уменьшается по мере приближения к концу лопасти.

Отношение шага к диаметру называется относительным шагом.

За один оборот лопасть винта проходит путь меньше теоретического шага, если она движется в упругой среде воздуха (рис. ).

Скорость вращения пропеллера — это термин для обозначения скольжения. Она составляет 20-40% от N для таймерных моделей с компрессионными силовыми установками.

В простейшей форме лопасть движется вдоль линии OS, что говорит о том, что она имеет угол атаки, основанный на координатах оси. Рисунок 1 наглядно демонстрирует, что S-измерение тем больше и тяжелее, чем больше угол атаки.

Понятие относительного шага винта, который определяется отношением радиусов к диаметру D, мы часто используем в расчетах.

Отображать количество потребляемой пищи очень просто.

Количество оборотов пинты в секунду — ns.

D — диаметр винта.

V представляет собой скорость полета модели.

Для определения рабочей силы пропеллера можно использовать следующие уравнения: P=4ns2 кг, где — коэффициент тяги вала, а h — плотность воздуха.

Формула для расчета силы, необходимой для вращения пропеллера

Где находится коэффициент полезного действия гребного винта, который зависит от тех же факторов?

Мы рассчитываем коэффициент эффективности из соотношения:

Какие условия вызывают работу винта? Расчет коэффициентов и ерша требует испытания винта при различных значениях q. На протяжении всего исследования для винтов используются одинаковые формы и диаметры лопастей. Можно определить характеристики группы винтов с похожей формой, но разным шагом. Компоненты кривой группируются вместе как коэффициент h (рис. 2)

Диаграммные характеристики ряда воздушных винтов.

Вы можете определить соответствующий шаг или диаметр винта, зная мощность двигателя и соответствующую скорость.

Допустим, что V составляет 1,3 м/ч, а N — 0,25 л при ns= 167 об/с (10000 об/мин). В данном случае мы имеем в виду модель таймера с двигателями последовательного сжатия, который редко движется быстрее 10-12 м/с.

Если =0,8 м и D=1,24 м, то, введя соответствующие данные в формулы, мы можем найти следующее:

На рис. 3 мы находим точку A, откладывая значения q и k вдоль координатных осей.

Рис. Изготовление рисовых шаблонов для винтов

В нашем примере h и q равны 0,6. Если H = h * D, шаг винта будет равен 74 м. Чтобы создать шаблоны для него, начните с вида лопасти «сверху», затем разделите ее на пять секций (рис.). Проведите линию AB перпендикулярно оси лопасти и продольно ей.

Полученные точки соединяют с вершиной О, после чего эту часть лезвия переносят на линию АВ. Далее ширину лезвия первой секции (рис. Восстановите перпендикуляр в точке С и найдите точку С’ на пересечении с наклонной линией, где 4-12 мм) переносят на горизонтальную линию. Высота бокового шаблона на участке № представлена отрезком СС’. 1. Построение выглядит следующим образом. Боковой шаблон лопатки получается после соединения элементов плавной линией.

На работу пропеллера существенное влияние оказывает профиль, или форма, поперечного сечения пропеллера. Когда максимальная толщина профиля расположена на уровне 30% передней кромки, достигается максимальное значение тяги.

Его плоская форма определяется формой лопасти винта. Момент, закручивающий или уменьшающий шаг, создается взаимным расположением оси продольной жесткости лопастей и точки приложения суммарной аэродинамической силы.

На рисунке 4 различные шаблоны винтов установлены на одном и том же участке рельса.

Соколов — мастер спорта СССР по спортивной гимнастике.

Крылья родины.

Что надо знать о гребном винте?

Как работает гребной винт? Гребной винт (рисунок 1) 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.

На рисунке 1 показаны силы и скорости, действующие на лопасти пропеллера при правом вращении

Упор в большой степени зависит от угла атаки α профиля лопасти. Оптимальное значение α, для быстроходных
катерных винтов 4-8°. Если α 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, α 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 1 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 vr зависит от радиуса, на котором сечение
расположено (vr — 2πrn, где n — частота вращения винта, об/с). Скорость же поступательного движения
винта va остается постоянной для любого сечения лопасти. Таким образом, чей 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 α сохранял
оптимальную неличину, 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 2. Лопасть при работе винта как бы скользит по
направляющим угольникам, имеющим на каждом радиусе разную длину основания, по одинаковую высоту — шаг Н, и поднимается
за один оборот на величину Н. Произведение же шага на частоту вращения (H*n) представляет собой теоретическую
скорость перемещения винта вдоль оси.

На рисунке 2 показана поверхность спиральных лопастей и углы шага.

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 водоизменшющих глубокосидящих катеров
достигает 15-20%. Сравним теперь теоретическую скорость винта H*n со скоростью его фактического
перемещения va относительно потока воды (рисунок 3). Пусть это будет «Казанка», идущая под
мотором «Вихрь» со скоростью 42 км/ч = (11,7 м/с). Скорость натекания воды да винт окажется на 5% меньше:

.

Гребной винт «Вихря» имеет шаг H=0. Скорость вращения 3 м, n=2800/60 = 146. 7 об/с. Предполагаемая максимальная скорость винта составляет:

H*n=0. 3*46. 7=14 м/с.

Мы видим различие.

.

Эта величина, называемая скольжением, и обуславливает работу лопасти винта под углом
атаки α к потоку воды, имеющему скорость W. Отношение скольжения к теоретической скорости винта в процентах
называется относительным скольжением. В нашем примере оно равно

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%.

Отношение скорости лодки к осевой скорости гребного винта, показанное на рисунке 3.

Коэффициент полезного действия. Эффективность работы гребного винта оценивается величиной его КПД,
т. отношения полезно используемой мощности к затрачиваемой мощности двигателя. Полезная мощность или ежесекундное
количество работы, используемой непосредственно для движения судна вперед, равно произведению сопротивления
воды R движению судна на его скорость V (Nп=RV кгсм/с).

Мощность, затрачиваемую на вращение гребного винта, можно выразить в виде зависимости Nз от крутящего
момента М и частоты вращения n

Nz=2*нм/с.

Поэтому эффективность может быть определена следующим образом:

Затем корпус судна замедляет поток воды по направлению к гребному винту. При этом учитывается коэффициент попутного потока w:

va=V(1-w) м/с.

Приведенная выше информация позволяет легко рассчитать значение w.

Учитывая взаимное влияние корпуса и гребного винта в этой ситуации, полезная мощность равна.

Для определения общей пропульсивной эффективности комплекса «судовой двигатель — гребной винт» используется следующая формула:

Здесь ηp — КПД винта; ηk — коэффициент влияния корпуса;
ηM — КПД валопровода и реверс-редукторной передачи.

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%.

При относительном скольжении гребной винт набирает 10-30%. КПД быстро снижается с увеличением скольжения, пока не достигнет нуля, когда гребной винт работает в режиме швартовки. При отсутствии тяги на низких оборотах гребного винта КПД снижается на ту же величину.

Коэффициент влияния корпуса нередко оказывается больше единицы (1. 1-1. 15), а потери в валопроводе оцениваются
величиной ηM=0. 9÷0.

Диаметр и шаг винта. Элементы гребного винта для конкретного судна можно рассчитать,
лишь располагая кривой сопротивления воды движению данного судна, внешней характеристикой двигателя и расчетными
диаграммами, полученными по результатам модельных испытаний гребных винтов, имеющих определенные параметры и форму
лопастей. Для предварительного определения диаметра винта можно воспользоваться формулой

где N — мощность, подводимая к винту, с учетом потерь в редукторе и валопроводе, л. ;
n — частота вращения гребного вала, об/с; va — скорость встречи винта с водой,
определенная с учетом коэффициента попутного потока w.

Диаметр гребных винтов, полученный как по приближенной формуле, так и с помощью точных расчетов,
обычно увеличивают примерно на 5% с тем, чтобы получить заведомо тяжелый винт и добиться его согласованности
с двигателем при последующих испытаниях судна. Для «облегчения» винта его постепенно подрезают по диаметру
до получения номинальных оборотов двигателя при расчетной скорости.

Шаг винта можно ориентировочно определить, зная величину относительного скольжения s для данного типа судна
и ожидаемую скорость лодки:

Оптимальная величина скольжения для винтов, имеющих шаговое отношение H/D<1. 2 составляет s=0. 14÷0. 16;
для винтов имеющих H/D>1. 2, s=0. 12÷0. При выборе шагового отношения H/D можно руководствоваться следующими
рекомендациями. Для легких быстроходных лодок требуются винты с большим шагом или шаговым отношением H/D, для тяжелых
и тихоходных — с меньшим. При обычно применяемых двигателях с номинальной частотой вращения 1500-5000 об/мин оптимальное
шаговое отношение H/D составляет: для гоночных мотолодок и глиссеров — 0. 9÷1. 5; легких прогулочных
катеров — 0. 8÷1. 2; водоизмещающих катеров — 0. 6÷3-1. 0 и очень тяжелых тихоходных
катеров — 0,55÷0. Следует иметь в виду, что эта значения справедливы, если гребной вал делает
примерно 1000 об/мин из расчета на каждые 15 км/ч скорости лодки; при иной частоте вращения вала необходимо
применять редуктор.

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 4 (кривая 1). Максимум мощности в 21. 5 л. двигатель развивает
при 5000 об/мин.

Рисунок 4: Внешние характеристики двигателя Vortex и пропеллера.

Мощность, которая поглощается на данной лодке гребным винтом в зависимости от частоты вращения мотора,
показана на рисунке 4 не одной, а тремя кривыми — винтовыми характеристиками 2, З 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 A. 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
двнгатель 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.

Для каждого конкретного сочетания судна и двигателя существует оптимальный гребной винт. Для рассматриваемого примера такой оптимальный винт имеет характеристику 3, которая пересекается с внешней
характеристикой двигателя в точке В, соответствующей его максимальной мощности.

Рисунок 5 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. Оптимальные 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.

Рисунок 5. Зависимость скорости мотолодки «Крым» от нагрузки и шага гребного винта
мотора «Вихрь» мощностью 14. 8 кВт (20 л

На следующем рисунке представлен теоретический чертеж для изготовления «грузовых» гребных винтов для моторов
семейства «Вихрь» с шагом 240 и 264 мм. Эти винты имеют саблевидные лопасти со значительным наклоном к оси винта. Профиль поперечного сечения лопасти — переменный. У концов лопастей использован сегментный профиль,
к ступице он постепенно переходит в авиационный, Для повышения КПД шаг винтов принят переменным по
радиусу (данные для построения шаговых угольников приведены на рисунке 6 и в таблице 1.

Изображение 6. Построение углов шага (a) и кривых изменения шага для лопасти.

У подвесных моторов изменение шага гребного винта — практически единственная возможность согласовать работу
винта с двигателем, так как размеры корпуса редуктора ограничивают максимальный диаметр винта, который может
быть установлен на моторе. В некоторой степени винт можно «облегчить», если его подрезать по диаметру, однако
оптимальным вариантом является применение сменных винтов с различным шаговым отношением.

Численные рекомендации для наиболее популярных моторов мощностью 14-18 кВт (20-25 л. ) могут быть следующие. Штатные винты, имеющие H=280÷300 мм, дают оптимальные результаты на сравнительно плоскодонных лодках с массой
корпуса до 150 кг и нагрузкой 1-2 чел. На еще более легкой лодке массой до 100 кг можно получить прирост скорости
за счет увеличения H на 8-12%.

На более тяжелых глиссирующих корпусах, на лодках, имеющих большую килеватость днища и при большой
нагрузке (4-5 чел. ), шаг винта может быть уменьшен на 10-15 % (до 240-220 мм), но использовать такой винт при поездке
без пассажиров с малой нагрузкой не рекомендуется: двигатель будет «перекручивать обороты» и быстро выйдет из строя.

При установке подвесного мотора на тихоходной водоизмещающей шлюпке рекомендуется применять трех- и четырех
лопастные винты с соотношением H/D не менее 0. 7; при этом ширину лопасти и профиль ее поперечного сечения
сохраняют такими же, как и на штатном винте мотора.

При замене согласованного с корпусом и двигателем гребного винта другим, с близкими величинами D и H (расхождение
должно быть не более 10%), требуется, чтобы сумма этих величин для старого и нового винтов была равна.

Кавитация и особенности геометрии гребных винтов малых судов. Высокие скорости движения
мотолодок и катеров и частота вращения винтов становятся причиной кавитации — вскипания воды и образований
в области разрежения на засасывающей стороне лопасти. В начальной стадии кавитации эти пузырьки невелики и на работе
винта практически не сказываются. Однако когда эти пузырьки лопаются, создаются огромные местные давления,
отчего поверхность лопасти выкрашивается. При длительной работе кавитирующего винта такие эрозионные разрушения
могут быть настолько значительными, что эффективность винта снизится.

При дальнейшем повышении скорости наступает вторая стадия кавитации. Сплошная полость — каверна, захватывает всю
лопасть и даже может замыкаться за ее пределами. Развиваемый винтом упор падает из-за резкого увеличения лобового
сопротивления и искажения формы лопастей.

Кавитацию винта можно обнаружить по тому, что скорость лодки перестает расти,
несмотря на дальнейшее повышение частоты вращения. Гребной винт при этом издает специфический шум, иа корпус
передается вибрация, лодка движется скачками.

Степень разрежения на лопасти, а следовательно, и момент наступления кавитации зависят прежде всего от скорости
потока, набегающего на лопасть. Напомним, что эта скорость является геометрической суммой окружной
скорости vr=π*D*n к поступательной va. Замечено, что на катерных гребных винтах кавитация
вступает во вторую стадию, когда окружная скорость на конце лопасти достигает значения 3500 м/мин. Это означает, например, что гребной винт диаметром 300 мм будет иметь при этом частоту вращения

Аналогично, винт диаметром 0. 4 м — 2800 об/мин.

Момент наступления кавитации зависит не только от частоты вращения, но и от ряда других параметров. Так, чем меньше площадь лопастей, больше толщина их профиля и ближе к ватерлинии расположен винт,
тем при меньшей частоте вращения, т. раньше наступает кавитация. Появлению кавитации способствует также большой угол
наклона гребного вала, дефекты лопастей — изгиб, некачественная поверхность.

В качестве характеристики винта принимается рабочая, или спрямленная, площадь лопастей. При ее вычислении
принимается ширина лопасти, замеренная на нагнетающей поверхности по длине дуги окружности на данном радиусе,
проведенном из центра винта. В характеристике винта указывается обычно не сама спрямленная площадь лопастей А,
а ее отношение к площади Ad сплошного диска такого же, как винт, диаметра, т. A/Ad. На винтах заводского
изготовления величина дискового отношения выбита на ступице.

Для винтов, работающих в докавитационном режиме, дисковое отношение принимают в пределах 0. 3-0. У сильно нагруженных винтов на быстроходных катерах с мощными высокосборотнымн двигателями A/Ad увеличивается
до 0. 6-1. Большое дисковое отношение необходимо и при изготовлении винтов из материалов с низкой прочностью,
например, из силумина или стеклопластика. В этом случае предпочтительнее сделать лопасти шире,
чем увеличить их толщину.

Гребные винты катеров имеют обычно большую частоту вращения, поэтому вследствие больших центробежных скоростей
происходит перетекание воды по лопастям в радиальном направлении, что отрицательно сказывается на КПД винта. Для уменьшения этого эффекта лопастям придают значительный наклон в корму — от 10 до 15°.

В большинстве случаев лопастям винтов придается небольшая саблевидность — линия середин сечений лопасти выполняется
криволинейной с выпуклостью, направленной по ходу вращения винта. Такие винты благодаря более плавному входу лопастей
в воду отличаются меньшей вибрацией лопастей, в меньшей степени подвержены кавитации и имеют повышенную прочность
входящих кромок.

Наибольшее распространение среди винтов малых судов получил сегментный плоско-выпуклый профиль. Лопасти винтов быстроходных мотолодок и катеров, рассчитанных на скорость свыше 40 км/ч, приходится выполнять
возможно более тонкими с тем, чтобы предотвратить кавитацию. Для повышения эффективности в этих случаях целесообразен
выпукло-вогнутый профиль («луночка»). Стрелка вогнутости профиля принимается равной около 2% хорды сечения,
а относительная толщина сегментного профиля (отношение толщины t к хорде b на расчетном радиусе винта,
равном 0. 6R) принимается обычно в пределах t/b=0. 04÷0. Ординаты профилей лопастей некавитирующих винтов
приведены в таблице 2.

ПРИМЕЧАНИЕ: x/b — относительный абсциссы отвходящей кромки ГВ, % хорды сечения лопасти;
Yн — относительная ордината нагнетающей поверхности лопасти, % макс. стрелки вогнутости ƒ;
Yз — относительная ордината засасывающей поверхности лопасти, % макс. расчётной толщины профиля t

Гребные винты гоночных судов с суперкавитацией имеют клиновидный профиль с тупой кромкой.

Двухлопастной гребной винт обладает более высоким КПД, чем трехлопастной, однако при большом дисковом отношении
весьма трудно обеспечить необходимую прочность лопасти такого винта. Поэтому наибольшее распространение на малых
судах получили трехлопастные винты. Винты с двумя лопастями применяют на гоночных судах, где винт оказывается слабо
нагруженным, и на парусно-моторных яхтах, где двигатель играет вспомогательную роль. В последнем случае имеет
значение возможность устанавливать винт в вертикальном положении в гидродинамическом следе ахтерштевня для уменьшения
его сопротивления при плавании под парусами.

Четырех- и пятилопастные винты применяют очень редко, в основном на крупных моторных яхтах для уменьшения шума и
вибрации корпуса.

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

Как определить шаг гребного винта?

Угол поворота стола можно использовать для расчета угла наклона лезвия к столу как у ступицы, так и у внешнего края. Для определения шага винта можно использовать иглу, угольник или проволочную рулетку. С помощью компаса из центра бумаги проводится дуга радиусом 0,6R, или минимального диаметра винта, постукивая по ней иглой.

Как определить шаг воздушного винта?

Формула H=v/n, где v — скорость модели (м/с), n — частота вращения, а s- 1, может быть использована для определения фактического шага пропеллера. Относительный шаг используется для сравнения различных пропеллеров: в кордовых моделях полета h=H/D B.

Что такое шаг гребного винта?

Пропеллер преодолеет это расстояние за полный оборот при полном шаге. Вихрь винта движется тем быстрее, чем больше шаг винта. Однако считается, что двигатель тем более обременителен, чем меньше шаг винта. Скоростные винты — это винты с большим шагом, а грузовые винты — с меньшим шагом.

Что такое упор гребного винта?

Гребной винт (рис. 1) преобразует вращение двигателя в силу тяги, которая двигает судно вперед. На поверхностях лопастей гребного винта, обращенных вперед, в сторону движения судна, при вращении образуется вакуум (всасывание). И на них увеличивается давление воды.