Какой винт лучше подходит на лодку. Расшифровка маркировки гребного винта.
Страница 1 из 2
Перед покупкой винта для катера или лодки необходимо определиться с целью - необходимо ли достичь максимально возможной скорости или максимальной грузоподъемности. С одним винтом невозможно решить эти задачи, однако можно подобрать компромисс - винт для наиболее используемых режимов.
Правильнее будет иметь на борту два винта и использовать их в зависимости от загрузки. Тем более второй винт - запасной.
Лодочные винты различаются по диаметру, шагу, числу лопастей и материалу, из которого винт изготовлен. Диаметр и шаг как правило проштампованы или отлиты сбоку или на ступице гребного винта.
Расшифровка маркировки гребного винта:
(1) Диаметр гребного винта (в дюймах)
(2) Шаг гребного винта (в дюймах)
(3) Тип гребного винта (марка)
С одним и тем же винтом можно достичь максимальной скорости и наибольшей грузоподъемности?
Нет. Для достижения высокой скорости используются шаг или диаметр, неподходящие для грузоподъемности - где совершенно другие рабочие условия. Если хотите обойтись одним винтом, то решите, что является самым важным, исходя из этого и выбирайте винт.
Какой винт лучше - 3 или 4 лопасти?
Для большинства катеров рекомендуются винты с 3 лопастями. Эти винты обеспечивают хороший разгон и работу на основной скорости.
Tрехлопастной винт имеет меньшее сопротивление и позволяет (теоретически) развить большую скорость. Четырехлопастной имеет больший упор, скорость с данным винтом на режимах от малого хода до 2/3, должна быть выше.
Винты с 4 лопастями имеют бо́льшее дисковое отношение, такие винты рекомендуются для бо́лее тяже́лых лодок и катеров с корпусами высокой эффективности, оснащенными более мощными двигателями.
По сравнению с 3 лопастями, они лучше "работают" при разгоне, наиболее эффективны при буксировке воднолыжников и парашютистов, и обладают меньшим количеством вибраций на высоких скоростях.
Для моего катера есть винт 13" и 14" диаметра. Меньший диаметр с большим шагом - это же самое?
a - диаметр винта; b - шаг винта.
Шагом нельзя заменить диаметр. Диаметр непосредственно связан с мощностью двигателя, количеством оборотов в минуту и скоростью, на которую указывают ваши требования.
Если эксплуатационные режимы предполагают 13" диаметр, то при установке 12" будет уменьшена его эффективность.
Необходимо ли использовать высокую температуру, чтобы установить или снять винт?
Нагрев никогда не должен использоваться при установке винта, и поэтому редко требуется для его снятия.
Если невозможно снять винт используя мягкий молоток, может помочь легкий аккуратный нагрев паяльной лампой. Не используйте сварочную горелку, поскольку быстрая, резкая высокая температура изменит структуру бронзы, создав внутренние напряжения, могущие привести к расколу ступицы.
Каково преимущество использования второго винта - левого вращения?
Два винта, работающих в одном направлении на лодках (судах), создают реактивный момент. Другими словами, два правых винта будут наклонять влево.
Два винта противоположного вращения на одинаковых двигателях устранят этот реактивный момент, потому что левый винт уравновесит правый. Это приведет к лучшему прямолинейному движению и управлению на высокой скорости.
Поэтомо часто устанавливаются 2 мотора с винтами разного вращения.
Три самых распространенных материала винта - сложная пластмасса, алюминий и нержавеющая сталь
Каждый имеет различия в цене и эксплуатации. (Бронза - обычно используется на более медленных катерах и яхтах.) Материал винта определяет его применение на двигателях различной мощности.
Пластмассовые винты катеров
- используются на двигателях меньше чем 50hp (предпочтительнее меньше чем 20hp). Много водномоторников, используют пластмассовый винт как запасной, а не как штатный. Хотя они дешевле, но их эффективность ограничена прогибающимся под нагрузкой лопастями, неспособными сохранить форму, из за относительной слабости тонких пластмассовых лопастей.
Большинство пластмассовых винтов не может быть восстановлено, хотя некоторые лопасти можно купить поштучно для замены. Ни одни винты до настоящего времени не имеют лучших свойств, чем винты, сделанные из металлов - хороший винт должен иметь длительный срок службы и поддаваться ремонту. Пока имеющиеся пластмассы проигрывают по всем этим параметрам.
Алюминиевые винты
- большинство катеров, укомплектованы алюминиевыми винтами. Алюминиевые винты относительно недороги, легки при восстанолении, и при нормальных условиях могут прослужить много лет. Алюминиевые винты используются на двигателях до 150hp.
Алюминиевые винты немного более дороги чем пластмасса, но работают более эффективно благодаря уменьшенной толщине лопасти, меньше прогибаются под нагрузкой, лучше держат форму лопасти. Алюминиевые лопасти при небольшом повреждении достаточно ремонтопригодны.
Нержавеющая сталь
- более дорога, но намного более прочна и долговечна чем алюминий. Нержавеющая сталь дорога, но оправдывает цену, потому что она лучше всего и с наименьшими потерями передают мощность. Наиболее универсальные и дорогие винты - из нержавеющей стали. Сталь чрезвычайно прочна, позволяя лопасти иметь наименьшую толщину, насколько это возможно, благодаря чему уменьшается сопротивление в воде, а благодаря ее прочности - устраняется прогиб. Несмотря на то, что лопасть имеет малую толщину, она достаточно прочна.
Сталь ремонтопригодна после ударов о затопленное препятствие, но есть другая сторона всех плюсов - больше вероятность погнуть вал.
Стальной гребной винт или алюминиевый
Популярная тема на водно-моторных форумах: одни приписывают стальным винтам чудодейственные свойства, другие же доказывают, что это не более чем блестящий понт, который со временем губит лодочного мотора.
Изначально лодочный мотор может продаваться и вовсе без винта – как правило это модели средней и большой мощности. В этом случае владелец подбирает гребной винт исходя из имеющегося катера и его потребностей.
Как правило стальной винт докупается к уже имеющемуся алюминиевому, который переходит в разряд запасного на катере водкомоторника. Приобретая стальной винт водкомоторник сравнивает такие основные показатели:
Цена - cтальной винт стоит в несколько раз дороже алюминиевого.
Вес
- стальной винт в несколько раз тяжелее. Это нисколько не влияет на разгонную динамику, хотя такие аргументы часто и выдвигаются "специалистами".
Факт: гонщики, которые борются доли доли секунд быстроты разгона - используют исключительно стальные винты.
Упор, создаваемый гребным винтом при движении водкомоторки, составляет десятки, и сотни килограммов – на этом фоне вес самого винта практически незаметен.
Причиной износа подшипников гребного вала скорее может быть дисбаланс лопастей, вызывающий вибрацию при вращении винта.
подвесного лодочного мотора не имеет сцепления или фрикционных синхронизаторов – шестерни переднего и заднего хода включаются жестко, через кулачковую муфту - «храповик». Смягчает «удар» при включении только резиновый амортизатор, запрессованый в ступицу винта.
Выход из положения один – холостые обороты должны быть отрегулированы и находиться в норме (обычно 650–850 об/мин).
Конструкция - сечение лопасти (толщина) у стального винта вдвое тоньше алюминиевого. Это позволяет получить более высокий КПД на высоких скоростях.
Алюминиевые винты изготавливаются простым методом кокильного литья, накладывающим определенные ограничения на конфигурацию и не отличающимся прецизионной точностью.
Стальные винты отливают по специальным формам, что обеспечивает более высокую точность и позволяет создавать практически любые формы. Практически каждый стальной винт доводится вручную. Отсюда высокая себестоимость и цена стальных винтов.
Давайте коснемся темы выбора гребного винта для подвесного лодочного мотора. Сегодня на Российском рынке существует несколько производителей гребных винтов для лодочных моторов. Производители моторов обычно устанавливают на валы своих моторов винты собственного производства, т.к. для эффективного преобразования мощности мотора в скорость необходим гребной винт, который бы соответствовал характеристикам именно этого лодочного мотора.
Оригинальные гребные винты для лодочных моторов
Собственным производством гребных винтов занимаются все производители . Но вот до недавнего времени на свои моторы ставила винты компании , а сейчас уже ставит . И компания на некоторые свои модели лодочных моторов ставит винты Solas. Все производители лодочных моторов рекомендуют ставить на свои моторы именно оригинальные гребные винты. Мы конечно же не будем верить им на слово и попытаемся узнать почему и как. Кроме шага винта, сами винты различаются еще несколькими характеристиками. И если вы даже установите винт не оригинальный, но с тем же шагом на свой лодочный мотор, то не факт, что вы получите положительные эффект в скорости.
Неоригинальные гребные винты для лодочных моторов.
Кроме известных производителей гребных винтов, таких как Solas и Michigan , есть еще менее известные: Компрон (4-х лопастные, неразборные) и Пиранья (3-х и 4-х лопастные, разборные). Композитные винты (пластмассовые) очень стойки к коррозии, но полностью неремонтнопригодны, обладают низким КПД (толстых профиль лопасти), и стоят не дорого. Все же мы рекомендуем их использовать вам самим, если вы конечно не покупали надувную лодку и мотор на самые последние деньги и сама лодка и мотор абсолютно не известного бренда. Тогда вам и такой винт подойдет. Если же вы достаточно серьезно подходите к выбору как лодки так и лодочного мотора , вам стоит более тщательно выбирать и гребной винт. Просто разница в цене быстро невелируется бОльшим расходом топлива. Конечно же если вы потомок Рокфеллера и вам плевать на скорость, то пластмассовые винты - ваш выбор.
Гребные винты компании Michigan.
Компания Michigan производит уже более 100 лет. И является крупнейшим и одним из самых авторитетных производителей. В основном они занимаются производством точных копий оригинальных винтов всех производителей моторов. Но у них есть и свои собственные разработки, которые так или иначе улучшают характеристики мотора.
Серия Michigan Match - это алюминиевые винты и нержавеющие винты, которые в точности копирую характеристики оригинальных винтов.
Серия Vortex
- 3-ч и 4-х лопастные алюминиевые и нержавеющие сборные винты, имеющие сборную конструкцию втулки. Это позволяет утснавливать винты Vortex на моторы разных производителей.
Серия Rapture
- вентилируемые, полированные винты повышенного качества. Они позволяют получить прирост в скорости до 5%.
Серия Ballistic
- гребные винты с высоким КПД на больших скоростях. Рекомендуется устанавливать на суда с мощными моторами. Прирост скорости до 8%.
В плюсы
всем гребным винтам от компании Michigan
можно записать более низкую цены, по сравнению с оригинальными винтами и точное 100% совпадение характеристик, высокое качество. Минусом
является то, что алюминиевые винты окрашиваются без предварительного грунтования.
Гребные винты Solas.
Эта компания делает гребные винты, которые можно приспособить для любых моторов. Стремление удешевить производство. Все - это их собственная разработка. Характеристики конечно не плохи, но есть несколько минусов.
Первое
- это то, что характеристики гребных винтов Solas
полностью не соответствуют характеристикам оригинальных винтов, что чаще всего в итоге приводит к падению скорости. Если вы все же нацелены купить гребной винт Solas
, то вам скорее всего понадобиться совет специалиста, который поможет сравнить характеристики нескольких винтов, и поможет вам выбрать оптимальный именно для вашего мотора. Но все же универсально - не значит лучшее. А Solas
именно универсальные гребные винты для лодочных моторов
.
Второе касательно минусов - Solas подгоняет диаметр ступицы своих гребных винтов под диаметры редукторов различных производителей моторов. Результатом является то, что к примеру для Solas предлагает винт с диаметром ступицы на 11 мм. больш е (!). А это значительно увеличенное сопротивление. В плюсы этих винтов можно записать опять же цену по сравнению с оригинальными винтами, хорошее качество окраски и универсальность (но это сомнительный плюс).
Как правильно подобрать гребной винт для лодочного мотора
Для того, чтобы правильно выбрать гребной винт, необходимо знать несколько вещей:
- диаметр винта (диаметр окружности, которую описывают лопасти винта).
- шаг винта (расстояние, которое винт пройдет за один оборот)
- проскальзывание (разница между реальным шагом и шагом по паспорту, такая разница появляется из-за частичного стекания воды с лопастей)
- дисковое отношение (отношение площади лопастей винта к площади описываемого круга)
Основной параметр это конечно же шаг винта . Шаг винта является главной характеристикой гребного винта , которая влияет на нагрузку на мотор. Тут линейная зависимость: больше шаг - больше скорость - больше оборотов должен выдавать мотор. Теперь о диаметре винта : чем выше шаг винта - тем меньше диаметр, и наоборот. Но вот компания Michigan производит некоторые гребные винты, которые отличаются диаметром и дисковым отношением. Но вот по поводу таких нестандартных винтов стоит сначала обратиться к специалисту. Он уже даст вам рекомендации относительно именно вашего лодочного мотора . От проскальзывания напрямую зависит КПД мотора. Чем меньше оно, тем выше КПД. Верно утверждение: чем меньше оборотов может развить мотор (при полном дросселе) тем выше проскальзывание. Нормальным можно считать проскальзывание 18%.
- если обороты ниже, стоит уменьшить шаг винта. Шаг винта ниже и повысит обороты на 200.
- если обороты выше, сделайте все наоборот, учитывая зависимость шага от оборотов.
- следует выбирать гребной винт с большим дисковым отношением. 4-х лопастной винт Solas , к примеру, немного снизит скорость на максимальных оборотах. Или Michigan Wild blade , дисковое отношение увеличиться не сильно по сравнению с выбором 4-х лопастного винта, но и максимальная скорость не снизиться, но обороты мотора при этом упадут.
- следует выбирать винт с большим диаметром. Но тут надо учитывать хватит ли мощности мотору. Обороты мотора при этом упадут, но тут есть вероятность повреждения редуктора при выборе слишком большого по диаметру винта.
Если вы хотите получить максимальную скорость.
- выбирайте нержавеющие винты, а лучше нержавеющие, полированные винты, а вообще отлично нержавеющие, вентилируемые, полированные гребные винты. Обороты при использовании таких винтов могут возрасти.
- для получения максимальной скорости стоит купить гребной винт с максимальным КПД, к примеру Michigan Ballistics . При использовании 3-х лопастных винтов этой серии обороты у мотора возрастут существенно. В связи с этим рекомендуем увеличить шаг винта. Если же использовать 4-х лопастные гребные винты Ballistics , то обороты, если и возрастут, то несущественно из-за уменьшения проскальзывания.
Удачи в выборе гребного винта!
Исходные данные:
Мотолодка "Казанка-5M2", мотор "Джонсон-40".
Технические данные лодки и мотора, необходимые для расчёта, следует взять из руководств по эксплуатации.
Если нет руководств по эксплуатации, нужно найти эти сведения на сайтах производителей (на сайтах, как правило, информация по
новейшим моторам) или в справочниках и журналах (по лодкам и моторам прошлых лет выпуска). Если нет справочной информации,
то следует измерить лодку рулеткой, определить передаточное отношение редуктора мотора вращением маховика и подсчётом оборотов
коленвала и гребного вала. Максимальные обороты коленвала можно принять за 5000 об/мин.
Данные мотора (взяты с сайта производителя
):
Для расчёта берём среднее значение максимальных оборотов (5000 об/мин), т.к. работа при наибольшем значении снижает моторесурс мотора. Находим необходимые для расчёта обороты гребного винта 5000/2.42 = 2066 об/мин.
Данные лодки (взяты из справочника):
Эти данные (выделенные жирным шрифтом) заносятся в форму расчёта
, после чего нажатием кнопки
"Вычислить скорость лодки и параметры винтов"
запускается программа расчёта. После выполнения вычислений выводятся результаты
в следующем виде:
Максимальная скорость V =
50.72
км/ч.
Промежуточная скорость V =
42.54
км/ч.
Скорость глиссирования с предельной загрузкой V =
34.37
км/ч. при водоизмещении 1100 кг.
| Параметр винта | Скоростной | Промежуточный | Грузовой |
| Диаметр: | 289 мм | 299 мм | 310 мм |
| Шаг: | 459 мм | 423 мм | 366 мм |
| Сумма D + H: | 748 мм | 722 мм | 677 мм |
| Дисковое отношение: | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| Упор: | 162.9 кгс | 186.4 кгс | 216.7 кгс |
| КПД: | 0.781 | 0.750 | 0.704 |
Поскольку значения диаметра и шага гребных винтов зарубежных производителей указываются в дюймах, полученные расчётом значения диаметра и шага винтов следует перевести в дюймы делением на 25.4 (удобно использовать стандартную программу -калькулятор Windows). Для рассматриваемого примера получаются следующие величины:
| Параметр винта | Скоростной | Промежуточный | Грузовой |
| Диаметр: | 11.38" | 11.77" | 12.2" |
| Шаг: | 18.07" | 16.65" | 14.41" |
| Сумма D + H: | 29.45" | 28.43" | 26.65" |
Далее следует подобрать винты с диаметром и шагом, как можно ближе совпадающими с расчётными величинами. В случае, если точно подобрать винт не получается, нужно стремиться к тому, чтобы расчётная сумма диаметра и шага как можно меньше отличалась от суммы D + H реального винта. Большинство зарубежных производителей указывает на одной из лопастей винта две величины, из которых первая - диаметр, вторая - шаг. Однако, некоторые производители (например, "Tohatsu") указывают только одну величину - шаг винта. В таком случае диаметр придётся измерить линейкой (удобнее измерить радиус и умножить на два).
Гребные винты для лодочных моторов и способы увеличения скорости.
Что полезно знать из теории.
Как работает гребной винт (рис. 211) . Гребной винт преобразует вращение вала двигателя в упор - силу, толкающую судно вперед.
При вращении винта на поверхностях его лопастей, обращенных вперед - в сторону движения судна (засасывающих), создается разрежение, а на обращенных назад (нагнетающих) - повышенное давление воды. В результате разности давлений на лопастях возникает сила Y (ее называют подъемной). Разложив силу на составляющие - одну, направленную в сторону движения судна, а вторую перпендикулярно к нему, получим силу P , создающую упор гребного винта, и силу Т, образующую крутящий момент, который преодолевается двигателем.
Упор в большой степени
зависит от угла атаки а профиля лопасти (рис.
212)
. Оптимальное значение угла атаки для быстроходных катерных
винтов 4-8°. Если а 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, угол атаки а можно представить себе 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 V а винта вместе с судном и скорости вращения v r т. е. скорости перемещения лопасти в плоскости, перпендикулярной оси винта.
Винтовая поверхность лопасти. На рис. 212 показаны силы и скорости, действующие в каком-то одном определенном поперечном сечении лопасти, расположенном на определенном радиусе r гребного винта. Окружная скорость вращения v r зависит от радиуса, на котором сечение расположено ( v r = 2π r n , где п - число оборотов винта, об/сек). Скорость же поступательного движения винтя v а остается постоянной для любого сечения лопасти.
Таким образом, чем больше r , т. е. чем дальше расположен рассматриваемый участок от оси винта, тем больше окружная скорость v r , а следовательно, и суммарная скорость W .
Так как сторона V а
в треугольнике рассматриваемых скоростей остается постоянной, то по
мере удаления сечения лопасти от центра необходимо разворачивать лопасти
под большим углом к оси винта, чтобы угол атаки а сохранял оптимальную
величину, т. е. 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 рис. 213. Лопасть при работе винта как бы скользит по направляющим угольникам, имеющим на каждом радиусе разную длину основания, но одинаковую высоту - шаг, и поднимается за один оборот на величину 1 шага Н. Произведение же шага на число оборотов (Hn ) представляет собой теоретическую скорость перемещения винта вдоль оси.
Скорость лодки, скорость винта и скольжение .
При движении корпус судна увлекает за собой воду, создавая попутный поток, поэтому действительная скорость встречи винта с водой V а всегда несколько меньше, чем теоретическая скорость винта Нп. 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 со средней скоростью хода эта разница составляет 5-8%, а у тихоходных водоизмещающих глубокосидящих катеров достигает 15-20%.
Сравним теперь теоретическую скорость
винта Нп
со скоростью его фактического перемещения
V
а
относительно потока воды (рис. 214)
.
Пусть это будет «Казанка», идущая под мотором «Вихрь» со скоростью 42
км/ч (11,7 м/с). Скорость натекания воды на винт окажется на 5% меньше:
V
а
=
(1 -0,05)*11,7 = 11,1 м/с.
Гребной винт на «Вихре» имеет шаг Н = 0,3 м и число оборотов п = 2800: 60 = 46,7 об/с. Теоретическая скорость винта.
Нп =0,3*46,7 = 14 м/с.
Таким образом, мы получаем разность Нп - V а = 14 - 11,1 = 2,9 м/с.
Эта величина, называемая скольжением, и обуславливает работу лопасти винта под углом атаки а к потоку воды, имеющему скорость W . Отношение скольжения к теоретической скорости винта в процентах называется относительным скольжением. В нашем примере оно равно
S = (Нп- V a )\ H n =2.9\14=0.207=20.7%
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 катеров скольжение составляет 15-25%, у тяжелых водоизмещающих катеров 20- 40%, а у парусных яхт, имеющих вспомогательный двигатель, 50-70%.
Легкий или тяжелый гребной винт.
Диаметр и шаг винта являются важнейшими параметрами, от которых зависит степень использования мощности двигателя, а следовательно, и возможность достижения наибольшей скорости хода судна.
Каждый двигатель имеет свою
так называемую внешнюю характеристику - зависимость снимаемой с вала
мощности от числа оборотов коленчатого вала при полностью открытом
дросселе карбюратора. Такая характеристика для подвесного мотора
«Вихрь», например, показана на рис. 215
(кривая 1). Максимум мощности в 22 л. с. двигатель развивает при 5000
об/мин.
Мощность, которая поглощается на данной лодке гребным винтом в зависимости от числа оборотов мотора, показана на этом же рисунке не одной, а тремя кривыми - винтовыми характеристиками 2, 3 и 4, каждая из которых соответствует определенному гребному винту, т. е. винту определенного шага и диаметра.
И при увеличении шага, и при увеличении диаметра винта выше оптимальных значений лопасти захватывают и отбрасывают назад слишком большое количество воды; упор при этом возрастает, но одновременно увеличивается и потребный крутящий момент на гребном валу. Винтовая характеристика 2 такого винта пересекается с внешней характеристикой двигателя 1 в точке А; это означает, что двигатель уже достиг предельного- максимального значения крутящего момента и не в состоянии проворачивать вал с большим числом оборотов, т. е. не может развить номинальное число оборотов и соответствующую ему номинальную мощность. В данном случае положение точки А показывает, что двигатель отдает всего 12 л. с. мощности вместо 22 л. с. Такой гребной винт называется гидродинамически тяжелым.
Наоборот, если шаг или диаметр винта малы (кривая 4), упор и потребный крутящий момент будут меньше, поэтому двигатель не только легко разовьет, но и превысит номинальное значение числа оборотов. Режим его работы будет характеризоваться точкой С. Как мы видим, и в этом случае мощность двигателя используется 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.
Сказанное можно иллюстрировать таким примером. Дюралевая «Казанка» с 20-сильным мотором «Вихрь», имеющим штатный гребной винт диаметром 240 и шагом 300 мм, с двумя человеками на борту развивает скорость 42 км/ч. Если этот же мотор с тем же винтом поставить на другую лодку - «Нептун», более тяжелую и имеющую иные обводы, скорость ее с той же нагрузкой составит 36 км/ч, а с четырьмя пассажирами - снизится до 14 км/ч. Гребной винт, близкий к оптимальному для «Казанки», на «Нептуне» становится тяжелым. Заменим его другим винтом, имеющим тот же диаметр, но шаг, уменьшенный до 240 мм. Скорость «Нептуна» (при той же мощности) возрастает до 41 и 36 км/ч соответственно только благодаря тому, что винт стал близким к оптимальному для данной лодки при данной нагрузке.
При расчете винта его шаг и диаметр вычисляют с учетом сопротивления воды движению данного судна при определенной осадке (нагрузке) и на заданной скорости хода судна, имея в виду определенное число оборотов и мощность устанавливаемого двигателя.
Общее правило таково: для легких быстроходных лодок требуются винты с большим шагом или шаговым отношением Н\ D , для тяжелых и тихоходных - с меньшим.
При обычно применяемых двигателях с числом оборотов 1500-5000 об/мин оптимальное шаговое отношение Н/ D составляет: для гоночных мотолодок и глиссеров 0,9-1,4; легких прогулочных катеров 0,8-1,2; водоизмещающих катеров 0,6-1,0 и очень тяжелых тихоходных катеров 0,55-0,80. Следует иметь в виду, что эти значения справедливы, если гребной вал делает примерно 1000 об/мин на каждые 15 км/ч скорости лодки; при ином числе оборотов вращения вала необходимо применять редуктор.
Диаметр винта существенно влияет на загрузку двигателя. Например, при увеличении D всего на 5% приходится повышать мощность двигателя почти на 30%, чтобы получить то же число оборотов винта. Это следует учитывать, если требуется «облегчить» тяжелый винт: иногда бывает достаточно лишь немного подрезать концы его лопастей.
На автомобиле с ручной коробкой передач мы, обычно, не пытаемся передвигаться на первой передаче на скоростях, для которых она не предназначена. 50 км/ч — и у нас уже как минимум, третья. Да и не хватит передаточных чисел первой передаче. Мотор будет раскручен до предельных оборотов, а машина ехать быстро не сможет.
С лодочным мотором почти все тоже самое. На больших судах роль коробки передач может выполнять дистанционное изменение угла атаки лопастей гребного винта, на наших маленьких лодках мы можем играть нагрузкой на мотор, только переставляя сам винт.
В большинстве случаев, мы выбираем основной гребной винт для крейсерского режима передвижения при средней загрузке лодки и запасной, как правило, грузовой.
Исключая заблуждения о назначении «грузовых» и «скоростных» гребных винтов, основная цель в его подборе — дать возможность работать мотору в его нормальном диапазоне оборотов, выдавать свою полную мощность и крутящий момент.
Для подбора винта необходим тахометр, если определение частоты вращения коленвала мотора на слух является проблемой. Подойдет даже цифровой дешевый китайский, установка которого занимает минуты полторы. Единственная мелочь — не все показывают точное значение, а так же надо смотреть, совместим ли он с четырехтактными или с двухтактными моторами. Впрочем, если нет — то можно изменить схему подключения, либо перемножить значения на два.
Но этот вариант — для маломощных лодочных моторов, на которых игра с винтами особого смысла не имеет, да и выбор характеристик там более, чем скромный. А на лодках с моторами помощней — тахометры, как правило, врезаны в приборную консоль.
Самым нежелательным явлением для двигателя является перекрут — превышение максимально допустимых паспортных оборотов. Вызывает огромные нагрузки на узлы мотора, на которые производитель не рассчитывал. При этом нарушается внутренняя работа смазочного механизма.
Из-за большой скорости вращательных и поступательных движений, нарушается целостность масляной пленки, покрывающая детали, задиры поршней и цилиндров, разрушение деталей ДВС — обычное дело для режимов работы выше расчетных. При постоянном проявлении — вызван параметрами гребного винта. При кратковременном — вентиляцией и кавитацией.
На небольших лодочных моторчиках перекрут — довольно редкое явление, чаще встречается обратное — недокрут , как следствие выбора слишком большой и тяжелой лодки для данного мотора. Самое бы время изменить одну из характеристик винта.
Диаметр — один из основных параметров. Для портативных лодочных моторов существует только возможность прикупить винт от предшествующей по мощности модели. На нем же будет изменен и еще один параметр — шаг винта . Это теоретическое расстояние в дюймах или в мм, пройденное винтом за один оборот в условно твердой среде без учета коэффициента скольжения, как если бы мы вкручивали его в пенопласт.
Каждый пройденный винтом в пенопласте дюйм за один оборот — снизит количество оборотов коленвала мотора на 180 — 220 об/мин, добавив на мотор дополнительную нагрузку и увеличив недокрут. Соответственно, что бы вернуть лодочному мотору номинальный режим его работы, для большинства лодочных моторов — 5000-5700 об/мин, следует уменьшить либо шаг винта, либо его диаметр.
Для решения проблем, связанных со скоростью выхода лодки в , при использовании шага и диаметра, позволяющих работать мотору без перегрузок в своем номинальном диапазоне оборотов, можно применить не трех-, а четырехлопастные винты. Время выхода уменьшится, на крейсерском режиме может сократиться расход топлива, хотя конечная максимальная скорость может стать несколько ниже из-за дополнительного сопротивления и меньшего КПД относительно трехлопастного. Зато работа винта станет более плавной и менее шумной.
К тому же при использовании четырех лопастей, гораздо позже наступает явление кавитации. Кавитация — процесс, проявляющийся при увеличении разницы давления, в нашем случае, на разных сторонах лопастей. В какой-то момент времени, на передней стороне лопасти создается сильное разряжение, при котором происходит закипание и парообразование внутрь воды.
При встрече этой смеси на границе лопасти с областью высокого давления, происходят микровзрывы из-за схлопывания пузырьков воздуха. КПД такого микровзрыва довольно высок. Примерно, как у зубила и молотка. Это иногда чувствуется через корпус судна. Происходит выкрашивание кромок лопастей. Поэтому этот процесс так же называют кавитационной эрозией.
При ее частом воздействии, побитые кромки лопастей начинают еще более способствовать ее созданию, в конечном счете, разумеется, сильно теряя свой КПД. Увеличение площади лопастей и диаметра винта отодвигают момент ее появления, но на скоростных судах избежать ее не представляется возможным. Поэтому проектируются гребные винты, способные работать в условиях кавитации.
