Диаметр винта и скорость лодки

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

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

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

СКОРОСТЬ ЛОДКИ ШАГ ВИНТА МОТОРА ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ НА ОСНОВЕ ВЕЛОСИПЕДА

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

Так как сторона Va в треугольнике рассматриваемых скоростей остается постоянной, то по мере удаления сечения лопасти от центра необходимо разворачивать лопасти под большим углом к оси винта, чтобы a сохранял оптимальную величину, т. 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 рисунок. Лопасть при работе винта как бы скользит по направляющим угольникам, имеющим на каждом радиусе разную длину основания, но одинаковую высоту — шаг H, и поднимается за один оборот на величину Н. Произведение же шага на частоту вращения (Нn) представляет собой теоретическую скорость перемещения винта вдоль оси.

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

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

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

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

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

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

При увеличении и шага, и диаметра винта выше оптимальных значений лопасти захватывают и отбрасывают назад слишком большое количество воды: упор при этом возрастает, но одновременно увеличивается и потребный крутящий момент на гребном валу. Винтовая характеристика 2 такого винта пересекается с внешней характеристикой двигателя 1 в точке А. Это означает, что двигатель уже достиг предельного — максимального значения крутящего момента и не в состоянии проворачивать гребной винт с большой частотой вращения, т. е. не развивает номинальную частоту вращения и соответствующую ей 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), и упор и потребный крутящий момент будут меньше, поэтому двигатель не только легко разовьет, но и превысит значение номинальной частоты вращения коленвала. Режим его работы будет характеризоваться точкой С. И в этом случае мощность двигателя будет использоваться не полностью, а работа на слишком высоких оборотах сопряжена с опасно большим износом деталей. При этом надо подчеркнуть, что поскольку упор винта невелик, судно не достигнет максимально возможной скорости. Такой винт называется гидродинамически легким.

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

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

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

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

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

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

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

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

Однако следует еще учесть взаимовлияние корпуса и винта. При работе гребной винт захватывает и отбрасывает в корму значительные массы воды, вслед ствие чего скорость потока, обтекающего кормовую часть корпуса повышается, а давление падает.

Этому сопутствует явление засасывания, т. е. появление до полнительной силы сопротивления воды движению судна по сравнению с тем, которое оно испытывает при буксировке. Следовательно, винт должен развивать упор, превышающий сопротивление корпуса на некоторую величину Рe = R/(1-t) кг. Здесь t — коэффициент засасывания, величина которого зависит от скорости движения судна и обводов корпуса в районе расположения винта. На глиссирующих катерах и мотолодках, на которых винт расположен под сравнительно плоским днищем и не имеет перед собой ахтерштевня, при скоростях свыше 30 км/ч t = 0,02 — 0,03. На тихоходных (10-25 км/ч) лодках и катерах, на которых гребной винт установлен за ахтерштевнем, t = 0,06 — 0,15.

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

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

h = hpЧ ((1-t)/(1-w))Чhm = hpЧ hkЧ hm

Здесь hp — КПД винта; hk — коэффициент влияния корпуса; hm — КПД валопровода и реверс — редукторной передачи.

Коэффициент влияния корпуса нередко оказывается больше единицы (1,1 — 1,15), а потери в валопроводе оцениваются величиной 0,9-0,95.

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 и шага винта существуют упрощенные формулы, приводить которые здесь нет смысла, т.к. предлагается воспользоваться более точными методами расчёта оптимального винта. Эти методы основаны на апроксимации (приближённом представлении) графических диаграмм аналитическими зависимостями, что позволяет выполнять достаточно точные расчёты на ЭВМ и даже на микрокалькуляторах.

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.

Однако для винтов маломерных судов этого можно и не делать. Причина проста: загрузка прогулочных судов меняется в широких пределах, и винт, немного «тяжеловатый» или «легковатый» при одном значении водоизмещения судна, станет согласованным при другой загрузке.

Кавитация и особенности геометрии гребных винтов малых судов. Высокие скорости движения мотолодок и катеров и частота вращения винтов становятся причиной кавитации — вскипания воды и образования пузырьков паров 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, на корпус передается вибрация, лодка движется скачками.

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. е. раньше наступает кавитация. Появлению кавитации способствует также большой угол наклона гребного вала, дефекты лопастей — изгиб, некачественная поверхность.

Упор, развиваемый гребным винтом, практически не зависит от площади лопастей. Наоборот, с увеличением этой площади возрастает трение о воду и на преодоление этого трения дополнительно расходуется мощность двигателя. С другой стороны, надо учесть, что при том же упоре на широких лопастях разрежение на засасывающей стороне меньше, чем на узких. Следовательно, широколопастной винт нужен там, где возможна кавитация (т. е. на быстроходных катерах и при большой частоте вращения гребного вала).

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 Аd сплошного диска такого же, как винт, диаметра, т. е. 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 — 0,6. У сильно нагруженных винтов на быстроходных катерах с мощными высокооборотными двигателями A/Ad увеличивается до 0,6 — 1,1. 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.

Ось гребного винта на глиссирующем катере расположена сравнительно близко к поверхности воды, поэтому нередки случаи засасывания воздуха к лопастям винта (поверхностная аэрация) или оголения всего винта при ходе на волне. В этих случаях упор винта резко падает, а частота вращения двигателя может превысить максимально допустимую. Для уменьшения влияния аэрации шаг винта делается переменным по радиусу — начиная от сечения лопасти на r = (0,63 — 0,7) R по направлению к ступице шаг уменьшается на 15-20%.

Гребные винты катеров имеют обычно большую частоту вращения, поэтому вследствие больших центробежных скоростей происходит перетекание воды по лопастям в радиальном направлении, что отрицательно сказывается па 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 плосковыпуклый 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 выпукловогнутый 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 — 0,10.

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°.

Подбор винта для лодочного мотора — виды, расчет, расшифровка маркировки

Выбор гребного винта – это актуальный вопрос для всех людей, использующих моторные плавательные средства. Без него невозможна полноценная и максимальная реализация возможностей двигателя, поскольку на лодках он не имеет возможности переключения передач.

Использование правильно подобранного устройства позволяет получить следующие преимущества:

1. Уменьшение расхода топлива.
2. Понижение шумового фона.
3. Улучшение производительности двигателя.
4. Возможность достижения большей скорости или повышения показателей грузоподъемности.
5. Уменьшение сопротивления воды во время движения лодки.

Разновидности

Для выбора и приобретения наиболее подходящего гребного винта первоначально следует разобраться в существующих классификациях. Имеется множество различных критериев для их деления, самые значимые из них рассмотрены ниже:

1. Показатель расстояния, которое винт способен преодолеть при совершении одного оборота. Данный критерий называется шагом, скольжение при этом не учитывается.
2. Диаметр – это крайние точки окружности, которая создается при вращении лопастей.
3. Соотношение общей площади всех лопастей и площади диаметра, данный критерий обычно называют дисковым отношением.
4. Число лопастей, которое может составлять 2, 3, 4 или 5 штук в зависимости от особенностей конструкции выбранной модели. На сегодняшний день наиболее распространены трехлопастные варианты.
5. Материал, который использовался для изготовления. Чаще всего встречаются модели из различных алюминиевых сплавов, углеродистой стали, латуни, нержавеющей стали или пластика. Меньшей популярностью пользуются бронзовые устройства, поскольку они отличаются слишком высокой стоимостью при отсутствии видимых преимуществ перед аналогами из латуни. Пластиковые модели изготавливаются из современного и прочного материала, но металлические варианты все равно остаются более надежными и отличаются длительным эксплуатационным сроком.
6. Особенности конструкции ступицы, от которых также зависит способ выведения выхлопов.

Пластик, алюминий или сталь – что выбрать?

Еще один важный критерий выбора – это материал, из которого изготавливается винт. На сегодняшний день используются три основных материала: композитный материал (пластик, углепластик и т.д), алюминий и сталь.

• Пластик
  – это самый дешевый материал, но при этом не значит, что он самый плохой. Пластиковый гребной винт на 30-50% прочнее алюминиевого, совершенно не поддается коррозии и самое главное – он пластичен. При ударе о дно, пластиковый винт в 75% случаев «сыграет» и распрямиться после удара, приняв на себя большую часть ударной нагрузки и защитив редуктор от удара. Но для высокой скорости такие винты не подходят – под действием кавитации они будут деформироваться, в результате чего скорость снизится. Поэтому их устанавливают в 95% случаев на малосильные моторы – до 3 л.с.
• Алюминий
  – точнее алюминиевый сплав – материал, устойчивый к коррозии. Отлично подходят для поддержания крейсерской скорости. Могут быть использованы на мелководье – рабочая кромка затачивается и тогда лопасти не путаются в водорослях. Но так как алюминий сравнительно мягкий и плохо сопротивляется растягивающим напряжениям, лопасти делаются для этого достаточно толстыми. При этом удар по такому винту нанесет ему серьезные повреждения и может деформировать его без возможности ремонта. Более того, при сильном ударе алюминиевый гребной винт может передать ударную энергию на редуктор, что может привести к его разрушению.
• Нержавеющая сталь
  – самый лучший материал. Во-первых, прочность стали намного выше, чем у алюминия и пластика, поэтому лопасти стального гребного винта тоньше и не меняют геометрию со временем. Во-вторых, он менее подвержен кавитации. В-третьих, он менее подвержен износу и поломке. Ну и самое главное – КПД стального винта – за счет меньшей толщины на 12-15% выше, чем у алюминиевого. Если на винт будет установлена съемная втулка из пластика или алюминия, то даже при сильном ударе большая часть энергии уйдет на то, чтобы деформировать сам винт, а остальная не передастся редуктору, а пойдет на деформацию втулки. Так что уверенность в том, что при ударе стального винта о камень редуктор разнесет в клочья – это миф прошлых лет, когда на стальные винты ставили несъемные втулки.

Исходя из вышесказанного, стальной винт – это оптимальный вариант, даже несмотря на то, что он дороже, чем аналогичные изделия. По статистке, около 70% гребных винтов изготовлены именно из нержавеющей стали.

Маркировка

На каждом гребном винте обязательно присутствует специальная маркировка, которая может быть нанесена на его лопасти или непосредственно на ступицы; все размеры указываются в дюймах.

Маркирование устройств на сегодняшний день осуществляется разными способами, наиболее распространенные примеры приведены ниже:

1. 1¼х15–G – в данном примере имеется два числовых значения, они обозначают показатели диаметра лопастей и шага устройства.
2. 3х10-3/8х11R – является более детализированной маркировкой, которая показывает, что устройство оснащено тремя лопастями и обладает правосторонним вращением.
3. 3213-101-14 – является каталожной маркировкой, расшифровка артикулов должна присутствовать в прилагаемой инструкции или на упаковке.

Зачем нужны разные винты

По сути, гребной винт является аналогом трансмиссии (коробки передач), которая используется для регулирования оборотов и скорости автомобиля. Например, заменив винт можно увеличить ускорение, но уменьшить максимальную скорость.

Но если гребной винт не подходит под характеристики лодочного мотора и под нагрузку лодки, даже на максимальных оборотах двигателя отдача будет практически нулевая. Или на малых оборотах лодочный мотор будет перегружаться. Оба варианта приводят к быстрому износу деталей ПЛМ.

Точный подбор гребного винта меняет дело. Правильно подобранный гребной винт обеспечивает оптимальный режим работы мотора. Появляется возможность наращивать тягу, лодку можно приспособить для буксировки различных грузов. К этим преимуществам добавляется ещё и экономия топлива.

Делаем расчеты

На сегодняшний день существует большое количество различного программного обеспечения, которое позволяет рассчитывать оптимальные параметры гребного винта с учетом задаваемых показателей.

Считается, что наиболее точным расчеты формируются программами, которые для этих целей задействуют диаграммы Пампеля. Однако даже в таком случае допускаются погрешности, поэтому окончательный подбор показателей осуществляется только путем тестовых заводов.

Для получения наиболее точных расчетов необходимо учитывать следующие значимые факторы:

1. Размеры и вес плавательного средства.
2. Особенности формы днища моторной лодки.
3. Объем воды, который вытесняется лодкой.
4. Наличие продольных или поперечных реданов, снижающих сопротивление.
5. Рабочие показатели двигателя.
6. Показатели редукции.

Основная задача заключается в получении навыка осуществлять максимально точные расчеты при наличии минимального объема информации. Для этого потребуется располагать следующими сведениями:

1. Передаточное отношение редуктора, которое можно посмотреть в документации, прилагаемой к двигателю.
2. Обороты максимальной мощности мотора. Эти сведения наносятся непосредственно на двигатель или в моторном отсеке, при их отсутствии данную информацию можно уточнить у производителя или посмотреть на его официальном сайте.
3. Максимальная скорость, которую предполагается достичь. Необходимо приводить реальные показатели, которые можно получить при сопоставлении мощности двигателя и особенностей лодки.

Для расчета шага обычно используется следующая формула: (750х (желаемая максимальная скорость)) / количество оборотов вала.

Для точного подбора устройства полученный показатель шага необходимо использовать следующим образом:

1. Диаметр устройства и ее шаг являются взаимосвязанными показателями, но даже при известном шаге будет присутствовать около 2-3 моделей с различными диаметрами. Здесь необходимо учитывать максимально разрешенную мощность двигателя: чем она выше, тем больше должен быть диаметр винта.
2. При наличии возможности рекомендуется попросить продавца провести тестовые испытания или взять под залог винт с шагом, который соответствует не только рассчитанному показателю, но и близкими к нему значениями. Это позволит на практике проверить правильность расчетов путем замеров скорости и выбрать наиболее подходящий вариант.

Правила выбора

Критерии выбора

Помимо рассчитанных показателей существует еще большое количество особенностей, на которые необходимо обратить внимание при выборе гребного винта:

1. Число лопастей будет оказывать влияние в первую очередь на ходовые качества. Рекомендуется выбирать трехлопастные модели, варианты с 2 или 5 лопастями фактически не используются. Устройства, оснащенные 4 лопастями, применяются при наличии необходимости тяги. Их задействование является целесообразным при нужде в повышенной грузоподъемности, если особенности редуктора не позволяют увеличить винтовой диаметр.
2. Форма лопастей также должна быть подобрана правильно, здесь в первую очередь учитывается, что модели с увеличенной кривизной ускоряют кавитацию. К тому же передние кромки не должны быть слишком острыми, это негативно сказывается на рабочих параметрах.
3. Особое внимание необходимо уделить и материалу гребного винта. Наиболее надежными, прочными и долговечными считаются модели, изготовленные из нержавеющей стали нового поколения. Однако для лодок, оснащенных двигателями с малой мощностью, особенно при их использовании в пресных водоемах, подойдет и устройства, изготовленные из алюминиево-кремниевых или алюминиево-магниевых металлических сплавов.

Как определить подходит ли винт

Понять, подходит ли имеющийся гребной винт, можно сняв замеры оборотов при максимальных и минимальных нагрузках, показатель должен при этом находиться в рамках, определенных производителем.

Ниже приводятся конкретные примеры соответствия и несоответствия выбранных устройств:

1. При минимальных нагрузках двигатель показывает количество оборотов, заявленное производителем; при максимальных нагрузках не наблюдается серьезного сопротивления движения, имеется возможность выйти на глиссирование. Это свидетельствует об универсальность гребного винта, он был подобран правильно.
2. Ни при каких нагрузках двигатель не выдает заявленное количество оборотов, возникают проблемы при выходе на глиссирование. Подобная ситуация наглядно демонстрирует, что был выбран винт со слишком большим показателем шага.
3. Возникают перекруты: мотор совершает слишком большое количество оборотов, превышая показатели, установленные производителем; при этом скорость лодки далека от максимального предела. Это свидетельствует, что требуется винт с более высоким показателем шага.
4. Правильно подобранный грузовой винт позволит без особых проблем выходить на глиссирование даже при полной загрузке плавательного средства, небольшая потеря скорости в данной ситуации является нормальным явлением.
5. Максимальные показатели оборотов двигателя и скорости лодки достигаются только при незначительной загрузке плавательного средства и нахождении гидроподъема в верхнем положении, подобные ситуации наблюдаются при установке скоростных винтов.

Защита для гребного винта

Маркировка гребных винтов для лодочных моторов

Как правильно выбрать винт для лодочного мотора Ямаха

Подбор винта для лодочного мотора Ямаха выполняется на основе веса лодки, специфики и стиля предстоящей эксплуатации. Далеко не всегда штатный винт «из коробки» гарантирует оптимальную гидродинамику в реальных условиях использования. Инженеры завода в Японии не могут точно знать, будут их двигатель использовать на тихом озере или бурной реке, для плавания с грузом или скоростных прогулок с легкой лодкой. Поэтому стандартный вариант всегда ориентирован на усредненные показатели, которые одинаково неплохо подходят как для движения на скорости, так и для троллинга. И если вы желаете оптимизировать характеристики мотора путем раскрытия его потенциала в полной мере, то статья о том, как подобрать винт к лодочному мотору Ямаха – точно для вас.

Из какого материала лучше выбрать винт на лодку?

Есть три наиболее используемых вида материалов:

Алюминий. Самый распространенный вариант для Yamaha. На это есть следующие причины. Во-первых, алюминий легкий. Во-вторых, при ударе о камни он гнется с возможностью последующей рихтовки.

Благодаря тому, что лопасти из «крылатого металла» не отличаются повышенной жесткостью, они легко принимают силу удара на себя, сохраняя шестерни трансмиссии в целости.

Нержавеющая сталь. У железа также есть свои сторонники, что обусловлено увеличенной прочностью конструкции. Стальные винты для лодочных моторов Ямаха могут выполняться с куда более тонкими лопастями (толщина в 2-3 раза меньше). Это обеспечивает меньшее сопротивление в плотной среде, винт охотнее врезается в воду, а значит, возрастает КПД.

Таким нехитрым способом можно получить прибавку в скорости от 2 до 7 км/ч (в зависимости от мощности силового агрегата). Кроме того, железо лучше сопротивляется разрушительному действию кавитации.

ВАЖНО:

Почему производитель не снабжает свои двигатели стальными винтами? Ответ прост: увеличенная жесткость уменьшает поглощение вибраций – при контакте с камнем сталь не гнется так, как алюминий. В результате сила удара в своем большинстве передается шестерням редуктора, и они могут не выдержать. Куда проще выровнять или заменить винт – это легко сделать прямо на воде, чего нельзя сказать о редукторе.

Пластик. Более дешевый в производстве винт, изготовленный с использованием мягких сортов полимерного сырья. Во многих ситуациях лопасти просто гнутся от контакта с препятствием. Но при поломке отремонтировать такую модель нельзя. Впрочем, не это главная проблема пластмассовых аналогов.

Дело в том, что для обеспечения достаточной жесткости лопастей их делают утолщенными. А это негативно сказывается на скорости вращения. Двигателю приходится тратить мощность на борьбу с трением лопастей в воде. Нередко вызывает претензии и качество литья изделий – малейшие отклонения по геометрии гарантируют плохую гидродинамику, наличие вибраций, увода и т.д.

СОВЕТ:

Если при покупке вы в первую очередь смотрите на то, сколько стоит винт на лодочный мотор Ямаха, то выбирайте среди пластиковых вариантов. Но когда вы ищете качественный движитель с высокой скоростью и минимумом вибраций – берите лучше алюминиевый винт оригинальных размеров. Что касается стальной альтернативы, то она опасна при ходьбе по мелководью, но оправданна для скоростных катеров, а также лодок с большим суточным пробегом. Ведь использование стали в таких случаях понизит расход топлива и масла на 3-5%.

Маркировка винтов лодочных моторов Ямаха

Необходимо научиться читать символы и цифры, обозначенные на самих изделиях и фирменных упаковках. Эти величины помогут сориентироваться в размерах винтов, количестве лопастей, величине шага. В качестве примера рассмотрим несколько типоразмеров для двигателей японской марки.

• Y– Yamaha;
• 15 – мощность;
• 9¼– диаметр в дюймах;
• 9– шаг в дюймах.

Правила эксплуатации

Даже самые прочные и надежные гребные винты отличаются повышенной уязвимостью, это наиболее хрупкая часть лодки. Ниже приведен список правил, соблюдение которые повышает безопасность и положительно сказывается на эксплуатационном сроке устройства:

1. Реверс разрешено включать только при полной уверенности, что гребному винту хватает глубины. Лучше не рисковать лишний раз и несколько раз оттолкнуться от мелководья при помощи весел.
2. Необходимо следить за состоянием лопастей, поскольку любые деформации, неровности и выбоины мешают полноценному функционированию винта и способны вывести его из строя.
3. При прохождении судна возле наиболее проблемных участков водоема, которыми являются мелководья и разнообразные подводные препятствия, нужно не забывать пользоваться гидроподъемом.
4. Постоянно нужно следить, чтобы гребной винт даже кратковременно не соприкасался с поверхностью дна – это является основным условием для обеспечения длительной службы.

Блиц-советы

Подводя итоги, можно привести следующие советы, касающиеся гребных винтов и их использования:

1. Не рекомендуется дополнительно покрывать подобные устройства краской, поскольку при отсутствии у нее водоотталкивающих свойств, поверхность в скором времени начнет сильно шелушиться, что ухудшит функционирование винта. В результате скорость будет падать даже при увеличении количества совершаемых оборотов.
2. Лучше всего приобретать гребные винты у крупных производителей, которые успели зарекомендовать себя с хорошей стороны и имеют достаточное количество положительных отзывов. Такие компании дают продолжительную гарантию на свое оборудование и зачастую дают предварительно протестировать выбранные модели.
3. Для обеспечения прямолинейности движения судна можно установить два винта с разным направлением вращения. Необходимо помнить, что монтаж нескольких устройств, имеющих одинаковое вращение, будет способствовать наклону плавательного средства в одну из сторон.

Источник: pilotprof.ru

Как подобрать винт мотора

Гребной винт преобразует вращение вала двигателя в упор — силу, толкающую судно вперед. Диаметр и шаг винта являются важнейшими параметрами, от которых зависит степень использования мощности двигателя, следовательно, и возможность достижения наибольшей скорости хода судна. Шаг винта — это расстояние, пройденное винтом в результате поступательного движения за один полный оборот.

Несколько советов по подбору оптимального по нагрузке гребного винта для лодки или катера.

1. Определите тип винта, который подходит по посадочному месту для вашего подвесного мотора. Для покупки винта вам достаточно знать марку и модель мотора, год выпуска. На основе этих данных специалист легко подберет нужный тип и размер ступицы винта.
2. Далее подбираем нужную нагрузку винта — скоростного или грузового. Водномоторники часто хотят добиться увеличения скорости за счет установки скоростного винта — с большим шагом, чем был, без предварительного анализа имеющихся параметров — оборотов и скорости. Но не факт, что после установки более скоростного винта ваш катер пойдет быстрее — возможно, наоборот, мотор не сможет раскрутить такой винт до требуемых оборотов и скорость упадет, либо катер вообще не выйдет на глиссирование.

3. Необходимо понимать, что вас не устраивает в имеющемся винте. Возможно, вы хотите достичь лучших показателей при эксплуатации плавсредства. Чтобы предварительно определить, какой шаг, диаметр и форма лопастей лучше подойдут для конкретного комплекта «катер-мотор», нужно отталкиваться от уже замеренных характеристик на старом винте — измеряем максимальные обороты и максимальную скорость на данных оборотах.

4. Полезно провести промежуточные замеры оборотов и скорости в крейсерских режимах с интервалом хотя бы в 1000 оборотов. Замеры производятся с момента выхода на глиссирование (меряем обороты, скорость) и далее через каждые 1000 оборотов — вплоть до максимальных.

Если винт не позволяет развить мотору максимальные паспортные обороты – то есть «недокручивает», то он считается гидродинамически тяжелым. Когда винт позволяет мотору раскручиваться за пределы допустимой красной черты на тахометре, считается гидродинамически легким и «перекручивает».

Перекрут — очень вредное явление для здоровья мотора, эксплуатировать двигатель на оборотах, превышающих максимальные паспортные, противопоказано. Да и на средних оборотах слишком «легкий» винт не даст желаемого эффекта: оборотов много, скорости мало — КПД винта не реализован, в результате расход топлива повышен, время в пути увеличено, «жизнь» двигателя будет короче.

Оптимально подобранным считается винт, который позволяет раскручивать двигателю полные максимально допустимые обороты (плюс-минус 100–150 оборотов), сильно не перекручивает на полностью открытом дросселе и плавсредство развивает оптимальную крейсерскую и максимальную скорости.

Другие записи

Сотрудники магазина «Лодки-Питер», настоящие энтузиасты воднотранспортного дела, продолжают серию испытаний лодок и моторов, входящих в ассортимент сети, в условиях, так сказать, приближенных к боевым, а именно – на водоёмах Ленинградской области. Цель всегда одна – получение реального опыта эксплуатации, который не заменишь многостраничными описаниями и километровым списком достоинств на сайте в Интернете.

• Комментарии

Источник: lodki-piter.ru