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 Vа винта вместе с судном и скорости вращения vr 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 vr зависит от радиуса, на котором сечение расположено ( vr = 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 vr , а следовательно, и суммарная скорость W .
Так как сторона Vа 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 .
Таким образом, мы получаем разность Нп — V а = 14 — 11,1 = 2,9 м/с.
Читайте также: Звук мотора для карлсона
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
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.
Читайте также: Ошибка принтера мотор phaser 3100 mfp что делать
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.
Видео:Какой винт поставить? Скоростной или грузовой? Ремонт лодочных моторов.Скачать
Как подобрать винт на лодочный мотор?
Неправильный выбор винта повышает риск поломки двигателя лодки. Когда мотор не способен развить заявленную в сопроводительной документации скорость на высоких оборотах, он практически тонет в топливе. Становится высока вероятность деформации подшипников, поршней и других расходников. Все это чревато разрывом в глушителе, заеданием поршня и выводом мотора из строя.
В обратной ситуации, когда обороты вала превышают допустимые, лепестковые клапаны разрушаются, при трении деталей образуется стружка, все элементы быстрее изнашиваются.
Но всего этого можно избежать, если подойти ответственно к выбору винта для лодки. Конечно, при покупке придется опираться на мнение производителя и данные из каталога, но оптимальный вариант подбирается экспериментальным путем. Винты различаются между собой по следующим параметрам: на каждые 2,54 см (1 дюйм) приходится 150-200 оборотов в минуту. Бывает так, что вы установили новый винт, но он замедляет ход. Решением проблемы станет установка устройства с шагом поменьше, чтобы увеличить скорость.
Видео:Как подобрать гребной винт? Шаг винта, грузовой или скоростной винт.Скачать
Расчет винтового шага
Что бы рассчитать шаг винта, необходимо знать несколько параметров:
- Посмотрите в документах на мотор предельное число оборотов для режима «полный газ». Стандартно это число не больше 5500 об/мин.
- Теперь разгоните лодку до предельного значения на «полном газу».
- Если показатели тахометра меньше, чем те, что прописаны в паспорте, зафиксируйте их как предельное число оборотов.
| показатель | значение (об/мин) |
| обороты двигателя по паспорту | 5100 — 5300 |
| максимальный показатель | 5300 |
| результаты опытного заезда | 4300 |
| несоответствие | 100 |
Исходя из данных, что на 1 дюйм приходится примерно 200 оборотов в минуту, можно подсчитать, на сколько дюймов нужно уменьшить шаг:
1000 : 200 = 5.
Таким образом, уменьшение шага на 5 дюймов должно решить проблемы со скоростью.
Практика показывает, что обойтись одним каким-либо винтом нельзя. Для каждой задачи необходима своя модель. Поэтому настоятельно рекомендуется брать с собой в путешествие запасной винт в полном комплекте.
На начальном этапе новоиспеченный владелец судна полностью полагается на винт, установленный производителем. И только с опытом приходит понимание, что, изменяя параметры веса и мощности, можно добиться оптимальной скорости хода при экономном расходе топлива. Поэтому рано или поздно перед владельцем встает дилемма: как выбрать винт, чтобы улучшить характеристики и не обновлять мотор полностью.
Видео:Вращение гребного винтаСкачать
Параметры винта
Сегодня винты различаются по нескольким характеристикам. Самый очевидный элемент — количество лопастей. Обычно их бывает от двух до четырех.
Вторая величина — диаметр. Он легко поддается вычислению. Когда у винта четное количество лопастей, нужно найти расстояние между двумя самыми удаленными от оси точками, расположенными на противоположных плоскостях.
Если у винта три лопасти, то следует замерить расстояние от центра втулки до кончика любой лопасти и умножить это число на два.
Видео:РАБОТА ВИНТА ПЛМ ПОД ВОДОЙ. КАВИТАЦИЯ.Скачать
Величина шага.
Это число обозначает, на какое расстояние переместится винт вперед, пройдя полный виток. Как правило, винты сопровождают маркировкой. К примеру, «10х15», что значит, что диаметр изделия составляет 10 дюймов, а его шаг равен 15 дюймам.
Читайте также: Мотор вращения тарелки свч печи
Центральная ось называется «втулка». При помощи втулки винт отцентровывается по отношению к валу. Существуют модели моторов с выхлопными газами. Винт, рассчитанный на эти модели, имеет обойму, удерживающую лопасти.
Лопасти отвечают за создание тяги, выталкивая воду. Таким образом лодка движется вперед.
Видео:💥Балансировка винта + заточка!!! Добавляем скорость моторуСкачать
Геометрия лопасти
По форме лопасти отличаются большим разнообразием. Перечислим варианты, которые больше всего полюбились опытным владельцам судов.
«Круглое ухо» или эллиптические — самый популярный тип. Сочетание тяги и скорости здесь подобрано оптимально.
Если лопасть отходит прямо от втулки или даже перпендикулярно к ней, то такой гребной винт имеет нулевой гребок. Такая модель приподнимает нос над водой, который никак не хочет подниматься при глиссировании. Если плоскость лопасти наклонена от хвостовой кромки винта, то это, так называемый, сильный гребок. Высота подъема носа прямо пропорционально зависит от градуса наклона лопасти.
Серповидные или полусерповидные лопасти имеют прямую выходную кромку. Эта особенность позволяет при небольших оборотах сильно увеличить скорость.
Косые винты закручены в сторону вращения. Это оптимальный вариант для рыбалки на заросшем пруду, потому что водоросли не наматываются на винт.
Видео:Гребной винт лодочного мотора , изменяем характеристики подбираем лучшее, скорость/экономичностьСкачать
Алюминий или сталь?
Алюминиевые изделия — самый экономичный вариант. Винт отлично подойдет тем, кому не важна высокая скорость, а предпочтительнее плавный ход на глиссере. Алюминий, который используется для лопастей не подвержен коррозии, но при механическом повреждении может выгнуться. Поэтому лопасти делают более толстыми по сравнению со стальными аналогами, что влияет на скорость судна.
Нержавеющая сталь в несколько раз прочнее алюминия, поэтому винты изготавливают меньшей толщины без потери прочности. Но если гоночный винт с несъемной втулкой ударится о неровность дна или подводную скалу, инцидент скорее всего приведет к разрыву редуктора. Поэтому все чаще выпускают модели с пластиковой втулкой, которая в случае механического повреждения провернется либо слетит с резьбы.
Видео:Почему у подводных лодок, на гребных винтах, больше лопастей, чем у надводных кораблейСкачать
Число лопастей винта.
Возрастание количества и размера лопастей также увеличивает силу, которая толкает лодку вперед. Но также возрастает и сила сопротивления воды. Поэтому изначально обходились наименьшим числом лопастей — двумя.
С приходом новых технологий, материалов изготовления и возможностей создавать многоступенчатое дно лодки, стало допустимым использовать до четырех лопастей.
Четырехлопастной винт наделен рядом достоинств: в силу того, что лопасти противопоставлены друг другу, то винт функционирует более ровно, сокращает время разгона, снижает скорость, при которой лодка переходит на глиссирование и позволяет лучше контролировать расход горючего. При этом, скорее всего, максимальная скорость будет снижена.
Оптимальный вариант для собственного пользования — три лопасти. Такой винт будет служить долго, при этом вы сэкономите значительную сумму при покупке.
Видео:СКОРОСТЬ ЛОДКИ ШАГ ВИНТА МОТОРА ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ НА ОСНОВЕ ВЕЛОСИПЕДАСкачать
Выбор оптимальной модели.
При выборе винта необходимо точно знать, для какой задачи вы его будете использовать. Модель, которая быстро и эффективно выведет лодку на глиссирование, не сможет создать максимальную тягу.
И снова — параметр, который имеет наибольшее значение — количество оборотов мотора. Если ваш мотор набирает максимальные обороты согласно паспортным данным, значит винт подобран идеально. Если фактические показатели тахометра далеки до паспортных значений, необходимо заменить винт, регулируя шаг и диаметр последнего.
Видео:Сравнение гребных винтов с насадкой и без насадкиСкачать
Ремонт винта лодочного мотора
Алюминиевые модели нельзя ремонтировать, даже если это простое срезание зазубрин. Дело в том, что для того, чтобы починить что-то, необходимо сперва нагреть материал, но при этом меняется его взаимосвязь молекул и все характеристики.
Винты из нержавейки и композита, наоборот, поддаются ремонту. Разработаны также модели со съемными лопастями, которые легко можно заменить на новые.
Гребной винт — один из ключевых элементов в работе вашей моторной лодки. На нем нельзя экономить деньги, а покупать стоит модель, подходящую под характеристики мотора, и заточенную на выполнение определенных задач.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🌟 Видео
Как разобраться в маркировке гребного винтаСкачать
Чудо-винт для лодочного мотора. Тест винтов для мотора 5 л.с.Скачать
Сравнение гребных винтов с кольцевой насадкой и без насадки.Скачать
Как увеличить СКОРОСТЬ или МОЩНОСТЬ ЛОДКИ? Подбираем ВИНТ для ЛОДОЧНОГО МОТОРА.Скачать
Заточка гребного винта лёгкого подвесного лодочного мотораСкачать
Как подобрать винт для китайского мотора?Скачать
Защита гребного винта для подвесного мотораСкачать
Как подобрать гребной винт для лодочного мотораСкачать
Новый уровень скорости: необычные тороидальные гребные винты для кораблика!Скачать
Гребные винты для подвесных моторов 2 л/сСкачать
Миф о винтах Как подобрать гребной винт для лодочного мотора Реальные замеры. Перекрут НедокрутСкачать
