Правильная комплектация водно-моторного средства сделает комфортной прогулку по озеру, реке. Поможет справиться с нагрузкой при хорошем улове рыбакам. Оптимальный подбор элементов зависит от конструкции лодки, характеристик двигателя, целей передвижения по воде.
Производитель комплектует продукцию по средним показателям, но на практике приходится корректировать некоторые параметры. Иногда детали выходят из строя, тогда нужно приобретать новые.
Необходимо понимать, что такое шаг винта на лодочном моторе, диаметр лопастей и как эти значения влияют на производительность двигателя, скорость движения, экономию топлива.
Что такое гребной винт в лодочном моторе?
Движение становится возможным, когда вращательный момент двигателя передает потенциальную энергию лопастям, которые создают тягу, опираясь на воду. Гребной винт передает усилие, возникающее при работе корпусу мотора, закрепленного на конструкции лодки.
Чем больше количество воды за единицу времени будут перемещать лопасти, тем мощнее будет движение. Габариты и форма гребного винта должны соответствовать поставленным задачам и возможностями силового агрегата.
Неправильно подобранный он может приводить как к снижению КПД, так и к рискам преждевременного выхода из строя двигателя.
Технические характеристики
Обращать внимание при выборе винта нужно на следующие показатели:
- Диметр винта. Измеряется он по краям противолежащих лопастей если это четырехлопастной винт, а когда их три, то умножение на два значения от центра до дальней точки;
- Шаг винта. Фактически это угол расположения лопасти относительно оси вращения. Шагом называют расстояние, которое преодолеет винт за один полный оборот. При этом не учитывается момент проскальзывания. Достигнуть паспортного значения можно это только в твердой среде. Практические показатели в воде ниже теоретических;
- Количество лопастей. Их может быть 2, 3, 4 и более. Двухлопастные используются крайне редко. Слишком много побочных эффектов возникает в процессе эксплуатации, поэтому применяют их толь ко для специальных целей. Самые популярные сегодня трехлопастные винты. Оптимальной сочетание геометрических особенностей для решения большинства задач. Винт с четырьмя лопастями и более имеет некоторое нюансы и применятся чаще на судах с большим водоизмещением и мощными моторами;
- Дисковое отношение. Значение показывает площадь поверхности лопастей в сравнении с аналогичным показателем диаметра. Измеряют спрямленные контуры. Конструкции винтов могут быть выполнены с перекрытием одной лопасти другой, поэтому значение дискового отношения может быть больше 1. Существуют модели с показателем 1, 5. Это означает что площадь лопастей превышает площадь диаметра на 50%. Практическое применение винтов на большинстве частных водно-моторных средств получили изделия с отношением 0,6 – 1, 2. Значения больше единицы актуальны для мощных моторов, способных приводить в движение большие массы воды за единицу времени, и соответственно развивать большую скорость.
Аббревиатура на имеет единого стандарта. Встречаются обозначения, где первой цифрой указывается количество лопастей. Потом следует диаметр. Затем идет значение шага винта и направление вращения. Например, 3х10х15R. Означает это, что винт трехлопастной, диаметром 10 дюймов с шагом 15, правого вращения. Часто торговая маркировка бывает иной.
Отметим! Первым указывается диаметр, а количество лопастей прописывают в конце. Уточнить все значения нужно в спецификации детали, которая имеется в сопроводительных документах, на упаковке изделия.
Читайте также:
Обороты двигателя и гребного винта
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 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 = 2πr n , где п — число оборотов винта, об/сек). Скорость же поступательного движения винтя v а остается постоянной для любого сечения лопасти.
- Читайте также:
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
.
-
Читайте также:
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.
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.
Что такое шаг винта на лодочном моторе?
Одной из важнейших характеристик водно-моторного средства является соотношение мощности силового агрегата и скорости передвижения. Ключевым фактором, влияющим на этот показатель, становится шаг винта, то есть его продвижение за один полный оборот. Практические результаты ниже теоритических в следствии подвижности воды и слипания.
Увеличивать шаг винта для достижения скорости невозможно бесконечно. Возрастает нагрузка на двигатель, происходит снижение количество оборотов, в среднем на 200 — 300 на каждую единицу. Например, поставив вместо 11 винт 13 тахометр покажет значение 5 000 – 5 200 при штанных 5 600 об/мин.
При выборе важным становится мощность. Если при винте 11 двигатель склонен к «перекруту», то есть при полностью открытой заслонке частота была предельной или превышала номинальное значение, то при смене на 13-й диаметр мотор стал работать ровнее на максимальных нагрузках, значит замена была оправдана. Измерения проводят при пустой лодке и с максимальной нагрузкой.
Отметим! Винт можно менять для достижения различных целей. Так оборудовав лодку для скоростного передвижения, можно существенно снизить ее эффективность при необходимости перевозки грузов. В идеале, нужно иметь несколько винтов с разным шагом, чтобы оптимально использовать водно-моторное средство для тех или иных целей.
Принципы подбора винтов для лодок.
Шаг винта – одна из важнейших технических показателей, которая оказывает влияние на развитие скорости лодки. Шаг винта показывает расстояние, которое способен пройти винт, совершая один полный оборот, измеряется этот показатель в дюймах.
Чем большим будет шаг, тем большим будет упор, создаваемый вращающимися лопастями, а он, в свою очередь, перейдет в энергию движения лодки. Такой показатель, как шаг винта, имеет непосредственное влияние на обороты лодочного мотора. Если шаг мотора меньше, то максимальные обороты будут больше.
Очень важно подобрать винт, чтобы обеспечить максимальные обороты, хорошую скорость и удачный выход на глиссирование. При этом важно, чтобы показатели находились в том диапазоне, который предусмотрен производителем мотора. Таким образом, можно обеспечить оптимальную производительность и избежать преждевременного износа двигателя.
Источник
Как подобрать гребной винт для лодочного мотора?
Поиск нового винта может быть продиктован желанием изменить характеристики водно-моторного средства, либо необходимостью покупки в следствии поломки.
Для оптимального выбора необходимо знать:
- Характеристики мотора, его мощность, количество оборотов;
- Особенности конструкции лодки;
- Целевое назначение водно-моторного средства;
- Материал изготовления;
- Особенности посадочного места винта, диаметр, количество шлицов.
Рекомендуется найти данные о штатном винте, который устанавливает производитель на имеющийся мотор. В описании характеристик имеются указания на какой тип лодки рассчитан двигатель, ее водоизмещение, осадку, массу.
Важна конструкция и материал изготовления водно-моторного средства. Если мотор мощностью 30-60 л.с. установлен на надувной лодке рассчитанной да двух человек, то в данном случае имеется запас мощности, который вычисляют по формуле 25 кг на одну лошадиную силу.
Можно увеличивать шаг винта. Такой же двигатель на катере для 5-х человек будет нуждаться в бережном отношении и для долгой безаварийной работе потребуется винт с более низким показателем шага.
Отметим! Для достижения скорости будет недостаточно увеличивать шаг. Здесь необходимо менять двигатель на более мощную модель. Считается, что при 80% загрузке лодки мотор должен выходить на паспортные значения оборотов.
Материалы изготовления гребного винта
Кроме технических характеристик, геометрии, количества лопастей, винты могут изготовляться из различных материалов:
- Пластик. Самый дешевый вариант, но это не значит, что этот выбор плох. Для моторов малой мощности пластиковый винт выглядит оптимальным решением. Он пластичен, долговечен, способен выдерживать ударную нагрузку без повреждений. Не подойдет для мощных оборотистых двигателей. При сильной нагрузке начинает деформироваться, менять геометрию, что приводит к снижению скорости, увеличению расхода топлива;
- Алюминий. Винты выполняются из сплавов с добавлением металлов, улучшающих показатели изделия. Алюминий при этом становится не таким пластичным, как чистое вещество. Металл приобретает твердость и вместе с тем хрупкость. При поломке можно обнаружить сколы с зернистой, кристаллической структурой. Невысокая цена при хороших эксплуатационных характеристиках делает этот винт очень популярным среди владельцев водно-моторных средств;
- Сталь. Чаще это нержавеющий сплав. Винт прочен, надежен. Рассчитан на предельные нагрузки. Отличный выбор для скоростной лодки. Форма лопастей и тщательная обработка поверхности для уменьшения коэффициента трения делают его характеристики недостижимыми в конкуренции с изделиями из других материалов. Цена высокая, но и технические параметры, долговечность также превышают аналогичные значения у винтовиз пластика и алюминия;
- Карбон. Изделий из этого материала пока не так много на рынке, но популярность их растет. Прочные винты из карбона имеют практически такие же характеристики, как металл, но они существенно легче. Стоимость сравнима с высококачественными изделиями из нержавеющей стали.
Выбирать винты на лодку следует с учетом особенностей эксплуатации. Для прогулочного катера достаточной мощности подойдут изделия из нержавеющей стали.
Отметим! Рыбацкая лодка, особенно если использоваться она будет в водоемах с большим количеством растительности, может оборудоваться винтами из пластика и алюминия. Это практично и недорого.
Разновидности винтов
Конструкция зависит от материала изготовления. Лопасти стальных винтов тоньше. В процессе эксплуатации они не деформируется, не меняют геометрию.
Алюминиевые винты напротив, подвержены внешнему воздействию. Даже значительно большая толщина лопастей не уберегает их от временных изменений, деформаций при физической нагрузке.
При установке винта следует позаботиться о безопасности мотора. Если пластиковые и алюминиевые изделия могут разрушится при ударе, не нанося ущерба двигателю, то аналоги из нержавеющей стали могут привести к серьезным последствиям.
Выходом из ситуации может быть установка защитной втулки. При серьезной ударной нагрузке она станет преградой для критического воздействия на мотор.
Выбор по количеству лопастей важен в каждом конкретном случае. Больше, не значит лучше. Увеличенная площадь поверхности лопастей может привести к негативным последствиям. При высоких оборотах возможны нежелательные вибрации, излишняя нагрузка на двигатель.
Оптимальным считается четырехлопастной винт для судна под значительной нагрузкой. Не желательно его использовать при планируем передвижении в режиме глиссирования. Лучше в этом случае применить конструкцию с тремя лопастями.
Примечание! С выбором винта не стоит торопиться. Следует оценить возможности лодки, ее конструкцию и характеристики. Исходя из этих данный нужно рассчитать оптимальную модель для решения конкретной задачи. Если предполагается использовать водно-моторное средство в различных целях, то стоит иметь несколько винтов с различным шагом для их достижения.
