Журнал КиЯ №16 1968г
Вот, например, как установлен винт на мореходном катере (рис. 1). Толстый дейдвудный брус закрывает почти всю лопасть винта, когда она приходит в верхнее положение. С острых кромок дейдвуда срываются вихри, которые попадают сразу на лопасть. В результате она работает уже не в плотной воде, а в «рыхлом» потоке, упер на ней падает, из-за неравномерней нагрузки на лопасти корпус катера начинает трястись (вибрировать) — и так трижды за один оберет. А ведь нетрудно было срезать боковые грани верхней части дейдвуда, придать им обтекаемость, насколько это позволяет прочность древесины.
Рис. 1. Толстый дейдвуд на морском боте.
Винт на водоизмещающей мотолодке (рис. 2). Здесь строитель решил заключить гребней вал вне корпуса в дейдвудную трубу, протянув ее до самого кронштейна. Вал, действительно, оказался в какой-то мере защищенным от коррозии, однако из-за увеличенных, по сравнению с валом, диаметра и поверхности трубы значительно повысилось сопротивление воды движению лодки. Кроме того, встречный поток воды трижды ударяет в тупые терцы вдоль вала: во втулку кронштейна, в крышку дейдвудной трубы, в ступицу гребного винта. Тормозят ход лодки и тупые кормовые терцы, — здесь образуется разрежение и вихри, на которые затрачивается часть энергии двигателя. Строитель, правда, отодвинул винт подальше от трехлапого кронштейна, сваренного из простой полосовой стали, надеясь этим улучшить обтекание винта, не избавиться от всех потерь ему не удалось.
Рис. 2. Плохая обтекаемость кронштейна, вала и ступицы гребного винта.
Ну, а на этой лодке (рис. 3) строитель, очевидно, предназначает кронштейн не только для поддержания гребного вала. Вероятно, труба, закрепленная к нижней кромке кронштейна, служит своеобразным полозом для вытаскивания судна на берег. Делалось это устройстве, конечно, без какого-либо учета соображений гидродинамики. Кронштейн согнут из толстой стальной полосы, кромкам которой даже не пытались придать обтекаемость. Посмотрите, как полосы крепятся к днищу лодки, как торчат головки болтов! Толстая дейдвудная труба и «полоз» по длине занимают почти треть корпуса (попутно заметим, что и баллер руля имеет излишнюю длину). Все это не только само по себе имеет большое сопротивление, но и создает многочисленные вихри, нарушающие нормальную работу гребного винта, способствующие развитию кавитации. При небольшой скорости (10—12 км/час) с этими недостатками можно мириться. Но чем выше желают получить скорость лодки, тем большее значение приобретают подобные «мелочи».
Рис. 3. Чрезмерно развитый, грубо изготовленный кронштейн, длинная дейдвудная труба, трубчатый полоз, гайка на ступице и пр.
Приведем несколько советов по расположению гребного вала, линии вала и улучшению качества кронштейнов.
Гребной винт под днищем катера должен быть расположен так, чтобы зазор между кромкой лопасти и днищем был не менее 10% диаметра винта. Если зазор меньше, тс, во-первых, лопасти винта будут пересекать возмущенные слои воды вблизи корпуса, а, во-вторых, в момент прохождения кромки лопасти вблизи днища будет происходить гидравлический удар (эти удары вызывают вибрацию обшивки и вала, шум гребного винта).
Винт должен быть удален и от транца. Нередки случаи, когда винт, очень близко расположенный к рулю, закрепленному на транце, засасывает с поверхности воды воздух, который проникает по баллеру руля. Это явление называется поверхностней кавитацией. Воздух обычно проникает сначала на край ближайшей к рулю (или к обрезу транца) лопасти, затем распространяется по ней до ступицы. С этим приходится бороться и на подвесных моторах, и на откидных колонках — антикавитационная плита, расположенная над гребным винтом, как раз и призвана служить препятствием для прохода воздуха вниз по колонке.
Аналогичные плиты или плоские участки днища желательны также при крейсерской или вельбетней корме (как у спасательных шлюпок), если винт недостаточно глубоко погружен в воду. Достаточным считается расстояние от оси винта до поверхности воды не менее диаметра винта.
Наклон гребного вала к горизонту не должен быть слишком большим, так как упор винта направлен по линии вала, а движет судно только горизонтальная составляющая упора. Кроме того, наклоненный винт работает в косом потоке воды, что снижает его эффективность. Поэтому стремятся, чтобы угол наклона вала не превышал 12°.
Наклонный гребней вал, если посмотреть с кормы катера, проектируется на диск винта. А так как круглое сечение (в данном случае вал) обтекается всегда с вихрями, то все эти вихри неизбежно попадают на лопасти винта. Поэтому наружная часть вала должна иметь по возможности меньший диаметр. Делать наружные дейдвудные трубы на быстроходных катерах просто недопустимо.
Кронштейн гребного вала, устанавливаемый перед винтом, должен иметь обтекаемый профиль лучше всего с соотношением длины сечения к толщине около 10:1. Его втулка должна иметь одинаковый со ступицей винта диаметр; передний торец надо закрыть обтекателем или соответственно проточить. Минимальное расстояние от кромки лопасти до задней кромки кронштейна 15—20% диаметра винта. Оперную пластину, которой кронштейн крепится к корпусу, лучше всего утопить — врезать в киль и закрепить болтами с потайной головкой. Весь кронштейн хорошо отполировать.
Полированным должен быть и сам гребной винт. Ступица обязательно должна заканчиваться обтекателем, который устраняет завихрения стекающей со ступицы воды, улучшает эффективность работы руля.
Других выступающих частей вблизи винта по возможности не должно быть. Стабилизирующий киль-плавник лучше срезать у выхода из корпуса гребного вала, а винт защитить от ударов при посадке на мель обтекаемой шпорой на кронштейне.
Следует обратить внимание и на работу винта подвесного мотора. Даже если антикавитационная плита установлена ниже поверхности днища, винт может кавитировать. Чаще всего причиной является наружный фальшкиль, имеющий у транца чрезмерную высоту. Пузырьки воздуха, идущие по килю, устремляются из-под днища лодки прямо под антикавитациенную плиту. В таких случаях скорость лодки сразу возрастет, если киль у транца срезать под углом на длине 400—500 мм, как показано на эскизе. Может также потребоваться уменьшить его толщину, особенно в кормовой части.
В необходимости заняться доводкой установки винта и выступающих частей можно убедиться, проверив обороты двигателя и скольжение гребного винта. Если установлено, что двигатель развивает полные обороты, не отдавая полной мощности, а скольжение винта чрезмерно (скажем, 35—40% для легкого катера), значит винт кавитирует. Скольжение легко определить, зная скорость катера, шаг, диаметр и обороты винта (см. стр. 7). Кавитация от других причин (несоответствующий скорости шаг винта, утолщенные лопасти, большое число оборотов) на катерах бывает сравнительно редко.
