Какого вращения устанавливают винты на двухвальных судах

Обновлено: 27.04.2024

Водный транспорт, теория и практика, все о морских и речных судах

19.05.2015 17:29
дата обновления страницы

Скорость судна. Для судов морского флота установлены следующие степени скоростей для переднего и заднего ходов: самый малый, малый, средний, полный, самый полный.

Полный ход соответствует 100 % технической скорости, средний равен 75 %, а малый 50 % от скорости полного хода.

Самый малый ход - скорость, при которой судно слушается руля (управляется). Частота вращения движителей на самом малом ходу зависит от вида судовой энергетической установки. На судах с дизелем сразу после пуска устанавливается высокая частота вращения, которую можно уменьшить только до определенного предела (около 30 % частоты вращения от полного хода). На судне, где СЭУ паровая машина, турбина или электродвигатель, можно получить любую минимальную частоту вращения движителя.

Самый полный ход - максимально возможный ход, который дается на непродолжительное время до 15 мин. Этот ход обычно дается в критических ситуациях: для избежания столкновения, навала, выхода из ледяного сжатия или снятия судна с мели.

При одной и той же частоте вращения движителя судно развивает на заднем ходу меньшую скорость, чем на переднем. Эффективность заднего хода на одну ступень ниже эффективности переднего, так как гребной винт рассчитан на работу на переднем ходу. Обводы подводной части корпуса судна также рассчитаны для движения вперед.

Характеристики гребного винта. Гребной винт предназначен для создания силы тяги и обеспечения поступательного движения судна. Он является и хорошим помощником
рулю, особенно при маневрировании в узкостях и на швартовных операциях.

На морских судах устанавливают трех-, четерых- и реже пятилопаст-ные винты. Наибольшее распространение на судах получили четырех-лопастные винты. По конструкции винты делятся на цельнолитые и со съемными лопастями. Основные характеристики винта - диаметр, шаг, скольжение, коэффициент полезного действия (к. п. д.).

Диаметр винта - это диаметр окружности, описываемый концами лопастей.

Шаг винта - путь, проходимый винтом за один оборот в твердом теле. Свой рабочий шаг с учетом потери части упорной силы на скольжение и другие сложные явления гребной винт развивает после того, как судно начнет двигаться с нормальной скоростью при данной частоте его вращения. Так как гребной винт вращается не в твердом теле, а в воде, то он не в состоянии сдвинуть судно за один оборот на полную величину своего шага по отношению к окружающей воде. Это явление объясняется скольжением лопастей о воду.

Коэффициент полезного действия гребного винта - отношение мощности, развиваемой винтом, к эффективной мощности СЭУ. Гребные винты изготавливают правого и левого вращения (шага).

Винт правого шага у судна, идущего передним ходом, вращается слева направо, т. е. по часовой стрелке, если смотреть с кормы. Винт левого шага вращается против часовой стрелки. На морском одновинтовом судне обычно устанавливается винт правого шага, на двухвинтовом на правом борту - винт правого шага, на левом - левого шага. Гребной винт при вращении образует за кормой струю воды, закрученную в сторону вращения. Этот спиральный вихревой поток воды действует на перо руля и корпус судна, оказывая влияние на управляемость.

Сила С, которая действует на корму судна вследствие набрасывания воды на перо руля, называется силой набрасываемой струи и зависит от работы винта и положения пера руля. Вращению винта противодействует вода. Это сопротивление воды называется силой реакции и обозначается буквой D.

Рассмотрим действие этих сил на руль и винт правого шага одновинтового судна на установившемся переднем ходу (рис. 167).

Влияние силы набрасываемой струи. Вода, отбрасываемая винтом, уходит за корму судна. Частицы воды перемещаются не по прямой линии, а кругообразно. Вращаясь, они встречают на пути 'препятствие в виде руля. Движущиеся частицы воды оказывают на перо руля различное давление. Давление будет больше в нижней правой части руля, чем в левой верхней. Это объясняется тем, что с глубиной гидростатистическое давление увеличивается. Таким образом, при постоянном погружении и вращении винта будет создаваться постоянное давление воды на перо руля. В результате этого при прямом положении пера руля корма судна будет стремиться уклониться влево. Лопасть / в верхнем положении при вращении отбрасывает воду с силой С, (рис. 167, а). Эта сила, направленная вниз, никакого действия на отклонение кормы в сторону не оказывает.

Рис 167. Действие сил на переднем ходу: а - набрасываемой струи, б - реакции

Лопасть II гонит воду справа налево и набрасывает ее на нижнюю часть пера руля с силой С2, которая будет стремиться уклонить корму влево. Лопасть III, находясь в нижнем положении, поднимает воду вверх с силой Сз, которая, как и сила Сi, не оказывает действия на боковое отклонение кормы. Одновременно эта же лопасть отгребает воду от пера руля, вследствие чего слева от руля создается некоторая разреженность. Поэтому действие силы С2 увеличивается. Лопасть IV гонит воду вправо и бросает ее на верхнюю часть пера руля с силой С4, которая стремится уклонить корму вправо. Так как гидростатическое давление в верхней и нижней частях пера руля различно, то сила Сг окажется больше силы Са и корма судна будет уваливаться влево, а нос - вправо.

Влияние силы реакции. Движению лопасти I вправо противодействует сила D |, которая стремится оттолкнуть ее влево (рис. 167,6). Корма судна под влиянием этой силы должна уклоняться влево. Лопасть

II встречает сопротивление воды силой D2, которая направлена снизу вверх. Эта сила стремится поднять корму судна вверх и на уклонение ее в сторону не влияет. На лопасть

III встречная вода действует с силой Dz- Она стремится уклонить корму вправо. Лопасть IV, движущаяся снизу вверх, испытывает сопротивление воды с силой ?)4, направленной вниз. Эта сила так же, как и сила D2, не влияет на боковое отклонение кормы.

При сравнении сил D\ и D3, которые влияют на уклонение кормы, видно, что сила D3 больше силы D\ из-за различия плотности воды на разных глубинах. Следовательно, под действием силы D корма одновинтовых судов правого шага на переднем ходу отклоняется вправо, а нос - влево. Силы D2 и D4, которые стремятся приподнять и опустить корму, создают вибрацию кормовой части судна.

Судно при движении вперед раз-вигает носовой частью воду, вытесняет определенный объем и занимает свояаг корпусом его место. При движении судна вперед за его кормой образуется разреженное пространство, в которое устремляется вода, образуя попутное течение. Это течение называется попутным следом.

Влияние силы попутного следа. Обводы кормы судна не одинаковы по всей его высоте. Будучи округлыми наверху, они по мере углубления становятся все острее. Поэтому степень разрежения воды за кормой на разных глубинах различна. Так как попутный след (течение) образуется вследствие разрежения воды за кормой судна, то оно имеет наибольшее значение у поверхности воды и ослабевает по мере увеличения глубины.

Частицы воды, которые устремляются за судном, будут создавать на лопастях винта непрерывное давление с силой Ь. Эта сила, называемая силой попутного следа, действует на лопасти сзади и относит корму влево, а нос - вправо. Таким образом, на поворотливость судна при движении вперед влияют три силы: набрасываемой струи С, реакциям воды D, попутного следа Ь.

Две из этих сил С и b стремятся уклонить корму влево, а сила D вправо. Из практики известно, что, если у одновинтового судна с винтом правого шага, имеющего передний установившийся ход, поставить руль прямо, то судно будет уклоняться вправо. Это указывает на то, что сумма сил С и b больше силы D. Поэтому общие выводы о влиянии работы гребных винтов правого шага на поворотливость судна можно сформулировать следующим образом:

у одновинтовых судов с винтом правого шага на переднем установившемся ходу корма уклоняется влево, а нос - вправо. Чтобы заставить судно идти прямо, нужно немного переложить руль на левый борт; диаметр циркуляции вправо у такого судна будет несколько меньше диаметра циркуляции влево.

Средства для чистки катеров

Чистка ультразвуком

Чистка инжектора, форсунок

Очистка инжектора, форсунок

Тестирование форсунок

Промывка форсунок

Очистители деталей, УЗО

Очистка меди и бронзы

К важнейшим составным частям судовых энергетических установок относятся элементы передачи мощности. Под этим понимаются все элементы, участвующие в передаче крутящего момента от коленчатого вала или ротора в турбинах к гребному винту. Типовая дизельная энергетическая установка с двумя среднеоборотными дизелями показана на рисунке. Она включает в себя муфты, одноступенчатый редуктор, валопровод и гребной винт. В энергетических установках с малооборотными дизелями редуктор отсутствует, в турбинных и энергетических установках с высокооборотными дизелями ставят двух- и трехступенчатые редукторы. В дизель- и турбоэлектрических энергетических установках предусмотрены электродвигатели.

Дизель-редукторная энергетическая установка со среднеоборотными дизелями

1 — муфте; 2 — редуктор; 3 — валопровод; 4 — гребной винт

Муфта соединяет узлы, выполняющие вращательные движения. Муфта предназначена для передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомому, а также для сглаживания незначительных продольных, радиальных, угловых отклонений и крутильных колебаний. В зависимости от конструкции, назначения и принципа действия различают жесткие (глухие), упругие, фрикционные, гидродинамические и электромагнитные муфты. В судовых установках встречаются все виды муфт в зависимости от типа, мощности и конструкции главного двигателя. В установках, не имеющих передаточных механизмов (например, в малооборотных дизелях), чаще всего применяют жесткие муфты (рис. а, b). Фланцы жесткой муфты в разогретом состоянии запрессованы на вал или на конус и дополнительно зафиксированы призматической шпонкой. В энергетических установках с редуктором связь между редуктором и двигателем, а также с валом гребного винта осуществляется со стороны двигателя чаще всего через соединительную муфту, а со стороны гребного винта — через разобщительную. На рис. е показана упругая муфта. Она состоит из двух оснований, соединенных между собой гибкими прокладками, изготовленными из специальной резины. Такие муфты винтами крепятся к фланцам вала. Они могут передавать моменты независимо от направления вращения. За счет гибких вкладышей возможно выравнивание при перекашивании валов относительно друг друга.

Работа гидродинамических муфт основывается на гидравлическом принципе, схематично показанном на рис. с. Это можно представить себе так: насос, приводимый в движение двигателем, отсасывает жидкость из резервуара, и нагнетает ее в турбину. Жидкость под определенным давлением протекает через лопатки турбины, приводя ее в движение, и затем течет обратно в резервуар. При одинаковых размерах роторов насоса и турбины агрегат работает как гидравлическая муфта, при различных — он превращается в гидротрансформаторную передачу, позволяющую изменять частоту вращения ведомого вала. На практике роторы насосов и турбин находятся в специальном корпусе (рис. d). Действие гидродинамической муфты основывается на энергообмене между двумя полумуфтами (рис. d) с помощью рабочей среды и циркуляции жидкости. Эта циркуляция возникает только в том случае, когда первичная сторона и турбина имеют равные частоты вращения. У гидравлических муфт, используемых на судах, это скольжение составляет от 1,5 до 3%.

Судовые муфты

а, b — жесткие (глухие) муфты: 1 — полумуфта; 2 — фланец; 3 — шпоночная канавка со шпонкой. с — схема гидромуфты: 1, 2 — насосы; 3 — цистерна. d — схема гидромуфты (турбо-муфты); е — гибкая муфта. 4 — фланец; 5 — элемент муфты. f — электромагнитная муфта.

В судовых главных двигателях довольно часто применяют также электромагнитные индукционные скользящие муфты. Принцип действия подобной муфты состоит в использовании вращающего момента, возникающего вследствие воздействия вращающегося магнитного поля на индукционные токи. Внутренняя часть муфты расположена на ведущем вале. Обмотки полюсов через щетки и контактные кольца питаются постоянным током. Внешняя часть муфты имеет обмотку в виде беличьей клетки. Когда внешняя часть, приводимая в движение двигателем через вал, начинает вращаться и возбуждается, она вместе с валом, связанным с ней и ведущим, например, к редуктору, попадает в область вращения магнитного поля. За счет этого в обмотке типа беличьей клетки этой части муфты возникают индукционные токи. Эти токи, взаимодействуя с силовыми линиями магнитного поля, обусловливают возникновение момента вращения, вследствие чего внешняя часть муфты начинает вращаться вместе с внутренней. Таким образом вращение, мощность и момент вращения передаются от двигателя к валу редуктора. Часть муфты с обмоткой типа беличьей клетки должна — аналогично гидродинамической и электромагнитной муфте — вращаться медленнее, чем вращающееся магнитное поле, так как при одинаковой скорости вращения обеих частей не могли бы возникнуть индуктированные токи и передача вращающего момента была бы невозможна. Поэтому и в данном случае имеет место так называемое скольжение муфты. Редуктор главного двигателя должен передавать момент вращения и так изменять его частоту вращения, чтобы она имела оптимальную величину, необходимую для нормальной работы гребного винта. На судах чаще всего применяют механические редукторы, состоящие из зубчатых колес. С введением планетарного редуктора появилась возможность значительно уменьшить размеры и общую массу. В последнее время на новых судах все чаще используют планетарные редукторы в энергетических установках со среднеоборотными дизелями, газовыми или паровыми турбинами.

Механический судовой редуктор

а — суммирующий; b — планетарный. 1 — вал турбины высокого давления; 2 — вал турбины низкого давления; 3, 5, 8, 9 — центральные солнечные шестерни; 4 — водило; 6 — свободный эпицикл; 7 — вал; 10 — тормозной эпицикл; 11 — свободное водило; 12 — полый вал; 13 — зубчатые колеса (3-я ступень); 14 — приводное зубчатое колесо гребного вала; 15 — гребной вал; 16 — гребной винт

Валопровод соединяет приводной двигатель с гребным винтом. Гребной вал, который в зависимости от расположения машинного отделения на судне может состоять из одной или нескольких соединенных через глухие муфты частей, должен передавать момент вращения двигателя на гребной винт. Гребной вал опирается на радиальные подшипники. Концевая часть проходит в уплотнительном сальнике, который предохраняет туннель гребного вала от попадания морской воды. На конусообразной концевой части гребного вала закреплен гребной винт (рис. а). Осевое давление, действующее со стороны гребного винта и передаваемое дальше через вал, воспринимается упорным подшипником. Принцип действия упорного подшипника изображен на рис. d-е. Такой подшипник старого типа состоит из взаимодействующего с опорными поверхностями гребня давления; опорные поверхности залиты металлом. На переднем ходу функционирует одна поверхность гребня давления, на заднем — другая.

Валопровод

а — общий вид; b — полумуфта; с — упорный подшипник; d, e — принцип действия упорного подшипника. 1 — гребной вал; 2 — сальник; 3 — полу- подшипник; 6 — переборочный сальник; 7 — муфта; 4 — промежуточный вал; 5 — опорный упорный подшипник; 8 — упорный вал

Гребной винт в настоящее время является почти единственным типом движителя. Он состоит из нескольких лопастей, радиально укрепленных на ступице. Во время вращения гребного винта вокруг своей оси на лопастях возникает сила давления, которая в конечном итоге обусловливает движение судна. Характерной величиной гребного винта является шаг. Его теоретическое значение, т. е. без учета скольжения, зависит от угла атаки лопасти гребного винта. Для достижения хорошего взаимодействия между главным двигателем и гребным винтом необходимо, чтобы параметры и особенно шаг винта имели определенные значения. Оптимальное взаимодействие будет достигнуто лишь при определенном состоянии нагрузки судна и при определенных погодных условиях (ветер, волнение и т. д.). Если эти значения отклоняются от заданных, то взаимодействие двигателя и гребного винта не приносит результата, заложенного в проекте. На практике это означает, что взаимодействие двигателя и относящегося к нему гребного винта будет наиболее эффективным, например, при полной нагрузке судна и при хорошей погоде. На судах, работающих в изменяющихся условиях, таких как буксиры или рыболовные суда (свободный ход, ход с тралом), движитель должен быть приспособлен к соответствующим условиям работы. Вместе с тем стало бы возможным одновременное использование полной мощности приводного двигателя при различных состояниях его нагрузки.

Судовой движитель

а — гребной винт с неподвижными лопастями; b — винт регулируемого шага; с — гребной винт в насадке; d — соосные гребные винты

Лопасти винта фиксированного шага отлиты вместе со ступицей или прочно привинчены к ней (см. рис. а). Изменять шаг можно на гребных винтах регулируемого шага ВРШ (рис. b). Лопасти гребного винта расположены на криволинейных дисках и укреплены на ступице винта так, что они могут поворачиваться. Применение ВРШ позволяет использовать нереверсивные двигатели в качестве судовых. Они могут работать и при постоянной частоте вращения, так как в этом случае можно осуществлять все маневры путем изменения угла атаки, т. е. от самого большого шага винта на переднем ходу, когда лопасти находятся в таком положении, что несмотря на вращение гребного винта, тяга не появляется (и поэтому судно не движется), до положения лопастей, соответствующего заднему ходу. Вначале ВРШ применяли только на буксирах, рыболовных и специальных судах, и только позднее их начали устанавливать на судах торгового флота. За счет установки ВРШ достигаются большая экономичность энергетических установок, возможность использования полной мощности двигателя при различной нагрузке, а также возможность применения нереверсивных ДВС или паровых турбин без турбин заднего хода. К преимуществам следует также отнести и возможность осуществления заднего хода при полной мощности двигателя.

Иногда на судах (особенно на судах речного флота) гребной винт устанавливают в насадке (см. рис. с). Такая конструкция позволяет улучшить уелввия работы гребного винта и повысить КПД. Диаметр судового движителя может достигать 9 м, а масса — 50 т. Гребные винты регулируемого шага имеют меньший диаметр. Преобладающее число судов имеет только один гребной винт, устанавливаемый в диаметральной плоскости судна. Встречаются также двухвинтовые суда, которые приводятся в движение либо от двух малооборотных, либо от четырех среднеоборотных дизелей, причем в последнем случае один гребной винт приводится в движение двумя двигателями. В редких случаях строятся трехвинтовые суда, например торпедные катера, на которых два бортовых движителя, приводятся в движение от высокооборотных дизелей через редукторную передачу, а средний гребной винт — от газовой турбины. Некоторые большие пассажирские суда и боевые корабли, например авианосцы, снабжаются четырьмя симметрично расположенными гребными винтами. В условиях постоянно растущих мощностей главных двигателей требуются гребные винты очень больших диаметров, что приводит к технологическим и производственным трудностям. Чтобы противодействовать этому и улучшить КПД, пытаются «устанавливать движители, вращающиеся в противоположных направлениях (см. рис. d). В этом случае необходимы сложные устройства, такие как полые гребные валы и специальные редукторные передачи. Наряду с гребными винтами в последнее время применяют крыльчатые движители. Они состоят из нескольких вращающихся навесных лопаткообразных лопастей изменяющегося профиля, укрепленных на плоском рабочем колесе. Рабочее колесо приводится в движение главным двигателем через гипоидный зубчатый редуктор. Вращающиеся лопаткообразные лопасти создают силу упора, действующую в направлении, зависящем от угла установки лопастей, как показано на рис. а. Во время работы движителя можно плавно изменять угол атаки лопастей.

Крыльчатый движитель

а — принцип действия; b — движитель Фойта-Шнейдера (вид сбоку); с — движитель Фойта Шнейдера (вид сверху); d — буксир с движителем Фойта-Шнейдера в носовой части судна; е — буксир с движителем Фойта-Шнейдера в кормовой части судна

Крыльчатый движитель может служить как в качестве пропульсивного движителя, так и в качестве руля. Судно, оснащенное двумя симметрично расположенными движителями, может двигаться в любом направлении. Недостатком является частая повреждаемость лопаткообразных лопастей, выступающих ниже днища судна. Крыльчатый движитель в основном используется на портовых буксирах и лоцманских судах, а также на судах портовой службы. Мощность подобных установок невелика: максимально она составляет 2200 кВт.

Любой современный гребной винт — лопастной, и состоит из ступицы и лопастей, установленных на ступице радиально, на одинаковом расстоянии друг от друга и повёрнутых на одинаковый угол относительно плоскости вращения, и представляющих собой крылья среднего или малого удлинения.

Гребной винт насаживается на гребной вал, приводимый во вращение судовым двигателем. При вращении гребного винта каждая лопасть захватывает массу воды и отбрасывает её назад, сообщая ей заданный момент импульса, — сила реакции этой отбрасываемой воды передаёт импульс лопастям винта, лопасти, в свою очередь, — гребному валу посредством ступицы, и гребной вал, далее, — корпусу судна посредством главного упорного подшипника.

Двухлопастной гребной винт обладает более высоким КПД, чем трёхлопастной, однако при большом дисковом отношении весьма трудно обеспечить достаточную прочность лопастей двухлопастного винта. Поэтому наиболее распространены на малых судах трёхлопастные винты (двухлопастные винты применяют на гоночных судах, где винт оказывается слабо нагруженным, и на парусно-моторных яхтах, где гребной винт — вспомогательный движитель). Четырёх- и пятилопастные винты применяют сравнительно редко, — в основном на крупных моторных яхтах и крупных океанских судах для уменьшения шума и вибрации корпуса.

Диаметр винта — диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта — современных винтов колеблется от десятков сантиметров до 5 метров (такие крупные винты характерны для крупных океанских судов).

Интерцептор — загнутая исходящая кромка — на гребных винтах способствует увеличению способности винта к захвату воды (особенно это важно на лодках с высоко установленным мотором и большими углами ходового дифферента). Интерцептор также обеспечивает дополнительный подъём носа катера в случае установки на линиях угла наклона лопасти. Применение интерцептора на исходящей и внешней кромках лопасти увеличивает шаг. Применение стандартного интерцептора обычно выражается в снижении оборотов на 200—400 об./мин. (это означает, что в случае замены обычного винта на винт с интерцептором потребуется снижение шага на 1-2 дюйма).

Скорость вращения гребного винта выгодно выбирать в пределах 200—300 об/мин или ниже — на крупных судах. Кроме того, при низкой скорости вращения существенно ниже механический износ нагруженных деталей двигателя, что весьма существенно при их больших габаритах и высокой стоимости.

Ось гребного винта на глиссерах 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 допустимый максимум. 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 %.

Для передачи большой мощности часто применяют двух- и трехвальные установки, а некоторые большие корабли (например авианосцы, супертанкеры, атомные ледоколы) оснащаются четырьмя симметрично расположенными гребными винтами.

Гребные винты морских ледоколов арктического класса всегда имеют повышенную прочность, так как их вторая функция — дробление льда при движении ледокола задним ходом.

Разновидности винтов

Гребные винты различаются по:

Шагу — расстоянию, которое проходит винт за один оборот без учёта скольжения;

Диаметру — окружности, описываемой наиболее удалёнными от центра концами лопастей;

Дисковому отношению — отношению суммарной площади лопастей к площади круга с радиусом равным радиусу винта;
количеству лопастей — от 2 до 7 (изредка больше, но наиболее часто 3—4 лопасти);

Конструкционному материалу — углеродистая или легированная (напр. нержавеющая) сталь, алюминиевые сплавы, пластики, бронзы, титановые сплавы;

Конструкции ступицы (резиновый демпфер, сменная втулка, сменные лопасти;

Прохождению выхлопа — выхлоп через ступицу или под антикавитационной плитой;

Количеству шлицов втулки.

Преимущества и недостатки

Гребной винт все же проигрывает веслу (КПД ~60-65 %) по КПД.

В сравнении с гребным колесом у гребного винта выше КПД и гребной винт очень компактен и легок. Но поврежденное гребное колесо может быть легко отремонтировано, гребные винты же чаще всего неремонтопригодны, и повреждённый гребной винт заменяют новым. Также, гребной винт наиболее уязвимый в сравнению с другими судовыми движителями и наиболее опасный для морской фауны и упавших за борт людей. Вместе с тем, гребные колеса обеспечивают бо́льшую тягу с места (что удобно для буксиров, а также позволяло им иметь меньшую осадку). Однако при волнении они очень быстро оголяются (колесо одного борта вхолостую вертится в воздухе, тогда как колесо противоположного полностью погружается под воду, до предела нагружая ведущую тяговую машину), что делает их практически непригодными для мореходных кораблей (вплоть до конца третьей четверти XIX веке их использовали по большому счёту лишь ввиду отсутствия альтернативы, а также вспомогательной роли парового двигателя на парусно-паровых кораблях тех лет).

Особенно преимущества винтового движителя перед колесным несомненны для военных кораблей — снималась проблема расположения артиллерии: батарея вновь могла занимать все пространство борта. Также исчезала и очень уязвимая цель для неприятельского огня, — гребной винт находится под водой.

Определение шага винта.

Шаг гребного винта - это расстояние, на которое переместился бы гребной винт за один оборот в твердой среде (аналогично винту, ввертываемому в отверстие с резьбой); одна из важнейших характеристик гребного винта. При равных диаметрах винтов зависит от угла поворота его лопастей относительно плоскости вращения. Выбор значения шага гребного винта определяется типом корабля (судна), для которого предназначен данный гребной винт. Например, для тральщиков, буксиров и некоторых других кораблей и судов, условия движения которых имеют широкий диапазон, для повышения эффективности работы двигателей и гребных винтов применяются винты регулируемого шага.

Многие владельцы водоизмещающих катеров и яхт сталкиваются с проблемой выбора гребного винта. Решение выбора дается легко, но всегда не дешево. Огромное разнообразие корпусов, обводов, марок и типов стационарных моторов, колонок, редукторов, передаточных чисел и посадочных отверстий, наряду с многообразием типов гребных винтов от различных производителей, может ввести в кому любого капитана.

Эта статья поможет владельцам водоизмещающих корпусов понять особенности для того, чтобы сделать грамотный выбор гребного винта.

Чтобы понять основные принципы, которыми нужно руководствоваться при выборе винта, для начала было бы полезно вкратце вспомнить базовую теорию, не вдаваясь в дебри с расчетами, формулами и графиками.

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, а следовательно, и возможность достижения наибольшей скорости хода судна.
Шаг винта — это расстояние, пройденное винтом в результате поступательного движения за один полный оборот. Разность между теоретическим шагом винта и фактически пройденным расстоянием за один оборот называется проскальзыванием.

Оптимальным винтом называется гребной винт, максимально эффективно реализующий мощность мотора в сочетании с конкретным корпусом и обладающий наибольшим КПД.

Все графики, приведенные ниже, используются для подбора гребных винтов для малых судов. Учтите, что они дают лишь примерную оценку.

Чтобы подобрать гребной винт для конкретно судна выполните следующие операции:

1. Оцените коэффициент попутного потока.

Значение коэффициента может находиться в пределах от 0 до 30%. Его величина зависит главным образом от расположения винта относительно корпуса судна. Круизная яхта, гребной винт которой закрыт архештевнем, или тяжелое судно с водоизмещающим корпусом и крутыми кормовыми батоксами имеют коэффициент около 30%. Моторный катер с гребным винтом, расположенным значительно ниже корпуса, имеет очень небольшой коэффициент попутного потока.

2. Вычтите коэффициент попутного потока из скорости судна.

Например, если судно рассчитано на скорость 10 узлов, а коэффициент попутного потока составляет 20%, то:

20% от 10 узлов = 2 узла,

10 – 2 = 8 узлов

Выберите график для скорости 8 узлов.

3. Рассчитайте обороты гребного винта при полной скорости судна. Например, если двигатель развивает полную мощность при 2800 об./мин, а передаточное число редуктора составляет:

2 : 1, то обороты гребного винта будут равны: 2800/2 = 1400 об./мин.

4. Выберите график диаметра винта, соответствующий мощности на гребном валу (см. примечание далее) и по горизонтальной шкале определите на кривой точку, соответствующую оборотам гребного винта. Далее на вертикальной шкале считайте значение диаметра винта (слева в миллиметрах, справа в дюймах).

5. Выберите график шага винта, соответствующий мощности на гребном валу и по горизонтальной шкале определите на кривой точку, соответствующую оборотам гребного винта. Далее на вертикальной шкале считайте значение шага винта (слева в миллиметрах, справа в дюймах).

6. Полученные значения следует считать первым приближением. Полученная таким образом величина диаметра винта достаточна для определения отстояния винта от корпуса с учетом необходимого зазора. Оптимальная величина зазора составляет 15% от диаметра винта, и в любом случае она не должна быть меньше 8% от диаметра. Рассчитанный по графику диаметр также позволяет определить приблизительную стоимость гребного винта.

Приведенные графики можно также использовать для определения правильности подбора имеющегося винта.

Например, они позволяют выяснить, не кроется ли причина неудовлетворительных скоростных характеристик судна, в неверно подобранных диаметре и шаге гребного винта. Для этого:

1. Измерьте шаг и диаметр установленного гребного винта. Цифры, указанные на ступице, не всегда соответствуют реальности, поэтому лучше провести измерения самостоятельно.

2. Определите реальную скорость судно, пройдя на время точно измеренное расстояние. Откорректируйте полученное значение путем вычитания коэффициента попутного потока.

3. Выберите графики, соответствующие рассчитанной скорости потока воды через винт (один для диаметра один для шага).

4. Выберите нужные кривые в соответствии с мощностью на гребном валу (см. примечание далее).

5. Определите на кривых точки, соответствующие оборотам винта и считайте рекомендованные значения диаметра и шага.

6. Сравните рекомендованные значения диаметра и шага с реально измеренными. Если имеются существенные расхождения, то гребной винт подобран неверно.

Читайте также: