Гребные винты

Для хорошего выбора винта нужно знать несколько понятий:

диаметр винта — тут все просто — это диаметр, описываемый лопастями винта;

шаг винта — это расстояние, которое винт пройдет, сделав один оборот без учета проскальзывания;

проскальзывание (по английски "Slip") — разница между реальным шагом и шагом винта (появляется из-за частичного стекания воды с лопастей);

дисковое отношение — отношение площади лопастей к площади описываемого круга.

Самый важный параметр, на который обращают внимание в первую очередь — шаг винта. Это главная характеристика, влияющая на нагрузку мотора.

м больше шаг, тем больше скорость, при этом мотор должен развивать максимально разрешенные паспортные обороты. Если вы не гений проектирования гребных винтов — обязательно используйте тахометр при выборе шага винта. Диаметр винта имеет большое значение, но производители винтов давно привели этот параметр в соответствии с мощностями, оборотами и крутящим моментом моторов. Поэтому обычно верно — чем выше шаг винта, тем меньше диаметр и наоборот. Компания Yamaha производит некоторые винты, отличающиеся диаметром и дисковым отношением для более тщательного подбора. Обратитесь к специалисту — он обьяснит, стоит ли применять нестандартные винты. От величины проскальзывания зависит КПД движительного комплекса. Чем меньше проскальзывание, тем выше КПД и наоборот. Обычно верно так же утверждение, что чем меньше оборотов развивает мотор (при положении дросселя — полный), тем выше проскальзывание и, соответственно, ниже КПД. Нормальным можно считать проскальзывание 18 процентов.

Ваши шаги при выборе винта, если ваш мотор развивает обороты, отличающиеся от паспортных:

если обороты ниже — уменьшите шаг винта, принимая во внимание что обычно уменьшение шага на 1 дюйм (25.4 мм) повысит обороты примерно на 200;

если обороты выше — сделайте так же, как предложено выше, но наоборот.

Ваши шаги при выборе винта, если вас интересует более быстрый выход на глиссирование, либо меньшая скорость глиссирования (это может быть важно для экономичного крейсерского движения не на полных оборотах):

выбирайте винт с большим дисковым отношением — например четырехлопастной винт Solas (немного снизит скорость на максимальных оборотах) или винты Wilde blade от Michigan (дисковое отношение увеличится меньше, чем при применении четырехлопастного винта, но и максимальная скорость не снизится). При этом обороты двигателя немного упадут;

выбирайте винт с большим диаметром, если такие винты существуют и мощность мотора достаточна. При этом обороты двигателя немного упадут и при увлечении винтами чрезмерно большими диаметрами (например, самостоятельно изготовленными) повысится вероятность повреждения редуктора.

Ваши шаги при желании получить максимальную скорость:

используйте нержавеющие винты, еще лучше нержавеющие полированные винты, еще лучше нержавеющие вентилируемые полированные винты. При этом обороты немного могут возрасти;

для достижения максимальных скоростей используйте винты с высоким КПД на больших скоростях, например Ballistic от Michigan. При применении трехлопастных винтов этой серии обороты возрастут существенно, поэтому возможно, имеет смысл увеличить шаг, при применении четырехлопастных винтов (если энерговооруженность вашего судна высока) обороты, скорее всего не увеличатся из-за уменьшения проскальзывания.

Гребные винты Yamaha

Yamaha — крупнейший в мире производитель лодочных моторов и гребных винтов. Выбрав винт компании Ямаха вы получите надежность, качество и меньшую по сравнению с другими производителями стоимость, а также более чем столетний опыт в изготовлении гребных винтов. При производстве гребных винтов компания Yamaha придерживается собственных оригинальных разработок и воплощает их в различных сериях винтов.

стандартные гребные винты Ямаха — используются в стандартной комплектации мотора при производстве. Диаметр и шаг винта рассчитываются исходя из колличества лошадиных сил лодочного мотора;

скоростные гребные винты Ямаха — это специально разработанные винты для эксплуатации при высоких скоростях. На сегодняшний день это лучшие серийные винты для достижения высокой скорости. При грамотно подобранном винте можно рассчитывать на прирост скорости до 8% и само собой, экономию топлива;

 

грузовые гребные винты Ямаха — устанавливаются на судна большой грузоподъемности. Благодаря соотношению лопастей, диаметра и шага винта обеспечивается наибольшая тяговая сила, при этом плавсредство не очень много теряет в скорости.

www.prospinning.ru

Насколько важно правильно подобрать гребной винт для лодочного мотора?

«>

Подвесной лодочный мотор ввиду особенностей строения редуктора не позволяет переключать передачи. Соответственно передаточное число здесь остается постоянным. Поэтому выжать из имеющегося движка максимальную мощность позволяет лишь правильно подобранный гребной винт для лодочного мотора.

Выбор хорошего винта позволяет улучшить выход на глиссирование, повысить максимальную грузоподъемность плавсредства либо его скорость, разогнать мотор. Помимо прочего грамотный выбор способствует экономии сжигаемого топлива, снижению шумов при передвижении.

Гребные винты для лодочных моторов: разновидности

Разнообразие отдельных марок лодочных моторов способствует применению широкого ряда гребных винтов. Различаются гребные винты для лодочных моторов согласно следующим параметрам:

1. Шаг винта – расстояние, что проходит плавательное средство в ходе совершения одного полного оборота изделия, не учитывая скольжения.
2. Диаметр – окружность, которую описывают самые удаленные от центра точки лопастей.
3. Количество лопастей – зачастую, устанавливаются винты с 3 лопастями, реже – с 2 или 4.
4. Материалы изготовления – нержавеющая и углеродная стать, пластик, алюминий.

Диаметр

«>

Определяющей характеристикой при выборе рассматриваемой детали выступает ее диаметр. Как правило, подбирая гребной винт для лодочного мотора грузового судна, предпочтение отдают изделиям с наибольшим внешним диаметром. Для лодок, где основной упор делается на скорость передвижения, подбираются винты, лопасти которых описывают круг меньшего диаметра.

Шаг винта

«>

Является еще одним важнейшим качеством, которому стоит уделить повышенное внимание при выборе лодочного винта. Как уже упоминалось ранее, шагом называют расстояние, пройденное благодаря одному полному обороту этой детали. Например, изделие диаметром 13 дюймов (35 см) имеет шаг не более 50 см. Разобраться с подбором необходимого параметра можно, непосредственно выбирая гребной винт для лодочного мотора «Сузуки» либо другой модели движка уже на месте.

Увод лопасти

Другой важной характеристикой является угол между перпендикуляром оси ступицы и задней кромкой лопастей. Подбирая гребные винты для лодочных моторов «Ямаха» и прочих движков, внимание стоит уделять изделиям с большим уводом, что обеспечивает лучшую работу при значительном сопротивлении поверхности воды.

Увеличение показателя увода на быстрых и легких плавательных средствах передвижения способствует поддержанию стабильного, оптимального положения лодки и, как результат, – снижению гидравлического сопротивления при движении.

Количество лопастей

Подбирать одинарный гребной винт для лодочного мотора «Сузуки», а также других популярных моделей двигателей следует в том случае, если значительная вибрация при передвижении не является досаждающим фактором. Если требуется достижение наилучшего баланса между вибрацией и эффективностью, предпочтение стоит отдать двухлопастному варианту.

«>

Чем большим количеством лопастей обладают гребные винты для лодочных моторов «Ямаха», тем более плавная их работа, но меньше эффективность. Возможно, по этой причине большинство моделей имеют три лопасти, что способствует достижению идеального соотношения в плане вибрации, продуктивности, стоимости и размеров.

Как выбрать подходящий винт?

Как уже было отмечено выше, один гребной винт для лодочного мотора «Тохатсу», как и для прочих моделей движков, может давать преимущество в одной области, однако заметно проигрывать в другой. Поэтому окончательное решение следует принимать, опираясь на характеристики, которые выглядят наиболее весомыми в имеющейся ситуации.

«>

Ключевым при выборе винта для лодочного мотора остается значение количества оборотов движка. Если максимум быстро достигается при полном газе и незначительной загрузке плавсредства – винт подобран верно. Если в данных условиях мотор не дает наивысших оборотов, пожалуй, следует установить винт меньших размеров.

Когда требуется большая тяга для перемещения значительного количества грузов или при необходимости буксировки других плавательных средств, брать следует винты крупного диаметра. Если при этом требует быстроходность, отдавать предпочтение стоит вариантам, меньшим по диаметру, но с увеличенным шагом. Это способствует созданию требуемых оборотов.

В целом же, показатели шага и диаметра винта для лодочного мотора следует представлять в виде чаш весов, которые нуждаются в балансировке. При необходимости достижения максимально возможных оборотов лодочного движка можно снизить диаметр, увеличивая шаг, в иной ситуации — поступить противоположным образом. Многое здесь зависит от типа, характеристик плавательного средства, особенностей движка и способа его эксплуатации.

www.syl.ru

  Лодочные винты различаются по диаметру, шагу, числу лопастей и материалу, из которого винт изготовлен. Диаметр и шаг как правило проштампованы или отлиты сбоку или на ступице гребного винта.

  Расшифровка маркировки гребного винта:
  (1) Диаметр гребного винта (в дюймах)
  (2) Шаг гребного винта (в дюймах)
  (3) Тип гребного винта (марка)

---

С одним и тем же винтом можно достичь максимальной скорости и наибольшей грузоподъемности?

  Нет. Для достижения высокой скорости используются шаг или диаметр, неподходящие для грузоподъемности – где совершенно другие рабочие условия. Если хотите обойтись одним винтом, то решите, что является самым важным, исходя из этого и выбирайте винт.

---

Какой винт лучше – 3 или 4 лопасти?

  Для большинства катеров рекомендуются винты с 3 лопастями.

и винты обеспечивают хороший разгон и работу на основной скорости.
  Tрехлопастной винт имеет меньшее сопротивление и позволяет (теоретически) развить большую скорость. Четырехлопастной имеет больший упор, скорость с данным винтом на режимах от малого хода до 2/3, должна быть выше.
  Винты с 4 лопастями имеют бо́льшее дисковое отношение, такие винты рекомендуются для бо́лее тяже́лых лодок и катеров с корпусами высокой эффективности, оснащенными более мощными двигателями.

  По сравнению с 3 лопастями, они лучше «работают» при разгоне, наиболее эффективны при буксировке воднолыжников и парашютистов, и обладают меньшим количеством вибраций на высоких скоростях.

  При переходе от трехлопастного на четырех или пятилопастной гребной винт, как правило, обороты двигателя снижаются на 50-100 об/мин. Применение четырех и/или пятилопастных винтов в сравнении с трехлопастными обычно приводит к:

•   – ускорению выхода на глиссирование;
•   – выходу на глиссирование лодки на меньшей скорости;
•   – увеличению скорости лодки на средних оборотах двигателя;
•   – обеспечению лучшего ускорения по сравнению с большинством трехлопастных гребных винтов;
•   – снижению вибрации двигателя;
•   – улучшению управляемости в сложных погодных условиях;
•   – снижению эффекта вентиляции при крутых поворотах;
•   – улучшению управляемости на малой скорости;
•   – снижению максимальной скорости в сравнении с соответствующим трехлопастным гребным винтом.

---

Для моего катера есть винт 13″ и 14″ диаметра. Меньший диаметр с большим шагом – это же самое?

  a – диаметр винта; b – шаг винта.

  Шагом нельзя заменить диаметр. Диаметр непосредственно связан с мощностью двигателя, количеством оборотов в минуту и скоростью, на которую указывают ваши требования.

  Если эксплуатационные режимы предполагают 13″ диаметр, то при установке 12″ будет уменьшена его эффективность.

---

Необходимо ли использовать высокую температуру, чтобы установить или снять винт?

  Нагрев никогда не должен использоваться при установке винта, и поэтому редко требуется для его снятия.
  Если невозможно снять винт используя мягкий молоток, может помочь легкий аккуратный нагрев паяльной лампой. Не используйте сварочную горелку, поскольку быстрая, резкая высокая температура изменит структуру бронзы, создав внутренние напряжения, могущие привести к расколу ступицы.

---

Каково преимущество использования второго винта – левого вращения?

  Два винта, работающих в одном направлении на лодках (судах), создают реактивный момент. Другими словами, два правых винта будут наклонять катер влево.
  Два винта противоположного вращения на одинаковых двигателях устранят этот реактивный момент, потому что левый винт уравновесит правый. Это приведет к лучшему прямолинейному движению и управлению на высокой скорости.
  Поэтомо часто устанавливаются 2 мотора с винтами разного вращения.

Три самых распространенных материала винта – сложная пластмасса, алюминий и нержавеющая сталь

  Каждый имеет различия в цене и эксплуатации. (Бронза – обычно используется на более медленных катерах и яхтах.) Материал винта определяет его применение на двигателях различной мощности.

---

  Пластмассовые винты катеров – используются на двигателях меньше чем 50hp (предпочтительнее меньше чем 20hp). Много водномоторников, используют пластмассовый винт как запасной, а не как штатный. Хотя они дешевле, но их эффективность ограничена прогибающимся под нагрузкой лопастями, неспособными сохранить форму, из за относительной слабости тонких пластмассовых лопастей.
  Большинство пластмассовых винтов не может быть восстановлено, хотя некоторые лопасти можно купить поштучно для замены. Ни одни винты до настоящего времени не имеют лучших свойств, чем винты, сделанные из металлов – хороший винт должен иметь длительный срок службы и поддаваться ремонту. Пока имеющиеся пластмассы проигрывают по всем этим параметрам.

---

  Алюминиевые винты – большинство катеров, укомплектованы алюминиевыми винтами. Алюминиевые винты относительно недороги, легки при восстанолении, и при нормальных условиях могут прослужить много лет. Алюминиевые винты используются на двигателях до 150hp.
  Алюминиевые винты немного более дороги чем пластмасса, но работают более эффективно благодаря уменьшенной толщине лопасти, меньше прогибаются под нагрузкой, лучше держат форму лопасти. Алюминиевые лопасти при небольшом повреждении достаточно ремонтопригодны.

---

  Нержавеющая сталь – более дорога, но намного более прочна и долговечна чем алюминий. Нержавеющая сталь дорога, но оправдывает цену, потому что она лучше всего и с наименьшими потерями передают мощность. Наиболее универсальные и дорогие винты – из нержавеющей стали. Сталь чрезвычайно прочна, позволяя лопасти иметь наименьшую толщину, насколько это возможно, благодаря чему уменьшается сопротивление в воде, а благодаря ее прочности – устраняется прогиб. Несмотря на то, что лопасть имеет малую толщину, она достаточно прочна.
  Сталь ремонтопригодна после ударов о затопленное препятствие, но есть другая сторона всех плюсов – больше вероятность погнуть вал.

Стальной гребной винт или алюминиевый

  Популярная тема на водно-моторных форумах: одни приписывают стальным винтам чудодейственные свойства, другие же доказывают, что это не более чем блестящий понт, который со временем губит редуктор лодочного мотора.

  Изначально лодочный мотор может продаваться и вовсе без винта – как правило это модели средней и большой мощности. В этом случае владелец подбирает гребной винт исходя из имеющегося катера и его потребностей.
  Как правило стальной винт докупается к уже имеющемуся алюминиевому, который переходит в разряд запасного на катере водкомоторника. Приобретая стальной винт водкомоторник сравнивает такие основные показатели:

  Цена – cтальной винт стоит в несколько раз дороже алюминиевого.

  Вес – стальной винт в несколько раз тяжелее. Это нисколько не влияет на разгонную динамику, хотя такие аргументы часто и выдвигаются «специалистами».
  Факт: гонщики, которые борются доли доли секунд быстроты разгона – используют исключительно стальные винты.

  Нагрузка на подшипники – более тяжелый стальной винт не создает большую нагрузку на подшипники ступицы гребного вала.

  Упор, создаваемый гребным винтом при движении водкомоторки, составляет десятки, и сотни килограммов – на этом фоне вес самого винта практически незаметен.
  Причиной износа подшипников гребного вала скорее может быть дисбаланс лопастей, вызывающий вибрацию при вращении винта.

  Нагрузка на шестерни – при установленном стальном винте передний ход или реверс включаются более «жестко», нежели с алюминиевым.
  Редуктор подвесного лодочного мотора не имеет сцепления или фрикционных синхронизаторов – шестерни переднего и заднего хода включаются жестко, через кулачковую муфту – «храповик». Смягчает «удар» при включении только резиновый амортизатор, запрессованый в ступицу винта.
  Выход из положения один – холостые обороты должны быть отрегулированы и находиться в норме (обычно 650–850 об/мин).

  Конструкция – сечение лопасти (толщина) у стального винта вдвое тоньше алюминиевого. Это позволяет получить более высокий КПД на высоких скоростях.

  Алюминиевые винты изготавливаются простым методом кокильного литья, накладывающим определенные ограничения на конфигурацию и не отличающимся прецизионной точностью.

  Стальные винты отливают по специальным формам, что обеспечивает более высокую точность и позволяет создавать практически любые формы. Практически каждый стальной винт доводится вручную. Отсюда высокая себестоимость и цена стальных винтов.

www.vodkomotornik.ru

Для чего нужен гребной винт?

Гребной винт нужен для того чтобы передвигаться по водной поверхности. Это приспособление выполняет функцию, которая аналогична действию ведущего колеса автомобиля. То есть, оно трансформирует силу, которая вращает валы двигателя, в прямолинейное движение транспортного средства.

При вращении гребного винта в воде образуется подъёмная сила, благодаря которой и осуществляется движение лодки или катера. Скорость движения плавсредства зависит от частоты вращения лопастей винта, а также от формы и величины шага.

Разновидности гребных винтов

Гребные винты отличаются по многим параметрам, среди которых:

• величина шага, которая представляет собой расстояние, которое проходит винт за один оборот;
• дисковое соотношение — это величина отношения общей площади лопастей, к площади круга гребного винта по максимальному диаметру;
• диаметр окружности — величина максимального диаметра окружности гребного винта;
• количество лопастей, наиболее часто встречаются винты с 3 лопастями, но иногда их может быть 2 и 4;
• материал, гребные винты могут быть изготовлены из углеродистой и нержавеющей стали, алюминиевого сплава или пластика;
• конструкция ступицы, некоторые модели гребных винтов осуществляют удаление отработанных газов двигателя через ступицу;
• количество шлицов втулки, число их может существенно отличаться.

По причине такой вариативности параметров, гребной винт от одного лодочного мотора не подходит для другой модели без дополнительной доработки или переделки этой детали.

Маркировка винтов

Для обозначения размеров диаметра гребного винта применяются дюймы. Маркировка чаще всего наносится на лопасти винта. В стандартной маркировке обозначается:

• диаметр;
• шаг гребного винта, например: 9 1/4 x 13;
• количество лопастей;
• направление движение, например: 3 х 10 х 11 R. В этом обозначении литера «R», указывает на правое вращение гребного винта.

В том случае, когда на гребном винте указывается номер по каталогу, например: 1235-200-45, то расшифровка указывается на упаковке изделия.

Как выбрать оптимальный винт?

Для того чтобы винт справлялся со своей задачей наилучшим образом, его необходимо правильно подобрать к установленному на лодке мотору. Обратите внимание на следующие нюансы:

1. Для развития плавательным средством максимальной скорости требуется винт определённой формы и хода.
2. Для того чтобы лодка или катер развивали максимальные тяговые характеристики, также потребуется приобрести винт оригинальной конструкции.

Для повышения КПД двигателя, следует выбрать деталь, учитывая следующие характеристики:

• материал изготовления;

Стальной винт имеет минимальную толщину лопастей, что положительно сказывается на общем КПД двигателя. Кроме этого данный материал позволяет изготовить более сложные модели винтов. В отличие от алюминиевых изделий, стальной гребной винт позволяет получить КПД на 5 — 7% выше.

• количество лопастей.

Модели с тремя лопастями позволяют развивать плавсредству более высокую скорость, но четырёхлопастные гребные винты обладают большей тяговой силой на средних оборотах, что позволяет экономить топливо и повышает КПД лодочного мотора. Данные характеристики, являются приблизительными и зависят от фирмы-изготовителя и формы винта.

Вычисление шага винта

Шаг — это основная характеристика винта катера. Этот параметр измеряется в дюймах, и чем он больше, тем выше упор винта при вращении. Также учитите, что:

1. Он возникает в результате вращения гребного винта и приводит в движение катер или лодку.
2. Этот показатель в обратной пропорции влияет на скорость вращения лодочного винта. Чем шаг меньше, тем выше максимальные обороты лодочного двигателя.
3. Оптимальное значение шага лодочного винта должно быть подобрано таким образом, чтобы при полностью открытой дроссельной заслонке, двигатель развивал обороты, рекомендованные заводом изготовителем.

Чтобы узнать шаг винта, потребуется произвести следующие вычисления: в формулу H=20,5*V/n необходимо подставить значения, которые следует замерить в процессе экспериментальных заплывов, обязательно наличие тахометра для точного определения оборотов двигателя.

В данной формуле:

• Н — это шаг винта;
• V — скорость движения лодки;
• n — обороты гребного винта.

Например, если скорость лодки составляет 40 км/ч при оборотах гребного винта 2000 об/мин, то шаг винта будет равен: 20,5*40/2000= 0.41. Шаг винта такого двигателя — 0,41 дюйма.

Гребные винты, которые будут оптимально подходить для данного плавсредства можно подобрать только в результате тестовых заездов. Теоретически, можно лишь в общих чертах рассчитать характеристики, исходя из размеров, шага, количества лопастей и оборотов двигателя.

firstfisher.ru

Критерии выбора гребных винтов

Практика эксплуатации речных (морских) судов малого и среднего водоизмещения отмечает применение к ним гребных винтов одной из двух конструкций:

1. Конфигурация под регулируемый шаг.
2. Конфигурация под фиксированный шаг.

На лодочных моторах, пригодных к эксплуатации в условиях относительно небольших водоёмов, традиционно применяются модели с фиксированным шагом.

Кроме этого, гребные винты изготавливаются в одно из двух вариантов по возможному направлению вращения:

1. Правостороннее.
2. Левостороннее.

Для применения лодок в условиях хода по мелководью, часто используются гребные винты с кольцевым крылом. В продаже этот вид продукта встречается под названием «импеллер».

Особенности импеллерной конструкции выражаются очевидным преимуществом – увеличением эффекта «упора» до 5-8% на малых оборотах лодочного мотора.

К тому же цилиндрическая обечайка импеллера надёжно защищает гребной винт от механических повреждений инородными предметами.

Обеспечить высокий уровень быстроходности речных (морских) судов помогают суперкавитирующие винты. Само наименование продукта объясняет: этот вид изделий предназначается для условий работы в режиме кавитации.

Суперкавитирующие гребные винты традиционно устанавливаются на моторах быстроходных судов (катера, яхты и т.п.).

Интересной для выбора является конструкция гребного винта с интерцептором, где исходящая кромка лопастей загнута под определённый угол.

Интерцептор наделяет лодочный гребной винт улучшенными свойствами захвата массы воды. Дополнение интерцептором сопоставимо с изменением шага гребного винта в сторону его увеличения.

Поэтому выбор такой конструкции (с целью замены стандартной) делается с учётом возможного уменьшения параметра шага на 1-2 дюйма (25-50 мм).

Как выбрать лучшую модификацию

Основными параметрами выбора (в порядке их значимости) видятся следующие:

• шаг,
• число лопастей,
• диаметр,
• материал,
• дисковое отношение,
• диаметр ступицы,
• исполнение ступицы,
• число шлицов втулки.

Шаг гребного винта измеряется отрезком пути на линии движения вала лодочного мотора за время прохождения одного оборота. При этом не учитывается эффект возможного проскальзывания.

Шаг следует рассматривать главным параметром, определяющим выбор. Неточный выбор шага винта всего лишь на дюйм по плюсу/минусу, сопоставим с увеличением (уменьшением) числа оборотов лодочного мотора на 170-200 оборотов.

Львиная доля конструкций лодочных винтов оснащена тремя-четырьмя лопастями. Реже встречаются конструкции на 2 лопасти или, напротив — многолопастные (5-7).

Двухлопастные гребные винты характеризуются ярко выраженным КПД. Но если увеличивается диаметр ступицы такой конструкции, она утрачивает показатели прочности.

Поэтому двухлопастные модели с большим диаметром ступицы часто ломаются.

 Четырёхлопастные модификации

Отдельно следует выделить винты с четвёркой лопастей. Четырёхлопастные модификации отличаются такими свойствами, как ускоренный вывод судна на глиссирование.

Моторы с винтами на четыре лопасти «держат» лодку в состоянии глиссирования даже в условиях низких скоростей движения. Показатели среднескоростного хода у винтов с четырьмя лопастями выше, чем у «троек».

Кроме того, 4-лопастные конструкции винтов отличаются:

• более выраженным ускоряющим эффектом,
• плавным и ровным ходом судна,
• стабилизацией корпуса лодки на неспокойной воде,
• пониженной кавитацией на поворотах,
• уверенным управлением в режиме низкой скорости.

Многолопастные гребные винты традиционно предназначаются под моторы океанских яхт и прочих судов увеличенного водоизмещения.

Многолопастные гребные винты малошумные. Работа их также отличается малым уровнем вибраций. За счёт увеличенного числа лопастей поднимается коэффициент тяги, обеспечивается ускоренный выход на глиссирование.

Производство гребных судовых (лодочных) винтов

На производство гребных винтов лодок обычно выбираются материалы:

• нержавейка,
• титан,
• бронза,
• алюминий,
• пластик.

Используются также композитные материалы, подобные сплаву куниаль. Относительно недорого оцениваются бронзовые, алюминиевые, пластиковые конструкции. Дорогостоящими являются титановые и композитные изделия.

Стальные гребные винты при достаточно приемлемом КПД, их высокой износостойкости и доступной цене для большинства обладателей лодок, видятся оптимальными продуктами для выбора под установку и эксплуатацию.

Маркировка на изделиях от производителей

Каждый производитель оригинального продукта ставит на своих изделиях фирменную маркировку. Аббревиатура маркировки всегда содержит две главных характеристики гребного винта. Пример аббревиатуры: S-9 ¼ x 10 ¼ Bs.Pro. Расшифровка:

• S (Suzuki),
• 9 ¼ (диаметр),
• 10 ¼ (шаг),
• Bs.Pro (подразделение).

Часть фирм-изготовителей нередко выдают сокращённую информацию. В этом случае на корпусе (обычно в области ступицы) отмечается только два параметра — диаметр и шаг (к примеру: 8,5х10).

Маркируются лодочные винты, как правило, в районе внутренней стороны лопасти или на торцевой стороне ступицы. Сходящие с производственного конвейера лодочные моторы, производители традиционно комплектуют гребными винтами на «средний» шаг.

Как подбирают лодочный гребной винт

Практика эксплуатации лодочных моторов отмечается необходимостью иметь в запасе как минимум двух гребных винтов разной конфигурации.

Установка «своего винта» под конкретные условия нагрузки судна способствует достижению баланса мощности, оптимизации тяги мотора.

Или же рекомендуется делать выбор в пользу гребных винтов, конструктивно меняющих (регулирующих) шаг.

Замечено, что алюминиевые винты, имеющие рабочий шаг в диапазоне 17-21 дюйма, а также 16-22 дюймовые стальные изделия, пользуются наибольшим спросом среди владельцев рыбацких, прогулочных, семейных лодок.

Обычно к этой категории судов относятся конструкции длиной 4,5 – 6 м, водоизмещением 0.450-1,1 тонны. Отмеченные гребные винты обладают широким диапазоном параметров по техническим характеристикам, но подбирать шаг всё равно необходимо, учитывая:

• конкретное назначение судна,
• массу лодки,
• уровень мощности установленного мотора.

К примеру, на лодке с облегчённой кормой, оборудованной ПЛМ V6, стандартных габаритов и высоты транца, для достижения высоких характеристик хода удачно подходят 17-21 дюймовые модификации, сделанные из алюминия.

А если лодку оснастить таким же гребным винтом, но сделанным из нержавеющей стали, дополнительно проявляются параметры:

• износостойкость,
• повышенная устойчивость лодки,
• небольшое расширение границы максимальной скорости.

Кстати, стальные винты из нержавейки дают возможность увеличения по габаритам и высоте транца.

Лодкам с установленным на корме мотором V8 больше подойдут 4-х лопастные винты. Например, из серийного выпуска продуктов «Bravo One Performance».

Такой тандем даёт удовлетворительное соотношение по массе судна и мощности мотора, позволяет увеличить высоту транца. Больший шаг – от 23 дюймов, а также материал из нержавеющей стали, рекомендуется для винтов моторов быстроходных спортивных лодок.

Лучшим вариантом выбора для спаренных двигателей V6 видится «четвёрка», если требуется повышение рабочих характеристик лодки. Четырёхлопастная модификация винта даёт увеличение средней крейсерской скорости, зачастую даже выше установленных для мотора пределов.

Ну и прочие характеристики, такие как устойчивость и рулевой момент, также улучшаются.

Гребные винты и методика замены

Если меняется существующий алюминиевый вариант на стальную конструкцию (нержавейка), необходимо обязательно посмотреть соответствие «новичка» скоростному диапазону.

Влияние шага винта на число оборотов лодочного двигателя является очевидным фактом. Изменением шага можно регулировать обороты мотора.

Каждый шаг сопоставим с частотой вращения до 200 об/мин. Если выполняется переход с 23 дюймов на 21 дюйм (уменьшение шага), следует ожидать увеличения числа оборотов до 400.

И наоборот, переход с меньшего шага на больший шаг даст уменьшение количества оборотов. Иногда оптимальным выбором является переход с нечётного шага на чётный (например, с 23 на 24).

Также не исключается использование только чётной лестницы (20, 22, 24…).

Если «старый» экземпляр отрабатывался на предельных оборотах мотора, вновь установленная модель гребного винта должна показать новый предел скорости на границе допустимого числа оборотов. Нужно лишь провести испытания после инсталляции.

При замене удобно подбирать требуемую модификацию по справочным таблицам или по шаговой выборке на mercury.com, где подбор оптимальной конструкции обусловлен связью таких параметров, как масса и размер длины судна, плюс скоростной диапазон. Обычно именно масса лодки является основным фактором, определяющим параметры гребного винта при замене.

zetsila.ru

Устройства, предназначенные для создания упорного давления, воспринимаемого судном и являющегося основой его движения, называются движителями. Существуют движители различных видов: лопастные колеса, крыльчатые движители, гребные винты и т. д.

Крыльчатый движитель представляет собой диск, снабженный тремя-четырьмя вертикальными поворотными лопастями и расположенный горизонтально под кормой судна на вертикальном валу. Диск приводится во вращение от электродвигателя через коническую зубчатую передачу. Использование крыльчатых движителей обеспечивает высокую маневренность судна при отсутствии рулевого устройства и позволяет осуществлять задний ход без реверса двигателя. Однако конструктивная сложность таких движителей и их габариты, возрастающие с увеличением мощности энергетической установки судна, не позволяют применять их для крупных
судов. В последнее время крыльчатыми движителями типа «Фойтшнейдер» снабжают самоходные грузовые краны, некоторые мелкие суда и подруливающие устройства более крупных судов.

Наибольшее распространение в качестве движителя для судов получил гребной винт. Основными частями гребного винта (рис. 81) являются: ступица 1 винта с конусным отверстием внутри и лопасти 2, число которых может быть от двух до шести. Гребные винты выполняют с цельнолитыми, со съемными и с поворотными лопастями.

Рис. 81. Гребной винт с цельнолитыми лопастями.

Винты с цельнолитыми лопастями (рис. 81) применяют в основном на судах морского торгового флота. Такие винты отличаются небольшими весом и габаритом ступицы, а также более высокой прочностью в нормальных условиях эксплуатации.

Винты со съемными лопастями устанавливают на судах арктического флота, где по условиям эксплуатации замена поврежденной лопасти целой более удобна, чем замена всего винта. Кроме того, такие винты применяют в том случае, когда диаметр винта велик и отливка его затруднительна.

Винты с поворотными лопастями, иначе называемые винтами регулируемого шага (ВРШ), отличаются от обычных тем, что их лопасти закрепляются подвижно в ступице винта и могут поворачиваться вокруг своей оси на заданный угол при помощи особого привода. Этот привод, или механизм изменения шага (МИШ), обычно располагается внутри ступицы винта, поэтому ступица значительно больше, чем у обычных винтов. Механизм изменения шага бывает ручным, механическим, электромеханическим, гидравлическим и электрогидравлическим. В состав МИШ, за исключением ручного, входят: механизм поворота лопастей, размещаемый, как правило, в ступице винта; сервомотор, создающий усилия для поворота лопастей и располагаемый на участке между гребным валом и главным двигателем; обратная связь или устройство, показывающее величину нового шага винта.

Механизм поворота лопастей (рис. 82) бывает двух видов: зубчатый и кривошипный, причем последний более надежен и применяется во всех напряженных конструкциях винтов (больших мощностей и диаметров, высокооборотных ВРШ малых диаметров и др.).

Рис. 82. Механизм поворота лопастей: а — зубчатый; б — кривошипный.

Наиболее распространенным в настоящее время является гидравлический МИШ (рис. 83), обычно располагаемый в линии валопровода. Для поворота лопастей винта здесь используется энергия жидкости (чаще всего масла с малой вязкостью) под давлением. Гидравлический привод МИШ отличается относительной простотой устройства и возможностью создавать значительные рабочие усилия при сравнительно небольших габаритах и весе установки.

Рис. 83. Конструкция МИШ с гидравлическим приводом.

В ступице 4 винта находится поводок 1 штанги 5, помещенной внутри пустотелого гребного вала 6. Поводком 1, в пазу которого расположен палец 2 на комле лопасти, производится поворот последней вокруг своей оси. Для облегчения поворота комель лопасти посажен в гнездо ступицы на двухрядных конических роликоподшипниках 3. На другом конце штанги 5 располагается поршень сервомотора 7, соединенный обратной связью 8 с подвижной муфтой 12 и поршнем распределительного золотника 11. Масло в распределительный золотник 11 и сервомотор 7 подается через трубки 10 от масляного насоса. Управление изменением шага лопастей винта осуществляется рычагом 9, нижний конец которого скользит в пазу подвижной муфты. Гидравлический МИШ позволяет производить управление шагом винта с ходового мостика при помощи дистанционной пневматической системы.

Применение винтов регулируемого шага позволило значительно упростить управление судном, уменьшить габариты и вес главных двигателей за счет устранения ступеней и устройства заднего хода, давать судну обратный ход без перемены направления вращения гребного вала. Кроме того, применение ВРШ на таких судах, как буксиры, танкеры и лесовозы, позволяет привести шаг винта в соответствие с любой скоростью. Это повышает экономичность работы энергетической установки и дает возможность более полно использовать мощность главных двигателей на различных режимах работы.

www.stroitelstvo-new.ru

История

Идея употребления гребного винта как движителя была высказана ещё в 1752 году Даниилом Бернулли, затем позднее Джеймс Уатт повторил её. Но практическое осуществление эта идея получила только в 1836 году, когда английский изобретатель Френсис Смит (англ. Francis Pettit Smith) воспользовался гребным винтом для небольшого парохода водоизмещением 6 тонн. Удачные опыты Смита привели к образованию компании, на средства которой был построен винтовой пароход в 237 тонн, названный «Архимед».

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя Джон Эрикссон (англ. John Ericsson). Он построил винтовой пароход в 70 л. с. «Стоктон», сделал на нем переход в Америку, где его идея была встречена весьма сочувственно, так что уже в начале 40-х годов был спущен первый винтовой фрегат USS Princeton (англ. USS Princeton) с машиной в 400 л.с., дававшей ему ход до 14 узлов.

Первоначальный винт Смита представлял собой часть винтовой поверхности прямоугольного образования, соответствующую одному целому шагу. Образование такой поверхности можно объяснить так: пусть точка А, служащая концом прямой АС, двигается равномерно по другой прямой линии, причём движущаяся прямая вращается равномерно около этой оси, оставаясь все время к ней перпендикулярной, и положим, что в то время, как точка А проходит длину AB, прямая АС совершает полный оборот. Поверхность, описанная этой прямой при таком движении, и есть винтовая; длина AB называется её шагом.

Виды винтов

• винт Смита
• винты Гриффитса
• винты Гирша
• винты Манжена
• винты с прогрессивным шагом
• Кавитирующие и суперкавитирующие винты используются на быстроходных судах, хотя существует эрозия винта, обусловленная кавитацией.

• по количеству лопастей: двух-, трёх-, четырёхлопастные.

Конструкция

Эта статья должна быть полностью переписана.

Диаметр винта (диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта) современных винтов колеблется от 2 до 5 м.^{[уточнить]}

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

Первоначальный винт Смита имел форму, изображенную на этой фигуре, если взять только один полный оборот. Затем Смит стал делать винты двухлопастные (длина винта равнялась только половине шага, и площадь обеих лопастей составляла целый завиток винтовой поверхности). Потом стали делать винты трёхлопастные и четырёхлопастные, разрезая винтовую поверхность на части, сохраняя из них некоторые и сдвигая их на оси так, чтобы длина гребного винта была значительно менее шага винта, из которого взяты отрезки.

При испытаниях в 1843 году первого английского военного винтового парохода «Ратлер» (водоизм. 800 тонн, машина 335 сил) выяснилось, что наивыгоднейшая длина винта должна составлять такую долю шага, чтобы площадь всех лопастей равнялась только ¹/₃ целого завитка винтовой поверхности, так что длина двухлопастного винта должна составлять ¹/₆ шага, трёхлопастного — ¹/₉ и т. д. Винты с тремя и четырьмя лопастями стали устраивать, чтобы работа винта совершалась плавнее, и вначале придавали рабочей поверхности лопастей, то есть той, которая отбрасывает воду при переднем ходе, по-прежнему форму отрезков обыкновенной винтовой поверхности. Но оказалось, что такие В. при работе дают в корме сотрясения почти такой же силы, как и В. двухлопастные. Желая устранить эти сотрясения, стали менять как форму рабочей поверхности, так и лопастей. Было предложено множество разных систем гребных винтов, из которых наиболее распространены в практике следующие: В. — с прогрессивным шагом, В. — Гриффитса, В. — Гирша, В. — Манжена. Образование поверхности этих В. показано на чертежах 11 и 12 (таблица), причём производящая обозначена толстой линией. Устройство этих винтов с надлежащей ясностью может быть объяснено только при помощи чертежей, которые составляются следующим образом: задав элементы винта, то есть его диаметр d (так называется диаметр круга, описываемого крайней точкой лопасти), шаг h, относительную длину kh и число лопастей, а также форму и размер муфты, изображают В. в двух видах сзади и сбоку. Так, фиг. 3 представляет первоначальную форму четырёхлопастных винтов, для которых k = 1/10, то есть длина винта составляет 1/10 шага. Чертим круг диаметра d, и так как длина винта составляет 1/10 шага, то каждая лопасть в проекции на плоскости, перпендикулярной к валу, представится в виде сектора с углом при центре в 36°, муфта и вал — кругами. На боковом виде фиг. 3 (а) вертикально стоящие лопасти изобразятся прямоугольником с основанием = 1/10 h и высотой = d. Чтобы вычертить проекцию горизонтально стоящей лопасти, пересекают поверхность винта рядом цилиндров, каждый из которых пересекает лопасть по винтовой линии; все эти винтовые линии имеют один и тот же шаг h, но разные диаметры, а следовательно, и разные углы наклонения к плоскости вращения. Чтобы построить эти углы, откладывают от О длину О А, равную h/2π, и соединяют точку А с точками а 1, а 2 … углы а 1 АО, а 2 АО… и суть требуемые. Так как для изображения горизонтально стоящей лопасти нужны только малые доли соответственных винтовых линий вблизи точки О, где все они имеют в проекции точку перегиба, в которой касательная составляет с плоскостью вращения углы, равные углу наклонения, то эти части винтовых линий можно с достаточной точностью изобразить прямыми, параллельными Аа 1, Аа 2. Таким образом произошла центральная часть фиг. 3 (а), изображающая боковую проекцию горизонтально стоящей лопасти. Так как лопасть испытывает при вращении винта значительное давление, то, дабы она не изгибалась, ей надо придать надлежащую толщину; на чертеже изображают развернутые сечения лопасти вышеупомянутыми цилиндрами а 1, а 2,…

Пусть ab (см. фигуру) представляет собой развернутое сечение лопасти цилиндром радиуса r; хх есть ось вала. Если винт делает n оборотов в секунду, то линейная скорость вращательного движения элемента ab есть v 1=2n πr и направлена по перпендикуляру к валу; если скорость хода корабля есть v, то абсолютная скорость элемента ab представится диагональю параллелограмма, построенного на v (отложенной по оси хх) и v1, то есть будет V. Если бы скорость корабля v была равна nh, то направление V совпадало бы с направлением ab и переднее ребро лопасти встречало бы воду без удара.

Но оказывается, что за каждый оборот винта корабль подвигается вперед на длину, меньшую шага h, именно только от 9/10h до 8/10h, поэтому, чтобы не происходило удара лопасти о воду при переднем ребре, были предложены винты с прогрессивным шагом, то есть такие, у которых шаг при переднем ребре составляет от 19/10 до 8/10 шага при выходящем ребре, изменяясь постепенно. Нашли также выгодным изменить и форму лопастей, закруглив входящее ребро, и таким образом получился весьма употребительный четырёхлопастный В., изображенный на фиг. 4 (таблицы), который делается иногда и с постоянным шагом. Две лопасти изображены сполна, а другие две (горизонтально стоящие) урезаны. Фиг. 4 (а) представляет тот же В. сбоку; в средней части чертежа изображена в проекции горизонтальная лопасть. Стрелки показывают направление вращения В. при переднем ходе и направление движения корабля.

Гриффитс после долгих опытных изысканий над гребными винтами предложил В., изображенный на фиг. 5 (таблица), с прогрессивным шагом, относительно большего диаметра муфтой и лопастями, имеющими наибольшую ширину посередине; конец лопасти отогнут вперед приблизительно на 1/25 d, так что образующая её рабочей поверхности есть не прямая линия, как у обыкновенного В., а кривая. Работа такого В. оказалась весьма плавной и почти не сопровождается ударами и сотрясениями кормы. Винты Гриффитса были весьма распространены в практике и устанавливались на весьма многих кораблях и судах русского флота. В прилагаемой таблице даются для примера размеры этих винтов.

Название корабля	Число винтов	Число лопастей у каждого винта	Диаметр в футах и дюймах	Средний шаг в футах и дюймах	Число оборотов в минуту	Число индикаторных сил	Скорость в узлах
Клиперы
Опричник, Разбойник, Вестник и пр.	1	2	13΄ 10˝	16΄	95	1528	12,3
Фрегаты
Минин	1	2	19΄= 5,7912 м	27΄	64	5290	14,5
Владимир Мономах	2	4	17΄= 5,1816 м	20΄	86	7200	16
Дмитрий Донской	1	4	20΄ 16˝	21΄ 10˝	85	6016	16,2
Адмирал Нахимов	2	4	17΄= 5,1816 м	21΄	90	8000	16,4
Память Азова	2	4	17΄ 3˝	23΄	86	5750	16,2
Корабли
Пётр Великий	2	4	17΄= 5,1816 м	17΄ 6˝	95	8300	14,5
Император Александр II	2	4	17΄= 5,1816 м	23΄	84	8500	14,6

Лишь в последнее время на коммерческих судах винты Гриффитса уступают место винтам Гирша, изображенным на фиг. 6. Этот винт тоже с прогрессивным шагом, и кроме того, шаг у переднего ребра при основании лопасти меньше, нежели при её конце, средняя линия лопасти и образующая (линия) её рабочей поверхности суть дуги архимедовой спирали. Фиг. 6 изображает винт Гирша сзади, фиг. 6 (а) — сбоку. Стрелка при первом показывает направление вращения при переднем ходе, стрелка при втором — направление движения корабля. Обыкновенный В., в особенности четырёхлопастный, весьма сильно задерживает ход корабля под парусами, поэтому на рангоутных военных судах делали подъемные В. Чтобы уменьшить ширину винтового колодца, Манжен предложил В. с четырьмя лопастями, изображенный на фиг. 7 (таблица). На чертеже В. изображен сзади (а), сбоку (b) и сверху (с). Работа такого В. оказалась не менее выгодной, как и обыкновенного двухлопастного, ширина же его почти вдвое меньше, так что на деревянных судах винт Манжена, если его поставить вертикально, почти скрывался за передним ахтерштевнем. Вместо устройства подъемных винтов Модслей, а затем Бевис предложили В. с поворотными лопастями, так что, когда корабль вступает под паруса, В. ставится вертикально и лопасти поворачиваются параллельно диаметральной плоскости и, будучи даже на железных судах скрыты передним ахтерштевнем, не задерживают хода. На новых французских броненосцах типа «Tonnerre» поставлены В., напоминающие по форме лопастей, если на них смотреть сзади, винты Гирша; отличие же их состоит в том, что поверхность этих В. образуется прямой, наклонной к оси под углом около 120°. Таким образом, и лопасть В., составляющая отрезок поверхности, изображенной на фиг. 9 (таблица), уклонена под этим углом назад. Обыкновенно эти В. делаются с постоянным шагом.

Сперва уподобляли винт как бы штопору, который, ввинчиваясь в воду, двигает корабль вперед; ныне объясняют действие винта реакцией воды, причём одни исчисляют, какое сопротивление испытывает рабочая поверхность лопасти при её вращении и, взяв составляющую этого сопротивления по оси вала, получают ту силу, с которой винт толкает корабль; другие же исчисляют, какое количество движения сообщает винт воде в одну секунду, и по этому количеству движения находят движущую силу винта. Выше было упомянуто, что за каждый оборот винта корабль проходит путь, меньший шага; это явление называют скольжением винта. Скольжение обыкновенно выражается в %, и, зная шаг винта h, число его оборотов в секунду n и скорость хода корабля v, найдем скольжение в % по формуле

Обыкновенно s равно от 10 % до 20-25 %. Для определения размеров винта обыкновенно руководствуются данными, полученными из опытов над судами подобного типа и размеров, или же эмпирическими формулами и таблицами, составленными на основании таких испытаний. Но можно приближенно найти эти размеры таким образом: диаметр d винта определяется углублением корабля — винт надо ставить так, чтобы при вертикальном положении лопасти верхний конец её был погружен на 30-50 сант. при среднем углублении корабля. Выбрав диаметр, берут шаг h при выходящей кромке:

h = 1,50 d, если d не более 2 метров.

h = 1,25 d, если d от 2-4 метров.

h = 1,00 d, если d более 4 метров.

Принимая скольжение в 10 % — 20 %, например 15 %, находят число оборотов В. при желаемой скорости корабля v из условия 0,85Nh = 60 х 0,514v, где v есть скорость корабля в узлах (0,514 метра в секунду), h шаг В. в метрах, N число оборотов в минуту.

Изготовление

Самые большие гребные винты достигают высоты трехэтажного здания, а их изготовление требует уникальных навыков. Во времена, когда был создан винтовой пароход «Great Britain» на изготовление форм гребного винта уходило до 10 дней. Сегодня благодаря наличию компьютерных технологий роботизированный манипулятор делает это за пару часов. Форма винта вводится в компьютер, далее алмазное сверло на конце манипулятора вырезает из огромных пенопластовых блоков идеальную копию лопасти с точностью до 1 мм. Затем в готовую модель помещают смесь песка и цемента, чтобы получить точный оттиск. После того как бетон остынет, в форму, состоящую из двух половинок, соединяют вместе и заливают расплавленный до 3000 градусов металл.

Винт должен быть достаточно прочен, чтобы выдержать тысячи тонн давления и не подвергаться коррозии в соленой морской воде. Наиболее распространенными материалами для изготовления гребных винтов являются латунь, бронза, сталь, также специальные сплавы, например сплав куниаль — он имеет прочность стали, но гораздо лучше противостоит коррозии. Куниал может находиться в воде десятилетиями, не ржавея при этом. Для придания сплаву предельной точности к 80 % меди добавляется 5 % никеля, 5 % алюминия и 10 % других металлов; переплавка осуществляется при температуре 3200 градусов.

В последние годы для этих целей стали применять и пластмассы.

Преимущества и недостатки

Работает как движитель только при непрерывном или возрастающем темпе вращения, в остальных случаях — как тормоз. Ммаксимально достижимый КПД винта — 75 %; невозможность сделать «идеальный» винт, ввиду постоянного изменения условий его работы.

В сравнении с

веслом

• среднее КПД (ок. 30-50 %) не выше весла (а в ряде случаев ниже);

гребным колесом:

• плюсы: КПД колеса составляет около 30 %, КПД винта — около 40-50 %; меньшая масса.
• минусы:

водомётным движителем:

• плюсы:
• минусы:

Этот раздел не завершён.

См. также

• Гребное колесо

dic.academic.ru