Как определить шаг винта лодочного мотора

Рейтинг:   / 2

Выжимаем скорость

Подбор и доработка гребного винта

Иногда создается впечатление, что для отечественных водномоторников этот показатель является чуть ли не определяющим, способным полностью затмить все прочие качества мотолодки или катера.

По словам Александра, только за счет этого на серийной прогулочной лодке со стандартным мотором можно добиться до 10% прироста «максималки». Впрочем, одним лишь подбором готовых винтов, как правило, не обойтись — фанату скорости, поставившему себе цель выжать из лодки и мотора все возможное, надо быть готовым к тому, что винт придется подвергнуть некоторой доработке. Вообще-то дело это не из простых, особенно когда речь идет о гонках или установлении рекордов — недаром даже именитые гонщики прибегают при этом к услугам специалистов, но на»потребительском» уровне неплохих результатов можно добиться и «малой кровью», когда каких-либо особых знаний и навыков, а также специального оборудования не понадобится — необходимо лишь умение держать в руках напильник.

Но для начала, чтобы более отчетливо понимать, что придется сделать и почему, освежим в памяти несколько теоретических моментов.

Три кита

Как правило, большинству даже начинающих водномоторников известна разница между «тяжелым» и «легким» гребными винтами (о тех, кто при этом применяет метод взвешивания в руках, речь в данном случае не идет). Понятно также, что сами по себе винты не могут относиться к той или иной категории — употребляются эти понятия только применительно к конкретному комплекту «лодка плюс мотор» с определенной нагрузкой. «Тяжелый» не позволяет мотору развить рабочие обороты, а с «легким» стрелка тахометра уходит за пределы шкалы.

В обоих случаях двигатель работает в неоптимальном режиме и не выдает всей заложенной в него мощности. Многие возлагают ответственность за это исключительно на такой показатель, как шаг винта (рис. 1), определяемый углом наклона его лопастей относительно ступицы. (Рискуя навлечь на себя гнев истинных «технарей», все же определим его для простоты дела как расстояние, которое прошел бы винт за один полный оборот, будь он не в воде, а в твердых ответных направляющих — наподобие болта, ввертываемого в гайку).

Рис. 1 Шаг винта можно условно представить как расстояние, котороe он пройдёт за один оборот в неподвижном и жестком резьбовом канале (а). Многие спрашивают, не изменяется ли шаг по длине лопасти, ведь каждая из них тоже «закручивается винтом». Нет, подавляющее большинство винтов для подвесных моторов имеют один и тот же шаг что у ступицы, что на концах лопастей. Разница углов объясняется разницей диаметров и, соответственно, длин окружностей. Вот, например, под какими углами располагается на разных диаметрах лопасть у гребного винта шагом 400 мм и диаметром 420 мм (б). Кстати, именно так и делаются угольники для контроля винта на шаговой плите. Винты с переменным по длине лопасти шагом можно встретить только у спортсменов, и достигается это, как правило, рихтовкой. На рисунке (в) показано построение контрольных угольников для того же винта, шаг которого начиная с диаметра 200 мм либо увеличен до 45° мм (красные линии), либо уменьшен до 35° мм (синие линии).

Изменение шага действительно позволяет привести обороты мотора в норму: при «недокруте» ставим винт меньшего шага («полегче»), при «пе-рекруте» — наоборот. Казалось бы, цель достигнута — используются все 100% мощности, так что, вроде бы, и максимальной скорости мы добились. Но не все так просто, и скоростные резервы наверняка остались неисчерпанными.

Для того чтобы понять причину, вновь обратимся к параллели с болтом и гайкой. Если, скажем, использовать электрический гайковерт, то болт с более крупным шагом нарезки будет завернут на место раньше такого же, но с мелкой резьбой. Причем быстрее определенного предела выполнить эту работу не выйдет, поскольку скорость продвижения болта ограничена двумя неизменными показателями — частотой вращения патрона и шагом резьбы.

Все сказанное можно в какой-то мере отнести и к гребному винту, установленному на лодке — за тем лишь исключением, что работает он в воде и по причине проскальзывания перемещается при каждом обороте не на заложенную величину шага, а на меньшее расстояние. И даже если этим «отставанием», которое вызывается не только особенностями среды, но и рядом других факторов, пренебречь, у него тоже есть свой скоростной «потолок», зависящий от частоты вращения и шага.

Определить его можно при помощи такой простейшей формулы, как VT=0.001524nhk, где VT — «идеальная» скорость в километрах в час, h — шаг винта в дюймах, n — рабочая частота вращения коленвала в оборотах в минуту и k — передаточное отношение понижающего редуктора, обычно отображаемое в виде дроби, например, 12:37.

Чтобы получить цифру, более-менее близкую к реальной, Александр Беляевский советует уменьшать «теоретический» результат на 20%, и здесь проще использовать готовую формулу Vn=0.001219nhk, в которой поправочный коэффициент уже учтен — при тех же условиях получаем 55 км/ч. Конечно, в зависимости от обводов лодки, ее веса и ряда иных факторов разница может оказаться и несколько иной, но в целом с порядком достижимых скоростей мы определились. И если вы рассчитывали на более существенный показатель, остается только увеличивать шаг — заложенную фирмой-изготовителем мотора рабочую частоту вращения коленвала, при которой достигается наиболее оптимальное соотношение мощности, крутящего момента и ресурса, во-первых, просто не удастся увеличить в существенных пределах, а во-вторых, такая мера приведет прежде всего к резкому уменьшению ресурса.

Но вот незадача — винт шагом 15 дюймов мы поставили как раз взамен 17-дюймового, который вполне устраивал нас по расчетной скорости (чуть более 60 км/ч), но на практике оказался чересчур «тяжелым» и не позволял мотору раскрутитьея до положенных оборотов!

Тут сразу вспоминается пословица «нос вытащишь — хвост увязнет», но выход из положения все-таки есть, если не зацикливаться на значении шага и вспомнить про такие показатели винта, как диаметр и дисковое отношение (рис. 2). Оба они так или иначе определяют такой важный фактор, как площадь лопастей, от которого, в свою очередь, напрямую зависят создаваемый упор и сопротивление, влияющие на обороты.

Рис. 2 «Легким» или «тяжелым» применительно к конкретной лодке или мотору винт является не только из-за своего шага — большую роль играют также его диаметр и так называемое дисковое отношение, то есть отношение общей площади лопастей к площади круга, определяемой диаметром. Дисковое отношение влияет и на эффективность винта при разных частотах его вращения. Чем больше, тем лучше приемистость и упор на относительно небольших оборотах, но платить за это приходится некоторым снижением максимальной скорости

В общем, «тяжелым» или «легким» винт может оказаться не только из-за своего шага — влияние оказывают все три «кита» в равной степени. Можно упомянуть еще и так называемый «отброс» — угол отклонения лопастей относительно гребного вала (рис. 3), но на нашем начальном уровне этот тонкий момент вполне можно опустить.

Рис. 3 Этот угол установки лопасти специалисты именуют «отброс». С его помощью тоже можно сделать винт более «тяжелым» или «легким», но откорректировать его, как и шаг, в домашних условиях достаточно сложно.

И если откорректировать шаг или отброс достаточно сложно (кроме хороших профессиональных навыков и опыта требуется специальное оборудование), то уменьшить площадь лопастей за счет диаметра или дискового отношения с технологической точки зрения проще простого. Именно по такому пути Александр Беляевский и советует пойти при настройке «потребительской» лодки на максимальную скорость.

…Подпилю ее немножко. Чтобы не уподобиться герою популярного стишка, действовать необходимо по принципу «семь раз отмерь, один раз отрежь». Спешка и стремление получить вожделенный результат с первой попытки чреваты риском погубить дорогостоящий винт или в лучшем случае получить слишком «легкий» вариант, пригодный разве что для использования с большой нагрузкой.

Кстати, в идеале стоит иметь на борту как минимум два гребных винта — «скоростной» для экипажа из одного-двух человек без багажа и «грузовой» на те случаи, когда выходить на воду приходится с полным комплектом пассажиров и большим количеством вещей. Надо сказать, что второй вариант, несмотря на название, тоже не остается за флагом борьбы за скорость, и порядок доводки такого винта ничем принципиально не отличается от изложенного ниже.

В ходе подбора и доработки винта нам обязательно понадобится тахометр, а также любой прибор для измерения скорости — приемник GPS или спидометр, работающий по принципу манометра. Не секрет, что последние нередко врут, но, по крайней мере, изменения скорости в ту или иную сторону засечь с их помощью можно.

Итак, порядок действий приблизительно таков.

Первым делом при помощи формулы h=Vп/0.001219nk, представляющей собой преобразованный вариант уже упомянутой зависимости с учетом 20-процентной «скидки», примерно определим, с винтом какого шага можно достичь интересующую скорость. Здесь советуем реально смотреть на вещи и не задавать высот, взять которые заведомо не удастся. В наиболее распространенном диапазоне скоростей 50-60 км/ч лучше теоретически закладывать прибавку примерно в 10-15 км/ч, не более (причем далеко не факт, что получите ее на практике, особенно если вам повезло и проданный в комплекте с мотором винт и без того максимально соответствует лодке). В качестве «стартового ориентира» используйте информацию о максимальных скоростях, достигнутых на аналогичных лодках, а также собственные результаты, полученные с имеющимся винтом.

Имейте в виду, что даже при всех скрытых возможностях пропульсивной установки, позволяющих наращивать скорость, в роли «ограничителя» может выступить сама лодка. У каждого корпуса есть свои скоростные пределы, превышение которых может быть чревато серьезными проблемами с управляемостью, и если с имеющимся винтом на максимальном режиме наблюдается, к примеру, продольная и поперечная раскачка с зарыскиваниями, «разгонять» лодку дальше просто опасно — неприятные симптомы могут выйти на угрожающий уровень.

В первом приближении подыскать винт необходимого шага для той или иной модели мотора лучше всего при помощи специальных таблиц, в которых указаны весовые и размерные показатели лодок — их публикуют практически все фирмы-производители подвесных моторов и гребных винтов. В принципе, приведенные в них рекомендации более-менее соответствуют действительности, хотя доверять указанным показателям скорости можно далеко не всегда — нередко они слишком близки к «идеальным» расчетным цифрам. Хорошо, если перед покупкой у вас есть возможность испытать сразу несколько вариантов, отличающихся по шагу и диаметру. Некоторые торговые фирмы специально держат комплект «тестовых» винтов на подобные случаи, но такая практика, увы, не столь широко распространена.

Поскольку вы нацелены на максимальную скорость, винт-основа потребуется максимально большого шага, и вполне естественно, что он окажется для вашей лодки тяжеловат, тем более что и диаметр с учетом последующей обработки рекомендуется выбирать самый большой из имеющихся. Но, тем не менее, при выборе соблюдайте два простых правила. Во-первых, он должен в любом случае выводить лодку на глиссирование — пусть «туго» и с минимальной нагрузкой, а во-вторых, на полном газу «недобор» оборотов по сравнению с рекомендуемым производителем режимом не должен превышать 1000 об/мин. В противном случае есть риск, что доработки, которые придется осуществить в незапланированных масштабах, не принесут желаемого результата.

Ну а дальше, собственно, остается удалить с винта то, что мешает мотору раскрутиться до положенных оборотов. Уменьшать площадь лопастей можно двумя способами. При первом подрезаются их кромки, отчего лопасти превращаются в узкие «ножи» (рис. 4). Такой способ, к которому часто прибегают гонщики, Александр Беляевский для «потребительских» винтов не рекомендует, поскольку уменьшение дискового отношения сопряжено с рядом тонкостей. В частности, возможно заметное снижение приемистости и упора на промежуточных и разгонных режимах (наибольшая тяга при относительно невысоких оборотах обеспечивается как раз при большом дисковом отношении, и именно поэтому, например, при буксировке воднолыжников и парашютистов наиболее эффективны винты с широкими «лопухами» или четырехлопастные).

Рис. 4 Чтобы сделать этот гоночный винт, изменили не диаметр, а дисковое отношение — за счёт значительной подрезки выходных кромок. Площадь лопастей уменьшена по сравнению с исходным вариантом практически наполовину. Применять такой метод, «разгоняя» прогулочные лодки, не рекомендуется из-за уменьшения упора на переходных режимах.

Уменьшение площади лопастей за счет изменения диаметра — более спокойный и прогнозируемый вариант, да и технологически он проще.

Главное, как уже говорилось, действовать без спешки, постепенно, и не лениться проводить промежуточные испытания. По словам Александра Беляевского, уменьшение длины каждой из лопастей на 8-10 мм вызывает рост частоты вращения коленва-ла примерно на 250-300 об/мин. От размера самого винта это соотношение, как правило, не зависит, но постоянный контроль полученных результатов не повредит.

Разметку достаточно сделать только на одной из лопастей, лучше всего в три приема -вначале провести линию, более-менее соответствующую окружности уменьшенного диаметра (высокая точность тут не обязательна), потом «отхватить» небольшой участок входной кромки и завершить новую конфигурацию лопасти небольшим скруглением на конце выходной (рис. 5). Саму же выходную кромку, обычно снабженную отгибом-интерцептором, не трогайте ни под каким видом, предупреждает наш консультант!

Рис. 5 Предварительная разметка лопасти при уменьшении диаметра винта. Особая точность тут не требуется — просто попытайтесь повторить в уменьшенном виде существующую конфигурацию.

Далее лопасть-образец обрабатывается по контуру напильником (для быстроты черновую обработку можно сделать на наждачном круге), после чего ее очертания легко перенести на остальные при помощи простейшего бумажного шаблона. Александр делает это так: бумажная заготовка подгоняется к ступице (рис. 6), обжимается по контуру и обрезается ножницами по полученному «слепку» (рис. 7). Кстати, если руки слегка испачканы машинным маслом или алюминиевой пудрой, оставшейся после опиливания, контур получается более отчетливым.

Рис. 6 Вначале бумажную заготовку шаблона нужно подогнать к ступице

Рис. 7 Самый простой способ перенести контуры лопасти на шаблон — это сделать бумажный «слепок».

После того, как по бумажному шаблону опилены остальные лопасти, винт можно установить на лодку и проконтролировать обороты на полном газу. Если по-прежнему наблюдается «недокрут», лопасти придется еще немного подрезать, а когда частота вращения в норме, их можно обработать вчистую, немного завалив острые кромки на концах и придав входным обтекаемую форму со стороны нерабочих поверхностей лопастей (рис. 8). До этого этапа у нас остается возможность «малой кровью» подкорректировать в сторону увеличения и шаг — если подпилить рабочие поверхности лопастей так, как показано на рис. 9. При аккуратной работе плоским напильником контроль на шаговой плите (рис. 10) может и не понадобиться, поскольку соответствующие кромки лопасти сами по себе служат надежными ориентирами.

Рис. 10 При доработке винта за счёт диаметра и дискового отношения шаговая плита не нужна, но если вы планируете расширить и усложнить свои эксперименты с винтами, это приспособление вам пригодится. Саму плиту можно заказать токарю или фрезировщику, но есть и иной способ — например, выпилить необходимые кольца или сегменты электролобзиком и наклеить их на твёрдую основу. Такой метод, кстати, обеспечивает и строго одинковую глубину канавок. При установке валика тоже необходима высокая точность, поскольку от него зависит параллельность плиты и плоскости вращения винта (для центровки обычно используют распорные конусные втулки). Опирать винт ступицей непосредственно на плиту не рекомендуется. Щаговые угольники должны располагаться в канавках строго перпендикулярно плите, поэтому их фиксируют пластилином.

Многие спрашивают, надо ли удалять литьевые выступы в корневой части лопастей у ступицы (рис. 11). По словам Александра Беляевского, это лишь напрасная трата сил и времени, поскольку расположены они в нерабочей зоне и на общее сопротивление влияния практически не оказывают. Полировка «потребительского» алюминиевого винта до блеска специальными пастами — тоже предрассудок. После обработки его достаточно ошкурить и по возможности покрасить водостойкой эмалью.

Рис. 11 Удалять литьевые выступы у ступицы нет смысла — они находятся в нерабочей зоне и практически не оказывают влияяния на общее сопративление. Полировка алюминиевого винта желаемой прибавки скорости тоже не даст.

 Приступая к работам по «выжиманию скорости», не забывайте о том, что на этот показатель помимо характеристик гребного винта оказывают влияние и другие факторы. Прежде всего это относится к сопротивлению подводной части мотора, напрямую зависящему от того, насколько глубоко она погружена в воду. Кстати, пользуясь случаем, развенчаем распространенный миф о суперкавитирующих и полупогруженных винтах. Многие убеждены, что они хороши сами по себе и бьют обычные по всем параметрам, но на скоростных лодках, прежде всего гоночных, их используют, что называется, не от хорошей жизни — просто только с их помощью подводную часть подвесного мотора или угловую колонку удается поднять как можно выше из воды, уменьшая сопротивление.

В общем, перед тем, как дорабатывать винт, поэкспериментируйте с высотой установки мотора (как правило, транцевые крепления лодки переместить сложно, и действовать приходится в пределах, ограниченных шагом крепежных отверстий в подвеске мотора). Имейте в виду, что критичной зоной с точки зрения сопротивления является антикавитационная плита, которая должна располагаться либо выше, либо ниже среза транца, но ни в коем случае не совпадать с ним. (На легких лодках наш консультант советует любителям скорости устанавливать мотор так, чтобы она оказывалась на 2-3 см выше днища, хотя бывают и исключения). И хотя с точки зрения скорости, чем выше — тем лучше, здесь тоже стоит знать меру: при излишне поднятом моторе будьте готовы к целому ряду неприятных явлений, начиная от подхватов воздуха винтом в поворотах и заканчивая его быстрым разрушением под воздействием кавитации. Кроме того, это может вызвать и эффект, противоположный ожидаемому — из-за уменьшения длины рычага, образуемого колонкой, лодка может вяло реагировать на триммер и «рыть носом», в то время как наивысшая скорость обычно достигается при максимальном кормовом дифференте, когда лодка идет «на пятке».

Вкратце резюмируя основные положения нашей очередной консультации, повторимся: главное — это разумный и взвешенный подход, требующий постановки реальных задач и их последовательного решения. Быстрота, к которой мы стремимся на воде, в процессе работы способна только навредить. При этом полной гарантии успеха дать невозможно -в процесс вовлечено слишком много разнообразных факторов, полностью оценить которые вряд ли удастся даже владельцу конкретной лодки и мотора. Однако, как показывает опыт, взяв изложенные советы за основу, заметно улучшить скоростные характеристики мотолодки или катера более чем реально.

Многие рекомендации носят чисто практический характер и основаны на многолетнем опыте. Поэтому редакция не стала изменять некоторые спорные моменты, например, приводимое в статье утверждение о малой эффективности полировки гребного винта.

«Катера и Яхты» №195 (2005 год)   

lovchii74.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. Эти 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

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

Подбор гребного винта для начинающих

• Электронная почта

В этой публикации мы постараемся доступно дать рекомендации по подбору гребного винта для вашего лодочного мотора.

Вам наверняка уже известно, что для лодочных моторов существует множество гребных винтов. Одни отличаются формой, количеством лопастей, материалом изготовления. Другие вообще с виду похожи друг на друга как две капли воды. Но давайте будем постепенно прояснять ситуацию. У всех гребных винтов есть три общих параметра. Это шаг, диаметр и количество лопастей.

Шагом винта является расстояние, которое пройдет винт в идеально твердой среде за один оборот. Раз речь идет о расстоянии, значит, и шаг необходимо измерять в соответствующих единицах. Обычно это дюймы или миллиметры. Хотим оговориться, что в реальных условиях винт не будет проходить указанное в шаге расстояние т.к. вода не является идеально жесткой средой и у винта будет наблюдаться эффект проскальзывания.

Диаметр винта измеряется по внешней стороне лопастей. Напрямую по этому параметру можно только косвенно определить тип винта (является ли винт тяговым или скоростным). Больший диаметр винта дает лучший упор и предотвращает проскальзывание под большой нагрузкой. Обычно диаметр винта определяется конструкцией самого двигателя и подбирается максимально возможным для данного мотора. Из теории. Если имеем два винта с одинаковым шагом но разными диаметрами, то винт с большим диаметром даст больший упор и большую нагрузку на мотор.

Простой параметр, который указывает на количество лопастей гребного винта. Наибольшее распространение получили винты с тремя лопастями. Они доказали свою универсальность и подходят для подавляющего большинства маломерных гражданских судов. Тем не менее, начинают набирать популярность винты с четырьмя лопастями. Они обеспечивают больший упор и позволяют уменьшить время выхода судна в режим глиссирования.

Итак, перейдем непосредственно к рекомендации по подбору винта. Сразу скажем, что точно подобрать винт к конкретному комплекту лодка+мотор+вес можно только экспериментальным путем. Но есть ряд теоретических правил, которые помогут подобрать винт. Для расчета нам понадобятся некоторые данные, часть которых можно найти в инструкции по эксплуатации вашего мотора. Итак, нам необходимо знать максимальные обороты двигателя (измеряются в количестве оборотов коленчатого вала в минуту, например 5000-6000 об/мин), передаточное число редуктора, которое обычно изображается в виде дроби (например 1.85:1), статистически достижимую скорость моторной лодки (следует применять реальные параметры, соотнося мощность мотора и общий вес комплекта). Мы хотим сказать, что не следует требовать от мотора в 10 л.с. скоростей в 60 км/ч при полном весе комплекта в 400 кг. Необходимо использовать реально достижимые параметры. Зная эти параметры, подставим их в универсальную формулу:

H=20,5*V/n

Где:

H – Шаг в дюймах, который мы подбираем;

n – Количество оборотов гребного вала винта (не следует путать этот параметр с оборотами коленчатого вала двигателя).

Давайте разберемся на примере. Допустим мы имеем надувную лодку и мотор Yamaha 15FMHS (15 л.с.). Мы хотим достичь реальной скорости 40 км/ч при легкой загрузке. Знаем, что максимальные обороты данного мотора составляют 5500 об/мин. Передаточное число редуктора 2.08. Вычислим частоту вращения вала гребного винта (параметр “n”) по формуле:

n=W/L

Где:

W – Частота оборотов коленвала лодочного мотора, об/мин;

L – Передаточное число редуктора.

Сначала найдем частоту вращения вала гребного винта: n=W/L=5500/2.08=2644 об/мин

Рассчитаем шаг по формуле: H= 20,5*V/n=20,5*40/2644=0,31м или 12 дюймов.

Подставив данные в формулу, получили шаг в 12 дюймов. Этот винт является винтом с максимально доступным шагом для данного мотора. Мы не рекомендуем выбирать винты с максимальным шагом т.к. любой дополнительный вес может создать условия, при которых мотор не разовьет своих максимальных оборотов, как итог – снижение скорости и повышенный износ мотора. Вместо этого есть рекомендация взять винт на шаг меньше расчетного. Единственное исключение – стальные полированные винты. В силу своего веса они работают как маховик, имеют большую инерцию и снижают нагрузку на вал мотора.

Итак, примерный шаг найдет. Настало время испытать его. Винт считается правильно подобранным, если при ходовых испытаниях мотор развивает свои максимальные обороты на текущей лодке с текущей загрузкой. Чтобы в этом удостовериться, необходим тахометр (прибор, который замеряет обороты двигателя). Но все мы, когда подбираем винт, преследуем цель достичь оптимальных разгонных характеристик и итоговой скорости. Эти параметры у каждого свои. Кто-то предпочитает быстрый разгон (например, в замусоренном водорослью водоеме) и тогда выбор будет в пользу винтов с меньшим шагом, кто-то плавный разгон, но большую итоговую скорость (тогда подбирают больший из возможного шаг). В любом случае помните, что мотор должен выходить на свои рабочие/максимальные обороты. Это будет свидетельствовать о том, что мотор отдает свою полную мощность и работает в штатном режиме. Винт с меньшим шагом всегда будет предпочтительней винта с большим шагом т.к. может выступать в роли запасного или при превышении штатной загрузки в роли тягового. Скоростные винты обычно имеют более узкое поле применения.

P.S. Материал продолжает дорабатываться и изменяться. Если у вас есть вопросы или пожелания, пожалуйста, присылайти их на электронный адрес, указанный внизу сайта

• Назад
• Вперёд

moto-lodki.ru

Предлагаю в этой теме делиться своим опытом по настройке лодочного мотора, а именно по подбору гребного винта
Для начала предлагаю для обсуждения статью по этому вопросу:
Настройка лодочного мотора. Как выбрать гребной винт.

На автомобиле с ручной коробкой передач мы, обычно, не пытаемся передвигаться на первой передаче на скоростях, для которых она не предназначена. 50 км/ч — и у нас уже как минимум, третья. Да и не хватит передаточных чисел первой передаче. Мотор будет раскручен до предельных оборотов, а машина ехать быстро не сможет.
С лодочным мотором почти все тоже самое. На больших судах роль коробки передач может выполнять дистанционное изменение угла атаки лопастей гребного винта, на наших маленьких лодках мы можем играть нагрузкой на мотор, только переставляя сам винт.
В большинстве случаев, мы выбираем основной гребной винт для крейсерского режима передвижения при средней загрузке лодки и запасной, как правило, грузовой.
Исключая заблуждения о назначении «грузовых» и «скоростных» гребных винтов, основная цель в его подборе — дать возможность работать мотору в его нормальном диапазоне оборотов, выдавать свою полную мощность и крутящий момент.
Для подбора винта необходим тахометр, если определение частоты вращения коленвала мотора на слух является проблемой. Подойдет даже цифровой дешевый китайский, установка которого занимает минуты полторы. Единственная мелочь — не все показывают точное значение, а так же надо смотреть, совместим ли он с четырехтактными или с двухтактными моторами. Впрочем, если нет — то можно изменить схему подключения, либо перемножить значения на два.
Но этот вариант — для маломощных лодочных моторов, на которых игра с винтами особого смысла не имеет, да и выбор характеристик там более, чем скромный. А на лодках с моторами помощней — тахометры, как правило, врезаны в приборную консоль.
Самым нежелательным явлением для двигателя является перекрут — превышение максимально допустимых паспортных оборотов. Вызывает огромные нагрузки на узлы мотора, на которые производитель не рассчитывал. При этом нарушается внутренняя работа смазочного механизма.
Из-за большой скорости вращательных и поступательных движений, нарушается целостность масляной пленки, покрывающая детали, задиры поршней и цилиндров, разрушение деталей ДВС — обычное дело для режимов работы выше расчетных. При постоянном проявлении — вызван параметрами гребного винта. При кратковременном — вентиляцией и кавитацией.
На небольших моторчиках перекрут — довольно редкое явление, чаще встречается обратное — недокрут, как следствие выбора слишком большой и тяжелой лодки для данного мотора. Самое бы время изменить одну из характеристик винта.
Диаметр — один из основных параметров. Для портативных моторов существует только возможность прикупить винт от предшествующей по мощности модели. На нем же будет изменен и еще один параметр — шаг винта. Это теоретическое расстояние в дюймах или в мм, пройденное винтом за один оборот в условно твердой среде без учета коэффициента скольжения, как если бы мы вкручивали его в пенопласт.
Каждый пройденный винтом в пенопласте дюйм за один оборот — снизит количество оборотов коленвала мотора на 180 — 220 об/мин, добавив на мотор дополнительную нагрузку и увеличив недокрут. Соответственно, что бы вернуть мотору номинальный режим его работы, для большинства лодочных моторов — 5000-5700 об/мин, следует уменьшить либо шаг винта, либо его диаметр.
Для решения проблем, связанных со скоростью выхода лодки в режим глиссирования, при использовании шага и диаметра, позволяющих работать мотору без перегрузок в своем номинальном диапазоне оборотов, можно применить не трех-, а четырехлопастные винты. Время выхода уменьшится, на крейсерском режиме может сократиться расход топлива, хотя конечная максимальная скорость может стать несколько ниже из-за дополнительного сопротивления и меньшего КПД относительно трехлопастного. Зато работа винта станет более плавной и менее шумной.
К тому же при использовании четырех лопастей, гораздо позже наступает явление кавитации. Кавитация — процесс, проявляющийся при увеличении разницы давления, в нашем случае, на разных сторонах лопастей. В какой-то момент времени, на передней стороне лопасти создается сильное разряжение, при котором происходит закипание и парообразование внутрь воды.
При встрече этой смеси на границе лопасти с областью высокого давления, происходят микровзрывы из-за схлопывания пузырьков воздуха. КПД такого микровзрыва довольно высок. Примерно, как у зубила и молотка. Это иногда чувствуется через корпус судна. Происходит выкрашивание кромок лопастей. Поэтому этот процесс так же называют кавитационной эрозией.
При ее частом воздействии, побитые кромки лопастей начинают еще более способствовать ее созданию, в конечном счете, разумеется, сильно теряя свой КПД. Увеличение площади лопастей и диаметра винта отодвигают момент ее появления, но на скоростных судах избежать ее не представляется возможным. Поэтому проектируются гребные винты, способные работать в условиях кавитации.
Грамотно подобранный гребной винт должен на крейсерском режиме движения создавать упор, примерно равный сопротивлению корпуса лодки. Но учитывая непостоянную величину загрузки лодки, при желании использовать для разных целей один винт, есть смысл установить более гидродинамически легкий, т.е., с меньшим шагом.
Тогда, при передвижении на не загруженном судне, необходимо контролировать обороты, сбрасывая их, во избежание перекрута.
Мотор, который не может с установленным «тяжелым» винтом развить оптимальных оборотов, почти так же быстро превратится в скульптуру, как и «перекрученный». Нагрузки на механизмы, перегревы и т.д., будут почти такие же, но по обратной причине.Плюс ко всему, на простых версиях электрики, будут проблемы с зажиганием.
Сталь для винта — прекрасный материал. Особенно, для соленых вод. Учитывая прочность стали, толщину лопастей можно существенно
уменьшить, по сравнению с алюминием. И при таких же параметрах, можно смело брать винт на шаг больше. Мотор будет развивать такие же обороты, скорость возрастет, а кавитация не будет наносить винту из стали такой же ущерб, как на алюминиевом.
Немного больший вес стального гребного винта пугать абсолютно не должен, редуктор рассчитан на гораздо большие нагрузки. Прекрасно предохраняет шестерни редуктора от резкого пуска при включении передачи впрессованная прорезиненная втулка — демпфер, которая именно для этого и была создана, а не для предохранения редуктора от удара о подводное препятствие, вопреки многим заблуждениям.
Затем она перебралась и на маленькие моторчики, вытеснив шпонки. В некоторых случаях она помогает, если винт установлен правильно, и установочный комплект не зажимает его, как в тисках. Но в большинстве случаев, сработать она не успевает.
Обычно, на маленьких лодочных моторах, гребной винт получается прочней шестерен и вала редуктора. Вал гнется, а шестерни весело разлетаются. На больших моторах мощные редуктора гнут и ломают гребные винты. На случай сворачивания втулки, некоторые производители гребных винтов предусматривают комплект для самостоятельной ее замены. В большинстве же случаев, демпфер впрессован в заводских условиях.
Стальной гребной винт, благодаря еще одному заблуждению, кажется из-за прочности материала при ударе более разрушительным для редуктора. Как показывает практика, это совсем не так. Жесткий алюминий при ударе всю энергию передает редуктору, а стальной — часть ее тратит на деформацию себя, любимого. До недавнего времени все любители велопутешествий отдавали предпочтение стальным рамам велосипеда, даже не смотря на ее вес. Сталь гораздо лучше гасит вибрации, гораздо долговечней, а когда, наконец, исчерпает свой ресурс, предупреждает хозяина об этом появлением маленьких трещинок.В отличие от алюминия, который, накопив усталостные внутренние повреждения, разваливается сразу и без предупреждения.
Пребывая далеко от дома и магазина с лодочными гребными винтами, и имея при этом один винт, который установлен на моторе, лучше пусть он будет стальной. Даже сильно деформированный, его можно выправить на камне у берега. С алюминием, ясное дело, такой фокус не пройдет.
За состоянием гребного винта надо тщательно следить. Сколы от удара, погнутости и тому подобное — вносят серьезный дисбаланс при вращении на высоких оборотах, вызывают кавитацию и серьезно снижают КПД. И не стоит приобретать дешевые винты неизвестного мастера, особенно китайского, вдвойне неизвестного. Такой, с виду нормальный винт, может иметь, например, различную толщину лопастей и , соответственно, их вес. А это в скором времени приведет к ремонту редуктора вашего мотора.