Кольцевая профилированная насадка
На тяжелом водеизмещающем катере трудно получить высокий КПД гребного винта, если он приводится от высокооборотного
автомобильного двигателя или подвесного мотора. Винт в этих случаях работает с большим скольжением н не развивает
необходимый упор. Особенно велики потери мощности на винте, если он имеет недостаточный диаметр и шаговое отношение
менее H/d=0.5.
Кроме снижения частоты вращения гребного винта, заметный эффект в таких случаях дает применение кольцевой
направляющей насадки (рисунок 7), представляющей собой замкнутое кольцо с плоско-выпуклым профилем. Площадь входного
отверстия насадки больше, чем выходного; винт устанавливается в наиболее узком сечении и с минимальным зазором между
краем лопасти и внутренней поверхностью насадки; обычно зазор не превышает 0.01 D винта. При работе винта засасываемый
им поток вследствие уменьшения проходного сечения насадки увеличивает скорость, которая в диске винта получает
максимальное значение. Благодаря этому уменьшается скольжение винта, повышается его поступь. Вследствие малого зазора
между краем лопасти и насадкой уменьшается перетекание воды через край, что также повышает КПД винта.
Рисунок 7. Кольцевая профилированная насадка: а – расположение гребного винта;
б – размеры и профиль насадки.
Небольшой дополнительный упор создается и на самой насадке, которая обтекается потоком воды подобно крылу.
На каждом элементе насадки возникает подъемная сила, которая дает горизонтальную составляющую, направленную вперед.
Сумма этих составляющих и образует дополнительный упор.
Очевидно, что применение комплекса винт-насадка сопровождается повышением пропульсивных качеств судна до тех пор,
пока потери мощности на преодоление сопротивления насадки не превысят увеличение упора винта, достигнутое с ее помощью.
Для оценки эффективности насадки можно воспользоваться диаграммой, представленной на рисунке 8. По ней можно установить,
на сколько повысится ηн-КПД комплекса винт-насадка по сравнению с КПД η открытого винта.
Кривые построены для оптимального диаметра винта в зависимости от коэффициента K’n,
вычисляемого по заданным значениям скорости, частоты вращения винта и мощности, подводимой к винту:
| K’n= | va | 4√ | pva |
| √n | Ne |
a24e
Применение насадки становится выгодным при К’n<2.9.
Рисунок 8. Увеличение КПД и изменение элементов гребного винта при установке насадки в зависимости
от величины коэффициента K’n
Подсчитав значение К’n, можно по графику, представленному на рисунке 8, найти относительную
поступь λ. и шаговое отношение винта H/D, а затем определить диаметр винта
| D= | va |
| λ*n |
Благодаря применению насадки удается повысить скорость катера на 5-8% (и даже до 25% на тихоходной лодке с
двигателем, имеющим большую частоту вращения). При скоростях около 20 км/ч установка насадки нецелесообразна.
На быстроходных лодках с увеличением скорости винт становится менее нагруженным, а сопротивление насадки возрастает.
Насадка является хорошей защитой гребного винта от повреждений, благодаря постоянному заполнению водой не
позволяет ему обнажаться при килевой качке. Иногда направляющие насадки выполняют поворачивающимися относительно
вертикальной оси, в результате отпадает необходимость устанавливать руль.
Применение насадок целесообразно и на подвесных моторах, устанавливаемых на тихоходных судах водоизмещающего типа.
На 25-30-сильном подвесном моторе целесообразно использовать насадку на судне водоизмещением более 700 кг (например,
на катерах, переделанных из военно-морских ялов, и парусно-моторных яхтах). На моторах мощностью 8-12 л.с. насадка
полезна уже при водоизмещении более 400 кг.
Рекомендуемые размеры насадки и ее профили показаны на рисунке 7. Длина насадки принимается обычно в
пределах Lн (0.50÷0.70) D диаметра винта. Минимальный диаметр насадки (место, где устанавливается
гребной винт) располагается на расстоянии А=(0.35÷0.40) D от входящей кромки насадки. Наибольшая толщина
профиля δ=(0.10÷0.15) Lн.
Насадку можно выточить из предварительно согнутой в обечайку толстой алюминиевой полосы или выклеить ее из
стеклопластика на болване. Все поверхности насадки следует тщательно отполировать для снижения потерь на трение.
На подвесном моторе насадку прикрепляют к антикавитационной плите, для чего снаружи насадки делают “лыску”,
образующую плоскость. Внизу кольцо крепят к шпоре мотора.
Справочник по катерам, лодкам и моторам.
под редакцией Г.М.Новака
Как выбрать винт
Гребной винт на любом моторизированном плав-средстве – самая важная составляющая силовой установки. От его правильного выбора зависит приемистость, скорость, экономичность. На рынке России представлены различные производители гребных винтов. Коротко об основных направлениях в производстве и отличиях продукции разных производителей. Большинство производителей моторов устанавливает винты собственного производства. Это понятно, потому как лучший способ преобразовать мощность мотора в эффективную скорость – проектирование и разработка гребного винта, соответствующего характеристикам самого мотора.
Собственное производство гребных винтов имеют все лидеры в производстве силовых установок для лодок и катеров. Но есть и исключение из правил. Honda и Tohatsu устанавливали и устанавливают гребные винты компании Michigan и Solas.
Нужно заметить, что все производители силовых установок (как подвесных моторов, так и стационарных двигателей с угловыми колонками) рекомендуют устанавливать оригинальные винты. Но мы то люди “себе на уме” и не собираемся просто так на слово верить каким-то дядям, которые, к сожалению, стараются не только продать нам винт, но при этом еще и заработать.
По поводу “хорошести” оригинальных винтов поговорим ниже, но тут нужно заметить, что устанавливая на свой мотор гребной винт с другим шагом, всегда удобнее устанавливать именно оригинальный винт, поскольку кроме шага винт имеет еще несколько важных характеристик, которые у разных производителей могут отличаться. В результате, заменив оригинальный винт на винт другого производителя с тем же шагом, вы можете не получить ожидаемый эффект (если установите, например, на мотор Yamaha винт Solas). Попытаемся разобраться, что намудрили производители гребных винтов, и зачем они вообще это сделали.
Подбор винта для лодочного мотора – нюансы и рекомендации
Итак, прочитав о технических параметрах, вы решаете купить винт лодочного мотора и идете в магазин или ищите подходящую модель в интернете. И тут может встретиться неприятный сюрприз: подробно характеристики не расписаны, а представлены в виде заводской шифровки. Тогда как подобрать винт на лодочный мотор, наверняка, озадачитесь вы. Да легко и просто, ведь прямо сейчас мы расскажем, как перевести заводскую маркировку на «человеческий» язык.
Маркировка винта
Информацию о технических параметрах изделия производители обычно наносят на лопасти или ступицу. Взглянув на винт, можно увидеть запись следующего вида:
- 12 ¼ х 15 – первым в дюймах указывается диаметр, а вторым шаг винта.
- 12 ¼ х 15 4R – иногда добавляют отметку о количестве лопастей и направлении вращения (R/RH – right – правая сторона). В примере говорится о 4 лопастях, вращающихся вправо.
- 3829-292-09 – просто числовая запись говорит о том, что это порядковый или каталожный номер изделия. В таком случае описание технических параметров следует искать на упаковке*.
Как видно, расшифровать заводскую надпись довольно легко. Но, прежде чем выбирать винт для лодочного мотора нужно точно определить, какие параметры гребного винта подойдут вашей лодке ПВХ. А как это сделать, выясним в следующем разделе.
Возможно будет интересно: Электромотор для лодки: как выбрать, характеристики, особенности эксплуатации
Расчет подходящего гребного винта
Уже отмечалось, что главным критерием выбора считается шаг винта, поэтому его значение мы и будем рассчитывать. А чтобы определить подходящий шаг винта для лодочного мотора следует провести измерения ходовых качеств. Выполняются они в несколько этапов.
- Обкатайте мотор в течение 20 часов «налегке», т.е. с минимальной нагрузкой.
- Замерьте тахометром число оборотов.
- Нагрузите лодку до максимального требуемого лимита. Если вы планируете выходить на воду с семьей или рыбачить с напарниками, следует проверить ход судна со всеми пассажирами и сопутствующим грузом.
- Снова замерьте число оборотов, которое мотор выполняет с полной нагрузкой лодки.
- Выпишите технические параметры установленного на мотор винта (напр. шаг 12).
Теперь записываем полученные данные и сопоставляем их с паспортными характеристиками.
Итак, первым делом берем показатель максимальных оборотов. Допустим он равен диапазону 4000-5000. Обращаемся к данным пункта №2. Если тахометр выдал максимальное значение, например, в 4800, значит установлен оптимальный винт лодочного мотора, т.к. замеры соответствуют паспортным данным. Но ходовые качества можно еще отрегулировать, устанавливая винты с разным шагом.
Вернемся к расчётам. Если наш винт 12 и показатель оборотов 4800, то до пикового значения остается 200 оборотов. Значит, установив винт с шагом 11, мы добьемся 5 000 оборотов, при этом скорость упадет на 5%, но увеличится тяга. А винт 13 уменьшит обороты до 4600, но увеличит скорость
Важно отметить, что с шага 10 для данной нагрузки начинается запредельное количество оборотов, что приведет к перекруту и износу мотора. НО увеличение нагрузки изменяет требования к винту, поэтому проверим измерения с полной нагрузкой (пункты №3-4)
Допустим с максимальным грузом число оборотов снизилось до 4200. Это все еще в пределах нормы, но улучшить тягу поможет винт меньшего шага. Например, если вместо установленного 12 поставить винт с шагом 10, обороты повысятся до 4600, а 8 и вовсе позволит добиться предела в 5000. Поэтому в идеале тем, кто выходит на воду и в одиночку, и в большой компании, рекомендуется иметь минимум 2 винта с разным шагом, точно рассчитанным под определенную нагрузку. Это позволит оптимально настроить ход судна и по максимуму использовать его технические возможности.
Отметим также, что нужно сделать, если показания тахометра расходятся с паспортным диапазоном. Нужно вычислить разницу между максимально допустимыми оборотами (большее число в диапазоне) и показаниями замера, а затем поделить это значение на 200 оборотов. Например, диапазон 4500-5000, а показания 3800. Проводим расчет.
(5000-3800):200 = 1200:2 = 6
Значит для повышения оборотов при данной нагрузке необходимо уменьшить шаг на 6. Если использовался винт с шагом 15, меняем его на винт с шагом 9 и получаем максимальные 5 000 оборотов.
Критерии деления гребных винтов
Для того, чтобы вы смогли выбрать самый хороший и практичный гребной винт именно для вашего лодочного мотора, будь он стационарным или подвесным, стоит узнать про критерии деления гребных винтов. Так вы станете куда лучше ориентироваться в этой интересной и весьма узкоспециальной тематике:
первый критерий, на который очень часто обращают свое внимание различные водномоторники – это то расстояние, которое преодолевает винт при совершении одного своего оборота
Этот критерий обозначается, как шаг гребного винта
Стоит отметить, что в данном конкретном случае не учитывается скольжение этого средства; кроме того, при выборе того или иного гребного винта крайне важно учитывать такие показатели, как крайние точки окружности. Дело в том, что при вращении лопастей двигателя создается определенная окружность при помощи лопастей всего лодочного мотора; также достаточно важно учитывать такой показатель, как соотношение всей площади лопастей лодочного мотора и площади диаметра
Этот показатель, как правило, обозначается как дисковое соотношение; еще крайне важно учесть число лопастей, которое может насчитывать 2, 3, 5 и другое количество штук – это зависит от конструкции той или иной модели двигателя, которую вы в данный момент эксплуатируете. Если говорить о современной ситуации, то в ней более всего распространены лодочные двигатели, которые обладают трехлопасными конструкциями; кроме того, когда вам приходится выбирать гребной винт, то обязательно стоит посмотреть на тот или иной материал, который был использован при изготовлении винта. Сегодня наиболее распространены модели, которые сделаны из различных алюминиевых сплавов. Также используются такие материалы, как углеродистая сталь, латунь, пластика, нержавеющая сталь и так далее; если же говорить о менее популярных материалах, но которые все-так иногда используются при изготовлении лодочных моторов и винтов, то здесь встречаются бронзовые устройства. Дело в том, что подобные гребные винты из этого сплава, будут всегда отличаться достаточно высокой ценой. Хотя, при этом, вы не найдете здесь слишком больших преимуществ перед другими сплавами в эксплуатации мотора. Именно поэтому; существуют также модели гребного винта, которые изготавливаются из пластика, который, кстати говоря, обладает очень надежными и современными характеристиками. Хотя, скорее всего, излишне говорить, что, так или иначе, металлические агрегаты всегда будут более качественными и будут цениться, куда лучше и сильнее. Дело в том, что они имеют больший срок службы и отличаются куда более хорошими показателями надежности; очень важно учитывать размер и общие особенности ступицы. От их конструкции будет зависеть сам способ выведения тех или иных выхлопных и вредных газов; и хотелось бы указать также и на то, что для получения самых точных расчетов, будет просто необходимо учитывать еще и такие показатели, как общие размеры вашего плавательного средства передвижения. А также и его вес; кроме того, очень важны особенности формы днища вашего маломерного лодочного судна. И еще здесь будет очень важен такой показатель, как объем воды, который будет вытеснять ваша моторная лодка. Кроме того, в крайней степени будет важно наличие продольных или поперечных реданов, которые способны снизить сопротивление вашего плавательного средства передвижения. И, конечно, нужно учесть рабочие показатели таких наиболее важных деталей, как двигатель и редукция вашего моторного средства передвижения по водной глади.
Что такое гребной винт в лодочном моторе?
Движение становится возможным, когда вращательный момент двигателя передает потенциальную энергию лопастям, которые создают тягу, опираясь на воду. Гребной винт передает усилие, возникающее при работе корпусу мотора, закрепленного на конструкции лодки.
Чем больше количество воды за единицу времени будут перемещать лопасти, тем мощнее будет движение. Габариты и форма гребного винта должны соответствовать поставленным задачам и возможностями силового агрегата.
Неправильно подобранный он может приводить как к снижению КПД, так и к рискам преждевременного выхода из строя двигателя.
Технические характеристики
Обращать внимание при выборе винта нужно на следующие показатели:
- Диметр винта. Измеряется он по краям противолежащих лопастей если это четырехлопастной винт, а когда их три, то умножение на два значения от центра до дальней точки;
- Шаг винта. Фактически это угол расположения лопасти относительно оси вращения. Шагом называют расстояние, которое преодолеет винт за один полный оборот. При этом не учитывается момент проскальзывания. Достигнуть паспортного значения можно это только в твердой среде. Практические показатели в воде ниже теоретических;
- Количество лопастей. Их может быть 2, 3, 4 и более. Двухлопастные используются крайне редко. Слишком много побочных эффектов возникает в процессе эксплуатации, поэтому применяют их толь ко для специальных целей. Самые популярные сегодня трехлопастные винты. Оптимальной сочетание геометрических особенностей для решения большинства задач. Винт с четырьмя лопастями и более имеет некоторое нюансы и применятся чаще на судах с большим водоизмещением и мощными моторами;
- Дисковое отношение. Значение показывает площадь поверхности лопастей в сравнении с аналогичным показателем диаметра. Измеряют спрямленные контуры. Конструкции винтов могут быть выполнены с перекрытием одной лопасти другой, поэтому значение дискового отношения может быть больше 1. Существуют модели с показателем 1, 5. Это означает что площадь лопастей превышает площадь диаметра на 50%. Практическое применение винтов на большинстве частных водно-моторных средств получили изделия с отношением 0,6 – 1, 2. Значения больше единицы актуальны для мощных моторов, способных приводить в движение большие массы воды за единицу времени, и соответственно развивать большую скорость.
Аббревиатура на имеет единого стандарта. Встречаются обозначения, где первой цифрой указывается количество лопастей. Потом следует диаметр. Затем идет значение шага винта и направление вращения. Например, 3х10х15R. Означает это, что винт трехлопастной, диаметром 10 дюймов с шагом 15, правого вращения. Часто торговая маркировка бывает иной.
Отметим! Первым указывается диаметр, а количество лопастей прописывают в конце. Уточнить все значения нужно в спецификации детали, которая имеется в сопроводительных документах, на упаковке изделия.
Рассчитываем параметры
В современных условиях предостаточно утилит для получения каждого параметра гребных винтов глиссирующих суден. Одни программы справляются быстро и предоставляют точную информацию, другие нет. Лучше считается диаграмма Папмеля, которая основана на высчитывании характеристик с помощью эмпирического метода. Простыми словами – используются тестовые заезды.
Чтобы получить точный расчет, необходимо обладать определенными знаниями:
1. Какие габариты имеет судно.
2. Показатель килеватности.
3. Показатель водоизмещения.
4. Какие размерения на уровне ватерлинии.
5. Присутствуют ли реданы и где они находятся.
6. Характеристики двигатели, а именно – его максимальную мощность и количество оборотов.
7. Показатель редукции.
Гребные винты имеют множество параметров и каждый нужно учитывать. Но если вам нужно узнать характеристики простого винта из алюминия для глиссирующей моторной лодки, можно обойтись минимумом параметров.
Нужны следующие данные:
Максимальная скорость. Информацию можно найти в паспорте на лодку. Учитывайте, что не стоит выдумывать свои значения, они должны быть точными.
Обороты двигателя. Данную характеристику вы найдете на табличке. Ее всегда помещают на струбцину мотора или в его отсек. Также информацию можно посмотреть на официальном сайте изготовителя.
Данные о передаточном отношении редуктора. На помощь придет инструкция или поиск в интернете.
Теперь нам нужно провести строгий расчет по формуле:
H = 750V/n
V обозначает скорость в километрах, а n количество оборотов вала. Мы приводим пример для лучшего понимания. За основу взят расчет по подвесному мотору Suzuki DF90ATL, где мы получили:
1. Максимальную частоту вращений вала в диапазоне от 5000 до 6300 тысяч за 60 секунд.
2. Передаточное отношение 2.59.
3. Максимальная скорость на уровне 68 км\час.
4. Теперь нужно взять показатели максимального вращения вала и разделить на передаточное отношение. Получаем — 6300:2,59 = 2432 оборотов за 60 секунд.
5. Далее считаем шаг. Получается — 750 х 68 : 2432 = 20,97. Значение можно округлить до 21.
Штатные винты имеют размерности 3 х 13 ¾ х 19, что практически аналогичны к тем цифрам, что у нас получились. Устройство нужно оставить для полной загрузки и процесса буксирования. Далее приобретаем гребной винт на 21 шаг, он будет отвечать за скорость.
Показатели обычного шага и диаметров винта всегда имеют общую связь. Не стоит приобретать слишком много разных винтов. Рамки одного шага позволяют иметь два-три разных показателей. Другими словами, для мотора с максимальной мощностью нужно выбирать аналогичный диаметр и наоборот.
Специалисты советуют подбирать гребные винты следующим образом – купить несколько агрегатов в магазине, обязательно с таким шагом, который близок к расчетному. Далее производятся измерения скоростных показателей лодки, также нужно наблюдать за оборотами двигателя. В каждом крупном регионе России вы сможете найти фестивали винтов, они проходят раз в год. На таких мероприятиях каждый сможет опробовать одну из моделей и получить бесплатные консультации.
Маркировка гребных винтов для лодочных моторов
Как правильно выбрать винт для лодочного мотора Ямаха
Подбор винта для лодочного мотора Ямаха выполняется на основе веса лодки, специфики и стиля предстоящей эксплуатации. Далеко не всегда штатный винт «из коробки» гарантирует оптимальную гидродинамику в реальных условиях использования. Инженеры завода в Японии не могут точно знать, будут их двигатель использовать на тихом озере или бурной реке, для плавания с грузом или скоростных прогулок с легкой лодкой. Поэтому стандартный вариант всегда ориентирован на усредненные показатели, которые одинаково неплохо подходят как для движения на скорости, так и для троллинга. И если вы желаете оптимизировать характеристики мотора путем раскрытия его потенциала в полной мере, то статья о том, как подобрать винт к лодочному мотору Ямаха – точно для вас.
Из какого материала лучше выбрать винт на лодку?
Есть три наиболее используемых вида материалов:
Алюминий. Самый распространенный вариант для Yamaha. На это есть следующие причины. Во-первых, алюминий легкий. Во-вторых, при ударе о камни он гнется с возможностью последующей рихтовки. Благодаря тому, что лопасти из «крылатого металла» не отличаются повышенной жесткостью, они легко принимают силу удара на себя, сохраняя шестерни трансмиссии в целости.
Нержавеющая сталь. У железа также есть свои сторонники, что обусловлено увеличенной прочностью конструкции. Стальные винты для лодочных моторов Ямаха могут выполняться с куда более тонкими лопастями (толщина в 2-3 раза меньше). Это обеспечивает меньшее сопротивление в плотной среде, винт охотнее врезается в воду, а значит, возрастает КПД. Таким нехитрым способом можно получить прибавку в скорости от 2 до 7 км/ч (в зависимости от мощности силового агрегата). Кроме того, железо лучше сопротивляется разрушительному действию кавитации.
ВАЖНО:
Почему производитель не снабжает свои двигатели стальными винтами? Ответ прост: увеличенная жесткость уменьшает поглощение вибраций – при контакте с камнем сталь не гнется так, как алюминий. В результате сила удара в своем большинстве передается шестерням редуктора, и они могут не выдержать. Куда проще выровнять или заменить винт – это легко сделать прямо на воде, чего нельзя сказать о редукторе.
Пластик. Более дешевый в производстве винт, изготовленный с использованием мягких сортов полимерного сырья. Во многих ситуациях лопасти просто гнутся от контакта с препятствием. Но при поломке отремонтировать такую модель нельзя. Впрочем, не это главная проблема пластмассовых аналогов. Дело в том, что для обеспечения достаточной жесткости лопастей их делают утолщенными. А это негативно сказывается на скорости вращения. Двигателю приходится тратить мощность на борьбу с трением лопастей в воде. Нередко вызывает претензии и качество литья изделий – малейшие отклонения по геометрии гарантируют плохую гидродинамику, наличие вибраций, увода и т.д.
СОВЕТ:
Если при покупке вы в первую очередь смотрите на то, сколько стоит винт на лодочный мотор Ямаха, то выбирайте среди пластиковых вариантов. Но когда вы ищете качественный движитель с высокой скоростью и минимумом вибраций – берите лучше алюминиевый винт оригинальных размеров. Что касается стальной альтернативы, то она опасна при ходьбе по мелководью, но оправданна для скоростных катеров, а также лодок с большим суточным пробегом. Ведь использование стали в таких случаях понизит расход топлива и масла на 3-5%.
Маркировка винтов лодочных моторов Ямаха
Необходимо научиться читать символы и цифры, обозначенные на самих изделиях и фирменных упаковках. Эти величины помогут сориентироваться в размерах винтов, количестве лопастей, величине шага. В качестве примера рассмотрим несколько типоразмеров для двигателей японской марки.
- Y– Yamaha;
- 15 – мощность;
- 9¼– диаметр в дюймах;
- 9– шаг в дюймах.
Скоростные модели
Для увеличения скорости владельцы лодок прибегают к некоторым ухищрениям:
1. Установка винта из нержавейки. По общему мнению, движители из этого материала являются наиболее скоростными.
2. Установка специальных моделей. В магазинах существуют винты, которые изначально проектируются для достижения большой скорости передвижения.
3. Замена 3-х лопастного винта на 4-х лопастной.
4. Подборка по диаметру. Винты тестируются на различных оборотах двигателя. Сравнивая показатели определенных моделей человек подбирает для себя оптимальный вариант.
Многие водномоторники возят с собой 2-3 винта предназначение для определенных видов плавания. Один используется при движении на большой скорости, другой при перевозке грузов, третий для троллинга. Замена движителя в полевых условиях не представляет собой особых сложностей, поэтому использование нескольких моделей в одном плавании является наиболее оптимальным решением.
