Движитель катера преобразует работу двигателя в работу по преодолению сил сопротивления воды движению судна.
На моторных и водкомоторных судах как правило используются винты постоянного шага.
Преимущества винтов постоянного шага - высокий КПД, небольшая масса, компактность, простота.
Винты бывают правого и левого вращения.
Гребной винт
Действие гребного винта основано на принципе гидродинамического крыла. Лопасти винта в поперечном сечении имеют профиль, напоминающий сечение крыла. Винт располагается на ступице мотора так, что задняя поверхность составляет с вектором суммарной скорости набегающего потока угол атаки. Поэтому при вращении винта на задней поверхности лопасти (нагнетающей), создается повышенное давление воды, а не передней лопасти (засасывающей) - разрежение. В результате разности давления на лопасти, возникает сила Y. Разложив ее на составляющие P (создает упор гребного винта, который движет катер) и T (создает крутящий момент, который преодолевает двигатель, чтобы вращать винт и двигать катер).
Упор гребного винта зависит не столько от площади лопасти, сколько от угла атаки, профиля сечения и длины лопасти.
Основными характеристиками гребного винта являются:
– диаметр;
– шаг;
– шаговое и дисковое отношение.
Диаметр винта - диаметр наружной окружности нарисованный наиболее удаленной точкой кромки лопасти.
Шаг гребного винта - если бы винт ввинчивался в воду как болт в гайку, то за один оборот катер бы прошел расстояние, равное шагу винта. Но находясь в воде, винт вместе с катером продвигается не на шаг H, а из-за проскальзывания в воде на меньшее расстояние, называемое поступью.
Разность между шагом винта и поступью называется проскальзыванием (скольжением) винта, которое выражается в %. Максимальное проскальзывание у катера, пришвартованного с включенной передачей, когда винт крутится, а хода нет.
От диаметра и шага винта зависит возможность наиболее полного использования мощности лодочного мотора, а следовательно и достижение катером максимальной скорости.
Если шаг винта или диаметр будут велики для данного мотора, винт будет пытаться отбрасывать назад слишком большое количество воды, не имея для этого достаточной мощности двигателя, при этом двигатель катера не сможет развить максимальных оборотов. Это случай, когда винт - тяжелый.
Если же шаг мал, двигатель легко будет вращать винт, в этом случае катер тоже не достигнет максимальной скорости, двигатель будет на максимальном газу развивать обороты выше рекомендованных.
Такой винт считается легким для катера.
Шаговое отношение - величина, полученная при делении шага винта на его диаметр H/D.
Для легких лодок и быстроходных катеров необходимы винты с бОльшимшагом или шаговым отношением, а для тяжелых и тихоходных - с меньшим.
Дисковое отношение винта - отношение площади лопастей к площади круга, с диаметром, равным диаметру винта. Для обычных катеров со стационарными моторами дисковое отношение обычно не превышает 0,6; у винтов подвесных моторов 0,3-0,45.
Для быстроходных катеров оснащенных кавитирующими частично погруженными винтами это отношение лежит в пределах 0,8-1,2.
Шероховатость поверхности лопасти винта значительно увеличивает потери на трение и снижает КПД винта, особенно это заметно на скоростных катерах.
Водометные движители
Этот тип движителей основан на реактивном действии выбрасываемой под большим напором струи воды. Катера, оборудованные водометами удобны в эксплуатации на мелководных водоемах, так как отсутствие гребного винта исключает его повреждение о грунт или подводные препятствия.
Водометный движитель по существу является пропеллерным насосом, расположенным в короткой трубе. Засасываемая вода выбрасывается в кормовой части судна, чем создается движущая сила. Для заднего хода выбрасываемую струю приходится реверсировать, направляя ее в обратную сторону.
КПД водометного движителя ниже катера, оборудованного винтом на 20-40%
Валопровод катера
Валопровод катера состоит из гребного вала с гребным винтом, дейдвуда и подшипников гребного вала.
В зависимости от места расположения двигателя различают валопроводы: наклонный, угловой и вертикальный.
Примером вертикального валопровода могут служить валопроводы всех подвесных моторов.
Упор гребного винта передается на корпус катера через гребной вал. В связи с тем, что валопровод работает в тяжелых условиях, необходимо регулярно проверят соосность (центровку) гребного вала с валом разобщительной муфты или реверс-редуктора.
Так же отрицательное влияние оказывает недостаточная балансировка винта, тем более если винт имеет поврежденные лопасти.
Угловая поворотная колонка
Преимущества катеров с угловыми колонками перед катерами оборудованными валопроводом неоспоримы.
Двигатель, оборудованный угловой колонкой, располагается у транца в специальном моторном отсеке и занимает минимум полезной площади катера.
Возможность откидывания колонки позволяет эксплуатировать катер на мелководье.
Количество выступающих деталей у колонки меньше, чем у наклонного валопровода, что увеличивает КПД двигателя и повышает скорость катера.
Частично погруженые винты (ЧПВ)
Первый привод был разработан и испытан спортсменом Ховардом Арнесоном на гоночном катере. Он же дал название данному приводу – Surface Drive (поверхностный привод), которое используется по сей день.
Главное преимущество частично погруженного винта на катере - отсутствие гидродинамического сопротивления выступающих частей – гребного вала, кронштейнов или корпуса редуктора, а так же отсутствие дополнительных потерь мощности в зубчатой передаче. Так же повышается эффективность кавитирующего гребного винта за счет вентиляции полостей (каверн) с пониженным давлением, которые образуются на засасывающей стороне лопастей при высокой скорости вращения.
При работе ЧПВ в воде оказывается погруженным только 40-60% диаметра винта, что требуют применения винтов специальной геометрии.
На катере с ЧПВ в контакт с водой входят только часть поверхности лопастей и небольшой плавник – защитная шпора. Таким образом устраняется гидродинамическое сопротивление формы и трения вала, ступицы винта и кронштейна.
Поворот обеспечивается изменением направления тяги (вправо-влево на 40°) для управления катером по курсу, а не созданием отклоняющего усилия на пере руля - это улучшает управляемость. Привод Арнесона регулируется так же по вертикали (вверх или вниз на 7°), что позволяет изменять дифферент катера.
Не малое значение, имеет то, что привод выносится за корму судна и крепится прямо к транцу.
Как правило - конструкторы прикрывают эти работающие “в воздухе” винты платформой для ныряния, или специальными кожухами, чтобы уменьшить опасность для купающихся и исключить поломки при швартовках.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи