Сегодня лодки вошли в жизнь множества людей. Для одних – это охотничий или рыбацкий транспорт, у других – это просто техника для спокойного отдыха, а для третьих – средство передвижения. Старые лодочные варианты, где нужно было работать веслами уже вышли из моды. Сейчас популярны конструкции, на которых установлены моторы. Но как они работают, и что такое гребной винт, знают далеко не все.

Читайте о том, как сделать транцевые колеса своими руками? Также Вас может заинтересовать наш материал по созданию навесного транца для лодки.

Как работают гребные винты

Первое изобретение, похожее на современный гребной винт, приписывается ещё Архимеду, и использовалось для подъема воды, а не для движения плавательных средств. Гребной винт – это устройство, принцип работы которого базируется на преобразовании вращения гребного вала в движение плавательного средства.

Характерные особенности формы лопастей гребных винтов обеспечивают создание на передних поверхностях лопастей зоны пониженного давления водной среды, на задних же поверхностях наоборот, участок с повышенным давлением.

В результате такой разницы давления возникает подъемная сила, которую в свою очередь можно разложить на две составляющие:

• Упор гребного винта – сила, направленная в ту же сторону, что и направление движения плавательного средства, зависит от угла атаки профиля лопасти. Если угол отличается от рационального для данной лодки, то в случае малого угла мощность двигателя будет использоваться не полностью, в ситуации же с большим, чем нужно углом, мощность мотора будет идти на преодоление крутящего момента.
• Крутящий момент – сила, которая направлена по перпендикуляру к условной линии движения судна.Если говорить упрощённо, то такая конструкция винта обеспечивает движение плавательного средства путём засасывания порции воды передней частью винта, и последующим выбрасыванием с большей скоростью задней.

Гребные винты классифицируют по следующим параметрам:

• шаг – дистанция, проходимая винтом за один полный оборот вокруг собственной оси;
• диаметр винта;
• количество лопастей – чаще всего встречаются с 3, но могут также быть с 2, или с 7 и больше;
• дисковое отношение – отношение площади поверхностей лопастей винта к площади поверхности круга такого же диаметра;
• материал изготовления – сталь, чаще нержавеющая, реже углеродистая, сплав на основе алюминия или титана, пластик;
• диаметр ступицы;
• конструкция ступицы – с выведением выхлопной системы под антикавитационную плиту, или через ступицу.

Подбор гребного винта. Шаг и диаметр винтов. Стальные винты. Винты Solas. Скорость обь3 suzuki dt30

Что это такое и что оно из себя представляет?

Сейчас самым популярным движителем водного транспорта является гребной винт. Такой механизм состоит из двух главных частей – лопастей и ступицы.
Лопасти установлены с равными отступами одна от другой и находятся под одним углом в отношении плоскости крутящего момента.

Вся эта система устанавливается на гребные валы, которые начинают вращаться при включении мотора лодки, мощностью 40-60 л.с.

Когда все элементы начинают двигаться, то лопасти набирают воду и сразу же выкидывают ее назад, придавая ей импульс, который переходит к лопастям, гребному валу, и корпусу лодочного транспорта.

Современные гребные конструкции бывают разных габаритов. Чтобы сделать подбор размера, нужно всего лишь определить два числа.

• Первым будет диаметр. Если винт оснащен 2 или 4 лопастями, то диаметр определить можно просто вымерив длину участка между краями противостоящих лопастей. Более сложно будет, если установлено 3 лопасти. Тут нужно вымерять участок между серединой втулки и краем одной из лопастей. Полученный результат нужно удвоить, так и получиться диаметр.
• Размер шага. Вторым числом для определения размера будет шаг (расстояние, которое винт преодолевает за один целый круг).

А значит, если есть винт с диаметром 40 см и шагом 55 см, то размер механизма определит маркировка на борту «40х55».

Также важной деталью считается втулка. Функцией этого компонента становится центровка механизма на приводном валу.

Винты, которые в большинстве современных лодок служат еще и для отвода выхлопа, оснащены также и обоймой вокруг втулки и прикрепленными лопастями.

Как выбрать винт

На выбор гребного винта для установки на лодочный мотор должен влиять не только его шаг. Важен также диаметр, дисковое отношение, материал изготовления, а также компания-производитель.

Инструкция

• лучшим выбором будет отдать предпочтение известному производителю, такому как, к примеру, Solas или Michigan;
• для небольших лодок вполне подойдут гребные винты из пластика или алюминия;
• нержавеющая сталь подойдёт для относительно более крупных плавательных средств с мощными моторами.

Характеристики

Гребной винт со средними характеристиками поставляется вместе с подвесным мотором

Основными характеристиками гребных винтов считаются шаг винта, его диаметр, дисковое отношение и проскальзывание.

Все параметры взаимосвязаны и оптимальное значение каждого из них определяется заводом производителем еще на стадии проектирования. К примеру, моторы мощностью 20-30 л.с. обычно идут в комплекте с винтом 9,9*12, где 9,9 – диаметр, а 12 – шаг винта.

Также такие характеристики как толщина профиля лопастей и площадь их поверхности влияют на обороты, при которых возникает такой нежелательный эффект, как кавитация. Кавитация – это по своей сути закипание пузырьков воздуха вследствие образования участка с очень низким давлением.

Маленькие пузырьки сливаются в большие, и при достижении определённых размеров могут повреждать сам винт.

О наступлении кавитации свидетельствуют следующие явления:

• движение плавательного средства рывками, скачкообразно;
• вибрация корпуса, которая передается от гребного винта;
• появление стороннего шума в работе винта;
• при увеличении количества оборотов в минуту на тахометре не происходит увеличения скорости движения лодки.

Скоростные винты

Для увеличения скорости лодки можно:

• Заменить пластиковый или алюминиевый винт на изготовленный из нержавеющей стали с хорошей полировкой. Правда стоит помнить о том, что при попадании на топляк лодки со стальными винтами рискуют получить повреждение редуктора, а в случае с пластиком повреждается только винт.
• Для достижения плавательным средством максимальной скорости можно порекомендовать поискать специальный скоростной винт с максимально высоким коэффициентом полезного действия на высоких скоростях. При установке таких винтов может наблюдаться увеличение количества оборотов, что нужно скорректировать или шагом винта, или заменить 3 лопастной на 4 лопастной винт.
• Если установлен стандартный винт, то может иметь смысл установить винт с большим шагом и меньшим диаметром – это обеспечит двигателю возможность выйти на более высокие обороты, что положительно скажется на скорости. В таком случае следует особенно внимательно следить за показателями тахометра на «полном газу», чтобы количество оборотов в минуту не превышало максимально допустимых для конкретной модели значений.

Оптимальный винт для лодочного мотора

Лодочный мотор, который не развивает паспортные обороты при полностью открытой заслонке дросселя, по сути дела «захлебывается» топливом. При этом сильно возрастает нагрузка на клапаны, поршни и подшипники. Лодочный мотор сильно нагревается и может перегреться от работы с опережающим зажиганием при недостаточном поступлении горючего в цилиндры. Работа лодочного мотора с опережающим зажиганием подобна работе автомобильного двигателя, который на третьей передаче заставляют тащить автомобиль с долины на вершину холма. Детонация, когда топливо дожигается в системе выхлопа, заклинивание поршня, общее повреждение мотора — всё из-за неправильно подобранного винта.

С другой стороны, превышение рекомендованной скорости вращения на валу лодочного мотора приводит к разрушению лепестковых клапанов, ускоряет износ всех деталей, в трущихся деталях образуются стружка и мелкие частицы. И, как результат — лодочный мотор разрушается. Поэтому становится понятной важность правильного подбора оптимального винта для обеспечения нормальных условий работы лодочного мотора применительно к условиям эксплуатации, наиболее соответствующим Вашему выбору. Выбирайте винт к своему лодочному мотору по каталогу производителя, но помните, что наилучший результат, может быть, достигнут только на основе собственного опыта.

Типоразмеры винтов созданы таким образом, чтобы изменение шага винта на 1 дюйм (2,54 см) соответствовало изменению скорости вращения винта на 150-200 об/мин. Если первоначально выбранный винт «тормозит» судно, попробуйте винт с меньшим шагом для увеличения скорости вращения вала. Чем больше шаг винта, тем ниже скорость его вращения.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ШАГА ВИНТА

• Несколько элементарных формул позволят на практике выяснить — какой винт нужен именно Вам: Узнайте из инструкции к мотору Вашего судна, какое максимальное количество оборотов может он развить при полностью открытой заслонке дросселя («полный газ»). Скорость вращения вала лодочного двигателя можно измерять тахометром. Как правило, она не должна превышать 5500 об./мин.
• Разгоните свое судно и лодочный мотор с выбранным винтом до максимальных оборотов на «полном газу». Положение лодочного мотора должно быть обычным и рекомендованным для конкретных условий.
• Если скорость вращения вала Вашего лодочного мотора, при полностью открытой заслонке, меньше максимальных рекомендованных оборотов, то обратитесь к показаниям тахометра, и запишите их как верхний максимальный диапазон скоростей работы данного типа винта.

Пример: Паспортные обороты двигателя = 5000-5600 об./мин. Максимальные обороты двигателя = 5600 об./мин. Показания тахометра = 4800 об./мин. Разность = 800 об./мин.

Разность шага винта в 1 дюйм (2,54 см) соответствует примерно 200 об./мин. С учетом этого, разделим найденную в нашем примере разность между фактическими показаниями тахометра и максимальными паспортными оборотами двигателя на 200. Получим 4. На этом основании попробуйте использовать винт с шагом на 4 дюйма меньше, чем у данного винта. Теперь все должно быть в порядке.

В действительности, обойтись одним каким-либо винтом нельзя. Если Вы собираетесь использовать свое судно как многоцелевое — для прогулок, рыбной ловли или для буксировки воднолыжников, например, то Вам потребуется, безусловно, больше, чем один винт. Настоятельно рекомендуется всегда иметь с собой на борту запасной винт с полным комплектом крепежа.

Если начинающий судовладелец сначала полностью доверяет штатному винту лодочного мотора, то со временем он начинает задумываться над тем, как же улучшить скоростные показатели своего судна. Есть три важнейших момента, которые влияют на характеристики любой лодки — минимум веса, максимум возможной мощности и наиболее подходящий винт. Если с улучшением первых двух характеристик разобраться сможет любой, то вот как улучшить скоростные показатели, не приобретая новый мотор и не экономя на перевозимом грузе, а только лишь за счет грамотно подобранного винта?

Почетное право изобретения судового винта в его нынешнем виде принадлежит Смиту и Эрикссону, на что им в 1835 году был выдан соответствующий патент. Эта дата считается днем рождения судового винта. Патент описывал вращающееся колесо с лопастями, причем предполагалась возможность как одно-, так и двухвинтовой установки. С тех пор прошло почти два столетия, и судовой винт пережил множество модернизаций. Что же мы имеем на данный момент?

Характеристики современного винта

Размеры гребного винта определяют двумя цифрами. Первая — диаметр. Если у винта две или четыре лопасти, то достаточно просто измерить расстояние между кончиками противостоящих лопастей. Если у винта три лопасти, то следует замерить расстояние от центра втулки до кончика любой лопасти и умножить это число на два. Вторая цифра — шаг, т.е. теоретическое расстояние (в принятых единицах — сантиметрах или дюймах), на которое винт продвинется за один полный оборот.

Итак, если имеется винт диаметром 35 см и шагом 53 см, то конфигурацию винта записывают как «35×53». Центральную часть гребного винта называют «втулка».

Втулка служит для центровки винта на приводном валу. У винтов, через которые двигатель выбрасывает выхлопные газы, как это принято в большинстве современных подвесных моторов и кормовых приводов, вокруг втулки имеется обойма, к которой и крепятся лопасти.

Как работают гребные винты?

Лопасти винта толкают воду в одном направлении, а лодка движется в противоположном направлении («каждому действию имеется равно и противоположно направленное противодействие»).

На что влияет форма лопасти?

Лопасти могут иметь самую разнообразную форму. Наиболее распространены лопасти типа «круглое ухо» и эллиптические. Такие гребные винты обеспечивают оптимальное соотношение тяги и скорости. Лопасти других винтов сужаются к кончикам. Это уменьшает трение, и обычно такие лопасти ставят на винты скоростных судов.

Если лопасть отходит прямо от втулки или даже перпендикулярно к ней, то такой гребной винт имеет нулевой гребок. Лопасти с нулевым гребком обеспечивают оптимальный подъем носа лодки, который никак не хочет подниматься при глиссировании. Если лопасть наклонена к хвостовой кромке винта, то это и есть гребок. Если лопасть наклонена в обратную сторону, то говорят, что винт имеет сильный гребок. Такой гребок измеряют в градусах, и, как правило, чем больше гребок, тем больше подъем носа лодки.

Серповидные или полусерповидные винты можно узнать по прямой выходной кромке лопастей. Такая форма предотвращает засасывание воды, и кончики лопастей не захватывают воздух с поверхности, не допуская вентиляции. Пониженное сопротивление движению приповерхностных винтов позволяет при той же установленной мощности достигать более высокой скорости вращения. Винты, лопасти которых закручены в направлении вращения, называются косыми. Такая форма идеально подходит для движения в заросших водоемах, поскольку такие лопасти не склонны накручивать водоросли.

Алюминевые, стальные и композитные гребные винты

Для подвесных моторов и кормовых приводов производители обычно используют алюминиевые винты. Последние достижения в технологии, усовершенствование конструкции и производства винтов из алюминия дали такие превосходные результаты, что их характеристики ни в чем не уступают их цене. Именно поэтому на большинстве небольших лодок установлены такие винты из алюминия.

Поскольку алюминий гребного винта — тот же алюминий, из которого сделан дейдвуд подвесного мотора или кормовой привод, то проблемы с коррозией также сведены до минимума.

Однако серьезные удары по алюминиевому винту порой нельзя с легкостью выправить без опасности растрескивания материала. По сравнению с гребными винтами из нержавеющей стали, алюминиевые хуже сопротивляются растягивающим напряжениям. Именно поэтому они изготавливаются с более толстыми лопастями, и как следствие, они примерно на 3 км/ч медленнее стальных при движении на полных оборотах.

Алюминиевые винты идеальны для тех, кто считает свои деньги, максимальные обороты менее важны, чем экономичная (крейсерская) скорость хода, на которой оба материала ведут себя примерно одинаково.

Винты из полированной нержавеющей стали — лучший выбор, когда, прежде всего, нужны прочность и эффективность. Поскольку стальные винты в семь раз прочнее алюминиевых, то изготовители могут делать винты значительно тоньше без ущерба для их прочности и жесткости. К несчастью, если ваша лодка несет мощный гоночный винт с несъемной втулкой, то винт из стали может выдержать удар о подводное препятствие, но этот же удар может разнести редуктор. В этом причина широкого внедрения пластиковых втулок, которые при ударе или заклинивании винта прокрутятся или срежутся, как это происходит с алюминиевыми втулками.

Распространены два типа стальных винтов: полированные и шлифованные (менее полированные). Несмотря на распространенное мнение, полировка винта не имеет отношения к его характеристикам.

Современные винты, как правило, делают из композитных материалов. Благодаря достижениям химии, нейлоновые и углеродные волокна широко применяются в судостроении. Кроме повышенной относительно алюминия прочности, винты из композитных материалов не подвержены коррозии, а потому поставляются с пожизненной гарантией на втулку или даже со сменными лопастями. По цене они очень близки к алюминиевым винтам.

Сколько нужно лопастей на гребном винте?

Для чего нужен винт с тремя-четырьмя лопастями? По мере увеличения размера лопасти или с увеличением количества лопастей, увеличивается так называемое отношение диаметра к площади. Хотя увеличение площади лопастей увеличивает площадь действия сил, толкающих судно, но увеличивается и трение. Вообразите широкие колеса автомобиля, и сравнение будет полным. Чтобы уменьшить трение, создаваемое лопастями, лопастей должно быть меньше (но не меньше двух, разумеется).

В последние годы существенно возросла мощность лодочных моторов, а конструкторы корпусов современных лодок нашли новые методы уменьшения трения смачиваемой поверхности за счет использования облегченных и композитных материалов, а также придания «ступенчатой» формы днищу лодки. В итоге стало возможным применение четырехлопастных винтов. Если судно и установленный лодочный мотор способны работать с четырехлопастным гребным винтом, то станут доступными еще несколько полезных достоинств. У четырехлопастного винта количество противостоящих лопастей равно, что делает его работу ровной, позволяет быстрее разгоняться с холостого хода, уменьшает минимальную скорость выхода лодки на глиссирование, и даже экономит топливо при движении на крейсерском ходе. Некоторые водномоторники переходят на четырехлопастные гребные винты только из-за одного этого. Следует помнить, что максимальная скорость судна в общем случае не возрастет, а иногда даже слегка уменьшится.

В общем, вывод относительно количества лопастей можно сделать такой: суда длиной более 6 метров вроде легких круизных яхт в общем случае ведут себя лучше с четырехлопастными гребными винтами. Во всех других случаях выбирайте трехлопастной винт, и вы сбережете деньги.

Как подобрать наиболее подходящий винт

Для начала замечу, что один гребной винт может иметь преимущества в одной области, но проигрывать в другой. Возможно, это наиболее существенный вывод, который основывается на практическом опыте. Так что, выбирая винт, решение следует принимать по наиболее важным для вас характеристикам винта. Анализируя характеристики, следует иметь в виду, что у разных винтов лопасти разной формы. Можно выбрать винт, эффективно создающий подъем носа лодки, прежде всего, винты для рыбацких лодок, а можно выбрать винт для прогулочных катеров, которые создают оптимальную тягу.

Ключ к выбору подходящего винта — знание оборотов используемого мотора. Если мотор выходит на максимальные обороты при полном газе и при обычной загрузке, то винт, скорее всего, выбран правильно. Если мотор не может развить максимальные обороты, то, пожалуй, следует подобрать винт размером поменьше. Если мотор развивает слишком большие обороты, размер винта можно немного увеличить. Однако в случае превышения максимальных оборотов мотора, следует обратить внимание на загрузку лодки. Если загрузка лодки мала, то, возможно, вам еще рановато менять «коней».

Если нужно больше тяги для тяжелогруженой лодки или для буксировки, то берите винты большего диаметра, как более широкие шины для автомобиля. Если же нужна только быстроходность, то выбирайте винт увеличенного шага, но меньшего диаметра, чтобы мотор смог создать требуемые обороты. Представляйте всегда диаметр и шаг как две чашки весов, которые нужно сбалансировать. Если достигнуты максимально возможные обороты лодочного мотора, то можно только увеличивать шаг при уменьшении диаметра, или увеличивать диаметр, соответственно уменьшая шаг.

Ремонт винта

Ремонт алюминиевого винта или покупка бывшего в употреблении — это плохое вложение денег, поскольку при ремонте винт нужно сначала накалить. Нагрев меняет молекулярную структуру материала, резко его ослабляя. Даже если вы всего лишь спрямляете зазубрины или обрезаете лопасти, то тем самым меняете их форму (вместе с характеристиками всего винта).

Винты из нержавеющей стали, с другой стороны, равно как и винты из композитных материалов, можно надежно ремонтировать, так что им вполне можно вернуть первоначальные характеристики. На некоторых современных винтах можно менять отдельные лопасти, что очень удобно.

Винт — не та вещь, на которой имеет смысл экономить деньги. Деньги, потраченные на новый грамотно подобранный мотор, безусловно, окупятся — и через комфорт, и через экономию топлива.

По материалам газеты «Охотник и рыболов Сибири»