Как вычислить шаг воздушного винта

Винты для моторов Ямаха (Yamaha)


Гребные винты для лодочных моторов Ямаха от 9,9 л.с. до 250 л.с., включая двигатели с кормовым приводом (угловых колонок). Американская компания Turning Point разработала действительно эффективные гребные винты для лодочных моторов Yamaha (Ямаха). Секрет этого заключается в оптимизированной конструкции лопастей. Инженеры Turning Point используют единственно верный метод проектирования – компьютерное моделирование совместно с ходовыми тестами на воде. При разработке каждого гребного винта учитываются практически все переменные: геометрия лопастей, развёртка шага, изменение сечения лопасти, площадь и толщина лопастей. Если гребной винт Turning Point выбран и установлен правильно, то общие ходовые характеристики мотора Ямаха (Yamaha) и судна, на которое он установлен, в большинстве случаев радикально улучшаются.

Правильно подобранный лодочный винт позволяет двигателю Yamaha (Ямаха) развивать паспортные обороты (см. инструкцию по эксплуатации) на полностью открытом дросселе.

Размер имеет значение

Количество лопастей

Определившись с материалом, необходимо решить, какое количество лопастей станет для вас наиболее оптимальным. Это напрямую влияет на эффективность и плавность хода. Чем больше лопастей, тем меньше скорость, меньше вибрация и больше тяга.

Двухлопастные винты используются очень редко. Их область применения — это, как правило, болотоходы и электромоторы. Самые распространенные и оптимальные по своим свойствам — трехлопастные винты.

По мере увеличения площади упора увеличивается и площадь действия толкающих сил, и трение. Если нужна скорость налегке — выбирайте три лопасти. Это обеспечит вам высокий КПД, максимальную скорость и шанс, что, воткнувшись в песок, винт ляжет на две продольные лопасти, а третья будет торчать сверху, без повреждений.

Четырехлопастной винт считается грузовым, от него не стоит ждать максимальной скорости. Но зато более быстрый старт и уменьшение скорости выхода на глиссер вам обеспечены — и это хороший бонус для увлекающихся водными видами спорта. Очень важный момент, который часто становится решающим — большая площадь лопастей сэкономит расход топлива на крейсерском ходу. Благодаря четному числу расположенных друг напротив друга лопастей вибронагрузка снижается и ход лодки становится более плавным. Все эти плюсы актуальны, пока вы используете двигательную установку на 70–80% от полной мощности. Стоит достичь максимальной скорости — и четырехлопастной винт теряет все свои преимущества

Поэтому важно понимать, какую из ваших целей можно назвать первоочередной. Если вы — тягач, если вам не важна скорость и экономия топлива для вас — решающий фактор, то четыре лопасти в помощь

В остальных случаях лучше взять скоростной трехлопастной винт.

Диаметр винта

Также переменным значением является диаметр винта, измеряемый по внешнему краю лопастей. Чем больше диаметр — и, соответственно, площадь — тем выше тяговые свойства мотора, тем — как следствие — ниже скорость.

Самые часто встречающиеся: «круглое ухо» и эллипс, обеспечивающие оптимальное соотношение тяги и скорости. Для скоростных судов обычно ставят лопасти, сужающиеся к кончикам — такое строение уменьшает трение и увеличивает скорость перемещения легких судов. Для движения в заросших водоемах идеально подойдут косые винты, лопасти которых закручены по направлению движения и не имеют привычки накручивать водоросли.

Как определить шаг винта лодочного мотора

Для того, чтобы определить шаг винта, необходимо осмотреть все грани лопастей. Благодаря этому действию можно увидеть, что грань – это не ровная плоскость, а согнутая по определённому алгоритму. Например, если в движении закрепить горизонтально расположенную планку из дерева на вертикальном упоре, параллельно раскручивая ее и поднимая с единой скоростью, то и любая точка, расположенная на планке, будет двигаться по траектории. Множество таких траекторий создают винтовую поверхность. При этом конец планки будет вращаться по поверхности цилиндра с тем радиусом, что имеет равное значение в сравнении с ее длиной. Вместе они образуют направляющую поверхности.

Если представить все это на листке бумаги, то направляющая будет визуально выглядеть как прямая с небольшим наклоном. Следовательно, общее расстояние между двумя точками А и Б будет носить название винтового шага. А расстояние между точками Б и В будет называться шаговым углом (рис.1).

Таким образом, если вращать планку, поднимая с единой скоростью, то каждый раз все точки на планке будут подниматься на единую величину. Но шаговый угол для каждой из точек будет различным. То есть чем дальше планка будет располагаться от вращающейся оси, тем ниже будет величина угла.

Для самостоятельного замера винтового шага можно использовать цилиндр, иголку, циркуль, угольник и лист бумаги А4. Для начала необходимо установить остриё на бумаге, далее циркулем начертить окружность с тем радиусом, что будет составлять 0,6 R. В данном случае величина R является наивысшим радиусом угла. Затем в центр начерченного круга ставится цилиндр, по всем сторонам лопастей ставятся треугольники таким образом, чтобы образованная дуга была пересечена. Точки пересечения помечаются карандашом, при этом сразу же измеряют величину высоты, на которой находится соответствующие точки на самих лопастях (рис. 1).


Рис.1 – Схема определения винтового шага при помощи цилиндра, угольника.

Какими бывают моторные винты

На различных судах существуют гребные винты фиксированного шага, коротко обозначающиеся ВФШ. Их производство осуществляется путем выработки единой детали, литой, сварной, штампованной.

В состав основных элементов входят такие детали как:

  • лопасти в количестве от 3 до 6;
  • ступицы.

Самая нижняя часть лопастей, которая соединяет их со ступицей, имеет название корнем лопасти, а верхняя, соответственно, вершиной. Та поверхность, что повернута к корпусу судна, называется засасывающей поверхностью, а обратная сторона – нагнетающей. Как раз соединение этих двух сторон создает кромки лопастей (рис.2).


Рис.2 – Винт фиксированного шага.

Также бывают винты регулируемого шага, способные влиять на разворот лопастей в нужную сторону. В данном случае лопасти способны принимать положение «полный вперед» и другие команды. Следовательно, в зависимости от того как развернуты лопасти судно может ехать вперед, остановиться, дать задний ход.


Рис. 3 – Схема изображения гребного винта регулируемого шага вперед/назад.

Подбор гребного винта для лодочного мотора

Для того, чтобы переключать передачи мало применять лишь силу редуктора подвесного мотора. В данном случае следует правильно подобрать гребной винт, чтобы получить максимальную мощность и выдержку мотора. Правильно подобранные детали способствуют:

  • оптимизации движения по водной глади;
  • получению максимального количества оборотов, соответствующих модели мотора;
  • получению наивысшей скорости (грузоподъемности).

Следовательно, правильно выбранная деталь мотора во многом влияет на качество и срок службы лодки.

К примеру:

  1. Она дает возможность сэкономить топливо.
  2. Сократить шум от мотора, создающийся при движении.
  3. Увеличить технические ресурсы мотора, повысив срок эксплуатации.

В зависимости от требований, нужно выбрать какой именно материал подойдет:

  • нужно увеличить скорость лодки, значительно повысив качество выхода судна;
  • увеличить грузоподъемность судна.

Важно заранее определиться с приоритетами, так как выбор обоих вариантов невозможен. При этом есть возможность таким образом подобрать моторную деталь, что получится сбалансировать желаемое

Но так как его замена – процесс достаточно сложный и трудоемкий, важно заранее выбрать самый подходящий.

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

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

Винты регулируемого шага:

Винты регулируемого шага (ВРШ) предполагают возможность изменения поворота лопастей в ступице. Крепление составляющих винта производится таким образом, что благодаря особому приводу лопасти могут вращаться вокруг своей оси и, при необходимости, менять угол атаки. Достигается эта возможность приводом, известным как механизм изменения шага (МИШ).

Механизм изменения шага может быть:

– ручным;

– механическим;

– электромеханическим;

– гидравлическим;

– электрогидравлическим.

В состав механизма изменения шага (МИШ), за исключением ручного, входят: механизм поворота лопастей, размещаемый, как правило, в ступице винта; сервомотор, создающий усилия для поворота лопастей и располагаемый на участке между гребным валом и главным двигателем; обратная связь или устройство, показывающее величину нового шага винта.

В свою очередь, механизм поворота лопастей, являющийся составной частью механизма изменения шага, может быть:

– зубчатым – используется на винтах малых диаметров и на судах, не предполагающих развитие высоких мощностей;

– кривошипным – отличается высокой степенью надежности и прочности, применяется на напряженных конструкциях, высокооборотных винтах и пр.

Размещается механизм поворота лопастей внутри ступицы гребного винта, что отражается как на ее размерах, так и на габаритах самого винта.

Самым часто используемым приводом считается гидравлический привод управления винтами регулируемого шага. В нем поворот лопастей производится за счет воздействия жидкостей с малой вязкостью, а само устройство механизма отличается сравнительной простотой. Еще одно преимущество гидравлики – возможность создавать большие рабочие мощности даже на маленьких и легких движителях.

За счет управления винтом дистанционно, непосредственно с ходового мостика, облегчилась и координация движения самого судна. Применение же небольших, но мощных и крепких, движителей даже на габаритных судах улучшило их ходовые качества и маневренность, позволили скоординировать шаг винта с любой скоростью машины. В результате таких действий производительность гребного винта увеличивается в несколько раз, а это снижает общие затраты на эксплуатацию судна.

Другие важные параметры и показатели работы гребного винта:

От скорости вращения движителя зависит интенсивность хода судна, на котором он установлен, но и этот параметр имеет оптимальные показатели. В среднем это до 300 оборотов в минуту, для крупных лайнеров оптимальны показатели не выше 200. Обусловлено это тем, что высокие скорости увеличивают износ деталей двигателя, ощущающих наибольшую нагрузку, а это приводит к поломкам, незапланированным ремонтам или окончательному прихода в негодность дорогостоящего механизма.

Устанавливать ось вращения гребного винта рекомендуется в горизонтальной плоскости, это улучшает параметры его работы. При наличии наклона гребного вала возникает «косой» поток воды, обтекающий лопасти, в результате чего производительность движителя снижается, и чем выше этот угол, тем больше снижение КПД. Первые потери мощности ощутимы уже при появлении разницы в 10 градусов.

Особого внимания требует оснащение крупных и тяжелых водных судов, используемых в промышленности или обороне. Так, для танкеров, атомных ледоколов, авианосцев и прочих судов большого водоизмещения актуально наличие и возможность передачи высокой мощности. Для этого их оборудуют двух или трех вальными установками, а также устанавливают по несколько винтов. Чаще всего это 4 движителя, расположенные симметрично. Одним же из важных параметров винтов для арктических ледоколов считает прочность, т.к. они должны иметь возможность дробить толщи льда при движении не только вперед, но и назад.

Шаг вращения

Чтобы понять, что такое шаг вращения, не нужно быть экспертом. Но мы расшифруем этот судовой термин здесь чуть по-подробнее. Мысленно представьте себе обычный столовый (кухонный) штопор. Ввинчиваясь в пробку, чтобы открыть бутылку, за условную единицу времени он углубляется внутрь на определенное расстояние, при этом вращаясь по часовой стрелке. Этот путь за, допустим, секунду и будет равен шагу для штопора.

С винтом ситуация похожая. Исключение — среда, в которой работает пропеллер. Вода обладает меньшей плотностью, нежели твердое вещество, поэтому гребные винты теряют существенную часть КПД просто на то, чтобы «захватить» жидкость и направить в нужном направлении. Так, например, гребной винт с шагом 300 миллиметров при идеальных условиях должен за один полный оборот толкать судно на 30 сантиметров вперед, но из-за особенностей среды пройденное расстояние будет несколько меньше.

Есть гребные винты с возможностью изменения шага. Инженеры постарались на славу. Очень удобно, если на лодке несколько моторов или нужно как можно быстрее переставить винт с одного катера на другой в более резвым двигателем.

В принципе, с теоретической частью мы здесь можем закончить. Теперь вы знаете несколько базовых особенностей гребных винтов, применяющихся по всему миру. Полностью рассказать обо всех тонкостях подбора судовой техники мы не можем физически

Важно уяснить, что конкретный пропеллер подходит исключительно под определенную моторную яхту и судовой редуктор, идущий в комплекте с двигателем. Если вас заинтересовала данная тема, у вас есть судно, но отсутствуют гребные винты, или вам нужна профессиональная консультация, то просим обращаться непосредственно к специалистам 7Футов

Характеристики гребного винта.

По установившейся традиции исторического контекста следует заметить, что ДО НЕДАВНЕГО ВРЕМЕНИ применяемые на яхтах гребные винты со складывающимися или поворотными в нерабочем положении лопастями обладали низким коэффициентом полезного действия. Как следствие — необходимость повышения мощности двигателя, что, в свою очередь выливалось в увеличение веса, расхода топлива и денег. Такое увеличение мощности выражалось нешуточными 30-50% от мощности мотора,
снабженного традиционным винтом с фиксированными лопастями.

Подобно тому, как колеса автомобиля различаются шириной шины, диаметром диска, высотой профиля и другими параметрами, гребные винты тоже имеют ряд характеристик, основными из которых являются:

1. Тип и количество лопастей. На парусных яхтах можно встретить три типа гребных винтов: фиксированный (fixed prop) с лопастями, жестко закрепленными на ступице, складной (folding prop) с лопастями, складывающимися в сторону кормы под напором воды на ходу под парусами и поворотный (feathering prop) с лопастями, которые при отсутствии вращения винта гребным валом разворачиваются во флюгерное положение вдоль потока воды, резко уменьшая сопротивление. На парусных яхтах обычное число лопастей гребного винта — 2-3, на моторных — 3-5 лопастей фиксированного винта.

2. Диаметр винта (diameter) — диаметр круга, который описывают крайние точки лопастей гребного винта. Как правило, диаметр винта прямо пропорционален мощности двигателя и обратно пропорционален частоте вращения гребного вала. Начальным значением для выбора диаметра гребного винта парусной яхты может служить величина 0,037 — 0,045 от длины корпуса по ватерлинии. Обычно измеряется в дюймах.

3. Шаг винта (pitch) — величина поступательно перемещения винта вдоль оси вращения за один оборот, если представить его в твердой среде, не допускающей проскальзывания. Аналогичное понятие — глубина вкручивания шурупа в доску за один оборот. Разумеется, что в воде перемещение винта будет меньше его указанного шага, но это обозначение, выраженное в дюймах, вслед за диаметром клеймом выбивается на ступице винта и отличает его от других, внешне на него похожих.

Так, если на винте читается 16×11, это значит, что винт имеет диаметр 16 дюймов и его шаг составляет 11 дюймов. Интересно, что, если при замене винта нет возможности найти аналогичный, то сгодится такой, у которого сумма диаметра и шага равна оригинальному: т.е. винт 16×11 можно заменить винтом 15×12.

4. Направление (the hand) и скорость вращения. Винт считается «правым», если на переднем ходу он вращается по часовой стрелке, глядя на судно с кормы. Любой винт имеет диапазон оборотов, в котором он работает наиболее эффективно. При подборе винта учитываются номинальные обороты двигателя и передаточное число редуктора. Превышение нормальной частоты вращения гребного винта вызывает явление кавитации (газообразования), что снижает его работоспособность и создает условия для разрушения поверхности лопастей.

Вышеприведенные параметры достаточны для обычного пользователя, который должен знать какой винт стоит на его яхте и какие могут быть варианты. Профессионалы оперируют еще такими характеристиками, как проскальзывание винта (slip), изменение угла атаки по длине лопасти — скручивание (blade twist), соотношение площади лопастей к площади круга вращения винта (blade area ratio — BAR или disk area ratio — DAR), и некоторыми другими.

Несколько лет назад британскими специалистами были проведены испытания различных типов гребных винтов для выявления сравнения их достоинств и недостатков. В качестве базового судна была выбрана обычная круизная яхта Beneteau Oceanis 323 с двигателем мощностью 21 л.с. при 3,600 об/мин. Редуктор двигателя имел передаточное отношение 2,6:1 вперед и 3:1 назад. Для испытаний были взяты:

  • винты с фиксированными лопастями (в таблице — на желтом фоне)
  • винты со складывающимися лопастями (зеленый фон)
  • винты с поворотными лопастями (голубой фон):

Входе испытаний проводились измерения параметров:

  •  «упор винта» — тяговое усилие на переднем и заднем ходу;
  • «боковое усилие», вызванное так называемым эффектом винта при изменении направления вращения винта, этот параметр выражен в процентах к тяге на заднем ходу;
  • максимальная скорость хода;
  • время полной остановки яхты при включении реверса на скорости 6 узлов.

Данные, полученные в ходе испытаний, сведены в таблицу.

Воздушный винт (пропеллер)

Зафлюгированный воздушный винт


Проверка винта АВ-140 на флюгирование: кадр №1 — двигатель в рабочем режиме, кадр №2 — двигатель остановлен и винт полностью зафлюгирован, кадр №3 — лопасти винта выведены из зафлюгированного состояния, двигатель готов к запуску на земле

В самолёте с винтовым движителем управление шагом винта осуществляется экипажем. Для самолёта шаг винта функционально является аналогом коробки передач автомобиля. Увеличение шага приводит к увеличению тяги винта, уменьшение шага винта уменьшает тягу. Однако при маленькой скорости движения и большом шаге винта (близком к 85° относительно плоскости винта) на лопастях будет формироваться срыв потока, и скорость движения будет увеличиваться очень медленно, так как лопасти будут просто перемешивать воздух, создавая очень маленькую тягу. Напротив, в случае маленького шага (5—10°) и высокой скорости полёта лопасти будут захватывать малый объём воздуха, скорость воздушного потока, создаваемого винтом, будет приближаться к скорости движения набегающего воздуха, остатки которого будут врезаться в винт и тормозить полёт. В некоторых случаях лопасти просто не выдержат перегрузок и разрушатся.

В связи с этим пилотам (в особенности, времён Второй мировой войны) приходилось постоянно следить за скоростью, шагом винта и оборотами двигателя. Умело манипулируя оборотами и шагом винта, в зависимости от скорости полёта, можно было добиться меньших оборотов двигателя при высокой скорости, причём скорость не падала, а даже увеличивалась. Чтобы снизить расход топлива, а также не утруждать двигатель сильнейшими нагрузками, пилоту приходилось искать золотую середину.

На относительно современных турбовинтовых двигателях самолётов и вертолётах установлена автоматика, поддерживающая частоту вращения воздушного винта постоянной, за счёт непрерывной корректировки угла установки лопастей винта, а значит, и нагрузки на двигатель. Изменение мощности двигателя в сторону уменьшения или увеличения путём изменения подачи количества топлива приводит к автоматическому соответствующему изменению шага при сохранении неизменной частоты вращения. Говорят, что винт с большим шагом загружен, а с малым шагом — облегчён.

При аварийной остановке двигателя в полёте для снижения лобового сопротивления устанавливают максимальный угол наклона лопастей, равный ~90° (параллельно оси винта). Значение шага винта в этом случае теряет смысл и становится условно равно ∞. Такой винт называется зафлюгированным.

На некоторых самолётах реализована система с помощью изменения шага винта, когда при приземлении во время пробега устанавливают отрицательный угол наклона лопастей, таким образом, вектор тяги винта меняет направление на обратное. Впрочем, сопротивление потоку незафлюгированного воздушного винта настолько велико, что на многих турбовинтовых самолётах для эффективного торможения в полёте или при пробеге на посадке вполне достаточно установить малый шаг винта (облегчить винт) простым переводом рычага управления тягой двигателя на минимальную тягу. Чтобы защитить винт от ухода на этот минимальный шаг в полёте (что приведёт к резкому торможению, срыву потока на крыле за винтом и в неблагоприятных условиях к аварии), во втулке винта часто устанавливается золотниковый промежуточный упор (ПУ), который включается перед взлётом и выключается после касания. Угол винта на ПУ (φПУ) обычно на 15-20° больше нулевого. В связи с этим на многих турбовинтовых самолётах при взлёте (перед разбегом) и посадке (после касания) отрабатывается контрольная операция — «Винты на упор» и «Винты с упора».

Блиц-советы

Подводя итоги, можно привести следующие советы, касающиеся гребных винтов и их использования:

  1. Не рекомендуется дополнительно покрывать подобные устройства краской, поскольку при отсутствии у нее водоотталкивающих свойств, поверхность в скором времени начнет сильно шелушиться, что ухудшит функционирование винта. В результате скорость будет падать даже при увеличении количества совершаемых оборотов.
  2. Лучше всего приобретать гребные винты у крупных производителей, которые успели зарекомендовать себя с хорошей стороны и имеют достаточное количество положительных отзывов. Такие компании дают продолжительную гарантию на свое оборудование и зачастую дают предварительно протестировать выбранные модели.
  3. Для обеспечения прямолинейности движения судна можно установить два винта с разным направлением вращения. Необходимо помнить, что монтаж нескольких устройств, имеющих одинаковое вращение, будет способствовать наклону плавательного средства в одну из сторон.

Разновидности

Для выбора и приобретения наиболее подходящего гребного винта первоначально следует разобраться в существующих классификациях. Имеется множество различных критериев для их деления, самые значимые из них рассмотрены ниже:

  1. Показатель расстояния, которое винт способен преодолеть при совершении одного оборота. Данный критерий называется шагом, скольжение при этом не учитывается.
  2. Диаметр – это крайние точки окружности, которая создается при вращении лопастей.
  3. Соотношение общей площади всех лопастей и площади диаметра, данный критерий обычно называют дисковым отношением.
  4. Число лопастей, которое может составлять 2, 3, 4 или 5 штук в зависимости от особенностей конструкции выбранной модели. На сегодняшний день наиболее распространены трехлопастные варианты.
  5. Материал, который использовался для изготовления. Чаще всего встречаются модели из различных алюминиевых сплавов, углеродистой стали, латуни, нержавеющей стали или пластика. Меньшей популярностью пользуются бронзовые устройства, поскольку они отличаются слишком высокой стоимостью при отсутствии видимых преимуществ перед аналогами из латуни. Пластиковые модели изготавливаются из современного и прочного материала, но металлические варианты все равно остаются более надежными и отличаются длительным эксплуатационным сроком.
  6. Особенности конструкции ступицы, от которых также зависит способ выведения выхлопов.

КАК ИЗГОТАВЛИВАЮТ ГРЕБНЫЕ ВИНТЫ

Самые большие гребные винты достигают высоты трехэтажного здания, а их изготовление требует уникальных навыков. Во времена, когда был создан винтовой пароход «SS Great Britain» на изготовление форм гребного винта уходило до 10 дней. Сегодня благодаря наличию компьютерных технологий автоматизированный манипулятор делает это за пару часов. Форма винта вводится в компьютер, и алмазное сверло на конце манипулятора вырезает из огромных пенопластовых блоков идеальную копию лопасти с точностью до 1 мм. Затем в готовую модель помещают смесь песка и цемента, чтобы получить точный оттиск. После того как бетон остынет, в форму, состоящую из двух половинок, соединяют вместе и заливают расплавленный до 3000 градусов металл.Гребной винт нельзя делать из чего-либо. Винт должен быть достаточно прочен, чтобы выдержать тысячи тонн давления и не подвергаться коррозии в соленой морской воде. Наиболее распространенными материалами для изготовления гребных винтов являются сталь, латунь и бронза. В последние годы для этой же цели стали применять пластмассы.

Сплав из цветных металлов для гребных винтов, получил название «куниал». Он имеет прочность стали, но гораздо лучше противостоит коррозии. Куниал может находиться в воде десятилетиями, не ржавея при этом. Для придания сплаву предельной точности к 80 % меди необходимо добавить 5 % никеля и 5 % алюминия, а также 10 % других металлов. Переплавка осуществляется при температуре 3200 градусов.

Пройдя контроль качества, «коктейль» из расплавленных металлов заливается в форму. Чтобы избежать попаданий воздуха в структуру металл заливается ровной струей. Спустя два дня форма остывает. Затем лопасти высвобождают из формы.

Эффективность гребного винта зависит от гладкой и обтекаемой формы лопастей. Поверхность отлитой из формы детали неидеальна, и покрыта литейной коркой. Для определения толщины слоя применяется лазерный измеритель. После чего лишний слой удаляется с помощью резака из карбид-вольфрама. Затем гребной винт полируется до идеально гладкой поверхности, пока не будет составлять 1,6 микромиллиметра. В итоге поверхность приобретает гладкость стекла.

Гребной винт — изделие сугубо индивидуальное и для каждого современного судна или корабля должно иметь оптимальную форму, чтобы скользить и захватывать необходимое количество энергии, учитывая условия эксплуатации. Главная проблема всех гребных винтов — кавитация. Все дело в том, что под водой при их вращении на лопастях возникает область пониженного давления, в которой вода в буквальном смысле начинает закипать, даже при низких температурах. Поэтому движители испытывают на специальных стендах, где подбирают оптимальные параметры работы гребного винта, и проверяют правильный угол лопастей.

Как не печально, но невероятной красоты гребные винты обречены на тяжелый труд, скрытый от человеческих глаз под морскими волнами.Таким образом, из всех типов существующих движителей главенствующую роль занимает гребной винт, и пока нет оснований полагать, что в ближайшие годы для него найдется более эффективная замена.

История[ | ]

Водоподъёмный винт, изобретение которого приписывается Архимеду, вполне подходил и для обратной работы — отталкивания самого винта от водяной массы. Идея применения гребного винта как движителя была высказана ещё в 1752 году Даниилом Бернулли и, позднее, Джеймсом Уаттом. Тем не менее, всеобщее признание гребной винт снискал не сразу. Хотя сам принцип действия гребного винта никогда не был секретом, но только в 1836 году английский изобретатель Френсис Смит (англ. Francis Pettit Smith) сделал решающий шаг, оставив от длинной спирали Архимедова винта только один виток (бытует история о том, что «модернизация» произошла случайно: на паровом катере Смита у деревянного винта отломилась часть, оставив единственный виток, после чего катер заметно прибавил в скорости хода). Смит установил гребной винт на небольшой пароход водоизмещением 6 тонн. Удачные опыты Смита привели к образованию компании, на средства которой был построен винтовой пароход «Архимед». При водоизмещении всего в 240 т «Архимед» был оснащён двумя ходовыми паровыми машинами мощностью по 45 л. с. каждая и единственным винтом диаметром чуть более 2 метров (первоначальный винт Смита представлял собой часть винтовой поверхности прямоугольного образования, соответствующую одному целому шагу).

Гребной винт на одной из первых подлодок

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя известный изобретатель и кораблестроитель швед Джон Эрикссон. В том же 1836 году он предложил другую форму гребного винта, представлявшую собой гребное колесо с лопастями, поставленными под углом. Он построил винтовой пароход «Стоктон» (мощности ходовых паровых машин — 70 л. с), сделал на нём переход в Америку, где его идея была встречена настолько заинтересованно, что уже в начале 1840-х годов был спущен первый винтовой фрегат США «Принстон» (USS Princeton, водоизмещение 900 т, мощность машин 400 л. с., дававших ему ход до 14 узлов) с винтом конструкции Эриксона. На испытаниях корабль развил ранее невиданную 14-узловую скорость. А при попытке «стравить» его с колёсным «Грейт Уэстерн» теперь уже винтовой фрегат потащил своего соперника. Также «Принстон» отметился в истории кораблестроения тем, что нёс самые крупнокалиберные орудия для своего времени — на поворотных платформах на нём впервые установили 12-дюймовые орудия.

В середине XIX века началась массовая переделка парусников в винтовые корабли. В отличие от колёсных пароходов, переделка в которые требовала очень объёмных и продолжительных работ, модернизация парусников в винтовые пароходы оказалась значительно более простой. Деревянный корпус разрезали примерно пополам и делали деревянную же вставку с машинным отделением, мощность которого для крупных фрегатов составляла 400—800 л. с. При этом весовая нагрузка только улучшалась, — тяжёлые котлы и машины располагались в основном под ватерлинией и исчезала необходимость в приёме балласта, количество которого на парусниках иногда достигало сотен тонн. Винт размещали в специальном колодце в корме и снабжали его подъёмным механизмом, поскольку при ходе под парусами он только мешал движению, создавая дополнительное сопротивление. Аналогично поступали и с дымовой трубой, — чтобы она не мешала оперировать парусами, её делали телескопической (по типу подзорной трубы). Проблем с вооружением практически не возникало, — оно оставалось на своём месте.

Правила эксплуатации

Даже самые прочные и надежные гребные винты отличаются повышенной уязвимостью, это наиболее хрупкая часть лодки. Ниже приведен список правил, соблюдение которые повышает безопасность и положительно сказывается на эксплуатационном сроке устройства:

  1. Реверс разрешено включать только при полной уверенности, что гребному винту хватает глубины. Лучше не рисковать лишний раз и несколько раз оттолкнуться от мелководья при помощи весел.
  2. Необходимо следить за состоянием лопастей, поскольку любые деформации, неровности и выбоины мешают полноценному функционированию винта и способны вывести его из строя.
  3. При прохождении судна возле наиболее проблемных участков водоема, которыми являются мелководья и разнообразные подводные препятствия, нужно не забывать пользоваться гидроподъемом.
  4. Постоянно нужно следить, чтобы гребной винт даже кратковременно не соприкасался с поверхностью дна – это является основным условием для обеспечения длительной службы.

Несущий винт вертолёта

Пилотирование вертолёта в большей степени зависит от управления несущим винтом, нежели пилотирование самолёта. Любой манёвр, за исключением рыскания, производится с помощью изменения шага лопастей. Изменением общего шага регулируют тягу винта, отклонение тяги от оси винта — так называемого циклического шага. Коррекция шага происходит автоматически, непрерывно и попеременно у всех лопастей, такой характерный для вертолётного винта колебательный способ называется циклическим шагом. Если лопасть, проходя над кабиной вертолёта, устанавливается на меньший шаг, а при прохождении над хвостовой балкой — на больший, то подъёмная сила задней части тюльпана винта (фигуры, описываемой лопастями при вращении) будет больше и ось винта будет наклоняться вперёд — вертолёт полетит вперёд. Вследствие невозможности ручного управления циклическим шагом для реализации этого принципа был разработан автомат перекоса. Пилот вертолёта, совершая манёвр, управляет именно автоматом перекоса. На большинстве вертолётов управление идёт через гидроусилители, но если на вертолётах класса Ми-2 возможно ручное управление и имитация отказа гидросистемы (отключение гидроусилителей) входит в программу учебно-тренировочных полётов, то на более тяжёлых вертолётах (например, Ми-8) ручки управления удержать без гидроусилителей невозможно, поэтому гидросистема дублируется.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий