Как подобрать оптимальный винт для подвесного мотора и лодки. Потерянные силы

1.4.19. Крепление гребного винта.

Вариант 1.

Втулка гребного винта мотора "Вихрь" проворачивается в ступице обычно уже в течение первого сезона, и винт становится непригодным для дальнейшей эксплуатации.

Для его ремонта следует из ступицы извлечь бронзовую втулку и провернувшуюся резиновую. Бронзовую втулку устанавливают внутри ступицы на стержне Ø 12 мм, а промежуток между ступицей и втулкой заливают расплавленным капроном. Когда капрон остынет, винт можно ставить на место.

Вариант 2.

Изготавливается новая бронзовая втулка (рис. 72) и три резиновых пальца-амортизатора Ø 13 мм и длиной 33 мм.

Втулку можно сделать также из латуни Л С-59. На внешней поверхности втулки фрезеруются три продольных канавки.

В ступице винта (рис. 73) протачивается канавка для стопорного кольца из пружинной проволоки Ø 2 мм, удерживающего втулку с пальцами в ступице.

При сборке бронзовую втулку вставляют в ступицу винта так, чтобы совпадали пазы, затем в пазы вставляют резиновые пальцы. Далее в канавку внутри ступицы устанавливают стопорное кольцо. Вместо проволочного кольца можно установить шайбу, крепящуюся к ступице тремя винтами. Этот вариант более надежен.

1.4.20. Замена гребного винта.

Смена винта на "Вихре" затруднена необходимостью каждый раз разгибать и вынимать контровочный шплинт, который от таких операций быстро ломается.

Решить эту проблему можно, если проточить по окружности ступицы кольцевую канавку глубиной и шириной 2-3 мм, проходящую по отверстиям для шплинта. Вместо шплинта используется цилиндрический штифт такого же диаметра, который вставляется в отверстие ступицы и удерживается от выпадения пружинным кольцом, вставляемым в канавку. Для этого можно использовать подходящие по диаметру стопорные кольца от любых двигателей.

1.4.21. Винт от "Москвы" на "Вихре".

Посадка винтов и способы их креплений у моторов " Москва-25" и "Вихрь" совершенно различны. Чтобы применить винт от "Москвы" на "Вихре" ("Москва-25" и "-30" комплектовались тремя винтами разного шага), необходимо на винте заменить посадочную втулку. Штатную втулку и резиновый амортизатор следует выпрессовать. Размеры новой втулки показаны на рис. 74 .

Из резинового жгута диаметром 5-6 мм нужно вырезать четыре куска длиной по 45 мм, которые в дальнейшем будут играть роль амортизаторов 3 (рис. 75) .

Для облегчения втулки в ней необходимо сделать выборки в нерабочих местах, а глухие отверстия под круглые амортизаторы просверлить, вставив втулку в ступицу 1.

Окончательно втулка запрессовывается в ступицу совместно с амортизаторами 3 до упора и закрепляется на валу при помощи кольца 4 и штифта 5. Пробка 6 закрывает отверстие и торец втулки 2. В ступице сверлится отверстие Ø 5 мм под контровочный шплинт, как это сделано на гребном винте "Вихря".

1.4.22. Выпуск отработавших газов через ступицу.

Уже несколько десятилетий выпуск отработавших газов через ступицу применяется практически на всех зарубежных моторах вне зависимости от их мощности. Единственным исключением являются отечественные моторы, которые по своей шумности не вписываются ни в одни существующие нормы. Хорошо известны преимущества данной системы -это не только пониженная шумность, но и улучшенная гидродинамика редуктора, более совершенное протекание внутрицилиндровых процессов, снижение токсичности отработавших газов.

Известны попытки владельцев серийных моторов по переделке штатной системы выпуска на "ступичную". Одной из первых и удачных конструкций этого типа является разработка, выполненная В. Карасевым на "Вихре-М", описание которой приводится ниже.

В результате проведенной модернизации было снижено сопротивление редуктора и уменьшена шумность мотора. Реконструкция редуктора была выполнена так, чтобы при необходимости можно было использовать и штатный винт.

Для организации подвода отработавших газов к ступице винта к корпусу редуктора привариваются алюминиевые накладки 13, которые создают канал, соединяющий переходную втулку 12 с существующим выпускным трактом двигателя (рис. 76).

В горизонтальной перегородке между новым и существующим каналами выпуска газов в районе изгиба заборной трубки охлаждающей воды пропиливается отверстие площадью 4 см 3 . Форма накладок 13 и наружная поверхность втулки 12 подгоняются по месту, ими обеспечивается плавность переходов профиля корпуса редуктора.

Детали, необходимые для модернизации винта и редуктора, показаны на рис. 77 .

В верхней части втулки 12 пропиливается фигурный паз, сопряженный с каналом, образованным накладками 13. Дополнительный паз пропиливается и в верхней части торца корпуса редуктора. Это обеспечивает плавный подвод газов к переходной втулке. Штатный выпускной патрубок (показан пунктиром) удаляется.

Очередность операций по модернизации может быть следующей.

Прежде всего, к корпусу редуктора приваривают втулку 12 (только в верхней части, между пазом и плоскостью разъема корпуса), а затем накладки 13. При этом необходимо обеспечить герметичность приварки пластины, отделяющей создаваемый выпускной канал от внутренней полости корпуса редуктора.

Установка втулки 12 под сварку осуществляется на корпусе редуктора, собранном со стаканом 1 при помощи монтажного кольца, центрирующего детали 1 и 12 между собой. Перед сваркой установленная втулка крепится к торцу корпуса пятью винтами с резьбой МЗ (двумя - над плоскостью разъема, тремя - в крышке корпуса редуктора). После приварки деталей 12 и 13 к корпусу монтажное кольцо и винты снимаются.

Стакан 11 крепится внутри втулки 12 двумя винтами с потайными головками. Отверстия под эти винты сверлятся в нижней части втулки 12 симметрично относительно вертикальной оси редуктора. В стакане отверстия под резьбу для винтов делают по месту в двух положениях: когда вырез в стакане согласуется с пазом втулки 12 и когда стакан развернут на 180°. При использовании штатного винта двигателя "Вихрь" такое крепление стакана - простым разворотом - позволяет перекрывать подвод отработавших газов к ступице. При сверлении отверстий под резьбу крепящих винтов стакан должен быть плотно прижат к торцу корпуса редуктора.

В связи с увеличением на 60 мм расстояния от вертикальной оси редуктора до гребного винта выпускной патрубок необходимо срезать ниже антикавитационной плиты, сохранив при этом залитую в него трубку для забора воды. Трубку необходимо выпрямить, укоротить и насадить на нее на герметике заборник 15. Заборник крепится по месту двумя винтами М5 с потайными головками к предварительно приваренной алюминиевой пластине 14, которая заполняет паз, получившийся после среза выпускного патрубка. Заборник имеет два ряда отверстий (по шесть в каждом) диаметром 3 мм, расположенных с шагом 5 мм. В торец заборника вварена пробка, которая глушится винтом М5.

При использовании штатного гребного винта для обеспечения выпуска газов заднюю часть выпускного патрубка выше антикавитационной плиты срезают и приваривают новый обтекатель 16 (после установки и крепления заборника воды 15).

Удлиненный гребной вал 2 имеет отверстия для винта 6, крепящего хвостовик 5 к валу, для шпонки 7 гребного винта с выпуском через ступицу и для шпонок штатного гребного винта. Хвостовик 5 обеспечивает выпуск газов за лопасти гребного винта, фиксирует кольцо 8, удерживающее шпонку 7 в рабочем положении, и исключает потерю винта при срезании шпонки. Во избежание прорыва выпускных газов к лопастям гребного винта необходимо установить фторопластовую прокладку 3 и резиновое уплотнительное кольцо 4. Толщина прокладки выбирается на ~ 1 мм больше зазора между торцом гребного винта и буртиком стакана 11 в положении, когда вал 2 полностью подан вперед. Наружный диаметр кольца делается на 1 мм меньше диаметра конического буртика стакана 11.

В процессе работы двигателя фторопластовая прокладка сминается и приобретает форму, обеспечивающую надежное уплотнение зазора. Осевые размеры хвостовика 5 должны обеспечивать уплотнение резинового кольца 4 при установке винта 6. При этом повышается надежность крепления винта в хвостовике и исключается его самопроизвольное вывинчивание.

Гребной винт 9 может быть изготовлен из штатного винта моторов "Москва" или "Нептун". Технология реконструкции этих винтов заключается в следующем.

Внутренний диаметр бронзовой втулки винта растачивается до диаметра 17 мм для обеспечения посадки его на гребной вал мотора "Вихрь". Новое шпоночное отверстие в гребном винте высверливают с использованием гребного вала 2. Для этого вал выставляют в тисках сверлильного станка, и ось сверла совмещают с осью отверстия под шпонку 7. Затем на вал надевают винт и фиксируют его в положении, при котором имеющееся отверстие под шпонку совпадает с отверстием вала под винт 6.

После сверления нового отверстия под шпонку 7, не отличающуюся от шпонки штатного винта "Москвы", часть хвостовика винта обтачивается до обнажения бронзовой втулки. Длина обточки должна на 0,5-1,0 мм превышать расстояние от торца втулки до края нового шпоночного отверстия.

Затем переднюю часть винта, прилегающую к прокладке 3, торцуют, а хвостовую часть бронзовой втулки обрезают на 15 мм. Хвостовую часть ступицы винта обтачивают до размера, необходимого для обеспечения скользящей посадки хвостовика 5, а лопасти винта немного подрезаются.

Во избежание "провала" работающего винта вперед к фланцу бронзовой втулки шестью винтами М5 крепят упорную шайбу 10. Отверстия под винты в упорной шайбе высверливают по окружности диаметром 30 мм, что исключает попадание винтов в алюминиевые детали ступицы. Перегородки в зазорах между имеющимися в ступице винта ребрами высверливают насквозь, а образующиеся при этом каналы для прохода выхлопных газов обрабатывают надфилем. Гребной винт в сборе с хвостовиком 5 и деталями 4, 7 и 8 весит 740 г, что соответствует массе штатного винта "Вихря".

Осевые размеры деталей 5, 8, 9 и 11 следует уточнить по месту, так как каждый редуктор имеет индивидуальный люфт гребного вала в осевом направлении. Кроме того, положения бронзовых втулок, запрессованных к ступице различных винтов, также неодинаковы. В результате увеличения длины гребного вала представляется возможность увеличить длину втулки 1 и разместить в ней радиальный подшипник № 7.000-103 и радиально-упорный подшипник № 36203, две уплотнительные манжеты и резиновое кольцо.

имеющие диаметр 240 и шаг 300 мм, позволяют мотолодке весом до 150 кг с одним человеком развивать скорость 40-43 км/ч. При этом двигатель работает с близкой к номинальной частотой вращения, при которой достигается его максимальная мощность. При увеличении нагрузки винт становится тяжелым - двигатель работает на пониженных оборотах при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора.

В этом случае двигатель уже не развивает полной мощности, скорость лодки относительно невысока, а расход горючего максимальный. Для повышения частоты вращения необходимо сменить штатный гребной винт на винт меньшего шага. Эффект замены можно проиллюстрировать результатами испытаний "Вихря-30" на мотолодке типа "Прогресс":

Из приведенных данных видно, что выпускаемый в торговую сеть винт с шагом 282 мм (с несколько измененным профилем лопастей) позволяет повысить частоту вращения двигателя на 3300 об/мин, что обеспечивает работу мотора на максимальной мощности и соответственно - наибольшую скорость и минимальный путевой расход горючего.

Следует учитывать, что на более легкой лодке с минимальной нагрузкой использование гребного винта уменьшенного шага может привести к обратному эффекту. В этом случае винт будет гидродинамически легким: при частоте вращения двигателя выше расчетной упор гребного винта оказывается недостаточным и лодка не разовьет максимально достижимую скорость. А поскольку дроссельная заслонка карбюратора открыта полностью, расход топлива максимальный и двигатель работает уже на опасном режиме завышенных оборотов.

Поэтому при установке винтов уменьшенного шага обязательно нужно контролировать частоту вращения коленчатого вала при помощи тахометра. Тахометр же позволит убедиться и в необходимости замены тяжелого винта на более легкий, если двигатель не развивает расчетных оборотов.

Важной характеристикой подвесного мотора является эффективный упор гребного винта, т. е. его упор за вычетом буксировочного сопротивления подводной части.

Эффективный упор - это сила, которая приводит лодку в движение. Поэтому важно всемерно снижать сопротивление подводной части мотора. С этой целью можно рекомендовать отполировать гребной винт, что заметно снижает трение лопастей о воду. Однако следует иметь в виду, что чем тоньше входящая кромка лопастей, тем выше эффективность винта, но при этом сильно снижается ее прочность при ударе о различные плавающие предметы. Повреждения кромок, деформация лопастей и забоины резко снижают гидродинамические свойства винта. Как показала практика, тоньше 1.0-1.5 мм входящую кромку делать не следует, конечно, скругляя ее в сечении лопасти по радиусу и не допуская углов и острых кромок.

Улучшает качество гребного винта и местная полировка входящей кромки по длине лопастей с двух сторон на ширине 15-20 мм. Полезно лопасти у ступицы винта подрезать - уменьшить хорду сечений, примыкающих к поверхности ступицы, а также удалить три технологических выступа на ступице. Такую доработку можно делать только на винтах с шагом 300 мм.

Сравнительные испытания двух винтов DxH= 240x300 мм, один из которых был окрашен, а второй отполирован, показали, что винт с полированными лопастями дает повышение частоты вращени двигателя на 100 об/мин с одновременным ростом тяги во всем диапазоне скоростей движения лодки - от 0 до 40 км/ч. Крайне желательно полировать всю наружную поверхность редуктора, включая обе стороны антикавитационной плиты, и заполнять нитрошпаклевкой семь отверстий крепления нижней крышки. При необходимости разборки редуктора эту шпаклевку легко удалить.

Лодки для туризма за последние годы изменили свой облик. Вместо традиционных плоскодонных промышленность освоила выпуск ряда новых моделей, отличающихся высокой мореходностью, повышенной комфортабельностью. Днище с килеватыми обводами дает возможность этим судам сохранять свои качества на крутой волне, позволяет избежать утомительной тряски на зыби.

В скорости на тихой воде новые мотолодки, однако, проигрывают плоскодонным. Это неизбежно: новые обводы имеют более высокое гидродинамическое сопротивление, да и сами корпуса лодок потяжелели.

Вопрос в другом: насколько велик может быть этот проигрыш? Теория, как будто, говорит, что он должен быть весьма незначительным. Практика убеждает в обратном.

А может быть, дело не только в лодках?

Вспомним, что все выпускаемые сегодня подвесные моторы разрабатывались в те времена, когда, кроме , у нас практически ничего не было. На нее, естественно, и ориентировались моторостроители, рассчитывая параметры своих первых 17-20-сильных подвесников.

Соответствуют ли эти параметры гидродинамическим характеристикам современных мотолодок?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, редакция провела сравнительные ходовые испытания.

На нашу мерную милю вышли две мотолодки, серийно выпускаемые промышленностью (дюралевый «Прогресс» и пластмассовый «Нептун») и две фанерные лодки, построенные по (глубокое V «Косатка» и ). В нашем распоряжении были моторы «Вихрь», «Вихрь-М» и «Вихрь-30» и набор из трех гребных винтов, изготовленных в ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова. Один из этих винтов ничем не отличался от штатного винта «Вихря» (правильнее сказать «Вихрей», так как на 20-, 25- и 30-сильный моторы ставится один и тот же винт!). Этот винт, напомним, имеет диаметр 240 мм и шаг 300 мм. А вот два новых винта при том же диаметре имели шаг 264 и 240 мм.

В проведении испытаний, вместе с сотрудниками редакции, участвовали представители ЦНИИ имени Крылова и несколько ленинградских туристов-водномоторников. Замеры скоростей проводились в Гребном канале по обычной методике - мерный участок проходился по два раза в обоих направлениях, время фиксировалось двумя секундомерами.

Результаты (см. таблицы 1-3) получились, на наш взгляд, очень интересные.

Вот, например, на дистанции «Прогресс» с 25-сильным «Вихрем-М».

Таблица 1. Результаты замера скоростей мотолодки «Прогресс»
Мотор	Гребной винт Д хН , мм	Скорость, км/ч
«Вихрь-М»	240х300 (штатный)	2	26,3
		4	18,5
	240х264	2	29,2
		4	27,3
	240х240	2	30,2
		4	29,2
		5	16,7
Примечание: подробное описание лодки «Прогресс» см.

Владелец этой лодки В. Кузовкин отлично оборудовал ее для дальних путешествий: установил встроенный бензобак под переднее сиденье, подкрепил конструкцию транца, погрузил аккумулятор и т. п. Одним словом, вариант далеко не чисто прогулочный! С запасом горючего в 90 л и двумя человеками (водитель и пассажир) на борту водоизмещение лодки можно было оценить цифрой 490 кг. Со штатным гребным винтом на моторе этот «Прогресс» проходит 500-метровый мерный участок за 68,5 сек (среднее время за два пробега), т. е. скорость составляет 26,3 км/час.

Увеличиваем экипаж до четырех человек - скорость сразу же падает до 18,3 км/час, т. е. лодка на глиссирование уже не выходит.

Теперь заменяем штатный винт другим - с меньшим шагом, равным 264 мм, и вот, тот же «Прогресс» с теми же четырьмя человеками на борту идет в полтора раза быстрее - показывает скорость 27,3 км/час! Следующий винт - шаг еще меньше - 240 мм - еще 2 км/час прироста скорости, а максимальная скорость хода с двумя пассажирами достигает 30,2 км/час. Только с появлением на борту пятого человека (т. е. при увеличении водоизмещения примерно до 700 кг) лодка снова переходит в водоизмещающий режим движения - 16,7 км/час.

Надо еще отметить, что во время скоростных пробегов «Прогресса» только при нагрузке два пассажира с гребным винтом 240х240 мм мотор развивал повышенное (но не чрезмерное - 5200 об/мин) число оборотов!

Гребной винт с уменьшенным шагом 240 мм помог «Вихрю-20» «вытащить» на глиссирование и мотолодку «Нептун» с 4 пассажирами (водоизмещение 550 кг): она пошла со скоростью 36 км/час вместо 13,5, показанных со штатным винтом. Итак, скорость возросла в 2,6 раза!

Таблица 2. Результаты замера скоростей мотолодки «Нептун»
Мотор	Гребной винт Д хН , мм	Скорость, км/ч
«Вихрь-20»	240х300(штатный)	2	36
		4	13,5
	240х240	4	36
Примечание: подробное описание лодки «Нептун» см.

Откуда же взялись у мотора силы? Почему небольшим уменьшением шага гребного винта удается компенсировать увеличение нагрузки?

Это можно проиллюстрировать графически. Каждый мотор имеет свою так называемую «внешнюю характеристику», т. е. зависимость снимаемой с вала мощности от числа оборотов коленчатого вала при полностью открытом карбюраторе. Для «Вихря», например, внешняя характеристика представляет собой кривую 1 с максимальной мощностью в 21,5 л. с. при 5000 об/мин. Мощность, которая поглощается на данной лодке гребным винтом, в зависимости от числа оборотов мотора показана на этом же графике тремя кривыми - винтовыми характеристиками 2, 3 и 4, - каждая из которых соответствует винту определенного шага. Точки, где внешняя и винтовая характеристики пересекаются, и показывают мощность и число оборотов мотора с данным винтом.

Оптимальный для данной моторной лодки при данном водоизмещении винт (винтовая характеристика 3) позволяет наиболее полно использовать мощность двигателя на номинальных оборотах. При постановке более «тяжелого» винта (кривая 2) на ту же лодку с той же загрузкой мотор будет работать на оборотах 3500 об/мин, которым по внешней характеристике двигателя соответствует мощность всего 12 л. с.; это значит, что используемая мощность 20-сильного «Вихря» будет такой же, как у обычной «Москвы» или «Beтерка-12».

Применение слишком «легкого» винта (кривая 4) также приводит к недоиспользованию мощности, так как внешняя характеристика при числе оборотов больше номинального резко падает. Но главная опасность здесь другая: значительное повышение числа оборотов сверх номинального резко сокращает срок службы мотора, а вероятность поломок его повышается. Однако даже в том случае, когда слишком «легкий» винт эксплуатируется на номинальных оборотах, снимаемая мощность «Вихря» также не превышает 12-13 л. с.

Можно подумать, что с «тяжелым» винтом получится значительная экономия топлива, - ведь мотор работает на пониженных оборотах! Это далеко не так.

На том же графике показана зависимость удельного расхода топлива (кривая 5) от числа оборотов. При числе оборотов, равном, например, 3700 об/мин, удельный расход составляет примерно 480 г/л. с. час вместо 360 на большем номинальном; мощность при этом равна 16 л. с. Перемножаем получившийся удельный расход на мощность и получаем парадоксальный результат - часовой расход топлива при меньшей снимаемой мощности остался прежним!

Вот к каким результатам приводит эксплуатация лодки с неподходящим гребным винтом: и скорость получается меньше, и расход топлива на 100 км пути увеличивается.

Сколько сил можно потерять, используя «тяжелый» винт, наглядно продемонстрировали испытания мотолодки «Косатка». Что можно сказать, глядя на таблицу замера ее скоростей?

Таблица 3. Результаты замера скоростей мотолодки «Косатка»
Мотор	Гребной винт Д хН , мм	Скорость, км/ч
«Вихрь-20»	240х300 (штатный)	2	33,6
		4	17,6
	240х240	2	40,0
		4	34,6
«Вихрь-30»	240х300 (штатный)	2	40,8
		4	32,7
	240х264	2	43,4
		4	39,0
Примечание: проект и подробное описание лодки «Косатка» см.

Со штатным винтом на «Вихре-30» при увеличении нагрузки с двух человек до четырех скорость падает на 8 км/час. Установка же винта с меньшим шагом (264 мм) не только повышает скорость до 43,4 км/час (2 человека) и 39,0 км/час (4 человека), но и сокращает разницу в скоростях, которая получается при повышении нагрузки.

Под 20-сильным «Вихрем» со штатным винтом и с четырьмя пассажирами лодка не глиссирует и идет в переходном режиме - 17,6 км/час. Установка винта с шагом 240 мм приводит к поразительному результату: скорость с двумя человеками на борту становится почти такой же, как и при 30-сильном моторе со штатным винтом, а с четырьмя - даже на 2 км/час выше! Выходит, что, плавая на «тридцатке» со штатным винтом, мы в течение трех лет не использовали, по крайней мере, 8-9 л. с. имеющейся мощности!

С точки зрения экономики это означает, что сотни, а то и тысячи тонн бензина сейчас нерационально расходуются только потому, что самые распространенные у нас моторы «Вихрь» и «Вихрь-М» (как впрочем, и «Нептун») снабжаются одним единственным винтом, который приходится использовать и на легкой «Казанке» и на семейном «Прогрессе». Заводы экономят на шестирублевом винте (который, кстати, с удовольствием приобрели бы даже просто в качестве запасного все владельцы моторов!), а в общегосударственном масштабе это оборачивается не такими уж малыми потерями!

Правда, к моторам «Москва-25» и «Москва-30» выпускаются три гребных винта с шагом 250, 280 и 300 мм, но провести сравнительные испытания с этими моторами мы не имели возможности, так как в нашем распоряжении их не было.

Даже ориентировочная прикидка говорит о том, что штатные гребные винты опробованных моторов далеко не оптимальны . Сравним значения теоретических скоростей 20-25-сильных отечественных и зарубежных моторов («Крайслер», «Эвинруд» и «Меркюри» по 20 л. с., «Джонсон», «Сельва», «Кресчент», «Терхи» по 25 л. с. и «Кресчент» 35 л. с.). Если принять для штатных винтов всех сравниваемых моторов постоянное значение скольжения равным, например, 10%, то теоретическая скорость, достижимая при номинальных оборотах, на всех зарубежных моторах будет значительно ниже той, на которую рассчитаны штатные винты «Вихря» и «Нептуна». Так, если для «Вихрей» всех мощностей это 47 км/час (винт-то у всех один!), то для «Кресчента», «Сельвы», «Терхи» - это только 40 км/час, для «Крайслера» и «Эвинруда» даже 39 км/час! И это на штатных винтах, а ведь к каждому зарубежному мотору можно приобрести еще как минимум 2-3 других гребных винта, как правило, с шагом и меньше и больше чем у штатного.

Только «Казанка», на которую и подбирался винт «Вихря», может с этим мотором ходить с расчетной скоростью с одним водителем 43-45 км/час, недостижимой для современных лодок с тем же мотором и винтом.

Прошло десять лет. Наша промышленность освоила выпуск чуть ли не 20 разных . И теперь становится совершенно необходимой поставка в торговую сеть если не винтов с регулируемым шагом (типа «мульти-питчей», о которых не раз писалось в сборнике), то хотя бы набора сменных гребных винтов. Ответ на вопрос, какие это могут быть винты, должны дать судостроители. А для этого, помимо всего прочего, необходимо изменить утвердившуюся практику проведения ходовых испытаний. Сейчас при приемке новых образцов в нашем головном ЦКБ «Нептун», например, на лодку ставится мотор только со штатным винтом, а единственным показателем, снимаемым на мерной миле, является скорость. Если скорость с полной нагрузкой не устраивает - мала, вешают на транец еще один мотор (так было с мотолодкой «Нептун», рассчитанной, однако, на эксплуатацию с одним мотором).

А между тем на этих испытаниях имеется полная возможность не только снять все нужные характеристики, такие, как число оборотов мотора или расход горючего, но и подобрать оптимальные винты и главное - дать соответствующие рекомендации будущему владельцу. Именно так делают ведущие фирмы за рубежом.

Сегодня среди отечественных подвесных моторов (ПМ) "Вихрь-30" остается самым мощным и, пожалуй, наиболее распространенным, несмотря на рыночное разнообразие зарубежных ПМ любой мощности (ведь цены на них, увы, пока заоблачны).

Для "Вихря-30" со штатным окрашенным гребным винтом (ГВ) оценки скорости хода и топливной экономичности на серийных мотолодках (МЛ) различных типов и при их разной загрузке в свое время были приведены автором в "КиЯ" , . Ниже такие же ходовые характеристики даны для целого семейства "вихревских" ГВ (табл. 1). Это позволяет получить достаточно объемное представление о возможностях и предпочтительных областях применения "Вихря-30" с разными ГВ.

Указанные в табл. 1 предельные скорости глиссирующих МЛ соответствуют максимально допустимой частоте вращения коленчатого вала, равной 5000 об/мин. Отметим, что в отличие от предыдущих публикаций приводимые ниже оценки для ПМ "Вихрь-30" со штатным окрашенным ГВ получены с помощью стандартной компьютерной программы при повышенной точности съема информации (за счет масштабирования) с опубликованных графических материалов по "Вихрям".

На рис. 1 приведены результаты расчетов. Нумерация кривых на рисунке соответствует номерам ГВ в табл. 1.

Какие же выводы можно сделать об особенностях использования ГВ на моторе "Вихрь-30"?

Прежде всего заметим, что ГВ № 3 и 4 с измененными по отношению к "базовому" штатному ГВ № 2 геометрическими параметрами являются "гидродинамически легкими" (), из-за чего с ними, в частности, достигаются лишь более низкие предельные скорости.

Далее. Упор в зависимости от скорости хода наших по-разному "облегченных" ГВ изменяется по отношению к "базовому" ГВ тоже по-разному. Так, у ГВ № 3 с уменьшенным диаметром упор начинает ощутимо (более чем на 1%) возрастать при понижении скорости примерно с 34 км/ч; при скорости 18 км/ч прирост упора достигает 7%. А у ГВ № 4 с уменьшенным шагом прирост упора более значителен: в диапазоне скоростей от предельно допустимой (26 км/ч) до 18 км/ч он составляет от 4 до 20%. При этом ощутимое преимущество грузового ГВ № 4 перед обрезанным ГВ № 3 наблюдается только при скорости ниже примерно 24 км/ч (рис. 1).

Наконец, поскольку полировка ГВ снижает его предельно допустимую скорость (см. табл. 1), формально ее можно рассматривать как еще один прием гидродинамического облегчения ГВ. Однако в отличие от изменения геометрических параметров ГВ полировка дает весьма ощутимый прирост упора во всем диапазоне скоростей: 14-12% при скоростях 20-40 км/ч.

Во-первых, при штатном полированном ГВ № 2 на скорости хода выше 34 км/ч (частота вращения 4500 об/мин) нет смысла заменять этот ГВ гидродинамически облегченными ГВ № 3 и 4.

Во-вторых, сменный грузовой ГВ № 4 на скорости хода ниже 24 км/ч (частота 4900 об/мин) всегда более эффективен, чем обрезанный ГВ № 3 и, тем более, штатный полированный ГВ № 2. В то же время на скоростях хода от 24 до 34 км/ч (частоты от 4300 до 4850 об/мин) именно этот обрезанный ГВ № 3 является оптимальным. Наконец, во всем этом диапазоне скоростей хода полировка ГВ всегда приводит к существенному выигрышу в величине упора и скорости хода.

На рис. 2 приведены зависимости "тяговой" топливной экономичности () от скорости хода для наших ГВ. Этим графикам соответствует табл. 2 параметров экономичного полного хода, включающая в себя также 3%-ные интервальные оценки, аналогичные приведенным в для других отечественных ПМ.

Главная особенность графиков на рис. 2 - их принципиальное различие для штатных ГВ № 1 и 2, с одной стороны, и гидродинамически облегченных ГВ № 3 и 4, с другой. Если у штатных ГВ наилучшая топливная экономичность е 0 достигается при скорости хода v 0 (частоте вращения) меньшей, чем предельно допустимая v пр (), то у ГВ, гидродинамически облегченных за счет изменения их геометрии, наилучшая топливная экономичность наблюдается при предельно допустимой скорости (частоте вращения).

Сопоставление данных по упору и "тяговой" топливной экономичности показывает, что приведенные выше рекомендации по применению различных ГВ сохраняются и с учетом требований к топливной экономичности - возможное ее ухудшение не выходит за пределы 3%-ного допуска.

Какие же конкретные выводы об экономичных режимах работы на полном ходу можно сделать на основе табл. 2?

Во-первых, можно сравнить между собой различные ГВ по уровню, образно говоря, "потерянных сил, скорости и литров" (). Так, больше всего мощности недобирает штатный окрашенный ГВ № 1 - около 6% максимальной (порядка 2.0 л.с.); меньше (около 1 л.с.) недобирает ГВ № 2, в то время как у гидродинамически облегченных ГВ № 3 и 4 недобора мощности нет.

Несколько больше разница по потерям скорости: если у штатных ГВ № 1 и 2 эти потери составляют соответственно около 30 и 20%, то облегченные ГВ № 3 и 4 работают на предельных для них скоростях.

По "тяговой" топливной экономичности лидируют ГВ № 2 и 3: они на 10% экономичнее грузового ГВ № 4. Но, увы, эти лидеры все же существенно (примерно на 20%) уступают ПМ "Нептун-23" и "Привет-22" даже с их штатными окрашенными ГВ ().

Наконец, табл. 2 позволяет наглядно увидеть, какой именно выигрыш в скорости и топливной экономичности дает полировка штатного ГВ при движении МЛ экономичным полным ходом. Если в этом случае выигрыш в скорости составляет 6%, то выигрыш в топливной экономичности еще больше - 9%. При этом доля "потерянных сил" уменьшается вдвое (и в 3%-ном интервале экономичной скорости тоже).

Заметим, что по сравнению с данными , уточненные гидродинамические расчеты несколько понизили для штатного окрашенного ГВ величину экономичной скорости полного хода, а также 3%-ного интервала для этой скорости.

Перейдем к оценке конкретных ходовых возможностей "Вихря-30" с разными ГВ на примерах ряда отечественных серийных МЛ (). Напомним, что для части из них ("Крым", "Днепр", "Серебрянка") кривые буксировочного сопротивления были получены в опытовом бассейне ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, исходя из представления о ПМ как неотъемлемой части корпуса МЛ (независимо от режима движения - глиссирующего или водоизмещающего). Это отличается от подхода автора, при котором ПМ в режиме глиссирования рассматривается как независимый толкач-буксировщик ("толкач на транце" - см. "КиЯ" и ). В связи с этим в указанные кривые буксировочного сопротивления были внесены поправки, исключающие сопротивление подводной части "Вихря".

Для того чтобы полнее представить ходовые возможности "Вихря-30", дополнительно рассмотрены также более тяжелые глиссирующие МЛ "Кафа-2500" () и испытанная там же в ЦНИИ МЛ "Роса" (по проекту Л.Г. Махаринского и Ю.А. Голдобина: длина - 5.0 м; ширина на миделе - 1.61 м; килеватость на транце и на миделе - 14°).

В табл. 3 для каждого из "вихревских" ГВ, соответствующих табл. 1, приведены скорости хода МЛ при определенном водоизмещении D и центровке x g , а также величины "транспортного" показателя топливной экономичности Е, который учитывает гидродинамическое качество данной МЛ и равен транспортной работе, произведенной МЛ на 1 л топлива ("КиЯ" и ). Прочерк в графе скорости означает, что с данной загрузкой МЛ не выходит на глиссирование. В скобках указаны скорости, которые выше предельно допустимой для данного ГВ. Центровка характеризуется расстоянием от центра тяжести до транца, выраженным в долях наибольшей длины МЛ.

Кстати, сравнение данных табл. 3 с аналогичными данными, приведенными в , показывает, что введение упомянутых выше поправок, исключающих сопротивление подводной части "Вихря" для МЛ "Крым", "Днепр" и "Серебрянка", повысило оценки скорости их хода под ПМ "Вихрь-М" со штатным окрашенным ГВ № 1 в среднем почти на 20%.

Данные табл. 3 свидетельствуют, что на практике уменьшение диаметра штатного ГВ у "Вихря-30" редко оказывается целесообразным. А вот уменьшение шага расширяет сферу применения "Вихря-30" на область глиссируюших МЛ большого водоизмещения. Хотя, по-видимому, желателен не столь радикальный переход от "штатного" шага 0.3 м к шагу 0.24 м (что подтверждают и данные этой же табл. 3 по грузовому ГВ № 4 на менее мощном "Вихре-М"). К сожалению, данные гидродинамических испытаний сменного "вихревского" грузового ГВ с шагом 0.282 м () отсутствуют.

Значения (табл. 3) "транспортной" топливной экономичности конкретных МЛ подтверждают общий и достаточно парадоксальный вывод, сделанный в , о том, что этот показатель растет с увеличением водоизмещения (загрузки) глиссирующей МЛ. Кроме того, еще раз подтверждается вывод о том, что более мощный "Вихрь-30", увы, уступает по транспортной экономичности "Вихрю-М" (по крайней мере, с ГВ № 1). Наконец, как видно из табл. 3, уменьшение диаметра ГВ не дает выигрыша в транспортной экономичности.

Из табл. 3 следует, что полировка даже не в экономичном режиме полного хода благоприятно сказывается не только на скорости - ее средний прирост для МЛ таблицы составляет 5%, но и на "транспортной" топливной экономичности; прирост последней равен в среднем 3.2%.

В табл. 4 приведены, образно говоря, оценки гармоничности "союза винта и корпуса" () для "вихревских" ГВ и корпусов рассмотренных выше конкретных МЛ. При заданной скорости хода этот союз можно характеризовать, с одной стороны, недобором мощности по сравнению с предельной скоростью Vup ("потерянные силы"), с другой - недоиспользованием ресурса топливной экономичности по сравнению с оптимальной экономичной скоростью v0 ("потерянные литры").

Сведения о потерях мощности и экономичности, приведенные в табл. 4, выражены в процентах по отношению к паспортной максимальной мощности и наилучшей топливной экономичности е0 из табл. 2. Если считать, что 3%-ные допуски на величины потерянных сил и литров характеризуют "гармоничный" союз винта и корпуса, то выделенные в табл. 4 значения относятся к неудачным парам "винт-корпус".

Как видно из табл. 4, практически все МЛ под "Вихрем-М" со штатным ГВ № 1 "глубоко несчастливы в своем союзе": недобор мощности у этих пар порядка 20%(!), хотя с топливной экономичностью дело обстоит относительно благополучно. У "Вихря-30" с этим же ГВ № 1 существенно меньше средний недобор мощности - около 8% при практическом отсутствии потерь экономичности.

Полировка штатного ГВ, как и следовало ожидать, благотворно сказывается в первую очередь на использовании мощности - теперь потеря мощности равна в среднем всего лишь 2.8% (стала меньше в 3 раза!).

Наиболее гармоничен союз винта и корпуса у сильно загруженных МЛ под ПМ "Вихрь-30" с обрезанным ГВ № 3; для МЛ "Прогресс-2", "Казанка-5" и "Воронеж" с максимальной загрузкой потери мощности вообще отсутствуют. Единственное исключение - не очень удачный корпус "Кафы-2500", для которого потери мощности и экономичности превышают 10%. Правда, здесь ситуацию исправляет грузовой ГВ № 4 "Вихря-30", который является также единственным "союзником" МЛ "Роса" с водоизмещением почти в тонну (950 кг), обеспечивая в обоих случаях незначительные потери мощности.

Итак, материал настоящей статьи, вместе с публикациями в "КиЯ" , и , дает нашему водномоторнику достаточно полное, как надеется автор, представление о ходовых характеристиках основных отечественных ПМ в сочетании с серийными отечественными МЛ. Возникает закономерный вопрос: а как быть с зарубежными ПМ и МЛ? Ведь информации об испытаниях этих ПМ и МЛ в опытовом бассейне, насколько известно автору, нет, и вряд ли она будет доступна, даже если фирмы-производители ею располагают. Где же выход?

Для МЛ такой выход почти очевиден - построение кривой буксировочного сопротивления на ходовых испытаниях, когда буксирный трос снабжен динамометром, так, как это было сделано, например, в "супертесте" на мерной миле "КиЯ" () для надувных МЛ "трехметрового" класса. (Жаль только, что водоизмещение измерялось условными единицами - количеством человек, из-за чего нельзя, например, оценить гидродинамическое качество этих МЛ).

Оказывается, достаточно простой выход есть и для ПМ! И здесь нам тоже поможет журнал "КиЯ": в описан способ измерения упора ПМ (и, естественно, сопротивления глиссирующей МЛ, которое равно величине упора) с помощью датчика давления, помещенного между "ногой" ПМ и транцем МЛ. Этот способ был предложен инж. Л.М. Кривоносовым еще в 1960 г.! Поистине, новое - это хорошо забытое старое.

Хотелось бы надеяться, что найдется организация, заинтересованная в получении оценок ходовых возможностей зарубежных ПМ и МЛ - хотя бы с целью аргументированной рекламы. Автор с удовольствием примет участие в такой работе.