компенсация реактивного момента гребного винта
Реактивный момент от гребного винта
Наверняка многие обращали внимание на то, что порой катер или мотолодка ведет себя более чем странно: в сторону одного борта поворачивает охотней, чем в сторону другого, на заднем ходу упорно движется прямо, несмотря на положенный на борт руль, а после переключения с переднего хода на реверс выставляется боком. Все перечисленное — проделки реактивного момента, создаваемого гребным винтом. Движитель этот, увы, далеко не совершенен, и с производимыми им побочными эффектами остается только мириться. Но все не так уж плохо: в ряде случаев их можно поставить себе на службу!
Как он проявляется?
Гребной винт создает два основных побочных эффекта, влияющих на управление лодкой и заметных, что называется, невооруженным глазом: это крен в противоположную вращению винта сторону и увод кормы в сторону его вращения. Кстати, сразу оговоримся: винт, который на переднем ходу вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны транца, принято именовать винтом правого вращения. Поскольку такие винты наиболее распространены, они и показаны на всех приведенных иллюстрациях.
Увод кормы наиболее заметно проявляется на малой скорости, особенно на заднем ходу. Как правило, мы его особо не замечаем, рефлекторно доворачивая руль или перекладывая румпель, но уже упомянутое быстрое переключение на реверс с переднего хода способно поставить лодку перпендикулярно к намеченному курсу. Короче говоря, увод кормы более всего дает о себе знать на переходных режимах — при смене направления движения, разгоне или снижении скорости. Длинные килеватые лодки лучше сопротивляются производимому гребным винтом эффекту, чем короткие и плоскодонные (рис. 1) — та же небольшая надувнушка даже с положенным на правый борт рулем на заднем ходу упорно стремится влево.
Еще один эффект, способный причинить судоводителю некоторые неудобства, характерен только для подвесных моторов и поворотно-угловых колонок — реактивный момент отклоняет их в сторону вращения винта, поворачивая вокруг оси баллера, отчего лодка «лежит на руле» (рис. 2). На классических катерах с наклонным дейдвудом такого не бывает, и если на штурвале или румпеле на ходу ощущается постоянная нагрузка, то причины надо искать в другом месте.
Откуда он берется?
Данная публикация не ставит своей целью теоретически обосновывать производимые гребным винтом побочные эффекты — подавляющее большинство ее положений взяты из судоводительского опыта. Тем более что даже крупные специалисты по гидродинамике растолковывают природу явления крайне осторожно. Но, прежде чем перейти к практической стороне дела, все же попробуем разобраться, какие силы помимо упора, приводящего лодку в движение, создает гребной винт и откуда они берутся.
Строго говоря, действием реактивного момента в чистом виде можно называть явление, которое лучше проиллюстрировать на простейшем опыте. Возьмите обыкновенный бытовой вентилятор, удерживая его на весу за корпус, и вставьте вилку в розетку. В момент включения моторчика вы сразу почувствуете, как он качнется в пальцах, стремясь провернуться в сторону, противоположную вращению пропеллера. Описанный эффект еще более ярко проявляется при использовании электродрели, особенно когда сверло немного подклинивает — дрель приходится крепко удерживать, чтобы она не провернулась вокруг сверла. Азбучная истина: любое действие рождает противодействие. То же самое происходит и при вращении гребного винта — реактивный момент стремится провернуть лодку вокруг оси гребного вала в сторону, противоположную его вращению (рис. 3).
Вот и первое объяснение, почему лодка на ходу кренится в противоположную вращению винта сторону. Крен, в свою очередь, способен вызвать и увод с курса — во-первых, центр сопротивления смещается в сторону борта, на который кренится лодка, а во-вторых, в противоположную сторону смещается создающий тягу винт (рис. 4), поскольку он установлен на колонке или дейдвуде на некотором расстоянии от днища лодки.
Но есть и иная причина, вызывающая точно такие же последствия — крен и увод с курса, а также «ответственная» за повышенную нагрузку на руле в случае использования подвесного мотора или поворотно-угловой колонки. Как уже отмечалось, эта сторона явления изучена еще не до конца, но кое-какие вполне логичные предположения сделать все-таки можно.
Очевидно, дело в том, что по каким-то причинам лопасти ниже гребного вала испытывают большее сопротивление, чем у поверхности. Поскольку винт вращается в плоскости, перпендикулярной ДП, на валу возникает поперечная составляющая сила, направленная в сторону вращения винта (рис. 5). Наиболее ярко этот эффект проявляется в случае с полупогруженным гребным винтом, лопасти которого выше вала вообще не испытывают сопротивления воды (рис. 6, в). Если совсем утрировать ситуацию, то можно представить его в виде расположенного перпендикулярно ДП лодки гребного колеса — совершенно понятно, куда будет стремится его вал. Результаты лабораторных испытаний в опытовом бассейне показывают, что боковая сила, создаваемая полупогруженным гребным винтом, может достигать величины его упора!
Ответственна эта возникающая на валу боковая сила не только за увод кормы (рис. 1), но и за крен — «в помощь» уже рассмотренному реактивному моменту (рис. 7). Колонка или дейдвуд образуют рычаг, поворачивающий корпус лодки вокруг некой оси, условно показанной на рисунках красным кружком.
Как его приручить?
Влияние реактивного момента гребного винта обязательно следует учитывать при маневрировании — радиус циркуляции в сторону левого борта на судне с винтом правого вращения меньше, чем в противоположную. В ряде случаев этим можно воспользоваться, обернув побочный эффект во благо.
Например, вам нужно развернуться в узком канале. Понятно, что с винтом правого вращения этот маневр следует осуществлять в сторону левого борта — как мы разворачиваем автомобиль на дороге (и на переднем, и на заднем ходу). Но есть и одна маленькая хитрость: перед разворотом нужно снизить скорость, чтобы лодка двигалась буквально «шепотом», и, переложив руль до упора влево, один-два раза резко и кратковременно прибавить газ. Набрать скорость лодка не успеет, а боковой увод проявит себя во всей красе. Таким приемом лодку можно развернуть буквально на месте (рис. 8).
Или, предположим, вы подходите к причальной стенке, а свободного места между стоящими у нее судами только-только хватает втиснуться боком. Призовем на помощь реактивный момент! На самом малом направляем лодку к причалу, чтобы ошвартоваться левым бортом. Последние метры движемся с минимальной скоростью по инерции и с небольшим упреждением включаем реверс, кратковременно прибавив обороты до среднего или даже полного. Корму притянет к причалу, как магнитом (рис. 9), причем перекладка руля может даже не потребоваться.
Не лишним будет и отработать в спокойной обстановке режим «экстренного торможения» — переключение с полного переднего хода на реверс. Здесь тоже есть одна тонкость: когда при использовании винта правого вращения корму на реверсе забрасывает влево, нос лодки, соответственно, катится вправо. Поскольку лодка некоторое время продолжается двигаться вперед, первым естественным побуждением бывает положить руль влево, как на переднем ходу. Но винт-то тянет назад, и на лодке с подвесным мотором или поворотно-угловой колонкой это только усугубит ситуацию — корму еще больше утащит влево (рис. 10, а), поэтому «парировать» занос следует поворотом руля вправо (рис. 10, б). Когда лодка остановится и пойдет назад, для движения по прямой руль нужно по-прежнему держать немного отклоненным вправо — на заднем ходу увод кормы проявляется намного заметней, чем на переднем.
Внимание! Включать передний ход или реверс следует только при оборотах холостого хода! Даже при использовании однорукояточного дистанционного управления, которое автоматически уменьшает обороты перед переключением, при переходе с переднего хода на реверс и обратно обязательно делайте небольшую задержку в «нейтрали», чтобы погасить инерцию коленвала. Если обороты в момент переключения окажутся чересчур высокими, есть риск погубить редуктор.
Так как поведение даже близких по размерам лодок может заметно отличаться, воздержимся от советов, на какой конкретно угол поворачивать руль, с какой скоростью должна двигаться лодка и до каких оборотов и на какой промежуток времени следует кратковременно «раскручивать» двигатель и, соответственно, винт. Многое зависит и от нагрузки, и от продольной центровки лодки. После двух-трех тренировок вы легко определите точные параметры самостоятельно.
Главное, что следует помнить — это чем ниже скорость и выше обороты винта, тем сильнее проявляется занос кормы в сторону его вращения.
Если лодка оборудована триммером — системой регулировки дифферента с дистанционным управлением, рекомендуем немного поэкспериментировать и оценить, насколько угол установки подвесного мотора или колонки влияет на увод кормы, тем более что необходимость в ювелирно точном маневрировании возникает обычно у берега, где мы приподнимаем мотор или колонку, чтобы поберечь винт на мелководье. Как правило, чем больше колонка «отпущена» от транца, тем заметнее увод кормы, поскольку при этом гребной винт приближается к поверхности воды, а то и частично выходит из нее (рис. 6). Кроме того, в таком положении винт создает меньший упор, чем в «занутренном». Этим обстоятельством вполне можно воспользоваться, однако не все так просто — чем больше мотор поднят из воды, тем больше риск подхвата винтом воздуха, особенно при повышенных оборотах двигателя и больших углах перекладки руля. При максимально поднятой колонке наилучших результатов можно добиться на малом газу, когда лопасти шлепают по воде, словно пароходные плицы.
Как с ним бороться?
Конечно, побочные эффекты работы гребного винта можно порой обратить во благо, но явления это все же вредные, и бороться с ними, безусловно, нужно. Не будем забывать о том, что помимо тех неудобств, которые причиняет судоводителю «асимметричность» поведения лодки, на преодоление реактивного момента бесполезно тратится и некая доля мощности. Увы, невзирая на все старания конструкторов, вряд ли он будет окончательно побежден. Речь может идти лишь о том, как уменьшить тяжесть его последствий.
Устранить создаваемый им ходовой крен проще всего — за счет перераспределения груза и пассажиров в лодке. Кстати, во многом по этой причине на большинстве лодок пост управления располагается на правом борту — чтобы вес водителя компенсировал крен, вызываемый влиянием реактивного момента и бокового увода (рис. 7).
Самый простой способ избавиться от нагрузки на штурвале или румпеле — увеличить трение в деталях дистанционного управления или подтянуть фрикцион баллера на подвесном моторе. Управление станет потуже, но зато избавит от возникновения нештатных ситуаций — например, если на полном ходу отпустить румпель того же «Вихря», мотор моментально повернется на правый борт, что может быть чревато столкновением с соседней лодкой или опрокидыванием. На современных моторах и колонках с выхлопом через ступицу винта имеется компенсатор — небольшой плавничок, расположенный на антикавитационной плите и отклоняющий поток воды в сторону увода кормы (рис. 11). Как правило, он установлен на круглой поворотной шайбе и регулируется. Определить оптимальный угол установки компенсатора можно только экспериментальным путем.
Внимание! Подбирая положение компенсатора при наличии триммера с дистанционным управлением, добивайтесь отсутствия нагрузки на штурвале и бокового увода при том положении мотора или угловой колонки, которое вы задействуете чаще всего — например, при откинутом для достижения максимальной скорости.
Дело в том, что в ряде случаев использование кнопок «Up» и «Down» способно поменять усилие на штурвале на прямо противопололожное — при полностью «поджатом» триммере руль некоторых лодок может тянуть не вправо, а влево. Возможным объяснением такого поведения могут быть какие-то особенности конкретного корпуса и, соответственно, срывающегося с него потока, а также «подпор» на антикавитационной плите, расположенной под отрицательным углом к нему.
Частично плавничок позволяет решить и проблему увода кормы, сопряженную с необходимостью перекладки руля на ходу, но все же действительно радикальным «лекарством» может быть только второй винт, вращающийся в противоположную первому сторону. В этом случае возникающие на обоих винтах поперечно направленные силы взаимно компенсируют друг друга. Наиболее распространенный вариант — двухмоторная (двухвальная) установка, имеющая немало собственных преимуществ (рис. 12). Так, например, при работе «враздрай» — передним ходом на одном борту и задним на другом — лодку можно развернуть буквально на месте. Специалисты рекомендуют следовать следующему принципу: «правый» винт — на правом борту, «левый» — на левом. С точки зрения маневренности в узкостях на малом ходу такая схема более выигрышна, поскольку при работе винтов «враздрай» составляющая поперечных сил на обоих валах направлена в сторону разворота, дополнительно способствуя его выполнению (рис. 13).
Винты противоположного вращения могут устанавливаться и соосно (рис. 14), прежде всего на поворотно-угловых колонках — например, «DuoProp» двигателей «Volvo Penta» или «Bravo III» моторов «MerCruiser». Конструктивно редуктор такой колонки сложней, чем у обычной, но практика показала, что на определенных режимах соосная установка гребных винтов обладает рядом преимуществ, причем не только с точки зрения компенсации реактивного момента.
Оглавление:
Почему с моторами одинаковой мощности используются разные винты?
Это происходит из-за различий в понижающих передаточных отношениях двигателя (редуктора). Мотор устроен так, что вал винта поворачивается медленней коленвала. Это обычно выражается как отношение, типа 12:21 или 14:28.
В первом примере, передаточноеотношение коленчатого вала будет 12, а передача вала винта 21. Это означает, что вал винта повернется только на 57% от оборотов в минуту в коленвала. Чем ниже передаточное отношение, тем бо́льший шаг винта может использоваться и наоборот.
Компенсация реактивного момента винта
Руль (штурвал) должен быть расположен относительно вращения винта: если двигатель имеет правое вращение винта, руль(штурвал) должен находиться слева, т.е. на левом борту, если же винт имеет левое вращение (что редкость) – штурвал справа. Этот борт обычно имеет тенденцию приподниматься в результате действия реактивного момента, а вес водителя это компенсирует.
2х винтовая колонка или 1 винт?
Преимущества колонки с 1 винтом следующие:
Преимущества колонки с двумя гребными винтами:
Какова роль резинового амортизатора в ступице винта?
Резиновый амортизатор в моем винте кажется проскальзывает – возможно ли это?
Такая возможность в принципе существует, но это не происходит слишком часто. Осмотрите винт, если лопасти явно согнуты или искажены, то вы вероятно испытываете кавитацию кавитация часто воспринимается как скольжение втулки. Втулка может быть заменена, если это необходимо, или лопасти могут быть восстановлены с надлежащей точностью, чтобы устранить кавитацию.
Калькулятор: расчёт скорости катера подбором винта
Ниже можно довольно точно рассчитать возможную скорость катера зная обороты двигателя, передаточное отношение редуктора, шаг винта и проскальзывание.
Проскальзывание – потери при вращения винта. Измеряется в процентах. Величина проскальзывания может достигать 10-20%.
Укажите любые 4 параметра и рассчитайте 5й
Водная техника
С одним и тем же винтом можно достичь максимальной скорости и наибольшей грузоподъемности?
Нет. Для достижения высокой скорости используются шаг или диаметр, неподходящие для грузоподъемности – где совершенно другие рабочие условия. Если хотите обойтись одним винтом, то решите, что является самым важным, исходя из этого и выбирайте винт.
Необходимо ли использовать высокую температуру, чтобы установить или снять винт?
Нагрев никогда не должен использоваться при установке винта, и поэтому редко требуется для его снятия.
Если невозможно снять винт используя мягкий молоток, может помочь легкий аккуратный нагрев паяльной лампой. Не используйте сварочную горелку, поскольку быстрая, резкая высокая температура изменит структуру бронзы, создав внутренние напряжения, могущие привести к расколу ступицы.
Почему с моторами одинаковой мощности используются разные винты?
Это происходит из-за различий в понижающих передаточных отношениях двигателя (редуктора). Мотор устроен так, что вал винта поворачивается медленней коленвала. Это обычно выражается как отношение, типа 12:21 или 14:28.
В первом примере, передаточноеотношение коленчатого вала будет 12, а передача вала винта 21. Это означает, что вал винта повернется только на 57% от оборотов в минуту в коленвала. Чем ниже передаточное отношение, тем бо́льший шаг винта может использоваться и наоборот.
Компенсация реактивного момента винта
Руль (штурвал) должен быть расположен относительно вращения винта. Если двигатель имеет правое вращение винта, руль(штурвал) должен находиться справа или на правом борту, если винт имеет левое вращение. Этот борт обычно имеет тенденцию приподниматься в результате действия реактивного момента, а вес водителя это компенсирует.
Cоветы начинающему по эксплуатации лодочного мотора.
Опытным путем установлено, что приемлемые значения моторесурса и надежности дает режим работы мотора на номинальной мощности, которая составляет 75-80% максимальной. Косвенным признаком самых щадящих режимов работы является минимальный удельный расход топлива, который соответствует частоте вращения и мощности, составляющим 40—60% максимальных (3000-4000 об/мин.), и увеличивается как при их росте, так и при уменьшении. Экономичность и срок службы — понятия неразрывные.
Re: Винты теория и практика.
Ярослав
капитан 1-го ранга
Артем Александрович
гл. старшина
капитан 2-го ранга
Журнал КиЯ №16 1968г
Чтобы заставить лодку, как и любое судно, двигаться с постоянной скоростью, надо приложить к ней постоянно действующее усилие (тягу), которое было бы достаточным для преодоления сопротивления воды.
На малых судах для создания тяги наибольшее распространение получил гребной винт — легкий, компактный, высокоэффективный, простой в изготовлении и удобный в эксплуатации движитель. Поговорим о нем поподробнее, разберемся в принципе работы и устройстве гребного винта.
Гребной винт (рис. 1) состоит из втулки — ступицы и нескольких лопастей, отлитых заодно с нею или изготовленных отдельно и закрепленных на ней. Винт обычно располагается в корме судна и приводится во вращение двигателем через гребной вал. Своим названием он обязан тому, что при работе любая точка его лопасти движется по винтовой линии — вращается и одновременно перемещается вперед вместе с судном. В основу теории, объясняющей работу гребного винта, положен принцип гидродинамического крыла. На первый взгляд это кажется странным — причем здесь крыло?, — но не торопитесь с выводом.
Посмотрим на лопасть винта сбоку (рис. 2) и представим направление, в котором она движется в воде (или, применив принцип обратимости движения, направление потока, обтекающего лопасть).
Упор гребного винта, создаваемый подъемной силой, зависит не столько от площади лопасти, сколько — в полной аналогии с крылом—от таких ее параметров, как угол атаки, профиль сечения, длина лопасти.
Познакомимся же с этими и другими основными характеристиками гребного винта.
Диаметр винта D определяется по окружности, описываемой наиболее удаленной от оси винта точкой лопасти.
Геометрический шаг гребного винта II — это шаг винтовой поверхности, с которой совпадает нагнетающая сторона лопасти. Если бы винт ввинчивался в воду, как в гайку, то за один его оборот судно прошло бы расстояние, равное шагу винта, а его скорость была бы равна Нn.
Почему лопасть должна иметь винтовую поверхность? Посмотрим на рис. 2. Очевидно, винт даст наибольший упор, если сечения лопасти на любом радиусе г будут расположены под одним и тем же оптимальным углом атаки к набегающему потоку а. Однако вблизи ступицы окружная скорость Vг —2pirn будет меньше, чем у конца лопасти, в то время как осевая скорость винта Hn везде одинакова. В результате изменится величина и направление скорости W. Чтобы сохранить угол а неизменным, лопасть у ступицы следует развернуть под большим углом к Vr, чем у конца. Это хорошо видно также и из другого рисунка (рис. 3), где показан способ образования и проверки винтовой поверхности лопасти с помощью шаговых угольников.
Диаметр и шаг винта являются важнейшими параметрами, от которых зависит возможность наиболее полного использования мощности двигателя, и, следовательно, достижения наибольшей скорости хода
судна.
Если шаг винта слишком велик для данных скорости и числа оборотов, лопасти будут захватывать и отбрасывать назад слишком большое количество воды, упор винта возрастет, но зато одновременно увеличится крутящий момент на гребном валу и двигателю не хватит мощности, чтобы развить полные обороты. В этом случае говорят, что винт тяжелый.
Наоборот, если шаг мал, двигатель легко будет вращать винт на полном числе оборотов, но упор будет невелик, и судно не достигнет максимально возможной’ скорости. Такой винт считается легким.
Шаг и диаметр рассчитывают с учетом сопротивления воды движению корпуса, заданной скорости хода судна, числа оборотов и мощности устанавливаемого двигателя. Общее правило таково: для легких быстроходных лодок требуются винты с большим шагом или шаговым отношением H/D для тяжелых и тихоходных — с меньшим. При обычно применяющихся двигателях с числом оборотов 1500—5000 об/мин оптимальное шаговое отношение H;D будет составлять: на гоночных мотолодках и глиссерах 0,9—1,4; легких прогулочных катерах 0,8—1,2; водоизмещающих катерах 0,6—1,0 и очень тяжелых тихоходных катерах 0,55—0,80. Важно иметь в виду, что эти значения справедливы, если гребной вал делает примерно 1000 об/ мин на каждые 15 км/час скорости лодки. В противных случаях необходимо применять редуктор, соответственно изменяющий число оборотов гребного винта.
Диаметр винта существенно влияет на загрузку двигателя. Например, при увеличении D всего на 5% приходится повышать мощность двигателя почти на 30%, чтобы получить то же число n оборотов винта. Это следует учитывать, если требуется «облегчить» тяжелый винт: иногда бывает достаточно немного подрезать концы лопастей до меньшего диаметра.
За один оборот винт вместе с судном продвигается вперед (рис. 4) не на величину шага H, а из-за скольжения в воде — на меньшее расстояние, называемое поступью hp. Потеря скорости при этом составит Hn — hpn. Величина скольжения характеризуется отношением
Скольжение s выражается обычно в процентах.
Поступь и скольжение гребного винта легко определить, зная скорость лодки, шаг винта и число его оборотов, так как
Важно подчеркнуть, что скольжение является непременным условием работы гребного винта, поскольку именно благодаря скольжению поток воды натекает на лопасть под углом атаки и на ней создается подъемная сила — упор. Если бы скольжение было равно нулю, поступь равнялась бы шагу винта и упора практически не было бы.
Максимальной величины (100%) скольжение достигает при работе винта на судне, пришвартованном к берегу. Наименьшее скольжение (8— 15%) имеют винты легких гоночных мотолодок и скутеров; у винтов глиссирующих катеров скольжение составляет 15—25%, у тяжелых водоизмещающих катеров 20—40%, а у парусных яхт, имеющих вспомогательный двигатель, 50—70%, Чрезмерное скольжение свидетельствует о том, что винт слишком тяжел или судно перегружено, так как с увеличением нагрузки (например, при буксировке мотолодкой воднолыжника) скольжение возрастает.
Для катерных винтов применяются сегментные, авиационные плосковыпуклые и выпукло-вогнутые профили сечения лопастей. Последние два типа более эффективны, но сложнее в изготовлении и дают меньший упор при реверсировании, т. е. на заднем ходу.
Площадь лопастей, как уже отмечалось, не оказывает существенного влияния на упор винта. Однако чрезмерная площадь приводит к увеличению трения винта о воду и излишним затратам мощности двигателя.
На быстроходных катерах часто приходится сталкиваться с явлением кавитации гребного винта. Известно, что при пониженном давлении (например, высоко в горах) вода закипает при температуре ниже 100° С. У высокооборотных винтов разрежение на засасывающей стороне лопасти достигает такой большой величины, что вода вскипает уже при естественной температуре. Образуются пузырьки и полости, заполненные паром, — это явление и называется кавитацией. Различают две стадии кавитации (рис. 5). На первой стадии полости невелики и на работе винта они практически не сказываются. Однако когда пузырьки лопаются, создаются огромные местные давления, в результате чего материал лопасти выкрашивается у поверхности. Такие эрозионные разрушения при длительной работе кавитирующего винта могут быть весьма значительными.
При дальнейшем повышении скорости вращения винта наступает вторая стадия кавитации. Образуется сплошная полость (каверна), которая может замыкаться за пределами лопасти. Эрозия прекращается, но развиваемый винтом упор резко падает.
Момент наступления кавитации зависит не только от числа оборотов, но и от суммарной площади лопастей, толщины и кривизны профиля сечения лопасти, глубины погружения винта под ватерлинией и т. п. Чем меньше площадь лопастей, больше толщина их профиля и ближе к ватерлинии расположен винт, тем при меньших числах оборотов, т. е. «раньше», наступает кавитация. Отметим, что развитию кавитации способствуют пузыри воздуха и завихрения от находящихся перед винтом кронштейнов, вала, фальшкиля, увеличенный шаг винта и т. п.
Характеристикой площади лопастей винта является его дисковое отношение А/Аd, т. е. отношение суммарной площади всех развернутых и спрямленных лопастей А к площади круга Аd, описываемого винтом (рис. 6). Для малогабаритных винтов тихоходных судов дисковое отношение обычно составляет 0,35—0,60, для кавитирующих винтов быстроходных катеров 0,80— 1,20.
Наибольшее распространение на катерах получили трехлопастные гребные винты, хотя на гоночных судах часто применяют и двухлопастные. Вообще говоря, двухлопастные винты более эффективны. У трехлопастного винта расстояние между кромками соседних лопастей меньше, поэтому в обтекание лопастей вносится большее искажение. Кроме того, крутящий момент у трехлопастного винта несколько больше; соответственно и мощность, потребная для его вращения, выше. Четыре и пять лопастей применяются, главным образом, в тех случаях, когда нужно понизить вибрацию и шум от работы винтов.
В зависимости от направления вращения гребного вала (смотря с кормы) применяют винты правого (по часовой стрелке) и левого вращения.
Конечной оценкой эффективности выбранного гребного винта является его коэффициент полезного действия ηp — отношение полезной мощности, затрачиваемой непосредственно на создание упора Р и движение судна со скоростью v (т. е. Рv, 75 л. с.), к мощности двигателя, подводимой к винту.
Потери мощности на гребном винте довольно значительны и достигают 35—50%. Они вызваны затратами на ускорение потока воды за винтом, на закручивание и сужение этого потока, на трение лопастей о воду и др. Получить высокий к. п. д. винта на катерах очень трудно из-за небольшой осадки, ограничивающей диаметр винта, и сложности подбора оптимального числа оборотов.
Винт, расположенный в корме, всегда оказывается в зоне действия попутного потока, увлекаемого корпусом cудна, поэтому скорость его встречи с водой меньше, чем скорость судна. У легких глиссирующих судов, на которых винт установлен под плоским днищем, это уменьшение невелико (2—5%), но на тяжелых водоизмещающих катерах, особенно если винт располагается за дейдвудом, оно возрастает до 15— 20%. Очевидно, что попутный поток необходимо учитывать, иначе винт окажется тяжелым.
Винт, засасывая воду как насос, увеличивает* скорость обтекания водой кормовой оконечности судна. Вследствие этого здесь образуется зона пониженного давления, которая тормозит движение судна. Для преодоления этой силы засасывания винт должен развить дополнительный упор. Очевидно, чем полнее обводы и больше осадка судна в районе винта, чем больше диаметр винта и меньше скорость хода, тем больше сила засасывания. Например, на глиссирующем катере она составляет не более 4% основного упора, или тяги, необходимой для движения судна, а на спасательной шлюпке достигает 15—30%.
При работе гребного винта за корпусом судна полезная отдача мощности будет уже характеризоваться не к. п. д. винта, а так называемым пропульсивным коэффициентом,
где ηk —коэффициент влияния корпуса, учитывающий потери мощности из-за влияния попутного потока и засасывания. Средние значения пропульсивного коэффициента на современных катерах 0,45—0,55.
Заканчивая это первое знакомство с гребным винтом, советуем: исследуйте гребной винт вашей лодки, замерьте его диаметр и шаг, оцените скорость лодки, скольжение винта, число оборотов вала и загрузку двигателя. Вполне может оказаться, что вы найдете возможность сделать лодку более быстроходной.