Важна максимальная скорость, уверенный и быстрый выход на глиссер с наибольшей нагрузкой? Или хотите просто подходящую скорость для троллинга?

Часто у владельца катера или моторной лодки возникает вопрос выбора наиболее подходящего гребного винта. Гребной винт - это движитель вашего катера и моторной лодки. Преобразуя вращения вала двигателя в упор (силу, которая толкает судно) гребной винт приводит в движение катер или мотолодку. И от того, какого он вида, из какого материала сделан, и какими характеристиками обладает - зависит то, как будет плыть судно. Рассмотрим возможные варианты и характеристики.

3 или 4 лопасти

3-х лопастной гребной винт обладает меньшим сопротивлением, у него выше коэффициент полезного действия, однако на 3-х лопастных винтах раньше возникает кавитация - это когда при высоких скоростях возле лопастей происходит парообразование и последующая конденсация пузырьков пара в потоке жидкости. Такие газовые мешочки из пара и воздуха уменьшают осевой упор и вращающий момент, а так же разрушают поверхность гребного винта. 4-х лопастной гребной винт при том же диаметре позволяет переработать большую мощность и снизить вибрацию.

4-х лопастной винт уменьшает время выхода на глиссирование, может экономить топливо при движении на крейсерском ходе. Но максимально достигаемая скорость судна с 4-х лопастным винтом меньше по сравнению с 3-х лопастным винтом того же диаметра и шага.

Шаг и диаметр

Диаметр гребного винта - это диаметр окружности, охватывающей все лопасти винта. Как правило, чем меньше обороты гребного вала, тем больше должен быть диаметр. Для относительно тихоходных судов рекомендован винт с большим диаметром, соответственно для скоростных судов - с меньшим.

Шаг гребного винта - вторая важнейшая техническая характеристика. Шаг винта соответствует расстоянию, на которое винт переместится за один полный оборот в плотной среде (не воде) без проскальзывания. Шаг определяется как угол наклона лопасти к горизонтальной оси крыльчатки и измеряется в дюймах. Чем больше угол наклона лопасти, тем больший упор создает винт при вращении. Поэтому шаг винта напрямую влияет на максимальные обороты мотора. Чем меньше шаг, тем большие обороты может развить двигатель. Маленький шаг винта имеет худшие показатели по скорости, но лучшие по осиливаемой массе. Важно подобрать шаг винта так, чтобы при максимально открытой дроссельной заслонке обороты двигателя были в рабочем диапазоне рекомендованным производителем мотора. Тогда получим хороший выход на глиссирование, приличную максимальную скорость и главное - это правильную работу двигателя, без лишнего износа.

Материал изготовления

Обладает лучшим КПД по сравнению с алюминиевым аналогом, за счет меньшей толщины лопасти, сложной модели крыльчатки и хорошей зеркальности поверхности. Данный винт меньше подвержен кавитации, как следствие он имеет высокие скоростные характеристики. Высокая прочность стального винта позволяет не стираться о песчаное дно и препятствует образованию на нем выщерблен, не коррозирует в соленой воде. Такой винт может без изменения геометрии лопастей справиться с небольшим ударом о топляк или дно.

Стоимость стального винта выше, чем алюминиевого. В случае удара о камень стальной винт окажет сопротивление, и значительная часть разрушительной энергии удара перейдет на редуктор и вал. Как следствие может быть деформация частей редуктора, что намного хуже повреждения самого винта.

Это в первую очередь относительно недорогая цена. Высокая ремонтопригодность, и в случае жесткого столкновения о камень или топляк - минимальный ущерб для дорогостоящих деталей редуктора двигателя, винт погасит часть энергии удара.

Мягкий алюминиевый винт стирается о песчаное дно, образующиеся на его лопастях выщерблены (от песка, поднимаемого винтом при движении по мелководью) создают дополнительную турбулентность и уменьшают КПД. Геометрия лопастей может меняться при столкновении с незначительными препятствиями, такими как затопленные коряги или бутылки.

Выбор гребного винта - это индивидуальное дело, главное точно определить задачи для своего катера и моторной лодки. Если на вашем судне установлено два двигателя, то не забудьте выставить гребные винты противоположного вращения (как правило от правого борта - правосторонний, левого борта - левосторонний). Не забывайте про такие технические решения как укол откидки (угол наклона лопасти гребного винта по отношению к оси ступицы). Положительный наклон чуть увеличивает КПД и позволяет использовать винт большего диаметра, отрицательный в свою очередь обеспечивает дополнительную прочность лопасти при работе на очень высоких скоростях. Для сильно нагруженных гребных винтов лопасти наклона обычно не имеют, они перпендикулярны ступице.

Для подбора гребного винта максимально соответствующего вашим задачам, конструкции катера и показателям двигателя вы можете получить более подробную профессиональную консультацию в наших магазинах.

Устройства, предназначенные для создания упорного давления, воспринимаемого судном и являющегося основой его движения, называются движителями. Существуют движители различных видов: лопастные колеса, крыльчатые движители, гребные винты и т. д.

Крыльчатый движитель представляет собой диск, снабженный тремя-четырьмя вертикальными поворотными лопастями и расположенный горизонтально под кормой судна на вертикальном валу. Диск приводится во вращение от электродвигателя через коническую зубчатую передачу. Использование крыльчатых движителей обеспечивает высокую маневренность судна при отсутствии рулевого устройства и позволяет осуществлять задний ход без реверса двигателя. Однако конструктивная сложность таких движителей и их габариты, возрастающие с увеличением мощности энергетической установки судна, не позволяют применять их для крупных
судов. В последнее время крыльчатыми движителями типа «Фойтшнейдер» снабжают самоходные грузовые краны, некоторые мелкие суда и подруливающие устройства более крупных судов.

Наибольшее распространение в качестве движителя для судов получил гребной винт. Основными частями гребного винта (рис. 81) являются: ступица 1 винта с конусным отверстием внутри и лопасти 2, число которых может быть от двух до шести. Гребные винты выполняют с цельнолитыми, со съемными и с поворотными лопастями.

Рис. 81. Гребной винт с цельнолитыми лопастями.

Винты с цельнолитыми лопастями (рис. 81) применяют в основном на судах морского торгового флота. Такие винты отличаются небольшими весом и габаритом ступицы, а также более высокой прочностью в нормальных условиях эксплуатации.

Винты со съемными лопастями устанавливают на судах арктического флота, где по условиям эксплуатации замена поврежденной лопасти целой более удобна, чем замена всего винта. Кроме того, такие винты применяют в том случае, когда диаметр винта велик и отливка его затруднительна.

Винты с поворотными лопастями, иначе называемые винтами регулируемого шага (ВРШ), отличаются от обычных тем, что их лопасти закрепляются подвижно в ступице винта и могут поворачиваться вокруг своей оси на заданный угол при помощи особого привода. Этот привод, или механизм изменения шага (МИШ), обычно располагается внутри ступицы винта, поэтому ступица значительно больше, чем у обычных винтов. Механизм изменения шага бывает ручным, механическим, электромеханическим, гидравлическим и электрогидравлическим. В состав 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.

Механизм поворота лопастей (рис. 82) бывает двух видов: зубчатый и кривошипный, причем последний более надежен и применяется во всех напряженных конструкциях винтов (больших мощностей и диаметров, высокооборотных ВРШ малых диаметров и др.).

Рис. 82. Механизм поворота лопастей: а - зубчатый; б - кривошипный.

Наиболее распространенным в настоящее время является гидравлический МИШ (рис. 83), обычно располагаемый в линии валопровода. Для поворота лопастей винта здесь используется энергия жидкости (чаще всего масла с малой вязкостью) под давлением. Гидравлический привод МИШ отличается относительной простотой устройства и возможностью создавать значительные рабочие усилия при сравнительно небольших габаритах и весе установки.

Рис. 83. Конструкция МИШ с гидравлическим приводом.

В ступице 4 винта находится поводок 1 штанги 5, помещенной внутри пустотелого гребного вала 6. Поводком 1, в пазу которого расположен палец 2 на комле лопасти, производится поворот последней вокруг своей оси. Для облегчения поворота комель лопасти посажен в гнездо ступицы на двухрядных конических роликоподшипниках 3. На другом конце штанги 5 располагается поршень сервомотора 7, соединенный обратной связью 8 с подвижной муфтой 12 и поршнем распределительного золотника 11. Масло в распределительный золотник 11 и сервомотор 7 подается через трубки 10 от масляного насоса. Управление изменением шага лопастей винта осуществляется рычагом 9, нижний конец которого скользит в пазу подвижной муфты. Гидравлический МИШ позволяет производить управление шагом винта с ходового мостика при помощи дистанционной пневматической системы.

Применение винтов регулируемого шага позволило значительно упростить управление судном, уменьшить габариты и вес главных двигателей за счет устранения ступеней и устройства заднего хода, давать судну обратный ход без перемены направления вращения гребного вала. Кроме того, применение ВРШ на таких судах, как буксиры, танкеры и лесовозы, позволяет привести шаг винта в соответствие с любой скоростью. Это повышает экономичность работы энергетической установки и дает возможность более полно использовать мощность главных двигателей на различных режимах работы.

Судовые гребные винты изготавливают из антикоррозионных материалов, поскольку они работают в морской воде, являющейся катализатором коррозии. Материалами, используемыми для изготовления гребных винтов, являются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь. Другие используемые материалы - это сплавы никеля, бронзы и алюминия, которые на 10-15% легче других материалов и имеют более высокую прочность.

Процесс изготовления гребных винтов включает крепление определенного числа лопастей на ступице с помощью сварки, или же винт изготавливается из единой поковки. Кованые лопасти более надежны и обладают большей прочностью, но являются более дорогостоящими, по сравнению со сварными лопастями. При вращении в водной среде, за счет разности давлений на кромках лопастей, гребной винт создает упор, движущий судно.

Такой вид движителей, как гребные винты, постоянно развивается и усовершенствуется. Но сначала рассмотрим классификацию традиционных гребных винтов. Классификацию гребных винтов можно представить в следующем виде.

Типы гребных винтов

Гребные винты классифицируются по ряду факторов.

А) Классификация по количеству лопастей:

Количество лопастей гребного винта может варьироваться от трех до четырех и иногда даже до пяти. Однако наиболее частым случаем является наличие у винта трех или четырех лопастей.

Теоретически, наивысшей эффективностью обладал бы винт с двумя лопастями. Но из соображений прочности и необходимости выдерживать высокие нагрузки на судах не используются двухлопастные гребные винты.

Трехлопастной гребной винт

Стоимость изготовления ниже, чем у других типов гребных винтов

Обычно изготавливаются из алюминиевого сплава

Обеспечивают высокую скорость хода судна

Ускорение более высокое, чем у других типов винтов

Э ффективность на малых скоростях хода низкая

Четырехлопастной гребной винт

Стоимость изготовления выше, чем у трехлопастных винтов

И зготавливаются из сплавов нержавеющей стали

И меют более высокую прочность и выносливость

Хорошо работают и при малых скоростях хода

Обеспечивают большую экономию топлива, чем винты других типов

Пятилопастной гребной винт

Стоимость изготовления самая высокая из всех типов гребных винтов

Уровень вибраций самый минимальный из всех типов гребных винтов

Шестилопастной гребной винт

Стоимость изготовления высокая

У шестилопастных винтов область индуцированного давления над винтом меньше

У крупных контейнеровозов, как правило, пяти- и шестилопастные гребные винты

B) Классификация по шагу винта:

Шаг гребного винта можно определить как перемещение, вызванное каждым круговым поворотом винта на 360 градусов.

Винт фиксированного шага (ВФШ)

Лопасти ВФШ стационарно закреплены на ступице. Гребные винты фиксированного шага литые, и позиция лопастей, а значит и шаг винта постоянны и не могут быть изменены в процессе эксплуатации винта. Такие винты обычно изготавливают из медных сплавов.

ВФШ прочны и надежны, поскольку не содержат механических деталей и гидравлики, в отличие от винтов регулируемого шага (ВРШ). Стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации значительно ниже, чем у ВРШ. Однако маневренность судна с ВФШ ниже, чем у судна с ВРШ. Винты данного типа устанавливают на судах, не требующих высокой маневренности.

Винт регулируемого шага (ВРШ)

У ВРШ возможно менять шаг гребного винта за счет поворота лопасти вокруг вертикальной оси с использованием механических компонентов и гидравлики. Это позволяет избавиться от оборудования, необходимого для реверса. Повышается маневренность судна и эффективность работы двигателя.

Недостатком является возможность протечек гидравлики и загрязнения водной среды маслом. Кроме того, такой гребной винт сложен в изготовлении и монтаже на судне, а также требует особого внимания при эксплуатации судна.

Эффективность ВРШ несколько ниже, чем у ВФШ тех же размеров из-за большей ступицы, в которой нужно размещать механизм поворота лопастей и гидравлику. А гребные винты, как правило, более эффективны с увеличением их диаметра.

Для повышения эффективности работы гребные винты снабжают специальными насадками. Такие винты включают помимо самого винта кольцевую насадку, внутри которой размещается гребной винт. Винты с насадками успешно используются при необходимости создания дополнительного упора на малых скоростях хода. Обычно винты этого типа используются на буксирах-якорезаводчиках, на рыболовных траулерах, где за счет насадок обеспечивается от 40 до 50% упора винта при малых и близких к нулю скоростях хода. Иногда насадки делают поворотными. Но все это устройства, повышающие эффективность работы традиционных гребных винтов.

Усовершенствования в конструкциях винто-рулевого комплекса

Эффективность работы винто-рулевого комплекса может повышаться за счет добавления деталей как перед винтом, так и позади гребного винта. Добавление таких деталей в виде плавников или ребер является одним из способов снижения потерь мощности и экономии топлива. Большинство подобных устройств проходят предварительные испытания на моделях с тщательным замером всех характеристик и параметров перед установкой их на гребные винты коммерческих судов. Потери мощности винта, как правило, связаны с образованием спутных вихрей, устранить которые, и пытаются с помощью добавления таких деталей. Целью подобных инноваций является создание наиболее благоприятных условий для работы гребного винта. Насадки, плавники, сопла, бульбы и другие устройства используются для снижения требуемой мощности и повышения скорости судна.

Кольцевые насадки являются наиболее старым видом устройств, повышающих эффективность работы гребного винта. Такие насадки были изобретены немецким инженером Людвигом Кортом в 1930-е гг. и называются насадками Корта или кольцевыми насадками. В наши дни подобные насадки также продолжают использоваться на судах, где при малых скоростях хода требуется повышенный упор гребного винта.

Насадка Мьюиса (Mewis Duct) и полупреднасадка проф. Шнееклюта (Wake Equalizing Duct - WED)

Насадка Мьюиса и полупреднасадка проф. Шнееклюта являются двумя примерами устройств, устанавливаемых перед гребным винтом, использование которых основано на опыте, полученном при исследованиях и эксплуатации насадок Корта. Эти устройства используются на крупных коммерческих судах. Со времени ввода на рынок в 2010 г. насадка Мьюиса привлекла внимание как судовладельцев, так и судостроителей. Насадкой на настоящий момент оснащены 62 судна, и еще для 250 судов заказана установка данного устройства. Устройство используется на танкерах, балкерах и фидерных контейнеровозах.

Полупреднасадка проф. Шнееклюта была изобретена в 1980-х гг. С тех пор устройство применялось на 1500 судах океанского плавания. Это устройство идеально подходит для судов с полными обводами, таких как танкеры и контейнеровозы, эксплуатируемые при средней скорости хода 19 узлов. Проф. Шнееклют анонсировал экономию топлива в размере 12%, но на практике результаты были более скромными, хотя и значительными. Годовая экономия топлива в размере всего 3,5% на деле для контейнеровоза грузовместимостью 2500 ДФЭ означает ежегодную экономию 550 т топлива, а это представляет весьма существенную экономию для транспортной компании.

Инновации в конструкции винто-рулевого комплекса

Статор с лопатками на ступице гребного винта

Для повышения эффективности насадки могут монтироваться впереди гребного винта. Корпорация DSME разработала статор с лопатками на ступице гребного винта, который является альтернативой установке кольцевых насадок и тоннелей.

Разработка устройства, представляющего из себя ряд лопаток статор,а закрепленных в кормовой части корпуса перед гребным винтом, велась в течение десяти лет, и его установка создает дополнительное сопротивление движению судна. Однако создаваемый лопастями несимметричный поток создает более благоприятные условия для вращения винта и, таким образом, повышает его эффективность.

Так же, как и в случае насадок, данное устройство наиболее эффективно при установке на крупных судах, таких как танкеры и контейнеровозы. Установка первого устройства на крупнотоннажный танкер 3 класса дедвейтом 320000 т, принадлежавший компании Kristen Tankers, позднее переименованной в Maran, показала снижение потребления топлива на 4% и небольшое увеличение скорости. Крупная европейская судоходная компания заказала установку этих систем на 10 принадлежащих ей судов класса "Post-panamax" и сообщила об уменьшении потребления топлива и сокращении выбросов в результате этого.

Настолько же эффективны и доступны в установке и эксплуатации, устройства размещаемые за гребным винтом. Два из этих устройств - крыльчатая наделка с прямыми лопастями на ступице гребного винта (Propeller Boss Cap Fin - PBCF) и крыльчатая наделка с изогнутыми лопастями на ступице гребного винта (Propeller Cap Turbine - PCT) могут заменять обычный обтекатель гребного винта. Оба устройства используют вихревые потоки, образующиеся при вращении винта, для повышения его эффективности.

Рис.7. Внешний вид крыльчатой наделки с прямыми лопастями на ступице гребного винта (Boss Cap Fins).

Крыльчатая наделка с прямыми лопастями на ступице гребного винта представляет собой закрепленные на обтекателе винта прямые лопасти, а в крыльчатой наделке с изогнутыми лопастями на обтекателе устанавливаются искривленные лопасти.

Впервые устройство PBCF было изготовлено в конце 80-х гг. и с тех пор было установлено более 2000 устройств, которые, по заявлениям экспертов, обеспечивают экономию в 3-5%. Однако на малых скоростях эффективность данных устройств снижается.

Так же как и системы, размещаемые перед гребным винтом, PBCF и PCT являются относительно недорогими и несложными системами, которые могут монтироваться в дополнение к уже установленной пропульсивной системе. А, по утверждениям экспертов, окупаемость инвестиций в PBCF составляет один год, при том, что установка устройства на винт может быть произведена в течение двух дней без захода судна в сухой док.

Таким образом, за счет установки этих простых легко монтируемых устройств может достигаться экономия топлива. А поскольку стоимость топлива растет, то эти системы обеспечивают быструю окупаемость, заняв за счет этого свою долю рынка.

Системы, размещаемые в дополнение к гребным винтам, старых и новых типов позволяют уменьшить расходы судовладельцев и судовых операторов без необходимости сдавать на слом старые суда и инвестировать в новые экологичные проекты.

Модели судов представляют собой копии настоящих кораблей, но уменьщенные в 200, 100, 50, а иногда в 25 и 10 раз по сравнению с ш действительными размерами. Однако поведение моделей на воде почти ничем не отличается от поведения больших судов. Как плавающее сооружение и модель и настоящее судно- должны отвечать определенным требованиям: обладать пловучестью, остойчивостью, непотопляемостью, ходкостью, поворотливостью, устойчивостью на курсе, иметь соответствующий период качки; действующие на судно, погруженное в воду, силы веса и силы давления воды не должны изменять его форму; следовательно, судно должно иметь еще и необходимую прочность.

Для того чтобы правильно рассчитать, а затем и построить корабль, нужно- сделать мно-жество- самых раэно-о-бразных чертежей; для крупного корабля их ко"личество составит несколько десятков тысяч, считая и чертежи о-борудования. Среди всех этих чертежей имеется один, самый главный, он определяет форму корпуса судна, очертание носа и кормы, линию палубы - это теоретический чертеж.

Но прежде чем приступить к созданию теоретического чертежа, необходимо установить главные размерений моде.ди - ее длину, ширину, высоту борта, осадку и водоизмещение. Это нетрудно сделать с по мощью таблицы (см. приложение № 8), где приведены главные размеры гражданских и военных судов и их соотношения.

Когда известны главные размерений, можно- приступить к вычерчиванию по ним обводов корпуса.

Для того чтобы лучше представить себе, что такое теоретический чертеж, рассеките мысленно- корпус модели судна тремя взаимнопер-пендикулярными плоскостями.

Вертикалвная плоскость, секущая корпус модели посередине вдоль, делит корпус на две симметричные части и называется диаметралыной плоскостью. Если смотреть на модель с кормы в сторону носа, то будем иметь справа правый борт, слева - левый борг.

Если рассечь корпус модели рядом плоскостей, параллельных диаметральной плоскости, то получим несколько кривых линий - батоксов Совокупность этих линий, нанесенных на чертеж, носит название бока.

Горизонтальная плоскость, по- которую, модель погружена в воду, делит корпус на подводную и надводную части. Она называется плоскостью грузовой ватерлинии.

Если рассечь корпус модели плоскостями, параллельнььми грузовой ватерлинии, ТО" получим несколько кривых, называемых ватерлиниями. Симметричные половинки этих линий, нанесенные на чертеж, называются полуширотой.

Вертикальная плоскость, проходящая через самое полное сечение корпуса модели и отделяющая переднюю, носовую, часть от задней.

Рш:. 76. Основные сечения корпуса модели судна и контурные очертания: / - диаметральная плоскость; 2-плоскость мидель- шпангоута; 5 - плоскость грузовой ватерлинии.

кормовой, называется плоскостью мидель-шпангоута. Рассекая корпус модели параллельно плоскости миделя, получим линии шпангоутов. Эти линии, нанесенные на чертеж, носят наименование «корпус». Совмещая проекции всех линий на три основные плоскости, получим теоретический чертеж корабля, состоящий из корпуса, бока и полушироты.

Так как корпус модели судна состоит из двух симметричных частей, батоксы одинаковы как для правой, так и для левой частей: то^ же относится к ватерлиниям и к шпангоутам. Поэтому на теоретическом чертеже вычерчиваются только^ половинки шпангоутов и ватерлиний и батоксы одной половины судна.

На чертеже корпуса принято обозначать справа ветви носовых шпангоутов, слева - ветви кормовых шпангоутов.

Теоретические шпангоуты обычно нумеруют от носового шпангоута, которому присваивается № О, последним является кормовой шпангоут. Мидель - средний шпангоут-обозначается знаком- М. Для получения плавных очертаний и высокой точности расчетов число шпангоутов на теоретическом чертеже бывает равным 20, для небольших моделей можно ограничиваться 10 шпангоутами. Расстояние между шпангоутами называется теоретической шпацией.

Число батоксов на теоретическом чертеже ограничивается 2-3 на каждый борт, и они нумеруются римскими цифрами I, II, III, считая от диаметральной плоскости. Число ватерлиний может быть произвольным - от 5 и больше. Расстояние от основной линии до грузовой ватер линии делится на равные части, и ватерлинии считаются от основной линии по порядку, начиная с нулевой.

В зависимости от расположения батоксов, шпангоутов и ватерлиний теоретического чертежа на той или иной проекции в двух случаях 01т проектируются прямыми и в одном - кривыми.

По плавности батоксов, ватерлиний и шпангоутов можно судить о характере теоретического чертежа. Согласование всех линий теоретического чертежа на любой проекции показывает точность выполнения чертежа.

На теоретическом чертеже показываются вое контурные линии корпуса судна: форштевень - носовая оконечность; ахтерштевень-кормовая оконечность; бортовые линии главной палубы, полубака, полуюта; резкие переломы и изменения поверхности корпуса судна как в подводной, так и в надводной части.

Теоретические линии сечений корпуса: батоксы, ватерлинии, шпангоуты вычерчивают через равные промежутки, что облегчает построение теоретического чертежа и выполнение расчетов. Правильно выполненный чертеж должен быть согласованным, то-есть пересечение двух каких-либо линий на одной проекции должно соответствовать пересечению этих же линий на двух других проекциях. Например, пересечение 1-го батокса с 1-й, 2-й ватерлиниями на боку должно отвечать такому же пересечению этих линий на полушироте. Правильно выполненный теоретический чертеж обеспечивает постройку модели, обладающей необходимыми мореходными качествами: остойчивостью, ходкостью.

Когда модель построена, необходимо испытать ее, посмотреть, как будет вести себя модель на воде.

Начнем с определения основных размеров. Длина модели измеряется в диаметральной плоскости. Наибольшая длина - это расстояние между двумя самыми отдаленными точками - на носу и на корме. Длину по ватерлинии найдем по расстоянию между крайними точками в носу и корме в плоскости грузовой ватерлинии. Длину между носовым и кормовым перпендикулярами измеряют по грузовой ватерлинии от передней кромки форштевня до оси баллер а руля.

Рис. 78. Обозначения главных размеров модели судна.

Наибольшая ширина модели - в самом широком месте и по грузовой ватерлинии на середине модели.

Осадка модели определяется в средней части от основной линии до грузовой ватерлинии. Если модель имеет одинаковую осадку носом и кормой, то говорят: «модель сидит на ровный киль». Если модель имеет большую осадку носом, говорят: «модель имеет дифферент на нос», а в случае большей осадки кормой - «дифферент на корму». Расчетная осадка получается как среднее арифметическое из осадки носом и кормой. Так, если осадка носом 3 см, а кормой 5 см, то средняя осадка ^ 3 + 5 . будет =4 см.

В том случае, когда модель имеет выступающие части, например киль у яхты, то осадку ее в этом случае называют углублением и определяют по выступающим частям: от крайней кромки киля до грузовой ватерлинии.

Высота борта измеряется на середине модели от основной линии до линии верхней палубы. Высотою надводного борта называют разность между высотой борта и осадкой.

Размеры модели судна и различные их соотношения оказывают существенное влияние на мореходные качества: пловучесть, остойчивость, качку, ходкость, управляемость, поворотливость. Об этом будет рассказано ниже.

Основные размеры модели судна по отношению к размерам настоящего судна должны соответствовать масштабу:

где /, Ь, t, h - соответственно длина, ширина, осадка, высота борта моделей судна,

L, В, Т, Н - аналогичные размеры судна.

Если модель построена в масштабе -[щ-, то и все ее размеры -

длина, ширина, осадка, высота борта -■ должны составлять сот)ао часть соответствующих размеров настоящего судна.

Отступление от этого требования для моделей допускается в пределах + 5 процентов. Так, если длина модели 1 ООО мм, то она не должна быть меньше 950 мм и больше 1 050 мм.

Когда установлены размеры модели судна: длина, ширина и осадка, то нетрудно определить водоизмещение.

Погрузившись в воду на определенную глубину - осадку, модель вытесняет несколько литров воды. По закону Архимеда, «тело, более легкое, чем жидкость, будучи в ней помешено, погружается настолько, что вес вытесненной жидкости равен весу тела».

Модель, погруженная в воду, испытывает со всех сторон давление. Равнодействующая всех сил давления воды составляет вертикальную силу, иапраівленную снизу вверх; называется эта сила силой пловучести. Сила пловучести равна водоизмещению модели, то-есть весу вытесненной его воды.

Взвесив модель на весах, мы можем определить ее водоизмещение. Имея мелкие гирьки, можно это сделать с большой точностью. Зная основные размерения модели: длину, ширину и осадку, легко определить общий коэффициент полноты корпуса модели, обозначаемый греческой буквой о. Этот коэффициент представляет собой отношение объема подводной части модели к объему пара.11лелепипеда, построенного по длине (L), ширине (В) и осадке (Т). Вот несложная формула, пользуясь которой вы можете найти этот коэффициент:

Здесь буквой V обозначено объемное водоизмещение модели в L - длина модели в см; В - ширина

Рис. 79. Силы, действующие на погруженный в воду корпус модели, находящийся в прямом положении.

в см; Т - осадка в см. В зависимости от класса модели коэффициент полноты корпуса для различных типов судов может колебаться в весьма широких пределах ■- от 0,13 до 0,9.

При увеличении размеров модели судна - длины, ширины, осадки и общего коэффициента полноты корпуса - возрастают вес и сила пловучести.

Водоизмещение модели судна должно соответствовать водоизмещению настоящего судна. Эта зависимость выражается следующим равенством:

где D„ - водоизмещение модели в кг; De ■- водоизмещение судна в кг;

Масштаб: отношение линейных размеров модели к линейным размерам судна.

Допустим, нужно определить, каким должно быть водоизмещение модели грузового парохода водоизмещением 5 тысяч т, построенной в масштабе 1: 100.

ПодстаіЕив цифры в формулу, получим:

D =5 000 000 / J-V"= 5 кг. \lOQJ

Отклонение от полученного таким образом расчетного водоизмещения может быть до 15 процентов за счет увеличения осадки при сохранении нормального надводного борта для моделей судов іюдобного типа.

Может случиться, что модель, спущенная на воду, перевернулась. Кораблестроитель сказал бы: «Модель перевернулась потому, что не имела положительной остойчивости - способности плавать в пря.мом положении».

Какие же силы повлекли за собой опрокидывание модели?

Одной из сил, действующих на модель, является сила веса модели. Равнодействующая сил веса всех частей модели приложена в некоторой точке, называемой центром тяжести (ЦТ). Сила веса направлена вниз, и модель своим весом вытесняет определенное количество воды, равное весу самой модели. Вытесненная вода давит на подводную часть модели.

стремясь вытолкнуть ее из воды. Модель как бы все время взвешивает сама себя. Точка приложения равнодействующих всех сил, действующих на подводную часть модели, приложена в центре величины (ЦВ) - центре тяжести вытесненного корпусом объема воды. Для того чтобы модель плавала без крена, нужно, чтобы ЦТ и ЦВ лежали на одной вертикали.

Зная эти две теоретические точки, имеющиеся в нашей модели, рассмотрим теперь, как действуют на модель, находящуюся в наклонном положении, сила веса и сила поддержания.

Если с модели не снимают и не передвигают грузов, то центр тяжести при крене остается в прежнем положении относительно самой модели.

Что же касается центра тяжести подводной части, то-есть центра величины, то он при крене перемещается. Если из центра величины провести прямую, пересекающую диаметральную плоскость, то в точке пересечения будем иметь так называемый метацентр - средний центр, характеризующий состояние остойчивости модели.

Расстояние от метацентра до центра величины называется мета-центрическим радиусом. Это воображаемый рычаг, которым раскачивается модель. Расстояние между метацентром и центром тяжести носит название метацентрической высоты.

Метацентрическая высота есть мера начальной остойчивости модели, кренящейся на небольшие углы.

Для того чтобы модель, плавая, всегда находилась в равновесий, нужно, чтобы метацентрическая высота была положительной, то-есть чтобы метацентр лежал выше центра тяжести (рис. 81).

Величину начальной остойчивости модели нетрудно определить с помощью опыта.

В диаметральной плоскости у носовой надстройки поставьте мачту высотою 250-300 мм, прикрепите к самому верху нитку с привязанным грузиком. На палубе прикрепите рейку с миллиметровыми делениями. Затем по палубе прочертите карандашом линию диаметральной плоско-

Рис. 81. Силы, действующие" на корпус" модели в наклоненном поло51..ении: /- остойчивое положение; II - иеостойчивое подожеиие; III - безразличное.

ста и «а нее положите груз 200-250 г. Переместив груз к борту на определенное расстояние, например на 50 мм, заметьте отсчет по рейке. Теперь, пользуясь формулой, вычислите мета центрическую высоту:

Рис. 82. Опытное креноваиие модели судна.

где р - вес Груза в г;

I - расстояние, на которое перемещен груз, в мм; - отсчет по рейке в мм; О - водоизмещение модели в г; И - длина нитки отвеса в мм.

Метацентрическая высота для моделей во столько раз по своим размерам меньше, чем у настоящих судов, во сколько раз модель меньше судна.

Так, например, если метацентрическая высота модели, построенной в імасштабе 1: 100, равна 12 мм, то для настоящего судна метацентрическая высота будет равна 1,2 м.

Чтобы улучшить остойчивость модели судна, надо понизить центр тяжести модели, положить на дно балласт - металлическую пластину, которую обязательно нужно закрепить. С увеличением ширины и осадки ■модели судна остойчивость также улучшится. Остойчивость зависит также от высоты надводного борта.

Качка модели судна, то-есть качание ее с борта на борт - бортовая качка - или с носа на корму-килевая качка, незначительно изменяется в зависимости от размеров модели и практически не влияет на ходовые качества.

Непотопляемость модели судна - способность оставаться на плаву и сохранять мореходные качества при частичном затоплении корпуса модели - неотъемлемое качество плавающей модели судна. От размеров модели непотопляемость не зависит, нужно только сделать корпус водонепроницаемым и на всякий случай поставить не менее двух водонепроницаемых переборок - одну в носу, другую ближе к корме, разделив корпус примерно на три равные части.

Если все описанные ранее мореходные качества модели судна - пловучесть, остойчивость, качка, непотопляемость - имеют большое значение, то ходкость, способность модели судна итти с предельной скоростью, является главным критерием, характеризующим построенную самоходную модель.

На ходкость модели судна оказывают большое влияние главные элементы и их соотношения.

Изменение обшего коэффициента полноты водоизмещения при неизменных длине, ширине и осадке ведет либо к увеличению объема подводной части, либо к его уменьшению. Соответственно сопротивление воды движению модели увеличивается или уменьшается. Значит, для того чтобы скорость модели была большей при одинаковых прочих условиях, надо стремиться к разумному уменьшению коэффициента общей полноты водоизмещения.

Итак, с уменьшением водоизмещения модели судна сопротивление будет меньше, а следовательно, возрастет и скорость модели.

Другим фактором, влияющим на скорость модели, является ее длина, которую следует принимать наибольшей для данного класса или типа модели судна. Увеличение же ширины, наоборот, отрицательно влияет на ходкость модели, так как в этом случае увеличивается волнообразование, а с ним и сопротивление воды движению модели. Особенно это нужно учитывать при постройке моделей быстроходных судов; для тихоходных судов увеличение ширины не сказывается так значительно на ходкости.

Увеличение осадки модели судна создает благоприятные условия для работы гребных винтов, что обеспечивает более равномерный подток воды к винтам и увеличивает коэффициент полезного действия силовой установки - гребного винта и двигателя.

Форма корпуса модели судна, определяемая ее теоретическим чертежом, образование носа, кормы, очертание ватерлинии, батоксов я шпангоутов существенно влияют на сопротивление воды движению модели и тем самым на получение высокой скорости.

Образование носовой оконечности модели должно быть острым, ватерлинии в носу для быстроходных моделей делаются прямыми или слегка выпуклыми. Такие ватерлинии уменьшают образование волн и тем самым освобождают энергию двигателей для преодоления сопротивления воды движению всей модели. Угол заострения носовых ватерлиний в подводной части корпуса модели судна должен быть не более 10°.

В зависимости от типа и назначения судна применяются различные образования носовой оконечности и различные очертания форштевня:

1) вертикальный с закруглением в подводной части на гражданских судах - морских и речных;

2) наклоненный с подрезом в подводной части; эти формы применяются в гражданском флоте;

3) наклоненный под углом 60-70° к горизонту - на быстроходных судах гражданского и военного флота;

4) клиперского образования - применяются в военном кораблестроении;

5) ледокольного образования - форштевень вначале идет вертикально, затем имеет уклон 20-25° к горизонту; применяется на ледоколах и ледокольных судах;

6) іклиперсікий HOC с бушпритом, применяется на парусных судах.

Кормовой оконечности нужно придать такую форму, чтобы обеспечивался плавный сход струй, обтекающих модель, отсутствовали завихрения и был хороший подток воды к гребным винтам.

Как показывают опыты, вода обтекает кормовую оконечность по направлению батоксов, следовательно, для постройки быстроходной модели надо выбирать такой теоретический чертеж, в котором батоксы были бы пологими, а не крутыми. Крутые батоксы в корме способствуют подъему воды и появлению вихреобразования.

Кормовая оконечность в зависимости от типа и назначения судна может иметь также различную форму:

1) Корма с подзором применяется на гражданских судах.

2) Крейсерская корма - подзор утоплен в воду - применяется как на гражданских, так и на военных судах.

3) Транцевая корма - подзор срезан поперечной плоскостью, образующей транец. Применяется на быстроходных военных кораблях и катерах.

Форма шпангоутов не оказывает большого влияния на ходкость.модели судна. Для тихоходных моделей рекомендуется применять V-об-разную форму шпангоутов в носу и в корме. Для быстроходных судов применяются в носу I/-образные шпангоуты, они обеспечивают получение острых ватерлиний и уменьшение сопротивления воды.

Итак, чтобы обеспечить модели необходимую скорость, надо уметь правильно выбрать форму корпуса. Бывает так, что две одинаковые модели с одинаковыми двигателями имеют разную скорость; происходит это потому, что модель с более высокими ходовыми показателями имеет лучшую форму корпуса и оконечностей, что обеспечивает хорошую обтекаемость и меньшее сопротивление при движении модели, а следовательно, и большую скорость хода.

Скорость хода современного океанского пассажирского судна - 30 морских миль в час, или, как говорят моряки, 30 узлов, что немного больше 55 км/час. Для достижения такой скорости требуется громадная мощность механизмов, в сотни тысяч лошадиных сил. Модели судов, построенные юными кораблестроителями, в зависимости от класса корабля и установленных на нем механизмов показывают различные скорости. Как же определить, соответствует ли полученная скорость модели судна скорости настоящего судна? Сделать это нетрудно.

Предположим, наша модель сделана в масштабе 1: 100, следовательно, все ее размеры в 100 раз меньше настоящего судна, но, как показывают опыты, скорость модели не будет меньше в 100 раз, а будет меньше в такое число раз, которое, будучи помноженным само на себя, дало бы масштаб модели, то-есть 100. Б нашем примере скорость модели, соответствующая настоящему судну, будет в 10 раз меньше:

Если это выражение представить в виде формулы, получим:

" Умгде -искомая скорость модели; - известная скорость судна;

М - отношение длины корабля к длине модели.

Так как моделисты измеряют скорость моделей в метрах в секунду, то для этого следует в правую часть формулы добавить постоянный множитель 0,515, и в окончатетьном виде формула для подсчета скорости модели будет выглядеть так:

V =-^ . 0,515 м/сек.

Для.ранее приведенного примера скорость модели будет около 1,5 м/сек.

Другим очень важным качеством модели судна является устойчивость на курсе, то-есть способность модели судна сохранять на заданной дистанции направление своего движения. Чтобы получить высокую оценку на соревновании, модель должна не отклоняться от принятого курса и точно пройти створные знаки. Устойчивость модели при движении в воде зависит от относительной длины модели; чем больше отношение длины модели к ее ширине, чем большая часть диаметральной плоско-■сти модели судна находится под водой, тем устойчивее модель при ее движении по заданному направлению.

Дифферент модели на корму тоже улучшает ее устойчивость на курсе. , Поворотливость модели судна, способность ее изменять курс - одио из важных мореходных качеств, особенно для самоуправляемых моделей. Управление моделью осушествляется с помошью рулей, в зависимости от класса и типа судна применяются различные типы рулей: обыкновенные рули, плошадь пера у которых расположена в корму от оси вращения; балансирнце,- площадь пера которых разделяется осью "^вращения на две неравные-насти: большая располагается в корму, мень-їная - в нос (полубалансирные рули отличаются от балансирных тем, "что балансирная плошадь пера руля идет не по всей высоте руля); подвесные рули, не имеющие опоры на ахтерштевне.

Для настоящих судов площадь пера руля 5" составляет определенную долю от погруженной площади, определяемой произведением длины судна по грузовую ватерлинию на осадку 1 X Т.

Тип судна --у

Речные колесные суда............. до 0,10

Речные винтовые суда............. 0,020 - 0,10

Шлюпки, яхты. . . ."............. 0,015 - 0,025

" Морские буксиры............... 0,025 - 0,040

Военные корабли............... 0,023 - 0,033

Грузовые и пассажирские морские суда.... 0,010 - 0,020

Рис. 85. Очертание рулей:

./ - обыкновенный; 2 - балансирный; 3 - подвесной; 4 - полубалансирньїй.

По условиям соревиоваиий само- ходных моделей судов разрешается увеличивать площадь рулей до 1/25 произведения длины модели судна по грузовую ватерлинию на осадку {Ь\Т см). Так, если длина модели 125 см, осадка 4 см, то площадь пера руля может быть "/25-^=20 см"-".

Кривая, описываемая движущейся моделью судна при повороте под действием руля, называется циркуляцией. Когда движение модели установится, то циркуляция образует окружность. Мерой поворотливости модели судна является отношение диаметра цирку-, ляции к длине модели судна.

Рис. 86. Измерение диаметра циркуляции.

в зависимости от типа и иазиачеиия судна отношение диаметра циркуляции к длине судна для разных судов колеблется в сравнительно широких пределах. Морской двухвинтовой буксир с работающими гребными винтами в «раздрай», то-есть когда один гребной винт вращается на полный ход вперед, другой - на полный назад, разворачивается почти на месте и диаметр циркуляции почти равен длине судна. Для крупных нефтеналивных судов диаметр циркуляции составляет 7 длин судна.

В таблице приведены данные о поворотливости для основных типов судов:

Диаметр циркуляции зависит от формы и площади руля, угла перекладки и скорости хода. Чем больше площадь руля и угол перекладки, тем меньше диаметр циркуляции.

При каждой определенной скорости диаметр циркуляции судна и модели всегда имеет соответствующее значение.

Чем меньше диаметр циркуляции модели судна, тем оно поворотливее.

Устойчивость на курсе и поворотливость как бы противопоставляют себя друг другу: чем лучше устойчивость на курсе, тем хуже поворотливость, и наоборот. Задача моделиста заключается в том, чтобы между двумя этими качествами найти такое соотношение, при котором управляемость модели была бы наилучшей.

Заканчивая главу об основных сведениях по теории корабля, нельзя, не сказать несколько слов о гребных винтах - основном типе движителя для моделей судов.

Гребной винт обычно устанавливается в корме судна. Он предназначается для преобразования энергии судовых двигателей в реактивную энергию воды.

Иногда действие гребного винта пытаются сравнивать с действием шурупа, ввинчиваемого в дерево.

Это неправильное представление о работе гребных винтов.

При вращении лопасти гребного винта отбрасывают воду, и реакция

Рис. 87. Гребные винты: .

/ - двухлопастный; 2, 3 ~ трехлопастные; 4 - четырехлопастный. /

ЭТОЙ массы воды передается на гребной вал и упорный подшипник, а если его нет, то на двигатель, закрепленный, в корпусе модели. Эта сила - упор, преодолевая сопротивление воды, движет судно с определенной скоростью.

Гребной винт - это часть винтовой поверхности, разделенная на две, три или четыре лопасти, укрепленные по радиусу на ступице винта. В зависимости от назначения винта и условий его работы на судне бывают широколопастные и узколопастные гребные винты (рис. 87).

Гребной винт имеет следующие характеристики:

Диаметр окружности, описываемой крайними точками лопастей, называется диаметром гребного винта - О.

Крайняя точка лопасти, вращаясь как бы в твердой гайке, за один полный оборот вокруг оси проходит определенный путь. Этот отрезок пути называется геометрическим шагом гребного винта - Я.

Площадь круга, образуемая крайней точкой лопасти гребного винта за один полный оборот вокруг оси, называется площадью диска винта - А.

Отношение спрямленной площади всех лопастей к площади диска

винта называют дисковым отношением -т-.

Свободный конец лопасти называется краем, часть лопасти в месте ее соединения со ступицей - корнем.

Засасывающая плоскость лопасти винта обращена в нос модели судна, нагнетающая - в корму. Если на модели установлено два гребных винта, то один должен быть правого вращения - по часовой стрелке, другой левого -- против часовой стрелки. Эту особенность гребных винтов принято определять по направлению удаляющейся модели.

Двух- и трехлопастные винты следует применять для моделей судов с высокооборотными двигателями без редукторов: резиномоторами, дви-

Рис. 88. Основные геометрические характеристики и конструктивные элементыгребного винта:

о - диаметр; а - диск; и ~ шаг; / - край лопасти; 2 - корень лопасти; 3 - ступица; 4 - обтекатель.

гателями внутреннего сгорания, паровыми турбинами и электромоторами с числом оборотов 3 ООО-4 ООО в минуту. Диаметр гребного винта нужіно выбирать в пределах от 0,5-0,7 Т - осадки модели.

усуприближаясь к 0,9. Шаговое отношение -^у можно принимать равным

0,9-1,0 ап"А установок с механическими двигателями и до 1,1 при установке резиновых двигателей. Диаметр ступицы допускается в пределах до 0,2 В - диаметра гребного винта.

Если установить зубчатую передачу, можно снизить число оборотов гребных винтов примерно вдвое - это существенно улучшит ходовые качества модели.

Форму лопасти можно выбрать, сделав небольшой расчет.

Средняя ширина лопасти вычисляется по формуле:

где л - диаметр гребного винта;

Z - число лопастей;

Дисковое отношение. - ...

Рис. 91. Расположение гребных винтов на модели и допускаемые расстояния междувинтами и корпусом модели.

Для того чтобы лучше использовать правильно подобранный гребной винт для модели судна, нужно так расположить его, чтобы обеспечить хороший подток воды.

На модели можно установить один, два, три, четыре гребных винта, а иногда и больше. Нельзя допускать, чтобы диски гребных винтов касались друг друга или пересекались в поперечной плоскости. Расстояние между ними не ДОЛЖНО" быть меньше, чем 0,05-0,08 D, если смотреть со стороны кормы в нос. Зазор между кромкой винта и корпусом не должен быть меньше 0,12-0,18 D (рис. 91).

При изготовлении винтов нужно стремиться к отличной их отделке: чем лучше сделан гребной винт, тем выше его коэффициент полезного действия. Не допускается никаких вмятин, углублений, рисок и других повреждений поверхности гребного винта. Для ступицы гребного винта следует сделать обтекатель, который является как бы продолжением ступицы, что также улучшает работу гребного винта, уменьшая вредные вихреобразования в кормовой части модели.

Рис. 93. Схема определения шага построенного гребного винта.

Чтобы гребной винт хорошо работал, его необходимо уравновесить - отбалансировать относительно своей оси. Для этого гребной винт надевают на тонкую игачку и ставят на ножи, как показано на рисунке 92. Отбалансированный винт должен иметь безразличное равновесие; если какая-нибудь сторона перевешивает, то необходимо удалить немного металла с нее или, наоборот, на противоположную сторону напаять немного олова.

Когда гребной винт изготовлен, надо обязательно определить его шаг. Делается это следующим образом: на листке чертежной бумаги проводят окружность радиусом, равным 0,7Н - радиуса гребного винта. В центр окружности вставляют иглу с насаженным гребным винтом. Следите за тем, чтобы игла стояла вертика.пьно. Затем с помощью угольника с делениями измеряют расстояние двух крайних точек кромок лопасти так, как это показано на рисунке 93. Одновременно засеките пересечение проекции точек на окружности. Убрав винт, проведите из центра окружности радиусы и определите по транспортиру угол в градусах.

Получив такие данные, нетрудно определить шаг гребного винта с помощью простой формулы:

Н=-- 360° мм.

агде Н - шаг изготовленного гребного винта в мм,

а - измеренное расстояние до верхней кромки гребного винта, Ь - измеренное расстояние до нижней кромки гребного винта, а - центральный угол, образованный радиусами, проведенньши через проекции точек гребного винта на окружности.

§ 13. Судовые движители

Движителями называются специальные устройства, преобразующие механическую работу судовой силовой установки в упорное давление, преодолевающее сопротивления и создающее поступательное движение судна.

На судах в качестве движителей применяются: гребные винты, крыльчатые движители и водометные движители. Находят применение также паруса, гребные колеса и другие движители.

По принципу действия движители разделяют на активные, к которым относят паруса, непосредственно преобразующие энергию ветра в поступательное движение судна, и реактивные - все остальные, так как создаваемое ими упорное давление получается в результате реакции масс воды, отбрасываемой в сторону, противоположную движению судна.

Наиболее распространенными благодаря простоте устройства и работы, компактности, надежности в эксплуатации и наибольшему коэффициенту полезного действия являются гребные винты. В зависимости от конструкции их подразделяют на два типа: цельные винты (ступица с лопастями изготовляется совместно) и винты со съемными лопастями , применяемые на судах, плавающих во льдах. Такие винты называются винтами фиксированного шага, а винты, имеющие механизмы, поворачивающие лопасти в ступице и изменяющие шаг винта, называются винтами регулируемого шага.

Шагом винта называется путь в направлении оси, который проходит любая точка поверхности винта за один его оборот.

Гребные винты фиксированного шага - ВФШ (рис. 27) изготовляют цельными (одной деталью), литыми, сварными или штампованными, и они состоят из следующих основных элементов: ступицы , представляющей собой втулку, наеаживаемую на конус шейки гребного вала, и лопастей (от 3 до 6), радиально расположенных на ступице. Нижняя часть лопасти, соединяющая ее со ступицей, называется корнем лопасти; верхняя часть - вершиной или концом; поверхность лопасти, обращенная в сторону корпуса судна, носит название засасывающей поверхности, обратная поверхность - нагнетающей, которая в большинстве случаев представляет собой правильную винтовую поверхность. Пересечение этих двух поверхностей образует кромки лопастей.

Рис. 27. Гребной винт фиксированного шага (ВФШ) и схема создания упорного давления элементарной площадкой лопасти винта.

Диаметром гребного винта D называется диаметр окружности, описанной вершиной лопасти. Диаметр винта крупных судов доходит до 6,0 м и более.

Применяют гребные винты правого и левого вращения, их различают по общим правилам: если винт завинчивается вращением по часовой стрелке, то он называется винтом правого вращения, а если против часовой стрелки - винтом левого вращения.

При вращении винта его лопасти отбрасывают массы воды в одну из сторон. Реакция этой воды воспринимается нагнетающей поверхностью лопасти, создающей упор винта, который через ступицу и гребной вал передается на упорный подшипник, преобразуясь в силу, движущую судно.

Чтобы понять, как возникает упорное движение при вращении винта (рис. 27), рассмотрим те силы, которые действуют при этом на элементарной площадке его лопасти, двигающейся по окружности со скоростью v 0 И одновременно перемещающейся вместе с судном со скоростью v 1 . Угол а, образовавшийся между результирующей этих сил v и хордой рассматриваемой элементарной площади лопасти, будет углом атаки, создающим на ней подъемную силу R. Если разложить эту силу на составляющие, то одна составляющая -сила Р, действующая по направлению движения судна, и будет силой-упора, а вторая-сила T, действующая по окружности в сторону, обратную вращению винта, создает момент относительно его оси, который преодолевается судовым двигателем.

Рис. 28. Гребной винт регулируемого шага (ВРШ) с поворотношатунным механизмом изменения шага. 1 - лопасти винта; 2- ступица; 3- гребной вал; 4 - ползун со штангой; 5 - палец шатуна; 6 -подшипник лопастной заделки; 7 - обтекатель винта.

Гребной винт регулируемого шага (ВРШ) имеет конструкцию, обеспечивающую поворот лопастей в ступице во время работы винта на ходу судна из поста управления, расположенного в рубке. При повороте лопастей, осуществляемом механизмом по многообразным кинематическим схемам (одна из которых-поворотно-шатунная-приведена на рис. 28), изменяется шаг винта, отчего изменяется и величина создаваемого им упора, увеличивающего или уменьшающего скорость хода, и направление движения судна, при этом число оборотов, мощность главной машины и направление ее вращения остаются неизменными.

Использование винтов регулируемого шага допускает применение на судах нереверсивных главных машин с упрощенной системой обслуживания, что сокращает износ их цилиндров примерно на 30-40% (возникающий у реверсивных машин от частого изменения режима работы и направления вращения), позволяет полнее использовать мощность машин и поддерживать высокое значение к. п. д. винта.

Рис. 29. Крыльчатый движитель: а - конструктивная схема; б - размещение движителя на судне. 1 - несущий диск; 2 - поворотные лопасти; 3 - ведомая шестерня, приводящая во вращение диск; 4 - гидравлическое устройство управления маятниковым рычагом; 5 - маятниковый рычаг, изменяющий положение лопастей вокруг своей оси; 6 - гребной вал с ведущей конической шестерней.

Суда с ВРШ обладают гораздо более высокими маневренными качествами, чем суда с ВФШ.

Крыльчатый движитель (рис. 29) представляет собою конструктивное устройство, состоящее из горизонтально вращающегося цилиндра с вертикально расположенными на нем 6-8 лопастями мечевидной, обтекаемой формы, поворачивающимися вокруг своих осей маятниковым рычагом, управляемым из рулевой рубки.

При вращении диска на лопастях, как на крыле, возникает подъемная сила, составляющая которой создает упорное давление. При повороте лопастей изменяется величина упора и его направление, что дает возможность варьировать направление движения судна без помощи руля (на судне с этим движителем руль не устанавливается), а также величину упора движителя от «Полного вперед» до «Полного назад» или останавливать судно, не изменяя скорости и направления вращения (без реверса) главной силовой установки.

К. п. д. крыльчатого движителя почти равен к. п. д. гребного винта, но крыльчатый движитель значительно сложнее по конструкции. Выступающие лопасти часто ломаются. Однако в последнее время этот движитель находит все более широкое применение, обеспечивая судам хорошую маневренность, позволяющую им свободно работать в узкостях.

Водометный движитель относится к серии водопроточных движителей. Современные водометные движители делают трех типов: с выбросом водяной струи в воду, в атмосферу и с полуподводным выбросом .

Гребной винт работает как насос, засасывающий воду в канал через трубу, проходящую в днище корпуса впереди винта. Для защиты от попадания на винт посторонних предметов в начале канала укрепляется защитная решетка.

Для уменьшения потерь от закручивания гребным винтом водного потока и повышения к. п. д. движителя за винтом устанавливается контрпропеллер. Направление хода судна изменяется перекладкой реверс-руля.

Коэффициент полезного действия такого движителя составляет только 35-45%, а отсутствие всяких выступающих частей в подводной части судна обеспечивает ему большую проходимость на мелководье, в узкостях и на засоренных фарватерах. Для судна с таким движителем не являются препятствием даже плавающие предметы, через которые оно свободно переходит.

Перечисленные преимущества водометного движителя сделали его применение особенно удобным на речных судах, в первую очередь на лесосплаве.

В последние годы водометные движители стали применяться и на быстроходных судах, таких, как суда на подводных крыльях, развивающие скорость хода до 95 км/час.

Использование современных паровых и газовых турбин позволяет успешно применить водометные движители на крупных морских судах, где по расчетам пропульсивный к. п. д. может достичь около 83%, что на 11% выше пропульсивного коэффициента гребного винта, запроектированного для того же судна.

К недостаткам судов с этим движителем следует отнести потери судном грузоподъемности на величину веса прокачиваемой воды и потери объема внутренних помещений, занимаемого каналом.