Главная страница Контакты Карта сайта Поиск по сайту:
Barque.ru
 
  • Судостроение
  • Моторы
  • Проекты
  • Спорт
  • Консультации
  • Кругозор
  • Истории
  • Главная / Консультации / Опыт эксплуатации / 2001 год / Испытания 4-х лопастных алюминиевых винтов фирмы «Solas»
    Краткое оглавление
    Винты и скорость Теория нам поможет Экономный винт Зачем же винту четыре лопасти?


    Подкатегории раздела
    Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам


    Поделитесь информацией


    Похожие статьи
    Испытания сменных гребных винтов для импортных подвесных моторов
    Расчет основных элементов катерных гребных винтов
    Подвесной мотор «Ока» проходит испытания
    Водометный катер «Изумруд» проходит испытания
    Дюралюминиевая мотолодка «Прогресс» проходит испытания
    Испытания дюралевой лодки «МКМ»
    Экраноплан «KAG-3» и его испытания
    Отливка гребных винтов в любительских условиях
    Особенности расчета катерных гребных винтов
    Методы расчета гребных винтов спортивных судов
    Испытания лодки «Косатка» с мотором «Вихрь-30»
    Подбор элементов гребных винтов
    Новый подвесной мотор фирмы «Цюндап»
    Две конструкции патент-рифа для алюминиевых гиков


    Испытания 4-х лопастных алюминиевых винтов фирмы «Solas»

    Год: 2001. Номер журнала «Катера и Яхты»: 177 (Все статьи)
              0


    Публикация статьи "Гребной винт в рублях и литрах" в "КиЯ" №173 вызвала большой интерес среди читателей. Особенно у новичков, которые недавно приобрели импортный подвесной мотор. Мы не смогли в одной статье ответить на большинство вопросов, которые возникают при выборе оптимального гребного винта для различных условий эксплуатации. Тем более, что для импортных подвесных моторов (далее — ПМ) сегодня доступны любые гребные винты (далее — ГВ), в том числе и многолопастные.

    Информация об изображенииЗамена гребного винта на ПМ
    Замена гребного винта на ПМ
     
    Для очередной редакционной "мерной мили" мы выбрали 4-лопастные алюминиевые винты фирмы "Solas".

    На традиционный вопрос: для чего используются 4-лопастные винты и в чем их преимущества? — большинство новичков обычно отвечают, что с таким винтом лодка пойдет быстрее, чем, например, с 3-лопастным. Но так ли это?

    Чтобы получить ответ на этот вопрос, мы провели испытания 4-лопастных ГВ фактически в тех же условиях и с той же техникой, что и прошлым летом, когда испытывали 3-лопастные. Напомним, что это были 30-сильный ПМ "Selva-30" и мотолодка "Дельта-Р", имеющая водоизмещение с одним водителем и снаряжением около 330 кг (с 2 чел. — 370 кг).

    Информация об изображенииРис. 1. Все 4-лопастные винты фирмы "Selva" имеют конструкцию с разборной втулкой
    Рис. 1. Все 4-лопастные винты фирмы "Selva" имеют конструкцию с разборной втулкой
     
    В качестве ГВ мы выбрали три алюминиевых 4-лопастных винта "Alcap-4" с разборной втулкой тайваньской фирмы "Solas", имеющих соответственно шаг 13", 14" и 15" и одинаковый диаметр 10" (рис. 1). Испытания состояли из замеров скоростей при разных режимах эксплуатации и определении расстояния, пройденного на 1 л топлива.

    Для замеров скорости мы использовали прибор GPS ("Garmin-12"), для определения частоты вращения двигателя — электронный цифровой тахометр фирмы "Stihl", снимающий импульсы с высоковольтных свечных проводов, а для определения расхода топлива — мерную литровую емкость.


    Еще раз хотим отметить, что мы и не ставили целью получение высокоточных результатов. Мы лишь старались выявить те или иные закономерности, которые могут иметь теоретическое подтверждение.

    Винты и скорость


    Когда впервые берешь в руки 4-лопастной винт того же шага и диаметра, что и 3-лопастной, первое что бросается в глаза — это более узкие и тонкие лопасти, более изящное прикорневое сечение.

    Информация об изображенииРис. 2. Зависимость скорости лодки с 4-х и 3-х лопастными винтами
    Рис. 2. Зависимость скорости лодки с 4-х и 3-х лопастными винтами
     
    Итак, первым установлен винт с шагом 13". Включен реверс и первое, что мы замечаем — очень мягкая работа мотора, вибрация, по сравнению с аналогичным 3-лопастным ГВ, заметно меньше. При более уравновешенной работе двигателя минимальную рабочую частоту вращения можно держать на 100-150 об/мин меньше (что мы потом успешно использовали при ловле на дорожку).

    При резком открытии заслонки двигатель набирает максимальные обороты быстрее, чем с 3-лопастным винтом. В нашем случае это 7 и 15 сек соответственно. При максимальной скорости крупная дрожь, которая передается через рукоятку румпеля, также заметно меньше. Обратили мы внимание и на лучшую управляемость лодки с 4-лопастным винтом на малом и среднем газу.

    На полном газу двигатель удалось раскрутить до номинальных 5500 об/мин, однако скорость особенно не впечатляла — 49.7 км/ч, что почти на 4 км/ч меньше, чем у 3-лопастного "собрата" (рис.2).

    Последовательно устанавливая винты с большим шагом (14" и 15"), мы получали все более скромные показатели максимальной скорости (46.6 и 46 км/ч соответственно) при все более снижающихся максимальных оборотах (4930 и 4680 об/мин).

    Стоял жаркий июль, и мы на 4-лопастных винтах попробовали буксировать лыжника.


    Во-первых, тяжеловесы весом около 90 кг, которых обычно долго приходилось тащить на "перископной глубине", теперь вставали на лыжи за 25-30 сек. Когда лыжник резко уходил в сторону, стараясь поставить "водяную стенку", этот маневр меньше "сажал" мотор по оборотам, чем раньше. Но до максимальной скорости буксировки с 3-лопастным винтом мы ни с одним из 4-лопастных не дотянули.

    Обратили мы внимание и на еще одну особенность, которую установили случайно, когда пришлось буксировать "обсохшую" "Казанку-5" до стоянки. Сама буксировка показалась нам не такой утомительной, как обычно, когда в роли буксировщика выступает легкая глиссирующая лодка.

    Чтобы разобраться, что здесь случайно, а что закономерно, необходимо кое-что припомнить из теории ГВ.

    Теория нам поможет


    Как мы выяснили еще в прошлой статье, винт - это практически реактивный движитель, который при вращении отбрасывает массу воды в сторону, обратную движению лодки. Реакция отбрасываемых масс воды, которую испытывают лопасти ГВ, и создает упор винта.

    На создание упора затрачивается энергия двигателя. Причем более эффективным всегда бывает тот винт, который на создание необходимого упора затрачивает наименьшую мощность. КПД лучших гребных винтов не превышает 75-80%. Из практики известно, что из обычных погруженных ГВ наиболее эффективны 2-лопастые винты, их КПД на 6-12% выше, чем 3-лопастных, и на 9-15% — чем 4-лопастных. Неслучайно на торпедных катерах времен Второй мировой войны да и на знаменитых рекордных глиссерах использовались 2-лопастные винты.

    Весь упор, создаваемый таким винтом, приходится на площадь двух лопастей. Каждая единица их площади испытывает значительное давление, и именно это влечет за собой массу проблем.

    Первая из них — это сильная вибрация, вызываемая работой ГВ. Из-за неравномерности набегающего потока (влияние днища, редуктора и т. д.) возникает различие в силах, действующих на каждую из лопастей. Это происходит с низкой частотой и большой амплитудой импульсных давлений. Возникающая вибрация пагубно сказывается на общей прочности винта, искажает его гидродинамическую профилировку, не говоря уже об ухудшении условий работы упорных подшипников и т. д.


    2-лопастные винты весьма зависимы и от гидродинамической неуравновешенности. Практически неизбежны различия в шаге, в профиле, в площади лопастей, из-за чего возникают и различия в упоре, что тоже увеличивает вибрацию. Все это, уже не говоря об общей механической неуравновешенности, ограничивает область применения 2-лопастных ГВ, делает очень высокими требования к качеству их изготовления.

    Вторая проблема — это большая подверженность 2-лопастных винтов кавитации из-за их значительной нагруженности. Чем выше гидродинамическое давление на лопасти (которое зависит от упора винта, площади лопасти и квадрата скорости обтекания ее водой) тем раньше наступает кавитация.

    Это — главные причины, по которым судостроители, даже несмотря на некоторое снижение КПД, предпочитают использовать 3- и 4-лопастные ГВ.

    Так что заметное уменьшение вибрации и импульсного давления, обнаруженное во время наших испытаний при увеличении числа лопастей, вполне согласуется с теорией. Весь упор в нашем случае воспринимают уже четыре лопасти, нагрузка на каждую из них становится меньше. Следовательно, лопасти можно выбрать более узкими, с более тонким сечением, а узкие лопасти имеют более высокий КПД, чем широкие.

    КПД винта увеличивается с уменьшением толщин сечений без потери его общей прочности, что также используется в нашем случае. Ведь увеличение толщины сечений по соображениям прочности приводит к более раннему возникновению кавитации, что существенно снижает гидродинамические характеристики винта.

    Уменьшение вибрации и общей нагруженности лопастей позволило уменьшить и толщину прикорневых сечений, приблизив ее к наиболее рациональным, с точки зрения гидродинамики, сечениям.

    Известно, что большая часть упора создается на крайних сечениях лопасти, но на 4-лопастном винте уже появляется возможность вовлечь в полезную работу и более близко расположенные к ступице элементы лопасти.

    Благодаря всем этим особенностям уже на малых скоростях 4-лопастной винт создает больший упор, чем аналогичный 3-лопас-тной. Отсюда — более резвый старт, лучшие разгонные характеристики при начальных режимах глиссирования, хорошая "упираемость" при буксировке.


    Сказанное подтверждается результатами скоростных замеров винтов. Скоростная характеристика 4-лопастного винта с шагом 13" заметно опережает аналогичные показатели 3-лопастного вплоть до скоростей 46-47 км/ч.

    А дальше? Дальше все свои преимущества 4-лопастной винт катастрофически теряет.

    Все имеет свою обратную сторону, и любое, даже удачное техническое решение, как правило, лишь компромисс.

    У 4-лопастных ГВ велико взаимное влияние лопастей, отрицательные последствия которого увеличиваются с ростом скоростей. Это негативное явление особенно сильно начинает сказываться на режимах, превышающих 75-80% номинального числа оборотов. На нашем графике именно в этой зоне 3-лопастной винт начинает опережать 4-лопастной. С ростом скоростей резко увеличиваются и потери на трение. Причем все эти закономерности с увеличением пройденного расстояния проявляются все явственней.

    С увеличением шага ГВ их эффективность (в нашем случае — на максимальных оборотах) резко падает, а достижимые обороты не дотягивают до номинальных даже с минимальной нагрузкой. Поэтому, подбирая 4-лопастные винты по оптимальному шагу, приходится останавливаться на винтах с его меньшим значением в отличие от варианта с 3-лопастными винтами.

    Напомним, что при выборе оптимального 3-лопастного винта в прошлый раз мы остановились на стальном винте с шагом 15" как самом скоростном для выходов налегке, а винт с шагом 13" мы выбрали как оптимальный грузовой. На этот раз предпочтительнее остановиться на 4-лопастном винте с шагом 13". И не только по соображениям максимально достижимой скорости. Обратимся теперь к литровой "проходимости" — т. е. оценке топливной экономичности.

    Экономный винт


    Информация об изображенииРис. 3. Путь, проходимый мотолодкой на 1 л топлива с разными винтами
    Рис. 3. Путь, проходимый мотолодкой на 1 л топлива с разными винтами
     
    Испытания на дистанцию, проходимую лодкой с одним водителем на 1 л топлива при разных скоростных режимах, тоже дали интересные результаты.

    Чемпионом по топливной экономичности в наших испытаниях опять же стал винт с шагом 13". Причем абсолютный рекорд пройденного расстояния — 6 км 250 м на 1 л топлива — он показал на солидной скорости в 40 км/ч (рис. 3). Такой скорости для обычных условий эксплуатации вполне достаточно.


    "Тринадцатый" винт превзошел по экономичности своих старших собратьев практически на всех скоростных режимах. Это еще раз доказывает, что оптимальный винт хорошо согласуется с двигателем и лодкой во всех диапазонах скоростей. Некоторым отставанием его по скорости, по сравнению с 14" и 15" на промежуточных режимах, ради топливной экономичности, наверное, можно пренебречь.

    Информация об изображении4-х лопастные винты разных диаметров
    4-х лопастные винты разных диаметров
     
    Если сравнивать топливную экономичность 4-лопастного винта с шагом 13" с аналогичным 3-лопастным, то первый будет экономичнее второго практически во всех скоростных диапазонах вплоть до 45 км/ч. С дальнейшим ростом скорости расход топлива резко возрастает, эффективность 4-лопастного ГВ обвально падает. Заметим, что и при скоростных испытаниях 4-лопастной винт стал отставать от своего 3-лопастного соперника именно со скорости 46-47 км/ч, т. е. все взаимосвязано. Объяснение этому мы уже нашли в предыдущей главе. Сопротивление и вредное взаимовлияние лопастей с ростом скорости увеличиваются уже лавинообразно. Эффективность 4-лопастных винтов лежит на начальных режимах глиссирования и в средних диапазонах, т. е. они — совсем не "гонщики", а скорее "рабочие лошадки".

    Вспомните биплан "кукурузник" — знаменитый "ПО-2": он летит со скоростью шоссейного автомобиля, зато для разбега ему требуется несколько десятков метров любой ровной площадки, тогда как его реактивным собратьям необходимы сотни метров бетонной полосы. А любой винт — это тоже крыло, только вращающееся.

    Зачем же винту четыре лопасти?


    Подводя итог нашим испытаниям, мы можем сказать, что если:
    • нужна хорошая тяга на небольших скоростях глиссирования;
    • требуется получить мягкий ход и максимально снизить вибрацию;
    • топливная экономичность на дальних переходах важнее скоростных качеств;
    • вы занимаетесь буксировкой лыжников, не стремящихся к высокой скорости, то вам скорее всего подойдет именно 4-лопастной гребной винт. Рационально иметь его и в общем "гардеробе" мотора.


    Понравилась ли вам эта статья?
    +7

    ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
    Испытания мореходной мотолодки «Стрингер-510»
    Испыания надувной РИБ мотолодки «Лидер-370»
    Сравнение двух финских мотолодок «Buster XXL» и «Silver Shark»
    Парасейл — воздушное крыло для поддержки паруса
    Затопление семи яхт на регате «Великая Волга-2000»
    Особенности управления автопоездом при перевозке катера
    Противоугонное устройство для лодочного трейлера
    Советы по заправке мотолодок на автомобильной заправке
    Использование навигатора GPS на практике при судовождении
    Наши на чемпионате по троллингу в Швеции
    Опыт ремонта гребных стеклопластиковых лодок «Пелла»
    Испытание каютной мотолодки «Silver Eagle Star Cabin»
    Испытание надувной мотолодки РИБ «Кондор-480»
    Испытания надувной моторной лодки «Фрегат-550 Тримаран»
    Что лучше — чарт-плоттер или навигатор + ноутбук?

    ТЕКУЩАЯ СТАТЬЯ
    Испытания 4-х лопастных алюминиевых винтов фирмы «Solas»

    СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
    Сколько должен спать яхтсмен?
    Гелькоут любого цвета за несколько минут
    Движение задним ходом на автомобиле с трейлером
    Тест-драйвы устройств «hands free» для мобильников
    Устройство для залезания на мачту
    Ступеньки на борт или «этажерка для книг»
    Ловля лосося на речке Пурнач
    Общефинский троллинговый чемпионат «Золотой лосось» 2001 года
    Универсальное парусное вооружение для надувной лодки
    Супертест семи надувных лодок под 25-сильный мотор
    Испытания надувной РИБ моторной лодки «Кобра»
    Испытания летающей лодки компании «Поларис Моторс»
    Механизм бинарного параллелограмма
    Навигационная система NAVNet японской фирмы «Furuno»
    Кто обеспечит безопасность в Невской дельте


    Ссылка на эту статью в различных форматах
    HTMLTextBB Code

    Комментарии к этой статье


    Еще нет комментариев



    Сколько будет 33 + 41 =

           



    Barque.ru © 2013 | Контакты | Карта сайта
    Судостроение: Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы
    Моторы: Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление
    Проекты: Парусные яхты Парусные катамараны Парусные тримараны Моторные лодки Катера Туристические суда Рыболовные суда Виндсерфинги и лыжи Прицепы и трейлеры Прочие проекты
    Спорт: Новости спорта Парусные соревнования Водномоторный спорт Воднолыжный спорт Виндсерфинг Буерные соревнования Соревнования туристов
    Консультации: Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам
    Кругозор: Новые суда и устройства Интересные события Интересные факты Интервью Карты и маршруты Официальные данные Проблемы малого флота Яхт-клубы и стоянки Письма в редакцию
    Истории: Путешествия Туристические походы Знаменитые корабли Военная страничка Литературная страничка История флота Прочие истории