На приводимых графиках отсутствуют точки работы мотора на номинальных оборотах и малых скоростях движения. Сейчас у меня появилась возможность установить на «Вихрь-М» винт с регулируемым шагом, а при помощи тахометра контролировать достижение номинальных оборотов. Меня интересует, есть ли в этом случае смысл устанавливать насадку на винт при использовании «Вихря-М» на тяжелом катере со скоростью движения 20—30 км/ч?»
Появление публикации о начале производства винтов изменяемого шага — мульти-питчей — вызвало у владельцев «тяжелых» лодок ряд вопросов. Основной из них: что лучше — мульти-питч или кольцевая насадка, о которой говорилось в №51?
Мульти-питч позволяет менять шаг винта, выбирая его из условия использования номинальной мощности мотора (т. е. обеспечивая работу двигателя на номинальных оборотах) в широком диапазоне достижимых по условиям загрузки скоростей лодки. На этом режиме мульти-питч обеспечивает получение близкого к максимально возможному КПД гребного винта.
В статье «Насадка на гребной винт подвесного мотора» этот вопрос был затронут. На одном из рисунков наряду с кривыми предельной тяги 20-сильного «Вихря» со штатным винтом и при установке насадки есть кривая тяги, которая может быть получена при установке винта оптимального шага, выбранного из условия достижения максимальной тяги при движении лодки с конкретной скоростью при использовании полной мощности мотора, т. е. при его работе с полностью открытой дроссельной заслонкой карбюратора И числе оборотов 4500 об/мин.
Работа движительно-моторного комплекса в таком режиме возможна, например, при использовании винта регулируемого шага (ВРШ), который позволяет при помощи дистанционного привода изменять шаг винта во время движения судна. Кривая тяги такого винта есть кривая, огибающая ряд кривых тяги винтов различного шага или мульти-питча при всех возможных различных положениях его лопастей; при этом такие кривые тяги лежат всегда ниже огибающей, касаясь ее в точке скорости, на которую выбран в каждом случае данный шаг винта.
Расчеты и испытания моторов «Вихрь» с кольцевой насадкой и мульти-питчем показывают, что на скоростях до 20 км/ч существенное преимущество по тяге имеет комплекс винт — насадка, а на больших скоростях — мульти-питч. Однако такой вывод еще не дает достаточного основания для принятия решения о целесообразности того или иного варианта движительного комплекса.
Как известно, кривые сопротивления быстроходных судов могут иметь два характерных вида:
- с ярко выраженным «горбом» на скоростях выхода на глиссирование;
- со сглаженным «горбом».
Первый тип кривой характерен для относительно коротких корпусов, имеющих повышенную удельную нагрузку и относительно кормовую центровку. Второй — для длинных и узких корпусов. (Подробнее — см. например, статью Е. А. Морозова «Выбор обводов остроскулого глиссирующего катера» в сборнике №66.)
Совместив кривые сопротивления с кривыми тяги мотора, вы можете наглядно видеть, что для катера, не имеющего «горба» на кривой, предельно достижимая скорость будет обусловлена величиной тяги только на одном режиме, соответствующем этой скорости; а в случае кривой с ярко выраженным «горбом» преодоление судном режима разгона требует проверки и может стать препятствием для достижения более высоких (расчетных) скоростей.
Большинство серийно выпускаемых прогулочных лодок при больших нагрузках имеют кривую сопротивления с ярко выраженным «горбом» на скоростях 15—20 км/ч. С ростом водоизмещения величина «горба» существенно увеличивается, и тяги мотора на скоростях разгона может не хватить на то, чтобы, преодолев пик сопротивления на этом режиме, вывести лодку на глиссирование. Именно на этом режиме вариант с кольцевой насадкой обеспечивает получение максимума тяги, т. е. имеет некоторое преимущество перед мультипитчем.
Кроме того, надо иметь в виду, что все выводы, касающиеся установки насадки, которые приводились в №51, сделаны для штатного винта; при этом двигатель «Вихря» (20 л. с.), несмотря на более благоприятный с точки зрения использования мощности режим работы, все еще не набирает номинального числа оборотов, развивая лишь около 80% мощности.
Установка винта с меньшим шагом (Н=240—260 мм) в сочетании с кольцевой насадкой дополнительно увеличит тяговые характеристики мотора на скоростях до 20 км/ч. В данном случае максимальной эффективностью будет обладать комплекс мульти-питч в кольцевой насадке.
С другой стороны, винт в кольцевой насадке значительно проигрывает мульти-питчу и штатному винту фиксированного шага на скоростях выше 30 км/ч. Это должно учитываться при выборе движителя теми, кому приходится эксплуатировать свои лодки в самом широком диапазоне нагрузок. Правда, в этом случае можно сделать насадку легкосъемной, что обеспечит удобство эксплуатации.
На рис. 1 приведены кривые тяги для «Вихря-М» (25 л. с.) с мультипитчем при различных значениях шага лопастей и гребным винтом (с фиксированным шагом 300 мм) при установке кольцевой насадки; полученные зависимости построены по результатам испытаний. Для простоты определения целесообразности установки того или иного типа движителя кривые тяги совмещены с кривыми сопротивления, характерными для моторных лодок, выпускаемых нашей промышленностью, при различных типовых случаях нагрузки (водоизмещениях). Можно сделать вывод, что для лодок водоизмещением! 650—780 кг насадка и мульти-питч дают довольно близкие результаты по скорости. Для мотолодок водоизмещением 400—650 кг целесообразность применения мульти-питча неоспорима. При меньших водоизмещениях достаточно эффективен штатный винт (Н=300 мм). Для перегруженной мотолодки (водоизмещение более 800 кг) насадка обеспечивает небольшой выигрыш в скорости.
Следует иметь в виду, что на характер кривой сопротивления существенно влияет длина лодки (рис. 2). При этом, как уже отмечалось, для относительно коротких корпусов сопротивление на режиме разгона заметно возрастает. В случае предельного водоизмещения насадка на таких лодках может оказаться полезной и обеспечит выход на глиссирование при нагрузке на 50—60 кг большей, чем без насадки.
Есть еще одно обстоятельство, которое стоит иметь в виду. Опыт эксплуатации гребных винтов в насадках, как это ни удивительно, показывает, что этот тип движителя, несмотря на кажущуюся защищенность, более уязвим, чем открытый винт. Насадка, вызывая значительное увеличение скоростей воды перед винтом, по сравнению с открытым винтом, засасывает плавающий мусор. В диск винта часто попадают палки, ломающие лопасти винта, а наматывание плавающего тряпья или веревок чаще всего требует снятия насадки для распутывания.
Безусловно, при принятии решения могут возникнуть и другие «за» и «против». Будем надеяться, что изложенные данные помогут читателям однозначно выбрать для себя наиболее подходящий винто-моторный комплекс.