Как точно измерить шаг гребного винта?

Имеются ли простые способы измерения шага гребного винта, понятные любителям, не имеющим технического образования?

Вопрос сформулирован не совсем точно. Проблема заключается не в сложности методов измерения шага гребного винта, а в отсутствии у любителей водно-моторного спорта необходимого для этого оборудования и инструментов. Попытаемся вкратце рассказать о возможности измерения шага винта при помощи простейших подручных приспособлений.

Напомним, что конструктивным или геометрическим шагом гребного винта называется расстояние, которое винт прошел бы за одни полный оборот при движении без скольжения.

Шаг каждого радиального сечения лопасти H_i может быть выражен общей формулой


где R_i — радиус сечения лопасти, v_i — шаговый угол.

Наглядное представление о шаге развернутого на плоскость сечения лопасти H_i дает шаговый треугольник, основанием которого является дуга окружности 360°, имеющая длину 2πR_i (рис. 1). Чтобы получить шаг гребного винта, необходимо как можно тщательнее замерить радиусы и шаговые углы для нескольких сечений каждой лопасти винта и после расчетов по формуле (1) найти среднее арифметическое значение. Однако из-за сложности конфигурации винта сделать это довольно трудно — нужны специальные приборы, так называемые шагомеры. Упростить измерение шага гребного винта можно лишь за счет некоторого снижения точности.


Рекомендуем два наиболее простых способа измерения геометрического шага винта.

1. Из шагового треугольника, представленного на рис. 1, видно, что для определения шага в данном сечении лопасти достаточно измерить высоту подъема винтовой линии на любом участке окружности и затем по ней вычислить полный шаг. Для этого на плотной бумаге, картоне или фанере строят сектор с углом при вершине α°. Из вершины сектора на 4—5 радиусах проводят части окружностей до пересечения их в точках типе лучами сектора.

Совместив вершину сектора с осью винта, установленного горизонтально нагнетающей (кормовой) поверхностью вниз, при помощи отвесов измеряют отстояния точек m и n от соответствующих точек m' и n' на нагнетающей поверхности лопасти (рис. 2) и находят разность этих отстояний


Шаг каждого сечения лопасти можно вычислить по формуле


Если угол при вершине сектора принять равным 36°, формула (3) еще более упростится и примет вид



Чтобы повысить точность замера шага, угол при вершине сектора целесообразно принимать возможно большим — 45° или даже 60° (если, конечно, позволяют ширины сечений лопасти винта). В этих случаях шаг сечений лопасти будет составлять


или

При этом лучи сектора должны проходить на некотором расстоянии от краев лопасти.

Измерения и расчет шага по одной из формул (3)—(6) следует произвести для всех лопастей и найти среднее арифметическое значение шага каждого сечения. У гребных винтов постоянного шага значения H_i на всех сечениях должны быть примерно одинаковыми. У винтов с радиально переменным шагом измеренный шаг должен плавно изменяться вдоль радиуса.

В. В. Полканов («КЯ» №66) предлагает сектор не вычерчивать на чем-либо, а изготовлять из толстой фанеры и прижимать к ступице. В этом случае отстояния точек лопасти от сектора можно измерять глубиномером штангенциркуля либо стальной линейкой, перемещающейся в специальном передвижном зажиме.


2. Другой способ измерения шага гребного винта также основан на общей формуле (1). Б. Г. Григорьев предложил измерять не углы наклона сечений лопасти, а только радиус одного сечения R_x, расположенного под шаговым углом v=45° (см. журн. «Судостроение», 1959, № 8). При горизонтальном положении гребного винта это сечение легко найти при помощи гибкого пластмассового треугольника с углами при гипотенузе 45°. Изогнутый по окружности радиуса R_x треугольник нужно наложить гипотенузой на нагнетающую поверхность лопасти таким образом, чтобы верхний катет а — b стал горизонтальным. Вблизи искомого радиуса R_x при помощи рейки и отвеса (если нет более совершенного разметочного приспособления) на лопасти следует пробить одну-две винтовые линии (рис. 3). Это поможет более правильно изогнуть треугольник и более точно определить местоположение сечения лопасти, имеющего угол наклона 45°.

Поскольку для найденного сечения tg v = tg 45° = 1,0, формула (1) после подстановки известных значений π и v примет совсем простой вид:


Измерив указанным образом величины радиуса R_x на всех лопастях винта, по формуле (7) находят шаг каждой лопасти, а затем и шаг всего винта.

Аналогичным образом можно измерить шаг еще на двух радиусах, лопастные сечения которых имеют шаговые углы 60° и 30°. Чтобы найти радиусы этих сечений, используют треугольник с углами при гипотенузе 60° и 30°, а шаг винта определяют по формулам


При помощи данного приспособления можно получить более или менее достоверные результаты лишь применительно к гребным винтам постоянного шага.

Остается только добавить, что помимо шага, у готового винта необходимо проверять и другие элементы, влияющие на его работу — диаметр, ширины и толщины сечений лопастей, взаимное расположение осевых линий лопастей по окружности и вдоль оси, балансировку и т. д. Полный перечень проверяемых параметров гребного винта, а также порядок и методы проверки приведены в ГОСТ 8054—72 «Винты гребные металлические».