Исходные данные для оценки скорости и путевого расхода топлива

Вряд ли кто-нибудь рискнет утверждать, что все наши водномоторники ходят исключительно на импортных мотолодках с импортными же подвесными моторами. Разумеется нет. Из последних сил стараются продлить жизнь старых "Вихрей". Как ни странно, можно увидеть на ходу не то что "Прогрессы", но и "Казанки" 30-летнего возраста. И по-прежнему более чем актуальны вопросы экономики. Тысячи судоводителей-любителей хотели бы иметь четкую картину — конкретные цифры для конкретных сочетаний "лодка-мотор — гребной винт" при конкретной нагрузке и центровке. Интересный материал для оценки до сих пор распространенной у нас серийной техники дает приводимая ниже статья известного киевского автора — Вадима Константиновича Елисеева.

Было время, когда наш прогулочно-туристский флот единообразием и железной стройностью своих рядов мог угодить взыскательному вкусу самого строгого военачальника: "казанка-дюралька" с 10-сильной "Москвой" — вот и весь выбор! С тех пор одних только металлических серийных мотолодок (далее — МЛ) в "Катерах и яхтах" описано более двух десятков. Да, как минимум, четыре семейства подвесных моторов — из тех, "кому за двадцать": "Привет-22", "Нептун-23", "Вихрь-М", "Вихрь-30". Почему семейства? А потому, что даже один и тот же подвесной мотор (далее — ПМ) с измененными параметрами установленного на него гребного винта (далее — ГВ) превращается, по сути, уже в другую механическую установку, обладая иными тяговыми характеристиками. Для потребителя это значит, что даже при той же загрузке той же МЛ скорость хода и путевой расход топлива уже будут иными.

Во времена засилия юрких "казанок" главным достоинством МЛ была мощность установленного на ней ПМ и скорость. Проблемы экономичности мало кого волновали — по доступности бензин стоял в одном ряду с газировкой! Но вот бензин вздорожал, и в лексиконе водномоторника "путевой расход топлива" уверенно занял доминирующее место, став самым главным эксплуатационным показателем.

Какова же реальная картина основных эксплуатационных показателей — путевого расхода топлива и скорости полного хода — для флота серийных глиссирующих мотолодок? Естественно, при водимые ниже усредненные цифры будут полезны и владельцам любых самодельных лодок, близких по размерениям и обводам.


У глиссирующей МЛ путевой расход зависит только от пара метров ее ПМ и для данной скорости полного хода может был найден по внешней экономической характеристике мотора с конкретным ГВ ("КиЯ" №143). Иными словами, скорость дан ной лодки однозначно предопределяет и ее путевой расход. Сведения о скорости можно почерпнуть из рекламно-справочных описаний МЛ. Однако намного надежнее будут результаты расчета пс графикам буксировочного сопротивления корпуса и тяговым характеристикам моторов — хотя бы потому, что в этом случае нагрузку лодки выражают точными цифрами — килограммами водоизмещения, а не условным числом пассажировместимости.

Подшивка "КиЯ" дает достаточно богатый материал для таких расчетов. В №57, №70 и №82 приведены кривые буксировочного сопротивления "Прогресса-2", "Казанки-5" и "Воронежа" Кроме того, у автора имеются аналогичные данные по корпусам МЛ "Крым", "Днепр", "МКМ", "Серебрянка" и "Юг-2500", полученные в опытовом бассейне ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Это два десятка кривых для разного водоизмещения и центровки мотолодок. А в "КиЯ" №46, №53 и №68 опубликованы результаты гидродинамических испытаний ПМ "Вихрь-М", "Нептун-23" и "Привет-22" с комплектами гребных винтов. В целом это дает нам более полутора десятков тяговых и внешних экономических характеристик для разных сочетаний "мотор — гребной винт". Аналогичные характеристики рассчитаны автором для мотора "Вихрь-30" со штатным окрашенным винтом ("КиЯ" №143).

Всего, таким образом, набирается около трех сотен различных сочетаний "корпус—винт—мотор", что позволяет получить достаточно объемное представление о рассматриваемых эксплуатационных показателях нашего флота. Естественно, нет смысла приводить все без исключения данные — существеннее выявить те или иные закономерности. Наконец, каждого владельца МЛ интересуют вопросы: какой ГВ его мотора обеспечит наибольшую экономию топлива? Что в этом плане дает полировка лопастей винта? И всегда ли при подборе ГВ наибольшая скорость служит залогом наивысшей экономичности? Ответы на подобные вопросы дают приведенные ниже таблицы и графики.


Указанные в табл. 1 предельные скорости глиссирующих мотолодок для разных сочетаний "мотор—винт" соответствуют максимально допустимой частоте вращения коленчатого вала, равной 5000 об/мин. Для мотора "Вихрь-30" с винтом № 2 эта скорость, по оценке автора, равна 46.0 км/ч.


В табл. 2 приведены скорости полного хода мотолодок определенного водоизмещения с конкретными моторами и винтами. Прочерк в графе скорости означает, что с данной нагрузкой лодка не выходит на глиссирование (не преодолевается "горб" кривой буксировочного сопротивления). В скобках — величины скорости, которые выше предельно допустимой для данного ГВ и ПМ. Центровка характеризуется расстоянием от центра тяжести до транца, выраженного в долях наибольшей длины МЛ.


Путевые расходы, графически изображенные на рис. 1-2, соответствуют величинам скорости полного хода для МЛ с параметрами, указанными в табл. 2. Графики зависимости путевого расхода от водоизмещения для МЛ "Сарепта" построены на основании данных заводских испытаний (см. "КиЯ" №82).

Что же показывают приведенные данные?

Самая общая закономерность очевидна: с ростом водоизмещения путь, пройденный на 1 л топлива, уменьшается, т. е. экономичность ухудшается. Правда, для судов с разными моторами по-разному. Мотор с грузовым ГВ реагирует на увеличение нагрузки меньше, чем со скоростным — как видно на примерах "Вихря-М" с ГВ № 2 и 5 и "Привета-22" с ГВ № 10 и 13 (рис. 2). (У "Нептуна-23" с грузовым ГВ № 8 все скорости полного хода выше предельно допустимой). Различаются в этом смысле и разные моторы со своими скоростными винтами. Если, например, у МЛ под "Нептуном-23" с ГВ № 3 при изменении водоизмещения от 300 до 700 кг экономичность ухудшается в среднем на 15%, то под "Вихрем-М" (ГВ № 2) — вдвое больше, а под "Приветом-22" (ГВ № 10) — даже втрое больше. Мотор "Вихрь-30" с ГВ № 2 в этом смысле близок к "Нептуну-23" — с увеличением водоизмещения его экономичность ухудшается примерно на 20%.

Максимальный разброс величин путевого расхода составляет от 2.0 до 4.4 км/л (рис. 1). Абсолютным рекордсменом по экономичности оказались МЛ под "Нептуном-23" со штатными полированными "вихревскими" винтами (ГВ N° 3). Для них величина пути, пройденного на 1 л топлива, составляет 3.8-4.4 км/л. Для сравнения: МЛ с "Вихрем-30" (штатный окрашенный ГВ № 2) эта величина меньше на 1.5 км/л; в то время как у "Нептуна-23" его основной штатный ГВ № 6 снижает этот путь всего на 0.5 км/л. Естественно, во всех этих случаях у МЛ с одним и тем же корпусом будут различны и скорости хода (см. табл. 2).


Кстати о скорости. Из приведенных данных следует, что при подборе ГВ более высокая скорость не всегда является признаком более экономичного хода лодки. Например, у сильно загруженных МЛ под "Вихрем-М" с грузовым ГВ № 5 скорость хода существенно выше, чем со скоростным ГВ № 2 (см. табл. 2), но экономичность при этом, как правило, ниже (см. рис. 2). Справедливости ради отметим, что выигрыш в скорости несравненно больше, чем проигрыш в экономичности. Например, у мотолодок "Днепр", "Воронеж" и "МКМ" при большой загрузке (см. табл. 2) выигрыш в скорости равен в среднем 25%, а экономичность ухудшается примерно на 3-4%.

Скорость и экономичность оказываются взаимосвязанными и при оценке влияния центровки лодки. На рис. 1 показана роль центровки для "Крыма" и "Днепра" с ПМ "Нептун-23" (ГВ № 3) и "Вихрем-30" (ГВ № 2). У "Крыма" с водоизмещением 580 кг при переходе к более передней центровке (Х_g = 0.38) и скорость, и экономичность ухудшаются примерно в равной степени для обоих ПМ: скорость примерно на 6%, экономичность — на 3-4%. Такого же порядка влияние передней центровки (Х_g = 0.40) на МЛ "Днепр" с водоизмещением 400 кг под теми же моторами: скорость снижается на 6-7%, экономичность — на 4-5%. Но при водоизмещении "Днепра" 650 кг влияние изменения центровки становится намного сильнее: под "Вихрем-30" скорость падает примерно на 12%, а экономичность — на 9%. Еще чувствительнее к передней центровке "Днепр" такого водоизмещения под ПМ "Нептун-23": скорость падает уже на 22%, а экономичность — даже на 26%! (Более сильное влияние центровки на эксплуатационные показатели "Днепра" объясняется, по-видимому, большей килеватостью его корпуса.) В общем, можно сделать вывод, что изменение центровки весьма ощутимо влияет и на экономичность, и на скорость — на последнюю несколько сильнее. Советую обратить на этот вывод внимание всем владельцам МЛ, близких к "Днепру" размерений и обводов.


Рис. 2 и табл. 2 иллюстрируют роль полировки штатного ГВ "Вихря-М". Степень влияния полировки винта также зависит от нагрузки. При водоизмещении порядка 400 кг приращение и скорости, и экономичности составляет около 5%, а при водоизмещении порядка 600 кг — втрое больше (скорости — 17%, экономичности — 13%). Любопытно, что абсолютное приращение пути, пройденного на 1 л топлива, не зависит от водоизмещения, в то время как абсолютное приращение скорости при большой загрузке судов почти втрое больше, чем при малой — соответственно 4.0 и 1.5 км/ч. Иными словами, полировка винт; особенно эффективна при большой загрузке МЛ.

В заключение — несколько слов о сравнительной оценке потребительских качеств "Нептуна-23", "Вихря-М" и "Вихря-30" Как видно из табл. 2, последний обеспечивает наиболее высокие скорости хода. Но насколько и какой ценой?

Вначале сравним между собой оба "Вихря" с одним и тек же штатным "окрашенным" ГВ № 2. При относительно малой нагрузке МЛ (водоизмещение 300-450 кг) "Вихрь-30" имеет преимущество в скорости в среднем на 21%, но существенно уступает "Вихрю-М" по экономичности — путь на 1 л топлива оказывается ниже на 18%. Для более загруженных МЛ (водоизмещение 500-650 кг) более эффективен "Вихрь-30": преимущество в скорости возрастает в среднем до 45%, а экономичность хуже всего на 5%. Иными словами, более мощный "Вихрь" целесообразно использовать при относительно большой загрузке глиссирующих МЛ.

Любопытны результаты сравнения "Вихря-М" и "Нептуна 23". Еще в "КиЯ" №53 было установлено заметное преимущество "Нептуна-23" по гидродинамическим параметрам — эффективному упору и пропульсивному КПД. А вот как выглядит это преимущество на уровне потребительских качеств.

С одним и тем же штатным полированным ГВ от "Вихря" (№ 3) "Нептун-23" намного выгоднее "Вихря-М", особенно при большой загрузке МЛ: при водоизмещении 500-650 кг выигрыш в скорости "Нептуна-23" составляет в среднем 14%, а в экономичности — 36%! В диапазоне водоизмещений от 300 до 450 кг эти цифры несколько скромнее: 8 и 23% соответственно. Заметим попутно, что основной штатный ГВ "Нептуна-23" (№ 6) и по скорости, и по экономичности оказался менее эффективным чем винт № 3.

Наконец, весьма любопытно сравнить два мотора-рекордсмена с их скоростными ГВ: "Вихрь-30" с винтом № 2 и "Нептун 23" с винтом № 3. У первого — все рекорды скорости, у второй — экономичности (см. рис. 1 и табл. 2). Здесь, независимо от водоизмещения, выигрыш в скорости у МЛ с "Вихрем-30" составляет в среднем 6-7%. Зато у "Нептуна-23" поразительна вели чина выигрыша в экономичности: от 58% при водоизмещении 300-450 кг до 62% при 500-650 кг! Как говорится, комментарии излишни!

Подведем краткие итоги:

• 1. Путь, пройденный на 1 л топлива, для флота наших МЛ ориентировочно оценивается величиной от 2.5 до 4.0 км/л.
• 2. Наивысшая экономичность достигается под "Нептуном-23" с полированным винтом от "Вихря" (3.8-4.4 км/л). Это при мерно на 60% выше, чем у "Вихря-30" с окрашенным винтом — несмотря на то, что у последнего скорости выше на 6-7%.
• 3. "Вихрь-М" и по скорости, и по экономичности уступает менее мощному "Нептуну-23". Если у обоих моторов один и тот же штатный полированный винт "Вихря", то при большой загрузке МЛ с "Нептуном-23" выигрывают в скорости примерно на 15%, а в экономичности — даже вдвое больше.
• 4. Естественно, что с увеличением нагрузки экономичность мотолодок ухудшается, но для разных моторов в различной степени: менее всего (на 15-20%) у МЛ под "Нептуном-23" (полированный "вихревский" винт) и "Вихрем-30". Влияние нагрузки на экономичность меньше сказывается у моторов с грузовыми винтами.
• 5. Правильная центровка МЛ — существенный резерв повышения экономичности и скорости, особенно при большой загрузке и увеличенной килеватости корпуса.
• 6. Полировка ГВ ощутимо повышает и скорость, и экономичность — чем больше водоизмещение МЛ, тем сильнее.
• 7. Переход к грузовому винту у сильно загруженных МЛ существенно повышает их скорость, но экономичность может при этом несколько ухудшаться.