На испытательном стенде завода была снята внешняя характеристика мотора, приведенная на рис. 1 (для сравнения там же приведена и внешняя характеристика «Нептуна-23»).
Мотор испытывался с пятью винтами (табл. 1): двумя штатными, двумя экспериментальными и одним штатным от мотора «Нептун-23» (этот винт, имеющий правое вращение, испытывался в положении реверса мотора «задний ход»). Профили сечений лопастей винтов — плоско-выпуклые несимметричные сегменты с закругленными входящими и выходящими кромками, форма лопасти винтов № 1 и № 2 — уширенная к концам, у остальных — саблевидная.
При испытаниях измерялся эффективный упор гребного винта .(упор за вычетом сопротивления подводной части мотора) при постоянных скоростях движения буксировочной тележки и полностью открытой дроссельной заслонке, т. е. при максимально допустимых оборотах коленчатого вала, которые позволяет развить гребной винт на заданной скорости.
При скоростях движения более 15 км/ч погружение оси винтов от поверхности воды составляло 172 мм, что соответствует высоте транца моторных лодок 400 мм. При скоростях до 15 км/ч для ослабления аэрации лопастей винта испытания проводились при погружении 232 мм.
Обработанные результаты испытаний представлены на графиках в размерной (рис. 2) и безразмерной величинах (рис. 3). На них также приведены значения Ре и Ке, полученные при дросселировании мотора с винтом № 2 с постоянными оборотами 3000 и 4000 об/мин. Коэффициенты упора практически ложатся на одну общую кривую, построенную как для чисел оборотов при полном газе, так и при дросселировании. Эта закономерность может иметь практическое значение при анализе натурных испытаний глиссирующих моторных лодок. Так, если при испытаниях лодки измерены ее скорость и частота вращения винта при дросселировании мотора, можно, подсчитав относительную поступь λр, найти на рис. 3 соответствующую величину Ке и затем — эффективный упор винта Рс, который равен буксировочному сопротивлению. Таким образом, кривая Ке может являться тарировочной кривой для определения сопротивления мотолодки.
Сравнение характеристик мотора «Привет-22», работающего со штатными винтами и винтом от «Нептуиа-23» (рис. 2), показывает преимущество последнего по эффективному упору на всем диапазоне скоростей до 40 км/ч. Это подтверждают и натурные испытания; например, лодка «Днепр» с загрузкой 4 человека под мотором «Привет-22» со штатным гребным винтом не могла преодолеть горб сопротивления и выйти на глиссирование, что можно объяснить недостаточной величиной эффективного упора на скорости около 20 км/ч.
Одной из причин худшей характеристики штатных винтов мотора «Привет-22» является уширенная, лопатообразная форма лопастей по сравнению с саблевидной формой лопасти винта мотора «Нептуи-23».
Экспериментальные винты для «Привета-22» (№ 4, 5) характеризуются меньшим шаговым отношением, чем у штатного винта, получаемым как за счет меньшего шага, так и большего диаметра. Оптимальным можно считать винт № 4 в диапазоне скоростей до 40 км/ч, при котором частота вращения коленчатого вала не превышает допустимых 5000 об/мин. Этот винт, а также винт № 5, который имеет несколько больший эффективный упор до скоростей 25—30 км/ч и является легким грузовым (V=35 км/ч при n=5000 об/мин), значительно превосходят по эффективному упору и пропульсивному к. п. д. штатный винт. Поэтому, принимая во внимание, что определяющей паспортной характеристикой лодки является полная загрузка, а максимальная скорость серийных мотолодок, таких, как «Обь», «Казанка-5», «Прогресс», с моторами 22—25 л. с. при использовании винтов № 4 и 5 меньше допустимой, эти винты следует считать основными.
Из сравнения результатов испытаний (рис. 4) видно преимущество грузового винта мотора «Привет-22» (№ 5) перед грузовым винтом мотора «Нептун-23» и по величине эффективного упора и по пропульсивному к. п. д., особенно заметное в диапазоне скоростей от 25 до 35 км/ч.
Кроме того, предельная скорость при допустимой частоте вращения (n=5000 об/мин) с винтом № 5, больше, чем с грузовым винтом «Нептуна-23» (соответственно 35 и 32 км/ч). Это можно объяснить худшей профилировкой сечений лопасти винта мотора «Нептун-23», имеющих тупые выходящие кромки.
На моторе был испытан и винт с D=0,229 м и Н=0,254 м (от мотора «Кресчент-25»), показатели которого оказались близкими по эффективному упору винту № 4, но предельная скорость при n=5000 об/мин несколько ниже (32 против 37 км/ч) из-за меньшего диаметра.
Результаты испытаний мотора «Привег-22» в опытовом бассейне согласуются с заводскими испытаниями пяти серийных моторных лодок с различной нагрузкой (табл. 2). На каждой лодке поочередно устанавливался одни и тот же мотор «Привет-22» с тремя различными гребными винтами (№ 1, 4 и 5). Скорость лодок измерялась посредством трубки полного напора и манометра, а обороты мотора — ручным механическим тахометром. Натурные испытания показали, что штатный винт № 1 не позволяет некоторым лодкам (4 чел. на борту) преодолеть горб буксировочного сопротивления, а мотору — развить достаточные обороты для перехода на режим глиссирования.
Наиболее наглядным примером этого могут служить «Нептун-2» и «Днепр». Установка винтов № 4 и 5, обеспечивающих больший эффективный упор, превышающий максимальную величину сопротивления лодок на горбе, приводит к резкому увеличению максимальной скорости при нагрузке 4 человека. Для мотолодки «Нептун-2», например, прирост составляет 13—15 км/ч, для мотолодки «Днепр» — 8—9 км/ч и для мотолодки «Казанка-2М» около 7 км/ч. Причем с нагрузкой в 2 человека (пассажир и водитель) даже с винтом № 5. имеющим наименьший шаг, частота вращения коленчатого вала не превышает допустимых. В то же время штатный винт с такой же загрузкой не обеспечил использование паспортной мощности мотора из-за недобора оборотов, например, на «Прогрессе» на 1000 об/мин.
Таким образом, штатный винт не годится для достижения возможной максимальной скорости даже при частичной загрузке многих серийных мотолодок широкого потребления. Он не может считаться также и скоростным, так как обладает во всем диапазоне скоростей до 40 км/ч меньшим эффективным упором, чем винты № 4 и № 5 (рис. 4) и, согласно натурным испытаниям лодок, обеспечивает скорость с двумя чел. на борту, иа 1—2 км/ч меньшую из-за неудачной формы .лопасти.
Анализ многих скоростных испытаний большинства современных серийных мотолодок с установленными на них моторами мощностью до 25 л. с. показывает, что максимальная скорость при нагрузке 1—2 человека не превышает 40 км/ч, если обороты не выше допускаемых. С учетом этого, согласно расчету и экспериментам, скоростной винт для подвесного мотора «Привет-22» должен иметь несколько больший диаметр (D=0,25 м) и меньший шаг (H=0,28 м; H/D=1,12) по сравнению с существующим штатным. Увеличение диаметра винта приводит к увеличению эффективного упора в диапазоне скоростей от 0 до 25 км/ч, что необходимо для облегчения выхода на глиссирование.
Таким образом, оптимальными винтами мотора «Привет-22» для промышленных серийных моторных лодок можно считать 3 винта, имеющих одинаковый диаметр D=0,25 м и различные шаги 0,230; 0,250 и 0,280 м соответственно для грузового, штатного и скоростного.
Информация об изображении
Рис. 5. Буксировочное сопротивление погруженной части «Привет-22» и «Нептун-23»
Несмотря на то, что натурные испытания были проведены на пяти различных по размерениям лодках при различной их загрузке и различной центровке по длине, почти все экспериментальные точки замеров оборотов мотора и скорости движения располагаются близко к кривой, полученной при испытаниях мотора «Привет-22» в опытовом бассейне с таким же винтом, какой имел мотор при натурных испытаниях. Это указывает на обобщенный характер результатов, полученных при испытаниях моторов в опытовом бассейне, которые можно считать паспортными и пригодными для использования при анализе натурных испытаний глиссирующих моторных лодок.
Рис. 5. Буксировочное сопротивление погруженной части «Привет-22» и «Нептун-23»
Буксировочное сопротивление погруженной части мотора «Привет-22» без винта (рис. 5) меньше, чем у мотора «Нептун-23», благодаря меньшей смоченной поверхности и более удачным обводам дейдвуда, создающим меньшее брызгообразование на всех скоростях движения.
Для расчета буксировочного сопротивления подводной части на скоростях до 50—55 км/ч можно пользоваться приближенными экстраполяционными формулами, полученными по результатам испытаний моторов:
W = 0,143V2 — для «Привета-22» и
W = 0,175V2 — для «Нептуна-23»,
где скорость V выражена в м/с.