Конструкции водометов фирмы «Гамильтон»

В книге X. Баалера «Разъездные, туристские и спортивные катера» («Судостроение», 1977 г.) есть краткий очерк, посвященный долгому, почти 200-летнему пути развития водометного движителя. По установившейся на западе традиции автор считает, что заслуга создания и первого применения (1957 г.) водомета в его современном виде — с насосом осевого или смешанного типа и выбросом струи выше ватерлинии, а главное — приоритет в деле промышленного выпуска таких движителей для быстроходных катеров принадлежит новозеландскому промышленнику Биллу Гамильтону. Действительно, движители с маркой этой фирмы хорошо известны зарубежным катеростроителям: они выпускаются не только в Новой Зеландии, но и (по лицензии) в ряде других стран; бесспорно и то, что конструкция серийного «Гамильтона» послужила прототипом для большинства установок подобного типа, выпускаемых в настоящее время.

Характерные черты конструкции водометов «Гамильтон» хорошо видны на приводимом эскизе — продольном разрезе модели «1031». Этот одноступенчатый движитель с осевым насосом предназначен для установки на глиссирующих и водоизмещающих катерах с приводом от дизельного или карбюраторного двигателя мощностью 150—250 л. с. Оптимальные результаты могут быть достигнуты на глиссирующем катере, если его длина находится в пределах 6—9 м, а водоизмещение не превышает 4 т. Гарантируются выход на глиссирование и движение со скоростью свыше 35 км/ч остроскулого корпуса с любым углом килеватости днища, если па каждую 1 т водоизмещения судна приходится пе менее 60 л. с. мощности двигателя. При установке па водоизмещающем катере приемлемый КПД движителя обеспечивается при длине судна в пределах 6—12 м и водоизмещении до 8 т.

Разумеется, наивысший КПД будет при полном согласовании элементов движителя с внешней характеристикой двигателя, сопротивлением воды движению данного судна и его скоростью. При установке водометов Гамильтона приемлемое согласование достигается в довольно широком диапазоне значений этих величин благодаря тому, что может быть установлен любой из четырех сменных роторов, имеющих одинаковый диаметр 270 мм, но различный шаг (винтовые характеристики их приведены на рисунке) и различное число лопастей (четыре, пять или шесть), которое выбирается в зависимости от значения удельной нагрузки на лопасти.


Роторы, как и другие вращающиеся части установки, изготавливаются из нержавеющей стали, а корпус, водозаборник и прочие литые детали — из алюминиевого сплава LM6. В принципе, даже при высокой коррозионной стойкости применяемых сплавов при эксплуатации в морской воде возможно возникновение электролитической коррозии, разрушающей алюминиевый сплав; поэтому в конструкции описываемого движителя предусмотрены надежная изоляция разнородных материалов и применение протекторной защиты. В частности, ротор изолируется от корпуса кольцом 7, выполненным из диэлектрика; изоляторы предусмотрены и в конструкции упорного подшипника. Опорный подшипник в ступице спрямляющего аппарата, смазываемый забортной водой, сделан резино-металлическим.

Нормальный радиальный зазор между концом лопасти ротора и поверхностью кольца 7 составляет 1,25 мм.

Для водометов Гамильтона характерны укороченные водозаборники с прямоугольным — почти квадратным входным отверстием; отверстие в днище под решетку водозаборника модели «1031» должно иметь размеры 440X540 мм. Размер по оси движителя от транца до фланца соединительной муфты всего 500 мм. а на моделях «750» еще меньше — 375 мм. Благодаря выбранной форме, к слову сказать — отработанной на испытаниях многих натурных образцов, и малой длине водозаборника существенно сокращаются потери па трение воды в проходном тракте движителя, уменьшается длина моторного отсека.

Прямоугольный жесткий фланец водозаборника служит одновременно основанием для крепления движителя к днищу катера. К транцу водомет не крепится: он свободно проходит через отверстие, прорезанное в транце, а зазор уплотняется при помощи резиновой манжеты, обтягиваемой спиральной пружиной по периметру корпуса водомета.


Диаметр выходного отверстия сопла — 160 мм; конец сопла снабжен насадкой для шарнирного крепления двух рулей поворота 24 и заслонки реверса 1. При повороте вертикально расположенного румпеля 6 вращается валик 4, под действием рычага 2 и траверзы 5 оба руля отклоняются в одну сторону. При этом направление струи может изменяться в пределах 30° па оба борта.

Предметом тщательного проектирования была реверсивная заслонка, выполненная в виде двойной сферической поверхности. При реверсировании значительные массы воды направляются практически вдоль оси движителя, а не вниз, под транец катера, как в ряде других конструкций. Благодаря этому обеспечивается эффективны!! задний ход. При повороте на заднем ходу гребень на границе двух сферических чаш заслонки направляет основную массу струи в нужную сторону. Заслонка хорошо гидродинамически уравновешена и управляется обычным ручным приводом типа «тяни-толкай» со стальной проволокой в металлической оплетке, применяемой и для дистанционного управления подвесными моторами. Щиток 3 отражает брызги, вырывающиеся вверх из-под реверсивно-рулевого комплекса.

Водовод 14 снабжен смотровым лючком с герметичной крышкой 9, которая расположена выше ватерлинии катера на стоянке. Уплотнение гребного вала выполнено с применением резино-металлических сальников 12, расположенных в корпусе упорного подшипника 11.

Такова «анатомия» типичного движителя «Гамильтон» модели «1031». Отметим, что общий вес водомета составляет 115 кг. Этот надежный движитель получил наибольшее распространение для установки на тяжелых служебных катерах — спасательных, полицейских, пассажирских и т. п., эксплуатируемых в суровых условиях мелководья и засоренных рек.


Для более легких спортивных глиссирующих катеров с быстроходными бензиновыми двигателями фирма выпускает серию унифицированных движителей типа «750».

Все три модели — «751», «752» и «753» — собираются из одинаковых деталей, за исключением гребного вала, стяжных болтов и защитных кожухов 29, устанавливаемых над выступающей за транец частью движителя. И для этой серии выпускаются сменные роторы, причем отличие их заключается не только в шаге, но и в количестве лопастей.

Одноступенчатая модель «751» рассчитана на работу с двигателем мощностью 50—150 л. с. при числе оборотов до 5000 об/мин. Вес движителя всего 45 кг. Он рекомендуется для установки на катерах водоизмещением до 800 кг (вес порожнем) при длине 3,7—6 м.

Двухступенчатая модель «752» предназначается для использования двигателя мощностью 100—250 л. с., а трехступенчатая «753» — 200—400 л. с., когда вследствие увеличившейся удельной нагрузки на лопасти ротора возможны возникновение кавитации и в связи с этим падение КПД движителя. Трехступенчатые водометы устанавливаются чаще всего на более тяжелых катерах длиной до 8 м при водоизмещении порожнем до 1600 кг или на скоростных гоночных катерах.

Кроме сменных роторов с различным значением шага фирма выпускает для водометов этой серии шесть вариантов сменных насадок, позволяющих в широких пределах изменять площадь выходного сечения сопла и тем самым регулировать коэффициент поджатия струи. Для начала доводочных работ обычно предлагается «универсальная» насадка с внутренним диаметром 101 мм.

По конструкции движители серии «750» идентичны рассмотренной выше модели «1031», но для каждой «дополнительной» ступени предусмотрена отдельная проставка-корпус 32. Добавляя между корпусом водозаборника и соплом одну или две проставки, можно получить двух- или трехступенчатый движитель.


Соединение гребного вала с выходным валом двигателя может осуществляться как при помощи обычной муфты, так п с промежуточным карданным валом, для которого чаще всего используют стандартные автомобильные шарниры.

Новозеландские водометы неоднократно подтверждали свою высокую эффективность в качестве движителей как служебных и хозяйственных судов различного назначения, так и гоночных катеров. Четыре года подряд гонщики из Новой Зеландии с водометами «Гамильтон» завоевывали переходящий приз президента Мексики в марафонских гонках на водометных катерах по бурной Риу-Бальза. На катерах победителей использовались трехступенчатые движители модели «753» с роторами нестандартной конструкции, специально рассчитанными на достижение максимальной скорости при сравнительно малой нагрузке и высоких оборотах форсированных гоночных двигателей «Шевроле».

Серийный 6-метровый спасательный катер «Споунер» с таким же, по стандартным движителем хорошо зарекомендовал себя при эксплуатации в мелководных заливах Северной Америки и на Аляске. При водоизмещении 900 кг катер развивает максимальную скорость 75 км/ч с двигателем «Форд-302» мощностью 180 л. с.; на этой скорости «Споунер» глиссирует при глубине водоема всего 10 см и с ходу перескакивает через осы-хающие отмели шириной 6—8 м.

Девятиметровый водометный спасательный катер, оснащенный двумя дизелями с турбонаддувом мощностью по 200 л. с. и двумя движителями модели «1031», развивает максимальную скорость 50 км/ч при водоизмещении 5,8 т.

Следует, однако, подчеркнуть, что, как и при использовании водометов фирмы «Беркли Памп компани», с конструкцией которых читатели могли познакомиться в №67 сборника, высокие скорости и здесь достигаются только при сравнительно небольшой удельной нагрузке (обычно она не превышает 20 кг па каждую 1 л. с. мощности двигателя). Недаром фирмы, выпускающие водометные движители, настоятельно рекомендуют своим клиентам применять по возможности более легкие двигатели с удельным весом 2—3,5 кг/л. с.