Очевидно, что для этого необходимо повысить КПД движительного комплекса катера. Использование частично погруженных (вентилируемых) гребных винтов (ЧПВ) является одним из наиболее распространенных в последние 10-15 лет способов обеспечить такое повышение пропульсивного КПД (см. "КиЯ" №170). За счет вентиляции лопастей специального профиля КПД этих суперкавитирующих винтов может достигать величин 0.75-0.78. К тому же понижается общее сопротивление воды движению катера за счет почти полного подъема над ее поверхностью таких выступающих частей, как гребной вал и поддерживающий его кронштейн.
Для получения максимального эффекта от применения ЧПВ необходим жесткий контроль за требуемым на различных режимах хода заглублением диска винта. При различных скоростях хода катера и в зависимости от его загрузки и положения центра тяжести подобный контроль можно обеспечить с помощью специальных устройств регулирования угла наклона гребных валов.
Наиболее универсальным устройством такого назначения является изобретенный более четверти века назад привод Арнесона, в котором гребной вал с ЧПВ может быть повернут системой гидроцилиндров в любом направлении за счет встроенного в транец шарнира, что позволяет не только регулировать заглубление диска ЧПВ, но и управлять катером по курсу, меняя направление упора в горизонтальном направлении. При этом отпадает необходимость в установке традиционного рулевого устройства.
При использовании движительных комплексов с ЧПВ, установленными на валы с фиксированным углом наклона (например, типа "Trimax"), заглубление дисков винтов регулируется изменением дифферента мотолодки с помощью управляемых транцевых плит, интерцепторов или перемещением грузов по длине.
Американский конструктор скоростных спортивных катеров Гарри Шоэлл изобрел относительно простое и надежное устройство регулирования заглубления ЧПВ и провел его успешные испытания на обычных катерах. Принцип работы устройства, получившего название "Pulse Drive", можно понять из схемы.
Устройство представляет собой отформованную из стеклопластика коробчатую платформу, поворачивающуюся с помощью регулировочного цилиндра на закрепленных на транце катера горизонтальных осях и несущую плавник-кронштейн с размещенным в нем кормовым подшипником гребного вала и дистанционно управляемое рулевое устройство. Изменение наклона гребного вала осуществляется поворотом платформы.
Привод "Pulse Drive" может быть использован как в одновальных, так и в двухвальных пропульсивных установках. Каждый гребной вал выводится за корпус мотолодки через встроенный в транец шарнир и сальник уплотнительного устройства, предотвращающего попадание воды в корпус. Шарнир закрепляется в залитом эластичным материалом овальном вырезе, который позволяет компенсировать небольшие вертикальные перемещения гребного вала, возникающие из-за эксцентриситета осей поворота платформы и шарнира гребного вала.
Кронштейн крепится к корпусу платформы болтами и включает неразрезной шаровой подшипник гребного вала. Гребной винт закреплен на валу не с помощью шпонки, а насажен на хвостовик с квадратным сечением, что делает соединение более простым и надежным.
Полая коробчатая платформа имеет две линии отверстий для отвода выхлопных газов двигателей.
Одна линия, расположенная на кормовом срезе платформы, обеспечивает беспрепятственный выброс выхлопных газов на холостом ходу двигателей, когда платформа соприкасается с поверхностью воды. Другая линия отверстий, вырезанных в днище платформы перед дисками ЧПВ, обеспечивает дополнительную вентиляцию винтов выхлопными газами при разгоне катера. На режиме полного хода выхлопные газы вбрасываются в пелену брызг кильватерного "петуха".
Необычная форма профиля пера руля, используемого в "Pulse Drive", объясняется желанием увеличить его площадь на малых скоростях хода и уменьшить ее при переходе в режим глиссирования.
Смещение рулей к ДП (см. на рис. ниже) обусловлено требованием упростить процессы монтажа и съема винтов.
Тросиковые приводы рулевого устройства проведены через транец в полость коробчатой платформы.
Выбор оптимального для конкретного режима движения угла наклона гребных валов осуществляется экспериментальным путем. Критериями могут служить показания лага, скорость вращения выходных валов двигателей или величина ходового дифферента мотолодки. Опытный водитель скоростных катеров с ЧПВ, например, может определить правильность установленного угла наклона вала по высоте и форме кильватерного "петуха". Оптимальным углом наклона на режиме максимальной скорости считается такой, при котором диск винта заглублен примерно наполовину.
Проведенные натурные испытания привода "Pulse Drive" подтвердили надежность его конструкции и ожидавшееся изобретателем повышение пропульсивного КПД. В частности, КПД установок с винто-рулевыми колонками (например, фирм "MerCruiser", "Volvo-Penta") повышается примерно на 10%, а КПД установок, в которых используются обычные гребные винты, размещаемые под днищем катера на валах, наклоненных на 12°, может быть повышен на 25%.
Использовать привод "Pulse Drive" можно как на вновь проектируемых быстроходных катерах, так и на модернизируемых с другими схемами трансмиссий. В последнем случае минимальный объем работ по переоборудованию ожидается на катерах с винто-рулевыми колонками, приводимыми двигателями, расположенными в непосредственной близости от транца.
На таких катерах прежде всего необходимо установить новые фундаменты под двигатели, обеспечивающие вывод гребных валов в придонную часть транца, вмонтировать транцевые шарниры-подшипники и сальниковые уплотнения. Затем следует вывести газовыхлопные тракты через эластичные патрубки в полость навешенной на транцевые оси платформы, провести к румпелям тросики рулевого управления и установить гребные валы на носовых и кормовых подшипниках.
Замена традиционных приводов с вин-то-рулевыми колонками приводом "Pulse Drive" позволяет не только повысить пропульсивную эффективность, но и существенно понизить осадку катера на полных ходах.
"Pulse Drive" разработан в первую очередь в качестве движительного комплекса, способного конкурировать с установками, состоящими из подвесных моторов, угловых колонок, а также с установками, в которых использованы более сложные и дорогостоящие приводы с ЧПВ.
Изготовитель "Pulse Drive" предлагает наладить выпуск ряда рассмотренных здесь приводов из шести базовых моделей, охватывающего широкий диапазон мощностей пропульсивных установок: 164, 373, 597, 780, 2686 и 4553 кВт. Последние две модели рассчитаны на использование в установках коммерческих пассажирских катеров.
По стоимости пропульсивные установки с приводом "Pulse Drive" соизмеримы с установками равной мощности с винторулевыми колонками и даже дешевле последних на 4-5% при более высокой эффективности.
Очевидным недостатком "Pulse Drive" является передача усилия упора гребного винта непосредственно на редуктор, тогда как в приводах Арнесона и Trimax обеспечивается передача этого усилия на транец, что позволяет устанавливать двигатели на эластичных амортизаторах, снижая шум и вибрацию установки. Впрочем, этот недостаток присущ многим из используемых в настоящее время на катерах видам трансмиссий.
Ближайшее будущее покажет, сможет ли привод "Pulse Drive" занять достойное место на интенсивно развивающемся рынке пропульсивных комплексов, в которых используются ЧПВ.