Суда с водометами (ВМ) были всегда. Мы привыкли встречать их на Мойке и на Яузе, в затонах с бревнами, на мелководье и в "грязной" воде. Так было и в Америке, особенно — на мелководье Мексиканского залива. Однако за последние тридцать-сорок лет постепенно определились такие новые области применения ВМ, где все другие виды движителей не смогли столь же эффективно удовлетворять возрастающим требованиям. К этим областям относятся скоростные плавсредства для доставки относительно малых партий особо срочных грузов и почты, бригад рабочих на океанские промыслы, паромные линии, патрульно-инспекционные службы, гидроциклы и малые моторные лодки для развлечения на воде.
Прежде чем хотя бы коротко сравнивать обычный гребной винт и ВМ, отмечу как бы промежуточную ступень — уже не чистый винт, но еще не ВМ. Если вы хотите на своей лодке с подвесным мотором (далее ПМ) делать тяжелую работу, т. е. нужен большой упор при относительно малой скорости, я бы рекомендовал применить так называемый kort nozzle — винт в кольцевой насадке.
Если кольцо сделать быстросъемным — в виде дополнительного оборудования стандартного ПМ (предусмотрев на нем точки крепления), то это могло бы существенно продлить срок жизни винта и повысить эффективность работы ПМ. На рис. 2 показан один из вариантов такого кольца.
Обычный гребной винт эффективен только в узком диапазоне нагрузок. Это хорошо знают водномоторники: чуть-чуть перегрузишь лодку — сели два лишних пассажира — и она уже "не едет". У водометных судов по-другому: у порожнего и полностью загруженного судна разница в скорости не будет превышать 25%. Для судов, работающих по расписанию, независимо от того, есть груз или его нет, это качество неоценимо. Еще один плюс — великолепная маневренность на любой скорости, начиная с нуля (особенно с несколькими силовыми установками). Кроме того, меньше сопротивление корпуса и выше скорость благодаря отсутствию выступающих частей; лучше и защищенность механических частей от повреждений. Важное достоинство ВМ — простота обслуживания, поскольку механизм доступен из трюма; это особо существенно там, где помощи ждать неоткуда.
В вышеуказанных номерах "КиЯ" рассказывалось о мировых лидерах большого "ВМ-строения", таких как "Hamilton", "Rolls-Royce Kamewa", "Castoldi" и др. Ведущие фирмы вынуждены вкладывать очень большие деньги в научно-исследовательские работы, что дает соответствующие результаты. Например, "Kamewa" (дочернее предприятие "Rolls-Royce") представила в прошлом году полностью алюминиевый ВМ серии А, КПД которого на 5-10% выше, чем у подобных ВМ конкурентов.
Информация об изображении
Рис. 5. 105-сильный ПМ "Johnson", имеющий "водомет" с центробежной крыльчаткой
Нет нужды углубляться в теорию реактивного движения, только одно общее замечание: струю ВМ должен выбрасывать в воздух, а ее скорость должна быть приблизительно в два раза больше скорости судна на крейсерском ходу.
Рис. 5. 105-сильный ПМ "Johnson", имеющий "водомет" с центробежной крыльчаткой
Итак, если в большом "ВМ-строении" новинки весьма редки, то в малом, т. е. в создании серийных ВМ для гидроциклов и малых лодок, техника обновляется чаще. Вот, например, компания "Mercury Marine" предложила, а "Doral" (рис. 1) и "Bombardier" стали устанавливать ВМ новой конструкции на свои джет-боты (Jet boat). Их можно было видеть на Оттавской бот-шоу этого года. Кстати, эта выставка характерна тем, что практически все демонстрируемое доступно для среднезарабатывающего человека, по крайней мере при оплате в рассрочку.
Американцы поставили в корме двухтактные двигатели мощностью 175 или 240 л.с. вертикально, сэкономив подпалубный объем, и применили не осевые, а центробежные насосы; это позволило несколько уменьшить путь воды по системе и ее закрутку, что чуть-чуть уменьшило потери на трение (рис. 3 и 4). Подобная же конструкция ВМ была использована на водометных ПМ "Johnson" (рис. 5).
Из теории гидродинамики и практики известно, что одна ступень центробежного насоса по эффективности равнозначна двум-трем ступеням осевого; при этом стоит еще учесть, что перед каждой осевой ступенью нужен свой направляющий аппарат, на котором возникают неизбежные потери. Таким образом, для относительно малых расходов воды центробежный импеллер явно предпочтительнее осевого, однако он более сложен в изготовлении, а следовательно, дороже.
Из четырех компаний, сегодня предлагающих гидроциклы, доминирует канадский индустриальный гигант № 1 "Bombardier" (85% рынка) с его девятью моделями. В этом году на одной модели он представляет первый в его истории 4-тактный 3-цилиндровый 12-клапанный 155-сильный двигатель объемом 1500 см3. Двигатель изготовлен на австрийском филиале фирмы - компанией "Rotax". В 6-лопаточном статоре из нержавеющей стали работает 4-лопастной импеллер диаметром около 150 мм.
На некоторых моделях "Bombardier" показал еще одну новинку: так называемую систему OPAS, которая позволяет управлять лодкой при выключенном моторе; часто это бывает важно при подходе к берегу (рис. 6). Идея такова. На бортах у транца на длинных вертикальных осях установлены пластинки-рули, поворачивающиеся вместе с управляющей насадкой тягами. Легкой пружинкой (с усилием 1-2 кгс), надетой сверху на ту же ось, руль поджимается вниз вдоль оси, погружаясь в воду. Сам руль на нижней кромке имеет отгиб внутрь в виде лыжи. При движении под мотором лыжа глиссирует по поверхности воды, сжимая пружинку так, что у руля смочена лишь нижняя кромка. При выключении двигателя и падении скорости пружины погружают рули в воду, и они начинают работать (рис. 7); на фото показаны поворотная створка реверса — замысловатое "забрало" для заднего хода и откидной транцевый поручень для упрощения подъема купальщика из воды в лодку.
Компания "Polaris" представлена восемью моделями с 3-лопастными переменного шага импеллерами диаметром 147.3 мм (из нержавеющей стали), работающими в 6-лопаточном спрямляющем аппарате. У компании пока нет подходящего 4-тактного двигателя.
"Yamaha" предлагает четыре модели для канадского рынка. Эта компания славится ВМ, предназначенными для работы в морской воде. Она применяет для изготовления неподвижных частей медно-цинковый сплав YPC-30, состоящий из цинка, магния, титана, алюминия и меди. 3-лопастной с переменным шагом импеллер, имеющий диаметр 155 мм, изготовлен из нержавеющей стали 316 (по американской классификации).
Нельзя было не восхититься совершенством показанного на выставке лучшего двигателя из всех, устанавливаемых на гидроциклах. Этот 4-тактный FX 140 с объемом 988 см3 (смотри "КиЯ" №179) имеет 4 цилиндра с 20 клапанами и выдает удельную мощность около 142 л.с./л. О применении какого-либо наддува не сообщается; этот показатель несравнимо выше, чем у нового "Rotax" (103 л.с./л).
"Kawasaki" рекламирует восемь моделей, но это — редкая и малоизученная в Канаде марка. Кое-что, однако, удалось разглядеть. На рис. 8 показана новая водозаборная решетка в виде трех солидных ребер; вода поступает по направлению, указанному стрелкой.
На рис. 9 показан вид на транец "Kawasaki", на рис. 10 — положение створки реверса при движении задним ходом. Хорошо виден черный откидной поручень, покрытый плотным поролоном. На рис. 11 — на первом плане поворотная насадка с шарнирной тягой; видно сопло диаметром около 70 мм, глубже, внутри (черного цвета), — спрямляющий аппарат. Не все ВМ имеют полной высоты спрямляющие перегородки-лопатки. В некоторых конструкциях, например у "Mercury" (см. рис. 4), оставлено только полвысоты от спрямляющей на большом диаметре водовода. Струя, вылетающая из сопла "Kawasaki", развивает упор 410 кгс, что и объясняет ту легкость, с которой эти "лошадки" берут с места, а некоторые могут и выпрыгивать из воды.
У всех ВМ для гидроциклов и малых лодок диаметр сопла примерно одинаков — близок к 70-75 мм, а скорость и динамика зависят от формы корпуса, мощности двигателя и, в меньшей степени, от нагрузки.
Возвращаясь к ВМ, сделанным на базе ПМ, отмечу, что мы уже не можем их так называть: поскольку они выбрасывают струю в воду, это, скорее, водоинжекторы. В современном понимании настоящий ВМ должен иметь вал импеллера, расположенный над уровнем воды, или, по крайней мере, сопло его должно находиться над уровнем воды. Такие установки еще предстоит конструировать, как и лодки под них. Поворот можно обеспечивать по-старому — поворотом установки или по-новому — поворотной насадкой; я даю свое видение проблемы в виде эскиза (рис. 12).