Как же заставить мотор двигать лодку или тяжело груженый катер по мелководной заросшей реке? Этот вопрос беспокоит, конечно, не только охотников и рыбаков. Ведь существуют обширные заболоченные пространства, на которых единственными средствами сообщения могут быть вертолет или лодка.
Недавно были опубликованы результаты многолетней работы американских исследователей по повышению проходимости и работоспособности движителей различных типов, эксплуатируемых в заросших, заболоченных водоемах.
Опыты начались с попыток приспособить для работы среди водорослей обычный гребной винт. В результате появился спиральный винт, который «самоочищался» от травы и работал непрерывно там, где обычный трехлопастной останавливался, не пройдя и нескольких метров. Единственным врагом спирального винта были достигающие длины 1,5—2 м стебли растения Эрроу Арум — гибкие и прочные, как пеньковый канат. Испытания стебля на разрыв закончились лишь при нагрузке свыше 200 кг; немудрено, что когда такие стебли наматываются на винт, шестисильный мотор не в силах их разорвать Показанный на фотографии спиральный гребной винт имеет диаметр 180 мм и шаг 120 мм и закреплен на длинном наклонном валу бортового мотор-весла. В любой момент водитель может поднять винт из воды, чтобы очистить его, обойти кочку или подводный камень.
Спиральный винт имеет как бы одну сплошную лопасть. Другой движитель, оказавшийся достаточно работоспособным при эксплуатации среди водорослей, также состоял из одной лопасти, но был выполнен в виде вращающегося диска, закрепленного под углом 40° на гребном валу, который расположен поперек судна в корме. В воду погружена только нижняя половина диска, на которой и создается упор. Катер с двигателем мощностью 50 л. с., снабженный таким диском диаметром 920 мм, на чистой воде шел со скоростью 12 км час. В болотах работал удовлетворительно, но скорость хода значительно снижалась. Так как при работе такого диска создается пульсирующий боковой упор, уводящий судно с курса, управляемость катера была плохой. При повышении числа оборотов свыше 1500 об/мин диск поднимает много брызг, упор резко падает. Из-за низкого к. п д дисковых движителей дальнейшие их исследования были прекращены.
Вспомнили и про почти забытые гребные колеса, которые еще лет 30 назад были непременным «украшением» речных пароходов. На катере длиной 5,7 м и шириной 2,1 м установили два 8-лопастных бортовых колеса диаметром 900 мм с лопастями размером 130X200 мм. Колеса приводились во вращение (133 об/мин) от двигателя мощностью 160 л. с. через автомобильный дифференциал, который одновременно служил и для поворота катера путем отключения от ведущего вала одного из колес. На заболоченной реке этот катер развивал неплохую скорость, особенно в тростниках, хотя довольно часто приходилось очищать лопасти и ступицы колес от намотавшихся на них длинных водорослей. На свободной воде катер показал скорость 24 км/час, однако радиус циркуляции при поворотах оказался слишком большим. Вызвали критические замечания специалистов значительные габариты и вес колес.
Наилучшие результаты были получены с водометным движителем, специально приспособленным для преодоления заросших водоемов. Водозаборник выполнили из восьми труб небольшого диаметра с суммарной площадью рабочего сечения 360 см2; эти водозаборные трубы переходили затем в корпус насоса диаметром 180 мм. Главным усовершенствованием был травяной резак, состоящий из вращающегося, как у мясорубки, ножа с четырьмя лезвиями. Нож расположен снаружи корпуса, притерт к днищевому фланцу водозаборника и приводится во вращение (700 об/мин) через червячный редуктор от главного двигателя.
Если даже водоросли и попадут в трубки водозаборника, это будут такие мелкие куски, которые не могут ни забить трубки, ни намотаться на ротор насоса. Такому водомету не страшны даже стебли Эрроу Арум. На чистой воде травяные резаки могут быть отключены.
На катере водоизмещением 2,5 т установили два таких движителя, спаренных с двигателями мощностью по 110 л. с. при 4000 об/мин. Максимальная достигнутая скорость составила 56 км/час, с полной нагрузкой — 37 км/час. Катер хорошо управляется при помощи поворотных сопел, которые обеспечивают и задний ход судна.
Интересной деталью устройства этого катера является замкнутая система охлаждения двигателей. Охлаждающая вода циркулирует в системе, включающей трубы (короба), закрепленные снаружи на днище катера. Здесь и происходит отдача тепла забортной воде1. Подобная система в условиях мелководья обладает большей живучестью, чем обычные двухконтурные схемы с насосом забортной воды и водо-водяным холодильником.
Наконец, следует упомянуть и о воздушных винтах, которые уже давно использовались в США на болотах Флориды. Такой движитель совершенно не зависит от «дороги», по которой идет судно, но этим его преимущества (при сравнительно невысоких скоростях движения) и ограничиваются. Вследствие малой плотности воздуха — в 840 раз меньше, чем у воды, — тяга, развиваемая воздушным винтом, невелика и составляет обычно около 1,5 кг на каждую лошадиную силу мощности двигателя. Для достижения большего к. п. д. необходимо намного увеличивать диаметр винта.
При испытаниях на катере длиной 6,1 ми шириной 2,7 м установили авиационный 400-сильный двигатель (2650 об/мин) с деревянным четырехлопастным воздушным винтом диаметром 2 м и шагом 1,12 м. При водоизмещении 1,6 т катер развил скорость 68 км/час, максимальная скорость (порожнем) составила 80 км/час. Катер управлялся посредством двух воздушных рулей по 2 м2, установленных за винтом. Уровень шума, замеренный на месте водителя, составил 135 дб. В дальнейшем благодаря установке винта в кольцевой насадке уровень шума удалось снизить до 115 дб, причем одновременно повысилась на 20—25% и тяга винта.
Интересно, что корпуса «болотных» катеров, как правило, имеют очень простые обводы. Это широкие плоскодонные ящики с подъемом днища в носу и небольшими скосами скулы в корме для улучшения поворотливости. Осадка их минимальна и для движения требуется лишь незначительный слой воды под днищем. На чистой воде такие корпуса, естественно, оказываются совершенно не приспособленными для хода на волнении, так как днище подвергается большим ударным перегрузкам. На болотах проблемой становится стойкость днища к истиранию, поэтому его чаще всего делают из оцинкованной или нержавеющей стали.
При испытаниях таких катеров с воздушным винтом были отмечены их плохая управляемость, низкая экономичность. Однако, несмотря на это, воздушный винт, как и водомет с травяным резаком, принят к дальнейшей разработке в качестве движителя для эксплуатируемых в заросших водоемах катеров.
Примечания
1. Простейшая самодельная система охлаждения с днищевыми теплообменниками описана в №10 сборника (1967 г.).