Угловые откидные колонки в современном катеростроении

Трудно переоценить роль, которую сыграла угловая откидная колонка в современном катеростроении. Подобно стеклопластику, преобразившему обводы корпусов и позволившему по-новому решать гидродинамические проблемы проекта, угловая колонка открыла новые возможности перед конструкторами и строителями катеров, благодаря компактному расположению, простому монтажу, не требующему строгой выверки линии вала, возможности делать только одно отверстие в транце выше ватерлинии. Не менее важны и эксплуатационные преимущества: хорошая защита гребного винта, возможность подходить с поднятой колонкой к необорудованному берегу, лучшая управляемость, гак как поворот осуществляется за счет изменения направления упора гребного винта. Благодаря отсутствию выступающих частей — гребного вала, руля, кронштейна, общий пропульсивный коэффициент движительного комплекса с угловой колонкой повышается на 8—12%. Регулировка наклона колонки позволяет обеспечить оптимальное направление упора винта для данного катера и снизить его ходовой дифферент. Короче, преимущества Z-образной передачи перед установкой с угловым реверс-редуктором сейчас ни у кого не вызывают сомнения. Единственным недостатком является, пожалуй, худшая управляемость на малых ходах и на ходу по инерции.

Установки с угловыми колонками превосходят подвесные моторы по целому ряду показателей. С колонками применяются более экономичные и надежные четырехтактные двигатели и даже дизели. Кроме того, двигатель располагается внутри судна и лучше защищен от повреждений, доступнее для ремонта на плаву. Мощность подвесных моторов ограничивается пока что 125 л. с., в то время как серийно выпускаются установки с колонками мощностью в 150—400 сил.


Еще в 1913 г. катеростроительные фирмы могли приобрести примитивные установки с тяжелыми бензиновыми двигателями мощностью в 3 л. с., а к 1930 г. их мощность возросла всего до 36 л. с. Только после разработки шведской фирмой «Вольво Пента» в 1958 г. первой модели «Акваматик» (с 65-сильным двигателем) угловые колонки стали широко применять на катерах. Причем если сначала другие фирмы пытались создать свои конструкции, то в дальнейшем получила распространение одна принципиальная конструктивная схема, принятая в колонках «Вольво Пента» — с передачей крутящего момента через двойной пространственный шарнир с реверсивной муфтой в одной из двух конических передач и поворотом колонки посредством румпеля. Колонки по этой схеме технологически просты, дешевы и надежны.

В СССР первые промышленные образцы угловых откидных колонок были выпущены в начале 60-х годов для небольших разъездных катеров. Выпущенные небольшой серией, эти громоздкие колонки не отличались высокой надежностью и не могли конкурировать с угловыми реверс-редукторами, поэтому их производство вскоре было прекращено. Последняя модель «ПОК-100», разработанная на заводе «Пяргале» (ее описание помещено в № 25), более надежна, однако о запуске ее в серию говорить еще рано.

Многие строят угловые колонки самостоятельно, но результаты не всегда получаются удовлетворительными: ведь приходится применять имеющиеся под рукой материалы, использовать в большинстве случаев ограниченные возможности механических мастерских общего профиля, тогда как для изготовления, например, конических шестерен, карданных шарниров, для расточки корпусов необходимо иметь специализированное оборудование, высококачественные стали, условия для термической обработки.

Ниже публикуются основные чертежи нескольких колонок, рассчитанных на передачу сравнительно небольшой мощности. Различаясь по конструктивной схеме, способам силовой трансмиссии и управления, эти колонки наглядно показывают, как любители приспосабливаются к конкретным условиям, чтобы получить достаточно надежное устройство.


Колонка Г. Г. Томашевича наиболее проста по конструкции, благодаря незначительной передаваемой мощности. Кулачковая муфта не обеспечивает постоянной связи вала двигателя с колонкой при ее откидывании. Повторное включение такой муфты, например, после наезда на бревно, происходит с ударом и часто на полных оборотах двигателя. Целесообразнее было бы, изменив подвеску, совместить ось откидывания с осью горизонтального вала и применить простейшую вилочную муфту. Подобная муфта, передающая вращение при углах наклона валов до 45°, применяется в маломощных английских колонках (см. №20 сборника).

Плохо, что колонка Томашевича не имеет приспособления для регулирования угла наклона, а обтекаемость подводной части далека от идеальной. В случае, если подобная конструкция будет применена на более быстроходной лодке, рекомендуется закрыть дейдвудную трубу от корпуса нижнего редуктора и выше ватерлинии обтекаемым кожухом из тонких листов, Вызывает сомнение и герметичность корпуса верхней конической передачи по резьбе. В случае нарушения герметичности слишком низкий уровень масла не обеспечит хорошей смазки шестерен верхней передачи.

В колонке конструкции Коло-мейца применена более совершенная подвеска с шарниром на горизонтальном валу. Особенностью колонки является цепная передача, выполненная из обычной втулочнороликовой цепи. Вследствие критического диаметра звездочек и большой окружной скорости длительная работоспособность цепи даже при наличии масляной ванны вызывает сомнения. Впрочем, цепи применялись и в промышленных образцах колонок, выпускаемых фирмами «Морзе» и «Видо». Целесообразно перед колонкой с цепной передачей установить понижающий редуктор и реверсивную муфту,

Автор другой колонки — Цепков, опасаясь за надежность универсального шарнира, для передачи момента использовал шестерни со сложным сферическим зубом. Не разделяя опасений автора, можно согласиться с таким решением, если только защитить передачу кожухом и позаботиться о ее смазке. В этой конструкции неплохо выполнен узел поворота с червячным приводом, обеспечивающий, в отличие от колонки Томашевича, герметичную масляную ванну для всей передачи.


К недостаткам колонки относится повышенный шум сферических шестерен.

В колонке Брехуненко роль шарнира выполняет паразитная коническая шестерня, одновременно являющаяся и составной частью верхней конической передачи. Эта наиболее сложная для самостоятельного изготовления конструкция имеет литой корпус и требует точной расточки и сборки. Положительными чертами ее являются хорошая смазка верхних шестерен и обтекаемая подводная часть. Заслуживает внимания и наклонная ось поворота колонки для улучшения заднего хода катера.

Из всех различных способов передачи крутящего момента от двигателя к колонке наиболее простым и надежным узлом, на наш взгляд, является пространственный шарнир, применяемый в лучших зарубежных конструкциях. Познакомимся с одной из них — «Акваматик-250», последней моделью шведской фирмы «Вольво Пента».

Колонка монтируется на транце катера, где нужно сделать только одно отверстие для силовой передачи, газовыхлопа, трубопровода охлаждения двигателя, тросов и кабелей управления. Конструкция обеспечивает откидывание колонки в вертикальной плоскости и поворот в горизонтальной, причем оси откидывания и поворота пересекаются в центре двойного пространственного шарнира, передающего вращение при любом угле поворота или откидывания. Верхняя коническая передача (1:1) выполнена из шестерен со спиральным зубом, благодаря чему колонка работает бесшумно. Здесь же на вертикальном валу расположена конусная фрикционная муфта, посредством которой включаются шестерни переднего или заднего хода. Запатентованная фирмой муфта работает при незначительном осевом усилии, которое регулируется автоматически, в зависимости от оборотов вертикального вала — с увеличением оборотов повышается и осевое усилие на муфте. Как и любая фрикционная муфта, она включает передачу плавно, без стука и удара и практически на любых оборотах.

Нижняя передача выполнена из конических шестерен с прямым зубом, так как колонка может быть использована с гребными винтами левого или правого вращения. Для перевода на правое вращение достаточно переставить трехплечий рычаг включения реверсивной муфты. Шестерни нижней передачи сменные; выпускаются колонки с передаточным числом 1,35; 1,61; 1,89 и 2,15. На гребном валу перед шестерней располагается крыльчатка, обеспечивающая интенсивную циркуляцию масла в полости колонки. Подвеска колонки имеет стопор, сблокированный с реверсивной муфтой, который при включении заднего хода предотвращает откидывание колонки из-за изменения направления упора гребного винта. Стопорное устройство включает также пружину, которая не дает колонке откидываться под действием силы сопротивления воды в случае внезапного сбрасывания оборотов двигателя. Эта пружина не препятствует подъему колонки при наезде на бревно или мель. Предусмотрено устройство и для принудительного подъема. Состоит оно из винтового штока, упирающегося в рычаг подвески. Шток приводится в движение через червячную передачу от электродвигателя.


Выхлопные газы, как и на подвесных моторах, выводятся через специальную полость колонки под антикавитационную плиту. Выхлопной патрубок под плитой имеет возможность поворачиваться на небольшой угол и служит своеобразным гидродинамическим стабилизатором курса, нейтрализуя влияние направления вращения винта на устойчивость лодки на курсе. Нет необходимости напоминать о преимуществах отвода отработавших газов под воду в след гребного винта (снижается шумность, уменьшаются потери мощности, не загрязняется борт). Выхлопной трубопровод имеет гибкий патрубок из огнестойкого гофрированного шланга.

Подача забортной воды в систему охлаждения двигателя осуществляется через водозаборник на лобовой части колонки. Водяная помпа расположена непосредственно на двигателе.

На случай засорения основного водозаборника в верхней части корпуса колонки предусмотрен дополнительный забор воды.

Двигатели «Вольво Пента» охлаждаются забортной водой, поэтому все детали блока двигателя и корпуса колонки делаются из стойкого к морской воде алюминиевого сплава, крепеж — из нержавеющей стали, в местах контакта со стальными деталями предусмотрены цинковые протекторы.

«Акваматик-250» комплектуется бензиновыми двигателями мощностью 130, 150 и 165 л. с. (вес комплекта соответственно 230, 300 и 280 кг) и дизелями мощностью 72 и 92 л. с. (355 кг).