Во всех случаях необходимо знать подводимую к винту мощность, число оборотов гребного вала и ожидаемую скорость судна. Напомним, что для подсчета мощности необходимо учесть потери в подшипниках гребного вала и редукторе, если он имеется. Коэффициент полезного действия валопровода ηвал при прямой передаче на винт можно принять равным 0,97—0,96, при наличии редуктора — 0,94—0,95. Если на катере устанавливается автомобильный двигатель, то необходимо еще учесть снижение мощности на конверсию (приспособление для установки мотора на катер) коэффициентом ηконв=0.88÷0,85. Таким образом, к гребному винту подводится мощность:
Например, при установке автомобильного двигателя «ЗМЗ-21А» «Волга» номинальной мощностью Nдв=75 л. с. с реверс-редуктором получим расчетную мощность на винте:
Число оборотов, соответствующее снимаемой полезной мощности, необходимо снять с внешней характеристики двигателя. Если применен редуктор, то нужно учесть его передаточное число.
Скорость судна в первом приближении можно определить по существующим в литературе статистическим графикам скорости хода в зависимости от удельной мощности или по достаточно близкому прототипу, т. е. катеру с подобными обводами, весом, центровкой, близкими основными размерениями и механической установкой. На приводимых номограммах указана скорость встречи винта с водой υp, иначе говоря — скорость хода судна, уменьшенная на величину попутного потока. Определить эту скорость можно по номограмме рис. 1. Задав для судна скорость хода υ, найдем ее значение на шкале 1. Полученную точку соединим по линейке с делением шкалы 2, соответствующим интересующему нас судну. Точка пересечения линейки со шкалой 3 даст искомое значение скорости υp встречи винта с водой.
Например, при скорости хода υ=23,5 км/час водоизмещающего судна с коэффициентом попутного потока ω=0,15 скорость встречи винта с водой υр=5,55 м/сек=20 км/час.
При приближенном подборе гребного винта определяются его диаметр, шаг и коэффициент полезного действия. Определить диаметр винта можно по номограмме (рис. 2), которая представляет собой графическое решение зависимости:
Например, мы располагаем мощностью на винте N=20 л. с. при числе оборотов n=1000 об/мин = 16,7 об/сек. Предполагаемая скорость встречи винта с водой υp = 5,55 м/сек = 20 км/час. Найдем на шкалах 1 и 2 деления 16,7 об/сек и 20 л. с. и соединим их прямой линией. Точку ее пересечения с осью 3 соединим с делением 5,55 на шкале 4. По шкале 5 получим значение искомого диаметра D=0,43 м. Если мощность N выше 50 л. с., то диаметр придется вычислить непосредственно по формуле.
Ориентировочно шаг винта Н можно определить по формуле:
задавшись величиной скольжения S.
Решение представлено на номограмме рис. 3. Примерные пределы наиболее часто встречающихся величин скольжений для судов различных типов приведены на шкале 4. Способ пользования этой номограммой поясним на примере. Задано: υp=5,55 м/сек; n=16,7 об/сек; S=0,28. Прикладывая линейку к делениям 5,55 и 16,7 на шкалах 1 и 2, получим на оси 3 точку пересечения, соединив которую с делением 0,28 на шкале 4, получим на шкале 5 Н=0,450 м.
Для определения максимального возможного к. п. д. гребного винта можно воспользоваться номограммой рис. 4. Оценим, например, какой максимальный к. п. д. можно получить для нашего случая. Приложив линейку к делениям 20 на шкалах 1 и 2, отмечаем на оси 3 точку пересечения. Соединив затем эту точку с делением 1000 шкалы 4, получим на шкале 5 точку для к. п. д. около ηp=0,70.
С помощью двух других номограмм, построенных по данным вспомогательной диаграммы Э. Папмеля, можно определить все три элемента винта. Номограммы построены для трехлопастных винтов с дисковым отношением A/Ad=0,55, с эллиптическим очертанием и сегментным профилем лопастей.
Пользование номограммами состоит в следующем.
Последовательно прикладывая линейку к шкалам 1, 2, 3, 4, 5 графика 5, на шкале 5 находим значения относительной поступи винта:
шагового отношения H/D и к. п. д. винта ηр. Прикладывая последовательно линейку к шкалам 1—4, по шкале 5 номограммы на рис. 6 найдем диаметр винта. Определим по этим номограммам диаметр винта для предыдущего примера (υp=5,55 м/сек; n=16,7 об/сек, N=20 л. с.).
По номограмме 5 находим значение λр=0,75, H/D=1,05 и ηр=0,655. По номограмме 6 находим значение D=0,435 м.
Вычисляем значение:
Два графика, приведенные на рис. 7 и 8, позволяют определить наиболее выгодные значения диаметра, шага и соответствующее значение к. п. д. винта, если известны число оборотов п об/мин, скорость υp км/час и мощность N л. с.
По номограмме рис. 7 определяем шаговое отношение H/D, коэффициент полезного действия ηр и коэффициент К, требующийся для определения диаметра винта по номограмме рис. 8. Определив диаметр винта D, вычисляем Н.
Найдем D, Н и ηр по номограммам 7 и 8 для прежних условий (n=1000 об/мин; N=20 л. с.; υp=20 км/час).
По номограмме рис. 7 находим:
По номограмме рис. 8 находим D=0,44 м. После этого вычисляем:
Составим сводку результатов, полученных применением различных графиков.
Среднее значение диаметра:
Среднее значение шага:
Среднее (по двум результатам) значение к. п. д. винта:
