Выбор гребного винта
Denis Korablev
  • 06.10.2021
  • 127

Выбор гребного винта

Число счастливых обладателей яхт и лодок постоянно растёт. А это значит, что и количество водномоторных суден тоже возрастает, ведь современные яхты и лодки оборудованы двигателями различной конструкции, мощности и принципа работы. Объединяет их одно - проблема оптимального подбора гребного винта. Правильно подобранный винт способен увеличить ресурс мотора и снизить его шумность, при этом значительно сокращая расход топлива. Вопрос замены гребного винта, его модернизации или ремонта, всегда был актуален среди яхтсменов, будь то владелец сдаваемой в аренду яхты, яхты для собственных нужд отдыха на воде или спортивных достижений.

Обилие предлагаемых типов гребных винтов, изготовленных из различных материалов, приводят в растерянность неопытных владельцев яхт и катеров. Но некоторые подсказки могут помочь сделать правильный выбор.

Оптимальный винт должен соответствовать мотору и лодке. Даже те, кто никогда не выходил в море, знают, что лодки с мотором не имеют аналога коробки передач, привычной для всех автомобилистов. Редуктор лодочного мотора, при отсутствии КПП, выдаёт на вал постоянное передаточное число. Поскольку обороты двигателя имеют ограничитель предельных оборотов, от правильно выбранного винта зависит правильная загрузка двигателя, оптимальное использование его мощности, что , в свою очередь, позволяет минимизировать расход топлива. Можно проверить, насколько подходит судну имеющийся винт. Для этого замеряют обороты в "полный газ" с максимальной и минимальной нагрузкой, при этом обороты двигателя не должны превышать предельные показатели, рекомендованные изготовителем.

Если мотор "недобирает" обороты - необходимо установить винт с меньшим шагом, если наблюдается превышение оборотов - то шаг винта требуется увеличить.

Эксплуатационные качества гребных винтов зависят от многих факторов:

  • материал, из которого изготовлен гребной винт;
  • количество лопастей, и качество балансировки гребного винта;
  • метод изготовления гребного винта.

Материалы для изготовления гребных винтов

Широкий выбор материалов для изготовления гребных винтов, даёт возможность реализовать любую идею владельца яхты или катера, желающих видеть своё судно, легко глиссирующее по морской поверхности. Наиболее распространённые металлы, применяемые при изготовлении гребных винтов: сталь, латунь и бронза. Гребные винты из стали, нержавеющей стали, цветных металлов, алюминия и даже полимеров, способны удовлетворить запрос самого дотошного яхтсмена. Сплав из цветных металлов для винтов получил название "куниал". Такой сплав, состоящий на 80% из меди, с добавлением никеля и алюминия (по 5%), и 10% других металлов, может находиться в воде десятилетиями, абсолютно не поддаваясь коррозии. Переплавка происходит при температуре 3200 градусов.

Винты из нержавеющей стали

Прекрасно себя зарекомендовали в процессе реальной эксплуатации на протяжении десятков лет. Гребные винты из нержавейки активно сопротивляются коррозии, пригодны к ремонту с последующей эксплуатацией. Высоколегированная сталь гарантирует длительное использование. Отрицательной характеристикой винта принято считать его высокую стоимость, возникающей по причине особой сложности литья и обработки.

Винты из стали

Материалом для стальных винтов, стали сплавы ст25Л и ст20. Благодаря этому, стальной гребной винт имеет вполне демократичную цену, в пресной воде почти не изнашивается (при эксплуатации в морской воде необходим периодический уход). Дополнительным преимуществом такого винта считается способность не изнашивать корпус стального судна. В случае замены алюминиевого винта на стальной, следует иметь ввиду, что стальной винт нужно брать с шагом на 1'' меньше, чем алюминиевый.

Латунные гребные винты

Дорогие, но прекрасно зарекомендовавшие себя винты, изготавливаются из латунных сплавов, обеспечивающих гребному винту из латуни хорошую антикоррозийную устойчивость. Такие винты изготавливаются производителями, держащих в секрете состав сплавов, что значительно усложняет ремонт гребного винта. В случае деформации или повреждения такого винта, очень проблематично, почти невозможно подобрать необходимый для работы припой. Гребные винты из алюминия

Алюминиевые гребные винты отличаются лёгкостью обработки, невысокой ценой и прекрасными гидродинамическими характеристиками. Дополнительным плюсом является то, что удар алюминиевого винта о подводное препятствие не повлечёт повреждение вертикального и гребного вала, деталей редуктора, за счёт потери более хрупких лопастей. Недостаточная прочность гребных винтов из алюминия ограничивает их применение лишь с двигателями небольшой мощности.

Гребные винты из полимеров

Простота изготовления таких винтов (вплоть до распечатки на 3Д принтере), обеспечила их низкую стоимость. Но в процессе эксплуатации, несмотря на лёгкость и полную сопротивляемость коррозии, полимерные гребные винты показали свою хрупкость и полную невозможность ремонта. Вероятно, развитие новых технологий даст производителям полимер большей стойкости, но сейчас полимерные винты чаще всего используют как подменные, на случай потери или поломки основного винта.

Далее, для выбора гребного винта с определённым количеством лопастей, необходимо чётко определить, какого результата хочется получить в итоге. Если необходима устойчивая минимальная скорость глиссирования, грузоподъёмность и большой упор - определённо 4 лопасти будут в самый раз. Если владельцу важнее скорость налегке - 3 лопасти станут оптимальным решением. Но необходимо помнить, что за счёт большего упора четырёхлопастного винта, обороты двигателя будут приблизительно на 100 об/сек меньше, чем при использовании трёхлопастного винта. Если полностью рассматривать вопрос о соответствии винта мотору и корпусу, можно вывести определённую градацию:

  • Тяжёлый винт. С таким винтом двигатель не в состоянии развить полные обороты, выход на глиссирование затруднён. Оптимальное решение - уменьшать шаг;
  • Скоростной винт. Набор максимальных оборотов и скорости достигается только с малой загрузкой, при верхнем положении гидроподъёма ("трима");
  • Универсальный винт. Мотор развивает максимальные обороты с минимальной загрузкой, позволяя выйти на глиссирование при полной загрузке;
  • Грузовой винт. Позволяет выйти на глиссирование с полно загрузкой, при некоторой потери скорости. Набор максимальных оборотов достигается уже при средней загрузке;
  • Слишком лёгкий винт. Мотор значительно превышает допустимые обороты, лодка при этом сильно недобирает в скорости. Выход: замена винта на винт с большим шагом.

Практика показала, что наибольшее распространение получили трёхлопастные гребные винты. Использование четырёхлопастных винтов встречается реже, и чаще всего применяется, когда нужна большая тяга, а установке винта увеличенного размера препятствует конструкция редуктора. Двух и пятилопастные гребные винты в повседневной эксплуатации практически не встречаются.

Самые популярные гребные винты имеют количество лопастей от одной и четырёх. После изготовления каждый винт нуждается в балансировке. Для балансировки двухлопастных и однолопастных винтов необходимо специальное дорогостоящее оборудование, которое могут себе позволить только фирмы, серийно выпускающие подобные винты. Трёхлопастные винты балансировать значительно легче, но определённое оборудование для этого всё равно необходимо. Существенный минус трёхлопастных гребных винтов - лёгкая разбалансировка при малейшем повреждении.

Динамическая и гидродинамическая балансировка четырёхлопастных гребных винтов близка к идеалу. После изготовления или ремонта их статистической балансировки вполне достаточно для правильной работы.

Одним из главных условий, гарантирующих долговечную эксплуатацию гребного винта, это качественное выполнение литья. Инженерная мысль находится в постоянном поиске идеальной геометрии гребного винта, в поиске новых материалов и технологий для его изготовления. При изготовлении гребного винта на заказ, его проектирование начинается с выбора критериев - совокупности факторов, служащих граничными условиями для его конструкции. Этими факторами могут служить форма корпуса судна, ограничивающая диаметр винта, может учитываться угол наклона вала (чем он меньше, тем выше полезная составляющая упора).

Как отмечают эксперты 2yachts, бывают случаи, когда граничные условия вступают в противоречия. К примеру, для дизельного двигателя необходим большой диаметр винта, и в таких случаях возможен подъём днища в кормовой части или даже тоннельное образование. Ошибка в проектировании винта, большой угол наклона вала, некачественно произведённая балансировка, изгибы и плохо обработанная поверхность лопастей - причины возникновения процесса кавитации.

Кавитация представляет собой образование пузырьков в потоке жидкости, с последующим их схлопыванием, сопровождающиеся шумом и микрогидравлическими ударами. При небольшой площади лопастей, давление при их вращении понижается настолько, что вода, обтекающая лопасть, буквально закипает, выделяя пузырьки пара. Мелкие пузырьки сливаются в большие - каверны. Более сильное разрежение приводит к сливанию пузырьков в сплошную полость, что способствует нарушению непрерывности потока. Со временем, огромное местное давление приводит к выкрашиванию лопастей, что называют кавитационной коррозией. Лодка начинает вибрировать, двигаться рывками, скорость лодки перестаёт расти при дальнейшем повышении числа оборотов - это признаки того, что винт подвергается разрушению под воздействием кавитационной эрозии. Материал, из которого изготовлен гребной винт, не имеет значения перед разрушительными действиями кавитации. Для избегания таких последствий, гребные винты проходят испытания в кавитационной трубе. Конструкция устанавливаемого гребного винта имеет основополагающее значение для получения высокого КПД.

Поэтому, при замене или установке гребного винта на своей лодке, яхтсмен должен руководствоваться не советами друзей и собственными желаниями, а воспользоваться консультацией опытного специалиста.