Первая из них — это сильная вибрация, вызываемая работой ГВ. Из-за неравномерности набегающего потока (влияние днища, редуктора и т. д.) возникает различие в силах, действующих на каждую из лопастей. Это происходит с низкой частотой и большой амплитудой импульсных давлений. Возникающая вибрация пагубно сказывается на общей прочности винта, искажает его гидродинамическую профилировку, не говоря уже об ухудшении условий работы упорных подшипников и т. д.

2-лопастные винты весьма зависимы и от гидродинамической неуравновешенности. Практически неизбежны различия в шаге, в профиле, в площади лопастей, из-за чего возникают и различия в упоре, что тоже увеличивает вибрацию. Все это, уже не говоря об общей механической неуравновешенности, ограничивает область применения 2-лопастных ГВ, делает очень высокими требования к качеству их изготовления.

Вторая проблема — это большая подверженность 2-лопастных винтов кавитации из-за их значительной нагруженности. Чем выше гидродинамическое давление на лопасти (которое зависит от упора винта, площади лопасти и квадрата скорости обтекания ее водой) тем раньше наступает кавитация.

Это — главные причины, по которым судостроители, даже несмотря на некоторое снижение КПД, предпочитают использовать 3- и 4-лопастные ГВ.

Так что заметное уменьшение вибрации и импульсного давления, обнаруженное во время наших испытаний при увеличении числа лопастей, вполне согласуется с теорией. Весь упор в нашем случае воспринимают уже четыре лопасти, нагрузка на каждую из них становится меньше. Следовательно, лопасти можно выбрать более узкими, с более тонким сечением, а узкие лопасти имеют более высокий КПД, чем широкие.

КПД винта увеличивается с уменьшением толщин сечений без потери его общей прочности, что также используется в нашем случае. Ведь увеличение толщины сечений по соображениям прочности приводит к более раннему возникновению кавитации, что существенно снижает гидродинамические характеристики винта.

Уменьшение вибрации и общей нагруженности лопастей позволило уменьшить и толщину прикорневых сечений, приблизив ее к наиболее рациональным, с точки зрения гидродинамики, сечениям.

Известно, что большая часть упора создается на крайних сечениях лопасти, но на 4-лопастном винте уже появляется возможность вовлечь в полезную работу и более близко расположенные к ступице элементы лопасти.

Благодаря всем этим особенностям уже на малых скоростях 4- лопастной винт создает больший упор, чем аналогичный 3-лопастной. Отсюда — более резвый старт, лучшие разгонные характеристики при начальных режимах глиссирования, хорошая “упираемость” при буксировке.

Сказанное подтверждается результатами скоростных замеров винтов. Скоростная характеристика
4-лопастного винта с шагом 13” заметно опережает аналогичные показатели 3-лопастного вплоть до скоростей 46-47 км/ч.

А дальше? Дальше все свои преимущества 4-лопастной винт катастрофически теряет.

Все имеет свою обратную сторону, и любое, даже удачное техническое решение, как правило, лишь компромисс.

У 4-лопастных ГВ велико взаимное влияние лопастей, отрицательные последствия которого увеличиваются с ростом скоростей. Это негативное явление особенно сильно начинает сказываться на режимах, превышающих 75-80% номинального числа оборотов. На нашем графике именно в этой зоне 3-лопастной винт начинает опережать 4-лопастной. С ростом скоростей резко увеличиваются и потери на трение. Причем все эти закономерности с увеличением пройденного расстояния проявляются все явственней.

С увеличением шага ГВ их эффективность (в нашем случае — на максимальных оборотах) резко падает, а достижимые обороты не дотягивают до номинальных даже с минимальной нагрузкой. Поэтому, подбирая 4-лопастные винты по оптимальному шагу, приходится останавливаться на винтах с его меньшим значением в отличие от варианта с 3-лопастными винтами.

Напомним, что при выборе оптимального 3-лопастного винта в прошлый раз мы остановились на стальном винте с шагом 15” как самом скоростном для выходов налегке, а винт с шагом 13” мы выбрали как оптимальный грузовой. На этот раз предпочтительнее остановиться на 4-лопастном винте с шагом 13”. И не только по соображениям максимально достижимой скорости. Обратимся теперь к литровой “проходимости” — т. е. оценке топливной экономичности.

Экономный винт.

Испытания на дистанцию, проходимую лодкой с одним водителем на 1 л топлива при разных скоростных режимах, тоже дали интересные результаты.

Чемпионом по топливной экономичности в наших испытаниях опять же стал винт с шагом 13”. Причем абсолютный рекорд пройденного расстояния — 6 км 250 м на 1 л топлива — он показал на солидной скорости в 40 км/ч (рис.3). Такой скорости для обычных условий эксплуатации вполне достаточно.

“Тринадцатый” винт превзошел по экономичности своих старших собратьев практически на всех скоростных режимах. Это еще раз доказывает, что оптимальный винт хорошо согласуется с двигателем и лодкой во всех диапазонах скоростей. Некоторым отставанием его по скорости, по сравнению с 14” и 15” на промежуточных режимах, ради топливной экономичности, наверное, можно пренебречь.

Если сравнивать топливную экономичность 4-лопастного винта с шагом 13” с аналогичным
3-лопастным, то первый будет экономичнее второго практически во всех скоростных диапазонах вплоть до 45 км/ч. С дальнейшим ростом скорости расход топлива резко возрастает, эффективность 4-лопастного ГВ обвально падает. Заметим, что и при скоростных испытаниях 4-лопастной винт стал отставать от своего 3-лопастного соперника именно со скорости 46-47 км/ч, т. е. все взаимосвязано. Объяснение этому мы уже нашли в предыдущей главе. Сопротивление и вредное взаимовлияние лопастей с ростом скорости увеличиваются уже лавинообразно. Эффективность
4-лопастных винтов лежит на начальных режимах глиссирования и в средних диапазонах, т. е. они — совсем не “гонщики”, а скорее “рабочие лошадки”.

Вспомните биплан “кукурузник” — знаменитый “ПО-2”: он летит со скоростью шоссейного автомобиля, зато для разбега ему требуется несколько десятков метров любой ровной площадки, тогда как его реактивным собратьям необходимы сотни метров бетонной полосы. А любой винт — это тоже крыло, только вращающееся.

Зачем же винту четыре лопасти?

Подводя итог нашим ис пытаниям, мы можем сказать, что если:

– нужна хорошая тяга на небольших скоростях глиссирования;

– требуется получить мягкий ход и максимально снизить виб рацию;

– топливная экономичность на дальних переходах важнее ско ростных качеств;

– вы занимаетесь буксировкой лыжников, не стремящихся к вы сокой скорости, то вам скорее всего подойдет именно 4-лопастной гребной винт. Рационально иметь его и в общем “гардеробе” мотора.

К. Конст антинов

предыдущая

вверх