Водномоторные поиски и находки

БОРЬБА ЗА ЭКОНОМИЮ ТОПЛИВА
(О золотниках «Вихря» и клапанах «Вихря-евро» и о связанным с этим экспериментальным «Вихрем-45» с рекордным расходом топливной смеси)

Все началось в далекие 70-е годы - эпоху расцвета водномоторного дела.

Возникла проблема, на которую обратили внимание владельцы «Вихрей» нового поколения - «Вихрей-25» и «Вихрей-30».
Карбюраторы этих моторов сильно «пылили» топливной смесью из своих диффузоров.

Это явление вызывало недоумение. Мы тогда были практически все начинающими. Что мы тогда знали? Практически ничего. Дело новое для развитого (скорее недоразвитого) коммунистического общества.

Но ведь с этим явлением надо как-то бороться. И в редакцию «КиЯ» посыпались вопросы. Поклон глубокий от всех водномоторников основателям этого чудесного сборника.

Но кто мог ответить грамотно на вопросы тысяч (тогда еще) владельцев «Вихрей»? Конечно, генеральный директор Р.В. Страшкевич. И он взялся за это благородное дело, но как оказалось, в дальнейшем это положило начало конца его репутации конструктора: он не ответил правильно на причины выброса топлива из диффузора. Почему?

Вот рекомендации Р. В. Страшкевича по устранению пыления карбюраторов:

1. Регулировать уровень топлива в поплавковой камере карбюратора. Вопросы продолжали сыпаться.

2. Настроить карбюратор. Вопросы продолжались.

3. Отрегулировать зажигание. Снова не помогло. Количество вопросов росло с увеличением числа владельцев «Вихрей».

4. Подобрать свечи - снова эффект нулевой.

Так и не ответил генеральный конструктор за свои ошибки. Ответ на причины пыления карбюраторов я обнаружил случайно в «КиЯ» лишь 20 лет спустя - в 2001 году! В эпоху оправдания генеральным своих промахов.

Темп развития конструкций ПМ нарастал. И это нашло отражение на страницах «КиЯ». Журнал открывал нам «железный занавес», постоянно описывая зарубежные ПМ и новые технологии.

Читая журналы 70-х годов, я обратил внимание на конструкции описываемых моторов: все потребительские высокоэкономичные моторы зарубежного производства оснащены системами раздельного питания цилиндров и клапанными системами газораспределения. Кроме этого они имели пропорциональный внешний вид, красивый дизайн, соответствующий конструкции мотора и отображающий его компоновку. Было на что посмотреть! Сравнение с «Вихрем», лобастым и несуразным, было не в его пользу.

Возникла надежда на появление у нас чего-то похожего на зарубежные моторы. Как она возникла - так она и погасла. На десятилетия «Вихрь» замер в своем развитии.

И хотя золотниковая система газораспределения более эффективная, чем клапанная, конструкторы передовых фирм отдали предпочтение экономичности. Ведь задачи стоящие перед двумя типами ПМ - спортивными и потребительскими, - совершенно различны. Задача спортивного ПМ - обороты и скорость, а потребительского - экономичность и моторесурс.

И я решил использовать технические решения конструкторов передовых фирм и внедрить их на своем «Вихре», сменив золотниковую конструкцию газораспределения на более экономичную клапанную (смотри «КиЯ», № 177, осень 2001 г.).

После всех вариантов перекомпоновки я остановился на оппозитной схеме расположения карбюраторов. И когда впервые запустил своего «Вихря» с раздельной системой газо распределения, то ужаснулся - оба диффузора «пылили» фонтанами топливной смеси так, что при приближении ладони к диффузорам топливная смесь стекала по ним в поддон двигателя.




И сразу стала ясна причина «пыления» карбюраторов: увеличена фаза впуска «Вихря», а место устранения этого явления - впускные каналы картера. И «Вихрь» последовал на доводку.

После разборки двигателя стал вопрос: а насколько необходимо уменьшить фазу впуска? Пришлось взяться за разработку системы, позволяющей на ходу регулировать фазы впуска. В этой системе угол фазы впуска можно регулировать от 90 до 50 градусов на ходу двигателя «Вихря».

Конструктивно система выполнена в виде двух пластин из нержавеющей стали, которые размещались под золотниками. Регулировка поворота пластин производилась с помощью червячных передач на оси, которые через резиновые уплотнения были выведены наружу картера. Оси имели шлицы для регулировки отверткой углов поворота пластин, чем достигалось необходимое перекрытие впускных каналов картера, то есть уменьшалась фаза впуска топливной смеси в сторону более раннего закрытия каналов золотниками.

Но эта система требовала кардинальных работ по изменению устройства картера. Хотелось упростить конструкцию. И я начал просматривать подшивки «КиЯ» в надежде найти решение этой проблемы, хотя заранее знал, что подобные вопросы журнал не поднимал. Никого тогда эти проблемы не волновали. А западный мир в это время терзал топливный кризис, заставивший конструкторов задуматься об уменьшении расхода топлива двигателями внутреннего сгорания и, в частности, прожорливыми подвесными моторами двухтактной конструкции. И они нашли решение этой проблемы!

А что же наши конструктора? А ничего. В советском разлагающемся болоте им было тепло и уютно. Ведь они так и не смогли ничего принципиального нового создать, да они просто не умели. Постсоветский период это продемонстрировал. Первый робкий шаг в этом направлении я пытался сделать сам!

Я продолжал пересматривать десятки журналов. А кто ищет, тот всегда найдет! Господин великий случай всегда помогает ищущим.

Мне в руки попал очередной сборник «КиЯ» с описанием последнего «писка» советского моторостроения - экспериментального «Вихря-45». Тогда его конструкция произвела фурор! Все ожидали появления такого мотора. Он был бы востребован, ведь под него уже было выпущено столько корпусов мотолодок!

Его конструкция всем знакома - ведь он создан из деталей распространенного «Вихря-30». Я с интересом начал перечитывать техническую характеристику.

И вдруг, в разделе «удельный расход топлива» увидел цифру 13,0 кг/час. «Ого» - подумал я. Вот это мотор! По удельному расходу он давал фору любому импортному двухтактнику. Я продолжил чтение статьи.

И в рекомендациях по сборке «Вихря-45» своими руками увидел, что нужно отдать предпочтение картерам от ... «Вихря-20»! А причина в том, что эти картеры имеют раствор впускных окон 60 градусов, а не 90, как у «Вихря-30»! Тогда я на это не обратил внимания!

Вот так картер моего оппозитного «Вихря-30» получил впускные отверстия с фазой впуска в 60 градусов вместо 90. Карбюраторы перестали фонтанировать топливной смесью, хотя остаточные явления ее выброса и были, но в гораздо меньшем количестве. Ну, этим грешили все двухтактные моторы с золотниковым газораспределением.

Прошло много лет. Мотор не приносил никаких неприятностей. Только радовал. В 1997 году у меня появился «Бийск-45». Это тот же «Вихрь-45», но с экономичной системой газораспределения - клапанной. Созрела очередная мысль: переделать своего оппозитного «Вихря-30» с золотникового газораспределения на экономичное клапанное.

Прошедшие годы не прошли даром - мой мотор продолжал модернизироваться по все узлам, началось сотрудничество с «КиЯ», и все сделанное за прошедшие годы начало появляться на его страницах. Это был самый тяжелый период для журнала.

Стала появляться масса статей по вопросам модернизации «Вихрей», с критикой его конструкции. Появились статьи по коренной переделке мотора и повышению его мощности: «Вихри» враждебные» и «Изделие-40» О. В. Лобусова, «Изделие-40» или «Симбиоз-55», кому отдать предпочтение?» А. М. Лутицкого и много других критических публикаций.

После долгих лет молчания вдруг начали появляться статьи генерального конструктора «Вихрей» Р.В. Страшкевича. По его статьям можно сделать вывод, что конструктор так и не понял, что водномоторники-любители уже переросли его, что он отстал от технического прогресса.

Его моторы нарастили «мышечную массу» и стали мощнее, экономичнее, надежнее. А ответ автора на проделанные экспериментальные работы, которые должен был выполнить он сам, был один: «не сметь»!

И вдруг, спустя 29 лет после выпуска экспериментального «Вихря-45», в 2001 году в «КиЯ» № 176, лето 2001 года, на странице 110 появляется статья Р. В. Страшкевича «Трехцилиндровый «Вихрь-45» на базе «тридцатки». С чего бы это вдруг? - подумал я. Зачем? И понял - шел процесс оправдания своего бездействия, ведь противопоставить критике нечего. Весь мир - далеко впереди, а мы чертыхаемся с мотором, принцип действия которого изобретен в.....19 веке!

И я повторно, спустя много лет, начал перечитывать статью. Но я к этому времени тоже стал другим - опытным, грамотным технически, знающим уже намного больше, чем в те далекие годы.

И снова пункт «расход топлива при максимальной мощности, кг/час» и цифра «13». Если в первом случае у меня был восторг после прочтения этой цифры, то спустя много лет вопрос стал профессиональным: «за счет чего? и каких факторов?». Я взялся за калькулятор.

Итак: расход двухцилиндрового «Вихря-30» - 11,0 кг топливной смеси в час, значит один цилиндр потребляет:
11,0 кг/час : 2 цилиндра = 5,5 кг/час.

Трехцилиндровый будет потреблять:

5,5 кг/час х 3 цилиндра = 16,5 кг/час.

Куда делись 3,5 кг/час топливной смеси? Ведь двигатель - копия «Вихря-30» плюс третий цилиндр. И расход его по расчету должен быть 16,5 кг/час, а не 13 кг/час!

Продолжим чтение статьи, отложив не выясненный вопрос. Следовали рекомендации по технологии сборки, коленвалу, торсиону, редуктору и пр. узлов, пока не дошел до рекомендации применения картера от «Вихря-20». То, что я прочел далее, потрясло меня. А далее Р. В. Страшкевич многие годы спустя объяснял ... причины «пыления» карбюраторов «Вихрей»: «поскольку всасывающие каналы (картера) уменьшены (60 градусов вместо 90), ЧТОБЫ НЕ БЫЛО ПЕРЕПОЛНЕНИЯ ...», «а также применены карбюраторы «Вихря-25»!М (стр. 113).


Об этом просили рассказать в течение 30 лет! Этого объяснения ожидали 30 лет! Это объяснение скрывалось 30 лет! Почему? По какой причине? Я думаю, что по следующей.

Все «усовершенствования» «Вихрей-25» и «Вихрей-30» не нужно было делать. Достаточно было использовать картер до «модернизации». Пример моего «Вихря-30» с впускной фазой в 60 градусов и признание самого Р.В. Страшкевича о применении на «Вихре-45» картеров от «Вихря-20» с впускной фазой также 60 градусов - лучшие доказательства напрасной траты времени и сил, давших один отрицательный результат: тысячи тонн перерасходованного напрасно бензина, который выброшен в атмосферу и загрязнил ее.

И я решил перепроверить, откуда все-таки появилась экономия топлива в 3,5 кг/час. Решил проверить по другому. Достал «Техническую характеристику «Бийска-45» - того же «Вихря-45», но с экономичным клапанным газораспределением.

Итак, расход топливной смеси у «Бийска-45» - 15,3 кг/час.

Расход одного цилиндра составит:
15,3 кг/час : 3 цилиндра = 5,1 кг/час.

Разница в удельном расходе топливной смеси «Вихря-30» и «Бийска-45» составит:
5,5 кг/час «Вихря-30 - 5,1 кг/час «Бийска-45» = 0,400 кг/час.

Это экономический эффект при использовании клапанной системы газораспределения на одном цилиндре. Подсчитаем потери топливной смеси при заправке 20 литров топлива плюс один литр масла.

Итого, имеем 21 литр топливной смеси, что в пересчете на килограммы с коэффициентом 1,2 составит 17,5 кг.

Экономия при первом часе работы мотора составит:
0,400 кг/час х 2 цилиндра = 0,800 кг/час.

Экономический эффект экономии на 1 л топлива:
0,800 кг/час: 11 кг = 0,072 г/литр.

Остаток топливной смеси в 10 л при пересчете в килограммы:
10 л : 1,2 = 8,3 кг. Экономия при выработке остальных 8,33 кг:
8,33 кг х 0,072 г/л = 0,544 кг/час.

Общий экономический эффект: при использовании клапанной системы газораспределения имеем экономию топлива при эксплуатации «Вихря-30»:
0,800 кг/час + 0,544 кг = 1,344 кг.

В процентном отношении экономия топлива составляет порядка 7,2% от общего количества расходуемой топливной смеси!

При выработке 200 л топливной смеси экономия составит:

20 канистр топливной смеси х 1,344 кг = 26,800 кг. Практически полторы канистры топливной смеси!

А в масштабах страны! Сумасшедшее количество напрасного труда по добыче нефти, ее переработке, доставке к потребителю. И как результат- бесполезный выброс в среду нашего обитания.

Вот почему мировые производители отказались еще в 70-х годах от компоновки и конструкции, подобной «Вихрю», и от его золотниковой системы газораспределения! Ведь с ростом мощности двухтактных моторов потери топливной смеси становятся колоссальными!

Имея в наличии два 45-сильных подвесных мотора с двумя различными системами газораспределения - «Вихрь-45» с золотниковым и «Бийск-45» с клапанным (фактически это один и тот же ПМ), - мне легко проверить любые заявления по их тактико-техническим данным, а также и мои расчеты. Рассчитал, залил топливо согласно расчетов, пронесся, и проверил результаты. Так в чем же дело? В чем секрет низкого расхода топливной смеси у экспериментального «Вихря-45»? Ведь никаких технологических или технических новинок в нем нет-обычный «Вихрь-30» с добавленным третьим цилиндром.

Да никакого секрета-то и нет!

Просто генеральный конструктор «Вихрей» слукавил перед пользователями его моторов, ведь он знал, что сотворил, и на протяжении десятилетий своими отписками вводил всех в заблуждение. Вспомните его признание по поводу применения на экспериментальном «Вихре-45» картера от «Вихря-20» и карбюраторов от «Вихря-25»: «ЧТОБЫ НЕ БЫЛО ПЕРЕПОЛНЕНИЯ»!

Вот это «переполнение» и было причиной «пыления» в течение десятилетий диффузоров карбюраторов «Вихрей-30» - вместе с большим углом фазы впуска топливной смеси (90 градусов) Вот почему на «Вихре-45» были уменьшены фазы впуска топливной смеси до 60 градусов (как у «Вихря-20») и применены карбюраторы от самого экономичного по расходу топливной смеси (наверное, и жиклеры тоже) «Вихря-25», у которого удельный расход топливной смеси составляет 9 кг/час (но не 11 кг/час, как у «Вихря-30»).

И еще одна деталь: «Вихрь-30» имеет по паспорту мощность 30 л.с. минус 3 л.с. - итого фактически 27 л.с. А вот у «Вихря-25» наблюдается другая картина: по паспорту его мощность составляет 25 л.с.±2 л.с. И если мотор нормально изготовлен, то он мог иметь фактическую мощность тоже ... 27 л.с. А «Вихрь-25» был нормально изготовлен!

Выходит, имеем два мотора одинаковой мощности по 27 л.с, но с разным удельным расходом топливной смеси: у одного - 9 кг/час, а у другого - 11 кг/час. Теперь сделаем новые расчеты согласно новых данных по удельному расходу топливной смеси:

9 кг/час : 2 цилиндра = 4,500 кг/час.

Это расход топливной смеси одного цилиндра «Вихря-25».

Теперь подсчитаем удельный расход топливной смеси трехцилиндрового «Вихря-45» с укороченной фазой впуска до 60 градусов и карбюраторами «Вихря-25»:

4,500 кг/час х 3 цилиндра = 13,500 кг/час.

Это и есть правдивый ответ по поводу удельного расхода топливной смеси у экспериментального «Вихря-45». Понятно, почему он вызвал у меня недоумение!

Но теперь у меня возникает следующий вопрос: если настоящий «Вихрь-45» (мой) имеет удельный расход топливной смеси 16,5 кг/час, а второй «Бийск-45» - 15,3 кг/час (и это самый минимальный расход топливной смеси для ПМ такой мощности), то разовьет-ли мощность в 45 л.с. экспериментальный «Вихрь-45» с удельным расходом топливной смеси в 13,5 кг/час с карбюраторами от «Вихря-25»?.

А поскольку показатель удельного расхода топлива не соответствует ни одному из существующих 45-сильных ПМ, то и мощность в 45 л.с. такой ПМ не разовьет, работая не обедненной смеси. Оценим истинную мощность экспериментального «Вихря-45» , исходя из мощностных показателей «Вихря-25». Мощность одного цилиндра 25 л.с.: 2 цилиндра = 12,5 л.с.

Значит, мощность трех составит:

12,5 л.с. х 3 цилиндра = 37,5 л.с!

Ну, вот это-то и будет истинная мощность экспериментального «Вихря-45» в описываемом Р.В.Страшкевичем конструктивном исполнении. И этому я также нашел подтверждение: экспериментальный «Вихрь-45» оснащен гребным винтом диаметром 235 мм с шагом ...282 мм! А ведь это новый разработанный гребной винт для... «Вихря-30»! Который пришел на смену прежнему основному гребному винту с шагом 300 мм!

И снова, в который раз, пришлось перепроверять на своем настоящем «Вихре-45» данные, приведенные генеральным конструктором «Вихрей». Настоящий «Вихрь-45» из деталей «Вихря-30» с гребным винтом диаметром 235 мм и шагом 282 мм идет по оборотам вразнос - этот винт ему не годен! Не подходит настоящему «Вихрю-45» и старый основной гребной винт с шагом 300 мм. Этот ГВ может служить грузовым, подобно тому, как для «Вихря-30» грузовым служит ГВ с шагом 240 мм.

Единственными из серийных можно пользоваться гребными винтами с шагом не менее 320 мм - при условии не полного газа! Я такой винт и применяю, хотя требуются ГВ с шагом 350-360 мм.

Так почему Р.В. Страшкевич применил на экспериментальном «Вихре-45» ГВ с шагом 282 мм? Я нашел этому следующее объяснение.

Поскольку этот двигатель не может развивать необходимую мощность в 45 л.с, а развивает лишь 37,5 л.с, то для «дотягивания» до обещанных лошадиных сил был применен ГВ с уменьшенным диаметром и шагом, что позволяет развивать повышенные обороты. А обороты, как известно, составляющая часть мощности. Выше обороты - больше мощность. Если на настоящий «Вихрь-45» из узлов «Вихря-30» установить ГВ от экспериментального «Вихря-45» из узлов «Вихря-25» с шагом 282 мм, то мой мотор разовьет мощность за 50 л.с! И «уйдет в разнос», что и происходит на самом деле!

Вот так окончился казус конструкторской деятельности одного из бывших генеральных конструкторов бывшей страны, которые все вместе так и не смогли создать современный подвесной мотор для своего народа. Народа, который теперь с восторгом осваивает зарубежные моторы различной мощности и начинает вздрагивать, вспоминая «пылящие» топливом «Вихри».