Водномоторные поиски и находки

ВТОРОЕ РОЖДЕНИЕ «ПОСЛЕДНЕГО ИЗ МОГИКАН»
(ВРШ для мотора «Бийск-45»)

Пришедшая на наши рынки высококачественная импортная техника вызывает зависть у тех, кто не может ее приобрести. И у меня тоже, но хорошую. Различия в европейских и наших стандартах не позволяют использовать даже гребные винты от подвесных моторов идентичной мощности импортного производства на наших «Вихрях», «Нептунах» и прочих ПМ. А так хочется повысить КПД комплекса «двигатель-движитель»! Как же быть?

Тридцать лет водномоторники-любители (и я в том числе) привыкли находить выходы из различных ситуаций. Создавали то, чего не хватало, делали то, чего не было. «Голь на выдумки хитра». Попал и я в очередной раз на проблему дефицита гребных винтов. Творческий зуд не давал покоя. Что делать?

И выход был найден, как мне кажется, довольно простой, а именно:

1. Реставрация битых импортных гребных винтов с заменой штатного демпфера на втулки, конструктивно переделанные для установки на отечественные моторы.

2. Использование лопастей от непригодных гребных винтов (уцелевших при наездах) для установки на ВРШ.

И хотя данная статья посвящена гребным винтам, разработанным для «Бийска-45», используя эту методику, можно создавать ГВ для мотора любого типа с двигателем любой мощности. За основу конструкции ВРШ взят известный винт «Енисей». Его готовую ступицу можно использовать, приварив к лопастям (дюралюминиевым) ступицу, идентичную пластмассовым оттого же «Енисея».

Итак, удачи умелым!

Проблема подбора гребных винтов в нашей бывшей стране всегда стояла остро. Особенно страдало этим недостатком семейство «Вихрей». Водномоторниками было изготовлено ГВ больше, чем всей нашей промышленностью. Копировали японские, американские, разрабатывали сами (особенно популярным в свое время был грузовой винт с Н = 240 мм типа «свиное ухо»).

Судьбу «Вихрей» разделил и «Бийск-45» - вершина творчества отечественных моторостроителей подвесных двигателей - «последний из могикан» Страны Советов. Оснащенный двумя гребными винтами с Н = 360 мм и D = 240 мм (почему второй не сделать с Н = 400-450 мм?) «Бийск-45» не мог эффективно использоваться на лодках средней грузоподъемности.



Изготовлен из нержавеющей стали. Видны наварные накладки на лопастях, создающие «профиль» лопасти и некачественные сварные швы.

Эти ГВ сварной конструкции из нержавеющей стали по своим типовым характеристикам являются грузовыми. При испытаниях на «Прогрессе-2» с общим весом 730 кг лодка легко глиссировала. Чувствовалось, что двигатель работает с запасом по оборотам. Можно было лодку догрузить еще килограмм эдак на 100-150.

Жаль, что судьба этого двигателя не сложилась. Такой же неприхотливый как «Вихрь», простой, с надежным коленчатым валом цельной конструкции, мощным генератором на 90 Вт, имеющий выхлоп через ступицу, он сталь первым и последним шагом отечественного моторостроения к мировым стандартам. За первым шагом требовалось делать следующие. Но...

Вот тут бы взять и объединиться, да начать совместное производство самарским и алтайским моторостроителям. Есть техдокументация и оснастки алтайцев, опыт и технологии са-марцев. Тем более, что они изготавливали трехцилиндровые образцы «Вихрей». А «Бийск-45» - родной брат «Вихря». Даже конструкция редуктора «Бийска-45» идентична редуктору «Вихря». Только в редукторе «Бийска-45» более мощные шестерни и валы. Даже муфта сцепления от «Вихря-30» подходит к «Бийску-45»! И хороший, мощный по нашим меркам, двигатель канул в лету. Наверное, он там так и останется «последним из могикан».

О «Бийске-45» я могу говорить конкретно, поскольку перебрал его по «косточкам». Имею такое счастья и несчастье быть владельцем «Бийска-45». Сначала о счастье. Приятно обладать таким двигателем, который без натуги, запросто выбрасывает тяжелый «Прогресс-2» из воды на режим глиссирования. А несчастье в том, что остался я с ним один на один.

Где Алтай, река Бия и город Бийск, а где Украина, Днепр, «до середины которого не всякая птица долетит» и стольный град Киев. Три письма в адрес КБ, завода, генерального конструктора оставили меня в уверенности, что ни ответа, ни привета я не получу. Перспектива озадачивала. Только муфта сцепления радовала - единственная запчасть, подходившая к мотору, и то от «Вихря-30». И запасная крыльчатка водопомпы.

Но жить-то надо. И лодочка есть, и моторчик - слава Богу! Нет запчастей, гребных винтов, никто и ничего не посоветует. В который уже раз. Очередной поход на книжный рынок в поисках «КиЯ» увенчался успехом. Есть!

Читаю одну статью - не греет, вторую - не греет, третью - опять нет тепла. Вроде и интересно, и красиво, но все это где-то там происходит, а мы лишь констатируем факты: да, это не для нас и не про нас. И вдруг получил тепловой удар статей о четырехлопастных гребных винтах. Просто запекло, зашкварчало как сало на сковороде. Вот оно! Мое! Хип-хип ура, «КиЯ»! Решено, приобретаю такой винт со всеми его достоинствами. В ближайшую субботу понесся в магазин с крылатой идеей. Осенило!

Ворвался вихрем (не «вихрем») и увидел то, что надо. Крылья распрямились - я готов к полету мысли. Когда назвали цену за ГВ ($150) оперение осыпалось, крылышки быстренько-быстренько сложились и где-то пропали в том месте, откуда выросли. И я, расстроенный, спокойно отправился домой.

Внимательно все взвесив и проанализировав ситуацию, я пришел к выводу:

1. Конструкция импортных ГВ имеет шлицевую втулку для посадки на шлицевой вал.

2. Возникает необходимость смены конструкции вала гребного винта «Бийска-45» под импортные ГВ.

3. Сменив конструкцию вала, нужно будет переходить только на импортные ГВ.

4. Ого! А жить за что?

5. Я этого не выдержу.

Идея об оснащении «Бийска-45» сменными винтами не давала покоя. На импортные нет средств. Другие не предвидятся. Размышления привели к тому, что необходимо делать универсальный ВРШ с возможностью использования битой (в прямом смысле слова) импортной техники и приспосабливаться к отечественной с ее модернизацией.

Начал с изучения зарубежного опыта. Приятно взять в руки гребной винт, исполненный как нужно. Стальные, алюминиевые, пластмассовые - так и просились в руки: купи! Но цены! Они сразу ставили барьер непреодолимости. А на свое хобби уже приходится выкраивать средства. Или $50 на туфли или на гребные винты. Конечно, на винты!

Пришлось вернуться к отечественным разработкам. Здесь гораздо проще. Остановился на «Енисее». У меня был достаточный запас пластмассовых лопастей. Этот факт стал решающим - лопасти уже есть. На них, правда, были нарекания от моих друзей - владельцев «Вихрей-35» с расточенными до 76 мм цилиндрами. Суть нареканий в том, что эти модели ВРШ рассчитывались на «Вихри-25». И на «Вихрях-30» они еще выдерживали кое-как свои характеристики. Но при больших нагрузках они якобы деформируются в сторону уменьшения шага.

Ну, эту проблему решить легко - нужно заменить лопасти на идентичные из алюминиевого сплава. Итак, все нюансы учтены, все предусмотрено. Идея созрела и требует настойчиво своего воплощения.

За основу конструкции была взята ступица винта «Бийска-45». После снятия размеров со ступицы и втулки начался сам процесс конструирования. Частично работу обеспечило наличие самого ВРШ «Енисей, с которого перенес размеры посадочных мест лопастей. Неожиданно возникла и проблема.




При сборке «Енисея» две части ступицы сжимают лопасти с зазором 2 мм между ними. Для ступицы нового ВРШ такой вариант не годился - через щель выхлопные газы прорвутся к нагнетающим кромкам лопастей, ведь в конструируемой ступице по каналам под большим давлением идет поток выхлопных газов. Пришлось закладывать в конструкцию специальные замки - чтобы перекрыть выход выхлопных газов наружу.




Под каждой из 4-х лопастей фрезеруются каналы ⌀10 мм - для демпфера. В них закладываются 4 резиновых демпфера круглого сечения. Здесь меня снова посетила муза вдохновения. Ведь у меня конструируется 4-х лопастный ГВ. Если же убрать две лопасти, винт будет 2-х лопастной. Правда, к нему нужны другие лопасти, но это уже дело техники. А если есть ступица на 2 лопасти, то что мешает сделать еще одну ступицу на 3 лопасти. Да ничего! Менялись только координаты посадочных мест лопастей и проходное сечение каналов для выхлопных газов. А в остальном вся конструкция стандартизирована для одного техпроцесса (рис.1,2 иЗ)…

Итак, мысль - одна, конструкций - две, гребных винтов регулируемого шага - три. Класс! Высокий КПД творческого мышления. «Я так думаю». Оставалось решить один нюанс: ВРШ получались с Н = 340 мм (у «Бийска-45» он равен 360 мм).

Когда я только задумывал новый ВРШ, я исходил из следующих соображений: при мощности «Вихря-30» на каждую лопасть приходится 10 л.с. У «Бийска-45» на каждую лопасть приходится 11 л.с. Так что мощность, прикладываемая к каждой из лопастей почти одинакова, что у «Енисея», что у нового четырехлопастного ВРШ.



Еще один вариант использования ступиц ВРШ. От негодных к эксплуатации импортных ГВ, нужного шага и диаметра, используется лопасть, к которой приваривается втулка с поводком от лопасти «Енисея». По этой модели отливаются следующие лопасти, которые монтируются на ступицу ВРШ «Бийска-45».

В таком варианте ВРШ «Бийск-45» становится «фирменным» винтом без изменения его гидродинамических характеристик (или с самыми минимальными отклонениями). При изменении шага в большую или меньшую сторону потери КПД у ВРШ также будут незначительны, поскольку лопасти будут «грести» в зоне оптимальных условий. Таким образом, ВРШ становится более универсальным ГВ, поскольку, располагая наборами лопастей с разными шаговыми значениями, можно добиваться максимальных тяговых характеристик.

Итак, имея двухлопастную, трехлопастную и четырехлопастную ступицы, можно их оснастить одним, двумя, тремя и т. д. комплектами фирменных лопастей и производить оптимальный подбор ГВ, соответствующего данной нагрузке лодки.

И вот первый подарок судьбы - отливки лопастей от ГВ «Suzuki-50», которые ожидают, когда до них «дойдут руки». А пока отлаживалась технология изготовления первой трехлопастной ступицы ВРШ, судьба подбросила мне второй сюрприз - ГВ от «Mercury-50», пострадавший от наезда на препятствие. С отломанным куском лопасти, с гнутой другой, но целой третьей и возможностью полного восстановления «американца»!

А творческий зуд уже не дает покоя - нужно винт восстановить. А зачем? Чтобы применить его на «Бийске-45». Так ведь он совершенно другой конструкции. Ну и что, нужно ее изменить. А как? Нужно конструктивно объединить «американца» производства самой передовой в мире моторостроительной фирмы и «русского», произведенного никому не известным даже в родном отечестве ОАО «Конвеер» (рис.5).



а) продольный разрез, б) А-А - вид со стороны выхлопных каналов, в) В-В - средняя часть ступицы, г) Г-Г-упорная часть ступицы.

1.вал гребного винта. 2. Шпонки. 3. Стакан редуктора. 4. Упорная втулка. 5. Прижимная шайба. 6. Гайка. 7. Демпфер. 8. Лопасть гребного винта «Енисей». 9. Ступица лопасти. 10. Поводок лопасти. 11. Газовыводящий канал ступицы ГВ. 12. Паз для поводка лопасти. 13. Гнездо для установки ступицы лопасти. 14. Газозапирающий замок. 15. Плотная резиновая прокладка (затягивается прижимной шайбой).


Думай, Анатолий Михайлович, думай. Нужно сделать анализ «подарка»:

1. Внутренняя полость ступицы с газоотводящими каналами полностью залита резиной - это демпфер.

2. В нем залита шлицевая втулка для посадки ГВ на вал со шлицами.

Пожалуй, и все. Но что-то не давало покоя. Внимательно изучая «американца», я про себя отметил: при такой конструкции 2/3 винта повреждены, 1/3 негодна. Так какую роль в аварийном наезде сыграл демпфер? А никакой.

В отечественных ГВ, как показала практика, существует следующие степени защиты:

1. Предохранительные шпонки.

2. Скручивание торсионного вала при наезде на препятствие, разрывающее связь двигателя с редуктором.

3. Возможность проворачивания самого демпфера в ступице.

4. Срезание демпфера (степень защиты зависит от количества сажи в резине).

Вывод - американская конструкция ГВ мне не понравилась и приспособить ее на валу «Бийска-45» не получается: нет тела во втулке для нарезания пазов под шпонки. И демпфер с втулкой был удален из тела ступицы.

И снова начался творческий поиск. Здорово! Мозги шевелятся, руки двигаются - идет процесс созидания конструкции. Когда чертежи были готовы и детали выточены, «американец» был «нафарширован» новой начинкой, но уже украинского изготовления и по украинскому проекту… В торжественной обстановке была произведена насадка нового ГВ на вал. Боже, какая красота! Длинная, черная ступица, лопасти изящно закручены далеко от корпуса редуктора, красивая линия изгиба входящей кромки.

Жаль, что «американец» достался мне после этапа проектирования и начала изготовления ВРШ по образцу ступицы «Бийска-45». Вот с чего нужно было лепить гидродинамику новых ступиц! Только после примерки нового ГВ я понял, что мои ВРШ могли быть еще лучше, с более высоким КПД, поскольку лопасти «от меркюри» значительно дальше отнесены от корпуса редуктора, значит, и влияние его будет меньше. Но переделывать не буду.

Однако пришлось демонтировать ракушку аварийного водозаборника, иначе лопасти «американца» смяли бы ее (аварийным водозабором я оснастил «Бийск-45» по схеме «Вихря» - за гребным винтом в нагнетаемой от винта струе с высоким давлением).

Планировал все закончить к маю и начать испытания новых ГВ. Но жизнь внесла коррективы-доделки, подгонки, припыливание и пр. Мелочевка заняла все лето.

Технические проблемы созидания доставляют удовольствие. А вот проблемы экономики ... Летом 2004 года в Украине снова подорожало топливо. И сразу на 30%. Это уже слишком!

Подорожание топлива и стало основной причиной моей медлительности. Теперь нужно на сезон 2005 г. копить деньги на топливо, чтобы апробировать новые разработки. Кроме того, сейчас главное - подготовиться к зиме: обложиться солеными огурцами и помидорами, перцем и кабачками, консервированным и маринованным ,... а картошка, а лук, а ... и т. д. и т. п.

Сколько же нужно топлива, чтобы апробировать все винты! Пока я занимался сочинительством, цены на него снова повысились. Сегодня (в 2004 году) заправка одного расходного бака емкостью 20 литров обходится в $11. Размышляя над происходящим и над тем, как быть дальше (ведь расход «Бийска-45» по паспорту 15,3 кг/час - это почти вес заправочного бака емкостью 20 л), я пришел к такому выводу о возможных путях движения вперед:

1. Не двигаться вообще, дабы экономить.

2. Двигаться еле-еле - согласно домашнему бюджету.

3. Тот же бюджет вкладывать в новые технические решения.

4. Бросить все и заняться игрой в ... домино. Ну нет, это не для меня!