Союз винта и корпуса

К. С. Константинов, Журнал "Катера и Яхты", №6 (082), 1979г.

В последнее время, особенно в связи со все более жесткими требованиями к экономичности эксплуатации маломерного флота, все чаще водномоторникам приходится обращать внимание на такие «мелочи», мимо которых они легко и не задумываясь проходили раньше.

Обросшее после долгой стоянки днище, вмятины или отслоившаяся краска на нем, лишние килограммы грязи и ненужного багажа, чрезмерно «заглубленный» мотор, неправильно выбранный угол его наклона или неподходящий гребной винт, даже плохо прибранный тент или чересчур высокое стекло, — все это вносит свой, на первый взгляд незначительный, вклад в иногда довольно внушительную общую сумму бесполезных затрат мощности, напрасно сожженного горючего.

Публикация статьи «Потерянные силы» (см. «КиЯ» № 41), в которой отмечалось большое значение правильного подбора винта в каждом конкретном случае, для многих даже опытных судоводителей-любителей стала неожиданным откровением.

Например, сравнительные замеры скорости одного и того же «Прогресса» с одним и тем же мотором «Вихрь-М», снабженным штатным винтом, а затем — винтом уменьшенного шага (240 мм), наглядно показали скрытые возможности роста скорости и повышения экономичности плавания даже самого популярного и, казалось бы, изученного сочетания лодки и мотора.

Если в первом случае мотолодка с четырьмя человеками на борту едва дотягивала до скорости 18,5 км/ч, то с винтом уменьшенного шага при той же нагрузке уверенно глиссировала со скоростью 29,2 км/ч, причем расход горючего оставался на прежнем уровне!

Здесь было над чем серьезно задуматься: при штатном винте, оптимальном для одних условий, в других условиях, в частности — при большой загрузке, и скорость получалась меньше, и путевой расход топлива выше!

Как ни покажется странным, но в инструкции по эксплуатации «Прогресса» как раз и указана скорость 30 км/ч с 25 л. с. и полной нагрузкой. Похоже, что подавляющее большинство судоводителей-любителей — капитанов широко распространенного «Прогресса» даже не замечает того, что при большой нагрузке их лодка дает только 2/3 гарантированной заводом скорости!

С другой стороны, самый разброс верхних значений скорости, достигнутых при, казалось бы, одинаковых условиях (лодка и мотор — серийные, нагрузка — паспортная), говорит в первую очередь об огромном значении многих мелких и немелких «случайных факторов», включая, например, колебания фактической мощности двигателя в пределах допусков.

А все ли капитаны знают точные значения фактической скорости своей лодки? Грамотный судоводитель-любитель тем в первую очередь и отличается от «неграмотного», что не ограничивается впечатлениями — «с ветерком», «хорошо», «плохо», а знает точно скорости хода при различных условиях эксплуатации, а также соответствующие числа оборотов двигателя и расходы топлива (в час и на 1 км пути), помнит, какой именно гребной винт стоит у него на моторе в данный момент. Подчеркнем попутно особую важность постоянного контроля числа оборотов коленчатого вала двигателя: ведь только при номинальных оборотах происходит полная отдача мощности!

Проблеме подбора оптимального винта для конкретной серийной лодки и наиболее подходящего для нее мотора уже посвящались публикации в «КиЯ». Читатели, наверное, помнят статью «Мотолодка «Прогресс» плюс мотор «Вихрь-30»" в № 57 сборника; в ней давались конкретные рекомендации выбора винта для этого сочетания лодки и мотора, был приведен рабочий чертеж такого винта для его изготовления своими силами. На этом примере авторы статьи М.М. Буньков, В.Н. Гринпресс и Ю.M. Садовников показали, что, если знать кривую буксировочного сопротивления корпуса мотолодки, мощность мотора, частоту вращения гребного вала и кривую буксировочного сопротивления подводной части самого мотора (см. «КиЯ» № 72), расчет скорости и определение соответствующих элементов винта становятся довольно простыми: при желании наиболее полно использовать имеющиеся скоростные возможности любители вполне могут сделать эти расчеты сами (поможет им в этом и статья в «КиЯ» № 46.)

Некоторые водномоторники замечали, например, что одна и та же лодка под разными моторами одинаковой мощности ведет себя по-разному: скажем, налегке лучше «бежит» под 25-сильной «Москвой-25», а с полной нагрузкой — с 25-сильным «Вихрем-М». Бывают и вовсе «не понятные» случаи, когда две практически одинаковые и по размерениям и обводам лодки отличаются по поведению под одним и тем же мотором. Такие отличия особенно заметны на соревнованиях на приз «КиЯ».

Хорошей иллюстрацией к вопросу о том, что может дать использование резервов всего комплекса «лодка — мотор - винт», служат результаты
соревнований по водно-моторному спорту на приз сборника, особенно — гонка с полной паспортной нагрузкой. Заводские гонщики, имеющие по правилам гонок возможность заменять на моторах только гребные винты и свечи, добиваясь оптимальной центровки и установки мотора, что под силу большинству судоводителей-любителей, выжимают из серийной техники значительно больше того, что обещано в паспорте лодки. Например, изготовители «Сарепты», гарантируя потребителю скорость с полной нагрузкой под двумя «Вихрями-М» 35 км/ч, смогли на трассе гонок (в 1978 г.) добиться средней скорости 38,52 км/ч. Изготовители лодки Обь-М, гарантируя с 30-сильным двигателем и полной нагрузкой 30 км/ч, показали на той же трассе среднюю скорость 37,45 км/ч!

Еще более ощутимых результатов добились в этом году в Лиепае моторостроители из Куйбышева: «Днепр» команды КМПО имени Фрунзе с полной нагрузкой под «Вихрем-30» показал скорость 40,11 км/ц, в то время как гарантированная заводом скорость равняется 34 км/ч.

Не следует забывать, что все это — скорости средние, показанные на круговой 5-мильной дистанции во время гонки; ясно, что они всегда будут существенно ниже максимальных скоростей, развиваемых при заводских испытаниях — на коротком (не более 1 км) прямом мерном участке да еще, как правило, в условиях, близких к идеальным!

Подобные наблюдения наталкивают на мысль, что существует некий счастливый «союз» конкретной лодки, конкретного мотора и винта, некоторое наилучшее сочетание из всех возможных и даже, на первый взгляд, равных сочетаний. Так ли это?

Кораблестроители отвечают: безусловно, так. Корпус судна и движитель— гребной винт — это единый гидродинамический комплекс, совершенство которого оценивается величиной так называемого пропульсивного коэффициента. Судоводителю-любителю важно помнить, что не стоит рассчитывать на рост фактической скорости лодки только за счет увеличения мощности двигателя— замены одного мотора другим, более мощным. Более экономичный путь — одновременно добиваться, с одной стороны, увеличения эффективного упора винта и повышения этим пропульсивного качества, а с другой стороны, всеми возможными способами снижать буксировочное сопротивление своего судна.

С возрастанием скорости приходится преодолевать все большее сопротивление воды движению лодки. Известно, что при установившемся движении упор гребного винта Р равен полному (буксировочному) сопротивлению R. Теоретически задача грамотной эксплуатации маломерного судна и сводится к тому, чтобы судно всегда использовалось при наименьшем буксировочном сопротивлении. Подбором оптимальных сочетаний корпусов конкретных — серийных — глиссирующих мотолодок и серийных подвесных моторов с конкретными штатными винтами и вполне конкретными формами подводных частей профессионалы-кораблестроители занимались еще очень мало.

О первых шагах в этом важном направлении упоминали авторы статьи «Натурные испытания: лодка — мотор — винт» В. А. Баснин, А. И. Костров, В. С. Чукин. «Не секрет,— писали они, сокрушаясь, — что в настоящее время штатный винт подвесного мотора оптимален лишь для ограниченного круга серийных лодок, да и то в довольно узком диапазоне скоростей». Ими еще раз, например, было подтверждено, что штатный винт «Вихря-М» (D = 240 мм; И = 300 мм) обеспечивает использование мощности мотора на 90—100% только в диапазоне скоростей примерно от 45 до 60 км/ч. А ведь такие скорости при мощности 25 л. с. могут быть достигнуты лишь на небольших и облегченных лодках,

на которые установка подобного мотора в 25 л. с. оказывается недопустимой по соображениям безопасности!

Анализировались и экономические показатели ряда отечественных подвесных моторов.

Словом, затронутая тема не нова, но в последнее время она приобрела еще более актуальное значение.

Определенный опыт высокоэкономичной эксплуатации серийных лодок с серийными моторами уже накоплен: в первую очередь этим вопросом занимались сами заводы, изготавливающие лодки и моторы. По идее, высказанной читателями, редакция обратилась на ряд таких предприятий с просьбой рекомендовать наилучшие — с учетом экономических показателей — сочетания лодка — мотор, выявленные в процессе заводских испытаний.

Как сообщили конструкторы Казанского авиационного завода имени С. П.

Горбунова, оптимальным подвесным мотором для выпускаемых предприятием мотолодок «Казанка-5» и «Казанка-5М» является мотор «Вихрь-М». С этим мотором и гребным винтом с шагом 270 мм указанные мотолодки с полной нагрузкой (рис. 1) развивают скорость 34 км/ч. Расход топлива составляет соответственно 0,280—0,300 л/км. Максимальной скорости можно достичь при уменьшении нагрузки и установке двух моторов — «Вихрь-М» и «Вихрь-30». С таким вариантом моторной установки и винтами с шагом 380 мм «Казанка-5» с водителем и одним пассажиром на борту показывает скорость 52 км/ч.



Воронежский авиазавод считает, что для их «Воронежа» одинаково хорошо подходят «Вихрь-М», «Нептун-23» и «Привет-22». В приводимой таблице 1 даны результаты, полученные при подготовке заводской команды к соревнованиям на приз сборника.



По мнению Волгоградского судостроительного завода, оптимальным подвесным мотором для мотолодки «Сарепта» является «Вихрь-30». С таким мотором мотолодка устойчиво глиссирует с четырьмя пассажирами на борту со скоростью 30 км/ч. Расход топлива при этом составляет 0,366 л/км. При эксплуатации же «Сарепты» под менее мощным мотором «Вихрь» будет оптимальным винт с шагом 240—264 мм, с которым лодка глиссирует с тремя пассажирами. При всех других вариантах силовой установки лучше использовать штатные винты.

Для достижения «Сарептой» наивысшей скорости были использованы двухлопастные винты H=350, D = 230, с дисковым отношением 0,55. Эти винты испытывались при силовой установке из двух «Вихрей» с нагрузкой два человека плюс 70 кг топлива. Удалось достичь скорости 53,3 км/ч. В табл. 2 и иа рис. 2 приведены результаты замеров скорости и расчетные значения расхода горючего.





Рекомендации изготовителей мотолодки «Крым» удачно выражены в виде зависимостей, приведенных на рис. 3.



В следующих номерах редакция намерена продолжить публикацию подобных сведений и по другим сочетаниям лодок и моторов.

Совершенно очевидно, что для грамотной эксплуатации лодки судоводитель должен каждый раз учитывать и конкретную нагрузку ее в данном рейсе, и метеообстановку, и центровку, и ряд Других факторов. Советуем обращать внимание на все публикации по этим «мелким» и «частным» вопросам.

В данном номере печатается, например, статья о мультипитче, осваиваемом Черноморским заводом. Думается, что судоводители, регулярно читающие сборник, будут в состоянии правильно оценить возможности, которые дает применение такого винта с изменяемым соответственно нагрузке и достижимой скорости шагом. Использование мульти-питча — один из важных резервов повышения экономических показателей комплекса лодка — мотор — винт.

Наконец, здесь же публикуется интересная работа иркутского судоводителя-любителя В. С. Кулешева, установившего на своем катере
управляемые транцевые плиты. Выполненные им расчеты показывают, что установка подобных плит экономически целесообразна и на многих моторных лодках, особенно на тех из них, которые эксплуатируются при значительной нагрузке и недостаточной мощности мотора. И здесь может быть получен выигрыш в скорости, расходе топлива на 1 км пути.

Цель настоящей статьи будет достигнута, если наши судоводители, с одной стороны, получат какие-то новые конкретные данные для непосредственного использования, а с другой, — еще раз обратят внимание на то, что важно иметь в виду весь комплекс факторов, влияющих и на скорость и на экономические показатели. Здесь мелочей нет!