Методы измерения шага гребного винта
Шаг каждого радиального сечения лопасти Н i можно выразить общей формулой
H i = 2πR i tgv i (1)
Наглядное представление о шаге развернутого на плоскость сечения лопасти Н дает шаговый треугольник, основанием которого является дуга окружности 360°, имеющая длину 2πR i ( рис. 43 ).
1 метод определения шага гребного винта
Из вершины сектора на 4-5 радиусах проводят части окружностей до пересечения их в точках m и n с лучами сектора. Совместив вершину сектора с осью винта, установленного горизонтально нагнетающей (кормовой) поверхностью вниз, при помощи отвесов измеряют отстояния точек m и n от соответствующих точек m’ и n’ на нагнетающей поверхности лопасти и находят разность этих отстояний
Шаг каждого сечения лопасти можно вычислить по формуле
Н i = h i 360º / αº. (3)
Если угол при вершине сектора принять равным 36°, формула (3) еще более упростится и примет вид
Чтобы повысить точность замера шага, угол при вершине сектора целесообразно принимать возможно большим — 45° или даже 60° (если, конечно, позволяют ширины сечений лопасти винта). В этих случаях шаг сечений лопасти будет составлять
Н i = h i 360° / 45° = 8 h i (5)
или
Н i = h i 360° / 60° = 6 h i (6)
При этом лучи сектора должны проходить на некотором расстоянии от краев лопасти. Измерения и расчет шага по одной из формул (3)-(6) следует произвести для всех лопастей и найти среднее арифметическое значение шага каждого сечения. У гребных винтов постоянного шага значения Нi на всех сечениях должны быть примерно одинаковыми. У винтов с радиально переменным шагом измеренный шаг должен плавно изменяться вдоль радиуса.
2 метод определения шага гребного винта
Этот метод также основан на общей формуле (1). Здесь (согласно предложению Б. Григорьева) измеряются не углы наклона сечений лопасти, а только радиус одного сечения Rx, расположенного под шаговым углом ν = 45°. При горизонтальном положении гребного винта это сечение легко найти при помощи гибкого пластикового треугольника с углами при гипотенузе 45°. Изогнутый по окружности радиуса Rx треугольник нужно наложить гипотенузой на нагнетающую поверхность лопасти таким образом, чтобы верхний катет а — b стал горизонтальным. Вблизи искомого радиуса Rx при помощи рейки и отвеса (если нет более совершенного разметочного приспособления) на лопасти следует пробить одну-две винтовые линии ( рис. 45 ).
Это поможет более правильно изогнуть треугольник и более точно определить местоположение сечения лопасти, имеющего угол наклона 45°. Поскольку для найденного сечения tgν = tg45° = 1,0, формула (1) после подстановки известных значений π и ν примет совсем простой вид:
H45 = 2Rx tgν = 6,28Rx. (7)
Измерив указанным образом величины радиуса Rx на всех лопастях винта, по формуле (7) находят шаг каждой лопасти, а затем и шаг всего винта. Аналогичным образом можно измерить шаг еще на двух радиусах, лопастные сечения которых имеют шаговые углы 60° и 30°, а шаг винта определяют по формулам:
Н60 = 6,28 Rx tg60° = 10,88 Rx; (8)
Н30 = 6,28 Rx tg30° = 3,63 Rx; (9)
При помощи данного приспособления можно получить более или менее достоверные результаты лишь применительно к гребным винтам постоянного шага.
Простейший измеритель шага гребного винта
Метод, предложенный В. Полкановым состоит в том, что из толстой фанеры вырезают сектор с углом между сторонами 36° ( рис. 46 ). Отверстие в вершине сектора вырезается примерно на 2 мм больше диаметра отверстия в ступице. Если шаг замеряется на установленном на гребной вал винте, отверстие нужно сделать несколько больше гайки гребного винта или нарезной части вала. На секторе наносятся части окружностей «а» и «б» на 3-4 радиусах. Для определения шага сектор плотно прижимается к ступице, так, чтобы центр отверстия ступицы совпадал с вершиной угла сектора.
Как замерить диаметр и шаг винта
Обращается к вам постоянный подписчик «КиЯ» В. Н Чернов (г. Апатиты) с просьбой ответить на два интересующих меня вопроса: как определить диаметр гребного винта? что такое шаг винта и как его измерить?
Диаметр гребного винта D это наибольший диаметр диска, ометаемого концами лопастей винта при его вращении.
Чтобы его измерить, нужно в отверстие в ступице для вала вставить цилиндрическую деревянную пробку, найти на торце пробки ее центр, и наколов шилом, вставить в углубление обломок иголки либо иголку от чертежного циркуля так, чтобы ее острие выступало над торцом на 1—1,5 мм. Затем нужно положить лист плотной бумаги на ровную поверхность стола и поставить сверху винт, проколов бумаг) центровой иголкой.
Взяв разметочный металлический угольник (можно воспользоваться и обычным чертежным треугольником), переносят проекции нескольких самых крайних точек с края лопасти на бумагу, помечая их положение карандашом. Затем снимают винт и находят наиболее удаленную от центра из помеченных точек (это можно сделать при помощи циркуля). Удвоив этот размер, получают диаметр гребного винта.
Если измеряется бывший в эксплуатации винт, то эту процедуру рекомендуется проделать для всех лопастей, так как возможна разность радиусов различных лопастей вследствие износа или повреждения тонких кромок.
Теперь о шаге. Глядя на гребной винт, вы легко можете обнаружить, что лопасти представляют собой не просто лопатки с плоской нагнетательной стороной, а они изогнуты по сложной винтовой поверхности. Такую поверхность можно получить, если, например, вращать горизонтальную линейку вокруг вертикальной оси и одновременно перемещать ее с постоянной скоростью вверх. В результате такого движения каждая точка линейки образует винтовую линию, а совокупность этих линий дает винтовую поверхность. Конец линейки опишет на цилиндрической поверхности с радиусом R направляющую винтовой поверхности.
Если развернуть цилиндр на плоскость, то направляющая предстанет в виде наклонной прямой. Расстояние АВ, очевидно, представляет собой путь, который прошел конец линейки за один полный оборот. Эта величина и является геометрическим шагом винтовой поверхности Н, а угол v называется шаговым углом.
На практике при изготовлении и проверке гребных винтов применяют шаговые угольники.
Очевидно, если вращать линейку с постоянной частотой вращения и перемещать ее с постоянной поступательной скоростью, то величина шага на каждом радиусе будет одинаковой — каждая точка линейки поднимется за один оборот вокруг оси на одну и ту же величину. А вот шаговый угол для каждого радиуса будет разный: чем ближе к оси, тем больше этот угол. Это легко установить, сравнив угол наклона лопасти к столу у ступицы и у внешнего края лопасти.
Для замера шага винта можно воспользоваться той же пробкой с иголкой и угольником. Наколов острием иголки центр на бумаге, из неге описывают циркулем дугу радиусом 0,6R — наибольшего радиуса винта. Установив винт снова иголкой в центр, к обеим кромкам лопастей приставляют чертежный угольник таким образом, чтобы его ребро с делениями стояло на прочерченной дуге и прикасалось к кромке лопасти. На дуге в месте пересечения ее с ребром угольника отмечают точку, одновременно замеряют высоту от поверхности стола до входящей и выходящей кромок лопасти. Вновь сняв винт, соединяют прямыми линиями полученные точки на дуге и транспортиром измеряют центральный угол α. Искомый шаг определяется расчетом по формуле:
Определение шага винта лодочного мотора
Любая двигательная деятельность на судах становится возможной только при наличии вращательного элемента, создающего тягу при давлении на воду. Гребной винт в это время передает силу, действующую при этом, мотору, который, как правило, закреплен на лодочной конструкции. Чем больше движений на водной глади он сделает за определенный промежуток времени, тем выше будет скорость лодки. При этом размеры, внешний вид и форма должны полностью соответствовать требования определенной лодки, а именно ее физическим возможностям.
Сделав покупку винта, не зная его габаритов, параметров или не имея паспорта, можно ошибиться с выбором правильного, значительно навредив мотору. Помимо этого, перед тем как установить обновку, важно сделать тест на определение его шага.
Шаг винта – это расстояние в осевом направлении, которое может пройти хорда сечения лопастей при определенном угле установки за одно вращение. Визуально это легко изображается, если представить, что вода – это древесина, а лопасти – это шуруп.
Как определить шаг винта лодочного мотора
Для того, чтобы определить шаг винта, необходимо осмотреть все грани лопастей. Благодаря этому действию можно увидеть, что грань – это не ровная плоскость, а согнутая по определённому алгоритму. Например, если в движении закрепить горизонтально расположенную планку из дерева на вертикальном упоре, параллельно раскручивая ее и поднимая с единой скоростью, то и любая точка, расположенная на планке, будет двигаться по траектории. Множество таких траекторий создают винтовую поверхность. При этом конец планки будет вращаться по поверхности цилиндра с тем радиусом, что имеет равное значение в сравнении с ее длиной. Вместе они образуют направляющую поверхности.
Если представить все это на листке бумаги, то направляющая будет визуально выглядеть как прямая с небольшим наклоном. Следовательно, общее расстояние между двумя точками А и Б будет носить название винтового шага. А расстояние между точками Б и В будет называться шаговым углом (рис.1).
Таким образом, если вращать планку, поднимая с единой скоростью, то каждый раз все точки на планке будут подниматься на единую величину. Но шаговый угол для каждой из точек будет различным. То есть чем дальше планка будет располагаться от вращающейся оси, тем ниже будет величина угла.
Для самостоятельного замера винтового шага можно использовать цилиндр, иголку, циркуль, угольник и лист бумаги А4. Для начала необходимо установить остриё на бумаге, далее циркулем начертить окружность с тем радиусом, что будет составлять 0,6 R. В данном случае величина R является наивысшим радиусом угла. Затем в центр начерченного круга ставится цилиндр, по всем сторонам лопастей ставятся треугольники таким образом, чтобы образованная дуга была пересечена. Точки пересечения помечаются карандашом, при этом сразу же измеряют величину высоты, на которой находится соответствующие точки на самих лопастях (рис. 1).
Какими бывают моторные винты
На различных судах существуют гребные винты фиксированного шага, коротко обозначающиеся ВФШ. Их производство осуществляется путем выработки единой детали, литой, сварной, штампованной.
В состав основных элементов входят такие детали как:
Самая нижняя часть лопастей, которая соединяет их со ступицей, имеет название корнем лопасти, а верхняя, соответственно, вершиной. Та поверхность, что повернута к корпусу судна, называется засасывающей поверхностью, а обратная сторона – нагнетающей. Как раз соединение этих двух сторон создает кромки лопастей (рис.2).
Также бывают винты регулируемого шага, способные влиять на разворот лопастей в нужную сторону. В данном случае лопасти способны принимать положение «полный вперед» и другие команды. Следовательно, в зависимости от того как развернуты лопасти судно может ехать вперед, остановиться, дать задний ход.
Подбор гребного винта для лодочного мотора
Для того, чтобы переключать передачи мало применять лишь силу редуктора подвесного мотора. В данном случае следует правильно подобрать гребной винт, чтобы получить максимальную мощность и выдержку мотора.
Правильно подобранные детали способствуют:
Следовательно, правильно выбранная деталь мотора во многом влияет на качество и срок службы лодки.
В зависимости от требований, нужно выбрать какой именно материал подойдет:
Важно заранее определиться с приоритетами, так как выбор обоих вариантов невозможен. При этом есть возможность таким образом подобрать моторную деталь, что получится сбалансировать желаемое. Но так как его замена – процесс достаточно сложный и трудоемкий, важно заранее выбрать самый подходящий.
Достоинств винтов из нержавеющей стали
Лодочные винты, сделанные из нержавеющей стали, имеют более высокую цену, чем прототипы из алюминия и других материалов (рис.4). Тем не менее, срок эксплуатации, выносливость, а также эффективность во время движения у них значительно выше.
Значимым достоинством является плотность металла, не позволяющая винту сгибаться при малейшем повреждении. Также в случае обнаружения повреждений при наезде на песчаной или каменистое дно, их можно исправить, восстановив изначальный вид детали.
Недостатки винтов из стали
Самым главным и весомым минусом является завышенная стоимость, значительно превышающая цену аналогов.
К примеру, алюминиевые образцы имеют более низкую цену. Помимо этого весомым недостатком стали является вероятность повреждения при сильном ударе обо что-либо, несмотря на то, что нередко все повреждения легко устраняются выправлением (рис.5).
Зачастую сам стальной винт может остаться целым, но спровоцирует значительные повреждения у редуктора, что в конечном итоге повлияет на общую работу мотора.
Преимущества алюминиевых винтов
Как уже говорилось ранее, алюминиевые винты превосходят стальные в плане своей стоимости (рис.6).
В особенности это прослеживается в каталогах, представляющих на продажу неоригинальные детали, сделанные под популярные фирмы: Honda, Suzuki, Mercury. Как правило, в случае удара или столкновения он берет именно на себя всю силу удара, сохраняя при этом более значимые моторные детали.
Недостатки винтов из алюминия
Главным недостатком является состав материала, являющийся по консистенции более мягким, что способствует повреждению каркаса при столкновении с песчаным дном (рис.7).
От столкновения на винтовой поверхности могут образоваться выщерблены, значительно ослабевающие потенциальный набор скорости, сильно снижающие коэффициент полезного действия. Не менее значимым недостатком является возможность погнуть лопасти винта от столкновения с любым днищем. В данном случае сыграет немаловажную роль мягкий материал, обладающий пластичностью в сравнении со сталью.
Принципы подбора винтов для лодок
Шаг винта – одна из определяющих технических характеристик, имеющая прямое влияние на время, в течение которого судно может набрать наивысшую скорость (рис.8). Также она демонстрирует расстояние, на которое способен выбранный гребневой винт за 1 полный оборот. Как правило, измерение данной величины происходит в дюймах.
Считается, что чем выше будет винтовой шаг, тем сильнее будет упор, образующийся при вращении лопастей. Сам упор в дальнейшем переходит в энергию, способную влиять на скорость моторной лодки. Следовательно, он оказывает прямое влияние на количество оборотов мотора за определенный промежуток времени. Если сам шаг будет меньше, то снизится и количество оборотов.
Выбирая конкретный вид нужно понимать, что от него будут зависеть практически все моторные и лодочные характеристики. При этом нужно соблюдать значения показателей, которые должны соответствовать требования к определенной модели лодочного мотора. Это поможет стабилизировать на момент движения работу мотора на лодочных судах, заранее избавляя двигатель от скорой поломки.
Важно также помнить, что винты, имеющий широкий шаг, называются более быстрыми, скоростными. Следовательно, те, у которых шаг меньше – грузовыми. Другими словами, он напоминает шаг резьбы на саморезе. Чем больше резьба, тем он быстрее будет вкручиваться в материал, но и усилий придется приложить намного больше, нежели если бы он имел меньшую резьбу. Это говорит о том, что быстрый или скоростной винт не всегда будет влиять на скорость мотора, зачастую наоборот снизит ее. То же самое касается и диаметра винта, способного либо увеличить скорость, либо значительно ее сократить. Поэтому при покупке деталей для мотора важно учитывать даже незначительные характеристики винтов, чтобы получить желаемый результат.
Заключение
Шаг винта – это величина, являющаяся одной из основных составляющих нормального функционирования лодочного мотора. От выбора его материала зависит то, как долго винт прослужит на определенной лодке в определенных условиях, а также какими характеристиками он наделит мотор. То есть в зависимости от того, алюминиевый он или стальной, винт может увеличить скорость лодки, может ее значительно сократить.
Помимо скорости он влияет на работу редуктора в случае получения различных деформаций во время столкновения с песчаным или каменистым дном. В случае с алюминием, редуктор может не пострадать, так как винт возьмет все повреждения на себя. Если это стальная конструкция, то редуктор в зависимости от степени полученных повреждений может получить ущерб, несовместимый с восстановлением.
Таким образом, обновляя детали на моторной лодке, следует внимательнее отнестись к их параметрам, разбираться в свойствах используемого материала, а также знать, что лучше всего подойдет под определенную модель двигателя. Приобретение правильного винта поможет уберечь мотор от множества потенциальных трудностей во время движения.
Как подобрать винт на лодочный мотор?
Неправильный выбор винта повышает риск поломки двигателя лодки. Когда мотор не способен развить заявленную в сопроводительной документации скорость на высоких оборотах, он практически тонет в топливе. Становится высока вероятность деформации подшипников, поршней и других расходников. Все это чревато разрывом в глушителе, заеданием поршня и выводом мотора из строя.
В обратной ситуации, когда обороты вала превышают допустимые, лепестковые клапаны разрушаются, при трении деталей образуется стружка, все элементы быстрее изнашиваются.
Но всего этого можно избежать, если подойти ответственно к выбору винта для лодки. Конечно, при покупке придется опираться на мнение производителя и данные из каталога, но оптимальный вариант подбирается экспериментальным путем. Винты различаются между собой по следующим параметрам: на каждые 2,54 см (1 дюйм) приходится 150-200 оборотов в минуту. Бывает так, что вы установили новый винт, но он замедляет ход. Решением проблемы станет установка устройства с шагом поменьше, чтобы увеличить скорость.
Расчет винтового шага
Что бы рассчитать шаг винта, необходимо знать несколько параметров:
| показатель | значение (об/мин) |
| обороты двигателя по паспорту | 5100 — 5300 |
| максимальный показатель | 5300 |
| результаты опытного заезда | 4300 |
| несоответствие | 100 |
Исходя из данных, что на 1 дюйм приходится примерно 200 оборотов в минуту, можно подсчитать, на сколько дюймов нужно уменьшить шаг:
1000 : 200 = 5.
Таким образом, уменьшение шага на 5 дюймов должно решить проблемы со скоростью.
Практика показывает, что обойтись одним каким-либо винтом нельзя. Для каждой задачи необходима своя модель. Поэтому настоятельно рекомендуется брать с собой в путешествие запасной винт в полном комплекте.
На начальном этапе новоиспеченный владелец судна полностью полагается на винт, установленный производителем. И только с опытом приходит понимание, что, изменяя параметры веса и мощности, можно добиться оптимальной скорости хода при экономном расходе топлива. Поэтому рано или поздно перед владельцем встает дилемма: как выбрать винт, чтобы улучшить характеристики и не обновлять мотор полностью.
Параметры винта
Сегодня винты различаются по нескольким характеристикам. Самый очевидный элемент — количество лопастей. Обычно их бывает от двух до четырех.
Вторая величина — диаметр. Он легко поддается вычислению. Когда у винта четное количество лопастей, нужно найти расстояние между двумя самыми удаленными от оси точками, расположенными на противоположных плоскостях.
Если у винта три лопасти, то следует замерить расстояние от центра втулки до кончика любой лопасти и умножить это число на два.
Величина шага.
Это число обозначает, на какое расстояние переместится винт вперед, пройдя полный виток. Как правило, винты сопровождают маркировкой. К примеру, «10х15», что значит, что диаметр изделия составляет 10 дюймов, а его шаг равен 15 дюймам.
Центральная ось называется «втулка». При помощи втулки винт отцентровывается по отношению к валу. Существуют модели моторов с выхлопными газами. Винт, рассчитанный на эти модели, имеет обойму, удерживающую лопасти.
Лопасти отвечают за создание тяги, выталкивая воду. Таким образом лодка движется вперед.
Геометрия лопасти
По форме лопасти отличаются большим разнообразием. Перечислим варианты, которые больше всего полюбились опытным владельцам судов.
«Круглое ухо» или эллиптические — самый популярный тип. Сочетание тяги и скорости здесь подобрано оптимально.
Если лопасть отходит прямо от втулки или даже перпендикулярно к ней, то такой гребной винт имеет нулевой гребок. Такая модель приподнимает нос над водой, который никак не хочет подниматься при глиссировании. Если плоскость лопасти наклонена от хвостовой кромки винта, то это, так называемый, сильный гребок. Высота подъема носа прямо пропорционально зависит от градуса наклона лопасти.
Серповидные или полусерповидные лопасти имеют прямую выходную кромку. Эта особенность позволяет при небольших оборотах сильно увеличить скорость.
Косые винты закручены в сторону вращения. Это оптимальный вариант для рыбалки на заросшем пруду, потому что водоросли не наматываются на винт.
Алюминий или сталь?
Алюминиевые изделия — самый экономичный вариант. Винт отлично подойдет тем, кому не важна высокая скорость, а предпочтительнее плавный ход на глиссере. Алюминий, который используется для лопастей не подвержен коррозии, но при механическом повреждении может выгнуться. Поэтому лопасти делают более толстыми по сравнению со стальными аналогами, что влияет на скорость судна.
Нержавеющая сталь в несколько раз прочнее алюминия, поэтому винты изготавливают меньшей толщины без потери прочности. Но если гоночный винт с несъемной втулкой ударится о неровность дна или подводную скалу, инцидент скорее всего приведет к разрыву редуктора. Поэтому все чаще выпускают модели с пластиковой втулкой, которая в случае механического повреждения провернется либо слетит с резьбы.
Число лопастей винта.
Возрастание количества и размера лопастей также увеличивает силу, которая толкает лодку вперед. Но также возрастает и сила сопротивления воды. Поэтому изначально обходились наименьшим числом лопастей — двумя.
С приходом новых технологий, материалов изготовления и возможностей создавать многоступенчатое дно лодки, стало допустимым использовать до четырех лопастей.
Четырехлопастной винт наделен рядом достоинств: в силу того, что лопасти противопоставлены друг другу, то винт функционирует более ровно, сокращает время разгона, снижает скорость, при которой лодка переходит на глиссирование и позволяет лучше контролировать расход горючего. При этом, скорее всего, максимальная скорость будет снижена.
Оптимальный вариант для собственного пользования — три лопасти. Такой винт будет служить долго, при этом вы сэкономите значительную сумму при покупке.
Выбор оптимальной модели.
При выборе винта необходимо точно знать, для какой задачи вы его будете использовать. Модель, которая быстро и эффективно выведет лодку на глиссирование, не сможет создать максимальную тягу.
И снова — параметр, который имеет наибольшее значение — количество оборотов мотора. Если ваш мотор набирает максимальные обороты согласно паспортным данным, значит винт подобран идеально. Если фактические показатели тахометра далеки до паспортных значений, необходимо заменить винт, регулируя шаг и диаметр последнего.
Ремонт винта лодочного мотора
Алюминиевые модели нельзя ремонтировать, даже если это простое срезание зазубрин. Дело в том, что для того, чтобы починить что-то, необходимо сперва нагреть материал, но при этом меняется его взаимосвязь молекул и все характеристики.
Винты из нержавейки и композита, наоборот, поддаются ремонту. Разработаны также модели со съемными лопастями, которые легко можно заменить на новые.
Гребной винт — один из ключевых элементов в работе вашей моторной лодки. На нем нельзя экономить деньги, а покупать стоит модель, подходящую под характеристики мотора, и заточенную на выполнение определенных задач.
