Как изменить шаг гребного винта

Несколько лет назад я потерпел «кораблекрушение» — погорел — и сразу лишился всего: и судна (алюминиевый катамаран), и мотора (переделанный из двигателя от «Явы-50»). Некоторое время находился в трансе, однако отказаться от «жизни на воде» не мог. Поскольку покупная продукция меня не устраивала, решил «повторить» катамаран и мотор, переделав двигатель от бензопилы марки «Урал2Т электрон».

А «споткнулся» я на гребном винте. Предыдущий винт был сделан из винта от мотора «Москва-10» — обрезал по диаметру до 160 мм (шаг — 185 мм). Но мотор уже не производился. Встал вопрос: как быть? Перебрал все известные мне способы изготовления гребных винтов — ни один не подходил: всюду требовались изготовление модели и формы, литье.

Размышляя об изготовлении винта регулируемого шага (чем черт не шутит?), рассудил: ведь изменение шага получают поворотом лопастей, и если не поворачивать лопасть, а «вдвинуть» ее в ступицу, т. е. переместить сечения с меньшим углом наклона в зоны, где они должны иметь больший угол наклона? Результат — уменьшение шага и диаметра винта, что и требовалось.

Ниже приведу в качестве примера выполненный мной расчет глубины «вдвигания» и ширины реза, который следует проводить перед разрезанием исходного винта для получения нужного шага.

В качестве исходного взят трехлопастной винт левого вращения от «Ветерка-12» с шагом Н=225 мм и диаметром D=210 мм.

Мне же нужен винт с шагом Н₁=190 мм и диаметром D₁=160 мм.

1. Определяем угол наклона лопасти (см. рис.) в сечении r=0.6R=0.6·105 = 63 мм (нельзя вводить в расчет R₁, так как это — размер подрезанной лопасти):

2. Находим сечение лопасти исходного (непеределанного) винта (rx), в котором угол наклона лопасти α₁=26°:

3. Определяем величину «выдвигания» как разность (г_х—r):

4. Ширину реза S определяем из треугольника acb, где угол с равен 60°:

Диаметр получаемого неподрезанного винта D=190 мм.

Это даже не изготовление, а скорее доступная для многих корректировка шага и диаметра винта заводского производства.

Технология изготовления винта нужного диаметра и шага такова:

• приобретаем винт (допустим, трехлопастной, левого вращения) заведомо большего, чем требуется, шага и диаметра;
• на фрезерном станке (после точной разметки на делительной головке) ступицу винта разрезаем по образующим цилиндрической поверхности ступицы на всю толщину стенки. Предварительно из ступицы выпрес-совываем резинометаллическую втулку;
• полученные три сектора ступицы с лопастями сводим до соприкосновения по плоскостям реза, туго обматываем мягкой проволокой или скрепляем хомутами на винтах; торцы секторов выравниваем в одну плоскость; проверяем угловое расстояние между лопастями (120°);
• скрепив между собой сектора ступицы, свариваем по всем линиям соприкосновения. Провар должен быть по возможности глубоким;
• полученный винт нужного шага обрезаем на станке до требуемого диаметра;
• ручной опиловкой скругляем криволинейно-треугольную форму наружной поверхности ступицы, получившейся в результате уменьшения ее диаметра;
• сверлим в ступице отверстие нужного диаметра, в которое запрессовываем новую втулку для гребного вала.

Что такое шаг винта лодочного мотора?

27 Фев 2019 | 17:33     

Важно! Если вам нужен новый гребной винт, вы можете приобрести его в нашем интернет-магазине Лодки Деда Мазая, с быстрой доставкой и консультацией по всем вопросам.

Шаг винта — что это?

Разберемся, что собой представляет такой показатель, как шаг винта. Под шагом винта стоит понимать определенное расстояние, которое способен пройти винт, совершая полноценный оборот. Измеряется этот показатель в дюймах. Винт, который имеет большой шаг, способен развивать значительную скорость, а лодки с внушительной грузоподъемностью имеет меньший шаг.

К примеру, если коленвал двигателя совершит одинаковое количество оборотов, винт лодки может пройти меньшее расстояние. Если сравнивать с автомобилем, это все равно что проехать путь на низкой передаче – скорость авто будет меньше, а тяга при этом станет выше. Среди характеристик, более важная отведена именно скорости винта. Важно, чтобы лодка удачно выходила на глиссирование, тогда мотор сможет достичь максимально возможных оборотов. То есть, в этом случае скорость лодки достигнет своего максимума.

Как определить шаг винта лодочного мотора

Внимательно посмотрите на грань лопасти, и вы заметите, что это не прямая плоскость, а выгнутая по определенному алгоритму. К примеру, если подвижно закрепить горизонтально расположенную деревянную планку на вертикальном упоре, раскрутить ее при этом поднимая с не изменяющейся скоростью вверх, то любая точка планки будет двигаться по винтовой траектории, а их множество образует винтовую поверхность. Конец планки будет двигаться при этом по поверхность цилиндра с радиусом, равным длине планки, образуя направляющую винтовой поверхности. Подобную форму и имеет каждая лопасть гребного винта.

Если сделать развертку цилиндра на бумаге, то направляющая будет выглядеть, как наклонная прямая. Таким образом, расстояние от точки А до точки В (см рис) и называется шагом винта. А угол V называется шаговым углом.

Вернемся к эксперименту с планкой. Не подлежит сомнению, что, если вращать и поднимать ее с одной и той же скоростью, то каждая точка планки будет подниматься на одну и ту же величину. Но при этом шаговый угол для двух разных точек будет разным. Чем дальше от оси вращения, тем меньше будет угол.

Чтобы замерить шаг винта самостоятельно, можно также воспользоваться цилиндриком с иголкой, листом бумаги и угольником. Установив острие на листе, нужно циркулем прочертить часть окружности с радиусом, равным 0,6 R, где R — наибольший радиус винта. Теперь необходимо в центр прочерченной дуги установить иглу цилиндрика, с каждой стороны лопасти приставляют угольники так, чтобы они пересекали начерченную дугу. Точки пересечения отмечают карандашом, одновременно замеряют, на какой высоте от поверхности листа находятся соответствующие точки на лопасти. Теперь можно убрать винт, он больше не понадобится.

Как измерить шаг винта лодочного мотора

Диаметр винта.

Вот первое определение: диаметр гребного винта — это диаметр окружности, которую проходит точка на лопасти, максимально удаленная от оси.

Чтобы узнать этот размер, нужно установить деревянный цилиндрик с диаметром, подходящим под посадочное место вала, найти центр цилиндра и установить острый наконечник (иголка от циркуля, обломок гвоздя и т. д.). Далее следует перенести винт на плотную бумагу, воткнуть в нее острие цилиндра.

После необходимо вооружиться металлическим или обычным чертежным угольником. Уперев в лист прямой угол, перенесите проекцию нескольких точек лопасти, наиболее отставленных от оси, на лист. Теперь снимите винт с бумаги и определите, какая из точек находится на самом удаленном от оси расстоянии. Для этого удобно использовать циркуль. Раствор циркуля показывает радиус винта, соответственно, чтобы найти диаметр, необходимо удвоить его значение.

Если вам необходимо замерить диаметр побывавшего в употреблении, то описанную операцию стоит провести для каждой лопасти, потому что возможен неравномерный износ или сколы по краям элементов.

Подбор гребного винта для лодочного мотора.

Для переключения передач недостаточно использовать только редуктор подвесного мотора. Если вы хотите использовать на полную мощность мотор лодки, необходимо внимательно подойти к выбору гребного винта, который позволит достигнуть:

• оптимального выхода на глиссирование;

• максимальных оборотов, которые возможны для данного типа мотора;

• максимально возможной скорости или грузоподъемности (зависит от конкретной цели).

Правильно подобранный винт, позволяет сэкономить топливо, снизить шум, создаваемый мотором, а также способствует увеличению его ресурса.

Как правильно подобрать винт.

Прежде всего, стоит определить, какая перед вами стоит задача – хотите ли вы увеличить скорость и улучшить выход в глиссер, или же вас интересует возможность большей грузоподъемности для лодки. Одновременно максимально увеличить все эти показатели за счет одного лишь винта не представляется возможным, однако вы можете выбрать такой винт, который позволит удачно сбалансировать все важные показатели. Можно подобрать один винт с оптимальными показателями или же купить несколько винтов и возить их с собой. Однако, как показывает практика, менять винты в процессе не всегда удобно. Существуют также винты, которые способны изменять свой шаг, в зависимости от требований. Но сегодня мы разберем другие варианты винтов, которые отличаются по своим показателям.

Итак, какой винт лучше приобрести – из стали или из алюминия? Давайте разбираться.

Преимущества винтов из стали.

Стальные детали отличаются лучшим КПД, если сравнивать с алюминиевыми – это связано с тем, что стальные лопасти имеют меньшую толщину, а крыльчатка имеет более сложное строение. Винты из стали менее подвержены кавитации, что непосредственным образом сказывается на их скорости – в сравнении с алюминиевыми агрегатами, они развивают большую скорость (примерно на 5-7%).

Стальной винт имеет высокий уровень прочности, поэтому он не стирается и не повреждается при контакте с песчаным дном. Винт не деформируется даже при ударе об дно, он не подвергается коррозийным процессам из-за длительного нахождения в воде.

Недостатки винтов из стали.

Основной минус – высокая стоимость. Винты из стали обойдутся вам несколько дороже, чем их алюминиевые аналоги. Также важный недостаток – при сильном ударе возможно повреждение и деформация редуктора, несмотря на то, что сам винт может остаться без повреждений.

Преимущества алюминиевых винтов.

Винты из алюминия стоят сравнительно недорого, особенно это касается неоригинальных деталей для моторов Suzuki, Yamaha, Honda и многих других. В случае повреждения винты из алюминия можно отремонтировать. Алюминиевый винт весь удар возьмет на себя, зато сохранит более важные и дорогостоящие части двигателя.

Недостатки винтов из алюминия.

По сравнению со сталью, алюминий – более мягкий материал, который при ударе о песчаное дно деформируется, на поверхности винта появляются выщерблены, что мешает набирать скорость и существенно уменьшает КПД. В результате столкновения с небольшими препятствиями лопасти винта могут погнуться.

Принципы подбора винтов для лодок.

Шаг винта – одна из важнейших технических показателей, которая оказывает влияние на развитие скорости лодки. Шаг винта показывает расстояние, которое способен пройти винт, совершая один полный оборот, измеряется этот показатель в дюймах.

Чем большим будет шаг, тем большим будет упор, создаваемый вращающимися лопастями, а он, в свою очередь, перейдет в энергию движения лодки. Такой показатель, как шаг винта, имеет непосредственное влияние на обороты лодочного мотора. Если шаг мотора меньше, то максимальные обороты будут больше.

Очень важно подобрать винт, чтобы обеспечить максимальные обороты, хорошую скорость и удачный выход на глиссирование. При этом важно, чтобы показатели находились в том диапазоне, который предусмотрен производителем мотора. Таким образом, можно обеспечить оптимальную производительность и избежать преждевременного износа двигателя.

Замена одного гребного винта лодочного мотора на другой объясняется просто. Таким способом изменяют характеристики движения лодки. Разные конструкции гребных винтов дают разные характеристики.

Зачем нужны разные винты

По сути, гребной винт является аналогом трансмиссии (коробки передач), которая используется для регулирования оборотов и скорости автомобиля. Например, заменив винт можно увеличить ускорение, но уменьшить максимальную скорость.

Но если гребной винт не подходит под характеристики лодочного мотора и под нагрузку лодки, даже на максимальных оборотах двигателя отдача будет практически нулевая. Или на малых оборотах лодочный мотор будет перегружаться. Оба варианта приводят к быстрому износу деталей ПЛМ.

Точный подбор гребного винта меняет дело. Правильно подобранный гребной винт обеспечивает оптимальный режим работы мотора. Появляется возможность наращивать тягу, лодку можно приспособить для буксировки различных грузов. К этим преимуществам добавляется ещё и экономия топлива.

Параметры гребных винтов

Основными параметрами выбора являются:

• шаг;
• число лопастей;
• диаметр;
• материал.

Любой производитель маркирует своё изделие. Так, маркировка S-9 ¼ x 10 ¼ Bs.Pro указывает на продукт Suzuki (первый символ S), изготовленный подразделением Bs.Pro. Первая цифра здесь — 9 ¼ диаметр, вторая — 10 ¼ шаг. Все цифровые параметры указываются в дюймах.

Некоторые производители ограничиваются сокращённой информацией, где указывается только диаметр и шаг (например, 8,5х10). Ставят маркировку обычно на внутренней поверхности лопастей, в области ступицы, на корпусе.

Диаметр

Диаметр считается косвенным параметром, который не оказывает существенного влияния на скорость. Поэтому подробно рассматривать его мы не будем.

Шаг винта

Шаг гребного винта – отрезок пути, соответствующий одному полному обороту вала лодочного мотора без учёта проскальзывания. Грубо говоря, это расстояние, на которое винт оттолкнётся за один оборот 360°. Шаг винта лодочного мотора – это самый главный параметр для выбора. Изменение шага на 1 дюйм в сторону увеличения или уменьшения, даёт прирост или сокращение на 150-200 оборотов.

Гребные винты бывают с постоянным и прогрессирующим (переменным, изменяемым) шагом. Второй вариант позволяет изменять шаг, чтобы не носить с собой комплект разных винтов. Но такие винты намного дороже.

Количество лопастей

Самые популярные модели винтов имеют 3 лопасти. Трёхлопастные изделия удовлетворяют по техническим характеристикам в большинстве случаев. Свойства трёхлопастных гребных винтов позволяют подбирать их под разные нагрузки, корпуса лодки и лодочные моторы.

Также применяются гребные винты с 4 лопастями. Благодаря увеличенной площади лопастей они дают большую силу упора (силу тяги). Конструкции с четырьмя лопастями предпочтительны под грузовые цели. Их обычно устанавливают на тяжёлых корпусах лодок или для буксировки. Они дают уверенный выход на глиссирование.

Материал

В качестве материала для производства гребных винтов лодочных моторов обычно применяются:

• нержавеющая сталь,
• бронза,
• сплав титана,
• сплав алюминия,
• пластик.

Самые доступные по цене конструкции из бронзы, алюминия, пластика. Максимально дорогие – титановые и на основе композитных сплавов. Оптимальные для выбора – стальные гребные винты. Они дают хороший КПД за счёт малой толщины лопастей и обладают высокой износостойкостью. В крайнем случае, можно выбрать алюминиевый гребной винт. Этот вариант обойдётся дешевле при условии приобретения оригинальных фирменных изделий. Пластик – неоправданная трата денег.

Как подобрать винт

1. Купить недорогой индукционный тахометр.
2. Выполнить обкатку лодочного мотора (не менее 12 часов).
3. Узнать параметр шага гребного винта (по маркировке) и параметры количества оборотов мотора (по спецификации на мотор).
4. Загрузить лодку по весу, на который рассчитывается дальнейшая эксплуатация судна и под который нужно подобрать винт.
5. Установить нормальный дифферент мотора.

К примеру, на лодке с двигателем мощностью 15 л.с. и диапазоном оборотов 4500-5500 установлен винт 10-го шага. На максимальной скорости движения судна с помощью тахометра замеряют число оборотов мотора. Допустим, прибор показал 5300. В этом случае винт подобран правильно, так как число оборотов не выходит за пределы допустимого диапазона.

Если поменять винт 10-го шага на другую конструкцию с шагом 11, максимальная скорость движения повысится, число оборотов мотора снизится до 5100. Однако при этом снизится тяга и ускорение, для выхода лодки на глиссер потребуется больше времени.

Установка винта с шагом 9 при испытаниях показывает снижение скорости и увеличение силы тяги, максимальной скорости. Число оборотов двигателя возрастает до максимально допустимой границы диапазона (5500). Этот вариант можно применить, но только уже как чисто грузовой – не скоростной.

При установке винтов с шагом 8 или 7 уже отмечается эффект перекрута мотора. Такая работа недопустима, так как ведёт к быстрому износу двигателя. Но если в лодку поместить дополнительный груз, наблюдается выравнивание баланса нагрузки и мощности. То есть, таким образом можно подбирать винт под конкретные условия передвижения.

Заключение

Практика показывает, что правильным решением будет иметь под рукой два-три разных по конструкции гребных винта под разные нужды. Каждый из них рассчитан на работу при разных условиях загрузки.

Соответственно, придётся иметь и комплект инструментов для крепления. Как альтернативный вариант стоит рассмотреть возможность применения конструкций гребных винтов с изменяемым шагом.