Виды гребных винтов, характеристики и правила выбора

Весловий гвинт забезпечує човну поступальний рух. Без нього човновий мотор не зможе переміщати човен і задавати йому напрямок. Тобто саме весловий гвинт є рушієм плавального засобу.

Під час обертання весловий гвинт відкидає потік води в протилежному напрямку відносно ходу човна. Функція веслового валу схожа на роботу насоса, спочатку всмоктуючого, а потім викидаючого потік води.

При обертанні на поверхні лопатей, звернених до носа човна, виникає розрідження, а на поверхні лопатей, звернених до корми, з'являється високий тиск. Ця різниця викликає появу рушійної сили. Вона впливає на лопаті, через вал і підшипник передається безпосередньо корпусу човна або катера.

Різноманіття веслових гвинтів

Веслові човнові гвинти різняться за низкою факторів:

• Кількістю лопатей,
• Кроком,
• Діаметром,
• Дисковим відношенням,
• Матеріалом виготовлення,
• Конструкцією та діаметром ступиці,
• Кількістю шліців втулки.

Маркування гвинтів

Маркування наносять на ступицю або лопаті в дюймових розмірах.

На прикладі Yamaha:

11 1/4 x 15 – G

Перше число вказує діаметр лопатей, друге – крок гвинта.

Деякі виробники додають у маркування кількість лопатей і напрямок обертання гвинта, наприклад:

13x19 3RH, або 3x10-3/8x11 R, де цифра «3» - кількість лопатей, RH або R – праве обертання.

Якщо на гвинті нанесений лише номер за каталогом, наприклад, 3231-100-15, то розшифровка пишеться на упаковці.

Кількість лопатей веслового гвинта

За кількістю лопатей веслові гвинти бувають:

• Дволопатеві;
• Трилопатеві;
• Чотирьохлопатеві. Дволопатеві гвинти частіше встановлюються на малопотужних моторах.

Три- і чотирьохлопатевий гвинт більш поширений на човнових моторах.

Трилопатевий гвинт забезпечує найбільшу швидкість судну. Він однаково добре працює на будь-яких швидкостях, зберігаючи високий ККД і низький рівень вібрації.

Чотирьохлопатевий гвинт забезпечує більш швидкий старт, низький рівень вібрації при використанні з потужним двигуном і плавний хід.

Різниця між трилопатевим і дволопатевим гвинтом в тому, що трилопатевий гвинт має переваги в швидкісних якостях. Чим більша швидкість, тим менш ефективним стає чотирьохлопатевий гвинт.

В той же час чотирьохлопатевий гвинт має кращі характеристики при розгоні та виході на режим глісування. Він застосовується для водних розваг.

Трилопатеві гвинти для підвісних моторів найбільш поширені та популярні, оскільки мають найвищу швидкість і злагоджену роботу. Чотирьохлопатеві мають більш швидке прискорення, кращу тягу, плавну роботу, але меншу максимальну швидкість порівняно з 3-х лопатевим, також на 4-лопатевому гвинті можна досягти економії палива в крейсерському режимі.

Діаметр гвинта

Зовнішній діаметр гвинта – це діаметр кола, описуваного зовнішніми краями лопатей. Більший діаметр застосовується для навантажених і важких човнів. Малий – для легких і швидкісних.

Чим більший діаметр гвинта, тим більше стає упор. За допомогою більшого діаметра гвинта можна збільшити тягові властивості двигуна човна, але втратити в швидкості.

Крок гвинта

Крок гвинта – це відстань, яку пройде гвинт за один оберт у воді. Чим більше крок, тим ця відстань буде більшою. Крок веслового човнового гвинта вимірюється в дюймах. Кожен дюйм кроку дорівнює приблизно 150 +/- 50 об/хв.

Теоретично гвинт з 14-дюймовим кроком за один повний оберт буде переміщати човен на 14 дюймів. Насправді так не виходить. Це відхилення називається «прослизанням».

Розшифровка позначень кроку і діаметра на прикладі човнового мотора Yamaha 15 к.с. Крок гвинта становить 9 ¼ x 11. Цифра «9 ¼» - це діаметр гвинта. У технічних характеристиках це значення завжди пишеться першим.

Наступна за нею цифра «11» є кроком гвинта і вимірюється в дюймах. Це відстань, яку гвинт пройде за один повний свій оберт. Чим більше крок гвинта, тим більш швидкісним вважається весловий гвинт. Але чим менше крок гвинта, тим більш вантажним вважається гвинт.

Гвинт з низьким кроком має краще прискорення і тягу. Гвинт з високим кроком - менше прискорення, але більший потенціал для досягнення високих швидкостей.

Правильно підібраний гвинт дозволить двигуну досягти максимальних обертів, встановлених виробником мотора.

Діаметр і крок гвинта виробники вказують на ступиці або на лопаті. Єдиних стандартів нанесення цієї технічної інформації немає. Всі дані по гвинту дублюються на упаковці.

Прослизання гвинта

Коефіцієнт прослизання веслового гвинта — це відсоткова різниця між реальним і розрахунковим кроком гвинта. Грубо кажучи - це скільки води втекло з лопатей, поки гвинт робив один оберт, тобто величина, обернено пропорційна ККД гвинта.

Найбільше ковзає на малих обертах - більше води встигає втекти від ступиці гвинта до краю лопаті. Тому для зменшення прослизання збільшують діаметр гвинта і/або дискове відношення.

Відповідно, чим швидше крутиться гвинт, тим більше води він штовхає у потрібну сторону (назад), а не розкидає її по сторонах. Тому ж у гвинта з великим кроком вищий ККД.

Прослизання залежить від багатьох величин: від самого гвинта, щільності та в'язкості рідини, форми корпусу, завантаження човна, передавального відношення (яке відповідає за оберти гвинта) та ін. змінні. Мотори різної потужності, що видають однакові оберти на гвинті, покажуть однакове значення прослизання.

Шліцева посадка гвинта на вал

У більшості випадків використовується шліцева посадка гвинта на весловий вал. Різні виробники оснащують гвинти різною кількістю шліців.

Веслові гвинти також можуть відрізнятися діаметром ступиці.

На весловому валу гвинт фіксується гайкою і контриться шплінтом. Сучасні двигуни оснащені вихлопом через ступицю гвинта. Цей спосіб вважається більш ефективним. Такий гвинт оснащений дефлектором для створення зони розрядження, щоб знизити тиск на вихлопі, а, отже, збільшити потужність човнового двигуна в цілому.

Щоб при ударі гвинта об грунт редуктор був надійно захищений, використовується гумова втулка демпфер. Якщо збігається діаметр посадки, то технічно можна перепресувати втулку з одного гвинта на інший. Але для злагодженої роботи рекомендується використовувати оригінальні гвинти.

Іноді виробники гвинтів роблять втулку знімною, щоб була можливість один і той же гвинт встановлювати на різні мотори.

Шпонкова посадка гвинта на вал

На човнових моторах невеликої потужності використовується посадка гвинта на шпонку. Для цього на втулці гвинта є спеціальні пази. Якщо гвинт вдарився об перешкоду, то шпонка зрізається і таким чином захищає шестерні та вал редуктора.

У таких моторах для вихлопу передбачено окремий отвір під антикавітаційною плитою. Це не так ефективно, як вихлоп через гвинт, але теж непогано працює.

Матеріал виготовлення веслового гвинта

За матеріалом веслові гвинти бувають:

• алюмінієві (AL);
• сталеві (SS);
• пластикові. Переважно використовують гвинти з алюмінієвого сплаву, оскільки вони бережуть редуктор і коштують дешевше, ніж інші.

Пластикові гвинти застосовуються на компактних моторах потужністю 2-3 кінські сили.

Сталеві гвинти застосовуються на швидкісних човнах і катерах. Рекомендовані для експлуатації на глибоких водоймах, де немає топляків і перешкод у вигляді порогів, оскільки при нальоті гвинта зі сталі на перешкоду є ймовірність виходу з ладу редуктора.

Основна перевага сталевих гвинтів полягає в тому, що їх лопаті можна зробити максимально тонкими. Якщо порівняти товщину лопаті сталевого і алюмінієвого гвинта для однотипних моторів, то можна побачити, що сталеві лопаті веслового гвинта будуть утричі тонші алюмінієвого.

Алюмінієві гвинти вважаються одними з найпопулярніших. Якщо лопаті такого гвинта зігнулися, то їх можна випрямити прямо на березі.

Інші характеристики веслового гвинта

Загин кромки лопаті Загин кромки – це невеликий вигин або виступ на задній кромці лопаті веслового гвинта. Він дозволяє весловому гвинту зачепитися за воду, забезпечуючи керування при хвилюванні та в крутих поворотах.

Також загин знижує вентиляцію та прослизання гвинта. Малий радіус кривизни - важливий елемент конструкції веслового гвинта, для якого мають бути дотримані точні розміри інакше може викликати надмірний рульовий крутний момент, люфт та складність у підтримці обертів.

Угол відведення лопатей Угол відведення лопаті – це кут повороту кромки лопаті відносно основи. Угол відведення дозволяє змінювати хід і підйом судна, а також забезпечувати відмінну стійкість при хвилюванні та при високій установці мотора.

Угол відведення виражається в градусах. Високий кут краще підходить для швидкісного застосування, особливо при високій установці двигуна, де є ризик прослизання та кавітації. Допомагає підняти ніс судна і зменшити змочувану поверхню.

Для легких і швидких катерів занадто великий відвід лопаті може сприяти їх меншій стабільності на воді, у цьому випадку краще вибрати весловий гвинт з меншим відведенням лопаті. Низький кут викликає менше навантаження на двигун. Допомагає утримати ніс човна внизу. Є більш поширеним і універсальним.

Як підібрати весловий гвинт

Підібрати оптимальний крок гвинта допоможе тахометр. Якщо мотор видає 6000 обертів за хвилину, то при правильно підібраному гвинті на максимальних обертах він повинен вида[вати 5800-6000 обертів.

Якщо мотор крутить менше 6000 обертів, потрібно знизити крок гвинта.

Якщо човновий двигун видає більше потрібних обертів, його потрібно навантажувати, підвищуючи крок гвинта.

При зниженні або підвищенні кроку веслового гвинта на 1 дюйм, оберти мотора змінюються в середньому на 200 обертів за хвилину.

За відповідністю гвинта мотору і корпусу, можна провести певну градацію.

Важкий гвинт. Двигун не розвиває повних обертів, вихід на глісування утруднений. Необхідно зменшувати крок.

Швидкісний гвинт. Максимальні оберти і швидкість досягаються лише з малою завантаженням і верхнім положенням гідропідйома («трима»).

Універсальний гвинт. З мінімальним завантаженням мотор розвиває максимальні оберти, з повним завантаженням дозволяє вийти на глісування.

Вантажний гвинт. Дозволяє легко виходити на глісування з повним завантаженням шляхом деякої втрати швидкості, максимальні оберти досягаються вже з середнім завантаженням.

Занадто легкий гвинт. Човен сильно недобирає в швидкості, мотор перевищує максимально допустимі оберти (так званий «перекрут»), спрацьовує обмежувач обертів. У цьому випадку потрібен гвинт з більшим кроком.

Рекомендується мати в запасі додатковий гвинт. В ідеалі оптимально мати весловий гвинт вантажного і швидкісного типу.