Подбор гребного винта для лодочного мотора

На больших судах роль коробки передач может выполнять дистанционное изменение угла атаки лопастей гребного винта, на наших маленьких лодках мы можем играть нагрузкой на мотор, только переставляя сам винт.В большинстве случаев, мы выбираем основной гребной винт для крейсерского режима передвижения при средней загрузке лодки и запасной, как правило, грузовой.
Исключая заблуждения о назначении «грузовых» и «скоростных» гребных винтов, основная цель в его подборе — дать возможность работать мотору в его нормальном диапазоне оборотов, выдавать свою полную мощность и крутящий момент.

Для подбора винта необходим тахометр, если определение частоты вращения коленвала мотора на слух является проблемой. Подойдет даже цифровой дешевый китайский, установка которого занимает минуты полторы. Единственная мелочь — не все показывают точное значение, а так же надо смотреть, совместим ли он с четырехтактными или с двухтактными моторами.  Впрочем, если нет — то можно изменить схему подключения, либо перемножить значения на два.

Но этот вариант — для маломощных лодочных моторов, на которых игра с винтами особого смысла не имеет, да и выбор характеристик там более, чем скромный. А на лодках с моторами помощней — тахометры, как правило, врезаны в приборную консоль.

Самым нежелательным явлением для двигателя является перекрут — превышение максимально допустимых паспортных оборотов. Вызывает огромные нагрузки на узлы мотора, на которые производитель не рассчитывал. При этом нарушается внутренняя работа смазочного механизма.

Из-за большой скорости вращательных и поступательных движений, нарушается целостность масляной пленки, покрывающая детали, задиры поршней и цилиндров, разрушение деталей ДВС — обычное дело для режимов работы выше расчетных. При постоянном проявлении — вызван параметрами гребного винта. При кратковременном — вентиляцией и кавитацией.

На небольших лодочных моторчиках перекрут — довольно редкое явление, чаще встречается обратное — недокрут, как следствие выбора слишком большой и тяжелой лодки для данного мотора. Самое бы время изменить одну из характеристик винта.

Диаметр — один из основных параметров. Для портативных лодочных моторов существует только возможность прикупить винт от предшествующей по мощности модели. На нем же будет изменен и еще один параметр — шаг винта. Это теоретическое расстояние в дюймах или в мм, пройденное винтом за один оборот в условно твердой среде без учета коэффициента скольжения, как если бы мы вкручивали его в пенопласт.

Каждый пройденный винтом в пенопласте дюйм за один оборот — снизит количество оборотов коленвала мотора на 180 — 220 об/мин, добавив на мотор дополнительную нагрузку и увеличив недокрут. Соответственно, что бы вернуть лодочному мотору номинальный режим его работы, для большинства лодочных моторов — 5000-5700 об/мин, следует уменьшить либо шаг винта, либо его диаметр.

Для решения проблем, связанных со скоростью выхода лодки в режим глиссирования, при использовании шага и диаметра, позволяющих работать мотору без перегрузок в своем номинальном диапазоне оборотов, можно применить не трех-, а четырехлопастные винты. Время выхода уменьшится, на крейсерском режиме может сократиться расход топлива, хотя конечная максимальная скорость может стать несколько ниже из-за дополнительного сопротивления и меньшего КПД относительно трехлопастного. Зато работа винта станет более плавной и менее шумной.

К тому же при использовании четырех лопастей, гораздо позже наступает явление кавитации. Кавитация — процесс, проявляющийся при увеличении разницы давления, в нашем случае, на разных сторонах лопастей. В какой-то момент времени, на передней стороне лопасти создается сильное разряжение, при котором происходит закипание и парообразование внутрь воды.

При встрече этой смеси на границе лопасти с областью высокого давления, происходят микровзрывы из-за схлопывания пузырьков воздуха. КПД такого микровзрыва довольно высок. Примерно, как у зубила и молотка. Это иногда чувствуется через корпус судна. Происходит выкрашивание кромок лопастей. Поэтому этот процесс так же называют кавитационной эрозией.

При ее частом воздействии, побитые кромки лопастей начинают еще более способствовать ее созданию, в конечном счете, разумеется, сильно теряя свой КПД. Увеличение площади лопастей и диаметра винта отодвигают момент ее появления, но на скоростных судах избежать ее не представляется возможным. Поэтому проектируются гребные винты, способные работать в условиях кавитации.

Грамотно подобранный гребной винт должен на крейсерском режиме движения создавать упор, примерно равный сопротивлению корпуса лодки. Но учитывая непостоянную величину загрузки лодки, при желании использовать для разных целей один винт, есть смысл установить более гидродинамически легкий, т.е., с меньшим шагом.

Тогда, при передвижении на не загруженном судне, необходимо контролировать обороты, сбрасывая их, во избежание перекрута.
Мотор, который не может с установленным «тяжелым» винтом развить оптимальных оборотов, почти так же быстро превратится в скульптуру, как и «перекрученный». Нагрузки на механизмы, перегревы и т.д., будут почти такие же, но по обратной причине.Плюс ко всему, на простых версиях электрики, будут проблемы с зажиганием.

Сталь для винта — прекрасный материал. Учитывая прочность стали, толщину лопастей можно существенно
уменьшить, по сравнению с алюминием. И при таких же параметрах, можно смело брать винт на шаг больше. Мотор будет развивать такие же обороты, скорость возрастет, а кавитация не будет наносить винту из стали такой же ущерб, как на алюминиевом.

Немного больший вес стального гребного винта пугать абсолютно не должен, редуктор рассчитан на гораздо большие нагрузки. Прекрасно предохраняет шестерни редуктора от резкого пуска при включении передачи впрессованная прорезиненная втулка — демпфер, которая именно для этого и была создана, а не для предохранения редуктора от удара о подводное препятствие, вопреки многим заблуждениям.

Затем она перебралась и на маленькие моторчики, вытеснив шпонки. В некоторых случаях она помогает, если винт установлен правильно, и установочный комплект не зажимает его, как в тисках. Но в большинстве случаев, сработать она не успевает.

Обычно, на маленьких лодочных моторах, гребной винт получается прочней шестерен и вала редуктора. Вал гнется, а шестерни весело разлетаются. На больших моторах мощные редуктора гнут и ломают гребные винты. На случай сворачивания втулки, некоторые производители гребных винтов предусматривают комплект для самостоятельной ее замены. В большинстве же случаев, демпфер впрессован в заводских условиях.

Пребывая далеко от дома и магазина с лодочными гребными винтами, и имея при этом один винт, который установлен на моторе, лучше пусть он будет стальной. Даже сильно деформированный, его можно выправить на камне у берега. С алюминием, ясное дело, такой фокус не пройдет.

За состоянием гребного винта надо тщательно следить. Сколы от удара, погнутости и тому подобное — вносят серьезный дисбаланс при вращении на высоких оборотах, вызывают кавитацию и серьезно снижают КПД.  И не стоит приобретать дешевые винты неизвестного мастера, особенно китайского, вдвойне неизвестного.  Такой, с виду нормальный винт, может иметь, например,  различную толщину лопастей и, соответственно, их вес. А это в скором времени приведет к ремонту редуктора вашего мотора.

Существуют водоемы, где гребной винт будет, мягко говоря, не уместен. В таких случаях, никуда не деться от водометного лодочного мотора.