Информация о гребном винте

Основные характеристики

3 или 4 лопасти

3-х лопастной гребной винт имеет меньшее сопротивление и более высокий коэффициент полезного действия, однако на 3-х лопастных винтах раньше возникает кавитация. 4-х лопастной гребной винт при том же диаметре позволяет переработать большую мощность и снизить вибрацию.

Также 4-х лопастной винт уменьшает время выхода на глиссирование и даже может экономить топливо при движении на крейсерском ходе. Однако при небольших мощностях максимально достигаемая скорость судна с 4-х лопастным винтом меньше по сравнению с 3-х лопастным винтом того же диаметра и шага.

Диаметр

Диаметр гребного винта – это диаметр окружности, охватывающей все лопасти винта. Обычно чем меньше обороты гребного вала, тем больше должен быть диаметр.

Правильный выбор диаметра винта очень важен для взаимодействия гребного винта и судна. Как правило, для относительно тихоходных судов используют винт с бо́льшим диаметром, для скоростных судов – с меньшим.

Шаг

Шаг гребного винта – это его вторая важнейшая техническая характеристика. Шаг винта соответствует теоретическому расстоянию, на которое винт переместится за один полный оборот в недеформируемой среде.

Таким образом, гребной винт с шагом 500 мм (20 дюймов) при каждом полном обороте должен был бы передвигать судно на 0,5 м при условии отсутствия скольжения (то есть если бы винт ввинчивался в воду, как в твердую среду). Но поскольку винт отбрасывает воду назад, истинное перемещение судна будет меньше.

Правое и левое вращение

Говорят, что винт имеет правое вращение, если на переднем ходу он вращается по часовой стрелке, когда глядишь на судно с кормы. По традиции, когда на судне установлен один двигатель, он ставится правого вращения и, соответственно, используются гребные винты с правосторонним вращением.

Если на судне установлено два двигателя, то их ставят противоположного вращения (обычно, хотя и не обязательно, правого борта – правосторонний, левого борта – левосторонний), что обеспечивает лучшую управляемость судна.

На поворотно-откидные колонки ставят соосные гребные винты противоположного вращения, которые позволяют увеличить КПД, снизить величину оптимального диаметра и уменьшить вибрационные нагрузки на лопасти.

Сегментные лопасти

Это техническое решение применяется для повышения эффективности гребного винта при определенных условиях: винт с сегментными лопастями будет иметь очень высокую эффективность на высоких скоростях, а также сведет к минимуму кавитацию при больших нагрузках.

Гребной винт с сегментными лопастями обеспечивает высокий КПД на всех режимах использования двигателя, рекомендуется для моторов средней мощности, установленных на тяжелых катерах.

Угол откидки

Откидка лопасти – это угол наклона лопасти гребного винта по отношению к оси ступицы. Положительный наклон немного увеличивает КПД. и позволяет использовать винт бо́льшего диаметра, отрицательный – обеспечивает дополнительную прочность лопасти при работе на очень высоких скоростях.

Для сильно нагруженных гребных винтов лопасти наклона обычно не имеют, они перпендикулярны ступице. У быстроходных и глиссирующих судов для повышения КПД винта лопастям придают значительный наклон в корму.

Кавитация и кавитационная эрозия

При вращении гребного винта в воде на одной (нагнетающей) стороне лопасти создается повышенное давление, на другой (засасывающей) – разрежение. Чем больше скорость вращения, тем ниже становится давление на засасывающей стороне лопастей. При определенной скорости, которая зависит от формы винта, давление на засасывающей стороне лопастей становится настолько низким, что вода начинает кипеть, и в этой зоне образуется смесь воздуха с пузырьками пара.

Эффект кавитации можно почувствовать по отсутствию прироста скорости при увеличении оборотов двигателя. Это происходит потому, что пузырьки делают лопасти гребного винта более "толстыми", сопротивление воды для лопастей увеличивается и тем самым снижаются их эффективные рабочие характеристики. Может также ощущаться вибрация корпуса судна.

Смесь воздуха с пузырьками пара перемещается по лопасти и, достигнув места, где давление воды выше, сжимается и взрывается. Освобождаемая при этом энергия сравнима с ударом по лопасти молотком, вследствие чего от лопастей винта начинают откалываться мелкие кусочки. Получаемые повреждения внешне похожи на результат воздействия коррозии и потому называются кавитационной эрозией.

Момент наступления кавитации зависит от площади лопастей (чем больше площадь, тем позже наступает кавитация), их толщины, степени заглубленности винта под поверхность воды. Причин, влияющих на скорость возникновения кавитации, может быть много: неудачная форма лопасти (аэродинамический профиль начинает кавитировать раньше, чем сегментный; профиль с большой кривизной – раньше, чем плоский), излишне заостренные передние кромки лопастей, плохая полировка или неровная покраска лопастей, дефекты поверхности лопастей, особенно шероховатость передних кромок и многое другое.