Что такое шаг винта

Шаг винта

Шаг винта — расстояние в осевом направлении, которое прошла бы хорда данного сечения лопасти винта при данном угле установки за один оборот, если бы двигалась в плотной среде. В среде воздушной, винт (вместе с ЛА) проходит несколько больший путь из-за наличия скольжения. В авиации, в контексте величины шага винта, обычно говорят об угле установки лопастей винта относительно плоскости вращения. При положении лопастей «по потоку» (угол установки близок к 90 градусам) тяга не создаётся, сопротивление встречному потоку минимальное, а вращению — максимальное. Это называется режимом флюгера, применяемом при отказе двигателя в полёте. При угле установки близком к нулю, тяга минимальна как и сопротивление вращению. Увеличивая шаг мы нагружаем ВМГ и увеличиваем тягу. В целях повышения экономичности и безопасности, на ЛА, оборудованных винтом изменяемого в полёте шага (ВИШ), важно соблюдать установленное РЛЭ оптимальное соотношение мощности, снимаемой с вала двигателя, и шага винта на каждом из этапов полёта. На некоторых типах ЛА применяются механизмы РПО. Как правило, такой механизм, меняя шаг винта, поддерживает постоянное число оборотов вала двигателя. При выполнении полета на максимальной скорости ВИШ также должен обеспечивать максимальное значение тяги. При полете на максимальной скорости угол поворота лопастей (шаг винта) имеет предельное значение. При изменении скорости полета при постоянном шаге винта происходит изменение угла атаки лопасти, при увеличении скорости полета угол атаки увеличивается — винт затяжеляется, при уменьшении скорости полета угол атаки уменьшается — винт облегчается. РПО автоматически переводит лопасти винта на соответствующие углы. При увеличении высоты полета мощность двигателя уменьшается и РПО уменьшает шаг винта облегчая работу двигателя, и наоборот. Следовательно, РПО удерживает обороты двигателя с изменением высоты и скорости полета постоянными.

В случае ручного управления шагом винта (без РПО, например на моделях 30-40 г. XX века), как правило, на взлётном режиме шаг винта минимальный, что позволяет двигателю быстрее раскручиваться, подобно работе автомобильного двигателя на первой передаче автомобиля. Потом в наборе высоты устанавливается номинальный режим. В нужный момент увеличивается шаг винта до некоторых оборотов и РУДом (или РУДами) устанавливается нужный наддув. Все режимы прописаны в РЛЭ каждого конкретного типа ЛА. Чаще всего, управление шагом осуществляется через масляные или электрические приводы.

Короткий пример по Ан-2: взлетаем на взлётном режиме 2200 об/мин при минимальном шаге винта, дальнейший набор на номинальном — 2100 об/мин, тоже при минимальном шаге. По достижении нужной высоты переходим в крейсерский режим. Для этого перемещаем РУД до показаний указателя наддува 650 мм.рт.ст. (исходный наддув составляет приблизительно 900 мм.рт.ст., хотя это зависит от высоты и прочих условий). После этого перемещаем рычаг «шаг винта» на себя, пока обороты не упадут до 1750 об/мин. Это и будет крейсерский режим. Вернее, один из крейсерских режимов, поскольку есть варианты. При заходе на посадку воздушный винт устанавливается на малый шаг, что соответствует оборотам взлетного режима. Это дает возможность летчику при выполнении всевозможных маневров на глиссаде посадки получить взлетную мощность двигателя при увеличении оборотов до максимальных.

Если нет документации к той или иной модели, а полетать охота, то для определения крейсерского режима следует придерживаться одного правила. Стрелки основных приборов чаще всего должны находиться в вертикальном или горизонтальном положении. Это сделано на всех самолётах для того, чтобы лётчику в полёте сразу бросались в глаза отклонения от нормы. Это не абсолютное правило, но в основном так.

В MSFS, на подавляющем большинстве моделей, шаг винта регулируется сочетанием клавиш Cntrl + (F1, F2, F3 и F4)

При ручном управлении шагом винта применяется правило:

  • Увеличиваем тягу: смесь, шаг, наддув.
  • Уменьшаем тягу: наддув, шаг, смесь.

Выбор гребного винта

Одна из наиболее актуальных тем в кругу водномоторников – это подбор гребного винта. Какие преимущества даёт оптимальный винт? Подбор — насколько это дорого? Что обозначают числа на ступице винта?

Мы постараемся получить сегодня исчерпывающие ответы на эти и другие вопросы:

Для чего нужно подбирать гребной винт?

Разновидности гребных винтов

Разнообразие марок, моделей и мощностей лодочных моторов требует огромного количества гребных винтов. Они различаются по:

  • шагу (расстоянию, которое проходит винт за один оборот без учёта скольжения);
  • диаметру (окружности, описываемой наиболее удалёнными от центра точками лопастей);
  • дисковому отношению (отношению суммарной площади лопастей к площади круга с диаметром, равным диаметру винта);
  • количеству лопастей (обычно 3, реже 4 или 2);
  • материалу (сталь углеродистая и нержавеющая, алюминиевый сплав, пластик);
  • конструкции ступицы (резиновый демпфер, сменная втулка, сменные лопасти);
  • конструкции ступицы (выхлоп через ступицу или под антикавитационной плитой);
  • диаметру ступицы;
  • количеству шлицов втулки.
Читать еще:  Самодельный якорь для лодки

Маркировка винтов

Наносится на ступицу или лопасти, используются дюймовые размеры.

Обычно выглядит следующим образом:

11 ¼ х 15 – G – такую маркировку наносит на свой винт Ямаха.

Первое число обозначает диаметр лопастей, второе число – шаг винта.

Некоторые производители добавляют в маркировку количество лопастей и направление вращение винта, например:

13 х 19 3RH, или 3 х 10-3/8 х 11 R, где цифра «3» — количество лопастей, RH или R – правое вращение.

Если на винт нанесен только номер по каталогу, например, 3231-100-15, то расшифровка пишется на упаковке:

  • Material: Stainless Steel
  • Pitch (шаг): 15
  • Blade (лопасти):
  • Diameter: 10
  • Engine (мотор): Yamaha

Расчет гребного винта

Для точного расчета необходимо знать:

  • Размерения судна
  • Килеватость
  • Водоизмещение
  • Размерения в зоне ватерлинии
  • Наличие и расположение реданов
  • Мощность и максимальные обороты двигателя
  • Редукцию и многие другие параметры.

Наша задача – научиться рассчитывать с приемлемой точностью требуемые параметры алюминиевого винта под имеющуюся глиссирующую моторную лодку, располагая минимумом информации.

Для этого нам понадобятся следующие данные:

  1. Желаемая максимальная скорость. Указывается в паспорте на лодку или берется от аналогичных комплектов. Естественно, не стоит указывать скорость 70 км/ч, имея мотор 30 л/с на прогулочной лодке, нужно рассматривать реальные значения.
  2. Обороты максимальной мощности двигателя. Указаны в табличке, размещенной на струбцине мотора либо в моторном отсеке. Также данные присутствуют на сайтах продавцов лодочных моторов.
  3. Передаточное отношение редуктора (узнаём из инструкции к мотору или из Интернета).

Для расчета шага скоростного винта используем соотношение:

H = 750V/n, где V – скорость в км/ч, n – число оборотов гребного вала.

В качестве примера приведём расчеты для килеватого глиссирующего корпуса длиной 17 футов с подвесным мотором Suzuki DF90ATL.

  • Максимальная частота вращения коленчатого вала: 5300 – 6300 оборотов в минуту;
  • Передаточное отношение: 2,59
  • Максимальную скорость обозначим 68 км/ч.
  1. Находим максимальные обороты гребного вала: 6300 : 2,59 = 2432 оборотов в минуту.
  2. Считаем шаг: 750 х 68 : 2432 = 20,97″. Округляем до 21″.

Штатный винт имеет размерность 3 х 13 ¾ х 19, то есть достаточно близко к вычисленному. Его оставляем для движения с полной загрузкой и буксировки лыжника. В качестве скоростного приобретаем 21 шаг.

Поскольку обычно шаг и диаметр винта взаимосвязаны, в рамках одного шага предлагается не более двух – трёх различных диаметров винтов. Поэтому будем руководствоваться следующим правилом: если у нас мотор максимально разрешенной мощности, выбираем больший диаметр, если средней или минимальной – то меньший.

Для точного подбора винта следует взять под залог в магазине несколько винтов с шагом, близким к расчетному. После этого необходимо произвести замеры скорости лодки и оборотов двигателя. Следует заметить, что в некоторых регионах крупные продавцы водно-моторной техники периодически проводят фестивали винтов, где любой желающий может попробовать приглянувшийся винт, а также получить консультацию специалистов.

Выбор оптимального винта

Говоря про соответствие винта мотору и корпусу, можно провести определённую градацию.

  • Тяжёлый винт. Двигатель не развивает полных оборотов, выход на глиссирование затруднен. Необходимо уменьшать шаг.
  • Скоростной винт. Максимальные обороты и скорость достигаются только с малой загрузкой и верхнем положении гидроподъёма («трима»).
  • Универсальный. С минимальной загрузкой мотор развивает максимальные обороты, с полной загрузкой позволяет выйти на глиссирование.
  • Грузовой винт. Позволяет легко выходить на глиссирование с полной загрузкой путём некоторой потери скорости, максимальные обороты достигаются уже со средней нагрузкой.
  • Слишком лёгкий винт. Лодка сильно недобирает в скорости, мотор превышает максимально допустимые обороты (т.н. «перекрут»), срабатывает ограничитель оборотов. В этом случае нужен винт с большим шагом.

Количество лопастей также влияет на ходовые качества комплекта. Наибольшее распространение получили трехлопастные винты, реже встречаются с четырьмя лопастями. Двухлопастные и пятилопастные в повседневной эксплуатации практически не применяются.

В общем случае можно сказать, что четырехлопастной винт будет более грузовым, чем трехлопастной за счёт большего дискового отношения. Обычно его выбирают, когда нужна большая тяга, а поставить винт увеличенного диаметра не позволяет конструкция редуктора.

Вопрос — ответ

Сегодня мы пригласили эксперта, который ответит на наиболее частые вопросы читателей, касающиеся гребных винтов.

Как проще проверить, насколько подходит к катеру имеющийся винт?

-Нужно замерить обороты в «полный газ» с максимальной и минимальной загрузкой. Обороты должны находиться в пределах, рекомендованных изготовителем. Если мотор «недобирает» оборотов – поставьте винт с меньшим шагом, если происходит «перекрут», то есть превышение оборотов – то шаг требуется увеличить.

Сколько лопастей лучше – 3 или 4?

-Смотря что требуется от лодки. Если нужна устойчивая минимальная скорость глиссирования, грузоподъемность, больший упор – то 4 лопасти имеют определенные преимущества. Если важнее скорость налегке – то выбираем винт с тремя лопастями.

Читать еще:  Стойка для лодочного мотора чертеж

Следует иметь в виду, что за счет большего упора обороты четырехлопастного винта будут приблизительно на 100 меньше, чем трехлопастного аналогичного диаметра и шага.

Какой винт лучше – алюминиевый или стальной?

-Опять же, что важнее для пользователя. Если нужна максимальная скорость, возможность максимального увеличения ходового дифферента тримом без возникновения подхвата воздуха, то стальной винт предпочтительнее. Но он сильнее нагружает редуктор за счет большей массы и стоит гораздо дороже.

Для повседневной эксплуатации вполне подходит алюминиевый винт. Относительно недорогой, он обладает весьма достойными гидродинамическими характеристиками, к тому же при ударе о подводное препятствие меньше вероятность повреждения вертикального и гребного валов, а также деталей редуктора за счет более хрупких лопастей.

Если же вы решите провести эксперимент со стальным винтом, следует иметь в виду, что стальной винт нужно брать с шагом на 1″ меньше, чем алюминиевый.

При выходе на глисс такое ощущение, что «буксует сцепление» Как с этим бороться? Винт с виду целый.

-Возможно, провернулся демпфер, находящийся между втулкой и ступицей. Попробуйте установить другой винт – ситуация должна измениться.

-Как продлить срок службы винта?

-Основная рекомендация — избегать касания дна: внимательно следить за изменением глубины и пользоваться гидроподъёмом при прохождении проблемных мест: отмелей, подводных препятствий.

-Обязательно ли использовать оригинальный винт?

-Нужно понимать, что многие оригинальные винты сделаны на тех же предприятиях, что и «неоригинал». Существует ряд проверенных производителей, выпускающих качественную замену оригиналу при более низкой цене. Поэтому говорить о необходимости использования именно оригинальных винтов некорректно.

К сожалению, формат статьи не позволяет максимально подробно рассмотреть все нюансы подбора винта, но основные вопросы мы рассмотрели, и теперь при необходимости можем подобрать наиболее подходящий винт для моторной лодки или катера. Тем, кто заинтересовался темой и хочет изучить теорию гребных винтов, можно порекомендовать труды Х. Баадера, Л.Л. Хейфеца, В.В. Вейнберга, а также книгу «Гребные винты. Современные методы расчета» В. Бавина и др.

Немного о пропеллерах и моторах для новичков.

Хотел немного написать и попробовать объяснить что такое у пропеллера диаметр, шаг винта как лучше их подбирать на свой самолёт, так же как и моторы, и какие сеты лучше использовать для максимально долгой и эффективной работы мотора.

Что влияет на тягу и скорость модели?
P.S. Многие не зная этого, начинают строчить свои комментарии на странице понравившегося им мотора или винта подвергая себя быть сильно униженными со стороны других участников клуба, не по причине что тут клуб злых ненавистников новичков, а что многие не пользуясь поиском и просмотром хотя бы части записей, задают снова и снова один и тот же вопрос и сидя у экрана с вот вот лопнущем терпением дожидаются ответа, в надежде что бы цифра была как можно больше, всё это каждый раз поднимает и поднимает столбик терпения всё выше и выше) и время от времени он падает на очередном новичке. Так что если ответ на ваш вопрос, был не совсем адекватный и вами ожидаемый, то знайте чей то столбик терпения опустился до 0 отметки) и незачем торопиться на форум или в обратную связь с яростным желанием написать кляузу на этого негодяя, у которого на 101 раз прочтения подобного вопроса как и у 100 предыдущих, лопнуло терпение.
Так же не стоит задавать вопросов на тему, дальность сигнала и полёта моей туринг 9, на сколько хватит заряда моего аккумулятора, какой лучше взять мотор и др. Некоторые вопросы просто на столько заевшиеся что тошнить хочется, а другая видимо чисто риторическая с целью задать вопрос что бы проста поболтать, так как никто же не знает какой у вас мотор стоит при выборе аккум. какие там используются винты, вес модели тоже никто не знает, и редко кто сам это первый напишет.. вот и приходится всех расспрашивать,как на допросе словно каком то.(Так что на будущее если кто то надумает задавать такие вопросы пишите всё, для чего, на что повесить хотите, в смысле какой самолёт для каких целей будет служить и тд).

Вообщем хватит об этом передём к винтам. И так: у винта есть 2 обозначения диаметр и шаг винта, давай те посмотрим, что это такое и для чего оно нужно.

— Диаметр — дает тягу.
— Шаг винта — дает скорость.

На картинках в описаниях товара обычно эта информация вся есть, как на примере ниже. Так же ещё многие продавцы пишут размер отверстия крепления винта
.

Определяющими являются диаметр и шаг винта. Шаг винта соответствует воображаемому расстоянию, на которое передвинется винт, ввинчиваясь в несжимаемую среду за один оборот. То есть проще говоря сколько винт за 1 полный оборот на 360º возьмёт воздуха перед собой.
Лопасти винта, вращаясь, захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению. Перед винтом создаётся зона пониженного давления, за винтом — повышенного. Вращение лопастей воздушного винта приводит к тому, что отбрасываемые им массы воздуха приобретают окружные и радиальные направления и на это расходуется часть энергии, подводимой к винту.

Читать еще:  Отдых в карелии цены

Кстати говоря, отступая немного от основной темы, самый быстрый винтовой самолёт — бомбардировщик Ту-95 — имеет максимальную скорость 920 км/ч. российский турбовинтовой стратегический бомбардировщик-ракетоносец, один из самых быстрых винтовых самолётов, ставший одним из символов холодной войны.

Обычно производитель двигателя указывает рекомендуемые винты и измеренные им характеристики.(Как на фото ниже) Дальше, выбирайте нужный вам вариант.
Если хотите поэкспериментировать — выбираете определённый вариант из рекомендуемого производителем и начинаете играться. Т.е. , если вам нужна тяга, то увеличиваете на дюйм диаметр и уменьшаете на дюйм шаг. Так, чтоб сумма шага и диаметра оставалась одинаковой с рекоммендуемым производителем как на сайте http://gazovik.online
Если нужна скорость — увеличиваете на дюйм шаг и уменьшаете на дюйм диаметр.

К примеру винт 9*6 на 3х банках липо, мотор(не принципиально какой в данном случае) тянет 700г при оборотах 7000, для поднятия тяги нам нужно выбрать винт 10*5, а следовательно для повышения скорости 8*7.
. или же ещё пример.
Производитель рекомендует к установленному на модель мотору винт 8х4.3! С данным винтом мотор выдаст примерно 240 грамм тяги.
Исходя из полетного веса модели, можно заменить винт 8х4.3 на винт 7х3.5!

Для получения следующих плюсов и минусов.
1.Тяга упадёт примерно до 200 грамм! Для модели в 160 грамм, а тем более тренера, это не страшно.
2. Винт станет намного короче, что приведёт к более легким посадкам модели без шасси. Удобно для планеров которые запускаются с руки.
3. Потребляемый мотором ток значительно уменьшился, что в конечном итоге даст+2,+3 минуты полетного времени.

Из этого следует:

1. Нужно подбирать винты исходя из полетного веса модели и опираясь на рекомендации производителя.
2. Нужно подбирать винты исходя из «вида» и назначения модели
3. Нужно подбирать винты опираясь на параметры мотора (максимальный ток нагрузки, обороты на вольт и т.д.)

Выводы: нужно как минимум 2-3 различных винтов (чуть больше и чуть меньше по параметрам от рекомендуемого производителем) для нахождения среди них наиболее оптимального для достижения поставленной цели. Все это подбирается экспериментальным путем.

На самом деле есть ещё куча не мало важных нюансов, при выборе мотора и пропеллера, в которые я бы вам не советовал внедряться и лишним забивать себе голову, а просто брать те винты которые советует вам продавец мотора, для наилучшей тяги, ну и если есть желание эксперементировать с винтами немного отличающимися от рекомендуемых.
Но если всё таки желание есть лезть дальше в дебри, то вот ещё статейка — продолжение специально для вас.

Как вариант для более точного и эффективной работы мотора можно производить замеры напряжения ваттметром во время его работы с при разных винтах, что бы не перегружать мотор и не выходить за рамки его номинальной мощности, дабы не спалить обмотку в попытках выжать максимум с мотора из за нежелания его замены на другой более подходящий. Кому интересно могут ознакомиться со схемой ниже.

Смысл понятен я думаю и он тут один. Винт насадил — дал полный газ, замерил тягу, замерил показания ваттметра, сравнил с теми которые идут в технических характеристиках на данный мотор, если меньше заявленных показывает значит хорошо, если больше то плоха, для максимальной эффективности мотора мотребляемый ток должен быть как можно ближе к номинальному в характеристиках, но не превышать его.

Ну и наконец пара ответов на вопросы которые тоже иногда попадаются.
Что влияет на минимальную скорость модели?
Самолеты способны летать с низкой скоростью по причине малой нагрузки на крыло, чем больше нагрузка — тем выше должна быть скорость что бы самолёт не рухнул на землю или больше по площади крыло.

Почему нельзя обрезать концы винта?
Шаг винта не постоянен: у основания больше, а к концу меньше.
Производителем указывается какой-то усредненный «рабочий», учитывая что максимальная эффективность считается ближе к концу лопасти.
Обрезая винт у конца мы изменяем этот показатель — делаем шаг большим .
Примерно: если взять винт 9х6 и обрезать на дюйм думая что получим 8х6 — ошибочно, получим 8х7 — вот так-то.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector