Как определить шаг винта лодочного мотора

Как замерить диаметр и шаг винта

Обращается к вам постоянный подписчик «КиЯ» В. Н Чернов (г. Апатиты) с просьбой ответить на два интересующих меня вопроса: как определить диаметр гребного винта? что такое шаг винта и как его измерить?

Диаметр гребного винта D это наибольший диаметр диска, ометаемого концами лопастей винта при его вращении.

Чтобы его измерить, нужно в отверстие в ступице для вала вставить цилиндрическую деревянную пробку, найти на торце пробки ее центр, и наколов шилом, вставить в углубление обломок иголки либо иголку от чертежного циркуля так, чтобы ее острие выступало над торцом на 1—1,5 мм. Затем нужно положить лист плотной бумаги на ровную поверхность стола и поставить сверху винт, проколов бумаг) центровой иголкой.

Взяв разметочный металлический угольник (можно воспользоваться и обычным чертежным треугольником), переносят проекции нескольких самых крайних точек с края лопасти на бумагу, помечая их положение карандашом. Затем снимают винт и находят наиболее удаленную от центра из помеченных точек (это можно сделать при помощи циркуля). Удвоив этот размер, получают диаметр гребного винта.

Если измеряется бывший в эксплуатации винт, то эту процедуру рекомендуется проделать для всех лопастей, так как возможна разность радиусов различных лопастей вследствие износа или повреждения тонких кромок.

Теперь о шаге. Глядя на гребной винт, вы легко можете обнаружить, что лопасти представляют собой не просто лопатки с плоской нагнетательной стороной, а они изогнуты по сложной винтовой поверхности. Такую поверхность можно получить, если, например, вращать горизонтальную линейку вокруг вертикальной оси и одновременно перемещать ее с постоянной скоростью вверх. В результате такого движения каждая точка линейки образует винтовую линию, а совокупность этих линий дает винтовую поверхность. Конец линейки опишет на цилиндрической поверхности с радиусом R направляющую винтовой поверхности.

Если развернуть цилиндр на плоскость, то направляющая предстанет в виде наклонной прямой. Расстояние АВ, очевидно, представляет собой путь, который прошел конец линейки за один полный оборот. Эта величина и является геометрическим шагом винтовой поверхности Н, а угол v называется шаговым углом.

На практике при изготовлении и проверке гребных винтов применяют шаговые угольники.

Очевидно, если вращать линейку с постоянной частотой вращения и перемещать ее с постоянной поступательной скоростью, то величина шага на каждом радиусе будет одинаковой — каждая точка линейки поднимется за один оборот вокруг оси на одну и ту же величину. А вот шаговый угол для каждого радиуса будет разный: чем ближе к оси, тем больше этот угол. Это легко установить, сравнив угол наклона лопасти к столу у ступицы и у внешнего края лопасти.

Для замера шага винта можно воспользоваться той же пробкой с иголкой и угольником. Наколов острием иголки центр на бумаге, из неге описывают циркулем дугу радиусом 0,6R — наибольшего радиуса винта. Установив винт снова иголкой в центр, к обеим кромкам лопастей приставляют чертежный угольник таким образом, чтобы его ребро с делениями стояло на прочерченной дуге и прикасалось к кромке лопасти. На дуге в месте пересечения ее с ребром угольника отмечают точку, одновременно замеряют высоту от поверхности стола до входящей и выходящей кромок лопасти. Вновь сняв винт, соединяют прямыми линиями полученные точки на дуге и транспортиром измеряют центральный угол α. Искомый шаг определяется расчетом по формуле:

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.

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.

Читать еще:  Какие лодки пвх надо регистрировать в гимс

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.

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.

Читать еще:  Как правильно установить мотор на лодку

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.

Как выбрать гребной винт для лодочного мотора?

Правильная комплектация водно-моторного средства сделает комфортной прогулку по озеру, реке. Поможет справиться с нагрузкой при хорошем улове рыбакам. Оптимальный подбор элементов зависит от конструкции лодки, характеристик двигателя, целей передвижения по воде.

Производитель комплектует продукцию по средним показателям, но на практике приходится корректировать некоторые параметры. Иногда детали выходят из строя, тогда нужно приобретать новые.

Необходимо понимать, что такое шаг винта на лодочном моторе, диаметр лопастей и как эти значения влияют на производительность двигателя, скорость движения, экономию топлива.

Что такое гребной винт в лодочном моторе?

Движение становится возможным, когда вращательный момент двигателя передает потенциальную энергию лопастям, которые создают тягу, опираясь на воду. Гребной винт передает усилие, возникающее при работе корпусу мотора, закрепленного на конструкции лодки.

Чем больше количество воды за единицу времени будут перемещать лопасти, тем мощнее будет движение. Габариты и форма гребного винта должны соответствовать поставленным задачам и возможностями силового агрегата.

Неправильно подобранный он может приводить как к снижению КПД, так и к рискам преждевременного выхода из строя двигателя.

Технические характеристики

Обращать внимание при выборе винта нужно на следующие показатели:

  • Диметр винта. Измеряется он по краям противолежащих лопастей если это четырехлопастной винт, а когда их три, то умножение на два значения от центра до дальней точки;
  • Шаг винта. Фактически это угол расположения лопасти относительно оси вращения. Шагом называют расстояние, которое преодолеет винт за один полный оборот. При этом не учитывается момент проскальзывания. Достигнуть паспортного значения можно это только в твердой среде. Практические показатели в воде ниже теоретических;
  • Количество лопастей. Их может быть 2, 3, 4 и более. Двухлопастные используются крайне редко. Слишком много побочных эффектов возникает в процессе эксплуатации, поэтому применяют их толь ко для специальных целей. Самые популярные сегодня трехлопастные винты. Оптимальной сочетание геометрических особенностей для решения большинства задач. Винт с четырьмя лопастями и более имеет некоторое нюансы и применятся чаще на судах с большим водоизмещением и мощными моторами;
  • Дисковое отношение. Значение показывает площадь поверхности лопастей в сравнении с аналогичным показателем диаметра. Измеряют спрямленные контуры. Конструкции винтов могут быть выполнены с перекрытием одной лопасти другой, поэтому значение дискового отношения может быть больше 1. Существуют модели с показателем 1, 5. Это означает что площадь лопастей превышает площадь диаметра на 50%. Практическое применение винтов на большинстве частных водно-моторных средств получили изделия с отношением 0,6 – 1, 2. Значения больше единицы актуальны для мощных моторов, способных приводить в движение большие массы воды за единицу времени, и соответственно развивать большую скорость.

Аббревиатура на имеет единого стандарта. Встречаются обозначения, где первой цифрой указывается количество лопастей. Потом следует диаметр. Затем идет значение шага винта и направление вращения. Например, 3х10х15R. Означает это, что винт трехлопастной, диаметром 10 дюймов с шагом 15, правого вращения. Часто торговая маркировка бывает иной.

Что такое шаг винта на лодочном моторе?

Поиск нового винта может быть продиктован желанием изменить характеристики водно-моторного средства, либо необходимостью покупки в следствии поломки.

Для оптимального выбора необходимо знать:

  • Характеристики мотора, его мощность, количество оборотов;
  • Особенности конструкции лодки;
  • Целевое назначение водно-моторного средства;
  • Материал изготовления;
  • Особенности посадочного места винта, диаметр, количество шлицов.

Рекомендуется найти данные о штатном винте, который устанавливает производитель на имеющийся мотор. В описании характеристик имеются указания на какой тип лодки рассчитан двигатель, ее водоизмещение, осадку, массу.

Важна конструкция и материал изготовления водно-моторного средства. Если мотор мощностью 30-60 л.с. установлен на надувной лодке рассчитанной да двух человек, то в данном случае имеется запас мощности, который вычисляют по формуле 25 кг на одну лошадиную силу.

Можно увеличивать шаг винта. Такой же двигатель на катере для 5-х человек будет нуждаться в бережном отношении и для долгой безаварийной работе потребуется винт с более низким показателем шага.

Материалы изготовления гребного винта

Кроме технических характеристик, геометрии, количества лопастей, винты могут изготовляться из различных материалов:

  • Пластик. Самый дешевый вариант, но это не значит, что этот выбор плох. Для моторов малой мощности пластиковый винт выглядит оптимальным решением. Он пластичен, долговечен, способен выдерживать ударную нагрузку без повреждений. Не подойдет для мощных оборотистых двигателей. При сильной нагрузке начинает деформироваться, менять геометрию, что приводит к снижению скорости, увеличению расхода топлива;
  • Алюминий. Винты выполняются из сплавов с добавлением металлов, улучшающих показатели изделия. Алюминий при этом становится не таким пластичным, как чистое вещество. Металл приобретает твердость и вместе с тем хрупкость. При поломке можно обнаружить сколы с зернистой, кристаллической структурой. Невысокая цена при хороших эксплуатационных характеристиках делает этот винт очень популярным среди владельцев водно-моторных средств;
  • Сталь. Чаще это нержавеющий сплав. Винт прочен, надежен. Рассчитан на предельные нагрузки. Отличный выбор для скоростной лодки. Форма лопастей и тщательная обработка поверхности для уменьшения коэффициента трения делают его характеристики недостижимыми в конкуренции с изделиями из других материалов. Цена высокая, но и технические параметры, долговечность также превышают аналогичные значения у винтовиз пластика и алюминия;
  • Карбон. Изделий из этого материала пока не так много на рынке, но популярность их растет. Прочные винты из карбона имеют практически такие же характеристики, как металл, но они существенно легче. Стоимость сравнима с высококачественными изделиями из нержавеющей стали.

Выбирать винты на лодку следует с учетом особенностей эксплуатации. Для прогулочного катера достаточной мощности подойдут изделия из нержавеющей стали.

Разновидности винтов