Шаг винта

Шаг винта

Шагом воздушного винта Н называется расстояние, на которое он поступательно продвигается за один оборот (рис. 82).


Рис. 82. Шаг винта Н

Шаг для всех частей и сечений винта одинаков, т. е. винт имеет постоянный шаг. Это графически изображено на рис. 83,а, где показаны углы установки сечений лопасти на различных ее радиусах для винта постоянного шага.


Рис. 83. Углы установки сечений лопасти на различных радиусах:
а — винт постоянного шага; б — винт переменного шага

В действительности же условия работы винта в податливой среде (воздух) более сложны и форма винтовой поверхности, которой придерживались ранее, невыгодна. В настоящее время винты строятся переменного вдоль лопасти шага (рис. 83,6), который возрастает к концу лопасти. К винтам переменного шага также применяется понятие «шаг винта», но условно берется шаг, соответствующий сечению, расположенному на 0,75 R (или 75%).

Геометрический шаг винта Я можно подсчитать по формуле:

где R — радиус винта до рассматриваемого сечения допасти;
ϕ — угол установки профиля дужки лопасти в данном сечении.

Вследствие податливости воздуха винт в действительности за один оборот продвигается на расстояние меньше, чем H. Это расстояние называется поступью винта H и определяется из выражения:

аде v — (поступательная скорость винта, м/сек; n — число оборотов винта в секунду.

Разность между геометрическим шагом и поступью называется скольжением винта
S = H—Hа.

Для характеристики кривизны лопасти, или крутки лопасти, необходимо определить угол наклона всех сечений лопасти относительно одного из них. Разность между углами наклона сечений у конца лопасти и у комля называют закруткой лопасти.

Мощность винта данного диаметра, точнее, способность винта к поглощению мощности зависит от угла установки лопастей и от их площади. Последняя величина дается в виде отношения суммарной площади всех лопастей винта к площади, ометаемой винтом, и называется перекрытием винта.

С учетом скольжения геометрический, шаг винта может быть подсчитан из выражения:

где v — поступательная скорость винта, задаваемая конструктором; n — число оборотов винта, зависящее от тина двигателя и выбранного конструктором соотношения чисел оборотов коленчатого вала двигателя и винта; S — скольжение винта, которое выражается процентах от геометрического шага и для расчета аэросанных винтов принимается равным 25—30%.

Полученные результаты можно проверить, подсчитав углы ϕ установки сечений по лопасти, имеющие прямую зависимость от шага винта.

На рис. 84 показаны кривые углов установки сечений лопасти по отношению к относительному радиусу винта для уже построенных и испытанных аэросанных воздушных винтов, а в табл. 10 указаны основные данные этих винтов.

Таблица 10

№ кривой на рис. 84 Двигатель Мощность двигателя, л. с. Диаметр винта, м Число оборотов винта в минуту Аэросани
1 М-72 20 2,2 1700 РФ-12
2 НАМИ 22 1,45 2500 ОСГА-4
3 12 1,3 2400 ОСГА-4
4 ГАЗ-А 40 2,2 1600 А-2
5 ИЖ-49 11 1,6 1440
6 ГАЗ М-1 50 2 КМ-5
7 «Вальтер» (самолетный) 2,35 1400


Рис. 84. Кривые углов ϕ установки сечений лопасти, по отношению к относительному радиусу винта для аэросанных воздушных винтов

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.

Читать еще:  Надувные лодки риб

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.

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.

Читать еще:  Какую лодку не надо регистрировать в гимс

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.

Читать еще:  Расход лодочных моторов

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