|
|
Наиболее распространенными
движителями для малых катеров являются гребной виит и водометный движитель.
Выбор того или иного типа движителя обычно производится при разработке
проекта катера. Однако следует иметь в виду, что общий пропульсивиый КПД
винта (с учетом сопротивления выступающих элементов валопровода) на скоростях
до 25 км/ч, как правило, будет в 1,7— 1,5 раза выше, чем у водомета. На
больших скоростях это различие будет несколько меньше: при 35 км/ч — на 35%, при 45 км/ч — на 25%. Таким образом, установка водометного движителя в какой-то
мере лишает катер с конвертированным автомобильным двигателем основного
преимущества — высокой экономичности. Определение основных параметров
водометного движителя — задача трудоемкая, она подробно описана в работе
117].
Определить оптимальные параметры винта можно значительно
быстрее. Наиболее совершенными являются винты серии В, у которых сечение
лопасти до радиуса R = 0,30D„ (Д, — диаметр вннта) имеет авиационный профиль,
т. е. максимальная толщина профиля расположена на расстоянии (0,3—0,35) В от
передней кромки (В — ширина лопасти в данном сечении). Начиная с радиуса R =
ОДОв, максимальная толщина отходит от передней кромки, и на радиусе R =0,45Da
располагается уже иа середине профиля. Нагнетающую сторону профиля для
упрощения технологии выполняют по прямой линии. Максимальная толщина профиля
плавно изменяется от 0,04ЪВ у ступицы до 0,01—0,008DB у наружных кромок.
Радиус закругления входящей кромки у ступицы составляет 0,26Ст (бет —
максимальная толщина профиля) н плавно уменьшается до 1—1,5 мм на больших
радиусах.
Выходящую кромку выполняют с постоянным радиусом #=1,0 -г 1,5 мм. В случае применения алюминиевых сплавов типа АЛ-2, АЛ-9 размеры сечений рекомендуется увеличивать
на 50%; естественно, что КПД таких винтов будет ниже. Форма лопасти —
эллиптическая или саблевидная, максимальная ширина приходится на радиус 0,3DB
и составляет 0,37— 0,4 ширина лопасти у ступицы равна 0,25£в (дисковое
отношение © = 0,5 -t- 0,55). Следует отметить, что более высокое
гидродинамическое качество будет иметь не более простои винт, имеющий
постоянный кромочный шаг, а винт, у которого кромочный шаг начиная с радиуса
R — 0,3DB уменьшается так, что около ступицы шаг его будет на 20% меньше.
Чтобы уменьшить вибрации и повысить пропуль- сивиый
коэффициент движителя, расстояние от входящей кромки винта до кронштейна
должно быть не менее толщины кронштейна (лучше 2—3 толщины). Если винт
расположен за дейдвудом, то задняя кромка дейдвуда должна иметь
удобообтекаемую форму (угол ватерлинии не более 12—15°) и отстоять от виита
ие менее чем на 0,25 Вв. Расстояние от наружной кромки винта до днища должно
быть не менее 0,15 Св, а от выходящей кромки до руля — ие менее 0,18 Ол. Если
винт расположен за транцем или если катер имеет вельботную корму, то для того
чтобы избежать аэрации винта, его ось должна быть заглублена относительно КВЛ
на диаметр винта.
Винты изготовляются преимущественно литьем. Качественный
стальной винт можно изготовить путем выбивки заготовки в горячем состоянии
ручным молотком на односторонних постелях-штампах.
Существует много способов изготовления модели винта (см. [22]).
Наиболее быстро изготовить модель можно из термопластичного материала.
Сначала вырезают из жести или алюминия пять шаблонов (); угол наклона а
шаблона зависит от радиуса установки
(напомним, что шаг по радиусу может быть переменным). На
листе толстой фанеры пли текстолита вычерчивают указанные радиусы, по ним
изгибают и ирочно закрепляют шаблоны. Пространство между шаблонами заполняют
цементом или брусочками дерева, смазанными клеем, и окончательно выравнивают
эпоксидной шпаклевкой. Затем из листа оргстекла вырезают заготовку лопасти.
При выборе припусков на отливку следует иметь в виду, что для винтов,
работающих с конвертированными двигателями (когда эксплуатационная мощность
меньше максимальной), некоторое отклонение как от заданного профиля, так и от
расчетного шага не приводит к заметному изменению характеристик винта.
Поэтому для упрощения изготовления толщину модели выбирают с минимальным
припуском (0,5—I мм), необходимым только для получения гладкой поверхности
Таким образом, толщину листа из оргстекла принимают 3—4 мм.
Заготовку нагревают до 120° (лучше в масляной ванне),
быстро накладывают на винтовую горку и плотно прижимают (для этих целей
удобен мешочек с песком). После застывания на засасывающую сторону наносят
слой эпоксидной шпаклевки так, чтобы выдержать заданный профиль. Модели
других лопастей изготовляют либо аналогичным образом, либо отливают по первой
модели (из алюминия, цинка, свинца и т. д.). На токарном станке изготовляют
ступицу, причем для последующей расточки виита необходимо в модели
предусмотреть цилиндрическое удлинение ступицы в районе малого диаметра (см.
35). Материал может быть любой — текстолит, плотный пенопласт, алюминий.
Ступицу укрепляют в центре приспособления, модель лопасти кладут иа горку,
подвигают до упора к ступице, смазывают эпоксидным клеем и в таком положении
оставляют до его полимеризации. После Приклейки всех лопастей
эпоксидной шпаклевкой наносят радиусы сопряжения лопасти со ступицей. Перед
формовкой модель обмеряют; допуски иа модель такие же, как для винта (см. §
29). Наилучшими материалами для изготовления винтов являются латуни ЛМцЖ
55-31, ЛАЖМц 66-6-3-2, бронзы БрАЖ 9-4, нержавеющие стали типа 1Х14НДЛ и
алюминиевый сплав АЛ-8. В некоторых случаях винты отливают из сталей 25Л,
однако при этом впит необходимо кадмнровать, цинковать или, что хуже,
хромировать. Следует иметь в виду, что такие винты можно эксплуатировать
только в пресной воде, причем даже в этом случае придется раз в 2—3 года
обновлять покрытие. Винты из сплавов АЛ-2, АЛ-9 из-за значительного утолщения
лопастей имеют худшие кавитациониые свойства, меньший КПД, а также низкую
коррозионную стойкость.
В отливке винта вначале размечают центровые отверстия,
протачивают удлинение ступицы и, зажав виит за проточку в трехкулачковом
патроне, растачивают отверстие и подрезают входящие кромки лопастей на один
уровень. Затем размечают положение шпоночного паза и место отрезки удлиненной
части ступицы, где сверлят отверстие диаметром 1,5 ширины шпоночного паза
(для выхода долбяка при нарезании шпоиочиого паза на долбежном станке).
Заметим, что при отсутствии долбежного станка можно, используя механизм
продольного перемещения суппорта, нарезать шпоночный паз на токарном станке,
при этом винт также зажимают за проточенное удлинение ступицы. Растачивают
оправку под внутренний диаметр винта, насаживают виит иа оправку, подрезают
выходящую кромку, отрезают удлинение ступицы и нарезают резьбу под съемник.
Конусное соединение (обычно 1:15) принимается при условии, если на валу
невозможно выполнить упорный буртик, в остальных случаях целесообразно
применять цилиндрическое соединение ("с"). так, как оно облегчает съем
винта с вала.
Поеле механической обработки вают шарошками или грубыми
кругами до исчезновения следов войлочными или резиновыми кругами с наклеенным
порошком (или шкуркой) средней зернистости. После опиловки кромок напильником
выполняют предварительную балансировку винта (см. § 29), затем производится
шлифование, полирование (хотя бы участка около входящей кромки) и
окончательную балансировку.
Если изготовленный вннт окажется «тяжелым», его можно
облегчить за счет уменьшения диаметра. Сделать виит более тяжелым значительно
сложнее. Поэтому при строительстве единичных катеров имеют преимущество вииты
со съемными лопастями, шаг которых можно изменять в определенных пределах.
К тому же трудоемкость изготовления такого виита в
условиях единичного производства, как правило, меньше, чем обычного. Ступица
виита ( 36) имеет поперечный разъем и состоит из двух деталей. В три
резьбовых отверстия, оси которых лежат в плоскости разъема, вставляют
комлевые части лопастей, имеющие соответствующую резьбу. Прн нарезании резьбы
половники ступицы стягивают болтами и между ними зажимают технологическую
прокладку (— 1,0 мм). Отличительной особенностью данной конструкции является
наличие двух сквозных пазов около каждого резьбового отверстия. При
стягивании полумуфт за счет упругой деформации перемычки между пазом и
резьбой происходит равномерное обжатие резьбы, что предотвращает поперечное
разбалтывание, свойственное обычным разрезным зажимам.
Изготовление модели отдельной лопасти, ее литье и
обработка значительно проше, чем неразъемного вннта. Поскольку все лопасти
изготовляют по одной модели и могут быть точно установлены по шаговому
угольнику или приспособлению (см. 51), то полученный вннт будет обладать
незначительной гидродинамической неуравновешенностью (однако масса винта и
диаметр ступицы будут больше, чем у обычного винта). При изготовлении модели
лопастн необходимо удлинить ее комель для удобства механической обработки;
диаметр удлинения должен быть меньше, чем внутренний диаметр резьбы. При
механической обработке иа удлиненную часть комеля надевают резьбовой калибр,
вместе с которым она зажимается в трехкулачковом патроне. Резьбу в ступице
нарезают на токарном станке с установкой ступицы на угольнике. Для получения
сквозной перемычки сначала сверлят отверстия диаметром 2,5—• 3,5 мм, а перемычку выпиливают надфилем.
Размеры направляющей насадки выбирают в зависимости от
диаметра винта (см. 35). Обычно Фазор между насадкой н винтом составляет
0,0050в; увеличение зазора до 0,0Юв уменьшает пропульсив- ный коэффициент на
3—4%. В реальных условиях эксплуатации, особенно при плавании иа волнении,
насадка подвергается действию значительных поперечных снл, и при недостаточно
жестком (хотя и до- <з?щточно прочном) ее креплении возможно задевание
лопастями вннта за насадку. Поэтому для успешной эксплуатации катера с малым
зазором в насадке необходимо или жесткое крепление иасадки и кронштейна
опорного подшипника, или соединение ннж- йей части кронштейна с насадкой.
Чаще применяют Неподвижные насадки, а управление осуществляется абычным
рулем, укрепленным за насадкой; однако в £том случае иа заднем ходу
катер практически неуправляем. Значительно лучше управляемость катера,
оснащенного поворотной насадкой. Ось поворота в такой насадке целесообразно
размещать в районе Минимального внутреннего днаметра; для профиля насадки;
показанной на 35, ось поворота распо* дожена на расстоянии 0,4—0,45 В от
передней кромки. Чтобы прн повороте насадки зазор между винтом и насадкой
оставался постоянным, концевые кромки винта протачивают не по диаметру, как
для неповоротных насадок, а по сфере, радиус которой равен радиусу винта. При
повороте насадки центр давления гидродинамических сил располагается внос от
оси баллера, поэтому на насадку, а следовательно, и на штурвал действует
значительный момеит, стремящийся повернуть их в сторону большего угла
поворота. Чтобы исключить это явление, поворотные насадки снабжают
стабилизатором, т. е. обычным рулем, который жестко крепится к насадке в
районе задней кромки. Площадь рулн стабилизатора в первом приближении можно
принимать равной 60% площади боковой проекции иасадки.
Недостаток поворотных насадок — худшая защита винта от
подводных препятствий.
Насадку можно изготовить нз стеклопластика литьем или
сваркой (см. рнс. 35). Сердцевину стекло- пластиковой насадки вытачивают из
плотного пенопласта и оклеивают полосами стеклоткани шириной 10 см и длиной несколько больше двойной длины насадки, располагая их вдоль оси. Пенопласт целесообразно
использовать также для изготовления модели насадкн. Основной недостаток литых
насадок (даже из алюминиевых сплавов)—большая масса. Лучшим материалом для
сварных насадок являются алюминиевые сплавы типа АМг. Можно сварить насадку
нз нержавеющей стали 1Х18Н9Т или даже из обычной стали, однако это сложнее,
так как для уменьшения массы толщину обечаек целесообразно принимать не более
1,5—2 мм.
Окраска свинцовым суриком насадкн из углеродистой стали
оказывается более практичной, чем оклейка стеклопластиком: прн ударах насадки
о грунт в стеклопластике возникают мнкротрещнны, вследствие чего под слоем
стеклопластика начинается процесс коррозии, который внешне незаметен.
|