Введение
Превратив накопленную энергию в любой форме во вращательное движение, возникает вопрос, как использовать ее для продвижения лодки через воду. Катера с воздушным движителем используют воздушные винты в качестве средства движения, но они являются исключением. Чтобы произвести движение вперед почти все другие моторные суда полагаются на ускоряющуюся воду.
Кавитация
Кавитация – это термин, который может стать источником некоторой путаницы. Кавитация происходит, когда давление воды настолько низкое, что вода закипает и образуется пузырь водяного пара. Именно когда эти пузырьки разрушаются, отчетливая эрозия видна на винтах. То, что часто называют «кавитацией», когда пропеллер вращается из-за того, что воздух всасывается с поверхности в пропеллер, на самом деле правильно называть вентиляцией.
В тех случаях, когда мощность, подаваемая на вал, настолько высока, что предотвращать образование кавитации практически невозможно, можно использовать «суперкавитирующие» гребные винты с лопастями особой формы. Данные лопасти допускают кавитацию, но без повреждения лезвий, позволяя пузырькам лопаться пока они спускаются вниз по течению от пропеллера.
Стандартные валы и пропеллеры
Стандартный привод вала знаком большинству людей, которые имеют какое-либо отношение к лодкам. Двигатель ведет вал (почти всегда через редуктор), который выступает через корпус с помощью кормового уплотнения. К этому валу прикреплен пропеллер с фиксированным шагом, который затем используется для продвижения лодки через воду. Если вал достаточно длинный, он будет поддерживаться вдоль своей длины, по крайней мере, одной скобой. Наиболее распространенными типами скоб, которые вы увидите, будет скобы формы «P» или «A».
Гребной винт регулируемого шага (CPP)
Винт регулируемого шага чаще используется на крупных коммерческих судах и суперяхтах, чем на небольших парусных яхтах, и, как следует из названия, лопасти винта могут управляться для обеспечения требуемой тяги. Лопасти также могут быть зафлюгированными, чтобы не создавать тягу или обеспечивать заднюю тягу, пока валы продолжают вращаться в прямом направлении. Оборудование, необходимое для работы винта регулируемого шага, является сложным и редко используется в малых судах.
Autoprop
Компания Brunton’s Propellers разработала Autoprop в качестве автоматического пропеллера переменного шага для яхтенного рынка. Шаг винта изменится, чтобы произвести необходимую тягу для вращения вала с учётом требований к мощности. Его часто можно найти на парусных лодках и, особенно на моторных парусниках, где возможность регулировки шага гребного винта в соответствии с условиями особенно полезна.
Складные винты
Складные винты почти полностью ограничены скоростным флотом парусных яхт. Винт обычно устанавливается в сложенном положении до тех пор, пока к валу винта не будет приложена достаточная мощность, которая заставляет центробежную силу на лопастях преодолевать пружину, удерживающую лопасти в закрытом положении. Складные пропеллеры обычно бывают с двумя лопастями, но доступно несколько версий с тремя лопастями. Они обычно не очень эффективны при движении лодки, особенно в обратном направлении, поскольку конструктивные ограничения в обеспечении гидродинамической складчатой формы противоречат требованиям для создания эффективного пропеллера.
Забортный движительный агрегат
Транцевый гребной агрегат или забортный движительный агрегат произошли от идеи приводить в движение подвесной винт внутренним двигателем. Транцевые гребные агрегаты имеют различные преимущества и недостатки по сравнению как с внутренними двигателями, приводящими в движение обычные валы, так и с подвесными моторами. Надежность внутреннего двигателя обычно выше, чем у аналогичного подвесного двигателя. Существенным преимуществом является то, что двигатель можно устанавливать с горизонтальной осью, что облегчает конструкцию двигателя. К недостаткам, однако, относится потеря доступности транца. Стоимость не может быть существенным фактором в выборе.
Парусный привод
Парусный привод – это термин, используемый для описания устройства, установленного на парусных лодках, которое обеспечивает движение. Обычно парусный привод расположен примерно на 1/5 длины корпуса от кормы. В зависимости от конструкции парусный привод может быть «управляемым» от штурвала или закреплен непосредственно перед рулем.
Чтобы уменьшить сопротивление, вызванное лопастями пропеллера, многие парусные приводы имеют складные лопасти гребного винта, которые складываются при отключении питания. Эти лопасти могут использоваться как для движения вперед, так и за кормой, но обычно они не «управляемы», на манер описанных выше гребных винтов регулируемого шага.
Водомётный
Способ, которым может управляться водомётный двигатель, резко отличается от способов управления двигателями, которые оснащены обычными гребными винтами. Иногда водомётные установки называют насосно-струйными установками, так как они именно этим и являются. Принцип, по которому они работают, тот же, что при работе с отдачей от винтовки или, возможно, более близко к толчку, который ощущается при удерживании пожарного шланга. Ускоряя воду в кормовой части лодки, на лодку оказывается прямая тяга.
Водомётная установка по существу представляет собой насос, который забирает воду, как правило, из водозабора под лодкой, а затем ускоряет и выпускает воду через выпускное отверстие в транце.
Чтобы обеспечить рулевое управление, используется направляющее выпускное отверстие, которое позволяет изменять направление потока воды. Для того чтобы лодка имела возможность движения задним ходом, используется направляющая лопатка или дефлектор, расположенный за кормой, который меняет направление потока воды. Это означает, что двигателю не требуется реверсивная коробка передач, и даже если он будет установлен, он не будет работать с водоструйным двигателем, поскольку выход воды обычно находится над ватерлинией.
Водомётный гидроусилитель устанавливается исключительно для обеспечения дополнительной тяги, и ни рулевое направляющее отверстие, ни направляющая лопатка в этом случае не устанавливаются. Если на лодке установлены три или четыре водомётных двигателя, то центральный двигатель или форсунки будут использоваться только в качестве гидроусилителя на высокой скорости.
Подача воды через водомётный двигатель, как правило, поворачивается под прямым углом (всасывание снизу, через насос и через корму). Этот прямой угол может быть подвержен кавитации и воздействию чрезмерной коррозии.
Носовые / кормовые подруливающие устройства
Для облегчения маневрирования в ограниченном пространстве некоторые яхты, катера и корабли могут быть оснащены носовыми и / или кормовыми подруливающими устройствами. Обычно это небольшие винты, установленные на горизонтальной оси под прямым углом к нормальному направлению движения. В случае носовых подруливающих устройств на яхте они обычно помещаются в трубу, врезанную в корпус сразу за кормой. При подаче питания (электрического или гидравлического) подруливающее устройство в носовой части заставит нос развернуться на левый или правый борт. Это значительно облегчает швартовку или маневрирование в небольших помещениях.
Для больших паромов управление может осуществляться одним рычагом. Передние и кормовые движения управляют главными двигателями. Левый и правый борт управляют носовым или кормовым подруливающим устройством. Комбинация простых движений может направить паром в нужном направлении, при этом даже в условиях сильного ветра или ветра потенциальные риски крайне невысоки.
Гидропривод
Периферийным двигателем является гидравлический привод. Дизельный двигатель используется для создания давления в гидравлической системе. Гидравлическая мощность, в свою очередь, используется для вращения винтов, обычно для маневрирования. Этот привод обычно не встречается за пределами промышленного строительства, бурения или дноуглубительных работ в промышленности.
Приводы с подсосом воздуха Arneson
Приводы с подсосом воздуха Arneson используют пересекающие поверхность воды пропеллеры и, в некотором смысле, они аналогичны забортным двигателям в том, что рулевое управление обеспечиваются самими приводами.
Читать далее — Примеры приводов
Полный список статей цикла – Краткое введение в яхтенный брокераж