Гидродинамические характеристики гребных винтов и технология построения паспортных диаграмм

${с}_1^{\prime }=0,25c_1{\mathrm{\pi }}^2\mathrm{\Theta }{\overline{\mathrm{r}}}_0; Форм. 3$

${с}_2^{\prime }=0,125c_2\mathrm{\pi \Theta }{\overline{r}}_0. Форм. 4$

Согласно приведенным выражениям КПД винта:

${\eta }_p=\frac{P{\nu }_p}{2\pi nM}=\frac{K_1{\lambda }_p}{K_{2}2\mathrm{\pi }}=\frac{c_1}{c_2}·\frac{s_1(1–s_1)}{s_1+m}=\underset{–}{\overset{–}{K}}\frac{s_1(1–s_1)}{s_1+m}, Форм. 5$

где:

$c_1=q\prime \sigma x\sqrt{1–\frac{\delta \prime }{{\beta }_2}}=c_{2}p\prime F=c_2\underset{–}{\overset{–}{K}}. Форм. 6$

Коэффициенты x, q′, F и p′ определяют графически по рис. 1-4 или находят по формулам:

$\chi =\frac{1,67(tg {\nu }_1–0,1275)}{tg {\nu }_1\sqrt{1,12+{(tg {\nu }_1+0,1275)}^2}}; Форм. 7$

$q\prime =\frac{0,47{\beta }_1}{1+0,12{\beta }_1}; Форм. 8$

$1⩽F=1+0,02{({\beta }_2–1)}^2⩽1,15; Форм. 9$

$p\prime =0,78+2,05\sqrt{\delta \prime +0,002}. Форм. 10$

Для трехлопастных винтов принимают:

${\beta }_1={\beta }_2=2,025{\overline{R}}_b \sqrt{{\overline{r}}_0(1–{\overline{r}}_0)}, Форм. 11$

где:

• ${\overline{R}}_b=R/b_{cp}$

   — характеристика удлинения лопасти.

Для двухлопастных ГВ:

${\beta }_1=2,54{\overline{R}}_b\sqrt{{\overline{r}}_0(1–{\overline{r}}_0)};$

${\beta }_2=1,22{\beta }_1=3,1{\overline{R}}_b\sqrt{{\overline{r}}_0(1–{\overline{r}}_0)}.$

Для определения парали m рекомендуется выражение:

$m=0,21(0,03+\delta \prime ){(tg {\nu }_1^{\prime }+ctg {\nu }_1^{\prime })}^2. Форм. 12$

Величины:

$tg {\nu }_1^{\prime }=0,94 tg {\nu }_1(1–0,11{\beta }_2)\sqrt{{\beta }_2}, Форм. 13$

и

$a\prime ={(tg {\nu }_1^{\prime }+ctg {\nu }_1^{\prime })}^2, Форм. 14$

могут быть вычислены или найдены по рис. 5 как функции tg ν₁ и β₂.

Далее вычисляют вспомогательные коэффициенты:

$A_1=\frac{{\mathrm{\pi }}^2}{4} \frac{A}{A_d} \frac{R_0}{R} \frac{H_1}{D}·xq\prime \sqrt{1–\frac{\delta \prime }{{\beta }_2}}; Форм. 15$

$A_2=\frac{\pi }{8}\frac{A}{A_d}\frac{R_0}{R} {\left(\frac{H_1}{D}\right)}^2 \frac{\chi }{{\displaystyle \underset{–}{\overset{–}{K}}}} q_1^{\prime }\sqrt{1–\frac{\delta \prime }{\underset{–}{\overset{–}{K}}}}=\frac{A_1}{2\mathrm{\pi K}}\frac{H_1}{D}. Форм. 16$

Рациональная форма для расчета кривых действия ГВ по паральному методу представлена в табл. 1. Задаваемый в строке 33 ряд значений скольжения S₁ должен охватывать все необходимые режимы поступи ГВ.

Для определения параметра:

$\sigma =1–\frac{0,3s_1^2({\overline{R}}_b–1)(1+t{g}^2{\nu }_1)}{{\overline{R}}_b+0,5}, Форм. 17$

На рис. 6 приведена разработанная Папмелем специальная диаграмма. Полученные в результате расчета кривые действия винта в свободной воде обычно представляют графически в зависимости от относительной поступи λ_p. Примерный вид таких кривых показан на рис. Гребные винты малотоннажных судов“Кривые действия гребного винта в свободной воде”.

Рекомендуемый порядок расчета в основном соответствует схеме Папмеля с небольшими изменениями в части определения шагового отношения нулевого упора Н₁/D и парали m.

Кривые действия позволяют произвести проверку согласованности спроектированных ГВ с сопротивлением корпуса катера и характеристиками его механической установки. Такая проверка осуществляется при помощи расчета и графического построения ходовых характеристик, совокупность которых называют паспортной диаграммой.

Предлагается к прочтению: Гидроаэродинамика парусного судна

Паспортная диаграмма показывает, правильно ли подобраны ГВ и позволяют ли они обеспечить катеру необходимую скорость при заданных значениях мощности и частоты вращения двигателей. Кроме того, паспортная диаграмма позволяет проанализировать действие спроектированных гребных винтов при изменении тех или иных условий эксплуатации судна. Для построения паспортной диаграммы необходимо иметь следующие зависимости.

1 Кривые изменения полезной тяги ГВ P_e = f(ν_к) и мощности двигателей N_e = f(ν_к) в зависимости от скорости судна при различных постоянных значениях частоты вращения двигателей n_дв = const.

2 Кривые сопротивления корпуса судна R = f(ν_к) при различных водоизмещениях и условиях плавания.

3 Внешнюю, или ограничительную, характеристику двигателя N_e = f(n_дв).

Скорость катера или лодки ν_к, км/ч, полезную тягу одного винта P_e, кН, и соответствующую мощность двигателя N_e, кВт, для выбранных значений λ_p и n_дв при отсутствии кавитации определяют по следующим формулам:

${\nu }_{к}=\frac{{\lambda }_{p}nD}{0,278(1–w)}=A_3{\lambda }_p{n}_{дв}; Форм. 18$

$P_e={10}^{–3}{K}_1(1–t)\rho n^2{D}^4; Форм. 19$

$N_e=\frac{P_e\nu }{{\eta }_p{\eta }_{к}{\eta }_{м}}=\frac{P_e{\nu }_{к}}{3,6\eta }. Форм. 20$

При расчете паспортной диаграммы кавитирующего ГВ дополнительно для каждого значения скорости определяют:

число кавитации

$\kappa =\frac{2(p_a+\gamma h_s–p_d)}{\rho {\nu }_p^2}\approx \frac{26(p_a+\gamma h_s–p_d)}{\rho {\nu }_{к}^2{(1–w)}^2}=\frac{A_4}{{\nu }_{к}^2}; Форм. 21$

критическую относительную поступь ГВ:

${\lambda }_{pk}=p\left(0,5\frac{H_1}{D}+\frac{0,2}{\Theta }\right) u_{\kappa \delta }={А}_5{u}_{\kappa \delta }; Форм. 22$

отношение расчетной поступи винта к его критической поступи:

$\frac{{\lambda }_p}{{\lambda }_{pk}}=\frac{{\lambda }_p}{p(0,5{\displaystyle \frac{H_1}{D}}+{\displaystyle \frac{0,2}{\Theta }}) u_{\kappa \delta }}=\frac{{\lambda }_p}{A_5{u}_{\kappa \delta }}; Форм. 23$

коэффициенты уменьшения упора и КПД винта от влияния кавитации:

${\phi }_1=f({\lambda }_p/{\lambda }_{pk}, \kappa , {\delta }_1) и {\eta }_{\phi }=f({\lambda }_p/{\lambda }_{pk}, \kappa , {\delta }_1).$

Тягу ГВ и необходимую мощность с учетом действия кавитации вычисляют по формулам:

$P_e={10}^{–3}{K}_1(1–t)\rho n^2{D}^4{\phi }_1; Форм. 24$

$N_e=\frac{P_e\nu }{{\eta }_{р}{\eta }_{к}{\eta }_{м}{\eta }_{\phi }}=\frac{P_e{\nu }_{к}}{3,6\eta }. Форм. 25$

По результатам расчета производят построение паспортной диаграммы в виде суммарных или отнесенных к одному винту характеристик тяги P_e = f(ν_к) и потребной мощности N_e = f(ν_к) при постоянных значениях частоты вращения двигателей. При этом характеристики тяги и мощности строят в одинаковом масштабе скорости судна ν_к (рис. 7).

Точки пересечения тяговых характеристик с кривой сопротивления R = f(ν_к), приходящегося на один винт, построенной в тех же координатах, определяют скорости катера при соответствующих значениях частоты вращения двигателей. Мощность двигателей, необходимую для обеспечения полученных скоростей судна, определяют по характеристикам N_e = f(ν_к) при тех же частотах вращения.

Соединив эти точки плавной кривой, можно построить винтовую характеристику N_e = f(ν_к, n_дв), выражающую зависимость мощности двигателя от частоты его вращения и скорости движения катера при заданных условиях эксплуатации. Каждой кривой сопротивления катера соответствует своя винтовая характеристика, поэтому с изменением по тем или иным причинам кривой сопротивления изменяется и винтовая характеристика. При наличии внешней или ограничительной характеристики, определяющей возможные режимы работы двигателя при эксплуатации катера, целесообразно построить ее на паспортной диаграмме совместно с винтовой характеристикой. Соответственно в координатах P_e-ν_к строят предельную тяговую характеристику P_e = f(ν_к, n_дв).

Паспортная диаграмма позволяет решать следующие задачи, связанные с проектированием ГВ и анализом их действии в различных условиях эксплуатации катеров и моторных лодок.

1. Устанавливать соответствие гребного винта заданным условиям проектирования и проверять достижение максимальной скорости катера при заданных значениях мощности и частоты вращения двигателя. При этом паспортная диаграмма наглядно показывает, что если винт при номинальной частоте вращения не расходует всей заданной мощности двигателя, то он является гидродинамически легким и должен быть утяжелен путем увеличения диаметра или шага. Если же винт использует всю заданную мощность при уменьшенной частоте вращения, то он является гидродинамически тяжелым и его необходимо облегчить.
2. Определять режимы работы двигателей и скорости катеров и моторных лодок при изменении в процессе эксплуатации их водоизмещения, центровки, состояния обшивки корпуса, состояния погоды и т. д. Принципиально все указанные изменения приводят к изменению величин сопротивления на различных скоростях. Поэтому для решения возникающих задач и построения новых винтовых характеристик достаточно нанести на паспортную диаграмму в координатах R – ν_к измененную кривую сопротивления, приходящегося на один винт, и точки пересечения ее с кривыми тяги P_e перенести при тех же скоростях на соответствующие характеристики мощности N_e = f(ν_к). При этом точки пересечения винтовых характеристик с заданной внешней или ограничительной характеристикой мощности будут определять наибольшие скорости судна и возможные режимы работы двигателей.
3. Устанавливать зависимость скорости катера или лодки от частоты вращения двигателей при различных водоизмещениях и изменении условий плавания. Возможность определения величин скорости судна и необходимой для их достижения мощности на любом промежуточном режиме работы двигателей позволяет производить проектные расчеты дальности плавания и решать другие эксплуатационные задачи.
4. Определять запасы мощности двигателей КПК как на горбе сопротивления, так и на максимальной скорости, а также осуществлять проверку возможности выхода их на крылья при различных водоизмещениях и различных состояниях погоды. Данные задачи также решаются с помощью построения на паспортной диаграмме соответствующей винтовой характеристики. Для обеспечения выхода катера на крылья необходимо, чтобы винтовая характеристика в районе горба сопротивления всегда была ниже внешней характеристики. При пересечении винтовой характеристики с внешней катер на крыльях не выйдет, так как необходимая для этого мощность будет больше располагаемой. Запас мощности на любом режиме движения КПК определяется величиной превышения внешней характеристики над винтовой.
5. Исследовать ходкость двух- или трехвальных судов на парциальных режимах, т. е. при ходе под одним или двумя винтами. Для этого на паспортной диаграмме строят кривые увеличенного сопротивления катера или лодки, приходящегося на один работающий ГВ, и соответствующие винтовые характеристики, по которым определяют скорость судна, а также мощность и частоту вращения работающих двигателей. При этом необходимо следить, чтобы не возникала их перегрузка. Сопротивление воды при движении на парциальных режимах складывается из полного сопротивления судна и сопротивления неработающих винтов.

Сопротивление застопоренных ГВ, Н:

$R_{з.в}=400D^2{\nu }_p^2\Theta \approx 30D^2{\nu }_{к}^2\Theta . Форм. 26$

При свободном вращении неработающих винтов их сопротивление уменьшается примерно в два раза. При применении подвесных двигателей неработающие моторы следует вытаскивать из воды.

Если полученный в результате анализа паспортной диаграммы ГВ удовлетворяет всем необходимым требованиям задания, то на этом выбор его основных гидродинамических элементов можно считать законченным. На основании произведенных расчетов определяют конструктивные элементы винта и разрабатывают его рабочие чертежи.

Спрямленный контур и прочный профиль лопасти

Для выполнения рабочих чертежей ГВ помимо его основных элементов — диаметра, шага, числа лопастей и дискового отношения — необходимы также контур спрямленной поверхности и продольный профиль лопасти. Ординаты контура спрямленной поверхности с заданными величинами дискового отношения Θ и приведенного радиуса R₀ ≈ 0,6R могут быть получены по формуле:

$b_r=\frac{\overline{b}D\Theta }{z}, Форм. 27$

где:

• $b_r=f\left(\overline{r}\right)$

  — ширина лопасти на заданном радиусе

  $r=R\overline{r};$

• $\overline{b}=f\left(\overline{r}\right)$

  — относительная ширина лопасти, определяемая по рис. 8 или по табл. 4.

На рис. 8 приведено три типа наиболее употребительных контуров спрямленной поверхности лопасти.

Симметричный контур, близкий по форме к эллиптическому, может быть получен по кривой 1. Применение данного контура для широколопастных ГВ несколько улучшает их антикавитационные качества.

Несимметричный саблевидный контур, применяемый для получения плавного безударного входа лопасти в воду с целью уменьшения вибрации при работе винта вблизи свободной поверхности, может быть построен по кривой 2.

Относительные отстояния входящей и выходящей кромок от осевой линии лопасти О-О характеризуются ветвями

${\overline{b}}_1$

и

${\overline{b}}_2$

, а положение линии максимальных толщин — кривой

${\overline{x}}_m.$

Кривая 3 рекомендуется для построения спрямленного контура лопастей ГВ, работающих в направляющих насадках и водометах.

Значения расчетных ординат всех указанных кривых в зависимости от относительного радиуса приведены в табл. 6.

Распределение наибольших толщин вдоль радиуса лопасти называют продольным или прочным профилем лопасти.

Для его построения определяют толщины в трех точках — у корня лопасти вблизи ступицы, на приведенном радиусе R₀ и у края на радиусе R.

Толщина лопасти у корня может быть вычислена по приближенной эмпирической формуле:

$e_{к}\approx 4\sqrt{\frac{P}{{\sigma }_{П}\Theta }}, Форм. 28$

где:

• P — упор ГВ, Н;
• σ_п — предел прочности материала ГВ, МПа.

Принятое значение e_к, мм, должно быть проверено специальным расчетом на прочность. При этом, во избежание чрезмерного увеличения профильного сопротивления, толщина лопасти у корня не должна превышать значения:

$e_{к}=(0,15–0,20) b_{к}. Форм. 29$

где:

• b_к — ширина лопасти у корня.

Толщину лопасти на приведенном радиусе принимают:

$e=0,5e_{к}. Форм. 30$

Толщина края лопасти устанавливается по конструктивным соображениям и обычно составляет:

$e_R\approx 0,01R. Форм. 31$

Полученные значения толщин позволяют построить прочный профиль лопасти в виде зависимости e = f(r).

Параллельно с выбором прочного профиля решается вопрос о профилировке сечений лопастей. Авиационные профили, благодаря увеличенной кривизне засасывающей стороны и хорошо скругленному носику, имеют более широкий диапазон углов безударного входа, при котором профильное сопротивление является наименьшим. Выбор той или иной формы сечений лопастей определяется относительной толщиной лопасти на приведенном радиусе R₀.

Читайте также: Способы расчета управляемости маломерного судна

Для некавитирующих винтов при δ > 0,05 следует принимать авиационный профиль. При δ < 0,05 профиль сечений имеет меньшее значение и может быть принят сегментным. Поэтому для многих ГВ применяют комбинированную профилировку лопастей, при которой сечения на радиусах r < 0,6 имеют авиационный профиль, а на радиусах r > 0,6 — сегментный.

При наличии кавитации ГВ или опасности ее возникновения профилировка лопастных сечений производится с учетом приведенных в статье Гребные винты малотоннажных судов“Проектирование гребных винтов” рекомендаций. Для определения стрелки прогиба средней линии сегментного вогнуто-выпуклого эквивалентного профиля используется формула 45:

$e_c\approx 0,1C_{y}b. Форм. 32$

Выбор количества гребных винтов, направления их вращения и расположения относительно корпуса

С точки зрения использования мощности двигателя и повышения пропульсивного КПД установка одного ГВ как правило эффективнее, чем двух или трех. Однако в некоторых случаях не удается избежать многовальных установок. Основной причиной этого является отсутствие двигателей и, в частности, подвесных моторов необходимой мощности.

Правда, установка нескольких ГВ имеет и положительные стороны — улучшается маневренность и при парциальной работе повышается экономичность и увеличивается дальность плавания судна.

Направление вращения ГВ также может оказать влияние на поведение судна. Известно, что работающие ГВ при одностороннем вращении вызывают занос кормы в сторону вращения винтов и способствуют появлению крена судна. При этом судно начинает совершать циркуляцию. Величины углов крена зависят от характеристик остойчивости судна и от его скорости. С увеличением скорости углы крена обычно возрастают, так как при числах Fr_V = 3÷4 характеристики остойчивости во многих случаях ухудшаются, а кренящие моменты растут. Значительных размеров углы крена достигают на относительно узких и легких судах, в особенности с малооборотными винтами большого диаметра. При увеличении относительной ширины судна действие реактивного момента становится менее заметным.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что на многих глиссирующих судах ГВ обтекаются неравномерным и, в частности, сильно скошенным потоком. Косое обтекание винта смещает точку приложения суммарного упора всех лопастей на некоторое расстояние от оси винта в сторону его вращения, что усугубляет влияние заноса кормы.

Для поддержания прямого курса судна с ГВ одностороннего вращения приходится постоянно перекладывать рули, что увеличивает сопротивление и снижает скорость судна. Кардинальным средством устранения крена и обеспечения устойчивости хода является установка на судне двигателей и движителей противоположного вращения. В этом случае благодаря симметричности все боковые силы и моменты будут взаимно уравновешиваться. С целью уменьшения опасности засасывания атмосферного воздуха и захвата винтами плавающих в воде предметов направление вращения ГВ целесообразно принимать наружным, т. е. через верх к бортам.

Для повышения пропульсивных качеств и уменьшения вибрации корпуса следует обратить внимание на рациональное расположение ГВ относительно корпуса судна и других выступающих частей. При этом необходимо стремиться к обеспечению возможно более свободного обтекания ГВ. Различные варианты размещения ГВ за корпусом судна и размеры рекомендуемых зазоров представлены на рис. 9. Нижние пределы указанных величин могут быть допущены только для тихоходных малых судов. Для быстроходных катеров и лодок, а также при опасности возникновения вибрации, зазоры следует по возможности увеличивать. При этом необходимо также иметь в виду следующие рекомендации.

1. Для уменьшения вредного влияния косого обтекания на работу винта линия гребного вала должна иметь возможно меньший угол наклона.
2. Кронштейны гребных валов лучше делать однолапыми. Сечения лап кронштейнов должны иметь хорошообтекаемую форму и входить в поток с нулевым углом атаки. Благодаря этому уменьшаются сопротивление и вихреобразование лап кронштейнов.
3. Для увеличения отстояния ГВ от концевого кронштейна целесообразно несколько откидывать лопасти в корму. Экспериментальная проверка показывает, что наклон лопастей в пределах 10-15° практически не отражается на эффективности ГВ.
4. Для получения контрпропеллерного эффекта и повышения пропульсивного коэффициента рули следует устанавливать в непосредственной близости за ГВ. Это улучшает и работу самих рулей. Эффективность рулей быстроходных глиссирующих катеров и лодок значительно повышается, если их располагать под антикавитационной плитой или под днищем. Благодаря этому удается существенно уменьшить площадь рулей без ухудшения маневренных качеств судна.
5. Перекрытие дисков ГВ в осевом направлении совершенно недопустимо, так как в этом случае возмущенный поток от переднего винта будет создавать большую неравномерность скоростей в диске заднего винта и условия его работы резко ухудшатся.

Применительно к подвесным моторам последняя рекомендация имеет дополнительную особенность, связанную с тем, что при перекладке моторов расстояние между осями ГВ и их дисками начинает уменьшаться. Для компенсации этого уменьшения подвесные моторы надо располагать дальше друг от друга, чем стационарные двигатели. Необходимое расстояние между осями ГВ подвесных моторов в прямом положении может быть найдено по формуле:

$b\prime =\frac{1,25D}{\cos {\alpha }_{п.м}}, Форм. 33$

• α_п.м — максимальный угол перекладки моторов.

Расставлять моторы шире, чем это требуется по формуле 33, не следует, так как ГВ могут оказаться расположенными слишком близко к бортам и появится опасность их оголения при кренах судна на поворотах.

6 Устанавливая подвесные моторы, необходимо следить, чтобы расположенная над ГВ антикавитационная плита всегда находилась ниже продолжения линии днища не менее чем на 10-20 мм.

Рекомендации по подбору и доводке ГВ

Скоростные испытания судна и их анализ являются основным средством контроля методов расчета ходкости и их дальнейшего совершенствования.

При проведении натурных скоростных испытаний на каждом режиме работы двигателей обычно измеряют следующие характеристики:

• частоту вращения двигателей или гребных валов;
• скорость и ходовой дифферент судна;
• расход топлива (для определения мощности дизелей).

При подготовке к испытаниям подводная часть корпуса должна быть приведена в хорошее состояние, очищена и окрашена. При проведении испытаний необходимо тщательно определять водоизмещение судна, используя для этого взвешивание, замеры осадок носом и кормой, а также сравнение элементов расчетной и фактической нагрузок. ГВ должны быть обмерены на специальных приборах. Если на судне имеются подводные крылья, то их установочные углы замеряют при каждом подъеме судна. В результате скоростных испытаний должны быть выбраны ГВ, которые при заданных значениях водоизмещения судна и мощности механической установки имели бы номинальную частоту вращения, обеспечивая при этом достижение наибольшей скорости. ГВ, удовлетворяющие указанным условиям, считаются согласованными с сопротивлением судна и мощностью двигателей. При приведении элементов ГВ в соответствие с мощностью двигателя и сопротивлением корпуса судна необходимо учитывать следующие соображения.

Будет интересно: Типы малых гребных лодок

Внешняя и винтовая характеристики двигателей внутреннего сгорания имеют различные законы изменения мощности в зависимости от частоты вращения и могут пересекаться только в одной точке.

Внешняя характеристика представляет зависимость между мощностью и частотой вращения двигателя при наибольшей подаче топлива. Эта характеристика не зависит от особенностей потребителя мощности.

Зависимость мощности двигателя от частоты его вращения при различной подаче топлива и работе на ГВ фиксированного шага называют винтовой характеристикой. Эта характеристика определяется сопротивлением судна при тех или иных условиях его плавания и элементами ГВ. Для водоизмещающих судов она близка к кубической параболе:

$N_e=k{n}^3=\frac{N_{e ном}}{n_{ном}^3}{n}^3. Форм. 34$

Для глиссирующих катеров и КПК показатель степени параболы часто снижается и достигает значений 2 и менее. Наилучшее согласование ГВ с двигателем достигается при пересечении винтовой и внешней характеристик в точке, соответствующей номинальным или другим заданным значениям мощности и частоты вращения. Однако при часто изменяющихся условиях эксплуатации судна обеспечить постоянную работу двигателя на номинальном режиме не удается. Задачей доводки винта на скоростных испытаниях является выбор таких его элементов и характеристик, которые создавали бы некоторый запас мощности и обеспечивали работу двигателя преимущественно на расчетном режиме, принятом при проектировании ГВ. Обычно этот режим располагаемой мощности двигателя, то он будет близок к 90 % номинальной мощности.

Приведение ГВ в соответствие с механической установкой судна, т. е. повышение или понижение фактически расходуемой мощности двигателя до совпадения ее с заданной или располагаемой, может достигаться двумя путями — изменением сопротивления судна и изменением характеристик ГВ. Изменение сопротивления полностью построенных катеров и мотолодок может быть достигнуто изменением их нагрузки и центровки, т. е. увеличением или уменьшением количества пассажиров и перевозимых грузов, а также места их расположения.

Необходимые значения диаметра или шага ГВ могут быть определены проверочным расчетом паспортной диаграммы.

С целью ускорения работ величину ожидаемой корректировки диаметра или шага ГВ в процессе его доводки можно определять по приближенной формуле (с учетом знака):

$∆H=H\left(1–\frac{n_0}{n_1}\right)\approx ∆D, Форм. 35$

где:

• H — исходный конструктивный шаг ГВ;
• n₀ — требуемая или номинальная частота вращения ГВ или двигателя;
• n₁ — соответствующая частота вращения, достигнутая на ходовых испытаниях.

Увеличение или уменьшение шага металлических — бронзовых, латунных и стальных — ГВ малых судов осуществляется соответствующим поворотом каждой лопасти на нужный угол в горячем состоянии. Предварительно для нагнетающей поверхности лопастей изготовляют новые шаговые угольники для контроля изменения шага ГВ.

Облегчение ГВ чаще производят обрезкой концов лопастей, т. е. уменьшением его диаметра. Однако при этом следует считаться с возможным снижением КПД винта вследствие изменения режима его работы и с опасностью возникновения кавитации из-за утолщения концевых сечений лопастей. Кромки лопастей при обрезке аккуратно заваливают. Новый контур лопасти должен плавно сопрягаться со старым.

Относительная простота подъема малых судов и спуска их на воду позволяет для более тщательного выбора диаметра ГВ осуществлять обрезку лопастей в процессе двух, а то и трех приближений. После каждой обрезки кромок лопастей следует обязательно произвести статическую балансировку ГВ. Утяжеление ГВ малых судов путем наварки лопастей не практикуется, так как помимо технологических трудностей это ведет к уменьшению зазоров между винтом и днищем и может вызвать вибрацию.

Предлагается к прочтению: Портативные лодки малого типа

Если по каким-либо причинам диаметр или шаг ГВ невозможно довести до необходимых значений, то может встать вопрос о замене винта. Этот вопрос также возникает при поломке или сильном повреждении ГВ. Для быстрого подбора более или менее равноценных ГВ, позволяющих нормально загрузить двигатель и развить достаточную скорость, можно руководствоваться известной эмпирической рекомендацией о взаимо-заменяемости ГВ в случае близости их суммарных значений диаметра и шага:

$H+D=const. Форм. 36$

Данная рекомендация относится в основном к некавитирующим ГВ малых судов. При наличии кавитации должны быть близкими также дисковые отношения винтов и профилировка лопастных сечений.

В общем случае при практическом применении формул 35 и 36 следует иметь в виду, что во избежание существенного уменьшения КПД винта отклонения величин диаметра и шага в ту или иную сторону не должны превышать ~10 %.