Гребні гвинти з композитів проти сталевих
Найцікавіші конструктивні рішення сьогодні пропонують саме виробники композитних гребних гвинтів. Безперечною перевагою таких гвинтів є їхня відносно невисока вартість та достатня міцність.
Чи є у композитних гвинтів недоліки? У разі пошкодження їх неможливо відремонтувати, що в результаті і призвело до створення гребних гвинтів з лопатями, що легко змінюються. Як результат, різко знизилися витрати на ремонт, а пошкоджену лопату можна завжди замінити на набагато менші, ніж вартість нового гвинта, гроші.
Іншим серйозним недоліком композитних гвинтів є неможливість надати їм конфігурацію, що враховує швидкісний та навантажувальний режим роботи човна з підвісним мотором або кормовим приводом. У цьому перевага сталевих гвинтів вважалася безперечною.
Тому експерти вирішили тестувати лише сучасні гребні гвинти нових конструкцій.
Зміст випробувань гребних гвинтів Випробування, проведені американськими експертами, включали як інструментальні, так і суб'єктивні спостереження та вимірювання. Інструментальні виміри фіксували обороти валу двигуна та витрату палива на максимальній швидкості руху. Крім того, вимірювався час розгону до 30 миль на годину зі стоянки, а також обороти та споживання пального за цієї ж швидкості.
Суб'єктивні оцінки включали висновки випробувачів про те, як цей гребний гвинт тримає судно в крутому повороті (аналогічно шинам автомобіля), як човен відгукується підйомом носа (диферент судна) на зміну обертів, а також оцінку загальної керованості.
Випробування проходили на озері Кастаїк (Castaic) у Каліфорнії, на катері Сільван 1600 DC (Sylvan 1600 Adventurer DC) звстановленим 4-тактним 80-сильним мотором для човна Yamaha. Цей універсальний рибальсько-спортивний катер дедвейтом 1600 фунтів (звідси та його марка) виробник укомплектував 3-лопатевим сталевим гребним гвинтом типу Yamaha Performance з кроком 18 дюймів. Цей базовий для двигуна Ямаха гребний гвинт і став основою для порівняння.
Регулюється крок поворотом лопаті гвинта у його втулці, для чого потрібен спеціальний накидний ключ (входить до комплекту гвинта). В результаті, у експертів з'явилася можливість дізнатися, як кожен дюйм зміни кроку гребного гвинта впливає на всі характеристики човна та двигуна.
Другим композитним гвинтом, який експерти піддали випробуванням, стала Piranha (Піранья). Крок цього гребного гвинта також можна міняти, але дещо іншим способом. Конструкція втулки гвинта дозволяє замінювати лопаті, для чого достатньо ключа, яким лопату слухають з втулки. Гребні гвинти Piranha пропонуються виробником у конфігураціях із трьома або чотирма лопатями.
Втулка 4-лопатевого гвинта Piranha має вбудовану осьову завзяту шайбу. На жаль, конструктори Piranha прорахувалися, і завзята шайба вступає в контакт з обоймою підшипника, перш ніж він сяде нашийку приводного валу підвісного мотора 80-сильної чотиритактної Yamaha. Внаслідок цього експерти не змогли протестувати 4-лопатеві гребні композитні гвинти Piranha з катером Adventurer 1600 DC.
Втулка гребних гвинтів Piranha має звичайну завзяту шайбу, а тому може працювати у дволопатевій конфігурації. Лопаті типу "B" мають округлу форму задньої кромки, типу "XB" плоску, що помітно впливає на можливості дволопатевих гвинтів. Гребні гвинти Піранья з лопатями типу "XB" в ході тестів виявилися значно ефективнішими.
Гребний гвинт Comprop відповідає своїй невисокій вартості, проте він не передбачає можливості заміни лопатей, тому у разі поломки однієї з них власнику катера доведеться міняти гвинт повністю. У випробування експерти включили 4-лопатеві гребні гвинти Comprop з кроками 17 та 19 дюймів.
Результати, отримані порівняно із сталевим гвинтом Yamaha Performance 18”. З цим гвинтом підвісний мотор Ямаха потужністю 80 к.с. переміщає катер Sylvan 1600 зі швидкістю 41,4 милі на годину при 5200 об/хв. При повністю відкритій заслінці дроселя такий човновий двигун спалює 6,8 галона (27,75 л) палива на годину, причому катер розганяється з місця до 30 миль на годину за 11,4 секунди. Економічний хід зі швидкістю 30 миль на годину двигун забезпечує на 4000 об./хв., споживаючи при цьому 4,8 галона (18,17 л) палива на годину.
Керування судна Цей гребний гвинт забезпечує найкращу керованість судна в порівнянні з усіма іншимипротестованими гвинтами. Він створює на крейсерському ходу підйом (диферент) носа судна, який робить катер дещо нестійким на курсі.
На думку експертів, максимальна швидкість має бути такою, щоб нахил човна був меншим за максимально допустимий, з точки зору поздовжньої стійкості. При повністю відкритій заслінці дроселя корпус судна рухається просто лише на спокійній воді, проте найменший поштовх хвилі створить розгойдування корпусу човна, яке можна легко погасити, скинувши швидкість.
Тим більше, що корпус цієї моделі катера дуже чутливий до такого впливу. Експерти виявили, що проблема нестійкість на курсі може бути викликана надмірною зосередженою вагою 4-тактного 80-сильного підвісного двигуна. Вага цієї Yamaha перевищує 160 кг, тоді як двотактний човновий мотор такої ж потужності важить щонайменше на 40 кг менше.
Це дуже суттєва різниця навантаження на транець для 5-метрового човна Sylvan 1600. Корпус цього катера розрахований на максимальну потужність двигуна в 90 к.с., а тому, якщо застосовувати важкий і потужний двигун, то в якихось екстремальних умовах, наприклад, на швидкості 40 миль на годину корпус судна розгойдуватися перестає.
Гребний гвинт PropPulse добре тримає човен у поворотах, але не так добре, як його сталевий аналог від Ямаха. Крім того, він дозволяє повністю використовувати можливості відхилення підвісного мотора, проте підйом (диферент) носа катера тут виходить не такийефективний, як із сталевим гвинтом. Човен на максимальній швидкості починає трохи нишпорити, що легко компенсувалося невеликим зменшенням нахилу підвісного мотора ціною відповідного зниження швидкості ходу.
Результати випробувань гребного гвинта ProPulse показують, що крок установки лопатей впливає на оберти двигуна, швидкість руху, споживання палива та на розгінні характеристики човна. Однак найвищі швидкості не обов'язково забезпечує гвинт, який дозволяє двигуну розвинути максимальні обороти.
Найвищу швидкість човну повідомляє зазвичай гребний гвинт, який дозволяє двигуну стійко працювати в середині рекомендованого діапазону оборотів. Схильність до задирання носа зазвичай асоціюється з добрими розгінними характеристиками. Крім того, вона дозволяє компенсувати навантаження мотора від переобтяження човна вантажем.
Результати тестування гребних гвинтів Comprop Щодо характеристик, човновий гвинт Comprop з кроком 17 дюймів забезпечує краще прискорення без зайво високих обертів двигуна. 19-дюймовий гвинт цієї компанії дає можливість отримати вищу максимальну швидкість руху.
Однак, жодна з версій гребного гвинта Comprop не дозволила експертам так само точно проходити повороти, як це було можливо зі сталевим або композитним гвинтом від компанії ProPulse. Схоже, що 4-лопатеві гвинти створюють неабияку силу, що піднімає на кормі, що істотно полегшує рух човна з важким 4-тактним підвісним мотором.
Тим, хто відчуває труднощі з керованістю та розгоном з трилопатевими гвинтами, рекомендується звернутися за допомогою до 4-лопатевих гвинтів Comprop. Якщо бажаний ефект отримано, то сталевий 4-лопатевий гвинт відповідного діаметра і кроку напевно працюватиме щекраще. Якщо Вам не сподобалося, як такий гвинт працює, то у Вас, принаймні, залишається недорогий запасний гвинт, який доставить додому в тому випадку, якщо основний пошкоджений.
Результати тестування композитних гвинтів Piranha Результати випробувань цих гребних гвинтів стали для експертів великим сюрпризом. По-перше, хоча гвинти Piranha існують в 3-х і в 4-лопатевих конфігураціях, випробувачі тестували тільки 3-лопатеві гвинти, оскільки, як це було зазначено вище, на приводний вал мотора Yamaha 80 експертам не вдалося встановити 4-лопатеву версію гребного гвинта Piranha.
Гвинт Piranha з округлими задніми кромками лопат типу "B" з кроком 19 дюймів показав на тестовому катері далеко не найкращі результати. Цьому гребному гвинту бракує поверхні лопатей задля забезпечення достатньої підйомної сили на кормі човна і вистачає тяги підняття носа човна. Те саме можна сказати і щодо керованості при проходженні поворотів.
Однак заміна гвинта на тип "XB" з серпоподібними лопатями того ж кроку 19 дюймів здивувала експертів, і не тільки від різкого поліпшення характеристик, але через зміну режиму роботи мотора. Тахометр почав працювати майже біля червоної межі, хоча швидкість катера зросла незначно. Керованість покращилася, але не настільки, щоб зрівнятися з гребним гвинтом ProPulse або сталевим базовим прототипом від Ямаха.
Потім експерти перейшли на гребний гвинт Piranha з лопатями типу "XB" з кроком 21 дюйм, і тут він нарешті показав себе, забезпечивши катеру найвищу максимальну швидкість серед усіх випробуваних композитних гребних гвинтів. Тип "XB" з кроком 21 дюйм управляє човном у поворотах гірше 4-лопатевих конкурентів, але на прямий поводиться добре, забезпечуючи судну гарний розгін. Ніпроблем і з задиранням (диферентом) носа судна на хвилях. Трилопастний гвинт Piranha типу "XB" з кроком 21 дюйм лише 0,2 милі на годину поступився максимальною швидкістю руху сталевому гвинту.
Покращені розгінні характеристики деяких композитних гвинтів частково пояснюються меншим діаметром. Існують відмінності і в гарантійній політиці виробників композитних гвинтів. Так, наприклад, Composite Marine Products пропонує довічну гарантію якості матеріалів і процесу виготовлення, але гарантійні зобов'язання компанії не поширюються на випадки поломки або пошкодження гвинта від удару об підводні об'єкти. Виробник гребних гвинтів ProPulse дає трирічну гарантію відсутності дефектів матеріалів та шлюбу під час виготовлення втулки гвинта. На лопаті гвинтів гарантійні зобов'язання не поширюються, проте вони дуже недорогі та легко замінюються. Виробник гребних гвинтів Piranha дає довічну гарантію на втулку, а лопаті її також недорого і легко замінити при поломці.
При вартості найкращого сталевого гребного гвинта приблизно 500-700 доларів, гребні гвинти з композитних пластиків стають вельми привабливими для судновласників, змушених часто переміщатися мілководними або зарослими водоймами.
Ціна ремонту сталевого гребного гвинта може досягти кількох сотень доларів, і, за невеликим винятком, сталеві або алюмінієві гвинти практично неможливо відремонтувати поза стінами спеціалізованої майстерні. Відновлення композитного гвинта буквально з нічого обійдеться в суму від 20 до 100 доларів в залежності від кількості пошкоджених лопатей.
Вже сьогодні власникам човнів і катерів, можливо, потрібно серйозніше ставитись до оцінки можливостей сучасних гребних гвинтів із композитних матеріалів,за якими, схоже, може бути майбутнє.
За матеріалами статті Джима Беррона (Jim Barron) Переклад Павла Дмитрієва