Плюси та мінуси підвісних водометів
Якщо порівнювати позитивні та негативні сторони підвісних водометів і стаціонарних установок, то картина такого порівняння буде майже такою ж, як і при оцінці двигунів з гребними гвинтами. В обох випадкахпідвісні мотори не займають місця в кокпіті, не вимагають вирізів у днищі та транці, без яких не обходиться установка стаціонарних рушійно-силових комплексів. Крім того, підвісник набагато простіше ремонтувати під час експлуатації.
Як відомо, наводомета можна перетворити практично будь-якийпідвісний мотор — достатньо лише виготовити водометну насадку і встановити її замість гребного гвинта. Цей підхід протягом кількох десятиліть використовується багатьма фірмами, і напрацьований ними досвід міг би виявитися корисним для наших моторобудівників.
Із зарубіжних конструкцій у свій час були поширені насадки, виконані за осьовою схемою. Це були одноступінчасті водомети з конфузорним водоводом, вхідний та вихідний отвори якого розташовуються на одній осі. Однією з перших конструкцій такого роду був італійський водомет «Гасаджет 7Ф-1», габаритна схема якого наведена на рис. 52 .
Мал. 52. Габаритна схема водометної насадки типу Гасаджет 7Ф-1 на підвісному моторі.
"7Ф-1" складається всього з п'яти деталей, що монтуються безпосередньо на редукторі звичайного підвісного мотора. Цей двигун був спроектований для середнього класу швидкісних і туристичних човнів з підвісними моторами потужністю 35-55 л. с. «7Ф-1» випробовувався ще наприкінці шістдесятих років на тримарані «Хантер делла Вега» вагою 180 кг, довжиною 4,2 м та шириною 1,7 м (туристський варіант) та катамарані «Сона-пластик» (швидкісний варіант). Цей човен відрізняється тим, що на високих швидкостях він йде лише напоплавці з великою аерацією гвинта.
Результати показали, що на всіх можливих режимах човна мали високу маневреність, на повному ході при хвилюванні просмоктування повітря до робочого колеса не спостерігалося. На зарослих ділянках водорості не заважали руху, оскільки перемелювалися лопатями насоса, що мають спеціальну конфігурацію.
І все ж таки ця приставка в серію не пішла. Тут зіграли роль кілька суттєвих чинників. По-перше, значна габаритна осадка практично не збільшувала прохідності судна в порівнянні з гвинтовим варіантом. Крім того, низький к. п. д. колеса водомета та великий гідродинамічний опір підводної частини (водівник при діаметрі 212 і довжиною 570 мм має сумарну площу зовнішньої та внутрішньої поверхонь понад 0,7 м2). Приблизно такі характеристики мали насадки американської фірми «Халл Марін», які також не пішли в серію.
Здавалося б,підвісний водомет з осьовим насосом і горизонтальним всмоктуючим отвором (розташованим паралельно днищу) теоретично міг би сприйняти більшість позитивних якостей стаціонарної установки з водометним рушієм - мале осадку, вищий, ніж у відцентрового насоса, до. д., хорошу керованість при ході на хвилюванні, повну безпеку для людей, що опинилися у воді поряд з катером. Однак компонування підвісного мотора, що має вертикальний вал, з осьовим насосом можливе лише за допомогою кутового редуктора. Необхідність мати ще й гарантовану нейтраль призводить до того, що підвісний водометний двигун середньої потужності (наприклад, близько 20 к. с.) практично неминуче виявляється конструктивно складнішим, ніж гвинтовий.
Так як водовід у підвісному варіанті розташований за межами днища катера і має великі розміри, а всмоктувальнеотвір для запобігання просмоктування повітря, особливо на поворотах, повинен бути опущений трохи нижче дниша, опір підводної частини двигуна стає досить великим і порівнянним з опором редуктора гвинтового варіанта. На сучасних великих човнах, що мають обводи типу "глибоке V" з кутом зовнішньої кіловатості днища на транці 15-20 °, опір водоводу зростає ще більше.
Важлива й інша обставина. Відомо, що оптимальний к. п. д.двигуна досягається при цілком певному поєднанні швидкості та тяги. Теоретично, при гвинтовому підвісному моторі достатньо мати набір гребних гвинтів з різним кроковим ставленням, щоб «підігнати» мотор під будь-який човен. Іншими словами, мотор з набором гвинтів універсальний, його можна ефективно застосовувати на човнах водотоннажністю і 200 кг, і 600 кг, отримуючи високі техніко-економічні показники.
Зводометом все складніше. Конкретні параметри водоводу та осьового насоса також розраховуються на строго певні умови експлуатації, і переналаштувати водомет далеко не так просто, як поміняти гребний гвинт. Щоправда, за допомогою змінних насадок у деяких межах можна змінювати швидкість струменя на виході із сопла, проте цей захід не можна віднести до кардинальних. Відсутність можливості підігнати водомет до певного корпусу стає справжньою проблемою для так званого «споживчого» водомета, який має бути універсальним. Іншою проблемою водометів є небагатий вибір між осьовим та відцентровим насосом.
Серед мінусів першого варіанта основним є вразливість робочого колеса. Справа в тому, що зазор між робочим колесом осьового водомета і обичай водовода береться зазвичай в межах до 0,5% діаметра колеса, тобто при діаметрі, наприклад,150 мм зазор дорівнює 0,5-0,75 мм. При попаданні в цей зазор піску, що захоплюється потоком води, відбувається інтенсивне ерозійне знос лопатей. Тому при постійній експлуатації мотора на мілководді рушій порівняно швидко стає непридатним.
Робоче колесо насоса відцентрового типу значно менше схильне до ерозії (відсутні малі зазори), проте його застосування різко знижує ККД рушія. . Наприклад, для мисливця чи рибалки більш придатним може бути водомет потужністю 2-8 л. с. із найпростішим відцентровим насосом. Навіть у тому випадку, якщо його тяга буде на 50 % меншою, ніж у гвинтового варіанту, можливість обстежити зарослі травою мілководдя виходить на перший план.
Для водометів потужністю 20-30 л. с. дуже зручною була б "напівпідвісна" схема, коли моторна головка серійного підвісного мотора повертається на 90 ° так, щоб вісь колінчастого валу була горизонтальною. Головка ставиться всередині корпусу на транец, кінець валу виводиться назовні і безпосередньо з'єднується з виносним водометом, навішеним на транец ззовні. У цьому відпадає потреба у кутовий передачі. Гідравлічний реверсивно-кермовий пристрій може забезпечити надійний реверс та нейтраль без застосування спеціальної механічної муфти. Приблизно така конструкція використана на установці "Амур-25", досвідчений зразок якої був виготовлений ще наприкінці шістдесятих.
Однак історія спроб освоєння промислового виробництва водометів у нашій країні за своєю хворобливістю практично не відрізняється від історій переважної більшості перспективних починань. Так, ще на початкусімдесятих випробовувався дослідний зразок водометної приставки відцентрового типу для мотора «Прибій» (рис. 53). 53. Конструкція водометної приставки до "Прибою". Проте результати стендових випробувань виявилися нижчими за середні. Відцентровий насос не дозволяв мотору розвивати прийнятний упор - він на 60% був нижчим, ніж у гвинтового варіанту. Осьовий насос, що має вищий к. п. д., був занадто громіздким і мав неприпустимо великий гідродинамічний опір. На цьому роботи з водометним «Прибоєм» було припинено.
Розробки, що проводяться в ті ж роки, по водометах на базі «Москви-12,5» («Комета») і «Москви-25» показали цілком пристойні тягові і швидкісні характеристики цих варіантів. Однак і ці вироби в серію не були запущені через міністерські проблеми та певні конструкторські недоробки. Зокрема, натурні випробування «Комети» виявили невисоку надійність ротора — дрібна галька, потрапляючи в зазор між ним і апаратом, що випрямляє, досить швидко виводила з ладу рушій.
На Ульянівському моторному заводі свого часу були спроби розробити водомети на базі 5-сильної «Стріли» та 2-сильного «Салюту» з відцентровими насосами. Тут, як і у випадку з Прибоєм, каменем спотикання виявився низький ККД приставок. Багато фахівців та конструкторів вважали, що найбільш рентабельними можуть бути водомети малої потужності, сконструйовані за елементарною схемою — відцентровий насос на ресорі без конічного редуктора. Це компонування має невеликі габарити і просте в експлуатації. Певна втрата швидкості порівняно з гвинтовим варіантом при таких потужностях не повинна мати вирішального значення.
Однак відомо і те, що чим менша потужність двигуна, тим помітніше падіння швидкості човна з водометним рушієм. Наприклад,експлуатація двигуна до 5-8 л. с. практично виключає гліссування, а на водоймальному човні гвинт і так захищений її кілем - водомет тут не потрібен. За потужності 10-15 л. с., коли гвинтовий варіант човен водотоннажністю до 300 кг виводить на гліссування, водометний варіант виявляється недостатньо потужним. У цих випадках раціональніше застосовувати водомети з двигуном потужністю не менше 20 л. с.