Привід Частково Занурювальних Гвинтів, перспективи та реальність

Що таке Частково Занурювальний Гвинт (ЧПВ), історія та перспективи. Вперше ЧПВ почали застосовувати гонщики у 50-х роках минулого століття і нерідко вимагали високих результатів. Як правило, головними причинами застосування ЧПВ на гоночних суднах було бажання позбутися зайвого гідродинамічного опору виступаючих частин – гребних валів, їх кронштейнів, а в установках з кутовими колонками – корпуси редукторів та додаткові втрати потужності зубчастої передачі. Друга причина – це можливість підвищення ефективності гребного гвинта, що кавітує, за рахунок вентиляції порожнин (каверн) зі зниженим тиском, які утворюються на засмоктувальній стороні лопатей при високій швидкості обертання. Лопатя ЧПВ входячи у воду, вносить бульбашки повітря в область каверни. Завдяки цьому запобігається закипанню води (внаслідок розрядження – падіння тиску в каверні), що супроводжується лопанням бульбашок пари та гідравлічними ударами в поверхню лопат, що спричиняє їх ерозію (фарбування частинок металу) сильну вібрацію та втрати швидкості судна. Усі ці явища у ЧПВ відсутні.

Немале значення має сам привід, який виноситься за корму судна і кріпитися прямо до транца. Вперше така схема була запропонована американським конструктором Ховардом Арнесоном, який розробив і встановив цю конструкцію на свій старенький катер «Сигарет» наприкінці 1970 року, а в 1980 році був вперше продемонстрований на Бот Шоу в Чикаго. Він же дав назву даної пропульсії - Surface Drive (поверхневий привід), яка використовується і донині. Не гаючи часу, Арнесон розробив серію приводів різних розмірів і відразу їх запатентував. Оригінальність конструкції полягала в тому, щовикористовуючи шарнір у самому приводі, ставало можливим переміщати привід як у вертикальній так і горизонтальній площині. А тим часом учасники перегонів, що застосовували ЧПВ, отримували чудові результати – популярність до приводів із ЧПВ стала набирати обертів.

При повній швидкості на катері з ЧПУ в контакт з водою входять лише частина поверхні лопат і невеликий плавець - захисна шпора. Усувається не тільки гідродинамічний опір форми і тертя валу, маточини гвинта і кронштейна, але й частина опору води, обумовлена ефектом Магнуса - появою поперечної сили (в даному випадку спрямованої вгору і назад) на циліндричному теле-валу, що обертається, обтічно зустрічному потоком води. Розміщуючи пропульсивну систему за кормою, конструктор отримує свободу при розміщенні двигуна в корпусі судна для досягнення оптимального центрування та загального розташування.

Переваги, що досягаються за рахунок відсутності виступаючих частин при встановленні ЧПВ, можна навести результати порівняльних випробувань 16-метрової моторної яхти водотоннажністю 22,5 т, на якій традиційні гребні гвинти замінили приводом з ЧПВ. З спочатку встановленими двома дизелями потужністю 950 л. при 2300 об/хв і редуктором 1,5:1 судно розвило максимальну швидкість 41 вузл., (76км/год) при цьому витрата палива склала 232 л/год. Коли з тими самими дизелями поставили два приводи ЧПВ швидкість зросла до 47 узл.,(87км/ч) чи 11% при колишньому витраті палива. Був випробуваний і третій варіант із тими ж приводами ЧПВ поставили дизелі потужністю 650 к.с. (на 32% менше). При цьому вдалося досягти початкової швидкості 41 вузл. і одночасно знизити витрату палива до 145 л / год (на 39%). Приводи з ЧПВ особливо добре зарекомендувалипри швидкостях понад 45 вузлів, де використання водометних рушіїв вже важко, а ЧПВ має ще великий запас можливостей до 110 вузлів.

Умови роботи приводів із ЧПУ, коли у воді виявляється зануреним лише 40-60% його діаметра, вимагають застосування гвинтів спеціальної геометрії. При підвищенні швидкостей понад 45 вузлів застосовують гвинти з великим нахилом лопатей та малим дисковим ставленням. При швидкостях, що перевищують 60 вузлів, застосовують суперкавітуючі гвинти з клиноподібним опукло-увігнутим профілем лопатей. Зазвичай це 4-х лопатеві гвинти, але для зменшення вібрації та підвищення ККД при малому зануренні диска кількість лопатей збільшують до 8. Результати випробувань вже значної кількості катерів з приводом ЧПВ дозволяють оцінити ефект їх застосування. Загальний опір води руху судна знижується від 5% на малих швидкостях Frv > 1, та до 30% при Frv > 5.

Нині ряд іноземних фірм виробляють приводи ЧПВ і вони приблизно схожі, мають незначні відмінності. Катеробудівники високо оцінюють перспективи розвитку приводів із ЧПВ у зв'язку з розширенням швидкостей у суден із малою площею ватерлінії. Очікується, що приводи з ЧПУ поступово витіснять складніші за конструкцією і менш надійні кутові колонки. Суда з ЧПВ можна використовувати як в одновальному, двовальному, тривальному і навіть чотиривальному виконанні.

Компанія «Морська Енергетика» представляє Італійського виробника приводів із ЧПВ - Jolly Drive Marine, який успішно виробляє широкий модельний ряд приводів, а також ЧПВ до даних приводів. Використання приводів із ЧПУ своєї конструкції досить часто призводило до призових результатів на перегонах формули P1. (найпрестижніші гонки у світі). Компанія «Морська Енергетика» є ексклюзивним представником заводу-виробника Jolly Drive Marine на всій території України, Казахстану та Білоукраїнсії. Компанія JDM також виготовляє гребні напівзанурювальні гвинти, що є важливим фактором при здійсненні комплексного постачання.