Плюсове и минуси на извънбордови водни джетове
Ако сравним положителните и отрицателните страни наизвънбордови водни оръдия и стационарни инсталации, тогава картината на такова сравнение ще бъде почти същата като при оценката намотори с витла. И в двата случаяизвънбордовите двигатели не заемат място в пилотската кабина, не изискват изрези в дъното и транца, без които инсталирането на стационарни системи за задвижване е незаменима. В допълнение, "окачването" е много по-лесно за ремонт по време на работа.
Както знаете, почти всекиизвънбордов двигател може да се превърне въвводоструйка - просто трябва да направите водоструйна дюза и да я монтирате вместо витло. Този подход се използва от много компании в продължение на няколко десетилетия и техният опит може да бъде полезен за нашите производители на двигатели.
От чужди дизайни, по едно време, дюзите, направени по аксиална схема, бяха често срещани. Това бяха едностепенни водни оръдия с объркващ тръбопровод, чийто вход и изход са разположени на една и съща ос. Един от първите дизайни от този вид беше италианското водно оръдие "Gasaget 7F-1", общата схема на което е показана нафиг. 52.
Фиг. 52. Размерна диаграма на приставката за водна струя Gasajet 7F-1 на извънбордов двигател.
"7F-1" се състои само от пет части, монтирани директно върху скоростната кутия на конвенционален извънбордов двигател. Този пропулсор е предназначен за средния клас високоскоростни и туристически лодки с извънбордови двигатели с мощност 35-55 к.с. с. "7F-1" е тестван още в края на шейсетте години на тримарана "Hunter della Vega" с тегло 180 кг, дължина 4,2 м и ширина 1,7 м (туристическа версия) и пластмасовия катамаран Sona (високоскоростна версия). Тази лодка е различна по това, че при високи скорости отива само доплувки с голяма аерация на витлото.
Резултатите показаха, че във всички възможни режими лодките имат висока маневреност; при пълна скорост, с вълни, въздухът не се засмуква към работното колело. В обраслите райони водораслите не пречеха на движението, тъй като бяха смлени от ножовете на помпата, които имаха специална конфигурация.
И все пак този префикс не влезе в поредицата. Няколко важни фактора влязоха в действие тук. Първо, значителното цялостно газене практически не увеличи проходимостта на кораба в сравнение с винтовата версия. В допълнение, ниската ефективност на водоструйното колело и високата хидродинамична устойчивост на подводната част (водопроводът с диаметър 212 и дължина 570 mm има обща площ на външната и вътрешната повърхност над 0,7 m2). Дюзите на американската компания Hull Marine, които също не влязоха в серия, имаха приблизително същите характеристики.
Изглежда, чеизвънбордов воден джет с аксиална помпа и хоризонтален смукателен отвор (разположен успоредно на дъното) може теоретично да приеме повечето от положителните качества на стационарна инсталация с водометен задвижващ агрегат - малко газене, по-висока ефективност от тази на центробежната помпа, добра управляемост при движение на вълни, пълна безопасност за хората, които се намират във водата до лодката. Въпреки това, устройството на извънбордов двигател с вертикален вал с аксиална помпа е възможно само с помощта на ъглова скоростна кутия. Необходимостта от гарантирана неутралност води до факта, че извънбордовият реактивен двигател със средна мощност (например около 20 к.с.) почти неизбежно се оказва конструктивно по-сложен от витлото.
Тъй като водопроводът в окачената версия е разположен извън дъното на лодката и е голям, а всмукателниятдупката за предотвратяване на изтичане на въздух, особено при завой, трябва да се спусне малко под дъното, съпротивлението на подводната част на мотора става доста голямо и сравнимо със съпротивлението на скоростната кутия с винтова версия. На съвременните големи лодки с "дълбоки V" контури с външен ъгъл на дъното на транца от 15-20 °, съпротивлението на тръбопровода се увеличава още повече.
Важно е и друго обстоятелство. Известно е, че оптималната ефективност назадвижването се постига с добре дефинирана комбинация от скорост и тяга. Теоретично, с витлов извънбордов двигател е достатъчно да имате набор от витла с различни съотношения на стъпката, за да „паснете“ двигателя към всяка лодка. С други думи, моторът с комплект витла е универсален, може ефективно да се използва на лодки с водоизместимост 200 kg и 600 kg, като се получават високи технически и икономически показатели.
Сводното оръдие нещата са по-сложни. Специфичните параметри на водопровода и аксиалната помпа също се изчисляват за строго определени условия на работа, а преконфигурирането на водоструйката не е толкова лесно, колкото смяната на перката. Вярно е, че с помощта на сменяеми дюзи в определени граници е възможно да се промени скоростта на струята на изхода на дюзата, но тази мярка не може да се класифицира като кардинална. Невъзможността за монтиране на водоструйка към конкретен корпус се превръща в истински проблем за т. нар. "потребителска" водоструйка, която трябва да бъде универсална. Друг проблем при водоструйките е лошият избор между аксиални и центробежни помпи.
Сред недостатъците на първия вариант основният е уязвимостта на работното колело. Факт е, че празнината между работното колело на аксиална водна струя и корпуса на водопровода обикновено се приема в диапазона до 0,5% от диаметъра на колелото, т.е. с диаметър, например150 мм празнина е 0,5-0,75 мм. Когато пясъкът, увлечен от водния поток, навлезе в тази междина, настъпва интензивно ерозионно износване на лопатките. Следователно, при постоянна работа на двигателя в плитка вода, двигателът сравнително бързо става неизползваем.
Работното колело на центробежната помпа е много по-малко податливо на ерозия (няма малки пропуски), но използването му драстично намалява ефективността на двигателя.Практиката показва, че дори задълбочен анализ на плюсовете и минусите на окачените водни оръдия с помпи с различни конструкции не ни позволява да направим недвусмислено заключение в полза на една или друга опция. Например, за ловец или рибар може да е по-подходящо водно оръдие с капацитет 2-8 литра. с. с обикновена центробежна помпа. Дори ако тягата му е с 50% по-малка от тази на винтовата версия, възможността за изследване на тревиста плитка вода излиза на преден план.
За водни оръдия с вместимост 20-30 литра. с. много удобна би била схемата "полуокачена", когато главата на двигателя на сериен извънбордов двигател се върти на 90 °, така че оста на коляновия вал да е хоризонтална. Главата е поставена вътре в тялото на транеца, краят на ствола е изведен и директно свързан към дистанционната водоструйка, окачена на транеца отвън. Това елиминира нуждата от ъглова предавка. Хидравличното устройство за обратно управление може да осигури надежден заден ход и неутрално без използването на специален механичен съединител. Приблизително този дизайн е използван в инсталацията Amur-25, чийто прототип е направен още в края на шейсетте години.
Въпреки това, историята на опитите за овладяване на промишленото производство наводни оръдия у нас, по своята болезненост, практически не се различава от историите на огромното мнозинство обещаващи начинания. Да, в началотоПрез 70-те години на миналия век е тестван прототип на центробежен тип реактивно приспособление за двигателя Прибой (фиг. 53). 53. Дизайнът на струйното закрепване към "Surf". Резултатите от стендовите тестове обаче бяха под средните. Центробежната помпа не позволи на двигателя да развие приемливо спиране - то беше с 60% по-ниско от това на винтовата версия. Аксиалната помпа, която имаше по-висока ефективност, беше твърде обемиста и имаше неприемливо голямо хидродинамично съпротивление. При това работата с водоструйката "Прибой" е спряна.
Извършените през същите години разработки на водни оръдия на базата на Москва-12.5 (Комета) и Москва-25 показаха доста прилични характеристики на сцепление и скорост на тези опции. Тези продукти обаче не бяха пуснати в серията поради министерски несъответствия и някои недостатъци в дизайна. По-специално, пълномащабните тестове на Comet разкриха ниската надеждност на ротора - малки камъчета, попадащи в пролуката между него и изправителя, бързо деактивираха двигателя.
В Уляновския моторен завод по едно време бяха направени опити за разработване на водни оръдия на базата на 5-силната Стрела и 2-силната Салют с центробежни помпи. Тук, както и в случая със Surf, препъни камъкът беше ниската ефективност на приставките. Много специалисти и дизайнери смятаха, че водните оръдия с ниска мощност, проектирани по елементарна схема - центробежна помпа на пружина без конусни зъбни колела - могат да бъдат най-рентабилни. Тази конструкция е малка по размер и лесна за работа. Известна загуба на скорост в сравнение с винтовата версия при такива мощности не би трябвало да е от решаващо значение.
Известно е обаче, че колкото по-ниска е мощността на двигателя, толкова по-забележим е спадът в скоростта на лодка с реактивно задвижване. Например,работа на двигателя до 5-8 литра. с. практически елиминира плъзгането, а на водоизместващата лодка винтът вече е защитен от кила си - тук не е необходимо водно оръдие. С мощност 10-15 литра. с., когато винтовата версия на лодка с водоизместимост до 300 кг води до рендосване, водоструйната версия не е достатъчно мощна. В тези случаи е по-рационално да се използват водни оръдия с мощност на двигателя най-малко 20 к.с. с.