Гребные винты из композита: тестируем модели

Гребные винты из композита: тестируем моделиГребные винты изготавливаются из композитных пластиков уже в течение нескольких десятилетий и, при этом непрерывно совершенствуются. Можно ли их сравнивать со стальными аналогами?
Первые модели «пластиковых» пропеллеров рекламировались как недорогая «аварийная» замена основному стальному или алюминиевому лодочному винту в случае его повреждения. Прошли годы, прочность и характеристики гребных винтов из композитных пластмасс радикально улучшились. Эксперты взяли современные образцы продукции трёх производителей и протестировали их. Оказалось, что, по крайней мере, одна марка композитных гребных винтов вплотную приблизилась по своим характеристикам к стальным своим конкурентам…
Наиболее интересные конструктивные решения сегодня предлагают именно изготовители композитных пропеллеров. Несомненным преимуществом таких винтов является их относительно невысокая стоимость и достаточная прочность. Есть ли у композитных винтов недостатки?
В случае повреждения их невозможно отремонтировать, что в итоге и привело к созданию винтов с легко сменяемыми лопастями. Как результат, резко снизились затраты на ремонт, а повреждённую лопасть можно заменить за гораздо меньшие, чем стоимость нового винта, деньги. Другим серьёзным недостатком композитных винтов является невозможность придать им конфигурацию, учитывающую скоростной и нагрузочный режим работы лодки с подвесным мотором или с кормовым приводом. В этом преимущество стальных винтов считалось бесспорным… Поэтому эксперты решили подвергнуть тестированию возможности только современные винты новых конструкций. Безотносительно общих результатов, оказалось, что, по крайней мере, одна марка композитных гребных винтов уже вплотную приблизилась по своим характеристикам к стальным своим конкурентам.
Содержание испытаний
Испытания, проведенные американскими экспертами, включали как инструментальные, так и субъективные наблюдения и измерения. Инструментальные замеры фиксировали обороты вала двигателя и расход топлива на максимальной скорости движения. Кроме того, измерялось время разгона до 30 миль в час со стоянки, а также обороты и потребление горючего при этой же скорости. Субъективные оценки включали выводы испытателей о том, как данный гребной винт держит судно в крутом повороте (аналогично шинам автомобиля), как лодка откликается подъёмом носа (дифферент судна) на изменение оборотов, а также оценку общей управляемости. Испытания проходили на озере Кастаик (Castaic) в Калифорнии, на катере Сильван 1600 DC (Sylvan 1600 Adventurer DC) с установленным 4-х тактным 80-ти сильным подвесным мотором Yamaha. Этот универсальный рыболовно-спортивный катер дедвейтом 1600 фунтов (отсюда и его марка) производитель укомплектовал 3-х лопастным стальным гребным винтом типа Yamaha Performance с шагом 18 дюймов. Этот гребной винт и стал базой для сравнения.
Гребные винты из композита: тестируем модели
Композитный гребной винт ProPulse — самый современный из испытуемых! Данный винт имеет 4-х лопастную конструкцию с плоской задней кромкой, изменяемым шагом и овальными кончиками. Уникальность винта ProPulse заключается в том, что шаг его можно регулировать в интервале 5 дюймов (12,5 см). Таким образом, для сравнительного теста был выбран 18-ти дюймовый винт, шаг которого можно изменять в диапазоне от 16 до 20 дюймов (40,5 — 51 см) с интервалом в 1 дюйм (2,5 см), что позволяет настроить шаг этого винта на обороты двигателя и на условия эксплуатации любой лодки. Регулируется шаг поворотом лопасти винта в его втулке, для чего требуется специальный накидной ключ (входит в комплект винта). В результате у экспертов появилась возможность узнать, как каждый дюйм изменения шага винта влияет на все характеристики лодки и двигателя. Гребные винты из композита: тестируем модели
Вторым композитным винтом, который эксперты подвергли испытаниям, стала Piranha (Пиранья). Шаг этого винта также можно менять, но несколько иным способом. Конструкция втулки винта позволяет заменять лопасти, для чего достаточно ключа, которым лопасть внимают из втулки. Гребные винты Piranha предлагаются производителем в конфигурациях с тремя или с четырьмя лопастями. Втулка 4-х лопастного винта Piranha имеет встроенную осевую упорную шайбу. К сожалению, конструкторы Piranha просчитались, и упорная шайба вступает в контакт с обоймой подшипника прежде, чем он сядет на шейку приводного вала подвесного мотора 80-ти сильной четырёхтактной Yamaha. В результате этого просчёта эксперты не смогли протестировать 4-х лопастные гребные композитные винты Piranha с катером Adventurer 1600 DC. Втулка винтов Piranha имеет обычную упорную шайбу, а потому может работать в двухлопастной конфигурации. Лопасти типа «B» имеют округлую форму задней кромки, типа «XB» — плоскую, что заметно влияет на возможности двухлопастных винтов. Гребные винты Пиранья с лопастями типа «XB» в ходе тестов оказались существенно эффективнее.
Гребные винты из композита: тестируем модели
Третьей повергнутой испытаниям моделью стали гребные винты Comprop, изготавливаемые компании Composite Marine Products, которая одной из первых вышла на рынок композитных винтов и за прошедшие годы внесла в конструкцию значительные обновления и усовершенствования. Гребной винт Comprop соответствует своей невысокой стоимости, однако он не предусматривает возможности замены лопастей, поэтому в случае поломки одной из лопастей владельцу катера придется менять винт целиком. В испытания эксперты включили 4-х лопастные винты Compop с шагами 17 и 19 дюймов. Результаты, полученные с базовым стальным винтом Yamaha Performance 18”.
С этим винтом подвесной мотор Yamaha мощностью 80 л.с. перемещает катер Sylvan 1600 со скоростью 41,4 мили в час при 5200 об./мин. При полностью открытой заслонке дросселя мотор сжигает 6,8 галлона (27,75 л) топлива в час, причём катер разгоняется с места до 30 миль в час за 11,4 секунды. Экономичный ход со скоростью 30 миль в час мотор обеспечивает на 4000 об./мин., потребляя при этом 4,8 галлона (18,17 л) топлива в час.
Управляемость судна
Этот гребной винт обеспечивает наилучшую управляемость судна по сравнению со всеми прочими протестированными винтами. Он создает на крейсерском ходу достаточный подъём (дифферент) носа судна, который делает катер несколько неустойчивым на курсе. По мнению экспертов, максимальная скорость должна быть такой, чтобы наклон лодки был менее максимально допустимого, с точки зрении продольной устойчивости. При полностью открытой заслонке дросселя корпус судна движется прямо лишь на спокойной воде, однако малейший толчок волны создаст раскачивание корпуса лодки, которое можно легко погасить, лишь сбросив скорость. Тем более, что корпус этой модели катера весьма чувствителен к такого рода воздействию. Эксперты обнаружили, что проблема неустойчивость на курсе может быть вызвана избыточным сосредоточенным весом 4-х тактного 80-ти сильного подвесного мотора. Вес этой Yamaha превышает 160 кг, тогда как двухтактный подвесной мотор такой же мощности весит минимум на 40 кг меньше. Это весьма существенная разница нагрузки на транец для 5-ти метровой лодки Sylvan 1600. Корпус этого судна рассчитан на максимальную мощность мотора в 90 л.с., а потому, если применять тяжёлый и мощный двигатель, то в каких-то экстремальных условиях, например, на скорости 40 миль в час корпус судна раскачиваться перестал.
Гребные винты из композита: тестируем модели
Результаты тестирования композитного винта ProPulse Как уже ранее было указано, шаг 4-х лопастного композитного винта ProPulse можно регулировать в интервале от 16 до 20 дюймов (через 1 дюйм). Эксперты провели тестовые заезды на катере Sylvan 1600 на всех пяти установках шага гребного винта. Гребной винт PropPulse хорошо держит лодку в поворотах, но не так хорошо, как его стальной аналог от Yamaha. Кроме того, он позволяет полностью использовать возможности отклонения подвесного мотора, однако подъем (дифферент) носа катера здесь получается не такой эффективный, как со стальным винтом. Лодка на максимальной скорости начинает слегка рыскать, что легко компенсировалось небольшим уменьшением наклона подвесного мотора ценой соответствующего снижения скорости хода. Результаты испытаний винта ProPulse показывают, что шаг установки лопастей влияет на обороты двигателя, скорость движения, потребление топлива и на разгонные характеристики лодки. Однако, самые высокие скорости не обязательно обеспечивает винт, который позволяет мотору развить максимальные обороты. Наивысшую скорость лодке сообщает обычно винт, который позволяет мотору устойчиво работать в середине рекомендованного диапазона оборотов. Склонность к задиранию носа обычно ассоциируется с хорошими разгонными характеристиками. Кроме того, она позволяет компенсировать перегрузку мотора от переутяжеления лодки грузом.
Результаты тестирования гребных винтов Comprop
Применительно к характеристикам, гребной винт Comprop с шагом 17 дюймов обеспечивает лучшее ускорение без излишне высоких оборотов мотора. 19-дюймовый винт этой компании дает возможность получить более высокую максимальную скорость движения. Однако, ни одна из версий винта Comprop не позволила экспертам так же точно проходить повороты, как это было возможно со стальным винтом или с композитным винтом от компании ProPulse. Похоже, что 4-х лопастные винты создают изрядную поднимающую силу на корме, что существенно облегчает движение лодки с тяжелым 4-х тактным подвесным мотором. Тем, кто испытывает затруднения с управляемостью и разгоном с трёхлопастными винтами, рекомендуется обратиться за помощью к 4-х лопастным винтам Comprop. Если желаемый эффект получен, то стальной 4-х лопастный винт соответствующего диаметра и шага наверняка будет работать ещё лучше. Если же Вам не понравилось, как такой винт работает, то у Вас, по крайней мере, остается недорогой запасной винт, который доставит домой в том случае, если основной — повреждён.
Результаты тестирования композитных винтов Piranha
Результаты испытаний этих винтов стали для экспертов большим сюрпризом. Во-первых, хотя винты Piranha существуют в 3-х и в 4-х лопастных конфигурациях, испытатели тестировали только 3-х лопастные винты, поскольку, как это было указано выше, на приводной вал мотора Yamaha 80 экспертам не удалось установить 4-х лопастную версию гребного винта Piranha. Винт Piranha с округлыми задними кромками лопастей типа «B» с шагом 19 дюймов показал на тестовом катере далеко не лучшие результаты. Этому винту недостаёт поверхности лопастей для обеспечения достаточной подъёмной силы на корме лодки и не хватает тяги для поднятия носа лодки. То же самое можно сказать и в отношении управляемости при прохождении поворотов. Однако замена винта на тип «XB» с серповидными лопастями того же шага 19 дюймов повергла экспертов в изумление, и не только от резкого улучшения характеристик, но из-за изменения режима работы мотора. Тахометр стал работать почти у красной черты, хотя скорость возросла незначительно. Управляемость улучшилась, но не настолько, чтобы сравняться с гребным винтом ProPulse или со стальным базовым прототипом от Yamaha. Затем эксперты перешли на гребной винт Piranha с лопастями типа «XB» с шагом 21 дюйм, и тут он, наконец, показал себя, дав самую высокую максимальную скорость среди всех испытанных композитных гребных винтов. Тип «XB» с шагом 21 дюйм управляет лодкой в поворотах хуже 4-х лопастных конкурентов, но на прямой ведёт себя отлично, обеспечивая судну хороший разгон. Нет проблем и с задиранием (дифферентом) носа судна на волнах. Трёхлопастный винт Piranha типа «XB» с шагом 21 дюйм лишь 0,2 мили в час уступил по максимальной скорости движения стальному винту. Улучшенные разгонные характеристики некоторых композитных винтов отчасти объясняются их меньшим диаметром. Есть различия и в гарантийной политике изготовителей композитных винтов. Так, например, компания Composite Marine Products предлагает пожизненную гарантию качества материалов и процесса изготовления, но гарантийные обязательства компании не распространяются на случаи поломки или повреждения винта от удара о подводные объекты. Изготовитель винтов ProPulse даёт трёхлетнюю гарантию отсутствия дефектов материалов и брака при изготовлении втулки винта. На лопасти винтов гарантийные обязательства не распространяются, однако они весьма недороги и легко заменяются. Производитель гребных винтов Piranha дает пожизненную гарантию на втулку, а лопасти её также недорого и несложно заменить при поломке. При стоимости наилучшего стального гребного винта примерно 500-700 долларов, винты из композитных пластиков становятся весьма привлекательными для судовладельцев, вынужденных часто перемещаться по мелководным или заросшим водоемам. Цена ремонта стального гребного винта может достичь нескольких сотен долларов, и за небольшим исключением, стальные или алюминиевые винты практически невозможно отремонтировать вне стен специализированной мастерской. Восстановление же композитного винта буквально из ничего обойдется в сумму от 20 до 100 долларов в зависимости от количества повреждённых лопастей. Уже сегодня, владельцам лодок и катеров, возможно, нужно более серьезно относиться к оценке возможностей композитных гребных винтов, за которыми, похоже, может быть будущее
По материалам статьи Джима Бэррона (Jim Barron)
Перевод Павла Дмитриева

Оставить комментарий