Posted by Ин герес, проявляемый судостроителями-любителями к водометным катерам, неслучаен. Такие суда обладают ощутимыми преимуществами перед катерами, снабженными приводом на винт, или мотолодками с подвесными моторами.
Прежде всего, это лучшие кавитационные характеристики водомета, у которого явление кавитации начннает проявляться при более высокой скорости обтекаииялопастей ротора, чем это происходит в случае гребного винта. Благодаря отсутствию выступающих частей — кронштейнов, рулей, гребных валов—водометная ycrai ювка вызывает меиьшее сопротивление воды движению судна.
Реверсивно-рулевое устройство (РРУ) обеспечивает катеру хорошую управляемость па различных скоростях, высокие маневренные качества и эффективный реверс.
В отличие от винтовых катеров, управляемость которых зависит от поступательной скорости движения (чем выше скорость, тем лучше катер слушается руля. но возрастает радиус циркуляции), боковое усилие водометной струи, поворачивающей катер, может быть максимальным па любой скорости или вообще без хода. Водомет также позволяет с ходу преодолевать небольшие перешейки, заросшие травой или мелким кустарником, что, конечно, недопустимое винтовой установкой.
Водометные движители рабогаютс пониженным уровнем шума и не вы ш ваю т сильной вибрашш корпуса, обеспечивают хорошую экономичность эксплуатации судна.
Идея создания водометного движителя появилась значительно раньше, чем был изобретен гребной винт. Еще в 1784 г. Джемс Рамссн продемонстрировал на реке Потомак первый пароход с водометным движителем. Известны также результаты испытаний, которые в 1867 г. провопил военно-морской флот Англии. На канонерской лодке дли ной 50 метров, оснащенной центробежным водометом была установлена паровая машина мощностью 760л.с. Этот двигатель при частоте вращения 40 об/мин приводил в действие насос, ротор которого имелдиаметроколо4,25 м. Канонерка с такой установкой развивала скорость 17,2 км/час.
После этого были проведены многочисленные исследования и натурные испытания разнообразных конструкций водометов. Последним решением, имеющим принципиальное значение в этой области, пожалуй, оказалась идея Гамильтона, который в 1953 г. поднял сопло своего центробежного водомета над водой и таким образом получил значительный прирост скорости (с 18 до 27 км/час на его катере).
Водометный движитель действует аналогично гребному винту: вода засасывается спереди, лопатки насоса, подоб! ю лопастям винта, придают ей ускорение, после чего вода выталкивается за корму. Любой такой движитель состоит, как правило, и з насоса (винта) с валом, водометной трубы (водовода), спрямляющего аппарата (контрпропеллера) и реверсивно-рулевого устройства. При вращении нacoca на засасывающем стороне его лопастей, как и гребного винта, возникает разрежение, благодаря кот орому вода по приёмной трубе (водозаборнику) поднимается к колесу насоса. Здесь, получив некоторое ускорение, вода выбрасывается через сопло, выходное сечение которого несколько меньше, чем диаметр трубы насоса.
Применение водометных движителей на скоростных судах, как и звссп ю, сопряжено с определенными сложностями. Большое значение имеет, например, то обстоятельство, что не все, даже важнейшие элементы водомета, могли быть определены расчетом: чуть ли не в каждом случае—для каждого конкретного сочетания корпуса и силовой ycтановки — требовалось проводить обширные эксперименты, варьируя различными параметрами движителя (диаметр и шаг ро юра, сужение сопла, форма входного отверстия н сопла и т. п.).
Оказалось, что существуют свои тонкости и в выборе обводов корпуса. При установке под днищем обычного гребного винта линия деиствия его упора чаше всего проходит ниже центра тяжести катера; поддсйсгвием л и и силы судно приобретает ходовой дифферент на корму, благодаря чему соответственно уменьшается смоченная поверхность корпуса на ходу.
Водометный же движитель располагается внутри корпуса—над днншем катера, поэтому данный эффект если не исчезает, то существенно уменьшается. Таким образом, катер, рассчитанный на движение при помощи гребного винта, при установке водомета идет с меньшим ходовым дифферентом и имеет большую смоченную поверхность корпуса, следствием чего является известная потеря скорости. Кроме того, корпуса с сильно заостренной носовой оконечностью и большой «закруткой» (изменением угла килеватости подлине глиссирующей части днища; при установке водомета оказываются неустойчивыми на курсе, плохо управляются на поворотах. Выяснилось, что на водометных катерах недопустимы подпорные клинья пли оггибы дннща винз у транца.
В силу неразрывности потока для прохода той же массы воды через меньшее сечение за одинаковое время скорость потока увеличивается, чем и создается упор движителя.
За рабочим колесом воломеп юго движителя располагается напорный канал — сопло, формирующее струю для обеспечения тяги. Площадь на срезе сипла меньше, чем па входе в него, поскольку рабоче колесосозцаетповышенное давлише, которое необходимо преобразовать в кинетическую энергию выбрасываемой струи, т.е. обеспечить приращение скорости. Сопло может бьпъ сделано либо с внешним поджатием — в лбом случае в конце проточной части предусматривается сужение наружною трубопровода, либо с внутренним поджатнем, которое осуществляется расширением uei пралы юготела, являющегося продолжением ступицы спрямляющего аппарата.
При выборе формы и геометрических элементов выходного сопла стремятся обеспечить плавный отвод жидкое ги от насоса, необходимое гидравлическое сечение, т.е. площадь выходного отверстия, максимально возможную устойчивость и минимальные гидравлические потери. Для сокращения длины движителя в некоторых конструкциях совмещают сопло со спрямляющим аппаратом рабочего колеса. Такая компоновка позволяет уменьшить диффузориость потока и снизить гидравлические потери.
У водометных движителей в отличие от гребных винтов нельзя изменять направление силы упора путем изменения направления вращения рабочего колеса. Поэгому эти движители оборудуются специальными реверсивными устройствами, отклоняющими реактивную струю на ~ 180°, что приводит к изменению направления действия силы реакции струи, а значит, и направления тяги движителя. Поскольку эти устройства используются также и для управления катером, их обычно называют реверсивно-рулевыми.
Полемика о целесообразности применения водометных движителей па катерах и мотолодках продолжается не один десяток лет. Например, в пашей стране, начиная еше с 60-х годов, когда появились первые проекты отечественных подвесных водометных моторов, конструкторы и производственники не приходят к общему мпенню по этому вопросу.
Поскольку тема весьма актуальна и по сей день (приверженцев той и другой точки зрення всегда было достаточно), стоит несколько подробнее остановиться на аргументах сторон.
Излишне говорить, что к сторонникам промышленного производства водометов в основном относятся те водпомоторники, которые вынуждены часто преодолевать перекаты, мели, заросшие травой участки водоемов. Действительно, мелких, порожистых, засоренных молевым сплавом леса рек и речушек у пас великое множесгво. Количество ич постоянно возрастает в связи с прогрессирующим обмелением. Использовать в эгих условиях самую удобную и доступную силовую установку — подвесной мотор — в большинстве случаев невозможно. На помощь может прийти только водомет, который незаменим на таких маршрутах.
Наряду с иэвесл !ымп преимуществами водометов (небольшая осадка судна, отсутствие выступающих за габариты днища частей) им присущи и определенные недостатки. Среди них основными являются значительные потери мощности на трение воды о стенки водовода, в направляющих аппаратах и в решетке всасывания. Кроме того, следует учитывать, что в насос даже нa самых высоких скоростях должна поступать вода, а не смесь воды с воздухом. Если днище лодки слишком плоское или имеет обратную килеватость, как, например, у саней Фокса, то воздух засасывается довольно легко. При наличии пузырей воздуха в воде упор водомета резко снижается.
Следует также учитывать и своеобразное поведение катера с водометом на малом и среднем ходу. Увеличение и снижение скорости катера с обычным гребным винтом происходит почти пропорционально частоте вращения двигателя. Совсем по-другому ведет себя водометный движи гель. Высокая скорость выброса струи достигается благодаря создаваемому в насосе давлению. а также правильно подобранному диаметру выходного сопла. Чтобы струя вызывала наибольший реактивный эффект, вся установка, состоящая излвигателя, насоса и выпускного сопла, должна быгь рассчитана на максимальные мощность и частоту вращения двигателя. Как только частота вращения снижается, и катер теряет скорость, давление в системе начинает прогрессивно уменьшаться, так как диаметр сопла отрегулирован на максимальную частоту вращения. В результате скорость снижается в значительнобольшей степени, чем частота вращения двигателя. Другими словами, на водомете очень трудно (а порой и невозможно) получить промежуточные величины скоростей. Например, при плавном увеличении оборотов катер вначале будет идти со скоростью 15 км/час, а в какой-то момент резким скачком 10 повысит скорость до 50 км/час. Эго может происходить даже при очень не значительном повышении оборотов. Такая же картина может наблюдаться и при снижении оборотов двигателя.
Для наглядности можно сравнить режимы работы винтовой и водометной установок при разных скоростях движения. Например, при 4000 об/мин 2 лодки, оборудованные гребным винтом и водометом, имеют скорость около 60 км/час, при снижении частоты вращения до 2000 об/мин скорость лодки с гребным винтом равна 27 км/час, а с водометным движителем — лишь 14 км/час. Такую особенность отражает ступенчатая форма диаграммы зависимости скорости катера от частоты вращения, характерная для водометов