Мы все хотим владеть только самыми лучшими вещами, пользоваться ими с комфортом и удовольствием. Понять, какие вещи или приборы самые лучшие конкретно для вас поможет четкое определение целей. Абсолютно такой же принцип действует и при выборе катера.
Можно часто услышать, что купить катер именитого бренда значит просто переплатить за громкое имя. Безусловно, учитывать бюджет необходимо, но, если задуматься, то известность производителя не берется из воздуха.
Почему вам нужен водометный катер?
Водометный катер - это судно с водометным двигателем. Обладает массой преимуществ как для рыбалки, так и для водного отдыха (водные лыжи, «ватрушки», «бананы», плаванье). Катер с таким двигателем наиболее безопасен для людей, находящихся в воде, поскольку лопасти винта скрыты внутри трубы.Конструкция по типу насоса обладает меньшим КПД, чем подвесной двигатель с гребным винтом, но зато меньше подвержена поломкам от столкновения с дном или мусором.
Weldcraft - катера от известного производителя
Американский производитель водометных катеров с корпусом из алюминиевого сплава Weldcraft успешно ведет свою деятельность с 1968 года.В середине 60-х годов прошлого века Норман Эван Риддл решил создать собственную лодку, применив свой опыт сплавов и познания в проектировании. Компания Weldcraft была основана в 1968 году в городе Кларкстон, штат Вашингтон, неподалеку от реки Снейк Ривер. Затея быстро превратилась в дело всей жизни с богатым наследием.
Современные катера с водометными двигателями от производителя Weldcraft представляет не только новые разработки, но и улучшенные версии легендарных серий:
- Cuddy King с возможностью установки водометного двигателя созданы для покорения морских суровых волн;
- Ocean King - это водометные катера с корпусом из цельносварного холоднокатаного алюминия, мощной рамой с усиленными душами, созданные с учетом потребностей рыболовов;
- Legacy - продуманная планировка с каютой и устройством для буксировки водолыжника;
- Select - просторные водометные катера с панорамными окнами и противомоскитными сетками;
- Sabre - прочный алюминиевый корпус. Рама купальной платформы с усиленными дугами. Компактные размеры.
- Renegade - идеальное сочетание стильного дизайна и маневренности.
Как правило, люди, решившие связать род деятельности (будь то хобби или профессия) с водоёмами вроде рек или озёр, рано или поздно сталкиваются с проблемой выбора катера и типа движителя для него. Мотор-водомёт или всё же винтовой? У каждого имеются свои плюсы и минусы. Как правильно выбрать, на что стоит обращать внимание? И стоит ли вообще делать выбор между водомётом и классическим мотором с открытым винтом?
Водомётные движители
Водомётом назван двигатель, обеспечивающий движение судна при помощи силы, создаваемой водной струи.
Движитель состоит из винта с валом (импеллером), водомётной трубки, спрямляющего аппарата и рулевого приспособления.
Принцип работы заключается в поступлении воды через импеллер в водозаборный отсек, а после жидкость выбрасывается через конусообразную трубку, выходное отверстие которой меньше в диаметре, чем входное. Так создаётся струя, обеспечивающая движение моторной лодки. При помощи рулевого устройства производится изменение направления движения струи путём поворота движителя в горизонтальной плоскости, что обеспечивает повороты судна, а перекрытие выходного отверстия создаёт обратнонаправленный поток, обеспечивая катеру задний ход.
К выбору водомётов обычно склоняются люди, которым часто приходится преодолевать замусоренные или порожистые водоёмы. Обычный винтовой мотор в данных условиях рискует прийти в негодность из-за высокого риска наматывания тины на винт на мелководье или обычного попадания крупного мусора. В подобных ситуациях незаменимы именно водомётные движители, обеспечивающие высокую скорость, манёвренность и безопасность.
Не стоит ограничиваться мнениями участников различных форумов. Ведь составить полную картину позволяет не всякий отзыв. Водомёт представляет собой не только достаточно сложную конструкцию, он не для всякой модели судна может подойти. Если новичка устраивает сама идея использования судна с водомётным движителем, следует остановиться на готовом варианте судна с водомётом в заводской комплектации. Причём желательно выбирать изготовителя, занимающегося производством данных движителей достаточно давно.
Достоинства и недостатки
Устройство водомёта особенно тем, что все важнейшие подвижные детали «спрятаны» внутри корпуса. Если лодка садится на мель, касание дна происходит корпусом судна. Данная особенность конструкции позволяет защитить детали от повреждения, чего нельзя сказать про подвесные моторы с «оголённым» винтом. Водомётному движителю не страшны встречи с подводным мусором.
При движении моторной лодки по мелководью с глубиной примерно равной посадке корпуса (около 20 сантиметров) водомёт позволяет преодолевать замусоренные участки, а также места с выступающими из воды преградами, благодаря своей манёвренности.
Если налететь на преграду при глубине около 30 сантиметров, удар примет на себя днище лодки, а не водомёт, так как у движителя отсутствуют выступающие части, чего не сказать о подвесном двигателе, где удар принимают на себя лопасти
Иногда водомётные движители используются и на прогулочных судах из-за мягкой работы силовой передачи (трансмиссии) и отсутствия вибрации.
К достоинствам также следует отнести отсутствие дополнительного сопротивления воде, свойственное двигателям с открытым гребным винтом (лопасти винта и создают дополнительное сопротивление). Помимо этого, выделяют высокие показатели инерции, более удобную управляемость на высокой скорости (как при переднем ходе, так и при заднем). Немалую важность имеет и низкий диапазон шума: подвесной водомёт работает заметно тише, нежели мотор с гребным винтом.
Тем не менее следует отметить отрицательную сторону: при движении по мелководью есть большой риск, что в двигатель будут затянуты камни, песок и мусор со дна, ведь водомёт работает по принципу помпового насоса. Это может привести к повреждению импеллера, выходу из строя охладительной системы и некорректной работе водоотводного сопла.
Ещё одной отрицательной стороной является трение. Обусловлено оно высокой скоростью движения воды внутри трубы. Не стоит забывать и о стоимости установки. примерно в два раза дороже обычных подвесных моторов с открытым винтом. Из-за этого катера с водомётным движителем в комплекте значительно прибавляют в своей стоимости и воспринимаются клиентами как каприз или непозволительная роскошь.
Непривычным для поклонников классических винтовых моторов является и система управления водомётом. Проблема связана с тем, что классический движитель с открытым гребным винтом имеет однорычажную систему управления. Водомётные движители же имеют многорычажное реверсивно-рулевое устройство. Некоторые изготовители умудряются выпускать катера со встроенным водомётом с однорычажной системой управления. С одной стороны, это помогает освоить водомёт, с другой стороны, скорее влечёт за собой неприятности, чем приносит пользу:
- Во-первых, у новичка складывается неверное представление о работе водомётного движителя. Связано это с отсутствием у такового коробки передач, позволяющей перевести рычаг переключения скоростей в нейтральное положение. Коробка передач может либо включить сцепление, либо выключить. Водомётный движитель же набирает скорость плавно при включении, мгновенной реакции в виде рывка с места ожидать не стоит.
- Во-вторых, для лучшего понимания принципов работы водомёта, рекомендуется пройти соответствующий курс обучения. Вся хитрость управления водомётным движителем заключается в необходимости использовать рычаг газа (для увеличения скорости движения) лишь в открытом водоёме. При движении по порожистой речушке лучше так не делать.
- Третий немаловажный минус, свойственный любому виду водного транспорта — зарастание. Особенно остро данная проблема обстоит именно с водомётом, так как все подвижные детали находятся внутри. При постоянном использовании движителя проблем не возникает. Однако если катер долго не используется, внутренности обрастают. В частности, обрастание внутренностей системы водоотведения приводит к снижению скорости передвижения до 10%. Проблема решается разборкой водомёта и чисткой вручную, но если моторная лодка бездействовала весьма продолжительное время, придётся обращаться в мастерскую и искать подходящие запчасти для лодочных моторов. Использование специального красящего состава позволит решить данную проблему, но ненадолго: постоянное движение воды быстро смоет эту краску.
Могу рассказать о построенном своими силами удачном водометном катере с автомобильным двигателем. Спущен на воду он был в 1995 году и получил название "Пилад", что по-древнегречески значит верный друг.
Основные данные водометного катера "Пилад"
Мечта своими руками построить быстроходное комфортабельное судно возникла у меня с переездом в Сибирь. Первое же знакомство с могучим "Батюшкой Енисеем" - его стремительным течением и прозрачной водой - окончательно убедило меня в непростом решении воплотить эту мечту в реальность.
Я понимал, что начинать придется с нуля, поскольку по профессии я художник и никогда не имел ничего общего ни с водномоторниками, ни с судостроителями-любителями. Для начала все усилия направил на подбор необходимой литературы. Конечно же, весомый вклад в получение информации внес журнал "КиЯ", регулярно мною выписываемый и прочитываемый от корки до корки.
За основу был взят проект водометного катера "Суперкосатка-В" с "волговским" двигателем из книги Д. Курбатова " 15 проектов судов для любительской постройки" (издание 1985 г.).
Техническая сторона этого катера меня вполне удовлетворяла, но вот с дизайном его я согласиться не мог (особенно смущал меня вид рубки) и здесь кое-что переделал по своему вкусу. Обводы же и конструкция точно повторяют приведенные в книге.
Живя в большом городе, я долго не мог решить проблему с местом для постройки, тем более что работа предстояла не на один год. В конце концов, купив строительный вагончик, по размерам лишь немногим превосходящий длину и ширину будущего судна, я смог приступить к делу.
Работал в одиночку, в основном по вечерам и выходным дням, в течение пяти лет. Теперь могу сказать, что это были незабываемые годы, принесшие в мою жизнь массу самых разнообразных впечатлений. Осваивая новые профессии и решая возникающие то и дело задачи, я испытывал совершенно новое для себя чувство - радость именно технического творчества.
В итоге получилось судно с очень высокой степенью качества, которая доказывается безуспешностью попыток убедить некоторых новых знакомых в том, что "Пилад" - самоделка и при том - первое в жизни мое судно.
Теперь о судне как таковом. Корпус - традиционной конструкции (с набором из сосновых реек, обшитым обыкновенной строительной фанерой) оклеен тремя слоями стеклоткани на эпоксидном связующем. Окрашен пентафталевой эмалью в белый цвет. При работе я очень много внимания уделял экономии веса, но, конечно, без ущерба для прочности узлов и деталей. Широко использовал сэндвичевые конструкции с наполнителем из пенопластов различной плотности. Например, мягкие складывающиеся сиденья водителя и пассажира при взвешивании потянули всего на 8 кг.
Так как летом ниже Красноярска температура воды в Енисее не поднимается выше +12°С, пришлось особо позаботиться о термоизоляции каюты. Отделана она красным деревом. Оборудование каюты включает два дивана, две тумбочки, полочки для "мелочевки", радиоприемник.
При габаритной длине катера более 6 метров, вес порожнем составляет не более 630 кг. Благодаря этому с двигателем "М-21" судно уверенно выходит на глиссирование с полной нагрузкой (6 человек), а при нагрузке 2 человека - водитель и пассажир - развивает максимальную скорость около 50 км/ч.
Охлаждение двигателя выполнено по одноконтурной схеме. Кстати, устройство охлаждаемого выхлопного коллектора я позаимствовал из . Единственное отличие состоит в выборе материала коллектора; я изготовил его из алюминия вместо нержавеющей стали.
По сравнению с рекомендованной в книге претерпела изменения и конструкция водомета. Так, защитная решетка сделана съемной и имеет три ребра. Шаг алюминиевого ротора увеличен до 235 мм при диаметре 218 мм. Привод гребного вала сделан без карданных шарниров - напрямую, через "жигулевскую" резино-металлическую муфту.
Реверсивно-рулевое устройство состоит из трех поворотных створок, которые при максимальном (до упора) повороте рулевого колеса перекрывают струю и направляют ее под днище катера, обеспечивая таким образом управляемое движение задним ходом.
Сейчас катер успешно прошел уже третью навигацию, и могу сказать, что его характеристиками я доволен. Совершено несколько увлекательнейших походов. Особенно примечателен последний из них, реализовавший давнюю мою мечту - путешествие по Ангаре.
Транспортирую катер на самодельном одноосном трейлере тягачом с очень скромными тяговыми характеристиками: это автомобиль ВАЗ-2105. Тот же трейлер использую для спуска и подъема судна из воды.
Масса воды, отброшенная движителем в корму, создает в виде реакции упорное давление, движущее судно вперед. Создает ли масса воды большее или меньшее ускорение, безразлично. В обоих случаях расходуется одинаковая мощность и возникает одинаковый упор винта. К сожалению, это отражает лишь физический принцип. В действительности имеется совершенно определенное, наиболее благоприятное соотношение между массой воды и ускорением.
Водометный движитель действует так же, как гребной винт: вода засасывается спереди, лопатки насоса, подобно лопастям винта, придают ей ускорение, после чего вода выталкивается в корму. От гребного винта он отличается лишь внешним видом – винт, точнее колесо насоса установлено в трубе внутри катера. Кроме того, водяная струя не уходит незаметно под воду, а выбрасывается из сопла, установленного над водой. Действие выбрасываемой за корму струи воды вызывает равную по величине и направленную в нос реакцию, благодаря которой катер получает движение вперед.
Нередко считают, что водометный движитель позволяет развить гораздо большую скорость, чем гребной винт.
Чтобы определить достоинства и недостатки водометного движителя, необходимо рассмотреть два фактора: его расположение на катере и К.П.Д.
Есть что-то заманчивое в идее установить высокоэффективный насос внутри судна. Идея создания водометного движителя появилась значительно раньше, чем был изобретен гребной винт. Еще в 1784 г. Джеймс Рамсей продемонстрировал на реке Потомак в США первый пароход с водометным движителем. В 1867 г. английский военно-морской флот проводил опыты с центробежными насосами в качестве движителя для канонерской лодки «Уотервич» длиной 50 м. Паровая машина мощностью 760 л.с. при частоте вращения 40 об/мин приводила в действие центробежный насос. Ротор насоса имел диаметр около 4,25 м. Канонерская лодка с водометным движителем развивала скорость 17,2 км/ч.
Последнее звено в длиной цепи исследований замкнулось в Новой Зеландии, где Гамильтон попытался создать маленький катер для плавания по каменистому мелкому горному ручью. С обычным гребным винтом это было невозможно, так как части, выступающие под днищем, получали повреждения из-за ударов о камни.
Вначале Гамильтон установил внутри катера обычный центробежный насос, в результате чего водяная струя выходила в корме под катером. Выходное отверстие было выполнено поворотным, т.е. управляемым, поскольку под днищем катера нельзя было установить даже маленького пера руля. В 1953 г. Гамильтон решил подводное выпускное отверстие вывести на транец над водой, обеспечив выброс водяной струи в воздух. Это как будто незначительное изменение оказалось весьма эффективным. Если экспериментальный катер раньше развивал скорость 18 км/ч, то при выбросе струи в воздух была достигнута скорость 27 км/ч. В результате удалось получить не только днище без выступов, но и высокий К.П.Д.
В 1956 г. центробежный насос был заменен двухступенчатым, а затем и трехступенчатым насосом. В настоящее время применяют не только одноступенчатые осевые насосы (рис. 190, 191), но и одноступенчатые диагональные насосы (рис. 192). Управление и задний ход часто осуществляются поворотом струи в выпускном сопле (рис. 193, 194).
Преимущества водометного движителя:
1.Отсутствуют выступающие части под днищем катера (рис. 195).
В результате исключена опасность ранения пловцов и водных лыжников.
2.Не возникает кренящий момент, вызываемый вращением обычного судового гребного винта.
3.Небольшая осадка дает возможность использовать катера с водометными движителями в мелких водоемах. Правда при небольшой скорости катера водоросли могут засосать внутрь, но они достаточно просто удаляются.
4.Катер легко спускается с трейлера и поднимается на него.
5.Для катеров, участвующих в специальном виде гонок «с ускорением», с успехом используется высокое начальное ускорение.
6.При установке на небольших быстроходных пожарных катерах движитель можно применять в качестве пожарного насоса.
Например, в Новой Зеландии, где реки в основном мелководные, с каменистым дном, используется около 3000 малых спортивных катеров (длиной 4-8 м) с водометными движителями.
К недостаткам водометов относятся потери мощности от трения воды, так как она проходит длинный путь по узким впускным и выпускным каналам, внутренние поверхности которых бывают не совсем гладкими. Лопатки насосов также иногда шлифуются недостаточно хорошо. Кроме того, трение возникает в неподвижных направляющих аппаратах. Значительное сопротивление вызывается и решеткой всасывания, что приводит к завихрению потока и может преждевременно вызвать кавитацию.
В насос даже на самых высоких скоростях должна поступать вода, а не смесь воды с воздухом. Если днище слишком плоское или имеет обратную килеватость, наподобие морских саней, то воздух засасывается очень легко. При наличии пузырей воздуха в воде упор резко уменьшается.
Остановимся на вопросе коррозии. Многие водометы находятся под угрозой коррозии, так как для изготовления корпусов, лопаток, приводных валов, впускных решеток применяют разнородные металлы. Но поскольку водометные движители предпочитают устанавливать на малых быстроходных катерах, то их можно хорошо защитить от коррозии. Для этого необходимо после каждого плавания поднимать катер на берег или на прицеп.
Малые легкие спортивные катера с двигателем большой мощности развивают при помощи водометных движителей высокие скорости. Это вызвало преждевременное увлечение ими вплоть до утверждения, то будущее принадлежит водометам. Тем временем выявились как достоинства, так и недостатки этой системы. Теперь можно быть уверенным, что катер с обычным имеющимся в продаже водометным движителем достигнет хорошего общего эффекта.
В любом случае двигатель без реверсивной передачи с водоструйным насосом обойдется дороже, чем обычный катерный двигатель с реверсивной передачей, валопроводом и гребным винтом. Это чисто коммерческая точка зрения, от которой зависит возможный сбыт движителей, привела к тому, что в основном изготовляют лишь небольшие высокооборотные водометные движители, так как их можно подсоединять к современным катерным двигателям без промежуточного редуктора. Поэтому водометы используют преимущественно на легких быстроходных катерах, где большая мощность сочетается с малым весом катера. Фирма «Гамильтон» выпускает инструкцию, в которой указано, что водометный движитель может быть установлен на катере лишь в том случае, если выдержаны определенные соотношения между весом катера, включая вес экипажа, и мощностью двигателя. Так, максимальный вес малого быстроходного катера длиной 4-6 м должен быть от 12 до 16 кг на каждую лошадиную силу мощности двигателя, а катера длиной 6-9 м – не более 9 кг. Очень высокие скорости и высокий К.П.Д. достигаются в том случае, если вес катера составляет не более 5-7 кг на каждую лошадиную силу мощности двигателя.
Многие водометные движители подходят к обычным высокооборотным автомобильным двигателям, частота вращения которых составляет 3500-4500 об/мин, но не пригодны для довольно больших туристских катеров.
Конечно, водометы можно выпускать и для более тяжелых и тихоходных катеров. В этом случае, чтобы получить хороший К.П.Д. в диапазоне малых и средних скоростей, требуется пониженная частота вращения двигателя и большой диаметр водомета.
Характерно, что ни один из серийных водометных движителей не предлагается вместе с катерным дизелем, так как дизели имеют слишком большой вес и недостаточно высокую частоту вращения для экономически приемлемого объединения с небольшими водометами. Несмотря на это, нередко высокооборотные водометные движители все же устанавливают на больших тихоходных катерах.
В результате наступает полное разочарование. Чаще всего водометы демонтируют и заменяют обычной установкой с гребным винтом.
При выборе гребного винта диаметр и шаг винта тщательно подбирают к мощности двигателя и скорости катера. Никто не выражает неудовольствия, если с гребным винтом проводят испытания, превышающих необходимые для получения заданных технических параметров. Но задумывались ли над тем, что это относится и к водометному движителю? Вероятно, заводы имеют в запасе несколько рабочих колес различного шага. Однако меняют колесо очень редко, а еще реже вносят изменение в диаметр водомета или направляющие каналы, так как это привело бы к изменению всей установки.
У приводимого при помощи водомета легкого быстроходного катера, аналогично катеру с гребным винтом, имеются два состояния равновесия: первое – между мощностью двигателя на валу и мощностью, используемой водометом, второе – между реакцией водяной струи и сопротивлением катера. Третье состояние, свойственное лишь водомету – равновесие между потребным количеством воды и диаметром выпускного сопла.
Итак, имеется шесть переменных величин. Если удается их хорошо согласовать между собой, то катер с водометным движителем достигнет той же скорости, что и катер с обычным гребным винтом. Конструкции, вызывающие дополнительное сопротивление обеих систем, можно считать равноценными: у водометного движителя – решетку водозаборника и поверхность водоводов, а у гребного винта – выступающие части (вал, кронштейн гребного вала и руль).
Если катер с водометным движителем показывает большую скорость, чем такой же катер с гребным винтом, то это значит, что при оборудовании катера гребным винтом были допущены ошибки (возможно, плохо подобран гребной винт или выступающие части недостаточно отшлифованы). Часто попадаются кронштейны гребного вала неудачной конструкции, слишком толстые гребные валы и большое необработанное перо руля. В лучшем случае скорость катера с водометным движителем будет такой же, как и катера с гребным винтом.
До сих пор ни разу не упоминалось о своеобразном поведении водометного движителя 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 движитель. Высокая скорость выброса струи достигается благодаря создаваемому в водомете давлению, а так же правильно подобранному диаметру выпускного сопла. Чтобы струя создавала наибольшую реакцию, вся установка, состоящая из двигателя, насоса и выпускного сопла, должна быть рассчитана на максимальные мощность и частоту вращения двигателя. Как только частота вращения снижается и катер теряет скорость, начинает уменьшаться давление в системе, так как диаметр сопла отрегулирован на максимальную частоту вращения. При этом скорость снижается в значительно большей степени, чем частота вращения двигателя.
Обратимся к диаграмме зависимости скорости катера от частоты вращения двигателя (рис. 196).
Кривые А, Б и В составлены по замерам на трех различных катерах с водометными движителями, кривая Г – на обычном катере с гребным винтом. Она показывает прямую зависимость между частотой вращения винта и скорости катера. По кривым А, Б и В видно, как быстро падает скорость с понижением частоты вращения. Если при 2000 об/мин насос еще перемещает половинный объем воды, то выпускное сопло уже не наполняется и водяная струя вместо того, чтобы с силой выбрасываться из сопла, бессильно выплескивается в воду. Это видно на нижнем левом плече кривых А, Б и В. Если катер с гребным винтом развивает значительную крейсерскую скорость, то катер с водометным движителем движется очень медленно. Например при 4000 об/мин катера с гребным винтом, так и с водометом имеют скорость примерно 60 км/ч, при 2000 об/мин скорость катера с гребным винтом равна 27 км/ч, а катера с водометным движителем – лишь 14 км/ч.
Следуя отметить, что кривые А и Б соответствуют точным замерам, а кривая В вызывает сомнения. Небольшая скорость катера с водометным движителем при пониженной частоте вращения двигателя получается в результате несоответствия между подаваемым количеством воды и сечением выпускного сопла. Чтобы развить скорость, которую имеет винтовой катер при 2000 об/мин, катеру с водометным движителем необходимо увеличить частоту вращения винта до 3000 об/мин и более.
На заводском испытательном стенде характеристики водоструйного насоса, лопаток и сопла согласовывают таким образом, что при максимальной частоте вращения винта возникает наибольшая реакция струи. Если подобную установку, состоящую из бензинового катерного двигателя мощностью 240 л.с. при частоте вращения 4200 об/мин, к которому присоединен водоструйный насос диаметром 0,3 м, смонтировать на катерах различной величины и водоизмещения, то можно придти к совершенно непредвиденным результатам.
На рис. 197 оказана диаграмма зависимости скорости различных катеров от мощности катера, частоты вращения двигателя и нагрузки катера. Энергетическая установка была смонтирована на открытом спортивном катере длиной 5,2 м и на легком прогулочном катере длиной 8 м.
Открытый спортивный катер испытали при двух нагрузках – с одним рулевым на борту и общим весом 910 кгс (кривая А) и затем с пятью пассажирами на борту при общем весе 1230 кгс (кривая Б). Достигнутые максимальные скорости оказались равными 91 и 86 км/ч (точки 1,2). При этом частота вращения двигателя составляла немногим больше 4200 об/мин. С уменьшением скорости примерно до 50 км/ч поведение катера не изменилось, однако при снижении частоты вращения двигателя примерно от 2500 об/мин до 2200 об/мин скорость катера резко упала – до 12 км/ч. Получить скорость 20 или 30 км/ч оказалось совершенно невозможно. Как только устанавливалось равновесие в работе насоса и сопла, катер начинал развивать скорость более 40 км/ч. При ничтожном уменьшении частоты вращения двигателя равновесие нарушалось, и катер снова двигался со скоростью 12 км/ч.
Цифры 52% и 56% в нижних точках изгиба кривых показывают, до какого процента максимальной частоты вращения катер движется медленно, прежде чем наступает внезапное повышение скорости.
Несмотря на достаточно высокую мощность двигателя, прогулочный моторный катер длиной 8 м оказался, по-видимому, слишком тяжел для того, чтобы приводится в движение от 12-дюймового насоса. Были проверены три нагрузки: сначала с одним рулевым – общий вес 1590 кгс (кривая В), затем с несколькими пассажирами – общий вес 2000 кгс (кривая Г) и наконец с большой нагрузкой – общий вес 2950 кгс (кривая Д). При частоте вращения 3950 об/мин двигатель еще мог развивать мощность 200 л.с., и катер в зависимости от общего веса достигал максимальной скорости 58, 53 и 39 км/ч (точки 3, 4, 5).
Особенно показателен малый ход, выраженный в процентах от максимальной частоты вращения, до момента, когда катер будет иметь нормальную скорость. При наименьшей нагрузке малый ход продолжается до 76% максимальной частоты вращения двигателя, у более нагруженного катера до 78%, а у катера с самой большой нагрузкой – до 97%. Если продолжать увеличивать нагрузку, то катер, несмотря на высокую мощность двигателя, не сможет иметь нормальной скорости.
Следует подчеркнуть, что водомет на прогулочном катере был установлен исключительно в экспериментальных целях. Водоструйный насос с большей производительностью и пониженной частотой вращения (с увеличенным диаметром импеллера) на большом катере был бы значительно выгоднее.
Подбор водометного движителя аналогичен подбору обычного гребного винта. Тяжелый катер с небольшим высокооборотным гребным винтом показывает очень низкий К.П.Д., который улучшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя и увеличения диаметра гребного винта. То же можно сказать и о насосной установке водомета.
В будущем возможно появление специальных водометных движителей для больших морских катеров на подводных крыльях, достигающих скорости более 150 км/ч. Применяемая в настоящее время механическая передача мощности на гребной винт при помощи угловых колонок не отвечает требуемым большим мощностям. Кроме того, гребной винт сильно страдает от кавитации. Возможно, будет создана установка, состоящая из газовой турбины и водяного насоса, которая при особых условиях достигнет нормального К.П.Д. гребного винта и даже превысит его.
Основные выводы:
1.На малых легких катерах с водометом можно получить такую же скорость, как и на катерах с гребным винтом (при одинаковых частоте вращения и мощности).
2.Малооборотный гребной винт нельзя заменить высокооборотным малым водоструйным насосом.
3.Различные водометные установки неодинаково эффективно изменяют направление струи для получения заднего хода.
4.Управляемость и маневренность катера, оборудованного водометом, очень хороши на большой скорости.
5.Недостатком водометного движителя является непропорциональное по отношению к частоте вращения увеличение и уменьшение скорости.
6.У катеров с малокилеватыми обводами или резкими изгибами формы корпуса воздух может попасть в водозаборник водомета, что немедленно приведет к уменьшению тяги.
7.Проблемы кавитации у водометных движителей возникают чаще, чем у обычного гребного винта, отчасти из-за решетки во всасывающем отверстии, которая образует завихрения во входящем потоке.
8.Коррозия водометных движителей, особенно в морской воде, представляет большую опасность, чем коррозия обычного бронзового гребного винта.
9.В мелких водоемах в движителя засасывается песок, ил и даже мелкие камни, которые порой наносят повреждения лопаткам водомета.
10.Полностью смонтированная энергетическая установка с водометом дороже, чем обычная установка с реверсивной передачей, гребным валом, гребным винтом и рулем.
В заключении следует сказать, что некоторые английские фирмы изготовляют водометы для очень малых мощностей (от 2 л.с. и выше). Такие установки работают аналогично обычному судовому гребному винту и пригодны для тихоходных водоизмещающих катеров.
Водометные движители имеют немало преимуществ перед “обычными” комплексами с гребным винтом, но тем не менее им еще предстоит завоевывать популярность у любителей водного отдыха. Ниже хорошо известный морской писатель и журналист Дэг Пайк пытается разобраться, почему одни катеростроители применяют водометные движители, а другие игнорируют их, и ответить на вопрос - имеют ли водометы перспективы на рынке прогулочных судов?
В использовании современных водометных движителей действительно много необычного. Странность заключается в том, что сегодня они находят применение исключительно в двух как бы противоположных - “полярных” - областях судостроения. Это или многовальные водометные установки большой мощности на гигантских скоростных паромах. Или это водометы на самых малых скоростных аппаратах - гидроциклах, причем для них это единственный вариант движителя. Весь же основной объем рынка прогулочных моторных судов по-прежнему составляют катера и мотолодки с гребным винтом. (Не будем говорить о крайне незначительном количестве подвесных моторов, выпускаемых с водометом.)
Для непосвященных водометный движитель представляет собой просто тот же гребной винт, но заключенный в трубу, однако в действительности это один из самых сложных видов пропульсивных систем. Водомет прежде всего - насос, который всасывает воду через входное отверстие, разгоняет ее и выталкивает наружу через сопло. Сопло может поворачиваться в горизонтальной плоскости, обеспечивая поворот судна, а перекрывающий сопло дефлектор может повернуть струю воды обратно, что даст судну задний ход.
В водомете довольно велики потери на трение, поскольку вода течет внутри трубы, однако этот недостаток компенсируется повышенной эффективностью крыльчатки насоса - рабочего колеса, импеллера водомета. В итоге по своим пропульсивным характеристикам современный водомет практически не уступает гребному винту, а на самых высоких скоростях нередко и превосходит его.
Водомет весьма популярен там, где быстроходное малое судно должно беспрепятственно двигаться по мелководью. Фирма “Воспауэр” - подразделение известной английской компании “Воспер Торникрофт”, которая строит патрульные катера и малые военные корабли, разработала целый ряд водометов для новейших десантных судов, поскольку только этот движитель позволяет такому судну на ходу “выскочить” на берег, а затем и самостоятельно сняться с него за счет обратной струи, которая гонит воду под корпус. Это преимущество можно использовать и на прогулочных судах, специально спроектированных для “высадки” на необорудованный отмелый берег. Возможно, именно поэтому американская компания “Хинкли” установила водомет на свою 36-футовую модель дейкрейсера, которая неслучайно названа “Пикник”.
Безопасность - еще одна положительная черта водомета. Крыльчатка находится внутри лодки и не представляет опасности для людей, находящихся рядом в воде. Это - главная причина, по которой водометы применяются на гидроциклах и на буксировщиках воднолыжников. Спасательные катера - еще одна область, где безопасность водометов может сыграть решающее значение.
В большинстве случаев водометы добавляют катеру солидную толику веса. Уточним: не столько сам движитель, сколько находящаяся в нем постоянно вода. При расчете ходкости скоростных судов вес этой воды должен быть приплюсован к весу судна. Частично этот добавочный вес может компенсироваться отсутствием в линии валопровода коробки передач, поскольку реверс и “стоп” обеспечиваются простым поворотом дефлектора (однако в большинстве установок необходима хотя бы муфта сцепления между двигателем и водометом, чтобы мотор мог работать независимо от режима работы движителя).
Водометы меньше подвержены поломкам от плавающего мусора, чем обычные винты (что может быть большим плюсом, скажем, для судов портофлота), однако это же соображение заставляет не отказываться от усложнения передач, чтобы иметь возможность противоположно направленной струей “промыть” забившуюся мусором решетку входного отверстия. Иногда используются специальные подвижные пальцы для удаления мусора от входного отверстия.
Еще одно преимущество водомета - удивительная мягкость работы трансмиссии и почти полное отсутствие вибрации, что немаловажно для прогулочных яхт.
Недостатки
Высокая стоимость водомета - одна из важнейших отрицательных сторон. Стоит он примерно в полтора раза больше, чем обычный винто-рулевой комплекс. Для некоторых типов катеров это может вылиться в солидную прибавку к цене и наверняка будет отвергнуто покупателями как ненужная роскошь.
В основном негативная реакция потенциальных покупателей сосредоточена на рулевой системе: управление судном с водометным движителем существенно отличается от управления обычным винтовым судном, особенно при маневрировании в стесненных акваториях. Преимущество в том, что судно с водометным движителем сохраняет полную управляемость, когда дефлектор установлен в нейтральное положение, что особенно важно в узкостях. Однако есть и минусы. Проблема возникает, когда водитель переходит от обычной однорычажной системы управления к рычагам управления водометом.
Некоторые изготовители водометов пытаются скопировать привычную однорычажную систему, но это, скорее, медвежья услуга. Конечно, в некотором смысле это помогает водителю освоить водометный движитель, однако он должен постоянно помнить, что у водомета нет нейтрального положения рычага переключения скоростей, как на обычной коробке передач. Коробка передач либо включает сцепление с двигателем, либо выключает, а у водомета сцепление относительно мягкое и возрастает постепенно, так что при включении сцепления вы не чувствуете немедленной реакции. Вам даже может показаться, что ровным счетом ничего не произошло. Многие при этом давят на рычаги “до отказа” и получают совсем не то, чего ждали.
Хитрость управления водометом состоит в том, что рукоятку газа надо использовать только в открытом море, а в порту надо пользоваться дефлектором. Однако эта хитрость, особенно в случае сдвоенных водометов, очень тяжело дается тем, кто привык управлять обычным винтовым судном.
Иногда пытаются решить эту проблему путем некоторой автоматизации управления применением электроники. Такие системы электронного управления предлагает, например, новозеландская “Гамильтон Джет”. “Воспауэр” в качестве альтернативы предлагает управление типа “джойстик”. Джойстиком можно управлять и двумя водометами сразу. Вам необходимо лишь “указать” рычагом направление, в котором надо двигаться (можно даже лагом), и электроника даст исполнительным механизмам именно те команды, которые обеспечат требуемый результат. Бывает и по одному джойстику на каждый из двух водометов.
Знакомство с управлением водометами требует времени. Шведская катеростроительная фирма “Сторебро”, выпускающая небольшие катера с водометными движителями, рекомендует владельцам пройти двухдневный курс обучения.
Конструкторы “Гамильтона” вдобавок к стандартным рычагам поставили на “J32” еще и муфту сцепления, встроенную в линию валопровода, а значит, добавили еще один рычаг.
Хотя освоение водомета и требует некоторого времени, те, кто уже привык к нему, очень высоко ценят такое качество водометного судна, как маневренность.
И последнее препятствие на пути водомета к завоеванию рынка прогулочных судов - подверженность обрастанию. Если водомет используется регулярно, проблема не возникает, поскольку проходящий через канал поток воды препятствует обрастанию, однако стоит оставить катер без использования всего на две летние недели, и водомет так “обрастет”, что катер потеряет 10% своих скоростных данных. Покрытие водомета изнутри противообрастающими красками дает положительный эффект, но для окраски установку придется полностью разобрать. Кроме того, постоянный поток воды через некоторое время просто смоет эту краску.
Дэг Пайк
Пер.с английского А.Альбова
(“IBI” № 285, VIII/IX 1998)