Методы измерения шага гребного винта

Приобретая тот или иной гребной винт, на котором не обозначены его параметры или отсутствует паспорт, вы, в силу изложенных причин, непременно подвергаете свой мотор риску. Поэтому, прежде чем ставить неизвестный винт на лодку, необходимо, как минимум измерить его шаг. Напомним, что геометрическим шагом грибного винта называется то расстояние, которое прошел бы винт за один оборот в осевом направлении без скольжения. Это расстояние легко себе представить, если допустить, что вода стала твердой или провести аналогию с шурупом, ввертываемым в древесину.

Шаг каждого радиального сечения лопасти Н _iможно выразить общей формулой

H_i = 2πR_itgv_i        (1)

где R_i-радиус сечения лопасти, v_i — шаговый угол.

Наглядное представление о шаге развернутого на плоскость сечения лопасти Н дает шаговый треугольник, основанием которого является дуга окружности 360°, имеющая длину 2πR_i (рис. 43).

Рис. 43. Шаговый треугольник сечения лопасти на радиусе R_i.

Чтобы получить шаг гребного винта, необходимо как можно тщательнее замерить радиусы и шаговые углы для нескольких сечений каждой лопасти винта и после расчетов по формуле (1) найти среднее арифметическое значение. Однако из-за сложности конфигурации винта сделать это довольно трудно - нужны специальные приборы, так называемые шагомеры. Упростить измерение можно лишь за счет некоторого снижения точности. Известны несколько относительно простых методов измерения геометрического шага винта.

Из шагового треугольника, показанного на рис. 43, видно, что для определения шага в данном сечении лопасти достаточно измерить высоту подъема винтовой линии на любом участке окружности и затем по ней вычислить полный шаг. Для этого на плотной бумаге, картоне или фанере строят сектор с углом при вершине α° (рис. 44).

Рис. 44. Схема измерения шага сечения лопасти: 1 — картон или фанера; 2 — сектор.

Из вершины сектора на 4-5 радиусах проводят части окружностей до пересечения их в точках m и n с лучами сектора. Совместив вершину сектора с осью винта, установленного горизонтально нагнетающей (кормовой) поверхностью вниз, при помощи отвесов измеряют отстояния точек m и n от соответствующих точек m' и n' на нагнетающей поверхности лопасти и находят разность этих отстояний

h_i = h₁ — h₂. (2)

Шаг каждого сечения лопасти можно вычислить по формуле

Н_i = h_i 360º / αº. (3)

Если угол при вершине сектора принять равным 36°, формула (3) еще более упростится и примет вид

H_i = 10h_i. (4)

Чтобы повысить точность замера шага, угол при вершине сектора целесообразно принимать возможно большим — 45° или даже 60° (если, конечно, позволяют ширины сечений лопасти винта). В этих случаях шаг сечений лопасти будет составлять

Н_i = h_i 360° / 45° = 8 h_i (5)
или
Н_i = h_i 360° / 60° = 6 h_i (6)

При этом лучи сектора должны проходить на некотором расстоянии от краев лопасти. Измерения и расчет шага по одной из формул (3)-(6) следует произвести для всех лопастей и найти среднее арифметическое значение шага каждого сечения. У гребных винтов постоянного шага значения Нi на всех сечениях должны быть примерно одинаковыми. У винтов с радиально переменным шагом измеренный шаг должен плавно изменяться вдоль радиуса.

Этот метод также основан на общей формуле (1). Здесь (согласно предложению Б. Григорьева) измеряются не углы наклона сечений лопасти, а только радиус одного сечения Rx, расположенного под шаговым углом ν = 45°. При горизонтальном положении гребного винта это сечение легко найти при помощи гибкого пластикового треугольника с углами при гипотенузе 45°. Изогнутый по окружности радиуса Rx треугольник нужно наложить гипотенузой на нагнетающую поверхность лопасти таким образом, чтобы верхний катет а — b стал горизонтальным. Вблизи искомого радиуса Rx при помощи рейки и отвеса (если нет более совершенного разметочного приспособления) на лопасти следует пробить одну-две винтовые линии (рис. 45).

Рис. 45. Схема установки гибкого треугольника на сечение лопасти гребного винта.

Это поможет более правильно изогнуть треугольник и более точно определить местоположение сечения лопасти, имеющего угол наклона 45°. Поскольку для найденного сечения tgν = tg45° = 1,0, формула (1) после подстановки известных значений π и ν примет совсем простой вид:

H45 = 2Rx tgν = 6,28Rx. (7)

Измерив указанным образом величины радиуса Rx на всех лопастях винта, по формуле (7) находят шаг каждой лопасти, а затем и шаг всего винта. Аналогичным образом можно измерить шаг еще на двух радиусах, лопастные сечения которых имеют шаговые углы 60° и 30°, а шаг винта определяют по формулам:

Н60 = 6,28 Rx tg60° = 10,88 Rx; (8)
Н30 = 6,28 Rx tg30° = 3,63 Rx; (9)

При помощи данного приспособления можно получить более или менее достоверные результаты лишь применительно к гребным винтам постоянного шага.

Метод, предложенный В. Полкановым состоит в том, что из толстой фанеры вырезают сектор с углом между сторонами 36° (рис. 46). Отверстие в вершине сектора вырезается примерно на 2 мм больше диаметра отверстия в ступице. Если шаг замеряется на установленном на гребной вал винте, отверстие нужно сделать несколько больше гайки гребного винта или нарезной части вала. На секторе наносятся части окружностей «а» и «б» на 3-4 радиусах. Для определения шага сектор плотно прижимается к ступице, так, чтобы центр отверстия ступицы совпадал с вершиной угла сектора.