Водометы «Гамильтон»

 «Катера и яхты» №1 (71) январь-февраль 1978г

 

Водометы «Гамильтон»

 

В книге X. Баалера «Разъездные, туристские и спортив­ные катера» («Судостроение», 1977 г.) есть краткий очерк, посвященный долгому, почти 200-летнему пути раз­вития водометного движителя. По установившейся на западе традиции ав­тор считает, что заслуга создания и первого применения (1957 г.) водо­мета в его современном виде — с на­сосом осевого или смешанного типа и выбросом струи выше ватерлинии, а главное — приоритет в деле про­мышленного выпуска таких движите­лей для быстроходных катеров при­надлежит новозеландскому промыш­леннику Биллу Гамильтону. Действительно, движители с маркой этой фир­мы хорошо известны зарубежным катеростроителям: они выпускаются не только в Новой Зеландии, но и (по лицензии) в ряде других стран; бесспорно и то, что конструкция серий­ного «Гамильтона» послужила прото­типом для большинства установок подобного типа, выпускаемых в на­стоящее время.

Характерные черты конструкции водометов «Гамильтон» хорошо вид­ны на приводимом эскизе — продоль­ном разрезе модели «1031». Этот од­ноступенчатый движитель с осевым насосом предназначен для установки на глиссирующих и водоизмещающих катерах с приводом от дизельного или карбюраторного двигателя мощ­ностью 150—250 л. с. Оптимальные результаты могут быть достигнуты на глиссирующем катере, если его длина находится в пределах 6—9 м, а водоизмещение не превышает 4 т. Гарантируются выход на глиссирова­ние и движение со скоростью свыше 35 км/ч остроскулого корпуса с лю­бым углом килеватости днища, если па каждую 1 т водоизмещения судна приходится не менее 60 л. с. мощно­сти двигателя. При установке па водоизмещающем катере приемлемый КПД движителя обеспечивается при длине судна в пределах 6—12 м и во­доизмещении до 8 т.

Разумеется, наивысший КПД бу­дет при полном согласовании элемен­тов движителя с внешней характери­стикой двигателя, сопротивлением воды движению данного судна и его скоростью. При установке водометов Гамильтона приемлемое согласование достигается в довольно широком диа­пазоне значений этих величин благо­даря тому, что может быть установ­лен любой из четырех сменных рото­ров, имеющих одинаковый диаметр 270 мм, но различный шаг (винтовые характеристики их приведены на ри­сунке) и различное число лопастей (четыре, пять или шесть), которое выбирается в зависимости от значе­ния удельной нагрузки на лопасти.

Роторы, как и другие вращающие­ся части установки, изготавливаются из нержавеющей стали, а корпус, водозаборник и прочие литые детали — из алюминиевого сплава LM6. В прин­ципе, даже при высокой коррозион­ной стойкости применяемых сплавов при эксплуатации в морской воде возможно возникновение электролити­ческой коррозии, разрушающей алю­миниевый сплав; поэтому в конструк­ции описываемого движителя преду­смотрены надежная изоляция разно­родных материалов и применение протекторной защиты. В частности, ротор изолируется от корпуса коль­цом 7, выполненным из диэлектрика; изоляторы предусмотрены и в кон­струкции упорного подшипника. Опор­ный подшипник в ступице спрям­ляющего аппарата, смазываемый за­бортной водой, сделан резино-металлическим.

Нормальный радиальный зазор между концом лопасти ротора и по­верхностью кольца 7 составляет 1,25 мм.

Для водометов Гамильтона харак­терны укороченные водозаборники с прямоугольным — почти квадратным входным отверстием; отверстие в днище под решетку водозаборника модели «1031» должно иметь разме­ры 440 X 540 мм. Размер по оси дви­жителя от транна до фланца соеди­нительной муфты всего 500 мм, а на моделях «750» еще меньше — 375 мм. Благодаря выбранной форме, к слову сказать — отработанной на испыта­ниях многих натурных образцов, и малой длине водозаборника сущест­венно сокращаются потери па трение воды в проходном тракте движителя, уменьшается длина моторного от­сека.

Прямоугольный жесткий фланец водозаборника служит одновременно основанием для крепления движителя к днищу катера. К транцу водомет не крепится: он свободно проходит через отверстие, прорезанное в тран­це, а зазор уплотняется при помощи резиновой манжеты, обтягиваемой спиральной пружиной по периметру корпуса водомета.

1 — реверсивная заслонка; 2 — рычаг поворота рулей 24; 3 — брызгозащитный кожух; 4— вал привода рулей; 5 —траверза; 6 — румпель; 7 —кольцо-изолятор; S — смотровой лючок; 9 — уплотнение крышки; 10 — изолятор; // — упорный подшипник; 12 — резино-металлический сальник; 13 — решетка; 14 — корпус водозаборннка; 15— гребной вал; 16 — прокладка; 17 — резиновая манжета; IS —фланец; 19 — ротор; 20 — корпус подшипника Гудрича; 21 — резино-металлический подшипник («гудрич»); 22 —магниевый протектор; 23 — корпус сопла; 24 — рули поворота

Диаметр выходного отверстия соп­ла— 160 мм; конец сопла снабжен насадкой для шарнирного крепления двух рулен поворота 24 и заслонки реверса 1. При повороте вертикаль­но расположенного румпеля 6 вра­щается валик 4, под действием ры­чага 2 и траверзы 5 оба руля откло­няются в одну сторону. При этом направление струи может изменяться в пределах 30° па оба борта.

Предметом тщательного проекти­рования была реверсивная заслонка, выполненная в виде двойной сфери­ческой поверхности. При осверсировании значительные массы воды на­правляются практически вдоль оси движителя, а не вниз, под транец ка­тера, как в ряде других конструкций. Благодаря этому обеспечивается эф­фективный задний ход. При повороте па заднем ходу гребень на границе двух сферических чаш заслонки на­правляет основную массу струи в нужную сторону. Заслонка хорошо гидродинамически уравновешена и уп­равляется обычным ручным приво­дом типа «тяни-толкай» со стальной проволокой в металлической оплетке, применяемой я для дистанционного управления подвесными моторами. Щиток 3 отражает брызги, вырываю­щиеся вверх из-под реверсивно-рулевого комплекса.

Водовод снабжен смотровым лючком с герметичной крышкой 9, которая расположена выше ватерлинии катера на стоянке. Уплотнение греб­ного вала выполнено с применением резино-металлических сальников 12, расположенных в корпусе упорного подшипника 11.

Такова «анатомия» типичного дви­жителя «Гамильтон» модели «1031». Отметим, что общий вес водомета со­ставляет 115 кг. Этот надежный дви­житель получил наибольшее распро­странение для установки на тяжелых служебных катерах — спасательных, полицейских, пассажирских и т. п., эксплуатируемых в суровых усло­виях мелководья и засоренных рек.

Для более легких спортивных глиссирующих катеров с быстроход­ными бензиновыми двигателями фирма выпускает серию унифицирован­ных движителей типа «750».

Все три модели — «751», «752» и «753» — собираются из одинаковых деталей, за исключением гребного ва­ла, стяжных болтов и защитных ко­жухов 29, устанавливаемых над вы­ступающей за транец частью движи­теля. И для этой серии выпускаются сменные роторы, причем отличие их заключается не только в шаге, но и в количестве лопастей.

Одноступенчатая модель «751» рассчитана на работу с двигателем мощностью 50—150 л. с. при числе оборотов до 5000 об/мин. Вес движи­теля всего 45 кг. Он рекомендуется для установки на катерах водоизме­щением до 800 кг (вес порожнем) при длине 3,7—6 м.

Двухступенчатая модель «752» предназначается для использования двигателя мощностью 100—250 л. с, а трехступенчатая «753»—200—400 л. с, когда вследствие увеличившейся удельной нагрузки на лопасти ротора возможны возникновение кавита­ции и в связи с этим падение КПД движителя. Трехступенчатые водоме­ты устанавливаются чаще всего на более тяжелых катерах длиной до 8 м при водоизмещении порожнем до 1600 кг или на скоростных гоночных катерах.

Кроме сменных роторов с различ­ным значением шага фирма выпу­скает для водометов этой серии шесть вариантов сменных насадок, позво­ляющих в широких пределах изме­нять площадь выходного сечения соп­ла н тем самым регулировать коэф­фициент поджатия струи. Для начала доводочных работ обычно предла­гается «универсальная» насадка с внутренним диаметром 101 мм.

По конструкции движители серии «750» идентичны рассмотренной выше модели «1031», но для каждой «до­полнительной» ступени предусмотрена отдельная проставка-корпус 32. До­бавляя между корпусом водозаборника и соплом одну или две проставки, можно получить двух- или трехступенчатый движитель.

Винтовая характеристика водометной установки модели «1031» с роторами, оптимальными для мощности 160, 200, 250 и 330 л. с.

1—рекомендуемая максимальная мощность двигателя для глиссирующего катера; 2— внешняя характеристика двигателя для катера водоизмещающего типа.

Соединение гребного вала с вы­ходным валом двигателя может осу­ществляться как при помощи обычной муфты, так II с промежуточным карданным валом, для которого чаще всего используют стандартные авто­мобильные шарниры.

Новозеландские водометы неод­нократно подтверждали свою высо­кую эффективность в качестве движителей как служебных и хозяйст­венных судов различного назначения, так и гоночных катеров. Четыре го­да подряд гонщики из Новой Зе­ландии с водометами «Гамильтон» завоевывали переходящий приз пре­зидента Мексики в марафонских гон­ках на водометных катерах по бурной Риу-Бальза. На катерах победителей использовались трехступенчатые дви­жители модели «753» с роторами нестандартной конструкции, специально рассчитанными на достижение макси­мальной скорости при сравнительно малой нагрузке и высоких оборотах форсированных гоночных двигателей «Шевроле».

Движитель модели «753» с установочными деталями.

Обозначения 1 — 24 — см. продольный разрез модели «1031»; 25 — пластиковая трубка для подвода воздуха к водозаборнику: 25 — штуцер трубки 25; 27 — штанга реверса; 23— кронштейн штанги реверса — упор реверсивной заслонки; 29 — защитный кожух для наружной части движителя; 30 — оси рулей поворота; 31 — возвратная пружина реверсивной заслонки; 32 — корпус-проставка второй и третьей ступени; 33 — цилиндрическая часть корпуса водозаборника, уплотняемая манжетой 17.

Серийный 5-метровый спасатель­ный катер «Споунер» с таким же, по стандартным движителем хорошо зарекомендовал себя при эксплуата­ции в мелководных заливах Северной Америки и на Аляске. При водоизме­щении 900 кг катер развивает макси­мальную скорость 75 км/ч с двигате­лем «Форд-302» мощностью 180 л. с; на этой скорости «Споунер» глисси­рует при глубине водоема всего 10 см и с ходу перескакивает через осыхающие отмели шириной 6—8 м.

Девятиметровый водометный спа­сательный катер, оснащенный двумя дизелями с турбонаддувом мощностью по 200 л. с. и двумя движи­телями модели «1031», развивает мак­симальную скорость 50 км/ч при во­доизмещении 5,8 т.

Следует, однако, подчеркнуть, что, как и при использовании водометов фирмы «Беркли Памп компани», с конструкцией которых читатели мог­ли познакомиться в № 67 сборника, высокие скорости и здесь достигают­ся только при сравнительно неболь­шой удельной нагрузке (обычно она не превышает 20 кг па каждую 1 л. с. мощности двигателя). Недаром фир­мы, выпускающие водометные движи­тели, настоятельно рекомендуют сво­им клиентам применять по возмож­ности более легкие двигатели с удельным весом 2—3,5 кг/л. с.