Журнал Катера и Яхты, №20, 1969 г.
Н.Ф. Иванов
Основные данные катера
Длина наибольшая, м - 4,80
Ширина наибольшая, м - 1,65
Высота борта, м:
в носу - 0,75
на миделе - 0,69
на транце - 0,62
Полное водоизмещение, кг - 760
Двигатель — «М-21А»
Движитель — двухступенчатый водометный.
Это — уже третий катер с водометным движителем, построенный ленинградским судостроителем Н. Ф. Ивановым по своему проекту, так что автор, безусловно, обладает достаточным опытом в подборе элементов водометного движителя и его практической доводке. Однако следует остановиться на некоторых, на наш взгляд, спорных конструктивных решениях, принятых автором в проекте «Изумруда».
Катер рассчитывался на достижение наибольшей скорости, поэтому его конструкция и оборудование выполнены максимально облегченными. Большим переделкам подвергся двигатель, с которого снят электростартер и штатное аккумуляторное зажигание. Катер имеет обводы с плоским днищем, дающие эффективную подъемную силу на спокойной воде, но отличающиеся большими ударными перегрузками на волнении.
По нашему мнению, для прогулочно-туристского катера важно обеспечить устойчивую, длительную высокую скорость при значительной нагрузке и независимо от волнения. Поэтому и двигатель нужно рассчитывать именно на эти реальные условия, а не на кратковременное достижение «рекордной» для любительских судов скорости. С этой точки зрения целесообразно было бы придать днищу в корме большую килеватость и применить одноступенчатый движитель.
При использовании автомобильных двигателей мощ-ностью до 90 л. с. с числом оборотов до 4000 об/мин, дающих скорость лодке до 60—65 км/час, одной ступени вполне достаточно для создания необходимого напора без кавитации на лопастях движителя. Изготовление же двухступенчатого водомета значительно более трудоемко; он будет в большей степени чувствителен к засорению щепками, травой и т. п.
Предостерегаем любителей, желающих применить описываемый движитель на другом судне, что они могут и не получить столь высокой скорости.
Преимущества водомета перед винтом в отношении проходимости и надежности известны и неоспоримы. Но я убедился, что на легком корпусе при правильно рассчитанном и добросовестно изготовленном водомете можно получить и хорошие скоростные результаты. Я считаю, что для туристов наиболее удобен именно легкий глиссирующий катер. Меньше водоизмещение — больше скорость, ниже расход топлива. А каюту с успехом заменяет палатка.
Проектируя свой четырехместный водометный «Изумруд» (об испытании катера уже сообщалось в 9 выпуске), я и старался сделать его легким, быстроходным. Сравнительно узкий корпус имеет глиссирующие обводы. Килеватость незначительна; на миделе 5,8° и на транце 2,2°; скула отогнута вниз. Для смягчения удара о волну носовым шпангоутам приданы изогнуто-выпуклые образования со значительной килеватостью. Имея большой развал бортов, катер, не зарываясь, всходит на волну и может при этом поддерживать скорость до 25—30 км/час.
Наибольшая скорость, достигнутая на максимально облегченном катере с одним водителем на борту,— 61 км/час. На скорости 50 км/час радиус поворота катера в полном грузу — 2,5 длины корпуса; на скорости 37 км/час он разворачивается практически на пятке.
Корпус изготовлен из сосны и авиабанеры БС-1 толщиной 6 мм с применением клея ВИАМ-БЗ. Сечения элементов набора указаны на приводимых чертежах. Добавим, что форштевень выклеен из шести реек 60x8. На все соединения ветвей шпангоутных рамок поставлено на клею по две кницы из фанеры толщиной 6 мм и сквозные болты М5 (не менее 8 шт. на каждое соединение). При сборке переборок на шп. 2, 6. 8 и транца фанера ставится на клею с запрессовкой шурупами с шагом 45—50 мм.
Общий вид катера.
1—воздухозаборник; 2—двигатель;
3—выхлопной трубопровод; 4—рундуки;
5—бензобаки (симметрично на оба борта) емк. по 62 л; 6 — канистра, 27 л;
7—водометный движитель; 8—сопло;
9—водяной фильтр; 10—крышка моторного люка;
11—утка; 12—отличительные огни; 13—цепной ящик.
Теоретический чертеж
Таблица плазовых ординат фанерного катера "Изумруд"
Обшивка уложена на густотертой свинцовой краске на прокладки из брезента; еще лучше поставить на набор полоски стеклоткани, которая не разрушается. Всю поверхность обшивки нужно хорошо прошкурить грубой шкуркой поперек волокон древесины. Затем надо разогреть натуральную олифу (с обязательным добавлением 10% свинцового сурика или белил) и покрыть ею весь корпус два раза, а после высыхания — нанести грунт и приступать к шпаклевке; приготовлять шпаклевку советую на подмазочном лаке ЛШ-1. После окончательной зачистки мелкой шкуркой корпус покрывается двумя слоями краски нужного цвета. Для получения высоких ходовых качеств днище, особенно его кормовую часть — у транца, желательно отделать как можно чище. Если днище оклеено несколькими слоями стеклоткани или бязью на лаке Б-10, можно его отполировать.
На «Изумруде» установлен двигатель «М-21А» от автомобиля «Волга», надежный, хорошо отработанный по конструкции, выпускаемый большой серией уже много лет. Он обладает малыми удельным весом и расходом топлива (230 г/л. с. час), хорошо уравновешен и при правильной регулировке отлично запускается даже пусковой рукояткой. На глиссирующем режиме с него снимается мощность 60 л. с. при 3200 об/мин. На крейсерском — желательно использовать 42—45 л. с. при 2300—2400 об/мин; такой мощности достаточно для получения скорости 37—40 км/час, а моторесурс при этом составит более 800 часов.
После выполненной конверсии двигатель весит всего 112 кг. Сняты батарейное зажигание, стартер, сцепление, картер маховика, венец маховика и водопомпа. Установлено че-тырехискровое магнето с цепным приводом, цепь Галля для которого взята от велосипеда. При правильных центровке и натяге цепь хорошо работает даже при 3300 об/мин. Перед установкой мы проварили ее в масле. Цепь закрыта легким кожухом, чтобы смазка не разбрызгивалась по моторному отделению. Масло сменяется через 25—30 часов работы двигателя. Эксплуатация показала большую надежность зажигания и простоту обслуживания примененной системы.
Вместо тромблера установлен та-хогенератор. Штатный выхлопной коллектор при конверсии заменен новым из меди толщиной 1,5 мм с водяным охлаждением и подогревом рабочей смеси. Установлен карбюратор К22 (можно ставить К-126-П и К-124). Пламегаситель обязателен.
Масляный картер переделан, причем теперь вместо 6,2 помещается 8 л масла; его габаритная высота уменьшилась. По дну картера проложен змеевик водяного охлаждения из латунной тонкостенной трубки диаметром 14 мм. Этого достаточно, чтобы температура масла не повышалась свыше 96°. Для безопасности маховик закрыт кожухом, сваренным из легкого сплава толщиной 4 мм.
Вода на охлаждение масла и двигателя поступает из сопла водомета, проходит через фильтр (сетка 1,5 Х X 1,5 мм) и затем по трубке диаметром 14 мм, вставленной в выхлопную трубу (диаметром 50 мм), поступает в змеевик масляного картера и оттуда при температуре до 45—50° в водяную рубашку блока цилиндров; отработанная вода проходит в выхлопной коллектор и за борт.
Подача охлаждающей воды регулируется краном. Отметим, что примененная открытая система охлаждения пригодна только для судов, плавающих в пресной воде, так как блок цилиндров и головка отлиты из алюминиевого сплава, который интенсивно разрушается соленой водой. Для крепления двигателя к фундаменту изготовлены четыре лапы — передние толщиной 6 мм из стали, задние толщиной 8 мм из легкого сплава. При монтаже под эти лапы уложены резиновые прокладки толщиной 8 мм, что в значительной степени снизило шум и вибрацию. Передача крутящего момента от маховика двигателя на гребной вал водомета производится через автомобильный шарнир Гука (от «Волги» или «Победы»).
Конструктивный чертеж и мидель-шпангоут.
1-комингс 60X20;
2—накладка комингса, бакфанера 10X25;
3—внутренний привальный брус 40x24;
4-буртик 30 X 22;
5—бортовые стрингеры 30X18;
6—кница, фанера БС-1 d = 6;
7—скуловой стрингер 40X24;
8—топтимберс и бимс 75X22;
9—флортимберс 22X95; 10-кипь 120X25;
11—днищевой стрингер 30X18;
12—переборка рундука, фанера d = 3;
13-полоса 4X25, АМг.
Подключены тахометр и эфирные датчики авиационного типа, показывающие температуру воды в двигателе, масла в картере и давление в масляной магистрали; установка этих приборов обязательна. Плавающий маслоприемник пришлось переделать на жесткий с сохранением площади забора масла. Для питания световых сигналов подключен генератор (можно использовать от мотоцикла «М-62» или «К-750»). Управление двигателем — тяга дросселя, замыкающая цепь магнето, кнопка и ручка реверса — выведено в носовую часть кокпита.
Описываемый вариант конверсии несложен в изготовлении, при надлежащем уходе работает хорошо. Попутно отмечу, что двигатель «М-21» имеет одну особенность — он быстро развивает обороты, поэтому при начале движения во избежание несчастного случая нельзя резко открывать дроссель. Правила эксплуатации и ремонта двигателя подробно изложены в существующей литературе.
Гидрореактивный движитель.
1 — сопло; 2 — фланец гидрореверса;
3 — обтекатель; 4 — лопатки выпрямляющих аппаратов;
5 — водяной фильтр; 6 - болт М8;
7 — резиновая прокладка d = 2; 8 — роторы;
9 — резино-металлическнй подшипник 107 X 65 X 45; 10 — бронзовая втулка;
11 — смотровой лючок; 12 — обтекатель;
13 - шпонка 6 X 8 X 268; 14 — гребной вал;
15 — водовод; 16 — защитная решетка;
17 — дейдвудный стакан; 18 — масленка;
19 — болт М8; 20 — подшипник радиально-упорный № 36208;
21 — резино-металлические сальники 52,1 X 30 X 8; 22 - полумуфта;
23 — шпонка 48 X 8 X 6; 24 — труба с выправляющим аппаратом;
25 — корпус упорного подшипника.
Основные данные водометных установок «Изумруда»
Теперь о водометном движителе. Часто говорят, что водомет тяжело рассчитать, но легко изготовить. Высказывать такие соображения может только тот, кто сам водомет не делал.
На вопросах расчета и конструкции мы останавливаться не будем, рассмотрим лишь области применения одноступенчатых и многоступенчатых водометов. Одноступенчатые целесообразно применять только до скорости 50 км/час; в этом я убедился, так как первый водомет на «Изумруде» был именно одноступенчатым и поднять скорость выше 52 км/час мне не удалось, несмотря на все усилия. Если действительно катер легкий, а мощности достаточно, чтобы получить высокую скорость — до 70—80 км/час, целесообразно применять двухступенчатые водометы, хотя они намного сложнее в изготовлении.
Для сравнения приводим данные и одно- и двухступенчатого водометов «Изумруда» (см. таблицу); оба варианта были мною изготовлены и успешно эксплуатировались на одном и том же катере в акваториях с малыми глубинами и большой засоренностью. Начнем с самого начала. На бумаге, картоне или фанере надо вычертить чертеж водометной установки в натуральную величину, как бы разрез по ДП всего моторного отделения. Это намного облегчит работу, так как можно будет снимать размеры. Пуансон (болван) водовода проще всего изготовить из пенопласта, склеивая эпоксидной смолой мелкие куски (намазывать смолой нужно слегка, чтобы не усложнять выем пуансона). Если нет пенопласта, можно использовать глину, гипс, алебастр и другие материалы. Обрабатывая пуансон, необходимо добиваться точного соблюдения размеров, указанных в чертежах, плавности обводов и максимально гладкой поверхности. Когда пуансон готов, его надо покрыть разделительным слоем (разведенный в скипидаре воск) и декоративным слоем толщиной не менее 0,3—0,5 мм (введя в смолу двуокись титана, окись хрома или алюминиевую пудру). Пигментированный слой сохраняет глянцевую поверхность водовода и предохраняет от расслаивания; скорость воды в водоводе настолько велика, что иначе может произойти задир первого слоя, а за ним второго и т. д.
Выклеивание (формование) лучше производить на смоле ПН-3, но можно применять и ПН-1, и эпоксидную смолу. Надо учесть, что к водоводу приформовывается дейдвуд гребного вала, в котором работает радиально-упорный пошипник и пять сальников, а при длительной работе дейдвуд нагревается примерно до 70°. Хотя большая часть тепла уносится водой и отводится гребным валом, важно обеспечить термостойкость стеклопластика. Смола ПН-3 наиболее термостойка.
Всю работу, связанную с формованием, надо производить тщательно, не допуская образования воздушных пузырей, в теплом помещении с минимальной влажностью воздуха. Толщину стенок водовода рекомендую следующую: при мощности двигателя до 20 л. с. — 4 мм, до 40 л. с. — 6 мм, до 60 л. с. — 8 мм. Во избежание перекоса дейдвуд надо приформовывать при помощи фальш-вала. Очень удобно, если в водоводе вы сделаете смотровой лючок, в который проходила бы рука для очистки решетки.
Защитную решетку можно при-формовать следующим образом; в водоводе пропилите пазы по количеству пластин, но не реже чем через 17 мм, с учетом толщины пластины. Закрепите пластины деревянными клинышками, а уже после этого заформовывайте стеклотканью. Для изготовления защитной решетки можно применять только материал, не подверженный коррозии, в част- ности латунь (толщиной не менее 4 мм) или нержавеющую сталь (толщиной 2—3 мм). Полоски необходимо тщательно обработать, придав им хорошо обтекаемую форму и гладкую поверхность. Между фланцами водовода, днищем и транцем обязательно надо проложить резиновую прокладку (на белилах) толщиной не менее 1—1,5 мм. Фланцы крепятся болтами Мб с шагом 50— 60 мм; этого достаточно для обеспечения полной герметичности.
Для изготовления сопла нужно по чертежным размерам выточить на токарном станке пуансон из твердого дерева илн из металла, и по нему выколотить или выдавить сопло из листа нержавеющей стали или латуни. Толщина стенки 2—3 мм. Можно изготовить сопло и из стеклопластика.
Гидрореверс
1 — корпус реверса; 2 — новоротная насадка;
3 — накладка; 4 — фланец;
5 - болт М10; 6 — трос управления поворотом;
7 — шарнир заслонки заднего хода; 8 — заслонка верхняя;
9 — связь заслонок; 10 — заслонка нижняя;
11 — трос управления реверсом; 12 — крепление гибкой оболочки троса;
13 — гибкая оболочка; 14 — осевой болт М12;
Для изготовления рабочих детален водомета, гребного вала, спрямляющих аппаратов, роторов, сопла и гидрореверса лучше всего применять нержавеющую сталь, но для малых мощностей пригодна н латунь. Вся поверхность детален, омываемых водой, должна быть чисто обработана, вплоть до полировки. Подшипник Гудрича советую применять только промышленного производства; он намного долговечнее, чем самодельные. Раднально-упорные подшипники надо ставить с текстолитовым или бронзовым сепаратором; онн служат намного дольше обычных. Еще раз подчеркнем, что только при тщательном изготовлении водомета и корпуса могут быть достигнуты хорошие результаты.
Мой «Изумруд» получился довольно удачным. В кокпите на ночлег устраиваются три человека. Конечно, особого комфорта нет, зато скорость вполне подходящая и для воскресных прогулок, и для дальних походов. Катер экономичен: на 292 км пути с тремя пассажирами при скорости 46 км/час расход топлива составил около 90 л. Полный запас топлива 172 л.
В случае пробоины или какой-либо аварии искать кран не нужно: если уклон берега небольшой, катер можно вытащить на сушу даже вдвоем. Без всякого опасения, правда, на малом ходу, мы перебираемся через бревна, ходим по гуще тростника, что очень ценно для охотников. При плавании на режиме глиссирования безопасная глубина должна быть 200—250 мм, если, конечно, нет камней. Однажды по мокрой траве мы с полного хода проскочили по суше 28 м и таким образом перебрались из одного водоема в другой. Лучшей демонстрации преимуществ водомета трудно придумать!