Водометный двигатель – Лодочный мотор водомет — рейтинг лучших моделей, устройство, отзывы и цена

   Преимущества водометного движителя:

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.

   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.

   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.

td-power.ru

Про водометы

Про водометы

Википедия глаголит:

Водометный движитель (водомет) — это движитель, у которого сила, движущая судно, создается выталкиваемой из него струей воды (реактивная тяга). По сути это водяной насос, который работает под водой. Применяются обычно на судах, плавающих на мелководье.

Водометные движители используются в мире уже с 1950-х годов. Это новозеландцы изобрели лодочный мотор, который можно было использовать безопасно и надежно на мелководных реках для доставки в труднодоступные места разнообразных грузов. Но для более менее коммерческого и повсеместного применения водометов ждали около 50 лет.

Мы используем водометные двигатели фирм Mercury и Weber, потому что они и мощные, и надежные, и крутые, что отлично соответствует нашим катерам.

Для тех, кто хочет досконально разобраться как работает водометный движитель

Импеллер

Импеллер (или винт, или рабочее колесо) — это лопаточная машина, заключенная в кольцо, снижает потери мощности и шумность.
Импеллер является главным элементом водометного движителя, преобразующим энергию двигателя в энергию поступательного движения судна.
Гидродинамически импеллеры бывают: осевые с цилиндрической и конической ступицей, осе-диагональные, диагональные и шнековые. Каждый из типов имеет свою область использования.
Осевые импеллеры являются предшественниками всех типов импеллеров водометных двигателей. Отличаются высокими значениями упора на низких скоростях движения. Имеют достаточно низкий кпд и небольшой запас по кавитации, что определяет применение низкооборотных двигателей. Просты в изготовлении.
Осе-диагональные импеллеры характеризуются достаточно высокими значениями кпд, способны эффективно работать на любых скоростях движения судна. Могут быть применены в компоновке со среднеоборотными двигателями.
Диагональные и шнековые импеллеры – это наиболее современные импеллеры, проектирование которых могут себе позволить только фирмы, имеющие базу разработки гидродинамики. У таких импеллеров максимальные значения кпд находятся в зонах высоких оборотов двигателей и скоростей движения судна.
Вообще, импеллер самая сложная деталь в составе водометного движителя, обычно они изготавливаются литыми с последующей механической обработкой лопастей. Некоторые производители изготавливают сварные импеллеры, заранее обработанные лопасти привариваются к ступице. Такая технология допустима в случае с низкооборотными осевыми импеллерами и совершенно не допустима для высокооборотных движителей. Значительный дисбалансы таких импеллеров, переменные силы действующие на лопасти неизменно приводят к отрыву лопастей, что может в свою очередь привести к разрушению всего движителя.
Большинство производителей водометов для малого судостроения изготавливают импеллеры методом точного литья с минимальной последующей обработкой. Такая технология дает значительное снижение стоимости изготовления при соблюдении высокой точности геометрии.
Импеллеры изготавливаются из нержавеющей стали или коррозионно-стойких бронз и латуней.

Водовод

Водовод (или водометная труба, или водозаборник) — обычно это профилированная труба. Водяной поток ускоряется либо лопастным механизмом, либо энергией сгорания топлива или давлением сжатого газа, что и обеспечивает направленный выброс струи через выпускное отверстие в корме. Отбрасываемая масса воды создает упор движителя, что и приводит судно в движение.
Водовод с точки зрения гидродинамики очень важная деталь любого водомета. Кроме этого конструктивно водозаборник, как правило, является несущей силовой деталью водометного движителя.Именно в водозаборнике происходит «подготовка» воды перед импеллером. Очень важно, чтобы течение жидкости подошедшей к импеллеру было максимально равномерным и ламинарным по всему сечению. Кроме того законом изменения сечений водозаборника можно добиться минимального разрежения на входе водозаборника, что положительно сказывается на способности водомета не «засасывать» в себя посторонние предметы.
Многие разработчики и производители недооценивают значения этого важного элемента водометного движителя, считая, что основная задача просто подвести воду к импеллеру. В угоду технологичности и компактности, водозаборники делают зачастую из листового материала, с очень крутыми подъемами свода водозаборника.

Спрямляющий аппарат

Спрямляющий аппарат создает на пути движения воды определенное сопротивление. Что бы это сопротивление уменьшить, в идеале профиль лопаток спрямляющего аппарата должен быть правильного гидродинамического профиля, при этом сама конструкция спрямляющего аппарата не имеет большого значения с точки зрения гидродинамики.
Гидродинамические схемы исполнения спрямляющего аппарата. 
Лопаточное поджатие. Это когда лопатки спрямляющего аппарата выполняют одновременно и функцию соплового аппарата. В этом случае профиль лопаток имеет форму клина. У такого спрямляющего аппарата имеется одно преимущество – уменьшение осевого габарита всего водометного движителя. Но недостатков больше, чем преимуществ. Потери КПД достаточно велики, благодаря профилю лопаток. О недостатках такого сопла будет сказано ниже в разделе Сопловой аппарат.
Щелевой водомет. Собственно самого спрямляющего аппарата в такой схеме нет. Функцию спрямления струи выполняет сжатое в прямоугольник сопло. 
Авторство этого типа водометного движителя принадлежит ЦНИИ им. Акад. А.Н.Крылова. Разрабатывалось это щелевое сопла для водометов большой мощности, для водоизмещающих судов с частично напорным водозаборником. Для глиссирующих судов этот тип ВД не эффективен. Пропульсивный КПД такого движителя не более 0,46, тогда как у традиционных ВД не менее 0,6, а у лучших образцов до 0,65. Такая разница в КПД дает потерю скорости катера более 40%.

Сопловой аппарат

Сопловой аппарат (или просто сопло) – элемент гидродинамической части водометного движителя, формирующий струю, которая выходя из сопла обеспечивает реактивную тягу.
Задача соплового аппарата произвести поджатие воды на выходе из водомета. Уменьшение в сопле проходного сечения преобразует давление воды в ее скорость. Наибольшая эффективность сопла достигается его точной, правильной профилировкой. Уменьшая или увеличивая поджатие сопла, можно менять характеристики водометного движителя.

Реверсивно-рулевое устройство (РРУ)

РРУ обеспечивает поворот судна, а при перекрытии потока из сопла, струя воды поворачивается обратно, что дает судну задний ход.

Наибольшее количество патентов, касающихся водометных движителей, относится именно к РРУ. Практически все ведущие фирмы, производителей водометной техники имеют свои, отличающиеся от других производителей, схемы РРУ.

Для управления на переднем ходу большинство производителей применяют различные конструкции поворотных насадок.

Существует, так называемое полноповоротное сопло, устройство, которое не воздействует на сформированную в сопле струю, поворачивая ее, а само поворачивается вместе со струей. То есть такое сопло по праву может называться устройством управления вектором тяги водометного движителя. Эффективность такого поворотного сопла чрезвычайно высока. На водометах на малом ходу для улучшения управляемости необходимы «подгазовки», а при использовании полноповоротного сопла, такая необходимость отпадает, судно одинаково эффективно управляется как на полном, таки на малом ходу. Конечно, конструкция такого рулевого устройства более сложная, чем у поворотной насадки.

В качестве рулевого устройства иногда используют рули в потоке. Такие устройства имеют целый ряд недостатков таких как: худшая управляемость,  нагруженность конструкции, потери эффективности до 5 % кпд движителя, повышенные усилия на штурвальном устройстве.

Известны схемы РРУ, когда рули в потоке при повороте на 90 градусов перекрывают весь поток струи водомета и вода начинает поступать в реверсивную камеру для обеспечения заднего хода, и при осуществлении реверса управляемость судном отсутствует.

Недостатком многих РРУ является нарушение мнемоники управления на режимах заднего хода (это когда при ходе назад, для поворота направо, штурвал необходимо крутить налево). Неэффективные реверсивные устройства – один из главных аргументов не в пользу водометных движителей при сравнении различных типов движителей.

Привод реверсивно-рулевого устройства (РРУ)

Существует великое множество приводов РРУ водометных движителей. Как правило каждая модель водомета любой фирмы имеет свой привод РРУ.
Для водометов большой мощности (более 250-300 л.с.), как правило, применяются приводы, использующие гидравлические исполнительные механизмы. Такие приводы достаточно дороги, так как требуют насосных станций, трубопроводов, исполнительных механизмов. 
Если исполнительные гидроцилиндры привода РРУ вынесены за борт судна, нужно быть готовым к тому, что он потребует очень внимательного отношения при эксплуатации. Совершенно не допустимо, что бы исполнительные гидроцилиндры находились под водой.
Для водометов малой мощности (до 150 л.с.), как правило приводы исключительно механические, так как нагрузки на элементы привода незначительны.

Подшипниковые узлы и дейдвудные уплотнения

Многие производители существенно экономят на стоимости производства водометной техники и устанавливают опорные подшипники скольжения и дейдвудные уплотнения – сальниковые набивки.
Применение подшипника скольжения в водометном движителе с технической точки зрения абсолютно не оправдано. Одним из главных параметров водометного двигателя является величина зазора между импеллером и обечайкой. При значительном увеличении этого зазора кпд движителя может существенно упасть. 
Подшипник скольжения  из-за своих свойств не может обеспечить постоянный зазор. Импеллер начинает задевать за обечайку, изнашиваться и в конечном счете зазор увеличивается. Некоторые производители для уменьшения этого эффекта используют коническую обечайку и рабочее колесо, требующее в процессе эксплуатации регулировки в осевом направлении.
При использовании подшипников качения таких проблем не существует. Безусловно, подшипниковые узлы должны быть надежно защищены от попадания в них воды. Эту функцию выполняет, в том числе, дейдвудное уплотнение.
Идеальным типом дейдвудного уплотнения является торцевое уплотнение. Такое уплотнение требует обязательного использования шарикоподшипниковых опор вала водомета. Торцевое уплотнение при эксплуатации неприхотливо, не требует обслуживания и единственное чего «не любит» — работы без воды.

Водомет подвержен забиванию водорослями, которые, наматываясь на вал с импеллером, могут его заклинить. В случае заклинивания водомета, для предотвращения поломки стационарного двигателя, на валу предусмотрена срезаемая шпонка. Очистить от водорослей можно, открыв смотровой лючок и убрав их. Смотровой лючок находится в своеобразном «колодце», края которого подняты выше ватерлинии, что позволяет иметь доступ к водоводу на плаву. От попадания в водомет крупных камней предохраняет решетка во впускном отверстии.

rosomahaboat.ru

Исследовательская работа на тему «Водометный двигатель»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 69

с углубленным изучением отдельных предметов»

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема: Водометный двигатель

Автор работы:

Шишмарин Вадим

ученик 2 А класса

кл. руководитель:

Елганова И.А.

ИЖЕВСК

2014

Введение

Издавна наблюдая за передвижением морских существ в водах океана, таких как каракатица, осьминог, морской гребешок и медуза, человек пытался понять, как и за счет чего движутся в воде эти существа. Со временем люди поняли, что эти животные движутся, используя резкий выброс вбираемой ими воды, то есть их перемещение происходит с помощью реактивного движения. Однако еще очень долгое время человечество не могло применить эти знания на практике.

За 250 лет до рождества Христова греческий ученый Архимед размышлял о водометном принципе движения и даже вплотную приблизился к сегодняшнему решению, предложив винтовой подъемник для воды, который впоследствии назвали Архимедовым винтом. Длинный винт в трубе вращался мускульной силой человека [1].

Много позже Исааком Ньютоном принцип реактивного движения был сформулирован в Третьем законе: «Всякое действие порождает равное по величине и противоположно направленное противодействие». Именно открытие этого принципа позволило людям экспериментировать с водометными двигателями [1, 2].

Впервые практическое применение такого способа перемещения — идея о самом принципе отброса воды было проведено в Англии в 1661 году, но только с изобретением Уаттом парового двигателя в 1765 году были достигнуты осязаемые результаты [2]. В этом же году Рарриси и Мейен создали насос с паровым приводом для откачки воды из трюмов судов с выбросом струи воды через корму.

Наиболее совершенный тип насоса был создан в Лондоне Генри Бессемером в 1849 году [1, 2]. Он создал осевой насос с одной трубой на всасывание в носовой части судна и с двумя патрубками с кормовой стороны. Бессемер поставил крыльчатки перед и за винтом подачи воды для спрямления струи и для компенсации потерь, вызываемых вращением струи воды. Александр Хедьярд в 1852 году предложил другую конструкцию. В насосе имелось поворотное сопло, которое можно было направлять вперед или назад. Насос всасывал воду через отверстие в днище судна и выбрасывал ее сквозь корму. Поворот струи приводил к повороту судна.

Ученые разных стран мира пытались найти применение водометному паровому двигателю и усовершенствовать его. Эти работы велись в Германии, Швеции, Англии и России. В России этим вопросом занимался механик Бурачек [3], который в 1855 году представил действующую модель водометного двигателя.

Считается, что современный водометный двигатель был изобретен новозеландцем (овцеводом) Крисом Уильямом Файлденом [2]. Водометные двигатели обрели свой настоящий дом в Новой Зеландии. Созданные здесь водометные суда побеждают во всех соревнованиях на самых сложных и опасных трассах. Кроме того, водометные двигатели используются не только в спорте, но и находят применение в армии. Например, в Вооруженных силах Российской Федерации такие движители установлены на плавающей бронетанковой технике и подводной лодке проекта «Борей» [2].

Преимуществами водометов [4], благодаря конструктивным особенностям перед винтовыми моторами, являются отсутствие открытых вращающихся частей, что делает их безопасными при использовании, незаменимость для прохождения по мелям, перекатам, рекам, засоренным сплавом леса, заросшим травой участкам водоемов, использование в качестве насоса для перекачки воды. Основным недостатком является более низкий по отношению к гребным судам коэффициент полезного действия.

Однако споры о целесообразности применения водометных движителей продолжаются до сих пор. Например, в нашей стране, начиная еще с 60-х годов, конструкторы и производственники не приходят к общему мнению по этому вопросу.

Цель работы: изучить водометный принцип движения на примере реактивного парового водомета.

Задачи:

ознакомиться с историей возникновения изучаемого вопроса;

узнать, что такое водометный двигатель;

разработать модель парохода с паровым водометом;

собрать пароход с паровым водометом;

провести тестовый пуск собранной модели.

Разработка и сборка модели парохода с паровым водометом

За основу взяли детскую игрушку пластмассовый катер или можно взять любой плавучий материал [5]. Малые отверстия в катере заливали водостойким клеем. Крупные отверстия катера закрывали вырезанной в размер винной пробкой и проклеивали по контуру клеем. В палубе катера и в нижней части кормы, погруженной в воду, сверлили по два отверстия диаметром 5 мм (см. Приложение 1).

Далее брали пустую железную баночку из-под детского питания, которую зачищали снаружи от краски. Ножовкой по металлу срезали две трети банки, спиленный край ровняли шкуркой, в получившейся «кастрюльке» сверлили два отверстия под медные трубки диаметром 5 мм (трубки могут быть латунными либо алюминиевыми). Края трубок зачищались и припаивались с помощью паяльника. Затем трубки изгибались таким образом, чтобы провести их сквозь отверстия в палубе катера и вывести в кормовые отверстия на 10-13 мм. Расстояние от дна «кастрюльки» до палубы составляло 40 мм (см. Приложение 2).

Из жестяной тонкой пластинки вырезалась круглая крышка и тоже припаивалась к «кастрюльке». Затем крышка слегка продавливалась, чтобы получить подвижную мембрану. Дуя в трубочки, можно заставить мембрану щелкать. Котел желательно делать как можно меньше: чем меньше объем воды внутри двигателя, тем быстрее он будет выходить на рабочий режим (см. Приложение 3).

Тестовый пуск катера

Перед включением двигатель полностью заполнили водой с помощью медицинского шприца, объемом 6 мл. Конструкция двигателя имеет именно две трубки, а не одну, чтобы облегчить «заправку»: пока вода заливается в одно сопло, воздух выходит из другого. При этом обе трубки были постоянно погружены в воду.

Когда под котел ставили свечку в подставке, вода в нем постепенно нагревалась и начинала кипеть. Образующийся при этом водяной пар выталкивал воду из котла. Проходя по трубкам, вода остывала, давление в котле падало, и двигатель всасывал воду обратно. Таким образом в трубах происходило постоянное возвратно-поступательное движение водяного столба. Подвижная мембрана при работе двигателя издавала громкий тарахтящий звук, напоминающий работу мотора.

Несмотря на то что водяной столб совершал движения в обе стороны, двигатель толкал катер вперед. Это связано с тем, что вся вода выталкивалась из трубок в одном направлении, а засасывалась со всех сторон.

Простейший паровой водомет можно сделать и вовсе без котла. Достаточно согнуть трубу в несколько витков прямо над свечкой на манер кипятильника.

Заключение

1. Изучив историю создания парового водометного двигателя, понял, что процесс его создания и применения волновал людей уже в древние времена, а не несколько последних десятилетий, как я предполагал.

2. Построена действующая модель катера с паровым водометным двигателем.

3. Испытание катера подтверждает третий закон Ньютона «Всякое действие порождает равное по величине и противоположно направленное противодействие».

Литература

1. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1969-1978.

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/

3. Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн, 2006.

4. Куликов С.В., Храмкин М.Ф. Водометные движители, 2 издание, Л., 1970, с. 346-49.

5. http://www.popmech.ru/master-class/11295-reaktivnyy-parovoy-vodomet-parokhod/#full

Приложение 1.

Приложение 2

Приложение 3

infourok.ru

Самодельный водомет для лодки своими руками: чертеж, инструкция

Создание качественного водометного двигателя сопряжено с проведением ряда исследовательских и конструкторских работ. Однако элементарный водомет для лодки своими руками сотворить не составит особых проблем. Рассмотрим особенности и виды таких моторов.

Конструктивные особенности

К главным элементам самодельного агрегата относятся двигатель внутреннего сгорания и винт, как и в заводских моделях. Пропеллер в этом случае располагается внутри трубы, размещенной вдоль корпуса плавательного средства. Водовод представляет собой не просто трубу, а узел, в состав которого входят следующие детали:

1. Заборник воды, расположенный спереди и служащий для поступления воды к винту.
2. Также в конструкцию водомета для лодки, своими руками созданного, входит выпрямляющее устройство. Его предназначение заключается в трансформации закрученного водного потока в прямолинейное действие.
3. Сопловой блок, который замыкает трубу, служит для выброса жидкости наружу.
4. Рулевое устройство реверсивного типа. Оно позволяет менять направление движения и осуществлять задний ход.

Типы винтов

Существует несколько видов рабочих колес с лопастями, которые еще называют импеллерами. Среди них:

• Осевые модификации. Они являются наиболее простыми в изготовлении, но дают невысокий КПД и эффективно работают только на низких оборотах по причине высокой кавитации.
• Диагонально-осевые вариации. Хорошо агрегируют с силовыми установками средней оборотистости и имеют коэффициент полезного действия выше, чем предыдущие элементы.
• Винты диагонального и шнекового типа. Они сложнее в изготовлении, однако представляют собой разновидности с самым высоким КПД и могут взаимодействовать с моторами на высоких оборотах.

Стоит отметить, что при изготовлении водомета своими руками винты являются особо сложными в плане производства. Для этого используется способ точного литья с дальнейшим шлифованием. Специалисты не советуют использовать импеллеры, лопасти которых приварены к ступице, поскольку они часто обладают дисбалансом, что ведет к их деформации при эксплуатации на повышенных оборотах.

Плюсы и минусы

Самодельный лодочный водомет дает владельцу плавательного средства ряд преимуществ, а именно:

• Защищенность и маскировку винта в специальной трубе, что предотвращает контакт пропеллера с водорослями, увеличивая маневренность плавательного средства.
• Исключаются удары винта о дно. Это позволяет перемещаться на водоемах с малой глубиной и вблизи от берега.
• Водометы для лодок своими руками данного типа не представляют угрозы для купальщиков и рыб.
• В отличие от обычных гребных аналогов, современные водометные конструкции надежно защищены от отрицательного воздействия кавитации.

Без минусов также не обошлось. К ним относят следующие аспекты:

• При одинаковой мощности силового агрегата плавсредство будет двигаться медленнее.
• Страдает качество управляемости.
• Увеличивается масса лодки по причине дополнительного веса воды, входящей в часть водомета.

Как работает устройство?

Рассматриваемый агрегат выбрасывает воду с большой скоростью, создавая реактивную тягу, приводящую к движению плавательного средства. Если рассмотреть этот процесс детально, можно отметить следующие моменты:

1. Жидкость подается в водозаборник водомета для лодки, своими руками сделанный заранее. Он оборудуется специальной сеткой, которая отсеивает мусор и водоросли. При создании заборника воды обращайте внимание на возможность ламинарного течения воды в нем, поскольку дополнительное завихрение и турбулентность у винта существенно ухудшают характеристики мотора.
2. На следующей стадии импеллер с силой отбрасывает воду назад. Она попадает в камеру сужения, благодаря чему ее скорость возрастает.
3. Выпрямляющее приспособление дополнительно увеличивает скорость за счет трансформации вихревого движения в прямолинейное положение. Лопаткам этого аппарата придают форму, обеспечивающую минимальный показатель сопротивления движущейся жидкости. Изготовители применяют разнообразные конфигурации спрямляющих агрегатов. Одним из самых популярных вариантов является поджатие лопаточного типа, гарантирующее использование данного элемента также в качестве сопла.
4. На конечном этапе поток через сопло преобразуется с увеличением скорости.
5. Для придания оптимальных характеристик приспособлению важно выполнить сопловую часть в правильном профиле.

Самодельный водомет для лодки, своими руками созданный на базе центробежного насоса

Рассмотрим конструкцию на основе насоса типа Pacer Pumps 200GPM. Его корпус изготовлен из прочного пластика, вес составляет 18 кг. Нагнетающее усилие создается благодаря силовому агрегату Intek, мощностью пять лошадиных сил. Устройство оборудовано двухдюймовыми патрубками всасывания и нагнетания, усилие напора составляет порядка 35 метров.

Насос ставится на плавсредство, после чего соединяется с подходящей по размеру трубой из материала ПВХ. Она выводится через отверстие в носовом отсеке днища в воду. Дополнительно конструкция снабжается сетчатым фильтром и выполняет функцию водозаборника.

При помощи резьбового крепления на патрубок накручивается высоконапорный штуцер, имеющий выход диаметром 24 мм. Можно взять модификацию из винила, которую доступно приобрести в специализированных магазинах. В качестве сопловой части также будет выступать труба из ПВХ. Штуцер с соплом соединяется посредством резинового шланга. Водометы для лодок своими руками подобного типа имеют величину реактивной тяги, которая напрямую зависит от суммарной длины всасывающей и нагнетательной магистрали.

Эксплуатация

Учитывая, что гидравлическое усилие возрастает с уменьшением размера трубы, имеет смысл установить насос максимально близко к корме. Это даст возможность оптимизировать длину сопла и увеличить скорость движения жидкости в магистрали.

Рассматриваемый выше тип двигателя испытан на плавательном средстве длиной 3500 мм с величиной всасывающей трубы 3000 мм. В таких условиях водомет на лодку ПВХ, своими руками созданный, развил около 20 метров водного столба (порядка двух атмосфер). Это позволило развить скорость до 8 км/ч. При испытаниях подобного рода моторов следует быть готовым к неприятностям. Дело в том, что штуцер напора может беспрепятственно открутиться под потоком воды. Дополнительная обработка клеем не дает желаемого результата. Рекомендуется использовать добавочное крепление или фланцы.

Как сделать водомет для лодки своими руками на базе лодочного мотора?

В качестве опытных образцов можно использовать агрегаты «Ветерок 12», «Москва», «Стрела», СМ и прочие, подходящие по мощности и размеру. Водовод допустимо расположить внутри либо снаружи плавательного средства. Первый вариант популярнее, поскольку при внешнем размещении усиливается гидродинамическое сопротивление. Элементы водовода изготавливаются из труб и листовой нержавейки подходящей толщины.

Предварительно необходимо создать чертеж водомета для лодки своими руками, что позволит рассчитать положение и соединение всех используемых деталей. Заготовки нужной конфигурации изготавливают при помощи ручной оправки или гибочного вальцового станка. Лопасти винта вырезаются также из аналогичного материала. Затем их необходимо профилировать и приварить к ступице. На стадии проекта модель водоотвода можно выполнить из папье-маше. После ее разрезки пополам получится выкройка для окончательной заготовки. Крутящий момент от мотора будет осуществляться посредством стандартного редуктора. Он монтируется на основном дейдвуде при помощи специального фланца.

В заключение

Выше были рассмотрены варианты создания водомета для лодки своими руками. Как сделать чертежи правильно? Во-первых, потребуется учесть габариты и технические параметры плавательного средства. Во-вторых, нужно правильно подобрать мотор, рассчитать длину водовода. Если нет опыта в подобном деле, лучше обратиться к специалисту. Это позволит максимально эффективно провести работы, не отвлекаясь на множественные переделки.

fb.ru

Водомётный движитель — это… Что такое Водомётный движитель?

Водомётный движитель (водомёт) — судовой двигатель, у которого сила, движущая судно, создаётся выталкиваемой из него струёй воды.

Водомётный движитель представляет собой профилированную трубу (водовод), в которой водяной поток ускоряется лопастным механизмом (гребной винт, крыльчатка насоса), энергией сгорания топлива или давлением сжатого газа и обеспечивается направленный выброс струи.

Водоводы располагаются внутри или снаружи корпуса судна. Эффективность водомётного движителя зависит от формы водоводов, места расположения и конструкции водозаборников и обычно меньше, чем у гребного винта. Преимущества водомётного движителя — хорошая защищённость от механических повреждений и возможность избежать кавитации. Водомётные движители применяются обычно на судах, плавающих на мелководье, или служат в качестве подруливающего устройства для улучшения поворотливости судов.

Представляет собой водяной насос, работающий под водой.

В нижней части днища имеется отверстие, через которое вода попадает в водоток (представляющий собой изогнутую трубу) в котором находится винт, насос с силой выталкивает воду через выпускное отверстие в корме, чем сообщает судну силу которая приводит его в движение.

Водометный движитель активно используется на плавающей бронетанковой технике СССР и России. В часности на плавающем танке ПТ-76 (снят с вооружения), бронетранспортерах БТР-50, БТР-60, БТР-70, БРДМ-2 (сняты с вооружения) БТР-80 (состоит на вооружении) БТР-90 «Росток» (Принят на вооружение)

Природные прототипы

Этот принцип передвижения наблюдается у кальмаров, осьминогов, медуз, каракатиц, морских гребешков и других. Эти животные передвигаются, выбрасывая вбираемую ими воду.

Достоинства

1. На больших скоростях обеспечивает либо увеличенную максимальную скорость, либо экономию топлива.^[1]
2. Не требуется использование реверс-редуктора.^[1]
3. Выбег судна при экстренном торможении наиболее короткий.^[1]
4. Судно может совершить разворот на месте и даже двигаться лагом (в отличие от судна с классическим винтовым движителем).^[1]
5. Возможность прохождения судна по мелководью.^[1]

Недостатки

1. Затруднительность подачи воды сквозь днище судна к насосу, на эффективность которого будет влиять скорость движения судна относительно воды.
2. Необходимость перевозки воды в качестве рабочего тела и груза — одновременно.
3. Потери мощности из-за трения воды в трубопроводах.
4. Потери мощности из-за турбулентных завихрений потока воды в каналах водомёта.
5. Высока степень износа пары ротор-статор, т. к. эксплуатация производится на мелководье, ремонт более затратен по сравнению с обычным винтом.

Примечания

См.также

Ссылки

dic.academic.ru

Водометный лодочный мотор: преимущества и недостатки

Подвесные двигатели для лодок заслуживают все большую популярность. Постепенно они заменяют винтовые моторы. Такая востребованность обусловлена эксплуатационными свойствами, а также уникальными характеристиками агрегатов.

Принцип работы подвесного мотора

Подвесной водометный лодочный мотор работает практически так же, как и винтовой. Карданный вал присутствует и в данной схеме. Однако вращает он теперь не винт, а импеллер. Это своеобразное рабочее колесо, благодаря которому начинает работать насос и основной элемент системы, который обеспечивает работу двигателя.

Благодаря насосу вода быстро закачивается в мотор, а затем более интенсивно выдувается обратно. В результате этого появляется сила противодействия. Лодка просто отталкивается от воды и постепенно движется вперед. При необходимости на двигателе можно переключить дефлектор. В итоге вода начинает перекачиваться уже в обратном направлении, благодаря чему судно начинает двигаться назад.

Преимущества

Водометный лодочный мотор обладает рядом преимуществ, которые выделяют его среди широкого ассортимента подобной продукции. Чтобы понять основные достоинства данных моделей двигателей, стоит сравнить их с винтовыми системами. Среди основных преимуществ водометных моторов стоит выделить:

1. Прочность и надежность. Хождение на судне в водоемах, где каменистое и мелкое дно, а также по мелям и мелководьям, приводит к повреждению деталей винтовых двигателей. Водометный лодочный мотор прекрасно справляется с любыми участками водоемов и при этом его целостность не нарушается. Ведь все действующие элементы системы располагаются внутри достаточно прочного корпуса и закрыты специальной фильтрационной решеткой. Это позволяет защитить детали двигателя от повреждений. Помимо этого, большая часть комплектующих у современных моделей изготовлена из высокопрочных сплавов титана, алюминия и нержавеющей стали.
2. Безопасность использования. Водометный лодочный мотор сконструирован так, что система полностью безопасна для всех, кто находится не только в лодке, но и в водоеме. Винтовой двигатель при использовании может задеть ныряльщика и нанести сильный вред его здоровью. Водометная система в этом плане полностью безопасна.

Недостатки

Водометный лодочный мотор, как и любой агрегат, обладает не только преимуществами, но и недостатками, среди которых стоит выделить:

1. Производительность и мощность. Водометный лодочный мотор обладает меньшей мощностью, чем винтовой. Это обусловлено меньшим диаметром крыльчатки, чем у рабочего винта обычного двигателя. Помимо этого, при работе винтового агрегата наблюдается высокий показатель турбулентности. Это также влияет на уровень мощности. Разница последнего показателя составляет от 20 до 30%, причем не в пользу водометного двигателя.
2. Стоимость. Это еще один недостаток, которым обладает водометный лодочный мотор. Чтобы значительно увеличить мощность агрегата, производители используют силовые головки, изготовленные из дорогого сплава. В итоге это значительно увеличивает стоимость водометного двигателя.

Водометные насадки на лодочные моторы

Что делать, если на лодку был уже установлен винтовой двигатель? В данном случае можно использовать водометные насадки. Подобные аксессуары можно устанавливать в тех местах, где крепится гребной винт, а также редуктор. Сегодня можно приобрести водометные насадки практически для любой модели лодочного двигателя и даже для тех, что уже прослужили не один год. При выборе аксессуаров стоит учитывать конструктивные особенности агрегатов.

fb.ru