Колонка для катера с тянущим винтом

установка стационара с угловой колонкой.

#51 Antonioni2007

Рулевой 1-го класса

Основной экипаж

436 сообщений

• Из: Киев
• Судно: Нестандарт 9м.
• Название: Масяня

Априори колонки нужны именно для скоростных катеров.Для этого нужен высокооборотистый мощный двигатель,А для водоизмещайки нужен менее мощный,и большое передаточное соотношение редуктора.

Kott правильно пишет. Нужен сил 20-40 максимум движок и редуктор 1:3. 1:5,тогда можно подобрать винт большого диаметра с довольно низкими оборотами(800об/мин) и иметь хороший ход и тягу,как у буксира. Иначе на колонке вы будете иметь миксер,взбивающий воду,при плохой тяге и плохой управляемости на малом ходу. Придется при этом явно подбирать винт,ставить более легкий.В итоге упадет упор,увеличится скольжение и расход топлива.Но если вы владелец нефтеперерабатывающего завода,то можно всё
Дело в том,что ваш катер двигается в водоизмещающем режиме,а быстрее он не пойдет,то есть,он упрется в предел «горба» сопротивления воды. Когда вы повышаете скорость,то мало того, что при повышении скорости вдвое,нужно увеличить мощность мотора в 4-5 раз(!),так еще и вы упретесь в предел скорости. Увеличиваем скорость- увеличивается длина волны! Максимум-это когда гребень носовой волны подерживает нос,а второй гребень волны поддерживает корму.Если добавить еще скорость,то носовая волна переместится ближе к миделю,а корма провалится в подошву волны. Катер станет на «дыбы»,то есть,приобретет дифферент на корму,нос задерется,волна будет тащиться за катером,вам вслед остальные лодочники будут матюки гнуть,и самое важное,расход бензина увеличится многократно!А скорость ну на 1 км гарантированно!Если бы это был легкий катер и плоское днище,способное поддерживать себя,а не проваливаться в воду,вы бы вышли на глиссер! Скорость бы резко увеличилась,гребень волны переместился бы в корму,высота волны уменьшилась бы и все были бы довольны. В вашем случае,это число «фруда» с условной цифрой(кажись 5),не стоит преодолевать.Но если у вас колонка,то худо-бедно можно подобрать винт с малым шагом и большим диаметром. Водоизмещающим судам нужна небольшая частота вращения и большой «лопух». Можете прпробовать поставить промежуточный редуктор,тогда бы при низкой частоте вращения был бы максимально возможный КПД винта,малое скольжение,нагрузка на двигатель и расход топлива уменьшились бы в несколько раз.но думаю,вряд ли можно с этим заморачиваться. Я наблюдал,когда у нас в Киеве на РОП6 многие мужики пытались избавиться от л-6,л-12,геркулесов. Поставили мощные движки,думая,быстрее пойдут. Не тут-то было.Им пришлось ставить более легкие винты,чтобы развить ту же скорость.А как известно,с уменьшением диаметра или шага винта,скольжение возрастает и кпд винта падает,то расход у них увеличился вдвое-втрое.Ведь старые маломощные движки были малооборотистыми,и крутящий момент был как раз нужной частоте 1500. 2500.И при стандартном редукторе 1:55 (1,5/1) на гребном валу было 800. 1500 оборотов.Это то самое оно!И лопух большой и скорость и экономичность.
У современных форсированных движков при частоте номинальной 3600. 6000об имеется максимальный крутящий момент,это значит,что с тем же винтом,который стоял при геркулесе,движок никак не раскрутится.Сопротивление воды растет в 4-й степени приблизительно.Это потребует ЗНАЧИТЕЛЬНО большей мощности,ведь на малых оборотах у бензиновых современных движков крутящий очень слабый,поэтому потребуется или уменьшить диаметр(шаг) винта,чтобы достичь тех же скоростей,или ходить на малом ходу,пытаясь экономить топливо,или ставить другой редуктор.Вот где загадка! Выходит,что если ставить более мощный и более высокооборотистый двигатель,3600. 6000об/мин,то,пересчитав редукцию: 6000 поделить на 6 получим те же 1000 оборотов гребного старого винта,на котором так резво ходил маломощный л-12! Но есть одно НО: Крутящий момент на 6000оборотов значительно больше,чем у старого дефорсированного.И если, вдобавок, сил 80,то при редукторе с понижающим числом 6:1,то винт окажется легковат для него! Тут уже просится более тяжелый винт. Мало того,современные движки более экономичны,степень сжатия высока,и при такой редукции крутящий момент на гребном валу больше в «N»-ное количество раз.Скольжение меньше,кпд больше,в движение вовлекается огромные массы воды! Вот откуда экономия! И не страшен даже шторм! Тяга как у буксира!
Мой катер когда-то был куплен в 1980-м году у спившегося хозяина.Хозяин сказал,что стоял когда-то геркулес,но его сняли и поставили «Победу» м20.Стоял редуктор 1:55(1,5/1) как у ВСЕХ катеров,это было расчитано на 12-15-сильный малооборотистый движок.Но не на «победу».Мало того,что прожорливая(но ходили, естественно не на полном ходу) так еще и мой дядечка туда воткнул зачем-то карбюратор от 51 газона! Карбюратор с такой «дыркой» не мог никак приготовить хорошую смесь,из распылителя лился бензин толщиной в спичку,не распыляясь! На расстояние 100км уходило 120 литров дешевого тогда 76-го бензина!
В 2000году мой отец отдал мне катер,и я его начал восстанавливать: вылил воду из катера(ее было по пояс!) ободрал всю поверхность от шелушащейся краски,выкрасил,привел в порядок,заменил тенты.
Когда я проверил движок(м20) то оказалось,что клапана в одном цилиндре зажаты,где-то в рубашку воды попадает воздух.А поскольку запчасти найти не смог,то принял решение заменить его узамом 412-м. Тогда я не знал все свойства механизмов и воды(коварная штука!).
С москвичовским мотором возни никогда не было,откапиталил,малость усовершенствовал,поставил «вебер» карбюратор от классики,и ходил под ним.Редуктор был все тот же,1,5:1. Винт d350 Х H250,Скорость 12. 14 км/час,6 чел+шмотки и провизия на месяц,ручка газа на 1/2 от нормы,расход против течения Десны

15литров/30км.А на максимальном газу порожняком я разгонялся всего лишь до 23 км/час.Дядя Фруд не дремлет!
Подвернулся мне самодельный редуктор с катера,шедшего на металлолом 2:1. Каково же было мое удивление,когда я его поставил(естественно,подобрав винт) получил при тех же 30км расстоянии ужЕ 9 литров расхода бензина! Винт D360 Х и шаг 250 У меня похожая история была,как у вас,и хотя я знал наверняка,что не нужно колонку ставить! Но все же повелся на советы. поставил кпо 60,в итоге винт не подобрал.Расход увеличился вдвое,а скорость упала на 20%.Выхода два: или вернуть «взад» валовую,или ставить вариатор(редуктор) с большими передаточными отношениями.
Побудило меня то,что в моем катере яхтенные обводы и огромный ахтерштевень сзади,который очень мешал гребному винту , когда была валовая. Меня уговаривали,что мол колонка-это чудо и все 43 удовольствия. Чуда не произошло,зато чуть снизилась вибрация,на 1 % и ушел шум выхлопа(потому что выхлоп у колонки идет в воду через раструб над гребным винтом.)
И гофры: та что закрывает крестовину колонки более-менее живет,а нижняя,через которую идет выхлоп,уже после первого сезона эксплуатации уже малость растрескалась. Если у вас КПО 60,60-1 то будьте готовы к частой замене гофр. Сцепление нужно делать только для кпо60,ибо там муфты,и без сцепления они долго не проходят.Еще один минус КПО60,60-1 это то,что для заднего хода в ней на гребном валу нету упорного подшипника.Ну не предусмотрели козаки наши подшипник! Потому и рекомендуют не давать «газу» на заднем ходу.
В той же «Альфе» и подобной буржуйской колонке валы можно двумя пальчиками вращать.
А тут кпо отжирает сил 12 от мощности мотора.Впрочем,как обычно.
«Купуй,блин українське!» . Вот,собственно,и всё.Если будут вопросы,охотно отвечу!

Сообщение отредактировал Antonioni2007: 04 ноября 2016 — 22:53

Источник

Самодельная поворотно-откидная колонка

Одним из наиболее удобных приводов к винту на туристском катере является поворотно-откидная колонка, но, к сожалению, приобрести ее негде. В 1962 г. автором была осуществлена попытка спроектировать такую колонку упрощенного типа, при изготовлении которой не потребовалось бы ни изготовления моделей и отливки деталей, ни сложной расточки. При проектировании ставилась задача создать подвесную колонку, надежную в работе, простую по конструкции и в изготовлении. Предполагалось спроектировать корпус колонки состоящим из отдельных заранее расточенных стальных деталей, спрессованных и сваренных между собой.

Изучение конструкций колонок, рассмотренных в литературе, позволило прийти к выводу, что при изготовлении колонки своими силами реверс целесообразно осуществить при помощи автомобильной коробки передач, а для разворота и откидывания колонки лучше применить спаренные карданные шарниры. Такая компоновка в значительной степени упрощает конструкцию колонки, увеличивает надежность и удешевляет ее. К этому времени в Центральном морском клубе (г. Москва) инженером Г. М. Строгановым была разработана и изготовлена поворотнооткидная колонка с применением автомобильных карданных шарниров. Опыт ее эксплуатации подтвердил правильность решения ряда конструктивных вопросов.

Таким образом вырисовалась компоновка установки, состоящей из следующих агрегатов: двигатель, коробка передач, спаренные карданные шарниры и Z-образная передача на конических шестернях (колонка).

Проект сварной колонки неоднократно обсуждался на заседаниях водномоторной секции при 2 Московском морском клубе ДОСААФ. При этом были сделаны ценные замечания и советы, способствовавшие улучшению конструкции.

Назначение поворотно-откидной колонки состоит в передаче вращающего момента от двигателя мощностью до 70 л. с. к винту. Смонтированная силовая установка состоит из автомобильного мотора «М-21» («Волга»), штатной коробки передач от автомобиля «Победа» и поворотно-откидной колонки. Двигатель «М-21» конвертирован по основным правилам, изложенным в литературе. Коробка передач от автомобиля «Победа» компонуется с мотором «М-21» без переделки фланца крепления и первичного вала.

Для упрощения устройства переключения реверса и нейтрального положения с блока шестерен (контршахтный вал) срезаны шестерни первой и второй скоростей. К выходному фланцу коробки передач четырьмя болтами прикреплен спаренный карданный шарнир, состоящий из четырех вилок и двух крестовин от автомобиля «Победа»; вторым фланцем шарниры присоединены к фланцу ведущего вала колонки.

Колонка подвешена к транцу катера на подвеске, позволяющей ей поворачиваться влево и вправо на 30° в горизонтальной плоскости и откидываться вверх на 60°.

Передаточное отношение колонки l = 1:2. Такое сравнительно большое передаточное отношение выбрано для уменьшения числа оборотов с 4000 об/мин (максимальное) на двигателе до примерно 2000 об/мин на гребном валу. Это дает возможность использовать серийный гребной винт от катера «КС» с шагом Н = 520 мм, но диаметр винта приходится уменьшить с 380 до 365 мм. При таком винте двигатель развивает 3800 об/мин при скорости катера 45÷48 км/час.

Корпус колонки

Корпус состоит из четырех основных деталей; верхнего корпуса 1, дейдвудной трубы 2, нижнего корпуса 3 и обтекателя 4. Все детали растачиваются на токарном станке с соответствующими допусками на посадочных поверхностях. Особое внимание при изготовлении основных деталей корпуса следует обратить на параллельность и соответственно перпендикулярность осей верхнего и нижнего корпусов, а также на соосность посадочных поверхностей дейдвудной трубы и перпендикулярность верхнего и нижнего ее фланцев продольной оси.

Дейдвудная труба 2 имеет четыре фланца, которые служат для приварки верхнего 1 и нижнего 3 корпусов, а также для крепления антикавитацион-ной плиты 5 и проушины 7. Приварка деталей корпуса к фланцам, а не к самой трубе, исключает опасность ее поводки. Напрессовка корпусов на дейдвудную трубу в упор до фланцев и приварка их в поджатом состоянии обеспечивает с достаточной точностью соосность горизонтальных и перпендикулярность вертикальной осей.

Обтекатель 4 напрессован на нижний корпус 3 и приварен. К верхнему корпусу 1 и к фланцу дейдвудной трубы 2 приварены проушины 6 и 7, которыми колонка подсоединяется к подвесному кронштейну 8. К нижнему корпусу приварена шпора 9.

Соединение всех деталей корпуса осуществляется электродуговой сваркой (желательно постоянным током). При сварке внутренние полости соединяемых деталей следует наполнять влажными опилками или ветошью для уменьшения прогрева деталей, а следовательно, и деформаций. Все детали корпуса изготовляются из низкоуглеродистой стали.

Облицовка корпуса колонки выполнена алюминиевыми листами толщиной 1,5 мм, прикрепленными винтами к прдкосам (уголок, например 25Х25ХЗ) с последующим оклеиванием двумя слоями стеклоткани на эпоксидной смоле. Такой способ придания обтекаемых форм корпусу колонки отвечает требованиям по прочности.

Подвеска колонки

Подвеска состоит из двух верхних кронштейнов с проушинами 10 и одного нижнего опорного кронштейна 11, закрепленных на общей дюралевой плите 12. В проушинах этих кронштейнов при помощи полых стальных пальцев крепится подвесной кронштейн 8, к которому присоединяется своими фланцами колонка и замыкается шкворнем.

На подвесном кронштейне 8 V-образной формы приварены упоры, к которым на оси закреплен крюк 13, предотвращающий откидывание колонки при переключении реверса на задний ход. Крюк при помощи троса, заключенного в гибкую оболочку, связан с рычагом переключения реверса, находящимся на коробке передач. Опорный кронштейн 11 позволяет изменять угол колонки в зависимости от угла наклона транца или для подбора оптимального положения колонки во время хода катера. Кронштейны подвески выполнены из листовой стали толщиной 5 мм. Детали кронштейнов свариваются между собой электродуговой сваркой.

Механическая часть

В верхний корпус 17 ввертывается стакан с ведущей конической шестерней 15, которая запрессована в два шарикоподшипника № 207. Стакан закрыт дюралевой крышкой в выходном отверстии, в котором находится резиновый уплотнитель. Стакан с резьбовой нарезкой позволяет производить регулировку зазора между зубьями шестерен верхнего узла, а также позволяет легко снимать целиком весь блок.

Ведущая шестерня имеет внутреннюю лицевую нарезку, по которой совершает возвратно-поступательное движение ведущий вал 16 при повороте или откидывании колонки. Конец ведущего вала движется во втулке 18, в которой нарезаны два шпоночных паза, по которым ходят шпонки, запрессованные в вал. Втулка вращается в шарикоподшипнике № 207.

Верхний корпус сверху закрывается дюралевой крышкой, на которой находятся проушины для крепления шарнирного румпеля 14. Во время откидывания или при подъеме колонки румпель складывается.

Ведущая шестерня 15 (z₁ = 14) входит в зацепление с большой^кониче-ской шестерней 19 (z₂=20), закрепленной на шлицах вертикального вала 20. Шестерня с валом вращается в двух подшипниках № 207. Регулировка зазора между зубьями шестерен по высоте осуществляется толщиной шайбы между шарикоподшипником и буртиком шестерни.

На нижнем конце вертикального вала закреплена малая коническая шестерня 21 (z₃=14), которая своим верхним торцом упирается во внутреннее кольцо конического роликового подшипника № 7205. Шайба над подшипником поставлена для удобства распрессовки наружного кольца подшипника.

В нижний корпус 24 ввертывается стакан 22 с гребным валом 23, на котором при помощи шпонки закреплена коническая шестерня 25 (z₄ = 20). Вал 23 вращается в двух шарикоподшипниках № 306. В стакан ввернута обойма с двумя резиновыми уплотнителями. На вал 23 надета распорная втулка.

Внутренний конец вала входит в шарикоподшипник № 205, прижатый по наружному кольцу к корпусу при помощи шайбы (чтобы при ввертывании стакана 22 он не выходил из своего гнезда вместе с гребным валом).

На гребном валу при помощи шпонки крепится гребной винт 26, поджатый наконечником 27.

Шестерни и валы изготовлены из стали марки 12ХНЗА с последующей термообработкой. Наличие в колонке двух одинаковых пар шестерен (по нарезке зубьев) упрощает их изготовление. Шестерни цементируются на глубину 0,8÷1,2 мм с последующей закалкой до твердости RC = 58÷62. Ведущий и вертикальный валы закаливаются, после чего шлифуются. Гребной вал термообработке не подвергался.

Смазка деталей осуществлена двумя масляными ваннами. Верхняя ванна ограничивается снизу резиновым уплотнителем, обжимающим вертикальный вал в его верхней части. Масло заливается до нижней кромки валов как в верхнем, так и в нижнем узлах. Используется гипоидная смазка или нигрол. Наличие смазки следует систематически контролировать, для этого на крышке верхнего узла делается сапун с мерным щупом.

Охлаждение верхнего узла колонки осуществляется водой, циркулирующей в рубашке. Для этого используется скоростной напор воды во время движения катера. Заборная трубка диаметром 8 мм, установленная под транцем на днище катера, соединяется с колонкой резиновым шлангом.

Опыт эксплуатации колонки

Описанная выше поворотно-откидная колонка установлена на дюралевом туристском катере «Шторм», спроектированном и построенном автором статьи в 1961 г. Набор катера выполнен из дюралевого уголка 25X25X3, обшивка — из дюралевого листа толщиной 1,2÷2 мм.

Основные элементы катера

Длина наибольшая, м	6,85
Ширина, м	1,8
Высота борта, м:
на миделе	0,9
у форштевня	0,908
у транца	0,72
Водоизмещение полное, кг	1500
Скорость хода, км/час:
при полном водоизмещении	38
максимальная	45÷48
Пассажировместимость, чел	6
Запас топлива, л	130

К моменту написания настоящей статьи колонка прошла испытания в период двух навигаций 1963 и 1964 гг.

В 1963 г. был совершен дальний поход по Оке от Москвы до Касимова и обратно. В этом походе особенно ярко были видны преимущества откидной колонки перед другими видами приводов к винту от стационарных двигателей. Аналогичную колонку по чертежам автора изготовил себе А. П. Черноусен-ко для катера «Садко». Накопленный за сравнительно продолжительный период эксплуатации этих колонок опыт дает возможность оценить конструктивную схему и надежность работы колонки.

Конструкция корпуса колонки и технология его сборки с применением на-прессовки и последующей сварки обеспечивают нормальную работу механической части колонки при условии тщательного изготовления верхнего и нижнего корпусов, а также дейдвудной трубы.

Применение автомобильной коробки обеспечивает безотказную работу реверса. При этом следует отметить, что для получения эффективного заднего хода катера следует заменить шестерни.

Замечено, что выходной подшипник на вторичном валу разрабатывает корпус коробки, в результате чего появляется неприятный стук. Это происходит из-за знакопеременных нагрузок, передаваемых на фланец вторичного вала от карданных шарниров. Для устранения указанного недостатка пришлось переточить стакан механизма спидометра и поставить туда два шарикоподшипника № 306 вместо одного.

Было установлено, что при продолжительном ходе греется верхний узел колонки (из-за недостаточного объема масляной ванны и слабого отбора тепла). Для устранения указанного недостатка в конструкцию верхнего узла была введена рубашка, в которую пропущена вода, для чего был использован скоростной напор воды при ходе катера.

Надежность работы колонки в основном зависит от качества шестерен, поэтому необходимо использовать такую сталь, которая хорошо цементируется и закаливается, и обратить на изготовление шестерен особое внимание.

В 1964 г. на катере «Шторм» был совершен поход на Волгу в район между Калягиным и Угличем, отличающийся множеством красивых заливов и заводей. Наличие откидной колонки позволяло ставить катер лагом у самого берега, что создавало дополнительные удобства на стоянках.

В конце второго сезона у шестерни на гребном валу (z₄ = 20) сломался зуб. Излом произошел по ножке зуба, как позднее было установлено, из-за нарушения технологии термообработки.

В заключение приводим чертеж упрощенного и усовершенствованного варианта нашей колонки. Изменение заключается в том, что из верхнего и нижнего узлов исключены стаканы с резьбой, в которые запрессовывались подшипники. Предложенная конструкция в значительной степени упрощает изготовление (расточку) верхнего и нижнего корпусов и уменьшает количество токарных деталей.

Из нижнего стакана исключена обойма с резиновыми уплотнителями. Упор подшипников на заднем ходу будет в пружинное кольцо. Резиновые уплотнители запрессованы прямо в стакан.

В корпусе верхнего узла сделаны отверстия для облегчения конструкции, а также для прохода охлаждающей воды.

Опыт эксплуатации показывает, что даже самодельные поворотно-откидные колонки со сварными корпусами могут найти широкое применение на туристских катерах.

Источник