Крутов технология изготовления водомета своими руками

Из опыта постройки водометов

Периодически в журнале появляются теоретические материалы по расчету водометных движителей (ВД) и довольно часто описываются реальные конструкции, реализованные их авторами. Хотелось бы коснуться тех вопросов, которые остаются «за кадром», т.е. о практике проектирования и технологии постройки. Проще говоря, как и из чего лучше сделать отдельные узлы ВД для быстроходного катера с двигателем мощностью 80-200 л.с.

Начнем с водовода, его формы и того, что на что в нем влияет. Оптимальное поперечное сечение водовода — это круг и эллипс (рис. 1). Менее желательны квадрат и прямоугольник со скругленными углами. Надо помнить, что любое изменение формы потока — это потери. Их не избежать, и с этим приходится мириться, но борьбу с потерями не надо ставить во главу угла. В дальнейшем, при рассмотрении конструкции защитной решетки, мы вернемся к этому.

Следующий вопрос — как выбрать угол наклона средней оси водозаборника? Здесь действует простое правило: чем выше скорость, тем меньше наклон. Для достижения скоростей в пределах 50-60 км/ч достаточно угла 38-35° относительно килевой линии, для более высоких скоростей наклон надо уменьшить до 25-30°. Соответственно с уменьшением угла наклона водозаборника увеличивается его длина. Это неизбежная плата за скорость. На рис. 2 показано, как все происходит.

Наклон оси гребного вала обычно выбирают в диапазоне от 0 до 5°. Идеально, если ось гребного вала направлена точно в центр тяжести катера, но это важно для легких быстроходных катеров, для тяжелых — не так критично.

Теперь поговорим о материалах, из которых лучше изготавливать водоводы. На мой взгляд, это стеклопластик, алюминий и нержавеющая сталь. Выбирать надо в зависимости от возможностей того, кто берется за самостоятельное изготовление водомета. Самый простой и доступный — стеклопластик. Технология изготовления из него водовода довольно проста и эффективна. Сначала из пенопласта ПС-4-40 вырезается заготовка водопроточной части, потом она обрабатывается по выбранному профилю, для чего используются шаблоны. Размеры сечений надо уменьшить на 3-5 мм, чтобы нанести слой эпоксидной смолы выше номинального размера. Учитывая, что в зоне работы лопастей рабочего колеса (РК) износ водовода сравнительно высокий, надо предусмотреть вклейку нержавеющего кольца с фланцем соответствующих размеров. Примерная конструкция такого кольца показана на рис. 3. Можно поступить по-другому: не вклеивать кольцо, а сделать его съемным, чтобы потом безболезненно менять по мере износа. Не секрет, что через 200-300 ходовых часов такое кольцо и лопатки РК изнашиваются, зазор между ними увеличивается, и КПД довольно заметно падает.

Для установки кольца надо выточить цилиндр из того же пенопласта, нанести на него эпоксидную смолу и проточить в размер, соответствующий внутреннему размеру кольца на токарном станке. Потом надо приклеить цилиндр к основной заготовке водопротока. После этого отвержденную эпоксидную смолу, которой покрыта заготовка, придется обработать по заранее изготовленным шаблонам. Затем вся поверхность шпаклюется и покрывается лаком или эмалью. Чем лучше будет обработана поверхность модели, тем лучше будет и поверхность изготовленного водовода.

Теперь надо сделать макет той части днища, где будет устанавливаться водомет, и подогнать нижнюю часть заготовки. После подгонки заготовку надо приклеить к макету днища и подготовить корпус подшипников гребного вала к установке.

Здесь стоит немного отвлечься. Дело в том, что размещать упорные подшипники можно по-разному, в зависимости от конструкции спрямляющего аппарата (СА). В классическом СА упорные подшипники располагаются вне его, а в СА с лопаточным поджатием — как правило, внутри его ступицы. Соответственно, и нагрузка от упора водомета приходится на его корпус через гребной вал или через фланец СА. Нетрудно заметить, что корпус водомета с СА и лопаточным поджатием проще в изготовлении, нет нужды точно выставлять корпус подшипников гребного вала, поскольку он соединяется через дюрит большого диаметра. Для формовки потребуется только подходящий металлический кругляк размером +3 мм к диаметру гребного вала. Желательно, чтобы он был отполирован и имел небольшой — не более 0.5 мм на 100 мм длины — конус в районе соприкосновения со стеклопластиком.

При формовке корпуса классического водомета придется позаботиться о подготовке корпуса подшипников гребного вала, так как он заформовывается одновременно с корпусом водомета. Нелишне будет заметить, что все вспомогательные металлические детали, которые используются на время формовки, должны быть покрыты разделяющим слоем.

В последующих публикациях мы рассмотрим другие конструктивные узлы ВД.

Своим опытом постройки водометного движителя для небольших глиссирующих катеров продолжает делиться московский инженер Александр Крутов. Выше мы рассмотрели корпус и выходной фланец водовода, сейчас речь пойдет о спрямляющем аппарате, конструктивно объединенном с ним опорном подшипнике вала и рулевом устройстве водомета.

Спрямляющий аппарат (СА) — один из важнейших узлов водомета. Он обеспечивает формирование незакрученной струи на выходе из сопла, обычно одновременно с поджатием для достижения ее расчетной скорости, и при правильном проектировании преобразует энергию вращения потока в дополнительную тягу водомета. Конструкций СА существует несколько, хорошую эффективность продемонстрировал СА с лопаточным поджатием (рис. 2) — он наиболее прост и технологичен в изготовлении, поэтому может быть рекомендован для судостроителя-любителя. Учитывая, что большинству самодельщиков недоступны теоретические материалы, позволяющие надежно рассчитать все характеристики водомета, я посоветовал бы для начала выбрать значение коэффициента поджатия струи в районе 0.42-0.48. Уменьшить его несложно, а вот увеличить намного труднее (см. таблицу).

Почему диаметр ступицы выбран равным 90 мм? Дело в том, что рабочее колесо — самая сложная для изготовления деталь водомета, а наиболее доступное — рабочее колесо производства КнААПО для водометных катеров «Восток». Его можно заказать и не тратить время на изготовление. При этом оптимальный диаметр ступицы равен 0.55-0.60 диаметра рабочего колеса и составляет 90 мм.

Для изготовления ступицы СА потребуется нержавеющая труба диаметром 100-110 мм, а для наружного корпуса СА — нержавеющая труба с внутренним диаметром около 200 мм. Промышленность выпускает трубы подходящего диаметра, а если есть возможность, то корпус можно согнуть и сварить из листа толщиной 3-4 мм. Надо заметить, что описываемый СА с лопаточным поджатием заметно эффективнее СА производства КнААПО.

Самое сложное — подобрать профиль сечения лопатки. Предложенная форма проверена на реальных образцах и доказала свою эффективность. Но рассчитать наилучшие профиль и угол установки лопатки для всех возможных комбинаций исходных данных в любительских условиях вряд ли возможно, стоит просто помнить, что чем больше радиус скругления передней (входящей) кромки спрямляющей лопатки, тем меньше требования к точности подбора профиля. Конечно, это не значит, что можно увеличенным радиусом кромки полностью скомпенсировать недостатки формы лопатки. Это всего лишь компромиссный прием, позволяющий ускорить подбор профиля. Радиус можно изменять в диапазоне 0.15-2.0 мм.

СА включает следующие детали (рис. 1):

• 1 — ступицу — материал 08Х18Н9Т, труба размерами 90x4x140 мм;
• 2 — бобышку ступицы — бронза, латунь, нержавеющая сталь;
• 3 — спрямляющие лопатки, 6 шт., материал 08Х18Н9Т, лист 2 мм;
• 4 — корпус СА — материал 08Х18Н9Т, труба размерами 208x4x140 мм;
• 5 — кронштейн для монтажа рулей, материал — 08Х18Н9Т, лист 2 мм;
• 6 — подшипник Гудрича, материал — латунь/резина.

Начинать изготовление СА надо со ступицы. Есть, как минимум, три варианта. Первый, очевидный — выточить ее из единой круглой заготовки, но это непрактично и требует больших затрат времени. Второй — воспользоваться для корпуса ступицы трубой подходящего диаметра, а бобышку для установки подшипника Гудрича выточить отдельно и запрессовать, как это показано на эскизе (см. рис. 1). Третий вариант — для тех, кто может отлить заготовку из нержавеющей стали и потом обработать ее на токарном станке.

Бобышку можно выточить из бронзы, латуни и нержавеющей стали. Надо только помнить, что при ее изготовлении из нержавеющей стали не стоит применять одинаковые материалы, т. е. если труба из стали аустенитного класса, то бобышка должна быть из мартенситной или ферритной. Это связано с тем, что однородные сплавы, особенно аустенитные, имеют склонность к холодной сварке между собой, что не позволит выполнить качественную запрессовку.

Спрямляющие лопатки, как ни странно, проще всего в изготовлении, они состоят из трех частей — засасывающей, нагнетающей и пластины-распорки (рис. 3). Заготовки вырезаются по выкройкам с возможно малым допуском: плюс-минус 0.2 мм (я использовал в работе небольшую ручную отрезную машинку с диском размерами 25x22x1.0 мм, эти диски очень удобны в работе, прекрасно режут нержавеющую сталь и не сильно нагружают инструмент, жаль только, что они не везде есть). Затем лопатки изгибаются руками по шаблонам. Это тоже не очень сложный процесс, если для контроля и сборки СА использовать кондуктор, который может пригодиться и для изготовления сварного варианта рабочего колеса. В этом же приспособлении происходит и предварительная прихватка сваркой деталей лопаток между собой. После приварки шва по передней кромке шов зачищается и профиль лопатки доводится до окончательного вида. Лучше всего после сварки лопатки отжечь, чтобы снять сварочные напряжения. Задняя распорка не приваривается.

Потом подгоняются поверхности сопряжения со ступицей. Я делал это с помощью ленточной шлифовальной машины. Для того чтобы лопатки имели одинаковую форму и установочные углы, ступицу необходимо разметить, нанеся контрольные метки. Это можно сделать в делительной головке или на токарном станке типа 1К62 новых версий, имеющих лимб на противоположной стороне передней бабки. Прихватка изготовляется в этом же приспособлении, при этом достаточно поставить по две точки с каждой стороны. После этого ступица с приваренными лопатками снимается с приспособления, и швы провариваются по всей длине. Желательно, чтобы сварочный шов был в виде меандра, без подрезки и ступенек. Поперечный размер шва должен быть 2.0—2.5 мм. После этого привариваются распорки, и затем снова потребуется отжиг; его режим должен соответствовать применяемому материалу. После отжига протачиваются лопатки на токарном станке до внутреннего размера наружного корпуса СА. Ступица с лопатками устанавливается в корпус и приваривается. Достаточно проварить по наружному контуру лопаток с каждой стороны по шву на длину 10-15 мм.

К корпусу СА на кронштейнах крепится узел рулевого устройства. В первоначальном варианте ВД работало одно перо руля. Такая конструкция всем хороша, но имеет довольно значительную «мёртвую зону» вблизи нейтрального положения; два же руля делают ее минимальной. Конструкция и развертка пера руля приведены на рис. 4 и 5. Обратите внимание на шайбы по верхней и нижней кромкам каждого пера — они существенно повышают эффективность рулей и сводят к нулю брызгообразование.

Источник

Водомет для лодки своими руками

Практически каждый рыболов мечтает иметь лодку, тем более – лодку с мотором. Одни покупают лодку с мотором, а другие дорабатывают свои лодки, устанавливая на них самодельные двигатели, так как так получается дешевле, да и не на каждую лодку их можно устанавливать. И, тем не менее, владельцы лодок справляются со своей задачей. В последнее время широкой популярностью начали пользоваться водометные двигатели, как более функциональные.

Чтобы сделать водомет, понадобится любой, самый обычный тип двигателя. А дальше все зависит от навыков владельца лодки. Если такая возможность имеется, то следует обратить внимание на такие модели, как «СМ-557-9Л\\Т», «Москва», «Ветерок», «Стрела» и прочие. Сделанный водомет прекрасно справится со своей задачей, независимо от того, на базе какого из двигателей он сделан.

Преимущества водометных двигателей

Самое главное достоинство – это отсутствие вращающихся частей, находящихся в воде, причем, незащищенных. Другими словами, это наиболее безопасный тип двигателя. Кроме этого, работу двигателя трудно нарушить различными посторонними предметами, находящимися в воде, в том числе и водными растениями. На винт обычного лодочного мотора могут запросто намотаться водоросли, чего не скажешь о водомете. К тому же движущиеся элементы защищены от различных ударов, от чего нельзя застраховаться, передвигаясь по водной глади, особенно по мелководным участкам.

Считается, что водометы подходят для следующих характерных мест:

• при наличии не больших глубин или мелких водоемов;
• при наличии водной растительности, особенно бурной;
• на водоемах, где много мелких участков;
• на реках, отличающихся наличием перекатов.

Другими словами, лодка с водометным двигателем пройдет там, где лодка с обычным подвесным мотором не сможет пройти вообще, так как имеется риск повреждения мотора, а точнее, его винта. Водометный движитель лишен подобных недостатков, так как сопло водомета и заборная труба располагаются высоко в толще воды. К тому же, заборная труба имеет специальную решетку, что не позволяет попадать внутрь водомета различным крупным предметам. Если не большие водоросли или осколки предметов и попадут внутрь камеры, то это никак не скажется на безотказной работе мотора. Ячейки решетки имеют маленькие размеры, что предотвращает попаданию внутрь даже гальки. Единственное, что может попасть в камеру водомета – это песок, который так же не в состоянии привести к аварийным режимам. Водометы имеют еще один очень важный фактор – их лопасти не подвержены процессу кавитации, что положительно сказывается на их долговечности. Поэтому можно смело сказать, что водомет имеет массу положительных качеств.

Сейчас в продаже можно встретить некоторые модели водометов, но они не отличаются хорошей функциональностью. Обычно, при их установке теряется часть мощности, за счет чего падает скорость перемещения. Кроме этого, снижается маневренность лодки и ее управляемость. При этом, процесс управления лодкой такой же, как и при установке на плавсредство обычного подвесного лодочного мотора.

Место размещения водовода

В данном случае, доступны два варианта установки водовода: за пределами корпуса или непосредственно в корпусе. Его место нахождения – это дно лодки. В носовой части размещается входное отверстие, а сама конструкция получается встроенной в корпус лодки. При этом, следует проконтролировать, чтобы входной патрубок всегда находился в воде, иначе возможны сбои в работе водомета.

Как устроен водометный двигатель?

На самом деле, конструкция по принципу действия мало чем отличается от принципа действия двигателя с винтом. Здесь так же присутствует винт, под названием импеллер, который вращаясь, создает струю воды, движущую лодку.

Импеллер при этом размещается внутри водомета, входящие и выходящие отверстия которого не одинаковые. Конструкция оборудована управляющим устройством, под названием реверсно-рулевое, с помощью которого осуществляется направление струи воды в нужную сторону, что приводит к изменению направления перемещения лодки.

Внутренняя часть водомета выполнена в профилированном варианте, за счет чего снижена турбулентность водного потока до момента, когда она не попадет в зону работы импеллера.

Управляющее устройство способно направлять поток воды в нужном направлении. Кроме этого, можно заставить плыть лодку задним ходом, переключив устройство управления в положение «реверс». Подобная функция, довольно полезная, так как позволяет выбраться из сложных ситуаций, особенно при наличии большого количества зарослей.

Как правило, скорость перемещения задним ходом намного меньше, чем при движении вперед, поскольку вход и выход устройства имеют разную толщину, то есть диаметр.

Как построить водометный двигатель для лодки самостоятельно?

Наилучший вариант водометного двигателя получается при использовании лодочного мотора «Ветерок 12», как базового. Это связано с тем, что этот двигатель обеспечен необходимым ассортиментом запасных частей. Их не проблематично приобрести на городском рынке или через Интернет.

После модернизации обычного лодочного мотора, общий вес водомета увеличится всего лишь на 1 кг, что совсем не существенно для лодки любого типа.

Рабочий водомет способен разогнать лодку водоизмещением в 450 кг до 20-25 км/час, на что не способен подвесной лодочный мотор аналогичной мощности.

Для модернизации обычного лодочного мотора потребуются следующие детали:

• Лодочный мотор «Ветерок 12» со специальным фланцем.
• Редуктор.
• Развертки водосборника.
• Аппарат для сварки.
• Ступица.
• Специальный клей (водостойкий).
• Штуцеры.
• Схема двигателя (чертеж).

Подготовительные операции

Подготовительную работу следует проводить ответственно и внимательно, иначе можно запросто вывести мотор из строя. Не следует прибегать к использованию ненадежных материалов, кроме тех, что соответствуют всем требованиям.

Изготовление

В конструкции водосборника предусмотрено углубление, которое обеспечивает для лодки необходимую маневренность и проходимость, а также уменьшает гидродинамическое сопротивление. Это осуществляется за счет того, что верхняя передняя кромка находится на 35 мм ниже уровня днища.

Для сборки мотора своими силами необходимо иметь обычный редуктор, который фиксируется на двигателе с помощью специального фланца. После этого нужно взять заготовку из металла, на которой рисуется развертка обечайки, водосборника и шести лопастей.

Чтобы сделать заготовки необходимой формы применяется напильник и гибочные вальцы. Несмотря на это, их можно сделать и вручную, с применением оправки. После этого приступают к сварочным работам для сваривания продольных и поперечных швов водоотвода и камеры водомета, имеющих различную форму.

В конструкции водомета имеется в наличии ступица, расположенная на бобышке изделия.

Водомет в собранном виде достигает массы 20 кг. При этом, чертеж подобного водомета встречается крайне редко. Но это не означает, что такую конструкцию невозможно изготовить самому. Если обратиться к Интернету, то здесь можно найти любой чертеж, выбрав подходящий вариант из огромного множества. Главное, что лодка с водометным двигателем имеет гораздо лучшие эксплуатационные характеристики.

Водометный двигатель для лодки ПВХ

Сборка самодельного мотора для лодки ПВХ ничуть не сложнее, чем для других типов лодок, а наоборот, несколько проще. Это связано с тем, что для этого подойдут любые подвесные моторы, мощностью от 15-ти до 20-ти лошадей. К тому же, приобрести подобные лодочные моторы не проблематично, а надежность их довольно высокая. Следует обратить внимание и на широкий ассортимент подобной продукции, что позволяет выбрать подходящий вариант.

При этом, следует уделить внимание моделям с наименьшим весом, что особенно важно. В связи с этим, следует отдать предпочтение импортным образцам, хотя подобные лодочные моторы выпускаются и отечественным производителем. При этом, ни для кого не секрет, что отечественные модели не настолько надежные, как заграничные. К тому же, они отличаются более бесшумной и экономной работой.

Для постройки водометного двигателя для лодки ПВХ следует приобрести такие составляющие:

• Подвесной лодочный мотор.
• Специальный редуктор.
• Специальный фланец.
• Ступицу.
• Сварочный аппарат.
• Развертку водосборника.
• Чертеж двигателя.
• Штуцеры.
• Водостойкий клей.

Технология превращения обычного лодочного мотора в водометный двигатель такая же, как и при изготовлении водомета для обычной лодки.

Подготовительные процедуры

Это очень важный этап в создании водомета для лодки ПВХ, поскольку от правильных действий будут зависеть его эксплуатационные возможности. При этом, нужно учесть такой момент, как наличие специального инструмента, а также наличие материалов, отвечающим заявленным техническим характеристикам.

Как правило, подобные работы не считаются особо трудными и с ними может справиться практически любой владелец лодки, если проявит желание.

Процесс изготовления

Как правило, входная часть патрубка должна быть в 1,5 раза больше по диаметру, чем сам водовод. При переходе очень мелких участков, глубиной 0,1-0,15 метра, возможны редкие толчки, что указывает на недостаточное количество воды, поступающее в водомет. Именно в этот момент он может забиться. Это связано с тем, что на особо мелких участках патрубок может захватить ил или песок, с наличием других предметов. Чтобы этого не случилось, необходимо предусмотреть входной фильтр.

Чтобы конструкция нормально работала, желательно ее изготовить по чертежам. Найти их не составит большого труда, тем более при наличии Интернета. Хотя возможны варианты с недоработанными чертежами. То есть возможны такие чертежи, по которым водометы не изготавливались и их работоспособность не проверялась. Подобные работы требуют специального инструмента и специальных навыков работы с материалами и инструментами.

Водомет для лодки ПВХ работает в обычном переходном режиме, способном вывести лодку на глиссирование, при скорости 13-17 км/час. Коэффициент полезного действия (КПД) подобных конструкций составляет не меньше 50%, что вполне приемлемо и чем не может похвастаться классический тип лодочного мотора.

Условия использования водомета

Работа водомета построена на следующем принципе: вода нагнетается в рабочую камеру через водосборник за счет работы лопастей, расположенных на импеллере (рабочем колесе). В результате такой работы в камере образуется чрезмерное давление. После чего, вода под давлением выпускается из рабочей камеры, чем и обеспечивается движение лодки. В данном случае, используется принцип реактивной тяги, используемой в турбореактивных двигателях. Это происходит за счет разности диаметров входного и выходного отверстия, а также наличия турбины: в нашем случае это импеллер. Импеллер вращается за счет карданной передачи, идущей от мотора лодки.

Особенность конструкции в том, что лодку ПВХ можно эксплуатировать на любых глубинах, в том числе и на самых малых, что недопустимо при наличии обычного подвесного лодочного мотора.

В данном случае, очень важно подобрать мощность мотора непосредственно к габаритам лодки и ее весу. Это означает, что необходимо знать технические характеристики плавсредства. Возможны случаи, когда установить подобный тип двигателя не удастся из-за технического состояния лодки. При этом, не стоит забывать, что находиться на воде с неисправными элементами очень опасно.

Источник