ВОДА ВМЕСТО ВИНТА | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Вспомним такую картину: дворник открывает край водопровода, а мирно лежавший на асфальте резиновый шланг для поливки улицы вдруг «оживает» и начинает выделывать такие «вензеля», что его не сразу удается взять в руки. Да и водопроводный кран, если он плохо закреплен, заметно смещается, когда из него вытекает струя воды. На первый взгляд, странно: вода течет вниз, а кран поднимается вверх. Что же его двигает? Реактивная сила. Та самая реактивная сила, которая поднимает в космос могучие ракетные корабли.

Рис. 1. «Сегнерово колесо». Эта игрушка вращается под действием жидкости, вытекающей из трубок, которые согнуты под углом 90° к оси вращения: 1 — вертлюг подвеса, 2 — резервуар с жидкостью, 3 — краны, 4 — реактивные трубки. — **Рис. 1. «Сегнерово колесо».** Эта игрушка вращается под действием жидкости, вытекающей из трубок, которые согнуты под углом 90° к оси вращения: 1 — вертлюг подвеса, 2 — резервуар с жидкостью, 3 — краны, 4 — реактивные трубки.

Человек заставил служить себе реактивную силу водяной струи, сконструировав много интересных машин. Их прообразом была реактивная игрушка, известная под названием «сегнерова колеса» (рис. 1). А сейчас построили одну из самых распространенных гидрореактивных машин — водометный движитель для моторных лодок и катеров.

«Как же так! — подумает читатель. — Ведь на моторной ледке нет водопровода, откуда же возьмется мощная струя!»

Рис. 2. Устройство водометного движителя, установленного на катере: 1 — двигатель внутреннего сгорания, 2 — водовод, 3 — рабочее колесо насоса, 4 — спрямляющий аппарат, 5 — сопло. — **Рис. 2. Устройство водометного движителя, установленного на катере:** 1 — двигатель внутреннего сгорания, 2 — водовод, 3 — рабочее колесо насоса, 4 — спрямляющий аппарат, 5 — сопло.

**Рис. 3. Модель лодки, которая движется за счет реакции струи масла, вытекающего из узкого канала в ее корпусе.**

Правильно, водопровода нет, но вода рядом, и надо только сделать специальный насос, который забирал бы воду в нижней части судна и с силой выбрасывал ее назад. Именно так устроены водометные установки на мотолодках и катерах (рис. 2). Маленькую модель лодки, двигающейся за счет реакции струи, можно изготовить в течение часа (рис. 3).

Однако вернемся ко второму рисунку. Насос водометной установки очень прост — это изогнутая труба, внутри которой вращается рабочее колесо, похожее на крыльчатку вентилятора. Зазор между концами лопастей и стенками трубы очень мал; поэтому вся вода, попавшая в трубу через входное отверстие, проталкивается в выходное сопло, расположенное за кормой. Вал рабочего колеса соединен с валом бензинового двигателя с помощью карданного шарнира или эластичной муфты. Как только мы запустим двигатель, рабочее колесо начнет вращаться, погонит воду, и катер тронется с места. Прибавляя обороты двигателя, мы будем увеличивать скорость. Никаких зубчатых передач, минимальные потери на трение, очень мало шума. Замечательно, не правда ли! А если прибавить к этому, что под днищем водометного катера нет никаких выступающих деталей (лишь отверстие водозаборника, прикрытое решеткой, чтобы не попадали в водовод посторонние предметы), то окажется, что водометный катер имеет много преимуществ перед катером, оборудованным обычным гребным винтом. Прежде всего это способность преодолевать мелководье и очень высокая маневренность независимо от нагрузки и скорости. Благодаря этим качествам водометных судов сейчас осваивают такие акватории, где ранее судоходство вообще исключалось. Водометные катера с каждым годом получают все большее распространение. Примером отличного пассажирского судна с водометной установкой является теплоход «Заря», серийно выпускаемый Московским судостроительным и судоремонтным заводом (рис. 4). За рубежом широкое распространение получили совсем маленькие водометные суда для отдыха и спорта, а также водометные устройства, которые можно устанавливать на обычной прогулочной лодке, водном мопеде, гидрокарте и т. д. Одна из разновидностей таких лодок — «Морская блоха» — изображена на рисунке 5. Она очень маневренна и устойчива. На ней можно даже совершать прыжки с воднолыжного трамплина.

Рис. 4. «Водяной автобус» — глиссирующий 86-местный теплоход «Заря» с водометным движителем. Технические данные: длина — 21 м, ширина — 3,65 м, осадка — 0,47 м, водоизмещение — 21,9 т, скорость — до 45 км/час. — **Рис. 4. «Водяной автобус» — глиссирующий 86-местный теплоход «Заря» с водометным движителем.** Технические данные: длина — 21 м, ширина — 3,65 м, осадка — 0,47 м, водоизмещение — 21,9 т, скорость — до 45 км/час.

Рис. 5. «Морская блоха» — миниатюрное спортивное судно оригинальной конструкции с водометным движителем. Длина — 2,8 м, ширина — 1,3 м, вес — 85 кг, скорость — до 50 км/час. — **Рис. 5. «Морская блоха» — миниатюрное спортивное судно оригинальной конструкции с водометным движителем.** Длина — 2,8 м, ширина — 1,3 м, вес — 85 кг, скорость — до 50 км/час.

Рис. 6. Водометный комплекс «Луч-18», серийно выпускаемый Богородским механическим заводом для продажи населению: 1 — двигатель внутреннего сгорания, мощность — 18 л. с.; 2 — водометный движитель.

Отечественная промышленность выпускает в настоящее время для широкой продажи населению водометные установки, которые могут быть использованы на небольших судах любительской или промышленной постройки. Первая — на базе широко известного двухцилиндрового двигателя СМ-557Л производства Богородского механического завода мощностью 13 л. с., рассчитанная для мотолодки типа «Казанка», вторая — на базе 18-сильного двигателя «Луч-18» того же завода (рис. 6).

Этот комплекс подходит для мотолодок типа «Прогресс» и им подобных. Наконец, много интересных и оригинальных конструкций водометных устройств создано при совместной работе сормовских и московских инженеров А. Павленко, Ю. Чабана, Б. Файнермана и И. Лаврова. О них мы расскажем далее. А сейчас — об одной интересной встрече, которая произошла во время субботнего выезда сотрудников нашей редакции на канал имени Москвы. К пляжу, где нежились на солнышке https://baantropic.com/properties-for-rent-on-koh-samui/ отдыхающие, мчался изящный белый катер, По всем законам мореплавания ему следовало сбавлять скорость — берег был совсем близко, но водитель странного катера как будто и не замечал этого…

— Смотрите, смотрите, что он делает! — испуганно вскрикнул кто-то на пляже. — Ведь он же разобьется!

А дальше произошло нечто и совсем удивительное: катер вылетел на прибрежный песок, словно на колесиках доехал до небольшой зеленой лужайки и остановился возле расстеленной на траве скатерти, где был приготовлен походный завтрак. Вместе с другими очевидцами этого происшествия мы бросились к катеру. Так состоялось наше знакомство с его создателем — московским инженером Василием Павловичем Сушковым, фанатиком водных просторов, водных лыж, солнца и воздуха. Забегая немного вперед, скажем, что через год В. П. Сушков стал лауреатом смотра технического творчества водномоторников, проведенного редакцией нашего журнала, — за представленный им водометный катер «Старт». Вот что рассказал нам В. П. Сушков: — Наши любители уже давно строят различные суда с водометными движителями. Но большинство из них уступает в скорости аналогичным судам с гребными винтами, а применяемые ими водометные установки очень сложны и трудоемки. Мне же хотелось построить легкий, быстроходный катер с водометным движителем предельно простой конструкции и путем экспериментов добиваться увеличения скорости. От двухступенчатой схемы водомета я сразу отказался — из-за сложности конструкции, сильно затрудняющей эксперимент.

При знакомстве с существующими водометными установками у меня вызвало недоумение сильное поджатие сопла. Интуиция подсказывала, что поджатие надо уменьшить, а шаг рабочего колеса увеличить, так как для двигателей с большим числом оборотов и прямой передачей на водомет диаметр колеса ограничен из-за возможности возникновения кавитации; значит, надо увеличивать дисковое отношение рабочего колеса.

Рис. 7. «Винтовая горка» для изготовления модели лопасти рабочего колеса водомета «Старт»: 1 — горка из пластилина, гипса или алебастра, 2 — формовочный угольник, 3— стойка, 4 — контур ступицы, 5 — основание, 6 — линия средней хорды. — **Рис. 7. «Винтовая горка» для изготовления модели лопасти рабочего колеса водомета «Старт»:** 1 — горка из пластилина, гипса или алебастра, 2 — формовочный угольник, 3 — стойка, 4 — контур ступицы, 5 — основание, 6 — линия средней хорды.

Рис. 8. Ступица рабочего колеса водомета «Старт», выточенная на токарном станке: 1 — тело ступицы, 2 — лопасть, подготовленная к установке на ступицу, 3 — отфрезерованные пазы, 4 — приваренная лопасть. — **Рис. 8. Ступица рабочего колеса водомета «Старт», выточенная на токарном станке:** 1 — тело ступицы, 2 — лопасть, подготовленная к установке на ступицу, 3 — отфрезерованные пазы, 4 — приваренная лопасть.

Я решил сделать рабочее колесо своими силами. Обычно любители изготавливают рабочие колеса методом отливки в землю, с последующей обработкой вручную. Совершенно очевидно, что получить таким способом высококачественное рабочее колесо невозможно. Поэтому я применил прецизионное литье отдельных лопаток, с последующей приваркой их к ступице, выточенной на токарном станке. Такой способ позволяет создать колеса с любым количеством лопастей и широко экспериментировать, изменяя шаг и профиль лопасти. Модель лопасти изготовлялась на специальном приспособлении — «винтовой горке», (рис. 7) из гипса или алебастра. Лопасть выклеивалась из стеклоткани на эпоксидной смоле, тщательно обрабатывалась, а затем использовалась в качестве модели для отливок. Ступица рабочего колеса с пазами, в которые вставляются готовые лопасти, показана на рисунке 8. Если лопасти одинаковы по весу, готовое колесо практически не требует балансировки. В расчетах водометной установки большую помощь мне оказал мой друг инженер Евгений Глазов.

Рис. 9. Общий вид водометного катера «Старт»: 1 — фланец на маховике для крепления переднего карданного шарнира, 2 — выхлопная труба, 3 — корпус шарикоподшипника и сальника гребного вала, 4 — корпус водовода, 5 — люк водовода, 6 — фланец сопла, 7 — фланец водовода (соединяют сквозными болтами), 8 — спрямляющий аппарат, 9 — выходная часть сопла, 10 — перегородка рулевого сопла, 11 — рулевое сопло, 12 — кардан баллера, 13 — наклонный баллер, 14 — масленка гребного вала, 15 — задний карданный шарнир, 16 — питающая канистра, 17 — кожух двигателя (стеклопластик), 18 — двигатель М-21 «Волга», 19 — сварной выхлопной коллектор, 20 — бимс рулевого поста, 21 — спидометр, 22 — счетчик оборотов, 23 — тумблер световой отмашки, 24 — топовый огонь (белый), 25 — компас, 26 — контрольные приборы двигателя, 27 — киповая планка, 28 — ветровое стекло, 29 — носовой рым, 30 — ходовой огонь (зеленый), 31 — буксирный носовой рым, 32 — рама ветрового стекла. 33 — замок зажигания, 34 — педаль газа, 35 — рулевое колесо, 35 — сиденье водителя, 37 — салазки сиденья, 38 — пайол открытого кокпита, 39 — планширь, 40 — буртик, 41 — привальный брус, 42 — скуловой брызгоотбойник. — **Рис. 9. Общий вид водометного катера «Старт»:** 1 — фланец на маховике для крепления переднего карданного шарнира, 2 — выхлопная труба, 3 — корпус шарикоподшипника и сальника гребного вала, 4 — корпус водовода, 5 — люк водовода, 6 — фланец сопла, 7 — фланец водовода (соединяют сквозными болтами), 8 — спрямляющий аппарат, 9 — выходная часть сопла, 10 — перегородка рулевого сопла, 11 — рулевое сопло, 12 — кардан баллера, 13 — наклонный баллер, 14 — масленка гребного вала, 15 — задний карданный шарнир, 16 — питающая канистра, 17 — кожух двигателя (стеклопластик), 18 — двигатель М-21 «Волга», 19 — сварной выхлопной коллектор, 20 — бимс рулевого поста, 21 — спидометр, 22 — счетчик оборотов, 23 — тумблер световой отмашки, 24 — топовый огонь (белый), 25 — компас, 26 — контрольные приборы двигателя, 27 — киповая планка, 28 — ветровое стекло, 29 — носовой рым, 30 — ходовой огонь (зеленый), 31 — буксирный носовой рым, 32 — рама ветрового стекла. 33 — замок зажигания, 34 — педаль газа, 35 — рулевое колесо, 35 — сиденье водителя, 37 — салазки сиденья, 38 — пайол открытого кокпита, 39 — планширь, 40 — буртик, 41 — привальный брус, 42 — скуловой брызгоотбойник.

ВЫБОР КОРПУСА. К своему катеру я предъявлял несколько необычные требования: основное назначение — лыжный буксировщик, а затем уже судно для прогулок, местного туризма и отдыха на воде. Хотелось сделать так, чтобы его можно было перевозить на прицепе за легковым автомобилем с одного водоема на другой и хранить в стандартном автомобильном гараже. Чтобы сразу застраховать себя от неприятных свойств деревянных корпусов, решено было клеить его из стеклопластика. В настоящее время существуют матрицы нескольких хороших корпусов — в том числе «Тайфун» и «Волжанка» конструкции Г. С. Малиновского, но в 1966 году выбора не было, и мы остановились на корпусе конструкции Э. Клосса, который на гладкой воде показывает неплохие результаты. Он был подробно описан в сборнике «Катера и яхты» № 6. Корпус выклеен в матрице, из стеклопластика на основе полиэфирной смолы ПН-1 с такими показателями: толщина днища в рабочей (кормовой) части — 4 мм с переходом до 3 мм в носовой части (достигается уменьшением количества слоев стеклоткани). Скулы и форштевень усиливаются до 3 мм вклеиванием жгута и лент. Борта и палуба имеют толщину 3 мм. Водовод выклеен заодно с корпусом. В хготовый корпус вклеивались: стрингеры — рейки из плотного пенопласта сечением 20х20 мм, снаружи оклеенные стеклотканью; шпангоуты из водостойкой фанеры толщиной 6 мм, усиленные сосновыми рейками 15х20 мм по верхнему краю; кильсоны и подмоторная рама из двух слоев фанеры толщиной 6 мм, шириной до 150 мм, усиленных по верхнему краю рейками 20х20 мм. Все эти детали оклеены стеклотканью на полиэфирной смоле. Вес корпуса без оборудования равен 160 кг. Общий вид катера показан на рисунке 9.

ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ. Спортсмены-водномоторники знают, что катер-буксировщик должен при хорошей скорости иметь избыток тяги. В противном случае спортсмен теряет свободу маневра и может только «тащиться» за катером, что крайне неприятно даже во время катания, не говоря уже о спортивной тренировке или проведении соревнований. Зарубежные воднолыжники по этим соображениям ставят на свои катера-буксировщики двигатели мощностью до 200 и более л. с. Мы выбрали двигатель М-21 «Волга» как наиболее распространенный, малогабаритный, относительно легкий и мощный. Все остальные не устраивали нас по габаритам, весу и мощности. При небольшой доводке (в этом убеждал положительный опыт наших водномоторников) с двигателя М-21 можно снять мощность порядка 80—85 л. с., а это при ходовом весе катера, равном 350—400 кг, позволяло надеяться на получение высокой скорости при хороших ускорениях. Двигатель, установленный на катере «Старт», конвертирован по самой простой схеме: от сопла водомета через фильтр вода под давлением поступает к штатной водопомпе, оставленной на двигателе. Помпа гоняет воду в двигателе по замкнутому кольцу. Часть воды через краник отопителя вбрызгивается внутрь сварного выхлопного коллектора, а часть — через регулировочный краник выбрасывается за борт. Масло, проходящее через фильтр тонкой очистки, прогоняется еще через водомасляный холодильник, после чего поступает обратно в картер двигателя.

С водометом двигатель соединен через карданный вал, со специально изготовленным переходным фланцем, сидящим на шпильках крепления маховика, и предохранительную муфту, находящуюся на гребном валу водомета.

Катер имеет большой открытый кокпит, а двигатель стоит в середине под специальным колпаком, изготовленным из стеклопластика. Рулевой пост — впереди, рулевое колесо — в диаметральной плоскости катера. Такое расположение на скоростном и маневренном судне удобнее, чем сбоку. Управление дистанционное, автомобильного типа, с возможностью фиксации ножной педали газа. Фиксатор отбрасывается при нажатии на педаль. Топливная система также упрощена до предела. Специального бензобака на катере нет. Питание двигателя осуществляется от стандартных канистр, к которым сделана специальная пробка с двумя трубками — подающей и дренажной. При опорожнении одной канистры на ее место ставится другая и т. д.

ВОДОВОД И РУЛЕВАЯ СИСТЕМА. Водовод, рабочее колесо и спрямляющий аппарат должны быть обработаны по высокому классу точности. На катере «Старт» водовод выполнен из стеклопластика, на шаблоне, с последующей его доводкой шпаклевками на эпоксидной смоле, шлифовкой и полировкой. В верхней части водовода вклеен точеный из дюралюминия люк диаметром 100 мм, с толстыми фланцами и крышкой, которая обеспечивает герметичность с помощью четырех болтов (или легкосъемных зажимов). Это позволяет быстро осмотреть внутренность водовода и очистить его от случайно попавших туда посторонних предметов. Входное отверстие водовода закрывается съемной решеткой из нержавеющей стали. Внутренний диаметр водовода равен 190 мм; спрямляющий аппарат изготовлен по чертежам Э. Клосса, так же как и сопло, имеющее на выходе диаметр 135 мм (см. рис. 9). Рулевая система состоит из простейшего круглого поворотного сопла с внутренним диаметром 150 мм и тонкой вертикальной перегородкой (см. рис. 9). Баллер установлен наклонно; в нижней части он имеет кардан, в верхней— румпель, скрытый под палубой катера. Такая система позволила убрать все тросы управления внутрь катера, и предотвратить попадание воды в корпус через отверстия для рулевого устройства. Заднего хода (реверса) катер не имеет; практика показала, что для буксировки воднолыжников реверс не нужен. После выключения двигателя катер останавливается почти мгновенно.

РЕЗУЛЬТАТЫ ХОДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ. После доводок в 1969—1970 годах была достигнута устойчивая скорость катера 60 км/час с одним водителем на борту. Избыток тяги достаточен для того, чтобы брать очень тяжелого (до 100 кг) лыжника на одной лыже как с берега, так и с воды. Маневренность катера исключительно высокая; с лыжником на буксире он может развернуться в очень узком месте, а без лыжника разворачивается практически «на пятке». Катер отлично проходит небольшие песчаные отмели. Был случай, когда катер прошел, а лыжник упал, зацепившись за дно…

Тем не менее недостатки есть и у водомета. Так, серьезным препятствием для него являются участки водоемов с обильной подводной растительностью: забивается решетка, часть водорослей наматывается на рабочее колесо, попадает в спрямляющий аппарат. Приходится открывать люк водовода и заниматься очисткой. А при трогании с места на малой глубине и резкой подаче газа возможно засасывание камней и других предметов, что приводит к повреждениям рабочего колеса и спрямляющего аппарата. Но эти недостатки с лихвой окупаются теми достоинствами водометного катера, о которых сказано выше.

Г. МАЛИНОВСКИЙ, мастер спорта СССР

Рекомендуем почитать