Двигун на човні

4

Керуючись звичайним уявленням про човні, як про щось маленькому і тихохідному, можна розцінити бажання поставити на неї водометный двигун як вельми дивне. Крім того, подібний метод руху зазвичай асоціюється або з тяжкими алюмінієвими катерами, створеними для плавання по мілководним водойм, або з «водяними жуками» (це якраз мій випадок) з ПВХ, що рояться на озерах, насамперед, з воднолыжниками на поводу.

І, тим не менш, на багатьох невеликих човнах також можуть бути з користю встановлені водометні двигуни. У них немає гвинта, на яку намотуються водорості, і немає дейдвуда, який буде за все чіплятися, ніж зведе нанівець все, заради чого билися конструктори, створюючи обтічну форму корпусу човна. Звичайно, кільце на носі і вушка для весел можуть принести певну користь, притому, що весла ще ніхто не відміняв. Але й вони не можуть розглядатися як ідеальне рішення там, де сильні приливні течії або вітер наганяє хвилю таку, що й річка повертає назад, але де зволікання просто неприпустимо. Я можу собі уявити щось, що може рухати водоизмещающий корпус зі швидкістю 10-15 км/год по мілководним мулистим річках і старицам, а також те, що надійно працює в морській воді, використовує невеликий 4-тактний мотор, так і в цілому — не дуже багато коштує. Більш того, основні частини двигуна (насос і двигун) повинні бути досить портативні, щоб їх можна було використовувати на різних човнах. Човен з таким двигуном буде оснащуватися ручним приводом (весла, жердина тощо), і не виключено, що також і тихим екологічним електромоторчиком. На ринку сьогодні є, щонайменше, два товарних вироби, що володіють такими двигунами: одне з них — «MOKAI», суцільнолита пластикова човен для рибалок, мисливців та інших любителів відпочинку від людського суспільства, — сформованна прямо на осьовому водометном двигуні, що наводиться в дію 5-сильною «Хондою». Виробник обіцяє максимальну швидкість човна до 25 км/ч. Інше рішення, яке я мав на увазі, — це серія байдарок, які випускає компанія PowerKak. Це по суті справи модифікація звичайної суцільнолитий пластикової байдарки, оснащена невеликим осьовим водометним рушієм з 4-тактним бензиновим мотором. Існує також величезна кількість винаходів за невеликим водометним пристроїв і використання таких двигунів на човнах. Можна знайти спеціальні добірки літератури на цю тему тут: http://www.belljar.net/patents.htm

Поєднання насоса з двигуном

Відразу ж скажу, що, не будучи заздалегідь впевнений в ефективності невеликого водометного двигуна, я і грошей на цю затію витрачати багато не хотів. Після розгляду можливості пристосувати до човні осьової водомет, у тому числі навіть від потужного буксировочного катери воднолижників, я вирішив взяти звичайний відцентровий насос. Мою увагу привернули насоси виробництва Pacer Pumps з термостійкого полістиролу, не підвладного корозії. Я вирішив вибрати модель «200 gpm», що приводиться в дію 5-сильним мотором «Intek» від компанії Briggs & Stratton. Вхідний і вихідний отвори розраховані на підключення 2-дюймової труби при максимальному тиску 360 кПа (3,5 атм). Спочатку насос був створений для поливання полів і городів, цілком стійкий до зносу і корозії, нескладний в обслуговуванні і цілком недорогий: в магазині з мене взяли всього 299 доларів. Суха вага помпи склав не більше 18 кг. При цьому пристрій не супроводжувалося ніякої технічної документацією, не було її і на сайті компанії. В керівництві користувача немає ні назви, ні характеристик насоса. Дещо в Інтернеті мені вдалося довідатися, хоча це було неістотно. За моїми розрахунками, продуктивність насоса склала 8 л/с при підйомі на 18 м, і 7 л/с — на 27 м.

Випробування, частина перша

Перш ніж встановити насос на човен, я вирішив випробувати покупку у дворі свого будинку. Насос я поставив на широку дошку, яку поставив на козли. В якості джерела води підвів до насосу 2-дюймову труби з ПВХ, яку опустив у пластикову ж 130-літрову бочку для збору дощової води. Випускний отвір також діаметром 2 дюйми було оснащене встановленим манометром, градуйованим від 0 до 415 кПа, і різьбовим штуцером для підключення різних пристроїв: патрубок можна направити вниз у бочку, або убік, за борт човна. На випускному отворі насоса також є 2-х дюймовий отвір з різьбою для підключення шланга. Це дуже важливо, як стане ясно нижче. Випробування з викидом в повітря обмежені тривалістю всього кілька секунд з-за невеликої ємності бочки з водою. Мій перший тест з патрубком в повітря пройшов з короткою 2-см трубкою з ПВХ в якості патрубка. На манометрі максимальний відлік виявився рівним 276 кПа. Враження, загалом, було гідним. За моїми розрахунками такий гібрид обіцяв досягти тяги в 18 кГс (180 М).

Потім я спробував патрубок з внутрішнім діаметром 24 мм Це випускний пристрій являло собою різьбову трубку їх ПВХ, і ні в якій мірі не нагадувало реальний випускний канал водомети. Після підвищення оборотів двигуна тиск залишилося на рівні 276 кПа, і відбувся викид води з патрубка. Після декількох секунд роботи «глушник» випускного отвору (нагадаю, що це був 2-дюймовий резьбовий штуцер) почав обертатися, так що руками запобігти обертання виявилося неможливо. Потім з-під різьблення патрубка фонтаном пішли бризки води, після чого патрубок остаточно отвинтился від насоса і злетів у повітря, приземлившись в 3 метрах. Можете уявити собі мій сором від зайвого бажання швидше випробувати покупку і встановити найпростіший патрубок (і пригвинтити його абияк!): користь від нього виявилася хоча б у тому, що сила, отвинтившая патрубок, і є сила тяги, яку розвиває насос. Мій повторний розрахунок «на коліні» показав тягу в районі 220-270 Н.

Підготовка до випробувань. Сопло

3,5-метрова алюмінієвий човен, здалася мені досить підходящим об’єктом для проведення випробувань водометній установки. Роздумуючи над пристроєм патрубка, що відходить від насоса, я зважився на найпростішу труби з ПВХ, яку можна покласти прямо поверх транцем і яка буде служити реактивним соплом. У магазині були придбані гнучкий шланг відповідного діаметра і різьбовий високонапірні штуцер. Цей штуцер зроблений з зміцненого синього вінілу і виглядав як щось середнє між садової лійки і пожежним брандспойтом. Швидка перевірка показала, що реактивне сопло цілком здатне пробити кілька досить потворних дірок в чудових квіткових клумбах моєї дружини. На тому досліди у дворі і припинилися. Я ще купив в тому ж магазині пару патрубків з сітчастим фільтром.

Випробування на воді. Частина 1

Ми трошки поплавали по озеру і запустили двигун. Ця чортова залізяка і справді працювала. При оборотах трохи вище холостого ходу і тиску на патрубку (на виході з сопла) близько 70 кПа швидкість руху склала 2,5-3 км/год за даними GPS-навігатора. Давши повний газ (з тиском по манометру 207 кПа), ми розігналися до 8 км/год, але в цьому випадку вже було важко витримувати прямолінійність руху. Великою проблемою стала 3-х метрова труба всмоктування води, яка або не бажала залишатися під водою або так і норовила зачепитися за дно. І, тим не менш, мій гібридний двигун працював!

Але сталася катастрофа! Зварної водоподаючий штуцер з ПВХ прямо на виході з насоса мимовільно открутился і з-під нього забив симпатичний гейзер. Після того випадку ми охрестили наш водомет «Машина для Фонтанів». Зрозуміло, винен був штуцер. Випробування на воді. Частина 2

Потім я зайнявся ремонтом. По правді кажучи, для мене було досконалої загадкою, чому открутился штуцер, але я почистив його, промив в розчиннику, намазав клеєм і завинтил на місце. Довелося помучитися ще з трубою всмоктування води: в ідеалі пристрій всмоктування слід ставити в отворі днища човна, проте господиня судна Кенді категорично заборонила мені робити якісь дірки в своєму човні. Тому ми вирішили спробувати прокласти трубу в трюмі і опустити її з борту човна.

Кілька спроб закріпити трубу за допомогою петлі з мотузки виявилися невдалими, тому ми прийняли рішення використовувати для кріплення широку скотч-ленту. Винахідлива Кенді роздобула де-то рулон скотчу шириною 15 див. Настав час знову все випробувати.

На ходу усмоктувальна труба і раніше створювала сильний опір руху (човен неможливо було змусити рухатися швидше 3 км/год), але коли трубу вдалося зміцнити впритул до борту, то курсова остійність значно покращилася, так що в підсумку ми могли рухатися цілком прямій лінії і навіть виконувати керовані повороти. Якщо деякі думають, що занурене у воду водометное сопло працює краще, так от це зовсім не так! Занурення сопла у воду стає причиною кавітації і обмежує швидкість руху величинами 5-6 км/ч. Погодимося, що заради цього не варто було старатися.

Загалом, лише тільки ми розібралися з проблемою, як трапилася нова катастрофа — полетів все той же штуцер. На цей раз відповідальна справа кермувати човном дісталося Кенді, яка піддала газу так, що ми промокли до нитки. Вирішивши, що для одного дня достатньо, ми не стали більше робити ще одну спробу виправити ситуацію. Настав час для сухого одягу, пива і келиха вина. Підсумки та плани

Я вирішив, що перша серія експериментів пройшла цілком успішно, причому мені стало ясно, що човен цілком може рухати звичайний насос забирає воду з-за борту. Я вже прикинув, як цю ж насосну установку перенести на мою застояну човен «Shell Swifty-14», причому модернізувати її таким чином, щоб не залишити слідів, якщо з якої-небудь причини в майбутньому мені потрібно відмовитися від водометного двигуна.

Кілька попередніх висновків:

— Під час стендових» випробувань у дворі біля будинку свого мені вдалося вичавити з насоса тиск до 276 кПа з 24-мм патрубком. На ходових ж випробуваннях мені не вдалося створити тиск понад 207 кПа. Можливо, що це з-за надмірного подовження всмоктуючого відрізка трубопроводу, який, можливо, діє як обмежувач тиску, развиваемого насосом. — Думаю, що номінальну швидкість можна підвищити доданням особливої форми корпусу човна і зниженням тертя об воду всмоктуючої труби. Труба ця діє як опущене у воду весло і саме тому створює сильне тертя. Збільшення довжини і згладжування нерівностей корпусу обов’язково принесе позитивний ефект. — Загалом, всім сподобалося, і ми вирішили продовжити свої випробування! На весну я запланував розробити новий водометный «гібрид»… За матеріалами сайту http://belljar.net Переклад Павла Дмитрієва