Воздушный винт аэросаней

Воздушный винт — аэродинамический движитель — преобразует развиваемый на коленчатом валу двигателя крутящий момент в силу тяги, необходимую для движения аэросаней.

Самый мощный двигатель, хорошие формы лыж и корпуса не дадут нужного эффекта при неправильно рассчитанном и небрежно изготовленном воздушном винте.

Все тяговое усилие воздушного винта тратится на преодоление сопротивлений, препятствующих движению аэросаней. Проведенные испытания позволили выяснить, какой процент тяги тратится на преодоление этих сопротивлений при средних скоростях движения аэросаней в нормальных дорожных условиях.

Если принять для данных аэросаней развиваемое воздушным винтом тяговое усилие за 100%, то на преодоление сопротивления снега движению лыж аэросаней затрачивается до 83% тяги; на преодоление сопротивления воздуха — около 6,5% тяги; оставшиеся 10—11% тяги расходуются на разгон аэросаней, преодоление подъемов и других препятствий.

При недостаточной для данных аэросаней тяге, то есть при низком их качестве, у них не будет хватать силы на преодоление этих сопротивлений, и их проходимость будет ограниченна.

Воздушный винт (рис. 62) состоит из двух, трех и более- лопастей и его центральной части — ступицы или втулки, которой он крепится к вращающему его валу. Лопасть воздушного винта разделяется на перо лопасти, за счет которого при вращении винта образуется тяга, и комлевую ее часть, служащую переходом от пера к ступице. Перо лопасти в поперечном сечении имеет форму аэродинамического профиля — дужки. Дужки расположены под некоторым углом а — углом атаки по отношению к плоскости вращения винта.
 

Каждый винт характеризуется диаметром, количеством, формой и шириной лопастей, углами атаки а, профилем и размерами поперечных сечений лопастей — дужек. Угол а определяет так называемый шаг винта. Все эти размеры влияют на величину тяги и зависят от мощности двигателя, под которую рассчитан винт, и от количества его оборотов.

Хорош или плох винт для данного двигателя (аэросаней), определяют по величине максимального тягового усилия или, как принято в технике, по величине его коэффициента полезного действия — к. п. д.

К. п. д. равен отношению полезной мощности винта к потребляемой мощности и определяется по формуле

Следует сказать, что за счет вредных сопротивлений не вся мощность, развиваемая на валу двигателя, преобразуется в тяговое усилие. В зависимости от индивидуальных качеств данного винта обычно теряется от 18 до 35% мощности.

К. п. д. наилучших винтов достигает 80—82%, а винтов кустарного производства обычно не превышает 65—70%.

Кроме того, винт, рассчитанный на вполне определенные условия — мощность, обороты, поступательную скорость и т. д., — будет иметь наибольший к. п. д. только при этих условиях. При изменении хотя бы одного из входящих в расчет параметров к. п. д. будет уменьшать свою величину.

Это касается блочных воздушных винтов (см. рис. 4, 7, 28, 62), изготовленных из деревянного блока и имеющих вполне определенное неизменяемое положение лопастей.

Большим преимуществом по сравнению с блочными винтами обладают автоматические воздушные винты изменяемого шага. У этих винтов в зависимости от оборотов и действующей на винт нагрузки автоматически изменяется угол установки лопастей, что позволяет иметь сравнительно высокий к. п. д. в большом диапазоне изменяемых режимов.

Но автоматические воздушные винты сложны по своей конструкции. Значительно проще двухпозиционные винты, имеющие только два положения установки лопастей.-Высокий к. п. д. на них будет получен при двух наиболее нужных в эксплуатации режимах работы.

Тем не менее для любителей изготовление и двухпозиционных винтов сложно, и наибольшее распространение имеют блочные винты.

Из формулы к. п. д. видно, что в нее входит величина поступательной скорости винта. У аэросаней наиболее напряженным режимом, требующим максимальной тяги, является страгивание их с места. При расчете воздушного винта эта скорость должна приниматься минимальной или даже нулевой.