Немногие водители моторных катеров имеют ясное представление о связи между мощностью двигателя, частотой вращения и расходом топлива. Моторостроительные заводы обычно публикуют в проспектах технически правильную диаграмму зависимости мощности двигателя и удельного расхода топлива от частоты вращения. Однако такая диаграмма не может ответить на многие вопросы, интересующие водителей моторных катеров. Какова частичная нагрузка двигателя катера при различной частоте вращения? Каковы при этом резервы мощности? Насколько высокой может быть скорость длительного плавания по сравнению с наибольшей скоростью? Что такое экономическая скорость?

Для полного представления об этом следует ознакомиться с кривыми, изображенными на стандартной диаграмме хода катера и показывающими два важных правила, которые должен знать водитель катера:
1. Частота вращения двигателя и скорость катера прямо пропорциональны.
2. Мощность, потребляемая гребным винтом, изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя в третьей степени.

На нижней шкале диаграммы показана частота вращения двигателя в процентах от наибольшей достигаемой на катере с данным винтом, т. е. при полностью нагруженном двигателе; на дан-вой шкале — мощность двигателя также в процентах от наибольшей мощности. Следует обратить внимание на кривую, показывающую используемую на катере мощность двигателя, и сравнить ее с кривой, соответствующей наибольшей мощности двигателя, замеренной на испытательном стенде завода-изготовителя. Кривая характеризует мощность, потребляемую винтом.

Рис. 1. Диаграмма хода катера.
1 — мощность двигателя, отда-ваемая гребному винту; 2 — наибольшая замеренная на заводе тормозная мощность; 3 — расход топлива при эксплуата» ции катера. Расстояние по вертикали между кривыми 1 и 2 — запас мощности двигателя при уменьшенной частоте вращения.

Частота вращения двигателя: 90% — максимальный длительный ход; 80% — рекомендуемый длительный ход; 50% — экономичный ход.

Кривая наибольшей мощности получается на испытательном стенде, где двигатель нагружается гидравлическим тормозом, отрегулированным так, что при любой частоте вращения с полностью открытой подачей топлива двигатель (карбюраторный или дизель) отдает свою предельную мощность. Гребной винт катера выполняет другие задачи и отбирает возможно большую мощность двигателя только при определенной наибольшей частоте вращения. Это происходит само собой, если на ходу катера полностью открыта подача топлива. Стопроцентная нагрузка одного и того же двигателя, установленного на различных катерах, может иметь совершенно разные значения. Она зависит лишь от выбранного гребного винта. Точка, соответствующая полной нагрузке двигателя, расположена там, где кривая 1 мощности, потребляемой гребным винтом, пересекается с кривой наибольшей мощности двигателя.

Если бы возникло намерение использовать наибольшую возможную мощность двигателя при определенной частоте вращения, то пришлось бы для каждой низшей ступени вращения устанавливать другой, увеличенный гребной винт. Кривая наибольшей мощности двигателя имеет примерно прямолинейный характер.

Лишь в верхней части она несколько падает. Кривая мощности, потребляемой гребным винтом, подчиняется правилу изменения в зависимости от частоты вращения в третьей степени. Поэтому при частоте вращения 50% мощность, потребляемая гребным винтом (и действительная мощность двигателя), равна лишь 1/8 наибольшей мощности, хотя мощность двигателя в таком случае составляет несколько больше половины наибольшей мощности. В практической эксплуатации катера необходимо регулировать мощность двигателя для перехода к меньшей частоте вращения.

Кривая 1 действительной мощности двигателя на катере показывает, какая выгода получается при плавании не с наибольшей частотой вращения. Если частоту вращения уменьшить лишь на 10% относительно наибольшей возможной на катере, то гребной винт будет потреблять лишь 72% прежней мощности. Если частоту вращения снизить еще на 10%, что составит 80% наибольшего ее значения, то гребиой винт «отберет» лишь 51% наибольшей мощности двигателя. При частоте вращения 50% двигатель отдает на гребной винт лишь 1/8 (12,5%) своей наибольшей мощности. Так образуется большой запас мощности, который можно замерить по вертикали между кривыми 1 н 2.

Действительная скорость катера уменьшается, однако, в прямой зависимости от частоты вращения двигателя. Это означает, что при «половинной» частоте вращения будет достигнута также и «половинная» скорость, а мощность двигателя уменьшится до 1/8 наибольшей мощности и будет иметь еще запас, равный 77% располагаемой мощности.

К сожалению, топливо расходуется не столь выгодно. Кривая расхода топлива изменяется не так заметно, как кривая мощности двигателя.

Исходя из вышеизложенного предлагаем следующие рекомендации относительно скорости, отлично зарекомендовавшей себя на практике. Наибольшая скорость на длительном режиме работы не должна превышать 90% достигаемой на катере частоты вращения. При длительных переходах рекомендуемая (крейсерская) скорость должна соответствовать примерно 80% наибольшей частоты вращения, а экономическая скорость — такой частоте вращения, при которой требуется наименьший расход топлива на морскую милю, в большинстве случаев экономическая скорость достигается при наибольшей частоте вращения 50% или несколько меньше.

Рис. 2. Диаграмма тормозных испытаний катерного дизеля.
1 — мощность двигателя при полной нагрузке (л. е.); 2 — соответствующий удельный расход топлива; 3— одна из возможных кривых загрузки гребным винтом, выбранная для исходной точки (92 л. с.) при 1800 об/мин; 4 — удельный расход топлива для кривой 3.

В качестве наибольшей частоты вращения следует принимать не номинальное ее значение, указанное заводом—изготовителем двигателя, а только действительное, полученное на катере. Поведение катерного двигателя в эксплуатации определяется исключительно работой гребного винта, а не кривой наибольшей мощности.

Приведенная ниже таблица показывает действительное соотношение показателей на катере.

Таблица содержит средние значения, которые у разных катеров могут отличаться значительно. Процентные данные относятся к наибольшей скорости при наибольшей частоте вращения, достигнутой на катере. Особое внимание обращено на длительность плавания. Например, при частоте вращения двигателя 80% средняя скорость также будет составлять 80% наибольшей скорости. Несмотря на это, запаса топлива хватит для увеличения дальности на 30%. При экономической скорости дальность плавания возрастает вдвое по сравнению с наибольшей скоростью. Лишь в том случае, когда экономическая скорость совпадает с точкой наибольшего волнообразования (R = 5,25), такое соотношение оказывается менее выгодным.