Для прокачки забортной воды применяются насосы различных конструкций.
Их производительность для схем с водо-водяным холодильником (см. рис. 3,
а, б) должна быть не менее 40-50 л/ч, а для схем с забортным
холодильником (см. рис. 3, г) - не менее 8-12 л/ч на I л, с. при напоре
до 20 м вод. ст. Наиболее целесообразно применять в условиях еденичного
производства вихревой самовсасывающий насос (рис. 8). В корпусе имеется
один или два боковых канала /(, которые начинаются над входным окном и
заканчиваются над напорным. В нижней части между окнами площадь канала
постоянна. Рабочее колесо 5 представляет собой диск постоянной толщины с длинными радиальными лопастями.
Основные размеры определяют в такой последовательности, отношение
номинальной частоты вращения к частоте вращения холостого хода. Формула
получена из условия нормального охлаждения двигателя на холостом ходу
(напор не менее I м вод. ст.). Окружная скорость колеса при этом должна
составлять около 2,5 м/с.
Существенное достоинство вихревого насоса состоит в том, что он является
самовсасывающим. Если перед запуском двигателя внутреннюю полость насоса
заполнить водой, то при вращении рабочего колеса в насосе образуется
вращающееся водяное кольцо, которое смещается к центру в районе
перемычки. За .счет этого происходит откачивание воздуха из приемного
отверстия. После остановки двигателя вода из трубопроводов начнет
сливаться за борт до тех пор, пока пузырьки воздуха из напорного
отверстия не попадут во всасывающее. Поэтому для увеличения высоты
всасывания при последующем запуске двигателя необходимо, чтобы после
остановки объем оставшейся воды был максимален. Для этого целесообразно
применять насосы с двумя каналами, располагать приемное н выпускное
отверстие как можно выше и принимать диаметр рабочего колеса больше
расчетного. В новых и хорошо выполненных насосах высота всасывания может
достигать 2 м, у изношенного же насоса с одним боковым каналом она
уменьшается до 0,15-0,20 м.
Корпус насоса и рабочее колесо изготовляют из материалов, стойких против
коррозии; для уменьшения износа желательно, чтобы твердость колеса
существенно отличалась от твердости корпуса. Например, удачными можно
считать такие сочетания, как латунное колесо и текстолитовый корпус или
колесо из капрона и корпус из латуни. В целях упрощения технологии можно
первоначально проточить канавку по всей окружности, затем изготовить
кольцо по форме канавки, вырезать из него ножовкой сегмент с входным и
выходным участками и укрепить его на винте и клею в канавке в районе
перемычки.
Иногда для прокачки забортной воды применяют центробежные насосы
автомобильных двигателей. Некоторые насосы при этом практически не
потребуют переделок (МЗМА-401, ВАЗ, ГАЗ-21), в других придется
установить заднюю стенку с приварным нагнетательным патрубком.
Производительность автомобильных насосов, как правило, превышает
требуемую, а их напор невелик, поэтому рекомендуется понижать
гидравлическое сопротивление внешнего контура; для этого на схеме рис.
3, б водо-водяной и водомасляный холодильники подключены параллельно. По
этой же причине рекомендуется применять насосы от двигателей меньшей
мощности. Особенностью центробежных насосов является резкое падение
напора с уменьшением частоты вращения. Чтобы обеспечить нормальную
работу системы на холостом ходу. Отношение минимальной частоты вращения
насоса к минимальной частоте вращения холостого хода данного двигателя и
представляет собой передаточное отношение от двигателя к насосу. Для
прокачки забортной воды можно воспользоваться деталями центробежных
насосов, применяемых в станкостроении, хозяйственных насосов и т. д. На
рис.9 показан насос, изготовленный на базе деталей садово-огородного
насоса Кама. Насос имеет относительно небольшой расход в сочетании с
достаточным напором, поэтому при его установке водо-водяной и
водомасляный холодильники подключены последовательно (рис, 3, схема а).
В тех случаях, когда производительность центробежного насоса неизвестна,
можно подобрать насос по диаметрам его патрубков: они должны быть того
же порядка, что указанные на схемах.
Центробежный насос следует устанавливать так, чтобы он был расположен
ниже ватерлинии и, следовательно, всегда был залит водой. Если это
невозможно, между насосом и фильтром устанавливают обратный клапан. В
этом случае достаточно залить насос только перед первым запуском, так
как после остановки обратный клапан удерживает необходимое количество
воды,
В качестве обратных можно применять резиновые лепестковые клапаны (по
типу клапанов, применяемых в переносных ручных насосах или в
электронасосе Кама), грузовые тарельчатые клапаны (применяемые в насосах
БКФ) и грузовые шариковые клапаны (см, рис. 11), которые являются
наиболее падежными.
Рис. 10. Насос забортной воды на базе крыльчаток
подвесных моторов типов "Вихрь" и "Нептун". ; -штуцер: 2 -корпус: 3 -
крыльчатка; 4 -прокладка; 5 -лист; 6- корпус; 7 - преес-масленка
8. 13 - манжеты; 9 - шкиф, 10 - подшипник 203.11 - кольцо; 12- валик.
Шарик изготовляют из пластмассы (текстолита) с удельной массой
1,3-{,5 г/см2 пли из металла (пустотелый). Однако, как бы надежно ни
работал обратный клапан, всегда возможна утечка воды из насоса, особенно
при больших промежутках между запусками двигателя, Чтобы каждый раз при
этом не заливать через штуцер воду, в схеме охлаждения рекомендуется
предусмотреть ручной или электрический насос (схема б рис. 3).
У центробежных насосов при случайном попадании воды может
произойти срыв потока, п нормальная работа восстановится только после
остановки двигателя и заливки воды в полость насоса, Для подачи воды в
насосы быстроходных катеров можно использовать скоростной напор струи от
винта, укрепив водозаборную трубу сразу за винтом. Это особенно
целесообразно для мореходных быстроходных катеров, которые на волнении
могут полностью вылетать из воды.
В отличие от центробежных, шестеренные насосы - самовсасывающие и
надежно обеспечивают подъем воды в двигатель на самой малой частоте
вращения.
Поэтому передаточное отношение для шестеренных насосов выбирают исходя
из обеспечения заданного расхода па режиме максимальной мощности.
Установка шестеренного насоса большей производительности приводит к
увеличению давления в подводящих магистралях, что может повлечь за собой
разрыв шлангов; кроме того, мощность, потребляемая насосом, будет
излишне велика.
К недостаткам шестеренных насосов следует отнести их быстрый износ при
работе в илистой воде и коррозию шестерен, если они выполнены из обычной
стали (ведущую шестерню целесообразно выполнять из латуни, а ведомую -
из пластмассы пли резины).
На рис. 10 показан насос с резиновым ротором (крыльчаткой) от подвесных
моторов (Вихрь и др.). Такие насосы являются самовсасывающими,
обеспечивают стабильную подачу воды на малой частоте вращения, а в
случае, если корпус выполнен из нержавеющей стали, обладают большим
ресурсом. Однако производительность их невелика (600 л/ч при 5000
об/мин), и использовать их можно лишь в схемах с забортными
холодильниками. При условии качественного изготовления ротора большего
диаметра (лучший материал для него - неопреновая резина твердостью 60-70
по ТМ-2) такой насос, повидимому, будет наилучшим для подачи воды
внешнего контура.
В некоторых случаях можно обойтись без нacoca забортной воды. При
схеме с забортным холодильником на быстроходном катере (скорость не
менее 30 км/ч) можно для охлаждения масляного холодильника использовать
скоростной напор струн от винта (рис. 3, схема в). По этой схеме
выпускной коллектор охлаждается водой внутреннего контура. Охлаждение
масла в холодильнике и реверсредукторе производится начиная со средних
ходов катера; на малых ходах, как правило, нет необходимости в
охлаждении. У быстроходных водометных катеров для подачи воды можно
использовать повышение давления за ротором насоса. В этом случае
приемную трубку устанавливают за ротором, причем для увеличения напора
ее вваривают под углом.
Важным элементом системы охлаждения является фильтр забортной воды.
Размер ячейки латунной сетки, при меньшем шаге сетка будет быстро
забиваться мелкими водорослями. Площадь сетки не менее 20 площадей
проходного трубопровода.
При выборе схемы водозаборника необходимо предусмотреть возможность
очистки на плаву как фильтра, так и участка трубопровода от заборного
отверстия до фильтра. Для очистки фильтра и внешнего участка
трубопровода, показанных на рис. И, корпус фильтра, выполненный из
корпуса фильтра тонкой очистки масла, поднимают на 20-30 см, чтобы он
оказался выше ватерлинии, после чего разбирают фильтр, вынимают сетку и
длинной проволокой прочищают внешний участок трубопровода. Наличие на
этом участке трубопровода запорного крана-кингстона облегчило бы
прочистку фильтра, но сделало быть практически невозможным прочистку
участка трубопровода от кингстона до приемного отверстия. Здесь же
показано другое конструктивное решение этого узла. В тех случаях, когда
заборная трубка укреплена за винтом, ее целесообразно крепить с внешней
части транца, чтобы можно было прочищать как трубку, так и подводящий
дюритовый шланг. Подводная часть заборной трубы должна иметь обтекаемое
сечение.
Трубопроводы, особенно внутреннего контура, следует располагать таким
образом, чтобы исключалось образование воздушных мешков. Если это
невозможно, то в наиболее высоких точках трубопроводов устанавливают
дренажные трубки или пробки, которые необходимо открывать для выпуска
воздуха при заливке воды.
При разработке схемы охлаждения следует предусмотреть возможность
полного слива воды перед зимним сезоном путем установки в нижних местах
спусковых пробок или легкоразъемных соединений.
Обязательным элементом замкнутых систем является расширительный бачок,
который размещают выше самой высокой точки внутреннего контура; сюда же
выводятся все дренажные трубки. Емкость бачка составляет 15-20% емкости
системы; материалы могут быть самые разнообразные. Возможно применение в
качестве расширительного бачка полиэтиленовой банки емкостью 2-3 л.
Основные неисправности системы охлаждения - перегрев двигателя и кипение
воды в системе.
Признаки перегрева двигателя при нормальной температуре охлаждающей
жидкости приведены инже. Причиной перегрева может быть не только толстый
слой накипи, но и засорение отверстий в водораспределительной трубке
двигателя, в результате чего охлаждение отдельных цилиндров будет
нарушено. В этих случаях кроме удаления накипи и промывки блока
необходимо при помощи специального крючка вынуть водораспределительную
трубку для осмотра и чистки.
Кипение воды во внутреннем контуре может вызываться рядом причин. Так,
при недостаточной производительности насоса забортной воды температура
забортной воды на выходе из водо-водяного холодильника будет превышать
температуру воды в водоеме более чем иа 40-30°. Увеличить расход воды во
внешнем контуре можно изменением передаточного отношения привода насоса
(изготовив новый шкив) пли увеличением диаметров трубопроводов с целью
уменьшения гидравлических сопротивлений. Производительность насоса может
уменьшиться вследствие его износа.
Другой причиной кипения воды является кавитация насоса внутреннего
контура из-за повышенного сопротивления линии всасывания (от
расширительного бачка до насоса) нли из-за подсоса воздуха в насос через
самоуплотняющий сальник насоса (при этом может и не наблюдаться
подтекания воды из насоса). При износе (в пределах допустимого) упорной
текстолитовой шайбы уменьшается сила поджатия шайбы за счет увеличения
длины пружины. При работе насоса перед его входом возникает разрежение,
тем большее, чем больше сопротивление линии всасывания. Вследствие этого
шайба сжимает пружину и отходит от торца, открыв доступ в насос воздуху.
При попадании воздуха производительность насоса резко падает, что
приводит к закипанию воды. Характерным следствием подсоса воздуха в
насос является выброс воды из горловины расширительного бачка на
холодном двигателе. (Аналогичное явление наблюдается при повреждении
прокладки блока.) Эти обстоятельства отличают возможность форсирования
охлаждения за счет увеличения частоты вращения насоса внутреннего
контура.
Чтобы уменьшить сопротивление всасывающей цепи, коллектор целесообразно
охлаждать забортной водой, а также увеличивать диаметр и уменьшать длину
шлангов. Если же коллектор охлаждается пресной водой, то лучше
подключить его после насоса (см. рис. 3,в). В этом случае штатный
термостат двигателя удаляется, а для регулирования температуры
используется отдельно установленный термостат; в частности, это может
быть термостат двигателя ВАЗ. Поскольку при данной схеме образуется
новый малый круг охлаждения, перепускной канал в двигателе необходимо
заглушить. Еще одним достоинством схемы является то, что при прогреве
двигателя коллектор где выключается из циркуляции; это ускоряет прогрев
двигателя и предотвращает возможность закипания воды в коллекторе.
Предотвратить кавитацию насоса можно установкой автомобильной крышки от
горловины радиатора, имеющей паровые клапаны, благодаря чему температура
кипения воды повышается до 109-110°. Другой вариант - подключение
расширительного бачка к входу насоса (см. рис. 4, г). В этом случае
допускаются потерн напора в холодильнике до 4-5 м вод. ст., однако
эффективность такой схемы снижается за счет утечек воды по дренажной
трубке.
Кипение жидкости может также происходить из-за неправильного выбора
площади холодильника или установки слишком тяжелого винта, когда частота
вращения двигателя оказывается значительно меньше расчетной, а также
из-за причин, характерных для автомобильных двигателей: пробуксовки
ремней привода насосов, поломки термостата, тугой сборки двигателя и др.
В двигателях воздушного охлаждения воздух засасывается вентилятором,
нагнетается в межреберное пространство и выбрасывается в атмосферу;
температура выходящего воздуха достигает 70-90°, поэтому его нельзя
выпускать непосредственно в двигательный отсек. Выбрасывается горячий
воздух через несколько отверстий. Приходится сооружать систему
воздухопровода для выпуска воздуха за пределы отсека. Площадь этих
воздухопроводов, а также площадь отверстия для забора холодного воздуха
должна быть в 3-4 раза больше площади для прохода воздуха в штатном
вентиляторе. Заборное отверстие следует располагать так, чтобы исключить
по возможности попадание в него выбрасываемого горячего воздуха. Через
заборное отверстие холодный воздух попадает в моторное отделение, а
затем засасывается вентилятором двигателя. Во всех случаях для повышения
надежности двигателей масло желательно охлаждать в водомасляном
холодильнике.