Гребное колесо

Гребное колесо — вид движителя, используемый для приведения в движение судов. Представляет собой большое колесо, снабженное лопастями (плицами), которые погружаются в воду.

Схема гребного колеса (рисунок из статьи «Колесо гребное» Военной энциклопедии Сытина)

Туристический пароход с кормовым гребным колесом на реке Миссисипи

Гребное колесо (слева) и место, где оно размещается на пароходе (справа)

Пароход «Н. В. Гоголь» — старейшее (1911 г.) российское пассажирское судно, находящееся в эксплуатации. Движитель — два бортовых колеса.

Гребное колесо по конструкции аналогично водяному колесу, с той лишь разницей, что не вода приводит колесо в движение, а колесо используется для движения.

Существует две основные разновидности гребных колёс:

• кормовые, расположенные за кормой судна. Может представлять собой как одно широкое колесо, так и два независимых;
• бортовые, попарно размещающиеся с бортов судна. Внешнее ограждение кожуха бортового колеса называется сиянием, оно часто имеет декоративное оформление, на нём обычно указывается название судна.

По конструкции различают колёса с подвижными и неподвижными лопастями. Лопасти гребного колеса называются плицами и часто изготавливаются из дерева для облегчения ремонта. Плицы колеса с неподвижными лопастями устанавливаются стационарно по радиусу колеса на его спицах. С неподвижными лопастями обычно выполняются кормовые колёса. Подвижные плицы закреплены шарнирно и связаны тягами с эксцентриком, что позволяет использовать оптимальные углы вхождения, упора об воду и выхода лопастей.

Благодаря оптимальным оборотам поршневой паровой машины, гребные колёса пароходов не требуют применения редукторов, двигатель приводит колёса непосредственно. Применение гребных колёс на судах с двигателем внутреннего сгорания требует использования трансмиссии с редукцией — шестерёнчатого редуктора с устройством для реверсирования (реверс-редуктора), гидрообъёмной или электротрансмиссии.

История

Роберт Фултон на плавбатарее «Demologos» применил оригинальное решение — спрятал колесо диаметром 5 метров между двумя полукорпусами, защищая его тем самым от артиллерийского огня. Первый в мире паровой боевой корабль развивал среднюю скорость 5 узлов, а максимальную 7, он был закончен уже после окончания англо-американской войны и после смерти своего создателя.

Позднее, уже в годы Гражданской войны, федеральным правительством США строились концептуально очень похожие речные броненосцы (см. en:City-class ironclad).

Гребные колёса, приводимые в движение с помощью паровых машин, стали первыми движителями самоходных судов и получили массовое применение в первой половине XIX веке. К концу века гребные колеса на море были практически полностью вытеснены более эффективными гребными винтами.

Недостатки

• Основная проблема при использовании гребного колеса — при сильной бортовой качке правое и левое гребное колесо поочередно полностью выходит из воды и, соответственно, погружается в воду слишком глубоко, судно рыскает, делая нормальное движение невозможным. Также при сильном волнении колёса подвергаются большим динамическим нагрузкам, выводящим их из строя.
• Низкий коэффициент полезного действия — около 30 % (КПД уже первых удачных гребных винтов — до 40 %).
• Бо́льшая масса, чем у винта и, следовательно, — большее водоизмещение судна и расход топлива.
• Большая зависимость от осадки судна.
• Применение гребных колёс требует размещать ходовые машины выше ватерлинии, что также уменьшает доступные полезные объёмы, а на военном флоте — увеличивает уязвимость машинного отделения.
• Бортовые колёса требуют больших обносов, увеличивающих габариты судна, уменьшающих полезную площадь палубы.
• Кормовые колёса менее эффективны гидродинамически, увеличивая сопротивление корпуса, из под которого они как бы откачивают воду.

Преимущества

• Кормовое гребное колесо в условиях ограниченной осадки судна создает упор, намного превышающий упор гребного винта.
• Бортовые гребные колёса позволяют разворачиваться почти на месте.
• Также, гребные колёса обеспечивают бо́льшую силу тяги с места, что удобно для буксиров, а также позволяет им иметь меньшую осадку. Именно поэтому в СССР строительство речных колёсных буксиров (но уже теплоходов, с дизельными двигателями) продолжалось до 1991 года (буксиры-толкачи серии БТК). Пример современного колёсного судна — пассажирский теплоход проекта ПКС-40 (тип «Сура»), оснащённый кормовыми гребными колёсами.
• Гребные колеса, в отличие от гребных винтов, ремонтопригодны.

Прогулочные водные велосипеды-катамараны приводятся в движение гребным колесом с педальным приводом.

См. также

• Водяное колесо
• Судовой крыльчатый движитель
• Гребной винт
• Водомётный движитель
• Пароходофрегат

Литература

• М. Я. Алферьев Судовые движители, изд. «Водный транспорт» 1938 год, с. 497.

Ссылки

• Возвращение колесных пароходов // seapeace.ru
• Новые возможности гребного колеса // wheelships.ru
• Гребное колесо — новые проекты // seatech.ru