Гребное колесо

Гребное колесо — вид движителя, используемый для приведения в движение судов^[1]. Представляет собой большое колесо, снабженное лопастями (плицами), которые погружаются в воду^[1].

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^[1]. 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^[2].
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^[3]). Пример современного колёсного судна — пассажирский теплоход проекта ПКС-40 (тип «Сура»), оснащённый кормовыми гребными колёсами.
Гребные колеса, в отличие от гребных винтов, ремонтопригодны.