Выбор числа, расположения и направления вращения винтов

Часто вопрос о выборе числа гребных винтов решается просто и однозначно: устанавливают один винт в диаметральной плоскости в корме судна. Носовое расположение винтов встречается крайне редко: у ледоколов, где носовой винт создает поток, способствующий снижению сопротивления в битом льду. Но носовые винты легко повреждаются льдинами, поэтому на некоторых ледоколах они были демонтированы.
В пользу выбора одновинтовой установки говорят следующие соображения. Один винт в ДП, как правило, обеспечивает наивысший КПД, в частности, потому, что лучше использует энергию попутного потока (возрастает коэффициент влияния корпуса). Уменьшается сопротивление движению благодаря минимальному количеству выступающих частей. Уменьшаются размеры машинного отделения и состав машинной команды, потери площадей и объемов из-за наличия нескольких линий валов. По этим причинам на обычных грузовых судах, где можно разместить винт неограниченного диаметра, устанавливается один винт. Используемое в подобных случаях понятие «винт неограниченного диаметра» является несколько условным и, по сути дела, означает, что диаметр винта может быть принят оптимальным для данной частоты вращения (которая в случае использования в качестве малооборотного дизеля без редуктора равна частоте вращения дизеля).
Многовинтовые установки характеризуются следующими особенностями. При ограниченной осадке и увеличенной ширине, например, у судов, плавающих по мелководному фарватеру (суда внутреннего и смешанного плавания) или перевозящих грузы с большой удельной погрузочной кубатурой (контейнеры, колесную технику, пассажиров и т.п.), несколько винтов будут иметь большую по сравнению с одновинтовым вариантом площадь гидравлического сечения, что способствует увеличению КПД. Правда, сопротивление двухвинтового судна примерно на 5 %, а четырехвинтового - на 10 % больше, чем одновинтового. Улучшается управляемость, поскольку поворот судна можно осуществлять за счет неодинаковой частоты вращения винтов разных бортов (или даже реверса одного из винтов). Повышается живучесть энергетической установки и судна в целом, что очень важно для пассажирских судов, ледоколов и боевых кораблей (в том числе и подводных лодок, хотя в настоящее время последние строятся в одновинтовом варианте). Очень крупные винты, особенно расположенные в ДП, вызывают сильную вибрацию. Возможны производственные ограничения по размерам винтов и мощностям двигателей. Иногда приходится учитывать и другие соображения, например, удобство размещения энергетической установки на судне.
Учитывая изложенное, на пассажирских судах бывает 2-3, а на крупнейших лайнерах - 4 винта; на небольших ледоколах - 2, а на больших - 3 винта; на надводных кораблях небольшого и среднего водоизмещения - 2-3, а на авианосцах - 4 винта и т.д.
При размещении винтов на судне очень важно выдержать требуемые зазоры между лопастями винта и корпусом. Обычно эти зазоры, измеренные в любом месте и в любом направлении, составляют 15-20 % от диаметра винта. Примерно те же требования предъявляются к зазорам между винтом и пером руля. Зазор между винтом и пяткой ахтерштевня одновинтового судна (в крайнем нижнем положении) меньше и примерно равен 3-4 % диаметра. Нижние кромки лопастей бортовых винтов стремятся расположить выше основной плоскости примерно на 1 % диаметра (это требование не выполняется у надводных кораблей, винты которых, как и перо руля, опускаются ниже ОЛ - у кораблей имеются и другие выступающие ниже ОЛ части, в первую очередь обтекатели гидроакустических станций).
Если на судне 3 или 4 винта, заботятся о том, чтобы задние винты не работали в струе передних, иначе возникает сильная вибрация, возможно наступление кавитации в связи с попаданием на лопасти закрученного потока. У бортовых винтов стремятся снизить до возможно меньшей величины угол между гребным валом и направлением потока, набегающего на винт, в связи с тем, что при скосе потока работа винта ухудшается.
Направление вращения единственного винта не играет роли с точки зрения ходкости и полностью определяется направлением вращения двигателя. При наличии одноступенчатого редуктора направление вращения меняется на противоположное.
Винты двухвинтового судна вращаются в противоположные стороны, чтобы не создавался кренящий момент. При этом возможны два варианта: наружное вращение, когда на правом борту стоит правый, а на левом - левый винт, и внутреннее. В этом случае направление вращения влияет на КПД винтов: если винт раскручивает поток, закрученный корпусом (поток частично выходит из-под днища, частично - с бортов, приобретая окружные скорости), то КПД повышается, в противном случае - понижается. Изменение направления вращения может привести к заметному увеличению или уменьшению скорости хода судна, причем рациональное направление вращения устанавливается путем испытания модели судна. При эксплуатации предпочтительным считается наружное вращение, так как судно лучше слушается руля, к винту реже попадают плавающие предметы, например льдины.
Бортовые винты трехвинтового судна вращаются в разные стороны, при этом учитываются соображения, изложенные выше; средний винт может вращаться в любую сторону. У четырехвинтового судна оба винта правого борта могут быть правого вращения, а левого борта - левого вращения, но возможны и иные варианты, что также определяется на основе испытаний модели судна.