Свободы хочется и денег. Сидеть бы на палубе, трескать вино... А вечером -дамы... А П Чехов


Previous Entry Share Next Entry
параход №20-2 Винто-рулевая группа.
...хочу в окиян...
2012sillybilly
№20-2 Расчет основных параметров. 
старыйвинт 

  Не существует абсолютно точных методик расчета нижеперечисленных параметров. Формулы носят больше эмперический характер. Например никогда заранее точно не предугодать скорость судна, да и характеристики винтов приближенны. Надо подобрать такие, которые хороши на всех режимах движения судна (крейсерская, максимальная и экономичная скорость). Винты с регулируемым шагом(ВРШ) слишком сложны и дороги. Бывают винты с переменным шагом (ВПШ). Последние самостоятельно регулируют свой шаг и складываются когда яхта идет под парусом, уменьшая гидравлическое сопротивление. Их установку я не рассматривал, так как планирую установку валогенераторов (1.3квт х2 экз.) вырабатывающих электроэнергию при ходе под парусом.
1.Максимальная скорость. Выбор многих расчетных параметров винто-рулевой группы зависит от максимальной теоретической скорости судна (связана с числом Фруда). Существует множество разных формул, но все они дают только приблизительное значение максимальной скорости водоизмещающего судна до выхода на смешанный режим движения. Для судна длинной по ватерлинии в 18мп ее можно оценить(км в час) как корень квадратный из длинны помноженный на коэф.= 4.5  Так скорость составляет 10узлов. Беря поправку, что проектируем катамаран корпуса которого имеет значительно лучшее соотношение длинны судна к максимальной ширине одного корпуса допустил что максимальная скорость составит 11-12узлов.
2.Шаг винтов. Принял число оборотов двигателя(Вольво-пента 160лс) за 4000об. Стандартный редуктор с передаточным отношением 2.45. Скорость вращения вала =4000 / 2.45=1600об.мин.
Шаг винта определил по формуле  =340мет.мин.( 11узлов) / 1600об. / 0.5=18 дюймов. Здесь коэф.=0.5 был выбран как проскальзующий ход винта относительно водной массы (обычно принимается 0.7). В действительности оценка шага винтов проводилась для различных режимов работы двигателей(разные обороты и ход только на одном ).
3.Диаметр винта. Диаметр винта выбирался графически по диаграмме разысканной в старой версии каталога Ветус. Ниже на ней указаны последовательные шаги приводящие к искомуму диаметру винта. Вводные переменные- максимальная скорость вращения вала (1600об.мин), расчетная максимальная скорость (11узлов), максимальная мощность двигателя (160л.с.). Результат-диаметр винта=0.55метра.
диаметр винта
4.Диаметр вала. Диаметр вала также определяем графически на основе данных Ветуса. Вводные- мощность двигателя =160лс(120кВт), скорость вращения вала=1600об.мин. Графически выбираем диаметр вала равной 45мм. Замечу что диаметр вала определяется и материалом из которого он выполнен. Я принял его как AISI 316. Прошлая практика постройки С.Марии показала что следует выбрать диаметр вала ближе к верхнему диапазону, иначе возможно его искривление под максимальной нагрузкой (ход под одним двигателем на максимальных оборотах).
диаметрвала

5.Максимально возможная длинна вала. Определив диаметр вала необходимо убедиться какую максимальную его длинну можно выбрать без установки промежуточных опорных подшипниках. Для этого использовал табличку предоставленную производителем валов. Вывод, максимальная длинна вала в моем случае равна 1839мм.
       длина вала
   Используя эту цифру я и сконструировал общую длинну валопровода (у меня длинна валов меньше максимально допустимой) дополниетельно увеличив требуемый дистанцию от винта до выходного фланца двигателя на длинну упорной муфты.
6.Суммирую. Шаги описанные выше позволили определить максимальную скорость судна, скорость вращения валов, шаг и диаметр винта, диаметр и максимальную длинну вала.
7.Практика. Ходовые испытания показали что винт слишком "тяжел".  Это было видно по режиму работе двигателей. При повышении оборотов выше 2000 в газовыхлопе появлялся белый дымок (неполное сгорание топлива), увеличивалась вибрация двигателей, скорость более 11узлов была достигнута уже при 3000об.мин. Тяжелый винт не позволил достичь района 4000об.мин. Тем самым не получилось "выжать" из двигателей максимальную мощность и измерить максимально возможную скорость ЛИЗЫ на максимальных оборотах (4.500об.мин.). Предполагаю что она будет не меньше 12 узлов, а вы помните что это максимально возможная скорость расчитанная выше для водоизмещающего режима. 
   Анализируя полученные данные увидел что установленный на кате винт имеет шаг 18дюйма  и диаметр 0.59м (против 0.55 расчетных). В расчете коэф.проскальзывания принял за 0.5, а обычно его берут равным 0.7. Сочетание этого с увеличенным диаметром винта (на 7%) и  привела к тому, что винты оказались слишком тяжелы.
   Следует исправить ситуацию и заказать винты диаметром 0.52м и шагом 14дюймов. На С.Марии диаметр винтов составлял 0.52м, а диаметр вала 35мм.
   Имеющиеся винты я обрежу и уменьшу их площадь на 30%. Тогда они станут не такие тяжелые и их можно будет использовать как запасные. Второй комплект винтов обязательно надо иметь, если планируются путешествия в удаленные экзотические страны.
ЗЫ...поставил в "калькулятор"= 4300об.мин х 85%=3700об.мин(136л.с), 11узлов, 
      ответ винт нужен диам.=21"=0.52м(эквивалент. уменьшению площади на 23%), шаг 16"(эквив. ум.=11%), итого=23%+11%=33%.что и тербовалось визуально оценивая работу двигателей!
{скоростной винт составил диаметр =20"(0.49м) и шаг 19"}

"

  • 1
Валогенераторы тоже сами планируете сделать?
Я не думаю, что у винтов, расчитанных на толкание будет хороший кпд на генерации.
Я свой винт на полном ходу под парусами легко торможу ногой. Это даже не сто ватт.
Для генерации желательно высокие обороты, турбинный тип.

...не уверен что смогу придумать как снять энергию с валов на генераторы(хотя они уже куплены).. но абсолютно уверен что энергии от винта будет в избытке для их вращения в заданных пределах скорости- на старом кате были похожие винты, так когда шел на одном двигателе, то муфту другого вала было не остановить при полном усилии подошвы ботинка, да и считал как-то, энергии хватит(у меня огромная площадь винтов по сравнению с стандартной парусной яхтой)...

А может лучше вместо парусов ветрогенератор поставить побольше и завести на винт?
Тогда можно будет и против ветра ходить и жить припеваючи в районе пассатов и гимор с их уборкой и настройкой поуменьшиться. 10 квт уже терпимо для неспешной скорости.

Если сломаю мачту так и сделаю. Цена вполне сопостовима. :-)

август 2013, Коневец... обрезаны винты ...
1500-5.6уз,2000-7.6уз, 2500-9.0уз(ход),3000-9.6, 3400-9.9,...1двиг=2500-7.6уз
2012год,=
1500-7уз, 2000-8.8уз, 2500-9.5уз, 3000-11узл, хол.ход -3.4уз,

Edited at 2013-11-11 03:19 pm (UTC)

  • 1
?

Log in

No account? Create an account