Владимиру Ленько - расчет гребного винта

По поводу программы ФриШип.
Как любая программа ФриШип лишь обрабатывает заложенные в нее данные по алгоритмам,
определенным разработчиками. Алгоритмов таких для определения конкретного показателя
бывает, как правило, несколько. К сожалению, автор программы далеко не всегда озвучивает
примененные алгоритмы. Применительно к ФШ например не ясно, каким образом считается
статика корабля. Хотя такое положение не критично, так как методов расчета по статике
не много (методы трапеций, по Чебышу, по Симпсону, и др), и все они выдают достаточную
для практики точность. Поэтому ФШ вполне можно не сомневаясь применять для расчетов
по статике и остойчивости на гладкой воде.
Что же касается определения сопротивления, как отправной точки для последующих
расчетов мощности и характеристик ГВ, при помощи ФШ, то это по большому счету
угадайка. Дело в том, для расчета сопротивления судна не существуют строгих математических
формул типа 2х2=4. Но существуют так называемые эмпирические формулы, основанные на
статистических данных. И конечно в таких формулах есть определенные допущения, и есть
определенные ограничения по применяемости к различным типам обводов. Например буксир,
грузовое судно и пр. Во ФШ заложено несколько таких формул. Но от того, что эти формулы
находятся в программе, их точность и достоверность выше не становиться. Не говоря
уже о субъективности в выборе конкретного метода.
Но переходя к нашим баранам, то есть к подбору винта к конкретному судну,
которое уже на воде, и которое успешно ходит, возникает естественный вопрос.
А что мешает определить сопротивление в натуре? Делов не много. Нужен буксировщик,
длинный буксирный конец, динамометр, гладкая вода, скоростимер (измеряющий скорость
относительно воды), терпение и усидчивость. А при наличие оттарированной трубки Пито
можно определить и характеристики попутного потока.
Наличие графика скорость-сопротивление есть отправная точка для достоверного расчета
гребного винта. И для Владимира задача расчета облегчается, и результат может быть более
достоверным. Хотя опыт и интуицию никто не отменял.
И непонятно, зачем от проверенной методики расчетов ГВ по Папмелю и Хейфицу переходить
к ВШ, в котором непонятен заложенный алгоритм. В конце концов, если хочется избавится
от банального сложения, умножения и пр., можно использовать Эксель.
 
Последнее редактирование:
Согласен - формулы в книжках, либо разные программы - надо знать на чём основаны и для чего применимы. Вот и пример - эмпирическая формула Папмеля для коэфф. попутного потока - у Хейфеца одна, у Басина со Степанюком - она же другая (исправленная, написано) - результаты отличаются сильно. Значит - разный был материал, по судам разных типов, и не для всех годятся эти формулы...
Что касается прямого замера сопротивления на натуре...Затратно как то. Кто-нибудь из любви к науке, может и проведёт такой эксперимент, но как массовое явление - точно не ожидается. Видимо, будем жить как и прежде: скорость прогнозировать по прототипу или пересчётом по проектным данным судна (когда известны). Коэфф. попутного потока - тоже опыт набирается... Хоть и болезненно
 
Владимир. К Вам просьба, не от меня, я ретранслятор. Просчитать винт.
Исходные данные:
Двигатель Тойота 2J.
Мощность 50лс при 2500 об/мин
Мкр max 14,5 кгм при 2200 об/мин
Мощность при 1600 об/мин 30лс
Предполагается эксплуатировать при 1500-1800 об/мин
Редуктор РРП-15-2 редукция переднего хода 2,13 Конечно слабоват, но другого нет и не будет.
Водоизмещение около 5000кг
Длина по КВЛ 9 м
Ширина 3 м
Осадка корпуса 0,6 м
Осадка с фальшкилем 1,2 м
Корпус шлюпочный
В настоящее время винт 15х12, легкий. Скорость 11,5 км/час, при каких оборотах точно сказать не могу.
Просьба просчитать с диаметром 460мм и оборотами 1600 об/мин.
 
Винт 15х12 не просто лёгкий, а совсем уж лёгкий. Но загрузить двигатель так, чтобы баланс мощностей уже при 1600 об/мин получался - другая крайность. Самый "тяжёлый" вариант винта я бы предложил 18х21 дюйм, если не округлять, а принять диаметр 460 мм, то шаг должен быть 530 мм. Винт позволит двигателю раскручиваться в пределе ок 1900 об/мин (мощность 37-38 л.с.). Кпд винта на этом режиме - 44% - обычные, привычные. При 1600 об/мин будет спокойная работа без перегрузки. На винт потребуется 22 примерно л.с. Кпд, естественно, выше - 51%. Скорость я назначил 13 км/ч. Если вдруг чуть больше получится - винт "полегчает". Точка на диаграмме выше оптимальной зоны. Пришлось задирать шаговое отношение, чтобы винт забрал желаемую мощность при заданном диаметре и частоте вращения.
 
Поправка, все таки максимальная скорость 9 узлов - в штиль переходили.
Но переходя к нашим баранам, то есть к подбору винта к конкретному судну,
которое уже на воде, и которое успешно ходит, возникает естественный вопрос.
А что мешает определить сопротивление в натуре? Делов не много. Нужен буксировщик,
длинный буксирный конец, динамометр, гладкая вода, скоростимер
Что касается прямого замера сопротивления на натуре
Буксировочное сопротивление
буксировочное сопротивление.JPG

Владимир, соответственно, подскажите на Ваш взгляд
1. Винт для 7 узлов при 480 оборотах на винте
2. Винт для 7,5 узлов при 480 оборотах на винте
И в 1, и во 2 максимальный диаметр винта 32 дюйма.
 
Как это ? Какой-то хитрый способ замерить упор каждого вала ? Или какой-то нехилый буксир таскал со скоростью выше 7 узлов ? Что за динамометр использовался и где установлен был ? Детали очень интересны !
Насчёт расчёта винтов: интересуют те, у которых баланс мощностей при заданных условиях ? Или нужно оставить запас, чтобы длительно работали двигатели при этом ? Расчёт чуть позднее, сегодня в гости по утрам
 
Как это ? Какой-то хитрый способ замерить упор каждого вала ? Или какой-то нехилый буксир таскал со скоростью выше 7 узлов ? Что за динамометр использовался и где установлен был ? Детали очень интересны !
На самом деле не сложная операция.
Таскал буксир на веревочке диаметром 32 мм, максимально разогнал до 7,2 узла.
Ветер был 3 м/с, динамометр 5 тонн висел на носу, на каждой скорости, через примерно равные промежутки времени, снимались пять точек, две крайние откидывались, три усреднялись.
Эта операция произведена по ветру и против ветра.
Насчёт расчёта винтов: интересуют те, у которых баланс мощностей при заданных условиях ? Или нужно оставить запас, чтобы длительно работали двигатели при этом ? Расчёт чуть позднее, сегодня в гости по утрам
Сейчас на указанном диапазоне винт снимает с двигателя примерно 100 сил, а двигатель при этих оборотах винта имеет номинальную нагрузку 200 сил - соответственно интересуют те, которые при заданных условиях, они же и обеспечат длительную эксплуатацию, так как запас приличный.
 
...Сейчас на указанном диапазоне винт снимает с двигателя примерно 100 сил, а двигатель при этих оборотах винта имеет номинальную нагрузку 200 сил - соответственно интересуют те, которые при заданных условиях, они же и обеспечат длительную эксплуатацию, так как запас приличный.
 
Сев в трамвай я сообразил, что мой вопрос поставлен неправильно - раз известен упор винтов (равный в сумме сопротивлению) и скорость - то мощность на винт этим уже определена. И возможности двигателя при заданных оборотах тоже известны по внешней характеристике. Сравниваем - будет виден запас (или недостаточность) мощности
 
Смотрю на кривую сопротивления и вижу так: при скорости 7 узлов - 920 кгс, при 7,5 узлах - 1150 кгс. Принимаю коэфф. попутного потока 0,24, как получилось обратным пересчётом по данным ходовых. Частота вращения винта 480 об/мин в обоих случаях. Расчёт дал такие параметры винтов: 32х23 дюйма и 32х26,5 дюймов (можно округлять в любую сторону). Кпд в обоих случаях близок к 52%. Мощность, отбираемая от каждого двигателя на винт получилась ок. 49 и 59 л.с. Ясно дело, недостачи мощности от двигателя не будет.
Вероятно, что проверенные практикой 32х25 дюймов и в данном случае - золотая середина. Мне всё-таки не понравилась идея подбирать винт по таким данным, потому что без доп. расчётов не предсказать - где будет точка баланса мощностей (предельно возможная частота вращения и мощность с данным винтом). Всё-таки никак без баланса, ничего не понятно
 
Спасибо большое.
потому что без доп. расчётов не предсказать - где будет точка баланса мощностей (предельно возможная частота вращения и мощность с данным винтом)
Тут просто, любой винт можно обкатать и менно до этой величины дефорсировать двигатель - уникальный случай, слишком мощность избыточная.
 
Проверил и винт 14х14. Практически равноценный 15х13. Максимальные обороты будут близки к 3000 в минуту. Я всё-таки самую малость дал "запас наоборот" - при 3000 об/мин мощность на винт 35-37 л.с. Хочется гарантированно 3000 получить - скидывайте по дюйму с каждого.
Отчёт. Поставил рекомендованный Вами винт, на 51 странице, 14х14. Максимальные обороты 2800, скорость 21,5км/ч. Ещё раз спасибо!
 
Нашёл с трудом #988 в этой теме про катер. Рад, что хорошее совпадение, но необычный и красивый тримаран хорошо ли здесь представлен ? И где ? Подробности конструкции и создания интересны
 
Нашёл с трудом #988 в этой теме про катер. Рад, что хорошее совпадение, но необычный и красивый тримаран хорошо ли здесь представлен ? И где ? Подробности конструкции и создания интересны
Слепил из стеклопластика в Камбодже. Конструкцией не вполне доволен, слегка переутяжелил.IMG_0298.JPGIMG_0419.JPG
 
Я думаю, надо в отдельной теме подробности. Вопросы встают один за другим. Обычно стеклопластик, когда серия и изготовлена архиполированная матрица. Здесь, кажись, другая технология ? Про Камбоджу тоже интересно
 
Владимир приветствую! У моего товарища имеется катер Адмиралтеец удлиненный в корме на 1-1,5 м. Крайнюю навигацию ходил с дизелем Д-243 и редуктором МА-142 1:2.Винт был подобран "на глаз" из нержавейки 4-х лопастной 660х451 (винт возможно подрезан).Крутился дизель с этим винтом до 2000 об/мин и скорость доходила до 17 км/с со слов хозяина,но шумность дизеля на таких оборота побудила к покупке другого дизеля. Сейчас Д-243 демонтирован вместе с редуктором и в МО катера установлен привезённый с Владивостока б/у турбовый дизель Yanmar 4LH-ST с редуктором 1:2,55.На дизеле есть шильдик 118 кВт,что соответствует 160л.с., 3000об/мин. К сожалению крутящий момент в интернете на этот дизель я не нашёл, Так же по случаю в Краснодаре куплен новый винт левого вращения от катера "Бекас" диаметр 720 и шаг 654. Большая просьба посчитать подойдёт ли хоть приблизительно винт 720х654 под дизель Янмар с редукцией 2,55, винт 660х451 наверняка будет очень легким ? Если эти оба винта не подходят,то какой винт ВЫ бы Владимир рекомендовали...до 3000об/мин дизель крутить не будут,а вот 2500-2600-возможно,т.е максиальный крейсерский ход будет на 2500-2600об/мин.
 

Вложения

  • 1512357358037_default.jpg
    1512357358037_default.jpg
    202.9 КБ · Просмотры: 377
Винт 660х451 оказался вполне подходящим. Поначалу я подставил желаемые 2600 об/мин и считал, что двигатель может отдать до 139 л.с. (пропорционально оборотам). При 2600 об/мин винт потребовал бы 120 л.с. с учётом поправки, что лопастей 4, а не 3, как в диаграмме. Казалось бы - "лёгкий" ? Дай-ка я подставлю номинальные 3000 об/мин. И мощность на винт становится уже 200 л.с. Стало быть, баланс мощностей будет чуть выше 2600 об/мин, но меньше, чем при 3000 об/мин. На мой взгляд - то, что надо. Дальше практика подскажет. Если захочется винт "потяжелее" - нержавейку ведь сваривать можно. Если нарастить каждую лопасть на 20-30 мм, то предельные обороты двигателя получатся примерно 2400-2600 в минуту. Я бы не стал сразу бросаться к аппарату. Попробовал бы как есть 660х451.
Рассчитывал и обрезанный вариант - 660х654 - при 2600 об/мин двигателя винт захотел бы больше 250 л.с. (это ещё без поправки). Чтобы рассчитать возможности установки с винтом 720х654 или обрезанным тем же винтом надо внешнюю характеристику двигателя видеть. "Пропорционально оборотам" - неточно, коль далеко от номинала двигателя работа будет.
Да ! Подставлял в расчёт знакомый мне бронзовый 4х лопастной 660х515 винт от спасательно-буксирного катера ВМФ (проект не помню, открытый катер с двухвальной установкой, винты в насадках). Он тоже неплохо подходит и "остановит" двигатель на 2400-2500 об/мин. Минус - малый диаметр отверстия в ступице - 40 мм, конусность 1:15. Винт - эквивалент наваренному до 720 мм нынешнему с шагом 451 мм. Последний чуть выпадает ниже оптимальной зоны диаграммы - слишком малое шаговое отношение. Но по кпд за счёт большего диаметра даже чуть лучше - 54% против 52,5%. На практике - одинаково
 
Последнее редактирование:
Спасибо Владимир за быстрый ответ ! Не я,не хозяин катера не ожидали,что винт 660х451 будет подходящим. Значит так и оставим его на валу,но винт 720х654 отдадим в токарку для подгонки конуса. По теплу сделаем ходовые,лишь дизель с редуктором из Владивостока не подкинули сюрпризов.
 
В связи с необходимостью скоротать время до похода в гости/театр нашёл график на двигатель из семейства Yanmar 4LH с такой же максимальной мощностью и оборотами (там даже 3300 макс. обороты, но мощность одинакова при 3000 и 3300). Максимальный крутящий момент бывает при 2600 об/мин. Обычно хочется, чтобы винт не "останавливал" двигатель ниже этой оптимальной точки. С винтом 720х654 явно так не получится, потому решил проверить более скромную точку - 2200 об/мин. при которых можно выжать 110 л.с. Но винту и это не под силу - при таких оборотах двигателя надо чуть больше 200 л.с. Большая разница ! Вывод: винт 720х654 чересчур "тяжёлый", ставить его без подрезания - вряд ли понравятся последствия. Решайте - растачивать дыру в ступице или продавать этот винт или растачивать и обрезать сразу...
 
Верх