Владимиру Ленько - расчет гребного винта

Спасибо, Владимир.

Может, и правда, лучше купить и не париться.
 
Владимир, приветствую! Добрался до книжки. Пишу характеристики двигателя и редуктора. А так же свои наблюдения по скорости.
Мотор Андория SW400. 6 цилиндров. Объем 6540. Мощность 100 л.с при 2400 об/мин, максимальный крутящий момент 407Нм при 1600 об/мин. Передаточное отношение редуктора - 2. Винт в кольцевой насадке. Шаг и диаметр неизвестно. Катер - Адмиралец, удлинена корма, длина по ватерлинии 13,5-14 м (точнее не смог померить).
При эксплуатации скоростные характеристики следующие. Измерения сделаны по стоячей воде. Примем погрешность +- 0,25 км/ч.
700 об/мин - 10 км/ч
800 об/мин - 11 км/ч
900 об/мин - 12 км/ч
1000 об/мин - 13 км/ч
1100 об/мин - 14 км/ч
1200 об/мин - 15 км/ч
1300 об/мин - 15,6 км/ч
1400 об/мин - 16,3 км/ч
1500 об/мин - 17 км/ч
1600 об/мин - 17,6 км/ч и больше никак
При оборотах свыше 1400 появляется черный дым и не исчезает. До 1400 идет без черного дыма. Причем обороты 1600 достигаются легко. Как тронулся, можно ручку вперед и уже через считанные секунды 1600 оборотов, и катер разгоняется быстро. При включении хода с состояния покоя катер ускоряется достаточно быстро и на ХХ при 700 об/мин достигает 10 км/ч быстро.
По ощущениям ходить комфортно до 1200 об/мин. управляемость и уровень шума не напрягает. Если бежать быстрее, субъективное ощущение что управляемость становиться похуже, штурвал тяжелеет.
Ну и вопрос связанный с этим. Понимаю что винт тяжеловат. Так же понимаю что быстрее ходить вряд ли получится - пострадает экономичность.
Ходить и не париться, или присматривать потихоньку более легкий винт?
Выложу фото насадки. Зазор между винтом и насадкой не более 3 мм.
 

Вложения

  • 0_65eb1_ee433239_L.jpg
    0_65eb1_ee433239_L.jpg
    67.4 КБ · Просмотры: 582
  • DSC_0774.jpg
    DSC_0774.jpg
    142.7 КБ · Просмотры: 576
Владимир, приветствую! Добрался до книжки. Пишу характеристики двигателя и редуктора. А так же свои наблюдения по скорости.
Мотор Андория SW400. 6 цилиндров. Объем 6540. Мощность 100 л.с при 2400 об/мин, максимальный крутящий момент 407Нм при 1600 об/мин. Передаточное отношение редуктора - 2. Винт в кольцевой насадке. Шаг и диаметр неизвестно. Катер - Адмиралец, удлинена корма, длина по ватерлинии 13,5-14 м (точнее не смог померить).
При эксплуатации скоростные характеристики следующие. Измерения сделаны по стоячей воде. Примем погрешность +- 0,25 км/ч.
700 об/мин - 10 км/ч
800 об/мин - 11 км/ч
900 об/мин - 12 км/ч
1000 об/мин - 13 км/ч
1100 об/мин - 14 км/ч
1200 об/мин - 15 км/ч
1300 об/мин - 15,6 км/ч
1400 об/мин - 16,3 км/ч
1500 об/мин - 17 км/ч
1600 об/мин - 17,6 км/ч и больше никак
При оборотах свыше 1400 появляется черный дым и не исчезает. До 1400 идет без черного дыма. Причем обороты 1600 достигаются легко. Как тронулся, можно ручку вперед и уже через считанные секунды 1600 оборотов, и катер разгоняется быстро. При включении хода с состояния покоя катер ускоряется достаточно быстро и на ХХ при 700 об/мин достигает 10 км/ч быстро.
По ощущениям ходить комфортно до 1200 об/мин. управляемость и уровень шума не напрягает. Если бежать быстрее, субъективное ощущение что управляемость становиться похуже, штурвал тяжелеет.
Ну и вопрос связанный с этим. Понимаю что винт тяжеловат. Так же понимаю что быстрее ходить вряд ли получится - пострадает экономичность.
Ходить и не париться, или присматривать потихоньку более легкий винт?
Выложу фото насадки. Зазор между винтом и насадкой не более 3 мм.

У каждого свои привычки. Для меня скорость 15-16 км/ч - просто огромная, поскольку хожу 12 как правило, максимум - 13 км/ч. Если хочется выжать максимальную мощность двигателя и получить 18-19 км/ч - подберу соответствующий винт (параметры винта точнее). Только - без насадки.
Второй раз в жизни вижу Адмиралец с винтом в насадке. Придумал версию, что так пытались приспособить штатный винт к работе с повышенной частотой вращения после смены 3Д6 на другой двигатель. Насадка делает винт "легче", без неё подрезание винта по диаметру ну совсем бы неприличное потребовалось...
Если стремиться к оптимуму, насадка не нужна для столь быстроходных катеров. Её диапазон применения - малые скорости движения и высокая нагрузка на винт. Буксиры, например...
Кстати, катер не Питерского происхождения ? Тот, который я видел каждый день в родном клубе - с деревянной надстройкой, покрытой стеклопластиком, и вход - сдвижная дверь только с одного борта (планировочный фокус, который и я применил и считаю оправданным)
 
У каждого свои привычки. Для меня скорость 15-16 км/ч - просто огромная, поскольку хожу 12 как правило, максимум - 13 км/ч. Если хочется выжать максимальную мощность двигателя и получить 18-19 км/ч - подберу соответствующий винт (параметры винта точнее). Только - без насадки.
Второй раз в жизни вижу Адмиралец с винтом в насадке. Придумал версию, что так пытались приспособить штатный винт к работе с повышенной частотой вращения после смены 3Д6 на другой двигатель. Насадка делает винт "легче", без неё подрезание винта по диаметру ну совсем бы неприличное потребовалось...
Если стремиться к оптимуму, насадка не нужна для столь быстроходных катеров. Её диапазон применения - малые скорости движения и высокая нагрузка на винт. Буксиры, например...
Кстати, катер не Питерского происхождения ? Тот, который я видел каждый день в родном клубе - с деревянной надстройкой, покрытой стеклопластиком, и вход - сдвижная дверь только с одного борта (планировочный фокус, который и я применил и считаю оправданным)
Насадка - если посмотреть сечение, то похожа на крыло самолёта. То есть профилированная.
Да. Катер из Питера. Мы о нем с вами говорили. Это он и есть. Надстройка ламинированная фанера на стальном каркасе. Для меня не на последнем месте стоит экономичность. Сам хожу до 1200 об. Выше только при обгон. У нас тут речка. против течения 12,по течению 16 в среднем. На сколько я знаю 3Д6 имеет редукцию 2,т.е как у меня. Скорость 18-19 км в час считаю для него не экономичной. Да и волна уже не хорошая появляется. Хотя фиг знает. По крайней мере что мне удалось понять, скорость зависит только от оборотов. Волна, ветер (встречные) особо скорость не снижают.
Очень хотелось бы услышать какой бы винт был бы наиболее эффективен на данном катере.
Конечно ещё играло состояние корпуса. Необрастайки за столько лет стояния облупилась и стала похожа на наждачку.
 
Последнее редактирование модератором:
Спасибо! Часовой расход наверно от оборотов будет зависеть?
 
Для ВМГ & Co. Исходные данные:
- первый двигатель 60 л.с. при 4000 об/мин, макс. крутящий - 124 Нм при 2200 об/мин. Ему я назначил ограничение - 51,5 л.с при 3500 об/мин (по характеристике);
- второй двигатель 75 л.с. при 4600 об/мин, 126 НМ при 3550 об/мин. Ограничение до 68,5 л.с. при 4000 об/мин (линейная интерполяция по 2 точкам).
В первом случае могу рекомендовать винты 19х13 или 19х14 дюймов. Если заказывать по каталогу, можно экономии ради выбрать равноценные винты 18Х15 или 18х16 дюймов.
Во втором случае подойдёт винт 18х14 дюймов. Если изготавливать - шаг одинаков с винтом 19х14.

Владимир,
а не могли бы вы прикинуть окончательно, какой будет КПД для таких наших маленьких винтов?

Не увеличится ли он, скажем, при переходе на 20 дюймов и меньший шаг?
 
Спасибо! Часовой расход наверно от оборотов будет зависеть?

Точнее - от мощности на винт, а та - от оборотов. Винтовая характеристика - кубическая парабола. Обороты прибавили вдвое - мощность извольте в 8 раз увеличить. Но удельный расход топлива, говорят, непостоянный. Крайний случай - если двигатель работает на холостом ходу, мощность ноль, а топливо всё равно расходуется... Зависимость часового расхода топлива от оборотов более сложной получится.
Винт можно было бы поставить, скажем, 24х17 дюймов, чтобы позволял двигателю раскручиваться почти до номинала. Надо ли ? Режим 1600 об/мин при предельной загрузке дизеля - это уже 92,5 л.с. мощности (соответствует макс. крутящему моменту). Заметна ли будет прибавка в скорости, если выжать все 100 л.с.? Наверное, не очень. Для экономичности "тяжёлый" винт благоприятнее "нормального" - на крейсерском ходу режим работы дизеля получается благоприятнее (лучше загружен).
Рассуждения вслух. Если бы характеристика установленного дизеля не была столь пологой - посоветовал бы ставить "нормальный" винт. Для Адмиральца 100 л.с. - не избыточная мощность. Обводы позволяют потратить её на быстрый ход
 
Винт можно было бы поставить, скажем, 24х17 дюймов, чтобы позволял двигателю раскручиваться почти до номинала. Надо ли ? Режим 1600 об/мин при предельной загрузке дизеля - это уже 92,5 л.с. мощности (соответствует макс. крутящему моменту). Заметна ли будет прибавка в скорости, если выжать все 100 л.с.? Наверное, не очень. Для экономичности "тяжёлый" винт благоприятнее "нормального" - на крейсерском ходу режим работы дизеля получается благоприятнее (лучше загружен).
Рассуждения вслух. Если бы характеристика установленного дизеля не была столь пологой - посоветовал бы ставить "нормальный" винт. Для Адмиральца 100 л.с. - не избыточная мощность. Обводы позволяют потратить её на быстрый ход
Т.е. смысла заморачиваться с "нормальным" винтом нет? А если и заморачиваться, то ради экономичности поставить вместо 24х17, например 24х18. А 24х17 для того что бы выжать из двигателя максимальную мощность, но на крейсерском ходу двигатель будет недогружен. Я правильно понял?
 
И, простите еще за один вопрос. Я всегда думал , что пологая характеристика двигателя это когда мах момент и мах мощность достигаются при близких оборотах, у меня не так. Nмах 1600 об, Pмах 2400 об.
 
Владимир,
а не могли бы вы прикинуть окончательно, какой будет КПД для таких наших маленьких винтов?

Не увеличится ли он, скажем, при переходе на 20 дюймов и меньший шаг?
Владимир , какой будет макс упор , тоже интересно ?
 
Т.е. смысла заморачиваться с "нормальным" винтом нет? А если и заморачиваться, то ради экономичности поставить вместо 24х17, например 24х18. А 24х17 для того что бы выжать из двигателя максимальную мощность, но на крейсерском ходу двигатель будет недогружен. Я правильно понял?

24х17 я принял уже с запасом, только бы не лёгкий: баланс мощностей д.б. при 2200 об/мин. Принимать более "тяжёлый" - приближаемся к тому, что есть сейчас + затраты немалые на винт.
На всех ходах, кроме максимально достижимого (когда баланс мощностей двигателя и винта) - получается недогрузка двигателя. У Баадера есть график, на котором виден "резерв мощности" на всех частичных нагрузках. Когда винт "тяжёлый" - баланс мощностей достигается при меньших оборотах, а на крейсерской скорости уменьшается этот "резерв". Двигатель работает ближе к своей внешней характеристике.
 
И, простите еще за один вопрос. Я всегда думал , что пологая характеристика двигателя это когда мах момент и мах мощность достигаются при близких оборотах, у меня не так. Nмах 1600 об, Pмах 2400 об.

Если нанести три известные точки: обороты 0 - мощность 0; обороты 1600 - мощность 92,5 л.с.; обороты 2400 - мощность 100 л.с. и провести кривую через них - правая половина этой кривой чуть ли не горизонталь - поднимается медленно в гору. Вот я и назвал её "пологой"
 
Владимир здравствуйте ! В книге Х. Баадера "Разъездные туристические и спортивные катера" есть табличка где если вместо 3-х лопастного винта используется винт с другим числом лопастей,то рекомендуется незначительно изменить диаметр по отношению к 3-х лопастному винту. Для 4-х лопастного рекомендует уменьшить диаметр на 2,5%. Т.е. если буду ставить 660 мм 4-х лопастной,то нужно будет его подрезать (если после ходовых будет слишком тяжёл) до 643,5 мм. Опять же четвёртая лопасть добавляет упор на 9,5-9,7 % .Получается шаг на устанавливаемом 4-х лопастном винте 25 дюймов+ 9,5% получаем шаг округленно 27 дюймов. Подскажите ,я правильно рассуждаю? Просто интересно в этом разобраться. Многие ставят любые винты и ходят чуть выше холостых и их это устраивает.Я же хочу найти "золотую середину". С уважением:eek:.
 
Владимир,
а не могли бы вы прикинуть окончательно, какой будет КПД для таких наших маленьких винтов?

Не увеличится ли он, скажем, при переходе на 20 дюймов и меньший шаг?

Делая расчёты я всегда выбираю параметры винта в зоне, где кпд максимальный. Когда это невозможно (например, диаметр ограничен и обороты винта недостаточны) - то говорю об этом отдельно. Мне самому как раз и пришлось мириться с потерей кпд - приспичило купить фирменный винт, а макс. диаметр у них 24 дюйма. Задрал шаг, выскочив выше оптимальной зоны.
В пределах полосы на диаграмме, где находятся оптимальные винты, кпд практически не меняется. Можно чуть увеличить диаметр и шаг уменьшить, можно - наоборот. Кпд не изменится.
Иногда случалось забредать в нижнюю часть диаграммы, когда совсем малые нагрузки на винт - большой диаметр и малый шаг - кпд падает ! Для себя придумал версию: дескать, начинает сказываться взаимное влияние лопастей - когда они работают не в свободной воде, а в возмущённом следе от соседки. За достоверность - не ручаюсь. Но диаграмма не врёт - получена в результате испытаний моделей винтов.

Первый вариант расчёта выкидываем - неправильные исходные данные.
Во втором - кпд составляет 42-42,5%. Вся наша водоизмещающая братия обычно укладывается в 40-50%. Рекордсмены - ходкие катера, вроде "Шведа" или "Прайда" - у них 60 примерно%. Ярославец, помнится - столько же.

Да ! Если покупать у фирмачей - цена сильно зависит от диаметра. Потому, экономии ради, может и наоборот поступить - диаметр чуть уменьшить, шаг увеличить, не пожертвовав кпд. Сейчас точки ближе к нижней границе оптимальной зоны. Так что - резерв в снижении диаметра есть
 
Последнее редактирование модератором:
Владимир здравствуйте ! В книге Х. Баадера "Разъездные туристические и спортивные катера" есть табличка где если вместо 3-х лопастного винта используется винт с другим числом лопастей,то рекомендуется незначительно изменить диаметр по отношению к 3-х лопастному винту. Для 4-х лопастного рекомендует уменьшить диаметр на 2,5%. Т.е. если буду ставить 660 мм 4-х лопастной,то нужно будет его подрезать (если после ходовых будет слишком тяжёл) до 643,5 мм. Опять же четвёртая лопасть добавляет упор на 9,5-9,7 % .Получается шаг на устанавливаемом 4-х лопастном винте 25 дюймов+ 9,5% получаем шаг округленно 27 дюймов. Подскажите ,я правильно рассуждаю? Просто интересно в этом разобраться. Многие ставят любые винты и ходят чуть выше холостых и их это устраивает.Я же хочу найти "золотую середину". С уважением:eek:.

Оценка Баадера хорошо совпадает с поправкой к упору 9,5-9,7%. В формуле упора диаметр винта в 4 степени. Уменьшили на 2,5% диаметр - т.е. новый 0,975 от прежнего, возвели в 4 степень - примерно 0,9 получается. Т.е. упор уменьшился на 10%, компенсированы "лишние" 9,5-9,7%.
На диаграмме коэффициент упора пропорционален шаговому отношению (H/D). Выходит, можно так считать, что шаг как бы прибавляется.

Откуда взялись эти 9,5%: Популярные диаграммы составлены для трёхлопастных винтов с дисковым отношением 0,55, 0,8 и 1,0. Чтобы скорректировать данные для других винтов - Хейфец приводит формулы пересчёта. Для коэффициента упора - корень кубический из отношения число лопастей диаграммное * дисковое отн. диаграммное/число лопастей фактическое*дисковое фактическое. Коэффциент упора диаграммный надо разделить на эту поправку. Подставьте одинаковое дисковое - получите прибавку 9,5% к коэфф. упора.
Для кпд тоже вводятся поправки: 1+0,1(дисковое диаграммное минус дисковое фактическое). Кпд диаграммный умножают на эту поправку. Тут число лопастей почему-то не учитывается...
Был прецедент, когда я рассчитывал для нашего кругосветного путешественника двухлопастной винт с узкими лопастями (малое дисковое) и воспользовался имеющимися диаграммами+поправки. А после он мне показал диаграмму для двухлопастных винтов... Результат сильно отличался ! Конечно, я согласился, что правильнее было пользоваться последней, более подходящей диаграммой.

Будь что будет ! Винт куплен, практика рассудит. Надеюсь, ошибки сложатся благоприятно и результат понравится :)
 
Оценка Баадера хорошо совпадает с поправкой к упору 9,5-9,7%. В формуле упора диаметр винта в 4 степени. Уменьшили на 2,5% диаметр - т.е. новый 0,975 от прежнего, возвели в 4 степень - примерно 0,9 получается. Т.е. упор уменьшился на 10%, компенсированы "лишние" 9,5-9,7%.
На диаграмме коэффициент упора пропорционален шаговому отношению (H/D). Выходит, можно так считать, что шаг как бы прибавляется.

Откуда взялись эти 9,5%: Популярные диаграммы составлены для трёхлопастных винтов с дисковым отношением 0,55, 0,8 и 1,0. Чтобы скорректировать данные для других винтов - Хейфец приводит формулы пересчёта. Для коэффициента упора - корень кубический из отношения число лопастей диаграммное * дисковое отн. диаграммное/число лопастей фактическое*дисковое фактическое. Коэффциент упора диаграммный надо разделить на эту поправку. Подставьте одинаковое дисковое - получите прибавку 9,5% к коэфф. упора.
Для кпд тоже вводятся поправки: 1+0,1(дисковое диаграммное минус дисковое фактическое). Кпд диаграммный умножают на эту поправку. Тут число лопастей почему-то не учитывается...
Был прецедент, когда я рассчитывал для нашего кругосветного путешественника двухлопастной винт с узкими лопастями (малое дисковое) и воспользовался имеющимися диаграммами+поправки. А после он мне показал диаграмму для двухлопастных винтов... Результат сильно отличался ! Конечно, я согласился, что правильнее было пользоваться последней, более подходящей диаграммой.

Будь что будет ! Винт куплен, практика рассудит. Надеюсь, ошибки сложатся благоприятно и результат понравится :)

Да уж:be:.Так просто не разберёшься со всеми расчётами.:be: Тут нужен опыт.имхо. Спасибо Владимир за быстрый ответ и ваши расчёты.
 
Верх