Переоборудование лодки, используя калькулятор для расчета скорости
Технические характеристики лодки:
Тип лодки: катамаран Heavenly Twins 27 футов
Длина по ватерлинии: 21,5 футов
Максимальное водоизмещение: 7250 фунтов
Водоизмещение на момент переоборудования: 6000 фунтов (приблизительно)
Начальные расчеты
Используя формулу Дэвида Герра, я вычислил с приведенными выше характеристиками, что судно имеет теоретический коэффициент SL 1.37, в отличии от традиционного 1.34 для однокорпусных судов. Причина, по которой эта лодка может реально выйти на скорость выше традиционной скорости водоизмещающего корпуса, заключается в том, что она легче типовой однокорпусной. Это дает максимально возможную скорость корпуса 6.33 узла. Однако для этой скорости требуется около 17 л.с.
Перевести скорость в узлах в километры
Глядя на диаграмму требуемой мощности (калькулятора скорости корпуса), первое, что бросается в глаза — это то, что требуемая мощность увеличивается почти экспоненциально с увеличением скорости. Например, для 5-6 узлов (88% максимальной скорости) требуется всего 10л.с.! Чтобы получить оставшиеся 20% максимальной скорости, нам нужно увеличить мощность более чем в два раза, что вряд ли того стоит. Но это, конечно, зависит от конкретного применения и требований владельца. Однако по ряду причин в моем случае в этом нет необходимости.
Установленный прежним владельцем, мотор
Не знаю, о чем думали, и кто устанавливал мотор, но это почти идеальный пример того, как не следует делать. Двигатель установлен неправильно, винт подобран совершенно не тот. Обычный двухтактный подвесной мотор мощностью 30 л.с. В результате получилась крайне неэффективная и проблемная установка. Двигатель с мощностью в одну треть и с расходом в четверть от установленного мотора, дает ту же максимальную скорость! И все это только из-за более подходящего передаточного числа (более медленный подвесной двигатель) и правильно подобранного гребного винта.
Выбор двигателя
Расчетами я определил, что для моего применения достаточно двигателя мощностью 10 л.с.. Причины, по которым я решил не устанавливать двигатель мощностью в 20 л.с. заключаются в следующем: во-первых, будучи катамараном, лодка очень чувствительна к весу и я не хотел бы иметь лишние 100 фунтов в двигателе на 20 л.с. и лишний вес дополнительного топлива. Конечно, кто скажет, что дополнительные 10 лошадей нужны для безопасности и можно поставить двигатель на 20 л.с. и использовать его в половину, но тогда винт будет неэффективен при 10 л.с., потому что он будет рассчитан на мощность двигателя в 20 л.с. ну и потом, если бы у меня был такой мотор, я бы наверное его и поставил.
Во-вторых, мне удалось найти старенький тяговитый, но в отличном состоянии и по хорошей по цене четырехтактный Yamaha 9.9 л.с.
Высокая тяга на подвесном моторе сыграла в этом случае решающую роль, просто из-за более низкой скорости вала, которую он обеспечивает, можно использовать гребной винт большего размера и более эффективный. Стандартный двухтактный двигатель и этот покажут очень разные результаты. При скорости около 35 узлов, на которой большинство из нас чаще всего ходят, чем больше, тем лучше… Другими словами, гребной винт большего диаметра более эффективен, но для поворота такого винта потребуется более низкое передаточное число, т.е. более медленный вал. Учитывая, что на водоизмещающих корпусах эффективность гребных винтов составляет ~55%, а часто и меньше, диаметр гребного винта является самым важным фактором, определяющим общую эффективность.
В наши дни основные производители подвесных двигателей оценивают мощность на валу, поэтому мне не нужно компенсировать потери на трение в коробке передач или противодавление выхлопных газов, как в случае с дизелем. Этот двигатель 9.9HT должен дать мне около 10 л.с. на валу SHP (мощность на валу — shaft horsepower)
Выбор гребного винта
Используя диаграммы Bbp-Delta, полученные для гребных винтов разных размеров, я могу определить, достаточно ли стандартного подвесного гребного винта или мне нужно найти более точное соответствие. Стандартный винт имеет диаметр 11.25” и шаг 9.75”. Во-первых скорость скорость продвижения гребного винта отличается от скорости лодки по воде. При трении корпуса лодки с водой, корпус увлекает за собой воду, и гребной винт движется по воде медленнее лодки. Фактор следа можно рассчитать по блочному коэффициенту. Однако в этом случае гребной винт находится ниже центральной кабины между корпусами, а не за корпусом, поэтому он будет двигаться со скоростью намного ближе к скорости лодки по воде. Наверное, около 99%? Используя коэффициент мощности и коэффициент шага на диаграммах Bp-Delta, имеем эффективность около 45% и скорость примерно 5.5 узлов, что не плохо, но не оптимально. Как всегда, лучше использовать винт большего диаметра и меньшую скорость вращения вала, но поскольку это подвесной двигатель, замена редуктора невозможна. Вдобавок винт имеет слишком большой шаг, поэтому кривая мощности воздушного винта будет пересекать кривую мощности двигателя примерно на 90%, что означает, что шаг фактически снизит максимальные обороты, несколько перегружая двигатель. Но это самый близкий вариант, доступный от Yamaha для этого мотора, так что он должен подойти и результаты будут удовлетворительные.
Полевые испытания
Результаты испытаний многообещающие с текущим водоизмещением около 6000 фунтов в солнечное утро с ветром в гавани Энсенада
- Мощность ½ (5л.с.) – 4.6 узла
- Мощность (7.5 л.с.) – 5.4 узла
- Полная мощность (10 л.с.) – 5.8 узлов
Расчеты с использованием калькулятора лодки с расчетным текущим водоизмещением 6000 фунтов довольно близки к 4.6, 5.35 и 5.83 узла соответственно. В расчетах предполагается, что эффективность винта составляет 55%. Полностью загруженная, она должна развивать максимальную скорость около 5.5 узлов.
Перевод. Автор оригинального текста