0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лодка на воздушной тяге (на двигателях 775)

Конструкторам и строителям лодок с воздушными винтами

Не часто встретишь лодку, движимую воздушным винтом. И это неудивительно — плотность воздуха в 840 раз меньше воды. А поскольку как гребной водяной, так и воздушный винт работают на реактивном принципе, то тяга и эффективность воздушного винта зависят главным образом от того, какая масса воздуха и с каким ускорением отбрасывается назад. Чем больше эта масса и чем выше скорость потока воздуха за винтом, тем большую тягу развивает движитель. Потому-то и приходится воздушный винт делать намного большего диаметра, чем водяной, и сообщать гораздо более высокую частоту вращения, чтобы получить сравнимую тягу. И даже при этом конструкторам катеров с воздушными винтами редко удается добиться достаточно высокого коэффициента полезного действия движителя.

Кроме сравнительно низкой эффективности и больших габаритов воздушные винты имеют и другие недостатки. Так, их работа сопровождается повышенной шумностью, а винт необходимо защищать решеткой и надежным ограждением, чтобы исключить возможность травмировании водителя или пассажиров. И тем не менее в ряде случаев именно воздушный винт может оказаться самым удобным, если не единственным, вариантом движителя для катера. Речь идет о мелководных или заросших водорослями реках И озерах, где не пройти даже водометному катеру.

Предлагаемая ниже статья Ю. В. Шукевича адресуется прежде всего самодеятельным конструкторам и строителям лодок с воздушными винтами. В ней автор делится своим опытом подбора винта к небольшой мотолодке, а также приводит заимствованные им из ряда других источников материалы по ориентировочному расчету воздушного винта и конструированию его профиля.

Следует заметить, что воздушные винты могут применяться не только на быстроходных глиссирующих лодках.

Например, двигатель мощностью 3 л. с. с воздушным винтом D=1,4 м дает тягу около 20 кг. Такой тяги вполне достаточно, чтобы сообщить легкой лодке скорость 10—15 км/ч, поэтому для небольших водоизмещающих лодок или катамаранов, там где нужна хорошая проходимость, вполне возможна установка маломощных моторов с воздушным винтом. К тому же изготовить небольшой винт фиксированного шага с установкой его непосредственно на вал двигателя гораздо проще, чем, например, водомет, а проходимость лодки будет, конечно, лучше.

Для постройки мотолодки (рис. 1) я применил обводы типа морских саней, один из проектов которых был опубликован в 13-м номере (рис. 2). Корпус длиной 4,0 м и шириной 1,4 м построен на шпангоутах из 10-миллиметровой фанеры и продольном наборе из сосновых реек. Обшивка днища из фанеры БП-1 толщиной 3,5 мм, борта — толщиной 2,5 мм. Корпус оклеен снаружи стеклотканью на эпоксидной смоле. В носу и в корме вклеены блоки пенопласта.

Запланированный двигатель от мотоцикла «М-62» достать не удалось. Пришлось собирать его из деталей двигателя ИЖ «Планета» и мотопомпы МП-800. Мощность этого агрегата составила около 30 л. с., вес в сборе 42 кг.

Корпус подшипников вала воздушного винта, сам вал и втулка переделаны из соответствующих деталей хвостового винта вертолета «МИ-1», отслуживших свой срок. Лопасти винта я изготовил из сосны и оклеил их капроном на смоле ЭД-5. Винт диаметром 1,7 м реверсивный, изменяемого шага. Передача на винт от двигателя осуществляется цепью от мотоцикла «ИЖ-56». Двигатель и привод воздушного винта установлены на раме из хромансиловых труб.

Поскольку в конструкции были использованы уже готовые детали, рассчитанные на значительно большие мощности, общий вес установки оказался довольно велик — около 100 кг. Для упрощения топливной системы на раму винта пришлось также вынести и расходный 15-литровый бензобак (рис. 3, 4).

При обкатке двигателя была замерена тяга винта на месте — при открытии дросселя на 2/3 она оказалась равной 80 кг.

Лодка была испытана на озере Кенон. На полном ходу она проходила через сплошные заросли камыша и травы (скорость от этого не падала), шла вдоль берега по глубине 8—10 см, не задевая дна. Лодка неплохо шла и по довольно высокой волне, на режиме глиссирования хорошо управлялась, скорость с одним водителем достигала 45 км/ч, с двумя пассажирами — 42 км/ч.

К воде лодка доставлялась на прицепе за мотоциклом. Если запустить двигатель лодки на прицепе, то она легко толкает впереди себя мотоцикл с коляской. Так что и по льду она должна идти так же легко.

Выявились и недостатки конструкции. Сильно вибрировала на ходу цепь (число оборотов звездочки составило около 5000 об/мин), недостаточно эффективным оказался водяной руль, особенно при малой скорости лодки. За зиму была заменена цепь клиноременной передачей, которая работает бесшумно и выдерживает большие обороты. Для повышения тяги вокруг винта была установлена профилированная насадка с зазором 6 мм. Однако прироста тяги она не дала, при уменьшении же зазора до 2 мм на переходных режимах двигателя кольцо начинало вибрировать и винт задевал его. В будущем предполагается повысить тягу винта, увеличив его диаметр и установив редуктор. Однако и полученные результаты можно считать неплохими. Скорость 45 км/ч при полной нагрузке в 280—300 кг и хорошая проходимость вполне окупают усилия, затраченные на постройку.

Читать еще:  Модель магнитно-гравитационного двигателя

Основная трудность, с которой может столкнуться строитель такой мотолодки, — это расчет воздушного винта. Ниже приводится ряд практических рекомендаций по подбору основных элементов воздушных винтов, заимствованных из ряда источников (перечень их приводится в конце статьи).

Диаметр винта

Желание получить наибольшую тягу и к. п. д. винта заставляет использовать винты большого диаметра или увеличивать число оборотов. Но и тот и другой путь имеют свои пределы: увеличение диаметра, как правило, ограничивается конструктивными соображениями (например, нежелательно, чтобы кромки лопастей выступали за габарит ширины лодки), а при увеличении оборотов окружные скорости концов лопастей приближаются к значению скорости звука и к. п. д. винта резко снижается. При этом критической частоты вращения деревянные винты достигают быстрее, чем металлические (рис. 6 и 7).

Увеличение диаметра ухудшает также остойчивость мотолодки, ее проходимость по камышам и тростнику, снижает мореходность, увеличивает габариты установки и вес.

Обычно диаметры воздушных винтов даже при мощном двигателе не превышают 2,5 м. Для определения диаметра винта можно воспользоваться формулой:

где Wк — окружная скорость конца лопасти, м/с;
nв — число оборотов винта в мин;
N — мощность двигателя, л. с.;
n — число оборотов винта в сек.

Повысить силу тяги можно и без увеличения диаметра, увеличив число лопастей до 3 и даже 4. Правда, к. п. д. многолопастных винтов из-за работы лопастей в более возмущенном потоке несколько снижается. При расчете многолопастного винта вводят поправочный коэффициент k2=0,9.

Для расчета диаметра двухлопастного винта с лопастями нормальной ширины коэффициент k2=1,0 (при bmax=0,08÷0,09); двухлопастного винта с узкими лопастями k2=1,1 (bmax=0,06÷0,07); щелевого двухлопастного винта с очень широкими лопастями k2=0,14÷0,2 (всюду bmax=bmax/D; bmax — максимальная ширина лопасти).

Форма и размеры поперечного сечения лопасти

Наиболее часто для воздушных винтов применяют плоско-выпуклые сегментные и авиационные профили. Основными геометрическими характеристиками профилей являются величина хорды b и толщина профиля С (рис. 8). Относительной толщиной профиля называется отношение c=C/b; профили бывают: толстые (c=0,21÷0,15), средние (c=0,12÷0,1) и тонкие (c 0,12 будут иметь меньший к. п. д. Если окажется, что относительная ширина лопасти не укладывается в рекомендуемые пределы, значит, параметры винта выбраны не совсем удачно. В атом случае можно изменить ширину лопасти за счет изменения окружной скорости, либо увеличить количество лопастей винта. Лучше делать винт с одинаковой шириной лопасти по всей длине с прямоугольным широким концом (рис. 10).

Значение относительных толщин профилей лопасти должны быть: у ступицы — 0,18÷0,2, в сечении на R0,75 — 0,14÷0,13 и на концах лопастей — 0,07÷0,1.

Большие относительные толщины целесообразно применять на тихоходных винтах с окружной скоростью конца лопасти до 180 м/с.

Шаг винта или средний угол установки сечения, расположенного на радиусе 0,75 R, относительно плоскости вращения винта, определяется по формуле:

Углы установки остальных сечений φн определяются по относительной величине φ, снимаемой с графика (рис. 11):

Тягу винта можно определить по формуле:

где η — к. п. д. винта;
Δ — относительная плотность воздуха (при нормальных условиях численно равна 1);
D — диаметр винта в м;
N — мощность, подводимая к винту, в л. с.

где К1 для двухлопастного винта равен 7,5.

В заключение приводятся примеры расчета винтов, сделанные для описываемой мотолодки.

Приводятся расчеты деревянного, реверсивного винта с цепным редуктором (винт 1) и металлического винта (винт 2) для установки прямо на вал двигателя (угол установки лопастей можно регулировать при остановленном двигателе).

Исходные данные: мощность двигателя — 30 л. с.; обороты коленвала — 3600 об/мин; передаточное число редуктора — 2.

I. Подбор диаметра винта. Для деревянного винта 1 я выбрал окружную скорость Wк=160 м/с, соответствующую наибольшему к. п. д., тогда (1)

Во втором случае я выбрал диаметр винта 2 из конструктивных соображений равным ширине лодки 1,4 м. Критические обороты для винта из металла диаметром 1,4 м находим по графику из рис. 7 n=4000 об/мин, а фактически 3600 об/мин, следовательно,

По графику (рис. 6) находим значение к. п. д. η=0,6, что, конечно, меньше, чем для деревянного винта, но зато в данном случае не будет потерь мощности в редукторе.

II. Определяем тягу винта (7):

где N взята с учетом потерь в редукторе;

Этот результат почти совпадает с динамометрическими испытаниями на швартовых — тяга оказалась равной 80 кг.

III. Определяем ширину лопасти для данных винтов на расстоянии 0,75 R (3):

Во втором случае лопасть получается уже, что выгоднее.

IV. Определяем угол установки сечения по лопасти на расстоянии 0,75 R (4):

По рис. 11 можно определить углы установки сечений на любом радиусе. Если винт изменяемого шага, то важно правильно сделать лишь крутку лопасти, т. е. угол атаки лопасти можно менять в зависимости от условий плавания (шаг деревянного винта я могу менять от —1 м до +1,5 м). Если же винт постоянного шага, то ошибка в определении шага может привести к тому, что двигатель не потянет такой винт или будет работать не на полную мощность.

Читать еще:  Велосипед с двигателем от бензопилы

Вес одной лопасти первого винта 2,5 кг. Второй винт я отлил из дюралюминиевого сплава. Вес его лопасти 3 кг.

Установка винта без редуктора позволила снизить вес винтомоторной установки на 30 кг.

Лодка на воздушной тяге (на двигателях 775)


Привет любителям помастерить, сегодня мы рассмотрим, как сделать небольшую лодку на воздушной тяге. В качестве силового агрегата автор использовал 8 двигателей 775, каждый из которых имеет мощность в 150 Ватт. Питается все это дело от свинцового аккумулятора, лодка ходит довольно быстро. Главное преимущество конструкции в том, что лодка не боится водорослей, на ней можно заплывать на заросшие участки водоема и ловить рыбу, как пример. Лодку для установки всего этого оборудования автор уже использовал готовую. Если проявить немного смекалки, то подобную конструкцию можно установить и на резиновую лодку. Если проект вас заинтересовал, предлагаю ознакомиться с ним более детально!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— подопытная лодка;
— воздушные пропеллеры 10×45 ;
— переходники для пропеллеров;
— профильные трубы;
— 8 двигателей 775 ;
— кронштейны для двигателей 775 ;
— аккумулятор на 12В;
— 4 рубильника (не менее 40А каждый);
— провода;
— круглые трубы;
— кругляк;
— доски;
— железная сетка из строительного магазина;
— синтетический трос;
— пластиковые стяжки;
— зарядное устройство для аккумулятора.

Шаг первый. Изготовление рамы для двигателей
В первую очередь нам понадобится собрать раму, на которую мы будем устанавливать моторчики. Для ее изготовления будут нужны профильные трубы, свариваем из них раму нужных размеров для расположения 8 моторчиков с пропеллерами. Раму привариваем к лодке, она у автора железная.

Вот и все, теперь можно закрепить на раме двигатели, в этом нам помогут кронштейны для двигателей 775. К раме их крепим с помощью саморезов, ну а двигатели к кронштейнам прикручиваем винтиками. После этого можно установить и пропеллеры. Все места сварочных работ, а также раму, красим, чтобы железо не ржавело от контакта с водой.




















Ну а далее крепим решетку к раме, для крепления можно использовать пластиковые стяжки. Лишнюю часть решетки обрезаем кусачками. Решетка подойдет та, которую продают в строительном магазине.

Чтобы не порезаться об острые края нашей защиты, обтягиваем ее резиновым шлангом, разрезав его вдоль.

Шаг третий. Электрика
К контактам моторчиков припаиваем провода и проводим их по лодке к включателям. Рубильники автор использует по 40А каждый, к одному такому рубильнику подключается два двигателя, а всего их 4. Проводка должна быть надежная, чтобы выдерживать высокие токи.
Устанавливаем аккумулятор, у автора он свинцовый на 12В, емкостью 35Ач. Клеммы и прочие соединения должны быть надежными.
Когда электрическая часть будет собрана, ставим пока аккумулятор на зарядку.




























Управлять рулем мы будем через синтетически канаты, которые прокладываем по лодке с обеих сторон, привариваем для каната железные кольца. Непосредственно орган управления (штурвал) располагаем перед собой, собираем его из железных пластин и куска круглой трубы. Подсоединяем к штурвалу канаты управления рулем, и теперь лодка готова.

Отправляемся испытывать судно, с места автор трогается довольно легко, да и движется судно довольно быстро. При желании можно включать определенную группу двигателей, чтобы судно двигалось не сильно быстро. Единственное, что остается непонятным, как автор планирует тормозить. Хорошо бы оснастить систему реверсом, тогда можно будет не только тормозить, но и еще сдавать назад.

На этом проект окончен, и его можно считать успешно завершенным. Надеюсь, самоделка была для вас полезной, и вы нашли интересные идеи. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками!

Лодка на электрической тяге




Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— пенопласт;
— стеклоткань;
— эпоксидная смола или подобная пропитка;
— краска;
— фанера;
— гребной винт;
— стальная ось;
— резьбовые стержни и гайки;
— лист металла для руля;
— четыре мотора 775;
— аккумуляторы;
— маленькие помпы, медные трубки и шланги для системы охлаждения;
— крепежи для моторов 775;
— ременные передачи;
— ось на подшипниках;
— понижающий редуктор

Процесс изготовления самоделки:

Шаг первый. Собираем судно
Тело судна сделано из пенопласта, автор все изготавливает из больших листов материала. Вырезаем нужные детали и склеиваем при помощи скотча или подходящего клея, в теории подобные детали можно склеивать монтажной пеной.













Конечно, пенопласт плавает хорошо, но этот материал непрочный. Чтобы придать конструкции нудную прочность, автор все обшивает фанерой. Теперь судно стало крепче, но фанера не дружит с водой, а еще вода будет проходить через стыки. Для решения проблемы автор все обклеивает стеклотканью, а сверху все можно пропитать эпоксидной смолой. После застывания смолы получится прочная герметичная конструкция. Даже если судно и даст течь, то благодаря пенопласту самоделка не потонет.

Читать еще:  Изготавливаем модель пульсирующего воздушно-реактивного двигателя Рейнста

В завершении автор установил опору для вала гребного винта и покрасил судно при помощи компрессора. Смотрится самоделка отлично, все собрано просто и надежно, приступаем к установке оборудования.

Шаг второй. Установка двигателей
Первым делом установим ось и гребной винт ось можно поместить в стальную трубу, а еще лучше запрессовать в трубу подшипники.
Для гребного винта важен крутящий момент, поэтому автор подключает к нему понижающий редуктор.













В качестве двигателя автор использует 4 моторчика модели 775, включая их синхронно. Такая конструкция имеет более низкое КПД, чем при использовании одного мотора подходящей мощности. Моторы ставятся на мотораму в виде фанеры и передают крутящий момент на основную ось через ременную передачу.

Питать моторы 775 можно напряжением 9-24В, автор использует литиевые аккумуляторы, но емкость у них небольшая.
Чтобы дополнительно охладить перегруженные моторы, автор делает систему жидкого охлаждения из небольших потом и трубок. Конечно, такое охлаждение сомнительно, а вот энергию помпы будут потреблять.

Для управления оборотам моторы можно включать через регуляторы оборотов.

Шаг третий. Испытания
Самоделка готова, автор отвозит судно на реку и отправляет в путь. Тяга получается отличная, лодка отлично идет. Вопрос лишь в том, на сколько же автору хватит запаса энергии. В любом случае, хорошо бы установить на лодку парус, да и весла не будут лишними.

Лодка на тяге от двигателя Стирлинга

На видео – испытания лодки на тяге от мотора Стирлинга 18 июля 2009 года. Холодная вода и теплый воздух – все, что нужно для подпитки энергией двигателя Стирлинга, который установлен на нее. Мотор сделан из нержавеющей стали от банок для продуктов питания. Тепло подается в двигатель с пропановой газовой горелки. Если быть честным – не очень эффективный двигатель, и к тому же шумный.

Самодельный двигатель с воздушным двигателем с тройным передатчиком Джулиана Вуда задействует свое каноэ на традиционном лодочном рейде Темзы. 18 июля 2009. Хенли на Темзе. Двигатель-передатчик изготовлен из емкостей для хранения пищевых продуктов из нержавеющей стали. Тепло подается на двигатель из пропановой газовой горелки, расположенной ниже горячих колпачков. Одна из двух лодок с двигателем Стирлинга и горячего воздуха, принимающих участие в 32-м традиционном лодочном ралли Thames, 2009.

Обсуждение

пляжная поло
Youtube наполнен самыми неприемлемыми, оскорбительными, самыми ненавистными людьми, которых я когда-либо видел. Просто просмотрел мои видеоролики, чтобы увидеть только ужасные комментарии и антипатии. Эта лодка и двигатель абсолютно потрясающие.. Доказательство концепции. Спасибо, что нашли время, чтобы опубликовать это, как это было в удовольствие. В 5000 раз больше, чем 477 проигравших. EFF U Dislikers.

Я хотел бы добавить несколько комментариев к этому видео: Хорошо, да, это двигатель с низким энергопотреблением – согласился. Но он только что начался, так что на горячую сторону достаточно тепла, чтобы можно было бегать. Он становится быстрее. Джулиан – очень опытный разработчик двигателей и, вероятно, построил больше двигателей, чем любой другой человек. Когда я использую термин «сборка», я не имею в виду это в механизме «сборки» автомобиля, который я бы назвал более «сборкой», объединив части, созданные кем-то другим, но вместо этого сделав все компоненты с нуля.Примечание: этот двигатель также был запущен на угольном огне для его тепла. С тех пор Джулиан построил другие двигатели с двигателем, чтобы управлять более крупной лодкой, и продолжает внедрять новшества и дизайн. Подготовьте хорошую работу! Кто заботится о шортах, сандалии и носки? Однажды полиция моды на этом сайте, которая достаточно повезла, чтобы жить достаточно долго, поймет, что это действительно не имеет значения.

broomsterm
8 месяцев назад
У меня был 1940 Elto Pal, который сделал 1.1 hp и весил около 10 фунтов с газом. Будет работать в течение нескольких часов и подталкивать каноэ в несколько миль / ч. Это просто глупо. Это пример того, что можно сделать – но зачем беспокоиться? Возможно, в 1800-х годах это было бы удивительно, но теперь вы просто глупы. Глупо. Наконечник, и все это будет разрушено. Затем он может поставить Briggs + Stratton в Ferrari.

rodrigez это нравится

Двигатель эмулирует Роналда Фишерса «преобразователь метеоризма» или «fartatron». Машина, которая превратила принудительный кишечник в горючее усилие через трубку из армированной резины, подаваемую в устройство транккарба, что давало возможность горения и движения через стальной кулачковый стержень. Для получения дополнительной информации, читать книгу медсестры Джеральдэ Титтертон «Плавание на газе» Опубликовано книги Ladybirds.

Действительно, этот эксперимент с двигателем Стирлинга выглядит как шутка: очень тяжелая, без мощи, и использование газовой горелки на лодке означает опасность и дополнительный вес. Вместо этого они должны сделать легкий, очень большой размер, подходящий для размера лодки, который будет использовать разницу температур между холодной водой и (нагретым солнцем) воздухом. Это хоть что-то докажет…

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector