Электромотор для лодки

[Андрей Фомин]

https://www.youtube.com/watch?v=tcNaV3_3n3U

Этот принцип стар, как венецианская гондола. Именно гондольеры применяли его массово. И эффективно. Я пользовался их приёмом ради прикола, устанавливая уключину в яле-двойке на транце и галаня одним веслом. Да, этот способ движения называется галанить. На своей 31-футовой парусной яхте я этот же принцип использовал, раскачивая, насколько мог, с борта на борт яхту на гладкой воде с одновременной перекладкой руля. Яхта получала ход до 1 узла в нужном мне направлении. Этим же приёмом пользуются рулевые парусных швертботов в тихую погоду. Чтобы вёсла-гребки не доставать из креплений. Используя парус на парусной доске я точно также мог, совершая взмахи с определённой траекторией получать довольно значительный ход в почти полный штиль. Способ движения такой называется пампинг. Он подобен по траектории взмаху крыла птицы. Плохо, когда давно употребляемое чужое старое выдают за гениальное личное изобретение, пользуясь невежеством аудитории.

[Андрей Фомин]

Чем меньше частота и чем больше диаметр гребного винта, тем выше его КПД. На малых, доступных маломощным двигателям, скоростях.  Суда на электродвигателях в основном рассчитаны на водоизмещающий режим плавания. У каждой лодки (как и у винта) есть расчётный скоростной режим, зависящий от мощности, формы подводной части корпуса, массы и длины по ватерлинии. Если корпус не подходит для глиссирования, то какой бы мощности мотор не был - рост скорости практически исключён. У меня яхта имела длину по ватерлинии 8,5 метров и её предельная скорость на гладкой воде была 7,1 узла. По-сухопутному - 13,15 км/час. Быстрее я двигался только во время шторма, используя волны, как горки, скатываясь с них. И в определённый момент волны, образуемые при движении моей яхтой складывались в противофазе с волной ветровой и рост скорости был до 14 узлов или почти до 26 км/ч, т.к. резко снижалось волновое сопротивление корпуса из-за интерференции волн. Современные суда часто имеют бульб в подводной части в носу - он как раз и создаёт вторую волну, гасящую в противофазе волну от собственно корпуса. Скорость растёт при использовании той же самой мощности.
Чем короче и шире лодка, тем меньше скорость при равной мощности мотора по сравнению с узкой и длинной в водоизмещающем режиме. Особенно если форма подводной части не приспособлена для движения в режиме водоизмещения. Чтобы перейти в другой режим, режим глиссирования, нужна особая форма днища, которая, к сожалению, обладает высоким сопротивлением при движении в водоизмещающем режиме. И становится эффективной только на высокой скорости, достичь которой можно только преодолев "горб сопротивления" Он возникает в момент смены режимов движения и требует мощности в среднем втрое больше, чем необходимо при движении уже в режиме глиссирования. Могу точно сказать, что лодка, чтобы уверенно перейти в режим глиссирования, должна иметь приспособленную для глиссирования форму подводной части и массу не более 25-30кг на 1 кВт мощности. Вот и считайте.
Однако, в последнее время люди научились эффективно использовать подводные крылья для увеличения скорости движения. Удельная мощность нужна вдвое ниже. Но при условии использования для начального движения очень узких (отношение длины к ширине не менее 10) водоизмещающих корпусов. Такие корпуса имеют горб сопротивления очень плавный и не требуют особых пиковых мощностей, потому как на определённой скорости уже начинают работать подводные крылья и корпус выходит из воды, устраняется сила трения корпуса и волновое сопротивление корпуса, от чего лодка саморазгоняется как бы. При одновременном снижении потребляемой мощности, что только на первый взгляд кажется странным. Водоизмещающий катамаран с узкими жёсткими корпусами при равной длине корпуса с простой надувнушкой будет иметь несколько большую скорость и больший запас хода при использовании абсолютно одинаковых двигательно-движительных комплексов и батарей. Причём масса будет иметь минимальное значение  в сравнении с глиссирующей лодкой.
Маскимально достижимую скорость в водоизмещающем режиме можно рассчитать по формуле:
V(м/с)= 0,4*√(9,81*L), где L — длина лодки по ватерлинии. (Для интересующихся 0,4 — число Фруда, 9,81 — ускорение свободного падения)
Пример: Длина лодки 3 метра.
V= 0,4*√(9,81*3)=0,4*5,424942396=2,169976958 м/с, или 7,8 километров в час.
Минимально достаточная для движения в таком режиме мощность — 0,8-1,2 кВт на тонну водоизмещения. Для надувной лодки собственным весом в 40 кг, двумя пассажирами (по 100 кг), снастями, палатками, и иным грузом весом под 50 кг, плюс двигатель и батарея (килов на двадцать пять) ориентировочным общим весом в 320 кг, будет достаточно мощности в 350 Вт. Разумеется, при наличии тщательно подобранного винта по диаметру, шагу и дисковому отношению.
Построить уверенно выходящую на глиссирование электролодку возможно и вполне в наших силах (у меня даже есть где-то теоретические чертежи для постройки такого корпуса из авиафанеры). Для ладно скроенной одноместной лодки пиковая мощность (20-30 сек) нужна будет не менее 5 кВт. Но при этом полная масса лодки с пилотом, двигателем и батареей не должна превысить 150 кг, включая корпус, двигатель, пилота и батарею. Длительная мощность понадобится в 3 кВт для движения со скоростью 22-25 км/час в режиме глиссирования. Есть даже готовый макет корпуса для постройки из стеклопластика водоизмещающего катамарана длиной 4 (ширина корпуса 0,65 м) и общей шириной 2-2,5 метра в собранном состоянии. Корпуса неразборные, но при желании можно и разборные сделать на шарнире в центре где-нибудь. Стоимость основных и расходных материалов для самостоятельной (и качественной) постройки корпусов с мостиком такого катамарана обойдётся ориентировочно в 1 тыс. евро. Осень-зима-весна вполне даже ничего себе сезоны для постройки. Себе хочу сделать парусный катамаран длиной пяти, может, шести метров, но в качестве вспомогательного движителя использовать именно электрический комплекс. Подзаряжаемый на ходу от солнечной панели. Винт трёхлопастной, в кольцевой насадке. На откидывающейся из походного положения между корпусов колонке.

[Андрей Фомин]

... Безопасным напряжением в морской среде  считается 12 вольт. С того что видел своими глазами, как здоровый мужик проплывая мимо пирса ,где проходили сварочные работы просто пошёл ко дну . Вызвали скорую ,судьба его не известна .

Он просто нахлебался. Потому как был ЗАЗЕМЛЁН водой на грунт морского дна. Я лично в одних плавках и сварочных перчатках, стоя более чем по пояс в воде подваривал сваи причала яхт-клуба в Евпатории. Напряжение холостого хода около 70 вольт, токи до 250 ампер, переменный ток. Конечно, опасался брать голыми руками за электрод. Но, будучи "заводнённым", в мокропузом своём состоянии я имел вряд ли какое мало-мальское сопротивление.

[Андрей Фомин]

...
Там вращение, тут толкание воды из стороны в сторону, хрен редьки не слащще.
Чтобы небыло вращения ставят спрямляющие лопасти на выходе, они как раз вращение в движение и преобразовывают.
... Толкание воды будет, если лопасть движется паралельно вектору движения. Лопасть с движением под наклоном уже не толкает воду, а создает турбулентность на вогнутой плоскости и при слиянии потока с выпуклой стороны и вогнутой происходит толкающая сила обратная от турбуленции. ... гляньте видео в ютубе как в моноластах плавают!
Так же, полно видео с плавниковыми самоделками, но большая частота работы не дает им нормально передвигаться .
...

Очень рекомендую поискать литературу по гребным винтам, принципам расчёта. Ошибочность своих выводов поймёте сразу, даже не сомневаюсь. Никакого толкания нет, есть закон Бернулли. Он и работает в гребных винтах, на парусных яхтах и на самолётах. Принцип везде ОДИН ДЛЯ ВСЕХ. Человек создаёт механизм получения разницы давлений. Эта разница и поднимает самолёт в небо, тянет парусную яхту за мачту и тянет гребной винт корабля (именно тянет!). Который, в свою очередь уже толкает гребной вал, упирающийся в специальный упорный подшипник. Передающий усилие на корпус судна.

[Mex]

Андрей Фомин, смогу ли я нагрузить свой контроллер до 40а из 30 получаемых сейчас, используя кольцевую насадку с родным 2-х лопастным винтом ? или лучше менять другие составляющие... винт, передатка.

[Андрей Фомин]

Андрей Фомин, смогу ли я нагрузить свой контроллер до 40а из 30 получаемых сейчас, используя кольцевую насадку с родным 2-х лопастным винтом ? или лучше менять другие составляющие... винт, передатка.

Честно говоря, ничего не понял. Может, по другому попробуете для непонятливого пояснить?

[Сергей М]

у него сейчас мотор кушает 30 Ампер, кольцевой насадки на винте нет.
вопрос - если поставить насадку, будел ли мотор кушать 40 ампер ?
я как то так понял   

[Mex]

последние испытания. https://electrotransport.ru/index.php?topic=34146.234#topmsg
первое и второе испытания на 1 и 3 странице
повышать напряжение больше нельзя , есть 3 варианта насадка какая нибудь , другой винт, другой редуктор.

[Андрей Фомин]

Дошло. Благодарю. Решить проблему можно подбором винта (диаметра, шага, дискового отношения) и/или редуктора. Но проблема в том, что при изменении одного параметра (шага винта, например) сразу меняются и остальные значения. Расчёт винтов ведут исходя из предполагаемой скорости предполагаемого веса и длины по ватерлинии. Какая Ваша лодочка по полной массе и длине по ватерлинии?
Самое разумное - двухлопастной винт максимально возможного диаметра. Только он будет иметь самый высокий КПД. Но потребует, возможно, понижающего редуктора. Справочника по винтам под рукой нет сейчас, но я постараюсь разыскать его в ближайшие дни и дать полную, насколько возможно, рекомендацию.
Кольцевая насадка позволяет увеличить КПД винта при невозможности увеличения диаметра на малых и средних скоростях - в водоизмещающем и переходном к глиссированию режиме. И в Вашем случае может помочь (посмотрел Вашу тему). Двигатель выходит на полном ходу на номинальные обороты?

[Mex]

Дошло. Благодарю. Решить проблему можно подбором винта (диаметра, шага, дискового отношения) и/или редуктора. Но проблема в том, что при изменении одного параметра (шага винта, например) сразу меняются и остальные значения. Расчёт винтов ведут исходя из предполагаемой скорости предполагаемого веса и длины по ватерлинии. Какая Ваша лодочка по полной массе и длине по ватерлинии?
Самое разумное - двухлопастной винт максимально возможного диаметра. Только он будет иметь самый высокий КПД. Но потребует, возможно, понижающего редуктора. Справочника по винтам под рукой нет сейчас, но я постараюсь разыскать его в ближайшие дни и дать полную, насколько возможно, рекомендацию.

мой вес грубо 70кг, вес мотора в районе 15 кг, акумы вместе с ящиком около 30кг, лодка 10 кг. и того 125кг.
общая длина лодки 2.40, по ватерлинии не знаю сколько.
вот тут я фотал и мерил винт https://electrotransport.ru/index.php?topic=34146.90#topmsg

[Сергей М]

можно ли как то самому сделать ПРАВИЛЬНУЮ кольцевую насадку ?

[Mex]

(посмотрел Вашу тему). Двигатель выходит на полном ходу на номинальные обороты?

номинальные обороты как правило в районе 5000-6000 , у меня только 3000 получается

[Андрей Фомин]

мой вес грубо 70кг, вес мотора в районе 15 кг, акумы вместе с ящиком около 30кг, лодка 10 кг. и того 125кг.
общая длина лодки 2.40, по ватерлинии не знаю сколько.
вот тут я фотал и мерил винт https://electrotransport.ru/index.php?topic=34146.90#topmsg

Ваша максимально возможная скорость на этой лодке 6,8 км/ч в водоизмещающем режиме. Вы использовали стандартную "ногу" от мотора со стандартным редуктором.  Рекомендации отполировать гребной винт, убрать помпу очень разумны. Уверен, что для этой модели моторов есть и так называемый "грузовой" винт. Но хорошо бы знать характеристику Вашего гребного винта, того, что стоит сейчас: шаг, дисковое отношение, диаметр. и какие максимальные обороты развивал родной мотор, а также какие максимальные обороты Вам удалось получить на Вашем электромоторе под нагрузкой. Только не "как правило", а максимально точно, потому как нелинейные получаются значения нагрузки и оборотов двигателя.

Потерпите, в ближайшее время к справочнику попаду - смогу полной информацией поделиться и по насадкам в том числе.
Фотки по Вашей ссылке не нашёл. Но сразу скажу, что Вам нужно не увеличивать шаг винта, а уменьшать. Это как "здрасьте" на маленьких скоростях из-за характеристики, называемой скольжением.

[Mex]

фото здесь https://electrotransport.ru/index.php?topic=34146.90#topmsg
параметры:

Померил шаг винта в песке, получилось 19см , это 7.6 дюймов . Такой шаг бывает?
Может всетаки было не большое проскальзывание и 1 см не дотягивало? Тогда получается ровно 8дюймов.
Какой бы мне тогда искать шаг ... 10 или больше? Чтобы с 30а ток вырос  в 40а

родные обороты не известны, известно что это сузуки 4 лс. рассказал старый хозяин, больше ни чего с него не вытряс.

Ваша максимально возможная скорость на этой лодке 6,8 км/ч в водоизмещающем режиме.

вдвоем достигали 7.9 км\ч при 3000 оборотов мотора
при общем весе около 200 кг.

[Сергей М]

http://mnevka.ru/outboard/suzuki-4x-df4s.shtml

[Mex]

http://mnevka.ru/outboard/suzuki-4x-df4s.shtml

на мой не похож и по виду ноги и по виду редуктора косого и винта 2-х лопастного, поверьте, я долго искал.

[Андрей Фомин]

У Вас мощности для водоизмещающего режима с избытком и то, что я на видео посмотрел - переходный режим. Самый неудачный в смысле расходования энергии. Вся Ваша мощность уходит на создание кормовой поперечной волны. Мотор Ваш получился меньше штатных 4 л.с. Винт "тяжеловат", но тщательно подобранный добавит скорости совсем немного, хотя дальность хода возрастёт. На глиссирование лодка не выйдет. Мощность нужна будет в Вашем случае как раз около 5 кВт на пике и постоянная, для поддержания режима глиссирования на волне не менее 3 кВт. Батарею Вам верно рекомендовали разместить в носу. Вы, на мой выпуклый морской взгляд, уже нашли предельные режимы для вашего моторчика. Смысла ток увеличивать нет вообще, оставайтесь на 27-30. Но экономичная скорость для Вас как раз около 7 км/ч и 15 Ампер примерно...
У Вас недостаточно мощности для глиссирования, а переходный режим просто сожрёт батареи, добавив лишь пару км/час всего. И дальность хода сожрёт...

[Сергей М]

может поспрашать старого хозяина? позвонить ему  или уже нет такой возможности?