На форуме часто задают вопросы: «
Какой винт поставить?», «
Какой двигатель поставить?». Таких вопросов было много, и они будут продолжаться. Это подвигло меня написать небольшую статейку, посвящённую этой теме.
Прежде всего, необходимо понять, что эти два вопроса не могут решаться независимо друг от друга, а должны рассматриваться в комплексе. Только комплекс
двигатель-винт (двигатель-редуктор-винт) может обеспечить модели требуемую скорость. И вот почему: чтобы модель двигалась с
заданной скоростью, винт, имеющий
совершенно определённый шаг должен вращаться с
совершенно определённой скоростью. При этом затрачивается
совершенно определённая мощность. Вот эти три параметра: шаг винта, частота вращения и мощность двигателя требуется определить. Ниже будут даны формулы для их расчёта. Для винтов моделей-копий этого достаточно, потому что остальные параметры винтов (диаметр, количество и форма лопастей, дисковое отношение) берутся с прототипа. Также с прототипа берётся требуемая мощность чтобы не заморачиваться с определением сопротивления модели.
Для тех, кому интересно узнать чуть больше из теории гребных винтов:
http://jmk-project.narod.ru/b/JoniorShipBuilder76/144.htm
Перейдём непосредственно к расчётным формулам. Прежде всего, определим требуемую мощность, исходя из мощности прототипа. Надо заметить, что эта формула эмпиричекая. Она даёт неплохой результат, но полученная цифра является скорее ориентировочной, чем абсолютно точной, в отличие от всех других приведённых формул.
Мощность модели, Вт:
Nм = 2 * Nпр / m3.5
где
Nпр – мощность двигателей прототипа. Если мощность задана в л.с., не забудьте перевести её в ватты: 1л.с. = 745,7 Вт.
m – масштаб модели. (Если масштаб 1:50, то m = 50).
Масштабная скорость, м/с:
Vм = Vпр / m0.5
где
Vпр – скорость прототипа. Если скорость прототипа задана в узлах, не забудьте перевести их в м/с: 1 уз = 0,514 м/с
Расчётную скорость модели можно задать отличной от масштабной. В этом случае не забывайте, что требуемая мощность изменяется пропорционально квадрату изменения скорости. Т.е. при увеличении скорости в 1,5 раза требуемая мощность увеличится в 2,25 раза.
Скорость модели зависит от шага винта и частоты его вращения:
Vм = H * s * n
гд
е H - шаг винта,
s - коэффициент, учитывающий скольжение. Для модели можно принять s = 0,75
n - частота вращения винта.
Подробнее о скольжении:
http://jmk-project.narod.ru/b/JoniorShipBuilder76/150.htm
Таким образом, обеспечить требуемую скорость модели мы можем двумя путями:
1. подобрать шаг винта под заданные обороты двигателя
2. подобрать обороты, задав шаг винта.
Ниже приведены формулы для каждого из этих случаев. В формулах скорость модели задана в
м/с, частота вращения в
об/мин, шаг винта в
мм.
Определение шага винта при заданной скорости и частоте вращения:
H = Vм * 1000 * 60 / (0,75 * n)
Определение частоты вращения при заданной скорости и шаге винта:
n = Vм * 1000 * 60 / (0,75 * H)
Теперь у нас имеются все данные: мощность двигателя, частота вращения и шаг винта. И можно подобрать необходимую связку двигатель-винт, которая обеспечит требуемую скорость модели.
Напоследок хочу заметить, что для копий не следует увлекаться большими оборотами на винте, которые обеспечивают многие современные модельные двигатели. Эти двигатели предназначены для скоростных моделей – там другие винты и другие скорости. Также не следует сильно нагружать двигатель, подавая повышенное напряжение. Лучше когда двигатель имеет запас мощности и работает в диапазоне средних нагрузок – тогда и потребляемый им ток будет меньше, и греться он не будет.
О технологиях изготовления гребных винтов смотрите по ссылке:
http://jmk-project.narod.ru/b/JoniorShipBuilder76/154.htm
В прилагаемом файле простенькая программка в Екселе для этих расчётов.