Soleil, vent et eau ver 0.1

Saison un

On survit à la crise ensemble ... - sur un yacht.
(C) mon ami

Un article sur le choix du moteur minimum requis pour un yacht.

Première étape - comment tout a commencé

Vers le milieu de 2014, lorsqu'il est devenu clair que la crise allait être très longue, il était encore temps d'imposer notre propre plan anti-crise. Eh bien, cela n'a pas fonctionné comme dans le célèbre film - "une crise, c'est quand on ne veut pas quelque chose", mais il y a eu beaucoup, beaucoup d'heures intéressantes. Le yachting est venu à mon avis. À cette époque, mes connaissances en la matière se situaient au niveau de la maternelle, lorsque nous avons fabriqué des bateaux à partir de la coque de noyer et les avons laissés dans des flaques d'eau. Je ne savais même pas si j'avais le mal de mer. :-) Mais, c'est dit - fait. Il y a un thème, on commence à imposer un plan d'action.

La première chose à faire est d'apprendre quelque part. J'ai parlé avec les plaisanciers. Tous ont étudié à l'École des sports pour jeunes à l'époque de l'URSS. Tous vied ont donné des conseils que nous devons d'abord aller en Turquie et prendre différents yachts sur une charte, et apprendre directement dans la pratique. Eh bien, en ce moment, vous pouvez, pour un argent modeste, "prendre ceci ici et ici avec moi." Eh bien, ils peuvent être compris - pour eux, c'est une entreprise. Nous irons dans l'autre sens.

Il a été décidé d'étudier dans une école privée et de recevoir une formation complémentaire sur un «voilier de direction», de réussir des examens et d'obtenir les droits des Forces pénales fédérales russes. L'ensemble du processus d'apprentissage se déroule tranquillement le soir et le week-end. 72 heures de théorie + pratique prennent plus de 4 mois. Il y a suffisamment d'informations pour commencer à choisir un yacht consciemment et pour le gérer vous-même.

Deuxième étape - Choisir un yacht

J'espère que mon algorithme de sélection aide les autres:

1. Décidez du mode d'utilisation du yacht:
   - Repos, ne partant pas de la jetée;
   - Marcher un jour - sortir le matin, rentrer le soir;
   - Promenades le week-end - conditionnellement du vendredi au lundi;
   - Voyages en mer - un, deux ou trois pour une saison de longs voyages.
2. Décidez de la zone de baignade minimale et maximale
3. Décidez des possibilités de stockage hivernal.

C'est probablement tout. Le reste, comme la taille, la capacité et d'autres choses sera décidé par lui-même. Voyons voir!

Mon choix d'utilisation:

1. Balades le week-end d'une durée pouvant aller jusqu'à une semaine. Ce choix détermine la présence à bord des toilettes (latrines), de la cuisine (cuisine), de l'éclairage, des couchages confortables pour toute la famille et suffisamment d'espace pour les fournitures. Il est immédiatement devenu clair que le navire ne serait pas petit. Selon la description - Moscou odnushka 11 m²
2. La zone d'eau minimale - la baie de Taganrog et le cours inférieur du Don - pour voyager non seulement le long du fairway, vous devez avoir un tirant d'eau d'au plus 1 mètre (taille). La zone d'eau maximale est la mer Noire. En fait, la mer d'Azov est plus insidieuse en termes de navigation. Il est nécessaire d'avoir des côtés hauts, une bonne stabilité (quille lourde) et un puissant moteur stationnaire pour les urgences. Habituellement dans la mer d'Azov, la longueur d'onde est d'environ 4 à 5 m et la hauteur est de 1,5 à 2 m. Sur un navire de longueur plus courte (que la longueur d'onde), il sera possible de former avec succès des astronautes. Il va répéter tous les contours de la vague et va tordre et lancer son équipe avec des surcharges "spatiales" maximales.
3. Stockage d'hiver dans le yacht club, sans transport sur les routes. Un indicateur très important. Il "délie simplement ses mains" pour augmenter les dimensions du navire en largeur. Tout d'abord, ce sont des lieux de couchage confortables et, deuxièmement, une bonne stabilité.

Ensuite, ouvrez votre portefeuille et Internet et commencez la sélection en fonction des paramètres des options disponibles à la vente. Plus de 7 mètres de longueur, ce sont des yachts de plus de 24 pieds. Tirant d'eau inférieur à 1 m. Ce sont des yachts de moins de 28 pieds. Nous ne considérons pas les voiliers et les compromis pour des raisons de stabilité et de praticité de service dans notre mer "verte". Qui trouvera plus de trois options - bravo.

Je veux noter une nuance de plus, ici, tout comme dans les appartements et les voitures, le degré de «quadrature» affecte l'habitabilité. Autrement dit, chaque largeur supplémentaire de 10 cm augmentera considérablement l'habitabilité et le confort à bord.

J'ai choisi: un yacht de 25 pieds, une largeur de 3 m, une hauteur latérale de 1 m, des couchettes de 6, un tirant d'eau de 0,9 m - une double quille pour réduire le roulis latéral et avec la possibilité d'installer un moteur. Il n'y a pas de place spécifique pour lui sur le yacht par défaut.

Pendant que le yacht sélectionné est en construction au chantier naval, la troisième étape commence.

Étape 3 - Transport vers le lieu d'utilisation

Le transport de marchandises surdimensionné est le principal moyen de transport pour la police de la circulation, car le camionnage est exclu, nous conduirons nous-mêmes.

C'est drôle, mais dans notre pays, les droits des VFPS donnent le droit d'utiliser une voile, mais pas un bateau. Une nouvelle tâche imprévue consiste à obtenir les droits sur le bateau. Je passe le même examen, mais maintenant en gims.

Conduire un yacht sur le Don sans moteur se transforme en une quête amusante même pour un capitaine expérimenté. Il est nécessaire de résoudre le problème avec le moteur et, de préférence, avec un budget minimum.

Quatrième étape Sélection du moteur

Critères de sélection:

Contournement

• Budget - jusqu'à 15 mille roubles;
• La limite d'autonomie est d'au moins 10 miles;
• Vitesse - pour que vous puissiez diriger le navire - plus de 1,5 nœud;
• Hors-bord.

Solution permanente

• Stationnaire;
• La limite d'autonomie est supérieure à 20 miles;
• Vitesse - jusqu'à 5 nœuds.

Eh bien, il n'y a pas d'argent pour une solution permanente, je vais la laisser pour l'avenir. Pour l'instant, concentrez-vous sur le minimum.

De quoi ai-je besoin.

Esquissez le dessin de la coque du yacht. La haute précision n'a pas d'importance. Vous pouvez le retirer du passeport du navire ou même d'un livret publicitaire.

Téléchargez un merveilleux logiciel gratuit de freeship .

Selon les projections du dessin dimensionnel, je dessine un profil de coque dans le programme et j'obtiens une caractéristique de remorquage.



Étonnamment, un moteur d'une puissance inférieure à 100 W suffit pour répondre aux exigences minimales, qui sont inférieures à 1/7 chevaux! Ici, n'importe quel moteur fera l'affaire! Mais le diable est dans les détails.

Dans la voie de la recherche du moteur minimum, je suis obligé d'abandonner les «tondeuses» à essence à grande vitesse. La dépendance de la puissance du moteur à essence en tr / min est décrite par une parabole descendante avec un point maximum d'environ 5500-6000 tr / min. Déjà à 3500 tr / min, la puissance diminue de moitié, et de 1000 à quatre reprises. Sur les moteurs à faible puissance, une boîte de vitesses de 2,25: 1 est installée, une vis d'un diamètre d'environ 20 cm À partir de 2700 tr / min, rien n'est attendu, sauf le bruit et les bulles. Un calcul approximatif de la puissance du moteur peut être effectué selon la formule suivante:

$$

$$N = 0,4 * D ^ 4 * n ^ 2 * va = 1,4 ch,$$

L'efficacité ne sera que de 10%.
Vous avez besoin de quelque chose de lent, de calme et de malodorant.
La solution était simple et élégante - un moteur électrique chinois de pêche à la traîne. Les Chinois ont étudié dans nos écoles professionnelles en tant qu'électriciens, car le régime du moteur est ajusté en connectant une résistance série de 0,4 ou 0,8 Ohms, ou les deux ensemble. La vitesse de rotation maximale de l'ensemble nmax = 1300 par minute. L'efficacité du moteur à courant continu moyen est généralement de l'ordre de 85%. Étant donné que la vitesse est régulée par étapes, le calcul doit être effectué séparément pour chaque vitesse.

Je vais retirer la poignée du moteur, vous ne pouvez toujours pas l'atteindre. Je conduirai les fils vers l'unité de commande du moteur (ECU).

En utilisant une technique simple, je détermine les paramètres de vis. Je vais au magasin avec une corde et une règle et j'effectue des mesures simples - le pas de la vis est $$$H = 2πr · (h / l)$ :



Les paramètres mesurés de l'hélice du moteur électrique du bateau chinois: D = 0,24 m; H = 0,106 m.

Le diamètre de la vis n'est que de 24 cm et donc l'efficacité d'un tel moteur sur un yacht lourd n'est pas non plus de l'espace. Je vais essayer d'évaluer combien.

Je vais utiliser le calcul des articles ( "Calcul des principaux éléments des hélices de bateaux" magazine "Boats and Yachts" 1/1963 et "Ce que vous devez savoir sur l'hélice?" "Guide des bateaux, bateaux et moteurs. Édité par G.M. Novak" ) en y mettant les valeurs et dimensions du moteur de pêche à la traîne. La précision sera bien sûr faible, car les arguments ne tombent pas dans les conditions aux limites du calcul. Mais j'espère que cela peut être évalué.

Pour chaque vitesse du moteur, il est nécessaire d'effectuer un calcul-substitution jusqu'à ce que l'arrêt de l'hélice soit égal à la résistance totale du navire. Autrement dit, à une certaine vitesse, il y aura un équilibre entre deux forces - les forces motrices et les forces de résistance.

Pour un exemple, je donnerai le calcul uniquement pour la substitution finale.

Pour commencer, le coefficient du débit associé est calculé:

$$

$$w = 0,165 * kop * \ sqrt {\ frac {\ sqrt [3] {V}} D} = 0,643$$

où kop est le coefficient de complétude globale et V est le déplacement du navire. J'obtiens ces paramètres de «l'hydrostatique» dans le programme de freeship; D - diamètre de vis en mètres.

Ensuite, je trouve la vitesse à laquelle l'hélice rencontre l'eau:

$$

$$va = v * (1-w), = 1,12 m / s,$$

à v = 1,2 m / s - la vitesse du navire (2,35 nœuds).
Le yacht a une résistance au vent frontale proportionnelle à la zone de projection frontale. Lors d'un déplacement, un vent de face se lève et crée une résistance supplémentaire au mouvement. De plus, cette technique simple me permet de déterminer contre quel vent contraire le moteur peut être utile.

Je compterai la résistance au vent:

$$

$$Rwind = 0,61 * Sfr * (v + vwind) ^ 2 = 2,6 N,$$

avec vent vwind = 0 m / s,
où Sfr est la zone frontale de la voile (on prend du freeship), v = 1,2 m / s la vitesse du navire.

La résistance de la coque à l'écoulement de l'eau est trouvée par la caractéristique de remorquage Rw = 118,87 N.
Impédance $$$R = Rwind + Rw = 121,5 N$ avec vent vwind = 0 m / s
Puissance nette dépensée pour le mouvement des yachts:

$$

$$Pfield = va * (Rw + Rwind) = 145,8 W.$$

Je vais calculer la puissance fournie à la vis:

$$

$$Pel = \ frac {Imax * n} {nmax} * (Uakk- \ frac {Imax * n} {nmax} * (K * 0,4 + 0,15 * \ frac {Uakk} {Imax})) = 509 W,$$

lorsque K = 0, où K peut prendre des valeurs: 0 - la vitesse la plus élevée, 1 - la vitesse moyenne, 2 - la vitesse inférieure.
Je calcule le coefficient auxiliaire:

$$

$$Kn '= \ frac {va} {\ sqrt {n}} * \ sqrt [4] {\ frac {735 * p * va} {Pel}} = 0,87,$$

où n est la vitesse de rotation de la vis, r / s; p est la masse volumique de l'eau (102 kgfs2 / m4).



Selon le graphique en pointillé, je trouve la valeur d'efficacité de la vis $$$\ eta = 0,27$ ; rapport de disque $$$H / D = 0,59$ et bande de roulement relative $$$\ lambda = 0,24$ .
Pour vérification, nous calculons le réel $$$EFFICIENCY = P / = 0,243$ . Eh bien, cela semble être vrai.

Diamètre et pas de vis recommandés $$$Drec = \ frac {va} {\ lambda * n} = 0,215 m$ , $$$Hrec = H / D * Drec = 0,127 m Hrec = H / D * Drec = 0,127$ .
Cela signifie que la vraie vis n'a pas des dimensions tout à fait optimales, car l'efficacité réelle est inférieure à celle calculée.

L'arrêt de l'hélice est déterminé par la formule à une vitesse de yacht sélectionnée de 1,2 m / s (2,35 nœuds):

$$

$$Vis = 9,8 * 75 * Rel * Efficacité de la vis / (735,5 * va) = 121,5 N,$$

à pleine résistance $$$R = Rwind + Rw = 121,5 N$ . L'équilibre est atteint.
En conséquence, nous constatons que dans les meilleures conditions, l'efficacité d'un système moteur-hélice-yacht (probablement appelé coefficient de propulsion) dépassera 24%, et un moteur électrique d'une puissance de 600 W accélérera le yacht à 2,35 nœuds.

Le résultat est "so-so", mais adapté à une solution temporaire.
Le constructeur installe des batteries à décharge profonde 12V 160Ah sur le yacht. Le courant du moteur à la vitesse maximale sera de 49,9 A. C'est 0,25C. La capacité totale ne peut pas être utilisée, je détermine combien vous pouvez.



Autrement dit, les batteries dureront environ 2,82 heures, soit environ 2,82 * 2,35 = 6,64 miles à vitesse maximale dans le calme. Pour compenser partiellement la décharge des batteries, il est nécessaire d'installer des panneaux solaires.

Il n'y a pas beaucoup d'espace libre sur le yacht. Quelque chose gît partout ou quelqu'un est assis. L'endroit le plus inoffensif pour installer des piles sur les couvercles des casiers arrière. Cet endroit est le moins sensible à l'ombrage des voiles. Certes, la zone y est petite. Des batteries 545x415 mm d'une puissance déclarée de 40 W avec un rayonnement de 1000 W / m2 deviennent sur les couvercles des casiers.



Les questions de l'augmentation de l'efficacité seront laissées à l'avenir. Pendant que je prends le contrôleur solaire PWM le moins cher.

Combien de miles ajouteront les panneaux solaires?

L'énergie quotidienne moyenne du rayonnement solaire dans la région pendant la période de navigation est de 5,8 à 6 kW * h / m2. C'est une moyenne de 500 watts pour 10 à 12 heures par jour.

La superficie de deux batteries est de 2X0,545X0,415 = 0,45 m2. Je ferai l'hypothèse que le courant de la batterie dépend linéairement de la puissance du rayonnement solaire et que la tension, au contraire, est pratiquement indépendante. Ceci est visible sur le planning.



À 1000 W / m2, la batterie donne un courant de 2,05 A, et à 500 W / m2, elle donnera un peu plus de 1 A.
Lorsque vous utilisez un contrôleur PWM, la tension sur la batterie est presque égale à la tension sur la batterie, c'est-à-dire au total, à en juger par les caractéristiques de décharge, une moyenne de 2,05X6 = 12,3 V.

En conséquence, deux batteries donneront au moins 10X2 = 20 Ah par jour, ce qui correspondra à 20 / 49,9 * 2,35 = 0,94 miles.

Je vais résumer

vitesse maximale calme = 2,35 nœuds,
portée à vitesse maximale = 0,94 + 6,64 = 7,58 miles,
Efficacité à la course maximale = 24,3%,
vitesse moyenne au calme = 1,4 noeuds,
portée à vitesse moyenne = 15,54 miles,
Rendement à vitesse moyenne = 18,8%,
la vitesse minimale ne donne aucun avantage, ni en portée ni en efficacité,
la vitesse maximale du vent de 7,1 m / s sera de 1 nœud,
la portée à vitesse maximale avec un vent de 7,1 m / s sera de 2,82 miles,
Le rendement à vitesse maximale avec un vent de 7,1 m / s sera de 11%,
L'efficacité du système solaire est d'environ 2 A * 12,3 V * 10 heures / 0,45 m2 / 5,8 kW * heures = 9,4%.
Nous utiliserons la voile pour la majeure partie du chemin, et nous utiliserons le moteur comme manœuvre et pour échapper au chenal des vraquiers et des pétroliers. Bien que le résultat soit encore meilleur que prévu.
Il a été décidé que dans cette configuration, le yacht quitterait les cales.
Cette journée tant attendue est enfin arrivée. Le yacht est d'abord lancé dans l'eau.

P.S. Dans cette configuration, le yacht a duré 3 ans. Pendant ce temps, elle ne s'est connectée que deux fois à l'alimentation à quai pour charger les batteries.

Une expérience merveilleuse a été accumulée et tous les calculs ont été confirmés à plusieurs reprises par la pratique. De plus, en navigation, un moteur plongé se transforme en générateur et charge les batteries. Le courant de charge à une vitesse de 3 nœuds est de 2A.