Matahari, angin, dan air ver 0.1

Musim Satu

Kami selamat dari krisis bersama ... - di kapal pesiar.
(C) teman saya

Artikel tentang memilih mesin minimum yang dibutuhkan untuk kapal pesiar.

Langkah satu - bagaimana semuanya dimulai

Sekitar pertengahan 2014, ketika menjadi jelas bahwa krisis akan sangat berlarut-larut, sekali lagi saatnya untuk memaksakan rencana anti-krisis kita sendiri. Yah, itu tidak berhasil seperti di film terkenal - "krisis adalah ketika Anda tidak ingin menginginkan sesuatu," tetapi ada banyak, banyak jam menarik. Yachting masuk ke pandangan saya. Pada waktu itu, pengetahuan saya tentang hal ini adalah di tingkat taman kanak-kanak, ketika kami membuat perahu dari kulit kenari dan membiarkannya dalam genangan air. Aku bahkan tidak tahu apakah aku mabuk laut. :-) Tapi, dikatakan - dilakukan. Ada tema, kita mulai memaksakan rencana aksi.

Hal pertama yang harus dilakukan adalah belajar di suatu tempat. Saya berbicara dengan yachtsmen. Mereka semua belajar di Youth Sports School di masa Uni Soviet. Semua vied memberi saran bahwa kita harus terlebih dahulu pergi ke Turki dan mengambil yacht yang berbeda berdasarkan piagam, dan belajar langsung dalam praktik. Nah, sekarang Anda bisa, dengan uang sederhana, "bawa ini di sini dan di sini bersamaku." Yah, mereka bisa dipahami - bagi mereka itu adalah bisnis. Kami akan pergi ke arah lain.

Diputuskan untuk belajar di sekolah swasta dan menerima pendidikan tambahan tentang "kapal layar kemudi", lulus ujian dan mendapatkan hak-hak Pasukan Pidana Federal All-Russia. Seluruh proses belajar dengan santai di malam hari dan di akhir pekan. 72 jam teori + praktik membutuhkan waktu lebih dari 4 bulan. Ada cukup informasi untuk mulai memilih kapal pesiar secara sadar dan mengelolanya sendiri.

Langkah Dua - Memilih Yacht

Semoga algoritma pemilihan saya membantu orang lain:

1. Tentukan mode penggunaan kapal pesiar:
   - Beristirahat, tidak berangkat dari dermaga;
   - Berjalan satu hari - keluar di pagi hari, kembali di malam hari;
   - Berjalan akhir pekan - kondisional dari hari Jumat hingga Senin;
   - Perjalanan laut - satu, dua atau tiga untuk satu musim perjalanan panjang.
2. Tentukan area berenang minimum dan maksimum
3. Tentukan kemungkinan penyimpanan musim dingin.

Itu mungkin saja. Selebihnya, seperti ukuran, kapasitas dan hal-hal lain akan diputuskan sendiri. Ayo lihat!

Pilihan penggunaan saya:

1. Berjalan di akhir pekan dengan durasi hingga satu minggu. Pilihan ini menentukan keberadaan di papan toilet (kakus), dapur (dapur), penerangan, tempat tidur yang nyaman untuk seluruh keluarga dan cukup ruang untuk persediaan. Segera menjadi jelas bahwa kapal tidak akan kecil. Menurut deskripsi - Moskow odnushka 11 sq.m.
2. Area air minimum - Teluk Taganrog dan daerah hilir Don - untuk melakukan perjalanan tidak hanya di sepanjang fairway, Anda harus memiliki angin tidak lebih dari 1 meter (pinggang). Area air maksimum adalah Laut Hitam. Faktanya, Laut Azov lebih berbahaya dalam hal pengiriman. Hal ini diperlukan untuk memiliki sisi yang tinggi, stabilitas yang baik (heavy lunas) dan motor stasioner yang kuat untuk keadaan darurat. Biasanya di Laut Azov, panjang gelombang sekitar 4 -5 m, dan tingginya 1,5 - 2 m. Pada kapal yang panjangnya lebih pendek (daripada panjang gelombang), adalah mungkin untuk berhasil melatih para astronot. Ini akan mengulangi semua kontur gelombang dan akan memutar dan melemparkan timnya dengan kelebihan "ruang" maksimum.
3. Penyimpanan musim dingin di klub kapal pesiar, tanpa transportasi di jalan. Indikator yang sangat penting. Dia hanya "membuka ikatan tangannya" untuk meningkatkan dimensi lebar kapal. Pertama-tama, ini adalah tempat tidur yang nyaman dan, kedua, stabilitas yang baik.

Selanjutnya, buka dompet Anda dan Internet dan mulai seleksi sesuai dengan parameter dari opsi yang tersedia untuk dijual. Lebih dari 7 meter, ini adalah kapal pesiar lebih dari 24 kaki. Draft kurang dari 1 m Ini adalah yacht kurang dari 28 kaki. Kami tidak mempertimbangkan perahu layar dan kompromi untuk alasan stabilitas dan kepraktisan layanan di laut "hijau" kami. Siapa yang akan menemukan lebih dari tiga opsi - dilakukan dengan baik.

Saya ingin mencatat satu lagi nuansa, di sini, seperti di apartemen dan mobil, tingkat "kuadrat" memengaruhi kelayakhunian. Artinya, setiap tambahan 10 cm lebar akan secara signifikan meningkatkan kelayakhunian dan kenyamanan di atas kapal.

Saya memilih: kapal pesiar 25 kaki, lebar 3 m, tinggi sisi 1 m, tempat tidur 6, draf 0,9 m - dua lunas untuk mengurangi penggulingan samping dan dengan kemungkinan memasang motor. Tidak ada tempat khusus untuknya di kapal pesiar secara default.

Sementara kapal pesiar yang dipilih sedang dibangun di galangan kapal, langkah ketiga dimulai.

Langkah tiga - transportasi ke tempat penggunaan

Transportasi kargo yang terlalu besar adalah pengumpan yang paling penting bagi polisi lalu lintas, karena truk tidak termasuk, kami akan mengemudi sendiri.

Ini lucu, tetapi di negara kita, hak-hak VFPS memberi hak untuk menggunakan layar, tetapi bukan kapal. Tugas baru yang tak terduga adalah untuk mendapatkan hak atas kapal. Saya lulus ujian yang sama, tetapi sekarang dalam gims.

Mengemudi kapal pesiar menyusuri Don tanpa motor berubah menjadi pencarian yang lucu bahkan untuk kapten yang berpengalaman. Hal ini diperlukan untuk menyelesaikan masalah dengan motor dan, lebih disukai, dengan anggaran minimum.

Langkah Empat Pemilihan motor

Kriteria pemilihan:

Penanganan masalah

• Anggaran - hingga 15 ribu rubel;
• Batas otonomi setidaknya 10 mil;
• Kecepatan - sehingga Anda dapat mengarahkan kapal - lebih dari 1,5 knot;
• Tempel.

Solusi permanen

• Stasioner;
• Batas otonomi lebih dari 20 mil;
• Kecepatan - hingga 5 knot.

Ya, tidak ada uang untuk solusi permanen, saya akan meninggalkannya untuk masa depan. Untuk saat ini, fokuslah pada minimum.

Apa yang saya butuhkan

Garis besar gambar lambung kapal pesiar. Akurasi tinggi tidak masalah. Anda dapat mengambilnya dari paspor kapal atau bahkan dari buklet iklan.

Unduh perangkat lunak freeship gratis yang luar biasa.

Menurut proyeksi dari gambar dimensional, saya menggambar profil lambung dalam program dan mendapatkan karakteristik penarik.



Hebatnya, motor dengan daya kurang dari 100 W sudah cukup untuk memenuhi persyaratan minimum, yaitu kurang dari 1/7 tenaga kuda! Di sini, motor apa pun akan melakukannya! Tetapi Iblis ada dalam rinciannya.

Bergerak di sepanjang jalan menemukan mesin minimum, saya terpaksa meninggalkan "mesin pemotong" bensin berkecepatan tinggi. Ketergantungan daya mesin bensin pada rpm dijelaskan oleh parabola menurun dengan titik maksimum sekitar 5500-6000 rpm. Sudah pada 3.500 rpm, daya turun setengah, dan 1.000 empat kali. Pada motor berdaya rendah, gearbox 2,25: 1 dipasang, sekrup dengan diameter sekitar 20 cm. Dari 2.700 rpm tidak ada yang bisa diharapkan kecuali kebisingan dan gelembung. Perkiraan perhitungan tenaga mesin dapat dilakukan sesuai dengan rumus berikut:

$$

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

Efisiensi hanya akan 10%.
Anda membutuhkan sesuatu yang lambat, tenang dan tidak berbau.
Solusinya sederhana dan elegan - motor trolling listrik Cina. Orang Cina belajar di sekolah kejuruan kami sebagai tukang listrik, karena kecepatan mesin disesuaikan dengan menghubungkan resistansi seri 0,4 atau 0,8 Ohm, atau keduanya bersamaan. Kecepatan rotasi maksimum seluruh nmax = 1300 per menit. Efisiensi motor DC rata-rata biasanya di kisaran 85%. Karena kecepatan diatur secara bertahap, perhitungan harus dilakukan secara terpisah untuk setiap kecepatan.

Saya akan melepas gagang motor; tetap saja Anda tidak dapat mencapainya. Saya akan mengarahkan kabel ke unit kontrol mesin (ECU).

Menggunakan teknik sederhana, saya menentukan parameter sekrup. Saya pergi ke toko dengan tali dan penggaris dan melakukan pengukuran sederhana - tinggi sekrupnya $$$H = 2πr · (j / l)$ :



Parameter yang diukur dari baling-baling motor listrik kapal Tiongkok: D = 0,24m; H = 0,106 m.

Diameter sekrup hanya 24 cm dan karena itu efisiensi mesin seperti itu di kapal pesiar berat juga tidak ruang. Saya akan coba menilai berapa.

Saya akan menggunakan perhitungan dari artikel ( "Perhitungan elemen utama dari baling-baling kapal" majalah "Perahu dan Yacht" 1/1963 dan "Apa yang perlu Anda ketahui tentang baling-baling?" "Panduan untuk perahu, kapal, dan motor. Diedit oleh G.M. Novak" ) dengan meletakkan di sana nilai dan ukuran motor trolling. Keakuratannya tentu saja akan kecil, karena argumennya tidak masuk dalam syarat batas perhitungan. Tapi saya harap ini cocok untuk evaluasi.

Untuk setiap kecepatan motor, perlu untuk melakukan pergantian-perhitungan sampai penyangga berhenti sama dengan resistansi total kapal. Artinya, pada kecepatan tertentu akan muncul keseimbangan dua kekuatan - kekuatan motor dan kekuatan resistensi.

Sebagai contoh saya akan memberikan perhitungan hanya untuk substitusi akhir.

Untuk mulai dengan, koefisien aliran terkait dihitung:

$$

$$w = 0.165 * kop * \ sqrt {\ frac {\ sqrt [3] {V}} D} = $ 0.64$$

di mana kop adalah koefisien kelengkapan keseluruhan, dan V adalah perpindahan kapal. Saya mendapatkan parameter ini dari "hidrostatik" dalam program freeship; D - sekrup diameter dalam meter.

Berikutnya, saya menemukan kecepatan di mana baling-baling bertemu air:

$$

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

pada v = 1,2 m / s - kecepatan kapal (2,35 knot).
Kapal pesiar memiliki hambatan angin frontal sebanding dengan area proyeksi frontal. Saat bergerak, angin sakal muncul dan menciptakan resistensi tambahan untuk gerakan. Selain itu, teknik sederhana ini memungkinkan saya untuk menentukan melawan angin sakal motor mana yang dapat berguna.

Saya akan menghitung resistensi terhadap angin:

$$

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

dengan angin vwind = 0 m / s,
di mana Sfr adalah area depan layar (kita ambil dari freeship), v = 1,2 m / s kecepatan kapal.

Ketahanan lambung terhadap aliran air ditemukan oleh karakteristik derek Rw = 118,87 N.
Impedansi $$$R = Rwind + Rw = 121.5 N$ dengan angin vwind = 0 m / s
Daya bersih dihabiskan untuk pergerakan kapal pesiar:

$$

$$Pfield = va * (Rw + Rwind) = 145.8 W.$$

Saya akan menghitung daya yang disuplai ke sekrup:

$$

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

ketika K = 0, di mana K dapat mengambil nilai: 0 - kecepatan tertinggi, 1 - kecepatan rata-rata, 2 - kecepatan lebih rendah.
Saya menghitung koefisien bantu:

$$

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

di mana n adalah kecepatan putar sekrup, r / s; p adalah massa jenis air (102 kgfs2 / m4).



Menurut grafik bertitik, saya menemukan nilai efisiensi sekrup $$$\ eta = $ 0,2$ ; rasio disk $$$H / D = $ 0,5$ dan tapak relatif $$$\ lambda = $ 0,2$ .
Untuk verifikasi, kami menghitung yang sebenarnya $$$EFFICIENCY = P / = 0,243$ . Sepertinya itu benar.

Diameter dan pitch sekrup yang disarankan $$$Drec = \ frac {va} {\ lambda * n} = 0,215 m$ , $$$Hrec = H / D * Drec = 0.127 mHrec = H / D * Drec = 0.127$ .
Ini berarti bahwa sekrup nyata tidak memiliki dimensi yang cukup optimal, karena efisiensi nyata lebih rendah daripada yang dihitung.

Perhentian prop ditentukan oleh rumus pada kecepatan kapal pesiar terpilih 1,2 m / s (2,35 knot):

$$

$$Screw = 9,8 * 75 * Rel * Efisiensi sekrup / (735,5 * va) = 121,5 N,$$

pada perlawanan penuh $$$R = Rwind + Rw = 121.5 N$ . Saldo tercapai.
Hasilnya, kami menemukan bahwa dalam kondisi terbaik, efisiensi sistem motor-propeller-yacht (mungkin disebut koefisien propulsi) akan melebihi 24%, dan motor listrik dengan kekuatan 600 W akan mempercepat kapal ke 2,35 knot.

Hasilnya "begitu-begitu", tetapi cocok untuk solusi sementara.
Pabrikan memasang baterai debit dalam 160 160Ah di kapal pesiar. Arus motor pada kecepatan maksimum adalah 49,9 A. Ini adalah 0,25C. Seluruh kapasitas tidak dapat digunakan, saya menentukan berapa banyak yang Anda bisa.



Artinya, baterai akan bertahan sekitar 2,82 jam, atau sekitar 2,82 * 2,35 = 6,64 mil pada kecepatan maksimum dalam ketenangan. Untuk mengkompensasi sebagian pengeluaran baterai, perlu untuk menginstal panel surya.

Tidak ada banyak ruang kosong di kapal pesiar. Sesuatu terbaring di mana-mana atau seseorang duduk. Tempat paling berbahaya untuk memasang baterai pada penutup loker belakang. Tempat ini adalah yang paling rentan terkena naungan layar. Benar, area di sana kecil. Baterai 545x415 mm dengan daya dinyatakan 40 W dengan radiasi 1000 W / m2 berada di tutup loker.



Pertanyaan peningkatan efisiensi akan ditinggalkan untuk masa depan. Sementara saya mengambil kontroler PWM surya termurah.

Berapa mil yang akan ditambahkan panel surya?

Energi harian rata-rata radiasi matahari di wilayah tersebut selama periode navigasi adalah 5,8-6 kW * h / m2. Ini rata-rata 500 watt selama 10 hingga 12 jam sehari.

Luas dua baterai adalah 2X0.545X0.415 = 0,45 m2. Saya akan membuat asumsi bahwa arus baterai secara linear tergantung pada kekuatan radiasi matahari, dan tegangan, sebaliknya, praktis tidak tergantung. Ini terlihat pada jadwal.



Pada 1000 W / m2, baterai memberikan arus 2,05 A, dan pada 500 W / m2 akan memberikan sedikit lebih dari 1 A.
Saat menggunakan pengontrol PWM, tegangan pada baterai hampir sama dengan tegangan pada baterai, mis. total, dilihat dari karakteristik buangan, rata-rata 2.05X6 = 12.3 V.

Akibatnya, dua baterai akan memberikan setidaknya 10X2 = 20 Ah per hari, yang akan menjadi 20 / 49,9 * 2,35 = 0,94 mil.

Saya akan meringkas

kecepatan tenang maksimum = 2.35 knot,
kisaran pada kecepatan maksimum = 0.94 + 6.64 = 7.58 mil,
Efisiensi pada stroke maksimum = 24,3%,
kecepatan rata-rata dengan tenang = 1,4 knot,
berkisar pada kecepatan sedang = 15,54 mil,
Efisiensi pada kecepatan rata-rata = 18,8%,
kecepatan minimum tidak memberikan keuntungan, baik dalam jangkauan maupun efisiensi,
kecepatan angin maksimum 7,1 m / s adalah 1 knot,
Kisaran pada kecepatan maksimum dengan angin 7,1 m / s akan 2,82 mil,
Efisiensi pada kecepatan maksimum dengan angin 7,1 m / s akan menjadi 11%,
Efisiensi tata surya sekitar 2A * 12.3V * 10 jam / 0,45 m2 / 5,8 kW * jam = 9,4%.
Kami akan menggunakan layar untuk bagian utama dari jalan, dan kami akan menggunakan mesin sebagai shunting dan untuk melarikan diri dari fairway dari kapal curah dan kapal tanker. Meski hasilnya bahkan lebih baik dari yang direncanakan.
Diputuskan bahwa dalam konfigurasi ini kapal pesiar akan meninggalkan slipways.
Hari yang ditunggu-tunggu ini akhirnya tiba. Kapal pesiar pertama kali diluncurkan ke dalam air.

P.S. Dalam konfigurasi ini, kapal pesiar berlangsung 3 tahun. Selama waktu ini, dia hanya dua kali terhubung ke daya pantai untuk mengisi baterai.

Pengalaman luar biasa telah diakumulasikan, dan semua perhitungan telah berulang kali dikonfirmasi oleh praktik. Selain itu, saat berlayar, mesin yang dicelupkan berubah menjadi generator dan mengisi baterai. Arus muatan pada kecepatan 3 knot adalah 2A.