太阳，风和水ver 0.1

第一季

我们一起度过了危机……-在游艇上。
（C）我的朋友

有关选择游艇最低发动机要求的文章。

第一步-一切开始

大约在2014年年中，当危机变得非常持久时，又是时候实施我们自己的反危机计划了。 嗯，这并没有像著名的电影那样成功-“危机就是当您不想想要某些东西的时候”，但是有很多很多有趣的时间。 游艇进入我的视野。 那时，我对这件事的了解是在幼儿园，当时我们是用核桃壳做船，然后把它们放在水坑里。 我什至不知道我是否晕船。 :-)但是，据说-完成了。 有一个主题，我们开始制定一项行动计划。

首先要做的是在某个地方学习。 我和游艇夫们谈过。 苏联时代，他们都在青年体育学校学习。 所有人都提出了建议，我们必须首先去土​​耳其，乘搭不同的游艇，然后直接在实践中学习。 好吧，现在您只需花一点钱，就可以“随身带上这个东西”。 好吧，他们可以理解-对他们来说这是一项业务。 我们将走另一条路。

决定在私立学校学习，并接受有关“转向帆船”的进一步教育，通过考试并获得全俄联邦刑警部队的权利。 整个学习过程在晚上和周末都是悠闲的。 72小时的理论+练习需要4个月以上的时间。 有足够的信息可以开始有意识地选择游艇并自己进行管理。

第二步-选择游艇

希望我的选择算法可以帮助其他人：

1. 确定游艇的使用方式：
   -休息，不离开码头；
   -步行一天-早上出去，晚上返回；
   -周末散步-有条件的从星期五到星期一；
   -海上航行-一，两个或三个长途旅行季节。
2. 确定最小和最大游泳面积
3. 确定冬季存储的可能性。

仅此而已。 其余的，例如大小，容量和其他事项将由其自己决定。 让我们来看看！

我的使用选择：

1. 周末散步的时间长达一周。 这个选择决定了卫生间（厕所），厨房（厨房），照明设备，整个家庭舒适的就寝场所以及足够的用品空间。 立刻清楚的是，这艘船不会小。 根据描述-莫斯科odnushka 11平方米
2. 最小的水域-塔甘罗格湾和Don的下游-不仅要沿球道行进，而且吃水深度不得超过1米（腰部）。 最大水域是黑海。 实际上，亚速海在运输方面更加阴险。 对于紧急情况，必须具有较高的稳定性，良好的稳定性（重龙骨）和强劲的固定式电动机。 通常在亚速海中，波长约为4 -5 m，高度为1.5-2 m，在长度短于波长的船上，有可能成功地训练宇航员。 它会重复波浪的所有轮廓，并以最大的“空间”超载扭曲并折腾其团队。
3. 冬季存放在游艇俱乐部中，无需上路运输。 一个非常重要的指标。 他只是简单地“松开双手”以增加船的宽度。 首先，这些是舒适的睡眠场所，其次，良好的稳定性。

接下来，打开您的钱包和Internet，然后根据可供选择的选项中的参数开始选择。 这些游艇长度超过7米，超过24英尺。 吃水深度小于1 m。这些游艇小于28英尺。 由于我们在“绿色”海洋中的稳定性和实用性，我们不考虑帆船和折衷方案。 谁会找到三个以上的选择-做得好。

我想再指出一个细微差别，就像在公寓和汽车中一样，“方形度”会影响可居住性。 也就是说，每增加10 cm的宽度将显着增加船上的可居住性和舒适性。

我选择了： 25英尺长，3 m宽，1 m侧高，6个泊位的游艇，0.9 m的吃水深度-两龙骨以减少侧向滚动并可以安装电动机。 默认情况下，他在游艇上没有特定的位置。

在造船厂建造所选游艇时，第三步开始。

第三步-运输到使用地点

对于货运警察来说，超大货物运输是最重要的支线，因为不包括卡车运输，我们将自己开车。

这很有趣，但是在我们国家，VFPS的权利赋予使用帆的权利，而不是船只的使用权。 一项不可预见的新任务是获得船只的使用权。 我通过了相同的考试，但是现在还是要考。

即使没有经验的船长，在没有电动机的情况下沿着Don驾驶游艇也变成了一个有趣的追求。 必须解决电动机的问题，并且最好以最小的预算来解决。

第四步 电机选择

选择标准：

解决方法

• 预算-最高15,000卢布；
• 自治限制至少为10英里；
• 速度-使您可以操纵船-超过1.5节的速度；
• 舷外。

永久解决方案

• 固定式
• 自治限制超过20英里；
• 速度-最高5节。

好吧，没有永久解决方案的钱，我会把它留给将来。 现在，关注最小。

我需要什么

游艇船体的轮廓图。 高精度无关紧要。 您可以从船上的护照甚至从广告手册上取走。

下载精彩的免费免费软件。

根据尺寸图上的投影，我在程序中绘制了船体轮廓并获得了牵引特性。



令人惊讶的是，功率小于100 W的电动机足以满足最低要求，即不到1/7马力！ 在这里，任何马达都可以！ 但是细节决定了魔鬼。

沿着寻找最低发动机的道路前进，我被迫放弃高速汽油“割草机”。 汽油发动机功率对转速的依赖性由最大抛物线约为5500-6000 rpm的下降抛物线描述。 功率已经达到3500 rpm，功率下降了一半，功率下降了1000的四倍。 在低功率电动机上，安装了2.25：1齿轮箱，螺钉直径约20厘米，从2700 rpm起，除了噪音和气泡外，什么都没有。 可以根据以下公式对发动机功率进行近似计算：

$$

$$N = 0.4 * D ^ 4 * n ^ 2 * va = 1.4马力，$$

效率将只有10％。
您需要缓慢，安静且无臭的物品。
解决方案简单而优雅-中国拖钓电机。 中国人是在我们的职业学校学习电工的，因为发动机速度是通过将0.4或0.8欧姆或两者串联的串联电阻来调节的。 整个最大转速的最大转速= 1300每分钟。 一般直流电动机的效率通常在85％的范围内。 由于速度是逐步调节的，因此必须针对每种速度分别进行计算。

我将卸下马达手柄；但是，您仍然无法够到它。 我将导线引至发动机控制单元（ECU）。

我使用一种简单的技术来确定螺丝参数。 我带着绳索和尺子去商店，进行简单的测量-螺丝的螺距是 $$$H =2πr·（h / l）$ ：



中国船用电动机螺旋桨实测参数：D = 0.24m； 高= 0.106m。

螺丝直径仅为24厘米，因此在重型游艇上使用这种发动机的效率也不高。 我会尝试评估多少。

我将使用文章中的计算方法（ “船用螺旋桨主要元素的计算”杂志“ Boats and Yachts” 1/1963和“您需要了解的有关螺旋桨的知识？”“船，船和马达指南。由G.M. Novak编辑” ）通过放置拖曳电机的值和尺寸。 当然，精度将很小，因为参数不属于计算的边界条件。 但我希望它适合评估。

对于每个电动机速度，必须进行计算替换，直到支撑架等于容器的总阻力为止。 也就是说，以某种速度会出现两种力的平衡-电机力和阻力。

例如，我将仅针对最终替代进行计算。

首先，计算相关流的系数：

$$

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

其中kop是整体完整性系数，V是船舶的排水量。 我从免费课程的“静水压”中获得了这些参数。 D-螺钉直径，以米为单位。

接下来，我找到螺旋桨遇水的速度：

$$

$$va = v *（1-w），= 1.12 m / s，$$

在v = 1.2 m / s时-船速（2.35节）。
游艇的正面风阻力与正面投影面积成比例。 移动时，会产生逆风并产生额外的运动阻力。 另外，这种简单的技术使我可以确定电动机对哪个逆风有用。

我将数一数抗风的能力：

$$

$$Rwind = 0.61 * Sfr *（v + vwind）^ 2 = 2.6 N，$$

风vwind = 0 m / s
其中Sfr是帆的前部区域（我们从自由船获得），v = 1.2 m / s船速。

船体对水流的阻力通过拖曳特性Rw = 118.87 N确定。
阻抗值 $$$R = Rwind + Rw = 121.5 N$ 带风vwind = 0 m / s
游艇运动上花费的净功率：

$$

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

我将计算提供给螺钉的功率：

$$

$$Pel = \ frac {Imax * n} {nmax} *（Uakk- \ frac {Imax * n} {nmax} *（K * 0.4 + 0.15 * \ frac {Uakk} {Imax}））= 509瓦，$$

当K = 0时，其中K可以取值：0-最高速度，1-平均速度，2-较低速度。
我计算辅助系数：

$$

$$Kn'= \ frac {va} {\ sqrt {n}} * \ sqrt [4] {\ frac {735 * p * va} {Pel}} = 0.87，$$

其中n是螺杆的旋转速度，r / s； p是水的质量密度（102 kgfs2 / m4）。



根据虚线图，我发现螺丝效率值 $$$\ eta = $ 0.2$ ; 盘比 $$$H / D = $ 0.5$ 和相对胎面 $$$\ lambda = $ 0.2$ 。
为了验证，我们计算了 $$$效率=P/= 0,243$ 。 好吧，这似乎是真的。

推荐螺丝直径和螺距 $$$Drec = \压裂{va} {\ lambda * n} = 0.215 m$ ， $$$Hrec =高/ D * Drec = 0.127 mHrec =高/ D * Drec = 0.127$ 。
这意味着实际的螺钉尺寸不是很理想，因为实际效率低于计算得出的效率。

在选定的游艇速度为1.2 m / s（2.35节）的情况下，通过公式确定支撑架：

$$

$$螺丝= 9.8 * 75 * Rel *螺丝效率/（735.5 * va）= 121.5 N，$$

完全抵抗 $$$R = Rwind + Rw = 121.5 N$ 。 达到平衡。
结果，我们发现在最佳条件下，电动推进器-游艇系统的效率（可能称为推进系数）将超过24％，而功率为600 W的电动机将使游艇加速至2.35节。

结果是“一般”，但适合临时解决方案。
制造商在游艇上安装了深度放电电池12V 160Ah。 最高速度时的电机电流为49.9A。这是0.25C。 无法使用全部容量，我确定可以使用的容量。



也就是说，电池将在最大速度下以平静状态持续约2.82小时，或约2.82 * 2.35 = 6.64英里。 为了部分补偿电池的放电，必须安装太阳能电池板。

游艇上没有太多可用空间。 到处都有东西躺在或有人坐在那里。 在后置储物柜盖上安装电池的最无害的地方。 这个地方最不容易被帆遮挡。 是的，面积很小。 声明功率为40 W，辐射功率为1000 W / m2的545x415 mm电池放在储物柜的盖子上。



提高效率的问题将留待将来解决。 虽然我选择了最便宜的太阳能PWM控制器。

太阳能电池板会增加多少英里？

航行期间该区域太阳辐射的平均日能量为5.8-6 kW * h / m2。 每天10至12个小时的平均功率为500瓦。

两块电池的面积为2X0.545X0.415 = 0.45平方米。 我将假设电池电流线性地取决于太阳辐射的功率，而电压实际上是独立的。 这在时间表上可见。



功率为1000 W / m2时，电池电流为2.05 A，功率为500 W / m2时，电池电流将略大于1A。
使用PWM控制器时，电池上的电压几乎等于电池上的电压，即 从放电特性来看，总的平均值为2.05X6 = 12.3V。

结果，两节电池每天将至少提供10X2 = 20 Ah，即20 / 49.9 * 2.35 = 0.94英里。

我将总结

最大平静速度= 2.35节
最大速度时的航程= 0.94 + 6.64 = 7.58英里，
最大行程时的效率= 24.3％，
平静时的平均速度= 1.4节，
在中等速度= 15.54英里的范围内
平均速度效率= 18.8％，
最小速度在范围和效率上都没有优势，
7.1 m / s的最大风速为1节，
风速为7.1 m / s时，最大速度范围为2.82英里，
最大风速为7.1 m / s时，效率为11％，
太阳系的效率约为2A * 12.3V * 10小时/ 0.45平方米/ 5.8 kW *小时= 9.4％。
我们将使用帆作为航行的主要部分，还将使用引擎作为调车引擎，并从散装货船和油轮从球道中逃脱。 尽管结果甚至比计划的要好。
决定在这种配置下游艇将离开滑道。
期待已久的一天终于来了。 游艇首先被下水。

附言 在这种配置下，游艇使用了3年。 在此期间，她仅两次连接到岸电即可为电池充电。

积累了奇妙的经验，实践反复验证了所有计算结果。 另外，在航行时，浸没的发动机变成发电机并为电池充电。 3节的充电电流为2A。