Винт (и ДУ в целом) для катера-амфибии

Привет авиаторам, я тут новенький и самолётами никогда не занимался; представления самые общие, опыта ноль. Очень надеюсь на советы специалистов в выборе весьма специфической ДУ.

Речь о двигателе и толкающем винте в кольце для амфибийного катера, который должен глиссировать, преодолевать песчаные отмели, взбираться на лёд и двигаться по снегу, как аэросани (но ползком на плоском брюхе, т.е. днище). Подобные аппараты известны - строит Туполев, оргинальную машину делают в Саратове, есть лодки канадской береговой охраны, прогулочные же открытые плоскодонки лепят повсюду - от Австралии до Сибири... Движки ставят разные - и ГТД, и лодочные моторы, и конверсию автомобильную.

В данном случае речь идёт о двигателе мощностью порядка 300 л.с., но сначала хотелось разобраться бы с винтом, хотя, конечно, это тесно взаимосвязано. Исключительно важно выжать из движка максимум тяги на малых скоростях и особенно в момент страгивания.

Пытался немножко разобраться с общими характеристиками движителя. Не знаю, как называется N/D2, но по этой "удельной мощности" вроде бы имеется сильное расслоение на малых скоростях, а именно: чем меньше приходится кВт на м2 - тем выше тяга (вероятно, т.к. меньше "улетает" со скоростным напором) - рис. 1.



Отсюда сделал вывод о целесообразности использования винта максимально возможного по конструктивным соображениям диаметра, а частоту вращения решил задавать по допустимой окружной скорости.

Шаг. Здесь запутался  :( Судя по известной номограмме (рис. 2), статическая тяга винта возрастает с уменьшением H/D, но грубые оценки с помощью Propeller Selector показывают быстрое увеличение тяги с ростом шага (рис. 3). Поясните, пожалуйста, "где правильно".




Наконец, число лопаток. Сложилось у меня впечатление, что чем больше - тем лучше для страгивания, и плевать на КПД. Вероятно, с учётом обеспечения приемлемых показателей при движении со скоростью порядка 50 км/ч, выбор 4 лопаток будет разумным компромиссом.

Прошу уважаемых форумчан поправить, если ошибаюсь, помочь советами, наставить на путь истинный. Про кольцо и двигатель потом поговорим, сначала давайте с винтом определимся :)
 
Да, спасибо, смотрю - на Украине вообще много делается в области малой авиации. Вот и амфибии отпочковались :)

Прежде, чем разговаривать с тем или иным изготовителем, хотелось бы разобраться с основными характеристиками ДУ - что, как и на что влияет... Пожалуйста, объясните, как влияет шаг и имеет ли смысл думать про ВИШ с целью обеспечения:
а) максимальной тяги на старте;
б) высокого КПД на ходу.
Или диапазон скоростей настолько мал, а условия движения настолько разнообразны, что применять ВИШ нет никакого смысла?
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
Исходя из своего небольшого,но пока успешного опыта проектирования винтов для парамоторов,могу сказать,что для максимальной статической тяги нужно по возможности увеличивать D.
Увеличение шага ,у использованных мной серий винтов также ведет к росту коэффициента тяги при работе на месте.Так что увеличение количества лопастей не способствует макс. тяге,и может делаться при ограниченном диаметре,либо при желании снизить шум,уменьшением оборотов.  
 
Да, спасибо, про диаметр понятно. Но не станешь же делать пять метров для катера, правда? Берём для примера максимальный D=2 м, тогда при n=2400 об/мин получаем однозначный прирост тяги, увеличивая число лопаток - см. рис. 3 выше. Разумеется, возрастает и потребляемая мощность.

Это так естественно - ибо куда приложена тяга, как не к лопаткам?! Да, КПД несколько снижается, но фактически-то речь идёт о конструктивном ограничении габарита при заданной (высокой) мощности двигателя... Верно ли я понимаю, что никакой горбушки тут нет, и при заданной мощности статическая тяга монотонно возрастает с ростом D, а при заданном D - с увеличением числа лопаток? Применимо ли в данном случае ограничение диаметра по приемлемому КПД, как в известных примерах расчётов, или на малых скоростях однозначно нужно увеличивать диаметр, насколько возможно?
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
По-моему,при малых скоростях и заданной мощности нужно увеличивать диаметр.Так у меня на расчетном режиме винт серии F[sub]2[/sub]A[sub]2[/sub]S[sub]1[/sub] имел КПД(расчетный) около 55%,я проигнорировал это,и получил  4кг/л.с. стат. тяги,при 2500 об/мин.У серии СДВ-1 наблюдается однозначное увеличение коэффициента тяги при увеличении шага при работе на месте.Однако,действительно есть  какая-то оптимальная величина удельной мощности на единицу площади лопасти,и тогда требуется увеличение числа лопастей.Но я к этим величинам ещё не подошел.Вскользь читал об этом в книге Александрова "Воздушные винты".
 
:) Лодка "Карлсон".
А Александров вообще где-то есть в пределах досягаемости? Или всё равно придётся считать в кольце численно?
 

Orca

Я люблю строить автожир и ходить по рекам
Кстати,я вот тоже грешен,изменяю... ;D
Не далее,чем месяц назад.  
Это не измена , это признак широты души ;D. Люди которые любят воду очень часто также любят воздух , а лучше всего быть между.
 

skyCat

Летаю...
Откуда
Приазовье
Позвольте вставить свои пять копеек :) При подборе винта к СУ на базе автомобильного ДВС от WV мощьностью порядка 60 л.с. пришлось изготовить 6 винтов различающихся по параметрам. В результате макс. тягу дал винт с Бурана заводского изговления. А сколько литературы перелопатили, сколько людей издёргали что бы разъяснили чего да как... Мораль- для СУ мощность 300 л.с. вы сами, [highlight]оптимальный винт[/highlight], тем более в кольце, изготовите с малой долей вероятности обратно пропорциональной усилиям. Уж проще взять с Яка или Вильги ;) мощности подходят.
 
Да, конечно, м.б., Вы и правы... Но всё же скорости далеко не самолётные... И в кольце, говорят, все равно характеристики другие - если, полагаю, это именно профилированное кольцо, а не гнутый лист-ограждение... Собственно, затем и спрашиваю, чтобы понять, с какого боку подступиться...

Думал и про перебор вариантов, и про отдельные винты для зимы и лета...  Если для самолётов есть сменные винты на пилотаж и на рейс, то о каком оптимальном винте можно говорить в случае амфибии! Настолько всё меняется! Хотелось бы выжать максимум тяги на старте и обеспечить высокий КПД на глиссировании или по снегу. Поэтому даже всерьёз подумываю о ВИШ, чесслово!

Конечно, проще и дешевле купить готовый серийный. Надеюсь, производители дают реальные характеристистики, чтобы можно было сравнить модели, глядя на графики!
 

skyCat

Летаю...
Откуда
Приазовье
Не претендуя на роль спеца ИМХО именно для амфибии и можно говорить об оптимальном винте. Даже для МДП (мотодельтапланов) у которых диапазон скоростей не превышает 60-70 км/ч подбирают винт изходя из условия максимума статической тяги. У вас похоже аналогичный случай. Другое дело если бы нужна была крейсерская 100-120км/ч и более там уж без ВИШа не обошлось.
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
У серии СДВ-1 наблюдается однозначное увеличение коэффициента тяги при увеличении шага при работе на месте.
Посмотрел вчера вечером книжки-бумажки.Указанное явление имеет место до h=1.И для Американсокой винтовой серии F[sub]2[/sub]A[sub]2[/sub]S[sub]1[/sub] также,и видимо для многих других винтов.Кстати,я не делал винтов с h<0,3 и думаю,это нецелесообразно.
Книга Александрова у меня есть в pdf формате,размер великоват для моего интернета,а то бы прислал.Думаю,она не редкость в электронных библиотеках.
Люди которые любят воду очень часто также любят воздух , а лучше всего быть между.
Точно!Я вот как позанимался гидросамолетами,так  теперь сухопутные еропланы как-то не очень...Другая степень свободы. :cool:
 

henryk

Я люблю строить самолеты!
Откуда
Krakow
В.Г. ОСТАШОВ
Л.В. САНДЛЕР

ГЛИССИРУЮЩИЕ
  СНЕГОХОДЫ-
  АМФИБИИ

-расчёт винта в кольце.

НОВЫХ УСПЕХОВ В НОВОМ ГОДУ!
 
О, спасибо! Попробуем заказать и Александрова, и Осташова.
Однако выражаю скромную надежду на продолжение дискуссии :)

ПОЖАЛУЙСТА!!! Объясните про шаг!!! Почему по номограмме статическая тяга возрастает с уменьшением H/D?

Каков предельный шаг для типового толкающего винта с т.з. безотрывного обтекания? В районе 1, если я верно понял? Тогда нагрузки, вероятно, просто чудовищные, число лопаток надо увеличивать однозначно?

И сколько ориентировочно можно снять кг статической тяги с 1 кВт мощности?
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
Книга Осташова-Сандлера,по-моему была написана для самоутверждения авторов,и извлек я из неё мало.Но это мое личное мнение.Почитайте сами.
Интересные материалы по испытаниям винтов в кольце в ЦАГИ в конце 30-х гг.,были в альманахе АвиаМастер 2004г.
Почему так по номограмме получается-так сказать невозможно,надо знать на основании чего она построена.
Ну вот у меня удельная тяга была 4 кг/л.с.,но это при мощности  10 л.с. Сейчас готовим к испытаниям винт разработанный на основе серии СДВ-1 под 115л.с.Но для довольно скоростного самолета-это другая история,но все равно какие-то данные будут.
Кстати недавно была тема "опрос по тяге" про ВМУ на базе Сузуки,
пошукайте,это близко вам.    
 

henryk

Я люблю строить самолеты!
Откуда
Krakow
http://www.ae.msstate.edu/rfrl/pages/marvel.html
http://www.ae.msstate.edu/rfrl/pics/aircraft/marvelette/marvel2.jpg

http://www.ae.msstate.edu/rfrl/pages/raspet/4.html

http://www.bridgingworlds.com/raspet.htm

http://faa-engineers.com/~mjgundry/ductedfan/
 
Вверх