Выбор экономичного режима ВМУ Хонда Л15 для аэролодки

[IGOR F]

Задача сократить расход топлива за счет оптимального режима работы винта при скорости  аэролодки 60 км/ч
Есть 2 варианта
1 Классический, для снятия максимальной тяги концевую скорость берем 225 м/с
Для хонды Л15 6000 об/мин 110 лс это редуктор 2,56 4-х лоп винт вк-5 1820мм
тяга получилась 250 кгс при 5800 угол 20 градусов
при крейсере 4500 Vконц 167 м/с открытие дросселя думаю 0,5

Но практика показала целесообразность другого подхода который снижает расход топлива
и повышает ресурс двс

2 Редуктор 2,05 винт 1820, вк-5 4 лоп, макс обороты 5500, V конц  255 м/с  5200 - 242
тяга макс меньше
при крейсере 4500 Vконц 209 м/с 4800 Vконц 223 м/с открытие дросселя думаю 0,8

3. Редуктор 2,05 винт 1740, вкш2 3 лоп, макс обороты 5500, V конц  244 м/с  5800 - 258
17 градусов при  5200  - 230 м/с
при крейсере 4500 Vконц 200 м/с 4800 Vконц 213 м/с открытие дросселя думаю 0,9
расход топлива 18 л/ч при скорости 60 км/ч расход 30 л/100км или 0,33 л/км

Вопрос
Повышение  экономичности достигается за счет меньшего угла лопастей
и роста КПД винта ?
Какой угол лопасти считать оптимальным и на каких скоростях V конц ?
Ваше мнение

 

[Танков]

Связь угла лопастей и скорости концов лопастей и тем более ,кпд винта ...........какой то ребус
.А ширина лопастей , крутка , форма в плане,......... профиль в конце концов  ????
ОНИ тоже , вносят свои коэффициенты ..........которые спутают интересующие вас  закономерности .

 

[SMotors]

Опишу задачу со стороны двигателя.
Есть такой параметр- удельный расход топлива. Характеризует эффективность его использования. Измеряется в граммах на лошадиную силу (или киловатт) в час. Может отличаться в два раза, и иногда и больше.
Общее правило- чем меньше обороты двигателя и больше открытие дросселя, тем меньше удельный расход. Соответственно, меньше расход при прочих равных.
Т.е. идеальный вариант для двигателя- полный газ и минимальные обороты, достаточные для получения потребной мощности.
На первый взгляд, звучит несколько странно для большинства, но это именно так. Сам лично проверял.
Причем, и мотору в этом  случае комфортнее. Общий КПД выше, тепловыделение в систему охлаждения ниже....
Мне кажется, что 2-й вариант, описанный т.с. в основном связан с КПД мотора, в большей степени, чем винта.
ВИШ позволит оптимизировать расход, сохранив максимальную тягу.

 

[IGOR F]

Винт это точно ребус

Винт то один и тот же поэтому крутка, ширина лопасти, число лопастей, диаметр и профиль одинаковые Меняется только редукция -угол и концевые скорости

А у двс все просто наименьший расход - на оборотах максимального крутящего момента
У хонды л15 это 4800

Есть такой параметр у профиля лопасти - обратное аэродинамическое качество
и оно самое высокое при 6- 8 градусов для разных профилей
Может исходя из максимального качества стремиться поставить угол концевого профиля
4-6-8 градусов 
Чтобы углы рабочих профилей были ближе к максимальному аэродинамическому качеству
Это и объясняет почему 2 й вариант экономичнее

 

[Танков]

Согласен конечно с рассуждениями , только все ЭТО нужно  сделать   для  крейсерской скорости полета .
В общем то все расчеты ( алгоритмы и методики ) к ЭТОМУ стремятся .
Только у всех по разному получается ( по факту реальной эксплоатации)
Особенно у производителей типовых переставных винтов . Лопасть посчитана для конкретной мощности -редуктора и оборотов-диаметра  . А ставится на разные двигателя по мощности .,редукции ........подбором угла установки ( раскрутки до максимала ). Естественно "уходя " от оптимального угла ( то есть уходя от макс. КПД )   

 

[sun]

Общее правило- чем меньше обороты двигателя и больше открытие дросселя, тем меньше удельный расход. Соответственно, меньше расход при прочих равных.

Тут решающее значение имеет сопротвление движению, которое у глиссирующих судов имеет форму горба с последующей впадиной, поэтому самый эконмичный режим будет на скорости, соответствущей этому минимуму - на скорости наименьшего сопротивленя судна.  Но это насколько я знаю, для маломерных глисс. судов где-нибудь 30-40 км/ч, не более.

 

[SMotors]

Общее правило- чем меньше обороты двигателя и больше открытие дросселя, тем меньше удельный расход. Соответственно, меньше расход при прочих равных.

Тут решающее значение имеет сопротвление движению, которое у глиссирующих судов имеет форму горба с последующей впадиной, поэтому самый эконмичный режим будет на скорости, соответствущей этому минимуму - на скорости наименьшего сопротивленя судна.  Но это насколько я знаю, для маломерных глисс. судов где-нибудь 30-40 км/ч, не более.

Я сразу оговорился, что это мои рассуждения относятся к мотору, к эффективному использованию топлива при прочих равных т.е. при обеспечении потребной мощности.
Конечно, самое выгодное- снижать потребную мощность. Тут спору нет.

 

[шкипер]

IGOR F,

при скорости  аэролодки 60 км/ч

вы не учитываете ветер, его небольшое изменение, даже в направлении - и Ваши подборки по "углу кончиков лопастей" гроша ломанного стоить не будут.
Вот если винт подводный - тогда другой коленкор.

 

[IGOR F]

IGOR F,

при скорости  аэролодки 60 км/ч

вы не учитываете ветер, его небольшое изменение, даже в направлении - и Ваши подборки по "углу кончиков лопастей" гроша ломанного стоить не будут.
Вот если винт подводный - тогда другой коленкор. 

Аэролодки и при ветре неплохо бегают и некоторые имеют макс скорость 110-160 
Ветер имеет значение но речь не об этом
Вопрос какой угол винта считать оптимальным большой или малый при
соответствующей редукции

 

[sun]

Я сразу оговорился, что это мои рассуждения относятся к мотору, к эффективному использованию топлива при прочих равных т.е. при обеспечении потребной мощности.

А если без учета потребной мощности, вопрос сводится к КПД винта, а это на уровне шаманства. Единственное что может как-то реально повлиять на экономичность - диаметр винта, чем он больше, тем лучше. Все остальное - гадание на кофейной гуще.
У меня есть программа расчета винтов, по ней легко найти наивыгоднейшие обороты винта при заданном диаметре, мощности (на заданном режиме) и скорости движения.

 

[sun]

Вопрос какой угол винта считать оптимальным большой или малый при
соответствующей редукции

Для статической тяги чем меньше угол тем лучше, в движении это правило не работает, есть наивыгоднейший угол, который зависит от мощности, оборотов, скорости движения и диаметра винта.

 

[Pisman]

Вопрос какой угол винта считать оптимальным большой или малый при

Машина на какой передаче экономичнее? на 4ой или на 5ой?
В какой точке внешней характеристики ДВС экономичнее - в зоне максимальной мощности или максимального момента?
Что делает пилот самолета с ВИШ на крейсере- затяжеляет или облегчает винт?
... совсем думать обленились...

 

[IGOR F]

Вопрос какой угол винта считать оптимальным большой или малый при

Машина на какой передаче экономичнее? на 4ой или на 5ой?
В какой точке внешней характеристики ДВС экономичнее - в зоне максимальной мощности или максимального момента?
Что делает пилот самолета с ВИШ на крейсере- затяжеляет или облегчает винт?
... совсем думать обленились...

Макс экономичность двс при макс кр моменте
Пилот затяжеляет в винт если есть куда - уже 20 градусов

Речь не об этом- не все так просто Лодка не самолет - режимы жёстче

По букварю- как учили- 5800 выбор редуктора по максимальной концевой скорости 225 м/с
но при крейсере 4500 концевая скорость упадет до 167 м/с и тяги будет мало
Поднимать обороты двс нежелательно - упадет ресурс
Увеличивать угол 4-х лоп винта вк-5 некуда он и так 20 градусов
Выход 1 Уменьшать редукцию - жертвовать макс тягой
          2 Увеличить ширину лопастей - думаю это более правильный выбор
Диаметр увеличивать не стоит - растет сила прижимающая нос лодки

 

[levadelta]

У меня дельталет с карбюраторной Хондой ZC, в целом мотор несколько мощнее и заметно прожорливей чем L-15.

В дебри теорий винтов и обсуждения общеизвестных фактов лазить неохота, просто расскажу про особенности своей ВМУ, возможно будет полезно.

Редукция 2,7 ; винт Луганская сабля 1760, 4-х лопастной, статтяга 285кг.

По расходу топлива цифр, честно говоря не могу привести, как то не доходили руки до точных замеров, за исключением двух моментов.  На соревнованиях однажды на 9 литрах держался в воздухе 75 минут , при увеличенном на 5град шаге винта и оборотах не более 3500, при возможности выпаривать в термиках сбрасывал до холостых. В другом случае при перелете на 340 км с встречным ветром 10-12 сжег около 60 литров за примерно 2ч40м.  На химии средний часовой расход около 25-27 л, при этом на режимы мотора не обращаю внимания,главное скорость и производительность , а взлетный , около 6 000об, примерно выходит минут 8-12 из этого, "среднего" часа. В гоне, в горизонте обороты в среднем от 5000 до 5200.

После попадания крупного камня в лопасть, в прошлом году, две недели(примерно 40-45 часов) летал на казанском ВК-5, 1820, и сразу заметил выросший, примерно на 15 % средний расход и несколько меньшую тягу в потребных режимах , при 90-120 воздушной скорости. Про тягу возможно субъективно, но влетанность в аппарат не даст сильно прибрехнуть ))). Через некоторое время добавил углы на 1,5 град, макс обороты снизились до 5 700, расход упал , тяга вроде чуть прибавилась.
Вообще луганскую саблю поставил при сборка аппарата именно по совету химиков с Югов, у них на Бекасах с 912-м после смены винтов тоже упал средний расход топлива по итогам сезона, причем на те же 15%.
Еще полагаю, что для моей конфигурации ВМУ возможно лучше будет 3-лопастной , 1880, это максимально возможный диаметр луганских лопастей.
И , повторюсь, для меня важнее максимальная тяга и скорость, чем экономичность, хотя в принципе, и то и другое означает добиться максимального КПД от ВМУ, но в разных режимах.

Пожалуй полностью соглашусь с словами коллеги из поста №2 :" Общее правило- чем меньше обороты двигателя и больше открытие дросселя, тем меньше удельный расход. Соответственно, меньше расход при прочих равных.
Т.е. идеальный вариант для двигателя- полный газ и минимальные обороты, достаточные для получения потребной мощности.
На первый взгляд, звучит несколько странно для большинства, но это именно так. Сам лично проверял."


http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1366394194/270

http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1366394194/300

 

[Pisman]

По букварю- как учили- 5800 выбор редуктора по максимальной концевой скорости 225 м/с
но при крейсере 4500 концевая скорость упадет до 167 м/с и тяги будет мало 

это не букварь. это мурзилка. выкиньте и забудьте. Окружная скорость конца лопасти не играет в расчете винта никакой роли. 167мс это вполне обычная скорость не выпадающая из ряда и ваше предположение о том что это как то повлияет на снижение тяги отправьте по адресу мурзилки. на моей леталке сейчас окружная скорость 152мс на полном газу при рекордной тяге. Была бы конструктивная  возможность- еще бы увеличивал редукцию (сейчас уже 3,8).
Согласно тем теориям винтов которые выглядят расчетно достоверными и не облажались на практике- для увеличения кпд винта всегда выгодно увеличивать редукцию, снижая окружную скорость и увеличивать угол атаки лопасти приближая его к углу максимального качества в 6гр. Мне в расчетах еще не попадались винты реальный угол атаки которых бы достигал этого значения. В большинстве случаев угол атаки не превышает 3градуса.

Поэтому в вашем случае все просто как грабли. Если вам нужно снизить расход топлива вам нужно максимально тяжелить винт что бы при этом тяги хватало на критические режимы и мотор не детонировал и не надрывался. Это все делается без мурзилок и букварей по ощущениям. Это я вам как специалист по расчету винтов говорю. Ну и как производитель аэролодок то же

 

[Pisman]

Пожалуй полностью соглашусь с словами коллеги из поста №2 :" Общее правило- чем меньше обороты двигателя и больше открытие дросселя, тем меньше удельный расход. Соответственно, меньше расход при прочих равных.
Т.е. идеальный вариант для двигателя- полный газ и минимальные обороты, достаточные для получения потребной мощности.
На первый взгляд, звучит несколько странно для большинства, но это именно так. Сам лично проверял."

- именно так

 

[sun]

В какой точке внешней характеристики ДВС экономичнее - в зоне максимальной мощности или максимального момента?

Есть еще кривая удельного расхода, типичная картина - самый экономичный режим в районе 50% от максимальных оборотов.

Что делает пилот самолета с ВИШ на крейсере- затяжеляет или облегчает винт?

А что он делает? Затяжеляет, правильно?

 

[Pisman]

Вынужден с вами не согласиться Концевая скорость имеет большое значение На вертолетах на режиме висения 150 м/с гораздо экономичнее чем 220 м/с Это и подтверждает ваша практика

С вашей трактовкой согласен потому что отвечал ТС который утверждал обратное.

 

[Pisman]

3. Максимально возможная хорда лопасти (ограничение по весу)

нет. ширину лопасти нужно увеличивать только если реальный угол атаки превышает оптимальный.

 

[sun]

нет. ширину лопасти нужно увеличивать только если реальный угол атаки превышает оптимальный.

Может наоборот?
Увеличивая ширину, мы еще больше затяжелем винт. Широкие лопасти нужны при малых углах атаки, чтоб нормально загрузить двигатель.