Шхуна «Чава». Эволюция судовой машины. 2004—2018 - страница 5
По одним слухам, обычный винт на парусной яхте снижает скорость на 10—15%, по другим – скорость может упасть и на узел…
И тут передо мной встала задача, попробовать рассчитать потери, вносимые винтом, и прочими деталями, например, цинковыми протекторами, выступающими из корпуса, и выяснить, как они влияют на суточный переход. Кроме того, мне хотелось получить представление о расходе топлива и влиянии на расход гидродинамики корпуса.
Посчитав сопротивление корпуса, и приняв диаметр винта 17 дюймов и Сx =0,5, я получил совершенно удручающие результаты.
Формула для расчета сопротивления заторможенного винта в потоке воды.
F=Cx*S*p*v>2/2; S – поперечная площадь тела, v – скорость лодки.
Параметры яхты (проект Hout Bay 40): длина КВЛ 10 м, ширина КВЛ 3.5 м, D=13 кубов.
Площадь заторможенного винта при дисковом отношении 0,5 – 0,049 кв. м., площадь цинковых протекторов – 0,025 кв. м.
При таких исходных данных расчетное сопротивление корпуса на скорости 4 узла – 57 кгс, а сопротивление винта – 49 кгс, протекторов – 25 кгс. Если скорость лодки возрастает, соотношение меняется, к примеру на 7 узлах – 278 – 149 – 77, то есть относительное влияние винта и прочих выступающих деталей падает с увеличением скорости. Это связано с возрастающим вкладом сопротивления формы.
В результате несложных вычислений получается вот такой график мощностей, по горизонтали – скорость в узлах, по вертикали – мощность движителя, приводящего судно в движение, в лошадиных силах.
N – мощность движителя, необходимая для движения «чистого» корпуса без протекторов и винта, N общая – мощность, нужная, чтобы двигать лодку при заторможенном винте, и с учетом протекторной защиты. N без учета винта – мощность для корпуса с протекторами. Этот график предназначен для иллюстрации потерь от протекторной защиты, при движении под дизелем.
Видно, что заметную долю вносят протектора, установленные на корпусе.
Оценка совпадения теоретических расчетов – с реалом довольно близко, также как и таблицей, приведенной в начале главы, во всяком случае лодка разгонялась до 8 узлов с мощностью 60—70 лс, сопротивление винта на скоростях 4—5 узлов по оценке примерно совпадает с расчетом.
Результаты расчетов позволяют сделать следующие выводы:
1. При движении под парусами лодка испытывает большое сопротивление от винта и протекторов.