Jak vypočítat výkon elektromotoru pro člun z PVC?

Hoblování – způsob pohybu člunu, při kterém klouže po hladině vody. Kontakt spodní části plavidla s vodní hladinou je minimální, díky čemuž se snižuje tření a samotná loď je díky vysokorychlostnímu tlaku a vztlakové síle udržována nad hladinou vody. Pro dosažení hoblování musí přívěsný motor vyvinout větší výkon než při pohybu v normálním režimu, ale udržení hoblování vyžaduje výrazně nižší otáčky motoru.

Z fyzikálního hlediska funguje hoblování celkem jednoduše. Za prvé, člun vyvine vysokou rychlost, dostatečnou k tomu, aby měl trup optimální úhel sklonu, což je důvod, proč je loď vytlačena z vody. Oblast kontaktu mezi dnem lodi a vodou se zmenšuje a zároveň se úměrně snižuje třecí síla. Síla potřebná k udržení rychlosti hoblování je snížena, což umožňuje snížit otáčky lodního motoru.

Rychlost hoblování lodi

Rychlost, kterou je třeba vyvinout pro vstup do režimu hoblování, se vypočítává individuálně pro loď. Pro přesné výpočty se používá Froudeho číselný vzorec.

Ve výše uvedeném vzorci se V vztahuje k rychlosti vodní dopravy, g je gravitační zrychlení známé ze školního kurzu fyziky a L je hmotnostní výtlak konkrétní lodi. Pokud je Froudeho číslo vypočítané podle vzorce větší než jedna, pak rychlost V dosazená do čitatele je dostatečná k dosažení hoblování. Vzorec se přitom v praxi používá jen zřídka. Zvláště pro malé lodě je k ničemu, navíc z něj nelze vyvodit správné závěry o tom, jak silný by měl být lodní motor pro hoblování.

Jak jít do letadla na lodi z PVC

Existuje několik jednoduchých pravidel, která, pokud budou dodržována, pomohou vaší lodi z PVC dosáhnout režimu hoblování. V první řadě jde o dodržování správného rozložení hmotnosti. Rozložte veškerou váhu rovnoměrně po celé lodi tak, aby těžiště bylo co nejblíže středu lodi. Pokud je to v oblasti zádi, ve vysoké rychlosti se motor začne zahrabávat pod loď a pokud je motor velmi silný, hrozí převrácení lodi. Pokud je těžiště umístěno v blízkosti přídě, loď se nebude moci zvednout z hladiny přední částí a nebude možné nasednout na kluzák.

Vzhledem k tomu, že přívěsný motor je obvykle nejtěžším prvkem v motorovém člunu, doporučuje se přesunout všechna závaží blíže k přídi lodi, aby se vytvořila rovnováha. Tady jde hlavně o to vědět, kdy přestat a nepřehánět to – následky posunutí těžiště blízko nosu už znáte. Pokud hmotnost nákladu nestačí k vyvážení motoru, můžete se od něj postavit dále, když se posadíte blíže ke středu lodi. Pro pohodlnější ovládání použijte nástavec oje.

Jakmile zjistíte rozložení hmotnosti, přesuňte loď do bezpečné vzdálenosti od břehu. Je vhodné, aby na vodě nebyly žádné velké vlny a počasí bylo klidné – usnadní to naučit se hoblovat. Vyberte si místo na jezírku, kde můžete zrychlit v přímém směru. Stiskněte plný plyn a počkejte, až člun zrychlí tak rychle, až se jeho příď postupně zvedne nad hladinu. V tuto chvíli snižte otáčky motoru, provádějte to pomalu, abyste nenarušili kluzák. Postupem času začnete přesně chápat, jak velkou sílu odstranit.

Existuje několik dalších tipů, podle kterých můžete snadno uvést svou loď do režimu hoblování:

• Pokud se pokoušíte letět poprvé, nejezděte náhle naplno. Je lepší udělat několik „experimentů“, postupně zkracovat dobu, po kterou dosáhnete plného plynu.
• Upravte výšku vrtule tak, aby nebyla příliš hluboká, jinak bude při pohybu lodi vytvářet zbytečné tření.
• Po dosažení režimu hoblování držte volant vodorovně. Pokud se potřebujete otočit, dělejte to velmi plynule, jinak loď ztratí stabilitu a může se i převrátit.

Poprvé, než se pustíte do hoblování, se doporučuje loď co nejvíce odlehčit. To vám pomůže loď lépe „cítit“ a také bude mnohem snazší nastoupit na kluzák.

Výpočet výkonu přívěsného motoru pro klouzání

Optimální výkon motoru pro klouzání můžete vypočítat pomocí jednoduchého vzorce. Chcete-li to provést, vynásobte každých 100 kilogramů hmotnosti lodi, s přihlédnutím k hmotnosti motoru a vybavení, číslem 5. Výsledkem je množství koňských sil, které by měl lodní motor produkovat. Takže pro loď o celkové hmotnosti 150 kg se dvěma pasažéry o hmotnosti 150 kg potřebujete k letu na letadlo motor o výkonu alespoň 15 koní. Jak vidíte, výpočet je poměrně jednoduchý.

Minimální rychlost klouzání

Malé a střední lodě začínají hoblovat průměrnou rychlostí 18-20 km/h. Minimální rychlost potřebná pro vstup do tohoto režimu je ovlivněna řadou faktorů:

• hmotnost a umístění nákladu;
• design dna lodi;
• úhel náklonu motoru;
• hloubka ponoru šroubu;
• hustota a proud vody.

Platí jednoduché pravidlo, že čím lehčí loď, tím menší rychlost potřebuje, aby jela po rovině. V souladu s tím je uvedení velké a těžké lodi do tohoto režimu mnohem obtížnějším úkolem.

Co dělat, když loď z PVC nejde hoblovat

Zdálo by se, že na letadle není nic těžkého – zapnete plnou rychlost a počkáte, až se příď lodi zvedne do optimální výšky. V praxi však i u této jednoduché záležitosti mohou nastat vážné problémy, protože kluzák je ovlivněn mnoha faktory a konstrukčními vlastnostmi lodi.

Existuje několik důvodů, proč loď neklouže:

• Nízký výkon motoru. To je zpravidla hlavní faktor, kvůli kterému se mnoha majitelům lodí přes veškerou snahu nedaří dostat loď do hoblovacího režimu.
• Nesprávné rozložení hmotnosti. Jak již víte, zátěž by měla ležet přesně uprostřed, a pokud je motor příliš těžký, pak trochu blíže k nosu. Pokus o přepravu nákladu na zádi nebo po stranách vede k tomu, že je nemožné jet letadlem.
• Nesprávné výpočty hmotnosti. Pokud slepě důvěřujete tomu, jaká hmotnost je uvedena v dokumentech k lodi, je lepší hrát na jistotu a zvážit loď sami. Mohou existovat nesrovnalosti.
• Nesprávná instalace motoru. Problémy nastávají jak v případě, že je trakční motor příliš vysoko, tak pokud je příliš nízký. Zde budete muset experimentovat a hledat optimální hodnotu konkrétně pro vaši loď a vybraný lodní motor.
• Neefektivní tvar nádoby. Pokud má dno lodi nerovný povrch, bude se na něm plánovat mnohem obtížněji než na lodi s dokonale rovným dnem. Právě posledně jmenované jsou nejvhodnější pro pohyb v režimu kluzáku.

Nyní víte, co je hoblování, jak přivést loď k tomuto způsobu pohybu a z jakých důvodů s tím mohou nastat potíže. Nespěchejte, dělejte vše co nejpečlivěji a určitě uspějete, pokud má loď motor požadovaného výkonu.

Celková účinnost člunu se spalovacím motorem je asi 15 %. To znamená, že 85 % energie obsažené v palivu je promarněno. Jedna třetina ztrát je způsobena třením v ložiskách a převodovce, zbytek jsou ztráty na vrtuli.

Pro plavidlo s elektromotorem je neefektivní chod pohonného ústrojí nedostupným luxusem. Jediným zdrojem energie na palubě je totiž dobíjecí baterie, jejíž hustota energie je několikanásobně menší než u benzínu nebo nafty.

Hustota souvisí s množstvím uložené energie a velikostí skladovacího zařízení. Čím nižší je hustota, tím více místa zdroj energie zabírá. Vzhledem k omezenému prostoru pro baterie je možné při minimálních ztrátách dosáhnout rezervy chodu několik desítek kilometrů.

Odpor nádoby

Elektrický lodní motor přeměňuje energii uloženou v baterii na mechanickou energii otáčení vrtule a využívá ji k překonání síly působící v opačném směru, než je pohyb. Odpor vznikající touto silou závisí na rychlosti, výtlaku a tvaru trupu plavidla a skládá se z třecího, zbytkového a aerodynamického odporu.

Třecí odpor závisí na velikosti podvodní části trupu a na koeficientu tření. Během pohybu se třecí odpor mění úměrně druhé mocnině rychlosti plavidla a zvyšuje se, když je trup špinavý.

Zbytkový odpor se skládá z vlnového a vírového odporu. Vlnový odpor charakterizuje energii vynaloženou na tvorbu vln při pohybu a vírový odpor charakterizuje ztráty způsobené promícháváním vrstev vody proudící kolem lodi. Odpor vln se rychle zvyšuje s rostoucí rychlostí, takže pro loď existuje limit, po jehož překročení přídavný výkon nezvyšuje rychlost, ale jde zcela do tvorby vln, což vytváří dojem rychlého pohybu.

Za klidného počasí je odpor vzduchu úměrný druhé mocnině rychlosti lodi a ploše průřezu nad vodoryskou. Tvoří asi 2 % celkového odporu a v některých případech se s ním nepočítá.

Čím nižší je impedance, tím méně energie je potřeba k pohybu danou rychlostí, tím delší je dojezd a životnost baterie.

Celkový odpor se zvyšuje vlivem vln, větru a proudu a za bezvětří se zvyšuje o 50-100 % odporu.

Síla elektromotoru

Pokud je známa závislost celkového odporu člunu na rychlosti a celkové účinnosti elektrárny, pak je možné vypočítat výkon elektromotoru pro pohyb danou rychlostí. K tomu je efektivní výkon určen odporem trupu a jeho vydělením celkovou účinností se získá výkon lodního elektromotoru.

S celkovou účinností 50% elektrického lodního motoru potřebuje loď s délkou vodorysky 21 stop motor o výkonu 5 kW, aby se mohla pohybovat rychlostí 1,6 mph.

Pokud nejsou k dispozici údaje o odporu trupu při různých rychlostech, vypočítá se přibližná hodnota odporu pomocí vzorců odvozených ze zkoušek plavidel různých tříd.

Rychlost člunu s elektromotorem

Většina lodí s elektromotorem se pohybuje v režimu výtlaku. Při tomto typu pohybu se na přídi a zádi objevují vlny, které se diagonálně rozcházejí od trupu a vlny běží podél něj od přídě k zádi. Vzdálenost mezi hřebeny dvou sousedních vln závisí na rychlosti a zvyšuje se s ní.

Jakmile relativní rychlost (poměr rychlosti k délce vodorysky) dosáhne 0,4, porovná se vlnová délka s délkou vodorysky. Pod lodí zbyly pouze dva hřebeny vln, z nichž jeden se nachází na přídi a druhý na zádi. Rychlost člunu v tomto stavu je maximální rychlostí ekonomického pohybu v režimu výtlaku.

Pokud má motor dostatečný výkon, lze otáčky zvýšit. V tomto případě se hřeben druhé vlny dostane za záď a zůstane vzadu, příď lodi se zvedne výše na přední vlně a záď bude v prohlubni. Vlnová délka přesáhne délku lodi, zvýší se voděodolnost a k pohybu bude potřeba další energie.

Pro loď s délkou vodorysky 21 stop stačí 1 hp. (746 W) pro jízdu rychlostí 5 mph. Při rychlosti 6 mph se efektivní výkon zdvojnásobuje a roste s rychlostí, takže optimální ekonomická rychlost v režimu zdvihu je 75 % maxima.

Výkon je úměrný třetí mocnině rychlosti. To znamená, že pokud se při rychlosti 5 mph sníží rychlost o 5 % (0,25 mph), spotřeba energie se sníží o 14 % a dojezd se zvýší o 16 %.

Dosah a velikost baterie

Typický 12V olověný akumulátor s hlubokým cyklem (baterie Trojan SCS225) má kapacitu 105 Ah s pětihodinovým vybíjením a kapacitu 135 Ah s dvacetihodinovým vybíjením. Hmotnost takové baterie je 30 kg a specifická kapacita je 12 x 105/30 = 42 Wh/kg při vybíjení po dobu 5 hodin a 54 Wh/kg při vybíjení po dobu 20 hodin. Se znalostí vlastností baterií určíme počet baterií pro pohon na lodi, jejíž odpor trupu je znázorněn v grafu. Zároveň předpokládáme, že rychlost bude 3-5 mil za hodinu, celková účinnost elektromotoru je 50 %.

Vzhledem k tomu, že ani nejlepší olověné trakční baterie pro elektromotory se nedoporučují vybíjet více než 80 % kapacity, zvýšíme hmotnost baterie o 25 %.

Rychlost, míle za hodinu	Výkon vrtule, W	Elektrický výkon, W	Spotřeba energie po dobu 10 hodin	Hmotnost baterie, kg	Počet baterií, ks.
3	140	280	2800	65	2
3,5	220	440	4400	102	3
4	320	640	6400	148	5

Pokud je dojezd 30-40 mil větší, než je požadováno, lze velikost baterie zmenšit. Zvýšení rychlosti také sníží dojezd.

Položit otázku,

a nechte si poradit ohledně přívěsných elektromotorů, baterií nebo nabíječek pro loď nebo jachtu