Мене конкретно цікавлять відповіді на наступні питання:
1. На яку максимальну швидкість можна розраховувати, якщо застосувати на катері наявний у мене шестилопатеві ротор від катера «Схід» (D = 200 мм; H = 210 мм)? Яка повинна бути ширина спрямляющий лопаток?
2. Яким повинен бути крок ротора для даного діаметра (D = 200 мм) для отримання максимальної швидкості при навантаженні два-три чол. і запасі палива 60 л?
3. Як перевести значення кута φ для робочого колеса (РК) з поворотними лопатями в крок для РК з фіксованим кроком?
4. Яке буде водотоннажність катера?
Методика, що міститься в статті «Як розрахувати оптимальний водомет» (див. «Кия» №119), дозволяє на базі серійно випробуваних робочих коліс (РК) спроектувати водометний рушійні комплекс, який гидродинамически оптимально збалансований з характеристиками плоскокілеватого глиссирующего корпусу. Послідовність розрахунку така:
1. Для умов тривалого експлуатаційного режиму по зовнішній характеристиці двигуна «ГАЗ-21» визначаємо потужність N = 60 л. с. і частоту обертання n = 3200 об / хв (53,33 об / с). Для отримання максимально досяжної швидкості залишається резерв потужності (71 л. С.) При 3400 об / хв (на полегшеному корпусі).
2. Розраховуємо параметр N · n 2 = 17,07 × 10 4 (де n - об / с) і наносимо його значення на криву номограми (рис. 9).
3. З шкали цієї ж кривої знімаємо величину n · D = 10,62 (в нанесеною точці).
5. Проводячи вертикаль і горизонталь через зазначену точку, на відповідних шкалах номограми знімаємо T · n 2 · 10 -4 = 49; V0 = 12,7 м / с (або 45,7 км / год), β = 0,2917; V c = 0,491; φ = + 3,4 °
6. Розподілом значення T · n 2 на n 2 (об / с) отримуємо величину тяги водомета (ВД): T = 172, 3 кг.
7. Визначаємо ККД повної тяги:
8. Звертаючись до рис. 11. де нанесені криві зміни H / D для цілих φ, при вугіллі φ = + 3,4 ° знаходимо крокові ставлення на кінці лопаті (при r = 1,0): H / D = 1,21 або Н = 242 мм; як видно з цього малюнка, крок лопаті збільшується до маточини (до H / D = 1,72 на r = 0,55 або H = 344 мм); а крива зміни кроку знаходиться проміжним графічним побудовою між кривими, куди потрапила точка при φ = + 3,4 °. Геометричні характеристики 6-лопатевого РК наведені на рис. 10. причому відношення А / А D = 1,42 означає відношення сумарної фактичної площі розгорнутих лопатей до площі кільцевого диска, обмеженого кінцями лопатей і маточиною; відношення діаметра маточини до діаметру РК d ст = 0,55, в / D - відносна ширина перетинів лопати, що лежать на січних циліндричних поверхнях з відносним радіусом r.
9. Користуючись рис 1, б. при відомому V s знімаємо коефіцієнт опору Водозаборник CD = 0,078.
10. Розраховуємо гідродинамічний опір Водозаборник:
11. Обчислюємо повітряне (лобове) опір корпусу «Казанки-2М», ширина якого В = 1,65 м, висота
12. При ψ = 0,02 знаходимо опір (яке повинно бути) остроскулого голого корпусу при глиссирования:
Слід зауважити, що днище «Казанки-2М» має килеватость на міделі 17 °, а на транце 7 °, ширину глиссирующего ділянки днища (транця) В = 1,34 м і увігнуті обводи. Цим обумовлена велика величина Rг.к на подібній швидкості, що підтверджується графіками буксирувальних випробувань моделі цього човна, представленими в «Кия» №38. В результаті перерахунку кривої опору моделі човна при δ = 760 кг виходить Rг.к = 160 кг на V0 = 45 км / год, що і слід було очікувати (через надмірну змоченою поверхні днища і його складної форми); установка про часткових реданів в цьому випадку нічого не дасть.
14. Далі розраховуємо зовнішній ККД корпусу
враховує опір Водозаборник і вплив корпусу.
15. Отримуємо повний Пропульсивную коефіцієнт системи водомет - корпус
16. Розраховуємо кут розчину (тілесний кут) заднього торця спрямляются лопатки (при лопатковому поджатия) при z = 6
т. е. при діаметрі сопла dc = Dрк = 200 мм і діаметрі внутрішнього циліндричного тіла 0,55D = 110 мм.
17. Знаходимо (для довідки) площа отвору на зрізі сопла
при конструктивному поджатия струменя β = 0,2917.
Розрахунок геометрії спрямляющий лопаток - окрема тема. Дещо які відомості з цього у просу можна почерпнути зі статті А. Братишко і С. Калініна в «Кия» №75.
В результаті викладеного можна прийти до такого висновку, який використовується ротор D = 200 мм і H = 210 мм з катера «Схід» для двигуна «ГАЗ-21» для човна «Казанка-2М» не годиться, тому що розрахований на більшу кількість обертів ( мабуть, під двигун «М-412», що розвиває 4500-5000 об / хв). Тому доведеться виготовити нове РК, забезпечивши геометрію лопатей відповідно до рис. 10. Через невідповідність корпусу розрахунковому варіанту (на корпусних діаграмах) швидкість може виявитися трохи менше отриманої в даному розрахунку; однак її можна зберегти, незначно знизивши вагове навантаження.
Режиму максимальної швидкості можна досягти шляхом зменшення ходового ваги до 600-650 кг і збільшення числа оборотів двигуна до n = 3400 об / хв (тобто максимальної потужності N = 71 л. С.). Як показали спеціально виконані розрахунки, швидкість V0 = 56,4 км / год досягається при повній тязі Т = 155,3 кг; при цьому слід забезпечити більш кормову центрування (xg = 1,4 м). Ширина глиссирующего ділянки днища, як і на основному режимі глиссирования, буде значно більше оптимальної, однак це може компенсуватися за рахунок більш плоского днища ближче до Транці (мабуть, тільки на досить тихій воді).
Беручи конструктивний вага човна 220 кг, вага палива 50 кг, вага двох-трьох пасажирів 180-240 кг (з малим багажем) і, нарешті, вага силової установки з ВД і акумулятором 150 кг, отримуємо δ = 600-660 кг, що близько до розрахункової величини Тому швидкість 55 км / ч цілком може бути забезпечена.