Группа 3 года обучения
Тема занятия: «Двигатели модели. Электромоторы. Расчет мощности двигателя».
Ребята, на прошлом занятии мы с вами познакомились с технологией разработки гребного винта на 3 D принтере. Молодцы! Эти знания нам понадобятся при изготовлении винтов для вашей модели когда мы встретимся на занятии в Доме творчества.
Сегодня мы научимся рассчитывать мощность электродвигателя для вашей модели.
Задание:
-ознакомьтесь с материалами по теме «Формулы при проектировании модели корабля
- запомните обозначения характеристик корабля и модели корабля
(например: D – водоизмещение корабля-прототипа
Dм – водоизмещение модели корабля и т.д.)
-рассчитайте мощность двигателя если:
λ = 100
D =12 000 тонн
L = 156 метров
V = 30 узлов
Пкор = 400 оборотов в минуту
Nкор = 100 000 лошадиных сил(1 лошадиная сила = 735,499 Ватт)
Формулы при проектировании модели корабля
При проектировании модели корабля выбирают обычно соответствующий прототип корабля, главные размер е ния которого известны.
Пользуясь простыми формулами механического подобия, достаточно пересчитать эти размер е ния в соответствии с масштабом на модель корабля.
Полученное число (его называют масштабным числом — λ) будет показывать, во сколько раз модель меньше прототипа.
Например, в масштабе 1:75 масштабное число равно λ = 75.
Принцип механического подобия устанавливает, что все линейные размеры модели по отношению к прототипу (длина, ширина, осадка и т. п.) должны быть уменьшены в масштабное число раз. Например, если длина судна прототипа равна 139,5 м, то длина модели при масштабе 1:75 будет.
L – длина корабля-прототипа, Lм – длина модели
По этому принципу определяют не только главные размер е ния, но и все другие линейные размеры модели, в том числе размеры надстроек и высоты мачт.
Весовое и объемное водоизмещение или вообще любой вес и объем при пересчете на модель следует уменьшить в λ³, т. е. в число, равное масштабному числу, возведенному в куб.
Например, если водоизмещение корабля прототипа равно 18 000 тонн, то весовое водоизмещение модели, изготовленной в масштабе 1:100, будет
D – водоизмещение корабля-прототипа
Dм – водоизмещение модели корабля
Скорость модели м должна быть равна скорости хода судна, деленной на Vλ
(на корень квадратный из; масштабного числа),
т. е.
где Vм (скорость модели ) и V (скорость корабля-прототипа ) выражены в одинаковой мере, например в м/с. Обычно скорость кораблей и судов выражают в узлах, а речных — в километрах.
Для модели ее удобно измерять метрами в секунду. Так как 1 узел = 1,852 км/ч = 0,515 м/с, то масштабную скорость модели (в м/с), если скорость судна прототипа будет выражена в узлах, можно рассчитать по следующей формуле:
Например, если скорость корабля Vкор равняется 27 узлам, то при масштабе модели 1:75 скорость модели в м/с будет:
Если скорость судна-прототипа выражена в км/ч, а 1 м/с = 3,6 км/ч, то масштабную скорость в метрах в секунду следует считать по другой формуле:
Например, если речное судно-прототип развивает скорость V=25 км/ч (25 000 м/ч), то модель этого судна в масштабе 1:25 должна ходить с масштабной скоростью:
Если надо узнать, какое число оборотов Пм следовало бы сообщить гребному винту модели при соблюдении его подобия, то согласно принципу механического подобия нужно число оборотов судна-прототипа Пкор умножить на корень квадратный из масштабного числа, а именно:
Например, если гребной винт судна делает 600 об/мин, то при соблюдении подобия, равного 1:100, он должен совершать:
Принцип механического подобия указывает также, как можно определить мощность двигателя модели Nм. Мощность двигателя модели должна быть меньше мощности двигателя корабля Nкор, в число, равное
Число λ в степени 3,5можно получить как произведение λ³·V λ
Однако винты и двигатели моделей обычно не подобны судовым и формулы для Пм и Nм являются приблизительными.
Если нужно узнать площадь парусов модели Sм или любую другую площадь, то она должна быть уменьшена в масштабное число раз, взятое в квадрате:
На старте модель самоходного ракетного крейсера.