Elisa ili propeler

[Dule]

Uopšte mi nije namera da se upuštam u proračun propelera. (eto, ja propeler a vi elisa  )
Namera je da se objasne pojmovi i šta je šta. Da se shvati zašto je komplikovano odrediti propeler. Da se lakse koriste programi za izračunavanje koji mnogi koriste a ne shvataju šta znači koji pojam.


Ako ne umemo da proračunamo propeler bar možemo da naučimo šta je Rake ili Cup. Da, kada se već pričamo o brodovima, čamcima, motorima, imamo neko osnovno znanje.
Ništa stručno. Samo prosto objašnjenje je više nego dovoljno da se razume.


Tačno je da je za odabir propelera potrebno stručno lice. Ali i za korišćenje istog treba poznavati bar princip rada. A to svakako nije "što veći propeler i vozi miško". Veliki propeler traži veliki motor. Manji propeler bolje konfigurisan će možda tražiti istu snagu motora ali će dati mnogo bolje performanse brodu.


Evo Nijah je spomenuo neka desavanja na vrhovima krakova propelera. Bilo bi svima korisno da ih objasni, što prostije i bez matematičkih formula.

[mesechar]

definitivno cela prica o propelama je zaista nauka i veliki broj parametara utice na odabir iste.

[Dule]

Ko je voljan i zna da objasni sta predstavlja ova fotka?
Nijah?

[Dule]

Da se vratimo malo proklizavanju propelera. Pričali smo o efektu pri konstantnoj brzini koji se uzima pri konstrukciji ili odabiru propelera za neko plovilo.
Ali proklizavanje ima još korisnih osobina.



Kada ne bi bilo proklizavanja šta bi se dešavalo pri kretanju? Bilo bi nemoguće pokrenuti brod ili bi morali da ugradjujemo višestepeni reduktor i lamelu. Prva, druga, treca... Dakle, proklizavanje propelera ima i funkciju menjača i kvačila pri pokretanju plovila i omogućuje da brod postepeno ubrzava. Proklizavanje će usporiti i zaustaviti okretanje propelera kada na kopči iskopčamo pogon. Proklizavanje omogućuje da iz hoda napred prebacimo u hod nazad i tako zaustavimo plovilo bez trzaja.
Proklizavanje čuva prenos, propeler i motor od lomova.

[nijah]

Prvo, u proslom postu sam se malo pogresno izrazio.
Kada sam rekao automobilske motore nisam mislio bukvalno na "automobilske motore" 
Vec na ugradjivanje motora koji radi u potpuno drugacijem rezimu, na drugom broju obrtaja, od Fabrickog motora.

Jedino fabricki motor okrece taj propeler dovoljnim brojem obrtaja i ima snage da taj camac potera tom predvidjenom brzinom.
Jako je bitan broj obrtaja propelera.

Znaci propeler na nekom broju obrtaja, daje potisak dovoljan za tu brzinu, tog camca.
A motor treba da ima snage da okrece taj propeler na toliko obrtaja.

E sad ta Znoga na camcu je predvidjena (dimenzionisana) za taj precnik fabrickog propelera.
Znaci taj zazor izmedju krila i kavitacione ploce, i udaljenje od dna camca... sve to ima neku ulogu.

Mi smo Stvlado komsije u marini samo nikako da se nadjemo u isto vreme, pa da popricamo. :)
Ja se sve vrzmam oko tvog camca dok pecam sa pontona pored i zavirujem ali spolja se slabo vidi :)

[nijah]

A sto se fotke tice, evo oci mi ispadose gledajuci.
Ali ja stvarno nemam pojma sta je tu pisac hteo da kaze.

[sceka]

Kako meni izgleda ta slika pokazuje slucaj kada je napadni ugao (angle of attack) takav da propeler izgubi potisak a to se desava kada povecavamo korak jer njegovim povecavanjem se povecava i proklizavanje. Na engleskom sam pronasao ovakvo objasnjenje:

"The higher the pitch that the engine can turn near top horsepower and RPM without excessive slip, the faster will the boat go. But there is a practical limit how far this can go. Increased pitch induces higher slip, and at some point the angle of attack of the propeller blades becomes so high, that the propeller stalls loosing all trust, much like an aeroplane that climbs too steep."

Inace ovo je deo iz teksta na ovom linku: http://youboat.net/boatPower4.aspx

Nekad sam dobro znao te mehanike (5 mehanika + mehanika fluida) ali sam sve uglavnom zaboravio.

[Dule]

Ajde da probam i ja.
Propeleru jeste posao da zahvatanjem vode stvori potisak i gura plovilo. To radi i najjedostavniji propeler. Ali tu ima toliko fizike i toliko različitih sila da je već moguće za isti obim propelera, pravilnim oblikovanje istog, povećati efikasnost i do 50%.

Krilo aviona zahvaljujući svom obliku prilikom kretanja kroz vazduh stvara potpritisak iznad krila i pritisak ispod krila.
Ako pogledamo ovu sliku, videćemo još jednu osobinu propelera. Krilo propelera se u vodi ponaša kao krilo aviona. Ono na svom prednjem delu stvara potpritisak koji ima neku silu koja krilo propelera vuče pod pravim uglom u odnosu na njegovu zakrivljenost. Kao kod krila aviona. Ta sila preko osovine povećava obrtni momenat (torque). A zašto je tu važano proklizavanje?
Zato što kada bi se propeler kretao kroz vodu teoretskom brzinom (bez proklizavanja) tih sila ne bi bilo.  Naravno, to je ono što su neka moja saznanja koja možda i nisu tačna.


Tačno je što Sceka kaže... ako se elisa zavrti brzo ona povećava proklizavanje do granice da potpuno izgubi potisak. Ali samo u slučaju da plovilo ne ubrzava proporcijalno povećanju broju obrtaja propelera. Kao kada naglo gurnete ručicu gasa. Sto je plovilo teže to je izraženiji taj efekat.


Ima jedna zanimljivost vezana za slip.
Veliki trgovački brodovi redovno beleže proklizavanje i trude se da bude što manje. Uglavnom je oko 15 %. Mogu da prate zato što je kod njih osovina direktno vezana za motor pa je broj obrtaja propelera isti kao i broj obrtaja motora. Imaju uredjaj koji beleži ukupan broj obrtaja motora pa nije teško da izračunaju teoretski predjeni put i da od njega oduzmu stvarno predjeni put.
Zanimljivo je to što je ponekad proklizavanje u minusu. Guran vetrom brod često ide brže od teoretske brzine elise na odredjenom broju obrtaja.


U jednom od sledećih postova ću probati da bolje objasnim napadni ugao propelera i njegov uticaj. Ali dobro bi bilo da to proba još neko.

[sceka]

Ima solidno objašnjenje toga na ovom videu:



Na žalost je na engleskom, ali ta strujanja (vode ili vazduha oko krila ili propelera) su jako složena, koliko se sećam iz mehanike fluida to su diferencijalne jednačine drugog stepena, tako da i nema neko prosto objašnjenje. Kako postoji mnogo načina uprošćenog računanja "Rule of thumbs" ili po naški Šacometrija, tako je i na linku iz mog prethodnog posta dat primer za Yamahu od 100ks gde su "šacometrijskom" metodom dobili propeler 14" x 19" a sama Yamaha stavlja elisu 13" x 19" i njihov zaključak je da ipak treba verovati expertima iz Yamahe jer su oni sigurno radili mnogo kompleksniji i tačniji proračun. Tako da nama ostaje da makar znamo šta sve utiče na odabir propelera, približnu računicu i na kraju proba sa više sličnih propelera.

[Dule]

Jeste komplikovana matematika.
Ali ipak možemo proširiti svoje vidike i saznati nešto više.
Recimo, meni je bilo čudno to što se svuda tvrdi da, ako nema proklizavanja nema ni potiska. A to je tačno.
Pogledajmo to na primeru jedrilice. Ako plovite pod jedrima i pod motorom u jednom trenutku će se potisak motora potpuno izgubiti kad plovilo dostigne brzinu teorijskog hoda propelera. On gubi funkciju a sav potisak daju jedra. Ako vetar malo jače pogura jedrilicu proklizavanje će biti u minusu. Tada dolazi do druge pojave koju nazivaju drag ili kočenje. Propeler postaje kočnica.
Dakle, tvrdnja da, ako nema proklizavanja nema ni potiska, je tačna i svi projektanti se trude da pronadju optimalan slip a ne da ga eliminušu.

[Dule]

http://continuouswave.com/whaler/reference/propellerWDSingle.html


Na gornjem linku imate testove različitih propelera i rezultate. Zanimljivo je pogledati kako se menja slip i brzina na istom broju obrtaja motora. Vrlo je detaljno sprovedeno testiranje pa je dovoljno pogledati tablice. Ali za bolje razumevanje treba pročitati i zaključke.
Ovde i Vlada može naći rešenje za svoj problem. Po meni  propeler sa 4 kraka.

[stvlada]

Prvo, u proslom postu sam se malo pogresno izrazio.
Kada sam rekao automobilske motore nisam mislio bukvalno na "automobilske motore" 
Vec na ugradjivanje motora koji radi u potpuno drugacijem rezimu, na drugom broju obrtaja, od Fabrickog motora.

Jedino fabricki motor okrece taj propeler dovoljnim brojem obrtaja i ima snage da taj camac potera tom predvidjenom brzinom.
Jako je bitan broj obrtaja propelera.

Znaci propeler na nekom broju obrtaja, daje potisak dovoljan za tu brzinu, tog camca.
A motor treba da ima snage da okrece taj propeler na toliko obrtaja.

E sad ta Znoga na camcu je predvidjena (dimenzionisana) za taj precnik fabrickog propelera.
Znaci taj zazor izmedju krila i kavitacione ploce, i udaljenje od dna camca... sve to ima neku ulogu.

Mi smo Stvlado komsije u marini samo nikako da se nadjemo u isto vreme, pa da popricamo. :)
Ja se sve vrzmam oko tvog camca dok pecam sa pontona pored i zavirujem ali spolja se slabo vidi :)

   Slobodno skini ceradu i pogledaj ako te zanima,mada bi bilo bolje da budem tu i poobjasnim ti sta sam i kako radio

[nijah]

   Slobodno skini ceradu i pogledaj ako te zanima,mada bi bilo bolje da budem tu i poobjasnim ti sta sam i kako radio

Taman posla. Videcemo se mi na reci, nije problem.

Ovde i Vlada može naći rešenje za svoj problem. Po meni  propeler sa 4 kraka.

E sad evo jos jedna zanimljivost iz teorije. Mada se to na zalost ne izucava na fakultetu.

Idealan propeler je sa jednim krakom. Jer svaki krak smeta drugom kraku na propeleru.
Ali takav propeler sa jednim krakom nije dobar zbog ogromnih vibracija i nesimetricnog opterecenja vratila.

Pa se ide na prvu sledecu povoljniju varijantu, ali se gleda prvenstveno broj cilindara motora da se ne bi poklopile vibracije od propelera i motora (to se zove rezonanca).
Znaci sa motorom od 2 cilindara ne ide paran broj krila, vec 3 ili 5. Sa motorom od 4 ne ide dvokraki ili cetvorokraki.
U svemu tome bitnu ulogu ima i prenosni odnos u kopci koji moze da taman malo pomeri ritam vibracije.

Veci broj krila imaju turisticki kruzeri i jahte zbog udobnosti plovidbe. Vibracije su finije, sitnije.
Mada tu je dosta bitan i oblik krila.........

[nijah]

Aj sad kad sam vec poceo.

Krilo propelra je Aero profil. Kao i kod krila aviona, list kormila, profil sapnice je takodje aero profil...
Moze biti simetrican, nesimetrican, segmentni i td...
http://sr.wikipedia.org/sr/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B8%D0%BB

Kod tog profila potisak stvara nesimetrija.
Znaci voda sa "duze" strane krila, ili gornje ili sa one strane blize brodu (to se zove ledja propelera), brze prelazi preko krila, dok sa suprotne strane sporije.

Tamo gde prelazi brze stvara podpritisak, a sa druge strane nadpritisak.
I to je sve OK. Ali taj nadpritisak je veci nego podpritisak, tako da krilo vuce podpritisak.

Tako da ceo propeler vuce podpritisak ispred njega.

Propeler se ne odguruje od vode, njega vuce vakum, i tako on pokrece brod.

Slicno tako radi i kormilo, ali o tome u drugoj temi 

[mossi]

Nisam stručnjak za fluide i gasove, ali mislim da voda nije stišnjiva,
pa mi taj zakon o potpritisku u vodi nekako izgleda čudno.

Da pojasnim (AVIO KRILO): Na gornjoj ispupčenoj strani krila vazduh prelazi veći put, vazduh je redji, tj razredjen,
A samim tim stvara se podpritisak i avion visi na krilima, a ne odguruje se o vazduh.

http://www.extreme.org.ba/MotornoLetenje/kako%20avion%20leti.htm

Pošto voda ne može da bude redja, kao vazduh, ili ja to ne znam.
nemože nastati taj efekat podpritiska?