Fysikk: Hva er "skyvekraften" til en 3hk påhengs?

[Sinus_nor]

Har et fysikk-problem:

Lurer på hva skyvekraften er på en påhenger på f.eks 3 hk. Oppgitt i kg eller N. Er det forskjell i skyvekraft mellom 2- og 3-bladet propell?

Skal reparer en propell (plast) og lurer på om sparklingen min holder.

Redigert 31.August.2005 av Sinus_nor (see edit history)

[olpi]

Husker ikke helt fysikken og utregning av dette, men....:

 

 

Thrustere fra Sleipner Motor blir nå benevnt med skyvekraft i Kg.

Sidepower SP55 ble tidligere kalt 4 hk, men er vel kanskje litt sterkere nå?

Sidepower SP35 er vel en 3 hk og SP75 er vel en 7 hk.

 

Correct me if I`m wrong...

[Poseidon]

Det er ikke noe enkelt spørsmål å besvare "med to streker under" etter som flere forhold virker inn. En stor propell som går langsomt gir f.eks lang større skyvekraft enn en liten propell som roterer fort, selv om antallet HK kan være de samme. Hvis propellen står i en dyse, eller en tunnel, som den gjør med sidepropellene, da får man også større kraft enn fra en propell som står fritt, som på en påhengs.

 

Min meget omtrentlige tommelfingerregel går på at man trenger ca 100 HK for å utvikle ett tonn skyvekraft, da har man en propell med noe størrelse og ingen dyse. Med å skalere den til din påhengs skulle du vente noe i nærheten av 30 kg - og det klinger vel ikke så fullstendig usannsynlig?

[Allan E]

Hvis propellen står i en dyse, eller en tunnel, som den gjør med sidepropellene, da får man også større kraft enn fra en propell som står fritt, som på en påhengs.

 

<{POST_SNAPBACK}>

Her er jeg ikke enig med deg, dyse eller ikke dyse påvirker ikke kraften men kraften blir mer retningsbestemt. Dette med størrelse på propellen og turtall har mye å si. En 20 hk påhengs har ikke den samme krafta som fra en innenbords bensin eller dieselmotor. Så hvis det erfaringstallet ditt er på en innenbords diesel kan du redusere det mye ved å overføre det til en påhengsmotor.

[Poseidon]

Hei igjen Gladiator,

 

Det er flott at du er uenig, så kan vi i det minste diskutere litt

 

Her er jeg ikke enig med deg, dyse eller ikke dyse påvirker ikke kraften men kraften blir mer retningsbestemt.

Det er nok ikke uten grunn at man bruker dyser på mange slepebåter, og dyse pleier å øke slepekraften - med en og samme motor/propell - med 20 til 30%. Rent fysisk kommer det av at når propellen står fritt så "mister" den meget vann ut langs periferien, dvs deler av kraften "kastes utover" og kommer ikke til nytte som skyvekraft. Når propellen står i en dyse, så tvinges vannet i den ønskede retningen og en større del av motorkraften omgjøres til skyvekraft.

 

Dette med størrelse på propellen og turtall har mye å si. En 20 hk påhengs har ikke den samme krafta som fra en innenbords bensin eller dieselmotor. Så hvis det erfaringstallet ditt er på en innenbords diesel kan du redusere det mye ved å overføre det til en påhengsmotor.

<{POST_SNAPBACK}>

Propellstørrelse og turtall er vi heldigvis enige om

 

Det er nemlig her den store forskjellen ligger. Derfor er jeg ikke enige i dine påstander om at utenbords kontra innenbords, bensin kontra diesel skulle bety så meget.

 

Det du har i tankene er trolig at en utenbords motor vanligvis har en ganske liten propell, som er designet for å rotere fort. Men om man tenker seg en 20 HK påhengsmotor utstyr med et gear som gjorde at den fikk en stor langsomtgående propell - da kan jeg ikke innse at selve motorens plassering utenfor eller innenfor båtens skrog skulle være så avgjørende.

 

Om drivstoffet er bensin eller diesel skulle heller ikke bety så meget av samme årsak, så lenge utviklede HK og propellens omdreiningstall er de samme for begge motorene. Men nå er vi langt ute på viddene i forhold til det opprinnelige spørsmålet . . . . .

[Allan E]

Påhengs først.

Jeg mente at en standar påhenger ikke på noen som helst slags måte kan måle seg med en innenbordsmotor, uansett om det er bensin eller diesel.

 

Hvorfor bruker ikke hekkagregatet en dyse eller et rør rundt propellen da hvis det gir mer skyv. Langs veggen på dysa er hastigheten på vannet null og hvis det går mye vann i denne dysa vil du få et tap isteden. Men du får konsentrert retningen mye.

[Allan E]

Hvis du har en stor fiskevekt kan en spenne denne mellom båt og brygge.

[M/Y Ellen Marie]

Hvis du har en stor fiskevekt kan en spenne denne mellom båt og brygge.

<{POST_SNAPBACK}>

...eller sette "snuta" mot ei badevekt som klemmes mellom brygga og båten, og gi gass. Sikkert mange måter å gjøre dette på.

 

M/Y Ellen Marie

[NilsPils]

Fysikken gir følgende formel: K = (e/100) x (N/v)

 

Med e = virkningsgrad i [%], N = Ytelse i [W] og v = hastighet i [m/s] får en kraften i [N].

 

Skyvekraften blir i ditt tilfelle opplagt størst ved den maksimale hastigheten du får på båten med den propellen du har. (Ved lavere hastigheter får du ikke tatt ut full motorytelse). Du skulle få et brukbart resultat for kraften i Newton dersom du setter:

 

v = makshastigheten i m/s = antall knop x 0.51

N = 2940 W (=4 hk x 735 W/hk)

e = 70 % (grov antagelse)

 

Du får neppe den maksimale skyvkraften ved å måle ved stillstand. Formelen virker heller ikke ved stillstand fordi både hastigheten og virkningsgraden går mot null. Det spørs også om du får tatt ut 4 hk ved å ruse ved stillstand?

 

Ellers vil jeg også legge til at skyvekraften alene ikke alltid er noe god indikasjon på belastningen på propellen. Propellen blir i tillegg utsatt for vibrasjoner og mulig kavitasjon som kan være en mye mer ødeleggende. Skyvekraften gir et relativt statisk spenningsbilde, mens vibrasjonene gir svingninger som kan forårsake materialtretthet og utmatningsskader. Desverre er ikke disee spenningsvariasjonene så lette å beregne.

Redigert 31.August.2005 av NilsPils (see edit history)

[Poseidon]

..... Langs veggen på dysa er hastigheten på vannet null ......

Ja, kanskje den ytterste millimeteren, men jeg ser ikke helt at det betyr noe i praksis?

[Allan E]

Det er nok ikke uten grunn at man bruker dyser på mange slepebåter, og dyse pleier å øke slepekraften  -  med en og samme motor/propell  -  med 20 til 30%. Rent fysisk kommer det av at når propellen står fritt så "mister" den meget vann ut langs periferien, dvs deler av kraften "kastes utover" og kommer ikke til nytte som skyvekraft. Når propellen står i en dyse, så tvinges vannet i den ønskede retningen og en større del av motorkraften omgjøres til skyvekraft.

Propellstørrelse og turtall er vi heldigvis enige om 

<{POST_SNAPBACK}>

Er det gjordt forsøk på dette med målte resultater eller er det noe dere slepbåt folk mener og tror.

[NilsPils]

Når det gjelder propeller med dyse, er det min forståelse at dyse rundt propellen i sin tid ble innført på større båter for å øke propellvirkningsgraden.

[Hulda]

Hadde tenkt å ikke være med her. Det virker dog som at NilPils implesitt er inne på noe vesentlig, kavitasjon. En liten propell som snurrer fort rundt kan, hvis den har for stor motstand, lage "hull" i vannet, og skyvekraften går mot null. Energien går med til å lage "hullet".

 

2- eller 3-bladet propell, avhenger av belastning og turtall. 3-bladet gir mindre slipp. Beregnet dette på Hulda, vinningen ble marginal på 4- kontra 3-bladet. Jo flere blader, dess lavere rotasjon.

 

Min Sleipner SP95T yter 7 hk og gir skyvekraft 95 kg. Her er det 2 propeller i en tunnel som roterer samme vei. Grunnen til at det er to propeller, er at virkningen skal bli like god mot SB som BB. Dette skulle bli noe i nærheten av 13,5 kg/hk. Med litt grums og usikkerheter, vil jeg tro at Poseidon er ganske nær, muligens litt konservativ.

 

Dette er synsing på høyt plan.

[klikk]

Påhengs først.

Jeg mente at en standar påhenger ikke på noen som helst slags måte kan måle seg med en innenbordsmotor, uansett om det er bensin eller diesel.

............

<{POST_SNAPBACK}>

Hvorfor det..? Så lenge effekt og dreimoment er det samme så er det ikke noe som skulle tilsi at det ene er bedre enn det andre!? Kanskje båter med innebordsmotor og fast aksel opplever mindre energitap målt på propellaksel i forhold til en utenbordsmotor ettersom denne har drev,, men det er nok minimalt isåfall!

[Allan E]

Dette med at påhenger har liten skyvekraft er en erfaring jeg har gjordt meg, den er på ingen måte kontollert. Men jeg har prøvd å slepe båter når jeg selv har brukt påhenger og det har fungert dårlig. Det skal ikke mye motvind til før du står stille. En snekke med innenbordsmotor merker mye mindre en båt til på slep.

[o.b.lix]

Dette med at påhenger har liten skyvekraft er en erfaring jeg har gjordt meg, den er på ingen måte kontollert. Men jeg har prøvd å slepe båter når jeg selv har brukt påhenger og det har fungert dårlig. Det skal ikke mye motvind til før du står stille. En snekke med innenbordsmotor merker mye mindre en båt til på slep.

<{POST_SNAPBACK}>

Det må jo være fordi at en innenbordsmotor (spesielt snekker) har større propell med lavere hastighet enn påhengere. Det gir bedre slepeevne og derfor skyvekraft i lav hastighet.

[klikk]

Dette med at påhenger har liten skyvekraft er en erfaring jeg har gjordt meg, den er på ingen måte kontollert. Men jeg har prøvd å slepe båter når jeg selv har brukt påhenger og det har fungert dårlig. Det skal ikke mye motvind til før du står stille. En snekke med innenbordsmotor merker mye mindre en båt til på slep.

<{POST_SNAPBACK}>

En snekke med 50hk motor er beregnet til å yte maksimalt ved omdreiningstall som tilsvarer kanskje 7-8 knop. En utenbordsmotor på samme størrelse må opp i ett omdreiningstall som tilsvarer 20-30knop før tilsvarende effekt kan hentes ut. Ved sleping på lav hastighet er det klart at snekka har en fordel. Men det er kun fordi utenbordsmotoren er giret annerledes. Redigert 31.August.2005 av klikk (see edit history)

[Poseidon]

Er det gjordt forsøk på dette med målte resultater eller er det noe dere slepbåt folk mener og tror.

<{POST_SNAPBACK}>

Dette er gjort et utall ganger. Både på slepebåter og trålere har det vært vanlig å ettermontere "slepedyser" for å øke trekkraften. Hvor meget den øker kan variere, men vanligvis i området 20 - 30%.

 

Hvis man går inn på Fornæs skibsophugning så finner man en lang rekke dyser, fra 107 til 220 cm diameter for salg. Disse kjøpes av kunder som ønsker å ettermontere for å øke slepekraften.

[Poseidon]

Men det er kun fordi utenbordsmotoren er giret annerledes.

Nei, ikke KUN.

 

Det er også fordi propellen er helt annerledes.

[Poseidon]

Fysikken gir følgende formel:  K = (e/100) x (N/v)

 

Med e = virkningsgrad i [%], N = Ytelse i [W] og v = hastighet i [m/s] får en kraften i [N].

 

Skyvekraften blir i ditt tilfelle opplagt størst ved den maksimale hastigheten du får på båten med den propellen du har. (Ved lavere hastigheter får du ikke tatt ut full motorytelse). Du skulle få et brukbart resultat for kraften i Newton dersom du setter:

 

v = makshastigheten i m/s = antall knop x 0.51

N = 2940 W (=4 hk x 735 W/hk)

e = 70 % (grov antagelse)

Interessant formel.

 

Men jeg har lekt litt med tall og har problem med å få den til å gi resultater som jeg drar kjensel på.

 

For å bruke POSEIDON som eksempel: Motoren yter 375 HK, maksimal hastighet er ca 9 - 10 knop, slepekraften "bollard pull" er 3,5 tonn.

 

Er det bare jeg som ikke får matematikken til å henge sammen med virkeligheten her?

[NilsPils]

Interessant formel.

 

Men jeg har lekt litt med tall og har problem med å få den til å gi resultater som jeg drar kjensel på.

 

For å bruke POSEIDON som eksempel: Motoren yter 375 HK, maksimal hastighet er ca 9 - 10 knop, slepekraften "bollard pull" er 3,5 tonn.

 

Er det bare jeg som ikke får matematikken til å henge sammen med virkeligheten her?

<{POST_SNAPBACK}>

Tror nok formelen er riktig. Den er basert på grunnleggende fysisk definisjon som sier at effekt er lik kraft ganger hastighet. Men resultatet avhenger av at vi setter inn realistiske verdier i formelen og tolker resultatet riktig.

 

Skal se litt på eksempelet POSEIDON når jeg får tid i ettermiddag. I mellomtiden vil jeg gjerne vite hva som forståes med "bollard pull", og ved hvilken hastighet den eventuelt er definert. Slepebåter vil som regel ha en propell som er beregnet på at en skal ta ut maks effekt ved lav hastighet, dvs. liten propellstigning.

Redigert 1.September.2005 av NilsPils (see edit history)

[Poseidon]

Skal se litt på eksempelet POSEIDON når jeg får tid i ettermiddag. I mellomtiden vil jeg gjerne vite hva som forståes med "bollard pull", og ved hvilken hastighet den eventuelt er definert. Slepebåter vil som regel ha en propell som er beregnet på at en skal ta ut maks effekt ved lav hastighet, dvs. liten propellstigning.

Hei igjen,

"Bollard pull" er den trekkraften en slepebåt yter i stillestående, man fester slepetrossen i et fast punkt på land og gir på alt hva remmer og tøy kan holde

Propellen ombord i POSEIDON er hydraulisk vridbar, dvs at jeg kan alltid finne en stigning som tillater motoren å gå med absolutt max omdreining (450 rpm) for å få tatt ut max ytelse. Men det finnes en lang rekke, spesielt eldre, slepebåter som har fast propell.

 

Det skal bli spennende å høre hva du kommer frem til.

[NilsPils]

Hei. Har hatt en travel dag og da passer det bra å koble av litt med Baatplassen utover kvelden.

 

Til Poseidons data:

 

N = 375 hk = 375 x 754 W = 276 000 W

v = 10 knop = 10 x 0.51 = 5.1 m/s

Antar virkningsgrad 70 % (kanskje litt optimistisk?)

 

Formelen for skyvekraften gir da :

 

K = (70/100) x (276 000/5.1) = 37 900 N = 37 900 / 9810 tonn = 3.86 tonn

 

Dette er så langt en kommer med formelen. Maximal skyvekraft ved stillstand lar seg ikke så lett regne ut fordi både hastigheten og virkningsgraden da er null. Som kjent kan null delt på null bli hva som helst, men en kan foreta følgende betraktning:

 

Når båten har slep vil hastigheten avta. Selv om propellen er vridbar og kan stilles optimalt, vil nok likevel også virkningsgraden synke når hastigheten går ned. Dersom en antar at virkningsgraden avtar lineært med hastigheten, vil hele tiden skyvekraften bli den samme, og skulle bli 3.86 tonn ved stillstand. Dette er en grov tilnærmelse, men en ender faktisk opp med noe som er veldig nær 3.5 tonn som Poseidon oppgir.

 

Det bør til slutt legges til at denne betraktningen angående skyvekraften ved avtagende hastighet gjelder for slepebåt hvor slepekraften øker etter hvert som hastigheten avtar slik at motoren belastes med full ytelse hele tiden. For vanlige fritidsbåter er selvfølgelig forholdene helt annerledes. Når en senker hastigheten er det ved å senke turtallet (eller propellstigningen) og motorytelsen avtar med synkende hastighet. Skyvekraften er her hele tiden lik båtens motstand i vannet, som selvfølgelig avtar med hastigheten.

 

Poseidon får stor skyvekraft i stillstand fordi han har vridbar propell og kan still ned stigningen. For båt uten vridbar propell vil nok skyvekraften ved stillstand bli relativt mye mindre. Det blir som å tråkke på høygir i motbakke.

[Poseidon]

Hei igjen Nils-Pils,

 

Mange takk for en fyldestgjørende forklaring. Jeg så også straks hva jeg hadde gjort feil da jeg ikke fikk det til å stemme. I farten hadde jeg oversett faktoren 0,51, men siden knop ennå ikke er en del av SI-systemet, så måtte det selvfølgelig bli galt

 

Takk igjen for en grei beskrivelse.

[Motordoktoren]

Jeg har også regnet litt og kommet til at med Poseidons data blir virkningsgraden 65%. Det er vel ikke så urimelig når båten står stille. Slippen er jo ganske høy da.