Eficiența maximă a barcii cu motor cu combustie internă este de aproximativ 15%. Aceasta înseamnă că 85% din energia conținută în combustibil este irosită. O treime din pierderile se datorează frecării lagărelor și a cutiei de viteze, restul pierderii șurubului.
Pentru o navă cu un motor electric, funcționarea ineficientă a unei centrale electrice este un lux inadmisibil. La urma urmei, singura sursă de energie de la bord este un pachet de baterii, a cărui densitate de energie este de câteva ori mai mică decât benzina sau motorina.
Densitatea leagă cantitatea de energie stocată la dimensiunea spațiului de stocare. Cu cât densitatea este mai mică, cu atât mai mult spațiu ocupă sursa de energie. Deoarece spațiul alocat bateriilor este limitat, este posibil să se obțină o rezervă de putere de câteva zeci de kilometri, dacă reducem pierderile la minimum.
Rezistența navelor
outboard motor convertește energia stocată în baterie în energie mecanică de rotație a șurubului și o consumă pentru a depăși forța care acționează în direcția opusă mișcare. Resistance care rezultă din cauza acțiunii acestei forțe depinde de viteza și deplasarea formei corpului navei și suma rezistenței la frecare, rezistența aerodinamică și reziduală.
Rezistența la frecare depinde de dimensiunea părții subacvatice a corpului și de coeficientul de frecare. În timpul mișcării, rezistența la frecare variază proporțional cu pătratul vitezei vasului și crește odată cu contaminarea corpului.
Rezistența reziduală constă în rezistență la val și vortex. Impedanța valurilor caracterizează energia folosită pentru formarea valurilor în timpul mișcării, iar rezistența la vortex este pierderea datorată amestecării straturilor de apă care circulă în jurul vasului. Rezistența la valuri crește rapid cu creșterea vitezei, astfel încât există o limită pentru navă, după care puterea suplimentară nu crește viteza, ci merge în întregime la formarea de valuri care dau impresia de mișcare rapidă.
În condiții de vreme caldă, rezistența la aer este proporțională cu pătratul vitezei navei și suprafața transversală deasupra liniei de plutire. Este de aproximativ 2% din rezistența totală și în unele cazuri nu este luată în considerare.
Cu cât este mai mică impedanța, cu atât este mai puțină putere necesară pentru a conduce la o viteză dată, cu atât rezerva de putere și timpul de funcționare sunt mai mari de la baterii
Rezistența totală crește datorită valurilor, vântului și curentului și crește cu 50-100% din rezistență în vreme liniștită.
Puterea motorului electric
Dacă se cunoaște dependența impedanței ambarcațiunii de viteza și eficiența generală a centralei electrice, este posibilă calcularea puterii motorului electric pentru a conduce la o viteză dată. Pentru a face acest lucru, puterea efectivă este determinată de rezistența coca, și împărțind-o cu randamentul total de randament puterea motorului electric cu barca.
La eficiență deplină motor exterior 50% (randamentul în astfel de motoare Torqeedo) lungimea liniei de plutire a bărcii la 21 de picioare pentru viteze de 5 mile pe oră este suficientă putere a motorului de 1,6 kW.
Dacă nu există date privind rezistența corpului la diferite viteze, valoarea aproximativă a rezistenței se calculează din formulele derivate din testele navelor de diferite clase.
Viteza bărcii cu motor electric
Cele mai multe bărci cu motor electric se deplasează în modul de deplasare. Cu acest tip de mișcare, valurile apar pe arc și pe pupa, divergând diagonală de la corp, iar valurile se deplasează de-a lungul acestuia de la nas până la pupa. Distanța dintre crestăturile a două valuri adiacente depinde de viteză și crește cu ea.
După ce viteza relativă (raportul dintre viteză și lungimea liniei de plutire) ajunge la 0,4, lungimea de undă este comparată cu lungimea liniei de plutire. Sub barcă sunt doar două crestături de val, dintre care una este situată pe nas, iar cealaltă pe pupa. Viteza barcii în această stare este viteza maximă de mișcare economică în modul de deplasare.
Dacă motorul are o putere suficientă, viteza poate fi mărită. În acest caz, creasta celui de-al doilea val va merge în spatele pupiei și va rămâne în urmă, arcul barcii se va ridica mai sus în valul din față și furajele vor fi în gol. Lungimea de undă va depăși lungimea barcii, rezistența la apă va crește și va fi necesară o putere suplimentară pentru mișcare.
O barcă cu lungimea liniei de plutire de 21 ft este suficientă pentru 1 CP. (746 wați) pentru a conduce cu o viteză de 5 mile pe oră. La o viteză de 6 mile pe oră, puterea efectivă se dublează și crește cu viteza, astfel încât viteza economică optimă în modul de deplasare este de 75% din maxim.
Puterea depinde de gradul 3 de viteză. Acest lucru înseamnă că, dacă la 5 mile pe oră pentru a reduce rata de 5% (0,25 mile pe oră), consumul de energie este redus cu 14%, iar rezerva de energie va crește cu 16%.
Rezervă de putere și mărimea bateriei
Tipic 12V plumb-acid baterie descărcare profundă (Trojan SCS225 baterie) are o capacitate de 105 Ah, cu o capacitate de evacuare cinci oră de 135 Ah și la douăzeci de ore. Greutatea bateriei 30 kg și capacitatea specifică de 12 x 105/30 = 42 Wh / kg la un curent de evacuare de 5 ore și 54 Wh / kg la externare timp de 20 de ore. Cunoscând caracteristicile bateriilor, vom determina numărul de baterii pentru deplasarea pe barcă, a căror rezistență este prezentată în grafic. În același timp, presupunem că viteza va fi de 3-5 mile pe oră, eficiența maximă a motorului electric este de 50%.
Deoarece nici cele mai bune baterii cu plumb-acid de tracțiune pentru motoare electrice nu sunt recomandate pentru a descărca mai mult de 80% din capacitate, vom mări greutatea acumulatorului cu 25%.
Viteza, mile pe oră
Alimentați surubul, W
Puterea electrică, W
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: