Onko kenelläkään tietoa, paljonko Mercruiser 5.0 EFI vm 2001 sisäperämoottorin vääntömomentti on. En ole löytänyt ohjekirjasta enkä manuaalista, vaikka kuinka etsinyt. Tehoja on 240 hv.
Mercruiserin vääntö
S32
404142
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 40
Vanhimmat
Kerrohan millä kierroksilla toi 240hv syntyy niin lasken sulle sen vääntömomentin. Esim. 240hv@5500rpm = 307Nm
Mutta moottorin paras vääntömomentti on alhaisemmilla kierroksilla kuin huipputeho. Olisin kiinnostunut tuosta parhaasta vääntömomentista.
Harvoin maksimivääntö esiintyy suurimman tehon kierroksilla. En ole nähnyt yhtään käyttömoottoria jossa olisi noin. Kilpamoottoripyörissä sensijaan tällainen tilanne löytyy. Jossakin 125 cm3 koneessa suurin teho saavutetaan 25000 kierroksella ja samoin vääntömomentti.
Minimin tuossa jo saitkin ja maksimi on 500 Nm eli 100*iskutilavuus litroina. Pätee varsin hyvin kaikille ahtamattomille bensakoneille. Nykyisin lähes kaikissa moottoreissa on juurikin tuon maksimin verran vääntöä.
Eipä tuo maksimivääntömomentti kovinkaan oleellinen tieto ole. Tärkeämpää olisi tietää tehokäyrä (josta voi laskea vääntömomentinkin).
perustelet,eikö tuo momentti juuri ole tärkein normaaliveneilyssä,kierrokset ym.liittyvät sitten kilpa yms. veneilyyn.
Veneen kuljettamiseen tarvitaan tehoa ja teho yksin kertoo paljon enemmän moottorista kuin vääntömomentti yksin. Koska teho = vääntömomentti * kierrokset (yksiköt, W, Nm ja rad/s), kierrokset on varsin oleellinen tieto, jos lähdetään vääntömomentista liikkeelle. Potkuri- ja välitysvalinnoilla sitten optimoidaan se, kuinka paljon tehoa on käytössä kullakin nopeudella.
Esim veneen liukuunlähdön kannalta moottorin vääntömomentti on olennaisempaa kuin huipputeho, koska liukuunlähdössä moottori ei toimi lähellekään huipputehon kierroksilla, vaan lähempänä parhaan vääntömomentin kierroksia.
Otetaanpa esimerkki:
Vene kulkee 30 kn huippunopeutta (maksimitehon kierrokset) ja liukuunlähtö tapahtuu 15 kn paikkeilla (maksimiväännön kierrokset). Tässä kolme melko äärimmäistä esimerkkiä, joista on helppo hahmottaa mitä tapahtuu:
Kone 1: Teho 200 hv 10 000 rpm, vääntö 170 Nm 5000 rpm
Kone 2: Teho 200 hv 5000 rpm, vääntö 340 Nm 2500 rpm
Kone 3: Teho 100 hv 5000 rpm, vääntö 170 Nm 2500 rpm
Millä koneista pääsee helpoiten liukuun? Oikea vastaus on 1 ja 2, joiden välillä ei ole mitään eroa. Kone 3 ei taas pärjää alkuunkaan, vaikka vääntö on sama kuin 1:llä.
Jos sitten otetaan kaksi samantehoista konetta, joiden huipputeho on samalla kierrosluvulla, voi vääntömomentin arvolla ajatella olevan jo jotain merkitystä. Tosin se kertoo vain yhden kierrosluvun arvon.
Oikeampi tapa on katsoa tehokäyrästä, mikä kone antaa eniten TEHOA sillä kohtaa käyrää, jolla ollaan liukuunlähdössä.
Välitys vaikuttaa luonnollisesti. Sen takia bensa- ja diesel-koneet eivät ole keskenään suoraan vertailukelpoisia. Välitys täytyy ottaa vääntömomentin lisäksi kertoimena huomioon.
yksikään noista veneistä ei liiku yhtään mihinkään paitsi airojen avulla, sillä olet unohtanut systeemistä potkurin!
JA se on se potkuri joka venettä liikuttaa, ja sen potkurin saa pyörimään momentti ... ja jos momenttia on reservissä enemmän kuin potkuri ottaa, kykenee moottori kiihdyttämään potkurin pyörintänopeutta , ja toivottavasti myös veneesi nopeutta.
laskepa huviksesi noille koneille ja oletusveneellesi potkuri , ensin suorilla välityksillä ja sitten optimoi välitystä ...
huomaa että jokainen alennusvaihde haukkaa tehohukkaa n. 3%
ja mietipä mitä tarkoittaa massavirta työntövoimalaskujen yhteydessä
ja tarkoittaanko tolla kiihtyvyydällä oikeaa hetkellistä kiihtyvyyttä m/s^2 juuri tuossa liukukynnyksellä vaiko sitä aikaa jonka vene tarvitsee kiihtyäkseen 15 solmun nopeudesta täyteen vauhtiin , joka ei suinkaan ole sama asia kuin kiihtyvyys ..
en ainakaan laskematta menisi suoraan sanomaan mikä noista esimerkkisi koneista kiihdyttäisi tuota esimerkkivenettä nopeimmin ( epäilen kakkosta)
veneen huippunopeus tosin määräytyy tehon perusteella , mutta etenkin lähtökiihtyvyydessä tarvitaan paaluvetovoimaa eli staattista työntövoimaa , eli periaatteessa hinaaja voisi hyvinkin kiihtyä aluksi nopeammin kuin "pikavene", jos molemmat olisi köydellä kiinni koneet "kaasu pohjassa" ja sitten päästetään irti ... no ei nyt ihan ehkä ;-)
Ei potkuria tarvitse miettiä ko. koneiden eroja vertaillessa. Potkurin ja välityksien tehtävä on muuttaa moottorin "pyörimisteho" työntötehoksi ja se tapahtuu jollain hyötysuhteella. Ei ole mitään syytä miksei tämä hyötysuhde ei olisi kutakuinkin sama noilla kolmella koneella. Ko. hyötysuhde on nopeudesta riippuen 50-70%. Hyötysuhde on täysin eri asia kuin luisto!
Moottorin teho (ko. kierroluvulla) Pm
Työntöteho Pt = F*V, missä F on työntövoima ja V nopeus.
Hyötysuhde n
=> Pt = n * Pm
=> F = n * Pm / V
Kuten huomaat ko. kaavassa ei näy missään moottorin vääntömomenttia vaan oleellista on teho ko. kierrosluvulla (ei siis huipputeho).
Kiihtyvyyden laskemiseksi ei tarvita mitään massavirtoja. Riittää kun tunnetaan potkurikäyrästö, josta saadaan akselitehon ja veneen nopeuden perusteella työntövoima.
Paaluvetovoima riippuu taas varsin oleellisesti "kokonaisvälityksestä" eli potkurin noususta ja välityksestä. Melko hyvän arvion paaluvetovoimasta saa muuten ylläolevalla kaavalla, kun sijoittaa siihen huippunopeuden ja huipputehon eli tuolla 200 hv 30 kn yhdistelmällä:
F = 0,7 * 150 kW / 15 m/s = 7000 N
Vastaavasti 200 hv 5 kn hinaajalla:
F = 0,7 * 150 kW / 2,5 m/s = 42000 N
Jälkimmäinen olisi oikeasti vielä hieman suurempi. Kaava ei päde, jos potkuri on pahasti väärin mitoitettu eli kone ei alkuunkaan saavuta huippukierroksia tai päinvastoin.
Keskustelua paaluvedosta (sis todellisia arvoja):
http://keskustelu.suomi24.fi/show.fcgi?category=111&conference=667&posting=22000000010578829
Sanot:
"Kuten huomaat ko. kaavassa ei näy missään moottorin vääntömomenttia vaan oleellista on teho ko. kierrosluvulla (ei siis huipputeho)."
Teho tietyllä kierrosluvulla = vääntömomentti ko kierrosluvulla * kierrosluku.
Jonka jälkeen vääntömomentti alkoi näkymään.
Ja jos kuten aiemmin totesit liukukynnyksellä moottori toimii suunnilleen parhaan vääntömementin kierroksilla, niin koneen vääntömomentti onkin kaiken a ja o. MOT
Saahan sen tehokäyrästä vääntömomentin laskettua, mutta pitää olla todella tarkkana sen tulkinnassa. Kuten sanoit bensa- ja dieselkoneen vääntömomentteja ei voi verrata. Sama pätee myös kahden bensakoneen välillä.
Jos kone 1. potkuri ja välitykset pitää mitoittaa vaikkapa kierroksille 4400-4800 ja koneen 2. kierroksille 5200-5600, pitää koneessa 1. olla 17% enemmän vääntöä koko kierroslukualueella, jotta koneet kuljettaisivat identtisesti venettä.
Juju on siinä, että vääntömomentti muuttuu välityksillä, mutta teho säilyy (no tulee siitä muutaman % häviö). Tästä syystä vertailut on luentevampaa tehdä teholla.
Lisäksi vääntömomentti on melko lailla vakio koko käyttöalueella ellei turbon paineet sitä keinotekoisesti muuta. Kaikki ahtamattomat polttomoottorit siis antavat tehoa suurinpiirtein lineaarisesti kierrosluvun mukaan, jolloin kierrosten tiputtaminen puoleen laskee myös tehon puoleen (oikeasti tulee ~10 % lisää kasvaneen väännön takia).
Autojen tehoja kun olen mittauttanut niin mittaaja on sanonut, että dyno mitaa vääntömomentia mistä kone laskee sitten kilowatit.
Onko F= m x a , tuttu juttu?
entäpä w = F x s ? olisko työn jonkin sortin määritelmä?
entäs teho? olisko F x s / t
w = työ
F = voima
m = massa
a = kiihtyvyys
s = matka
t = aika
yksiköinä voi käyttää mitä tahansa järjestelmää , kaavat ovat universaalit
no ainakin noi kouluissa on opetettu viimeiset pari sataa vuotta ja sitä tuskin on viime vuosina kukaan suuremmin muuttanut?
no entäpä sitten miten se moottorin tuottama teho niinkuin sitä haluat kovasti korostaa välittyy veteen?
mitä sillä oikeastaan on väliä .. saa sinne mereen tehoa hukattua vaikka kuinka paljon ...
sillä on merkitystä kuinka paljon propulsiolaite ( kalan pyrstö, siipiratas, potkuri, airot jne. kykenevät tuottamaan työntövoimaa , ja tuolle työntövoimalle pätee laskukaava F=m´ x v missä m´ on massavirta (kg/s) , ja v on tuon tässä tapauksessa potkurivirran nopeusero ympäröivään vesimassaan , siis saama nopeuden lisä , ja yksiköllisenä ilmaistuna:
F = (kg/s)x m/s = kgm/s^2 =N ;
ja tuo nopeusero on nimenomaan se luisto , ja sitä tarvitaan jotta mitään työntövoimaa syntyisi.
Siis ilman luistoa ei ole myöskään työntövoimaa. Luisto eli potkurivirran nopeusero vesimassan nopeuteen ( veneen nopeus mukaanlukien) pienenee liukuvalla veneellä nopeuden kasvaessa koska veden vastus alenee märkäpinnan pienetessä dynaamisen nosteen korottaessa venettä ylös vedestä. Jonkun F1 veneen nopeuden rajoittaa ilmanvastuksen lisäksi moottorin vedessä olevien osien vastus, ja pontoonien peräkulmien vastus,sekä lapojen pyörintävastus; eli luistokäyrä tulisi kasvamaan jälleen ilmanvastuksen noustessa toiseen potenssiin vaikka muut vastuskomponentit jäisivät kokonaan pois.
Paaluvedossahan luisto on 100% ( vene ei liiku), mutta potkurivirta synnyttää silti työntövoimaa.
No sitten sellanen jännä juttu, että eihän se ole tuo virtaus joka venettä työntää, vaan lapojen imu- ja painepuolten välinen paine-ero. Jos olet koskaan kuullut ilmiöstä nimeltä kavitaatio, niin tiedät että paine vedessä ei voi aleta sen höyrynpainetta alemmaksi (ellet kauho vapaiden kaasumolekyylien liikenopeutta suuremmalla nopeudella; onko termodynamiikka hallussa??) ?
Eli imupuolen paineelle tulee raja vastaan ?
Painepuolella ( face) taas vastassa on toivottavasti vettä ( mikäli sitä sinne on ehtinyt syöksyä) jota lapa puskee ruuvikierteellään taaksepäin? Eikö näin, vai alatko taas intämään vai tipuitko kärryiltä?
No tuo vesimäärä jota vastaan lapa puskee pyöriessään tietyllä nopeudella aiheuttaa hitautensa ansiosta lapaan vastavoiman josta eteenpäinprojisoituva komponentti tuottaa tuota työntövoimaa, kun taas lavan pyörintää vastaanoleva komponentti tuottaa vastavoiman, siis vastamomentin koska puhutaan pyörivästä liikeestä.
Tuo vastavoima taas riippuu siitä kohtauskulmasta ( riippuu veden nopeudesta potkurin suhteen) joka vedellä on lapaan nähden - nollakulmalla ei synny vastusta, ei myöskään työntövoimaa ( tarkennan. hydrodynaamisella nollakulmalla)). Jotta tuo potkurin kohtaaman veden virtausnopeus voitaisiin laskea, pitäisi ensin laskea millä nopeudella vesi syöksyy aukosta jonka toisella puolella vapaata vettä ja toisella puolella vallitsee veden höyrynpaine ( tämä on se maksiminopeus jolla vesi voi tulla potkurille) .. no helppoa sekin. Näin voidaan sitten laskea luisto ja potkurivirran nopeus, sekä tarvittava momentti ( ja myös teho kyseisellä kierrosluvulla).
No ilman laskujakin lienee selvää, että työntövoimaa voidaan kasvattaa lapapintaa kasvattamalla ( isompia lapoja ( mikkihiirenkorvia), suurempi halkaisija , enemmän lapoja) ... no nyt sitten otsaluulla näkee jo, että lapojen määrä kasvattaa momentin tarvetta suhteessa n x yhden lavan tarve, lapapinnan kasvattaminen lavan profiilia kasvattamalla taas A/Ao suhteessa, kun taas halkaisijan kasvattaminen kertaantuu koska pyörimisestä johtuva nopeus on erilainen lavan tyvessä ja kärjessä , siis (kulmanopeus x r )^2 ( dynaaminen paine on toisessa potenssissa nopeudesta riippuvainen) - suhteessa ( integraaleillahan nämä lasketaan).
Eli lapojen määrän tain pinnan kasvattaminen leventämällä lapaa kasvattavat momentin ( ja tehon) tarvetta suorassa suhteessa, mutta halkaisija R2^/R1^2 suhteessa , siksi halkaisija on ensimmäinen mikä lasketaan potkuria mitoitettaessa.
Potkurin hyötysuhde ei kuitenkaan ole mikään vaiko kuten kirjoituksestasi sai käsityksen, vaan P/D suhteesta sekä luistosta ( nopeuserosta) ja varmaan monesta muustakin osatekijästä riippuvaisia käyriä, joiden maksimi voi olla hyvinkin kertomaasi luokkaa 0.5-0.7
Nyt sitten asiaan, tuo työntövoima on se voima joka venettä liikuttaa ja siis myös kiihdyttää ; kiihtyvyys syntyy kun työntövoima on suurempi kuin etenemistä vastustavat voimat; eli mitä suurempi luisto on kiihdytyshetkellä ( sakkausrajaan asti), mutta samoin on sitä suurempi potkurin haukkaama momentti kyseisellä hetkellä ( siis teho tuolla kyseisellä kierrosluvulla).
Jos ja kun tässä keskustelussa puhutaan kiihtyvyydestä ja vääntömomentin tarpeesta kiihdytyksessä , niin upottakaa nyt jo päänne kiehuvaan veteen jotka ette usko että se on se pahuksen momentti joka sitä työtä tekee ja tuottaa tehoa ... eli jos tarkoituksena mitoittaa potkuri antamaan maksimaalisen kiihdytysvoiman, näyttelee moottorin vääntömomenttikäyrän muoto tässä tärkeää osaa riippuen siitä halutaanko maksimaalinen kiihtyvyys juuri liukukynnyksellä vaiko vasta jo liukuun päästyä; tässä sitten myös näkyy kun normaalisti potkuri mitoitetaan huippunopeutta varten, niin liukuunnousu saattaa olla työn ja tuskan takana kun kone ei jaksa ottaa lisää kierroksia .. silloin on täysin merkityksetöntä mikä on moottorin maksimiteho , vain se merkitsee paljonko kone jaksaa vääntää tuossa tukalassa tilanteessa vallitsevaa suurta luistoa vastaan, eli siis momentti ( juu, on aivan sama puhutaanko tässä momentista tällä kierrosluvulla vaiko tehosta tällä kierrosluvulla ).
Eri moottorien vääntömonettikäyrät ovat hyvinkin erilaisia, mutta momentti on momentti, on aivan sama tuottaako sen samalla kierrosluvulla sähköllä, rukiilla polkien, dieselillä tai bensalla, vaikka fucking ydinvoimalla
Ja tarkista asiat ennen kuin alat inttämään mitään muuta! Ja osoita missä olen väärässä kohta kohdalta .. itsekin opin mielelläni lisää.
PS. ei ollut aikaa jatkaa koko päivää samasta aiheesta, kaiken voi kuitenkin lukea kirjoista
tosta proosallisesta esityksestä unohtui kokonaan nousun vaikutus potkurin tehon tarpeeseen ..
eli nousu kasvattaa potkurin lavan pinnan tangentiaaliprojektiota ja sitä kautta suoraan kasvattaa tarvittavaa momenttia .. eli mitä jyrkempää kalustoa, sitä raskaampi kiihdyttää ..
loivalla kiihtyy, muttei sitten taas kule ( tostakin vois joku taas yrittää väittää mun sanoneen ristiin edellisen kanssa, mutta ehkä mietyttään kahteen kertaa tajuaa ajatuksen juoksun)
Tehomittaustapoja on monia. Autojen kohdalla yleisin lienee "rullat", joilla mitataan renkaiden aiheuttamaa pyörimisnopeuden muutosta. Tästä saadaan suoraan renkaiden rullaan aiheuttama voima, vääntömomentti ja teho. Edellä mainittu vääntömomentti on siis rullaan kohdistuva vääntömomentti.
Moottorin kampiakselin vääntömomenttia ei saada suoraan vaan sitä laskettaessa tarvitaan välityssude, renkaiden koko ja voimansiirron häviöt. Moottorin kampiakselitehon laskennassa tarvitaan vain voimansiirron häviöt.
Ko. mittalaite mittaa siis tehoa, josta vääntömomentti lasketaan.
Sitten on olemassa myös mittalaitteita, jotka mittaavat suoraan vääntömomenttia. Perämoottoreissa tämä tapahtuu potkuriakselilta eli taas mitataan aivan eri vääntömomenttia, mutta teho on sama.
Kyllä kaikki esittämäsi ovat varsin tuttuja minulle.
Et tainut ymmärtää tai lukea edellistä viestiäni? Minähän juuri esitin tavan, jolla laskea potkurin aiheuttama työntövoima, kun hyötysuhde on tunnettu.
Luiston avulla et pääse kunnolla käsiksi työntövoimaan (eli hyötysuhteeseen). Paljon tarkempaa on käyttää potkurikäyriä. Ovatko Kq- ja Kt-käyrät tuttuja? Niistä saa laskettua työntövoiman ja potkurin vaatiman tehon potkurin pyörimisnopeuden funktiona, kun veneen nopeus (ja vanavesikerroin, liukuville ~0) on tunnettu.
Samaan tulokseen pääsee myös, jos tietää potkurin hyötysuhteen juuri ko. pisteessä (veneen nopeus ja potkurille tuleva teho tunnettu).
On totta, että ilman luistoa ei ole työntövoimaa. Se ei kuitenkaan tarkoita sitä, että pystyisit laskemaan työtövoiman edes kohtuullisella tarkkuudella tuntemalla vain potkurin mitat ja luiston. Mistä luulet saavasi m':n. Ei se ole sama kuin potkurin pinta-ala * nopeus, sillä potkuri työntää myös halkaisijansa ulkopuolella olevaa vettä ja potkurin halkaisijan sisäpuolellakaan nopeus ei ole vakio.
Veneen vastus ei muuten laske dynaamisen nosteen nostaessa vene liukuun. Vastus kasvaa koko ajan, mutta ei yhtä nopeasti kuin ennen liukukynnystä. Ero ei johdu oleellisesti märkäpinnasta, vaan aallonmuodostusvastuksen alenemisesta. Märkäpinnan aiheuttama kitkavastus tulee oleelliseksi vasta selkeästi liukualueella. Vastuskerroin laskee, mutta ei vastus. Luiston pieneneminen johtuu taas dynaamisen paineen kasvusta, jolloin samalla luistolla saadaan V^2 verrannollinen työntö. Ilmanvastus ei tätä muuta, sillä ilmanvastus on myöskin V^2 verrannollinen aivan kuten vedenvastuskin liukualueella.
Termodynamiikassa tuskin pystyt minua kärryiltä tiputtamaan, mutta ainahan voit yrittää...
Paaluvetotyönnössä joudutaan liukuveneillä harvoin alueelle, jossa potkuri kavitoisi holtittomasti. Työntövoiman voi yleensä hyvin laskea antamallani kaavalla. Tämä johtuu siitä, että liukuveneillä välitys on sovitettu liukunopeudelle, jolloin työntövoima paaluvedossa on melko pieni. Jos vaikkapa tuossa 200 hv koneessa on 20" potkuri jonka lapapinta-alasuhde on 0,6, on pinta-alaa 0,12 m2. Jos oletetaan, että painepuolen ylipaine on yhtäsuuri kuin imupuolen alipaine, saadaan maksimityönnöksi 25 kN eli todella paljon alle laskemani. Pintapaineet eivät siis ole lähelläkään kavitointia 7000 N työntövoimalla vaan ratkeisevaa on koneen tuottama teho ja välitys (sisältäen potkurin nousun).
Voihan tuon paalutyöntövoiman laskea moottorin vääntömomentistakin:
F = T * x * 2 * PI / P,
missä T on vääntömomentti (Nm), x, välitys, P nousu (m) ja PI on 3,14.
Jotta huippunopeudella moottori kiertää sopivasti, pitää x / P olla valittu kierrosluvun mukaan. Jos nyt oletetaan huippukierroksiksi 5000 rpm ja luistoksi 10 % x / P on 4,86 (eli vaikkapa 1:2 välitys ja 16" nousu).
Jos koneen vääntömomentti on 250 Nm (paaluvedon kierrosluvulla), on työntö sitten
F = 250 * 4,86 * 2 * PI = 7600 N
Edellä oleva kaava pätee varsin hyvin, kun luisto on suuri (>30 %). Pienellä luistolla työntövoima jää jälkeen ko. kaavasta (muuten potkurin hyötysuhde lähenisi 100%).
Niin oleellisinta liukuunlähdön kannalta on se käyrä. Onko kyse vääntömomentti vai tehokäyrästä on aivan sama, sillä ne eroavat toisistaan vain kierrosluvulla. Yksittäisenä arvona huipputeho kertoo moottorin kyvyistä kuitenkin paljon enemmän kuin maksimi vääntömomentti.
Voihan sen kiihtyvyyden laskea vaikka kaasun mäntään kohdistamasta voimasta, mutta helpoiten se käy kun laskenta tehdään moottorin tehokäyrän mukaisesta tehosta.
Tässä vielä potkurilaskuri, joka perustuu laajoihin mittaussarjoihin ja antaa kaikki tarvittavat arvot.
http://www-personal.engin.umich.edu/~parsons/470web/Junli/POP_PEP/PEP.html
Kiitos lisäopista. .. näin itseoppineelle ( ei ole laivapuolen koulutusta) kelpaa kaikki lisätieto harrastuksen iloksi.
Juuri noita Kq ja Kt käyrästöjä tarkoitin.
Ja olen samaa mieltä, että tärkeintä on moottorin teho/vääntökäyrän muoto. Mutta eri mieltä siinä että vain huipputehoa tuijottamalla kaikki olisi sillä selvää, sillä nimenomaisessa kiihdytystilanteessa moottori tuskin pyörii huipputehonsa kierrosluvulla, jolloin merkitsevää kiihtyvyyden kannalta on se riittääkö vääntö kiihdyttämään kierroksia vaiko ei.
Väität että on sama, tuottaako moottori saman tehon kierroksilla 2500 , 5000, 10000?
jos käytät kaikilla samaa potkurinkierroslukua, niin välitykset ovat silloin esim. 1:1, 2:1, 5:1 eikö? Tällöin alennuksen ottama tehohäviö lienee molemmilla jälemmillä 3% luokkaa , jolloin pelin voittaa tuo alhaalta tehonsa antava mikäli oletetaan tehokäyrät lineaarisiksi - vai kuinka?
Entäpä jos käyttäisitkin kaikissa 1:1 välitystä , potkuri pienenee melkoisesti vai kuinka? Eikä välttämättä tavallinen ympyräsegmenttiprofiililla varustettu potkuri enää toimi samalla tavalla , vaan keskimmäisessä esim. joku Newton-Rader tyyppinen, ja viimeisessä superkavitoiva ?
Miten käy potkurivirran?
Eikö tuo matalalta kiertävä käytäkin suurinta halkaisijaa, ja tuota suurinta massavirtaa pienimmällä virtausnopeudella?
Kun taas tuo 10krpm inisevä yrittää työntää veteen kovin suurella nopeudella ohutta virtaa? Mitenkähän käy potkurin takana upoksissa jos sinne yrittää työntää tuollaista ohutta suihkua kovalla nopeudella? Ettei kävis ku yrittäis työntää käärmettä pulloon..
Mitenkäs jos meillä olis kolme moottoria joista kaikki antavat saman momentin esim. 2000 rpm nopeudella, mutta ensimmäinen ottaa max. 2500 rpm, seuraava 5000, ja se kolmas 10000 , ja sitten kaikissa sellainen potkuri että kulkee minkä kulkee jos oletetaan kaikkiin sama lineaarinen tehokäyrä, eli kierrosten tuplaantuessa teho tuplaantuu ..... nyt väitän että tuossa tilanteessa periaatteessa kaikki kiihtyvät yhtä kovaa ( 2000 rpm nopeudella) , mutta nuo tehokkaammat pelit kulkevat sitten max. kierroksensa saavutettuaan pirun paljon kovempaa?
Tässä oli se ajatuksen siemen.... tuli taas tavan mukaan sekoiltua aiheen ympärillä.
En minäkään ole laivapuolta lukenut kuin kaksi kurssia. Ihan perus fysiiikan ja virtausmekaniikan pohjalta näitä olen mietiskellyt ja antamani kaavat ovat osin itse kehiteltyjä.
Aika harvassa taitaa olla venemoottorit, joissa ei ole lainkaan välitystä ja niistäkin suurin osa toimisi paljon paremmin välityksellä. Häviöt on siis samat kaikilla kierrosluvuilla ellei tuo 10 000 rpm vaadi sitten jo tuplavälityksiä.
1:1 välityksillä tilanne olisi täysin eri. 5-10000 rpm pyöriviä potkureita ei taida olla missään laitteessa. Superkavitoivatkin taitavat toimia lähinnä 3-5000 rpm alueella. Potkurin optimoinnin kannalta on hyvin tärkeää valita oikea pyörimisnopeus, varsinkin uppoumanopeuksilla. Liian kovaa pyörivä potkuri toimii todella huonosti (laskeskele läpi hyötysuhteita eri tapauksille antamallani linkillä). Uppouma-alueella voi karkeasti sanoa, että potkuri toimii sitä paremmin mitä suurempi halkaisia ja mitä pienempi pyörimisnopeus. Yleensä rajoitteena on potkurille varattu tila tai laivan syväys.
Tuo viimeinen kysymyksesi on varsin hankala. Jos ymmärsin oikein, kyse on hyvin eritehoisista moottoreista. Jos kaikki kulkevat samaa nopeutta 2000 rpm, tarkoittaa se sitä, että 10 000 rpm kiertävän koneen huippunopeus olisi 4-kertainen 2500 kiertävää nähden. Nelinkertainen huippunopeus vaatii karkeasti 16-kertaisen tehon, joten tuo ei oikein ole mahdollinen yhdistelmä, ainakaan samassa veneessä. Lisäksi oletuksella sama vääntömomentti ja lineaarinen tehokäyrä (= suora vääntömomenttikäyrä) teho olis vain 4-kertainen.
Jos lähdetään liikkeelle noista samoista koneista, niin 4-kertaisella teholla saavutetaan n. 2-kertainen nopeus. Koska kierrosluku on 4-kertainen täytyy välitys olla eri. Jos 2500 rpm koneessa on 1:1 välitys, pitää 10 000 rpm koneessa olla 1:2 välitys, muuten ei huippukierroksia saavuteta. Nyt siinä missä 2500 rpm kone ottaa 2000 rpm 10 000 rpm kone ottaa 4000 rpm ja antaa samalla tuplatehon ja -vääntömomentin potkuriakselille, joka molemmissa pyörii 2000 rpm.
Potkurin kierrokset riippuu hyvin pitkälle käyttö tarkoituksesta. Esim. 5000 hv teho välitetään hinaajassa suurella hitaasti alle 1000 r/min pyörivällä potkurilla. Kun taas toisessa ääripäässä, top fuel hydrossa sama teho välitetään veteen n.14" kaksilapaisella potkurilla, josta on vain 3/4 alemmasta lavasta vedessä ja akselikierrokset on n.20 000 r/min.
Siis siellä nimenomaan mitataan renkaan aiheuttama vääntömomentti josta lasketaan moottorin hevoset. Tässä laskutoimituksessa huomioidaan häviöt..
Elikkä vääntöä mitataan ja tehot lasketaan..
Niin, kyllä ne luonnonlait potkuriakin koskevat. Kyseessähän on siniaaltomuunnin, joka muuntaa moottorin synnyttämän vääntömomenntin alusta eteenpäin kuljettavaksi voimaksi (Ideaalitapaus). Käytännössä esiintyy kuitenkin hävioitä, jotka ovat monen osatekijän summa. Pyörimisnopeuden raja tulee vastaan siinä, että potkurin lavan kärkinopeus (nopeus staattisen veden suhteen) ei saa ylittää äänen nopeutta vedessä (resonanssikavitaatio)-> mitä suurempi halkaisija sen parempi hyötysuhde, mutta vastaavasti pienempi pyörimisnopeus. Toinen rajoittava tekijä on staattisen veden höyrynpaine, joka rajoittaa potkurin pinta-alaa kohden eteensä tuottamaa alipainetta ja tätä kautta lapakulmaa (nousua). Lisäksi häviöitä (kitkaa) aiheuttaa potkurin lapojen virtausvastus, joka korrelloi potkurin etenemisnopeuden neliöön, luistoa aiheuttava Ns. vortex-pyorre, eli ylivirtaus lavan painepuolelta alipainepuolelle, patopaineen(potkurin etureuna) sekä jättöpaineen (potkurin takareuna) suuruus. Näiden tekijöiden keskinäisestä suhteesta siis riippuvat potkurin ominaisuudet. Edellä esitetyn perusteella myös työntövoiman suhde saavutettuun nopeuteen on kompromissi.
Selvennän tota viimeistä esimerkkiäni ( toivottavasti) ; koitin tähdentää sitä seikkaa että
kaikki nuo moottorit vaikka viimeinen kykenisikin penkissä antamaan moninkertaisen huipputehon, kuitenkin tuossa samassa mittapisteessä ( esim. liukukynnyksellä) kiihdyttävät venettä samalla teholla ja momentilla jos kaikissa sama potkuri ja välitys. Riippuu sitten veneen vastuksesta ( onko esim tavallinen plaanaava, hydro tai lähes patosiipi) kuinka kovaa vene lopulta kulkee. Sillä koitin tähdentää tuota vääntömomentin merkitystä tuolla alakierroksilla tärkeämpänä tekijänä kuin koneen mahdollisesti kehittämään huipputehoa joka kuten sanoit saattaa jopa jäädä saavuttamatta koska potkurikäyrä nousee rajusti.
Tästä on ainakin erään moottoriedustajan mukaan käytännön esimerkkejä kun joku vene ei ollut lähtenyt kahdella volvon td:llä kunnolla liukuun, mutta kun tilalle pantiin kahdet V-8 turbodieselit, niin "kylä lähtee" vaikka huipputehoissa vähän hävittiinkin - tossa pätee se mitä jenkit aina ennen sanoivat, että kyllä kuutiotuumat aina high techin voittaa .. ja tota alkierrosten vääntöä on vaikea kehittää ilman mekaanista kompressoria pienillä iskutilavuuksilla.
jos koneet on liukuun lähdössä 2500 kierroksella
niin silloin käytettävä teho on vääntömomentti*kierrokset.
eli 2 kone on nopein , 1 ja 3 yhtä hitaita nousemaan liukuun, 1 kulkee kovempaa suuremman tehon vuoksi mikä on yhtä kuin sen vääntömomentti*suuret kierrokset.
Tässä siis on kysessä samat välitykset.
Ei ole mitään järkeä, että välitykset ja potkuri olisivat samat! Eri tehoiset ja erilailla kiertävät koneet vaativat eri välitykset. Muuten toinen ei jaksa kulkea mihinkään ja/tai toinen huutaa ylikierroksilla.
Juuri tästä syystä kampiakselilta mitattavalla vääntömomentilla ei ole suurta merkitystä.
Olen täysin samalla kannalla Milen kanssa siitä, että koneen alakierrosväännöstä on hyötyä erityisesti tilanteissa, joissa liukuun pääsy on vaikeata.
Haluan kuitenkin muistuttaa, että keinottelemalla potkurin hyötysuhteen kanssa voidaan koneen kierroslukua nostaa reippaastikkin tuolla nopeusalueella menettämättä silti huippunopeutta. Hyvä esimerkki on perämoottoreissa käytetyt ventiloidut potkurit joissa potkurille tuodaan lavan juureen pakokaasua. Potkurin hyötysuhde heikkenee rajusti pienillä kierroksilla ja kone saadaan repäistyä vaikka paikallaan riittävän korkeille kierroksille jotta tehoa alkaa löytyä. Tällä tempulla voidaan kiihdytyskilpailussa esim Mercury Veradon ahtimen antama hyvän alkierrosväännön etu kuroa umpeen, sillä kaksitahtikoneen kierroksien noustessa kevyellä kuormalla nopeasti ja potkurin toimiessa sen jälkeen kunnolla on puntit vähintään tasan ellei jopa sen 2T koneen hyväksi.
Tempulla olisi myös mainitussa esimerkissä, jossa Volvoista ei saatu irti riitävää puhtia, ilmeisesti ollut käyttöä.
Ahdetuissa koneissa on suuria eroja. Ahtimen mitoituksella ja ohjauselektroniikan säädöillä voidaan vaikuttaa valtavasti moottorin tehokäyrään. Toiset hakevat enemmän huipputehoa, jolloin alakierrosteho jää ainakin suhteellisesti pienemmäksi.
Volvohan on viimeaikoina kovasti mainostanut "marine torqueta", jolla se tarkoittaa suurta alakierrostehoa eli vääntökäyrä on voimakkaasti laskeva yläkierroksilla (kuten turbodieseleissä yleensäkin).
Ko. tapauksesta olisi mukava tietää välitykset ja potkurit, jotta voisi poissulkea epäonnistuneet valinnat.
Kyllä Joakim on oikeassa, kuten aiemmin todettiin, on moottorin teho P(kW)suoraa verrannollinen vääntömomentin M (Nm) ja kierrostaajuuden (1/s) tuloon, eli siis ei
Vääntömomentti M on voima (N) x Varsi (m)
Kierrostaajuus lasketaan kaavasta [2 x pii x n] , pii on ympyrävakio ~(3.1415826...), 2 x pii ympyrän kehä (1/r)ja n on pyörimisnopeus (r/s).
Asian ymmärtämistä helpottaa kun käytetään oikeita käsitteitä...
Ja sitten vielä pitää tietysti yksikkötarkastelussa muuttaa momentti kilonewtonmetreiksi(kNm)jakamalla newtonit tuhannella.
Merimoottorien tehojen vertailu on salatiedettä. Bensakoneiden tehot on yleensä ilmoitettu SAE hevosvoimina, jolloin lukema on noin 20% suurempi kuin DIN hevosvoimina ilmoitettu. Jälkimmäinen on muunnettavissa SI-järjestelmän mukaiseksi tehon yksiköksi kilowatti (kW) käyttäen kerrointa ~0.73.
Vääntömomentti M(Nm)taas on teho P(kW)x 1000 jaettuna kulmataajuudella ( 2 x pii x n) jossa pii on ympyrävakio ~3.14 ja n on moottorin pyorimisnopeus yksikössä (r/s). Teho on siis suoraan verrannollinen kyseisen pyörimisnopeuden vääntämomenttiin ja päinvastoin.
Maksimipyörimisnopeuden (maksimitehon) vääntömomentti saadaan seuraavasti:
P=240 hp x 0.8 hv/hp x 0.73 kW/hp = 140 kW ja
M=140 kW x 1000 / (2 x 3.14 x 4800 r/min / 60 S/min)= 278.7 Nm. Vapaasti hengittävän (ahtamattoman moottorin vääntomomenttihuippu osuu noin 75% kohdalle maksimi pyörimisnopeudesta, eli 4800 r/min x 0.75 =3600 r/min. ollen tehokkaamman kaasunvaihdon vuoksi noin 5 % maksimitehon vääntömomemttia suurempi, eli M(max)=278.7 Nm /0.95 = 293.4 Nm. Tämä toimintapiste on samalla kyseisen moottorin taloudellisin pyörimisnopeus jolla kulutus suhteessa tehoon (110 kW / 151 hv / 189 hp)on pienimmillään. Stökiömetrisellä seoksella (Lambda=1)käydessään moottori kuluttaa tällöin noin 36 litraa/tunti.
Onko DIN ja SAEn ero muka noin suuri? Ei pitäisi olla:
http://www.edu.fi/oppimateriaalit/puutarhakoneteknologia/tekniik/tekn_ka.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Horsepower
http://neptune.spacebears.com/opine/horsepwr.html
Molemmat mittaavat tehon vauhtipyörältä ja ero on hyvin marginaalinen selittyen eri hevosvoiman määritteillä (1 hv = 736 W tai 1 hv = 746 W). Joskus kymmeniä vuosia sitten erot ovat olleet suurempia.
Nykyään on usein tapana ilmoittaa teho potkuriakselilta, jolloin eroa vanhaa tullee ~10%. Tämä ei kuitenkaan ole SAE vs. DIN ero.
Epäilen myös kovasti laskemaasi kulutusta. Saa olla todella erikoinen bensakone, jos pystyy tuottamaan 151 hv 36 l/h kulutuksella. Normaalimpi kulutus olisi ~45 l/h tuolla teholla.
Valitettavasti Joakim on oikeassa tuon bensankulutuksen suhteen.
Kiitos oikaisusta, olette täysin tuon kulutuksen suhteen, kämmäsin nimittäin yksikköjen kanssa. Lukuarvo 36 pitää olla kiloina, eli jos käytetään bensiinin (95) tiheytenä 0.75 kg/litra saadaan kulutuksesksi 48 litraa. Nyt ollaan siis noin 4% tarkkuudella suurimman vääntömomentin arvossa. Mitä hevosvoimien ja kilowattien suhteen tulee, niin totean suuren eron johtuvan edelleen siitä, että bensiinimoottorien teho merikäytössä ilmoitetaan harhaanjohtavasti SAE "GROSS" hevosvoimina ja vastaavasti dieselmoottorien tehot DIN hevosvoimina. Tästä ilmeisesti johtuu myös se yleinen harhakäsitys, että dieselmoottorien tehoa lisää jokin maaginen "vääntö", jota ei bensakoneissa esiinny.
Olen pettynyt. Ei kellään tietoa. Täytynee kertoa oma arvaus. Se on 400 Nm. Korostan siis että tämä on arvaus tiedon puutteessa. Ja arvaus on että tuo vääntö tulee kierrosluvulla 3000 rpm/min.
Epäilen sen olevan hieman alle 400Nm, koska crusaderin 5.0/275hv löytyy 413Nm vääntö.
www.gm.com/automotive/gmpowertrain/engines/specialized/marine/2004_5000_marine.pdf
ja tuo on se sama 413Nm.