Da się policzyć.
Zakładam, że chodzi Ci o płynięcie pod wiatr, bo z wiatrem wystarczy prześcieradło na kiju od szczotki (albo w ogóle tylko opór łódki i załogi).
Wieje 3-4B, powiedzmy dla równego rachunku, że 8m/s. Chcielibyśmy płynąć pod wiatr przynajmniej jakieś 2 węzły (dla równego rachunku, 1m/s). W najbardziej niekorzystnym przypadku, czyli dokładnie pod wiatr, wmordewindem.
Moc, wytworzona przez śmigło, zależy od jego skoku, powierzchni łopatek itd., a w konsekwencji od tego, jaką prędkość zostawimy za tarczą śmigła. Intuicyjnie, dobrze jest pozostawić za śmigłem powietrze nieruchome względem wody i jest to bliskie optimum.
W tych warunkach, z 1m^2 tarczy śmigła wyciągniemy maksymalnie około 92 watów mocy. Z drugiej strony, wyhamowanie powietrza generuje opór, na którego pokonanie przy założonej prędkości zużyjemy 47 watów na metr kwadratowy. Zostaje niecała połowa - niemniej, na razie pozytywnie, o ile akurat tej połowy nie zeżrą straty energii.
Oszacujmy bilans. Mamy śmigło o powierzchni nieco ponad 3m^2 (przy 2m średnicy). Jeżeli będzie dobrze zrobione, to sprawność wyniesie około 80%. Dalej przekładnia, przy doskonałym wykonaniu 90%. Dalej śruba, sprawność (na razie bez uwzględnienia poślizgu) też 80%. Razem 58%. Moc uzyskana ze śmigła prawie 300W, ale oddana przez śrubę już tylko 167W.
Jaką średnicę może mieć śruba? Z grubsza, im większa tym lepsza w tym przypadku, ale weźmy rozsądnie 30cm. Przy prędkości 1m/s i dostarczonej mocy 167W, siła ciągu wyniesie 110N (trzeba rozwiązać równanie 3-go stopnia, numerycznie bardzo szybko się zbiega), a prędkość wody za śrubą będzie 2m/s.
Z drugiej strony:
Siła oporu śmigła to 147N i już mamy ujemny bilans.
Do tego opór powietrza łódki. Pewnie specjalnie jej nie optymalizowałeś pod tym względem, powierzchnię czołową szacuję na 1m^2, opór wyniesie 50N.
Do tego opory wody - przy tej prędkości minimalne, jakieś 7N.
Razem zabrakło nam prawie 100N ciągu. W dodatku, same opory stawiane przez śmigło, zżerają nam więcej niż cały ciąg.
Żeby poprawić bilans, trzeba radykalnie zwiększyć ciąg śruby. Zwiększając jej średnicę do absurdalnych 80cm, uzyskujemy ciąg 147.5N, czyli ledwie tyle co opory śmigła.
Zwiększając następnie sprawność śmigła i śruby do fantastycznej wartości 90% (co będzie wymagać zastosowania zmiennego skoku i idealnej jego regulacji), a sprawność przekładni do 95% (też niełatwe do uzyskania), dostajemy ciąg 190N.
Łączny bilans nadal ujemny, ale można go już poprawić przez powiększenie śmigła. I śruby, niestety.
Na plus wychodzimy przy średnicy śmigła 3m i śruby 90cm, przy podanych powyżej, wyśrubowanych sprawnościach.
I to jest dobra odpowiedź na pytanie, dlaczego tak rzadko stosuje się podobne napędy - jest je po prostu dużo trudniej zrobić niż żaglowy.
pozdrowienia
krzys
ps. w wersji kołowej i z wiatrem - poguglaj DDWFTTW 
|
