wiskundig aerodynamisch vraagstuk......

[steffe]

kollega's

ik heb een "testbank"gemaakt voor een elektromotor met prop
de foto's zal ik morgen proberen door te sturen

ik kan bij werking de statische trekkracht meten die de prop maakt (dmv een weegschaal)
(ik heb de test uitgevoerd met een GWS EP1180)
een toerentalmeter heb ik niet.....

maar....
in functie van enkel de gemeten statische trekkracht wil ik het nuttig vermogen berekenen die de prop ontwikkeld....
de weegschaal geeft een trekkracht aan van 900 gram, de verplaatsing van de "testbank" is 15 mm
de nodige arbeid = F x s = 0.9 kg x 9.81 x 0.015 m = 0.13 Nm = 0.13 joule
vermogen??

wie heeft de nodige info????


ondertussen al diverse naslagwerken en boeken nagezien....
maar nog niets gevonden....

vriendelijke groeten,
steffe

[Vliegeniertje]

http://www.airfieldmodels.com/inform...efficiency.htm

Hier wordt je wel uitgelegd hoe je het % efficiency van de prop kunt berekenen. Het cijfer voor de statische trekkracht heb je al.

[Gerard_nl]

hier op het forum, lid leo van der haak heeft erg veel van dat soort programmatjes om vanalles en nogwat theoretisch te berekenen.

[ron van sommeren]

Vanuit trekkracht is vermogen dat de prop vraagt niet te berekenen. De 'trekkracht' testbanken werken juist met het feit dat bekend is hoeveel vermogen het bij een bekende prop kost om deze met een bepaald toerental rond te slingeren.

Het enige wat je in een statische opstelling kunt bekijken is de startthrust , een belangrijke norm in de vliegerij .
De norm hiervoor , die daarin gebruikt word , licht rond de 0.6 x de Massa van het toestel . [minimaal]
Zodra de remmen los gaan van een toestel word de situatie anders , krijgen we met een dynamische situatie te maken .
Wat je wel heel mooi kan laten zien in een statische situatie is dat niet iedere prop even efficient is bij het zelfde doel [ de zelfde startthrust ] .

Een voorbeeld :
Bij een 6 x 3 prop heb ik bij 18000 toeren 500 gram startthrust , een output van 2,2 watt daarvoor heb ik wel 88,5 Watt nodig [absorbed ]
Bij een 8.5 x 4.3 prop heb ik maar 9000 toeren nodig voor de zelfde startthrust [500 gram] , de zelfde output 2.2 Watt daarvoor heb ik minder nodig , 64 Watt [absorbed ]
( deze cijfers komen uit een dyamische calculator , ik heb het model al met 1 km/ uur laten bewegen vandaar de output )

Wat blijkt hieruit , naarmate je het doel [ de startthrust ] bereikt met minder toeren word de combinatie efficienter .

Maar om dit fenomeen in een werkelijke statische situatie te bevestigen , heb je wel heel verschillende motoren nodig met een verschillend vermogen en een verschillende Kv .
Helaas dus geen situatie die praktisch uitvoerbaar is .
Daarom kies ik altijd voor calculatie , de keuze die daar gevonden word kan je wel heel makkelijk bevestigen door meting .

Toch nog even verder redenerend .
Als je mijn voorbeeld volgt dan blijkt dat twee verschillende situatie,s een zelfde output genereren en de startthrust geven in de eerste fase en kunnen er geen conclusie,s worden getrokken uit de meting die Steffe doet .

Steffe , de beste beschrijving die ik kan vinden die je zouden kunnen helpen [ in het nederlands ] is toch dit verhaal :
http://www.fontys.nl/elektro/medewer...h1/slide1.html

Een bron die ik talloze keren open geslagen heb , en die gewoon zegt : Motor en werktuig moeten op elkaar afgestemd zijn !

Om te prophangen heb je ook een bepaalde norm , de thrust moet even groot als de massa van de kist , en de snelheid van de massa stroom minimaal half maal kruissnelheid .
Voor 1000 gram prophang thrust

Daarvoor heb ik bij een 6 x 3 : 25500 rpm en 251 watt nodig voor een output van 25.9 watt
Daarvoor heb je bij de 8.5 x 4.3 : 14030 rpm en 179 watt nodig voor de zelfde output 25.9 watt
Maar ik zou een 11 x4.7 gebruiken :
Daarvoor heb je 8050 rpm en 136 watt nodig voor de zelfde output van 25.9 watt .
Het verschil tussen een 6 x 3 en een 11 x4.7 bij een zelfde output is mij altijd al opgevallen , 251 watt tegen 136 watt .

Een leuke bezigheid voor je , om dat te bevestigen met behulp van een proefbank .

Geen wonder dat ze het bij heli,s graag met minder rpm doen , bij 1550 rpm gaat het allemaal veel efficienter :
Voor de zelfde helithrust van 1000 gram zijn nu 1540 rpm en 61 watt nodig voor de zelfde output 25.9 watt met een rotor van 30 inches , de efficientie input versus output is opgelopen van 10 % bij de 6 x 3 tot 42,5 % bij de rotor van 30 inches .

Stel ik heb een kist die ik 75 km/uur wil laten vliegen , daarbij heb ik 500 gram DRAG , dus heb ik 500 gram thrust nodig bij deze snelheid .
Dat kan bij een ; prop
6 x 3 met 22575 rpm output 102 watt input 148 watt
8.5 x 4.3 met 12943 rpm output 102 watt input 140 watt
11 x 4.7 met 9824 rpm output 102 watt input 158 watt
11 x 6 ( het kan met deze prop toch nog wat beter met een nog lager toerental ) met 8552 rpm output 102 watt input 139 watt
11 x 9 ( het kan met deze prop toch nog beter met een nog lager toerental ) met 7631 rpm output 102 watt input 124 watt

Afronden doe ik dit verhaal met de volgende conclusie : Wil je zo efficient mogelijk vliegen dan moet je toch weten wat je wil met je kist , je zal het doel van je kist moeten omschrijven en een analyse moeten maken .
Je zal dit moeten vertalen naar een propmaat met een max rpm , beschrijving van het werktuig en de toeren waarmee je dit wil realiseren zijn noodzaak wil je de motor kunnen kiezen .
Over het algemeen genomen , is het voor de efficientie van het geheel beter als je het doel van een kist bereikt met een zolaag mogelijk toerental , MET de nadruk op mogelijk !

Uiteraard zal je nog rekening moeten houden met de efficientie van de motor die je wil gebruiken , de output van de motor is de input voor de prop !
MOTOR EN WERKTUIG MOET JE ALTIJD OP ELKAAR AANPASSEN OM EEN BEPAALT DOEL TE BEREIKEN !
En er zijn altijd verschillende doelen te bereiken , vliegen is dynamica .

[steffe]

Zo.......
Eventjes diep nagedacht.... en gevonden

Per propdiameter... (5, 6, 7 ...duim), maak ik per spoed (4, 5, 6....duim) een tabel op met per vast toerental de trust en het vermogen aan de prop.... via een berekeningprogramma gevonden op het internet motor calc
Dan is de rest zeer eenvoudig
Ik ken de prop dia, prop spoed en de statische trust
En....ik kijk in de desbetreffende tabel....
Bij tussenliggende waarden zal ik interpolleren....



voorbeeld

prop dia 10 duim

....................spoed 5".......................... spoed 6"
toerental....... trust(gr)....... P prop(watt) trust............ P prop
tr/min

1000............ NA............... NA............... NA_________ NA
2000.............48................ 1,6............... 54_________ 2
3000.............107.............. 5,3............... 121________ 7
4000.............191...............12,5........... .. 216________ 10
5000.............299.............. 25................ 338________ 31





aan iedereen, dank voor de info


PS: tja... ik weet het...
de tabel, mbt de vormgeving , trekt op niets.....


PS: aan Robert
toch zeer jammer, dat we in de huidige technologische tijd , GEEN ordentelijke tabellen kan plaatsen in een draadje
kan je daar niets voor "uitvinden" ?


vriendelijke groeten
steffe

Ik ben altijd geinteresseert geweest in de dynamische werkelijkheid .
Met andere woorden , wat doet die prop op dat vliegtuig als de combinatie vliegt .
Jammer dus dat er zo weinig tabellen zijn die bij die werkelijkheid aansluiten .
Die tabellen bestaan ook niet , althans ik ben ze nooit tegen
gekomen , het dynamische kent nu eenmaal vele afmetingen ( dymensie,s ) .
Lijkt me dus beter ,als er net als bij ieder ander dynamische project eerst gecalculeerd en ingeschat word .
En calculators en estimators die zijn er nu in overvloed !!!!!
Voor mij de meest op de modelluchtvaart gerichte :
http://www.gylesaero.com/

Oorspronkelijk geplaatst door steffe

Zo.......
PS: tja... ik weet het...
de tabel, mbt de vormgeving , trekt op niets.....

Hier is de code tag handig. Voorbeeld

	
	
ik    wil   niet   dat   mijn  spaties   getjat   worden
 

Zonder de code tag, zou het forum de spaties gejat hebben.

Tabellen opmaken in notepad (met louter spaties, geen tabs gebruiken) en dan knippen en plakken tussen code tags, dat kan zulke resultaten geven (even overdreven):

                |         Spoed 5"         |         Spoed 6" 
----------------+-------------------- -----+------------------------
Toerental (tpm) | Thrust(g)  |  P prop(W)  | Thrust(g)  |  P prop(W)
----------------+------------+-------------+------------+------------
     1000       |    NA      |     NA      |    NA      |     NA
     2000       |    48      |    1,6      |    54      |      2 
     3000       |   107      |    5,3      |   121      |      7
     4000       |   191      |   12,5      |   216      |     10 
     5000       |   299      |   25,0      |   338      |     31

[steffe]

Hezik,

dank voor deze tip
schitterend.....

vlug even testen


vriendelijke groeten
steffe

Om de prop output in te schatten bij een horizontalevlucht heb je eigenlijk maar drie data nodig van een model
Ten eerste de kwaliteit van een model uitgedrukt in de finesse .
F= draagkracht/weerstand = vliegsnelheid/daalsnelheid
Ten tweede de vliegsnelheid .
Ten derde de massa van het model .
Voorbeeld : ik heb een model van 4 newton , vliegsnelheid 6m/sec , en een finesse van 6 .

De daalsnelheid is nu 6/6 = 1m/sec , vermogen wat ik toe moet voegen 1m/sec x 4 N = 4 Watt output !

Als je nu de propselector pakt zie je dat ik dat kan bereiken met een:
8 x 4.7 RPM 4400 thrust 0,67 N output 4.02 watt absorbed 5.6 watt effiientie 71 %
9 x 4.7 RPM 3850 thrust 0,67 N output 4.02 watt absorbed 5.6 watt efficientie 71 %
10 x 4.7 RPM 3440 thrust 0,67 N output 4.01 watt absorbed 5.6 watt efficientie 71 %

We kunnen ook nog de nodige output inschatten als we er 2 m/sec bij gaan klimmen 2 m/sec x 4 N = 8 Watt extra , totaal dus 12 Watt output !
Als we nu de propselector er bij pakken zie je dat ik dat kan bereiken met een :
8 x 4.7 RPM 6710 Thrust 2 N output 12 Watt absorbed 22.5 Watt efficientie 53.25 %
9 x 4.7 RPM 5680 Thrust 2 N output 12 Watt absorbed 20.8 Watt efficientie 57.8 %
10 x 4.7 RPM 4910 Thrust 2 N output 12 Watt absorbed 19.5 Watt efficientie 61.3 %
Dat klimmen gaat dus alweer beter met een grotere propdiameter !

De prop selector ; http://www.gylesaero.com/_frames/f_propcalc.shtml



De kern van dit verhaal ; Als je de data weet van je model en je weet wat je wil , is het vrij eenvoudig om het nodige thrust in te schatten .
Nu nog de goede keuze maken uit de catalogus van een motor fabrikant , en ik heb een goede combinatie !

Ach ja , natuurlijk
De grootste vermogen heb je nodig als je zeer snel wil versnellen , het nodige vermogen is altijd groot als de gaskraan volledig geopend wordt .
De formule is nu eenmaal Vermogen = massa x versnelling .
Daar moet je dus zelf een keus in maken , als je dus in 1 seconde vertrokken wil zijn kan ik slecht in G- force gaan rekenen .
Vertrekken met 1 G in mijn voorbeeld : 4 N x 9.81 M/sec = 39.24 Watt
met een 9 x 4.7 dus 7110 rpm voor 4 Newton startthrust en een 43.2 watt absorbed .(weerstand gaat direkt al een rol meespelen ook in de eerste seconde , daardoor word er ook meer geabsorbeerd )
Wil je bij 6m/sec nog 1 G trekken dan kom ik op 4N + de ingeschatte weerstand van 0.67 N is 4.67 N thrust bij die snelheid :
Bij een 9 x4.7 8150 RPM output 28 Watt , Absorbed 64.26 Watt efficientie 43.7 % Thrust 4.67 Newton .
Maar ja het kan ook met 2 G of 3 G , hoe wil je het doen ???
Dynamica , een spel vol beweging