gratis 3D te printen axiale single stage jet-drives project

Zeer interessante discussie hier inderdaad, en gaaf dat jullie er ook daadwerkelijk aan rekenen.
Ik heb voor mezelf ook een single-stage getekend (30mm uit mijn hoofd) met keerklep, maar dan volgens de "natte-vinger-methode"; die pompt op half gas harder dan de waterflow in onze wasbak aan kan (begint lucht aan te zuigen) maar zal ongetwijfeld nog flink tekort schieten in efficientie. Alles is overigens 3D-geprint in PETG, ook de impeller.
We volgen de discussie met interesse!

 

De meesten zijn zo begonnen, gewoon goed bezig dus!
Ik ben beroepsmatig bezig met berekeningen, dus ik kon het niet laten.
Echter dankzij HaJe74 kon ik de excel-sheet afmaken.

Je kunt hem downloaden en je eigen 30mm drive invullen. Kijken of deze klopt.

Heb je hier foto's van, of wellicht een bouwverslag?

Het lucht aanzuigen (ventilatie) komt ws. doordat het water in de wasbak vol met luchtbellen komt door het geklots als ik het zo hoor!
Zit de drive in een model?

 

@setsunakaede: Zonder film of foto geloven we er hier helemaal niks van!

 

Ik heb de gegevens van mijn Kehrer 28mm Jet eens in het sheet getikt:

Jet Power 100% door Lex Verkuijl geplaatst op 3 nov 2017 om 19:10

Daarna wat aangepast, omdat het sheet geen rekening houd met het zakken van het toerental onder belasting. (Of heb ik dat fout?) Hier met 85% toeren over:

Jet Power 85% door Lex Verkuijl geplaatst op 3 nov 2017 om 19:10

Hoe moet ik die laatste N*s waarde interpreteren? Dat zou de stuwdruk moeten zijn denk ik, maar dat kan ik even niet plaatsen. Kehrer geeft op dat je met deze toerentallen (de 85% waardes) rond de 3 kg statische stuwdruk moet zitten.

Verder begrijp ik het blokje rechtsonder niet echt. Dat percentage rompweerstand is toch meer gokken dan dat je dat kunt onderbouwen?

Jet Power Boat door Lex Verkuijl geplaatst op 3 nov 2017 om 19:22

 

Het zakken van het toerental is iets wat moeilijk uit te rekenen is, en verschilt per motor. Was het maar 85%, dan was het makkelijker selecteren.
Sommige brushless motoren komen praktisch heel dicht bij het opgegeven kv onder last, indien goed op de toepassing afgestemd.

Bij jets is het zaak niet over een bepaald toerental te gaan. Voor de 28mm Kehrer jet is 20.000rpm het beste volgens de ontwerper zelf. Daarboven neemt het gevraagde motorvermogen enorm toe. Dat kun je uit deze sheet halen. Dit komt doordat de uitlaatdiameter te klein wordt om de opgebouwde druk snel genoeg kwijt te raken.

De Impuls (N*s) is alleen relevant als je verschillende configuraties van dezelfde drive wilt uitrekenen. Dat heb je nodig om bijvoorbeeld de meest ideale impeller spoed en uitlaatdiameter bij een vast motortoerental en vermogen uit te kunnen rekenen. Zo'n sheet heb ik zelf gemaakt en niet toegevoegd aan deze versie.
Zo zegt de hoeveelheid kilo's per seconde niet alles: de snelheid waarmee dit gebeurd kan het verschil zijn tussen twee configuraties.

Die vakjes beneden waren een experiment, die had ik wellicht weg moeten halen om verwarring te voorkomen.

Geen berekening houdt rekening met verliezen. Dit is de ideale situatie. De werkelijke drive zal absoluut verliezen kennen. Alleen hoeveel? Uit eerdere metingen zitten de commerciële drives tussen de 30% en 70% efficiency.

Volgens kehrer kan de 28mm jet tussen de 2.5 en 4.0 kg/s stuwkracht leveren bij 0,5kW motorvermogen en 20.000rpm onder last (dat staat er niet expliciet bij).
Volgens mij krijg je meer dan 4.0 kg/s als je 20.000rpm invult?

Dat uitrekenen staat op de planning. Maar zal toch echt met CFD simulatie moeten gebeuren.

Rompweerstand is iets wat ontzettend lastig te bepalen is. Weet je via gps de rompsnelheid, en weet je het opgenomen Ampèrage, dan kun je het binnen een redelijke marge wel bepalen.

Dat zijn we van plan bij dit project! Bij de 45mm drive test in de Recoil romp komt een datalogger voor het stroomverbruik en een gps voor de snelheid registratie. Een digitale vis trekweegschaal zal worden gebruikt om de statische stuwkracht te kunnen meten. Geen laboratorium gereedschap, maar wel indicatief en bruikbaar om verschillen te kunnen meten.

 

Dank je voor de nadere toelichting, dat verklaart weer wat. In de gegevens die ik ingevoerd heb zit ook nog een onzekere factor, de pitch heb ik ingeschat op 1,4 of 1,5 x de diameter door de impeller te vergelijken met normale schroeven. Die pitch wordt niet opgegeven door Kehrer, maar ik geloof dat de impeller die zij gebruiken een min of meer normale speedboot prop is, die afgetopt is naar 28mm.

De genoemde apparatuur in de boot leggen zal je een schat aan data geven. Ik heb bij testen met verschillende speed modellen dit ook gedaan, en dan met verschillende schroeven ge-experimenteert. Dan kun je heel mooi zien welke schroef het beste rendement heeft, en met welke je de hoogste topsnelheid kunt halen. En dat is meestal niet dezelfde! Voordat ik de Kehrer jet zo door kan meten ben ik echter nog even aan het bouwen aan de romp....

Koppel er trouwens dan ook een toerental sensor aan. Als je naast amperage, voltage en snelheid ook de toeren onder last weet kun je de boel echt zuiver analyseren.

 

Sorry, als het goed is zit er ook een rpm sensor bij.
Zelf wil ik dit ook aan gaan schaffen. En een betaalbare zender met telemetrie zal een uitdaging worden om te vinden. Vooral een ampere meter schijnt lastig te zijn. En een Esc. met een dergelijke logger ingebouwd zijn erg kostbaar.

En aangezien het allemaal gratis is, moet ik zelf wel op de kleintjes letten
Vooral op RC Groups snappen mensen dat niet.

Ik heb het geluk gehad met een aantal naval architects en experts in hydrodynamica te mogen samen werken voor een project op het werk. Gelukkig in de pauzes veel van hun ervaring mogen opsnuiven.
En kort door de bocht is de conclusie dat er veel kennis (een dus berekeningen en tabellen) beschikbaar zijn voor waterverplaatsende rompen. Dito voor propellers. Al honderden jaren is daar ervaring mee opgedaan op wetenschappelijk vlak.

Maar hoe een snel bewegend lichaam zich gedraagt in of door water is nog steeds een wetenschappelijke onbekende. Zelf vaar ik op een kite hydrofoil (mijn andere geld verbrassende bezigheidstherapie), en daar idem veel onbekendheid. Daar wordt op dit moment enorm veel ontwikkeling in gestoken vanwege dat ook elektrisch aandrijven van snelle boten steeds actueler wordt.

Wel is het bekend dat een scheepsschroef niet representatief is voor een impeller geplaatst in een nauwe tunnel. De werking wijkt behoorlijk af.
En op papier zou een jet efficiënter moeten zijn. In de praktijk wordt er pas voor deze aandrijving gekozen als alternatief voor prop drive (dus niet vanwege voordelen zoals weinig onderhoud, robuuster, door ondiep water kunnen varen, veiliger voor mens en dier in het water, wendbaarheid, manoeuvreerbaarheid...) bij grote schepen die hoge snelheden moeten bereiken. Dan verliest een prop het op het vlak van efficiency. Ook op het gebied van acceleratie (hole shot) en extreem grote vermogens kunnen toepassen. En dan nov zijn ze nog behoorlijk inefficiënt bij alle andere snelheden dan top- of kruissnelheid.

Inmiddels heb ik ontdekt dat dit grotendeels opgelost kan worden door een variabele uitlaatdiameter. Echter zoiets bestaat nog niet (denk aan een vliegtuigjet met naverbranding, die hebben zoiets wel. Erg technisch complex en daar is het een gas...)

Overigens is er een bedrijf welke een kleine hydrojet levert met een impeller met variabele spoed, wat we ook kennen bij prop-drive. Je hoort er weinig over.

Terug te komen op de Kehrerjet, de 28mm is inderdaad een afgetopte prop met een zeer forse spoed in een tunnel. Ook het verschil tussen de impeller diameter en de uitlaat (en die is hier meer vierkant, dus oppervlakte bepaling moet anders) is gering. Toch werkt hij erg goed, en is het lang de "maat der dingen" geweest m.b.t. elektrische aandrijving voor rc jetboten. Alleen al erg oud en ontworpen primair voor 700 borstelmotoren.

Wel is bijvoorbeeld de kier tussen de impellertip en de wand best groot. De diameter van de impeller is 27mm, het kanaal iets groter dan 28mm. Ik vermoed omdat de as niet ondersteund wordt in de stator. Overigens is dit een modificatie die velen direct uitvoeren.

Ooit hadden ze een 33mm jet drive van gegoten kunststof. Kostte heer Kehrer teveel werk waardoor hij ermee gestopt is gaat het verhaal. Maar dat scheen echt een topding te zijn. Ooit op de TU Delft gezien in een schaalmodel voor sleeptesten (KNRM Damen romp). Erg mooi. Niet meer verkrijgbaar.

Maar ook voor de 28mm Kehrer drive kunnen we achteraf (als hij ingebouwd zit in een model zoals jou amfibische Jeep) een andere impeller en stator + stuurnozzle bedenken waarmee je wellicht nog betere prestaties kan krijgen.
Toevallig waren we bezig met een nieuwe impeller. Maar persoonlijk wil ik eerst onze eigen jet goed werkend krijgen. Maar mogelijkheden genoeg!

 

Bij regelaars is de logger bijzaak, wat nauwkeurigheid (resolutie, sampling frequentie) niet ten goede komt.

Is dit wellicht iets:
watt-meter uitverkoop, Hyperion E-meter II[ (optical tach, servo tester, local&remote logging)
In het RCG draadje aldaar ook vewijzingen voor het aanpassen voor (nog) grotere stromen.

 

Ik heb wel foto's van de jet maar momenteel geen (makkelijke) mogelijkheid tot uploaden, die houd je dus nog van me tegoed. De jet zit nog niet in een model, ik heb wat te veel projecten waardoor dus alles half-af blijft liggen :-(
Dat de jet lucht aanzuigt komt vooral doordat het water in de gootsteen aan de uitlaatzijde zo hoog wordt opgestuwd dat aan de aanzuigzijde het water te veel zakt En inderdaad de luchtbellen. Maar daardoor kon ik ook niet goed testen of de impeller het een beetje blijft houden op vol vermogen.
De motor die ik er op heb zitten is een Turnigy Aerodrive C3536-1100kV, overigens. (ik heb hem nu voor me op mijn bureau liggen)

Wie weet ga ik die berekening van jullie er wel eens op los laten, maar voor nu liggen mijn prioriteiten even op een ander vlak en lees ik dus vooral lekker mee.

en @HeliKoper filmpjes? Ik had geen handen vrij bij het testen voor een camera... één hand aan de zender, één hand aan de jet, proberen met een wijsvinger de keerklep te bedienen... Meh.

 

@setsunakaede: ik ken dat. Of ik vergeet om m'n camera mee te nemen...

Maar wat een prachtige projecten hier!

 

Ik heb zelf een Jeti met telemetrie systeem, en een Graupner Hott. Het Graupner systeem is wat gebruiksvriendelijker vind ik ,en heeft softwarematige uitlezing wat voor goed analyseren wel belangrijk is.

Een andere impeller voor de Kehrer en ondersteuning in de stator zou het proberen waard kunnen zijn. Maar eerst heb ik nog het nodige te doen voordat het model überhaupt varen kan. Dat doe ik dan eerst met de standaard jet, later maar eens kijken wat en of er iets nodig is.

 

Ron van Sommeren heeft mij heel wat inleeshuiswerk gegeven! Maar ik ben het allemaal aan het bestuderen.

Graupner/JR is mooi spul. Zelf altijd met Futaba gevlogen en gevaren. Maar dat is allemaal zo "vintage" geworden dan ik wel aan wat nieuws toe ben

Absoluut zou ik met de standaard impeller en componenten van de 28mm KMB jet beginnen. Het is een beproefd model, en het langste op de markt met afstand!

Ik kijk erg uit naar je amfibische Jeep! Heeft altijd mijn aandacht gehad, maar nooit de stap durven zetten om eraan te beginnen.

 

Zomaar wat gedachtes:

Een Frsky QX7 radio samen met een flightcomputer met Amperemeter tot145A (of zijn opvolger) zou je samen met Cleanflight of iNav kunnen gebruiken als een soort van telemetrie hub. De flightcomputer is eigenlijk bedoeld voor mini-quads (racedrones) en flying wings maar is redelijk makkelijk in te stellen als doorgeefluik voor gebruik in bijvoorbeeld boten. Leuke bijkomstigheid is dat je er prima een GPS module in kan pluggen en een videozender aan kan hangen die ook nog eens realtime een videofeed geeft van alle voorhanden zijnde data;

o.a. :

Lipo voltage
Ampere verbruik
Gebruikte Amperes (in mAh)
Opgenomen vermogen
GPS positie
Snelheid
Kompas
RSSI van je ontvanger
en nog wat andere zaken die je niet echt zou gebruiken in een boot (horizon, hoogte, dat soort dingen)

Daarbij komt dat je via openTX en LUA echt alles kan programmeren op de zender wat je maar zou willen.
Zijn grotere (en nogal dure) broer de Taranis X9E wordt al een tijdje misbruikt in het werkschepen hoekje.

 

Mijn beperkte ervaringen met die kehrer 28mm zijn de volgende:

Begonnen met een 3656mm inrunner 1800kv op 3s : zeer tam, slaapverwekkend eigenlijk
Op 4s was dan weer te veel toeren ,bijna constant cavitatie en motor was krachtig genoeg voor de 28mm werd amper lauw

Uiteindelijk een 3665mm 2190kv inrunner met 3s en deze bleek volgens mij ideaal,enkel bij lipos net van de lader dus 4,2 volt eerste 30 seconden wat cavitatie

 

Bedankt voor je uitgebreide toelichting @MikeMohawk !
Daar kan ik wat mee. Ik ga mij inlezen.
Ook wil ik in de toekomst weer de lucht in, hoewel heel lastig tegenwoordig met de aanvliegroutes over heel Zuid-Holland.
Maar dan is deze zender en technologie wel heel interessant.

Ik lees meer over motoren op deze jet welke Kehrer zelf absoluut niet voorschrijft, maar die wel goed blijken te werken volgens de eigenaren.
Het ontwerp is natuurlijk al meer dan 25 jaar oud, en gemaakt voor borstelmotoren.

Bedoel je niet ventilatie? Cavitatie is iets wat je drive echt kan slopen. Ik vraag mij überhaupt af of dit echt optreedt in kleine jet-drives.
Immers water laat zich niet schalen. Bij de grote jongens is het wel een probleem zodra de tipsnelheid van de impeller tussen de 35-45m/s komt.
De implosies slaan kraters in de impeller!
Zo heb je de 28mm Youngster jet die ruim over de 30.000 toeren kan draaien zonder ogenschijnlijke problemen



Wanneer een bepaalde impeller een te hoog toerental gaat bereiken bij een axiale jet, dan ontstaat er een soort dynamisch waterslot. Het water kan niet sneller weggepompt worden door de uitlaat, terwijl de impeller meer probeert aan te voeren. En water kun je beschouwen als niet samendrukbaar, dus dan neemt het gevraagde vermogen enorm toe. Dit zou je moeten kunnen merken aan je stroomverbruik.

 

Of het nu cavitatie of iets anders was ....geen idee
Kon enkel vaststellen dat dat ding een hoop extra toeren draaide op dat moment ,een hoop extra schuim produceerde maar geen km/u sneller ging maar ook niet echt zichtbaar vertraagde
En ben er zeker van dat er geen lucht langs de inlaat werd binnen gezogen, trad gewoon op bij verhogen gasknuppel van pakweg 90% naar 100%,boot versnelde totaal niet of romp hoger uit het water maar enkel meer toeren ander geluid en veel extra schuim
Gasknuppel wat lossen en dat effect verdween en toch zelfde snelheid

als er lucht langs de inlaat werd binnengezogen( bij nemen van een bocht op niet vlak water) dan vertraagde de boot gevoelig totdat alle lucht eruit was geblazen( tienden van een seconde) en dan terug op volle snelheid kwam

Betrof een speedboot dus was wel de bedoeling met gasknuppel op 100% te varen vandaar die 2190kv op 3s

 

Als ik het zo hoor klinkt het meer als ventilatie via de aandrijfas. De doorgang voor de as laat het aanzuigen van lucht toe -> ventilatie. Een bekend probleem bij model jet drives.

Bij Cavitatie ontstaan er belletjes waterdamp door de extreme onderdruk die wordt veroorzaakt door de snel draaiende impeller bladen vooral aan de tips). Water kookt al bij de omgevingstemperatuur als je de druk maar genoeg verlaagd.
Echter zodra zo'n belletje ontstaat zal het zich verplaatsen door het turbulente water, alwaar de druk weer iets hoger is -> razendsnelle afkoeling, wat resulteert in een implosie van het gasbelletje. Dit vindt plaats met zoveel geweld dat het in staat is in korte tijd kraters te slaan in het harde materiaal (staal of brons).
In modelschaal nog niet eerder van gehoord. Terwijl de tipsnelheden van impellers zeker de 35m/s overschrijden!

Bekende oplossingen tegen het aanzuigen van "valse" lucht via de schroefas is onder andere smeren met lagervet via een smeernippel al dan niet in combinatie met een rubber afdichtingsring.

 

Op Cavitation (wikipedia) staan wat leuke foto's.

Ook op die pagina gevonden, bruikbaar?

Cavitatieschade aan turbine.

 

Mooie links Ron!
Inderdaad hebben een aantal impeller ontwerpen, waaronder de hier gratis te verkrijgen impellers een super caviterende trailing edge. Of dat nu echt nodig is op onze schaal en drukken? Dat moet onderzocht worden

Feit is dat een Kehrer-jet dit niet zo snel zal ervaren. 99 van de 100 gevallen betreft het ventilatie; minimale lucht insluiting/lekkage welke de werking van de jet flink kan verstoren!

 

Leuke discussie dit! Is inderdaad jammer dat er op RCG zo terughoudend gereageerd wordt.

Ik ben overigens erg benieuwd naar je eigen jet-drive ontwerp (post 20). Ik blijf je volgen.

Denk je dat je impellers voor 53mm ook nog in kunststof, nylon, gebruikt kunnen worden? Ik wil dan eventueel wel een setje uitproberen, om te kijken wat ze doen. Of zijn deze impellers niet voor een dual-stage aan te raden?