Het geheim van de Swordfish.........vraag mbt propberekening

steffe

steffe

Kollega's,

Momenteel ben ik het bouwverslag aan het schrijven over de Swordfish (zie foto's)

normal_003F%20%20test1.jpg


normal_000_0119FORUM.jpg


normal_000_0123FORUM.jpg







Ter vervollediging van dit bouwverslag zal ik ook mijn berekeningswijze vermelden van de kist, prop enz....

Hieronder staat de volledige berekening van de prop, doch ik heb nog enkele vragen....
Wie kan mij verder advies geven ?



vriendelijke groeten
Steffe




3. De berekeningen

3.1 basisgegevens

3.1.1 Gewichten
Gewicht toestel (zonder motor, batterij...):....... 1650 gram
Motor: Johnson:........ 210 gram
Batterij: 8 cellen NiMH, 3000 mAh:........ 470 gram
Ontvanger, servo’s:...... 170 gram
TOTAAL 2500 gram

3.1.2 afmetingen
Vleugel (driehoek): 55 x 75 cm (2 stuks):...... 41 dm²
Wingspan:.... 1,6 m
Lengte:........ 2,0 m

3.1.3 allerhande
Batterij : 9.6 volt, 8 cellen, NiMH, 3000 mAh
Maximum spanning 1,2 V x 8 cellen:.... 9,6 V
Minimum 0,9 V x 8 cellen:.... 7,2 V



3.2 toegepaste vuistregels (info uit de draadjes van het forum)

* vleugelbelasting
30 gr/dm2:... lichte zwevers en 3D kunstvlucht
40 a 50 gr/dm2:... trainers, kunsdtvlucht
65 gr/dm²:... all weather (kust)
70 gr/dm²:... jagers en hotliners
80 gr/dm²:... snelle kisten
Voorlopige aanname: voor de zwaardvis hou ik een vleugelbelasting aan van +- 60 gr/m2

* Motorvermogen
100 watt/kg:... grondstart vanaf asvalt of beton, middelmatig stijgen van de kist
150 watt/kg:... grondstart van gras en eenvoudige aerobatics
200 watt/kg:... jagerachtige prestaties, hotliner; toestel stijgt leuk
300 watt/kg:... toestel kan vertikaal stijgen
Voorlopige aanname: ik kies een een vermogen van 150 watt/kg

* motorvermogen
een borstelmotor met ferriet kan (uit oogpunt van toelaatbare opwarming) kan een ingangsvermogen verwerken van 1,5 watt/gram
ik heb een motor van het merk Johnson, gewicht = 210 gr
toegevoerd vermogen naar de motor: 1, 5 watt/gram x 210 gram = 315 watt

* snelheden van de kist
V kruis = W/S = 0,38 x V x V
Optimale snelheid van de kist = 2 a 3 x V kruis (2 voor een gewone kist, 3 voor een snelle kist)
Voorlopige aanname: ik kies een faktor 2; V max. = 2 x V kruis.
Vstall = 31/40 x V kruis

* prop
statische trust: minimum : 0.5 x totaal gewicht
hoveren: 10/7 x totaal gewicht
voorlopige aanname: ik neem een minimum trust = 0,5 x totaal gewicht van de kist

spoed:
4“: slow fly
5”: indoor
6”: trainer
8”: speedkist
voorlopige aanname: ik neem een prop met een spoed van 6 “











3.3 Berekeningen

* Vleugelbelasting = 2500 gr / 41 dm2 = 61 gr/ dm2
* nodig motorvermogen (input naar de motor) = 150 watt / kg x 2,5 kg = 375 Watt
* Max vermogen naar de motor (ifv het motorgewicht) = 1,5 watt /gram x 210 gram = 315 watt
voorlopig hou ik deze waarde aan, we zien wel.....


* snelheden van de kist
kruissnelheid W/S = 0.38 V²
V = wortel uit(2500/(41x0,38)= 12,66 m/sec = 45,6 km/uur

Stall snelheid.... = 31/40 x V kruis = 31/40 x 12,66 = 9,81 m/sec = 35,3 km/uur

Maximum snelheid = 2 x V kruis = 2 x 12,66 = 25,32 m/sec = 91,1 km/uur

Snelheidsbereik = V max / V min (prettig vliegen als verhouding groter of gelijk is aan 2
= 91.2 / 35,3 = 2,58


* Prop
statische trust: nodige minimum trust: 0,5 x 2,5 kg = 1,25 kg
. om te hoveren : 10/7 x 2,5 kg = 3,57 kg
besluit: ik selekteer een prop die een minimum trust kan leveren van 1,25 kg


V max = 2 x V kruis = 2 x 45.6 = 91.2 km/uur
spoed: 6 “ ( = 15,24 cm = 0,1524 m)
V max = (1,22 / 1000) x n x spoed

hieruit volgt: n = Vmax/[(1,22/1000)xspoed]
= 91,2 / [(1,22/1000)x6")] = 12460 tr/min


mogelijke propkeuzes

a) op basis van n =12.640 tr/min en een mimimum trust van 1,25 kg
(Batterijspanning = 9,6 volt)


Propeller
dia x spoed Toerental Trust (kg) Vermogen(watt)
8x8............ 12500.... 1,22......... 324
9x4............ 12500.... 1,11......... 197
9x5............ 12500.... 1,31......... 257
10x4........... 12500.... 1,62......... 295
10x5........... 12500.... 1,87......... 383




b) op basis van spoed = 6” en een minimum trust van 1,25 kg
(batterijspanning = 9.6 volt)

Propeller
Dia x spoed Toerental Trust(kg) Vermogen(watt)
8x6............. 14.000.... 1,26....... 300
9x6............. 12.000.... 1,37....... 290
10x6........... 10.000.... 1,35....... 246
11x6............ 9.000..... 1,33....... 205
12x6............ 7.000..... 1,21....... 166
12x6............ 8.000..... 1,59....... 250


Mogelijke besluiten
- Op basis van de gegevens uit tabel tabel zou ik een mogelijk keuze hebben van 9x5 of 10x5, doch ik voldoe niet aan de spoed van 6 “
indien ik spoed = 5” zou kiezen kom ik niet meer aan mijn vooropgestelde max. snelheid van 91.2 km/h


- Op basis van de gevevens uit tabel b zou ik een 8x6 of 9x6 kunnen nemen (proptoerental: respektievelijk 14.000 en 12.000 tr/min), ik
voldoe hiermee aan de vooropgestelde snelheid, doch ik heb een vermogen nodig aan de as van de prop = +- 300 Watt
PS: ik heb een vermoeden dat de meest ideale prop in tabel b = 9x6 (bij een toerental van 12.000 tr/min)

???? welke keuze zou de beste zijn ???




nog enkele randvragen:

bestaat er een vuistregel om

1. een indicatie te krijgen van de propdiameter ifv de grootte van bv: vleugelbelasting, kistsnelheid ??
2. de meest ideale omtreksnelheid te bepalen van een prop om tot een ideaal proprendement te komen ??
 
Ten eerste zijn er twee benaderingen nodig in jou verhaal , een gericht op de johnson motor en de mogelijkheden in deze , en een tweede gericht op de gekozen thrust en speed .
Om met de tweede te beginnen
Überschlagsmäßige Leistungs-, Schub- und Geschwindigkeitsberechnung V2.1.

Propeller Durchmesser 11
Propeller Steigung 8 [ het is absoluut geen trage kist ]
Propeller Drehzahl 7600[1/min]
Zellen 8
Spannung pro Zelle 1.2 [V] => 9.6[V]
Geschätzter Motoreta 80[%] [niet mogelijk met een johnson ]


erforderliche Wellenleistung 247.96[W]

elektrische Leistung 309.96[W]
Strom 32.29 [A]

Standschub [N] = 12.52,37[p]
Strahlgeschwindigkeit 25,74[m/s] = 92,66[km/h]

Geen enkele johnson met dit gewicht en verdere specificatie,s kan aan deze prestatie,s komen .
Zie verder ;
http://www.hobby-lobby.com/speed600.htm
Dus toch maar een andere motor in overweging nemen , meer thrust past beter bij dit model .
 
Een speed 600 maat motor (zoals die johnson) kan geen grotere prop aan als een 8x6 of 9x5.
Ga je groter dan smoor je de boel en wordt rendement onbruikbaar.

Ik zou bij direcct drive niet boven 1 watt/gram gaan bij ferrietmotoren. Iets van 200 watt dus.

Verder zie ik dat je rekend met asvermogen.
Als je 250 watt aan de as wil hebben, dan 400 watt aan de ingang (bij goed rendement). Dat lukt dus niet.

Voor 2.5 kg denk ik dat je toch een neodeem borstel, of liever een borsteloze motor nodig.

Als je kans ziet om het toestel totaal onder 1.5kg te krijgen, dan kan het lukken met die johnson.
 
komt de motor achteraan of vooraan? achter lijkt mij het mooist want dan kan je nog een scherpere neus plaatsen. :)
 
Val,

Inderdaad, het wordt een duwprop.
Ik was van oordeel dat het model zo natuurgetrouw moest zijn als in de striptekening.
(staat wel in de beschrijving van het bouwverslag, doch in dit draadje heb ik enkel hoofdstuk 3 overgenomen)
De neus bestaat uit een kegel van +- 60 cm zoals in de strip.

ps: voor de hoofdwing heb ik een half symmetrisch profiel gebruikt nl een AQUILASM.DAT-14"
(jammer genoeg ben verleden week de grafieken kwijtgeraakt met de gegevens van de liftcoeficienten....)

Vriendelijke groeten
Steffe
 
Leo,

Ik heb ook eens mijn berekeningen hermaakt met een spoed van 8" via ww.maltemedia.de



Een paar zaken zijn mij nog niet duidelijk.....

1. Bij het invoeren van de gegevens moet je ook de propdiameter invoeren...
Een berekening van de propdiameter heb ik niet , welke vuistregel gebruik je hiervoor ?

2. Ik neem dan aan dat je dan met het proptoerental speelt tot je de gewenste waarde krijgt van de (handmatige berekende) trust en de strahl snelheid ??

3. bestaat er een optimaal toerental van een bepaalde propdiameter/spoed?
Ik had ergens gelezen in een draadje dat er een optimaal proprendement is als de propdiameter = 2 x de propspoed... maar bij welk toerental? bestaat er daar een vuistregel voor ?

groeten
steffe
 
Je kan een optimale prop uitzoeken, maar wat wil je dan? Daar dan een motor bij vinden?

Ik vind het handiger om uit te gaan van een motor en daar dan een prop bij te zoeken.

Props met hoogst mogelijke rendement hebben spoed/diameter verhouding van 1:1, maar dat moet wel klopen bij het vliegtuig. Bij de start is zo'n prop overtrokken dus dat start lastig. In de vlucht weer prima.
Bij veel weerstand is een verhouding tot 0.5 (bijv 8x4 of 12x6 gunstiger voor het totaal.
Meestal vind je iets daartussen (bijv 8x6)
 
Harold zei:
Je kan een optimale prop uitzoeken, maar wat wil je dan? Daar dan een motor bij vinden?
Ik vind het handiger om uit te gaan van een motor en daar dan een prop bij te zoeken.
Klik om te vergroten...



Hallo Harold,

waarom zou het handiger zijn om uit te gaan van de motor en dan de prop te bepalen?
Het is toch de prop die de laatste schakel is in het geheel om de motor te kunnen bepalen.....
De kistgegevens zijn toch bepalend voor de prop (snelheden...)??, de propgegevens zijn bepalend voor de motor....

steffe
 
Bij de keuze van een prop hou ik altijd het meest rekenen met de totale efficientie .
Een prop word efficienter naar mate het RE getal stijgt .
RE staat voor Reynolds number , ook wel schaal effect getal genoemd
Het RE getal van de prop kan op drie verschillende manieren worden verhoogt :
Ten eerste door de diameter te vergroten .
Ten tweede door de koorde te vergroten .
Ten derde door de spoed te vergroten .
Hiermee kan je ons WERKTUIG de prop zijn eigen karakter geven .
De prop krijgt zijn eigen kracht en vermogens karakteriestiek .
Deze prop moet ook weer aangedreven worden zodanig dat de max thrust en max speed bereikt wordt waarvoor gekozen is , en dat op een zo efficient mogelijke manier .
We gaan dit dus doen met de kleinst MOGELIJKE diameter , koorde en spoed , de max efficientie moet liggen bij de door jou gekozen max thrust en max speed .
Bij de door jou gekozen praktische uitgangspunten dus .
Dit doe ik door de prestaties te bekijken met de propellor selector van ;
http://www.gylesaero.com/_frames/f_downloads.shtml

In het door mij omschreven idee ;
11 x 8 7600 rpm ligt de max efficientie op 80.3 % bij 80 km/uur .

Deze cijfers moeten we weer omzetten om een motor keuze te maken , dit weer zo effectief mogelijk , de kracht en vermogens karakteriestiek van de motor [ met of zonder vertraging ] zal dus ook weer moeten passen bij de last karakteriestiek .
Zie ;
http://www.fontys.nl/elektro/medewerkers/tcramer/Enc/sheetsh1/slide13.html

De benadering voor electro motoren doe ik met :
http://www.standschub.de/
De uiteindelijke keuze is weer bladeren door diverse catalogie , en data banken van de motorbouwers .
Het is leuk het continu vermogen goed aansluit bij het verwachte minimale prestatie niveau . Het vermogen in de benadering zie ik dus meer als dauerleistung . Het vermogen [koppel x rpm ] waarbij de motor het beste presteert .
Als je daar tevreden me ben , moet je het niveau niet hoger leggen want dat kost alleen maar meer vermogen .
Het prestatie niveau moet wel passen bij de kist .

Het is een proces waarbij allerlei data en reken programma,s nodig zijn , maar die kunnen we op onze PC vinden , ik kan de reden van dit proces wel 1000 keer onderbouwen dankzij deze PC .
De basis regels beschijf je al , voor stall speed , kruissnelheid , snelheids bereik , spoedkeuze , thrust , nu nog met de pc leren spelen .
 
Steffe , ik merk dat mijn commentaar in de oude modelbouw -FAQ niet meer terug te vinden is , kennenlijk houden ze niet van commentaar .
In ieder geval kan ik je niet naar dit commentaar verwijzen .
Kennelijk wil men nog steeds niet gegrijpen dat het werktuig voor een motorkist prop heet , thrust [ propmaat x max rpm ] de last is , en dat daar een specifiek motor vermogen voor nodig hebt om dat te bereiken .

zie ;
http://www.fontys.nl/elektro/medewerkers/tcramer/Enc/sheetsh1/slide1.html

En dat terwijl goede deskundigheid in deze materie voor het oprapen ligt.
Harold heeft zijn nieuwe domein gevonden in de nieuwe opzet van de modelbouw-FAQ , maar het word zijn waterloo .
 
Leo, Harold,

Dank voor de info
Het wordt nieuw rekenwerk voor mij, eventjes een paar kombinaties uitrekenen.....

Ik hou julie op de hoogte van het verdere verloop
Aanbevelingen van de overige forumleden zijn natuurlijk hartelijk welkom


groeten
Steffe
 
De keuze voor de prop en motor kan je ook met behulp van de prop selector maken .
http://www.gylesaero.com/_frames/f_downloads.shtml
Je vult je vliegsnelheid in . [91.2 km/uur ].
Je vult je spoed in [8 inch ]
Je kijkt welke diameter nodig is voor een efficientie van nabij >75% en <80% bij 10000 rpm .
En je let op de thrust , die moet de gekozen thrust benaderen .[1250 gram]

Dan komt de prop selector er zo uit te zien :
Air speed 91.2 km/uur
RPM 10000
number of blades 2
Blade Pitch 8 inch
Prop diameter 11 inch
Thrust 1.2301 kg
Efficientie 76.187 Percent
Daarna ga je kijken bij welk toerental max efficientie ligt .
Airspeed 91.2 km
RPM 8730
pitch 8
diameter 11
thrust 0.7211 kg
P out 179.02 watt
P absord 222.84 watt
Efficientie 80.336 Percent
Dit moet je beschouwen als max prestatie [ bij max EFFICIENTIE ! ]
[ Deze methode werkt altijd , voor iedere kist met normale prop , bij slow fly prop 7000 rpm efficientie +/- 70% , bij speed prop 12000 rpm efficientie +/- 80 % , als basis instelling]
Als je nu het overslag programma gebruikt krijg je mijn advies !
http://www.standschub.de/

11x8 8730 rpm , 100% geschat , stroom 39.5 A , vermogen 376watt , thrust 1652,48 gram/force
snelheid 29,5 m/sec = 106.44 km/uur
 
kurt,

formidabel zeg

hoe heb je deze info gevonden?????
jammer dat er geen foto bijstaat van het model, kzou het graag wel eens zien.....


groeten
Steffe
 
Volgens mijn inschatting moet het mogelijk zijn om dit model te bouwen met een "leeg" gewicht van +/- 800gr. De Bouwwijze zal dan wel wat duurder worden => Kevlar/Carbon. Maar het motor vermogen kan dan meteen een stuk naar beneden bijgesteld worden.

Misschien iets om over na te denken.
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top