Weerstand van een propeller

Hoi,

Ik heb de weegschaal weer gevonden en met een nieuwe batterij kunnen reanimeren Ik heb even een snel testje gedaan met de bladen (3 bladen van 10x5 cm) onder een hoek van zo'n 10 graden.

Vervolgens de opstelling zoals Ad die hierboven heeft getekend klaargezet, de weegschaal op 0 gezet en de fan aangezet.

Het resultaat daarvan:

- Met de prop vrij draaiend (in kogellagers dus met minimale weerstand) lees ik een waarde af van 8 tot 9 gram. Ik heb geen toerenteller maar de individuele bladen zie je al lang niet meer.

- Met de prop stilstaand (geblokkeerd met een stukje tape) lees ik een waarde af van 3 tot 4 gram.

Naar mjin mening best wel een aanzienlijk verschil, de draaiende prop geeft ruim 2 keer meer weerstand dan de stilstaande. De opstelling was telkens dezelfde afgezien van draaiende/niet draaiende propeller. De uitstroom voor de lucht was betrekkelijk vrij (1 meter hoogte vrij tot aan de vloer). Zonder prop erop meette ik nog geen halve gram (dit is dus die van de opstelling zelf).

Het grappige is ook dat op het moment dat je de fan aanzet bij de vrij draaiende propeller je eerst de 3 a 4 gram ziet die de stilstaande ook aangeeft en dat je de waarde ziet toenemen naarmate de propeller op snelheid komt.

Als ik tijd heb zal ik nog eens met wat andere bladhoeken spelen.

Groeten,

Mark

 

Moet je nagaan, hoeveel meer weerstand een draaidende propellor opwekt als hij ook nog een motor aandrijft door zijn compressie heen.

 

Hoi Berto,

Dat is dus een intressant punt. Gebaseerd op het feit dat het lijkt dat de propeller meer weerstand gaat leveren bij een hoger toerental zou hij juist minder weerstand moeten leveren als hij op een motor zit. De motor remt de propeller zelf immers af (resultaat is lager toerental).... althans dat is mijn theorie

Mark

 

Ik bedoel dat wanneer "de motor aangedreven wordt door de propellor", dan is de weerstand nog hoger. (in geval van motorstoring oid).

 

Hoi,

Dat is ook waar ik op doelde: een motor die uitstaat (of kapot is) en door de propeller wordt aangedreven.

De propeller zal door de extra energie die het kost om de motor aan te drijven (in verhouding tot vrij draaien op een asje) een lager toerental halen. Het lijkt erop dat wanneer de propeller langzamer draait de weerstand ook lager is.

Volgens mij is een motorstoring minder erg voor de weerstand als bijvoorbeeld een losse moer op je motoras waardoor de propeller vrij kan draaien. Vanuit het oogpunt op weerstand kan je motor het beste vastlopen

Het kan ook zijn dat wel nu volstrekt langs elkaar heen praten ... in dat geval kan je dit bericht negeren

Groeten,

Mark

 

Ik denk dat de conclusie niet zo eenvoudig is.

Mark bedoelt dat als de motor moet worden aangedreven door de propeller het toerental van de propeller lager is dan bij een vrij draaiende propeller. Daaruit zou je kunnen concluderen dat de weerstand bij een 'aandrijvende' propeller lager is dan bij een vrij draaiende propeller door het lagere toerental.

Maarrrrrr..... Bij een lager toerental is de invalshoek van het propellerblad groter, dus heeft hij een hogere liftcoefficient. Ik vrees dat de conclusie niet zo eenvoudig is. Het blad heeft een hogere liftcoefficient, maar een lagere snelheid. Wordt de 'lift' (in ons geval: negatieve trekkracht) dan groter of kleiner? Ik weet het niet!

 

Die is zeker waar.

 

Ik zal de hoek eens 20 graden maken en nog eens meten. Ik denk dat dit de nieuwe vraag deels op kan lossen.

Edit: 6 tot 7 gram bij de dubbele hoek (20 graden)

 

Nu zou je eigenlijk een elastiekje of iets dergelijks om de as moeten zetten die de as vertraagd.

Ben benieuwd wat er dan gebeurt.

De prop kan dan niet meer "vrij draaien" maar wordt geremd.

 

Ik heb de prop nu ook even afgeremd (nog steeds de 20 graden versie) totdat deze nog wel draait maar je de individuele bladen nog kan zien. De prop heeft nu wel een zetje nodig om te starten met draaien.

Ik lees nu ongeveer 4 to 5 gram af. Na verloop van tijd schuift het plakbandje (dat hem afremt) wat op waardoor de prop weer wat vrijer komt te lopen. hij gaat dan naar 5 tot 6 gram.

 

Dag Mark,

Ontzettend leuk, en spreekt mij wel aan: vanuit een probleem een experiment bedenken, ontwerpen, maken en dan ook nog uitvoeren. Bij mij stopte het altijd al bij bedenken, vanwege mijn reputatie - volkomen onterecht natuurlijk - van "wat zijn ogen zien maken zijn handen kapot".
En met het resultaat had je ook nog eens gelijk. Dat geeft mij het probleem dat ik dan ook wil weten waarom mijn intuïtie me hierbij in de steek liet. Maar ja, ik heb al gezegd dat ik niet gehinderd wordt door enige kennis en ervaring met aerodynamica van vliegtuigen en zeker niet van propellers.
Ik ga dit draadje nog een helemaal vanaf het begin doornemen. Wellicht gaat het licht dan branden.

Groet,

Ad Bakker

 

Hoi,

Als ik het goed heb gelezen heb je nu gewoon platte bladen/plankjes als prop op een asje.

Misschien ook nog eens echte props proberen bij bv verschillende diameters en spoed. of als je tijd over hebt en props, ook nog verschillende merken.

Voor nu klopt je opstelling in ieder geval met de praktijk. Een draaiende prop geeft meer weerstand dan een stilstaande.

 

Voorspelling: meer diameter geeft meer weerstand (duhhh), meer spoed geeft minder weerstand.

 

Stilstaand waarschijnlijk wel waar;(tippen hebben ivm met grotere omtreksnelheid minder spoed, dus stilstaand een groot oppervlak tov de aanstromende lucht)
Draaiend zou meer spoed met een hogere luchtsnelheid niet waar hoeven zijn.
Vergelijk het eens met speedbootschroeven, hoog toerental met veel spoed.

Jammer van deze conclusie, Mark vertelt net:

Als de prop de motor aandrijft, draait de prop zeker langzamer dan bij freewheelen en geeft dan minder weerstand.

Heel interessant, ben zeer benieuwd naar de volgende metingen.(weer een abo erbij)

 

Yep, da`s zeker jammer.

Zal eens aan de instructeurs bij ons vragen hoe zij het ervaren als ze een prop laten windmillen (zo heel af en toe doen ze eens zo gek, sssstttttt).

 

@d.knoppers: de bladen hebben op dit moment wel een profiel, het is echter wel een symmetrisch profiel. Dit is om te zorgen dat de bladen wat minder snel overtrekken de meting wat zuiverder is zonder dat lift van het profiel wat zou gaan beinvloeden.

Ik zou het ook wel intressant vinden om met 'echte' props te gaan meten en te zien wat profiel uitmaakt op de metingen. Probleem is echter dat mijn weegschaal meet met 0.5 gram resolutie en ik dus eigenlijk zo'n brievenweegschaaltje zou moeten hebben.

Bij deze opstelling heb ik de bladen bewust vrij groot gemaakt zodat alles binnen het meetbereik van de weegschaal past.

Ik zal eens kijken of ik er bij iemand een kan lenen...

Verder sluit ik me aan bij Fotor Wat hij zegt komt overeen met de meetresultaten ... vat het perfect samen eigenlijk

Groeten,

Mark

 

Daar heb je het over aangedreven schroeven, dit topic gaat nu net over schroeven die niet worden aangedreven, of zelfs wat worden geremd door een meedraaiende motor. Sommige zaken gaan dan omgekeerd werken.
Bij luchtschroeven is het ook zo dat een grotere spoed meer snelheid mogelijk maakt in aangedreven toestand (je 'pitch speed' wordt groter). Maar die grotere spoed zorgt bij een freewheelende prop juist voor een kleinere negatieve invalshoek, dus minder negatieve trekkracht. Ik verwacht dat een prop met grote spoed minder negatieve trekkracht geeft en op een lager toerental stabiliseert dan een prop met lage spoed.

 

Dat klopt, met een 12 x 6 stond ik in 3/4 ronde aan dek en met een 12,5 x 6 ging dat nog vlugger. Meer spoed hebben we niet geprobeerd omdat we dan uit het gewenste snelheidsbereik zouden weglopen.
Met gebruik van de EMK rem (wat nog een heel gedoe was, omdat de meeste regelaars tijdens hun governorfuncties gelijktijdig gebruik van de rem blokkeren) was het probleem over. Kon meteen weer landen volgens het boekje.
De rem krijgt de prop trouwens nooit helemaal stil, de remkracht is evenredig met de tegenEMK en die weer met het toerental. Dus bij zo'n drie flips per seconde stabiliseert het geheel. De jury had daar geen probleem mee en beschouwde dit als een stilstaande prop. Later is die omschrijving gewijzigd in 'landing should be made under no power' Dat was door zo'n zichtbaar draaiende prop wel onomstotelijk duidelijk, zo vond men en sindsdien is er geen gezeur meer over electroaandrijving bij F2B.
Komt wel weer als we met de intelligente motorcontroller voor de dag komen.

 

Ik heb om de zaken te kunnen begrijpen ook zelf maar eens een analyse van dit probleem gemaakt. Het probleem is dat de aanstroming van het propellerblad natuurlijk varieert met de afstand (straal) tot de rotatie-as, wat resulteert in een sterk variërende invalshoek (angle of attack). Daardoor variëren bij een recht blad (zoals Mark ook gebruikt heeft) ook de lift- en drag coëfficienten met de straal.
De analyse die hieronder is samengevat is de eerste stap in de "Blade Element Theory", of "Blade element Momentum Theory". In de daadwerkelijke resultaten van deze theorie worden de axiale aanstroomsnelheid (hieronder vf,ax genoemd), in het experiment dus de luchtsnelheid die door de fan wordt gegenereerd, en de omtrekssnelheid (hieronder vf,r genoemd) gecorrigeerd voor de verandering die in de luchtstroming door de propellerbladen wordt veroorzaakt. De uiteindelijke oplossing is echter een behoorlijke klus, en is naar mijn mening niet nodig om een idee te krijgen hoe de krachten en momenten op de propeller wijzigen met toenemend toerental. Hieronder de samenvatting van de analyse van de krachten op een rotorblad:



De integratie om uit te rekenen wat de totale axiale kracht en het draaimoment zijn die op de propellerblad worden uitgeoefend bij een vepaald toerental moet numeriek uitgevoerd worden, en heb ik met Excel gedaan. Hieronder een resultaat voor een bladhoek van 10° en een aanstroomsnelheid van 3 m/sec. Deze zijn willekeurig gekozen, maar het maakt in principe niet uit. Daarom zijn de berekende axiale kracht en het torsiemoment genormeerd met de waarden voor stilstaande propeller. Hieronder het resultaat:



En inderdaad is te zien dat aanvankelijk de weerstand toeneemt met toenemend toerental. Als dit een "exacte" oplossing zou zijn, dan zou je hiermee voorspellen dat er evenwicht ontstaat bij een aantal omwentelingen van ongeveer 33 per seconde, want dan is het moment gelijk aan 0. Maar dat is geen houdbare conclusie vanwege het feit dat het een eerste orde benadering betreft. Dat de axiale kracht na een maximum weer gaat dalen en uiteindelijk negatief wordt is natuurlijk logisch. Als het moment negatief wordt betekent het dat de propellor bij die rotatiesnelheid aangedreven moet worden, en op een bepaald moment wordt ook de weerstandskracht negatief, wat betekent dat dan een aandrijfkracht wordt gegenereerd.

Voor de begripsvorming ben ik hiermee tevreden, het toont inderdaad aan dat als een stilstaande propeller vrij kan gaan draaien aanvankelijk de weerstand toeneemt. De zaken lagen alleen wat complexer dat ik aanvankelijk in mijn gedachte had. Maar dat is niet ongebruikelijk is mijn ervaring.

 

Heb je hierbij rekening gehouden met de veranderende instelhoek t.o.v. de diameter? (aan de wortel maximaal, aan de tip ~0)