Welke prop (spoed) bij welk toerental en waarom?

Bertus

Bertus

Vriend van modelbouwforum.nl
Forum veteraan
Zaterdag had ik met een sleep piloot een discussie over props.
Als electro sleper heb ik van Gerben geleerd dan je ongeveer 120 km/h pitch speed aan moet houden.
Uit wat testen ben ik er achter gekomen dat dit het prettigste sleept.
Nu heb ik een paar vragen.
1. Moet de pitch speed bij grotere modellen hoger zijn?
2. Is er een prop berekeningsprogramma waar je de trekkracht bij een ingevulde snelheid kan zien?
3. Mijn gevoel zegt dat als ik 100 km/h pitch speed heb en 10 kg trekkracht op de grond, dat ik bij 70 km/h nog maar 3 kg trekkracht heb.
Klopt dit? (even los van de weerstand)
 
Had ik het misschien beter in de elektro hoek kunnen plaatsen?
Daar zit misschien meer ervaring op dit gebied, maar weer niet in combi met sleepkisten.
 
Bertus, ik denk dat er hier op het Nederlandse forum überhaupt weinig kennis zit van electro aandrijvingen.
Op RC Network zit veel meer kennis (helaas zijn de duitsers nogal theoretisch wat mij erg kan irriteren).
Maar trekkracht ligt volgens mij niet alleen aan de spoed (pitch), maar ook aan het profiel, de bladverdraaing en koorde en zeker aan de diameter.
Grotere diameter is vaak meer trekkracht.
En helaas heb je ook nog te maken met de snelheid van het model, de vlieghoogte en ik denk ook zelfs luchtvochtigheid.

Van de weinige mensen in Nederland die wel wat van props afweten zijn Rick Ruijsink en Rob Metkemeijer de enige 2 die ik ken en benaderbaar zijn.

Misschien dat zij iets in kunnen brengen?

GJ
 
Het is ook een lastige materie maar ik hoef het niet tot achter de komma te weten.
Meer ruwweg zeg maar.
Ik zou als je bij motocalc de vliegsnelheid in kan vullen al tevreden zijn.

Ik zie namelijk benzine slepers regelmatig erg achterover vliegen.
Volgens mij komt dit door te weinig spoed.
Ze kunnen niet op snelheid slepen omdat ze dan geen trekkracht meer hebben.
De slepers moeten ook bij kleinere zwevers achter hun kist veel gas geven om de sleper op snelheid te houden.
Nu geef ik graag mijn ongelijk toe als het niet zo is maar dan wel onderbouwd.
Als mijn verhaal klopt kan je namelijk met een relatief kleine benzine motor grotere zwevers slepen als eerder lukte.

verstuurd met mijn smartphone
 
Een electro motor heeft standaard al een koppelvlakke . een benzine motor heeft een korter bereik in zijn koppelcurve . Hierdoor kun je met een electromotor op een vast toerental slepen , waar een benzine motor optoert in de lucht door afnemende weerstand . Behalve bij het slepen dan is de wwerstand aanwezig . Daarom pak je bij een benzine motor (tweetakt) een lage spoed om je toerntal te behouden en daarom op je ideale vermogenstoerental uit te komen (koppel piek) met een groots mogelijke diameter om koppel te genereren .(zie sleepboten ).
Een electro motor zal bij 200 rpm net zoveel koppel hebben als bij 10000rpm .daarom kun je bij electro motoren een grotere spoed gebruiken omdat deze toerenvaster zijn .En een groter koppel aanwezig .
Brandstof motoren en electromotoren is appels met peren vergelijken .
 
Er zijn meerdere static-thrust berekeningen in omloop, óók voor mezelf heb ik er een ontwikkeld. De werkelijke static thrust is naar mijn bevindingen lager dan deze theoretische (stall van (een deel van) de propeller) maar als de snelheid wat toeneemt, tijdens de start bijvoorbeeld, dan is de benadering reëler.


Tijdens de vlucht wordt de berekening gecompliceerder maar er kan nog steeds gerekend worden als de gegevens van de propeller beschikbaar zijn.


Met als basis de ratio wordt een inzicht gegeven over, vereist koppel, vermogen en trekkracht. Ratio wordt bepaald door de diameter en voorwaartse snelheid.


De trekkracht vindt zijn evenwicht met de totale aerodynamische weerstand van de gehele combinatie die in de lucht is (motorvliegtuig én zwever) vermeerderd met de stijgsnelheid van de massa. Hieruit volgt dan weer het vereiste koppel en vermogen.

Berekeningen zijn daardoor natuurlijk complex maar, in combinatie met metingen aan het toestel, ik gebruik hiervoor een snelheidsmeting en toerentalmeting, is méér inzicht te verkrijgen in het gedrag van een motor-propeller combinatie, en kan extra informatie verkregen worden om een andere propeller op een motor te proberen.

Voor een combinatie van motorvliegtuig én zweefvliegtuig zijn de berekeningen natuurlijk weer complexer dan voor alleen een motorvliegtuig, de situatie waarin ík werk. Daarnaast kunnen natuurlijk berekeningen gedaan worden op basis van horizontale vlucht om een indruk te krijgen van de weerstand zonder stijgsnelheid.


Taurus Flyer
 
Kunnen jullie me dan verder helpen met de gegevens die ik weet?
De prop is een 34 * 14
Toerental 5200.
De snelheid tijdens de sleep 70 km/h

Ik weet niet of en hoeveel het toerental oploopt bij die snelheid.

verstuurd met mijn smartphone
 
Ik zal eens gaan rekenen met wat aannames.
Komen er vragen uit voort dan kom ik erop terug.
Kun je fabricaat een model van de propeller opgeven?

Taurus Flyer
 
Ja het is een 34 * 14 fiala en een jack schepers prop.
Het is een 215 cc benzine viertakt motor.

Mijn gevoel zegt dat je naar de 32 * 16 of 33 * 15 prop moet.

De sleper heeft ongeveer dezelfde weerstand als een piper j3 verwacht ik.
De zwever wisseld van een oldtimer tot een snelle moderne zwever.

verstuurd met mijn smartphone
 
Bertus zei:
Kunnen jullie me dan verder helpen met de gegevens die ik weet?
De prop is een 34 * 14
Toerental 5200.
De snelheid tijdens de sleep 70 km/h

Ik weet niet of en hoeveel het toerental oploopt bij die snelheid.

verstuurd met mijn smartphone
Klik om te vergroten...

Een 34 x 14 zal bij 5200 rpm ongeveer 10 kW trekken en optimaal zijn bij rond de 35 à 40 m/s ofwel 125 à 145 km/h. De prop levert dan een trekkracht op van rond de 250 N en een rendement van ~80%.
Deze snelheid is een stuk hoger dan de 70 km/h waarbij je volgens je opgave sleept, de trekkracht is dan groter met ongeveer 400 N, maar het rendement zakt naar ~60%.

Je zou dus bij 70 km/h naar meer diameter en een kleinere spoed moeten of naar minder toeren en een veel grotere diameter of naar 3 bladen. Van verbrandingsmotoren weet ik echter niet zoveel uit de vliegpraktijk.

Rick
 
Ik begrijp er eerlijk gezegd niets van.
Als ik 14 * 2.55 * 5200 * 60 doe kom ik op 110 km/h.

En ik wil geen 70 km/h pitch speed maar de meeste trekkracht hebben op die snelheid.



verstuurd met mijn smartphone
 
Bertus zei:
Ik begrijp er eerlijk gezegd niets van.
Als ik 14 * 2.55 * 5200 * 60 doe kom ik op 110 km/h.

En ik wil geen 70 km/h pitch speed maar de meeste trekkracht hebben op die snelheid.
Klik om te vergroten...

Het is normaal dat wanneer je de theoretische pitch speed berekend dat je lager uitkomt.
Vrijwel altijd wordt de opgegeven spoed gemeten en daarmee bepaald door de onderzijde van het profiel van de prop te nemen. Wanneer je van die lijn uitgaat zoals hierboven levert het profiel een flinke lift, meestal zit je dan ongeveer op het maximale proprendement.

Wanneer je bij 70 km/h meer trekkracht wilt zou je eerder naar ongeveer 36 x 12 moeten dan 33 x 15.
Diameter geeft trekkracht, spoed geeft snelheid.

Rick
 
Berekeningen met de [FONT=&quot]34 * 14 fiala propeller als voorbeeld, nog zonder voorwaartse snelheid.[/FONT]

[FONT=&quot]De werkelijke afmetingen zijn volgens opgave van de leverancier, berekend uit de opgegeven maten in mm’s : 33,46 x 13,78 inch.[/FONT][FONT=&quot]
[/FONT]
Met de gegevens bereken ik een overeenkomstig asvermogen van 9,9 kW met aanname van een propconstante van 1, deze constante verschilt per model propeller maar is voor deze propeller (nog) niet bekend.

De theoretische static thrust is hiermee 404,4 Newton. Bij stilstand is dit lager doordat een groot deel van de propeller overtrokken kan zijn. Oók de romp(vorm) doet afbreuk aan dit getal, hoe slanker, hoe beter!
Interessant zou zijn deze werkelijke ‘thrust’ eens te meten!

Bij wat voorwaartse snelheid vlak voor 'take off' b.v. zal de thrust hoger zijn dan tijdens stilstand, stall van de propeller zal dan minder zijn, de ratio is dan nog laag.

De theoretische snelheid (pitch-snelheid) is 30,33 m/s is 109,2 km/h. De ratio is dan 0,26. Bij lagere snelheden is de ratio lager en is het hiermee mogelijk eventueel beschikbare grafieken uit te lezen voor constanten waarmee berekeningen kunnen worden gedaan. De pitch-snelheid wordt alleen bereikt in een neergaand ''flight-path' waarbij geen trekkracht geleverd hoeft te worden maar, waarbij de propeller ook niet remt, bij 5200 rpm.

Mooi zou zijn de resultaten van een toerental- en voorwaartse snelheidsmeting te hebben in een situatie als de motorkist een zwever trekt, dit bij een voor de combinatie ‘normale’ snelheid.

Alle uitkomsten even onder voorbehoud!

Een aantal overeenkomstige getallen van Rick kom je tegen in mijn uitkomsten. Niet helemaal kan ik staan achter zijn uiteenzetting, interessant voor nader overleg.

Motorgegevens kunnen misschien achterhaald worden, koppel bij toerental, wat is merk en type Bertus?


Taurus Flyer
 
Laatst bewerkt:
Moki 215 cc stermotor.
Nogmaals ik geef dit voorbeeld omdat ik de snelheid van het slepen weet.
Dit model sleept iedere zwever omhoog.


verstuurd met mijn smartphone
 
Taurus Flyer zei:
Een aantal overeenkomstige getallen van Rick kom je tegen in mijn uitkomsten. Niet helemaal kan ik staan achter zijn uiteenzetting, interessant voor nader overleg.
Klik om te vergroten...

Ik heb in 1979 voor mijn afstuderen aan de TUDelft onderzoek gedaan aan propellers voor RPV's zoals die toen heetten.
Daar heb ik zowel geometrische metingen gedaan alswel windtunnel metingen, waarbij de spoed gemeten is volgens de manier waarop de leveranciers die definiëren dwz de onderzijde van het profiel, als wel op basis van de nul-liftlijn, rood in figuur hieronder.
full

Op basis van de rode nulliftlijn mag je bij de 'Pitch speed' nul trekkracht verwachten, en dat klopt ook.
Op basis van de opgegeven waarde van de leverancier heb je een flinke lift, lees trekkracht.

Ik heb bv bij een Graupner 12 x 6 conform de opgave methode een spoed gemeten van 145 mm in het meest effectieve gebied tussen 60% en 80% radius. Op basis van de gemeten Ct=0 bij J=0.69 kom ik op een spoed van 210 mm (1.45 x opgave).
Bij de 11 x 8 waarbij de gemiddelde spoedhoek groter is mag je verwachten dat die verhouding minder groot is. Hier mat ik een geometrische spoed van 218 mm. In de tunnel bleek Ct=0 bij J= 1.04 wat een aerodynamische spoed oplevert van 290 mm (1.33 x opgave).

Rick
 
Laatst bewerkt door een moderator:
Rick,

Je uitenzetting is duidelijk en laat voor de betreffende propellers geen twijfel bestaan, de Graupner 11 x 8 en 12 x 6.
Om verder te kunnen rekenen aan de propellers maak ik gebruik van de propeller constante. Van een groot aantal propellers zijn deze constanten bekend en daarmee kunnen geometrische verschillen in rekening worden gebracht.

Vul ik 2 in voor de propellerconstante van mijn rekenvoorbeeld dan is de theoretische pitch verlaagd naar 6,45 '' voor gelijkblijvende uitkomsten zoals vermogen, dus overeenkomstig met (bijna) de helft van de oorspronkelijke waarde.
Ik kom niet exact op de helft uit volgens mijn programma, er zit nog een kleine correctiefactor in.
Voor de Graupner propellers is een constante van 1.45 opgegeven en dat zou het verhaal compleet kunnen maken.

Voor de propellers waarvan constanten inmiddels bekend zijn is de exactheid niet duidelijk, het enige wat kan worden gedaan is ermee rekenen.

Voor mezelf zijn uiteindelijk de gegevens die er tijdens de vlucht uittrollen bepalend waarbij ik gebruik maak van data-loggen middels een Robbe Bordcomputer. Ik sample dan een aantal malen rpm en vliegsnelheid.

Cees
 
Laatst bewerkt:
Even voor mijn duidelijkheid.
Jullie zeggen dat de prop met dat toerental de best trekkracht heeft bij 70 km/h met een 6.45 inch spoed?

verstuurd met mijn smartphone
 
Bertus zei:
Even voor mijn duidelijkheid.
Jullie zeggen dat de prop met dat toerental de best trekkracht heeft bij 70 km/h met een 6.45 inch spoed?

verstuurd met mijn smartphone
Klik om te vergroten...

Nee Bertus, ikzelf was nog niet zo ver, we zijn het team aan het fijnslijpen om de beste resultaten te scoren ;-).
De 6,45 inch is even een rekenvoorbeeld aan Rick om hem de correctiefactor zoals ik die gebruik vóór te rekenen.
Achter de schermen wordt nog gewerkt aan het eindresultaat.

Cees
 
Laatst bewerkt:
You must log in or register to reply here.
Back
Top