Welke prop (spoed) bij welk toerental en waarom?

Ik hoop dat je ook een beeld achter de schermen kan geven door je methode duidelijk te beschrijven.


Rick

 

De hele formule heb ik opgenomen in de HP 42S calculator en is in feite een standaard formule om het propellervermogen bij stilstand uit te rekenen. Doordat het een solverprogramma betreft kan ik elke vorm van variabele-input kiezen, mits er uiteindelijk maar één ontbreekt om uit te rekenen.
Ook de propellerconstante is in de reeks van inputs opgenomen.
De formule is op een aantal punten gemodificeerd naar aanleiding van eigen bevindingen.

Inputs zijn dan:
Vermogen, propellerconstante, diameter, pitch, aantal bladen, rpm en luchtdruk.
Vul ik 6 gegevens in, ongeacht welke, de zevende kan dan middels het solverprogramma worden uitgerekend.

Geeft een fabrikant een propeller op als 12 x 6 en ervan is bekend dat de constante 1.45 is dan wordt volgens de berekening eigenlijk gewerkt met een propeller van 12 x 9,068.

Dit bepaal ik door eerst het vermogen uit te rekenen (met een propellerconstant 1,45) en vervolgens een tweede berekening voor een nieuwe pitch uit te voeren met als input 1 voor de constante.

Voor een propeller van 12 x 9,068 bij een constante van 1 is dus éénzelfde asvermogen vereist als voor een propeller van 12 x 6 met een constante van 1,45 indien ik alle overige gegevens hetzelfde hou.

Voor de situatie van Bertus lijkt het vervolgens moeilijk om te rekenen omdat ik geen extra gegevens heb kunnen vinden, niét van de motor (toerental en koppel) en niets over de propeller (ratio, koppel, etc)

Het blijft dus een inschatting en gedacht wordt aan kleinere pitch maar ........ koppel en toerental gegevens van de motor zou dan nog steeds wel een waardevolle aanvulling kunnen zijn.

De vervolgberekeningen voor thrust e.d . zijn vervolgens gekoppeld aan de inputs en uitkomsten van voorgenoemde vermogensberekening.



Cees

 

Sorry ik was te snel.
Ik zal rustig wachten.

verstuurd met mijn smartphone

 

Klopt het dat het een benadering is zoals bv gebruikt in Drive calc gebaseerd op statische waarden plus een (zelf geschreven) inschatting van de effectieve pitchspeed?

Het lijkt me niet een BEM (Blade Element Method) zoals bv in Propcalc, waarbij je gewoon de echte geometrie en profielen ingeeft waardoor de hele propcurve wordt bepaald, in het hele snelheidsbereik.

Propcalc is door Helmut Schenk, zoals beschreven in de handleiding, gemaakt op basis van werk van Prof Larrabee en mijn afstudeerwerk.

Rick

 

Die 1.45 is bepaald voor de Graupner 12x6 en zal inderdaad voor veel props met een spoed diameter verhouding van 0.5 en een Clark-Y achtig profiel kloppen.
Voor de Graupner 11 x 8 met een spoed/diameter verhouding van 0.73 was die factor met 1.33 kleiner.

Ik heb er nog even wat logjes bijgepakt van mijn F5B model en de meest constante seconde stijgen bekeken. Ik stijg dan gemiddeld 66.2 m/s bij 8541 rpm en een nominaal 17 x 18 prop. De standaard berekening van de pitch speed levert 65.1 m/s op. Hier levert de prop dus ook voldoende trekkracht voor verticale vlucht bij een snelheid die groter is dan de nominale pitchspeed.

Rick

 

Ik heb me nooit met prop-calc bezig gehouden, ga zelf uit van formules die met gegeven inputs werken. Hiervan zijn vele voorbeelden in technische documenten te vinden, bijvoorbeeld in NACA rapporten.

Voor berekeningen tijdens vlucht vindt je hier en daar ook gegevens in tabellen en grafieken.

Zie de bijgevoegde afbeelding, ik heb in de grafiek de lijn voor Ct even doorgetrokken naar J (advance ratio) = 0

Wat kunnen we nog voor Bertus betekenen als we geen gegevens hebben van motor of propeller? We moeten dan terugvallen op een schatting met acceptabele invalshoek van de propeller bij zijn 70 km/h en opgegeven toerental maar weten geen benodigde trekkracht.



Cees

 

Jullie hebben het nu wel lekker theoretisch over prop efficientie .Echter wordt er voorbij gegaan aan het toestel . De motorkap is een remmende factor als dit een ron exemplaar betreft .Nu is de prop zowieso aan de voorkant het meeste effektief dank zij het vleugelprofiel ,maar door de instelhoek werkt het achterblad ook mee .
Hierin kun je ook een spinner meenemen . dit heeft zowel een propbelemmerende functie als een lucht geleidende functie waardoor de lucht naar het effectieve gedeelte van de prop gestuurd wordt .

Er zijn in mijn ogen teveel factoren om theoretisch te kunnen bepalen welke prop goed is . Uiteindelijk is het toch het emperisch ondervinden wat goed is .

Een wilga is anders als een pilatus porter om twee goede schaalslepers te noemen .
Op deze twee toestellen zal een gelijke motor/propcombo anders presteren .

De theorie zoals jullie nu doen is leuk ,maar voor mij niet interressant meer omdat het mijn begrip voorbij gaat en dat geld voor velen . De meeste technische modelvliegers gebruiken de praktijk omdat daar pas de data zichtbaar en tastbaar te sturen is .

Doe je het goed ,kost het je 1 prop , moet je zoeken en weet je een paar propmaten door rondvragen ,kan het 2 tot 3 props kosten .

Ook is er teveel verschil in props onderling . Een fiala is anders als een Mens , en die zijn weer anders dan een apc of een mezjlick. Je kunt 6 18x6 props naast elkaar leggen en elk heeft een eigen karakter .

 

Theorie is goed om de richting te bepalen waarin de experimenten het meest zinvol zijn.
Ja rompen en spinners zijn van belang, maar de buitenste helft van de prop bepaalt voor zeker 80% de prestaties van de prop. De weerstand van de romp is van belang samen met alle andere vliegtuig weerstanden. En hoe hoger de spoed bij een gegeven toerental, hoe meer dat telt.

Ja, props met de zelfde opgegeven maten kunnen zeer verschillend zijn.
Maar het is goed te weten dat je naar minder spoed en meer diameter moet om bij 5200 rpm en 70 km/h een optimale trekkracht te krijgen.

En ja, als je de motorgegevens hebt (vermogen-toerental kromme) kan ik een optimale prop bepalen om lekker te trekken bij 70 km/h.
Eerste inschatting Fiala 36 x 10.

Rick

 

Serge, voor deelname in dit draadje is het van belang post 1 door te lezen.


Post 14

Cees

 

De volgbaarheid van dit verhaal zou veel verbeteren als jullie die "Ct" en "J" eens zouden definiëren. Die termen komen opeens uit de lucht vallen, maar wat is het? Tot nu toe kom ik niet verder dan dat het 'iets' met props van doen heeft.

 

J staat voor advance ratio en volgt uit het toerental, diameter en voorwaartse verplaatsing.
Door een solver programma te nemen kan telkens een 'onbekende' uitgerekend worden als de overige gegevens bekend en ingevoerd zijn.
Zo kan een optimale advance ratio uitgerekend worden (0,67 in grafiek hieronder) door de diameter uit te rekenen indien het toerental en de snelheid bekend zijn.



CT is een constante waarmee uiteindelijk de thrust (trekkracht) uitgerekend wordt.
In grafieken worden de constantes vertikaal weergegeven en langs de horizontale as the Advance ratio.
Constantes voor koppel, vermogen en efficiëntie kunnen eveneens zijn vermeld in grafieken.

 

maar de buitenste helft van de prop bepaalt voor zeker 80% de prestaties van de prop.einde quote .

dus de overige 20% kunnen we negeren ?
Om een voorbeeldje te geven oftopic . 90% van waterverwerking van een band zit in de boeggolf die de band creeert op het wegdek . de overige 10% gebeurt door het profiel . En we kennen allemaal het verschil tussen een zomer en seizoenenband in de regen . dus die 10% zijn erg belangrijk .

Het is dus wel belangrijk gezien de toerentallen en lucht verwerking van een prop dat die 20 procent daadwerkelijk wat doen !

Ik wil dit best kunnen volgen ,maar dan graag zit ik in de schoolbanken en leg me de formules uit .wat betekent wat ? want aan dat gegeven wordt helemaal voorbij gerend .
Bertus heeft ondervonden uit de praktijk wat props doen ,ik niks minder . Voor electro motoren zijn hele mooi programma's te vinden wat welke prop op de motor doet .
Voor brandstof motoren is er een te grote variabele (demper soorten ) ,lucht aanzuiging . oftewel de cylindervulling is een grove samen met daadwerkelijk vermogen . Ik heb hier nog geen goed programma voor kunnen vinden of je moet zowat een wiskundige zijn .
Dat je met de theorie ongeveer in de buurt komt is duidelijk .dat snap ik .
Ik doe het anders ik ga uit van bevindingen en combineer die en ga van hieruit aan het werk (waarom de ervaringen van derden negeren ? )
Nogmaals ik vind het interessant ,maar voorlopig gaat de uitleg mij voorbij waardoor ik het niet begrijp .
Ik waardeer de inzet .

 

De vraag wat die laatste 20% doet is, en dat blijkt uit je analogie met de banden, van belang.
Bij de banden zal de waterafvoer voor 90% door de boeggolf plaats vinden, maar die laatste 10% is wel verantwoordelijk voor aquaplaning als het profiel niet goed is.
De 20% uit het propeller verhaal heeft nauwelijks een negatieve invloed op het effectieve deel van de prop.
Nu nog even wat meer basis van propeller grafieken, eerst uitgaande van een APC 11 x 4.7. Een plaatje uit PropCalc.



We zien 3 curves waarbij de trekkracht in blauw, het vermogen in rood en het rendement in groen voor een toerental van 7050 rpm is uitgezet tegen de vliegsnelheid.
We zien dat bij lage snelheid de trekkracht maximaal is en bij toenemende snelheid afneemt. Het zelfde zien we bij het vermogen. Het rendement heeft een maximum bij, in dit geval 13 m/s.
Wanneer je een prop hebt je en weet het toerental is dit een makkelijke weergave van de eigenschappen.

Wanneer je bij een ander toerental de eigenschappen wilt weten is dit niet meer zo makkelijk, net zo als wanneer je een prop hebt die je bv 20% groter maakt in alle dimensies.

Dan is het gemakkelijker om de schalen niet meer in N, Watt en M/s weer te geven maar deze onafhankelijk te maken van de dimensies. Je maakt ze dimensieloos en werkt met coëfficiënten.
Door de trekkracht te delen door de luchtdichtheid, het toerental in het kwadraat en de diameter tot de 4e macht krijg je Ct, de trekkrachtscoëfficiënt. Door het vermogen te delen door dichtheid, toeren tot de 3e macht en diameter tot de 5e macht krijg je Cp de vermogenscoëfficiënt.
Door de snelheid te delen door toerental maal diameter krijg je J de voortgangscoëfficiënt of in het Engels de advance ratio. Dit is eigenlijk de effectieve aerodynamische voortgang per omwenteling gedeeld door de diameter. Een soort effectieve spoed/diameter verhouding.
We kunnen dan propellers met verschillende diameters in één plaatje zetten.



Hier zie je de dimensieloze curves van 5 Graupner props resp 11x6, 11x7, 11x7.5, 11x8 en 12x6. Een ding dat opvalt dat prop 5 en 10 vrijwel gelijke eigenschappen hebben terwijl eigenlijk die van prop 10 onder die van prop 5 zou moeten liggen. Ook de 11x7.5 ligt bijna bij 11x7 en ver van 11x8. Zo zie je maar dat de props van de zelfde serie van de zelfde leverancier niet altijd zijn wat ze aangeven.
Wat je ook ziet dat de curves van de props met een kleinere spoed diameter verhouding, bij zeer lage snelheden geen overtrek geven en de Ct curve mooi doorloopt naar boven waar de 11x8 flink afvlakt bij lage snelheden.
Props met nog veel hogere spoed diameter verhoudingen draaien bij de start nog meer in de 'leegte'. De moderne pylonracers met spoed diameter verhoudingen van meer dan 3 worden dan ook uitgevoerd met 'tanden' die voor een beter aanliggende stroming bij de start zorgen.




Bij de props die hier voor de 215 cc sleper aan de orde zijn is de trekkracht van af snelheid nul gewaarborgd.

Rick

 

Okee duidelijke uitleg.

 

Het begint me een beetje te duizelen ondertussen.
Ik heb het als voorbeeld een 215 cc gebruikt.
Reken het dan eens uit van mijn pipercup j3.
Er staat een rotomax 50 op.(elektro)
Draait 7000 toeren met een 22 * 10 fiala prop op.
Ik wil ook 70 km /h slepen en dan de maximale trekkracht hebben zonder dat mijn wattage wijzigt.
Kunnen jullie daar wat mee?

verstuurd met mijn smartphone

 

Als je 7000 rpm met een 22x10 draait gebruik je waarschijnlijk 12 cellen. Bij 10 cellen zit je rond de 5700 rpm als de opgaven van HK kloppen.
Je zou naar een 24x10 kunnen gaan met of 1 cel minder of gewoon een fractie minder gas als je het zelfde vermogen wilt hebben.
Met die prop en een wat lager toerental zit je weer bijna optimaal.

Je kunt ook naar minder toeren gaan, naar bv 8 cellen en een 26x14 fiala, je levert dan motorvermogen in, maar je motor rendement blijft hoog en een 26x14 haalt een hoger rendement dan een 24x10.

Gerben is ook noet voor niets naar lagere toeren en meer 'vierkante' props (spoed ~= diameter) gegaan.

Rick

 

Bertus, je noemt in een aantal posten 70 km/h, wordt deze tijdens de vlucht gemeten of heb je er ideeën naar om dit te gaan doen? De vragen die je stelt zijn namelijk met wat extra gegevens zoals snelheid en toerental beter te beantwoorden.

Cees

 

Mijn vliegmaat heeft dat aan me doorgegeven dat is gemeten tijdens een sleep.

Nu zal daar verschil in zitten wat je achter je sleper heb hangen natuurlijk.
Bij langzame zwevers zal het lager liggen en bij snelle zwevers hoger.
Mijn gaat het er eigenlijk om hoeveel spoed je dan moet hebben.
Ik heb dus 7000 toeren (elektrisch) een vliegmaat 5200 toeren (viertakt benzine).
In mijn beleving heb je als je 70 km/h vliegt dus veel te weinig trekkracht meer over als je in theorie maar 110 km pitch speed heb.
Ik heb in het verleden met mijn zenoah 45 cc (ik weet het toerental niet meer)met een 8 inch spoed gesleept waar het ook vaak mis ging als je op snelheid was.
Toen dacht ik, een lage spoed met een grote diameter, dan trekt hij lekker.
Dat klopte inderdaad als je de zwever op gang moest trekken.
Als hij eenmaal op gang was had je bijna geen trekkracht meer over.
Als je dan een bocht ging draaien was dat moeilijk.
Ging je te vlak vliegen haalde de zwever je in omdat de motor aan zijn max zat.
Je ging dan iets achterover vliegen om trekkracht te houden (lees snelheid verminderen)
De zwever ging dan regelmatig te langzaam en zakte naar beneden waardoor we moesten loskoppelen.
Nu is dat met slepers met veel vermogen geen probleem want die blijven stug doortrekken.
Want of die nu recht max 80 km/h kunnen dan kunnen ze met 45 graden omhoog nog wel de 70 halen.
Met sleepkisten met een kleinere motor en dezelfde zwever er achter werkt dat niet meer.
Nu is het wat ik zie en mijn gevoel maar daar kan ik dus erg naast zitten vandaar dat ik het hier vraagt klopt mijn gevoel.

 

Op de 45er wordt aangeraden een 21x12 te nemen . Dat verklaart dan wel de te lage snelheid. Echter het op de grens slepen leert je wel erg veel .

 

Bertus, uit alle uiteenzettingen lijkt het dat een enorm gebrek aan informatie eigenlijk de oorzaak is van je vragen.
Een eerste vraag kan zijn, wat is de minimum vliegsnelheid waarmee het motorvliegtuig nog gecontroleerd kan vliegen. Over de 45 cc situatie vertel je dat de zwever 'onderuit gaat'. Veelal kan de zwever echter nog wel vliegen als het motorvliegtuig tegen zijn minimum en controleerbare vliegsnelheid aankomt.
Als de maximum toegestane snelheid van de zwever dichter bij de minimum vliegsnelheid van het motorvliegtuig ligt dan is het toe te passen snelheidsbereik niet groot. Wil je dan voorkomen dat de combinatie te snel gaat dan heb je te veel vermogen die bij horizontale vlucht 'over' is. Als je dan voorkomen wilt dat de snelheid te hoog wordt in horizontale vlucht dan moet het gas geregeld worden.

Mijn keuze zou zijn een snelheidsmeting op de motorkist te hebben en in ieder geval eens te beoordelen wat voor vermogen nodig is, lees gasstand, om horizontaal te vliegen bij 70 km/h of lager, een aantal zwevers trekkend. Daarna kun je eens kijken wat een maximale stijgsnelheid is voor een bepaalde combinatie zweefvliegtuig/motorvliegtuig bij vol vermogen.
In de huidige vraagstelling weten we niets!
Wat mijn algehele indruk wél is dat problemen worden opgelost door veel vermogen en grote stijgsnelheden te hanteren als gevolg van de gebrekkige informatie die een modelvliegtuig piloot heeft in vergelijking met een full scale situatie. Risico is dat ongecontroleerde hoge snelheden kunnen ontstaan.


Taurus Flyer



​