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Sonntag, 28. August 2016, 17:45

Luftstromfrage, Propeller gegen Heckrotor gleichen Durchmessers...

Hallöchen zusammen,

ich habe da mal eine Frage an die Experten der Materie.
Wenn ich statt einem Standard 2-Blatt Propeller mit ca.130mm Durchmesser einen Heckrotor mit verstellbarem Pitch verwende (um auch Gegenschub zu erzeugen), kann ich den erzeugbaren Luftstrom bei gleicher Drehzahl in etwa als vergleibar ansehen?
Meine Überlegung kommt daher, dass so ein Heckrotor durch die Blatthalter zum einen weniger nutzbare Profilfläche hat als ein normaler Propeller mit Mitnehmer auf der anderen Seite die Rotorblätter ja ggf. stärker angestellt werden können und so evtl. eine höhere Steigung aufweisen.

Wie würdet ihr das theoretisch einschätzen, kann ich mit einem Heckrotor vergleichbar viel Luftstrum wie mit einem Propeller erzeugen?
Lieben Gruß,
und möge der Saft mit Euch sein!

Joe
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Chaosmodellbau in vollster Vollendung...

grmpf

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2

Sonntag, 28. August 2016, 18:39

Hi,

ich bin selbst KEIN Experte, würde aber schätzen, dass BEI GLEICHER LEISTUNGSAUFNAHME (!) der Heckrotor weniger Luftstrom/Vortrieb erzeugen wird wie der Propeller.
Grund dafür ist, dass der Propeller bzgl aerodynamischen Profil für den Vortrieb ein einer bestimmten Drehrichtung optimiert ist. Das sieht man j aan den gewölbten Propellerblättern und die variable Dicke des Blattes. Die Hecktoroblätter sind dagegen dafür ausgelegt - wie Du ja auch schon festgestellt hast - sowohl Zug als auch Druck produzieren zu können. Dazu sind sie symmetrisch gestaltet. Das ermöglicht zwar die Ausübung der gedachten Aufgabe, gegenüber einem spezialisierten Propeller geht aber Effizient bzw Leistung verloren. Dass dann beim Heckrotor auch noch ein relativ großer unwirksamer Bereich in der Mitte dazu kommt ist dann noch das Tüpfelchen im Leistungsverlust.
Du kannst trotzdem mit dem Heckrotor einen gleichen Luftstrom erzeugen wie der Propeller, wirst aber dafür mehr Drehzahl brauchen und damit dann auch mehr Eingangsleistung. Wie viel, kann ich Dir nicht sagen, das wird man wahrscheinlich experimentell ermitteln müssen. Aber es dürfte spürbar sein.
Grüße

Harald

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XJO

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3

Sonntag, 28. August 2016, 18:50

Hallo Harald,

danke für deinen Beitrag!
Ok, Du gehst mit meiner Einschätzung konform, somit ist mein Gedankenganz also nicht ganz dämlich ;-)
Ich gehe davon aus für die Spielereinicht all zu vie Schub zu benötigen und werde mich mal schlau machen welcher Heli als Heckrotor-Spender in Frage kommt, werde mich dabei an dem möglichen Außendurchmesser für mein Modell orienteren.

Wobei, wenn ich einen stabilen aber kompakten HeRo-Blatthalter (Alu) habe, kann ich ggf. Ja auch größere Blätter einsetzen und somit den "unwirksamen Bereich" geringer halten...
Lieben Gruß,
und möge der Saft mit Euch sein!

Joe
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haschenk

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4

Sonntag, 28. August 2016, 18:59

Hallo,

wenn wir bei deiner Formulierung "in etwa als vergleichbar" bleiben, kann man die Frage mit "Ja" beantworten.

Die fehlende Kreisfläche im Innenbereich fällt nicht sehr ins Gewicht, da sie prozentual an der Geamtkreisfläche weniger ausmacht, als man "gefühlsmäßig" denkt.
Ferner ist ein Prop/Rotor im Innenbereich wegen der rel. geringen Anströmgeschwindigkeit nicht sehr wirksam; dazu kommt, daß sich im Blattwurzelbereich keine "vernünftigen" Blattprofile mehr realisieren lassen (manchmal ist es sogar besser, diesen Bereich mit einem Spinner aerodynamisch zu verkleiden).
Als Faustformel kann man sagen, daß ein Prop/Rotor erst ab etwa 40% Radius "richtig" zu wirken beginnt, und ab ca. 50 - 60% Radius "spielt die Musik" so richtig. Die Nennsteigung eines Props wird immer bei 70% (in der älteren Literatur) oder 75% ("moderner") Radius gemessen/angegeben.

Wichtiger und einflußreicher ist die Formgebung der Blätter, d.h. Verlauf von Blattiefe und Blattwinkel über dem Radius. Heckrotorblätter haben idR eine konstante (oder wenigstens fast konstante) Blattiefe und einen konstanten Blattwinkel (mal abgesehen von der Verstellung); Propeller idR einen stark "geschränkten" Blattwinkel und eine nach außen zu abnehmende Blattiefe. Das hat natürlich alles seine guten Gründe (Props arbeiten "bestimmungsgemäß" bei Anströmung von vorne, Rotoren idR im Stand) , man kann es theoretisch und experimentell zeigen, aber das würde an dieser Stelle viel zu weit führen.

Noch ein kleines Beispiel aus der Praxis:
Bei Flugzeugen mit Kipprotoren ("Convertiplanes") müssen die "Props" mal im Stand (Schwebeflug) und mal im Vorwärtsflug arbeiten. Das führt zu Problemen in deren Gestaltung bzw. in deren Wirkungsgrad, selbst wenn eine Blattverstellung vorgesehen ist. Bei Modell-Convertiplanes bedeutet Blattverstellung einen erheblichen höheren Aufwand (vor allem im Gewicht), daher behilft man sich mit einem Kompromiss. Der hat dann aber zur Folge, daß diese Modelle (pauschal gesagt) nicht so gut fliegen, als sie im Idealfall könnten....

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (28. August 2016, 19:04)


XJO

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5

Sonntag, 28. August 2016, 19:16

Hallo Helmut,

auch dir einen Dank für die Antwort auf meine Frage.
Ich habe gerade mal meinen Plan betrachtet und vermessen, dabei bin ich ziemlich verblüfft worden. Der Propeller für das Modell ist mit etwa 200mm angegeben, wobei das Modelleigentlich nicht viel Geschwindigkeit benötigt um "ausreichend" schnell zu sein.
Ich hatte mal zu testzwecken einen Sumpfgleiter gebastelt mit einem wesentlich kleineren Günni-Prop den ich eben für das neue Projekt auch im Kopf hatte.
Aus meiner Helizeit kann ich mich noch erinnern welche Drehgeschwindigkeiten um die Hochachse der HeRo ermöglicht hat, das sollte als Antrieb für mich vollkommen ausreichen.

Die Möglichkeit durch die Blattverstellung einen Gegenschub zu erzeugen ist im Original zwar nicht vorgesehen und daher ein Stilbruch, mir gefällt jedoch die Möglichkeit im Zweifelsfall auch bremsen zu können.
Noch dazu hat es (zumindest in meinem Kopf) noch den netten Nebeneffekt ein wenig den Eindruck einer Turbine zu erwecken. Antriebsmotor wird langsam auf Nenndrehzahl hoch gefahren, Vortieb aber durch die Blattverstellung bei entsprechendem "Einbruch" der Drehzahl erzeugt...

Zum Verständnis, ich möchte ein Hoverkraft bauen!
Lieben Gruß,
und möge der Saft mit Euch sein!

Joe
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haschenk

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Sonntag, 28. August 2016, 19:56

Hallo Joe,

nachdem klar ist, daß es um den Vortriebsprops eine Hovercrafts geht, würde ich dir noch raten:

Nimm einen Prop mit kleinem Verhältnis Steigung zu Durchmesser, etwa H/D = 0,4. Achte auf geringe Dicke (d/t ca. 5-7 %) und geringe Wölbung (f/t ca. 3 - 5 %) des Blattprofils. Aber steif sollten die Blätter trotzdem sein (schon wieder ein Problem.... CFK lässt grüßen). Blattiefe eher zu groß als zu klein...

Grund dafür ist, daß der Einfluß der Re-Zahl auf den Wirkungsgrad bei kleinen Modellprops viel größer ist, als man früher angenommen hat. Die Blattumströmung sollte turbulent sein (wie bei Modell-Tragflügeln), und bei E-Antrieb fallen Lärm und Vibrationen wie bei Verbrennerantrieb als Turbulenzquelle weg. Der Einfluß der Re-Zahl ist Ursache vieler Erfolge und Mißerfolge! Props mit wenig Profildicke und Wölbung haben sich theoretisch und praktisch am besten bewährt.

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (28. August 2016, 20:04)