Propeller: optimale Drehzahl?
Wie bestimme ich die optimale Drehzahl für einen Propeller?
Die hängt ja sehr stark von der Form/Durchmesser des Propellers ab. Bei Modellbaupropellern steht ja immer Durchmesser und Steigung dabei, z.B.: 15/10 und mehr oft nicht. Ich weiß, wie man den Standschub ausrechnet, aber danach könnte man auch für ein riesen Flugzeug einen winzigen Propeller mit 100000 RPM laufen lassen...
vielen vielen Dank im Voraus!
4 Antworten
Ganz vorsichtig würde ich mal raten, dass die Geschwindigkeit an den Propellerspitzen unter 330m/s sein sollte (unter Schallgeschwindigkeit), Überschallknall könnte zu unerwünschten "Nebenwirkungen" führen. Sorry komme nicht aus der Aviatik, aber ich weiss, was Kavitation an Schiffsschrauben verursacht, daher denke ich, dass Überschallgeschwindigkeit ähnliche Effekte verursachen kann.
Nicht nur an Schiffschrauben, Pumpen, Ventile sind auch betroffen...
Sehen wir es mal positiv, mit Kavitation wird er nicht zu kämpfen haben...
Dafür sind die anderen Probleme eben auch nicht einfach zu lösen...
Klar, ich wollte mit den 100000 rpm nur verdeutlichen, dass so ein Wert mit der Formel geht, aber natürlich in der Praxis Quatsch ist und ich möchte erfahren, wie man sinnvolle Drehzahlen ermittelt.
Sind dir die charakteristischen Kennwerte des Propeller, die man als dimensionlose Beiwerte in der Aerodynamik eingeführt hat, bekannt?
Für den Standschub benötigt man doch den Völliggrad Zeta sowie den Blattwinkel Phi.
Von wesentlicher Bedeutung sind der Wirkungsgrad in Vrbindung mit den Drehmoment- und Schubbeiwerten, Den Zusammenhand stellt man in Diagrammen dar. Die Drehzahl ist darin versteckt enthalten aber von untergeordneten Bedeutung.
In der Praxis schaut man in das Handbuch des Propellerflugzeug und vermeidet Drehzahlen deren Schwingungsknoten nicht im Lager des Motors sind, denn das verringert die Lebensdauer.
Viel Dank schonmal für alle Antworten!!
Also ich hab mir ein recht langes Dokument zu dem Thema durchgelesen, wo auch die Beiwerte etc. erklärt werden ( http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0037/Standschub.pdf ). Trotz physikalischer Vorkenntnisse habe ich leider nicht alles verstanden.
Das Problem ist eben auch, wenn ich mir Propeller im Netz anschaue wird immer nur Durchmesser und Steigung angegeben. Da habe ich ja eh nicht die Werte für die Formeln, oder wie geht man das an?
Was meinst du mit "Schwingungsknoten" nicht im Lager des Motors?
Als erstes muss man sich über die optimale Drehzahl Gedanken machen.
Optimaler Wirkungsgrad, Maximale Leistung oder was heist optimal?
Letztlich ist es so, dass je kleiner der Propeller ist, desto höher muss die Drehzahl sein um den gleichen Vortrieb zu erhalten...
Aber bei 100.000 U/min erwarte ich Probleme mit:
-
Motor
-
Lager
-
Verwirbelungen
Mir fällt dazu etwas ein (ob es stimmt weiss ich nicht), dass sich ein Schiff quasi selber festsaugen kann, wenn mehr Wasser von den Schrauben vergedrückt wird, als (z.B. durch zu geringer Wassertiefer) nachfliessen kann...
Außerdem erwarte ich bei diesen Drehzahlen erhebliche Probleme was die Haltbarkeit des Propellers angeht, da wirken schon nette Fliehkräfte. Neben den Effekten aus der Störungslehre. Ich meine, dass bei Flugzeugverbrennermotoren früher ein Getriebe dabei war bzw. die Drehzahlen weit unter 100000 U/min. Diese hohen Drehzahlen kenne eigentlich nur von Turbinen.
Gehe mal (oder rufe an) zu einem Modelbaufachgeschäft und lasse Dich dort beraten was die maximalen Drehzahlen sind.
Ich habe etwas gefunden..
http://de.sci.ing.misc.narkive.com/leB31RR1/physikalische-limits-von-propellerantrieben
In der Praxis werden von den Herstellern Kennlinienfelder mitgeliefert, bzw. sind Bestandsteil der Dokumentation. Bei Pumpen gibt es die Muscheldiagramme. Bei denen ist erkennbar der Arbeitspunktabhängige Wirkungsgrad ersichtlich.
Bei der modelanwendung würde ich bei einem Fachgeschäft anrufen und mich beraten lassen, event. hat es sogar die Kennlinien vorliegen oder kann sie besorgen...
Um das Berechnen zu können, müsstest du auch noch wissen, was du bewegen willst, also wie schwer beispielsweise dein Flugzeug ist. Die Steigung und Größe brauchst du natürlich auch (Hattest du ja schon erwähnt)
Lg
Ja das ist mir klar, aber ich kann doch theoretisch ein Flugzeug mit einem kleinen, schnell drehenden oder einem großen langsam drehenden antreiben. Ich habe noch nicht verstanden, wie man die ideale Lösung findet.
Ich spreche eher von Luftpropellern, sry dass ich das nicht dazu geschrieben habe. Aber prinzipiell verhalten sich beide ja recht ähnlich. Wie gesagt. 100000 rpm will ich natürlich nicht, wollte nur verdeutlichen was ich meine.
Mit optimal meine ich, bei welche Drehzahl praktisch sinnvoll ist, d.h. umsetztbar, guter Kompromiss zwischen Leistung und Wirkungsgrad.