Luftschrauben

Moin Speedjunks,

Ich möchte wissen welchen schlupf eine Luftschraube hat.
Wie kann ich das errechnen?
Also, nochmal genau.Eine 6,5/6,5 Schraube macht Theoretisch bei einer umdrehung 6,5 zoll weg.
-> sie bewegt sich 6,5 zoll nach vorn.
Das stimmt nur leider nicht so, da die schraube "durchrutscht".

ich hoffe das war verständlich erklärt :confused:

Gruss Sven
 

speed

Vereinsmitglied
Hallo Sven,
das mit dem Schlupf bei Luftschrauben ist so eine Art Eselsbrücke oder Gedankenspiel und hat deshalb auch Grenzen.
Richtigerweise ergibt sich für die Luftschraube ein Diagramm Schub über Drehzahl und Leistung über Drehzahl. Die Ingenieure machen das dann noch etwas verwirrender weil sie beides als Koeffizienten über dem Fortschrittsgrad auftragen.
Damit kannst Du dann Deine Drehzahl in der Luft bei Schub=Widerstand und die Fluggeschwindigkeit dazu berechnen.
Dabei zeigt sich, dass Du bei einem Modell mit viel Widerstand oder nicht angepasster Luftschraube sehr viel Schlupf hast! Ein kleines Modell mit einem dicken Motor (Speedmodell) wird immer etwa bei Schlupf=0 in der Geschwindigkeit enden!
Wenn die Steigung der Luftschraube an der Unterseite gemessen wurde (so ist es in der Regel) dann erzeugt die Luftschraube auch bei Schlupf=0 noch einen Vortrieb!

Ich hoffe, das beantwortet Deine Frage. Eine Pauschalisierung Schlupf= 20% stimmt wie so oft bei solchen Themen nicht!
Otto
 
Vielen dank erstmal.

[hirn einschalt]
Das heist also der Luftwiederstand des Modells spielt eine entscheidende rolle.Is eigentlich logisch.
Gibt es irgendwelche Näherungswerte?
Wenn ich also davon ausgehe ein Speedmodell mit sehr wenig wiederstand zu verwenden.
Diesen wiederstand kenne, welche parameter brauch ich noch um den schlupf zu errechnen?
Genauer wo bekomme ich die formeln für die tabelle her?
Würde mich sehr interesieren, da ich bald Flugzeugbau studieren werde.
Mein wissen bis jetzt aber fast null ist!

Gruss Sven
 

Hans Schelshorn

Moderator
Teammitglied
Hallo Sven,

nimm das doch gleich als Thema für Deine Diplomarbeit. Das Thema ist so vielfältig, daß Du sicher sein kannst, daß es in den nächsten Jahren keine allgemeingültige Lösung gibt.

Zur Näherung habe ich folgendes gemacht: Flug über einer frische, lockere Schneedecke. Gerade so hoch, daß die Spitzen des Propellers in den Schnee eingetaucht sind. Der Abstand der Linien mal 2 ergab ziemlich genau die Propellersteigung. Das hatte sicher auch damit zu tun, daß durch den Sinkflug bis auf Höhe fast null etwas Geschwindigkeit aufgebaut wurde.
Ich bin mal ehrlich: Bei vielen, vielen Versuchen habe ich die richtige Flughöhe nur dreimal geschafft. Und ein Speed-Modell war's nicht.

Auch für den Speedflug kannst Du davon ausgehen, daß Du in etwa die Geschwindigkeit erreichen wirst, die sich aus dem Produkt der Drehzahl mal der Luftschraubensteigung ergibt (= kein Schlupf). Auch hier fliegst Du ja nach einem Sinkflug in die Strecke ein. Ausnahmen dürften die Spezialfälle sein, bei denen die Steigung wesentlich höher ist als der Durchmesser. Optimal sollte ein Prop mit Steigung = Durchmesser sein. Eine 6x11 wird's wohl nicht mehr schaffen.

Servus
Hans
 

FamZim

User
Hallo
Hier gibt es ja schöne experimente.
Alle Achtung, ich bin auch der Meinung das wenn der Schub das Modellgewicht wesendlich übertrifft der Prop richtig Greift und bei nahezu 0 Schlupf arbeitet.
Gruß Aloys.
 

speed

Vereinsmitglied
Hallo Sven,
ein guter Einstieg in die Materie Luftschrauben bietet das Buch: Horst Schulze, Luftschrauben für den Modellflug, VEB Verlag. Kriegst Du sicher in Deiner örtlichen Bibliothek oder über Fernleihe. Danach kannst Du Dich den zahlreichen NACA Reports widmen, die Du aus dem Netz bekommst. z.B.
http://naca.larc.nasa.gov/index.cgi?method=search&limit=25&offset=0&mode=simple&order=DESC&keywords=propeller%0D%0A
Im Studium der Luft- und Raumfahrttechnik bei uns in Stuttgart wurde das Thema Luftschrauben eigentlich garnicht behandelt. Vielleicht wird das Thema Windkraftanlagen noch gelehrt. Das ist ja fast das gleiche!

Otto

[ 19. April 2005, 21:14: Beitrag editiert von: speed ]
 
Dickes danke für die guten Antworten!

Ich hab das mal alles durchgedacht und ich glaub Hans Schellhorn hat da recht.Wenn man von der Milchmädchenrechnung weg will muss man da echt ne Diplomarbeit drüber schreiben.... :D
Also Schlupf = 0 und ne runde mit dem Milchmädchen flirten!
OT:
Andere frage, wo finde ich listen und erklärungen zu den Aerodynamischen Kürzeln wie Cw Ci Cd Ca...

Gruss Sven
 

Hans Schelshorn

Moderator
Teammitglied
Also, Sven,
Hans hätte ja gereicht. Aber wenn Du schon den Familiennamen dranhängst, dann lege ich schon noch auf das s Wert, das l kannst anderweitig verwenden! :D :D

Servus
Hans
 

Kleinatze

Vereinsmitglied
Original erstellt von Kleenfligaa:

OT:
Andere frage, wo finde ich listen und erklärungen zu den Aerodynamischen Kürzeln wie Cw Ci Cd Ca...

Gruss Sven
Hallo Sven!

Guckstdu!

cw = c_drag = cd
ca = c_lift = cl
(also nur auf neudeutsch)

Grüße
Andreas
 
Diplomarbeit... na ja ... man braucht kein Ingenieurstudium zu absolvieren – kann aber auch nicht schaden. :D

Leider ist das Thema ein wenig mathematisch – schließlich ist Mathematik die Sprache der Physik. Solche Darstellungen sind hier im Forum nicht ganz einfach.

Ich fang mal ganz vorn an ... ich versuch mich kurz zu fassen. Das ist immer schwierig, denn das bedeutet zwangsläufig, man muß etwas weglassen.

Wie entsteht der Schub?
Im Prinzip ist schon das Wort nicht ganz richtig ... physikalisch geht es hier um den Impuls.
Ich setze hier mal Vortriebskraft, Schub und Impuls gleich.

Die Vortriebskraft (in Newton) ist gleich der beschleunigten (Luft-)Masse mal deren Geschwindigkeitsdifferenz.

Betrachten wir mal den Standfall, das Modell steht, bzw. die Anströmgeschwindigkeit ist gleich Null. Wenn der Prop einen Durchmesser von 20cm hat und der Rumpf 5cm, dann ist die Propellerkeisfläche gleich:

Fp = pi (Rprop^2 – Rrumpf^2) =3,14 (0,1*0,1 – 0,025-0,025) = 0,0294m^2

(ich habe hier die Radien und nicht den Durchmesser eingesetzt und alles in m gerechnet)

Nun lassen wir den Propeller 8.000 mal in der Minute rotieren. Der Prop soll eine Steigung von 15cm haben und die Luftgeschwindigkeit in der Propellerkreisfläche konstant sein.

8000 U/min sind 133 U/s. Multipliziert mit der Steigung ergibt das eine Wegstrecke von 133*0,15 = 20m.

Es wird also das Luftvolumen (Propellerkreisfläche*Wegstrecke) 0,0294*20 = 0,588 m^3 pro Sekunde durchgesetzt, multipliziert mit der Dichte also ein Massendurchsatz von 0,588*1,225 = 0,720kg.

Und nun zurück zur ersten Gleichung:

0,72 kg/s * 20m/s = 14,4 Newton (ungefähr 1,4kg) Schub.

Da ich hier schon mal Masse und Geschwindigkeit habe ...

Die Luft wird in diesem Beispiel immer aus dem Stand beschleunigt ... und damit benötige ich eine Leistung von 0,72/2 * 20 * 20 = 144 Watt. (Ist das gleiche wie Energie pro Sekunde) Hat mein Antriebssystem einen Wirkungsgrad (Motor/ Getriebe/ Luftschraube) von 50% benötige ich im Eingang das Doppelte, also rund 300 Watt.

Man kann das relativ leicht in Excel verpacken.

Schlupf ist ein schreckliches Wort, mehr so eine Art Wortschöpfung von/für Laien ... aber ich hoffe, daß klar geworden ist: Ohne Schlupf kein Schub!
 
Hi..

Prinzipiell lässt es sich nicht verallgemeinern, wieviel "Schlupf" ein Propeller hat.
Klar ist: Bei NULL Schlupf erzeugt der Propeller (wenn man dessen Profilwölbung vernachlässigt bzw. in die Steigung mit einrechnet, was bei der "Schneemethode" nicht funktioniert) auch NULL Schub.
Bei 100% Schlupf hat man den Standschubfall.

Wieviel Schlupf der Propeller nun im tatsächlichen Betrieb hat hängt von vielerlei Dingen ab... Fluggeschwindigkeit, Drehzahl, Propellerdurchmesser, aber auch die Eigenschaften des Gesamtmodelles spielen mit rein... das ist das, was man üblicherweise die "Anpassung des Antriebs ans Modell" nennt.
Auch ist der Schlu(m)pf auch nicht über den Propellerdurchmesser konstant, sondern variiert, da a) die Umfangsgeschwindigkeit linear mit der radialen Position geht und b) der Propeller eine Verwindung hat.
Die Schlupf-Definition ist somit eine (ziemlich unzureichende) Denk-Krücke.

Als Lektüre zu dem Thema sind die Artikel von Helmut Schenk dringend zu empfehlen:

http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0037/art_02-0037-00.html

http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0035/art_02-0035-00.html.html

http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0036/art_02-0036-00.html

mfg
andi

[ 25. April 2005, 15:14: Beitrag editiert von: FlugFisch ]
 
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