Einblattpropeller

Hallo,
Die Frage ist eigentlich ganz einfach: Wie wuchtet man einen Einblattpropeller?
Konkret geht es um den Propeller für ein Klapptriebwerk, Grössenordnung so 16-18 Zoll Durchmesser und ca 4000 - 5000 Umdrehungen.
Einen einfachen Versuch habe ich schon gemacht: Von einem Klappropeller ein Blatt durch ein Gewicht ersetzt und statisch ausgewuchtet. Bei der Erprobung kamen ca ab der Hälfte der abzugebenden Leistung starke Vibrationen.
Auch weiß ich nicht wie so ein Gegengewicht optimal auszusehen hat.
Um Tips wäre ich sehr dankbar
Gruß, Hannes

Servus Hannes!

Einblattpropeller kenne ich nur vom Fesselflug-Speedflug. Da wird dieser Prop verwendet da bei den extrem hohen Drehzahlen sich zwei Propellerblätter strömungstechnisch beeinflussen würden.
Soweit ich das mal sehen konnte, wurde ein Massenausgleich (war glaube ich Messing) in den Spinner integriert.
Die Drehzahlen sind da so weit jenseits von Gut und Böse dass da nix mehr vibrieren kann...

Ich fürchte dass bei der von Dir vorgesehenen Größenordnung ein statischer Massenausgleich allein nicht ausreichen wird. Die Vibrationen kommen da nach meinem Dafürhalten durch den umlaufenden asymetrischen Schubimpuls des einzelnen Propellerblattes.

Grüße aus Graz,
Rainer

hallo johannes,
rainer hat da ganz recht mit dem einseitigen
schub.
doch wenn ich von deinen 4-5000U/min ausgehe
dann kanst du sogar noch einen 3-blatt benutzen.
ich vermute es geht dir um den klappmechanissmus,
um sauber ein und auszuklappen.
aber auch hier gibt es viele gute lösungen.

mfg.:andreas

Wenn es um Klapptriebwerke und Einblattprops geht, gibt es eigentlich nur eine Anlaufstelle

Klapptriebwerk.de

Florian beschäftigt sich schon eine ganze Weile mit dem Thema. Fliegt selber einen 11 Meter Nimbus mit einem Lehner 1940 mit 32 Zellen. Und das geht hervorragend...

Hallo
zunächst mal vielen Dank für eure Antworten,
Die Klapptriebwerksseite kenne ich schon, (dadurch bin ich erst auf den Gedanken gekommen) es geht mir aber nicht darum sowas zu kaufen sondern selber zu bauen. Ein Einblattpropeller würde die ganze Klappmechanik sehr vereinfachen, sollte das nicht hinhauen muss ich sowieso auf etwas anderes ausweichen.
Das mit den Speedpropellern ist interessant, natürlich, sie Frequenz ist dann so hoch dass es nicht mehr zur Resonanz kommen kann.
Wie werden eigentlich "drehende Teile " dynamisch gewuchtet? Von den Helis weiß ich, dass ein Rotor dynamisch gewuchtet ist, wenn die Blattschwerpunkte übereinstimmen nur das ist in meinem Fall ja nicht möglich.
Gruß, Hannes

Tach Johannes,

schau ich die HP von Klapptriebwerke an, nehmen die keinen Klapppropeller sondern einen starren solchen. Moeglicher Grund:

Je nach Belastung (Schub) bei gleicher Drehzahl klappt der Klappropeller mehr oder weniger weit aus. Bei 2 gleichen Blaettern machen beide dies gleichmaessig und die Verbindungslinie der Blattschwerpunkte bleibt senktrecht zur Drehachse.

Letzteres ist bei Deinem kastrierten Klappprop wohl nicht so. Wiederhol Deinen Versuch also mal mit 'ner starren Latte.

Gruss, Wolfgang

Hallo,

die dynamische Unwucht wird in einer Auswuchtmschine mit einer mehr oder weniger elastischen Lagerung der Rotoraufnahme gemessen. Das ist mit hausbackenen Mitteln nicht möglich. Beim dynamischen Auswuchten wird die Hauptträgheitsachse des Rotors mit der Drehachse in Einklang gebracht. Anschaulich muß das Ausgleichsgewicht nicht nur nach Masse mal Hebelarm mit dem Propellerblatt gleichwertig sein, es muß seinen Schwerpunkt auch an der gleichen Stelle der Drehachse wie das Blatt haben.

Der Schwerpunkt des Rotors muß zum statischen Auswuchten in der Drehachse des Rotors liegen.

Darüber hinaus erzeugt ein einblättriger Propeller aerodynamisch ein Umlaufmoment an der Motoraufhängung, wodurch diese bei zu elastischer Ausführung zu Schwingungen neigen wird.

Gernot

leider leider leider....
hab ich ihn nicht mehr: Da gab es mal einen Artikel in einer Modellzeitschrift, vielleicht hat ihn noch jemand : Der handelte von einem Einblattprop, der mehr oder weniger kardanisch aufgehängt war ( an der Nabe oval ausgeweitet und schräg verbohrt) und damit mit der Drehzahl seine Steigung verändern konnte. War der Artikel von Levin ? Vielleicht kannst Du aus diesem Artikel - so ihn noch jemand findet - Auswuchthinweise bekommen.
Der Prop war glaub ich für einen Schnuppi- wegen des fehlenden Grips beim Start.
Viel Glück

An den Pylonprop mit schräger Drehachse erinnere ich mich auch noch. Klappt er zurück, erhöht sich die Steigung und umgekehrt.

Zurück zum Thema:

Ich denke auch, daß dein Problem von asymmetrischem Schub verursacht wird. Da gibt es (theoretisch) eine ganz einfache Lösung. Man eleminiert das Biegemoment. Dazu muß der Luftschraubenmitnehmer so kurz wie möglich sein und die (Klapp-) Luftschraube darf nicht fest angezogen sein. Optimal wäre natürlich, wenn die Schwenkachse durch die Antriebsachse geht. Etwa so:

Bei der Skizze guckt man auf die Achse und der Prop pustet einen an (oder saugt?)

Tach Himmelsstuermer,

Original erstellt von Skywalkair:

Ich denke auch, daß dein Problem von asymmetrischem Schub verursacht wird.

Zum Vergrößern anklicken....

Du malst vielleicht die schoeneren Bilder, aber beim Klapprop gibts das nicht. Die freie Drehbarkeit des Blattes erzwingt ein Drehmomentausgleich verursacht vom Schub und der Zentrifugalkraft des Blattes. Mein zugegeben haessliches Bild soll das mal verdeutlichen:


Links Klapprop, rechts starrer Prop. Flugrichtung nach rechts.

Klappprop: Schwarz sei der Prop von der Seite, Drehpunkt links unten. DP und SP sind Druckpunkt der Schubkraft und SP des Prop.-Fluegels, an denen jeweils der Schub (rot) und die Zentrifugalkraft (gruen) angreifen. Die "richtigen" Kraefte sind drchgezogen, ihre Komponenten radial und axial zum Drehpunkt sollen jeweils rechte Winkel bilden und verdeutlichen die Drehmoment erzeugenden Komponenten - die Axialkomponente. Der Prop stellt sich je nach Drehzahl und Schub so ein (siehe mein vorheriges Posting)

Beim von mir vorgeschlagenen Starrprop gibts es kein Drehmoment durch Zentrifukalkraft (Prop nicht haben "Knie"). Hier Du hast recht. Das Problem loest man durch nach hinten versetztes Gegengewicht. Kraft- und Drehmomentverteilung Bild rechts. Hier sind die Drehmomente um die Achse aus'm Bild raus offensichtlich nicht ausgeglichen, dazu muessten die gruenen Pfeilchen entsprechend laenger. Also Gegengewicht so aufbauen, dass Ausgleich hergestellt und nich so ein Mist

Gruss, Wolfgang

[ 10. Februar 2005, 11:23: Beitrag editiert von: Wolfgang Kouker ]

Vielen Dank für die Blumen, (vielleicht wirke ich jetzt etwas tiefstapelnd) aber ich persönlich finde meine Skizze nicht wirklich ansprechend.

Natürlich ist alles Richtig, was Du schreibst. Hat aber irgendwie wenig mit meinem Ansatz zu tun. An seinem Drehpunkt ist das Propellerblatt selbstverständlich im Gleichgewicht - andernfalls würde es sich ja bewegen. Ich seh das so:

Das Moment FxH will den "Ausleger"(?), auf dessen Spitze der Abtrieb montiert ist, tordieren. (Darum wird der Einblattprop oben (Link) wohl auch auf einem geschlossenem Rohr montiert.(?))
Das Gegengewicht kann nur die Radialen kräfte ausgleichen, die axialen nicht. Da die Vortriebskraft, je nach Stellung des Propellers und Hebelarm H, den Ausleger bei jeder Umdrehung einmal nach rechts und einmal nach links tordiert, gibt es eine angeregte Schwingung. Mit der Folge: Resonanzfrequenz = U/min ==> Zerstörung des Systems. In meiner Zeichnung oben ist der Hebelarm = 0. Damit ist dieses Problem beseitigt.
Abhilfe könnte (begrenzt) auch gesschaffen werden, wenn ein kleinerer Mitnehmer montiert wird und der Resonanzbereich schnell durchfahren wird. Dann ist also Teilgas nicht möglich. Aber hier hilft nur der Versuch, es gibt zu viele Einflußgrößen, wie z. B. die Steifigkeiten des Auslegers, der Zelle, der Befestigung des Auslegers in der Zelle, ....

Tach nochmal,

Dein KRAEFTEBILD ist ja richtig (oberer Teil). Die Radialkomponente der Kraft nimmt das Gegengewicht auf. Die Gegenkraft der Axialkomponente ist die Reibung des Flugzeugs oder seine Beschleunigung

Wenn Du DREHMOMENTE anschaust, musst Du auch vollstaendig betrachten. Dazu brauchst Du noch eine Drehachse. Bei unseren Bildern - Propeller nach oben - ist dies die Achse aus der Bildflaeche heraus am Befestigungspunkt des Prop an der Abtriebswelle Motor. Dort uebt (wie auch bei Dir sichtbar) der Schub ein Drehmoment "nach vorne" aus. Da die Zentrifugalkraft des Prop in Flugrichtung vor dieser Drehachse liegt, uebt diese ein Gegendrehmoment aus - netto: kein TorsionsMOMENT um diese Achse beim Klappprop.

Dein unteres Bild ist insoweit falsch: Es suggeriert einen rechten Winkel am Befestigungspunkt des Prop auf der Motorwelle zwischen Motorwelle und Befestigungspunkt-Schwerpunkt des Prop. Der Winkel muss beim Klappprop stumpf sein.

Gruss, Wolfgang

Hallo
zunächst vielen Dank für eure Antworten.
Ich glaube ich hab mich unklar ausgedrückt: Natürlich soll der Propeller Starr sein ich wollte nur das Klappblatt verwenden und blockieren.
Was mir noch nicht ganz einleuchtet ist die Sache mit dem nach hinten versetzten Gegengewicht: Es soll doch das Moment das aufgrund der Schubkraft entsteht ausgleichen? Wie soll das gehen?
1. ist der Schub so zirka 4 kg an einem langen Hebel und
2. Wäre die ganze Wuchtung dann Drehzahlabhängig.
@ Gernot:
Das mit den gleichen Schwerpunkkoordinaten habe ich schon fast befürchtet. Könnte man z.B.. durch ein Beschweren des Blattes am Fuß den Blattschwerpunkt mehr in Richtung Achse bringen, dann müsste das Ausgleichsgewicht nicht an einem so langen Hebel sein.
Gruß, Hannes

Hallo,

jede Masse auf der Blattseite fordert zum Ausgleich eine Masse oder einen größeren Abstand der Ausgleichsmasse von der Drehachse.

Unwucht = Masse x Abstand von der Drehachse

Den Ausgleich des aerodynamischen Umlaufmomentes durch Verlagerung der Ausgleichsmasse längs der Drehachse nach hinten kann experimentell für einen Betriebspunkt gelingen. Ein steifer Träger ist für Abweichungen von diesem Betriebspunkt trotzdem erforderlich.

Gernot

Hallo Johannes, dann guck Dir mein Bild rechts nochmal genau an.

Die Verbindungslinie rot-gruen verbindet den Druckpunkt (DP des Prop mit dem Schwerpunkt (SP) des Gegengewichtes. Dies sind die beiden Punkte, an denen die Kraefte Schub und Zentrifugalkraft angreifen.

Die horizontale Linie ist die Motorwelle. Der drehende Prop erzeugt Schub und Zentrifugalkraft. Letztere ist hier unstreitig und durch das Gegengewicht statisch bei ruhendem System auswiegbar.

Der Schub erzeugt jedoch am Befestigungspunkt des Prop auf der Motorachse ein Drehmoment nach vorne, welches zunaechst nicht(!) balanciert ist.

Die Zentrifugalkraft des nach hinten versetzte Gegengewicht erzeugt durch die Versetzung um den selben Punkt eben auch ein Drehmoment nach vorne. Die Zeichnung ist in soweit falsch (sorry). Die gruenen und roten Kraftlinien sollten nicht die Punkte SP und DP einfach verbinden sondern sollen von DP und SP zum Befestigungspunkt des Prop auf der Motorwelle zeigen - dem Drehpunkt angreifender Drehmomente. Dann siehst Du, dass die Zentrifugalkraft des versetzten Gegengewichtes ein Drehmoment nach vorn erzeugt.

Mach mal einen Versuchsaufbau und berichte! Wir wollen die Machbarkeit sowie den Einfluss dieses Vesetzens auch mitkriegen. Prinzipiell hast Du zunaechst jedoch mal Glueck:

Schubkraft des Prop (fast) und die Zentrifugalkraefte (exakt) steigen beide quadratisch mit der Drehzahl. Die Schubkraft verringert sich jedoch bei gleicher Drehzahl und (spaeterer) Fluggeschwindigkeit, weshalb hier Inbalancen erneut auftreten koennen. Aber beim Abheben bist Du ja noch nicht...

Alle Klarheiten beseitigt?

Wolfgang

Wenn Du DREHMOMENTE anschaust, musst Du auch vollstaendig betrachten.

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Hab ich.

Bei unseren Bildern - Propeller nach oben - ist dies die Achse aus der Bildflaeche heraus am Befestigungspunkt des Prop an der Abtriebswelle Motor.

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Leider falsch. Hab ich wohl nicht gut gezeichnet. Oben habe ich eine theoretisch funktionierende Lösung des Problems skizziert. In meinem zweiten Beitrag habe ich einen halben Klapp-Prop. mit Gegengewicht dargestellt. Das funktioniert nicht, bzw. für genau einen Betriebspunkt. In allen anderen nicht.

... dann guck Dir mein Bild rechts nochmal genau an.

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... rechts starrer Prop.

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Ich weiß nicht, was Du mit "starrer Prop" meinst. Wenn Du den Prop und und das Gewicht starr an der Achse befestigst, hast Du keinen Drehpunkt. Oder eben unendlich viele, wie Du willst. Sobalt sich in deinem System etwas ändert, ist es nicht mehr im Gleichgewicht. Z. B. der Schub ändert sich mit der Fluggeschwindigkeit (Start, durchflug von Böen ...) bis hin zum Bremsen beim Windmilling. Daher kann ein solches System nicht die Lösung sein.

Das pfiffige an meiner ersten Zeichnung ist eben, das die Schwenkachse durch die Antriebsachste geht. Damit gibt es den Hebel H dann eben auch nicht, und es entsteht kein Moment.

Natürlich soll der Propeller Starr sein ich wollte nur das Klappblatt verwenden und blockieren.

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Das muß ja auch kein Klappprop sein. Du darfst Ihn aber
1. nicht blockieren
2. nur an einem sehr kurzen Mitnehmer befestigen.

Nicht blockieren heißt nicht, das er großartig schwenken muß. Es darf nur kein Moment an der Befestigungsstelle Prop/Mitnehmer übertragen werden.
In der Anfangszeit des Helikopterflugs (nicht ferngesteuert)gab es sehr ähnliche Probleme. Durch den einsatz von "Schlaggelenken" wurde damals das der Heli beherrschbar. Trotzdem klappten die Rotorblätter im Stillstand nicht herunter, das währ' ja auch unpraktisch, oder?

Nur zur Info, guckst Du hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schlaggelenk

Tach nach Bremen ...

ich kann jetzt nicht ganz folgen und versuch daher nochmal, meine Konfiguration "verstaendlich" unters Volk zu bringen. Hierzu hab ich mein Bildchen editiert, Flugrichtung nun nach oben, Propeller mit Schub (rot) und Zentrifugalkraft (blau) nach links, Gegengewicht mit Zentrifugalkraft (gruen) in Flugrichtung nach hinten versetzt angebracht:

• Die Schubkraft (Angriffspunkt Druckpunkt entlang der Spannweite des Prop) erzeugt ein Drehmoment um jeden beliebigen Punkt auf der Motorabtriebswelle, welcher gleich Schubkraft mal lotrechter Abstand DP-Motorwelle ist. Die Richtung ist nach "rechte Hand Regel" in den Bldschirm hinein
• Die Zentrifugalkraefte von Prop und Gegengewicht erzeugen (unter Beachtung statisches Auswiegen vorher) durch ihren axialen Abstand voneinander(!) ein Drehmoent um jeden Punkt entlang der Motorwelle mit dem Wert "axialer Abstand der beiden mal gruen (oder blau)". Die Richtung dieses Momentes ist aus der Bildebene heraus, also dem Moment des Schubs (rot) antgegen!

Zusammenfassend:

• Fuer beide Drehmomente (gruen/blau und rot) gilt: Egal um welchen Punkt auf der Motorwelle sie drehen sollen, sie sind jeweils jeder fuer sich immer gleich und bei ausgewuchtetem System sollten beide ziemlich gleich sein.
• Hierbei ist es offenkundtig voellich Wurscht, ob ich einen Klapprop oder Starrprop nehme. Ersterer gleicht die Momente alleine aus, sein Drehpunkt ist der Punkt lotrecht vom Gegengewicht auf der Motorwelle. Um diesen Punkt uebt das Gegengewicht kein Drehmoment um die Achse aus dem Bildschirm aus.

Möglicherweise gibt es noch andere Momente zu beachten, sicher ist, dass es auch andere Momente im Leben gibt,... und weil Jo ja ein Starrprop nimmt...
Wolfgang

Wieso seht Ihr das so umständlich?

Oder sehe ich daran etwas falsch:

Wenn ein Ein-Blatt-Klapp-Prop montiert ist, dann kann man doch sämtliche Momente eliminieren:

- Auswuchten in Blattrichtung
- Auswuchten quer zur Blattrichtung
- Festklemmen des Blattes im richtigen Winkel
(=Ausuchten der Prop-Einheit in Flugrichtung)

- Falls die Biegung des Blattes infolge Schub zu groß ist:
Alternativ: Das Auswuchtgewicht so positionieren, daß der Blattschwerpunkt und der Schwerpunkt des Auswuchtgewichtes in der selben Rotationsebene laufen.

Damit sind sämtliche Deviationsmomente Null und der Prop perfekt dynamisch ausgewuchtet.

Original erstellt von Wolfgang Kouker:
TMöglicherweise gibt es noch andere Momente zu beachten, sicher ist, dass es auch andere Momente im Leben gibt,... und weil Jo ja ein Starrprop nimmt...
Wolfgang

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Nö, der Schwerpunkt hat drei Koordinaten im Raum: x, y, z !

Hallo,
Jetzt hab ich das mit dem nach hinten versetzten Gewicht auch verstanden. Die Idee hat schon was, nur dürfte es etwas schwierig sein, das auch in der Praxis hinzubekommen. Problematisch wird es denke ich, weil sich der Schub im Flug auch unabhängig von der Drehzahl ändert, das Moment, das die Zentrifugalkraft des Gewichts hervorruft jedoch nur von der Drehzahl abhängt.

Ich habe heute meinen TM. Prof in der FH gefragt, wie so ein Problem gelöst wird:
Das mit der Unwucht hängt mit dem Massenträgheitsmomen zusammen. (wie Gernot eingangs eh schon sagte)Leider kann ich mit dem Begriff noch nichts anfangen.
Das Gespräch hat jedoch ergeben, dass eine theoretische Lösung extrem schwierig sein wird. Was eine Möglichkeit wäre ist die Reifenwuchtmaschine in einer Autowerkstatt. ( Oder halt doch einen Motor zwischen den Fingern halten und solange schleifen bis es passt)
Ich werde euch auf jeden Fall weiter auf dem Laufenden halten.
Als nächstes werde ich glaube ich eine Apc Elektrolatte zesägen, das tut zwar weh aber da kann nichts mehr ausweichen.
Wie schauts eigentlich mit dem Wirkungsgrad und der Leistungsaufnahme eines gut gewuchteten Einblattpropellers aus?
Die Leistungsaufnahme müsste ja eigentlich zurückgehen und der Wirkungsgrad (theoretisch) besser werden.
Gruß, Hannes