Vergleich Schübeler DS-94 mit JetCat P80 ...

Elektroimpeller haben in den letzten Jahren enorm an Leistung zugelegt und reichen mit ihren Standschubwerten bereits an Turbinen heran, das ist Fakt, es gibt auch bereits die eine oder andere Überlegung sein Turbinenmodell auf leistungsstarke Elektroimpeller umzurüsten ...

Einer dieser 120mm-Hochleistungsimpeller ist z.B. der "DS-94-DIA 3-ph" von Daniel Schübeler der bei entsprechender Motorisierung 80N (und mehr) Standschub liefert, siehe: http://home.vrweb.de/~schuebeler.impeller/ds94_3ph.html


Quelle: http://home.vrweb.de/~schuebeler.impeller/ds94_3ph.html

Ich habe mir nun erlaubt diesen Highend-Impeller als Beispiel zu verwenden um ihn mal überschlagsmäßig mit einer 80N-Turbine (JetCat P80) zu vergleichen ...


Quelle: http://www.jetcatusa.com/p80.html

Dafür sind jeweils Standschubwerte, Strahlgeschwindigkeit und Massendurchsatz ausreichend, JetCat hat all diese Werte gegeben, siehe: http://www.cat-ing.de/turbines/downloads/jetcatkatalogde.pdf

Beim DS-94 muss jedoch noch vorher die Strahlgeschwindigkeit und der Massendurchsatz ermittelt werden, mit Hilfe von http://members.aon.at/spunki/EDFcalc.xls erhält man dafür bei 80N Standschub rund 105m/s Strahlgeschwindigkeit (Annahme: Düse 100mm, Motorrohrdurchmesser 47mm) und daraus nach der Formel S=`m.v einen Massendurchsatz von 0,76kg/s.

Vergleicht man nun beide Triebwerke miteinander erhält man rein rechnerisch folgende Werte:

DS-94, Schub bei Fluggeschwindigkeit
@000km/h ... 80N
@100km/h ... 59N
@150km/h ... 48N
@200km/h ... 37N
@250km/h ... 27N
@300km/h ... 17N

P80, Schub bei Fluggeschwindigkeit
@000km/h ... 80N
@100km/h ... 73N
@150km/h ... 70N
@200km/h ... 66N
@250km/h ... 63N
@300km/h ... 60N

Wie man sehen kann sinkt der Schub des Impellers mit steigender Fluggeschwindigkeit doch deutlicher ab als jener der Turbine und beträgt bei 200km/h nur mehr rund die Hälfte wie der Turbinenschub ...

Und dies obwohl beide Antriebe ursprünglich 80N Standschub lieferten, auch hier gilt eben Standschub ist nicht gleich Standschub ...

Trotzdem, auf Plätzen mit Turbinenverbot und/oder bei prinzipieller Ablehnung von Turbinen ist der Impeller eine empfehlenswerte und ausgezeichnete Alternative für den Experten ...


Grüße Spunki

PS: Eine Gegenüberstellung der Systemgewichte, Wirkungsgrade und der Kosten beider Antriebsvarianten wurde hier nicht gemacht, wär aber auch mal interessant ...

Hi Spunki,
deine Mühe, die du dir gemacht hast ist beachtlich, nur irgendwie ist der Vergleich von den beiden Antriebssystemen mit genau den Unterschieden doch bekannt. Diese Vergleiche wurden doch schon angestellt, als Impeller noch mit Verbrennern betrieben wurden......

Gruß Frank

Impeller kontra Turbine ...

Impeller kontra Turbine ...

Hallo Frank!

Gerne, halb so wild die "Herumrechnerei", war schnell erledigt, auch wenn obige Absolutwerte vielleicht nicht ganz exakt stimmen mögen so ist die jeweilige Tendenz trotzdem klar erkennbar ...

Na ja, so ganz sind die Unterschiede im Flug doch noch nicht allen von uns bewußt, brauch mich ja nur mal bei uns am Platz umhören ...

Deshalb hast Du ja auch recht, viele von uns sind damals erschrocken als sie seinerzeit ihre Modelle von (5kg-)V-Impeller auf (5kg-)Turbine umgerüstet haben ...

Aber wie gesagt, für diejenigen die rein schon aus Prinzip Elektro-Impeller bevorzugen oder aus anderen Gründen Turbinen ablehnen (oder nicht betreiben dürfen) ist obiger Impeller einer echte und empfehlenswerte Alternative mit viel Potential zum Tüfteln, preislich dürften nämlich keine Welten mehr zwischen den beiden Antriebsvarianten liegen ...


Grüße Spunki

Schub bei spez. fluggeschwindigkeit?

Schub bei spez. fluggeschwindigkeit?

ciao spunki,

kannst du noch erläutern, wie du den schub eines DS-94 bei einer spezifischen Fluggeschwindigkeit berechnest?

Danke & Gruss eJet

Gerne Markus!

Nach der allgemeinen (vereinfachten) Schubformel:



S ... Schub in N
m´... Luftmassenstrom in kg/s
c5 ... Gasaustrittsgeschwindigkeit gegenüber dem Flugkörper in m/s
c0 ... Fluggeschwindigkeit in m/s

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Strahltriebwerk

Diese gilt im Prinzip für alle Antriebe die (möglichst drallfreien) Schub erzeugen, also Turbinen, Impeller, und näherungsweise auch für Pulso, Mantelpropeller und Luftschrauben ...

Eventuelle "ram-air"-Einflüsse wurden dabei aber nicht berücksichtigt da angenommen wird dass für beide Antriebsvarianten gleiche Verhältnisse herrschen - z.B. offen und oben (bzw. hinten) aufgesetzt ...


Grüße Spunki

Wobei der DS94 eine größere Ringfläche (94) wie z.B. der TF4000 (88) hat.
80N Schub mit einem TF4000 erzeugt dürfte eine höhere Strahlgeschwindigkeit ergeben.
Aber das ändert nichts an der Tendenz.
Ein Vergleich ist aber gar nicht möglich, weil ein Impeller angetrieben wird, und die Turbine sich durch den Luftstrom aufladet und dadurch noch mehr Antrieb erhält.
Die 2 Systeme sind deshalb was ganz anderes.
Wie Flatterantrieb und Starrflügel in etwa.
Und wie bekomme ich 80 N aus einem DS30 raus ???
Da würde die Strahgeschwindigkeit ausreichen

Hallo Ralf

Beide Antriebe werden "angetrieben", der Impeller durch einen Motor, die Turbine wie der Name schon sagt eben durch ein Turbinenrad ...

Auch etwaige ram-air Einflüsse ("Aufladung") ändern da wenig am Prinzip, die gelten ja dann gleichermaßen für beide Antriebe ...

Der wesentliche Unterschied ist aber schnell erklärt: Impeller stoßen eine große Luftmenge mit geringer Geschwindigkeit aus, Turbinen hingegen eine kleine Luftmenge (Massenstrom) dafür aber mit hoher Geschwindigkeit ...

Nach obiger Formel ergibt das Produkt aus Masse*Geschwindigkeit eben den Schub. Auch wenn nun beide Antriebe z.B. 80N Standschub liefern so kommt der Impeller im Flug dennoch schneller ins Hintertreffen als die Turbine da die Geschwindigkeitsdifferenz von (mittlerer) Strahlgeschwindigkeit minus Fluggeschwindigkeit schneller gegen Null tendiert als bei der Turbine ...


Grüße Spunki

Ja schon, nur treibt die der Luftstau die Turbine weiter an, der e-Motor hort einfach bei einer bestimmten Drehzahl auf weiter hoch zu drehen.
Der Motor hat ja eine spezifische Drehzahl/ Volt.

Anders wäre das , wenn wir bei Vmax noch ein Akku zuschalten die Steigung verändern oder ein automatisches Getriebe einbauen könnten.
Beides utopisch und unnötig.

Unklar ist auch, wie sich das mit der Stromaufnahme verhält,
Es ist durchaus möglich, dass der Strom zunächst steigt und erst z.B. ab 180 km/h wieder sinkt.
Vielleicht hat da schon jemand Messungen gemacht.

Und trotzdem bringt es nix die 2 Antriebe zu vergleichen.
Entweder man mag Das oder das Andere.

...und nicht zu vergessen die luftexpansion durch die brennkammer!

die messungen über die Stromaufnahme im flug sind vorbereitet. mein neuster streich hat ein Eagle Tree Seagull eingebaut. sobald messungen vorliegen werd ich die posten....

gruss markus

...ein reines Strahltriebwerk erzeugt Schub nur durch die gerichtete Expansion von Luft durch Wärme, daher die hohe Strahlgeschwindigkeit. Das im Strahltriebwerk eingebaute Turbinenrad treibt "nur" den Verdichter an, der seinerseits die Aufgabe hat soviel Luft in die Brennkammer zu drücken damit dort das Feuer nicht ausgeht.

Im Gegensatz dazu ist der Impeller nix weiter wie ein ummantelter Propeller allerdings durch einen profilierten Stator erweitert um den Drall des Luftstromes möglichst zu eliminieren. Weil je mehr Drall desto Verlust.

Einen Impeller müsste man, streng genommen, mit einem Turbofan-Triebwerk vergleichen, da ist nur noch der Antrieb des Fans unterschiedlich.
Aber das was wir im Modellbau herkömmlich als Turbine bezeichnen ist ein komplett anderes Konzept als ein Impeller.

Grüße Kay

Na ja, im Prinzip beschleunigen beide Antriebe jeweils eine gewisse Luftmenge verschieden schnell und stoßen sie nach hinten gerichtet aus, möglichst drallfrei ...

Alle uns bekannten Flugantriebe funktionieren nach diesem "Rückstoßprinzip" ...

Auch Raketentriebwerke, nur brauchen die keine Umgebungsluft, die haben nämlich alles mit "onboard" ...


Grüße Spunki

...klar beschleunigen beide Antriebe Luft und erzeugen somit Schub. Der Unterschied liegt in der Art der Beschleunigung der Luft, einmal passierts mechanisch und einmal thermisch.
Trotzdem vergleichen wir Äpfel mit Birnen.
Ich meine eine Modellbaubiene hat als Antrieb eine Heizung mit irgendwas zwischen 30 und 80kW. Lasst uns mal einen Impeller mit 30kW oder mehr bauen,
und dann rechnen wir nochmal...

schönes Wochenende
Kay

Eine 80N-Turbine besitzt eine Strahlleistung von rund 15kW, das sind umgerechnet ca. 20PS ...

Die Heizleistung liegt dabei dann irgendwo im Bereich von 150kW, mit der Abwärme so einer kleinen Turbine könnte man also 10 Einfamilienhäuser beheizen ...


Ebenfalls nettes Wochenende und Grüße

Spunki

Hallo.
Also ich finde Euer Thema wirklich Klasse. Ich arbeite in einem Wartungsbetrieb in Hannover. Kennt vielleicht jeder. Dort reparieren wir echte Triebwerke.
Wenn ich mir so die neue PW 6000 Turbine anschaue, das ist schon der Hammer. Hat nur ein drittel Gewicht und Größe, von einem Jumbo triebwerk, aber mehr Leistung. Man hat einfach nur leichtere Bauteile genommen, alles Optimiert und schon hat man einen stärkeren Antrieb. Nur, den Jumbo motor gibt es schon seit 30 Jahren. Der E-Impeller ist doch gerade erst in den Kinderschuhen. Dank Lipo und Brushless, wird er aber immer besser.
Vielleicht sollte man einfach noch etwas länger warten, bevor man einen Modell E-Impeller mit einer Modellbau turbine vergleicht.

Mfg-Spiderhellcat