Schubrohr Dimensionierung bei Impellern

Hallo,

nachdem ich mir im www 'ne Stunde einen Wolf gesucht hab, mal eine allgemeine Frage:

Schubrohr Auslegung. Ich kann mir vorstellen, daß es ja kein Zufall sein sollte, welche Dimensionen optimal sind. Schon allein, welcher Funktion ein "Schubrohrverlauf" folgen sollte, damit er zumindest in der Theorie sein Optimum erwirkt, wäre mal spannend zu wissen. Da z. B. ein Impeller Rotor eine Frequenz erzeugt und eine Helmholz Resonanz entstehen könnte, die Ihrer Wirkung gegenphasig ist und somit den Luftstrom im Schubrohr ( wie natürlich auch im Saugrohr) bei einer bestimmten Drehzahl und deren Seitenbänder negativ oder postiv beeinflusst.
Oder ist möglicherweise tatsächlich nur das Verhältniss zwischen Anfang, Ende und Länge relevant? wenn ja, in welchem Verhältniss?

Wenn jemand ein Link zu einem pdf hätte, wäre cool...

Besten Dank,
Norbert

Interessanter Gedankengang !

Interessanter Gedankengang !

Wenn ich Dich richtig verstanden habe, dann meinst Du vielleicht den selben Effekt, den ein Resonanzrohr auf einen hochdrehenden Verbrennermotor ausübt. Der kann ja auch positiv oder negativ wirken.
Dies könnte vielleicht auch erklären, wieso bei einem Impeller bei ganz bestimmten Drehzahlen Vibrationen auftreten (trotz sorgfältiger Montage) und bei Vollgas nicht.
Auf der Schübeler-Seite habe ich hiezu nichts spezielles entdeckt.
Bin gespannt, was die Spezialisten dazu meinen.
Gruß
Dieter

Hallo Elektroralf,

danke für den Link, sowas habe ich gesucht.

Hallo Dieter,

genau diesen Effekt meine ich. Die Vibrationen kommen glaube ich aber eher daher, daß es beinahe nicht möglich ist, einen Impeller so genau auszuwuchten. Und dann hast Du tatsächlich eine Drehzahl, oder auch Frequenz, die resoniert, also an der sich die, wenn auch sehr kleine, Unwucht "aufschaukelt". Ist ja ein ähnlicher Effekt beim unwuchtigen Autorad. Bei 80ig wackelts Lenkrad, bei 100 gehts wieder..
Werd` mal versuchen das auszurechnen. Wobei die Schwierigkeit darin besteht, auf die entsprechende Frequenz pro Drehzahl zu kommen. Sollte eigentlich Umdrehung x Blattanzahl sein.

Beste Grüsse,

Norbert

Hallo,
bin zwar nicht neu hier, jedoch erst seit einem halben Jahr E-Impeller Infisziert. Daher würde ich gerne jetzt auch mal aktiv meinen Senf dazugeben.

Ich finde dieses Thema sehr interessant, jedoch nur mal kurz was zum Nachdenken: Beim Verbrennungsmotor verursacht doch die oszilierende Bewegung des Kolbens und vor allem das öffnen bzw. schliessen des Auslasskanales (entweder durch das Ventil oder weil beim Zweitakter der Kolben vor das Auslassfenster fährt) eine pulsierende Druck- und auch Schallwelle die in einem gewissen Drehzahlbereich zu Gunsten einer "Überladung" des Brennraumes genutzt werden kann.
Beim E-Impeller sollte ein gleichmäßiger Luftstrom angesaugt, beschleunigt und auch wieder ausgestoßen (über das Schubrohr) werden. Da sehe ich irgendwie nirgends ein pulsieren. Beim Verbrennerimpeller vielleicht noch eher (sehr theoretisch betrachtet) aber beim E-Impeller fehlt mir da ein Stück zu euren Gedankengängen.

Wie gesagt, beschäftige mich noch nicht allzu lange damit, hab auch schon so ziemlich alle Literatur aufgesaugt, würde mich aber noch gerne von euch diesbez. unterrichten lassen.

mfg Christoph

Hallo,

der Physikunterricht ist bei mir lange her und Schwingungslehre wurde bei mir auch noch stiefmütterlich behandelt, aber beruflich hab ich mit dem Zeug trotzdem wieder zu tun, wenn auch mehr im Bereich Schall bei der Bauphysik. Deshalb ein kleiner Beitrag aus meinem bescheidenen Wissensschatz, ich laß mich da aber gern eines Besseren belehren .
Das mit der minimalen Unwucht, die immer bleibt spielt sicher eine Rolle. Wenns nur in einem bestimmten Drehzahlbereich ist, kommt da noch dazu, daß jedes bewegte System, hier der Impellerrotor und der Motorläufer, mit einer Eigenfrequenz schwingt, die von Material, Masse und Geometrie abhängig sind. Diese Schwingungen werden auch auf die ruhenden Teile in der Umgebung übertragen und regen diese auch zu Schwingungen entsprechend ihrer Eigenfrequenz an.
(das ist wie mit der Freundin, aber lassen wir diese Details )
Überlagern sich nun Frequenzen dieser Schwingungen kann es zu Verstärkungen oder Abschwächungen der Anregungsschwingung kommen. Das nennt man im Schallbereich Resonanzkopplung. Das vibrieren wird stärker oder schwächer, je nach Drehzahl und Frequenzüberlagerung.
Das Prinzip spielt übrigens beim Schwingungsverhalten von Tragflächen und anderen Flugzeugteilen auch eine große Rolle.

Viele Grüße,

Uwe.

Hallo Christoph !

Da sehe ich irgendwie nirgends ein pulsieren.

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Wo kommt dann der laute Ton beim Impeller her ?
Ganz gleich, wodurch er erzeugt wird.
Ist das nicht pulsierende Luft ? (=Schwingung)
Gruß
Dieter

Hört sich sehr professionel an,...dem kann ich einigermassen folgen,...aber,....diese Schwingungen und Resonanzen auszunutzen ist denke ich ein sehr großes Problem und spielt in einer anderen Liga.
Die viel einfacher zu lösenden Probleme sind jedoch unsere eigenen Baubrobleme bzw. die der Hersteller.

Hab bis jetzt nur die hier gebräuchlichen Impeller + Modelle (Wemo, Het, Schübelerund co.) in augenschein genommen bzw. selbst geflogen.

Aber da ist noch fast überall Potenzial zum Verbessern da,....bei Het sieht das wahrscheinlich jeder Laie (Modelle + Fan), bei den Deutschen wirds schon schwieriger,...aber wenn Motor- bzw. Reglerkabel da so einfach im Luftstrom herumstehen können, wenn hinter den Motoren cm weit "Totwasser" mitgeschleppt wird (aus Mangel eines Abströmkonuses) dann denke ich sind wir mit hochtrabenden Diskussionen über Schwingungen auf dem Holzweg.

Idee bzw. Anregung: Spinnerbauformen, Abströmkonuse, Motorkabel bzw. Reglerkabel vielleicht durch die Statoren herausführen, dadurch währe es auch einfacher ein wirklich schones Schubrohr zu bauen (das war für mich als Anfänger bis jetzt immer der schwierigste Teil beim Impellereinbau). Warum können die Wartungsklappen der Modelle nicht ein paar mm größer sein,dann währe manches auch besser bzw.strömungsgünstiger zu bewerkstelligen.

Ich pers.denke das erst diese "einfachen" Dinge funktionieren müssen, danach gehts an die Schwingungen !

Gute Nacht,
Christoph

Hallo Christoph,

bin hier Deiner Meinung. Ich dachte nur eher an störende Einwirkungen wie stehende Wellen. Hätte ja sein können das dies eine Rolle spielt. Man kann sicher durch wesentlich einfachere Methoden den Schub verbessern. Man muss auch das Bauliche bedenken wie ich meine.

Andererseits finde ich das trotzdem interessant... gäbe es solche Denkansätze nie, gäbe es heute noch kein Schaltsaugrohr
Und auch keine Resonanzaufladung...
Ich geb das mal meinen Kollegen auf Arbeit weiter.. sind so extrem Physiker.. die sollen das ma rechnen. Denen macht das Spass Ich Flieg lieber Und bau ein wenig.
Und jetzt trink ich mein Bier leer, denken tu ich morgen wieder

Dann schlaft mal schön,
Gruß,
Norbert

@Christoph:
In vielen Dingen gebe ich Dir Recht und auch wir arbeiten ständig und im Moment sehr konkret an weiteren Optimierungen.
Ein Bereich, den Du erwähnst, wird allerdings völlig überschätzt:

wenn hinter den Motoren cm weit "Totwasser" mitgeschleppt wird (aus Mangel eines Abströmkonuses)

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Wir haben dazu vor einigen Jahren umfangreiche Messungen gemacht und der Unterschied zwischen Strömungskörper und "nix" ist verschwindend klein.
Ich schätze ihn auf max. 2-3%.
Das wäre natürlich ein kleines Optimierungspotential, nur wird durch den Strömungskörper die Kühlung zwangsläufig verschlechtert, der Motor wird wärmer und verliert gleichzeitig an Wirkungsgrad.
Meist ist der Wirkungsgradverlust durch Erhitzung des Motors größer als der aerodynamische Gewinn.
Wir bieten die Strömungskörper ab Midi als Ersatzteil an, Schübeler bei den CfK Typen als Serienteil, bei GfK als Zubehör und Aeronaut läßt sie beim Turbofan 4000/8000 gleich ganz weg. Nicht ohne Grund.
Meine Faustformel: ab 90 mm aufwärts kann ein positiver Effekt überwiegen, bei Mini und Micro ist der Strömungskörper kontraproduktiv!
Schau mal, welche Leistungen da heute durch 100g Motoren geschoben werden. Da zählt jedes Quäntchen Kühlung.
Ein im Luftstrom "baumelnder" Regler hat übrigens auch relativ geringen Effekt.
Kabel sollten natürlich hintereinander oder in Form von flachen Kupferstreifen herausgeführt werden.

Zum Eingangsthema des Threads hat Daniel vor einigen Jahren mal einen interessanten Vortrag in Grenchen (?) gehalten.
Vielleicht fragt mal jemand an, ob er ihn online stellen kann.

Oliver

Hallo nochemal,

Christoph ich stimme Dir absolut zu. Aber so hochtrabend ist das gar nicht. Eine Verringerung der Schwingungen bringt ja kaum Schubgewinn, aber schont das Material und das Ohr.
Wenn der Impeller bei der Drehzahl wo ich ihn am meisten betreibe unangenehm vibriert, kann schon die einfache Maßnahme auf jedes Rotorblatt ein Stück Tesafilm zu kleben den Resonanzbereich in eine andere Drehzahl verschieben, oder eine härtere oder weichere Mantelrohraufhängung oder so was. Da ist Platz zum experimentieren mit einfachen Maßnahmen, die oft schon das Problem lösen können weil die Resonanzkopplung auch im großen Maße vom verbauten Material abhängig ist.

In diesem Sinne Good Vibrations ,

Nächtle, Uwe.

Hallo Oliver,

sowas ist interessant.. welche Massnahme bringt wieviel bei welchem Aufwand. Klasse!

Allerdings ist Christophers Argument mit den Wartungsöffnungen glaube ich nicht von der Hand zu weisen..Andererseits ist das denke ich auch oft immer ein Kostenfaktor und die Frage von Preis und Leistung.

Bin nicht allzu lange dabei.. wer ist Daniel? Kann auch ich den Fragen?

Danke,
Besten Gruß
Norbert

wer ist Daniel? Kann auch ich den Fragen?

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Gemeint ist natürlich Daniel Schübeler.
http://www.schuebeler-jets.de/
Gruß
Dieter

Guten Morgen,

wir sind uns also doch in vielen Bereichen einig,...sehr schön.
Danke auch für die vielen Antworten in dem Fred.
Das mit dem Abströmkonus hab ich scheinbar wirklich überschätzt,...ich komme aber aus einem Bereich des Modellfluges in dem immer um Leistung (und wenns ein paar Prozent sind) gefeilscht und gekämpft wird (F3F, F3B usw.).
Noch dazu sind ja bei dem meisten Konstruktionen mehrere "Prozentwerte" zusammen verbaut,...ich denk da geht schon noch was.

Natürlich weis ich auch das man relativ schnell einen Entwurf und ein passendes CAD beisammen hat (Flugzeug und Impeller),aber die Umsetztung des ganzen (wie, wer und wo produziert) ist eine andere Geschichte. Ich hab das nun schon einige male mitgemacht .

Es freut mich daher sehr wenn meine kleinen Gedankenanstöße ein wenig in "Resonaz" kommen.

Übrigens die Motorkühlung könnte man, denke ich auch anders in Griff bekommen (siehe Turbospinner F5F/B).

So,...genug,.. muss jetzt zur Arbeit fahren,....schönen Tag noch,
Christoph

Hallo,

die Kühlung zwangsläufig verschlechtert, der Motor wird wärmer und verliert gleichzeitig an Wirkungsgrad.

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genau hier liegt der Hase im Pfeffer. Man muss ganz einfach Kompromisse eingehen.

ich komme aber aus einem Bereich des Modellfluges in dem immer um Leistung (und wenns ein paar Prozent sind) gefeilscht und gekämpft wird (F3F, F3B usw.

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das mag ja sein, aber für den "Ottonormalimpellerflieger" ist das eher von untergordneter Bedeutung. Hier zählt mehr eine gewisse Langlebigkeit. Wenn man alle Naselang einen neuen Motor einbauen kann oder muss weil der alte abmagnetisiert hat, lässt der Zwang nach höher, schneller, weiter schnell nach. Eine Wettbewerbsklasse gibt es nicht und ist wahrscheinlich auch nicht gewünscht. Der normale Impellerflieger verzichtet gerne auf ein paar Prozente zugunsten einer Langlebigkeit.
Ob das mit einem Turbospinner klappen könnte, müsste mal untersucht werden. Im Impeller herrschen andere Druckverhältnisse (geschlossenes System) als beim normalen Modell.
Das mit der Schwingung kann aber auch nur auf eine bestimmte Schubrohrlänge angewendet werden, da fast alle unterschiedliche Längen haben, ist auch die Luftsäule unterschiedlich und müsste für jede Länge extra ermittelt werden. Ebenso verhält es sich mit dem Ausslass. Die Druckverhältnisse ändern sich mit jedem Millimeter mehr oder weniger Auslass.

Als Zeitvertreib mögen ja solche Berechnungen Spass machen, aber für den alltäglichen Gebrauch eher von untergeordeter Bedeutunng. In aller Regel reicht ein gewuchteter Impeller um einigermassen Ruhe in die Fuhre zu bekommen. Ganz leise wird das sowieso nie und soll es auch nicht

Hallo,

Also ich hab auch noch einen kleinen Beitrag zum Thema Kühlung! Bei den Impellern geht die Kühlluft von hinten durch den Motor und wird Vorne wider aus ihm Raus gezogen! Quasi eine Art Kamineffekt... nur halt gegen den eigentlichen Luftstromfluss im Impellern.Das hängt wohl irgend wie mit dem Thema unterdruck zusammen… Das Problem mit der Kühlung ist übrigens durch eingebaute Lüfter in den Motoren sehr gut in den Griff zu bekommen... siehe die neuen Lehner Motoren oder jetzt auch von Kontronik. Ich denke bei solchen Verbesserungen liegt ehr der richtige Ansatz. Was man wohl machen könnte. Man könnte die Strom Zuleitungen der Motoren durch die Statoren Legen. So würde man sich die Kupferstreifen bzw. Kabel im Luftstrom Schenken können... da hätten wir dann wider 2-3% mehr raus geholt!

Viel interessanter als das Thema Schubrohr, ist aber das Thema einlauf und die richtige Form der Einlauf Nasenleiste!

Gruß

Florian

Man könnte die Strom Zuleitungen der Motoren durch die Statoren Legen.

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Gute Idee !
Aber dann sollten am besten gleich alle drei Pole durch nur einen Stator geführt werden, sonst hat man außen am Mantel wieder ein Kabelgewirr zum Regler.
Gruß
Dieter

Hallo zusammen,

hab mal meine Kollegen Physiker gefragt... uuups.. scheint doch wohl ein wenig komplexer zu sein das Ganze..

Der Erste hat schonmal abgewunken... Der Zweite wollte für die anstehenden Berechnungen erst mal eine visuelle Darstellung... das heisst auch nix Gutes..

Nun ja... da diese Frequenz in einem äusserst kurzwelligen Bereich stadtfinden, ist die Wellen- Energie sowieso gering. Desweiteren.. sollte die Helmholtzresonanz eines Schubrohres für ein 69mm Impeller im Bereich von 80 bis 120 Hz liegen ( ohne Rechnen, jetz ma). Jedes weitere harmonische Seitenband ( immer eine Octave, also immer die doppelte oder halbe Frequenz) hat nur noch die Hälfte der Energie. Wenn ich nun mal bedenke, daß die Frequenz ( sollte diese überhaupt angeregt werden ) mit Sicherheit mindestens in einem Bereich von geschätzten ( UPM x Blattanzahl) 120.000 Hz liegt, kann man ja mal bequemerhalber die 120 Hz nehmen und die 120.000Hz durch 120teilen. Dies wäre dann der Divisor durch die Watt Zahl der abgegebenen Energie und würde somit der Restenergie entsprechen, die abfallen würde, gegebenen Falles, es gäbe tatsächlich durch Resonanzen ein Problem. Dasselbe gilt selbstverstädlich auch dann, würde man es irgenwienutzen wollen.

Dies ist natürlich nur eine These. Ich lasse mich gerne eines Besseren beleeren. Ich habe nicht den Anspruch auf Vollständigkeit.. Aber ich glaube, die Unwucht ist relevanter, ebenso wie viele hier vorgeschlagene Möglichkeiten..

Beste Grüße,
Norbert

Hi,

ich Hasenfuß hab es tatsächlich geschafft, eine Anfrage an Schuebeler zu stellen.. Hoff, der nimmt das überhaupt war.. wär schon klasse wie ich find

Sobald sich was ergibt..

Allerbeste Grüße,
Norbert

Dasselbe gilt selbstverstädlich auch dann, würde man es irgenwienutzen wollen.

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Um das irgendwie nutzen zu können, bin ich da sehr skeptisch.
Es ginge wohl mehr darum, diese Resonanzen zu vermeiden.
Gruß
Dieter