elektroniktommi
User
Nein, 18V sind nicht notwendig.
Datenblatt CN3722
Demnach kann durch anpassen der Widerstände R8 und R3 die MPPT Spannung angepasst werden (Trimpoti zur Optimierung?)
VMPPT=1,04*(1+R8/R3)
Solarflieger
- Ersteller Lupo01
- Erstellt am
-
- Schlagworte
- solarzelle
Datenblatt CN3722
Demnach kann durch anpassen der Widerstände R8 und R3 die MPPT Spannung angepasst werden (Trimpoti zur Optimierung?)
VMPPT=1,04*(1+R8/R3)
Propeller design 2
Wie in #2014 beschrieben, soll der Propeller ehr für höhere Fluggeschwindigkeiten (~20m/s) und 63W mit 2200rpm an der Welle für volle Einstrahlung auslegt werden. Getestet habe ich auch, entsprechend der kleinsten notwenigen Leistung des Speedpropellers (die 5V in der qprop Rechnung) auszulegen. Das sind etwa 6W und 850rpm an der Welle bei 6m/s Fluggeschwindigkeit. Dabei entsteht ein Blatt mit besserem Wirkungsgrad (2% Verbesserung), aber auch einer größeren, mittleren Blatttiefe und einer entsprechend höheren Leistungsaufnahme im gesamten Arbeitsbereich des Propellers. Deshalb möchte ich tatsächlich für etwa 20m/s Fluggeschwindigkeit auslegen.
Offen ist jetzt noch die Frage nach dem optimalen Durchmesser für so eine "Speedpropeller“ Auslegung. Dafür habe ich die idealen Wirkungsgrade (nach dem Impulssatz berechnet) gegen maximal erreichbare Wirkungsgrade über dem Propellerradius aufgetragen
Die roten Kurven sind die idealen Wirkungsgrade, hinter den blauen Punkten auf den Kurven stehen tatsächlich ausgelegte Propeller. Die gestrichelten Linien sind, wie oben beschrieben, für die Mindesteinstrahlung ausgelegt (6W, 850rpm an der Welle, V=6m/s), die durchgezogenen Linien für die maximale Einstrahlung (63W, 2200rpm an der Welle, V=18m/s). man sieht deutlich, dass nicht der größte Radaius den besten Wirkungsgrad liefert – die Blätter werden dann einfach extrem schlank und die Reynoldszahlen sehr klein. Legt man für die höhere Fluggeschwindigkeit aus, ergibt sich ein flaches Optimum im Bereich von 0.22m - 0.24m Radius. Wählte man die Auslegung für die miniale Einstrahlung, erreicht man ein flaches Wirkungsgradmaximum bei etwa 0.24m bis 0.26m Radius.
Aus den genannten Gründen soll die Auslegung für maximale Eingangsleistung bei einer höheren Fluggeschwindkeit erfolgen. Dazu habe ich den Radius des Propellers zu 0.23m gewählt. Damit ergeben sich noch gerade so machbare Blatttiefen und man verliert nicht viel Wirkungsgrad bei minimaler Einstrahlung.Weiterhin hab ich einen Spinner mit 15mm Radius gewählt. Der Propeller arbeitet beim Sense als Zugpropeller in der Rumpfspitze. Hier bietet es sich an auszunutzen, dass Xrotor auch die Verdrängungswirkung von Körpern mit Kreisquerschnitten (Motorgondeln, Rümpfe,…) berücksichtigen kann.
Hier habe ich den Sense Rumpf inkulsive Spinner im CAD mit Kreisquerschnitten angenähert. Dazu wurde die Verdränungsdicke einer turbulenten Grenzschicht addiert – diese Kontur (orange)„sieht“ die reibungslose Außenströmung und wird in Xrotor mitteles einer Quell-Senken Verteilung in der Propellerauslegung berücksichtigt. Bei unseren schlanken Rümpfen ist der Effekt nicht besonders groß, aber vorhanden.
Damit sind nun alle Eingangsgrößen für die Auslegung vorhanden und können den folgenden plots entnommen werden.
Man mus als Entwerfer eigentlich nur noch eine passende passende Verteilung der lokalen Auftriebsbeiwerte (cl, mit l für lift aus dem Englischen) vorgeben und bekommt die fertige Propeller Geometrie. Zu Gunsten erträglicher Blattiefen im Bereich der Blattwurzel und Blattspitze, habe ich lokal das cl etwas abgesenkt. Die Tiefen- und Verwindungsverteilung wird dann von Xrotor so berechnet, dass die induzierten Geschwindigkeiten über der Propellerfläche konstant sind- vergleichbar mit dem minimalen induzierten Widerstand eines Tragflügels. Elegant unterschlagen habe ich bisher, dass man natürlich auch Profile für den Entwurf vorgeben muss. Die Auslegung für derart kleine Reynoldszahlen ist recht speziell und das sprengt hier wahrschscheinlich den Rahmen. Für die minimale Einstrahlug, V=6m/s (in grün) sowie für die maximale Einstrahlung V=21m/s (in rot) sind hier Reynoldszahl und lokale Auftriebsbeiwerte (cl) über dem dimensionslosen Radius angegeben.
Das Profil muss also zwischen Re=10000 und Re=58000 sowie cl=0.4 bis cl=0.85 (im Stand auch deutlich höhere cl) funktionieren. Das ist der Bereich, in dem Freiflugmodelle unterwegs sind. Es wird sehr spannend, ob man so dünne Profile bei den kleinen Profiltiefen noch gut gebaut bekommt.
Abschließend hier noch die qprop Rechnungen für den ausgelegten Propeller am Sunnysky Getriebe Antrieb.
Vergleiche dazu bitte die detailierteren Beschreibungen in #2013 und #2014.
Viele Grüße,
Benjamin
Wie in #2014 beschrieben, soll der Propeller ehr für höhere Fluggeschwindigkeiten (~20m/s) und 63W mit 2200rpm an der Welle für volle Einstrahlung auslegt werden. Getestet habe ich auch, entsprechend der kleinsten notwenigen Leistung des Speedpropellers (die 5V in der qprop Rechnung) auszulegen. Das sind etwa 6W und 850rpm an der Welle bei 6m/s Fluggeschwindigkeit. Dabei entsteht ein Blatt mit besserem Wirkungsgrad (2% Verbesserung), aber auch einer größeren, mittleren Blatttiefe und einer entsprechend höheren Leistungsaufnahme im gesamten Arbeitsbereich des Propellers. Deshalb möchte ich tatsächlich für etwa 20m/s Fluggeschwindigkeit auslegen.
Offen ist jetzt noch die Frage nach dem optimalen Durchmesser für so eine "Speedpropeller“ Auslegung. Dafür habe ich die idealen Wirkungsgrade (nach dem Impulssatz berechnet) gegen maximal erreichbare Wirkungsgrade über dem Propellerradius aufgetragen
Die roten Kurven sind die idealen Wirkungsgrade, hinter den blauen Punkten auf den Kurven stehen tatsächlich ausgelegte Propeller. Die gestrichelten Linien sind, wie oben beschrieben, für die Mindesteinstrahlung ausgelegt (6W, 850rpm an der Welle, V=6m/s), die durchgezogenen Linien für die maximale Einstrahlung (63W, 2200rpm an der Welle, V=18m/s). man sieht deutlich, dass nicht der größte Radaius den besten Wirkungsgrad liefert – die Blätter werden dann einfach extrem schlank und die Reynoldszahlen sehr klein. Legt man für die höhere Fluggeschwindigkeit aus, ergibt sich ein flaches Optimum im Bereich von 0.22m - 0.24m Radius. Wählte man die Auslegung für die miniale Einstrahlung, erreicht man ein flaches Wirkungsgradmaximum bei etwa 0.24m bis 0.26m Radius.
Aus den genannten Gründen soll die Auslegung für maximale Eingangsleistung bei einer höheren Fluggeschwindkeit erfolgen. Dazu habe ich den Radius des Propellers zu 0.23m gewählt. Damit ergeben sich noch gerade so machbare Blatttiefen und man verliert nicht viel Wirkungsgrad bei minimaler Einstrahlung.Weiterhin hab ich einen Spinner mit 15mm Radius gewählt. Der Propeller arbeitet beim Sense als Zugpropeller in der Rumpfspitze. Hier bietet es sich an auszunutzen, dass Xrotor auch die Verdrängungswirkung von Körpern mit Kreisquerschnitten (Motorgondeln, Rümpfe,…) berücksichtigen kann.
Hier habe ich den Sense Rumpf inkulsive Spinner im CAD mit Kreisquerschnitten angenähert. Dazu wurde die Verdränungsdicke einer turbulenten Grenzschicht addiert – diese Kontur (orange)„sieht“ die reibungslose Außenströmung und wird in Xrotor mitteles einer Quell-Senken Verteilung in der Propellerauslegung berücksichtigt. Bei unseren schlanken Rümpfen ist der Effekt nicht besonders groß, aber vorhanden.
Damit sind nun alle Eingangsgrößen für die Auslegung vorhanden und können den folgenden plots entnommen werden.
Man mus als Entwerfer eigentlich nur noch eine passende passende Verteilung der lokalen Auftriebsbeiwerte (cl, mit l für lift aus dem Englischen) vorgeben und bekommt die fertige Propeller Geometrie. Zu Gunsten erträglicher Blattiefen im Bereich der Blattwurzel und Blattspitze, habe ich lokal das cl etwas abgesenkt. Die Tiefen- und Verwindungsverteilung wird dann von Xrotor so berechnet, dass die induzierten Geschwindigkeiten über der Propellerfläche konstant sind- vergleichbar mit dem minimalen induzierten Widerstand eines Tragflügels. Elegant unterschlagen habe ich bisher, dass man natürlich auch Profile für den Entwurf vorgeben muss. Die Auslegung für derart kleine Reynoldszahlen ist recht speziell und das sprengt hier wahrschscheinlich den Rahmen. Für die minimale Einstrahlug, V=6m/s (in grün) sowie für die maximale Einstrahlung V=21m/s (in rot) sind hier Reynoldszahl und lokale Auftriebsbeiwerte (cl) über dem dimensionslosen Radius angegeben.
Das Profil muss also zwischen Re=10000 und Re=58000 sowie cl=0.4 bis cl=0.85 (im Stand auch deutlich höhere cl) funktionieren. Das ist der Bereich, in dem Freiflugmodelle unterwegs sind. Es wird sehr spannend, ob man so dünne Profile bei den kleinen Profiltiefen noch gut gebaut bekommt.
Abschließend hier noch die qprop Rechnungen für den ausgelegten Propeller am Sunnysky Getriebe Antrieb.
Vergleiche dazu bitte die detailierteren Beschreibungen in #2013 und #2014.
Viele Grüße,
Benjamin
elektroniktommi
User
Ich meine ich hätte davon welche Zuhause, muss ich nachsehen.
Stefan Siemens
User
Hallo,
kann jemand mitteilen, was eine Solarzelle 125*125mm wiegt, bzw. ein ganzer Generator aus 20 Zellen mit Verdrahtung? Ich habe wirklich gesucht, aber nichts vernünftiges gefunden.
Wie reagieren solche Zellen auf eine Überdeckung mit einer klaren Folie, z.B. Oracover Light?
Vielen Dank für einen Hinweis,
Stefan
kann jemand mitteilen, was eine Solarzelle 125*125mm wiegt, bzw. ein ganzer Generator aus 20 Zellen mit Verdrahtung? Ich habe wirklich gesucht, aber nichts vernünftiges gefunden.
Wie reagieren solche Zellen auf eine Überdeckung mit einer klaren Folie, z.B. Oracover Light?
Vielen Dank für einen Hinweis,
Stefan
GC
User
Hallo Benjamin,
tolle Abhandlung hast Du hier veröffentlicht. Ich glaube ich kann es weitgehend nachvollziehen. Kompliment!
Nur dein eta halte ich für sehr optimistisch. Bei einem Gesamt-Wirkungsgrad von Motor und Getriebe von 85% und einem eta von 90% des Getriebes, müßte folglich der Motor einen Wirkungsgrad von rund 94% haben.
eifeljeti
User
Eine C50 Zelle mit 2 Busbars angelötet sind ziemlich genau 10 gramm.
Hallo Gerhard,
naja, das ist der absolut beste Wirkungsgrad, der unter der Annahme 90% eta vom Getriebe erreicht werden kann. Je nach Betriebspunkt ist man tatsächlich ja zwischen 55% und 85% eta für Motor/Getriebe unterwegs.
Viele Grüße,
Benjamin
Dotcom
User
Hallo zusammen,
hatte hier schon länger nicht mehr vorbeigeschaut aber nun da mein Indoor Flieger fast fertig ist, habe ich mir als nächstes die Fertigstellung meines Holz Solarfliegers vorgenommen. Das Projekt war nach der FAI F5E Regeländerung in der Ecke gelandet, das Entwickeln eines fliegenden Lipo-Lader-Telemetrie-Gedöns traue ich mir nicht zu.
Anyways, mein Flieger soll nun trotzdem fertig werden, vielleicht versuche ich so etwas wie Solar GPS Triangle oder einfach Spassfliegen.
14 Zellen, 1.9m Spannweite, wird wohl so 600g
Antrieb geplant der Hacker A10-7L mit 4.4:1, RF 10x17
Steuerung über Quer und Höhe, da ich minimale V-Form wollte um alle Zellen möglichst in einer Ebene zu haben. Dann nützt ein Seitenruder nix, Quer muss her.
Balsarumpf und Leitwerke. Rippenflügel mit Carbon Vierkant Holm (das ginge auch leichter). Beplankung nur oben, leicht eingelassen um eine Vertiefung für die Zellen zu haben. Motivation war genau das, jeder sollte das bauen könne ohne Vakuumeinrichtung und Kerne schneiden. Eine Konzeptprüfung eben.
Bilder zeigen den momentanen Stand, ich werde berichten.
Blue Skies,
Andy
Zuletzt bearbeitet:
smartrobert
User
Hallo Andy,
sehr schöner Ansatz - wohl gepufferter Ansatz? Würdest Du uns noch ein paar Eckwerte zum Profil, Solarzellentyp und Geometrie des Seglers bekannt geben?
Gruß Robert
sehr schöner Ansatz - wohl gepufferter Ansatz? Würdest Du uns noch ein paar Eckwerte zum Profil, Solarzellentyp und Geometrie des Seglers bekannt geben?
Gruß Robert
Dotcom
User
Hallo Robert,
Modellname: Aereon 14C
Spannweite 1850mm, Länge 125mm.
Flächentiefe 180mm, Profil Drela AG38
Tragfläche in Rippenbauweise mit Holm CFK 8x8/6x6 Vierkantrohr, in der Mitte geteilt, V-Form ca 2 Grad, V-Verbinder in den Holmrohren. Beplankung Balsa 1mm unter den Zellen (siehe Bild).
Rumpf ist ein Balsa Kasten, Leitwerke Balsa 5mm flach, das ganze leider etwas schwer und hecklastig, ein F5L/ E-RES Rumpf mit Carbon Heck und verlängerter Nase wäre wohl besser.
Wenn ich wieder Zugriff auf einen Scanner habe kann ich die Konstruktionszeichnung hier einstellen aber würde bevorzugen erst mal zu fliegen und ein Urteil abzuwarten.
Zellen sind normale 14 Stück Sunpower C60, die muss ich noch löten. Geplant ist die in einem Schuss auf die Fläche zu kleben (Harz), 49er Glasgewebe drüber und Abreissgewebe und leicht anpressen mit FMT und MFI Stapeln (andere Zeitschriften gehen leider nicht Hahaha)
Antrieb A10-7L_4.4:1 mit RFM 10x17. ESC ein Turnigy BLHeli32 7A.
Diesen Antrieb bin ich mal in einem 2m F5L Segler geflogen an 2s650, das waren dann 7.5V und 5.2A und ist so leidlich gestiegen.
Habe nicht vor zu buffern, allenfalls zu Beginn ein separater Empfängerakku für die Nerven. MPPT wie gesagt ein Arduino Pro Micro, aber der ist noch völlig offen (also die Verpackung ist offen, mehr nicht).
Bastelgrüsse, Andy
Modellname: Aereon 14C
Spannweite 1850mm, Länge 125mm.
Flächentiefe 180mm, Profil Drela AG38
Tragfläche in Rippenbauweise mit Holm CFK 8x8/6x6 Vierkantrohr, in der Mitte geteilt, V-Form ca 2 Grad, V-Verbinder in den Holmrohren. Beplankung Balsa 1mm unter den Zellen (siehe Bild).
Rumpf ist ein Balsa Kasten, Leitwerke Balsa 5mm flach, das ganze leider etwas schwer und hecklastig, ein F5L/ E-RES Rumpf mit Carbon Heck und verlängerter Nase wäre wohl besser.
Wenn ich wieder Zugriff auf einen Scanner habe kann ich die Konstruktionszeichnung hier einstellen aber würde bevorzugen erst mal zu fliegen und ein Urteil abzuwarten.
Zellen sind normale 14 Stück Sunpower C60, die muss ich noch löten. Geplant ist die in einem Schuss auf die Fläche zu kleben (Harz), 49er Glasgewebe drüber und Abreissgewebe und leicht anpressen mit FMT und MFI Stapeln (andere Zeitschriften gehen leider nicht Hahaha)
Antrieb A10-7L_4.4:1 mit RFM 10x17. ESC ein Turnigy BLHeli32 7A.
Diesen Antrieb bin ich mal in einem 2m F5L Segler geflogen an 2s650, das waren dann 7.5V und 5.2A und ist so leidlich gestiegen.
Habe nicht vor zu buffern, allenfalls zu Beginn ein separater Empfängerakku für die Nerven. MPPT wie gesagt ein Arduino Pro Micro, aber der ist noch völlig offen (also die Verpackung ist offen, mehr nicht).
Bastelgrüsse, Andy
Dietrich_M
User
Um den Einfluss der V-Form grob abschätzen zu können, hatte ich mir mal ein kleines Exel-Sheet geschrieben (im Anhang).
Es zeigt die Leistung der Solarzellen in einem Kreisflug.
Kreisflug, weil es man ja nicht ewig weit weg fliegen kann und deshalb glaube ich die Annahme trift die Praxis am besten.
Gruß Dietrich
Es zeigt die Leistung der Solarzellen in einem Kreisflug.
Kreisflug, weil es man ja nicht ewig weit weg fliegen kann und deshalb glaube ich die Annahme trift die Praxis am besten.
Gruß Dietrich
Fliegerass1
User aktuell gesperrt
Dietrich_M
User
Die unterschiedliche Bestrahlung der beiden Flächenhälften wird in dem Exel-Sheet oben schon berücksichtigt.
Die Flächenhälfte mit der aktuell geringsten Leistung bestimmt dabei die Gesamtleistung.
Die Flächenhälfte mit der aktuell geringsten Leistung bestimmt dabei die Gesamtleistung.
Hi und Danke fürs Teilen!
So eine ähnliche Tabelle habe ich mir auch mal gebastelt - allerdings nicht über den Kreis sondern über den Sonnenstand.
Ich hatte dazu die Kennlinie der Zellen berücksichtigt um die Fehlstellung von Zellen zueinander und den damit verbundenen Verlust bei Serienschaltung (S) im Vergleich zu Parallelschaltung (P) zu bewerten - im Beispiel 6.5°.
Die Grundlage zur Modellierung der Kennlinie hatte ich hier her:
https://www.pv-engineering.de/fileadmin/user_upload/download/Allgemeines/pve-formelsammlung.pdf
Mein Excel-Tabelle ist leider nicht wirklich "vorzeigbar"
Schöne Grüße
Schaue mal hier: und dieses Gerät: https://genasun.eu/products/genasun-gv-10-lead-acid-12-volt-mppt
dr.tom
User
Ich meinte speziell gebautes mppt / esc wie hier nach der Suche ... das regelt auch die Motorleistung ... und ist billiger als ein großer Solar-MPPT allein
www.rc-network.de
Solarflieger
Kannst Du bitte noch einmal einen Link zu dem Baukastenmodell geben? Besten Dank u. mfG Robert R. Da gibt es noch keinen Link, ich bin grade dabei das erste zu bauen :) Gruesse Julian
