Fantriebwerksthread zur Anregung und gemeinsamen Ideenfindung

lese auch noch mit

lese auch noch mit

Hallo lese auch noch interessiert mit. Also ich hatte ja schon vorgeschlagen eine bereits fertig konstruierte Kj66 o.ä. als basis zu nehmen (warte immer noch auf das zugesagte 3-d modell) und dann nach und nach umkonstruieren.
Also mal her mit einem modell...

Gruss Thorsten

Moin,
das ist ja eigentlich das schoene am CAD, es laesst sich alles relativ schnell aendern, wenn es denn richtig aufgebaut ist. Ein Modell zu erstellen lernt man eigentlich recht schnell, die Philosophie zur Aenderungsfreundlichkeit braucht einige Erfahrung. Und wenn man es dann halt nochmal neu aufbaut, das übt ;-)
Zum Thema Rollen, ich will hier natuerlich niemandem vorgreifen, könnte ich mir vorstellen, bei gegebener Wellenleistung und ungefaehrem Querschnitt und Aussendurchmesser den Fan zu rechnen und die Profilberechnung bei 10,30,...,90% der Schaufelhöhe mit konstanter Arbeit über der Schaufelhöhe auszulegen. (mit Inzidenzien (Zuströmwinkelabweichung)und Deviationen (Abströmwinkelabweichung) sowie natürlich auch den nachgeschalteten Stator) Auch bei der Schaufelherstellung, falls in GFK /Kohle könnte ich mich beteiligen. Ich kann mir vorstellen die einzelnen Schaufel seperat zu fertigen und dann ausgewählt auf eine Nabe zu setzen. Dreh- Fraes-maschine ist leider nicht vorhanden.

Johannes hat Recht, der Verdichter ist das eigentlich erste Teil, alles andere ist der Rattenschwanz der dahinter kommt. Der Fan kommt eigentlich ganz am Ende der Berechnung.

Wenn ich dem Baby hier ein bischen auf die Welt helfen kann, würde ich das gerne tun. Die Verteilung von einer kleinen Menge Triebwerke steht bei mir im Hintergrund, ich denke es muss sowieso erst mal einen Prototypen geben, dann vieleicht einen 2ten, und mal sehn.....

Gruss Matzito

Hi Matzito,


Feine Sache, wenn Du den Fan berechnen könntest, vielen Dank! Meine Rechnungen waren allesamt auf Basis von Axiallüfter-Kalkulationen entstanden, wegen der viel längeren Schaufeln erhältst Du sicher realitätsnähere Daten.

Beim Stator wiederum könnte man sich überlegen, ihn aus CFK auszuführen mit einem Aluminiumflansch, damits auch schön ans restliche Gehäuse passt.

Maxon Motor hat leider abgesagt, das Getriebe halte diese Belastungen nicht aus. Die Frage nach der Zeitbeständigkeit blieb aber offen (ich erkundige mich..)... Naja, 52mm Durchmesser ist halt schon recht klein, wir wollen ja keine Zähne ausschlagen.

Bleibt eigentlich nur noch der Keilriementrieb oder ein Planetengetriebe-Eigenbau zur Wahl.
Hätte auch schon n paar Ideen zu. Bei ersterem brauchen wir wohl nicht mehr als 2 Riemen, weil die Untersetzung höchstens 3:1 beträgt aber die Welle wieder in die Mitte muss.

Interessant wäre - vorallem günstiger wegen der dynamischen Kräfte - ein Planeten-Eigenbaugetriebe. So stelle ich mir vor, in der Nabe des Fans einen Innenkranz anzubringen und mit 3 feststehenden Sonnen direkt auf die N2-Welle zu gehen... Einige Fertigware gibt es recht günstig auf www.maedler.de

Mein CAD-Programm verfügt über einen sogenannten Komponenten Konfigurator wo ich Keilriemen berechnen lassen kann. Vorspannkraft etc. wird gleich berechnet... Das Resultat wird dann sogleich als 3D-Objekt erstellt.

Gruß
Johannes

Stand der Dinge

Stand der Dinge

Bitte mal kurz noch mal ne Zusammenfassung :

Mein stand jetzt
Zwei Wellen Triebwerk
Fan Durchmesser?
Untersetzungsgetriebe wie viel untersetzen? Verbauort?


Gruss Thorsten

Hallo Johannes,
habt Ihr denn schon eine ungefaehre Wellenleitung, die in den Fan gehen soll?
Und erste Annahmen fuer Innen und Aussendurchmesser?
Er soll ja auch einen Teil der Triebwerksluft liefern, da waere noch das Bypassverhaeltnis interessant, aber erst mal die Eingangsleistung und die Durchmesser, wobei der Aussendurchmesser vom Querschnitt getrieben wird, basierend auf dem realisierbaren Innendurchmesser (möglichst klein, damit es nicht so gross baut).
Gruss
Matze

140er-150er Fan und 50er Kern wären annehmbar denke ich. Passen in die meissten (größeren) mühlen noch rein, und ist doch groß genug um vernünftig beschaufeln zu können

Ist das nicht evtl ein bischen klein? habe mir auch noch mal die Bilder oben angesehen, eine KJ66 haette 110 er Aussendurchmesser, da sollte der Fan vielleicht so zwischen 200 und 300 liegen, be nach Bypass. Wenn man sich die Verhaeltnisse bei der Blaeserturbine auf gtba ansieht, und von einem KJ66er Kern ausgeht sind es bestimmt 250 aussen. Klar das Verhaeltnis aus Ri und Ra darf auch nicht kritisch werden.
Und wieviel KW Wellenleistung koennten in den Fan als Antriebsleistung reinfliessen? 3-4?
Gruss Matze

Hallo zusammen...

mir ist da etwas unklar bei dem was ihr vorhabt.

Es soll ein Zweiwellentriebwerk werden, oder?
Wozu soll dann das Getriebe sein?

@matze
Ursprünglich war ja ein 120er angedacht wie ich mitgelesen hab....da hab ich die selben Bedenken wie du geäussert....
Das problem ist: wo willst du einen 200er Fan einbauen? Da bleibt nur noch Norbert Rauch oder Peter Michel :-).
Ein 150er Fan ergibt beim 110er Brenner einen Bypass von 1,85:1, was schon halbwegs vernünftig ist....160 wäre 2,11:1
Was anderes ist vernünftig (fast) nirgends einbaubar. Daher plädiere ich für 150mm bei KJ Kern.

@Sebastian:
Die zweite welle muss recht dünn werden, sie läuft ja in der ersten. Dadurch kann es wenig drehmoment übertragen. Um dennoch viel leistung zu bekommen, muss die drehzahl hoch. Ergo: hochdrehendes N2 system, und dann nötiges Drehmoment bzw humane drehzahlen durch getriebe umsetzen. Ist zwar mit getriebeverlusten behaftet und kostet extra aufwand, aber sonst bekommt man die torsionsmomente nicht in den griff....
Gruß
Hank

Hi,

Wenn ich das jetzt richtig verstehe, soll es wie folgt werden...

Es sollen wie bei den großen Triebwerken zwei Wellen eingesetzt werden, N1 - Niederdruck-Welle, N2 - Hochdruck-Welle.
Die N1 Welle wird von einer Niederdruckturbine angetrieben.
Der Fan wird nicht mit N1 Drehzahl laufen, sondern durch ein Übersetzungsgetriebe zwischen Fan und N1 Welle höher drehen.
Habe ich das richtig verstanden?

Mir war es einfach unklar wozu ihr ein Getriebe bei einem Zweiwellen-TW haben wollt. Allerdingst würde ich denken das man durch ein hochwertiges Wellenmaterial auch die Torsion in den Griff bekommen würde. Werde mal morgen auf der Arbeit nachschauen aus welchem Material unsere N1 Wellen sind, denn diese sind auch verhälnissmäßig klein im Durchmesser im Gegensatz zum Fan.

Hi Sebastian,

korrekt! Wo arbeitest Du denn bzw. an welchen Motoren?

Wenn man einen direkt angetriebenen Fan verwendet, muss folglich die Turbine so gross sein dass sie genug Drehmoment aufbringt. Somit kann auch der Fan nicht beliebig gross gewählt werden und ist somit auf kleine Bypassverhältnisse beschränkt.

Das Bypassverhältnis bedeutet doch das Verhältnis zwischen Luftmasse im Kaltbereich und Luftmasse durch das Kerntriebwerk. Haben wir also ein Bypassverhältnis von 6:1 muss durch den Fan 6 mal mehr Luft strömen, bei zb vom Verdichter gegebenem Durchsatz von 0,26kg/s sind das 1,56kg/s beim Fan.

Klar, dass wir einen möglichst kleinen Fan haben wollen, folglich müssen die Endwinkel im Fan (möglichst) steil ausfallen, aber ohne dass die Strömung abreisst.

Wir waren der Meinung dass wir zuerst eine grosse Version bauen und die "Serie" dann evtl. auf 50mm Verdichter verkleinern. Für normale Anwendungen ist die grosse definitiv zu gross und zu schwer... Aber Hank möchte sein im Bau befindliches Modell zu Verfügung stellen, ich hoffe diesbezüglich müssen wir uns nicht sorgen

Matzito, ich schätze die verfügbare Leistung incl. Getriebeverlust auf mindestens 10kW. Kommt halt stark auf den Verdichter an aber bei den hier vorgestellten Hochleistungsverdichter wirds eher mehr!


Für die grosse sollte der Fan schon 200mm Durchmesser haben, je nach (erreichbarem) Bypassverhältnis? Dieses sollte möglichst hoch liegen, trotz kleinem Fan. Sonst bringt uns - wie Tom schon sagte - die ganze Technik bezüglich Effizienz nicht wirklich viel.

Gruß
Johannes

Hi Johannes,

ich arbeite bei der MTU in Hannover, hauptsächlich habe ich mit Triebwerk des Typs V2500 oder aber wie paar Seiten vorher schonmal geschrieben mit dem Neubau des PW6000 zu tun.
Das stimmt das die Turbine recht groß wäre wenn der Fan direkt angetrieben wird. Diese würde sich verkleinern, wenn man sie z.B. zweistufig baut. Ich weis jedoch nicht wie groß der bauliche Aufwand in dieser kleinen Größe ist.
Irgendwie kann ich mich mit dem Gedanken einen Getriebes in einem solchen Triebwerk nicht anfreunden ;-) .

Ouh, silly me. Konnt mir wohl Deinen Namen nicht merken. Sorry

Wenn Du dich mit dem Getriebe der Großen anfreunden kannst, dann auch mit unserem

Die Idee einer 2-stufigen ND-Turbine ist allerdings interessant. Eventuell, aus Gewichtsgründen (niedrigere Temperaturen und Fliehkräfte liessen es zu) könnten die ND-Turbinen aus Titan gefertigt werden?!
Die getriebelose Version bedingt halt, dass dann die Turbinenräder nicht in ihrem optimalen Bereich arbeiten, das gilt auch für den Fan.

Ein Düsen-Kumpel hat mir vor kurzem eine gefräste Titanturbine gezeigt, war erstaunt wie leicht das Ganze ist.

Gruß
Johannes

Hi,

bei unseren großen brauch ich mich nicht mit einem Getriebe anfreunden...jedefalls nicht zwischen Fan und N1 Welle.
Hier ist nur ein Getriebe für den Antrieb der Pumpen usw. vorhanden.

Ob Titan bei der NDT ausreicht weis ich leider nicht, bin nicht so der Materialspezialist, aber diese Frage lässt sich klären.
Der Fan sowie die NDT muss in diesem Fall mit dem bestmöglichn Wirkungsgrad an das Kerntriebwerk angespasst werden.

Bei beiden Varianten könnte sich jedoch auch ein anderes Problem noch einschleichen. Kompressorpumpen... Grob gesagt, das der Fan zuviel Luft in den Kopressor drück und somit der Druck im Kompressoreintritt ansteigt. Wird der Druck zu hoch strömt die Luft plötzlich nicht durch den Kompressor nach Hinten sondern nach Vorne und wechselt die Strömungsrichtung in hohen Frquenzen.
Weis allerdingst nicht ob dieses Problem in den Modell-Größen vielleicht zu vernachlässigen ist.

Donnerwetter, 10 KW und dann 150 aussen, da wird ja jeder Impeller neidisch. Quasi ein Reversibel-Adiabat-Tetratherm-Verdichter.
Na schaue mir am WE mal die Zahlen an.
Hank Du hast Post ;-)))



Schoenes Wochenende
Matzito

Skizze zu den genannten Abmessungen:

Matze: das ganze muss man natürlich über ne entsprechende beschaufelung "abfangen". Deswegen plädiere ich ja auch für eine recht dichte beschaufelung, sonst können wir die ganze energie nie umsetzen....
Ich hab mal ne 2D skizze maßstabsgetreu angehangen, dann sieht man die lufteinteilung sauberer (vor allem bypass-technisch). Innen vermutlich ne ziemlich krasse steigung wenn man mit einberechnet das der verdicher autark schon ne menge saugt....andererseits hat man so ne kleine vorverdichtung marke achsial-radial. Halt nicht so viel zwecks pumpen, aber das lässt sich ja rechnerisch ermitteln und wieder über steigung steuern....

Danke für die mail, werds mir am wochenende mal geben und auf die originalprofile hinfrisieren :-)

Gruß
hank

Hübsche Daten Leute


@Sebastian: habs mir ja halbe gedacht - aber wusste ned richtig dass selbst so grosse Triebwerke getriebelos effizient sein können, und das ist ja heutzutage wohl der grösste Wunsch...

Bez. Pumpen; wir müssen wohl die Fan-Lieferleistung im Bereich des Kerntriebwerks berücksichtigen und das Verdichterleitsystem entsprechend anpassen...
Oder anders; wir blasen Luft ab. (diese könnte ja theoretisch dann noch weiterverwertet werden..!?)

@matzito, für die Grosse Version müssten es scho 180mm Aussendurchmesser sein, meinst nicht?

@Hank mit welchem Programm hast Du die Skizze gemacht?

Gruß
Johannes

Schau mir das am WE mal an.

@ Hank, es duerfen aber auch nicht zu viele Schaufeln sein, die verengen naemlich den Querschnitt und bringen eine dann eine Abweichung zur Rechnung, ueberlege mir mal eine sinnvolle Teilung.

@ Johannes, 180 finde ich gut, denn innen ist auch nicht der meisste platz und füer ein vernünftiges Nabenverhaeltnis und dann noch genug Platz fuer die Schaufefüße.

Die Schaufeln sollten ja tunlichst einzeln einsetzbar sein, oder seht ihr das anders?

Matzito

Hallo zusammen,

habe vorhin mit der Firma iCASOD gesprochen. Sie werden uns wahrscheinlich bei der Verdichterradauslegung und bei der Programmierung behilflich sein. Es sollten jetzt mal die wichtigsten Parameter dafür definiert werden. Also Durchsatz, Druckverhältniss, max. Drehzahl, Drehrichtung, Nabendurchmesser usw. Wenn jemand mal eine Zusammenstellung macht würde ich die Daten dann an iCASOD weiterleiten. Möglicherweise kommt auf diese Art ein genau auf unsere Bedürfnisse maßgeschneidertes Verdichterrad zustande. Bin allerdings ab morgen im Ski-Urlaub, würde also eine Woche dauern.

Gruß
Gunnar