Fantriebwerksthread zur Anregung und gemeinsamen Ideenfindung

M

Miniflyer-nd

User
Hab ich mir gedacht....

Ich muss mal schauen wie die belastungen so in etwa rauskommen, die aus dem bauch raus abzuschätzen ist (ohne täglich mit beschaufelung zu tun zu haben) nahezu unmöglich.
Vielleicht reicht auch eine reine UD-anwendung. Diese wäre von der Fertigung her absolut optimal (keine fieselei im feuerzeugmaßstab), da man die fasern einfach aus der Form rausstehen lassen kann, und später im beschaufelten zustand in einer spannung überschleift.....somit hat man gleich als nebeneffekt einen perfekten rundlauf.

Werd mir mal ein paar gedanken machen :-)

Gruß
Hank
 
S

Spunki

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Weiter so Jungs!

Weiter so Jungs!

Eine überschlagsmäßige Berechnung bzw. Abschätzung sollte im 1. Schritt lediglich als Grundlage für die prinzipielle Machbarkeit ausreichend sein ...

Aber selbst wenn die dann ein großzügiges "go" ergibt wird man um endgültige und verbindliche Resultate zu erhalten vermutlich nicht um Bruchversuche herumkommen ...

Aber ich sehe das alles trotzdem nicht so eng, meist wird nämlich nur halb so heiß gegessen wie gekocht, bin daher sehr zuversichtlich dass Ihr das schafft!


Grüße Spunki
 
M

Miniflyer-nd

User
Johannes:
einige "eckdaten" die ich noch brauche zum überschlagen: frontfläche der Schaufel, Anstellwinkel beim Auslegungspunkt, Fandurchmesser, Betriebsdrehzahl, voraussichtliche Schubleistung des Fans ohne Kerntriebwerk. Ca-werte aufgrund deiner gewählten profilierung reichen erst mal aus.
Radialkräfte werden nach erster Überschlagung kein Faktor, Sicherheiten je nach Ausführung (UD/Gelege/Temperung) zwischen 30 und 70 bei 50000rpm und nem 140er Fan (einfach mal grob was angenommen). Auslegung wird sich also hauptsächlich auf Biegung, Schub und Torsion richten.....

Gruß
Hank
 
F

Falcon-Jet

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Noch nicht zufrieden...

Noch nicht zufrieden...

Hallo Zusammen... Kann mal wieder nur einen Entwurf zeigen weil ich einfach noch nicht zufrieden bin damit.
Möchte gerne die XLS-Tabelle posten aber wie mach ich das? (Spunki, weisst bestimmt Bescheid da Du das auch schon gemacht hast..)

Bin mir nicht sicher, ob es sich für diesen Anwendungsfall überhaupt interessant ist, eine homogene Strömungsgeschwindigkeit über die gesamte Schaufellänge zu erreichen.

Einerseits wird wie bei den grossen modernen in Zentrumsnähe die Luft "scharf" umgelenkt zwecks höherer vorverdichtung/beschleunigung, da die Luft in dem Bereich ohnehin fast nur durch das Kerntriebwerk geht (Bei uns bei gescheiter Luftführung auch)

Wenn man die Winkel des FJ44 anschaut, ist da mit Sicherheit nicht an jedem Durchmesser dieselbe Luftgeschwindigkeit vorzufinden.

Die Frage ist jetzt nur, wo anfangen; wir haben keine Referenz und Experimente sollten wegen der Kosten/Zeitfrage im CAD bleiben. Was meint ihr?

Die Winkel bei meinen Entwürfen sind nach einem Beispiel eines Axiallüfters gerechnet, der Unterschied ist auf den ersten Blick nicht so gross zum Fan.


Schöne Grüsse

Johannes
 

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Spunki

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kaum Erfahrungsberichte ...

kaum Erfahrungsberichte ...

Stimmt Johannes, deswegen würde ich mich bei der Fan-Auslegung im 1. Schritt an Bewährtes anlehnen, sprich an leistungsstarke und erprobte Impeller der 120mm-Klasse ...

Dein Fan-Durchmesser wär ja nicht viel größer (150mm oder?) und ich befürchte dass so viele Schaufeln bei diesen kleinen Dimensionen außer einer tollen Optik nicht viel bringen ...

Daniel Schübeler wär da bestimmt der ideale Ansprechpartner ...

Ideal wär natürlich auch wenn man den Fan dann noch auf das Kerntriebwerk anpassen könnte, z.B. durch Runterschleifen des Durchmessers oder gar verstellbare Schaufelwinkel, festigkeitsmäßig aber kaum realisierbar, oder?

Nur mal so zum Nachdenken ...


Grüße Spunki

PS: zum Downloaden Deines Excel-Files musst Du es vorher auf einem "Webspace" hochladen ...
 
brosi

brosi

User
moin,
wir haben mal kurz etwas gebrainstormt... sinnvoll wäre die Auslegung des Läufers auf ca. 220mm Durchmesser. Drehzahl so um 20.000 rpm. Die Flügel brauchen kein Gewebe, alles komplett UD. Fußpunktbefestigung nicht mit Schwalbenschwanz, sondern UD als Schlaufe um einen Stift. Die Flügel lassen sich dann mit einem gescheiten Aufwand produzieren. Anzahl der Schaufeln so ca. 6-8 Stück. eine engere Beschaufelung denke ich führt bei diesen Drehzahlen zu straker Verwirbelung im Fußpunkt. Bei den älteren eng bestückten Impellern (Bauer, etc.) war es ähnlich.
Gruß
brosi
 
S

Spunki

User
verstellbare Schaufelwinkel ...

verstellbare Schaufelwinkel ...

Hallo brosi

Umwickelter Stift als Fußpunkt find ich gut, ein abgeschnittener Cr/Va/Mo-Schraubendreher sollte das festigkeitsmäßig locker wegstecken ...

Wie würde dann die Befestigung in der Nabe aussehen?, hmmm, könnts mir sogar wie folgt vorstellen, grobes Schema:

attachment.php


Durch Verdrehen der beiden Nabenteile gegeneinander (anschließend Schrauben natürlich wieder Festknallen) ließe sich der Schaufelwinkel dann sogar in einem gewissen Bereich verstellen bzw. an das Kerntriebwerk anpassen ...


Grüße Spunki
 

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Miniflyer-nd

User
Man könnte an dieser stelle die Anstellung steuerbar, in abhängigkeit der abgastemperatur machen. So wird beim beschleunigen das Kerntriebwerk entlastet (läuft schnell hoch), und im konstantlauf das maximum an leistung abgenommen was das Triebwerk verträgt :-)
Nur eine gespinnige idee am rande......
 
S

Spunki

User
Klar könnte man Hank, eine automatische Fan-Regelung sogar! :)

Aber vorerst, falls es sich mit den "Kugeln" nicht ausgeht (z.B. punktuelle Flächenpressung zu hoch) dann könnte man auch zwei zylindrische "Scheiben" vorsehen in denen der Bolzen "schwimmt", siehe Skizze, Ansicht von oben auf die (hier nicht eingezeichnete) Schaufel ...

attachment.php


Wie auch immer, hier bleibt noch genug Raum für weitere Ideen und Auslegungen der Nabe, ob nun fix oder verstellbar ...


Grüße Spunki
 

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brosi

brosi

User
gute Idee :) aber bevor man ein dutzend Schraubendreher vernichtet würde ich dann doch den guten alten Passstift vorziehen, bis der auf Scherung seinen dienst quittiert braucht es ein wenig....

gruß
brosi
 
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Spunki

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Schraubendreher ...

Schraubendreher ...

Klar brosi, Passstift reicht natürlich auch ;)

Die Lösung 2 (die mit den "Scheiben") müsste man kinematisch allerdings nochmals überdenken, hmmm, ich fürchte das Ganze klemmt dann, ginge also wenn dann vermutlich doch nur mit "Kugelköpfen" ...

Oder welche (variable) Nabenbefestigung schwebt Dir denn vor?, bei "fixen" Schaufeln besteht halt immer die Gefahr einer "Fehlanpassung" bzw. wär kaum Raum für Experimente über, lediglich event. nur über Schaufelanzahl und/oder Fan-Durchmesser, deshalb wär ein variabler Winkel auch noch vorteilhaft (Feinanpassung) ...


Danke und Grüße

Spunki
 
M

Miniflyer-nd

User
Mal so ein argument für den guten alten schwalbenschwanz: Die Nabe wird auf einem Teileapperat gemacht und per fräskopf immer im gleichen winkel eingesetzt. Da die Schaufeln auch alle aus einer Form kommen, wird es zu kaum nachweisbaren winkelversätzen zwischen den blättern kommen. Das kann bei einer anderen auslegung kritisch werden.
Gruß
Hank.

PS: bei Faserschaufeln sollte man den Aspekt der Aufladung noch kritischer betrachten. Bei dem Engländer kam es trotz geerdeter Nabe zum Funkenflug, da die Spannungsdifferenz nicht über die Schaufel abfliessen konnte. Tricks mit Graphit u.Ä. brachten da eine gewisse besserung. Hier wäre eine leichtmetallschaufel u.U. auch in betracht zu ziehen.....
 
F

Falcon-Jet

User
Hi Leute,


Also mit verstellbaren Schaufeln kommen wir bei diesen Belastungen nicht weit...
Falls wir den Fan nicht selber machen schliesse ich mich Hank's Lösung mit dem Schwalbenschwanzfräsen an.

Das Rad nicht zweimal erfinden; wie wärs mit einer fertigen Rotoreinheit eines bestehenden Fans?

So beispielsweise der DS-94-DIA 3-ph von Schübeler (Danke für den Tipp Andreas!) Der hat 120mm Aussendurchmesser, kann bereits elektrisch 95N Schub erreichen und ist Wirkungsgradmässig anderen überlegen.
Mit Ausnutzen von Festigkeitsreserven oder eventuell als Vorlage zur Entwicklung einer Verstärkten Version könnte der Rotor sicherlich noch höher als 38'000u/min gefahren werden.

Wie Du schon sagst Andreas, die Optik passt nicht so, aber für ein effizientes Mantelstromtriebwerk muss man beim Modell wohl ein bisschen Umdenken. Vielleicht lässt sich mit einem schönen Gehäuse bzw. Integration des Kerntriebwerks was gut machen.


Gruß
Johannes
 
Q

Quaxpilot

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also nu mal langsam...

also nu mal langsam...

Hallo Freunde,

also ist ja ganz nett die Fanverstellungsidee, aber nun mal eins nach dem nächsten.
Wäre es nicht sinnvoll zunächst die nicht verstellbare Variante auszuprobieren? Danach dann auch die verstellbare... und macht die verstellung hinsichtlich wirkungsgrad überhaupt in solchen kleinen massstäben Sinn?

Und wo sind wir jetzt aktuell eigentlich? Gilt jetzt AFT oder?...?
Bitte mal ne Zusammenfassung als Zwischenstand.
(->Und die 3d daten?)

Gruss Thorsten
 
S

Spunki

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Guten Morgen Jungs

@Johannes

Genau, schließ Dich einfach mal mit Daniel kurz, der kann Dir bestimmt behilflich sein ...

Eines aber bitte bedenken, generell, der "Sound" wird sich vermutlich von "Turbine" wieder Richtung "Haarföhn" verschieben ;)


Grüße Spunki
 
M

Miniflyer-nd

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Johannes,

120m Fan halte ich für in keinster weise sinnvoll. Schau mal, das Kerntriebwerk selbst steht schon mit nem 110er Querschnitt im Raum. Gehen wir von einer leichten beschleunigung an der Querschnittsverjüngung aus, so fährt der Fan ein Bypassverhältniss von gerade mal 0,2:1
So als anlehnung: die ersten echten Turbofans haben vernünftige Ergebnisse erst ab ca 1:1 erzielt, und befinden sich heutzutage im Bereich von 2:1.

Wenn ich die daten so überfliege dann denke ich ist für ein KJ-basierendes Triebwerk (und das wird es, bei ner Förderleistung von 0,22kg/s beim "großen" verdichter...) ein 160mm Fan bei ca 30000-35000rpm sowohl strömungstechnisch als auch vom bypass her eine vernünftige dimensionierung. Kräftetechnisch kommen wir weder mit alu-hochfest noch mit kohle in kritische bereiche und haben gute reserven bei den Schaufeln.
Standschub KÖNNTEN die 30kg knacken....

Gruß
Hank
 
brosi

brosi

User
Miniflyer-nd schrieb:
Mal so ein argument für den guten alten schwalbenschwanz: Die Nabe wird auf einem Teileapperat gemacht und per fräskopf immer im gleichen winkel eingesetzt. Da die Schaufeln auch alle aus einer Form kommen, wird es zu kaum nachweisbaren winkelversätzen zwischen den blättern kommen. Das kann bei einer anderen auslegung kritisch werden.
Gruß
Hank.
QUOTE]

moin,
Schwalbenschwanz ist bei Faserschaufeln in dieser GRöße eine zu große Fummelei. zudem werden sämtliche Kräfte des Blattes auf flächenpressung umgewandelt, ergo kann hier bei CfK Spiel erntstehen was zu einer Anstreifung der Blätter führen kann. Bei der Faserschlaufe ist das Problem nicht so ausgeprägt.

Ich denke man sollte hier auch über rationelle Fertigung nachdenken. Wenn ich mal mir vorstelle das mind. 10 Leute hier so ein Din haben wollen macht das so zwichen 80 und 120 Schaufeln... die wollen erst mal kostengünstig gefertigt werden...

Gruß
brosi
Zum Vergrößern anklicken....
 
M

Miniflyer-nd

User
brosi schrieb:
moin,
Schwalbenschwanz ist bei Faserschaufeln in dieser GRöße eine zu große Fummelei. zudem werden sämtliche Kräfte des Blattes auf flächenpressung umgewandelt, ergo kann hier bei CfK Spiel erntstehen was zu einer Anstreifung der Blätter führen kann. Bei der Faserschlaufe ist das Problem nicht so ausgeprägt.

Ich denke man sollte hier auch über rationelle Fertigung nachdenken. Wenn ich mal mir vorstelle das mind. 10 Leute hier so ein Din haben wollen macht das so zwichen 80 und 120 Schaufeln... die wollen erst mal kostengünstig gefertigt werden...

Gruß
brosi
Zum Vergrößern anklicken....

Von der CFK schaufel bin ich eh nicht so begeistert, aus besagtem Grund der Aufladung. Wir kaufen uns damit ein bekanntes problem ein, und stehen genauso vor der lösungsproblematik des Herrn der seit 1 1/2 jahren daran rumtüftelt ohne weiter zu kommen.
Alu hochfest löst diese Probleme bereits im Ansatz, da hier die Ladung über die Welle und Lager (bei 30k kann man industrielager mit stahlkugeln verwenden) aufs gehäuse abfließen kann, und dies einfach mit einem kabel an einen durchs flugzeug laufenden Masse-bus geklemmt wird.
Mit einer 4-achs maschine ist die Fertigung der schaufeln auch nicht umständlicher als die schaufeln einzeln zu legen.... und die kosten sind dann auch nicht viel höher bezogen auf die doch "geringe" stückzahl von sagen wir mal 150 schaufeln....
Gruß
Hank
 
S

Spunki

User
"Gesenkschmieden"

"Gesenkschmieden"

Was spricht eigentlich dagegen die Schaufeln aus geeignetem Alu kalt/warm im Gesenk zu pressen/schmieden?

Es müsste dann lediglich ein Gesenk aus Stahl angefertigt (gefräst) werden und eine entsprechende "Presse" mit genügend "Punch" zur Verfügung stehen ...

Damit wär die Stückzahl (und Reproduzierbarkeit) kein Problem mehr oder?


Danke und Grüße

Spunki
 
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