Leistung Aeronaut Luftschrauben

[matteusel]

Hallo,

ich komme gerade aus meinem Keller mit verschiedenen Messungen mit unterschiedlichen Luftschrauben. Ich hab jetzt das Luftschrauben-Leistungsdiagramm der Fa. Aeronaut vor mir liegen Leistungsdiagramm . Ich frage mich jetzt wie genau diese Daten sind. Hatt hierzu irgendjemand Erfahrungswerte? Desweiteren würde mich interessieren ob es hierzu (speziell zu den Aeronaut-Luftschrauben) eine Formel gibt mit der man die Werte berechnen kann

Matthias

[TurboSchroegi]

Hi !

Ich habe aus diesem Thread die Formel für den Standschub "geklaut" und modifiziert und daran angelehnt eine für n100 gebastelt. Hmmm.... Ich habe dann gegen die Geck Tabellen getestet und es geht schon. Zur Schätzung sollte es auf jeden Fall reichen.

Von hier noch ein paar Zusammenhänge für den Wirkungsgrad bei gegebenem H und D "abgeleitet" (via J !) und es geht für eine Abschätzung ganz gut.

Vielleicht hilft's Dir ja!

Grüße TurboSchroegi

[Gerd Giese]

Hi Matthias,
ich habe in Anlehnung an die n100W-Werte dieser Props eine endgültigen Fassung zur Überschlagerechnung in Exel geschrieben:
http://home.t-online.de/home/gegie/datenbank.htm
-> Prop: Schub - Leistung - Vortrieb

Zur "ersten" Überschlagsrechnung, die sogar erstaunlich genau ist, reichten die ermittelten Werte völlig aus.

@TurboSchroegi
Nur zur Info, die Formel ist falsch!
Pw = d^4*h*(n/1000)^3*1.2/248832
Der Durchmesser D der Luftschraube geht mit der 5. Potenz ein !!!
>hier<
Gruß
Gerd

[ 23. Oktober 2002, 09:22: Beitrag editiert von: gegie ]

[Heiko Mannertz]

Hallo Gerd,
was möchtest Du mit den Daten der Luftschrauben machen? Ich wollte ursprünglich mit einer Formel und den n100-Werten den Wirkungsgrad abschätzen.
Das ging aber offensichtlich daneben: n100-Werte, Wirkungsgradberechnung

Ich hab's dann quasi aufgegeben. Wenn man wüßte, daß die Kurven im Diagramm von Aeronaut alle wirklich gemessen wurde, dann könnte es helfen und man könnte die Leistung aus dem Diagramm ablesen.
Die Formeln hingegen, halte ich nicht für sinnvoll.
Bin gespannt, wie es hier weitergeht , hab' ja schließlich auch gemessen/vermessen. Nur was soll ich mit den Messungen anfangen, außer, daß ich die Wahl der richtigen Luftschraube gut hinbekomme?

Gruß
Heiko

[TurboSchroegi]

Original erstellt von gegie:
@TurboSchroegi
Nur zur Info, die Formel ist falsch!
Pw = d^4*h*(n/1000)^3*1.2/248832
Der Durchmesser D der Luftschraube geht mit der 5. Potenz ein !!!
>hier<
Gruß
Gerd

Hi gegie !

Danke! Ich hab mich schon gewundert warum die Varianz bei größeren Ds immer größer wird.

Wie sieht dann die richtige Formel aus ? Tausche 4 durch 5 ?

Danke nochmal

Grüße TurboSchroegi

[ 23. Oktober 2002, 13:49: Beitrag editiert von: TurboSchroegi ]

[Gerd Giese]

@Kembo:
Ich hatte eigentlich nur vor Funflyerbegeisterte - wie z.B. mich, einen SD geschädigten - ein Werkzeug zu geben, womit sie schnell abschätzen können ob's zum Hoovern reicht?

@TurboSchroegi
... JA ... und bedenke die Maßeinheiten -> Metrisch!!!

Gruß
Gerd

[ 23. Oktober 2002, 18:27: Beitrag editiert von: gegie ]

[haschenk]

Hallo zusammen,
ich will auch noch meinen besserwisserischen Senf dazugeben:

Bei einer Formel, die (neben den andern genannten Größen) nur pauschal die Steigung benötigt, muß die gelb-rote Warnlampe angehen. Was besagt: Die Ergebnisse sind nur als mehr oder weniger grobe Näherung anzusehen. Das wurde hier ja auch schon ausdrücklich gesagt.

In Wirklichkeit spielen da u.a. vor allem die Blattbreite, dann aber auch der Steigungsverlauf (die meisten Props haben keine konstante Steigung über dem Radius) und sogar die Definition der Steigung eine erhebliche Rolle. Allein durch die Blattbreite -genauer gesagt den Blattiefenverlauf über dem Radius- können Schub und Leistungsbedarf um den Faktor 1,5 differieren.

Ich habe "aus der Not heraus" (woher sichere Daten nehmen?) schon Ähnliches gemacht. War in FMT-Kolleg Nr.11/1991, und da habe ich den Begriff des "mittleren Modellpropellers" verwendet. Dazu habe ich einige wenige Messungen an Modellprops und Ähnliches ausgewertet und Diagramme erstellt, keine Formeln.

Bei dieser Auswertung hat sich gezeigt, daß die Ablagen der Realität zum "mittleren Prop" mehrheitlich bei etwa +/- 5% lagen, aber auch +/- 15% auftreten können.
Deshalb habe ich damals auch auf diese Fehlerspanne hingewiesen und dem entsprechenden Abschnitt die Überschrift "Ein etwas gewagter Versuch" gegeben.

Man kann darüber diskutieren, ob solche Formeln oder Diagramme sinnvoll sind. Ich habe mich damals dafür entschieden, daß sie -mit Verstand und kritisch eingesetzt- immer noch besser als garnichts sind.

Hat eigentlich schon jemand hinterfragt oder weiß, wie diese (Stand- !!!) Formeln entstanden sind ? Der prinzipielle Aufbau (Parameter, Potenzen) ist ja schon klar, aber Pw proportional H, Zahlenwerte ?

Grüße,
Helmut

[ 23. Oktober 2002, 19:22: Beitrag editiert von: haschenk ]

[matteusel]

Hallo gegie,

in der Formel die 4. Potenz gegen die 5. Potenz auszutauschen führt zu einer noch größeren Abweichung, sprich Fehler. Bei meinen Messungen mit verschiedenen LRK Motoren waren die durch die Formel ermittelten Wellenleistungen der Motoren immer über der elektrische Leistung des Motors. Juchhuuuuuu! D.h. der Wirkungsgrad war über 100 Prozent !!!! Wenn ich jetzt in der Formel die vierte gegen die fünfte Potenz tausche wirds noch schlimmer.

Wenn man mit den gemessenen Drehzahlen in das Aeronaut Diagramm geht wirds glaubhafter (Wirkungsgrad zwischen 75 u. 85 %). Deshalb suche ich nach einem Ansatz das Leistungsdiagramm von Aeronaut in eine Formel zu packen.

Ich hab gerade dein Luftschraubensheet entpackt und in mein Works geladen. Meine Güte das war ja eine Sauarbeit dieses Ding aufzustellen !!!

Könntest du vielleicht die einzelnen Spalten kurz erklären ?

Matthias

[ 23. Oktober 2002, 19:55: Beitrag editiert von: matteusel ]

[TurboSchroegi]

Hi Jungs !

Original erstellt von gegie:
[QB@TurboSchroegi
... JA ... und bedenke die Maßeinheiten -> Metrisch!!!
[/QB]

@Gerd:
Mensch! Das war eine rethorische Frage!
Ich habe deshalb so saublöd gefragt, weil ich mir Dein Excel-Sheet angesehen habe und die 5te Potenz
darin nicht finde.

Ach ja: Danke für den Tipp mit metrisch - hab schon drauf aufgepasst

@hschenk: Bei mir sind zwar keine farbigen Warnlampen angegangen, dafür konnte ich minutenlang den Bildschirm nicht merh sehen vor lauter Fragezeichen

Aber mir reicht's jetzt mal zur Abschätzung - wie Du schon sagtest: Mit Daten ist's nicht soweit her ....

Grüße + schönen Abend TurboSchroegi

[Gerd Giese]

Hi Leute,
bewertet bitte das Prop-Programm nicht über!
Es ist für mein PDA gedacht, für mich hinreichend genau und auf Aeronaut's CamCarbon abgestimmt, mit den APC konnte ich aber auch schon 5 Prop's bestätigen! (~10%)
Es soll wirklich nur esrte Aussagen zum Antrieb zu machen - mehr nicht!

Übrigens die Version 1.2 ist fertig und auf meiner Page zum Download. Jetzt mit den (hoffentlich) richtigen Einheiten!

Gruß
Gerd

[Ulrich Horn]

Moin,

wenn's interessiert, kann ich ein bisschen was zum Verständnis beisteuern, wie es zu solchen Formeln kommt.
Vor langer, langer Zeit hatte ich die Aufgabe, einen (damals noch seltenen) Windrotor zu berechnen. Physikalisch ist das diesem Thread direkt verwandt, denn es geht um die Funktion
Leistung = Leistung (Windgeschwindigkeit, Drehzahl)
Der Rotor wurde virtuell und finit in seine Einzelteile zerlegt und unter allen möglichen Umgebungsbedingungen aerodynamisch durchgerechnet.

Das Ergebnis war recht genau, d.h. die Fehlerklassen lagen im Bereich des sich z.B. bei höheren Drehzahlen gegenüber der starren Annahme verwindenden Rotorblatts.
Leider ist ein solches Ergebnis nur für den einzelnen Rotor anwendbar, denn die Auftriebs- Widerstandberechnung (Anstellwinkel etc.) basierte auf den Konstruktionsangaben der Blätter. Versuchte man, Formparameter (Steigungsfunktion, Blattiefenfunktion) einzusetzen, lieferte dies immer nur in kleinen Bereichen der Umgebungsparameter vernünftige Werte.

Mein Prof (der aus der Umwelt-/Energietechnik kam) hatte aber etwas anderes im Sinn. Er schrieb an einem Buch über die vielfältigen Möglichkeiten der Windenergie und wünschte sich vom Weihnachtsmann eine Formel, die obige Funktion in Abhängigkeit von nur wenigen Paramtern wie Durchmesser, Steigung möglichst genau darstellt.

Im folgenden war ich zwar nicht mehr beteiligt, wurde aber immer wieder einbezogen, und konnte so die Entstehung einer Formel bewundern.

Als Grundlage dienten die recht einfachen mehrdimensional projizierten Funktionen, zu denen zB auch Leistung = Leistung(Drehzahl) gehört. Diese Funktionen wurden durch Polynome möglichst niedriger Dimension approximiert, und man erhält dadurch Haupt- und Nebengrößen, denen man widerum physikalische Eigenschaften zuordnet, etwa in der art
Leistung ~ Radius^3 + Steigung^2 + Blattform
(Bitte nicht rechnen, das soll nur ein veranschaulichendes Beispiel sein)

Letztlich wurde dann tatsächlich eine Formel publiziert, die unter einer Menge Einschränkungen (bei mehr oder weniger gegebener Rotorgröße, Blattform, Steigung, Windgeschwindigkeit usw.) und der Einführung willkürlicher Konstanten tatsächlich in relativ einfacher Form die Berechnung der von einem Rotor zu erwartenden Leistung erlaubte.

Später habe ich dann in Publikationen wie (fiktiv) 'Windenergie für den Heimwerker' nochmals grob vereinfachte und angepasste Varianten dieser Formel gefunden, bei denen die Einschränkungen wohl aus Platzgründen weggelassen wurden. Und aus solchen Werken wird dann von 'berufenen' immer wieder zitiert, bis es sich um allgemein anerkanntes Allgemeingut handelt

Ich kann also haschenk nur zustimmen, auch vermeintlich gesicherte Formeln für Antriebsberechnungen immer nur kritisch und mit Verstand einzusetzen.
Es ist auch nicht amateurhaft, eigene Formeln zu entwickeln, oder vorhandene zu modifizieren, um gute Schätzungen zu bekommen.. solange man bedenkt, dass die Rechnung zur Messung passen muss, nicht umgekehrt

Grüße, Ulrich Horn

[haschenk]

Hi zusammen,

ich habe inzwischen auch 2 Formeln für Propeller im Stand zusammengebastelt.
Ihr könnt diese ja mal ausprobieren.

Sie lauten:
S = ( -0,787*H^2 + 2,917*H*D - 0,252*D^2)*n^2*D^2 / 29030
Pw = ( 1,206*H^2 + 0,194*H*D + 0,107*D^2)*n^3*D^3 / 1741940

Eingaben:
H = Steigung in [m]
D = Durchmesser in [m]
n = Drehzahl in [Upm]

Ergebnisse:
S = Schub in [N]
Pw = Antriebsleistung an Propellerwelle in [W]

Am besten macht man sich ein kleines EXCEL-Progrämmchen dafür.
Man kann sich bei der Eingabe der Formeln in den Rechner leicht vertun (Vorzeichen beachten!), deshalb Testwerte:
Für H = 0,1 [m], D = 0,2 [m], n = 7000 [Upm]
muß rauskommen
S = 2,73 [N], Pw = 31,9 [W]
Der Wert in der Klammer bei S muß sein : 0,04039
Der Wert in der Klammer bei Pw muß sein: 0,02022

Die Formel gilt für einen gedachten "durchschnittlichen" Propeller, also etwa (Graupner + Aeronaut + Robbe + APC + COX + NACA-Reports) / 6.

Die Genauigkeit kann deshalb nicht sehr groß sein, für Abschätzungen könnte sie genügen.
Mehrheitlich dürften die Fehler etwa bei 10% liegen, in einigen wenigen Fällen bis zu 5% und auch in wenigen Fällen bis zu 20%. Besser geht´s mit so einfachen Mitteln nicht.

Grüße
Helmut

[Heiko Mannertz]

Original erstellt von matteusel:
Wenn man mit den gemessenen Drehzahlen in das Aeronaut Diagramm geht wirds glaubhafter (Wirkungsgrad zwischen 75 u. 85 %). Deshalb suche ich nach einem Ansatz das Leistungsdiagramm von Aeronaut in eine Formel zu packen.

Hallo Matthias!
Genau sowas suche ich auch! Hab' mir allerdings noch keine weiteren Gedanken dazu gemacht...
Halt' uns bitte auf dem Laufenden! Immerhin scheint's mit der Ausgangsleistung und damit Wirkungsgradberechnung zu klappen, wenn man direkt aus dem Diagramm abliest

Gruß
Heiko

[Gerd Giese]

Letztlich wurde dann tatsächlich eine Formel publiziert, die unter einer Menge Einschränkungen (bei mehr oder weniger gegebener Rotorgröße, Blattform, Steigung, Windgeschwindigkeit usw.) und der Einführung willkürlicher Konstanten tatsächlich in relativ einfacher Form die Berechnung der von einem Rotor zu erwartenden Leistung erlaubte.

Für mich war es schon erstaunlich, wie genau die Formel mit den CamCarbon's von Dennis ist (???), ich kannte diese mit ihren Konstanten vorher noch nicht. Nur die hier schon verlinkten offiziellen Gleichungen waren mir geläufig.
1. http://www.czepa.at/flugmechanik.html
2. http://beadec1.ea.bs.dlr.de/Airfoils/index.htm
(Ihn hat's ja arg gebeutelt!)

Diese wiederum ergaben für mich immer ein zu ungenaues Ergebnis gegenüber der Praxis. (???)
Drum nicht weiter wundern, für mich ist das Exelprogrämmchen lediglich ein Ersthilfsmittel mit guten Resultaten - ihr solltete es genauso sehen!

Danke noch einmal an Dennis!

Gruß
Gerd

[ 24. Oktober 2002, 07:46: Beitrag editiert von: gegie ]

[Gerd Giese]

@Helmut:
Ich habe am Anfang vermutlich den gleichen Fehler mit meinem Taschenrechner gemacht, wie Du.
Drum auch mein "Schnellschuß" - Die Formel ist falsch!!!

Korrektur:
Pw = d^4*h*(n/1000)^3*1.2/248832
!!! Die Formel ist richtig !!!

Ich vermute, dass man nicht den Wert (n/1000)^3 vorher in einem Speicher abgelegt hat und dann die Formel ausrechnest! Mehrere Klammerebenen lösen auch das Problem. Macht man das nicht, wird das gesamte Zwischenergebnis,
bis zur Formel, mit dem Exponet "3" errechnet! [Pw=(d^4*h*(n/1000))^3....]
Glücklich, der einen Hewlett-Packard TR hat -> umgekehrte polnische Notation!

Rausgefunden habe ich, dass in den letzten Konstanten der Luftwert ρ (Rho) ~ 1,206 kg/m³ und die Umrechnung
Zoll/Metrisch mit drinstecken!
Im Gegensatz zu anderen Formeln mußt Du hier alles direkt in Zoll eingeben!!!

Gruß
Gerd

[ 26. Oktober 2002, 08:35: Beitrag editiert von: gegie ]