Einblattpropeller

@ Dix

Du hast etwas entscheidendes übersehen. Die Vortriebskraft wirkt während eines Umlaufs mal links, mal rechts (oben, unten und dazwischen natürlich auch :D ). Dieser wechselde Kraftangriff dreht (tordiert) den ganzen Ausleger (Turm oder wie auch immer das Ding nun heist), und bei Resonanz zerfetzt es ihn.

@ Wolfgang

Da deine Geometrie (einmal eingestellt) fest steht, bekommst Du nur gleichgewicht wenn bei bestimmten Drehzahlen auch immer bestimmter Schub herrscht. Sonst - siehe einen Absatz höher. Meine Lösung ist Schubunabhängig.
 

Dix

User
@sky:

Die Torsion kann man mit entsprechender Bausweise in den Griff kriegen.

Die Steifigkeit muß mindestens so hoch sein, daß die Resonanzfrequenz weit über der Anregung (=Drehzahl) liegt.

Das sollte leicht berechenbar sein für nen Ingenieur, wie sich einige hier im Forum rumtreiben (Ich selber bin noch nicht so weit.)

Man kann auch den Lastwechsel sicher etwas entspannen, indem die Steigung flacher und die Drehzahl erhöht wird. Damit ist der oszillierende Schub nächer an der idealflächeigen Verteilung.
 

Dix

User
Kurze Suche im WWW hat ergeben:

Der Einblattprop ist nicht nötig, bleibt aber interessant:

www.airenergy.de
c14.jpg


[ 15. Februar 2005, 11:35: Beitrag editiert von: Dix ]
 
Das sollte leicht berechenbar sein für nen Ingenieur...
Danke für die Blumen, ich hab den Wink verstanden. :cool:

(Feder-)Steifigkeit für ein Rohr ausrechnen ist ja noch einfach. Schwieriger sind schon die Trägheiten (Massenverteilungen) von Motor, Prop, ... Mag sein, das man das denn auch genau so bauen kann, aber die Belastung aller Lager (Klappmechanismus, Abtriebswelle) bleibt. Also warum nicht gleich auf die Momente verzichten? Finde ich irgendwie cleverer.
 

FamZim

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Hallo erst einmal,
Ich weiss nicht ob Sie es schon wussten, aber es gibt noch eine Kraft die Euch Ärger macht!!!
Und das ist das Drehmoment des Antriebs !
Das erzeugt ein umlaufendes Moment bei Einblattprops, welches je nach Drehmoment wechselt.Bei Windmilling = „0“ und bei max. Schub gleich maximale Unwucht .
Da kann man soviel Wuchten wie man will ,es ist „Variabel“.
Man kann es nur kontrollieren, wenn der Prop sich nach dem Drehmoment ändern kann!
Ich wollte schon 1980 in meiner HE 219 automatiche Verstellpropeller einbauen,habe aber bis heute noch nichts verwirklicht.
Verstellpropeller schon - (P 61 Aspach 2004) - aber nichts automatisches!
Aber neue Ideen habe ich mitlerweile.
Ich würde gerne mit entwickeln, denn der Wirkungsgrad der Props ist wirklich das Letzte.
Akkus und Motoren über 80% für xxx Euro und der Prop verballert meist über 50% davon.
Warum macht „Man(n)“sich da nicht mehr Mühe.
Die will man im 5er Pack für 20 Euro kaufen, ha ha ist eigentlich ein Witz, aber das schwächste Glied in der Kette!
Ich könnte meine Überlegungen über „Automatisch“ mal ausführlicher darlegen.
Bis dahin grüsst Euch
Aloys
 
Hallo
@Aloys,
bei der Sache mit dem Drehmoment kann ich dir nicht ganz volgen. Das Drehmoment geht doch durch die Motorachse und dürfte dadurch keine Unwucht erzeugen, auch wenn es variabel ist, es ist ja nicht einseitig. Was ich aber bis jetzt nicht berücksichtigt habe ist der asymmetrische Drehimpuls.
Deine Ideeen zum Thema Automatischer Verstellpropeller würden mich sehr interessieren, nur denke ich wäre besser dafür einen eigenen Thred aufzumachen.
@Dirk.: Dein Beitrag mit dem "nach unten klapppropeller" ist sehr interessant und läd zum weiterdenken ein. Wenn´s mit dem Einblatt nicht hinhaut werde ich evtl. darauf zurück kommen.
@ all: vielen Dank für eure zahlreichen Antworten, ihr habt mir wirklich sehr geholfen. Bitte entschuldigt die langen Zeiten zwischen meiner Antworten, aber ich hatte nicht immer Zugang zum Internett.
So jetzt gehe ich dann aber endgültig in die Praxis über und starte einen neuen Versuch.
Gruß, Hannes
 

FamZim

User
Hallo Johannes
Das Drehmoment vom Motor kommt natürlich mitten durch die Achse wirkt sich aber nur auf eine Seite aus. Nur das eine Blatt übernimmt das Drehmoment,das Gegengewicht fährt nur Karussel!Wenn man an einem Bohrer eine Schneide und die
Spitze abschleift, hat man einen Bohrer, der wie ein Einblattprop arbeitet.Versuch einmal mit "sowas" zu bohren. Durch den kleinen Radius wirkt es sehr Extrem, verdeutlicht die Sache aber auf einfache Weise.
Gruß Aloys

Gehirnschmalz verwenden oder ist die Erde doch eine Scheibe?
 
Hallo,
ein neuer Versuch:
1109088777.jpg


1109088877.jpg

Das Gegengewicht besteht aus einem Messingstück und viel Klebeband zur Feinwuchtung. Zunächst wurde der Prop grob statisch gewuchtet. Darauf habe ich in der Bohrmaschine solang Klebeband um das Gewicht geklebt bis die Vibrationen immer geringer wurden. Ganz ist das zwar noch nicht gelungen, aber der anschließende Versuch mit dem späteren Antrieb verlief ganz gut ( Vibrationen waren noch da aber lange nicht mehr so stark wie beim festgesetzten Klappprop. Bei ca 6000 Upm floßen 23 Ampere und ca 15 V. Ach ja, der Prop hatte vorher mal 3 Blätter (eines steckt immer noch im Acker...) und die Maße 18*10.
@Aloys:
Wieso soll nur das Blatt ein Drehmoment in der Motorachse haben? das Ausgleichsgewicht hat auch einen Abstand zur Drehachse und eine Gewichtskraft. Dein Beispiel mit dem einschneidigen Bohrer verdeutlicht den einseitigen Schub eines Einblattprops. Wie man dem begegnen könnte hat Skywalkair beschrieben. Wegen der Einfachheit möchte ich dieses Problem zunächst aussen vor lassen.
Gruß, Hannes

[ 22. Februar 2005, 17:51: Beitrag editiert von: Johannes Wiesner ]
 

FamZim

User
Hallo Ihr Einblättrigen

Da ich an den Reaktionen feststellen muß, daß offenbar niemand erkennt was gemeint ist mit dem umlaufenden Drehmoment, mache ich noch einen Versuch es aufzuklären.
Nehmen wir an wir sitzen im Flieger, hinter Antrieb und normalem Propeller. Das rechte Blatt wird mit Drehmoment nach unten gedreht, erzeugt dabei den Schub der uns nach vorne zieht und wird die Antriebsachse nach oben hebeln wollen, weil jede Kraft eine Gegenkraft erzeugt!! Das linke Blatt wird mit Drehmoment nach oben gedreht, erzeugt dabei den Schub der uns nach vorne zieht, und wird die Antriebsachse nach unten hebeln wollen, denn auch diese Kraft erzeugt eine Gegenkraft. Somit wird die Antriebsachse von diesen Kräften verschont da sie im Gleichgewicht sind.
Also:
Der Schub ist im Gleichgewicht, die Zentrifugalkräfte sind es und der Antrieb läuft rund.
Beim Einblattprop sieht es etwas anders aus, wie schon festgestellt wurde.
Das Blatt benötigt ein Gegengewicht um die Zentrifugalkräfte auszugleichen. Das ist leicht mit einem Gegengewicht zu lösen. Schwieriger ist es schon den Schub, der einseitig und sich im Kreise drehend angreift, zu kompensieren. Das ist auch zu lösen, wenn man dem Blatt gestattet sich etwas nach vorne (in Flugrichtung) zu lehnen, denn die Masseträgheit hält es relativ gerade. Dabei sollte der Drehpunkt für dieses Ausweichmanöver möglichst dicht an der Antriebsachse liegen. Noch besser und aufwendiger ist eine Kardanische Aufhängung um nur eine Achse, die das Gegengewicht dann nach hinten schwenkt!!
Aber was ist mit dem Drehmoment welches das nun nur noch eine Blatt antreibt???
Siehe oben:
Blatt nach unten - hebelt den Antrieb nach oben -, Blatt unten nach links –hebelt den Antrieb nach rechts -, Blatt wieder nach oben drehen –und der Antrieb wird nach unten gedrückt werden -, danach oben nach rechts – der Antrieb weicht nach links aus usw!!!
Ihr glaubt das gibt es nicht, dann möchte ich von Euch wissen wieso ein Auto fährt??
Da heisst es Rad unten nach hinten drehen, gleich Auto nach vorne fahren. Rad blockieren
(bremsen), gleich Auto stoppen.
Bei unserem Prop geht es natürlich im Kreis und deswegen rüttelt der Antrieb etwas!
Noch ein Beispiel; jemand, oder besser jefrau, rührt mit dem Mixer in einer Schüssel irgendetwas um, und bleibt mit dem gerät schön in der Mitte. Da läuft alles harmonisch schön im Kreis. Kommt er aber an denRand wird die Sache sehr unruhig, denn es wird durch „schlagen“ an die Schüsselwand einseitig eine Kraft vom Drehmoment übertragen, und die Gegenkraft stösst das Rührgerät Richtung Mitte der Schüssel zurück!
Noch ein Beispiel mit Propeller:
Ein Modellflieger will seinen störrischen Verbrenner mit der Hand anschmeißen, und dreht mit dem geschützten Finger auf der rechten Seite nach oben. Dabei wird er das ganze Modell bei Fehlzündungen anheben, denn die Gegenkraft wirkt sich nach oben aus während das Blatt nach unten gegen den Finger hält.
Diese Kräfte wirken immer im Rechten Winkel zur Blattstellung, das Drehmoment 90° voraus, und die daraus resultierende Gegenkraft entspechent 90° hinter dem Blatt hinterher.
Und diese Kraft ist das Problem!!
Ich hoffe wenigstens einer der Ingenìeure versteht die Sachlage.

Anschließend noch ein Rechenbeispiel zur Ermittlung dieser Kraft:
Erst einmahl benötige ich das Drehmoment des Antriebs.
Der hat bei 15V und 23A =345 W Motoreingangsleistung.
Die Wellenleistung ist bei 80% Wirkungsgrad dann 276 W oder 27,6 mkg.
Bei 6000U/min macht er genau 100 U/sek.
Hätte er ein Drehmoment von 1 cm/rkg würde er; 1 cm Radius = 2 cm Durchmesser; pro U (=2x Pi ) = 6,28 cm/kg abgeben und bei 100 U/sek dann eben 628 cm/kg oder 6,28 m/kg.
Da der Motor aber 27,6 m/kg leistet macht er das mit 27,6 : 6,28 = etwa 4,4 cm/kg Drehmoment.
Da bei Props an jedem Durchmesser andere Geschwindigkeiten herrschen, rechnet man alle Flächen und deren Belastungen, im Mittel, bei 70 % Durchmesser.
Das sind bei einer 18 Zolllatte dann ein Radius von 16 cm und da wirkt sich die Kraft aus. Sie ist dann 4,4 cm/kg : 16 cm = knapp 0,3 kg groß und damit zwar die Geringste aber am Schwierigsten zu kompensierende Kraft an der Antriebswelle.
Wenn von vorne die Antriebswelle und das Blatt mit einem Stroboskop angeblitzt wird, kann man, eine sichtbare Zentrierung auf der Welle vorausgesetzt, das Abweichen der Welle um
90 ° gegenüber dem Blatt erkennen!
Um dieses auszugleichen ist es erforderlich einen Teil des Gegengewichtes in die entgegengesetzte Richtung des Drehmomentes, aber Drehmomentabhängig auszuschwenken.
Das müsste auch automatisch erfolgen.

Dazu laß ich mir unter „Verstellpropeller“ dann noch etwas einfallen!

Wenn mir bis hier jemand folgen kann, würde es mich schon interessieren.
Bis dahin grüßt Aloys.

Gehirnschmalz verwenden oder ist die Erde doch eine Scheibe??
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach zusammen,

Alloy, Hannes hat schon Recht, kuck Dir mein letztes Bild an und betrachte die genaue Drehmomentverteilung des Axial versetzten Gegengewichtes.

Trotzdem, Hanes, wuerd ich mich ueber einen Erfahrungsbericht freuen, wenn Du das Gegengewicht mal axial nach hinten versetzt. Iss ja jetzt einfach: entsprechend zusaetzliche Bohrungen hinein.

Gruss, Wolfgang
 

PS

User
Hallo Aloys,

habe den Fred mit Interesse verfolgt, insbesondere finde ich Deine Ausführungen schlüssig.
Wegen Verfahrenstechnik sind meine Kenntnisse in Kinematik und Dynamik ein wenig verschüttet.
Dei Hinweis den Propeller kardanisch zu lagern dürfte für einen Feinmechaniker wohl kein Problem bedeuten.
Die Schwierigkeit die Kraft aus dem Drehmoment zu begegnen durch Vor/Nach-eilung des Gegengewichtes könnte man doch durch Einstellung auf einen bestimmten Betriebszustand ( teilweise ) lösen und die restliche Vibrationen anderweitig mildern ( Motorlagerung ).
Da ein Freund gerade einen Einziehantrieb entwickelt wäre er an einem Einblattpropeller sehr interessiert um die Länge der Klappen ca. 40% zu verringern.
Ich sehe den weiteren Erkentnissen und Entwicklungen mit Spannung entgegen.

Gruss Peter
 

FamZim

User
Hallo Peter und Interessierte

mit einem Ausgleich von 50 bis 70 % ist der Sache bestimmt schon gedient.
Um das zu Bewerkstelligen schlage ich vor in das Gegengewicht eine Querbohrung mit Gewinde M 5 oder 6 anzubringen und zwar in Richtung der Propellerkreisfläche. Da hinein kommt eine Gewindestange die 1cm länger,als der Durchmesser des Gewichtes ist. So wird der Prop dann ausgewuchtet!! Danach dreht man diesen Gewindestifft ein bis zwei mm gegen die Drehrichtung des Props heraus, so das das längere Ende "hinterherdreht", und macht dann Versuche um das beste Ergebnis zu finden! Ist der Antrieb immer noch unruhig, noch ein bischen weiter heraus drehen bis "man" zufrieden ist. Ich nehme an das 5mm schon ausreichen werden. danach diesen Stift mit etwas Kleber "sichern"!!

Die Kardanische Aufhängung zum umlaufenden
Schubausgleich würde ich nicht Quer in höhe der Antriebswelle sondern auf der Blattseite etwa 10 mm versetzt anbringen, dann kann eine durchgehende Achse dafür verwendet werden! eine 1 mm Gummischeibe einseitig als Anschlag müßte genug Spielraum zum kippen geben, und der Prop

klappert ohne Antrieb nicht hin und her!!
 
Hallo,
@ Aloys: Dankie für deinen sehr ausführlichen Beitrag. Wo es noch hakt: Man braucht eine Kraft um das Propellerblatt zu drehen, alles klar, nur ich brauche doch auch eine Kraft um das Gegengewicht zu drehen. wenn der Propeller statisch gewuchtet ist müssen sich die beiden Momente, die sich aus den Kräften ergeben aufheben.?
dein Vorschlag mit dem Gewindestift ist eine Möglichkeit zur Feinwuchtung, oder? sorry für die löde Frage.
@Wolfgang: Die Versetzung des Gwichts nach hinten kommt als nächstes. Eine überschlagsrechnung hat gerade ergeben, dass man das Gwicht ca 5cm nach hinten versetzen müsste um den asymmetrischen Schub zu kompensieren. Schau mer mal die Idee ist gut. Theoretisch müste man ja einen Btriebspunkt erwischen wo sich die beiden Momente aufheben, wenn man mit der Versetzung nicht vollkommen daneben liegt.
Schöne Grüße,
Hnnes
 

FamZim

User
Hallo Hannes

Man braucht eine Kraft um das Propellerblatt zu drehen, dafür ist die Antriebsleistung!!
Das Gegengewicht muß beim einschalten nur einmal beschleunigt werden, für die Drehzahlerhaltung ist möglicherweise 1 bis 2% schon ausreichent.

Mit dem Gewindestifft soll nicht der Schub sondern das Drehmoment ausgeglichen werden!

Zum versetzen des Gewichtes nach hinten ist 5 cm wohl ein Druckfehler, das ist ja fast hinter dem Motor!?!

Gruß Aloys

Gehirnschmalz verwenden oder ist die Erde docheine Scheibe??
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach zusammen,

das wuerd ich auch mal unterstellen...

Original erstellt von FamZim:

Zum versetzen des Gewichtes nach hinten ist 5 cm wohl ein Druckfehler, das ist ja fast hinter dem Motor!?!
Hannes, was "wiegt" denn das Gegengewicht (aeh, Masse), wie gross ist der Schub bei welcher Drehzahl, und wo nimmst Du den Druckpunkt entlang der Propspannweite an???

Gruss, Wolfgang
 
Hallo,
Asche auf mein Haupt. Es kommen natürlich 5.6mm raus. Danke Aloys und Wolfgang. Zur Strafe hab ich jatzt alles vorgerechnet ( hoffentlich ohne Fehler )
Als Druckpunkt für den Propellerschub hab ich 1\6 des Durchmessers(18 Zoll = 45,7 cm) genommen, der Schub waren 500N Die Ausgleichsmasse 100g, Drehzahl 5000, Radius des Ausgleichsgewichts 25mm
Aus Schub und Druckpunkt ergibt sich das auszugleichende Moment: M1= 500*0,0762 = 38,1Nm
Zentripetalkraft des Gewichts: Fz = m*w*w*r
Winkelgeschwindigkeit w = 2*pi/T =
T= 60s/5000 = 0,012 s
w = 523,6 * 1/s
Fz = 685,4 N
Zum Momentausgleich muss gelten : Fz*h = M1
dies bedeutet: h = M1/ Fz = 0,0557m = 5,6mm.
Machts gut,
Hannes
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach Hannes, wenn ich schon zu spaeter Stunde riskiere. meinen Stuss zu verbreiten, dann auch zu Dir:

Original erstellt von Johannes Wiesner:

Asche auf mein Haupt. Es kommen natürlich 5.6mm raus. Danke Aloys und Wolfgang. Zur Strafe hab ich jatzt alles vorgerechnet ( hoffentlich ohne Fehler )
ich hab das jetzt nicht nachgerechnet, aber das hoert sich schon mal serioes an (ausser das Deine angegebene Drehzahl keine Einheit hat, weshalb ich mal SI vermute (1/s). ;)

Ich denke mal, dass Du damit mal Deinen Pruefstand in Betrieb nehmen kannst..

;) Wolfgang
 

Andreas Maier

Moderator
Teammitglied
was passiert wenn die blattspitze der ls in
den schallbereich kommt?
-hier werden ja die ls-werte sehr schlecht.
bei 2-blatt steigt man dann auf 3blatt mit
kleinerem durchmesser um.
kleinerer durchmesser = geringere umfangsgeschwindigkeit.
auch bei kraftflug mit niederer drehzahl
sind breite blätter oder 3,4,blatt ls
von vorteil(mann kann ja den prop nicht
größer machen wie die spannweite des
fluggerätes.außer helikopter)

gruß andreas
 
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