Einblatt-Luftschraube

Liebe Modellbaufreunde,

wer hat denn Erfahrung mit Einblattpropellern. Ich habe schon mit Begeisterung einen Thread im Forum dazu gelesen (bei dem leider die Zeichnungen für mich nicht dekodierbar sind) und gelernt, dass man nicht nur statisch auswuchten muss, sondern auch auf umlaufende Momente durch den einseitigen Vortrieb achten muss.

Entsprechend habe ich mir beiliegend skizzierte Konstruktion überlegt und möchte gerne wissen, ob jemand mal so etwas getestet hat (und was dabei rausgekommen ist).

Kurz erläutert ähnelt das einer Klappluftschraube, bei der ein Blatt im Mittelstück fixiert (nicht drehbar) ist und auf der anderen Seite ein Gewinde im Mittelstück geschnitten ist, so dass man zum Ausbalancieren das Gewicht raus und reinschrauben kann. Das Mittelstück ist etwas größer aufgebohrt als die Motorwelle es verlangen würde. Das Mittelstück ist durch einen Querbolzen (M3 Schraube) durch die Motorwelle so auf der Motorwelle befestigt, dass der ganze Propeller etwas vor und zurück kippen kann, aber eben nicht nach vorne weg. Damit sollten doch alle Momente neutralisiert sein. Wenn der Prop. statisch ordentlich gewuchtet ist, sollte so auch im dynamischen Betireb unabhängig von der Drehzahl nichts passieren. Richtig oder Falsch???



Gruß
Christoph
 
das gleiche wurde schon für klapplatten in den frühen 80iger jahren im MTB nr. 9 elektrosegelflugmodelle vom vth verlag auf seite 49 ausführlich beschrieben.

dieses heft ist immermal in ebay zu haben und enthält viel wissen, was heute leider schon wieder in vergessenheit geraten zu sein scheint.

ansonsten bauen die speedfesselflieger ihre gegengewichte aus wolfram fest in die nabe ein.
 
Zuletzt bearbeitet:
Erster Test einer Einblatt-Luftschraube

Erster Test einer Einblatt-Luftschraube

So, ich habe einmal einen ersten Prototypen erstellt. Das Ergebnis ist ermutigend.

Ich habe ein Standard-42mm-Mittelstück von einer Klappluftschraube mittig mit einer 3mm Querbohrung versehen, und mit einer M3-Schraube das Mittelstück auf der 8mm Aluwelle fixiert. Vorher bin ich noch mit dem 8mm-Bohrer etwas schräg durch das Loch für die Welle gegangen, so dass das Mittelstück auf der Welle etwas (auf der Prop-Seite) nach vorne kippen kann.

Dadurch soll ermöglicht werden, dass der Prop etwas nach vorne kippt, gerade soweit, bis das Gleichgewicht zwischen Fliehkraft und Vortrieb erreicht wird. Alle Umlaufmomente sollten so beseitigt sein.

Zum Auswuchten habe ich auf der anderen Seite eine M8-Schraube abgesägt und zurechtgefeilt, ebenfalls mit einem Querloch versehen und in das andere Ende des Mittelstücks geschraubt. Als Kontergewicht habe ich zwei 8mm-Muttern und ein paar Unterlegscheiben aus Blei verwendet, die letzte äußere Scheibe ist aus Stahl, damit nichts wegfliegen kann.

Der erste Test in der 650W Bohrmaschine, die allerdings nur 3000 U/min schafft, war gut. Obwohl ich nur ganz grob ausgewuchtet habe, war keine Unwucht beim in-der-Hand-laufen-lassen zu spüren.

Jetzt wird das Kontergewicht noch etwas verhübscht und genauer gewuchtet und dann muss ein Test an einem fetteren Motor bei 7000-8000U/min und gut 1kw zeigen, ob das Konzept so aufgeht.
Christoph
 

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Update zu Einblatt-Propeller

Update zu Einblatt-Propeller

Hallo zusammen,

ich hole mal diesen alten Thread wieder hervor, da ich jetzt nach 10 Jahren das Thema gerade noch einmal frisch angegangen bin...

Zunächst ging es darum, mit den Erfahrungen von damals ein Urmodell zu bauen. Dazu habe ich ein handelsübliches Klappluftschraubenblatt 16x 8 zum Einblatt-Propeller-Urmodell umgeforscht, wie man den folgenden Bildern entnehmen kann. ACHTUNG: NIEMALS auf diese Weise versuchen, direkt einen Einblattprop zu bauen. Es geht nur um ein URMODELL zur Erstellung einer GFK-Form, in der dann ein stabiler CFK-Prop laminiert werden soll!

zuerst musste das Klapp-Luftschraubenblatt in einem Knete-Bett Platz nehmen, damit der Anstellwinkel festgehalten wird. Dann wurde ein 6mm Alurohr an einem Ende platt gedrückt, in die Form einer Schraubenzieherklinge geschliffen und mit Mumpe (24h Harz und Baumwollflocken) in das Luftschraubenblatt eingeharzt:

20190206_220205.jpg

Nach dem Entfernen der bisherigen Blattwurzel und nach dem groben Verschleifen erhält man eine Art "Eis am Stiel".

20190207_122856.jpg

Ein 16mm Alurohr von 12mm Länge wurde als neue Nabe angefertigt, mit 6mm quer aufgebohrt, so dass das "Eis am Stiel" darin eingeharzt werden konnte. Dafür wurde noch einmal das Knete-Bett verwendet, um das Prop-Blatt mit der richtigen Steigung in der Nabe einzuharzen.

20190208_075024.jpg

Schließlich folgte noch eine weitere Querbohrung in 3mm durch die Nabe und ein grobes Verspachteln / Schleifen um die Nabe herum. Das 3mm Röhrchen ist ein Platzhalter für eine Schraube, die später quer durch die Antriebswelle geht (siehe alte Beiträge von 2008)

20190208_123302.jpg

Jetzt folgt noch ein bißchen Oberflächenbehandlung mit 2K Materialen, bis ein hübsches Urmodell zum Abformen vorliegt... Bilder folgen, wenn es soweit ist.


Viele Grüße
Christoph


PS: der Einblatt-Prop soll später in einem 14'' KTW nach dem Konzept von Alex_1977 (im Forum suchen) seine Arbeit verrichten. Ich habe selbiges KTW fräsen lassen und zusammengebaut - eine wirklich gute Konstruktion. Dies KTW soll dann 1:4 Segler (<5kg) nach Handstart mit vorbildähnlicher Steigrate (zur Abwechselung mal nicht senkrecht) auf Höhe bringen. Wir reden also über Leistungen unter 500W, Drehzahl ca. 6000U/min.

Entsprechend fällt auch der Prop eher zierlich aus. Er besteht dann später im Bereich des Blatts aus einer Schlichtlage 25g Glas, 2x 93g C Gewebe diagonal und ein paar wenigen (sechs) NF24 C Rovings. Die Gewichtseite des Props besteht dann später aus einem C-Roving gefüllten Alurohr (wie bei einer Flächensteckung in klein). Da wird dann ein Außengewinde drauf geschnitten, so dass das Gewicht beim Auswuchten hin und her geschraubt werden kann. In das 6mm Alurohr passen bei 4mm Innendurchmesser leicht die 6 (max. 8) Rovings, die dann jeweils seitlich an der Nabe vorbei bis in das Blatt laufen und dort abgestuft enden. Das Blatt könnte sogar teils hohl sein. Falls man etwas mehr Power will, kann man natürlich auch den Prop massiver bauen, z.B. das Blatt mit Rovings komplett füllen, statt Alu auf der Gewichtsseite ein Stahlröhrchen nehmen, oder die ganzen 6mm aus C-Rovings und darauf ein 8mm Röhrchen nachträglich (gut) festkleben usw.

Damit der Prop auf der Welle wie im Ur-Beitrag gezeigt hin- und herschwenken kann, muss natürlich die 6mm Bohrung in der Nabe nach dem Prop-Laminieren zum Langloch aufgefeilt werden. Da man natürlich nicht die Rovings in der Nabe anfeilen sollte, kommt beim Laminieren einfach ein 8mm Röhrchen auf den Wellendummy, dann kann man nachträglich dieses 8mm Röhrchen wegfeilen ohne die Rovings zu beschädigen...
 

ruvy

User
Abgesehen davon, das manche Sachen für manche Menschen technisch interessant sind - ;) - wo genau soll ein Vorteil gegenüber einer herkömmlichen Luftschraube liegen?

lg, Rudi
 
Ich hab in den 80ern auch mit Einblatt-LS experimentiert, angeregt durch das genannte MTB Heft. Schließlich bin ich an dem Phänomen der Wasseraufnahme in den damaligen Kunststoff-Props gescheitert. War der Einblattprop endlich wunderbar gewuchtet, hat sich das Wetter geändert und die Unwucht war wieder da. Nachgewuchtet, Wetteränderung, Unwucht da usw...

Vielleicht ist das ja heute mit CFK-Props kein Problem mehr, damals habe ich die Segel irgendwann gestrichen.
 
@Rudi: es geht mir um Wirkungsgrad und kleineren KTW-Ausschnitt im Rumpf. Natürlich könnte man das auch alles fertig kaufen. Das fände ich allerdings zu langweilig, ist halt Hobby. Man sollte auch nicht glauben ein Eigenbau-KTW wäre erheblich preiswerter als ein käufliches...

@Jonas: mit welchen Materialen hast Du in den 80ern dabei gearbeitet? Hast Du noch das o.a. MTB-Heft und kannst mir die Seite kopieren? Würde mich mal interessieren.

Gruß
Christoph
 

ruvy

User
Danke für die Info!

Wobei sich mir noch nicht ganz erschließt, wie man Platz sparen kann .. der "verbleibende" Löffel muss ja auch einfahren :rolleyes:

lg & viel Spaß noch bei Deinem Projekt!

Rudi
 
Formenbau

Formenbau

so, jetzt ist es weiter gegangen, hier ein paar Bilder...


Urmodell mit Grundierwachs gewachst und in Plastillin auf einer beschichteten Spanplatte eingebettet. Für den 6mm Bolzen in der Nabe wurde auf der Ständerbohrmaschine ein senkrechtes Loch in einen 16mm hohen Holzklotz gebohrt, der auf die Spanplatte aufgeklebt wurde. Vor dem Abformen alles mit PVA lackiert.

20190217_161429.jpg



und nach dem Abformen und Auskratzen des Plastillins...

20190221_103546.jpg



und hier das fertige Förmchen (nach dem ersten Bau eines Prototypen, noch ungereinigt)

20190224_113440.jpg



und der erste Prototyp...

20190224_113450.jpg



Lessons learned:

- das passgenaue Zuschneiden des Gewebes nach Schablone nach dem Tränken zwischen 2x Folie hat sehr gut funktioniert, leider habe ich aber nicht alle Luftblasen vollständig herausbekommen, beim nächsten Mal besser andrücken

- in der Blattspitze ist nur 1 Lage 93g C, das ist grenzwertig, beim Biegen beult das, das Blatt muss also mind. einen Holm aus den NF24 Rovings bis in die Spitze bekommen

- das nachträgliche Schneiden eines Aussengewindes kriege ich nicht hin, beim nächsten Mal wird erst das Gewinde geschnitten (und mit Wachs geschützt)


Jetzt muss der Prototyp erst einmal zeigen, ob das Konzept insgesamt aufgeht (auswuchten mit aufgeklebtem Blei und Test in der Werkstatt bei moderater Motorleistung)

Gruß
Christoph
 
Testlauf erfolgreich

Testlauf erfolgreich

So, der Test des Prototypen war erfolgreich. Der Prop wiegt ohne Ausgleichsgewicht 12g. Mangels Aussengewinde auf dem Aluröhrchen musste ich das Ausgleichsgewicht von 15g Blei provisorisch befestigen. Erster Versuch mit Tape gab schon bei unterer Drehzahl auf. Dann habe ich einen 6mm Stellring fest drauf geschraubt und das Blei noch zusätzlich mit Tape gesichert. Damit hat es bis 7000Umin gehalten... (aber das ist natürlich nur für erste Tests im Keller mit großem Sicherheitsabstand so machbar).
Gruß
Christoph
 

s.nase

User
Letztlich wirst du den Prop aber nur auf einem sehr schmalen Drehzahlband optimal ausgewuchtet bekommen, da das Gegengewicht auf anderen(schmaleren) Radien rotiert als die Gewichte vom Flügel.
 
Hallo s.nase,

die Physik sagt etwas anderes, schau Dir mal die Formel für Zentripetalkraft genau an.

Auf Wikipedia findet man die Formel F = m * w² * r. Im angestrebten Kräftegleichgewicht gilt: m1 x w² x r1 = m2 x w² x r2. Die Winkelgeschindigkeit ist unabhängig vom Radius, kann auf beiden Seiten gekürzt werden, bleibt m1 x r1 = m2 x r2, also nur Masse mal Radius muss auf beiden Seiten gleich sein. Auswuchten ist unabhängig von der Drehzahl.

Gruß
Christoph
 
Letztlich wirst du den Prop aber nur auf einem sehr schmalen Drehzahlband optimal ausgewuchtet bekommen, da das Gegengewicht auf anderen(schmaleren) Radien rotiert als die Gewichte vom Flügel.

Die Gewichtsverteilung wird nicht das Problem werden , aber der nur einseitig vorhandene Vortrieb und Widerstand.
 
Ergebnisse...

Ergebnisse...

Hallo zusammen,

das umlaufende Moment durch die etwa in Blattmitte angreifende Vortriebskraft habe ich dadurch eleminiert, dass der Prop nicht fest auf der Nabe sitzt, sondern etwas nach vorne pendeln kann. Die Propnabe ist dazu schräg aufgefeilt (ich habe beim Laminieren als erstes ein 8mm Röhrchen als Dummy auf den Wellendummy gesteckt, so dass das spätere Feilen nur diesen Dummy, nicht aber die Rovings beschädigt). Quer durch die Propnabe geht eine M2 Schraube durch die Aluwelle, so dass sich der Prop leicht nach vorn bewegen kann (an der Blattspitze ca. 3cm). Der Prop richtet sich dann im Kräftegleichgewicht zwischen Fliehkraft und Vortriebskraft so weit nach vorne aus, dass das Umlauf-Moment entfällt. Die Grundlagen dazu sind auch in dem Ur-Thread von vor 10 Jahren schon beschrieben.

Hier noch ein Bild zu dem ersten brauchbaren Prop:

20190304_140951.jpg

Der Aufbau ist dabei folgender

Propellerblatt-Laminat pro Seite:
50g Glas
80g Biax Kohle
80g UD Kohle

Füllung:
6 Rovings von dem Alurohr, auf das das Gewicht kommt bis ins Blatt (abgestuft)
Mumpe, um den Innenraum zu füllen

Der Prop fühlt sich in der Hand ausreichend torsionssteif an, ist noch biege-elastisch und hat alle Probeläufe bisher bestanden. Der kommt jetzt in den Flugversuch.

Das Gewicht wollte ich ja zunächst auf ein Gewinde aufbringen, welches ich auf das Alurörchen schneide. Das klappt nicht (ich bin dazu zu ungeschickt). Also habe ich den Prop so lange mit kleinen Bleistückchen / Tape ausgewuchtet, bis ich das notwendige Gewicht und dessen Position kannte. Dann habe ich aus einem sauberen Stück Walzblei ein "schönes" Kontergewicht um das Aluröhrchen gewickelt und an der Nahtstelle verlötet. Dann einmal auf der Ständerbohrmaschine am äußeren Ende quer durch alles mit 2mm durchgebohrt und einen 2mm Drahtstift eingesteckt und festgelötet. Damit ist das Gewicht noch leicht wackelig, aber kann nicht mehr wegfliegen. Abschließend habe ich alles noch mit C Rovings umwickelt und noch für die Oberfläche ein Stück Glasschlauch drauf gezogen. Das Ergebnis nach dem Nass-Schliff seht ihr in dem Foto. Vielleicht wird er jetzt noch lackiert. Der Prop wiegt so 45g, wobei gut 30g auf das Kontergewicht entfallen.

So weit so gut, das Auswuchten ist kein Hexenwerk, man muss sich aber etwas Mühe geben. Ein guter Test ist es nach dem statischen Auswuchten den Prop bei verschiedenen Drehzahlen im KTW laufen zu lassen, und dabei am KTW-Mast "den Puls zu fühlen".

Viele Grüße
Christoph

PS: ggü. einem Zweiblatt-Prop spare ich jetzt ca. 14cm Rumpfausschnitt bei einem 16" Prop.
 
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