Grote vs kleine spoed voor zwever prop

bdoets

bdoets

Vriend van modelbouwforum.nl
Forum veteraan
Op een zwever wordt altijd gekozen voor een grote, langzaam draaiende prop. Op snellere toestellen vaker een kleinere, snel draaiende prop.
Maar waarom eigenlijk?
Ik zou me kunnen voorstellen dat een snel draaiende prop met kleine spoed aerodynamisch hetzelfde effect heeft als een langzame met grote spoed.
Wie legt het me uit?
 
gewoon even een simpele brainstorm, is het niet zo dat we de tipsnelheid ongeveer hetzelfde willen houden op een groot vliegtuig en een klein vliegtuig, en dat de spoed verder alleen als functie heeft om de trekkracht/snelheid te bepalen?
 
Grof gezegd: de diameter bepaalt de trekkracht van de propeller, de spoed bepaalt de maximale snelheid die behaalt kan worden.

Dan gaan we iets genuanceerder.
De diameter van de propeller bepaalt in grote mate de maximale trekkracht die een propeller kan leveren (spoed heeft ook invloed, komt zo). Hoe groter de prop, hoe meer trekkracht hij levert. Een vergroting van bijvoorbeeld 5 naar 6 inch levert bij gelijk toerental geen trekkrachtvergroting van 6/5 (20% meer trekkracht), maar de trekkracht neemt meer dan 20% toe. Dit omdat de buitenste inch van de bladen harder draait dan alles wat daarbinnen valt, dus het buitenste stuk van de bladen (wat je erbij gekregen hebt) levert meer lift van het binnenste stuk.
Een grote prop heeft een hoger rendement dan een kleine prop, dat heeft te maken met geinduceerde weerstand van de bladen. Net als bij een vleugel is het efficienter om veel lucht een klein beetje te versnellen (vleugel met hoge slankheid / prop met grote diameter) dan om een klein beetje lucht heel veel te versnellen (vleugel met lage slankheid / diameter met kleine diameter).

De luchtsnelheid die een stukje propellerblad voelt is altijd samengesteld uit 2 vectoren: snelheid door de rotatie van de prop (is afhankelijk van toerental en afstand van het stukje dat je bekijkt tot de propelleras) en snelheid door de vliegsnelheid (alleen afhankelijk van vliegsnelheid). Als de propeller sneller gaat draaien neemt de totale snelheid van het blad toe, bij gelijkblijvende vliegsnelheid neemt de invalshoek ook toe (alleen bij vliegsnelheid 0 blijft de invalshoek gelijk). Toenemende snelheid en toenemende invalshoek leveren beide meer lift op, dus de propeller gaat meer trekkracht leveren.
Als de vliegsnelheid toeneemt bij gelijkblijvend toerental neemt de lokale snelheid op het propellerblad iets toe, maar de invalshoek neemt af. Door die afnemende invalshoek neemt de lift van het blad af, dus de trekkracht wordt minder. Hoe sneller je gaat vliegen, hoe kleiner de trekkracht wordt. Bij een bepaalde combinatie van toerental en snelheid wordt de trekkracht 0. Ook als je volgas vliegt houdt de trekkracht van de propeller op bij het bereiken van een bepaalde vliegsnelheid.

De spoed is een maat voor de 'instelhoek' van de propellerbladen. Een prop met een grote spoed heeft bij een gegeven toerental en vliegsnelheid een grotere invalshoek dan een prop met kleine spoed. Hij zal dus meer trekkracht leveren. Verder blijft een prop met grote spoed tot een hogere snelheid trekkracht leveren dan een prop met kleine spoed. Je kan dus met een propeller met hoge spoed sneller vliegen dan met een propeller met kleine spoed.

Samenvatting:
- grote diameter geeft meer trekkracht, kleine diameter geeft minder trekkracht (trekkracht neemt meer dan lineair toe met de diameter)
- grote spoed geeft veel trekkracht, kleine spoed geeft weinig trekkracht (stationaire trekkracht is ongeveer recht evenredig met de spoed)
- grote spoed zorgt dat trekkracht blijft bestaan tot hoge snelheden, bij kleine spoed houdt de trekkracht bij lagere snelheden al op

Waarom op een zwever een grote prop? Max snelheid is niet zo van belang, maar je wilt wel steil klimmen om snel op hoogte te zijn. Grote prop met weinig spoed geeft veel trekkracht, al is het niet bij hele hoge vliegsnelheid. Bij een zwever wordt vaak een motor met laag kv gekozen, die kan een grotere prop draaien dan eenzelfde motor met hoog kv.
3D kist: zelfde verhaal, je wilt veel trekkracht, max snelheid is ondergeschikt, dus grote prop met relatief weinig spoed.
Op een speedmodel wil je heel snel vliegen, dus hoogtoerige motor en propeller met veel spoed. Grote prop kan niet omdat je de motor dan gaat overbelasten.
Wel eens gekeken bij de F5B jongens? Die draaien hele grote props met veel spoed, maar daar moet dan ook veeeeel vermogen in worden gestopt.
 
Dankjewel Raymond, dat covert het behoorlijk goed zou ik zeggen!
 
Hoe weet je wanneer je de motor gaat overbelasten nav de prop?
Hoe kan ik de maximale / minimale diameter en spoed voor een motor uitrekenen?
Is er een vuistregel hiervoor?
 
Gary27 zei:
Hoe weet je wanneer je de motor gaat overbelasten nav de prop?
Hoe kan ik de maximale / minimale diameter en spoed voor een motor uitrekenen?
Is er een vuistregel hiervoor?
Klik om te vergroten...
Voor zover ik weet is er geen (eenvoudige) vuistregel voor, maar er bestaat wel hulp.

Op www.DriveCalc.de kun je 'DriveCalc' downloaden. Dat is een gratis programma waarmee je voor een aantal motoren de boel kunt doorrekenen. Het geeft automatisch aan wanneer je de motor en/of regelaar overbelast.

De web-site eCalc doet hetzelfde, maar dan als web-applicatie.

Beiden zijn redelijk goed. Alleen ben je vooral afhankelijk van of jouw motor in de database erachter voorkomt.


Nog een paar tips:
  • een elektromotor werkt het best bij hoge toerentallen (efficientie neemt [flink] toe). Voor een binnenloper kan dat wel tot boven de 40.000 rpm oplopen. Om dit soort hoge toerentallen op een prop af te stemmen heb je een vertraging nodig. Dat is iets zwaarder, maar vooral duurder. Maar zeker effciciënter.
  • Zoek in deze tools naar een combinatie van:
    • hoge trekkracht (>50% vliegtuiggewicht),
    • hoge totale efficiëntie (>70%), 88% is haalbaar met vertraging,
    • hoge trekkracht per Watt (gr/W). >6gr/W, 7,4gr/W is haalbaar met vertraging
Nog een tip: als je motor in beide programma's voorkomt, reken dan in beide na. Het zijn rekentool, dat kan tot verschillen leiden, maar soms zie je ook dat men bij het invoeren van de motor karakteristieken een fout heeft gemaakt (meestal komma verkeerd, factor 10). vergelijken met iets wat je al hebt en kent helpt ook zeer ...

Ik hoop dat je hier wat aan hebt.

Dirk.
 
een heel ruwe vuistregel die schijnt te kloppen is dat een propeller met een diameter/spoed verhouding van 1:1 ongeveer het allerefficientst zal zijn, voor voortbeweging van een vleugelvliegtuig. (een heli die hovert is een ander geval met een heel andere uitkomst, en een klimmende zwever zoals beschreven in eerdere posts, zit er tussenin). bij een prop met een diameter/pitch van 1:0,5 of minder, werken de bladen bij voorwaartse snelheid al gauw bij een te lage liftcoefficient en invalshoek. het aandeel "wrijvingsweerstand" is dan hoog.
zo'n verhouding van 1:1 diameter/spoed kun je vinden door op een motor een steeds grotere vertraging te simuleren, en een grotere prop, maar het vermogen en snelheid constant houdt. dan is het aandeel wrijvingsweerstand van de bladen het minst, en de ratio invalshoek/spoed het gunstigst. daar voorbij komt weer een punt waarbij de prop zo groot, langzaam, en steil wordt, dat de invalshoek van de bladen weer afneemt, en er weer een groot aandeel wrijvingsweerstand optreedt.
nogmaals is vooral voor een vleugelvliegtuig in voorwaartse vlucht. (niet persé horizontaal lol)
 
In de RCM&E van januari staat een leuk artikel over propellers. Ik zal het eens scannen voor wie het engels goed machtig is en interesse heeft.
Er wordt in begrijpelijke taal uitgelegd hoe een prop werkt, waarom hij een bepaalde vorm heeft, en wat nu eigenlijk de voortstuwing opwekt.

Meest verhelderende is dat wordt uitgelegd dat er zeer grote overeenkomsten zijn tussen vleugels en propellers; zowel in werking als in vorm. De spoed heeft enkel de functie om de prop bij een bepaald toerental en vliegsnelheid de juiste invalshoek te geven, precies als bij een vleugel noodzakelijk is.
Als je dit even zonder meer aanneemt kun je Bart z'n stelling ("Ik zou me kunnen voorstellen dat een snel draaiende prop met kleine spoed aerodynamisch hetzelfde effect heeft als een langzame met grote spoed") ook kunnen vertalen als: heeft een kleine, snel vliegende vleugel dezelfde aerodynamische eigenschappen als een grote, langzaam vliegende vleugel. En: levert een snel vliegende, kleine vleugel met grote invalshoek niet precies dezelfde aerodynamische krachten op als een grote, langzaam vliegende vleugel met een kleine invalshoek.

Ik denk dat je dan zelf kun uitvogelen dat dat niet zo werkt; een langzaam vliegende zwever heeft lange vleugels die met weinig invalshoek vliegen. Zou je er de vleugels van een F16 op zetten met wat meer invalshoek dan zou het heel misschien boven blijven maar echt lekker gaat het niet.
 
idd, alleen met dat verschil dat een prop van bijv. 10x8, met 4 smalle, of 2 brede bladen, indien het bladoppervlak in totaal gelijk is, op viscositeits effecten zoals reynolds getal na, de zelfde effectieve "slankheid" hebben.
dat komt omdat propellerbladen in elkaars en eigen wake vliegen.
 
Ik heb eCalc gebruikt en kom voor deze motor op het volgende uit

HobbyKing R/C Hobby Store : Turnigy Aerodrive SK3 - 2830-920kv Brushless Outrunner Motor

Ik voer in:
1600mAh 20/30 normal
max 20A
Turnigy SK2830-11 1000
Carbon Fold prop

Ik kies uit deze props

Modellbau Lindinger Onlineshop

bij een 12x5 zit alles aan zn max en is de esc te klein en is de efficiëntie 60%
7x5 zou heel efficiënt zijn(bouw een zwever van 500-700 gram)
8x4.5 zou denk ik het best zijn (maar mijn motor maakt geen 1000 kv)
misschien 9x5, die kan nog net.

(volgens
hoge trekkracht (>50% vliegtuiggewicht),
hoge totale efficiëntie (>70%), 88% is haalbaar met vertraging,
hoge trekkracht per Watt (gr/W). >6gr/W, 7,4gr/W is haalbaar met vertraging)
 
Is er echt geen formule/vuistregel bekend om een schatting van de (statische) trekkracht te maken als het toerental, de spoed en de diameter bekend zijn?
Natuurlijk zijn er verschillen tussen de rendementen van de propellers en de opgegeven spoed en diameter klopt vaak niet, maar toch. Het zou handig zijn om zo’n schatting te kunnen maken ook al zullen de marges ruim zijn (+/- 10%?).

Groet, Sinan
 
Fotor zei:
Op een speedmodel wil je heel snel vliegen, dus hoogtoerige motor en propeller met veel spoed. Grote prop kan niet omdat je de motor dan gaat overbelasten.
Klik om te vergroten...

Pas op, hier zet ook de trent door naar grotere props met dikke motoren met vertraging. Dit heeft meerdere voordelen met als belangrijkste voor ons het geluid.

Als je dan de speedgasten bekijkt gaan die nog extremer scorpion.powercroco - 12N10P4235blackeagle met een 11,6"x24"/50/0° als prop. en als ik mij niet vergis gaat Ralf al tot een 5 blads prop 8,5 x 23...............
Helaas zijn alle voormalige links naar de powercrocosite niet meer goed.


Wel eens gekeken bij de F5B jongens? Die draaien hele grote props met veel spoed, maar daar moet dan ook veeeeel vermogen in worden gestopt.
Klik om te vergroten...

In de Nederlandse wedstrijd groep vlieg ik met de kleinste prop. als motor gebruik ik een powercroco 3026 (powerdekker) op 4s lipo met een 10x11 prop (8x11 RF aan een 2 graden middenstuk). verbruikt ongeveer 160 ampere en draait ongeveer 15.000 toeren.
 
ja in wezen zijn speedkisten het omgekeerde van een hoverende heli, (vliegen met de zwaartekracht mée) en hebben ze juist een heel grote spoed.

hier nog een voorbeeld van mijn eerdere post;
kira 400/34, 3s accu, ongeveer 22A;
geen vertraging, 5x2 prop, bijna 35k rpm, pitch snelheid 106 km/h 772g
4:1, 10x8, pitch 106 km/h 1545g *stall in rust
7:1 14x14, pitch 105 km/h 2345g ""
15:1 20x30, pitch 105 km/h 3238g ""
25:1 26x50, pitch 105.5 km/h 4467g ""

alle keren rond de 22A, 230W, maar, het schijnt zo te zijn dat in de buurt van 1:1 diameter/spoed, (hier de gevallen van 4:1, en 7:1 vertraging) in wezen de glijhoek van de bladen, of misschien het stijggetal, cl³/cd² als ik me niet vergis, het allerhoogst is.
aanv.: het stijggetal, is een parameter, waarin de "daalsnelheid per vleugelbelasting" vervangen zit. hoe hoger dit getal, hoe beter. in dit geval "slip per trekkracht". daar komt dan nog gewicht en weerstand van de kist bij.

er is nog iets maar ik kan het nog niet formuleren.. :P nog even broeien lol
edit: natuurlijk is zonder meer zo'n grote propeller op andere vlakken zwaar en veel weerstand, dus de curve van nuttigheid neemt ook daardoor al een keer af.
 
Laatst bewerkt:
TC01 zei:
een 11,6"x24"/50/0° als prop. en als ik mij niet vergis gaat Ralf al tot een 5 blads prop 8,5 x 23
Klik om te vergroten...
Tjonge, dat is wel heel extreem. Als je de plaatjes bekijkt staat het blad bij de wortel vrijwel vertikaal. Hoe lang duurt het wel niet voordat je genoeg snelheid hebt dat de propeller niet meer overtrokken is??

Dit zijn overigens zeer extreme toepassingen. Mijn verhaal dat ik in het begin heb geschreven blijft voor het overgrote deel van de modellen denk ik wel overeind. De propellers die hierboven worden aangehaald zijn zeker niet geschikt voor alledaags gebruik, deze propellers presteren goed in slechts een klein toerental- en snelheidsbereik.
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top