Jak zvolit otáčky motoru na volt

Budoucnost klepe na dveře. Zde se diskutuje o různých aspektech elektropohonu - motorech, akumulátorech a regulátorech, klidně i o převodovkách a vrtulích.
Odpovědět
Zpráva
Autor
Doktor
Příspěvky: 5851
Registrován: ned 29.04.2007 0:00
Bydliště: lokalita č.40 - horký adept pro HÚRAO
Kontaktovat uživatele:

#31 Příspěvek od Doktor »

>jova, Luzr

Pokud volíš pohon, tak musíš dopředu vědět, jaký potřebuješ výkon pro dosažení předpokládaných letových vlastností. Taky musíš už vědět, jaké napájecí napětí pro motor použiješ. Pokud tedy máš základní představu o potřebném výkonu (W), napájecím napětí (V), tak už se snadno dopočítá proud motoru při kterém ten výkon odevzdá. Pak už stačí vybrat motor a vrtuli pro předpokládaný proud a potřebnou rychlost letu. Výhodnější je potom ta kombinace motoru a vrtule, která odevzdá onen požadovaný výkon při nižších otáčkách (samozřejmě při použitelné eff), neboť na takový pohon lze použít větší vrtuli která poskytne o něco více tahu než vrtule menší při stejném výkonu. Menší provozní otáčky rovněž znamenají použití kromě většího průměru i větší stoupání vrtule. Tady už se můžeme bavit i o té účinnosti. Čim menší je poměr mezi průměrem a stoupáním vrtule, tim je její eff všeobecně vyšší.
To běžné paušalizování, že větší vrtule má větší eff zdaleka neplatí. Vždy tam bude hrát roli onen poměr mezi průměrem a stoupáním. Ale nezanedbatelnou roli tam bude hrát spousta jiných faktorů (tvar listu, tloušťka listu, profil listu, průběh stoupání po rozpětí listu, aerodynamická čistota listu ...), je toho spousta. Samotný rozdíl v eff u vrtulí jedné řady (s poměrem P/S třeba 1,33) velikostí třeba 8/6 a 24/18 bude z celkového hlediska eff vrtule naprosto zanedbatelný. Taky je težké vůbec určit, co je vrtule malá a od jakého průměru je vrtule velká. Je to 10", 12", 20", 50"?
Třeba vrtule 8/8 může mít eff klidně 80% narozdíl od vrtule třeba 13/4, která stěží překročí hranici eff 60%.
U velikostí vrtulí jež používáme jako modeláři se nemá celkovou eff v závislosti na průměru asi zabývat.
Pokud je tedy možnost zvolit pohon pro danou aplikaci a danou rychlost s nižšími otáčkami, tak se většinou dosáhne o něco lepšího výsledku než použijeli se vrtule menší s vyššími otáčkami, tudíž pro danou rychlost bude nutné použít vrtuli s vyšším poměrem P/S (menší stoupání), tudíž s nižžší eff. A tady podle mého vzniká ten menší rozdíl hovořící ve prospěch pomaleji se točící větší vrtule s menším poměrem P/S (vyšší eff).
Nezanedbatelné je rovněž hlavně u polomaket dostat otáčky co nejníž pro přiblížení realismu letu.
Takže pokud to shrnu, je vždy výhodnější použít pokud možno vrtuli co největší. Z toho vyplynou menší otáčky a většinou nutnost dohonit ty chybějící otáčky větším stoupáním vrtule vůči jejímu průměru (menší poměr P/S) a z toho vyšší eff celého pohonu.

P.S.:Takhle nějak to vidim já. Ale třeba je to ve skutečnosti úplně jinak! :wink:
Uživatelský avatar
m2
Příspěvky: 5838
Registrován: ned 03.06.2007 0:00
Bydliště: DNV
Kontaktovat uživatele:

#32 Příspěvek od m2 »

Doktor píše:P.S.:Takhle nějak to vidim já.

Nasimuloval som si takú malú úlohu. Mám pohon, čo dáva nejaký výkon na hriadeli a pri 23400o/min točí vrtuľu 6x3. Lietadlo mi lieta, ale na RCMánii som sa dozvedel, že väčšia vrtuľa je lepšia, tak to idem prerobiť.

Našiel som vhodný motor s tretinovým kV resp. prevodovku 3,33:1, chcem teda prevádzkovať väčšiu vrtuľu pri 7000o/min - pri rovnakom výkone na hriadeli a rovnakej rýchlosti lietadla, samozrejme.

Aby som zachoval pitch speed, musím mať stúpanie 10 (už to vyzerá zle). Koľko mi vyjde priemer vrtule pri tretinových otáčkach, rovnakom príkone a rovnakej pitch speed?

.... (odporúčam spočítať si to)

Zzzzzzz. 11x10.

Je asi jasné, že 11x10 nebude použiteľná všade tam, kde 6x3, napríklad ak sa jedná o nie brutálne premotorovaný vetroň vyššieho plošného zaťaženia, ktorý chcem hádzať z ruky.

A to sa bavíme o hlúpych 3,33:1

Keby som na ten motor hodil prevodovku 6,7:1 ... t.j. vrtuľu 6x3 na 23400o/min sprevodujem na 3500o/min ... vyjde mi vrtuľa...

.... (odporúčam spočítať si to)

15,5x20

čo je už dosť nepoužiteľné pre akýkoľvek model.

==========================

Takto nejako to vidím ja. Jednoduché "väčšia je lepšia", aj keď má svoje racionálne jadro, až tak jednoduché nie je. Okrajové podmienky obvykle hrajú rozhodujúcejšiu úlohu.
http://galerie.rcserver.cz/index.php?sum=72
Uživatelský avatar
coro
Příspěvky: 9047
Registrován: úte 09.05.2006 0:00
Bydliště: Bratislava dnv SK

#33 Příspěvek od coro »

Pridám ešte jednu osobnú poznámku k stúpaniu a otáčkam - je to osobný pocit s ktorým bude zrejme väčšina nesúhlasiť.

Mne je stále "málo rýchlosti" na vrtuli. Modely s prevodovkou mi proste nelietajú, ani modely s motormi s príliš malým KV.
Na maličkej PC Cessne som mal motor s malým KV (KV=1200, XM2830CA-10, na 3s A123), a musel som tam dávať APC 9/7,5" aby to letelo "normálne" - t.j. malo to aj nejaký ťah pri plnom plyne a pritom fungoval pohodový let v rovine na plyn cca v tretine.. a stále to bolo málo, bol to dôvod kupovať iné motory.

Vrtule s menším stúpaním, ak sa neroztočia dosť rýchlo, akoby ten model brzdili - rýchlosť letu kedy to funguje a nepotáca sa na pádovke a nepadá do vývrtky alebo po fúknutí vetra, je proste väčšia ako vyjde stúpanie vrtule pri znížených otáčkach...

Možno sa to dá podložiť aj teoreticky - keď vynásobím 5000rpm stúpaním 4", dostanem 20tis palcov za minútu, a to je 8,4 metra za sekundu (30km/h) - a to je rýchlosť kedy už vrtuľa v podstate brzdí v nulovom nábehu, rýchlosť letu je o dosť menšia, napríklad 20km/h.. a to je už málo. A zrejme ide aj o priebeh stúpania na liste vrtule...

Mne sa na svahové samokrídlo z EPP, potiahnuté fóliovou páskou, najlepšie hodí Mega AC 1615/5 s KV 1800 a na 4s A123/2300. Naplno točí cca 19000rpm s vrtuľou 7/6 (aeronaut glass), a "ťahá" perfektne - ale na štvrť plynu letí na pádovke v rovine a nežerie pritom zbytočne prúd...

Mne neletel ani 400g vetroník BabyGrob na Mig400/6V a 8 článok Nicd, ak som tam mal prevodovku. Ale napriamo s malou vrtuľkou 6/3 lietal super.. Fakt som sa kedysi snažil o tie prevodovky, aj maličký Permax 280BB som kvoli tomu kúpil - a stále to proste s prevodom neletelo, ani zďaleka tak dobre ako napriamo :(

Berte to ako osobný pocit, pretože viem že mnohím tie modely lietajú aj s prevodovkou. Chcel som len aby zaznel aj tento názor - že motor s vrtuľou sa musí točiť, a nie len miešať vzduch. :)
Doktor
Příspěvky: 5851
Registrován: ned 29.04.2007 0:00
Bydliště: lokalita č.40 - horký adept pro HÚRAO
Kontaktovat uživatele:

#34 Příspěvek od Doktor »

>m2

Samozřejmě že se najde dost aplikací kde to s tou "větší" vrtulí nebude až tak jednoduchý. Třeba F3D, F5D.

Ale u většiny "normálních" modelů se asi větší vrtulí nic moc zkazit nedá. Ale určitě ta výhoda větší vrtule vůči menší nebude nijak dramatická.
Doktor
Příspěvky: 5851
Registrován: ned 29.04.2007 0:00
Bydliště: lokalita č.40 - horký adept pro HÚRAO
Kontaktovat uživatele:

#35 Příspěvek od Doktor »

>coro

Ona ta převodovka neni vůbec špatná. Díky té převodovce si můžeš dovolit při stejné hmotnosti motoru motor s daleko vyšším měrným výkonem. Ale vzhledem k otáčkám na výstupu je prostě třeba volit vrtuli s opravdu vysokým stoupáním.

Svého času sem laboroval se zpřevodovanou pětistovkou na 8čl. Uspokojivě to začlo létat až s vrtulí 11/10.
Uživatelský avatar
TomasC
Site Admin
Příspěvky: 11425
Registrován: pát 25.04.2003 0:00
Bydliště: Praha Hloubětín
Kontaktovat uživatele:

#36 Příspěvek od TomasC »

Už to zde zaznělo, jde o návrh celého modelu, kde je pohon jen jednou z částí a kde je motor a vrtule jen částí pohonu. Pokud chci přesnou odpověď, tak je nutno znát i přesné údaje, např. jak rychle model poletí, ale přesně!!! Lze říkat, že se něco někde osvědčilo, ale nelze zevšeobecňovat.
Já osobně jse zastánce spíše většího stoupání, neboť vychází širší letová obálka, ale to nemusí vyhovovat každému. Co si pod tím představuji. V halovém pylonu mám 5x4.3, na F3A Elexantovi 20x13, na F5B Arianě 15x16, na F5D Excite 4.7x4.7, atd...

Doporučuji přečíst tuto knihu:
Obrázek
http://horejsi.cz/Pages/DetailProdukt.a ... cislo=0904 je tam mnoho odpovědí na začátečnické otázky v oblasti elektropohonu.
Uživatelský avatar
coro
Příspěvky: 9047
Registrován: úte 09.05.2006 0:00
Bydliště: Bratislava dnv SK

#37 Příspěvek od coro »

Aby som vniesol ešte trošku nejasnosti - pri voľbe otáčok a vrtule pri danom výkone motora, vlastne nastavujeme pre ten výkon, ako sa rozdelí medzi ťah a rýchlosť.
Sme obmedzení zhora potrebou ťahu na prekonanie odporu modelu pri danej rýchlosti. Zbytočne nastavíme vysoké stúpanie na malej vrtuli, ak model bude mať taký odpor že tú rýchlosť nedosiahne.. Ale niektoré modely, hlavne čisté vetrone a práve tie spomínané samokrídla ktoré takmer nemajú indukovaný odpor, je odpor a teda potrebný ťah na vodorovný let, úplne maličký.

Platí to ale nielen pre let v rovine, niekto ťahá vetrone pod strmým uhlom hore takmer na pádovej rýchlosti (ak výkon nestačí na zvislé stúpanie dostatočne vysokou rýchlosťou). Preňho bude ideál veľká vrtula s malým stúpaním.

Iný ale nechá ten istý model, rozbehnúť a stúpa pod uhlom možno len 30 či 45 stupňov ale dojnásobnou alebo aj vyššou rýchlosťou. Ten využije menšiu vrtuľu (nepotrebuje tak vysoký ťah) ale s oveľa väčším stúpaním (dvojnásobná rýchlosť letu).
Kto z nich je účinnejší, by rozhodlo len meranie dosiahnutej výšky z danej zásoby energie v aku, určite to nie je jednoznačné. Pri presnom naladení by asi ten s veľkou vrtuľou bol na tom lepšie.

Ale je tam niekoľko problémov - presné naladenie pri danom výbere rozmerov vrtulí, napríklad..
A ak to má byť polomaketa alebo model na fotenie, napríklad spomenuté samokrídlo s nízkym indukovaným odporom, je tam aj rozdiel ak by chcel letieť v rovine - kvoli nastaveniu vrtule na takmer pádovú rýchlosť pri plných otáčkach, ju bude musieť nechať točiť na zbytočne vysokých otáčkach.. Tvrdé zdroje a motory s malým odporom vinutia, nezareagujú na odľahčenie tak ako kedysi plechovky s vymäknutými NiMH..

Možno to je len blbý subjektívny pocit a vrtuľa sa tak odľahčí a tak poklesne prúd že účinnosť príliš neutrpí, (neverím...), ale mne ako tomu čo drží kniple, to proste vadí, že to ledva letí a musím držať stále plný plyn aj v rovine.., a že aj tak sa model ledva plazí stále rovnakou rýchlosťou.
Uživatelský avatar
coro
Příspěvky: 9047
Registrován: úte 09.05.2006 0:00
Bydliště: Bratislava dnv SK

#38 Příspěvek od coro »

Doktor
Příspěvky: 5851
Registrován: ned 29.04.2007 0:00
Bydliště: lokalita č.40 - horký adept pro HÚRAO
Kontaktovat uživatele:

#39 Příspěvek od Doktor »

On má pravdu "TomasC", že volba vrtule + motoru souvisí hlavně s typem modelu.
Pravdu má i "coro", neboť jeden a ten samý model lze motorovat naprosto odlišně. Každému vyhovuje jiné chování pohonu. Do volby vrtule zasahuje taky poměr výkonu vůči hmotnosti modelu jak píše "coro". Zkrátka je toho moc co ovlivňuje dosažený výsledek. Proto lze těžko nějak zevšeobecnit výběr motoru a vrtule. Ale na druhou stranu už jsou dnes ověřené setavy pohonů pro ten který typ modelu z kterých se nechá vycházet a výsledek bude přijatelný.
Bohužel vrtule jsou v našich podmínkách těžko měřitelné. Vždy se bude člověk rozhodovat na základě zkušeností vlastních nebo někoho jiného. U elektromotoru se ještě nechá lecos změřit, ale u vrtule je to už celkem problém. Tady asi pomůže jen samotné laborování s různými rozměry vrtulí za letu pro dosažení kýženého efektu. Určitě existuje teorie která dokáže na požadavky modeláře co se týká výkonu pohonu odpovědět. Ale tou tady asi nikdo nedisponuje. Pro nás bude jednodušší vyzkoušet pár vrtulí za letu.

P.S.:Na druhou stranu má to věčné laborování s pohonem své kouzlo. Člověk si je málokdy jistej, zda by šlo ještě lépe či nikoli. :wink:
Uživatelský avatar
vitousek
Příspěvky: 1227
Registrován: úte 02.10.2007 0:00
Bydliště: Ústí nad Labem
Kontaktovat uživatele:

#40 Příspěvek od vitousek »

Doktor píše: Ale na druhou stranu už jsou dnes ověřené setavy pohonů pro ten který typ modelu z kterých se nechá vycházet a výsledek bude přijatelný.

S tím se nedá než souhlasit. Pokud je přibližně známý model, je již omotorován a dá se toho využít jako "odrazového můstku".
Doktor píše: Určitě existuje teorie která dokáže na požadavky modeláře co se týká výkonu pohonu odpovědět. Ale tou tady asi nikdo nedisponuje. Pro nás bude jednodušší vyzkoušet pár vrtulí za letu.


Jednu takovou teorii má Honza Kubica viz. http://www.mkchlumec.cz/Dilna/F3B_Eagle.htm - dole. Použil výpočty a po ukončení sem mu dodal změřená data. A výsledek uspokojivý. Samozřejmě lze jít cestou " Pokus - omyl " , ale v případě větších vrtulí je to cesta poměrně drahá.

Na druhou stranu je ale v celém řetězci pohonu tolik proměnných ( a mnohdy neznámých ), že praxe výpočty překoná.

A proto díky těm, kteří své zkušenosti a vědomosti zveřejní :)
Rychlost, výška, myšlenka.Pro úspěšné létání je třeba mít alespoň dvě.
Uživatelský avatar
m2
Příspěvky: 5838
Registrován: ned 03.06.2007 0:00
Bydliště: DNV
Kontaktovat uživatele:

#41 Příspěvek od m2 »

vitousek píše:Použil výpočty a po ukončení sem mu dodal změřená data. A výsledek uspokojivý. Samozřejmě lze jít cestou " Pokus - omyl " , ale v případě větších vrtulí je to cesta poměrně drahá. Na druhou stranu je ale v celém řetězci pohonu tolik proměnných ( a mnohdy neznámých ), že praxe výpočty překoná.

V dnešnej dobe je lepšie, ak prax výpočty potvrdí, inak by sa vývoj všetkých nových lietadiel dosť predražil - navrhovať 787-ku spôsobom pokus-omyl by bolo asi finančne dosť neveselé... :wink:

Ono sa to dá spočítať.

- výkon pohonnej sústavy závisí hlavne od jej hmotnosti (motor, baterka, ...). V konečnom dôsledku si povieš, budem tam mať čo ja viem 200W/kg alebo 500W/kg a k tomu Ti vyjde dajmetomu 2kW pohon.

- keď máš výkon, vezmeš si určenie lietadla a podľa toho buď rovno vypadne P/D (ak je to to trebárs na visenie) alebo sa podujmeš v rámci poskytnutého výkonu pohonnou jednotkou optimalizovať (obvykle maximalizovať) P/D vzhľadom na okrajové podmienky - obvykle na akurátny ťah pri štartovacej rýchlosti, na rýchlosť modelu - ale trebárs Ťa limituje aj dostupnosť vrtulí s daným rozmerom a maximálnymi (aj minimálnymi) prevádzkovými otáčkami, dostupnosť a účinnosť motorov a prevodoviek, ich maximálne otáčky atď.

- no a keďže ťah, otáčky, výkon, priemer a stúpanie vrtule medzi sebou závisia úmerne vyšším mocninám, optimalizačná úloha pre spoločné riešenie obvykle vychádza vo veľmi úzkom pásme použiteľných priemerov vrtule pre definovanú letovú obálku (tam je závislosť so štvrtou mocninou, akákoľvek zmena priemeru spôsobí posunutie sa na okraj vstupných podmienok, snáď okrem brutálne premotorovaných modelov, kde je ten rozsah rozhodovania väčší).

Preto to vyjde v princípe pre daný výkon pohonu a daný typ modelu vždy rovnako, že na akrobata ide 20x13, na hotlinera nejaká 16x17, na pylóna 4,7x4,7 a pod. Potom to vyzerá, že prax je lepšia ako výpočty, ale ono si to neodporuje, v teoretickej rovine. Samozrejme, prichádzajú na rad rozdiely vrtulí podľa výrobcov a jemné ladenie, ale na princípe, či 10x6 alebo 12x10 to nič nemení.
http://galerie.rcserver.cz/index.php?sum=72
Uživatelský avatar
Luzr
Příspěvky: 1504
Registrován: pon 04.05.2009 0:00
Bydliště: Praha 6
Kontaktovat uživatele:

#42 Příspěvek od Luzr »

m2 píše:
Luzr píše:Má malá vrtule nějakou nevýhodu?

Nižšia ťahová účinnosť.

Síce pri vyšších otáčkach motora dosiahneš jeho vyššiu účinnosť pri rovnakej hmotnosti, ale zasa stratíš na nižšej ťahovej účinnosti vrtule menšieho priemeru.


Tak jsem o tom ještě trochu přemýšlel :)

Zdá se mi že skutečný důvod asi je opravdu v tom, že není možné vyrobit vrtuli s velkým průměrem která by přežila vysoké otáčky aniž by se rozpadla.

Úvaha: vyšší účinnost vrtule v tahu je daná jejím vyšším reynoldsovým číslem (větší křídlo má větší účinnost). Pokud bych dokázal vyrobit vrtuli s malým stoupáním, která by přežila vysoké otáčky (řekněme něco jako 10x1 a 40000rpm), nízké stoupání by vlastně nahradilo převodovku a dosáhl bych vysoké účinnosti, protože vysoké otáčky by mě dále zvýšili reynoldse (vyšší rychlost obtékání -> větší účinnost), je to tak?

Samozřejmě, nic takového není možné kvůli materiálovým limitům...
Uživatelský avatar
m2
Příspěvky: 5838
Registrován: ned 03.06.2007 0:00
Bydliště: DNV
Kontaktovat uživatele:

#43 Příspěvek od m2 »

Luzr píše:Tak jsem o tom ještě trochu přemýšlel :)

Ak Ťa baví premýšľať, toto Ti v premýšľaní graficky pomôže:
http://www.drivecalc.de/PropCalc/index.html
http://galerie.rcserver.cz/index.php?sum=72
elepilot
Příspěvky: 90
Registrován: ned 17.08.2008 0:00
Bydliště: Orlová
Kontaktovat uživatele:

#44 Příspěvek od elepilot »

Luzr píše:
m2 píše:
Luzr píše:Má malá vrtule nějakou nevýhodu?

Nižšia ťahová účinnosť.

Síce pri vyšších otáčkach motora dosiahneš jeho vyššiu účinnosť pri rovnakej hmotnosti, ale zasa stratíš na nižšej ťahovej účinnosti vrtule menšieho priemeru.


Tak jsem o tom ještě trochu přemýšlel :)

Zdá se mi že skutečný důvod asi je opravdu v tom, že není možné vyrobit vrtuli s velkým průměrem která by přežila vysoké otáčky aniž by se rozpadla.

Úvaha: vyšší účinnost vrtule v tahu je daná jejím vyšším reynoldsovým číslem (větší křídlo má větší účinnost). Pokud bych dokázal vyrobit vrtuli s malým stoupáním, která by přežila vysoké otáčky (řekněme něco jako 10x1 a 40000rpm), nízké stoupání by vlastně nahradilo převodovku a dosáhl bych vysoké účinnosti, protože vysoké otáčky by mě dále zvýšili reynoldse (vyšší rychlost obtékání -> větší účinnost), je to tak?

Samozřejmě, nic takového není možné kvůli materiálovým limitům...


tobě ale primárně nemůže jít o účinnost jako relativní veličinu, ale o nějaký konkrétní výkon/příkon, který výběr průměru a stoupání jasně omezí do nějakého intervalu. :)
Uživatelský avatar
coro
Příspěvky: 9047
Registrován: úte 09.05.2006 0:00
Bydliště: Bratislava dnv SK

#45 Příspěvek od coro »

...pri aku sa za (okrem akcií a dampingu nejakého HC), sa zrejme za každý miliohm vnútorného odporu platí,
.. u motorov sa za každé percento účinnosti platí úplne šialene,
... a u vrtulí ? Tam je účinnosť tak malá (napríklad na tom peknom rozbore o dva príspevky vyššie max 45% aj to len teoreticky, v reále možno 25 percent a menej..
- a tam je obrovský priestor na získanie výsledných výkonov za cenu oveľa nižších nárokov na aku a na motor...
takže podľa mňa má význam aspoň trošku sa snažiť to optimalizovať.

Ale podľa mňa nebola stručne a jasne povedaná podstata - že veľká vrtuľa znamená vyššiu účinnosť len v prípade že máme dostatok výkonu.

Ak teda model z konštrukčných a hmotnostných dôvodov má letieť napríklad na 200W, nelimituje rozmery vrtule nejaký materiál ani problém ako ju vyrobiť aby sa nerozpadla, ale maximálna účinosť bude naozaj pri menších vrtuliach.

Vrtuľa 15/4 nemôže podľa mňa takmer nikdy mať ideálnu účinnosť (lebo výkon pri stojacom (aj visiacom) modeli je nulový vďaka nulovej prejdenej dráhe)..
Pre 500 a pre 1000W samozrejme budú ideálne väčšie vrtule ako pre tých 200W...

Podľa mňa tam je limitujúci ten pomer P/D, napríklad v grafe pre vrtuľu 15/14 (inak mala byť najvyššie ale berie sa tam zrejme aj účinnosť motora).
Pri 200W a modeli ktorý má nejaký odpor, sa v žiadnom prípade nedostaneme na rýchlosť pri ktorej by sa účinnosť dostala na tie krásne hodnoty cez 40 percent.
Takže "ideálna vrtuľa" bude taká v ktorej grafe bude najlepšia účinnosť pri reálne dosiahnutej rýchlosti ktorou to poletí.
Naposledy upravil(a) coro dne ned 21.02.2010 11:15, celkem upraveno 1 x.
Odpovědět

Zpět na „Elektropohon“