Vrtuľa vs. Dúchadlo

[lakotamm]

Zdravím.

Je všeobecne známe, že dúchadlo má menšiu účinnosť ako bežná vrtuľa. Ale prečo je tomu tak? Dá sa to nejako vysvetliť, poprípade eliminovať? Vďaka.

EDIT: Toto malo ísť do Elektropohonu. Už ani čítať neviem...

[Dejfak]

Já myslím že je to tím že to má malé loptaky a ve většině případů je to zavřené v rouře.
Tak si to vysvětluji já.
Určitě to tu ale někdo objasní nějak lépe

[kure87]

Tak roura by měla naopak účinnost zvýšit protože zamezí přetékání vzduchu okolo konce lopatek.

http://en.wikipedia.org/wiki/Ducted_fan tady je pro začáítek článek na wiki. Spíš než výhody bych vypích nevýhody které jsou na modelářských dmychadlech dobře vidět není problém roztočit GWS dmychadlo tak že si šrtne o skříň, takže problém je spíš v provedení modelářských dmychadel než v tom žeby byla dmychadla neefektivní. Kdybyc jsi měl drahé a kvalitní dmychadlo s přesnou klecí a k tomu tuhým rotorem například z uhlíku tak bude by mělo dosahovat podobné maximální účinnosti jako vrtule,

[vosvos]

List vrtule je totéž co křídlo,zjednodušeně řečeno,čím štíhlejší tím lepší.Mimo to malé a rychle se točící vrtule občas na koncích listu dosahují rychlosti zvuku se všemi problémy s tím spojenými.Dmychadla se asi ani jinde než v modelářství nepoužívají neb účinnost je prachbídná

[Jameson]

Nie som letecký inžinier, ale tak logika nepustí: dúchadlo, čo utiahne cca 1,2m model (na dĺžku) má tak zhruba 70mm v priemere. To je tak zhruba 2,7-2,8 palca. Ak by si to isté lietadlo staval na vrtuľu (či už ťažnú či tlačnú), menej ako 8 palcovú tam nedáš. No a keďže 2,8" je predsalen trošku menej ako 8,0", je logické, že to moc neťahá. Tak tam napchali viac lopatiek, strčili to do rúry a vytočili na brutálne otáčky. Výsledkom je, že tá mrňavá vrtuľka skutočne dokáže to hebedo dostať do vzduchu. Daňou za to je, samozrejme, obrovská spotreba energie a stále malá rýchlosť (stále je to len 2,8" vrtuľa, aj keď teda riadne naspeedovaná), takže konečným výsledkom je aj tak fakt, že tá nádherna stíhačka vreští ako pokazený vysávač a vlečie sa ako slimák-dôchodca na zdravotnej prechádzke...

Takže inak povedané: až by si do tej stíhačky dal trebárs 150mm dúchadlo, tak to by si videl tie fofry. Lenže to už sa do takého mrňaťa nevlezie. Preto EDFka sú špecialitou modelov, kde sa viac hľadí na dizajn, než na efektivitu...

Len pre veľmi hrubé porovnanie: Multiplex Twister (69mm dúchadlo, tj. 2,7") letí do 80km/h. Multiplex FunJet (6" tlačná vrtuľa) valí okolo 130km/h. Oba stroje pritom ťahajú cca 35A.

[kure87]

vosvos: S tím čtíhlejší tím lepší máš pravdu. právě ta roura zvyšuje efektivní štíhlost toho listu a to tak že poměrně výrazně. Přesné číslo ti z hlavy neřeknu ale může to být klidně o 50%. Co znižuje účinnost modelářských dmuchadel je šířka lopatek.
V letectví se dmychadla používají ale trochu v jiných aplikacích než by jsi čekal. například moderní proudové motory na dopravních letadlech fungují jako ohromná dmychadla nasazená na proudový motor. S tím že část vzduchu ženou do motoru druhou část ženou okolo jako dmychadlo jejich účinnost je poměrně vysoká respektive zvyšuje se jimi účinnost proudového motoru v podzvukových rychlostech. Pro základní představu že nekecám viz. http://en.wikipedia.org/wiki/Turbofan

[Troll]

Hlavní problém je tento: tah vrtule stoupá s druhou mocninou průměru. Samozřejmě to funguje i obráceně.

[lakotamm]

Takže keď to zatiaľ zhrniem:
Účinnosť dúchadla znižuje:
Hrúbka listu
Nízka rýchlosť letu

Urobil som pár výpočtov a takmer všetci výrobcovia píšu max rýchlosť lopatiek cca 150m/s, takže vysoko podzvuková.
Príklad - 90mm priemer a 30tis otáčok = 508km/h

Ale nedá mi to - nedá sa urobiť presne zmenšená kópia skutočného veľkého dúchadla?

Veď v skutočnosti majú účinnosť obstojnú... Nie?

Myslím že ťah nemôžme porovnávať - dôležitá je aj rýchlosť.

[Atto]

Len pre veľmi hrubé porovnanie: Multiplex Twister (69mm dúchadlo, tj. 2,7") letí do 80km/h. Multiplex FunJet (6" tlačná vrtuľa) valí okolo 130km/h. Oba stroje pritom ťahajú cca 35A.

Fantom od Ripmaxu: dúchadlo priemeru 55mm, 3-článková LiPo, odber 27A, rýchlosť vo vodorovnom ustálenom lete viac ako 120 km/h:

http://rcmodely.cevaro.sk/index.php?id= ... df-modelov

[Troll]

Takže keď to zatiaľ zhrniem:
Účinnosť dúchadla znižuje:
Hrúbka listu
Nízka rýchlosť letu
Ale nedá mi to - nedá sa urobiť presne zmenšená kópia skutočného veľkého dúchadla?
Veď v skutočnosti majú účinnosť obstojnú... Nie?
Myslím že ťah nemôžme porovnávať - dôležitá je aj rýchlosť.

Základní dotaz, to tě zajímá jenom teoreticky, anebo chceš dmychadlo použít v nějakém modelu ?
Účinnost dmychadel ( u skutečných letadel ) je sice obstojná, ale taky mají průměr dva metry - ten průměr je naprosto podstatná veličina ! V aerodynamice nejdou věci jen tak zmenšit, změní se mnohem více věcí než jenom velikost, a to bohužel k horšímu.Dmychadla jsou u letadel používána hlavně kvůli možnosti letět rychleji, vrtule pro rychlosti nějakých 900 km/h není nic moc, a jety jsou strašně neekonomické. Dvouproudový motor s velkým obtokovým poměrem ( ten s dmychadlem) je vlastně kompromis mezi vrtulí a proudovým motorem, právě proto, aby mohl mít motor větší průmer a hnát větší množství vzduchu , není výhodné aby ten vzduch proudil příliš rychle.
Dá se udělat zmenšená kopie skutečného dmychadla, ale účinnost bude mít podstatně horší jako originál.
Tah musíme srovnávat především, to je ta věc, která žene letadlo . Jiná věc je, že je velký rozdíl mezi velkým množstvím vzduchu který proudí malou rychlostí a malým množstvím vzduchu, který proudí vysokou rychlostí. I když energeticky to může být stejné, prakticky to vůbec není stejné.
Obecně- dmychadla v modelech mají účinnost mizernou, pokud je jenom trochu možné, je lepší použít vrtuli. A pokud už do modelu dmychadlo, tak co největší a ne zmenšeninu originálu, použít takové, co je od začátku optimalizované pro model.A taky je lepší jedno velké naž dvě menší.

[StrycAlois]

V předchozím odstavci to Troll napsal moc dobře.
Možná k tomudle:

Hlavní problém je tento: tah vrtule stoupá s druhou mocninou průměru. Samozřejmě to funguje i obráceně.

Mám takový pocit, že ta mocnina je ještě vyšší, snad dokonce čtvrtá, či pátá. Ale to bych nechal matematicky kovanějším odborníkům.

Možná tady nebyl zmíněn jeden faktor, hrající do karet dmychadlům: já mu důvěrně říkám potenciál rychlosti.
Jde o to, že běžná vrtule jejíž stoupání je zhruba polovinou jejícho průměru, má sice dva až tři-krát větší statický tah než dmychadlo se stejným elektrickým příkonem, ale proud vzduchu za ní má také asi dva až tři-krát menší rychlost, než zmíněné dmychadlo.
Vrtule běžného rekreačního modelu udělí průchozímu vzduchu rychlost např. 100km/h. U dmychadel to bývá běžně 250km/h.
Tah vrtule s narůstající rychlostí modelu postupně nelineárně klesá, až při oné rychlosti 100km/h je nulový, nad ní se z pohonu stává brzda.
Tah dmychadla s narůstající rychlostí modelu klesá rovněž a rovněž nelineárně. Ovšem poněkud pomaleji. Jeho tah bude nulový až při asi 250km/h.
Pokud je modelář rozhodnut využít onen potenciál rychlosti, jenž dmychadlo nabízí, tak by bylo záhodno přizpůsobit tomu i model, zejména jeho povrchovou úpravu. Drsný povrch polystyrénového modelu způsobí tak značný koeficient odporu vzduchu, na jehož překonání je často opravdu vhodnější větší tah vrtulového pohonu při nižší rychlosti, než menší tah dmychadlového pohonu při vyšší rychlosti.
Někde jsem viděl takové grafy, kde protínající se křivky součinitele odporu vzduchu a dynamického tahu určily výslednou rychlost modelu. Zkusím pohledat a pak bych to sem přilepil, pokud to ovšem svedu .

[lakotamm]

Chcel by som to na krídlo vetroňa - aby som nemusel robiť pylon a znížil tak odpor.

Malo by to byť odoberateľné.

Občas sa dá nájsť vetroň s pohonom turbínou alebo dúchadlom. Na čo to potom je? Veď sa dá predsa použiť nejaký inrunner - nie?

[StrycAlois]

Dnes mám asi svátek: naučil jsem se vkládat do diskuse obrázky .
Ale k věci: nejsou to grafy, ale jenom jeden graf:



Možná je poněkud nepřehledný, je třeba se více soustředit, uvědomit si co je co a důsledně číst popisky jednotlivých křivek a důležitých bodů. Doprovodný text je zde.
a něco dobré teorie je rovněž zde,
obzvláště na obrázku Aerodynamické charakteristiky vrtule.

[Doktor]

Hlavní problém je tento: tah vrtule stoupá s druhou mocninou průměru. Samozřejmě to funguje i obráceně.

Ono tohle skutečně asi platí. Pokud zvýšíš průměr vrtule (né stoupání), tak asi teoreticky při stejném dodávaném výkonu pro vrtuli dosáhneš navýšení tahu (D nová/D stará)^2.
Jenže to má druhou stranu mince. Pokud zachováš stejný výkon, stoupání, zvětšíš průměr, tak zakonitě mušíš někde ubrat. V tomto konkrétním případě tedy na otáčkách. Méně otáček na vrtuli se shodným stoupáním znamená menší rozsah použitelné rychlosti. Takže daní za tah bude méně rychlosti. A už vůbec neberu v potaz, že pokud zvětšíš vrtuli jen na průměru, tedy zvětšíš poměr D/S, tak tim snížíš účinnost vrtule.

Pokud bys chtěl zachovat stávající rychlost původní vrtule při navýšení průměru vrtule, tak Ti nezbyde než navýšit i stoupání a dodat víc energie na vstup vrtule. Pak budeš mít víc tahu na stejné rychlosti, ale taky s jiným odběrem.
Ony ty vrtule z jednoho pohledu jsou celkem složitá věc. Z druhého pohledu tam ale panujou celkem jasný vztahy. Takže se tam nic moc vymyslet nedá. Všechno souvisí se všim. Velkou vrtulí zákony neobejdeš. Když někde přidáš, tak prostě musíš jinde zase ubrat.

[Troll]

Chcel by som to na krídlo vetroňa - aby som nemusel robiť pylon a znížil tak odpor.

Malo by to byť odoberateľné.

Občas sa dá nájsť vetroň s pohonom turbínou alebo dúchadlom. Na čo to potom je? Veď sa dá predsa použiť nejaký inrunner - nie?

Tak to vím náhodou zcela přesně - je to nanic. . Větroň letí pomalu a tudíž je pro něho daleko nejvhodnější vrtule. Občas je vidět větroň s turbínou , ale to je spíš jenom na pokusy, anebo se tak konstruktér snaží vyhnout vysokému odporu vrtule při kluzu.Turbína má malý přůřez a tím taky menší odpor. Tyhle proudové exoty ale moc úspěšné nejsou. U modelů je daleko nejjednodušší použít sklopnou vrtuli.
Pokud uděláš větroně s dmychadlem- poletí to ( jestli bude mít to dmychadlo dost tahu , a aby mělo, bude žrát proud jako blázen) , ale efektivita pohonu bude ubohá. Dmychadlo na pomalý větroň je ješte mnohem, méně účinné jako na rychlém letadle, takže už tak blbou efektivitu dmychadla ještě dále zhoršíš.

To Strýc Alois, myslím že s pátou mocninou roste výkon potřebný na udržení stejných otáček u větší vrtule, ale ruku do ohně bych za to nedal, moc si už toho s mojí pokročilou sklerózou nepamatuju.