RCMANIA.cz

Doktore,
už nech těch svých teorií a pro začátek o tom něco počti

Účinnost vrtule s průměrem roste, ale ne do nekonečna. Poměrně rychle se to obrátí a začne to zase zpátky klesat. Jmenuje se to výkonová charakteristika (křivka) vrtule a zohledňuje to mimo jiné Machovo číslo. Kdyby nebyl problém s tou nadzvukovou rychlostí konců listů vrtule, tak by se dělaly vrtule ještě větší.
Lineárního v tom matamatickém vztahu není nic.
Třeba tohle je na začátek krátké a celkem jednoduché:
http://www.airspace.cz/akademie/rocnik/ ... vrtule.php

JMalik píše:Doktore,
už nech těch svých teorií a pro začátek o tom něco počti

Účinnost vrtule s průměrem roste, ale ne do nekonečna. Poměrně rychle se to obrátí a začne to zase zpátky klesat. Jmenuje se to výkonová charakteristika (křivka) vrtule a zohledňuje to mimo jiné Machovo číslo. Kdyby nebyl problém s tou nadzvukovou rychlostí konců listů vrtule, tak by se dělaly vrtule ještě větší.
Lineárního v tom matamatickém vztahu není nic.
Třeba tohle je na začátek krátké a celkem jednoduché:
http://www.airspace.cz/akademie/rocnik/ ... vrtule.php

Tímhle sis pěkně naběh.

Přečti si to zadání!
Výkon na hřídeli 10kW
Otáčky mají hodnotu 2600/min
Rychlost letu 100km/h
Listy mají tloušťku 11,5%, prohnutí 3,5% a úhel náběhu 3,5°.

Čiže všechny vrtule mají stejné stoupání. Liší se jenom průměrem. Nechci se nějak dotknout pana Lněničky, ale fakt si myslíš že vrtule 500/XY bude potřebovat pro 2600ot/min stejný výkon jako vrtule 1900/XY? Tedy třeba těch 10kW? Na základě tohohle srovnání je už naprostej nesmysl určovat eff. Ta nejmenší vrtule logicky vytvoří nejméně tahu protože bude mít nejmenší příkon. A pokud se stanoví příklad tak jak se stanovil, tak z těch všech vrtulí bude mít ta nejmenší vrtule naopak eff nejvyšší! Proč? Protože bude mít nejnižší poměr D/S!

Doktor píše:..... Nechci se nějak dotknout pana Lněničky, ale fakt si myslíš že vrtule 500/XY bude potřebovat pro 2600ot/min stejný výkon jako vrtule 1900/XY? Tedy třeba těch 10kW? Na základě tohohle srovnání je už naprostej nesmysl určovat eff. Ta nejmenší vrtule logicky vytvoří nejméně tahu protože bude mít nejmenší příkon. A pokud se stanoví příklad tak jak se stanovil, tak z těch všech vrtulí bude mít ta nejmenší vrtule naopak eff nejvyšší! Proč? Protože bude mít nejnižší poměr D/S!

Doktore,
zatím si o tom jenom něco čti.
Potom diskutuj.
(Zatím jsi nepochopil, že bod nejvyšší účinnosti na křivce výkonu vrtule leží pro ty dva průměry na jiných otáčkách)

JMalik píše:Doktore,
zatím si o tom jenom něco čti.

Čtu!

JMalik píše:Potom diskutuj.

Diskutuju!

JMalik píše:(Zatím jsi nepochopil, že bod nejvyšší účinnosti na křivce výkonu vrtule leží pro ty dva průměry na jiných otáčkách)

Myslim že se Ti to už pěkně plete! Bod nejvyšší účinnosti fakt neleží na křivce výkonu ale na křivce účinnosti! A jestli žiješ v přesvědčení, že vrtule dosáhne své max. účinnosti jen při nějakých konkrétních otáčkách, tak už je to hodně špatný.

Doktor píše:Myslim že lepší motor než ten Axi budeš hledat asi marně. Z HP jedině Gs2218-10. Zda bude lepší Axi nebo HP si netroufnu tvrdit. Osobně bych asi vsadil na toho Axika. Má vyšší Kv, měl by mít (udáno i má) nižší vnitřní odpor. Tedy by měl odevzdat asi víc výkonu.

Děkuji ti za radu.

Doktor píše:............... Bod nejvyšší účinnosti fakt neleží na křivce výkonu ale na křivce účinnosti! A jestli žiješ v přesvědčení, že vrtule dosáhne své max. účinnosti jen při nějakých konkrétních otáčkách, tak už je to hodně špatný.

Pevná vrtule ( ten jediný konkrétní kus co je namontovaný) dosáhne své max. účinnosti jen při jediné letové rychlosti a při nějakých konkrétních otáčkách. Všechno co bude mimo tento bod na výkonové křivce vrtule (protože ta současně reprezentuje účinnost) bude mít menší hodnotu. Můžeš použít vyšší příkon na vrtuli, tomu bude odpovídat i vyšší výkon a jiné otáčky, ale účinnost už bude vždy menší , než ta max. z křivky.
Aby sis to zjednodušil, můžeš tu výkonovou charakteristiku nazvat křivkou účinnosti, ale nepoužívá se to tak. Důvodem je, že pro pevnou vrtuli existuje jen jediná hodnota výkonu (příkonu) při které je účinnost maximální.
Pokud máš k dispozici výkonovou křivku vrtule, máš všechny její potřebné parametry. Pokud by jsi měl jen křivku účinnosti, neznáš výkon (příkon vrtule).
Jakékoliv jiné otáčky mimo bod max. účinnosti znamenají vždy pokles účinnosti vrtule.
Aby se tohle vyřešilo existuje konstant speed propeler = vrtule stálých otáček.
(Nemusíš číst text, stačí Ti k tomu jen ten malý graf vlevo :
http://www.avweb.com/news/maint/185020-1.html)

Uff.
Vůbec nevim jak do toho.
Asi je dost možný že pevná vrtule bude mít nějakou svou hranici max. eff vycházející z poměru otáček vs. letová rychlost danou aerodynamickým limitem (předevšim obvodová rychlost). S tim bych i souhlasil.
Otázkou je o kolik nižší bude eff při poloviční rychlosti/otáčkách. Tady už může samotnou eff ovlivnit snad jen pokles Re. Určitě se ale nebude jednat o pokles eff v řádu procent. Takže když to vztáhnu třeba na modelářské vrtule, tak je si myslim vcelku jedno kolik otáček vrtule točí s ohledem na eff. Důležitá bude vždy jen rychlost letu vztažená k daným otáčkám. Čim nižší otáčky, tim nižší rychlost letu. Čim vyšší otáčky, tim vyšší rychlost letu. V obou režimech se ale budu pokud bude rychlost letu úměrná otáčkám vrtule pohybovat na hranici max. eff. Jinými slovy můžu letět "na volnoběh", na půl plynu i na plnej plyn vždy s max. eff vrtule. Nechalo by se to nazvat jako Vopt. Ale tohle jenom a pouze v případě, že bude rychlost letu pevně svázána s optimálními otáčkami kvůli max. eff vrtule. Bohužel charakter pohonu bude omezen volbou vrtule a otáčkami motoru. Když bude vrtule hodně podčtvercová, tak se letadlu bude dobře startovat, ale rychlostní rozsah bude nízký. Když bude vrtule čtvercová, tak bude rychlostní rozsah vyšší, ale na startu bude chybět tah. Tohle je všeobecně známo. Řeší to až stavitelná vrtule. Viz. ten Tvůj odkaz.

Pokud by eff vrtule byla svázána pouze s určitými otáčkami, tak by byl asi vůbec problém vybrat nějakou vrtuli pro modelářský motor. Výrobce by musel kromě limitu max. otáček udávat i otáčky max. eff. To se ale neděje. Já můžu vzít jakýkoli třeba APCčko a nasadit ho na motor s výkonem 100 nebo klidně 1000W s klidným svědomím že sem vybral dobrou vrtuli (samozřejmě s ohledem na typ modelu, jeho výkon, rychlost atd. - už jiné téma). Pořád ale budu u pevné vrtule vázán pro max. eff vrtule tím nutným poměrem rychlosti vůči otáčkám. Jenže to během letu třeba akrobata jaksi dodržet pořád nejde. Takže se nám za letu ta eff krásně mění podle zrovna zvoleného režimu letu. Za úspěch lze tedy považovat to, že vrtule tak nějak funguje ve všech potřebných režimech nutných pro let daného typu modelu. Tedy použitelnej kompromis.


Jenom pro zajímavost bych se vrátil ještě k tomu článku pana Lněničky. Viz to snížení otáček z 2600 na 2200/min kvůli snížení hluku.

Stále 10kW. Rychlost 100km/h.

Pokles otáček u vrtule 1700/950 o cca 15% bude znamenat podle mého odhadu asi o 40%!!! nižší potřebný výkon. Přesto vrtule vykáže ještě vyšší tah jak při 2600/min!?

Pan Lněnička roztočí vrtule 500 - 1900/950 silou 10kW na 2600ot/min!? Na základě toho vypočítá tah vrtulí !? a určí eff vrtule! Aby toho nebylo málo, tak ještě znovu roztočí vrtuli 1700/950 opět silou 10kW ale tentokrát na 2200ot/min !? a výsledkem je vyšší tah!!!
Jdu si dát sprchu neb mi to hlava fakt nebere.

Nemyslím že tento základ je správnym základom. 10kW a 100km/h je pre model hovadina, tak ďalšie závery človek nemá ako porovnať s realitou a praxou.

Z pohľadu môjho na účinnosti, je základným bodom kde sa nezhodneme rýchlosť 100km/h.
Ak dostanem lietadlo rovnakým výkonom na vyššiu rýchlosť inou vrtuľou, ale zrovna pri 100km/h mi nebude zaberať ideálne, tak čo? Akože je horšia? Aj keď napríklad pri 150km/h by mala výrazne lepšie výsledky ?
Beriem že možno existuje lietadlo ktoré potrebuje práve pri 100km/h práve 10kW cca, a potom má zmysel hľadať vrtuľu ktorá má práve tam najlepší pracovný bod - ale to neznamená že je najlepšia, lebo pri 80km/h to bude iná vrtuľa a pri 120km/h zase úplne iná. A aj pre iné - čistejšie - lietadlo ktorému stačí pre 100kmh napríklad len 5kW to bude zase iná vrtuľa....

Položím teda otázku inak: Ak viem aká vrtuľa je pre 100km/h a 10kW ideálna, načo mi to je, keď mám lietadlo ktoré letí 140km/h, prípadne motor ktorý má len 5kW?

coro píše:Položím teda otázku inak: Ak viem aká vrtuľa je pre 100km/h a 10kW ideálna, načo mi to je, keď mám lietadlo ktoré letí 140km/h, prípadne motor ktorý má len 5kW?

Myslim že k h****!
Každej typ modelu bude vyžadovat jinej typ vrtule. I stejnej typ modelu bude vyžadovat jinej typ vrtule podle dostupného výkonu. I stejnej typ modelu se stejným dostupným výkonem bude vyžadovat jinej typ vrtule podle typu pilota. Co sedí jednomu, nemusí sedět druhýmu.

Účinnost vrtule je daná hlavně poměren D/S.
Jenže na 3D akrobata nemůžu pověsit vrtuli s D/S třeba 1. Na vis by byl potřeba asi malej reaktor. Navíc co s přebytkem rychlosti na plnej plyn. Prostě 3D akrobat je vybaven jedním z nejméně efektivních pohonů protože musí použít vrtuli s vysokým poměrem D/S. On se bez ní neobejde.

Takovej kompromis v eff vrtulí se používá u normálních akrobatů, trenérů. Prostě něčeho co už může létat i svižně.

No a nejůčinější vrtule se používají na strojích jež musí dosahovat vysokých rychlostí. Tyto stroje jsou energeticky nejnáročnější. Proto je nejdůležitější vysoká eff všech komponent, protože bez výkonu to prostě nejde. Kromě vysokého výkonu na motoru tam musí být i vysokej výkon (eff) na vrtuli. A to umožní pouze vrtule (nad)čtvercové. A je jedno zda to bude JMalíkova RFM 17/18 na hotlineru, nebo TomášeC nějaká 5/6 na F5D, neboť ten průměr samotné vrtule tam nehraje žádnou z hlavních rolí! Kupodivu rychlostní rekord elektroletu drží model s vrtulí jen 7/10. Proč? Protože ta 7/10 s poměrem D/S= 0,7! je ještě účinnější než Jmalíkova RFM 17/18 s poměrem D/S= 0,94 i TomášovaC 5/6 (asi kecam ) s poměrem D/S= 0,83. Model kterej tvoří nějakej rekord prostě musí použít všechny komponenty se špičkovou účinností aby využil maximálně dodanou energii.

Doktor píše:................ Jinými slovy můžu letět "na volnoběh", na půl plynu i na plnej plyn vždy s max. eff vrtule.............

Pokud stále mluvíš o pevné , nestavitelné vrtuli, tak to je právě ta zásadní chyba!!!

coro píše:Nemyslím že tento základ je správnym základom. 10kW a 100km/h je pre model hovadina, tak ďalšie závery človek nemá ako porovnať s realitou a praxou.

Z pohľadu môjho na účinnosti, je základným bodom kde sa nezhodneme rýchlosť 100km/h.
Ak dostanem lietadlo rovnakým výkonom na vyššiu rýchlosť inou vrtuľou, ale zrovna pri 100km/h mi nebude zaberať ideálne, tak čo? Akože je horšia? Aj keď napríklad pri 150km/h by mala výrazne lepšie výsledky ?.............

Musíš si jako první zvolit letovou rychlost ( s ohledem na aerodynamickou jemnost a další vlastnosti toho stroje) a jako druhý parametr definovat max. příkon.
Z max příkonu tě zlimituje průměr vrtule ( nebude mít smysl jít na větší průměr, protože na zvoleném poměru průměru a stoupání vrtule a zadané letové rychlosti to nebudeš mít čím nakrmit.)
Takže k Tvému příkladu:
Pro konkrétní letadlo a zvolenou rychlost bude existovat jediná pevná vrtule s max. účinností a jedinými otáčkami.
Všechny ostatní vrtule budou kompromisem pro letové vlastnosti , start, řiditelnost ....apod.

Doktor píše:.............Účinnost vrtule je daná hlavně poměren D/S................

Zatím jsi ještě vůbec nedošel k profiláži, geometrickému tvaru listu a hlavně letové rychlosti.
Tam potom jde účinnost velmi prudce dolů, přestože poměr D/S je velmi příznivý. Důvodem je vysoké M konců listů vrtule.
Prostě teoretizuješ nad vybádaným. Stačí to jenom číst a správně aplikovat pro modelařinu.
Kdyby měl TomasC k dispozici možnost většího příkonu, tak se v téhle kategorii pochopitelně půjde na větší průměry vrtulí, protože jejich efektivita končí někde kolem 600km/h a tam se to zatím nelétá.
Prostě skončí to na začátku s čím tady diskutuji s Tebou, Nakem a dalšími. Naprostá kravina chtít něco doměřit na čtvercových vrtulích ( a to bych to ještě upřesnil = na vrtulích jiných než pro visení) na statickém standu.

Včera jsem vyfotil mobilem dvoustránku z knížky, kde se o tom mluví.
Myslím, že v příspěvcích je mnoho pravdy, ale obrázek je obrázek

Nechci se pouštět do debat, kde si prostě nejsem jist... ale pokusím se vyjádřit svůj pohled na modelářskou vrtuli:
1) Vrtuli je potřeba co nejpřesněji přizpůsobit požadovanému režimu letu a pohonu.
2) Režim letu je problém. Letadlo musí odstartovat (rychlost nula). Nějak letět?? Je sakra rozdíl mezi vrtulí pro akrobata (mnoho režimů a to včetně brždění), pyloňáka (ustálená vysoká rychlost), superHorliner (ohromná akcelerace), atd.... Tam je potřeba vybrat a často s kompromisem.
3) Návrh pohonu. Jsou nějaká omezení ? (třeba pravidla )
4) Nabídka vrtulí, to je kapitola sama pro sebe. Někdy je to prostě to, čím se musí začít.

Jak to vidím pro závodní pyloňáky. Díky pravidlům je to souboj v účinnosti při převodu energie z aku na rychlost (pilotáž ponechme stranou ).

Já létám malé čtvercové vrtule. Z principu vychází pro stejný průměr čtvercová vrtule jako vrtule u které lze dosáhnout největší účinnosti. Malý průměr vrtule, která je roztočená na velké otáčky (konce listů na cca 0,75machu- což je ještě OK) má širokou rychlostní oblast (viz obrázek) a je tam i prostor pro odlehčení motoru. Z měření víme, že máme naladěný pohon se skluzem 5-8% !!!! A to považuji za klíčový údaj. I když nemám představu o průběhu zkroucení listu vrtule.
S vrtulí o velkém průměru lze dosáhnout pravděpodobně vyšší účinnosti, ale v MNOHEM užší oblasti. Ta oblast se musí trefit. A protože je úzká, tak změna teploty, tlaku, prostě hustoty vzduchu je VELKÝ problém.

Tak asi...

JMalik píše:

Doktor píše:................ Jinými slovy můžu letět "na volnoběh", na půl plynu i na plnej plyn vždy s max. eff vrtule.............

Pokud stále mluvíš o pevné , nestavitelné vrtuli, tak to je právě ta zásadní chyba!!!

Není!
Jde jen o to, že otáčky vrtule musí korespondovat s rychlostí letu.
Dam příklad:
Vrtule třeba APC 12/8E:
S touhle vrtulí můžeš letět třeba 40km/h při ot/min 4000, můžeš s ní letět 60km/h při otáčkách 6000, můžeš s ní letět 80km/h při ot. 8000. No a můžeš s ní letět rychlostí 120km/h při otáčkách 12000/min, což je výrobcem povolené maximum. Ve všech těchto režimech se bude vrtule pohybovat na vrcholu křivky účinnosti, neboť poměr mezi rychlostí proudu vzduchu před vrtulí a rychlostí proudu vzduchu za vrtulí bude stále stejný. Tedy list vrtule nabíhá do proudícího vzduchu stále pod stejným úhlem. Proto nelze říct, že vrtule dosáhne své max. eff pouze při určitých otáčkách. Jasně, se zvyšujícími se otáčkami poroste Re na vrtuli, ale do jaké míry ovlivní samotnou eff je otázka. Nic zásadního to ale nebude.
Nevim o výrobci modelářských vrtulí který by stanovil nějakou cifru ve smyslu otáček při kterých jeho vrtule dosáhne max. eff. Pro nás modeláře má smysl pouze cifra kdy dojde k destrukci vrtule. Modelář ještě může zvažovat tu obvodovou rychlost. Ale ve většině běžných rekreačních aplikací s obvodovou rychlostí nebude problém.

Když to shrnu, tak větu "Pro konkrétní letadlo a zvolenou rychlost bude existovat jediná pevná vrtule s max. účinností a jedinými otáčkami" musim prostě odmítnout. Už vůbec se tu nebere v potaz samotnej motor. Motor, jeho výkon a otáčky jsou přece tím co ovlivní volbu vrtule! Volbou vrtule určim charakter pohonu. Neni žádná rovnice která mi řekne na tohle letadlo musí být jen a pouze tato vrtule. Vrtule se zvolí vždy pro nějaký charakter pohonu a jeho výkon. Někomu stačí že se model plazí krokem kolmo nahoru, někdo chce aby model stoupal jen pod nějakým úhlem ale na rychlosti. Jaké řešení je správné? Obě! Pokud splní požadavek.

K těm modelům F5D. I dnes za stávajícího výkonu pohonů by nebyl problém použít zpřevodovanej pohon s větší a tedy "účinnější" vrtulí jak je tu prezentováno. Bohužel se tak neděje. Pokud by větší vrtule přinesla něco málo navíc, tak to vzápětí sebere převodovka a asi vyšší hmotnost pohonu. Takže tady větší vrtule asi žádnej efekt nepřinese. Pokud by model F5D měl větší výkon (při stejných nebo menších otáčkách), tak je logický že by se zved i průměr vrtulí. Čim větší výkon potřebuju přenést skrze vrtuli, tim větší vrtule musí být (samozřejmě v závislosti na otáčkách). Tady něni co řešit.

A k tomu měření Naka nebo mému už se vyjadřovat fakt nemá cenu. Každému alespoň průměrnému uživateli calců je jasné, že calcu je zcela fuk jestli motor točí vrtulí čtvercovou, trojúhelníkovou, hvězdicovou, nebo kulatou.

Doktor píše:...... Čim větší výkon potřebuju přenést skrze vrtuli, tim větší vrtule musí být (samozřejmě v závislosti na otáčkách). Tady něni co řešit.
....

Tah.
Nie výkon, ale ŤAH.
Pre rovnaký ťah ale rozdielnu rýchlosť, samozrejme rastie výkon.
Ak to bude autobus čo potrebuje 40N na 40km/h, musí tam mať vrtuľa 40N, a pri 40km/h by mala mať dané otáčky - ak pri nich nemá správny ťah, nepracuje dobre..
Ak model na 40km/h potrebuje nejaký ťah, a na 120kmh iný samozrejme ťah, pre 120kmh vychádzajú iné otáčky, a pri pevnej vrtuli čiže konštantnom stúpaní sú proste dané - a musí to ten ťah každom prípade dodať..

- teda verím že existuje model kde bude závislosť odporu (prípadne iných požiadaviek napr. pri stúpaní) na rýchlosti aspoň v bežných režimoch zodpovedať priebehu ťahu na vrtuli (napr tá čo si spomínal 12/6 ...)
Ale iný model to bude mať inak.

A práve si myslím že extrémne čistý naleštený F5D potrebuje malý ťah pri vysokej rýchlosti a že PRETO je preň vhodná malá vrtuľa. Veľká lopata by tam zbytočne miešala vzduch a žrala zbytočný výkon.
Ale zároveň na nejakú Cessnu s plavákmi, verím aj tomu že čím väčšia vrtuľa tým lepšie - lenže v nejakom rozumne primeranom rozsahu.