Co je to za motor?

[VTjr]

Pro ilustraci přikládám 2 diagramy vrtulových charakteristik.
Jednak pro CAM Carbon sklopky Aeronaut (které jsem teoreticky extrapoloval pro vyšší otáčky do 16 tisíc) a pak pro spalovákové Graupner Super Nylon.
A jak to použiješ?
Na ose X si vynes vertikální linku dejme tomu pro otáčky 15 tisíc (to je asi to, co je reálné při napájení 2s LiPol a KV2200) a z průsečíků hned uvidíš jaký mechanický výkon potřebuje vydat motor aby na ty točky roztočil tu kterou vrtuli.
Pokud toho výkonu motor není schopen, tak se buď po nějaké době uvaří (to když je ho schopen v režimu přetížení vydat aspoň krátkodobě) anebo to tam neroztočí ani při přetížení. A pak si vynes jinou vertikální linku někde kolem 7-8 tisíc a uvidíš, co by bylo možné použít při napájení 1s. Uvidíš, že při stejném výkonu budou moci být ty vrtule o dost větší.
A teď si představ co se dělo, když jsi "žhavil" motor s KV4200 na baterku 3s! I na 1s by byla ta situace na hranici grafu, tedy v oblasti kolem 15 tisíc ot/min. Pokud má motor s KV4200 přibližně stejné rozměry a tedy i max výkon, tak to svede bez úhony opravdu jen s velmi malinkými vrtulkami.

Samozřejmě správné by bylo sehnat si podobné diagramy přesně pro použité typy vrtulí, od konkrétního výrobce , ale bohužel ne všichni výrobci je dávají volně k dispozici. Ty diagramy se dají taky změřit (to je ale dost pracné, ovšem je to cesta nejlepší a nejpřesnější), ale pro aspoň přibližný výpočet a návrh pohonu postačí i grafy od jiného výrobce, ono se to sice bude lišit ale ne zásadně.

[ellet]

Stále tady chybí jedna důležitá informace. Při vysokých otáčkách vrtule je reálné nebezpečí odtržení proudění na listech vrtule (skoková změna tahu). Toto proudění se obnoví až při určité rychlosti modelu. Pokud chci aby model startoval s maximálním tahem z nulové rychlosti z ruky, je třeba volit vrtuli největší možnou, té přizpůsobit stoupání vrtule. Na př. u vrtule 5x3 dojde k odtržení proudění dřív než u vrtule 6x3, protože úhel natočení listu je větší i když mají stejné stoupání. Ecalc všechny tyto údaje s přijatelnou přesností poskytuje. (Lze vybrat i výrobce a typ vrtule, já jsem použil nělakou APC elektro)
Pokud to zásadně nesedí, nevidím to na ecalc

Edit: Skoková změna tahu je asi nešťastné vyjádření. Jedná se dřiv o bod zlomu, od kterého tah motoru, s nevyjádřenou strmostí klesá.

[igorb]

Samozřejmě správné by bylo sehnat si podobné diagramy přesně pro použité typy vrtulí, od konkrétního výrobce , ale bohužel ne všichni výrobci je dávají volně k dispozici. Ty diagramy se dají taky změřit (to je ale dost pracné, ovšem je to cesta nejlepší a nejpřesnější), ale pro aspoň přibližný výpočet a návrh pohonu postačí i grafy od jiného výrobce, ono se to sice bude lišit ale ne zásadně.

Alebo sa daju vygooglit. Nejakych x0 rokov dozadu sa dalo kupit u Horejsiho nieco so sa volalo myslim Emeter a tam bola hromada nameranych vrtul. Tie a plus tamtie co si vybral z tej Demuthovej knizky mam digitalizovane v niecom co sa volalo myslim electro_calc.xls ... nedavno niekde o tom sla rec, da sa to niekde vygooglit, je tam aj zjednoduseny vypocet aj baza vrtul. ... ale uz tbolo daaaavno, nepytajte sa kde to je, treba googlit Bolo na niekolkych serveroch dostupne.

[igorb]

Stále tady chybí jedna důležitá informace. Při vysokých otáčkách vrtule je reálné nebezpečí odtržení proudění na listech vrtule (skoková změna tahu). Toto proudění se obnoví až při určité rychlosti modelu. Pokud chci aby model startoval s maximálním tahem z nulové rychlosti z ruky, je třeba volit vrtuli největší možnou, té přizpůsobit stoupání vrtule. Na př. u vrtule 5x3 dojde k odtržení proudění dřív než u vrtule 6x3, protože úhel natočení listu je větší i když mají stejné stoupání. Ecalc všechny tyto údaje s přijatelnou přesností poskytuje. (Lze vybrat i výrobce a typ vrtule, já jsem použil nělakou APC elektro)
Pokud to zásadně nesedí, nevidím to na ecalc

To nie je vec otacok motoru, ale ako v duhej casti pises doprednej rychlosti .... presnejsie sa to vola "advance ratio" V/(nD)
V je rychlost voci prudu vzduchu, n su otacky a D priemer vrtule.

https://en.wikipedia.org/wiki/Advance_ratio

Pre kazde stupanie vrtule L/D (stupanie k priemeru) mas potom tri koeficienty eta ucinnost, kT koeficient tahu a kQ koeficient reakcneho momentu vrtule

Cim je vecsie stupanie L/D tym pokrcenejsia je krivka tahu pri nizkych rychlostiach V/(nD) - to je o com hovoris (na obrazku zahnutie smerom nadol ak ideme po krivke k nulovej rychlosti = dolava). Pravidlo je ze vrtule so stupanim mensim ako 0,5 (napriklad 7x3) prakticky tuto necnost nevykazuju, vyssie stupania uz je malinko citit (6x4) u L/D 1 (6x6) je ten efekt uz znacne citelny a dokonca to vie "pulzovat" v zmysle chyti sa a znova odtrhne pri nulovej doprednej rychlosti, u L/D 2 je to velmi silne a stabilne odtrhnute pri nulovej rychlosti.

Co sa ale tyka koeficientu reakcneho momentu nie je to az take vypukle, len pri hodnotach 0,3 az 0,5 je to malinko citit (je tam zlom). Preto sa testovacie vrtule robia so znacne malym stupanim <0,3 (Kt sa nemeni okolo 0)

Na obrazku je to vidno, len to asi chce nejaky cas pozerat sa nanho a vstrebat co mi pise pocitac :- ))))))))

[Celeron]

Stále tady chybí jedna důležitá informace. Při vysokých otáčkách vrtule je reálné nebezpečí odtržení proudění na listech vrtule (skoková změna tahu). Toto proudění se obnoví až při určité rychlosti modelu.

Sláva, konečně jsem se dozvěděl, proč mi kdysi na pylonech Club 20 na výkon a otáčky vyšponovaná MVVS 3,5 nechtěla vůbec táhnout při startu. Vampír, s kterým jsem lítal, se musel mrsknout víc než oštěp aby se vůbec podařilo odstartovat. Brácha ho občas patřičně mrsknout nedokázal. Jak se ale chytil a rozlítnul, tak jel jak brus. Jednoho 35 let starýho Vampíra ještě na půdě mám, na jaře ho zkusím na katapultu.

[dratek]

Tak aspoň že tak Celerone je ti tato diskuze platná.Já asi tyhle neoznačené motory pouložím protože jsem se seknul a myslel jsem že mám 2200kV tak jsem se překoukl a mám to 2600 kV a výsledek skoro stejný jako u toho 4200,nejprve jsem vyzkoušel bez vrtule a vše bylo ok,baterka 2s2200,régl30A motor točil cca2 min a nic se nehřálo,Dal jsem vrtuli 6/4 a během 20-30vt všechno rozpálený.Dal jsem tedy tu nejmenší co mám 5.3/3.3 a pak 5/4 a výsledek stejný,po samovolném snižování otáček régl začal vypínat.Tak jsem dal régl 50A s chlazením a úplně to stejné,snižování otáček a vypínání réglu.Takže už mě napadá že i ta 2s baterka bude na tyhle větrníkový motory asi dost no a jelikož žádnou 1s nemám tak použiji klasický motory s kterýma mám dobré zkušenosti.Takže všem moc díky za vaše postřehy a rady.

[Atto]

Ja sa priznám, že nie veľmi milujem také tie "high-tech" grafy, ako je napr. tento:

Sú vhodné skôr pre technikov, dobre znalých danej problematiky.
Sú to grafy, kde nejaký matematický výraz (napr. koeficient ťahu) ukazuje závislosť na inom matematickom výraze (Advance ratio).

.........................................

Ale pre modelárov ako je napr. Dratek, pre ktorého je podstatné koľko W má motor a nie aké má Kv (Dratek, bez urážky, nijako sa ťa nechcem dotknúť, ale chápem ťa - nie každý chce (musí) byť "vrtuľový guru") sú vhodnejšie možno iné grafy.

Také priamočiarejšie, kde nejaká jednoduchá veličina (napr. ťah) je závislá na inej jednoduchej veličine (napr. na rýchlosti modelu).

Pretože z toho horného grafu je fakt nadľudské úsilie zistiť, aký je ťah vrtule pri nulovej rýchlosti modelu a aký je pri nejakej konkrétnej (nenulovej) rýchlosti modelu.

Príkladom takého (priamočiareho) grafu je napr. toto:

V takomto grafe sa oveľa ťažšie "skryjú" tvrdenia, že pre podštvorcovú (modelársku) vrtuľu platí, že pri nulovej rýchlosti modelu je ťah nejaký a keď model dosiahne nejakú rýchlosť, tak sa vrtuľa "chytí" a ťah skokovo vzrastie.

Ja som na takú situáciu PRAKTICKY pri rekreačných modeloch nikdy nenarazil.
A nenarazil som na ňu ani TEORETICKY v grafoch, tabuľkách a pod.

Pre štvorcovú vrtuľu ten graf môže vyzerať takto:

A pre nadštvorcovú trebárs takto:

Nech sa snažím ako sa snažím, tak žiadne výrazné narastanie ťahu s rastúcou rýchlosťou modelu tam nevidím. O skokových zmenách radšej ani nehovorím.

................................................

Len pre výraznejšie nadštvorcové vrtule môže byť ťah pri nejakej rýchlosti väčší ako pri nulovej rýchlosti - to, čo popisoval Celeron. Ale tu by som o rekreačnom modeli radšej nerozprával.

Ale keďže práve debatujeme o probléme, ktorý navodil Dratek, tak nezachádzajme do okrajových tém.

[igorb]

Ja sa priznám, že nie veľmi milujem také tie "high-tech" grafy, ako je napr. tento:

Advance coefficient.jpg

Sú vhodné skôr pre technikov, dobre znalých danej problematiky.
Sú to grafy, kde nejaký matematický výraz (napr. koeficient ťahu) ukazuje závislosť na inom matematickom výraze (Advance ratio).

Staci pochopit ze v tom mojom grafe je tah a rychlost nahradena "odrozmerovanym" koeficientom tahu a pomernej rychlosti, to znamena ze nezobrazuje hodnoty jednej vrtule ale kvalitatitativne ocakavatelne suvislosti, nie data jednej vrtule. Takze staci jeden a netreba ich publikovat 5. inak to zobrazuje presne to iste a plus hromadu dalsieho. Ale kazdy je strojcom svojho stastia :- )))) ... ako som povedal ak chce clovek pochopit, musi sa trochu zamysliet a otvorit oci.

[igorb]

Nech sa snažím ako sa snažím, tak žiadne výrazné narastanie ťahu s rastúcou rýchlosťou modelu tam nevidím. O skokových zmenách radšej ani nehovorím.

No ako hovorim, je treba pochopit co tie grafy ukazuju, je to hodnota tahu pri ... nie pri doprednej rychlosti ale pri relativnej rychlosti prudu voci vrtuli. To nie je dopredna rychlost. Ten skokovy narast nastane vtedy ked sa nejakym cinom skokovo zmeni prudenie, napriklad tym ze ta "odtrhnuta vrtula nejakym cinom predsa len donuti prud "prudit" a tym prudenie prilahne pri nulovej mechanickej doprednej rychlosti, tam potom ta zahnuta ciara okolo 0 rychlosti narastie k linearnemu priebehu a ked si ten linearny priebeh vynesiem ako dotycnicu ku krivke v mieste kde pretina os rychlosti (v mieste pitch speed) tak zistim ze ten tah moze narast na velmi velke cislo. To moze nastat aj staticky ak model drzim v ruke a mam stvorcovu vrtulu L/D =1 niekolko krat som zaregistroval dost silne pulzovanie, ktore je aj citit a aj pocut uchom.

No a druha vec ze to ako modelari registrujeme nie je samotny tah, ale pomer tahu k odporu a ten sa zmeni vypustenim skokovo pretoze sa tam krizia dve krivky - tah ktory relativne narastie a odpor ktory "odpresadnutim" pomaleho modelu klesa, a to je skokova zmena aj ked pouzijem stvorcovu vrtulu L/D=1

[ellet]

Tak vrtule nejsou můj obor, ale popřít odtržení proudění na vrtulovém listu, za určitých podmínek, asi nelze. Možná ta strmost nebude tak strmá (je to otázka definic) a asi bude u různých výrobců různá (a amatérsky předpokládám, že k odtržení dojde v poměrně úzkém rozsahu otáček). Rozhodně ale tvrzení ecalcu nebude tak úplně postaveno na vodě. (I ty grafy platí určitě za zjednodušujících podmínek a motor tazatele se s ohledem na otáčky, jen tak do každého grafu nevejde.) Nebo že by byli autoři osvědčeného a hojně využívaného programu jako je ecalc diletanti? Roky měřím el. parametry každého pohou ještě před instalací do modelu a pokud je porovnám s ecalcem, jsou v rozumné toleranci.

[Atto]

... v tom mojom grafe je tah a rychlost nahradena "odrozmerovanym" koeficientom tahu a pomernej rychlosti, to znamena ze nezobrazuje hodnoty jednej vrtule ale kvalitatitativne ocakavatelne suvislosti, nie data jednej vrtule. Takze staci jeden a netreba ich publikovat 5. inak to zobrazuje presne to iste a plus hromadu dalsieho...

Igor, jasné. S tým absolútne súhlasím. Je to graf, kde sú (a teraz trochu nadsadím) "všetky" parametre "všetkých" vrtúľ za "všetkých" podmienok.

Ale práve to, že v jednom grafe je toho hromada, tak niekedy je ťažké v tej kope nájsť jednu jasnú a zreteľnú vec.

Tomu grafu plnohodnotne rozumieš ty a možno ešte dvaja - traja tunajší modelári. Ale drvivá väčšina modelárov vôbec nevie, čo si má predstaviť pod pojmom Advanced ratio a mnohí môžu mať problém aj s chápaním pojmov koeficient účinnosti, koeficient ťahu a koeficient reakčného momentu vrtule.
Niet divu: väčšinou to ani nepotrebujú.

A potom niekto vytiahne strašiaka menom odtrhnuté prúdenie (stále hovoríme o vrtuliach) a poukazuje na to, že u niektorých (ani nie štvorcových) vrtúľ nastáva skokový nárast ťahu pri náraste rýchlosti modelu (po jeho ráznom odhodení).

Igor, veď ukáž tento jav na tom "tvojom" grafe bez toho, aby si použil nejaké pomocné výpočty tak, aby to bolo pochopiteľné pre väčšinu tunajších modelárov.

Na druhú stranu, takýto "derivovaný" graf (modrá krivka):

je zrozumiteľný snáď každému modelárovi.

Áno, je to graf závislosti jednej konkrétnej vlastnosti na jednom konkrétnom parametri, pre jednu konkrétnu vrtuľu a pre jedny konkrétne otáčky, ale jej zmysel nie je ukrýtý v nijakých "inotajoch" akéhosi vše-univerzálneho "grafu všetkých grafov".

[Atto]

... popřít odtržení proudění na vrtulovém listu, za určitých podmínek, asi nelze. Možná ta strmost nebude tak strmá (je to otázka definic) a asi bude u různých výrobců různá (a amatérsky předpokládám, že k odtržení dojde v poměrně úzkém rozsahu otáček)...

Nemyslím, že by tu niekto spochybňoval možnosť odtrhnutia prúdnic na vrtuľovom liste, za určitých podmienok.

Ja by som však dal dôraz na to: "za určitých podmienok". Lebo tie sú kľúčové. A v prípade rekreačných modelov, kde prevládajú podštvorcové vrtule, roztáčané na zodpovedajúce otáčky, modelár väčšinou významné trhanie prúdnic nezažije.

Ešte by bolo zaujímavé, upresniť si, čo si kto pod pojmom trhanie prúdnic predstavuje a hlavne, ako zistí, že na vrtuli jeho modelu sa začínajú odtrhávať prúdnice.

Aké to má prejavy?

Aké to má následky pre model?

Aká razantná bude tá skoková zmena (lebo tu bola spomínaná)?

K odtrhnutiu dôjde pri určitých otáčkach a pri ďalšom zvyšovaní otáčok sa trhanie prúdnic stratí?

[ellet]

Odpovídal jsem na dotaz původního tazatele a ecalc o podobném motoru, při napájení 2s a s podčtvercovou vrtulí 5x4 tvrdí toto:

(Hranice počátku odtržení je jasně daná, ale fakt je, že strmost poklesu neumím posoudit. Jestli pozvolna nebo skokem však nemění smysl odpovědi)

[VTjr]

Posledné príspevky sú nepochybne poučné a zaujímave , ale mám pocit, je podstata problémov diskutujúceho "dratek" v príspevku viewtopic.php?f=7&t=88482&start=15#p1494124 nie je v tom, či sa mu na vrtuli trhá/netrhá prúdenie (nakoniec on predsa použil dosť výrazne podštvorcovú vrtuľu 7x4") ale v tom, že on si absolútne neuvedomil , že pri tak vysokých KC a napájaní z 2s a dokonca 3S LiPol pohonných baterií, motor bude dostatočne účinný až v obrovských otáčkach, ktoré s použitou vrtuľou a jeho maximálnym výkonom nebude schopný nikdy dosiahnuť. Tým pádom sa tá jeho pohonna jednotka (motor+vrtuľa) roztočí len toľko, koľko bude môcť, ale v režime obrovského poklesu účinnosti motora a bohužiaľ aj masívneho preťaženia, čo bude mať samozrejme za následok upečenie tak motora ako aj regulátora.
Pri malých otáčkach tečú veľké prúdy predovšetkým preto, lebo otáčkami generované elektromotorické napätie (EMN) je nepatrné a keďže prúd motorom závisí od rozdielu napájacieho napätia (Un) a EMN podelenom činným odporom jeho vinutia, tak ten prúd bude veľmi vysoký. Trojfázový striedavý motor má totiž vlastnosti veľmi podobné komutátorovému jednosmernému s cudzím budením. Správne by sa mu ani vôbec nemalo hovoriť striedavý, trojfázový, ale jednosmerný s elektronickým komutátorom. No a keď by sme si pozreli momentovú krivku takého analogického ale komutátorového motora, tak je to modifikovaná hyperbola, kde pri nulových otáčkach má motor maximálny moment a pri maximálnych moment minimálny. Rovnako je to s odoberaným prúdom. No a motor v príliš vysokým KV a nevhodne veľkou vrtuľou (je jedno či podštvorcovou, štvorcovou alebo aj nadštvorcovou) sa poriadne neroztočí, bude pracovať na začiatku tej hyperbolickej charakteristiky, teda s obrovským odberom prúdu. Výkonová tepelná strata je úmerná štvorcu prúdu a lineárne odporu vinutia. Motory s veľkým KV síce mávajú ten odpor malý (málo závitov hrubým drôtom) ale nárast prúdu v 2. mocnine rozhodne preváži a bude z toho vykurovacia piecka. Pričom s tak veľkým odberom si dlhodobo neporadí ani regulátor a ak nevypne nejaká jeho ochrana, tak sa tiež upečie. Vo väčšine regulátorov je ochrana spojená s identifikáciou zastavenia motora, vtedy sa odpája, ale tu sa ten motor bude točiť a ochrana nemusí vypnúť.

[Atto]

OK.
Ja nerozporujem, to čo Ellet tvrdí a samozrejme ani to, čo tvrdí IgorB.

Ak mám s niečím problém, tak je to to, že občas je tu predkladané tvrdenie, že odtrhnutie prúdnic na vrtuli je nejaký náhly - skokový, nečakaný a neviem ešte ako dramatický proces.

............................................

Už to tu bolo spomenuté, že u pol-štvorcových vrtúľ (napr. 8x4) sa odtrhávanie prúdnic v podstate vôbec nekoná. S narastajúcou rýchlosťou (modelu) však postupne klesá uhol nábehu vrtuľových listov a tým klesá aj ťah vrtule:

U vrtúľ medzi pol-štvorcovými a štvorcovými už (pri malých rýchlostiach modelu) - s klesajúcou rýchlosťou začína mierne odtrhávanie.

Ale nejaký (dramatický) prepad ťahu pri nízkych rýchlostiach (modelu) ešte neexistuje. Krivky sa ešte stále veľmi podobajú na krivky v predchádzajúcom grafe.

U (mierne) nadštvorcových už je odtrhávanie prúdnic zjavné, ale pokles ťahu sa prejavuje skôr ako stabilný ťah, od statického až po "nejaký". Potom síce trhanie prúdnic ustane, ale (so vzrastajúcou rýchlosťou modelu) začne sa zmenšovať uhol nábehu vrtuľových listov a s ďalším nárastom rýchlosti modelu bude ťah vrtule klesať:

U výrazne nadštvorcových vrtúľ už (konečne) nastane onen hrb - teda nárast ťahu vrtule v nejakom rozsahu rýchlostí (modelu).

............................................

Dôvodom tohto javu je (okrem iného) táto závislosť ťahu vrtule v závislosti od uhla nábehu pre rôzne hrúbky profilu:

Ak by mali listy vrtule hrúbku asi 6% (čierna krivka), tak by pri prekročení ich uhlu nábehu nad 5 stupňov síce začalo (postupné, hladké, plynulé) odtrhávanie prúdnic, ale pokles ťahu by nebol nijako strmý či dramatický. Nárast ťahu (s poklesom rýchlosti (modelu) a teda s nárastom uhlu nábehu vrtuľových listov) ako keby sa zastavil a pre niektoré hrúbky profilu by mohol byť dokonca konštantný. To korešponduje s obrázkami 2.jpg a 3.jpg, kde je ťah celej vrtule v rozsahu nízkych rýchlostí (modelu) a teda v rozsahu vysokých uhlov nábehu vrtuľových listov tiež akoby konštantný.