Porovnanie výkonov dvojlistých vrtulí s vrtuľami viaclistými

Občas sa na modelárskych fórach objaví dotaz na porovnanie ťahu trojlistej alebo štvorlistej vrtule voči vrtuli dvojlistej toho istého priemeru a stúpania.

Alebo iná formulácia otázky, aký rozmer trojlistej (štvorlistej) vrtule použiť, aby bol jej ťah rovnaký ako vrtule dvojlistej?

autor: Janko O.


Keďže sa pokúšame o stavbu dvojmetrového modelu štvormotorového C-130 Hercules, tak táto téma nás už dávnejšie zaujala, pretože "originál" je poháňaný štvorlistými vrtuľami a potrebovali sme vedieť, či má význam podstúpiť takúto komplikáciu. A keďže rôznych teórií je veľa a pravda bude asi len jedna, pristúpili sme k našej najobľúbenejšej metóde: Praktickému overeniu a meraniu. Podotýkame, že takéto meranie je ďaleko komplikovanejšie, ako napr. zmeranie prúdového odberu prijímača, alebo statického ťahu dúchadlového modelu. To bude zrejme jeden z dôvodov, prečo sme na výsledky takéhoto merania nikde nenatrafili.

Ťažiskovým problémom bolo, kde zohnať viaclisté vrtule. S trojlistou sme si narýchlo nevedeli rady, ale štvorlistú sme vyrobili z dvoch dvojlistých. Trochu merania, trochu rezania, trochu brúsenia, trochu lepenia a štvorlistá vrtuľa rozmeru 8,5 / 4,7 bola na svete. Úmyselne sme použili predimenzovaný elektromotor aj batériu, aby nejaký "slabčiak" neskresľoval namerané výsledky.

Merania sme realizovali doma - v paneláku a pri otáčkach "štvorlistu" 8000 1/min. to už bol slušný "rachot" a keď prúd vzduchu v izbe začal zhadzovať obrazy, tak sme merania pri 8537 otáčkach za minútu radšej ukončili.

Výsledky sú v dvoch tabuľkách s upresňujúcim podtextom. Veličiny ako  Otáčky, Príkon  a  Statický ťah  sú zrejme jasné,  Účinnosť ťahu  je v programe DriveCalc označovaná ako Thrust Efficiency a viac napovie jej jednotka: gram na Watt. Znamená, aký statický ťah vyprodukuje každý spotrebovaný Watt spotrebovanej energie.  Rýchlosť, pri ktorej bude ťah nulový  je v podstate vypočítaná teoretická rýchlosť výstupného prúdu vzduchu a je zrejmé, že aj v skutočnosti pohonná jednotka modelu, ktorý poletí touto rýchlosťou, už nebude mať žiadny ťah. Nad touto rýchlosťou bude dokonca pôsobiť ako brzda.

Tretia tabuľka porovnáva dosiahnuté výsledky "štvorlistu" voči "dvojlistu" a vyjadruje ich v percentách. Za povšimnutie stojí, že pri maximálnych otáčkach (8584) bol príkon štvorlistej vrtule o 88 % väčší ako dvojlistej vrtule, ale statický ťah stúpol len o 65 %. Účinnosť ťahu dokonca klesla o 12 %.

Nadšení z dosiahnutých výsledkov sme sa rozhodoli počet listov ešte viac zvýšiť, ale dostatočný počet vrtulí rozmeru 8,5 / 4,7 sme už nemali a tak sme vzali "za hrsť" vrtulí rozmeru 9 / 6 a vyrobili sme "stvorlist" a potom ešte "šesťlist". Tu už spojenie jednotlivých častí bolo veľkým problémom a bolo jasné, že vzniknuté "monštrum" nebudeme môcť roztočiť na také vysoké otáčky ako v predchádzajúcom meraní. Odmenou za vynaložené úsilie nám bol ťažko opísateľný zvuk "šesťlistu", ktorý nás fascinoval - nevedeli sme sa ho nabažiť a nebyť jednej naštvanej manželky, tak ho roztáčame doteraz. 

Namerané výsledky sú opäť v tabuľkách, tentokrát v piatich. Pre objektívnosť sme opäť zmerali dvojlistú aj štvorlistú vrtuľu, ale teraz rozmeru 9 / 6 a potom šesťlistú 9 / 6.

Zamerajme pozornosť na tú poslednú tabuľku, ktorá porovnáva dosiahnuté výsledky "šesťlistu" voči "dvojlistu" a vyjadruje ich v percentách. Pri maximálnych otáčkach, na ktoré sme si v "tornádom rozmetanej" izbe trúfli (6000) bol nárast príkonu "šesťlistu" voči "dvojlistu" 2,4-násobný, ale nárast statického ťahu ani nie dvojnásobný. Účinnosť ťahu poklesla až o 19 %.

Posledným obrázkom je graf, ktorý je akýmsi koncentrátom všetkých nameraných výsledkov a dáva možnosť pomerne presného odhadu možných parametrov elektropohonu aj s  trojlistou  alebo aj  päťlistou vrtuľou.  Samozrejme, všetky hodnoty sú vztiahnuté voči dvojlistej vrtuli, ktorá tu je chápaná ako akýsi všeobecne dostupný etalón.

Ano, vieme, je to hlavne veľké množstvo čísiel a nejaký graf k tomu, ale záujemca o pohon viaclistými vrtuľami by tu mohol nájsť odpovede na svoje otázky. Použitie viaclistej vrtule prináša väčší statický ťah ako použitie dvojlistej vrtule toho istého rozmeru. Alebo ak potrebujeme rovnaký ťah, tak napríklad kvôli nízkemu podvozku môžeme použiť viaclistú vrtuľu menšieho priemeru. Treba zdôrazniť, že väčší počet listov spôsobuje, že vzdialnosť medzi listami je menšia a vzduch obtekaný listom je už mierne zvírený "neďalekým" listom predchádzajúcim, čo spôsobuje menšiu účinnosť viaclistých vrtulí. Z tohoto pohľadu sú najefektívnejšie jednolisté vrtule s protizávažím.

Všimnite si, že  Rýchlosť, pri ktorej bude ťah nulový,  je pri rovnakých otáčkach rovnaká pre dvojlistú, štvorlistú aj šesťlistú vrtuľu. Z toho vyplýva, že viaclistou vrtuľou nezvýšime maximálnu rýchlosť modelu, ale zvýšime statický ťah, alebo ťah pri nižších rýchlostiach. Viaclisté vrtule sa preto hodia skôr pre ťažšie, pomalšie modely, ktoré štartujú z ťažkého terénu (trávy) a aj pre svoju "preťaženosť" lietajú pod veľkým uhlom nábehu krídla a na to všetko potrebujú "silu".

Obdobná situácia je aj pri dúchadlách, keď EDF-ká s veľkým ťahom a menšou rýchlosťou výstupného prúdu vzduchu majú viac listov na rotore (5 až 12, podľa priemeru), ako dúchadlá určené pre ľahšie a rýchlejšie modely.

 

Súvisiace články:

Účinnosť ťahu elektropohonu - čo to je?

Jednoduchý návrh elektro pohonu pre modely 

Programy pre návrh vrtuľového aj EDF elektro pohonu modelu

Pokles ťahu pohonnej jednotky počas letu modelu

Zmena elektropohonu na pohon inou LiPol batériou

Návrh elektropohonu - jednoduché príklady

 

Confronto tra le due eliche a pale di più lettere, tre-quattro-foglia foglia-list di sei modelli di aerei, Jämförelse av 2-blad av propellrar med flera bokstäver, tre-fyra blad-blad-lista sex modeller av flygplan, Comparación de 2-hojas de una hélice con más letras, de tres hojas de cuatro hojas-lista de seis modelos de aeronaves, Сравнение 2-лопасти винтов с более букв, три-четыре листа лист-лист из шести моделей воздушных судов, Comparação de duas pás de hélices com mais cartas, três de quatro folhas, lista de folhas de seis modelos de aeronaves, Porównanie 2-ostrza śrub z więcej liter, trzy-cztery skrzydła liści listę sześciu modeli statków powietrznych, Sammenligning av 2-blader av propeller med flere bokstaver, tre-fire-leaf blad-liste over seks modeller av fly, Vergleich von 2-Klingen von Propellern mit mehr Buchstaben, drei Blatt vierblättrigen-Liste von sechs Modelle von Flugzeugen, Ha összevetjük a két légcsavaros lapátokkal, több betű, 3 betű, 4 betű, 6 betűk a légijármű-modellek Vergelijking van de 2-bladen van propellers met meer letters, drie-blad vier-blad-lijst van zes-modellen van vliegtuigen, Comparaison des 2-lames des hélices avec plus de feuilles 3-feuilles à quatre feuilles, la liste des six modèles d'avions, Vertailu 2-terän potkurit enemmän lehtiä 3-lehden neljä lehtien luettelo kuusi mallia ilma- Sammenligning af 2-vinger af propeller med flere bogstaver, tre-blad fire blad-liste over seks modeller af fly, Comparison of 2-blades of propellers with more leaves, three-leaf four-leaf-list of six models of aircraft, مقارنة بين ريش مراوح - 2 مع المزيد من الرسائل ، وثلاث أوراق أربع أوراق قائمة من ستة نماذج من الطائرات ، השוואה בין 2-להבי המדחף עם מכתבים נוספים, שלושה עלים ארבע ברשימה עלים של שישה דגמים של מטוסים


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 20. 6. 2015, 09:04 | Prečítané: 10774x | Kategórie: Pohony | Napísal: admin |
Komentáre: 18
Nazdar, hezký článek rozhodně ho chválím jenom mi nesedí srovnávání podle otáček, podle mně by bylo správné srovnávat vrtule podle příkonu. Ten je veličina která mně zajímá při návrhu makety, většinou vycházím z toho že používám nějaké baterky regulátor a chcu nějaku letovou dobu. Otáčky jsou potom parametr podle kterého vybírám motor tak abych měl maxmální účinost pohonu. Jinak můžu se zeptat jestli jste prováděli nějakou korekci na dodávaný výkon a při daných otáčkách a tímpádem změnu účinnosti elektromotoru? Ta by taky měla hrát poměně velkou roli v charakteristice pohonu.
Odpoveď | 2011-03-04 10:39:43
Áno, súhlasíme s výhradami.
Ale každý spôsob zrovnávania má svoje výhody a nevýhody.
Keby sme zrovnávali na základe príkonu, tak by to zase niekoho neskúseného mohlo zmiasť, že: "Aha, dvojlist a štvorlist majú rovnaký príkon, tak aký je v tom rozdiel?" Ale rozdiel by bol v ťahu, v otáčkach, v účinnosti ...
Nám sa zdalo rukolapnejšie, že rovnaký motor, rovnaké otáčky, ale iné vrtule dávajú: iný ťah, iný príkon, inú účinnosť.
Korekciu na dodávaný výkon (a ani žiadnu inú) sme nerobili.
Ešte raz: Áno, sme si vedomí, že to nemuseli byť merania absolútne "predpisové", ale my nie sme legálna metrológia a tento spôsob sa nám javil byť pre laickú modelársku verejnosť zrozumiteľnejší.
Odpoveď | 2011-03-04 17:55:48
Naopak poslední graf v tomto smyslu vychází jako poměrně matoucí protože je z něj patrné že účinnost s přibývajícími listy klesá. To je v rozporu s tím jak se používají vícelisté vrtule na velkých letadlech kdy se vyžívá maximální počet listů aby se zvýšila plnost rotorového disku a tímpádem i účinnost celé pohonné soustavy při konstantním výkonu protže víc než je nějaké maximum z motoru vyždímat nezvládneme. Můžu se zeptat co za motor jste použili? Docela mně to zajímá protže o podobném meřění jsem taky uvažoval ale zatím jsem se nedostal k realizaci. Jinak se omlouvám z apoznámky ale z pozice studenta stavby letadel na VUT v Brně mi to nedalo a musel jsem s eozvat.
Odpoveď | 2011-03-04 19:14:59
Nemyslím, že by ten graf bol mätúci.
Podľa teórií, s ktorými sme sa stretli, väčší počet listov síce zvyšuje výkon - ťah, ale znižuje učinnosť ťahu. A namerané výsledky to potvrdzujú a je to spomínané aj v závere článku v súvislost s jednolistou vrtuľou. A keby merania nepotvrdili teóriu - a aj to sa nám už stalo (ale nie s vrtuľami), tak ja mám vo zvyku použiť vetu: "Čo sme namerali, to sme namerali". Pretože sa nám niekedy dodatočne podarí zistiť, prečo sme namerali to, čo sme namerali.
Inak, za poznámky sa nehneváme. Možnosť komentárov je tam na to, aby to ľudia mohli komentovať. Keby sme to nechceli, tak sa komentáre k jednotlivým článkom dajú "vypnúť". Nevypíname.
Ja som síce študoval v Brne, ale nie stavbu lietadiel, takže v tomto smere sme s bratom Miroslavom skôr samoukovia. Keby ste nejaké podobné merania zrealizovali, boli by sme radi, lebo zatiaľ sme nikde na niečo podobné nenarazili a možno by bolo dobré, aby sa naše závery buď potvrdili, alebo vyvrátili.
Motor to bol (asi) Turnigy 4240-B-Kv-900.
2011-03-04 20:47:17 | Príspevok upravený: 2011-03-04 20:50:12
.:. RiMr | www
Ahoj chlapi,
super článek!
Jen by mě zajímalo, jaký teda byl ten šestilistý zvuk? :)
Odpoveď | 2011-03-04 13:13:54
Ahoj Ríšo.
Zvuk sa ťažko popisuje, ale ako by som ti to povedal? Bol to taký "plný" zvuk. Ako by bolo z toho cítiť tú silu.
A obzvlášť perfekt to bolo keď sme pridali a hneď ubrali otáčky. Ako keď niekto túruje 8-valcový motor nejakého fajnového auta. No a toho sa my chlapi nevieme nabažiť.
Vďaka väčšej zotrvačnosti šesť-listu to malo taký "iný" zvuk.
Odpoveď | 2011-03-04 17:38:18
To by si mal predvadzat s bratom na modelarskych akciach. Taky "sprievodny program". Muzskeho publika by bolo urcite pozehnane. :-D
Odpoveď | 2011-04-08 08:05:02
Otázku viaclistej vrtule na makete som riešil tak, že na letovú časť som mal dvojlistú vrtuľu, ktorú je možno normálne optimalizovať a na stojánku pri "chválení" sa som mal maketovú. Pri letových skúškach bol stále problém s niektorou fázou letu a zle sa dal aj ladiť pohon - akku/regulátor/motor/vrtuľa. Bol to stíhač F-4U a musel mať dostatok rozsahu rýchlostí. S viaclistom to bolo problematické. Nie že by to nelietalo, ale nebolo to ono. Tak som zostal na lietanie pri dvojliste a bol pokoj...
Čo sa týka zvuku 6-listu, môžem tiež potvrdiť úžasný zvuk, v niektorých otáčkach sa blíži zvuku originál turbopropu :-)
Odpoveď | 2011-04-08 10:25:59
.:. Dzordzik
Ahoj, měření potvrzuje moje zkušenosti. Na ZDZ 160 na 3m Kataně létám jak dvojlist 30x14, tak 4list 28x14. Výsledek je ten, že s dvoulistem mám lepší akceleraci a větší maximální rychlost, ale jen na plný plyn. Při menších otáčkách vyhrává 4list, jednak proto, že není prakticky slyšet, jednak tím, že stačí létat na zvýšený volnoběh a model stále letí a především spotřebou. Při brumlání na zvýšený volnoběh je rozdíl ve spotřebě zásadní ve prospěch 4listu.
Odpoveď | 2011-04-08 20:22:08
.:. LQd | mail
Zdravím, nemáte niekde ešte tie 6listé vrtule na foto? Resp. by ma strašne zaujímalo, ako ste ich montovali dokopy, kúpiť také niečo sa mi zatiaľ nikde nepodarilo, nevidel som viac ako trojlisté vrtule. Ďakujem.
Odpoveď | 2012-02-08 18:24:07
.:. Janko O
Žiaľ, už ich nemáme. Bola to len akási testovacia zostava, nevhodná na trvalé použitie.
Vzhľadom na to, že klasické dvojlisté vrtule boli v strede zbrúsené, napasované na seba a zlepené, ich pevnosť bola týmto zásahom znížená. Preto by pravdepodobne nevydržali plné otáčky.
Odpoveď | 2012-02-13 17:49:03
.:. LQd | mail
Tak nič, no aj tak som si myslel, že to tak bolo spravené, ďakujem.
Odpoveď | 2012-02-15 21:26:18
Ahojte. Vymenil som dvojlistu vrtulu za trojlistu na svojej bete a rozdiel bol vidiet, citit a pocut na prvu supu. Neporovnatelne. Dakujem za inspiraciu
Odpoveď | 2013-01-24 08:49:48
ahojte
pekny spracovane chvala za pracu so zkusanim, mam otazku lebo,naozaj to vyzera protirecivo nizsia ucinnost a pritom vyssi staticky tah, je to preto lebo sa zvysil prikon ? potom by to snad chcelo to prakticky vyskusat aky prikon motorcek znesie a co benzinaky ci detonaky kde prikon je viacmenej konstantny teda maximalny de facto aj prevadzkovy , nelieta sa cely cas s maximalnym plynom ak som nieco zblbol tak sorry som po dvoch nocnych na ospravedlnenie musim dodat ze ked som odpocinuty a dokazem sa sustredit tak som skoro genius
:-D
Odpoveď | 2015-05-05 14:18:29
hmh to porovnanie pri rovnakych otackach ma metie ak sa aj zvysil prikon aj tak mi to nelezie do palice omg help pls to porovnanie pri rovnakych otackach ma naozaj metie
Odpoveď | 2015-05-05 14:26:59
njn uz od oka z grafu vidno ze narast prikonu je ovela strmejsi ako pokles ucinnosti takze je to tak , ze za ovela vacsi prikon sa dosiahne pozadovana ucinnost ? to by bolo dobre tiez rozobrat a potom by to bolo uplne super
Odpoveď | 2015-05-05 14:31:49
z toho mi vychadza ze ked je poriadne vysoka rezerva vo vykone motora tak je pre lietanie v malych rychlostiach vyhodnejsie pouzit viaclistu vrtulu a pri opacnych podmienkach dvojlistu , je to tak ?
Odpoveď | 2015-05-05 14:36:06
.:. J. O.
Áno, dá sa to tak povedať.
Viaclisté vrtule sú vhodnejšie do pomalšie-lietajúcich silných modelov. Ich odštartovanie aj akcelerácia v krízových situáciách je lepšia, ako modelov s vrtuľami dvojlistými.
Nižšiu účinnosť (viaclistých) je možné chápať tak, že ťah síce vzrastie, ale ešte viac vzrastie príkon. Je to spôsobené zrejme tým, že jednotlivé listy viaclistých vrtúľ sú tesnejšie za sebou a preto nasledujúci list sa pohybuje už vo vzduchu, zvírenom predchádzajúcim listom. Pri väčších odstupoch listov (menejlistých vrtúľ) sa nasledujúci list "zavŕtava" do nezvíreného vzduchu.
Odpoveď | 2015-05-06 11:48:09
Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 26049.75 kb