Nebojme sa veľkých stúpaní – 1.časť
Reč bude o vrtuliach.
Konkrétne o vrtuliach s veľkým stúpaním, niekedy označovaných ako „štvorcových“, alebo o takých, ktoré sa k nim približujú.
Takéto vrtule sú totiž často démonizované a väčšinu modelárov to akosi pokorne (a takmer až zbožne) ťahá k vrtuliam zo svojich začiatkov, k vrtuliam s menším stúpaním, niekedy označovaných ako „pod-štvorcovým“ (dokonca až k „pol-štvorcovým“), alebo k takým, ktoré sa k nim približujú.
Až jedného dňa narazia (na problém), prípadne narazí ich model (väčšinou do zeme).
autor: Janko O.
Hoci to môže vyznieť ako povzbudivá výzva pre všetkých alpinistov, vyznávačov cross-country, či bežných turistov, tak nie!
Aj my sme narazili! A niekedy narazili aj naše modely (ako inak – do zeme 
).
V minulom článku sme síce spomenuli, že vlastné chyby si človek zapamätá najlepšie, ale súčasne sme uviedli, že múdry človek sa dokáže učiť aj na chybách, ktoré urobili iní.
A vyzvali sme vás: kolegovia - modelári, buďte múdri a učte sa trebárs aj na chybách našich.
A teraz v tom pokračujeme a „ponúkame“ vám naše „vrtuľové chyby“, aby ste sa z nich poučili a nerobili rovnaké.
Často sú vrtule s veľkým stúpaním považované za akési „zvláštnosti“, ktorým by sa mal „normálny“ (teda nie zvláštny) modelár vyhýbať. Pretože vrtule s veľkým stúpaním sú (vraj) určené (len) pre rýchlostné modely (tzv. pylónové) a pre rekreačné lietanie sú (vraj) absolútne nevhodné.
Keďže sa považujeme priam za prototyp rekreačných modelárov, tak aj my sme podľahli tejto psychóze a vrtuliam s veľkým stúpaním sme sa vyhýbali ako čert krížu 
.
Občas sme na (dokonca aj našich) rekreačných modeloch „narazili“ na vrtule s „nepochopiteľne“ veľkým stúpaním: napr. naše dvojmotorové modely Sky Mule majú dvojicu trojlistých protibežných vrtúľ 10x8. Pohon tohto modelu síce považujeme za veľmi dobre „vyladený“, ale nebolo nám úplne jasné PREČO. Čiže na čom konkrétne je ten úspech založený.
Aj na modelárskych fórach sa objavil názor nášho modelárskeho kolegu s nickom „Coro“, ktorý občas niekoho povzbudil slovami: „Daj tam vrtuľu s väčším stúpaním.“ A z ďalšieho textu vyplynulo, že sa netreba báť, že sa nič zlé nestane.
Pravdu povediac sme mu príliš neverili (prepáč Coro 
), pretože nám v ušiach rezonovali úplne iné slová "odborníkov": (List vrtule) ….. s urvaným prouděním, co sice trochu táhne, ale hlavně míchá vzduch.
Aby ste rozumeli: Toto tvrdenie by bolo pravdivé, keby bol vzduch v okolí vrtúľ nehybný, ak je model nehybný. V tom prípade by pohybujúce sa listy vrtule mali voči okolitému (nehybnému) vzduchu príliš veľký uhol nábehu, čo by malo za následok tzv. „odtrhnuté prúdenie“ a taká vrtuľa by naozaj slabo „ťahala“ a o to viac len miešala vzduch.
Lenže to nie je pravda, tak ako je to dokázané v článku „Vrtuľa a jej ťah: mýty a (overené - zmerané) fakty“. Hoci model stojí (je nehybný), tak vzduch v okolí točiacej sa vrtule nehybný nie je! Ten sa hýbe. A celkom svižne.
Takže uhol nábehu pohybujúcich sa listov vrtule voči okolitému (tiež pohybujúcemu sa) vzduchu je oveľa menší (ako ten prúdnice trhajúci 
) a ťah vrtule isto nie je až taký malý, ako by mohlo vyplývať z onoho inkriminovaného tvrdenia.
A vrtule s veľkým stúpaním teda (vraj) majú pri nízkych rýchlostiach oveľa menší ťah, ako pri vysokých rýchlostiach. Nóóó, niečo by na tom mohlo byť, ale pozrime sa na to radšej trochu bližšie.
Platí to zrejme až pre dosť „nad-štvorcové“ vrtule, teda pre vrtule, ktorých stúpanie je (o dosť) väčšie ako ich priemer. Ako vzor použijeme túto vrtuľu:
Ťah – modrá krivka, je pri vyšších rýchlostiach (okolitého vzduchu, teda modelu), v tomto prípade pri rýchlosti 54 m/s (194 km/h), naozaj väčší ako pri nižších rýchlostiach. Na druhú stranu by sme až tak úplne netvrdili, že pri nižších rýchlostiach „sice trochu táhne, ale hlavně míchá vzduch.“
Navyše je to dosť exotická vrtuľa a nepoznáme nikoho, kto by takú mal.
Takže skúsme z „iného súdka“: vrtuľa renomovaného výrobcu – APC 7x8S.
Tiež je trochu „nad-štvorcová“, síce menej ako vrtuľa Schöberl Moskito CFK 16x19,2, zato jej charakteristiky sa nám páčia oveľa viac:
Keď sa pozriete na jednotlivé krivky otáčok (na grafe ako tr/min), tak vidíte, že ťah (Thrust) sa takmer nemení od nulovej Rýchlosti (okolitého vzduchu – letu), až po dve tretiny Vpitch.
Vpitch je rýchlosť – bod, keď sa modrá krivka pretne s nulovou osou Ťahu. Vtedy už pohon nevyvodzuje žiadny ťah: listy vrtule len „režú“ vzduch, ale nijako ho neurýchľujú – neposúvajú. Pri vyššej rýchlosti vrtuľa dokonca začína brzdiť - okolitý vzduch sa pohybuje rýchlejšie ako vrtuľa a tak sa snaží vrtuľu roztáčať podobne, ako vietor roztáča vrtuľu veternej elektrárne. Vrtuľa akoby „hrnie“ vzduch pred sebou.
Ak by sme takémuto pohonu (s vrtuľou s veľkým stúpaním) mali dať nejaký priliehavý prívlastok, tak by sme ho nazvali: Pohon s konštantným ťahom. V elektronike je ekvivalentom toho Zdroj konštantného prúdu.
Keď si ako príklad zoberieme (hornú - fialovú) krivku pre 14000 ot/min, statický ťah (ťah pri nulovej rýchlosti modelu) je necelých 800g, tak zhruba polovicu maximálneho ťahu (cca 400g) má takáto vrtuľa asi pri Rýchlosti 35,5 m/s (128 km/h) a 75% maximálneho ťahu má pri Rýchlosti 32,1 m/s (115 km/h).
Aby sme však videli prínos vrtule s veľkým stúpaním, tak si ukážme charakteristiku inej - takej „normálnejšej“ (mierne) pod-štvorcovej vrtule, teda APC 7x6E:
Tu už vidíme, že Ťah (Thrust) nie je konštantný, ale s narastajúcou rýchlosťou (Velocity) letu modelu nepretržite klesá: zo začiatku síce mierne, ale s narastajúcou rýchlosťou stále viac a viac.
Je možné, že nejaký rýchlejší / ťažší (komplikovanejší) model bude mať problém dosiahnuť vyššiu rýchlosť, pretože Ťah jeho pohonnej jednotky s Rýchlosťou citeľne klesá, zatiaľčo aerodynamický Odpor (okolitého vzduchu) významne rastie – a to s druhou mocninou Rýchlosti.
Keď si ako príklad opäť zoberieme (hornú - fialovú) krivku pre 14000 ot/min, statický ťah (ťah pri nulovej rýchlosti modelu) sa opäť „pohybuje“ okolo 800g (je dokonca trochu vyšší ako v predchádzajúcom prípade). Zhruba polovicu maximálneho ťahu (cca 430g) má takáto vrtuľa asi pri Rýchlosti 26,4 m/s (95 km/h) a 75% maximálneho ťahu má pri Rýchlosti 19,1 m/s (69 km/h). Polovičný Ťah pri uvedenej Rýchlosti nejakému rýchlemu modelu stačiť nemusí! A tak možno bude musieť takýto model letieť neustále skoro na plný plyn a aj tak nepoletí zase až tak závratne rýchlo 
.
A ako príklad „slušne vychovanej“ - takmer pol-štvorcovej vrtule si ukážme charakteristiku populárnej a masovo používanej APC 7x4E:
Ťah s Rýchlosťou takmer lineárne klesá a to hneď od začiatku – od nulovej Rýchlosti.
Keď si ako príklad zase zoberieme (hornú - fialovú) krivku pre 14000 ot/min, statický ťah (ťah pri nulovej rýchlosti modelu) je síce o trochu nižší ako v prvom príklade, ale stále sa „pohybuje“ okolo 800g. Zhruba polovicu maximálneho ťahu (cca 360g) má takáto vrtuľa už len pri Rýchlosti asi 15,8 m/s (57 km/h) a 75% maximálneho ťahu má dokonca pri Rýchlosti necelých 9 m/s (32 km/h) - pri takej rýchlosti väčšina motorových modelov hádam už ani nelieta!
Vidíme, že nejaký rýchlejší / ťažší model sa s takýmto pohonom nemusí ani udržať vo vzduchu (ak sme ho tam nejako dostali), o štarte ani nehovoriac.
Ak je to (ani nie príliš ťažký) model s pádovou rýchlosťou okolo 50 km/h, tak lietanie s ním je hotovým utrpením, pričom každý závan vetra je pre model smrteľným nebezpečenstvom.
To nám pripomína prvý let nášho 2,5-metrového Herculesa C-130 (pre svoju farbu prezývaného Moby Dick), ktorý je spomínaný v článkoch:
Hercules je mŕtvy. Nech žije HERCULES!
a
Biely C-130 Hercules (Moby Dick) čakajúci na svoju druhú šancu
V ďalšej časti si povieme, že vrtule s veľkým stúpaním sú síce fajn, ale vždy je to „niečo za niečo“.
A tiež sa pokúsime rozlúsknuť problém, kedy použiť vrtule s malým stúpaním, kedy vrtule s veľkým stúpaním a kedy „niečo medzi tým“.
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 19. 4. 2021, 07:58 | Prečítané: 5569x | Kategórie: Pohony | Napísal: admin |
Komentáre: 0
Zatial tu nieje žiaden príspevok, môžeš začať ty:-)
Pridaj komentár
- 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:-)