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 (článok bol napísaný začiatkom roku 2011), tak táto téma nás už dávnejšie zaujala, pretože "originál" je poháňaný štvorlistými vrtuľami (v súčasnosti dokonca šesťlistými) 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.
.jpg)
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