Účinnosť ťahu elektropohonu - čo to je?
Keďže sa o návrh vrtuľového pohonu zaujíma mnoho modelárov a niektorým nie sú úplne jasné niektoré pojmy, pripravili sme voľné pokračovanie.
autor: Janko O.
Ešte asi pred štrnástimi rokmi sme zrealizovali veľké množstvo meraní statického ťahu vrtuľového elektropohonu. Vychádzali sme z podmienok bežného modelára, ktorý nestavia extraveľké modely poháňané niekoľkokilowatovými motormi ani superrýchle vrtuľové špeciály.
Meraniu sme podrobili množstvo rôznych elektromotorov "strednej" kategórie, ktoré boli zaťažené vrtuľami zodpovedajúcich rozmerov. Vtedy sme ešte nemali otáčkomer (tak ako ho nemá drvivá väčšina bežných modelárov) a tak sme merania realizovali metódou "plyn na plno" a potom pomocou ampérmetra sme výkon motora menili nastavovaním prúdu po určitých stupňoch. Neskôr sa naše "prístrojové vybavenie" trochu zlepšilo a ďalšie merania už boli realizované s uvedením dosiahnutých otáčok.
Tabuľky uvedené v tomto článku sú len malou vzorkou, vyjadrujúcou podstatu tématu.
Už po absolvovaní prvých meraní sme postrehli, že medzi spotrebovaným príkonom a statickým ťahom elektropohonu je akási "zviazanosť". My sme ju nazvali "MVindex", ale neskôr, keď sme získali program DriveCalc, sme zistili, že jeho autor to nazval "Thrust Efficiency". A tak sme tento termín začali používať tiež, preložený ako "Účinnosť Ťahu". Asi nie sme špičkoví angličtinári, ale nám sa ten výraz zdal byť výstižný.
Čo to teda "MVindex" alebo "Thrust Efficiency" vlastne je? Vo viacerých našich článkoch to spomínané je, ale ako sa hovorí: Opakovanie - matka múdrosti.
Najlepšou odpoveďou je jeho jednotka: g/W, čiže gram na Watt. Inými slovami povedané: aký statický ťah (v gramoch) vyvodí každý spotrebovaný Watt elektrickej energie. Je pochopiteľné, že snahou každého modelára bude dosiahnuť najvyššiu hodnotu tohoto parametru.
.jpg)
Z našich "ranných" pozorovaní vyšlo, že priemerná hodnota tohoto parametru sa u bežného elektropohonu "motá" stále okolo čísla 5.
Pri elektrických dúchadlách býva táto priemerná hodnota okolo 2. Prečo ten rozdiel? Odpoveď je v rýchlosti, na ktorú je "urýchlený" vzduch, prechádzajúci pohonnou jednotkou.
Aj pri vrtuľových pohonoch pre rýchle modely (rýchlo sa točiaca vrtuľa s malým priemerom a veľkým stúpaním) nevychádza Účinnosť ťahu 5, ale menšia. Naopak, pri "pomaloletoch" (pomalšie sa točiaca vrtuľa veľkého priemeru a malého stúpania) Účinnosť ťahu môže dosiahnuť aj hodnoty okolo 7. V prípade dúchadiel sa vlastne jedná o naozaj rýchlo sa točiacu vrtuľu dosť malého priemeru, ale veľkého stúpania.
.jpg)
Ale dosť rečí. Uvedené tabuľky poskytujú väčšinu potrebných údajov, potvrdzujúcich správnosť návrhu bežného elektropohonu, ktorý na našich Web stránkach vysvetľujeme.
Ačkoľvek je význam Účinnosti ťahu vysvetlený v súvisiacich článkoch, vyskytli sa náväzné problémy, teda: čo to je, to už je jasné, ale na čo to je. Podľa nášho názoru to je zrejme najdôležitejší parameter, pretože sa z neho dá vypočítať, akú silnú pohonnú jednotku budeme potrebovať, akú prúdovú spotrebu bude mať motor a ako dlho bude bežať pri danej batérii. Príklady sú uvedené v článku "Návrh elektropohonu - jednoduché príklady" ale aj ďalších.
Význam statického ťahu pre ten-ktorý druh modelu názorne vyjadruje graf z článku "Čo robiť, aby bol model rýchly? - 1.časť - Teória".
Vetroň, hoci má na tomto grafe najväčší ťah vrtule, dosiahne rýchlosť V1, pretože má aj najväčší aerodynamický odpor. Statický ťah je síce veľký, ale s narastajúcou rýchlosťou rýchlo klesá.
EDF "jet" má úplne iný priebeh ťahu pohonnej jednotky: statická ťah nie je až taký veľký, ale s narastajúcou rýchlosťou klesá oveľa pomalšie. My tomu hovoríme, že má potenciál rýchlosti.
Ak takýto pohon použijeme do modelu s drsným (napr. polystyrénovým) povrchom, dosiahne rýchlosť V2. Ak sa s povrchom "pohráme", skrátka povrch modelu bude hladký (napr. laminátový, lakovaný), model dosiahne vyššiu rýchlosť - V3.
Schválne si skúste domyslieť, aký význam má použitie dúchadla (EDF) alebo turbíny na obyčajný vetroň.
Okrem toho, Účinnosť ťahu je približnou analógiou tohoto: "koľko kilometrov prejde auto na 1 liter paliva, čo je prevrátenou hodnotou spotreby auta v litroch na 100 kilometrov. A to je v automobilovej branži sakramentsky zaujímavý údaj.
Z uvedených tabuliek je možné vyčítať napríklad aj to, že daná pohonná jednotka má vyššiu Účinnosť ťahu pri nižších otáčkach. Preto ak je to možné (vzhľadom na podvozok a pod.), je pre nie príliš rýchle modely výhodnejšie použiť vrtuľu väčšieho priemeru, ktorú bude poháňať motor s nižším Kv (alebo s prevodovkou), teda nižšími otáčkami. Výsledkom bude rovnaký statický ťah pri nižšej spotrebe a teda dlhšej dobe behu motora.
Takým extrémnym príkladom tohoto tvrdenia je vrtulník. V minulosti iné stroje, ktoré na kolmý štart používali menšie vrtule s vyššími otáčkami, museli mať oveľa výkonnejší motor a mali aj oveľa vyššiu spotrebu.
Kto chce, dokáže z uvedených tabuľkových hodnôt vyčítať množstvo užitočných údajov. Kto úmyselne nechce, ten tam nájde asi len samé nezmysly 
.
Súvisiace články:
Čo robiť, aby bol model rýchly? - 1.časť - Teória Porovnanie výkonov dvojlistých vrtulí s vrtuľami viaclistými
Programy pre návrh vrtuľového aj EDF elektro pohonu modelu