Pomiary śmigieł, których używamy - co mogą, a co między bajki...

[AMC]

Witam ,
ten temat jest częściowym powieleniem tematu o pomiarach silników z działu "silniki elektryczne", tu planuję umieszczać wnioski dotyczące badanych śmigieł.

Z niewielkim opóżnieniem, ale przyrząd już złożony, skalibrowany i gotowy do poważnych zadań pomiarowych .
Uporałem się w końcu jakoś z uporządkowaniem obwodów kalibrujących przetwornika pomiarowego, po drobnym i niezbyt trudnym,
lecz pracochłonnym przekonstruowaniu udało się upchnąć do wewn. obudowy czterokrotny przełącznik, obsługujący jednocześnie
dwa czujniki tensometryczne i przyporządkowane im obwody kalibracji - było to niezbędne do obsługi dwóch tensometrów jednym
przetwornikiem.

Ponieważ przyrząd służyć może nie tylko do badania silników, ale także śmigieł, przeto równoległy temat istnieje w dziale o silnikach elektrycznych:

"Nasze napędy...".
Nie mam pomysłu, jak nie dublować publikacji, jednocześnie nie zubażając zamieszczanych wyników do obszaru jednego tematu,
tzn. część jednego i tego samego pomiaru dotycząca silnika - tu, a część dotycząca śmigła - tam.

Tensometryczne czujniki siły skalibrowałem wielopunktowo przy użyciu zestawu odważników laboratoryjnych, sprawdzonego i ocechowanego
przez Urząd Probierczy (w W-wie).
Przyjąłem przybliżone przeliczniki :

1 niuton = 0,102 kG ( kgf, kp - jak kto woli, chodzi o siłę, nie ciężar )
1 kG = 9,8066 N

jako że czujnik ciągu skalowałem w gramach, zgodnie z tradycją modelarską, a czujnik momentu obrotowego (reakcyjnego) - w niutonach,
w zgodzie z układem SI oraz wygodą obliczeń mocy.

Woltomierz przewidzianego do pomiarów multimetru typu M-890G skalibrowałem na wartości bezwzględne i liniowość wskazań czteropunktowo
na pobliże 20, 40, 60, i 80% wypełnienia zakresów przy użyciu precyzyjnych żródeł napięcia referencyjnego MAX 6325 CSA, 6342 CSA,
6176 AASA (Maxim), gwarantujących odchyłkę mniejszą niż 0,001 V (przy np. 4,096 V jest to 0,025% - to dużo lepiej niż zadowalająco ).

Po tych operacjach nie stwierdziłem błędów wskazań siły mierzonej na trzecim miejscu po przecinku dla zakresu 4N. Współczynnik
napięciowy mierzonej siły wynosi 500mV / 1N dla momentu obrotowego oraz 5mV / 1G dla siły ciągu.

 

[Tomek]

No i co dalej?

[Gość Columb]

Andrzeju, pasuje pokończyć co poniektóre tematy    A ten będę bacznie śledził.

[AMC]

Krzysiu, które tematy masz na myśli? Ten o wiatrakującym śmigle czeka na tunel - chyba do wiosny, to już za chwilę .

 

Tomku, pytasz co dalej? Ano to, że dziś cały dzień w wielkim pośpiechu majstrowałem szeregowy stabilizator sporej mocy, bo pomimo użycia dużego zasobnika

75P Li-ion 2200 , 165 Ah, pomiar nie utrzymywał stabilności w wymaganym czasie. Zrobiłem prosty układ w oparciu o regulowany archaiczny znany i lubiany

stabilizator A200, który steruje bazami dwóch równoległych dość konkretnych tranzystorów mocy BUV40. Napięcie wyjściowe można teraz płynnie regulować

od ok. 3 do 36V, przy prądzie 35A (sprawdz. na 40A, żarówki obciążenia na zdjęciu mają po 100W każda) i jest ono dostatecznie stabilne w zakresie wahań napięcia żródła i prądu obciążenia.

 

Pomiar prędkości obrotowej będę wykonywał bezpiecznie obrotomierzem Webra DT-3, którego poprawność wskazań sprawdziłem na zgodność ze sprawdzonym

dokładnym obrotomierzem DMT-30. Dokładność pomiaru Webry wynosi +/- 15 obr/min (deklarowana +/- 30), odczyt przy rozdzielczości 10 obr/min.

Zaletą takiego sposobu - zdalny fotoelektryczny - jest brak wpływu pomiaru na stan mierzonej wielkości oraz bezpieczeństwo wykonywania.

Dla jasności, wspomagam Webrę zwykłą latarką - widoczne jej światło na zdjęciu.

 

Zapraszam Kolegów do składania propozycji co do rodzaju i rozmiaru śmigieł, których parametry Was interesują.

[poharatek]

3 i 4 łopatowe !

Bardzo mnie temat tych śmigieł zaintrygował, a nie znalazłem nigdzie ich pomiarów - zwłaszcza w odniesieniu do 2 łopatowych o takiej samej średnicy i skoku.

[Bartek Piękoś]

Podpisuję się pod propozycją Marcina. Dane nt. osiągów takich śmigieł są znacznie rzadsze niż 2-łopatowaych.

Moje typy, w zależności od tego, co będziesz miał "pod ręką":):

3 łopatowe: 15x8 i/lub 16x8, 17x8

[AMC]

Nie problem, kiedyś mierzyłem takie, tylko mniejsze. Bartek, Marcin: możecie podać brakujące dane: producent, gdzie kupić najlepiej? Albo podesłać konkretne

egzemplarze (PW).

Zauważyliście może, jak są skonstruowane czterołopatowe wirniki ogonowe co cięższych śmigłowców? Badając kiedyś różne warianty śmigieł małych

generatorów wiatrowych zauważyłem wpływ wzajemny wielu (więcej niż jednej) łopat na siebie, najsprawniejszy był wirnik o jednej łopacie z przeciwwagą,

ale miał inne wady - m.in. wąski zakres pracy.

Teraz to sobie odświeżymy.

Tymczasem właśnie robię obiecane pomiary zestawu fabrycznego Twin Stara : szczotkowy Permax 400 ze śmigiełkiem 13 cm. Mówcie mi "Kustoszu"... !

Za dwie godzinki wstawię wyniki .

[Bartek Piękoś]

Jakbym miał takie śmigła, to od razu bym Cię poprosił o adres do wysyłki. Niestety, nie mam:/

 

Co do wirników ogonowych, taka ciekawostka: w śmigłowcu Apache pary łopat wirują w dwóch płaszczyznach dla zmniejszenia hałasu.

[Patryk Sokol]

Tak nieco obok:

http://mh-aerotools.de/airfoils/propuls1.htm

 

Tu jest nieco teorii o śmigła  

 

Poza tym mam pomysł nieco bardziej odjechany. Kiedyś trafiłem na wyniki pomiarów, które sugerowały, że ponacinanie krawędzi natarcia trójkątnymi nacięciami, skutkuje podniesieniem sprawności śmigieł na małych obrotach (to było w kontekście shock flyerów). To brzmi jak coś ciekawego

[AMC]

Bingo !!! Hałasu, czyli czegoś jeszcze .

 

Producent, typ -? Kupię. Potem sprzedam z "certyfikatem" .

 

Patryk, ten pomysł wcale nie jest odjechany, robiłem już różne hecne zabiegi na natarciu, tego jeszcze nie. Można to sprawdzić, mamy czym .

Dzięki za link, odwzajemnię się pomiarami 400-ki.

[Patryk Sokol]

Jak hałas mniejszy to sprawność większa  

Ponacinanych w handlu nie widziałem, ale mogę podrzucić kilka shockflyerowych śmigieł dla dobra nauki  

[Bartek Piękoś]

Strzelam: kąta natarcia?

[wapniak]

 Badając kiedyś różne warianty śmigieł małych

generatorów wiatrowych zauważyłem wpływ wzajemny wielu (więcej niż jednej) łopat na siebie, najsprawniejszy był wirnik o jednej łopacie z przeciwwagą,

ale miał inne wady - m.in. wąski zakres pracy.

 

Ale numer, kiedyś badałem takie śmigło do wiatraczka o średnicy 0,75 m, od 2 do 6 łopat. Sam je sobie zrobiłem. Za generator prądu robił silnik czterofazowy z magnetowidu.

Uzyskiwałem moce do 15 W. Ale nie miałem źródła "dobrego wiatru", Na "elektrodzie" jest gdzieś relacja z mojej budowy śmigła o średnicy ok 2,5 metra. Ze szkła i żywicy.

Nie sądziłem , że jeszcze ktoś może wpaść na pomysł weryfikowania wyników obliczeń w warunkach domowych...

Pozdrawiam.

[AMC]

Hałas to straty.

Śmigło wyobrażam sobie jako wirujący płat nośny. To wszystko, o czym pisali ostatnio wielce pożytecznie Patryk i Darek ( tu moja cicha prośba: dyskutujcie, ale

z szacunkiem , to wielce wartościowy materiał, dla mnie np. wręcz unikalny) jakoś dotyczy także śmigieł, tylko bardziej skomplikowanie.

 

Darek, ja to robiłem 14 lat temu, nie miałem dostępu do żadnych wyników żadnych obliczeń, temat był wtedy hermetyczny. Zrobiłem model pomiarowy

generatora o osi pionowej, ok. 200x300mm, 90W @ 25m/s, 32W @ 10m/s. Woziłem na dachu samochodu, patrzyli jak na UFO.

Mam ten model do dziś.

A prądniczka z VHS-a (też mam kilka) do śmigła 750mm to ciut za maleńka chyba?

[wapniak]

Ale ja to badałem w zakresie małych prędkości wiatru, głównie interesowało mnie to jak wiatrak startuje, optymalizowałem kąty łopat aby startował wiatrak przy jak najmniejszej prędkości wiatru. 

Łopatki śmigieł miały osie z pręta i regulowany w piaście kąt natarcia.

Zabawy było co niemiara. Czas też chyba był podobny. Jako literaturę posiadałem tylko broszurę "Silnk wiatrowy" czy jakoś tak. To były czasy, gdy jeszcze nie miałem internetu.

 

Wypadałoby założyć spółkę, moje śmigła, Twoja reszta, i robimy najlepsze na świecie małe elektrownie wiatrowe.  Mam pomysł na prądnicę do czegoś takiego, ale to nie temat na forum.

Robiłem już śmigło 2,5 m oraz 7 metrowe.  A i zrobiłem wiatrak o średnicy 3 m i prądnicą z alternatora. Przekładnia była od rozrusznika samochodowego, hałasowało to jak diabli, ale "prund" robiło. Miałem też wieżę 13 metrów wysoką własnej roboty, Stalowa, z kątowników, na trzech "nogach" z mechanizmem do stawiania. Czterysta kilo stali sam stawiałem do pionu i kładłem na ziemi.Takie to były czasy.

[AMC]

Fiu, fiu, 7-mio metrowym to już można to i owo . 2,5 m jak trochę wieje, to chałupę ogrzeje znacząco.

Teraz dokończę tego Permaxa, chwilkę potrwa .

[AMC]

Na początek małe śmigiełko, podejrzewane o bycie śmigłem Gunter 5x4,3. Pochodzi z KIT-a Twin Stara II, dość nienowego, jeszcze z silnikami komutatorowymi

Permax 400.

 

 

  L.p.p.           n [obr/min]                   N [W]               F_T [G]               Sprawność śmigła F_T / N,  [ G/W]

 

  1)                    4000                        0,754                 15,0                             19,894

 

  2)                    5000                        1,361                 24,0                             17,634

 

  3)                    6000                        2,765                 36,8                             13,309

 

  4)                    7000                        4,105                 48,4                             11,790

 

  5)                    8000                        6,702                 64,8                               9,669

 

  6)                    9000                        9,425                 80,0                               8,488

 

  7)                  10000                      13,195                 99,4                               7,533

 

  8)                  11000                      17,739               123,0                               6,934

 

  9)                  12000                      23,373               145,6                               6,229

 

 10)                 13000                     29,951                169,4                               5,656

 

 11)                 14000                     37,239                196,4                               5,274

 

 12)                 15000                     47,124                240,8                               5,110

 

 13)                 16000                     55,627                261,8                               4,706

 

 14)                 17000                     70,141                297,2                               4,237

 

 

 

 

[AMC]

Znowu było pracy niemało...

Wobec wniosków Kolegów dotyczących pomiarów śmigieł wielołopatowych, musiałem wykonać te prace wcześniej, niż planowałem.

 

Przyrząd został doposażony, udoskonalony (-?- to się okaże...) i uporządkowany. Płaskie powierzchnie ścianek konstrukcji od strony śmigła otrzymały nakładki

o opływowym profilu dla zminimalizowania turbulencji i efektu odbicia, co przy dużych i efektywnych śmigłach mogłoby wprowadzać pewien błąd do pomiaru

ciągu (zawyżenie, pewnie o jakieś dziesiąte procenta, może trochę ponad jeden procent - porównałem z dawnymi pomiarami).

Utworzony podstawą, ściankami bocznymi i spodem wózka "tunel" także otrzymał wyoblenia od strony wlotu. Tuż za wózkiem zamocowałem wiatraczek

anemometru celem orientacyjnego pomiaru prędkości strumienia zaśmigłowego, bardziej w celach porównawczych dla śmigieł o średnicy 8" i większych.

Został umieszczony w miejscu, gdzie pomiary wstępne wykazywały najwyższą prędkość w przekroju poprzecznym, w zakresie możliwym do zmierzenia

z uwagi na wymiary tunelu i wiatraczka.

Zastanowiło mnie, że różnice prędkości na przekroju były niewielkie, od 10% dla śmigła 7" , do 6 ... 4 % dla większych. Być może jest to efekt w/w prac

oraz osłonięcia wzdłużnego wystających śrub konstrukcji wsporczej.

 

Zgłoszony do pomiarów został także silnik o domniemanej mocy elektrycznej 3500W. Wobec spodziewanego wymiaru ciągu wytwarzanego taką mocą,

wózek przyrządu został przygotowany do zainstalowania dzielnika siły 1:10, co umożliwi pomiar ciągu w zakresie do 20 000 G.

 

Nieuporządkowane dotąd elementy i przewody otrzymały stosowne wsporniki.

Pozostało tylko niewielkie malowanie wykańczające.

 

Załączony schemat układu pomiarowego w wariancie 3 będzie zmieniany zgodnie z zamysłem "programu badawczego", co będę stosownie opisywał.

 

Z dwóch posiadanych śmigieł Gunter (sorry, nie mam "umlautów" na klawiaturze) 4,9x4,3 (125x110mm) złożyłem jedno czterołopatowe z przesunięciem

poosiowym płaszczyzn wirowania par łopat o 6,5mm, a z dwóch śmigieł Gemfan 11x4,7 (multirotor Heksa) analogicznie o 8mm.

 

Zamierzam złożyć także podobnie z przyzwoitych śmigieł (APC, Graupner itp.) o różnych rozmiarach pary nieprzesunięte oraz przesunięte

o określony dystans.

[AMC]

Trzeci dzień bezskutecznej walki o poprawny import tabelki skłonił mnie do sięgnięcia po szkolny sposób...

 

Na początek najmniejsze czterołopatowe śmigło.

Wobec małych wymiarów śmigła w stosunku do przekroju, w którym mierzona jest prędkość strumienia zaśmigłowego, w tym przypadku wartości

V_AF [m/s] nie można uważać za miarodajne.

[Y/F-22]

Myślałeś nad testami śmigieł jednołopatowych?