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

[AMC]

Wykonywałem pomiary śmigieł jednołopatowych, z przeciwwagą. To było dość dawno temu, ale dobrze pamiętam, że miały najwyższą efektywność, i to w obie

strony - napędzając powietrze i będąc nim napędzanymi. Generator wiatrowy z takim śmigłem uzyskiwał też najwyższą prędkość obrotową i najmniejszy moment

obrotowy, ale suma summarum przy dość szerokiej łopacie moc była wysoka. 

[cZyNo]

a pomyśleć że cały uklad pomiarowy mozna zastąpić radiem z telemetrią, takim czymś http://www.sm-modellbau.de/shop/index.php?cPath=18, plus dodatkowo jeszcze jeden czujnik do pomiaru napięć (podłączany do pięknie nazwanego modułu Mf-m i innych), i przez telemetrię mamy piękne wykresy wszystkich danych (a obraz czasami jest więcej wart niż słowo), wszystkie dane w excelu (można dodać swoje formuły i lyczyc co tam się chce, plus statystyka), a pomiary mogą sie odbywać szybciutko w całym zakresie pracy śmigła i silnika, a nie tak bardzo dystkretnie. Dyskretnie można dodać pomiar AF dla kilku wybranych ustawień (jeśli urządzenie nie ma wyjścia napięciowego, jak ma to wpinamy w telemetrie i już). Tanio, szybko i przyjemnie. A dokładność pomiarów wystarczająca do takiej zabawy. Ot taki mały ficzer.

[AMC]

Pod warunkiem, że masz model, który lata i nie grozi kretem tak samo na śmigle 5" jak na 15" i przyjmuje silniki od 25W do 3000W, oraz pakiety i sterowniki

także w tym przedziale.

Dokładnością amatorskiego, handlowego modelarskiego sprzętu pomiarowego też się zajmę w kolejności omawiania problemów. Z dotychczasowych, udowadnialnych

spostrzeżeń wynika, że jest mydleniem oczu i rzeczywiście tylko zabawą, tyle, że czasem dość kosztowną.

Też wolę wykres niż las cyferek, ale byłem tu za to krytykowany. Wszystkim na raz nie da się trafić w upodobania i nie mam na to sposobu. Cyferki też nie wszystkim

odpowiadają.

Skorzystanie z podanego przez Ciebie sposobu też może być wartościowe jako bliższe naturze zjawisk, pod warunkiem wykazania zadowalającej dokładności.

Ktoś będzie kręcił nosem na 1%, komu innemu nie przeszkadza 50% błędu - zabawa jest. Co kto lubi.

[cZyNo]

A kto napisał że ten układ ma być wsadzony w model? To ma zastąpić gąszcz mierników i połączeń które zastosowałeś. I uprościć i znacząco przyspieszyć pomiar. Oczywiście wcale nie musi być taki moduł. Może być jakiś inny. Zamiast robić jedną serie pomiarów w kilka minut, możesz w tym samym czasie uzyskać kilkanaście pełnych pomiarów, które można bardzo fajnie statystycznie przeanalizować.  I w Excelu to dopiero jest las cyferek. Malkontenci będą uszczęśliwieni.

Dokładności 1% w swoim układzie i tak zapewne nie uzyskasz. A 5-10% jest całkowicie wystarczające do sprawdzenia jakiejkolwiek ZABAWKI.

[AMC]

Mógłbyś jakoś konkretnie uzasadnić to "zapewne nie uzyskasz" ?

10% błędu sprawności silnika może przesądzić o jego nieuchronnej zagładzie.

 

Tanio, powiadasz... no, nie wiem. Radio z telemetrią + odbiornik + czujniki  7szt. minimum + drugi przetwornik tensometrów + wzmacniacze precyzyjne

słabych sygnałów + przetworniki f/v + zachowanie dokładności w tym całym interesie. Jakieś 4 ... 5 tysiączków lekką rączką. Zupełny brak możliwości

bieżącej kontroli poprawności przebiegu pomiaru.

 

Szybko, powiadasz... Patrz poprzednie zdanie i konsekwencje. I jeszcze bieżące korekty kalibracji elementów "płynących". Jednego dnia mogłoby być

mało na kilka pomiarów.

 

Przyjemnie ? Jak dla kogo...

Edytowane 13 Marca 2016 przez AMC

[AMC]

Jedyna znana mi na chwilę obecną możliwość bezpiecznego zamieszczenia wyników to fotka arkusza.

 

Rozwinięcie przyjętych skrótów i symboli:

 

 U_ESC - napięcie DC na wejściu sterownika ESC, w woltach

 

 I_ESC - natężenie prądu DC zasilającego sterownik ESC, w amperach

 

 P_ESC - moc prądu stałego zasilającego sterownik ESC, w watach

 

 n - prędkość obrotowa silnika, w obrotach na minutę

 

 F_T - siła ciągu śmigła, w gramach-siły

 

 F_RM - siła reakcji silnika na ramieniu 100,0 mm, w miliniutonach

 

 M_FM - moment obrotowy napędzający odbiornik mocy (obciążenie mech. silnika), w miliniutonometrach

 

 N - moc mechaniczna na wałku silnika, w watach

 

 V_AF - prędkość strumienia zaśmigłowego, w metrach na sekundę. Nie mierzona przy małych śmigłach z powodu nikłej miarodajności takiego pomiaru.

 

 Eff.prop. - efektywność śmigła, w gramach-siły wytwarzanej siły ciągu na wat potrzebnej do tego mocy mechanicznej

 

 ni_M - sprawność energetyczna silnika, w ułamku dziesiętnym

 

 T_M - temperatura silnika, w stopniach Celsjusza

 

 NM - nie wykonano pomiaru, jako nieistotnego, niczego nie wnoszącego bądź niemiarodajnego w danych okolicznościach

 

 Temperaturę silnika mierzyłem w miejscu do tego przewidzianym konstrukcyjnie - w wydrążonym ramieniu reakcyjnym, na jego końcu przy oprawie silnika,

po kilkuminutowej pracy zespołu i jego zatrzymaniu, rejestrując najwyższe wskazanie z termopary typu K.

 Rzeczywista temperatura uzwojeń silnika może być wyższa od wykazanej o 3 + 0,1 x T_M stopni Celsjusza. Wynika to z procesu jednoczesnego transportu

ciepła do miejsca pomiaru i stygnięcia silnika po wyłączeniu i zaniku chłodzenia śmigłem, które to uczyniłoby pomiar w biegu zupełnie bezsensownym.

[AMC]

Wyniki pomiarów seria 5, 6, 7, i 8 (numeracja na samej górze arkuszy). Śmigła F.K odpowiednio 7x4, 8x6, 9x4 i 10x6, dwułopatowe.

Chaosu w kolejności zamieszczenia plików nie udało się opanować, system forumowy robi to jak chce. W dodatku pliki w IE, a tekst w Chrome, bo inaczej wychodzi gorszy bałagan.

 

[AMC]

(Post do dołączenia do poprzednich po ich uporządkowaniu).

 

Odnośnie porównania śmigieł dwu- i wielołopatowych, to jakiś wstępny wstęp już jest na bazie tego Gunter 4,9x4,3 , składanego z dwóch.

"Prawdziwe" trójłopatowe bardziej zbliżone wymiarowo do Naszej modelarskiej praktyki nie są wcale łatwe do zdobycia jak się okazało - brak

towaru albo to samo, ale dopiero w e-mailu po próbie zamówienia. Czynię nadal starania. Podpowiedzi mile widziane.

 

Co widać z tych dwóch krótkich serii pomiarów (posty #17 i #19 w tym temacie)?

 

- Efektywność śmigła, czyli stosunek uzyskanego ciągu statycznego do mocy mechanicznej napędzającej śmigło, której określanie przyjąłem

  wyrażać w "gramach-siły na wat" , spada wraz ze wzrostem jego prędkości obrotowej, początkowo szybko, potem coraz wolniej w miarę tego

  wzrostu prędkości łopat. Mówiąc obrazowo, im więcej ciągu od danego śmigła chcemy szybciej go napędzając, tym gorsze się ono staje.

  Niby nic nowego, ale pewnie nie dla wszystkich.

 

- Efektywność śmigła czterołopatowego [4B] w porównaniu z dwułopatowym [2B] o takich samych łopatach jest mniejsza, a porównawczy stosunek

  efektywności 4B vs. 2B nie jest stały i silnie zależy także od prędkości łopat. Ze wzrostem tej prędkości różnica zmniejsza się.

  I tak, w opisywanym przypadku, przeliczona już na procenty owa różnica zmniejsza się z ok. 30% @ 6...7 tys. obr/min , poprzez ok. 15% @ 9...12 tys.

  do poniżej 10% @ 17 tys. obr/min.

 

  Natomiast wzrost ciągu 4B/2B przy takiej samej prędkości łopat to np. z 60 na 90G @ 8000 obr/min, z 98 na 148 @ 10000, ze 171 na 250 @ 13000,

  z 228 na 340 @ 15000 obr/min. Widzimy, że przyrost ten jest niemalże stały i wynosi dla badanego zestawu ok. 50% pierwotnej wartości.

 

 Biorąc pod uwagę wymiary względne tych śmigiełek, od których to efektywność też silnie zależy, muszę ocenić je jako bardzo dobre. Pomimo małych

  wymiarów 2B dorównuje pod tym względem większym, markowym śmigłom.

 

 Wstępny wniosek z powyższego jest taki, że jeśli jakieś istotne względy przemawiają za zastosowaniem śmigła wielołopatowego, np. duże 

  zapotrzebowanie na siłę ciągu przy ograniczonej czymś średnicy śmigła, względy makietowo-estetyczne lub inne, a mocy rozporządzalnej w napędzie

  mamy dostatek, to można śmiało takie stosować pamiętając o skutkach wzrostu momentu reakcyjnego o te kilkadziesiąt procent, co może już na rozbiegu

  zaskakująco się objawić.

 

 cdn.

 

 P.S. Zapraszam też na omówienie wstępne w "nasze napędy..."

[AMC]

 

Na wniosek kolegi Czarobesta zamieszczam wyniki pomiarów grupy interesujących Go śmigieł.

Przewiduję wielokrotne edytowanie posta w celu uzupełniania o dalsze wyniki, których potrzeby zamieszczenia się spodziewam.

 

 

Łukaszu (Kolikon):

 

Twój silnik (http://www.perfecthobby.pl/3422-silnik-3f-emax-gt-2215-10) jest uzwojony na 1100 rpm/V , na biegu jałowym przy V _ESC = 12V (zakładam, że planujesz na 3S i przyblżam dla uproszczenia) będzie wirował z prędkością około 13200 rpm. Pod obciążeniem ta prędkość spadnie wskutek przepływu prądu w obwodzie (spadki napięć na wszystkich rezystancjach obwodu) o wartość zależną od wielkości tego obciążenia. Można z grubsza empirycznie przyjąć, że będzie to około 15 ... 20% przy granicznym obciążeniu silnika, czyli powiedzmy z 13200 do 10900 obrotów na minutę. Teraz zerknij na ten gąszcz liczb : już aby zakręcić śmigłem APC 10x7 2B E z prędkością 10000 obr/min potrzeba ponad 300 watów (303,69) mocy mechanicznej ! Mocniejszy Pulso 2221 był już mocno przeciążony, dopuszczalne natężenie prądu znacznie przekroczone - było 22,8 ampera, pobierał ze żródła 474 W , a jego sprawność spadła rozpaczliwie do wartości 0,640 - jak w dobrym szczotkowym silniku. Po minucie takiej pracy zacząłby dymić i już po nim - był grzałką o mocy 170W (474 - 303). Więc to śmigło jest o dużo za duże do Twojego silnika zasilanego z 3S.

A na 2S ? Powiedzmy 8V, czyli jałowy 8800 obr/min , siądą pod obciążeniem mniej niż poprzednio (mniejszy prąd), pewnie gdzieś do 8000 ... 7600. Przy 8000 obr/min to śmigło potrzebowało 155,5 W i dawało 872 G ciągu statycznego. Silnik pobierał ze żródła 213 W (212,58) i wykazywał 73,1 % (0,731) sprawności. Był grzałką o mocy już tylko 58 W, co nie mogło mu zaszkodzić przy intensywnym przepływie powietrza. Jednak natężenie prądu już było bliskie dopuszczalnej wartości ciągłej. A to trochę mocniejszy silnik od zamierzonego przez Ciebie.

Jednak straty mocy w obwodzie są wyższe procentowo przy niższym napięciu, więc może wrócić do 3S i przymierzyć dużo mniejsze śmigło ? Sprawdzimy to.

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

[czarobest]

Mój silnik to Cobra 2221/16 czyli 940 rpm/V i zamierzam go zasilać z 3S. Przy doborze śmigła kierowałem się tabelką producenta:

 

http://innov8tivedesigns.com/images/specs/Cobra_2221-16_Specs.htm

 

Według niej przy 11.1V ze śmigłem 10x7 prąd nie powinien przekraczać 18A. Oczywiście dane brałem z lekkim przymrużeniem oka.

[AMC]

To wymiarowo taki sam silnik, jak ten użyty w pomiarach, tylko uzwojony na 940 rpm/V, więc nieco szybszy - mniej zwojów przewodu o większym przekroju, więc dopuszczalny prąd nieco większy, dla 2221/20  640 rpm/V podają 16A. Sprawność może mieć odrobinę większą, bo takie uzwojenie ma trochę mniejszą oporność czynną. Moc będzie podobna, może też nieco większa - to zależy praktycznie od pozostałych elementów obwodu, straty na nich są proporcjonalne do kwadratu natężenia prądu, więc będą sporo większe. Dotyczy to zwłaszcza ESC i akumulatora.

Cobra to zdaje się nowa nazwa marketingowa silników Pulso. Masz fabryczną instrukcję, czy Ci podesłać ?

[czarobest]

Dla tego producent podaje maksymalnie 25A, tutaj jest tabelka (http://innov8tivedesigns.com/c-2221-16).

 

Cobra to zdaje się nowa nazwa marketingowa silników Pulso. 

Zdaję się, że tak.

 

Masz fabryczną instrukcję, czy Ci podesłać ?

Dostałem karteczkę rozmiaru A4 z czego 3/4 to specyfikacja innych silników, a reszta to opis montażu, połączenia i to co jest w pudełku. Myślę, że nie trzeba. Dzięki .

[AMC]

 

Na potrzeby Naszego kolegi z modelem "Bzyg" :

 

[Janekm]

Witajcie,

Nie chciałem zakładać kolejnego wątku więc napiszę tutaj. Jaka jest różnica między śmigłami o takim samym rozmiarze w wersji slow flyer a tymi z prostymi łopatkami oraz tymi z końcówkami przypominającymi nożyk.

Jakieś istotnie różnice? Przede wszystkim czy używając silnik 1400kV na zasilaniu 3S śmigło slow flyer jest bezpieczne? Uzywałem śmigieł slow z firmy APC, tam były podane max obroty, do taniego GWS już nie znalazłem limitów.

Teraz latam modelami typu górnopłat, rozpiętość 120cm, waga do 800g.

Z góry dzięki za pomoc.

 

https://abc-rc.pl/product-pol-6975-Smiglo-ABC-Power-8x4-3-SF-Slow-Flyer-smiglo-8043-do-elektrykow-na-os-3mm.html

https://abc-rc.pl/product-pol-6419-Smiglo-ABC-Power-8x4-orange-smiglo-8040-z-wkladka-redukcyjna.html

https://abc-rc.pl/product-pol-1596-Smiglo-GWS-EP-8040-8x4.html