Skocz do zawartości

Trochę o śmiglach


jarek_aviatik

Rekomendowane odpowiedzi

20 godzin temu, young napisał:

Dla mnie maluczkiego modelarza taki wykład jest bezcenny - dziękuję:)

E no nie przesadzaj Mariusz, nie umniejszaj sobie. Jeden wie to, a inny tego nie wie, za to wie coś, czego tamten nie wie. Nie ma wszechwiedzących.

Cieszę się, że Ci się przydało.

 

Wracając do arkusza.

Dostałem jedną odpowiedź od producenta śmigieł modelarskich, że nie mają jednego wykresu - chciałem: sprawność  śmigła vs obroty. Zapytałem o inny: sprawność vs J. Standardowy wykres dla śmigła. Zobaczymy.

Jeśli będę miał więcej czasu, to połączę te dwa arkusze dla doboru silnika z tym doboru śmigła.

 

Idea, aby to napisać ten wątek zrodziła się z tego, że na Forum pojawiły się dziwne teorie i porady, które nijak się mają do rzeczywistych informacji o śmigłach.

 

 

  • Lubię to 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Jarku, 

Wysłałem maile do kilku producentów śmigieł modelarskich. Dwóch odpisało.

Najbardziej popularny programik do liczenia śmigieł modelarskich to Bearcontrol - aplikacja uruchamiana z Matlaba.

Potem koordynaty przerzucają do solidowrks'a.

Nie sprawdzałem tej aplikacji.

 

W swoim życiu zaprojektowałem i wykonałem jedno śmigło do motolotni kolegi - i dobrze się spisywało (dwuosobowa, z silnikiem od Trabanta)

Myślę, że do tej pory parolotniarze korzystają z publikacji prof. inż. Bukowskiego "Katalog śmigieł" i wybierają typ M56

 

Odnośnie charakterystyk śmigieł modelarskich, to wczoraj przez przypadek znalazłem dużą bazę ze wszystkimi charakterystykami wielu śmigieł modelarskich wykonaną przez University of Illinois (UIUC) - znane pewnie dobrze ludziom którzy poszukują oryginalnych profili do samolotów.

https://m-selig.ae.illinois.edu/props/propDB.html

 

Np. Volume 4 to charakterystyki śmigieł typu APC (załączyłem pdf)

To jest to co chciałem uzyskać od producentów śmigieł, a nawet duuużo więcej.

Mając chwilę czasu opiszę, jak wykorzystać tego typu dane. Na razie czas u mnie jest mocno deficytowy.

 

 

DantskerCaccamoDetersSelig-2022-AIAA-Paper-2022-4020-APCEPropTestsVol4.pdf

Edytowane przez jarek_aviatik
poprawki (literówki), uzupełnienie
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Obiecane uzupełnienie do teorii śmigieł i ich doboru do silnika.

 

Tutaj przedstawiłem sposób obliczania i projektowania śmigła modelarskiego przy pomocy programu OpenVSP: http://forum.aerodesignworks.eu/viewtopic.php?f=69&t=2044

 

Nie odniosłem wielkiego sukcesu w pozyskiwaniu danych od producentów śmigieł.

Master Airscrew odpisał tak:

1147214656_Zrzutekranu2022-08-4o11_10_51.thumb.png.374e29d3d083903b530654362482a0ca.png

 

 

Jedynie APC sprawiło mi niespodziankę, okazuje się, że mają wszystkie dane śmigieł opublikowane na swojej stronie https://www.apcprop.com/technical-information/file-downloads/

Plik PE0-FILES_WEB-202206.zipx dane geometryczne łącznie z zastosowanym profilem

Plik PERFILES_WEB-202103.zipx - dane osiągów śmigieł.

Pliki maj rozszerzenie *.dat, otwierają się jako txt

 

Zakładka: sprawdzenie śmigła APC - plik Excel załączony

874096795_Zrzutekranu2022-08-4o13_24_04.thumb.png.bede40f51619b415711f51540c2e23c7.png

 

 

Jeśli robiliśmy dobór silnika przy pomocy zakładki silnik - część danych zostanie automatycznie pobrana do tej zakładki.

Wpisujemy sobie zalecane rozmiary śmigieł przez producenta silnika i sprawdzamy.

Jedynie co musimy to wpisać, to zakładaną maksymalną prędkość naszego modelu w locie poziomym.

 

Już to pisałem:

Dobrze dobrane śmigło do silnika to takie, którego moment oporowy jest równy momentowi użytecznemu silnika.

 

Sprawdzamy pierwsze śmigło 22 x 10

maksymalne obroty silnika (i zarazem śmigła) 7215 - wybieramy dane dla RPM 7000

APC_01.thumb.png.403306680a8381e1e6781bcab714e040.png

 

130 km/h to 80,8 mph

szukamy w kolumnie: Torque dla zakresu prędkości około 80 mph

Widać, że maksymalny  moment to 17,141 In-lbs, a nasz silnik wytwarza moment 41,84 In-lbs

To śmigło jest za lekkie do tego silnika i zakładanej prędkości maksymalnej

 

Sprawdzamy drugie śmigło: 22x12E

APC_02.thumb.png.d4ca43b85a17fb60bb0bc9cfc6caf867.png

 

Też za lekkie

 

Sprawdzamy trzecie śmigło: 22x12WE

APC_03.thumb.png.40e497d2e4ff2a47cc62b24b751b46c7.png

 

Śmigło jest OK 

 

Sprawdzamy śmigło 24x12E - 24x12 AXI zaleca do akrobacji 3D

APC_04.thumb.png.73695bc3ea6d91298d468fbc714bbd97.png

 

EDIT

To śmigło jest za ciężkie do zakładanej prędkości maksymalnej - generowany moment oporowy jest większy niż moment generowany przez silnik.

Model będzie miał większą prędkość maksymalną 

 

Załączam arkusze Excel. 

Jeden z przykładem, drugi pusty.

 

kalkulator_V3.xlsx kalkulator_V3-pusty.xlsx

Edytowane przez jarek_aviatik
uzupełnienie
  • Lubię to 1
  • Dzięki 2
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

  • 1 miesiąc temu...

Pora sprawdzić teorię w praktyce.

Postanowiłem zaprojektować i wykonać własne śmigło o wymiarach 13x6 - tak mi wyszło z wyliczeń dla mojego silnika, który będzie umieszczony w tym modelu.

https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?3803931-Burt-Rutan-Quickie-Q2

 

Będę go porównywał ze śmigłem APC 13x6E

 

Aby cokolwiek porównywać potrzebna jest waga do pomiaru ciągu. Tu też zaprojektowałem i wykonałem swój tester ciągu - wzorowany na rozwiązaniu komercyjnym:
Do testów EDFów:

IMG_5985.thumb.jpeg.e6e00e8fcb41d3f253c23b34c95c947d.jpeg

 

 

I do testów śmigieł - zdjęcie poniżej.


Wracając do śmigła - zaprojektowane w OpenVSP wg tego, co opisałem wcześniej w poradniku.

Śmigło wydrukowane na zwykłej drukarce 3D
01.thumb.png.ae297aae4a33c5694a1e20157d417fb7.png

 

Obrobione we FreeCAD 
Najpierw drukowałem w całości - ale wychodziło podle.

Zrobione finalnie z czterech elementów: dwie łopaty oraz dwie bazy ustalające - sklejone za pomocą CA.

03.thumb.png.92e7c637e08aa1452d9c5381414319f9.png

 

 

Wyszło tak
 

IMG_3427.thumb.jpeg.31aaa808ad07ba4edfc34a32c86deb63.jpeg

 

 

Śmigło powinno być wzmocnione tkaniną szklaną, ale chciałem się przekonać ile wytrzyma takie z drukarki. Druk z Imact PLA

Pora na testy
Przed testami oczywiście wyważenie śmigła.

IMG_4509.thumb.jpeg.c333cd39ef4862b1340a09146113ddd7.jpeg

 

 

Testowałem na dwóch pakietach: 5S i 6S

Śmigło APC - wyniki: 

dla pakietu 5S: 2,021 kg
APC_13x6E_5S.thumb.png.a5f8881baebb1b930ba2acbe5b48537f.png

 

 

dla pakietu 6S: 2,630 kg
APC_13x6E_6S.thumb.png.20a5c0bf45b7b0cc3a891203608c9161.png

 

 

Moje śmigło - wyniki:

dla pakietu 5S: 2,165 kg

moje_13x6_5S.thumb.png.5b6a7b5529c34d9703c0ebb2d6b87062.png

 

dla pakietu 6S: zdjęcie poniżej.
IMG_7126.thumb.jpeg.c659b805a0f7c5732820a953c242b208.jpeg

 

Śmigło nie wytrzymało, siła nośna i bezwładność łopaty zrobiły swoje.

 

Wydrukowane kolejne śmigło, wzmacniane tkaniną szklaną 25 g/m2

IMG_6679.thumb.jpeg.6a05cea18bca4ee8be820271b47faebf.jpeg

 

 

Wrzucę filmik z testów.

 

Wstępne wnioski:

  • program OpenVSP działa prawidłowo jeśli chodzi o generowanie geometrii śmigła, co mnie bardzo cieszy;
  • czy warto się trudzić?
    • Do budowy trenerków, modeli sylwetowych - oczywiście nie warto projektować i drukować, czy też strugać z drewna;
    • do konstrukcji nietypowych, eksperymentalnych, dziwnych makiet - oczywiście warto.

Wybierając metodę wykonania warto pomyśleć o wytrzymałości łopat.

 

 

 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Świetna sprawa! Czy możesz zdradzić @jarek_aviatik, jakie były różnice pomiędzy eksperymentalnymi i obliczeniowymi współczynnikami ciągu i mocy? 
Akurat wyznaczenie charakterystyk śmigła w miejscu (ciąg statyczny) jest najgorszym przypadkiem obliczeniowym, dającym największe różnice w stosunku do eksperymentu (nawet w przypadku bardziej zaawansowanych metod niż te, które są w  OpenVSP). 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

21 godzin temu, mucha100a napisał:

Świetna sprawa! Czy możesz zdradzić @jarek_aviatik, jakie były różnice pomiędzy eksperymentalnymi i obliczeniowymi współczynnikami ciągu i mocy? 
Akurat wyznaczenie charakterystyk śmigła w miejscu (ciąg statyczny) jest najgorszym przypadkiem obliczeniowym, dającym największe różnice w stosunku do eksperymentu (nawet w przypadku bardziej zaawansowanych metod niż te, które są w  OpenVSP). 

 

Wg prof.inż. Bukowski "Katalog Śmigieł"

wzór na siłę ciągu przy V =0 

 

P = (100ψ * π * 0,654 * ω) / 1600

 

Poniżej zrzut z ekranu z moimi wynikami - śmigło liczyłem dla prędkości obrotowej od pakietu 5S

 

1384649777_Zrzutekranu2022-09-29o14_15_32.thumb.png.6ae7f70d967e1b947ca2900fb3a855bf.png

 

 

Wg tego wzoru wyszło 1,935 kg (powinno być kG)

Z testów wyszło 2,165 kg, ale napięcie podczas testu było większe niż w obliczeniowym (5S = 18,5 V)

Wiadomo, że obroty silnika elektrycznego to kV * napięcie.

Ja miałem wyższe obroty bo pakiet był na full - w testach było ponad 20 V.

 

Wniosek - porównywalnie.

 

EDIT

Ale ten wzór ze względu na cechę ciągu śmigła jest słuszny dla profilu Clark Y

Ja zastosowałem: HQ 3.0/12

 

 

Jak w każdym projekcie - aby teoria była zgodna z praktyką potrzeba:

- Zrobić dobre założenia;

- Wykonać obliczenia i projekt;

- Zweryfikować wyniki z założeniami;

- Wykonać zgodnie z obliczeniami. W śmigle istotną rzeczą jest wykonanie dobrej geometrii. Druk 3D, to gwarantuje)

 

 

 

 

Edytowane przez jarek_aviatik
poprawki (literówki), uzupełnienie
  • Zmieszany 1
  • Dzięki 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

ABS. Łatwo sie szlifuje do finalnego kształtu. Wytrzymałość w tym kierunku jest wystarczająca. 

PLA tez jest w tej materii wytrzymałe. Kolega na rcgroups drukował 3kW wentylator do EDF z PLA. Jak już opanujesz druk smigieł to PA15CF jest też dobre o wytrzymałe. 

 

  • Dzięki 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Przemku jakimi parametrami drukujesz śmigła? Dysza, warstwa, prędkość, ilość obwódek? Dostałem od Jarka jego STLa do próby z ASA. O ile materiał do tego celu będzie się nadawał to nad parametrami muszę popracować. Wiem na pewno, że prędkość powinna być niewielka.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    • Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.
×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.