Propeller-Wirkungsgrad

[thball]

Hallo Peter,

jetzt hat es bei mir auch geklingelt - Danke Dieter!

Willkommen zurück! Kann mich noch gute an eine Excel-Berechnung von Dir bezüglich Propellerwirkungsgrad erinnern, die Du mir damals modifiziert hast!

[Peter45]

@CresIngo

So, ich habe mit den von dir gemessenen Werten noch mal einige Propellerkonstellationen durchgerechnet.
Meine ersten Berechnung, bei der ich noch von einer v max-Drehzahl von 5500 ausgegangen bin, ist im wesentlichen bestätigt worden.
Dein Problem bei voller Bootsbeladung ist ein zu kleiner Prop mit viel zu viel Schlupf und zu hoher Drehzahl.
Mit einem 3x11x9 erzielst du sogar 1 km/h mehr v max bei um gut 700 1/min abgesenkter Drehzahl (bei entdrosseltem Motor mit 14 PS).
Der Schlupf liegt jetzt bei 9 % (vorher 22,4 %), der Belastungsgrad hat sich von 9,8 auf 8 verbessert.
Kleinere Werte sind nur bei geringerer Beladung möglich.
Auch die Zugkraft (Thrust) hat sich deutlich erhöht.
Der Freifeld-Wirkungsgrad des Propellers ist ebenso deutlich angestiegen.
Der 11-er Prop dürfte beim Beschleunigen deutlich mehr greifen.
Obwohl die Motordrehzahl drastig sinkt, dürfte wegen des geringeren Schlupfes und besseren Wirkungsgrades trotzdem mehr Leistung am Prop ankommen.
Ausserdem sparst du eine Menge Sprit ein.
Ich habe noch 4 weitere Props gerechnet, deren Daten findest du ebenfalls in der Tabelle unten (Nr.2-5).
Nr.1 ist dein jetziger Prop, Nr. 6 der 11x9.

Die kompletten Daten kannst du dem Bild unten entnehmen.

Die Rechnung müsste sehr genau sein, da deine Messwerte (2 x v max und n max) genau die Thrust- und Torque-Gleichungen erfüllen.
Die Wageninger-Freifeldkoeffizienten, die an Modellpropellern in freier Strömung und ohne Boot ermittelt wurden, sind somit an deinen 3x9,25x9-Prop und dein Boot angepasst worden.
Somit müssten die ermittelten Thrust- und Torque-Koeffizienten Kt und Kq die Performance deines Bootes richtig wiedergeben.
Auch die Effekte der anderen Props, die in der Rechnung zunächst nur aus anderen Freifeldkoeffizienten bestehen, müssten durch diese Anpassung richtige Berücksichtigung finden.
Ich meine, dass selbst ein eventueller Cup deine Props, den die Wageninger Modellprops nicht aufwiesen und der einen Steigungs erhöhenden Effekt hat, durch die Anpassung in richtiger Weise zumindest im v max-Bereich berücksichtigt würde.

Schön wäre es natürlich, wenn du die Rechnung mit Messwerten an einem 3x11x9, von dem ich nicht weiss, ob du ihn überhaupt montieren kannst, bestätigen könntest.

Gruss Peter



Möchte einschränkend noch erwähnen, dass die Rechnung nur so gut wie Ingo's Messung sein kann.
Was heisst das ?
Ingo's v max-Angaben dürften nicht strömungsverfälscht sein, was heisst, es sollte sich um Mittelwerte in zwei Richtungen handeln.

[CresIngo]

Hallo Peter, Du hast Dir wieder so viel Arbeit angetan. Mein Problem ist, dass ich, wie im Vorposting angeführt keinen 11er und einen 10er nur ganz kapp montieren könnte. Beim 10er habe ich dann noch ca. 4mm "freien Raum" bis zur Kaviplatte. Ob das genügt?
Ich werde jetzt einmal sofort an "Propellerdicount" eine Anfrage starten ob es überhaupt 10" Props für meine Nabe gibt.Einen 9 7/8x9 gibt es aaaaaber mit 10 Zähnen und ich brauche einen mit 8 Zähnen.

Lg. Ingo

[elbschiffer1]

Bringt das was wen man den Propeller anschleift ? Ich hab das mal beim Bootsrennen gesehen und darf man das ?
Gruß Holger

[thball]

Hallo Holger,

ich würde es nicht tun. Bin zwar kein Spezialist, aber irgendwo hatte ich mal gelesen, dass es dann zu Kavitation kommen kann, d.h. die Flügel könnten angegriffen werden.

die ganzen Hirnwixereien sind zwar schön zu lesen, bei Propellern im speziellen gilt aber - nur Versuch macht klug.

man sollte nämlich nicht ausser acht lassen, dass man nicht nur so proppen sollte, dass der optimalste Wirkungsgrad erzielt wird, sondern auch so, dass der Motor im optimalen Drehzahlbereich läuft, und dabei nicht unbedingt an der unteren Drehzahlgrenze, da dies dem Motor auf Dauer nicht wirklich gut tut und er mit zu viel Last läuft.
Also den Prop so abstimmen, dass er unter Vollast mit jeder Beladung im vom Hersteller spezifizierten optimalen Bereich läuft. Da kann er bei leerem und ganz leichtem Boot schon mal leicht überdrehen.
Kann sein (höchstwahrscheinlich sogar), dass das Boot mit einem steileren Propeller dabei schneller und sparsamer laufen würde (bei Geschw. gilt - Steigung geht vor Drehzahl), für den Motor optimal ist das aber nicht.

[Peter45]

die ganzen Hirnwixereien sind zwar schön zu lesen, bei Propellern im speziellen gilt aber - nur Versuch macht klug.

Ohne theoretische Grundkenntnisse kann die praktische Erprobung reine Glücksache sein.
Irrtümer, wie den folgenden, hört man bei guten Praktikern immer wieder.
Frage: Wie wirkt sich der Durchmesser auf die Geschwindigkeit aus ?
Antwort: Überhaupt nicht

Dabei verändert der Propdurchmesser alles, er geht in höherer Potenz in die V max-Gleichungen ein und bestimmt zusammen mit der Steigung die Koeffizienten für Schub und Moment, beeinflusst an mehreren Stellen die Performance massgeblich.

In Ingo's Fall hast du ein klassisches Beispiel für einen zu kleinen Prop.
Mit 1 Person und maximaler Leistung dreht der Yam hoffnungslos über 6000, eben nicht, weil die Steigung zu gering ist.
Es ist der Durchmesser, denn die 34,1, die er mit 10 PS bei 5950 erreicht, zeigen, dass der Prop mit 16 % selbst bei 1 Person und der Leistung von 10 PS zu viel Schlupf hat.
Die 9-er Steigung ist wegen der Untersetzung von 2,08 völlig ausreichend, würde ihn bei 6000 im Idealfall (Schlupf Null) 39,6 km/h schnell sein lassen.
Meine Rechnungen mit einem 3x9,25x10 bestätigen, dass eine Steigungserhöhung bei 1 Person genau in die verkehrte Richtung geht (V max =32 bei 5326).
Der Drehzahlverlust ist enorm, die 10-er Steigung erhöht den Schlupf wegen der höheren Last durch die grössere Steigung weiter und verschlechtert den Wirkungsgrad.
Bei 14 PS und 1 Person ging das v max auf 36,8 bei zu hohen 6120 hoch, bei 2 Personen runter von 31,3 auf 29,8 bei 5407.

In der richtigen Propanalyse, wo man den Hebel ansetzen muss, da liegt eben die Stärke der Theorie.

Durch Rausprobieren kommst du auch ans Ziel aber es dauert wesentlich länger.
Ich gebe dir aber insofern Recht, als man die Vorausberechnungen immer hinterher in der Praxis überprüfen muss.

Es gibt natürlich gewisse Abweichungen von der Theorie, die aber dann gering sind, wenn man genaue v max-Messungen für zwei Beladungszustände gemacht hat.
Man braucht unbedingt diese zwei v max- und n max-Werte, damit man die Steigung der angepassten liearisierten kt und kQ-Verläufe um J (v max) bestimmen kann.
Sonst tritt beim Übergang zu anderem D oder P ein zu grosser Fehler auf, weil das J sich in jedem Fall beim Ändern der Prop-Geometrie ändern wird.
Diese Änderung muss eben auf der richtigen Steigung liegen.

Ingo hat nur das Problem, dass es keinen 10-er oder gar 11-er Prop für seinen Yam gibt.

Gruss Peter