Propeller-Wirkungsgrad

[nordy]

Ich habe jetzt nach dem Durchforsten sämtlicher Prop.-Kataloge, Preislisten und Foren auf der Suche nach einem 10x13 Prop einen Ballistic 10-1/8 x 13 bestellt.

Ich habe mir gerade mal meine beiden OMC-Props genauer angesehen, das Flächenverhältnis liegt nur bei etwa 0,35.

Ich habe deswegen deine Rechnungen noch einmal für AE/AO = 0,35 (vorher 0,5) nachvollzogen:

Hier die Ergebnisse:

10,375 x 13:

1 Person (52km/h)
V max = 52,0 bei 5354
J = 1,91
Bp = 4,38
s = 5%

3 Personen (45km/h)
v max = 45,2 bei 5194
J = 1,07
Bp = 6,03
s = 14,8 %

10 x 13:

1 Person (52km/h)
V max = 51,7 bei 5514
J = 1,20
Bp = 4,56
s = 8,11%

3 Personen (45km/h)
v max = 44,8 bei 5357
J = 1,07
Bp = 6,34
s = 18,1%

11 x 13:

1 Person (52km/h)
V max = 52,3 bei 5116
J = 1,18
Bp = 4,13
s = -0,05%

3 Personen (45km/h)
v max = 45,7 bei 4949
J = 1,07
Bp = 5,59
s = 9,64%

Wenn bei dir das AE/AO auch bei gut einem Drittel liegt (2/3 sind dann offene Fläche, wenn du von oben drauf guckst), würde ich dir vor allem aus Spritspargründen abschliessend doch zu einem 11 x 13 raten.

Der schlüpft wesentlich weniger als der 10-er und produziert so viel weniger Blindleistung.
Der Motor dreht mit dem 10-er natürlich mehr auf den Punkt.
Ich habe in der Rechnung von 5500 bis 5000 konstant 40PS angesetzt.
Selbst, wenn dein Motor zwischen 4900 und 5100 etwas einknicken sollte, kann das nicht sehr ins Gewicht fallen und das v max mit dem 10x13 nur minimal anheben.
Die Beschleunigung ist mit dem 11-er auf jeden Fall besser, vor allem bei 3 Personen, da dreht der 10-er schon erheblich durch.

Wenn der 10,125 x 13-Ballistic gecuppt ist - das entspricht in etwa einem 10,125 x 14 - hat der wahrscheinlich eine zu grosse Steigung.

Dein 10,375 x 13 passt doch eigentlich schon sehr gut.

Gruss Nordy


Gruss Nordy

[CresIngo]

Einen schönen Abend wünsche ich Euch!
Durch meine Übersiedlung aus meinem Winterquartier in mein Reihenhaus (das Boot im Keller, die Unterlagen in der "Nautiklade") konnte ich immer nur ganz kurz ins Netz und nicht auf Nordys und AVK`s Fragen und Bemerkungen eingehen. Sorry.

Ich war aber nicht untätig und habe versucht einige Dinge zu hinterfragen und zu recherchieren. Die Conclusio nehme ich vorweg. Ich muß mit meinen Daten und Beobachtungen zurück an den Start. Ich hoffe dass Nordy nicht ungehalten ist, wenn ich Ihm unnütze Arbeit gemacht habe. Vielleicht sind wir am Ende alle etwas schlauer im Spannungsfeld zwischen Motordaten, Praxistests, Theorie und Werkstattaussagen. Ich möchte mich da voll einbringen. Testfahrten sind auf Kärntner Seen leider nicht möglich und werde ich diese in Umag (CRO) Mitte April durchführen. Drehzahl/Geschwindigkeitsdigramme mit unterschiedlichen Belastungen und wenn möglich auch mit unterschiedlichen Props.
Ich fasse zusammen was ich schon da und dort im Forum zu meinem Equipment geschrieben habe.
Das Boot: Zodiac MKIIC Futura, Fastroller. Bj 7/97 mit aussenliegenden Speedschläuchen. Spiegelbreite 90 cm!! d.h. für diese Länge (3,80) extrem breit.
Die grosse benetzte Fläche ist ein Problem beim Start, die Speedschläuche bringen eine gute Endgeschwindigkeit. Das Boot wird "nackt" gefahren, keine Einbauten und dergl.
Der Motor: Yam 9.9 Bj 1982, Prop H 9,25"/ P 9". Pinnensteuerung, Trimm 2. Loch. Kurzschaft.
Entdrosselt!?: Ein Hinweis aus "Boote", erschienen etwa 1988, dass dieser Motor in anderen Ländern mit höherer Leistung verkauft wird und man diese Leistung mit einem "Schraubendrehereingriff" freimachen kann war sehr interessant. Ich fuhr damals ein Zodiac MKI und hatte immer Probleme es ins Gleiten zu bringen, danach lief es super. Nach der Entdrosselung sah die Sache natürlich anders aus und ich war sehr zufrieden. Damals noch ohne GPS musste ich mich auf einen in "Boote" erschienen Test von 9,9 Motoren auf einem MKI verlassen und habe mir ein Drehzahl/Geschwindigkeitsdiagramm daraus gezeichnet. Die Drehzahl an meinem Motor konnte ich nie kontrollieren, nach dem Umstieg auf das MKIIC FR und mit GPS war aber dann die Vmax (17 kn) gleich wie jene der Bootetestwerte. Der Futurarumpf hat offensichtlich das höhere Bootsgewicht und die zusätzliche Länge wettgemacht.
Da die Entdrosselung auf der "Gaskulisse" entscheidende Zentimeter freigab und diese Leistungssteigerung auch vorhanden ist, war ich der Meinung dass ich ca. 13 bis 15 PS zur Verfügung habe. Jede Wette wäre ich eingegangen, hatte aber nie die Möglichkeit mich mit einem echten 15 PS´ler zu messen. Heute erklärte mir der Meister eines Bootehändlers mit angeschlossener Werkstätte folgendes: Der 15 Ps Motor hätte eine 136er Hauptdüse, der 9,9 nur eine 94er. Der Auspuff ist auch ein anderer um den Staudruck anzupassen. Die Teile kosten 75.-€ der Austausch sei leicht selbst zu bewältigen. Das Entfernen der Sperre würde nur die Drosselklappe weiter öffnen,aber keinen wesentlichen Leistungsgewinn bringen. Diese Aussage steht aber gegen meine "Erfahrung".So jetzt steh ich da als Blamierter. Ich habe mir vor der Propwirkungsgraddiskussion auch nie besondere Gedanken über die tatsächliche Leistung des Motors gemacht, sonst hätte ich bereits Testfahrten gemachtund könnte gesicherte Werte in die Diskussion einbringen.
Ich hole das nach und wenn ich einen zweiten Motor, einen echten 15er mitschleppen muss!! Natürlich werde ich versuchen einen Testprop mitzunehmen um eine Alternative zu haben. Der Meister meinte zum Thema Prop, das kann man nur mit Testfahrten lösen. Die Diskussion hier beweist dass es natürlich anders geht wenn man weiss wie. Danke Nordy!
Vieleicht hat in Mitglied einen 15er auf einem vergleichbaren Schlauchi und die dazugehörenden Messwerte und kann diese schon jetzt einbringen.
Das war lang aber kürzer habe ich den Sachverhalt nicht geschafft. Danke für Eure Geduld.
Liebe Grüße!
CresIngo

[nordy]

Ein Hinweis aus "Boote", erschienen etwa 1988, dass dieser Motor in anderen Ländern mit höherer Leistung verkauft wird und man diese Leistung mit einem "Schraubendrehereingriff" freimachen kann war sehr interessant.

Hat Boote wirklich behauptet, der Schraubendrehereingriff brächte 5 PS ?

Aus 10 15 PS zu machen, das heisst doch, die Leistung um 50% zu steigern, ein gewaltige Herausforderung.

Das geht nur, wenn die 9,9PS-Version von den Ansaugquerschnitten her stark stark gedrosselt ist.
Und du musst den Motor wirklich aufmachen und nicht nur am Vollgasanschlag herumschrauben.

Es ist jedem Fall ein wesentlich grösserer Vergaser und vor allem ein Flatterventil mit deutlich gösserem Membranquerschnitt erforderlich, sonst erzielst du nicht 3 oder 4 PS mehr, 5 wirst du auch damit nicht erreichen.

In der Praxis ist es meistens so, dass die 9,9 ein wenig mehr und die 15 PS etwas weniger Leistung haben.

Gruss Nordy

[CresIngo]

Hi, Nordy!
Das war nur meine Interpretation mit den 5 PS zusätzlich. Du hast ja in den Vorpostings schon geschrieben dass Leistung/Vmax und Schlupf nicht zusammenpassen. Die Meisterausage zur Aufrüstung deckt sich in etwa mit Deiner. Er hat die Teilelisten verglichen, sagte er. Ich denke es ist für mich einfacher einen 15er nach Umag mitzunehmen bevor ich am 9.9er herumbastle, wie vom Meister empfohlen.Dann habe ich den direkten Vergleich hinsichtlich starker 9,9 PS gegen schwache 15 PS.
Du hast mit der Theorie sofort erkannt und bewiesen, dass da etwas nicht zusammenpasst.
Lg. Cresingo

[avk]

@nordy: Jetzt isses zu spät - der Ballistic ist schon unterwegs. Zumindest weiss ich, wenn der Ballistic nix bringt in welche Richtung ich dann probieren muss.

Übrigens ist mein jetziger Black Max 10-3/8 x 13 auch gecupped (entgegen meiner ersten Annahme). Somit sollte der 10-1/8 x 13 Ballistic eine höhere Drehzahl bringen und schon die korrekte Steigung besitzen.

[nordy]

Hallo,

wegen einiger Beiträge und einer aktuellen Anfrage möchte ich noch mal auf die Angaben eingehen, die für eine v max-Berechnung erforderlich sind:

1.) Motorleistung an der Propwelle, Nenndrehzahl oder Vollastdrehzahlbereich

2.) Getriebeübersetzung

3.) Propeller: Flügelzahl, Durchmesser, Steigung und das Flächenverhältnis,

welches ihr in Ermangelung von Herstellerangaben selbst ausmessen oder

abschätzen müsst.

Genau genommen bedarf es dazu einer Projektion der Flächen der Blätter auf eine zur Propellerachse orthogonale Ebene.
Dieser Wert wird dann zur Gesamtfläche PI*D^2/4 in Verhältnis gesetzt.

Angaben mit 5% Genauigkeit reichen allemal aus.

Ferner muss man wissen, ob der Prop gecuppt ist, wenn ja, rechnet man mit einem Steigungswert mehr.

4.) Genaue Angaben zu eurem bisherigen v max mit Drehzahlangabe, besser für 2 Beladungszustände wie bei AVK:

1 Person: 52 bei 5350 U/min
3 Personen: 45 bei 5200 U/min

Aus diesen Angaben berechnet man:

1.) den Fahrwiderstand des Bootes bei der jeweiligen Beladung

2.) Und man passt die Thrust- und Torque-Kurven für die Wageninger B-Series-Propeller an euren Propellertyp und vor allem an den Einbauort des Props an eurem Boot an, denn die Kennfelder sind an Props in freier Strömung ermittelt worden.

Die Formeln liefern dann für alle möglichen Prop-Varianten die Grössen:

v max
n max
Advance Ratio
Propwirkungsgrad
Belastungsgrad
Propellerschlupf

Gruss Nordy

[avk]

Hallo,

wie versprochen hier einmal das Ergebnis des Propeller-Wechsels:

Alter Prop: Black Max 10-3/8 x 13 Auminium
Neuer Prop: 10-1/8 x 13 Ballistic Edelstahl

Mit dem Black Max haben wir vollbesetzt max. 45 km/h geschafft, alleine bin ich regulär auf etwas mehr als 50 km/h gekommen, absolutes Maximum waren mal 52 km/h. Die Drehzahl war immer etwas zu tief.

Mit dem Ballistic schaffen wir nun vollbesetzt ohne Probleme 49-50 km/h und alleine geht er problemlos knapp über 52. Die RPM sind nun vollbesetzt (so fahren wir zu 90%) bei 5600-5800, alleine geht das Boot bei Vollgas knapp unter die 6000 (5980). Alleine ist die Beschleunigung wie zuvor rasant, vollbesetzt kann man gerade merken dass die Beschleunigung etwas nachgelassen hat im Vergleich zum Alu-Prop.

Alles in allem bin ich über den Ballistic froh, denn zum einen dreht der Motor nun im vorgeschriebenen Bereich und zum zweiten erreichen wir nun auch vollbesetzt eine höhere Geschwindigkeit.

Der Vergleich hinkt allerdings ein klein wenig, da ich inzwischen eine selbstgebaute Sitzbank eingebaut habe (10cm höhere Sitzposition, schwerer als die alte) zudem habe ich den Tank um 10L vergrössert und in die neue Sitzbank integriert. D.h. der Schwerpunkt hat sich ein Stück nach hinten verlagert, was sich bestimmt positiv auf die Geschwindigkeit auswirkt. Auf der anderen Seite ist das Boot nun schwerer, vollbesetzt sowieso weil die Kinder gewachsen sind . Ist aber egal, hauptsache der Kahn fährt schneller als vorher!

An dieser Stelle noch einmal vielen Dank an nordy für die fachkundige Beratung!

[CresIngo]

Du hast höchstens 11 PS, sonst wär dein v max (31,5 bei 2 Personen) besser.

Dafür spricht auch, dass sich bei 14 PS bei 5500 Umdrehungen rechnerisch ein viel zu grosser Propellerschlupf ergeben würde.
So schwer seid ihr zu zweit nun auch wieder nicht, dass ihr bei 31,5 mit 20 % Schlupf durch die Gegend führet.

Wenn deine v max-Angaben mit 31,48 bei 5500 richtig sind, zeigen meine Rechnungen ganz klar, dass deine Propgeometrie nicht stimmt.

Mit einem 3 x 11 x 9,25 wärst du zu zweit um 1,7 km/h bei deutlich abgesenkter Drehzahl schneller.
Hier die Daten:

Basis: 9 x 9,25 - 11 PS - 31,48 km/h bei 5500 min-1

v max = 31,5 bei 5494
Advance Ratio J = 0,82
Belastungsgrad Bp = 7,9
Propellerschlupf s = 13 %

Hat Nordy geschrieben.

Jetzt habe ich meinen Urlaub hinter mir und einen Drehzahlmesser mit dabei gehabt. Die Boots- und Motordaten:

2 Personen (85+58kg) und ca. 40 kg Sonstiges, Boot 65kg, Motor 39kg.
Leistung etwas über 10PS, da "Entdrosselt", max. Drehzahl 5500u/min. Getriebeuntersetzung 2.08

Die Meßwerte für 2 Personen:
5200 u/min = 27,9 km/h (gleichzeitig Vmax mit Drossel)
5680 = 30,4 km/h
5930 = 31,3 km/h Maximum Speed

Die Meßwerte für 1 Person:
5950 u/min = 34,2 km/h mit gedrosselter Leistung von 9.9 PS
Auf eine Messfahrt ohne Drossel habe ich verzichtet damit es den Motor nicht zerreisst.

Hallo Nordy, da Du leider im Forum nicht mehr vertreten bist,weiß ich auch nicht ob Du meinen Beitrag lesen wirst. Vielleicht kannst Du ir auf Umwegen Deine Meinung zur Propwahl zukommen lassen. Ich denke Dein Vorschlag mit
3x11x9,24 sollte eigentlich passen und durch die Messergebnisse bestätigt worden sein, oder irre ich mich?

Lg. an Armin (AVK) und Nordy
Ingo

[Peter45]

Hallo Ingo,

grüsse dich erst einmal nach der langen Pause.
Ist das alles noch aktuell oder hast du mittlerweile auf einen grösseren Prop umgestellt ?
Die gemessenen Werte sind doch mit dem 3 x 9 1/4 x 9 gefahren worden ?

Liebe Grüsse
Peter

[CresIngo]

Hallo Peter!

Einige freizeitstressige Tage liegen hinter mir, daher die späte Antwort. Leider passt auf meinen Yam 9.9 kein 10" Prop. Der Abstand zur Kaviplatte ist zu gering.

Ich möchte aber für meinen Herbsturlaub noch einen Anlauf nehmen um den Beweis der Richtigkeit Deiner Berechnungen zu führen.

Vorher werde ich noch einen Luftfilter- und Vergasercheck hinsichtlich der Einlassöffnung und Düsenbestückung machen um zu schauen ob die von Dir bestätigten 14 PS mit der 15er Bestückung übereinstimmen.

Sollte dies der Fall sein, dann stimmt Deine Aussage, daß die 9,9er nach oben und die 15er nach unten streuen.

Ich hoffe es geht Dir gut, der Tarnanzug steht Dir gut.

Liebe Grüße!

Ingo

[DieterM]

Zitat von Peter45

Hallo Ingo,

grüsse dich erst einmal nach der langen Pause.
Ist das alles noch aktuell oder hast du mittlerweile auf einen grösseren Prop umgestellt ?
Die gemessenen Werte sind doch mit dem 3 x 9 1/4 x 9 gefahren worden ?

Liebe Grüsse
Peter

Jetzt klingelt es erst bei mir wer sich hier wieder zurückmeldet und den Ingo grüßt!

Peter willkommen wieder hier im FORUM! ... freue mich!

[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