Alu 4 Blatt-Prop Eigenbau?

[nordy]

@alle

zunächst mal ein paar grundlegende Betrachtungen zu den erzielbaren Fahrleistungen.
Sportlich Interessierte möchten natürlich ein Maximum aus ihrem Boot herausholen.

Welche Möglichkeiten haben wir überhaupt ?

1.) Motorleistung
Es ist zunächst wie beim Auto.
Das grösste v max erzielen wir, wenn wir die v max-Drehzahl genau auf Nenndrehzahl legen, da wo der Motor maximale Leistung abgibt.

Und die Beschleunigung können wir wesentlich verbessern, wenn wir durch Zurückschalten die Drehzahl und damit die Motorleistung anheben.

Da wir beim Boot nicht schalten können, kann man die Beschleunigung nur durch durch kleinere Steigung oder Durchmesser, mit denen man die erforderliche Drehzahlanhebung erzielt, erreichen.

Das bedeutet fast immer eine Beeinträchtigung des v max, es sei denn, man setzt einen Prop mit variabler Steigung ein.

Die Rechnung, den Thrust

T = kt * Ro wasser * n prop^2 * D prop^4

durch Vergrössern von D erhöhen zu wollen, geht leider nicht auf.

Warum nicht, T wächst doch mit der 4. Potenz von D ?

Weil letzlich der Prop nur so viel Thrust erzeugen kann, wie vom Motor zugelassen wird.
Erhöht man den Durchmesser sinkt bei v max die Drehzahl und es stellt sich ein kleineres kt ein.

Beim Beschleunigen das Gleiche, der Thrust stellt sich auf die jeweilige Motorkraft ein und die nimmt bekanntlich beim Ottomotor bei fallender Drehzahl ab.

2.) Über den Propwirkungsgrad

Dieser setzt sich aus 3 Komponenten zusammen, der sogenannten Hull-Efficiency, der Rotative Efficiency und der Open Efficiency, letztere kann man wesentlich über die Propgeometrie beeinflussen.

Beste Wirkungsgrade erzielen wir bei unseren Props mit Bp-Werten von um die 4 und Steigungs/Durchmesser-Verhältnissen von 1,3-1,5.


@Rotti

Ich habe noch zwei weitere Props gerechnet und alle Daten in eine Tabelle gestellt.



Der neue 3 x 13 x 21 hat die höchste Spitze und dabei den besten Wirkungsgrad (88,3%) und das kleinste Bp (3,96).

Nur dürfte die Beschleunigung gegenüber dem 3 x 13 x 19 auch nicht besser sein.
Er hat zwar den besseren Wirkungsgrad aber Drehzahl und damit die Leistung sind im mittleren Drehzahlbereich niedriger.

Das gilt noch mehr für die 14"-Props, die auch schlechter im Wirkungsgrad sind.

Wenn du besser beschleunigen willst, würde ich dir einen mit einer kleineren Steigung empfehlen, z.B. einen 3 x 13 x 17.
v max und Wirkungsgrad werden dann aber schlechter.

Ich hoffe, ich konnte dir helfen, die Materie ist nicht ganz einfach.

Gruss Nordy

[DschungisKahn]

Moin,

also D=14" wird nicht funktionieren, weil dafür kein Platz ist.

Meine größte Schraube ist 13 1/2 x 24" - die passt gerade so rein.

[nordy]

@Rotti

Ein 4 x 13 x 17 kommt deinen Wünschen eventuell am nächsten.

Hier die Fahrleistungswerte:

v max = 59,1 km/h bei 6061 min-1
Bp = 4,68
Eta = 83,1 %
s = 15,8 %
kt = 0,171
kq = 0,036
J = 1,101

Der 4. Flügel begrenzt den Drehzahlanstieg auf knapp über 6000.
Bei 3 Blättern kämst du eventuell sonst in die Abregelung.

Man sagt einem 4-Flügel Prop ja etwas besseres Zufassen beim Beschleunigen nach, obwohl das durch die Formeln nicht zum Ausdruck kommt.
In jedem Fall verliert man wie bei einem grösseren Durchmesser Drehzahl und damit Leistung.
Mehr Thrust kann du mit einem Propeller nur erzielen, wenn du motorseitig auch mehr Leistung zur Verfügung stellst.

Der Wirkungsgrad ist aber anders als bei vergrössertem D schlechter geworden, nämlich um 2,1 %, so dass von dem Leistungsgewinn aufgrund der um 5 % höheren Drehzahl die Hälfte aufgefressen wird.
Im günstigsten Fall (konstantes Drehmoment und Wirkungsgrad) wäre die Prop-Leistung ja um 5 % grösser geworden.

Ich würde es mal mit ihm probieren.
Nur erwarte keine Wunder.

Gruss Nordy

[Rotti]

Hi Nordy!

Erst mal danke wieder für die Statesment. Danke auch an DschungisKahn fürs einstellen vom Foto.
Hab zwar derzeit wegen Messetätigkeit meinen Kopf nicht ganz frei aber hier kurz:
Einen 3x13x17" hab ich auf meinem Booterl als Ersatzprop. Dieser Prop beschleunigt von unten raus sehr gut. Oben hab ich natürlich eine höhere Drehzahl als mit dem derzeitigen Prop. Der Nachteil vom 3 x 13 x 17" liegt meiner Meinung nach ( für mich) in den Zwischendrehzahl-- und Geschwindigkeitsbereichen. Ich hab halt bei der 17ner Steigung relativ hohe Drehzahlen um Marschgeschwindigkeit um die 35 - 45kmh zu fahren. Die Marschgeschwindigkeitsdrehzahlen vom Motor liegen beim derzeitigen 19ner Prop wesentlich niedriger und angenehmer vom Motorton her.
Also - obwohl es rechnerisch nicht ganz das ist was du gerechnet hast Nordy, habe ich mir jetzt zu Testzwecken mal den 4 x 12,5 x 19" bestellt. Wenn es das Wetter im April dann zulässt, werde ich mal am Traunsee die komplette Serie an Props durchtesten und dabei alles niederschreiben. Anhand dieser WErte kann man dann aufbauen und weitersehen. Somit sehen wir dann wie weit die Rechnungen mit dem Istzustand zusammenliegen....

LG
Mathias

[DieterM]

Servus Mathias,

das ist aber eine schwierige Geburt geworden trotz der bewundernswerte Rechnerei von Peter. Auf jedenfall drücke ich Dir die Daumen und bin natürlich auch neugierig auf das Ergenis der praktischen Erfahrung nach der Saison.

[nordy]

Der Nachteil vom 3 x 13 x 17" liegt meiner Meinung nach ( für mich) in den Zwischendrehzahl-- und Geschwindigkeitsbereichen. Ich hab halt bei der 17ner Steigung relativ hohe Drehzahlen um Marschgeschwindigkeit um die 35 - 45kmh zu fahren. Die Marschgeschwindigkeitsdrehzahlen vom Motor liegen beim derzeitigen 19ner Prop wesentlich niedriger und angenehmer vom Motorton her.

Was man eigentlich gut gebrauchen könnte, wäre ein Prop mit drei verschiedenen Geometrien:

1.) Kleine Steigung + 4-Blatt zum optimalen Beschleunigen
2.) Optimales S/D für besten Wirkungsgrad und v max
3.) Grosse Steigung für geräuscharmes verbrauchsgünstiges Bummeln

Also, Erfinder ran an die Arbeit.

Hier noch schnell die Rechnung für deinen 4 x 12,5 x 19:

v max = 59,6 km/h bei 5795 min-1
Bp = 4,38
Eta = 84,2 %
s = 20,5 %
kt = 0,222
kq =0,051
J = 1,209

Hebt sich drehzahlmässig zu wenig von dem 3 x 13 x 19 ab und hat den schlechteren Wirkungsgrad.

Setz mal Drehzahl und Wirkungsgrad zum 3 x 13 x 19 ins Verhältnis, der 100% markiert, dann erhältst du ein Mass für das Leistungsangebot beim Beschleunigen:

4x12,5x19: 98,4 % - Beschleunigung schlechter als wie bisher

4x13x17: 103,1 % - beste Beschleunigung, Komfort nur wenig schlechter

3x13x21: 96,8 % - schlechtste Beschleunigg, aber Super-v max u. -Komfort


Gruss Nordy

[Rotti]

Hallo Dieter!

Wir werden sehen ob es eine schwere Geburt wird . Ich hab einfach ein wenig Bedenken ( Angst) dass mir der Motor mit der Drehzahl bei größeren Props zu sehr in die Knie geht.
Es kostet zwar ein paar €uro. aber wir werden sehen wie weit wir mit dem bestellten Prop anfangs kommen, und wo die Rechnerei von Nordy und meine Vorstellung sich treffen.
Vielleicht hab ich bis zu den Test auch noch meinen Navman Fuelgeber wieder eingebaut. Dann könnten wir ziehmlich exakt auch noch bei den Proptests die Spritverbräuche je Prop separat mit auswerten.

LG
Mathias

[nordy]

Wir werden sehen ob es eine schwere Geburt wird . Ich hab einfach ein wenig Bedenken ( Angst) dass mir der Motor mit der Drehzahl bei größeren Props zu sehr in die Knie geht.

Wieso grösserer Prop ?

Der 4 x 13 x 17 hat den gleichen Durchmesser wie dein jetziger.
Der bringt bei besserer Beschleunigung nur einen moderaten Drehzahlzuwachs.
Das ist doch genau das, was du willst.

Gruss Nordy

[Rotti]

Hi Nordy!

Das weis ich, aber bei diesem Prop passen mir einfach die Drehzahlen nicht.
Beispiel:

19ner Steigung 40kmh 4000rpm
17ner Steigung 40kmh 4600rpm ( was ich noch auswendig weis)
Die 4600 sind mir beim 17ener Prop einfach zu hoch.

LG
Mathias

[nordy]

19ner Steigung 40kmh 4000rpm
17ner Steigung 40kmh 4600rpm ( was ich noch auswendig weis)
Die 4600 sind mir beim 17ener Prop einfach zu hoch.

Der 17-er ist doch ein 4-Blatt, das drückt die Drehzahl wieder runter.

Ausserdem komme ich nur auf 4470, wenn man die Steigungen proportional ansetzt.
Dann müsste der 17-er schon deutlich stärker schlüpfen, was auch im Gegensatz zur Rechnung steht.

Gruss Nordy

[DieterM]

Hallo Mathias,

es wird bei einem Prop Kompromiß bleiben. Hast Du einen längeren Prop dann haut das mit dem Speed hin, aber die Beschleunigung leidet erst recht wenn die Bootsbesatzung größer wird. Da zieht dann der kürzere Prop einfach besser weg wenn auch die Topspeed mäßiger ist.

Vielleicht wärest Du gut beraten Dir zwei Props mit unterschiedlicher Kennleistungen zuzulegen, und dann je nach der Bootsbesetzung den einen oder den anderen Prop aufzuziehen.

Ich mache das so und variere zw. einem 12er pitch und einem 13er pitch. Der jetzige leicht gecupte 13er SOLAS hat auch nicht mehr Durchmesser als die Anderen, und dürfte für meine kleine Bootsbesatzung sicher auch zutreffen. Fahre ich mit mehr als 3 Personen anBord kommt der 12er Prop drauf, der schiebt auch mit den nur 50 PS prächtig vorwärts. Extrem hoher Speed ist allerdings für mich kein Thema.

Wäre das der Fall, dann müßte ich über 1,5 - 1,7 l Hubraum Motoren mit 70-80 PS nachdenken, dann würde es aber stauben! Habe auch schon über ein 19er RIB nachgedacht mit 150 PS hintendran, aber das paßt nicht mehr in die Garage von der Breite her, also habe ich es ganz schnell wieder vergessen, und bin weiter glücklich mit dem was ich habe!

[Rotti]

Hallo Nordy!

Ich bin mir nicht mehr ganz sicher ob es dann genau 4600rpm beim 3x13x17" waren. Auf alle Fälle für meine Vorstellungen zuhoch. Könnte auch wie du schreibst auch 4470rpm gewesen sein oder knapp um die 4500rpm.

@ Dieter, dass jeder montierte Prop immer ein Kompromiss ist das ist mir bewusst.Aber irgendwo muss ich mal anfangen zu suchen um den besten Kompromiss zu finden. Nachdem ich ja dann 3 Stück ( 2 3blat , 1mal 4blatt) habe, dann kann man endlich mal austesten um zu einem endgültigen Schluss zu kommen.

LG
Mathias

Hallo Mathias,

Anfang nächster Woche ist meine Boot fertig, evtl. geht sich ja eine Motor/Prop. Test am Traunsee aus. Was bei dir zu viel (21) ist, könnt bei meinem Boot evtl. zu einem ziemlichen Speed verhelfen.

Geht was zam nächste Woche, ... wenn ich einen Tag Urlaub bekomme?

Gruß Alex