Propeller-Wirkungsgrad

Hallo Armin,

Also nach allem was ich bisher las, habe ich mich grundsätzlich mal mit einem Edelstahl-Prop angefreundet. Nordys Rat zu einem kleinen Durchmesser würde ich gerne befolgen, doch scheint es Edelstahl-Props (ebenso wie Alu) für meinen Mercury F40 (kein Bigfoot, leider...) nur in 10.irgendwas x 12 zu geben. Wenn ich eure Ausführungen richtig deute, dann sollte auch ein 10.5 x 12 SS-Prop. einen (wenn auch kleineren als ein 10.0 x 12) Performancegewinn bringen. So ein Rapture ist ja in den USA noch für erschwingliche 200 USD zu haben, was dann nach Zoll, Steuern und Versand auf ca. 230 EUR an der Propellerwelle anwächst. Was meint ihr, ist es den Versuch wert?

Ich habe am Wochenende mal mit den Wageningener B-Series-Kennfeldern für den Thrust- und Torque-Koeffizienten und den Wirkungsgraden herumgespielt.
Ich habe die kompletten Kennfelder hier gefunden:

Um Links zu sehen, bitte registrieren

Die Thrust und Torque-Verläufe sind hier für die verschiedenen Bauformen (mehrere Blattzahlen und Flächenverhältnisse) für Steigungs-/Durchmesserverhälnisse von 0,5 bis 1,4 in Abhängigkeit vom sogenannten Advance-Ratio (= v prop/n prop*D) dargestellt.
Diese Verläufe sind mehr oder weniger linear.
Man kann sie also mit zwei Koeffizienten über die bekannte Geradengleichung darstellen.

Bit diesen Beziehungen und einem linearen Drehmomentverlauf unterhalb n nenn kann man das v max und die zugehörige Drehzahl nach Formeln von:

Um Links zu sehen, bitte registrieren

ausrechnen.

Ich habe also mit deinen Daten für verschiedene D 's - das ist der entscheidende Parameter, die Steigung bestimmt nur über das Verhältnis S/D die Höhe der Kurven in den Kennfeldern mit - und für die zwei Fahrgewichte mit 52 und 45 km/h Spitze die v max und n ausgerechnet.

Zunächst mal habe ich mit den Koeffizienten 0,65 und 0,4 für Thrust und 0,01 und 0,05 für Torque, die ich fast 1:1 aus dem Kennfeld für die 3-Blatt-Props mit einem Flächenverhälnis von 50% und einem S/D von 1,253 (13" Steigung)entnehmen konnte, für eine Person ein v max von 51,9 km/h und eine Drehzahl von 5370 min-1 errechnen können.

Bei 3 Personen (45km/h) konnte ich 44,8 bei 5200 errechnen, stimmt doch haargenau mit deiner Messung überein.

Ich hatte ja geglaubt, dass ein kleinerer Prop von 10 oder gar 9,75'' höhere v max ergeben würde, weit gefehlt.

Hier die Werte bei einem 10'':

1 Person: 51,1 bei 5600
3 Personen: 44,1 bei 5428

bei 9,75'':

1 Person: 50,4 bei 5750
3 Personen: 43,6 bei 5560

Nun die Werte für 10,5'':

1 Person: 52,2 bei 5294
3 Personen: 45,2 bei 5128

Und bei 11'':

1 Person: 53 bei 4986
3 Personen: 45,7 bei 4836

Das hatte ich so nicht erwartet.

Das liegt an den sehr unterschiedlichen Wirkungsgraden aufgrund der verschiedenen Advance Ratios.
Mit steigendem S/D sinkt das Advance Ratio ab und der Wirkungsgrad wird schlechter.
Ausserm verschiebt sich das Effiziens-Maximum mit steigendem S/D zu höheren Ratios hin.

Also es sieht so aus, als sei der 11" x 13 die beste Wahl.
Du würdest aber nur 1 km/h schneller werden, allerdings bei deutlich abgesenkter Drehzahl, was deiner Geldbörse sehr entgegen kommt.

Was dann auch besser wird, ist die Beschleunigung, der 11-er greift einfach besser, hat dabei weniger Schlupf.

Was jetzt noch fehlt, ist die Einbeziehung des gesamten Kennfeldes mit seinen mehere Hundert Koeffizienten in die Formeln.
Diese musste ich bisher vom Diagramm ablesen (sie hängen ja von S/D ab).

Gruss Nordy