Propeller-Wirkungsgrad

Hallo Zusammen,

zunächst einmal vielen Dank für eure Tipps und v.a. an nordy für die schier unendliche Formelflut (als Naturwissenschaftler genau der richtige Ansatz für mich im Gegensatz zu den im Internet häufig auffindbaren eher "religiösen" Lösungsansätzen ;-)

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?

Danke&Gruss aus dem frühlingshaften Basel

Armin

Ooops, Kommando zurück. Der Rapture ist gecupped und würde dadurch die RPM wieder um 200 vermindern. Dazu käme der wiederum grössere Durchmesser, was also in einer noch geringeren Drehzahl resultieren würde. Seufz.

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

[CresIngo]

Hallo aus dem Süden Österreichs!
Vorweg, mein Biorythmus bescheinigt mir für heute miserable intellektuelle Fähigkeiten, auch alle anderen Werte und Prognosen sind so, dass ich heute weder auf der Piste, in der Loipe oder eisschnelllaufend unterwegs bin, sondern hinter dem PC hocke und mich mit ungefährlicheren Dingen beschäftige. Mit einem geistigen Bauchfleck kann man sich nur blamieren aber nicht ernsthaft verletzen.
Daher Vergeeeebuuung!
Zur Sache:
Was Ihr hier geboten habt, Gratulation Nordy, gehört zum Besten was ich je in einem "Fachforum" ( ich bin sonst sehr viel auf Um Links zu sehen, bitte registrieren unterwegs) gelesen habe.
Bis auf die Kennfeldinterpretationen sind für mich die Rechenergebnisse und Lösungsansätze nachvollziehbar.
Natürlich frage ich mich wie Otto-Normalverbraucher an die Problematik herangeht, der nicht wie Ihr, mit bereits nahezu optimalen B und H/D Werten unterwegs ist.
Meine Ausgangssituation: Zodiac MKII Comp. FR mit 380cm Länge und entdrosseltem Yam 9.9, echt 13-15 PS, meist zu Zweit unterwegs.
Prop. 3 x 9 1/4 x 9
Vmax 17 kn
5500 u/min
Untersetzung 2.08
Dies bedeutet, dass B= 9.3 und H/D=0,97 miserabel sind und trotzdem bin ich ganz gut unterwegs. Maximumspeed genügt mir, fahr ich selten, in die Gleitphase komme ich zu zögerlich, bei höherer Beladung (dei Enkerln werden immer schwerer) muss ich dann oft mit einem Schlenkerer über die eigene Welle herausreiten.
Was soll ich wirklich am Prop verändern um mehr Kraft von unten heraus zu haben. Um auf H/D=1,4 zu kommen brauch ich abenteuerliche Propabmessungen.
Peter ich bitte Dich um einen Lösungsansatz.
Lg. Ingo

@Peter: Nochmals vielen lieben Dank für deine Ausführungen! Ich bin begeistert.

Das die errechneten Werte für Drehzahl und Top-Speed so gut zur Realität passen ist fantastisch. Somit scheint man damit ein Tool zu haben, mit dem man realistisch den Propeller optimieren kann.

Meine Beobachtung, dass es praktisch keine Props mit sehr kleinem Durchmesser zu kaufen gibt, könnte nordys Berechnungen in gewisser Weise untermauern.

Nach diesen neuerlichen Erkenntnissen sollte also ein gecuppter 10.5 x 12" beinahe optimal sein - vermutlich deswegen ist die käufliche Auswahl auch so eingeschränkt. Das die Drehzahl sinkt, macht mir nichts aus. Das spart nicht nur Sprit sondern schont den Motor und die Ohren.

Zum Thema Cupping habe ich eine ineressante Literaturstelle gefunden:
Um Links zu sehen, bitte registrieren
Lohnt sich mal zu lesen.

Gruss, Armin

Hi Fans,

ich habe bei Mercury einen Prop-Guide gefunden (der ein oder andere mag die Seiten schon kennen?). Besonders das 4. Kapitel ist mit all seinen Formel und Ausführungen sehr interessant.

Ich habe das ganze mal für euch in ein PDF gequetscht.

Um Links zu sehen, bitte registrieren

Gruss Armin

[Chester]

Was issen datt für'n Link ????????????????

Reinhard