Propeller-Wirkungsgrad

[OLKA]

Zitat von avk

Immer wieder Ärger mit den kostenlosen Webspace-Providern. Sorry! Falls jemand einen Webspace hat und die Datei dort ablegen kann, möge er sich bitte melden. Anderenfalls kann ich das File auch an Interessierte per Email versenden!
Bei mir gehts aber, wenn man den Link kopiert und in einem leeren Browserfenster öffnet. Probiert das mal aus.

Jo, funzt.

Der Provider will natürlich, dass seine Werbung oft in Erscheinung tritt. Deswegen hat er wohl externe Verlinkung ausgeschlossen.

[nordy]

@Avk+alle

Nachdem mir die Kennfelder für die Thrust- und Torquekoeffizienten nun als Koeffizienten für einen weiten S/D- und z-Bereich als Zahlengrab vorliegen, bin ich in der Lage, die v max und n max wesentlich genauer auszurechnen.

Die Kennfelder sind ja in freiem Wasser ermittelt, müssen also etwas von den realen Verhältnissen am Boot abweichen, ausserdem schweigen sich die Prop-Hersteller über das Flächenverhältnis aus, ich habe mit 0,5 und für z = 3 gerechnet, was die Verhältnisse recht gut treffen müsste.

Die Koeffizienten müssen im Interesse einer hohen Genauigkeit zunächst an das Boot angepasst werden.
Dazu habe ich sie solange verändert, bis die v max- und Drehzahlangaben von Arnim bei 1- und 3-Personenbetrieb erreicht wurden.
Damit erfüllen die Gleichungen die 4 Randbedingungen perfekt und sind somit genau.

Ferner habe ich die Drehmomentkurve neu eingeben.
Das Leistungsmaximum liegt bei 5500 1/min und die Leistung ist bis 5000 runter konstant, was realistisch ist.
Für den Wake (Nachgang) habe ich einen Wert von 3 % angestzt.

Die Koeffizienten für die anderen S/D-Verhältnisse bekommt man nun, in dem man die relativen Abweichungen aus den Kennfeldern für andere S/D mit AVK's Koeffizienten verrechnet.
Die angepassten Werte nach AVK's Angaben bilden also immer die Basis.

Gegenüber der ersten Berechnung ergeben sich teilweise veränderte Werte, die meine anfänglich geäusserten Vermutungen hinsichtlich des kleineren Durchmessers bestätigen.

Resultate:

1) 10,375 x 13 (Basis aufgrund AVK's Messung)
(AR = Advance Ratio, Bp = Belastungsgrad)
1 Person
v max = 52,1 bei 5390
AR = 1,19
Bp = 4,39

3 Personen
v max = 44,4 bei 5138
AR = 1,06
Bp = 6,24

2) 11 x 13
1 Person
v max = 51,2 bei 5295
AR = 1,12
Bp = 4,51

3 Personen
v max = 44,0 bei 5020
AR = 1,01
Bp = 6,23

3) 11 x 12
1 Person
v max = 49,8 bei 5763
AR = 1,00
Bp = 5,25

3 Personen
v max = 43,3 bei 5459
AR = 0,92
Bp = 7,06

und zuletzt

4) 10 x 13
1 Person
v max = 53,5 bei 5470
AR = 1,25
Bp = 4,16

3 Personen
v max = 45,0
AR = 1,10
Bp = 6,11

Der Prop mit dem kleineren Durchmesser bringt doch die beste Performance.

Das v max steigt bei 1 Person um 1,3, bei 3 Personen um 0,6 km/h an.

Das Bp ist hier am niedrigsten und das AR liegt gut unter dem Wirkungsgradmaximum für S/D = 1,3, siehe:

Um Links zu sehen, bitte registrieren

Die "Parabeln" sind die Wirkungsgradverläufe.
Die Geraden sind die Thrust- und Torqueverläufe, aus denen sich der Wirkungsgrad ergibt.

Durch Feinabgleich des AR könnte man noch etwas v max herauskitzeln.
Hierzu müsste man die Koeffizienten leicht verändern, also die Propgeometrie noch etwas verändern, vielleicht einen mit einem anderen Flächenverhältnis nehmen ?
Steigung und Durchmesser würde ich aber nicht mehr verändern.

Wie man sieht, ist für ein hohes v max ein S/D von mindestens 1,2-1,4 und ein möglichst kleiner Belastungsgrad erforderlich (Bp < 4,5).

Diese Formel ist wegen ihrer Einfachheit einfach Klasse.

Gruss Nordy

[nordy]

Meine Ausgangssituation: Zodiac MKII Comp. FR mit 380cm Länge und entdrosseltem Yam 9.9, echt 13-15 PS, meist zu Zweit unterwegs.

Hallo Ingo,

hast du den 9,9 F von Yamaha mit einer Nenndrehzahl von 5000 U/min ?

Woher bist du so sicher, dass der Motor nach dem "Entdrosseln" 3-5 PS mehr haben soll ?

Die 5500 erreichst du bei 17 kn und mit 2 Personen ?
Wie schnell bist du allein und welche Drehzahl erzielst du dabei.

Brauche noch diese Informationen, will sehen, was ich dann tun kann.

Gruss Nordy

[avk]

Ich würde vermuten, dass sich bei einer Leistung um die 10 PS durch einen Propellerwechsel nicht viel machen lässt, es sei denn der derzeitige Prop ist agbrundtief falsch bemessen.

[nordy]

@Cresingo

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.

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 %

Ich nehme an, dass deine v max und Drehzahl bei 2 Personen ermittelt wurden.

3 x 11 x 9,25

v max = 33,2 bei 4791 (sparst ungemein Sprit)
J = 0,99
Bp = 6,1
s = 14 %

Bei 1 Person und einem geschätzten v max von 35 km/h mit dem 9 x 9,25 ergäben sich folgende Daten:

v max = 38,5 bei 5075
J = 1,084
Bp = 4,5
s = 6 %

Damit könntest du doch sehr gut leben.

So hoch ist der Belastungsgrad (7,9) mit dem 9 x 9,25 und bei 31,48 km/h nun auch wieder nicht.
Diese Werte hängen stark von der Beladung ab.
Werte von unter 5 sind bei unseren Booten eigentlich nur mit einer Person und natürlich, wie dieses Beispiel gezeigt hat, nur mit richtiger Propgeometrie zu erreichen.

Gruss Nordy

[avk]

Das hört sich doch nicht schlecht an für Ingos Boot.

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. Sollte der nichts taugen werde ich ihn dank günstigem US-Import wenigstens +-0 in D wieder los. Aber nach nordys Berechnungen bin ich guter Hoffnung.
Übrigens gibt es auch einen 10 x 13 von Powertech, allerdings ein 4-Flügler und sowieso unbezahlbar...

[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]

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