Weerstand van een propeller

[Fotor]

Voor turboprop vliegtuigen is zelfs een voorziening gemaakt die voorkomt dat de propellers kunnen freewheelen. De aandrijving van de propeller gebeurt daar met een turbine, dus de prop is niet vast met de motor verbonden. Dit zorgt dat de propellers makkelijk vrij kunnen draaien. In het geval van een motorstoring zou dit op 1 motor heel veel weerstand op gaan leveren. Dat in combinatie met een trekkracht leverende prop aan de andere kant zorgt voor een potentieel onbestuurbaar vliegtuig. Daarbij zorgt de weerstand van de vrij draaiende prop ervoor dat je niet of nauwelijks meer kan klimmen.

Bij motoruitval bij een turboprop wordt de propeller in 'vaanstand' gezet. De propellerbladen worden zo gedraaid dat de koorde min of meer vooruit wijst. De spoed verloopt over het blad, dus 'de koorde' bestaat niet, maar het blad wordt zo gedraaid dat hij geen lift meer levert, en slechts een zeer kleine weerstand blijft nog over. In de vaanstand is het propellerblad bijna 90 graden verdraaid ten opzichte van de normale bedrijfssituatie.

 

[PH_AJH]

Helder!
Overigens worden ook props op zuigermotoren in vaanstand gezet bij motorstoring toch? een freewheelende prop die ook nog eens een motor aan moet drijven levert helemáál veel weerstand.

 

[Niek]

weerstand van een propellor?
maakt t materiaal ook uit? Hout koolstof, plastic..
Moet ik de ohm meter aan 1 tip en het midden aansluiten, of aan beide tips?
Hoe te doen met een 3blad?

 

[DirkSchipper]

Leuk trucje voor zwevers met klapprop: als je wat weerstand wilt creeren (bijv in de landing) kan je de motor net één tandje openzetten waardoor de prop (langzaam) gaat draaien. Je zwever zal nu harder gaan zakken dan met de motor uit!

Heb ik in het verleden vaak gedaan bij een kist 'met zonder' remkleppen of flaps (kraaienstand).
Werkt perfect. wel op tijd uitzetten! bij voorkeur voordat de grond je prop begint te vermalen ....

Dirk.

 

[Berto]

Overigens worden ook props op zuigermotoren in vaanstand gezet bij motorstoring toch?

Alleen bij meermotrige kisten.

 

[PIR3lly]

Het ziet er allemaal vrij duidelijk uit. En blijkbaar gaat dit dus op voor de meeste props die in de modelbouw gebruikt worden.
Maar het moet dus toch afhankelijk zijn van het aantal bladen, blad oppervlak en hoek van het blad.

Zoals eerder aangegeven, ik heb liever mijn turbine blad vrij roterend in de wind, dan dat deze compleet stil valt door een geblokkeerde as. Uit ervaring weet ik dat dit laatste veel meer weerstand oplevert.

 

[DirkSchipper]

Een propeller die stilstaat levert natuurlijk ook enige weerstand. Van echt liftopwekking door de prop is geen sprake omdat het blad voor het overgrote deel overtrokken zal zijn. De achterwaartse component die deze overtrokken weerstand kan geven is veel kleiner dan de achterwaartse component van een (negatieve) liftkracht op het blad.

Raymond,

Goed verhaal. Helder met het ontleden van de krachtcomponenten. Je hebt helder gemaakt welke krachten er spelen, hoe het werkt.

Toch wil ik ook nog even advocaat van de duivel spelen ...
Feitelijk heb je nog niet aangetoond dat de weerstand van de freewheelende prop groter is dan van een stilstaande (niet-klap)prop.

Ook in het citaatje wat ik aanhaal stel je dat 'deze overtrokken weerstand' veel kleiner is dan de remkracht door een draaiende prop. Ook al ben ik het gevoelsmatig 100% met je eens. het is niet hard gemaakt. Ik moet erkennen dat ik daar ook nog niet uit ben. Mogelijk kan dat alleen maar middels metingen.

Gr. Dirk.

 

[Fotor]

Overigens worden ook props op zuigermotoren in vaanstand gezet bij motorstoring toch?

Alleen verstelbare propellers kunnen in de vaanstand worden gezet. Op eenmotorige vliegtuigen zit vaak een vaste (niet verstelbare) prop, die kan niet in de vaanstand. Ook eenmotorige vliegtuigen met verstelbare propeller hebben niet altijd een vaanstand. Probleem bij meermotorige kisten is dat je bij uitval van 1 motor naast een vermogensprobleem meteen een controle-probleem hebt. Die 2e motor is er juist bij gezet om op 1 motor thuis te kunnen komen, dus je wilt dat wel succesvol kunnen doen. Als bij een 1 motorige kist de motor uitvalt ga je toch naar beneden, en om dan een duur en complex systeem te maken om dat naar beneden gaan te vertragen is de meeste fabrikanten teveel.

een freewheelende prop die ook nog eens een motor aan moet drijven levert helemáál veel weerstand.

Dat is een te makkelijke conclusie. De weerstand van een vrij draaiende propeller wordt veroorzaakt door luchtkrachten die erop werken, niet door een evt remmende motor! Je moet dus kijken wat het effect van die remmende motor op de luchtkrachten is. De prop die een motor rond moet slingeren zal langzamer draaien dan een vrij draaiende prop, en dus een lagere lift produceren. Maar de negatieve invalshoek is wel groter, wat weer voor een grotere lift op het blad kan zorgen. Tenzij het blad hierdoor (deels) overtrokken raakt..... De conclusie die je trekt hoeft helemaal niet te gelden, gevoelsmatig zeg ik zelfs dat een propeller op een zuigerkist vaak minder weerstand zal hebben (wat ook niet altijd waar hoeft te zijn).

Pir3lly, uiteraard zal de layout van de propeller van invloed zijn. Mijn verhaal gaat voor normale propellers wel op, ook meerbladig. Een fan is natuurlijk een ander verhaal. In veel opzichten is een fan een propeller, maar dan wel in hele extreme vorm.

 

[Fotor]

Ook in het citaatje wat ik aanhaal stel je dat 'deze overtrokken weerstand' veel kleiner is dan de remkracht door een draaiende prop.

Dirk, eens, dat is niet hardgemaakt met mijn verhaal.
De weerstand die een profiel op kan wekken is vele malen kleiner dan de mogelijke lift. Bij een normale aanliggende stroming moet je bij de verhouding lift/weerstand denken aan een waarde van enkele tientallen, zeg ruwweg 20-50.
Bij een overtrokken profiel neemt de weerstand zeer sterk toe en kan de lift flink afnemen (zeker bij extreme invalshoeken zoals bij een stilstaande propeller, de invalshoek is daar in de orde van -80 graden!). Toch is de weerstand die bij deze invalshoeken wordt opgewekt nog steeds lang niet zo groot dan de lift die wordt opgewekt bij een profiel met aanliggende stroming. Denk nog steeds aan minimaal een factor 4 tussen 'normale' lift en vol overtrokken weerstand.
Tel daar ook nog eens bij op dat weerstand bij een freewheelende propeller bijdraagt aan de negatieve trekkracht! Kijk nog maar eens goed naar de 2e afbeelding in mijn vorige verhaal:

Ik durf wel te stellen dat de resultante kracht bij een vol overtrokken blad nooit groter zal zijn dan de resultante bij een negatief aangestroomd maar lift leverend blad.

 

[jitze]

Alleen bij meermotrige kisten.

hoezo alleen bij meermotorigen? De glijhoek wordt gunstiger, dus de kansen om terug te keren naar een veld ook.
Ik weet dat ze het bij de Pilatus Porter ook doen wanneer de motor uitvalt of bij motor-uit oefeningen.



Ontopic:
- een stilstaande propellor levert alleen weerstand tegen de vliegrichting. Zie het als 1 enkel systeem met een rendement wat de weerstand bepaald.
- een draaiende propellor levert in principe minder weerstand tegen de vliegrichting omdat hij meedraait. Het probleem hieraan is dat hij door het draaien ook weerstand tegen de draairichting krijgt die overwonnen moet worden. Op deze manier bestaat het proces uit 2 systemen, met beide een rendement wat kleiner is dan 100%. Doordat er meer verliezen zijn zal dit systeem meer afremmen.

 

[Fotor]

Jitze, ik heb hier in post 28 al iets over gezegd. Op 2 motorige vliegtuigen is het hebben van een vaanstand op een propeller een must, op 1 motorige vliegtuigen niet. Vaste propellers kunnen sowieso niet in de vaanstand worden gezet, bij 1-motorige vliegtuigen die wel een verstelbare propeller hebben is het een keuze van de fabrikant, waarbij regelmatig geen vaanstand wordt gemaakt vanwege de extra complexiteit. Vanuit de vlieger is de mogelijkheid tot vaanstand uiteraard gewenst om de door jou genoemde reden.

 

[PH_AJH]

Is dit alles niet makkelijk te testen door een propeller op asje op een weegschaal te monteren en er met een fan tegenaan te blazen. Zowel met vastgezette als vrij draaiende propeller?

edit: ik zal dan even een 'prop' maken die alleen bestaat uit schuinstaande vlakke platen om alle andere effecten zoals lift uit te sluiten.

Als jullie in deze opstelling geen fouten zien dan wil ik dat vanavond wel even uitproberen en wat meetresultaten posten.

Mark

Kom maar op! Ik ben benieuwd

 

[markw]

Hoi,

Heb je post een beetje te laat gelezen. Als ik een beetje op tijd thuis ben vandaag dan ga ik even klussen

Mark

 

[Ad Bakker]

Als ik een beetje op tijd thuis ben vandaag dan ga ik even klussen

Beste Mark,

Ik ben gek op dit soort experimentjes, dus ook dit vind ik leuk. Wel moet je altijd met dit soort zaken uitkijken dat je experimentele resultaat niet meer vragen genereert dan beantwoordt.
Bij de vergelijking van twee situaties moet je ontzettend uitkijken dat je alleen datgene wat je wilt vergelijken ook daadwerkelijk verandert, en je niet ook nog eens bijkomende dingen wijzigt. Uit jouw oorspronkelijke bericht leidt ik af dat de luchtstroom van de fan ook het oppervlak van de weegschaal gaat raken (als dit niet zo is, dit bericht maar gewoon als niet geschreven beschouwen!!). Het afstoppen van die luchtstroom geeft ook een uitslag op de weegschaal, en als de luchtstroom veranderdt door een wel of niet draaiende prop kan dat ook veranderen, en weet je niet meer wat je eigenlijk meet.
Daarom had ik iets dergelijks als hieronder geschetst gedacht:

Het scharnier dat ik links getekend heb kan natuurlijk ook gewoon een oplegging zijn, als je er dan alleen maar voor zorgt dat het geheel niet horizontaal kan bewegen. Verder moet er na de prop voldoende vrije ruimte zijn zodat het afstoppen van de luchtstroom weer geen wervelingen veroorzaakt die de luchtstroom rond de prop kan beïnvloeden.
Ik heb de prop bewust achter de strip of plaat waaraan hij is bevestigd getekend, omdat je dan ook geen verandering van de luchtstroom daar tegenaan, en de kracht die dat veroorzaakt krijgt.

Succes met het experiment.

Groet,

Ad Bakker

 

[PH_AJH]

Wat leuk. Dit soort simpele vragen, zoveel verschillende ideeën, de discussie....Geweldig! En dat zonder dat je anderen irriteert Dit deel van het forum voorziet duidelijk in een behoefte.

 

[markw]

Hoi Ad,

Ik had vrijwel dezelfde opstelling in gedachten, bedankt voor het meedenken!

Ik ben eigenlijk wel benieuwd wat eruit komt. Ik weet uit ervaring dat de draaiende prop meer weerstand zal geven maar ik ben wel benieuwd hoeveel dat nu eigenlijk is en in welke mate het afhankelijk is van de hoek van de bladen en een eventueel profiel in de bladen.

Als ik dit allemaal wil gaan beantwoorden dan heb ik wel voor een aantal avonden wat te doen Eerst maar eens even de opstelling maken en dan kijken waar ik allemaal tijd voor heb.

Het enige waar ik nu een beetje mee zit is dat ik eigenlijk alleen een (zij het vrij grote) normale fan heb. De stroming die hier vanaf komt is verre van laminair. Nu zal het effect daarvan wel meevallen als ik de afstand wat groter houd. Als we het echt goed willen uitzoeken en het effect niet willen verwaarlozen dan zouden we de stroming vrijwel laminair moeten zien te krijgen. Dit zou kunnen door bijvoorbeeld een heel pak buisjes (formaat rietje) tussen de fan en de opstelling in te hebben. Ik denk dat dit momenteel echter een beetje te ver gaat

Mark

 

[Ad Bakker]

Ik ben eigenlijk wel benieuwd wat eruit komt. Ik weet uit ervaring dat de draaiende prop meer weerstand zal geven.....

Dag Mark,

Dat maakt het ook zo leuk, want ik denk gevoelsmatig dat de draaiende prop minder weerstand zal genereren.
Daarom is het ook zo belangrijk dat alleen dat aspect in de proeven verandert. Bij jouw ervaring zou het ook kunnen zijn dat er andere omstandigheden die verschillen de oorzaak zijn van die ervaring, en niet het al dan niet vrijlopen van de prop.

Ik zeg met nadruk "gevoelsmatig", omdat ik me nooit in de aerodynamica van props verdiept heb. Mijn enige ervaringen komen uit stoom- en gasturbines voor energieomzetting, en ik besef me echt wel dat is iets anders is.

Je maakt me wel nieuwsgierig......

Groet,

Ad

 

[DirkSchipper]

Dirk, eens, dat is niet hardgemaakt met mijn verhaal.
.....
Ik durf wel te stellen dat de resultante kracht bij een vol overtrokken blad nooit groter zal zijn dan de resultante bij een negatief aangestroomd maar lift leverend blad.

@Raymond: Mij hoef je niet te overtuigen hoor.

Verder wil ik ook even mijn gevoelens kwijt over dit sub-forum.
Dit sub-forum voorziet overduidelijk in een behoefte. Ongelooflijk wat een activiteit! Ondanks enkele strubbelingen, maar die horen erbij en we hebben er op een volwassen wijze over kunnen praten.
Een aantal theoreitci (waaroder ik zelf) die lekker in de weer kunnen met theorie en uitleg. En nu springen er ook nog een aantal praktisch ingestelde mensen in om metingen te doen. GEWELDIG!
Heerlijk om aan mee te kunnen doen!


Gr. Dirk.

 

[Ad Bakker]

Dit sub-forum voorziet overduidelijk in een behoefte. Ongelooflijk wat een activiteit! Ondanks enkele strubbelingen, maar die horen erbij en we hebben er op een volwassen wijze over kunnen praten.
Een aantal theoreitci (waaroder ik zelf) die lekker in de weer kunnen met theorie en uitleg. En nu springen er ook nog een aantal praktisch ingestelde mensen in om metingen te doen.

Beste Dirk,

Maar dat heeft niets met het feit te maken dat het een subforum is. Datzelfde, en volgens mij nog meer, zou je bereiken in één onverdeeld forum.

En wat betreft theorie en experiment: wat is een theoreticus zonder experiment om z'n theorieën te bewijzen, en wat zou een experimentalist moeten zonder theorie? Mijn hele aktieve leven heeft bestaan uit theorie aangevuld met experiment. Die twee zijn in ieder geval in de exacte wetenschappen tot elkaar veroordeeld, ze kunnen gewoon niet zonder elkaar.

Groet,

Ad

 

[markw]

Hoi,

Ik heb de testopstelling gemaakt. Ik kan momenteel alleen mijn weegschaaltje even niet meer vinden dus ik ben bang dat het vrijdag wordt voor de eerste resultaten. (morgen ben ik hiermee bezig: pkWLPrRGZho[/media] - Dutch Robotics - Robocup 2010 Qualification Video ).

De testopstelling bestaat nu uit het 'scharnier' wat een rond stuk koolstofbuis van een hengel is geworden. Daarbovenop zit een 1x1 cm balsa lat gelijmd met aan het einde een blokje dat in het midden van de weegschaal moet drukken.

Halverwege de lat zit een as met daarop een eigenbouw prop. Het is een driebladsprop met bladen met een redelijke koorde en het hele zaakje draait in kogellagers. Draait ongeveer 20 seconden na als je hem een zet geeft.

Vanavond gaat het niet meer lukken dus maar ik probeer vrijdag de weegschaal te vinden en wat metingen te doen. Tevens zal ik dan wat foto's maken.

Groeten,

Mark