Propeller, Schlupf, Kavitation und so...

[Brummer]

Hallo,
hast du die Kurve im "Mittelbereich " auch mal beim langsamer werden gemacht ?
Müßte dann doch eigentlich eine Hysterese, im Bereich des Gleitübergangs , ergeben .



Torsten

[uhx]

Kann man auch mit dem Propellerdurchmesser das Kavitationsrisiko senken? Hmm, vielleicht...

Im Kornev-Buch in Abbildung 3.17 auf S. 61 wird der Parameter tau (Propellerbelastung?) eingeführt, der ungekehrt-proportional von der Projektionsfläche des Propellers abhängt. Das im Burrill-Diagramm (Abbildung 3.17) eingezeichnete Burrill-Kriterium ("upper limit for merchant ship propellers") gilt zwar für Handelsschiffe, aber ich stelle jetzt mal wieder eine These auf, dass man einen grundsätzlichen Zusammenhang auch auf Sportboote übertragen darf: Je niedriger der Parameter tau, desto niedriger das Kavitationsrisiko.

Da tau umgekehrt-proportional zur Projektionsfläche des Propellers ist, sinkt tau, wenn man den Propellerdurchmesser (bei gleichbleibendem Flächenverhältnis) erhöht. D.h. ein größerer Propeller senkt tau und senkt demnach das Kavitationsrisiko.

Davon abgesehen, was für Folgen hat ein größerer Propellerdurchmesser? Nach Kornev-Buch Abschitt 13.1.2 (Seite 214) erhöht ein größerer Propeller die Effizienz. Warum ist das so? Weil der gleiche Schub bereits bei einer niedrigeren Drehzahl erreicht wird und dadurch bei vorgegebenem Schub weniger Reibungsverluste entstehen.

Laut Formel (13.2) wird der gleiche Schub beim Wechsel von 15" auf 16" Propellerdurchmesser bereits bei einer um 13% niedrigeren Drehzahl erreicht. Also z.B. statt 4400 UPM bereits bei 3870 UPM. Das kann natürlich bedeuten, dass trotz höherer Effizienz ein höheres Drehmoment erforderlich ist. Abhängig von der Drehmomentkurve des Motors kann das wiederum bedeuten, dass eine niedrigere Steigung gewählt werden muss, um die Maximaldrehzahl zu erreichen. D.h. dann wenn nicht gleichzeitig der Schlupf kleiner wird, sinkt die maximal erreichbare Geschwindigkeit...

Es ist also schwierig den Erfolg der Maßnahme "Propellerdurchmesser erhöhen" vorherzusagen. Am besten man macht mal wieder eine Messung...

[uhx]

Zitat von Brummer

Hallo,
hast du die Kurve im "Mittelbereich " auch mal beim langsamer werden gemacht ?
Müßte dann doch eigentlich eine Hysterese, im Bereich des Gleitübergangs , ergeben.

Haben wir tatsächlich gemacht. Wir haben allerdings nach Änderung der Drehzahl immer eine Weile gewartet, bis die Geschwindigkeit sich eingependelt hat. Wenn es danach noch eine Hysterese gibt, dann ist sie kleiner, als die Fehler, die wir beim Ablesen von Geschwindigkeit und Drehzahl gemacht haben.

[uhx]

Zitat von uhx

Abhängig von der Drehmomentkurve des Motors...

Bei dieser Gelegenheit: Hat zufällig jemand ein Leistungs/Drehmoment-Diagramm für einen Volvo Penta AQ225D? Volvo hat sowas leider nicht

[simon-2]

auf jeden Fall besteht der Zusammenhang-

man berechnet oftmals ein "Mindestflächenverhältnis nach Keller".

Was in deiner Rechnung noch fehlt sind Schub und Drehmoment, wofür man üblicherweise Kt und Kq verwendet.
noch was zum "guten Schlupf":

schau dir ein Freifahrtdiagramm an (wird noch eins nachgereicht, was nicht unnötig unübersichtlich ist)

J=v/nD, wenn man formuliert "P=vtheoretisch/n" oder sowas, kommt man drauf, dass der Schlupf 1-(J / P/D) ist (P/D ist das Steigungsverhältnis, deswegen dort zusammengeschrieben, im Beispiel 1.4).

Auf das Diagramm bezogen heißt das- am rechten Ende der Kurven ist J=1.4, also der Schlupf 0. Am linken Rand ist J=0, demnach der Schlupf 1 (bzw 100%).

Nun schauen wir uns die Kurven an- die primären sind Kt und KQ, das sind dimensionlose Beiwerte für Schub und Drehmoment. Allgemein ist da die Tendenz "je mehr Schlupf, desto mehr Schub und Drehmoment"- irgendwie logisch

die Kurve mit dem Maximum ist der (Freifahrt-)Wirkungsgrad und muss sich aus den anderen beiden ergeben (mit Drehzahl, Drehmoment, Gechwindigkeit und Schub ist ja alles berücksichtigt, um Ein- und Ausgangsleistung zu ermitteln).
wenn man sich diese Kurve (also den Wirkungsgrad) von rechts beginnend (Schlupf=0) anschaut kommt man zu folgendem:
- bei 0 Schlupf ist der Wirkungsgrad 0 (weil es keinen Schub gibt)
-bei ca 15-20% Schlupf erreicht er sein Maximum, typische Werte sind so 0.6 bis 0.7 (beides ist propellerabhängig)
-wenn der Schlupf höher wird, sinkt der Wirkungsgrad
-bei 100% Schlupf ist auch der Wirkungsgrad 0 (weil dann die Geschwindigkeit auf 0 geht --> keine Leistung mehr).

Der "beste Schlupf" liegt also grob bei 15-20% (von Prop zu Prop verschieden).
Wie du auch selbst schon geschlussfolgert hast, KANN das natürlich nicht über den ganzen Drehzahlbereich passen, sondern nur für den Design-Wert (oft vMax); dass insbesondere beim Angleiten mehr Schlupf gebraucht wird, kann man sich auch indirekt daraus ableiten: Für mehr Schub muss man im Diagramm weiter nach links, also auch mehr Schlupf.
Der letzte Satz ist etwas vereinfacht, weil nicht nur de Geschwindigkeit, sondern auch die Drehzahl variabel ist- um das wirklich sauber daraus abzuleiten, müsste man noch weiter rechnen, aber ich denk, fürs anschauliche Verständnis reicht das so

Eine gute Quelle mit ganz vielen solcher Freifahrtdiagramme für verschiedene Steigungs- und Flächenverhältnisse ist die Wageningen B-Serie (gibts auch irgendwo im Netz). Wenn du vor hast, damit auch (numerisch) zu rechnen, empfehl ich die Polynomdarstellung dessen, damit bekommt man auch für P/D=1.283 und Ae/A0=0.773 ziemlich gute Anhaltspunkte geliefert und es geht RASEND SCHNELL (im Gegensatz zu wirklichen Strömumungsberechnungen), weswegen es wohl bei den meisten Dimensionierungs- oder Optimierungsgeschichten erstmal als Rückgrat verwendet wird. Erst wenn es an die Details geht wie Steigungsverteilung, Wölbung, Rake, Skew, Form des Blatts etc, verwendet man Mittel mit mehr Rechenaufwand...

[Bodo 1]

In der Zeit wo ihr hier hin und her rechnet hätte ich schon den richtigen Prop. dran .
Probieren geht über studieren , bei normal Beladung eine bestimmte Strecke fahren , dabei alles aufschreiben wie Zeit bis es aus dem Wasser kommt , Drehzahl und Geschwindigkeit bei 2000 , 3000 , 4000 und Max Drehzahl . Das gleiche mit einen andren Prop. testen , solange bis der Motor auf ca. max Drehzahl kommt . Könnte mir vorstellen , das ein 15 mal 15 Zoll Mirage Plus gut läuft bei dir .

[simon-2]

ein Freifahrtdiagramm

[simon-2]

Zitat von Bodo 1

In der Zeit wo ihr hier hin und her rechnet hätte ich schon den richtigen Prop. dran .
Probieren geht über studieren , bei normal Beladung eine bestimmte Strecke fahren , dabei alles aufschreiben wie Zeit bis es aus dem Wasser kommt , Drehzahl und Geschwindigkeit bei 2000 , 3000 , 4000 und Max Drehzahl . Das gleiche mit einen andren Prop. testen , solange bis der Motor auf ca. max Drehzahl kommt . Könnte mir vorstellen , das ein 15 mal 15 Zoll Mirage Plus gut läuft bei dir .

ich glaub, hier zählt eher "der Weg ist das Ziel". Das Wissen darum muss sich ja nicht jeder Bootseigner aneignen- schließlich kommt man meist auch durch Vergleichswerte von ähnlichen Booten und etwas Ausprobieren zum Ziel, und es bleibt immernoch die Möglichkeit, jemanden zu beauftragen, der es kann, oder den Brunswick Rechner zu nehmen (die letzten beiden gehen allerdings nur, wenn es genau diese Freaks gibt, die ihre Zeit verschwenden, alles hin und her zu rechnen und zB den Brunswick-Rechner zu entwickeln ). Trotzdem zeigen aber die diversen Threads zu dem Thema, dass einige durch "Erfahrung" schon den ein oder anderen unpassenden Prop gesammelt haben...
Bei kleinen Aluprops mag das ja noch verkraftbar sein, aber für größere Boote --> größere Props, und dann am liebsten noch aus Edelstahl, kann das auch ins Geld gehen. Daher kann ich es schon verstehen, wenn man gern vorher eine Prognose hätte...
Dass für die meisten der normale Weg wäre, einen kompetenten Händler/Hersteller rechnen zu lassen, ist klar, aber der TO hat ja ausdrücklich geschrieben, dass es ihm um die Erleuchtung geht

[uhx]

Zitat von Bodo 1

In der Zeit wo ihr hier hin und her rechnet hätte ich schon den richtigen Prop. dran .
Probieren geht über studieren , bei normal Beladung eine bestimmte Strecke fahren , dabei alles aufschreiben wie Zeit bis es aus dem Wasser kommt , Drehzahl und Geschwindigkeit bei 2000 , 3000 , 4000 und Max Drehzahl . Das gleiche mit einen andren Prop. testen , solange bis der Motor auf ca. max Drehzahl kommt.

Ganz genau, der Weg ist das Ziel!

Zitat von uhx

Zu guter letzt erlaubt mir vorsorglich noch eine Anmerkung: Diejenigen, die nicht verstehen, warum man um dieses Thema so einen Zirkus veranstalten muss anstatt sich einfach von einem einschlägigen Händler beraten zu lassen, und diejenigen, die nicht nachvollziehen können, dass man Spaß daran haben kann wissenschaftliche Methoden auf sein Hobby anzuwenden, bitte ich hiermit höflichst darum einfach vornehm zu schweigen. Mir geht es hier nicht (ausschließlich) darum den besten Propeller für mein Boot zu finden, sonder zuallererst darum zu verstehen, was da hinten an meinem Boot passiert. Man könnte auch sagen, ich suche Erleuchtung

Zitat von Bodo 1

Könnte mir vorstellen , das ein 15 mal 15 Zoll Mirage Plus gut läuft bei dir .

Wenn er denn auf die Welle passen würde, könnte das sein. Leider gibt es keine Hub-Kits für die alten Volvo-AQ-Antriebe

[Bodo 1]

Glaub mir , ich habe schon sehr viel getestet , mir auch vorher Gedanken gemacht was gehen könnte , oder eher nicht . Beim Test im Wasser war es leider oft anders als ich es mir gedacht habe . Klar man sich nicht zig Props. kaufen und hinterher liegen die nur rum . Hier im Forum bekommt man gebrauchte Props. für kleines Geld , die normalen Größen wird man leicht für das gleiche Geld hier oder im Netz wieder los . Viel Erfolg !

[uhx]

Es gibt mal wieder eine neue Messung

An meinem Antrieb befand sich so ein Flügel-Viech (Marke Eigenbau?). Und weil es hier unzählige Diskussionen über Sinn und Unsinn von Hydrofoil & Co gibt, wollte ich mal wissen, ob mein tolles Flügel-Viech irgendeinen Effekt hat. Was tut man also? Genau: Messen!

Das Ergebnis sei hiermit der interessierten Forums-Öffentlichkeit präsentiert:

blau: mit Flügel-Viech
magenta: ohne Flügel-Viech

Und wie immer gilt: Da es mich nicht interessiert, falls das hier jemanden nicht interessiert, sind die Betreffenden hiermit höflichst aufgefordert einfach vornehm zu schweigen und auf die Platzierung von Desinteressensbekundungen in diesem Thread zu verzichten