Bau eines ECO62 (Hausboot)

[Heimfried]

Da die Akkus heute kamen, konnte ich erste Tests mit dem Motor vornehmen. Das sagt natürlich noch extrem wenig über die Praxis aus, weil das alles im Trockenen abgelaufen ist, der Propeller also nur Luft zum Schaufeln hatte.

(Meine Tochter hat mich vor Beginn der Messungen so halb im Scherz gefragt, ob ich den "Ventilator" auch gut festgeschraubt habe. Sie hat damit aber irgendwie ganz richtig gelegen, als ich voll aufgedreht hatte, hat der Prop ordentlich gepustet.)

Beim ersten Anschließen habe ich zunächst einen Schreck bekommen: es blitzte kräftig, als ich das zweite Kabel an die Batterie schrauben wollte, obwohl ich unmittelbar vorher nachgeprüft hatte, dass der Motor in Aus-Stellung war. Ich habe dann auch mit dem Multimeter die Batteriespannung (25,5 V) zwischen dem nicht angeschlossenen Motorkabel und dem dazugehörigen Batteriepol gemessen und war einigermaßen besorgt: etwa ein Kurzschluss in der Zuleitung? Ein Telefonat mit Jens hat mich dann aber beruhigt.

Meine Vorstellung von einem Elektro-AB-Motor in Neutralstellung der Pinne (= "Gashebel") war, dass es wegen eines offenen Schalters nichts gibt, was Strom ziehen könnte, ich also quasi nur tote Kabelenden an die Batterie klemme.

So ist es halt nicht. Die Steuerelektronik ist immer auf dem Posten und Jens meint, dass da schon große Kondensatoren drin sind, die erstmal ziehen. Das hat sich dann auch bestätigt. Beim zweiten Versuch passierte beim Kontakt von Kabel und Akkupol nämlich gar nichts Sichtbares mehr.

Dann habe ich den Messwiderstand mit eingebunden und erstmal die Stillstandsleistung gemessen: 3 LEDs, die mir sagen, dass der Akku voll ist und die Elektronik, die feststellt, dass der Motor nicht laufen soll, ziehen 0,04 A bei 25,4 V, also 1 W.

Bei maximal-Drehzahl zog der Motor 1,6 A, die Spannung war auf 25,1 V abgefallen, Leistung also 40 W. Die Drehzahl lag bei über 2320 (1/min).
Beinahe das Doppelte des vorhergesagten Maximums von 1400 (1/min), das sich natürlich auf den Betrieb im Wasser bezieht.

[dampfspieler]

Moin Günter,

Glückwunsch zum erfolgreichen Test.

Beinahe das Doppelte des vorhergesagten Maximums von 1400 (1/min), das sich natürlich auf den Betrieb im Wasser bezieht.

Freu Dich erstmal nur ein bisschen und wiederhole den Versuch in einem wassergefüllten 200 l Fass oder in der Badewanne (dann aber bitte mit "Prallblech").
Die Unterschiede sollten dann doch deutlich sein - zumindest nach meinen Erfahrungen aus den "Freiluft"- und Badewannen-Tests mit meinem EICHENDAMPFER.

Übrigens "Kondensatoren" - halte bitte eine Zeitspanne von mindestens 5 Minuten zwischen Abklemmen von der Batterie und "Eingriff" in das Innenleben ein, wenn es denn mal erforderlich sein sollte.

Viele Grüße
Dietrich

[shakalboot]

Moin,
wichtig ist, daß die Kabelschuhe unmitelbar nach dem Abklemmen nicht zusammenkommen sollten.
Eine Möglichkeit, die Kondensatoren zu entladen ist, nach dem Abklemmen die Pinne nochmal auf "Vorwärts" (oder Rückwärts) zu drehen. Der Motorcontroler sollte so die Restspannung "aufbrauchen"
Im Bild habe ich mal einen Controller (ESC) aus meinem Modell-Jet fotografiert. Zwischen dem schwarzen und roten Kabel sieht man die Kondensatoren.
(von den technischen Daten könnte er auch den Haswing regeln...)

[Heimfried]

Zitat von dampfspieler

[...]
Freu Dich erstmal nur ein bisschen und wiederhole den Versuch in einem wassergefüllten 200 l Fass oder in der Badewanne [...]

Ich war gar nicht besonders erfreut, Dietrich, weil ich auf eine hohe Drehzahl keinen Wert lege. Und dass das im Wasser völlig anders ausieht ist klar, darum ja auch meine Anmerkung dazu.

[baffe]

Na immerhin läuft er bei 1400/min “nicht gegen eine Wand“ und läßt mehr Spielraum beim Prpellerversuch. Auch wenn die Drehzahl nach unten soll.

Jens den Protruar Motor kenne ich nicht. Mein “Roter“ hat jedoch nur zwei Spulen... Der liefe mit dem Modellbauregler nicht.

[shakalboot]

Mahlzeit,

die einzelnen Details, was im Zusammenspiel des Motorcontrollers und dem Brushlessmotor passiert, weiß ich auch nicht (so genau),
aber mann sollte den Motor ohne Last nicht unnötig hochdrehen lassen!!!

Er verhält sich anders als ein normaler Gleichstrommotor.

Die "Last" des Wassers, welches 700 mal " dicker" ist als Luft sollte man hierbei nicht außer Acht lassen

Ich habe mal in dem Modellbauforum eine Erklärung gefunden, warum das lastfreie Hochdrehen verhindert werden sollte:

"... es kann u.U. beim Übertreiben, d.h. bei zu hoher Leerlaufspannung, zu zwei Effekten kommen, die suboptimale Folgen haben könnten:

- Grenzdrehzahl des Reglers wird möglicherweise erreicht / überschritten, d.h. die elektronische Kommutierung im Regler kann nicht so schnell, wie der Motor bei der gegebenen Spannung gerne drehen möchte: schlimmstenfalls Synchronitäts-Verlust, Regler kommt "aus dem Tritt", kreischender Motor, abruptes Bremsen, evtl. Defekt von Regler und Motor möglich, wenn durch Fehlkommutierung zu große magn. Kräfte oder Ströme entstehen.

- Grenzdrehzahl des Motors könnte überschritten werden. Insbesondere bei Innenläufern könnten wegen zu hoher Drehzahl im Leerlauf die Magnete von der Welle "abfliegen". Daher geben die meisten Hersteller eine maximal zulässige Drehzahl an, bei der das nicht passieren darf. Diese wird aber im Leerlauf mit Nennspannung gerne schon mal überschritten. Bei Außenläufern weniger kritisch, aber auch hier gibt's mechanisch bedingte Drehzahlgrenzen (Glocke eiert und streift an oder so...)

Kurzzeitiger Leerlauf innerhalb der Grenzen von Regler und Motor sind aber grundsätzlich zulässig und problemlos.

Natürlich soll man keine ganze Akkuladung an einem Motor im Leerlauf leerlaufen lassen. Dabei wird der Motor wegen mangelnder Kühlung und der bei hohen Drehzahlen starken magnetischen Verluste möglicherweise überhitzt (trotz geringem Strom verstärkt Wirbelströme im Eisen, sonst bremst ja auch keiner die Drehzahl...) ..."


Also Günter keine Panik, bei einem Mal passiert noch nix und ohne den Wasserwiderstand ist die Drehzahl in der Luft völlig uninteressant.

@ klar, an einem normalen Bürstenmotor funktioniert dieser Controller (ESC) nit, der ist für Bürstelose - Brushless-Motoren -, die haben drei Anschlüsse, ähnlich einem Drehstrommotor (es wird ein Drehfeld erzeugt)
Es gibt aber auch Controller oder auch Fahrtregler für Bürstenmotoren.

[baffe]

Mahlzeit auch!

Die Roten sind schon “brushless“. Aber sie haben ähnlich einem bipolaren Schrittmotor nur zwei Spulen mit vier Anschlüssen.

Beim Modellbaumotor sind das m.W. drei Spulen.

[Heimfried]

Zitat von shakalboot

[...]

Ich habe mal in dem Modellbauforum eine Erklärung gefunden, warum das lastfreie Hochdrehen verhindert werden sollte:

"... es kann u.U. beim Übertreiben, d.h. bei zu hoher Leerlaufspannung, zu zwei Effekten kommen, die suboptimale Folgen haben könnten:

- Grenzdrehzahl des Reglers wird möglicherweise erreicht / überschritten, d.h. die elektronische Kommutierung im Regler kann nicht so schnell, wie der Motor bei der gegebenen Spannung gerne drehen möchte: schlimmstenfalls Synchronitäts-Verlust, Regler kommt "aus dem Tritt", kreischender Motor, abruptes Bremsen, evtl. Defekt von Regler und Motor möglich, wenn durch Fehlkommutierung zu große magn. Kräfte oder Ströme entstehen.

- Grenzdrehzahl des Motors könnte überschritten werden. Insbesondere bei Innenläufern könnten wegen zu hoher Drehzahl im Leerlauf die Magnete von der Welle "abfliegen". Daher geben die meisten Hersteller eine maximal zulässige Drehzahl an, bei der das nicht passieren darf. Diese wird aber im Leerlauf mit Nennspannung gerne schon mal überschritten. Bei Außenläufern weniger kritisch, aber auch hier gibt's mechanisch bedingte Drehzahlgrenzen (Glocke eiert und streift an oder so...)
[...]

Von diesen möglichen Schreckenszenarien wusste ich gestern ja nichts. Du hattest nur vor voller Drehzahl gewarnt, weil sich der Motor überhitzen könne, da er nicht im kühlenden Wasser sei. Da ich aber bei den weiter unten liegenden Drehzahlen minimale elektrische Leistungen gemessen habe und, passend dazu, auch das Motorgehäuse nicht den Hauch einer fühlbaren Erwärmung zeigte, habe ich mich dann getraut, voll aufzudrehen.

Aber ich mache mir da keine Sorgen. Der Motor lief ganz ruhig und ich hatte ihn nur soolange auf voll, wie ich brauchte, um die Messpitzen der beiden eingesetzten Multimeter an den Aufbau zu halten und die Werte abzulesen. Das sind so etwa 10 bis 20 Sekunden. Später noch die Drehzahlmessung, das waren vielleicht je 5 Sekunden (vorwärts und rückwärts).

[Heimfried]

Die Frage ist jetzt allerdings, wie ich die Drehzahlen im Wasser messe. Gestern hatte ich einen reflektierenden Messfleck auf dem Propeller, der mit einem Laserstrahl abgetastet wurde. Da es in einem Wassergefäß aber sicherlich wild strudeln wird, kommt eine optische Erfassung wohl nicht in Frage.

Aber vermutlich werde ich ihm heute erstmal Ersatzlasten (Pronyscher Zaum oder Wasserwirbelbremse oder sonst etwas Geeignetes) anlegen, um das Abtriebsmoment der Welle und die Wellenleistung zu messen. Mal schaun, was ich da an geeigneten Vorrichtungen finde.

[shakalboot]

da passiert nix, der Beitrag bezog sich vorrangig auf "Spielmätze", die ihre Motoren gern mal hoch drehen lasen um mit dem Gekreische zu imponieren oder irgendwelche, nicht erklärbare Einstellungen vornehmen wollen.
Ich hatte gestern auch nicht an die fehlende Last des Wasserwiderstandes gedacht -sorry- (man soll eben nicht zwei Dinge mit einmal machen)
...bin aber von Deiner Vernunft ausgegangen, daß Du den Motor nicht minutenlang auf Höchstdrehzahl drehen läßt.

Ich denke mal, daß es nicht unbedingt schädlich ist, wenn der Motor kurzzeitig hochdreht, denn das kann im Wassereinsatz genauso passieren, wenn der Prop mal Luft zieht.

[shakalboot]

Drehzahl im Wasser messen, geht mit zwei kleinen Neodymmgneten, die in der Nabe kleben, außen sitzt ein Hallsensor, der die Impulse zu Deinem Drehzahlmesser leitet.

[Heimfried]

Zitat von shakalboot

[...]
Ich denke mal, daß es nicht unbedingt schädlich ist, wenn der Motor kurzzeitig hochdreht, denn das kann im Wassereinsatz genauso passieren, wenn der Prop mal Luft zieht.[...]

Das sehe ich auch so. Ein vernünftiger Hersteller muss solche Ereignisse, mit denen einfach gerechnet werden muss, in die Motorauslegung auch einbeziehen.

[Heimfried]

Jetzt habe ich den AB immerhin mal im Wasser getestet, in einer runden Mörtelwanne. Weil es ein wenig kühl ist, draußen, fand das im Haus statt und war demgemäß drehzahlmäßig eingeschränkt um eine Überschwemmung zu vermeiden.

Immerhin konnte ich die elektrische Leistungsaufnahme bis zu 200 Watt hochtreiben. Das Wasser hat heftigst gebrodelt.

Angehängt habe ich noch ein Bild der Batterien mit Messeinrichtung. Das habe ich inzwischen ein wenig erweitert mit einem Lasttrennungsschalter.

[Brummer]

Moin,

war eine Woche nicht im Lande und hab mal euere Motor und Prop Planungen (schnell mal ) nachgelesen.

Bin ja nun schon 15 Jahre am E Motoren um und selberbauen.
Dabei alle Props die mir in die Finger gekommen vermessen und getestet.
Sollten jetzt ein paar dutzend sein.
Meine Erfahrungen decken sich da voll mit dem "Baader",
hohe Wirkungsgrade gibt es nur mit grossen Props mit viel Steigung und wenig Drehzahl.
Also Props mit S/D 1,5 oder mehr !
fAls Hausnummer sollte man für 8km/h unter 500 1/ min .
Klar geht das mit den kleinen Angel AB nicht ,
zumindest nicht ohne Getriebe.
Der Marktführer hat das ja vor gemacht und bei höheren Leistungen (>1kw)
viele Probleme besonders mit dem Lärm gehabt.

Muss im Baader sowieso noch was nachschauen,
werde das mal durchrechnen.


Torsten

[Brummer]

So,

auf Seite 207 des Baader ist ein schönes Diagam ,
zwar für eine kleine Hochseejacht aber bei 16PS für 6kn doch vergleichbar.

Bei 1000 1/min hat der Prop 48% ,
bei 500 1/min 60%,
bei 100 1/min 74 % Wirkungsgrad

nur mal so zum Nachdenken.

Günter,
wenn du Testprobs für den Motor brauchst ,
mit 10" Durchmesser und 4-15" Steigung hab ich einige liegen,
müsste nur jemand Buchsen drehen.


Torsten

[Heimfried]

Zitat von Brummer

[...]Bin ja nun schon 15 Jahre am E Motoren um und selberbauen.
Dabei alle Props die mir in die Finger gekommen vermessen und getestet.
Sollten jetzt ein paar dutzend sein. [...]

Hi Torsten,
hast du dich je mit der Frage Propellerselbstbau (Sperrholz) befasst, oder weißt von jemandem, der das tat?

Phil Thiel hat 1990 eine Veröffentlichung dazu gemacht, die mich irgendwie sehr reizt. Es ging um einen Propeller für ein mit Menschenkraft getriebenes Boot D= 16", S = 24" .

Der Reiz wird natürlich dadurch sehr gebremst, dass ich mein Boot fertig bekommen möchte. Der schönste Propeller nützt wenig ohne Boot.

[baffe]

Günther Sperrholz hab ich schon probiert. Aus Alublech zugeschnitten und selbst gebogen wurde es dann. War am Brushless-Akkuschrauber nichtmal so übel der Prop. Und bei kleinen Drehzahlen und großen Durchmessern scheint eine ausfgefeilte Form nicht ganz so wichtig zu sein.

Brummer: "hohe Wirkungsgrade gibt es nur mit grossen Props mit viel Steigung und wenig Drehzahl."

Ja, da will ich auch hin mit meinem Elektroboot:

[Shearline]

Ich denke, man sollte unterstellen können, dass die Hersteller von Elektro-Aussenbordern sich mit der Abstimmung der Propeller auf die Drehzahl- und Leistungscharakteristik des Motors beschäftigt haben.

Große Durchmesser und hohe Steigung mögen zwar den Wirkungsgrad verbessern. Das heißt aber noch lange nicht, dass man allein an Hand dieser Kenngrössen einen optimalen Prop designen kann. Je mehr man beides erhöht, um so höher wird ja auch die Last. Insofern hat es einen guten Grund, weshalb Propeller für kleinere E-Motoren mit relativ niedriger Steigung daherkommen.

Wenn wir dann noch weitere Stellgrößen wie Blattzahl und DAR hinzunehmen, wird es für den Hobby-Prop Designer erst so richtig lustig. Selbst wenn man ein brauchbares Setup für günstiges Rapid Prototyping im Keller stehen hat, wird man wahrscheinlich erst einmal jede Menge Wanddekorationen entwerfen.

Insofern sollte man Günters Statement gut im Auge behalten:

Zitat von Heimfried

Der Reiz wird natürlich dadurch sehr gebremst, dass ich mein Boot fertig bekommen möchte. Der schönste Propeller nützt wenig ohne Boot.

[Heimfried]

Zitat von Shearline

Ich denke, man sollte unterstellen können, dass die Hersteller von Elektro-Aussenbordern sich mit der Abstimmung der Propeller auf die Drehzahl- und Leistungscharakteristik des Motors beschäftigt haben.

Das sehe ich grundsätzlich auch so. Aber die sind natürlich durch gewisse Marketingüberlegungen eingeschränkt, die rein nichts mit Effizienz zu tun haben. Ich denke mir, dass ein relativ leistungsschwacher AB mit großem Propeller und großer Steigung, das Boot aus dem Stand nur sehr schwach beschleunigen wird. Das nähme ich in gewissen Grenzen einfach in Kauf, aber das kann man am Markt halt überhaupt nicht verkaufen.

Zitat von Shearline

Große Durchmesser und hohe Steigung mögen zwar den Wirkungsgrad verbessern. Das heißt aber noch lange nicht, dass man allein an Hand dieser Kenngrössen einen optimalen Prop designen kann. Je mehr man beides erhöht, um so höher wird ja auch die Last. Insofern hat es einen guten Grund, weshalb Propeller für kleinere E-Motoren mit relativ niedriger Steigung daherkommen.

Ja klar, siehe oben.

Zitat von Shearline

Wenn wir dann noch weitere Stellgrößen wie Blattzahl und DAR hinzunehmen, wird es für den Hobby-Prop Designer erst so richtig lustig. Selbst wenn man ein brauchbares Setup für günstiges Rapid Prototyping im Keller stehen hat, wird man wahrscheinlich erst einmal jede Menge Wanddekorationen entwerfen.

Richtig.

[Shearline]

Zitat von Heimfried

Ich denke mir, dass ein relativ leistungsschwacher AB mit großem Propeller und großer Steigung, das Boot aus dem Stand nur sehr schwach beschleunigen wird. Das nähme ich in gewissen Grenzen einfach in Kauf...

Aber nur, solange man bei Ententeich durch die Gegend schippert. Wenn Du mal bei etwas Wind ein Anlegemanöver fährst, dann relativiert sich die Toleranz für ein verzögertes Ansprechverhalten auch wieder recht schnell. Ein weiterer Grund, weshalb Propeller immer nur ein Kompromiss zwischen oft höchst diametralen Anforderungen sein können.

[baffe]

Ein Grund warum die Propeller bei kleineren E-Außenbordern so ausgelegt werden wie sie ausgelegt werden ist die (fast) alleinige Beurteilung durch den Kunden anhand der Pfahlzugkraft.

So kommt es, daß ein kleines Boot mit einem kleinen Motor kräftig bis auf Endgeschwindigkeit beschleunigt. Mit einem doppelt so großen Motor (doppelter Pfahlzug) beschleunigt das noch kräftiger, wird aber kaum schneller. (Unterhalb Rumpfgeschwindigkeit).

Ich habe mir meinen MinnKota 30C2 mal überschlägig gemessen und durchgerechnet. Das Boot kann noch so gut optimiert sein, wenn sich aus Steigung und Drehzahl nur weniger als 10km/h ergeben, dann werden es im Fahrversuch auch nicht mehr.

[Heimfried]

Zitat von Shearline

[...] Wenn Du mal bei etwas Wind ein Anlegemanöver fährst, dann relativiert sich die Toleranz für ein verzögertes Ansprechverhalten auch wieder recht schnell. [...]

Richtig, aber darum schrieb ich auch: "in Grenzen".

Und, in der Tat, in den vergangenen Wochen, seit ich mich ein bisschen intensiver mit Propellern beschäftigt habe, habe ich gelernt, dass ein bestimmter Propeller einen relativ schmalen Bereich um den besten Betriebspunkt herum hat, in dem er wirklich gute Werte zeigt. Aber das Problem mit den oftmals diametral entgegengesetzten Anforderungen ist ja etwas, was nahezu alle Bereiche des Bootsbaus betrifft, nicht nur Antrieb und Propeller.

[Heimfried]

Zitat von baffe

[...] Das Boot kann noch so gut optimiert sein, wenn sich aus Steigung und Drehzahl nur weniger als 10km/h ergeben, dann werden es im Fahrversuch auch nicht mehr.

So ist es, es sei denn, der negative Propellerschlupf wird noch erfunden.

Und mit dem Pfahlzug wirst du recht haben, dass ist ja, in Bezug auf die vom AB abgegebene Leistung die einzige angegebene Größe. Woran sollte sich der Kunde sonst orientieren?

[Brummer]

Zitat von Heimfried

mit dem Pfahlzug wirst du recht haben, dass ist ja, in Bezug auf die vom AB abgegebene Leistung die einzige angegebene Größe. Woran sollte sich der Kunde sonst orientieren?

wobei hier nach den verschiedensten Metoden gemessen wird und Werte erreicht werden die kaum noch wiederholbar sind...
Im Angelbootbereich bis 6km/h ist der Pfahlzug aber noch ganz gut zum Vergleich brauchbar.
Wenn schneller hilft das aber nur wenig.

Viele Hersteller von E ABs bauen hauptsächlich für den "Angelermarkt" und hier sind
- Preis
-kleines Packmass
-wenig Geräusche

wichtiger als Wirkungsgrad .

Ein großer Propeller beschleunigt und bremst ein Boot viel besser als ein kleiner hochdrehender.
Blos die Herstellungskosten sind höher ( Getriebe, dickere Welle, stabielerer Prop usw. ).

Habe wie schonmal gesagt mit 6kw an einem 10 3/4" x 14" 3Blatt ( von einem 50PS AB ) einen Wasserskiläufer gezogen.

Torsten

[Brummer]

Zitat von baffe

Brummer: "hohe Wirkungsgrade gibt es nur mit grossen Props mit viel Steigung und wenig Drehzahl."

Ja, da will ich auch hin mit meinem Elektroboot:

Den schon gesehen ?
http://propulse.se/en/