Hallo,
Für ein autonomes Boot frage ich mich, welcher Antrieb am effizientesten
ist. Brushless mit Propeller oder Ducted Fan?
Das der DF bei höheren Geschwindigkeiten ineffizient wird ist klar, aber
wie ist das in einer Situation, wo ich Pitch und Größe eines Propellers
fast frei wählen kann, und de facto aufgrund der niedrigen
Geschwindigkeit des Bootes (3 km/h, 50 cm Rumpf) nur der Stauschub
relevant ist?
Die Frage wäre also, mit welchem Antrieb bekomme ich bei dieser
niedrigen konstanten Geschwindigkeit die größte Reichweite?
Pusti schrieb:> Die Frage wäre also, mit welchem Antrieb bekomme ich bei dieser> niedrigen konstanten Geschwindigkeit die größte Reichweite?
Mit einer großen, langsamlaufenden Schraube mit hoher Blattzahl. Ob mit
oder ohne Mantel, ist vergleichsweise egal.
Viel wichtiger wäre, Akku- Motor- und Reglerbelastung nicht auf
Maximalwerte auszulegen. Sondern beim Motor vielleicht nur 30-50%, beim
Regler vielleicht 70%, beim Akku hängt es stark von Typ und Gewicht ab,
aber auch niemals 100% Maximalbelastbarkeit. Allein die richtige
Auslegung dieser drei elektrischen Komponenten kann locker 50%
Reichweitengewinn bringen.
Kleiner Motor mit Getriebe wurde schon genannt...
Impeller bringen eigentlich nur bei sehr schnellen Modellen einen
Vorteil, bei deinen angestrebten Geschwindigkeiten bringen die, außer
viel Lärm und hohem Stromverbrauch, nix.
Ist beim Schiff übrigens auch so: Jet Antriebe gibt es (von wenigen
Ausnahmen abgesehen) nur in schnellen Booten. Bei den angestrebten
Geschwndigkeiten würde ich auch eine frei laufende Schraube empfehlen.
Warum hast du nur Luft Antriebe? Darfst oder willst du den Antrieb nicht
ins Wasser bringen?
Da das Boot autonom ist, wären bei bisherigen Versionen in unserem
Gewässern immer wieder Wasserpflanzen problematisch, die sich in den
Antrieb gesetzt haben. Daher will ich unbedingt mal eine Version mit
Luftantrieb probieren.
Pusti schrieb:> Version mit> Luftantrieb
Also wie so ein Sumpfboot?
Da siehts du ja schon, was bei schnell fahrenden Booten los ist, der
Propeller kann praktisch gar nicht groß genug sein...
In deinem Fall dann 15m Durchmesser oder so, mit ebenfalls vielen
Blättern und hoher Steigung. Sprich, in der Praxis absolut nicht
durchführbar.
L. H. schrieb:>> In deinem Fall dann 15m Durchmesser oder so, mit ebenfalls vielen>> Blättern und hoher Steigung. Sprich, in der Praxis absolut nicht>> durchführbar.>> Wieso das denn?
Na weil er nur langsam fahren will, aber dabei wohl ausreichend Schub
braucht. Dafür sind Luftantriebe generell nicht geeignet, ihre Leistung
erbringen sie erst bei hohen Bootsgeschwindigkeiten, und das selbst dann
noch mit fraglichem Wirkungsgrad.
Und je kleiner der Propeller, desto schneller (und ineffizienter) muss
er drehen, um zunächst mal den gleichen Schub zu erreichen. Er "fässt"
halt weniger Luft, muss diese daher schneller antreiben...
Das gilt bereits bei normalen Sumpfbooten. Ihr Propeller wird schon dort
nicht noch größer gebaut, weil er sonst halt breiter als das Boot wird,
und natürlich auch schwerer/unhandlicher usw.. Der TO aber will noch
dazu generell langsam fahren, und nochmals effizienter. Da wäre der
"passende" Propeller wohl nicht mal nur 15m groß, sondern noch größer...
Ganz allgemein kann man sagen, daß der effizienteste Propeller
eigentlich der ist, der die Luft kaum schneller "hinter sich wirft", als
das Boot selbst fährt.
Freilich muss dieser dafür enorme Größen haben, nur deshalb gibt es das
nicht.
Gegen stark bewachsenes Wasser würde mir noch ein Wasserstrahlantrieb
mit einem sehr flachen Gitter zum Ansaugen einfallen...
EDIT: Wobei das auch ein Antrieb ist der tendenziell für hoche
Geschwindigkeiten designt wird.
Schaufel-Antrieb wie bei alten Damfern vieleicht?
Danke für die Punkte mit dem Sumpfboot. Genauso soll es werden.
Wasserstrahlantrieb hatte ich schon, aber wenn da die Jochalgen
reinkommen, Katastrophe.
Aber um es zusammen zu fassen : da die Geschwindigkeit klein ist, ist
der Antrieb in realisierbarer Größe ineffizient. Die effizienteste
Lösung ist aber immer noch ein möglichst großer Propeller mit möglichst
kleiner Steigung. Da EDF klein sind und hohe Steigung haben, dürfte das
eher das Gegenteil des Gewünschten sein.
Jackass schrieb:> Der TO aber will noch> dazu generell langsam fahren, und nochmals effizienter. Da wäre der> "passende" Propeller wohl nicht mal nur 15m groß, sondern noch größer...
Die 3km/h entspr. 0,83m/s, was schon recht langsam ist.
>> Ganz allgemein kann man sagen, daß der effizienteste Propeller> eigentlich der ist, der die Luft kaum schneller "hinter sich wirft", als> das Boot selbst fährt.> Freilich muss dieser dafür enorme Größen haben, nur deshalb gibt es das> nicht.
Ob ein Propeller für das Anliegen des TE unbedingt enorm groß sein muß,
weiß ich nicht so genau.
Denke aber, daß man seinen D dann kleiner gestalten kann, wenn man ihn
mit mehreren Schaufeln bestückt.
https://www.walter-tools.com/SiteCollectionImages/industry-solution/energy/hydro-turbines/hydroturbine-kaplan-blade.jpg
Am Anfang vielleicht sogar mit verstellbaren, um "ausloten" zu können,
welcher "Einschneid-Winkel" in die Luft im Zusammenspiel mit der
Drehzahl die besten Ergebnisse bringt.
Im Prinzip ist die Anordnung des Prop.-Motors ein Stück weit über dem
Heck (wie im Video erkennbar) an sich eine ganz gute Lösung.
So lange der Motor incl. Prop. für die Schwerpunktlage des Bootes nicht
kritisch wird.
Für Richtungsänderungen des Bootes dürfte ein dem Prop. nachgeordnetes
Leitwerk eher nicht tauglich sein, da zu wenig Luftdurchsatz vorhanden.
Nachgeschlepptes Ruder fällt auch flach, weil sich das in Wasserpflanzen
"verhakeln" könnte.
Bleibt fast nur noch die Möglichkeit, um den Prop. einen Luftfangring
anzuordnen und die Motorhalterung drehbar auszulegen.
Am besten dazu in den Bootsrumpf möglichst tief einen SM bzw. die
gesamte Drehmechanik "einpacken".
Auch, um dort ein Gegengewicht für den Prop.-Ausleger zu positionieren.
Zum Boot selbst haben wir keine Angaben.
Wenn ich sowas bauen wollte, würde ich das, um jegliches Kippen von
vornherein zu unterbinden, nur mit zwei extrem stromlinienförmigen
Tragkörpern machen.
Da kann man dann draufpacken, was man will oder braucht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Katamaran
Grüße
L. H. schrieb:> Denke aber, daß man seinen D dann kleiner gestalten kann, wenn man ihn> mit mehreren Schaufeln bestückt.
Ja natürlich, hohe Blattzahl für mehr Schub. Das theoretische Ideal
bliebe dennoch riesig.
Pusti schrieb:> da die Geschwindigkeit klein ist, ist> der Antrieb in realisierbarer Größe ineffizient.
Ineffizient kann man so nicht sagen. Langsam drehenden Propeller sind
grundsätzlich ziemlich effizient. Siehe z.B. Lüfter. Dort sind große
Langsamläufer immer leiser/effizienter, als kleine Schnellläufer. Du
fragst aber nach weiterer Effizienzsteigerung. Und vor allem liest man
was von Wasserpflanzen. Wenn damit auch sowas wie in den Everglades oder
dem Pantanal gemeint ist, braucht das Boot ja trotz langsamer Fahrt
recht hohen Schub. DAS in Verbindung mit hoher Effizienz würde den
riesigen Propeller bedeuten.
Auf offener Wasserfläche ohne Gegenwind usw. verbraucht ein 3Km/h
schnelles Boot grundsätzlich so gut wie nichts. Für z.B. 30Km/h braucht
das gleiche Boot nicht etwa die zehnfache Leistung, sondern vielleicht
schon die Hundertfache.
Jackass schrieb:> kleine SchnellläuferJackass schrieb:> große> Langsamläufer
Die Unterscheidung zwischen Langsam- und Schnellläufern bezieht sicht
aber normal nicht auf die tatsächliche Größe, sondern auf die Laufzahl
und die Durchmesserzahl.
L. H. schrieb:> Am Anfang vielleicht sogar mit verstellbaren, um "ausloten" zu können,> welcher "Einschneid-Winkel" in die Luft im Zusammenspiel mit der> Drehzahl die besten Ergebnisse bringt.
Der optimale Angriffswinkel läßt sich eigentlich bei gegebenem
Propellerdurchmesser und bekannter gewünschter Optimalgeschwindigkeit
recht einfach berechnen. Wenn der TO Zugriff auf eine Uni-Bibliothek
hat, ist der hier die
https://www.amazon.de/dp/351900433X/ref=cm_sw_r_tw_dp_U_x_GkWCCbJ0VCWG7
Ich halte eine Luftschraube aber auch eher für ein ungeeignetes
Antriebskonzept für ein Wasserfahrzeug. Schaufelräder haben zwar einen
üblen Wirkungsgrad, sind aber womöglich bei sumpfigem Wasser das
überlegene Antriebskonzept. Eventuell ist sogar ein
Flossen-Paddel-Antrieb für ein Fahrzeug geringer Größe sehr brauchbar.
Jackass schrieb:> L. H. schrieb:>> Denke aber, daß man seinen D dann kleiner gestalten kann, wenn man ihn>> mit mehreren Schaufeln bestückt.>> Ja natürlich, hohe Blattzahl für mehr Schub. Das theoretische Ideal> bliebe dennoch riesig.
Woher willst Du denn so genau wissen, daß ein Prop. "riesig" sein
müßte??
Wenn Du nicht mal irgendeine Angabe zu den konkreten Einsatzbedingungen
hast.
Außer allgemeinem Geschwafel des TE liegt doch so gut wie rein gar
nichts dazu vor.
Nahezu das einzige, was er konkret nannte, war, daß die Größe des Prop.
keine Rolle spielt.
Wenn Geld für sein Vorhaben auch keine Rolle spielt, kann er sich auch
einen Ersatz-Prop. für ein Raumluft-Reinigungsgerät kaufen.
Das sind so quadr. Kisten, ab 60x60cm aufwärts, die in Gasträumen an der
Decke hängen.
U.a. haben die einen recht großen Propeller (D ab 40cm aufwärts) drin,
der normal recht langsam (nicht hörbar) läuft, jedoch auch mit höheren
Drehzahlen laufen kann.
Prop.-Material ist Kunststoff, weshalb er auch kein nennenswertes
Gewicht hat.
Walter Tarpan (Gast) schrieb:> Ich halte eine Luftschraube aber auch eher für ein ungeeignetes> Antriebskonzept für ein Wasserfahrzeug. Schaufelräder haben zwar einen> üblen Wirkungsgrad, sind aber womöglich bei sumpfigem Wasser das> überlegene Antriebskonzept. Eventuell ist sogar ein> Flossen-Paddel-Antrieb für ein Fahrzeug geringer Größe sehr brauchbar.
Trotz aller evtl. Nachteile einer Luftschraube hat sie m.E. auch einen
unbestreitbaren Vorteil bzgl. Betriebssicherheit.
Weil sie keinen Kontakt zum Wasser hat und deshalb auch nichts in sie
hineingewurschtelt werden kann.
Grüße
Das mit dem riesigen Propeller ist doch nur theoretischer Natur. Der TO
muss ggf. eh schauen, wie weit er sich diesem Optimum nähern kann.
Selbst mit z.B. "nur" 1m Durchmesser bekommt er real schon eher Probleme
mit der höheren Lagerreibung.
Kurz und für mich abschließend gesagt, wird sein anzustrebender
Propeller nicht eher klein, sondern eher groß sein. Ob er den dann
ultraleicht macht und mit winzigen, entfetteten Kugellagern lagern kann,
ist alles ne andere Geschichte...
30 cm Prop wären vermutlich schon grenzwertig. Eher 20 cm. Macht es mehr
Sinn den Schub mit einem 2 Blatt Prop bei hoher Drehzahl oder mit 5
Blatt Prop bei niedrigerer Drehzahl zu erzeugen?
Pusti schrieb:> Macht es mehr> Sinn den Schub mit einem 2 Blatt Prop bei hoher Drehzahl oder mit 5> Blatt Prop bei niedrigerer Drehzahl zu erzeugen?
Es wurden schon schicke Rennboote mit Einblattpropeller gebaut.
Weniger Blätter == größere Laufzahl == Mehr Drehzahl oder mehr
Durchmesser == höhere Effizienz == höhere Lautstärke
Bei mehr Drehzahl sollte die Idealgeometrie der Flügel auch genauer
eingehalten werden.
In der Realität muss man halt einen Kompromiss finden. Früher baute man
Flugzeugpropeller optimalerweise mit möglichst wenigen
Propellerblättern, um die Motorleistung bei gegebenem Durchmesser
optimal in die Luft zu bekommen. Heute lassen das Lärmgrenzwerte nicht
mehr zu, deshalb haben europäische Versionen von kleinen
Propellerflugzeugen meist mehr Propellerblätter als die amerikanischen
Versionen.
teilgetauchte lange Wasserschraube mit mehreren Windungen?
Das gibts zumindest bei russischen Sumpgängigen Fahrzeugen.
https://www.youtube.com/watch?v=-K3G62zJuJ0
Muss entweder links und rechts neben dem Rumpf laufen oder zwischen zwei
Rümpfen.
