Kinetische Energie eines Rotorblattes

[JMalberg]

Hier soll ermittelt werden mit welcher Kraft ein Rotorblatt auf einen Gegenstand trifft. Zum einen wenn etwas in den drehenden Rotor trifft und zum anderen wenn sich das Blatt sich löst und wegfliegt.

Verglichen werden sollen soll es dann mit anderen Gegenständen wie zB Brotmesser, Baseballschläger, Stahlrohr, Beil, Gewehrkugel.

Ebenso sollen auch verschiedene Rotordurchmesser, -drehzahlen und Blattdicken verglichen werden.


Ziel soll es sein, zu verdeutlichen dass ein drehender Rotor mit Respekt behandelt werden muss und Vergleiche zu anderen Gegenständen zu haben.

[Fantus]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

hmm glaube so einfach ist das gar nicht, mit dem schwerpunkt kann man nicht rechnen, mit der Spitze auch nicht ich muß darüber nachdenken ..

[JMalberg]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Die kinetische Energie Wkin mit der ein Rotorblatt dreht wäre

Wkin = 0,5 * m * v²
mit m = Masse, v = Geschwindigkeit

bei einer gleichbleibenden (Beschleunigung = 0) Drehzahl ist

v = r * w
mit r = Radius Schwerpunkt, w = Winkelgeschwindigkeit

Winkelgeschindigkeit w
w = 2 * Pi * n
mit n = Drehzahl

daraus folgt

Wkin = 0,5 * m * (r * 2 * Pi * n)²

Wkin = 2 * Pi² * m * r² * n²

[JMalberg]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Das Rotorblatt übt eine Fliehkraft (Zentripetalkraft) Fz von

Fz = 4 * Pi² * m * r * n²
mit m = Masse, r = Radius Schwerpunkt, n = Drehzahl

Fz = 2 * Wkin * r

[Running Man]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Wenn man genau rechnen will, mit welcher Energie das Rotorblatt auf einen Gegenstand auftritt, muss man auch eine Energiebilanz aufstellen. Es geht ja nicht die gesamte kinetische Energie, die in der Rotation steckt auf das getroffene Medium über. In der Regel wird zumindest ein Teil der Energie in mechanische Verformungsenergie (z.B. berstende Holzrotorblätter) umgesetzt. Ein anderer Teil der Eneergie kann aufgenommen werden, wenn nur ein Blatt in den Körper einschlägt und dabei das zweite Blatt ( bei einem 2-Blatt-Rotor) wegfliegt. Das wegfliegende Blatt hat einen ebenfalls eine Energie von Ekin=1/2 * mv(quadrat). Es hängt also ganz empfindlich vom Einzelfall ab, welche Energie letztlich beim getroffenen Individuum ankommt.

Für die Risikobetrachtung sollte man den ungünstigsten Fall annehmen, dass ein Rotoblatt mit der Umfangsgeschwindigkeit von v = r * Omega (mit Omega = 2 pi * f) wegfliegt. Dieses Blatt hätte eine Energie von W = 1/2 * mblatt * r * Omega. Mit anderen Worten ist ein hochdrehender Heli mit 2000 U/min viel gefährlicher, als ein Heli mir 1100 U/min am Kopf.

[majesty]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

hallo!

das hab ich auch schon mal angesprochen.
hier der link dazu:
klick

mfg bernd

[JMalberg]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Jo seh ich auch so.

Hier mal ein Vergleich:

T-Rex:
Blatt 310mm, 22g, 2.300/min r-schwerpunkt=160

Wkin = 16 J
Fz = 21 N
V-blattspitze = 303 km/h


60er:
Blatt 700mm, 190g, 1.500/min r-schwerpunkt=400

Wkin = 375 J
Fz = 214 N
V-blattspitze = 452 km/h

19.11.5: Korrigierter R-schwerpunkt von 300 auf 400mm

[klauskolb]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Moin,

ich hab' zwar keine Ahnung, aber halt' ich deswegen die Klappe ? Nö !

Gehört habe ich folgendes ( also ohne Gewähr ):

Die Blätter eines 50er Helis sollen mit ca. 300Kp an den Blattgriffen zerren, die eines 90ers mit 400 Kp. Beides dürfte reichen, um einen menschlichen Körper zu durchdringen.

[leuschy]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Hallo Zusammen,

wartet es ab,habe Ovid die Bilder von meinem Unfall geschickt,da ich keinen Scanner habe!

Der mir die Hand "bearbeitet" hat war ein 60er Heli und dieser Unfall hat nichts mit Leichtsinn oder sonstiges Eigenverschulden zu tun,es war ein technischer Defekt,wie er zu jeder Zeit auftreten kann!

Da kann man dann sehen wenn kinetische Energie in potenzielle umgewandelt wurde!

[Sebastian Zajonz]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

http://www.rc-heli.de/forum/index.php?showtopic=37760&hl=

Alles schonmal durchgerechnet *g* Im übrigen die Zentripetal Kraft (Also die Kraft mit der die Rotorblätter in der Kreisbahn gehalten werden) hat nur indirekt was mit der dahinter steckenden Energie zu tun.

[JensLein]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Hallo Leute,

also hin und hergerechnet und wieder zurück und nochmal usw. usw.!

Einige Dinge sind auch ohne Formel ganz klar!

Wenn eine Rotorblattebende mit 2000U/min unter gleichen Bedingungen auftrifft wie eine mit 1000U/min, verursacht die höhere Drehzahl bestimmt den größeren Schaden, klar, wobei der Schmerzfaktor einer getroffenen und danach stark verletzten Person bei einem Unfall der gleiche ist, denn hier ist mit aller Wahrscheinlichkeit nach einem nachlassenden Wund-Schock die Obergrenze des Schmerzes in beiden Fällen erreicht, ob mit 1000U/min oder 2000U/min getroffen!

Also immer schön vorsichtig und verantwortungsbewusst mit den Helis umgehen!
Und nicht nur beim Fliegen aufpassen, sondern auch mit den Wartungen nicht schludern! Das habe ich schon oft bei vielen bemerkt, dass einige nur dann schrauben und mal nachschauen, wenn ein Defekt die Ursache für einen Fehler ist oder nach einem Absturz sowieso repariert werden muss!
Bei den großen Vorbildern wird es uns ja auch vorgemacht! Also bitte regelmäßig warten! So können nicht alle, aber einige Ausfälle, weil vorher Mängel bemerkt wurden, vermieden werden!

Und die ganze Rechnerei mit Energiebilanz, Omega etc. brauchen wir doch nicht, um ganz einfach ein aufschlagendes Rotorblatt mit einem anderen Gegenstand zu vergleichen!
Hier reichen doch nun wirklich die Faktoren Blattspitzengeschwindigkeit und die daraus resultierende Kraft bei einem durchschnittlichen Blattgewicht!

Oder wollt Ihr hier eine Diplom-Arbeit draus machen?


Gruß Jens! 8)

[Running Man]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Zum "Physik-Diplom"

Hallo Jens, so leicht geht das auch wieder nicht...

[JMalberg]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

@Sebastian: Hab jetzt auch deine Berechnungen gefunden; deren Thema war aber bisserl blöd gewählt und so nicht zu finden.
Sind denn nun meine Formeln richtig? Ich habe grade auch eine Fz-Berechnung gefunden die einen Faktor von nur 91% von Fz nutzt, den ich mir nicht erklären kann.

@Jens: Es geht ja auch um einen Vergleich und nicht um eine Einzelbetrachtung.
Beim Vergleich stellt sich eben heraus dass die durch Schwerpunktradius und Masse bestimmte Grösse des Helis einen grösseren Einfluss haben als nur die Drehzahl.
Denn der Schwerpunkt vermehrt die Energie quadratisch und die Masse nur proportional, während die damit verbundenen Drehzahl sich gegensätzlich quadratisch vermindernd auswirkt.

Weiter geht es auch nicht um eine individuelle Wundengrösse und Schmerzempfinden, sondern eben darum zu veranschaulichen wie sich grosse und kleine Helis auswirken und welche anschaulichen Beispiele mit anderen "Wurf- und Schlaggegenständen" möglich sind.
Also:
- Macht ein kleiner hochdrehender Miniheli soviel Aua wie ein grosser moderat drehender Heli?
- Wieviel Aua hab ich wenn ich statt in den Rotor zu greifen, mir direkt mit dem Hammer auf den Finger haue?

[tomtomfly]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

@ Jürgen Also deine Formeln sind richtig, aber ich glaube du hast falsch ausgerechnet, oder ich kann nicht in den Taschenechner tippen.

Ich komm gerundet auf:

Wkin(Trex)=16J, Fz=5N
Wkin(60er)=133J Fz=80N

Aber du hast glaube ich einen Fehler in der Rechnung. Du rechnest mit dem statischen Schwerpunkt, also mit dem Schwerpunkt, der beim Wiegen ermittelt wird. Wenn sich das Blatt dreht bekommst du einen dynamischen Schwerpunkt, der weiter aussen liegt als der statische.

Stellt man sich zwei ideale Blätter vor. Das eine hat genau in der Mitte die gesamten Masse, der Rest des Blattes wiegt nichts.
Das andere Blatt hingegen hat hat an der Blattspitze genau die halbe Masse, die das andere Blatt in der Mitte hat, und hat zusätzlich an der Wurzel wieder die gleiche Masse.
Dann haben beide Blätter den gleichen statischen Schwerpunkt, aber wenn sich die Blätter drehen, haben sie unterschiedliche kinetische Energien. In dem geschilderten Fall müsste das Blatt mit dem Gewicht aussen doppelte kinetische Energie haben. Denn die Geschwindigkeit geht quadratisch in die Rechnung ein, die Masse aber nur einfach.
Berichtigt mich wenn ich Blödsinn labere...

Somit steigen die Werte auch deutlich in die Höhe. Denn 16J beim Trex erscheinen mir ziemlich gering. Obwohl, andererseits verbraucht man wahrscheinlich auch nicht viel mehr Arbeit, wenn man sich mit ner scharfen Heckenschere den Finger abschneidet ;-)

[Erick]

Kinetische Energie eines Rotorblattes

Jungs. Ich hab was für euch

Viel Spaß beim Rechnen. Ich werds noch oft genug machen müssen