zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

[Sebastian]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Hab folgendes auch im anderen Fred geschrieben:

"Flugmechanik der Hubschrauber" von Walter Bittner. Dieses Buch ist die begleitende Literatur zu einer Vorlesung mit dem gleichem Namen die an der TU München gehalten wird. Der Autor war vorher Leitender Ingenieur des Vorentwurfs bei MBB und hat die BO105 mitentwickelt. Ich denke er sollte als Quelle nahezu unantastbar sein.

Wenn ich nicht gerade ein völliges Blackout habe kennen sich die beiden ürbigens. (Schlüter/Bittner).
Könnt ihr euch bei einem Vortrag Schlüters auch gern selbst anhören bzw nachfagen.
Daher sollte man Schlüter aus eigenem Unverständnis nicht gleich anzweifeln.

Kevin; Herzlichen Dank!!


Grüße

Sebastian

[webGandalf]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Verstehe, was du meinst. Meiner Meinung nach ist in dem rotierenden System nur die Drehenergie und die welche die von der Rotorwelle bei Abfall der Drehzahl zugeführt wird. Bei einer Anstellwinkeländerung drückt dann der Auftrieb der Luft den Rotor aus der Lage. Im Vacuum wäre keine Reaktion. In der Luft ohne Drehzahl auch nicht. Für mich ist es die Luft von außen, die den Rotor aus der Lage drückt. Auch wenn man die Kraft als eine aus dem Rotor sehen würde, ohne
Gegenkraft würde er sich nicht bewegen. Vielleicht müßte ich sagen, die Gegenkraft der Luft ändert die Lage des Rotorkreises.

Ganz unrecht hast Du da sicher nicht, dann bist Du jetzt aber von der Kreiselpräzession auch weg.

Aber wenn das schon alles wäre, würde sich der 90 Grad Vorlauf mit dem die eigentliche Kippbewegung entsteht nicht erklärt werden können. Da kommt dann eben das schwingende System mit ins Spiel meine ich.

[ZJ1]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Ok, neuer Gedankengang, neues Beispiel

Eine M10 Mutter an einem Bindfaden, der wiederum an einem Bleistift befestigt ist.
Der Bleistift steht senkrecht zur Erde und wird gedreht. Die Mutter wird beschleunigt und nach außen getrieben, der Bindfaden ist stramm und "steht Waagerecht" zum Bleistift.

Frage 1: Ist das jetzt ein Kreisel?

Frage 2: Was passiert, wenn man den Bleistift neigt?

Wenn das Konstrukt ein Kreisel wäre, müsste sich die "Kreiselfläche" oben ja 90° verspätet neigen. Ich behaupte aber, das egal wie der Bleistift geneigt wird, die Mutter an ihrer Schnur weiter in der alten Bahn läuft.

So würde sich auch ein Rotorblatt verhalten, egal was der Rumpf unten macht.
Jetzt wird aber das Blatt selbst "angestubst" und ausgelenkt (durch die zyklische Steuerung).

Also nehmen wir wieder unseren Bleistift mit dem Bindfaden und der Mutter und "drücken" jetzt an einer Stelle (Zyklisch) gegen den Bindfaden.

Frage 3: Was passiert dann, bzw. an welcher Stelle schwingt die Mutter am weitesten aus?

mfg
Amok

Hallo Amok!

Die von Dir beschriebene Anordnung ist natürich kein Kreisel!!

Hier sind einige Grundlagen zur Kreiselpräzession sehr schön beschrieben:

https://lp.uni-goettingen.de/get/text/3637

Ich denke mit diesen Erläuterungen wird die Thematik sehr anschaulich dargestellt.


Gruß Jörg

[Sebastian]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Grundsätzlich schlechtes Beispiel, weil:
Treibst du die Mutter am Bleistift an oder lässt du nur auslaufen?

Schnur direkt an der Mittelachse oder um den Bleistift geknotet?
(Abstand Mittelachse -Außenradius---Schlaggelenksanstand(!))

Wenn das Konstrukt ein Kreisel wäre, müsste sich die "Kreiselfläche" oben ja 90° verspätet neigen. Ich behaupte aber, das egal wie der Bleistift geneigt wird, die Mutter an ihrer Schnur weiter in der alten Bahn läuft.

wenn sie absolut zentriert um die Mittelachse kreist.

So würde sich auch ein Rotorblatt verhalten, egal was der Rumpf unten macht.

Nein. Nach ßberwindung der Dämpfungskraft im Blattlager überträgt sich eine Kraft Achse-Kreisfläche.

[webGandalf]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Mir geht die ganze Zeit schon ein Experiment im Technorama in Winterthur nicht aus dem Kopf:

Man hat da ein Rad von einem Fahrrad mit zwei Griffen auf jeder Seite der Achse. Man gibt dem Rad einen starken Drall und hält es an den Griffen. Wenn man jetzt das sich schnell drehende System zu neigen beginnt, erfährt man wie stark dieser Kreisel seine ursprüngliche Drehrichtung beibehalten will. Wenn man sich dabei noch auf einen drehbaren Hocker setzt haben diese Kräfte zur Folge, dass sich der Hocker in eine Richtung zu drehen beginnt. Dazu war aber die Neigung des gesamten in sich geschlossenen und schnell drehenden Dreh- oder Kreiselsystems notwendig. Und genau das ist bei unseren RC-Helis nicht der Fall - oder eben nur die Folge und nicht die Ursache.

[Piloto]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Ok, neuer Gedankengang, neues Beispiel

Eine M10 Mutter an einem Bindfaden, der wiederum an einem Bleistift befestigt ist.
Der Bleistift steht senkrecht zur Erde und wird gedreht. Die Mutter wird beschleunigt und nach außen getrieben, der Bindfaden ist stramm und "steht Waagerecht" zum Bleistift.

Frage 1: Ist das jetzt ein Kreisel?

Frage 2: Was passiert, wenn man den Bleistift neigt?

Wenn das Konstrukt ein Kreisel wäre, müsste sich die "Kreiselfläche" oben ja 90° verspätet neigen. Ich behaupte aber, das egal wie der Bleistift geneigt wird, die Mutter an ihrer Schnur weiter in der alten Bahn läuft.

So würde sich auch ein Rotorblatt verhalten, egal was der Rumpf unten macht.
Jetzt wird aber das Blatt selbst "angestubst" und ausgelenkt (durch die zyklische Steuerung).

Also nehmen wir wieder unseren Bleistift mit dem Bindfaden und der Mutter und "drücken" jetzt an einer Stelle (Zyklisch) gegen den Bindfaden.

Frage 3: Was passiert dann, bzw. an welcher Stelle schwingt die Mutter am weitesten aus?

mfg
Amok

Also mit der Neugung des Bleistifts kannst du die Kreiselebene der rotierenden Mutter nicht neigen, weil durch des flexigblen Fadens kein Mastmoment da ist.
zur Frage 3:
Wenn du in der Mitte gegen den Faden drückst wird die Mutter außen später als 90 Grad den obersten schwingungspunkt erreichen. Befestigtst du eine zweite Mutter in der Mitte und übst Druck auf diese aus, wird die innere den Punkt früher und die äußére später erreichen.... stelle ich mal so in den Raum.

Gruß
Bruno

[K e v]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

In der Hinsicht hat Julian recht.


EDIT: Ohr hier ist ja ganzschön was passiert seit ich angefangen habe zu schreiben


Also die Steuerung funktioniert letztendlich in folgender Art und Weise wenn man es auf das einfache hinunter bricht und über die schon erklärte Phasenverschiebung hinausgeht.
Der Auftrieb des Helis wird durch den Rotor erzeugt. Genauer gesagt wird er von den Blättern verursacht. Wenn man das ganze noch genauer betrachtet wird der Auftrieb von unendlich vielen infinitesimal kleinen Blattelementen (Blattquerschnitt) erzeugt. An den einzelen Blattelementen greift jetzt eine Auftriebskraft an. Diese ist abhängig von der Richtung der effektiven Blattanströmung, dem effektiven Anstellwinkels, der Drehzahl, der Position des Blattelements auf der Länge des Blattes, der Profilform, der Torsion des Blattes,......
Summiert man jetzt vektoriell alle Auftriebskräfte aller Blattelemente aller Blätter zusammen dann ergibt sich der resultierende Rotorschub. Dieser wirkt im Schwebeflug jetzt genau senkrecht nach oben an der Rotorwelle, muss ja auch so sein sonst wäre es kein Schwebeflug und der Heli würde in eine Richtung abtreiben (natürlich abgesehen von der generellen Instabilität des Helis in der Luft).
Soweit so gut, wenn man alles jetzt schon soweit runtergebrochen hat machen wir auch den nächsten Schritt und vergessen wie der Rotorschub durch die einzelnen Blätter entsteht und denken uns den Rotor als eine einfache Luft ansaugende und austroßende Kreisscheibe. Der Rotorschub wirkt wie gesagt immer in der Mitte der Kreisscheibe und senkrecht zu ihr. So jetzt kommt wieder die 90 Grad Phasenverschiebung der Schlagbewegung. Wie es zu dieser kommt habe ich ja schonmal erklärt auf Seite 1. Also einfaches Beispiel, wir haben einen rechtsdreher und wollen nach vorne fliegen. Wir orientieren uns mal an der Uhr sprich Nase=12 Uhr, Heck=6 Uhr. Der Anstellwinkel wird maximal bei 3 Uhr und minimal bei 9 Uhr. Jetzt wird nicht wie man sich denken könnte, rechts wird mehr Auftrieb erzeugt links weniger ergo fliegt der Heli nach links --> NEIN!. Das passiert nicht weil der zusätzliche Auftrieb natürlich auf die Blätter wirkt aber die Kraft geht vorerst nicht auf die Rotorwelle sondern versetzt die Blätter in Schlagbewegung und biegt diese da das einen niedrigeren Widerstand bietet als den ganzen Heli zu neigen. Die Schlagbewegung hat ihren höchsten Punkt über dem Heckrohr und ihren niedrigsten über der Nase erreicht. Jetzt wieder zurück zu dem Modell der Kreisscheibe. Die Kreisscheibe hat sich als ganzes nach vorne geneigt. Da der Schub senkrecht auf der Rotorebene steht hat dieser sich auch nach vorne geneigt ergo der Schub wirkt teilweise nach vorne und wir fliegen vorwärts. Der Betrag des Schubs hat sich nicht geändert. Das ist auch der Grund warum der Heli durchsackt beim ßbergang vom Schwebeflug zum Rundflug. Vorher waren Gewichtskraft des Modells und Schub gleich groß und der Heli schwebte, jetzt wird ein Teil des Schubs (Vektorzerlegung) zum beschleunigen nach vorne verwendet und steht nicht mehr zur Ausgleichung der Schwerkraft zur Verfügung.
Zusätzlich kommt bei unseren und auch neuen modernen Helis eine Kraft die aus der Biegung der Blätter/Dämpfung heraus wirkt dazu. Diese Kraft baut sich sofort auf was schnellere Steuerreaktionen zur Folge hat. Das würde jetzt aber zu weit gehen.


Was eine Kreiselwirkung betrifft. Die sehe ich nicht und Verfechter dieser Theorie könnte ja evtl verlässliche Quellen dazu posten oder mir anhand von ihr eine Phasenverschiebung die nicht gleich 90 Grad ist herleiten. Bei Intresse und Bedarf kann ich das für meine Theorie auch tun zum Beweis.
Die Wirkung die umgangssprachlich etwas mit einem Kreisel zu tun hat ist die Paddelstange. Diese erhält nämlich ihren Drehimpuls bei äußeren Einflüssen auf den Heli und über die Mischerhebel wird diesem Einfluss entgegengesteuert. Das hat aber mehr mit Drehimpulserhaltung zu tun als mit der Nutationsbewegung eines Kreisels.

Gruß Kevin

[webGandalf]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Kevin, echt genial wie Du das beschreibst! Dafür hast Du meinen vollen Respekt und ein dickes DANKESCHßN von mir!

Meiner Meinung nach entsteht hier gerade einer der interessantesten Threads der letzten Zeit. Der wäre sogar würdig gepinnt zu werden.

[Julian E.]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Was eine Kreiselwirkung betrifft. Die sehe ich nicht und Verfechter dieser Theorie könnte ja evtl verlässliche Quellen dazu posten oder mir anhand von ihr eine Phasenverschiebung die nicht gleich 90 Grad ist herleiten.

Ich weiß nicht ob Du den von mir eingangs erwähnten Artikel als verlässlich ansiehst? Dort wird eben die Theorie mit der Phasenverschiebung erläutert, es wird aber auch auf den "Kreiseleffekt" eingegangen. Der Greift laut Autor beim Modellheli, weil der Kopf keine Schlaggelenke hat und die Elastizität der Blätter sehr gering ist, der Kopf also somit starr ist.

[webGandalf]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Der Greift laut Autor beim Modellheli, weil der Kopf keine Schlaggelenke hat und die Elastizität der Blätter sehr gering ist, der Kopf also somit starr ist.

Moment mal, durch die Dämpfergummis ist doch ein Schlaggelenk gegeben, denke ich. Hab ich zumindest bis jetzt so verstanden.

[ZJ1]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Hallo Kevin,

sehr schöner Beitrag.

Hast Du auf der von mir verlinkten Seite
(https://lp.uni-goettingen.de/get/text/3637)
das Video "Kreiselpräzession" angesehen?!

Mich würde Deine Beurteilung dieses Effekts sehr interessieren.
Weshalb sind aus Deiner Sicht diese Zusammenhänge nicht auf den Rotorkreis übertragbar?!


Gruß Jörg

[Piloto]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

In China raucht ein Kopf und es ist Schlafenszeit :-)
Dann mal bis morgen

[K e v]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Ja die Gummis stellen ein Schlaggelenk da, ungefähr wie die elastischen Blatthälse an BO105 und nachfolgenden Helis. Wie gesagt kommt durch die Gummis und die Biegung der Blätter natürlich eine Gegenrakft auf die Welle und damit den Heli was sich auswirkt auf die Steuerung.

Die Neigung der Rotorebene hat denke ich einen geringeren Einfluss heutzutage aber wenn man sich frühere Helis mit einzelnen Schlaggelenken oder einem zentralen anschaut war der Effekt allein für die Steuerung verantworlich und da es ja hier eher um Grunsätze geht... Ist heute alles etwas komplex geworden.....

@Julian
Ja habe die Artikel gesehen, den ersten kannte ich schon, der 2te Teil war mir neu. Hab den 2ten bis jetzt nur grob überflogen, ich steck grad noch in den Uniprüfungen und hab eigentlich garkeine Zeit. Mir juckst bei dem Thread auch richtig in den Fingern und ich muss mich zurückhalten und lernen

Gruß Kevin

[Julian E.]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Ja habe die Artikel gesehen, den ersten kannte ich schon, der 2te Teil war mir neu. Hab den 2ten bis jetzt nur grob überflogen, ich steck grad noch in den Uniprüfungen und hab eigentlich garkeine Zeit. Mir juckst bei dem Thread auch richtig in den Fingern und ich muss mich zurückhalten und lernen

Bin dann auch erst mal im Urlaub und werde den Thread daher erst mal nicht weiter verfolgen können, bin aber gespannt...

[Amok]

AW: zyklische Blattverstellung vs. Kreiselpräzession

Die von Dir beschriebene Anordnung ist natürich kein Kreisel!!

Darauf wollte ich ja hinaus

Also mit der Neugung des Bleistifts kannst du die Kreiselebene der rotierenden Mutter nicht neigen, weil durch des flexigblen Fadens kein Mastmoment da ist.

Auch das wollte ich "Beweisen", durch das simulierte Schlaggelenk.
Natürlich wird es anders, wenn das Schlaggelenk Blockiert wird (und ein Mastmoment übertragen wird), aber warum sollte dann auf einmal das Phänomen nicht mehr mit der Phasenverschiebung sondern mit der Kreiselpräzession erklärt werden?

Moment mal, durch die Dämpfergummis ist doch ein Schlaggelenk gegeben, denke ich. Hab ich zumindest bis jetzt so verstanden.

Genau so ist es.

mfg
Amok