Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

[Del Torres]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

@Sandokan, Du kannst aber die Frage des OP nicht beantworten, wenn Du die Leistung des Motors ignorierst, denn diese ist ein Teil der Frage...
Die Frage war, warum ein Heli mit besserem Leistungsgewicht langsamer steigt.

Dazu muss man eben betrachten welche Steiggeschw. bei der gegebenen Rotorgeometrie möglich ist. Das wurde ja die letzte 10 Seiten ausführlich diskutiert.

Die Ursprüngliche Frage ist aber definitiv auf die Leistung des Motors und das Gewicht bezogen. Um DiKeys freies Zitat noch einmal zu zitieren.

20m/s mit 760W/kg (AcrobatSE) gegen 16m/s mit 833W/kg (600SE)

Leistung pro Gewicht... Vielleicht sehe ich den Wald vor lauter Bäumen nicht... aber ich kann bei bestem Willen keine Antwort auf die Frage finden OHNE die Leistung des Motors einzubeziehen.
Das System hat Verluste zwischen Motorleistung und Steigleistung... Diese sind bei den Helis unterschiedlich...

[tasse]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Wenn der Heli die Drehzahl und den Pitchwinkel hält, dann ist die Leistungsbetrachtung und der Vergleich der Motoren eigentlich irrelevant.

So ist es.

[Del Torres]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

So ist es.

Auf die Steigleistung betrachtet, aber nicht auf die Frage nach dem Leistung pro Gewicht.

[tasse]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Die Leistung des Motors ist ja nur entscheidend dafür, ob die Drehzahl bei einem bestimmten Pitchwinkel gehalten werden kann oder nicht. Wenn man das als gegeben annimmt, muss man sie nicht weiter berücksichtigen.

[sandokan]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

@Sandokan, Du kannst aber die Frage des OP nicht beantworten, wenn Du die Leistung des Motors ignorierst, denn diese ist ein Teil der Frage...

Die Antwort auf diese Frage lautet: Wenn die Leistung des Motors nicht voll abgerufen wird, dann ist sie für die Betrachtung nicht relevant und hängt nicht mit der Steigleistung zusammen. Da sie nicht mit der Steigleistung zusammenhängt (unter den gegebenen Bedingungen), macht die Frage nach dem Zusammenhang keinen Sinn mehr.



M.

[DiKey]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Ohne jetzt auf Details einzugehen (die reich ich später, wenn sie ins reine geschrieben sind, gerne nach)

Bei weiteren Rechnungen komm ich zum Ergenbis, dass der 600SE um die gleiche Beschleunigung zu haben wie der Acrobat die 3,5-fache Wellenleistung braucht. Wenn ich jezt (allen berechtigten Einwänden zum Trotz) den Wirkungsgrad des Antriebs gleich setzte, und die geloggten Leistungen (3600W gegen 1300W) ins Verhältnis setze dann kommt ein Verhältnis von 2,7 raus.
Kurze Schlußrechnung (für die nördlichen Nachbarn: Das sit ein Dreisatz )
=> es stehen nur 80% der benötigten Beschleunigung zur Verfügung!

Und da die Funktion von Beschleunigung X Zeit = Geschwindigkeit eine Gerade ist trau ich mich ansatzweise zu behaupten:

Acrobat 20m/s * 80% = 16m/s für den 600SE

Ich war selbst überascht, dass da genau das Messergenis rauskommt!!

(Ich hoff nur, dass ich mich nicht verrechnet hab)

Dietmar

[EcoRc]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Hi level42

Super Beitrag und nachdem es schneit ein paar Physik Grundlagen

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Wie man aus Physik eh weiss setzt sich die Energie aus potentieller (m*g*h) und kinetischer Energie (m*v*v/2) zusammen.

Nachdem der Heli nicht schneller wird erfolgt kein Zuwachs von kinetischer Energie somit bleibt ein Zuwachs an potentieller Energie

Energiezuwachs in einer Sekunde ( == Nutzleistung)

LOGO 600 SE:
4,2 * 9,81 * 16 = 660 Watt (Nutzleistung)

Gesamtwirkungsgrad: 660 / 3500 = 18,8%

Acrobat: Acobat 1,7 kg
1,7 * 9,81 * 20 = 336 Watt (Nutzleistung)

Gesamtwirkungsgrad: 336 / 1300 = 25,8%

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Warum der Gesammtwirkungsgrad des Logo soviel schlechter ist keine Ahnung !
Das einzige was nicht schuld ist sind die Lipos weil du die Leistung nach dem Lipo misst.

Lipo -> Leistungsmessung -> Regler -> Motor -> Mechanik -> Blätter = Schub

Wäre der Lipo zu schwach würde a) der Regler auf 100% gehen zweitens würde die Leistungsmessung das mitbekommen die misst ja genau das was der Lipo bringt muss

Der erzeugte Schub des Systems Logo / Acrobat ist genau Erdanziehung + Lufwiderstand weil annsosten hätten wir wieder eine resultierende Kraft und der Logo od. Acrobat würde schneller od. langsamer.

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weitere Kommentare:

Das heisst im Klartext entweder ist der Logo aerodynamisch so ungünstig dass sein Luftwiderstand schon bei 16m/s extrem hoch ist (das wäre aber sehr schlecht weil solltest du mal auf 20m/s kommen wollen müsstest du extrem viel mehr Leistung reinstecken da der Luftwiderstand IMHO quadratisch mit dem Tempo steigt)

Oder das System kann die aufgenommene Leistung nicht vernünftig in Schub umsetzen aber warum ? Regler + Motor + Mechanik denke ich nicht ich denke eher die Blätter werden in einem sehr ungünstigen Verhältniß ( Pitch zu Drehzahl) betrieben od. sind schlichtweg nicht auf Nutzleistung optimiert (wie zb asymetrische Blätter)

mfg,
Stefan

[OlliW]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Stefan,
sehr gute ßberlegung!

Der erzeugte Schub des Systems Logo / Acrobat ist genau Erdanziehung + Lufwiderstand weil annsosten hätten wir wieder eine resultierende Kraft und der Logo od. Acrobat würde schneller od. langsamer.

RICHTIG!

der Luftwiderstand IMHO quadratisch mit dem Tempo steigt

RICHTIG!

weitere Kommentare:

ich würde das nicht als ein entweder-oder betrachten...
relativ gesehen ist der Wirkungsgradunterschied vielleicht "gross", aber wir reden über 7% die irgendwo in der ganzen langen Kette mehr oder weniger verloren gehen. Ich glaube alle Glieder der Kette kommen als mögliche Beitragskandidaten mit in Frage, und die Summe machts:
Blätter: für deren Auswirkungen wurde ja oben schon ein explizites Beispiel genannt, ob der Wirkungsgrad der Blätter nun 50% oder 55% ist, ist IMHO a priory nicht einfach zu entscheiden. Es kommt ja auch noch dazu dass die Effizienz bei großen Anstellwinkeln die wir hier haben sehr schnell mit nur einem ein bischen größeren Winkel zunimmt (Stall), bei meinem 450er hat der Unterschied von 12° zu 13° den Unterschied zwischen "lauten Rotorgeräuschen und Abwürgen des Motors" und "Fun" ausgemacht (ist natürlich Blätterabhängig). Kleine Unterschiede können hier "große" Auswirkungen haben.
Motor+Regler+Ritzel: wenn dieser Teil nicht gerade für den Vollpitchflug, bei dem ja der maximale Strom fliesst, optimiert wurde dann ergeben sich IMHO hier ganz schnell mal 7% Unterscheid, gerade weil sich der Betriebspunkt des Motors in Richtung seines Leistungsmaximums verschiebt und der Wirkungsgrad durch "die Decke schiesst". Es könnte daher z.B. leicht so sein dass der Acrobat im normalen Rundflug sogar wesentlich effizienter ist als der Logo, sich beim Vollpitch die Situation aber ins Gegenteil verkehrt.
Leitungswiderstand: gerade bei großen Strömen ist der Joulsche Verlust nicht klein, und ein paar Prozent Unterschied IMHO recht wahrscheinlich.
Mechanik, Paddel, Heck: Bei meinem 450er gehen von den ca 140-150W im Schweben ca. 30-40W daran verloren, also doch ein ganz erklecklicher Teil. Ist natürlich im Schweben und der relative Anteil wird beim Powerflug kleiner werden, aber ein paar Prozent mehr oder weniger würde ich da nicht ausschließen.
Luftwiderstand: IMHO die ganz große Unbekannte, ausser das er mitentscheidend ist wüsste jedenfalls ich nichts Sinnvolles zu sagen
Alle diese Einzelpunkte können natürlich mal zum Vor- oder Nachteil des einen oder anderen Helis gereichen... aber mit den verfügbaren Infos wissen wir es halt nicht wie sich die Gesamtsumme zusammensetzt.
Olli

[sandokan]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Das heisst im Klartext entweder ist der Logo aerodynamisch so ungünstig dass sein Luftwiderstand schon bei 16m/s extrem hoch ist (das wäre aber sehr schlecht weil solltest du mal auf 20m/s kommen wollen müsstest du extrem viel mehr Leistung reinstecken da der Luftwiderstand IMHO quadratisch mit dem Tempo steigt)

Oder das System kann die aufgenommene Leistung nicht vernünftig in Schub umsetzen aber warum ? Regler + Motor + Mechanik denke ich nicht ich denke eher die Blätter werden in einem sehr ungünstigen Verhältniß ( Pitch zu Drehzahl) betrieben od. sind schlichtweg nicht auf Nutzleistung optimiert (wie zb asymetrische Blätter)

Hallo Stefan und Mittüftler,

ich finde, wir sind auf einem konstruktiven Weg....

Stefans Rechnung ist meiner Meinung nach vollständig richtig, allerdings erklärt sie nicht das Phänomen, sondern beschreibt es nur. Der errechnete Wirkungsgrad ergibt sich bereits aus der beobachteten Steiggeschwindigkeit. Du rechnest Dich also von aussen nach innen durch das System und somit kommst Du zu dem Schluss, dass der Logo einen schlechteren Gesamtwirkungsgrad hat.

Eine Erklärung können wir damit nicht finden, denn eine entsprechende Rechnung müsste am Ende zu Ergebnissen kommen, die die Beobachtungen bestätigen. Ich finde die Betrachtung von Dietmar gut, bin lediglich erstaunt, dass er mit den gleichen Ansatz zu komplett anderen Ergebnissen kommt als ich, nur weil ich die mittlere Anströmgeschwindigkeit verwendet habe, und er das Integral über die Blattlänge. Da werde ich nachher nochmal nachrechnen.

Die Schlussfolgerungen von Stefan klingen für mich plausibel und sie gehen ja auch mit dem einher, was hier von vielen schon vermutet wurde.


M.

[DiKey]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

So, nachdem ich gestern mit meiner Frau ausgehen "musste" erst heute die Reinschrift.

Ich hab das schon mal gepostete Dokument einfach fortgeführt und die ganze Berechnung samt Ableitungen und kurz kommentierten ßberlegungen reingepackt.

Ich häng das Dokument mal kommentarlos zur Diskussion an.




Dietmar

[sandokan]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Ich häng das Dokument mal kommentarlos zur Diskussion an.

Danke. Ich rechne gerade, schön zusammengeschrieben.

Kleine erste Anmerkung vorab: Bei der Berechnung der Anströmgeschwindigkeit muss der Abstand der Blattwurzel von der Welle berücksichtigt werden, aber das wird nicht viel am Ergebnis ändern....

ßbrigens ist mir eben aufgefallen, dass Du mit Acrobat, ich jedoch mit dem Miniprotos verglichen habe. Daher können die Ergebnisse nicht gleich sein....

Bis gleich..

[EcoRc]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

ich würde das nicht als ein entweder-oder betrachten...
relativ gesehen ist der Wirkungsgradunterschied vielleicht "gross", aber wir reden über 7% die irgendwo in der ganzen langen Kette mehr oder weniger verloren gehen.

Stimmt.. Es ist sicher die Summe. Wie gesagt meine Vermutung liegt auf den Blättern bzw. deren Arbeitspunkt Pitch zu Drehzahl. Aber zur Klärung brauchen wir mehr Messungen / Versuche..

Das heisst level42 sollte die Versuche mit anderen Pitch und Drehzahlen wiederholen und nachrechnen ob er den Gesammtwirkungsgrad verbessern konnte..oder mit anderen Blättern..

Eventuell kann man reinen Mechanikverluste noch grob abschätzen. Wenn man die Leistungsaufnahme ohne Blätter misst da die Reibung der Zahnräder nicht wesentlich wachsen wird im Flug (ist aber nicht sicher wenn Kugellager usw. schon schlecht).

@level42 es liegt also an dir ob wir dein Rätsel noch vor Weihnachten lösen können.

mfg,
Stefan

[sandokan]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

@Dietmar:

Du hast bei dem Auftriebsintegral nicht zwischen einer Laufvariablen über die Blattlänge und der absoluten Blattlänge unterschieden. Bei der Berechnung der Bezugsfläche darf der Radius R nicht als Integral von 0 bis R einbezogen werden. Alle Konstanten müssen vor das Integral gezogen werden, und die Blattlänge für die Flächenberechnung ist konstant und nicht vom Abstand zum Drehpunkt abhängig.



Martin

[sandokan]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Ich habe auch noch einen Einwand bei der Berechnung der benötigten Leistung. Mit dem Ansatz "Leistung = Winkelgeschwindigkeit * Drehmoment" zählt für die Leistungsberechnung der Widerstand in Rotordrehrichtung, also c_w*A*r/2*rho/w*v*v (das ganze dann wieder mal zwei). Du hast c_a geschrieben - was egal ist, denn es kürzt sich heraus. Allerdings darf auch hier wieder beim Integral nicht die Bezugsfläche wegfallen. Sie gehört vor das Integral.

Und noch eine Sache: Die benötigte Wellenleistung wäre nur von Bedeutung, wenn diese nicht zur Verfügung steht. Da sind wir wieder bei Thema Leistungsbedarf. Wenn die Winkelgeschwindigkeit bei gegebenem Drehmoment konstant gehalten wird, erreicht oder übertrifft die verfügbare Wellenleistung den Bedarf. Ob der Akku und der Motor noch mehr könnten, wenn es nötig wäre, hat keinen Einfluss auf das Steigvermögen mehr.

Stefans meiner Meinung nach richtiger Ansatz:

Der erzeugte Schub des Systems Logo / Acrobat ist genau Erdanziehung + Lufwiderstand

enthält auch nur noch aerodynamische Komponenten. Schub (ca*v²*rho/2*Bezugsfläche Umlaufrichtung Rotor), Erdanziehung (m*g), Luftwiederstand (cw*v_senkrecht²*rho/2*Bezugsfläche_Z-Richtung).


Martin

[DiKey]

AW: Warum Steigrate Logo 600 SE nur 16m/s

Noch eien schnelle ßberlegung
(ich häng es wieder als PDF an - hier im Forum Formeln zu schreiben ist "unschön"


Dietmar

ps:
@ Martin;
danke für den Hinweis - ich werds nochmal prüfen und umbauen

Den Abstand Welle - Beginn tragendes Blatt hab ich bewusst unter den Tisch fallen lassen; das wird vom Betrag her nicht so groß sein und bei beiden Helis ähnlich -> daher Vereinfachung und weg damit!

Die Fehler beim Aufstellen der Integrale werd ich verbessern