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Thema: Fragen bzgl. Flugmechanik

  1. #1

    Fragen bzgl. Flugmechanik

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    Abend!
    Ich baue mit zwei Kolegen einen Quadrokopter und hätte da einmal ein paar Fragen:
    1.) Wie viel Drehmoment erzeugt so ein Propeller? (Ich meine damit das Drehmoment, wegen dem man bei einem Hubschrauber einen Heckrotor braucht.) Hab die ganze Zeit im Internet gesucht, bin aber auf nichts gestoßen Eine Formel wäre sehr hilfreich.

    2.) Ein Kolege hat gemeint, dass die Motoren um ein paar Grad schief zueinander stehen sollen, damit unter dem Quadrokopter ein Luftkegel entsteht, der einen stabileren Flug sichern soll In einem Buch (Faszination Quadrokopter) steht jedoch kein Wort darüber und im I-net hab ich ebenfalls nichts gefunden. Falls so etwas überhaupt Sinn macht, wie viel Grad sollten es denn sein?

    Danke im vorhinein!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi,

    also wieviel Drehmoment so ein Motor bringt kann ich dir nicht sagen. Das hängt u.a. mit der Größe des Motors (bzw. W Zahl) zusammen. Aber das sollte für dich / euch nicht von Interesse sein, sofern ihr nur einen Kopter bauen wollt und ihn nicht noch theoretisch behandelt. Das Drehmoment wird dadurch ausgeglichen, dass es immer gleich viele Motoren gibt, die gegensinnig drehen (also 2 rechtsdrehen & 2 linksdrehend). So kannst du auch eine Drehung um die Hochachse (Yaw) "erzwingen", indem die einen Motoren schneller und die anderen langsamer laufen.
    Die Motoren etwas schief anzustellen macht erst bei größeren / schwereren Koptern Sinn, damit du schneller gieren kannst. Bei kleinen leichten Koptern kannst du sie waagrecht montieren, schief schadet aber auch nicht! Ich habs zwar noch nicht selbst so gemacht, habe ich aber bei meinem nächsten Kopter geplant. Wenn dann würde ich sie um etwa 5° +-2 anstellen.

    Gruß
    Chris

  3. #3
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    Das Drehmoment am Propeller ist einfach das Drehmoment, daß du an der Welle hineinsteckst, also genau das Drehmoment, das dein Motor liefert.

    Generell sind bei einem gegebenen Propeller Schub und Drehmoment abhängig von Drehzahl und Anströmgeschwindigkeit, wobei die Anströmgeschwindigkeit bei einem auf konstanter Höhe schwebenden Kopter Null ist. Diese Daten können in einem Propellerkennfeld dargestellt werden, diese Kennfelder sind aber nur für wenige Propeller auch veröffentlicht.

    Startpunkt für weitere Recherche: http://en.wikipedia.org/wiki/Momentum_theory
    Geändert von hbquax (11.08.2013 um 21:45 Uhr)

  4. #4
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    Zitat Zitat von Projekt_Quadrokopter Beitrag anzeigen
    Abend!
    Ich baue mit zwei Kolegen einen Quadrokopter und hätte da einmal ein paar Fragen:
    1.) Wie viel Drehmoment erzeugt so ein Propeller? (Ich meine damit das Drehmoment, wegen dem man bei einem Hubschrauber einen Heckrotor braucht.) Hab die ganze Zeit im Internet gesucht, bin aber auf nichts gestoßen Eine Formel wäre sehr hilfreich.
    Ich versuch mal zu raten was du wirklich willst und versuch deinem Verständnis auf die Sprünge zu helfen. Das Drehmoment stammt vom Motor und ist dort zumindest nach oben begrenzt. Welches Drehmoment in jeder Situation abgegeben wird ist eine noch viel schwierigere Frage, das ist z.B. auch bei Automotoren nicht einfach anzugeben, wenn dann als Kurve über der Drehzahl.

    Davon abgesehen hat ein Propeller (und der mitdrehende Teil des Motors) ein Trägheitsmoment. Um die Drehgeschwindigkeit des Propellers plus Achse zu ändern brauch ich je nach Trägheitsmoment ein bestimmtes Drehmoment. Dieses Drehmoment wirkt zurück auf den statischen Teil des Motors und durch die starre Verbindung auf den ganzen Quadkopter, und führt dort je nach Trägheitsmoment des gesamten Quadcopters (um den betrachteten Motor als Drehachse!) zu einer entgegengesetzt gerichteten Änderung der Drehgeschwindigkeit des gesamten Körpers.

    Wenn du also, wie das aussieht, berechnen möchtest, wie schnell ein Quadcopter gieren kann, bei gegebener Drehzahländerung der Motoren an den Diagonalen, dann hast du dir ganz schön was vorgenommen

  5. #5
    Die Motoren etwas schief anzustellen macht erst bei größeren / schwereren Koptern Sinn, damit du schneller gieren kannst. Bei kleinen leichten Koptern kannst du sie waagrecht montieren, schief schadet aber auch nicht! Ich habs zwar noch nicht selbst so gemacht, habe ich aber bei meinem nächsten Kopter geplant. Wenn dann würde ich sie um etwa 5° +-2 anstellen.
    Danke für die Antwort! Ab wann wäre es ein größerer/ schwererer Quadrokopter?

    Aber das sollte für dich / euch nicht von Interesse sein, sofern ihr nur einen Kopter bauen wollt und ihn nicht noch theoretisch behandelt.
    Meine Kolegen und ich sind alle drei Maschinenbaustudenten und wir bauen den Quadrokopter im Rahmen einer Bachelorarbeit, deshalb ist es für uns wichtig^^

    Das Drehmoment am Propeller ist einfach das Drehmoment, daß du an der Welle hineinsteckst, also genau das Drehmoment, das dein Motor liefert.
    Sry aber das trifft nur dannzu, wenn du mit einer Hand den Propeller von außen festhalten würdest^^
    Trotzdem danke!

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von ichbinsisyphos Beitrag anzeigen
    Ich versuch mal zu raten was du wirklich willst und versuch deinem Verständnis auf die Sprünge zu helfen. Das Drehmoment stammt vom Motor und ist dort zumindest nach oben begrenzt. Welches Drehmoment in jeder Situation abgegeben wird ist eine noch viel schwierigere Frage, das ist z.B. auch bei Automotoren nicht einfach anzugeben, wenn dann als Kurve über der Drehzahl.

    Davon abgesehen hat ein Propeller (und der mitdrehende Teil des Motors) ein Trägheitsmoment. Um die Drehgeschwindigkeit des Propellers plus Achse zu ändern brauch ich je nach Trägheitsmoment ein bestimmtes Drehmoment. Dieses Drehmoment wirkt zurück auf den statischen Teil des Motors und durch die starre Verbindung auf den ganzen Quadkopter, und führt dort je nach Trägheitsmoment des gesamten Quadcopters (um den betrachteten Motor als Drehachse!) zu einer entgegengesetzt gerichteten Änderung der Drehgeschwindigkeit des gesamten Körpers.

    Wenn du also, wie das aussieht, berechnen möchtest, wie schnell ein Quadcopter gieren kann, bei gegebener Drehzahländerung der Motoren an den Diagonalen, dann hast du dir ganz schön was vorgenommen
    Das stimmt zwar was du schreibst: Die zeitliche Ableitung des Drehimpulses nach der Zeit ist gleich dem Drehmoment (Drallsatz), aber meine Frage bezog sich auf das Drehmoment, das rein vom Propeller vom Luftwiderstand entsteht

    LG

  6. #6
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    Zitat Zitat von Projekt_Quadrokopter Beitrag anzeigen
    Sry aber das trifft nur dannzu, wenn du mit einer Hand den Propeller von außen festhalten würdest^^
    Trotzdem danke!
    Das Drehmoment am Propeller ist genau das selbe wie an der Achse, ist ja auch eine starre Verbindung. Es ist aber nicht das maximal verfügbare Motormoment. Ohne den Propeller festzuhalten brauchst du aber nur etwas Drehmoment um einen Bewegungszustand gegen Widerstände aufrecht zu erhalten (Luftreibung am Propeller, Lagerreibung an der Motorwelle) und mehr wenn du die Drehgeschwindigkeit zusätzlich noch erhöhen willst (siehe oben Trägheitsmoment).

  7. #7
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    Zitat Zitat von Projekt_Quadrokopter Beitrag anzeigen
    Meine Kolegen und ich sind alle drei Maschinenbaustudenten und wir bauen den Quadrokopter im Rahmen einer Bachelorarbeit, deshalb ist es für uns wichtig^^
    ...
    Sry aber das trifft nur dannzu, wenn du mit einer Hand den Propeller von außen festhalten würdest^^
    Burschis, dann gebt bitte eure Mechanik-1-Scheine wieder ab...
    Auf den Propeller wirken zwei Drehmomente, das Antriebsmoment und das aus den Luftkräften resultierende, und deren Summe ist Null, wenn der Propeller mit konstanter Drehzahl rotiert.

  8. #8
    Zitat Zitat von hbquax Beitrag anzeigen
    Burschis, dann gebt bitte eure Mechanik-1-Scheine wieder ab...
    Auf den Propeller wirken zwei Drehmomente, das Antriebsmoment und das aus den Luftkräften resultierende, und deren Summe ist Null, wenn der Propeller mit konstanter Drehzahl rotiert.
    Sry ihr habt natürlich beide recht, ich hab mich verlesen^^

    nur etwas Drehmoment um einen Bewegungszustand gegen Widerstände aufrecht zu erhalten (Luftreibung am Propeller, Lagerreibung an der Motorwelle)
    Genau das Drehmoment Suche ich!
    Lg

  9. #9
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    Zitat Zitat von Projekt_Quadrokopter Beitrag anzeigen
    Genau das Drehmoment Suche ich!
    Lg
    Du weißt sicher wie bescheuert es sein kann, Reibungen zu berechnen, erstmal die Strömung zu modellieren, dann brächtest noch alle möglichen Kenngrößen von den Propellern, deren Hersteller anscheinend gar nicht gern irgendwelche Angaben machen. Wenn dass aber ein längerfristiges Projekt mit mehreren Leute wird, dann könntet ihr einfach einen Versuchsaufbau machen und schauen wieviel Drehmoment es erfordert eine bestimmte Drehgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
    Geändert von ichbinsisyphos (13.08.2013 um 02:05 Uhr)

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Dann schnappt euch ein Buch über Propellertheorie und los.
    Oder ausprobieren und messen. Propellerkennfeld ist bei Modellpropellern in der Regel schwer zu finden. Kennfeld vom Motor ist in der Regel erhältlich oder kann einfach generiert werden, wenn ihr also den Motorstrom kennt, könnt ihr normalerweise auch das Drehmoment bestimmen.

    Möglicherweise seid ihr mit eurer Frage auch in irgendwelchen Foren von Modellfliegern und Modellhubschrauberfliegern besser aufgehoben.
    Geändert von hbquax (11.08.2013 um 23:11 Uhr)

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