Schub- und Antriebsberechnung

Bei der Auswahl von Motoren und Luftschrauben kommt es bei Verbrenner- wie bei Elektroantrieben oft vor, dass man unbewusst nicht die optimale Kombination wählt. Um die richtige Wahl zu unterstützen, kann die richtigen Kombination mit den Programmen Schub (Überschlagsmäßige Leistungs-, Schub- und Geschwindigkeitsberechnung) und DriveCalc berechnet werden.

Eine Kurzanleitung anhand eines Beispiels wird nachfolgend beschrieben. Für eine größere Darstellung der unten sichtbaren Bilder, klicken Sie diese einfach an.

 

Schub

Verbrenner: Man gibt die Werte für Propeller Durchmesser, Steigung und Drehzahl ein und erhält Leistung, Schub und Geschwindigkeit.

Elektro:
Zusätzlich den Wirkungsgrad Geschätzter Motoreta auswählen, die Anzahl der Zellen und die Spannung pro Zelle angeben und schon erhält man den notwendigen Strom bzw. die elektrische Leistung. Die Zellenangabe ist allerdings hier nur für Nickel-Cadmium/Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiCd/NiMH). Für die genaue Berechnung von Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) muss man DriveCalc nehmen.

Hier ein Beispiel für einen 8,5 ccm, 2-Takt Verbrenner, Luftschraube 12 x 6 Zoll. Zuerst die aktuellen Daten:

An dieser Stelle erhalten Sie die Informationen über die Stromaufnahme, den Wirkungsgrad, die aktuelle Leistung in Watt sowie den Schub und die Modellgeschwindigkeit. Die Zollangaben der Luftschraube werden zusätzlich umgerechnet in Zentimeter angezeigt.

Es sei an dieser Stelle drauf hingewiesen, dass rein mathematische Werte zur Berechnung herangezogen werden können. Sie sind sehr zuverlässig, jedoch wirken beim Flug weitere Kräfte wie Wind und Turbulenzen, welche sich natürlich nicht berechnen lassen. Dennoch bilden sie einen großen Faktor bei Schub und Endgeschwindigkeit.

Und nun mit einer anderen gewählten Luftschraube von 11 x 8 Zoll. Ziel ist es, schneller fliegen zu können.

Wichtig:
Bei einem Verbrenner muss die Drehzahl konstant bleiben, um die Leistung in etwa zu vergleichen, da seine Leistung drehzahlabhängig ist.

Die Genauigkeit von Schub ist begrenzt. Ganz genau wird es für E-Antriebe mit DriveCalc. Für Verbrennermotoren gibt es keine solche uns bekannte Programme.

 

 

 

 

 

DriveCalc

DriveCalc ist ein Freeware-Windows Programm, mit dem sich der Schwerpunkt eines Modells mit Elektroantrieb bestimmen lässt. Das Programm ist sehr genau und berücksichtigt Akku, Regler und Luftschraubentyp sowie Starr- und Klapp-Luftschrauben und mehr.

Berechnet wird anhand einer Datenbank, die Messwerte und Kenndaten von sehr vielen bekannten Motoren, Akkus, Reglern, und Luftschrauben enthält. Als Ergebnis erhält man Gesamtgewicht des Antriebs, Drehzahl, Schub, Geschwindigkeit, Leistung, aktuellen Wirkungsgrad, Strom, Spannung, und Vollgaslaufzeit.

Die Bedienung ist etwas eigenwillig, deshalb hier ein Beispiel mit dem man sich herantasten kann. Dabei wird für einen Segler ein anderer Motor mit gleichen Eigenschaften gesucht. Nachdem das Programm gestartet ist, geht man wie folgt vor:

  1. Den Motor auswählen, der im Modell verbaut ist. Dabei wird automatisch ein passender Regler gewählt. Da dieser wenig Einfluss hat, nimmt man den vorgeschlagenen.

  2. Wählen Sie den gewünschten Akku aus und geben Sie die Anzahl der Zellen an.

  3. Hinweis: Der Haken Halten kann für Stromversorgung, Getriebe und Propeller gesetzt werden, da sonst das Programm nach einer Berechnung iimmer einen neuen wählt.

  4. Wählen Sie, ob der Motor einen Direktantrieb oder ein Getriebe hat.

  5. Wählen Sie die gewünscht Luftschraube. Mit Starr oder Klapp kann man die Auswahl eingrenzen.

Haben Sie alle Angaben gemacht, erhalten Sie unten rechts das Ergebnis. In diesem Beispiels ist das 1.223 Gramm Schub, 6,51 Minuten Vollgas-Laufzeit, 28,9 Ampere Stromaufnahme, 73,2 % Wirkungsgrad und weiteres.

Achtung:
Das Programm gibt Warnungen aus, wenn Motor, oder Akkustrom überschritten werden. Dann werden teilweise keine Ergebnisse angezeigt. Sie sollten in so einem Fall nach Alternativen suchen.

Und nun wird unter 1. der Motor geändert auf einen AXI2820-10. Anschließend noch eine andere Luftschraube mit 11 x 6 Zoll (5.), da der Motor eine andere Nenndrehzahl pro Volt hat. Nun hat man wieder fast den gleichen Schub.

Ergebnis:
Bei gleichem Schub läuft der AXI etwas länger mit gleichem Akku. Sein Wirkungsgrad ist einfach besser. Er ist allerdings auch doppelt so teuer.