Куполообразные винты / Umbrella-shaped propellers
На рисунке пропеллеры (виды сбоку) и для каждого я попытался представить поток воздуха через поверхность, ометаемую лопастями.
На первый взгляд, вариант b “обрабатывает” столько же воздуха, сколько прямой пропеллер, при этом сообщая воздуху больший импульс (кумулятивный эффект) и имея меньший диаметр. Так ли это?
Не получится так. Поток за винтом будет вообще мало зависеть от формы лопастей а только от своей скорости.
@dima043, от скорости и будет зависеть. А скорость не будет больше? Тут ведь радиальная составляющая полюбому преобразуется в аксиальную за счёт кумулятивного эффекта. Можно посмотреть и так: работает лопасть не эффективнее ли? - котя бы за счёт того, что по всему размаху ометаемая поверхность перпендикулярна линиям потока, тогда как концы прямого винта в потоке как бы работают наклонно - из-за сужения потока, которое начинается перед винтом (согласно теореме Фруда-Финстервальдера).
Для импеллера может и верно но для простого винта нет . там тяга не отбрасыванием воздуха создается а “подъемной силой” лопасти . можно на “морду” И-16 посмотреть чтоб понять о чем это )))
@kirgintsev, подъёмной силой или отбрасыванием - это смотря как описывать. Крыло тоже можно описывать с точки зрения отбрасывания воздуха вниз, уверяю.
Крыло тоже можно описывать с точки зрения отбрасывания воздуха вниз, уверяю
обана !!!))))))))))))
я то постоянно иду под самолетом , а он дует вниз ))) крылом )))
Кстати, вот что нагуглил (всё не совсем в тему)
…airbase.ru/…/t87446--kumulyativnyj-vint.html
www.edinetcorp.narod.ru/Vertl.htm
vrtp.ru/index.php?showtopic=14176&st=70
Для гребных винтов есть понятие rake
mercuryracing.com/prop-school-part-3-blade-rake/
первая ссыла - водный винт
2 - импеллер как я писал чуть выше , к тому же это проект направленный на освоение бюджетов )))
@kirgintsev, самолёт будет дуть, если будет летать по кругу)) А так - он сообщает обтекающему его воздуху некоторую составляющую скорости вниз - и соответствующий импульс. А на самолёт действует импульс силы вверх. Законы Ньютона никто не отменял, но иногда сложно подсчитать этот самый импульс, поэтому работающий винт принято описывать в терминах потока, а крыло - в терминах циркуляции, но задумайтесь, к чему приводит работа аэродинамических сил, создаваемых крылом, над воздухом.
Продолжать данный спор не намерен, т.к. он уводит от темы. Охотно признаю, что я не большой спец в аэродинамике. Поэтому и пришёл сюда.
что я не большой спец в аэродинамике. Поэтому и пришёл сюда.
потому и веду в сторону того что эти изыски будут справедливы причем очень даже не для винтовых движетелей а для импеллерных
@kirgintsev, в импеллерных форма потока (и скорости) задаются стенками канала, а “купол” может быть эффективен именно для свободного потока, как мне кажется (см. самый первый рисунок и замечание о перпендикулярности ометаемой поверхности линиям потока)
а “купол” может быть эффективен именно для свободного потока, как мне кажется
кажется . но . то что винт “отбросит” будет ровно той же средой что и вокруг , причем воздушной . и все это не разделено с внешней средой ( куда оно спокойно и разбежится в виде ветра ) .
В исходном сообщении - глупости. Как не крути, а все упирается в ометаемую площадь и скорость “прососа”. После обычного винта поток получается конус с примерно 13-градусным расхождением относительно продольной оси, чтобы убрать конусность - поможет только статор и труба, как в импеллерах. Винт с вращающимся кольцом не сможет поток сфокусировать, так как у него нет статора.
(добавил)
Есть один хак, чтобы повысить эффективность винта. Чтобы он давал больше тяги на единицу мощности. Не все об этом знают, но я по секрету скажу! Заключается он в том, что используется винт бОльшего диаметра.
😉
@ADF, любой винт фокусирует поток (по закону Бернулли) - другое дело, что потом поток опять расширяется (как, впрочем, и поток из сопла). БОльший диаметр для большего КПД - это азбука, спасибо, что напомнили 😃
@kirgintsev, насчёт импеллеров и возможности впихнуть куполообразным или конусным вентилятором больше воздуха в канал - в сущности, возникает тот же вопрос, что и для пропеллера: может ли такой формы ротор при одинаковом диаметре разгонять воздух эффективнее, чем прямой (тогда он “соберёт” поток с большей поперечной площади, тут наверняка прав dima043). А насчёт проекта Ермакова я понял (что это вуду в попытке развести инвесторов), поэтому и написал: все перечисленные - не совсем то.
@ADF, любой винт фокусирует поток (по закону Бернулли) -
- За счёт эффекта Бернулли поток от винта “подсасывает” к себе окружающий покоящийся воздух, от чего поток расширяется (рас фокусируется) и теряет скорость.
Думаю, пора перевести вопрос в практическую плоскость. Если у кого имеется сломанный коптер с хотя бы одной сохранившейся винтомоторной группой и винт термопластичный… ну вы поняли. Кроме загибания лопастей в “зонтик”, можно поэкспериментировать с круткой отогнутых концов (теоретически я не могу рассчитать, как в данном случае должен меняться шаг по размаху). Давать движку малую мощность (чтобы центробежными силами зонтик не разогнуло), снимать показания тяги электронными весами (думаю, точности 10 мг хватит, но надо обеспечить достаточное удаление винта от площадки) или рычажными. И если гнутый винт хоть чуть-чуть превзойдёт исходный - ТО ВОТ ОНО! Я думаю, не надо говорить, как в нынешнее время научно-технической эволюции)) важны пара-тройка процентов, а уж 5 - ваще фантастика, за которую какой-нить Джеймс Бонд и пришить может)) Самодельщику, понятно, эти проценты не решают - но вдруг интересно??
И, кстати, вот эти самые нюансы - степень загиба, угол крутки - могут оказаться патентоспособными. Потому что получить “зонтичный” патент на зонтичный винт (пардон за каламбур) вряд ли кому-то удастся, с учётом предыдущих достижений (хотя бы китайской игрушки с корпусом в виде такого винта, изображение которой есть выше). А вот защитить полезную модель - почему бы нет…
@ADF, я говорю о потоке через ометаемую поверхность. Погуглите картинки, вспомните (ага) теорему Фруда, не быкуйте и не уводите от темы. Повторюсь, пора перевести вопрос в практическую плоскость, теория, благодаря замечанию dima043, б.-м. понятна. Вопрос упирается в КПД.
Иными словами - при одинаковом геометрическом диаметре купольный пропеллер может иметь больший аэродинамический диаметр (захватывать больший поток). То же самое, кстати, известно для системы разнесённых по оси соосных винтов.
Без всяких эффектов Бернулли, перед винтом образуется область низкого давления. Куда по куда более простым закономерностям, допустим по закону Паскаля, рабочее тело стекается практически со всех направлений, кроме самой плоскости винта. А после винта - поток практически сразу начинает расходиться в стороны конусом. Очень хорошо видно, если палку с волосиками/веревочками туда сунуть и её поводить. Не даром у импеллеров, для лучшей фокусировки потока, делают небольшое сужение перед выхлопом. Ну не хочет поток без специальных мер дуть плотной струёй без расхождения.
@ADF: нет, не со всех направлений, а именно из конуса перед винтом, т.к. и для поступательно движущегося, и для висящего аппарата существует установившийся поток через винт. В непосредственной близости от винта поток выглядит примерно так, как на первом моём рисунке. С поправкой: на нём картина для поступательно движущегося аппарата (поначалу я нарисовал горизонтальные винты, но для коптерной темы развернул). Для висящего будет как здесь.
Но главное - фокусировка-расфокусировка за винтом в нашем случае не важна. Забудьте про неё. Важнее угол схождения потока перед винтом (определяющий количество прокачиваемого воздуха). Для пропеллеров я не встречал понятий “эффективный диаметр”, “аэродинамический диаметр” - видимо, потому что всегда используются “плоские”, и достаточно сравнить геометрические диаметры. Хотя по крайней мере одно исключение есть - соосная схема, про которую даже Вики не забыла упомянуть подсос воздуха нижним винтом “сбоку”. Вот это оно и есть - можно КМК сказать, что эффективный диаметр такой системы больше, чем геометрический.
И ещё про практическую реализацию. Пожалуй, чтобы почувствовать разницу, достаточно будет немного согнуть лопасти у ступицы (придать винту rack). Всё равно для тяги важнее режим работы внешних участков лопастей - соответственно, их положение по отношению к потоку надо оптимизировать в первую очередь.
/в предыдущем сообщении вместо rack читать rake
О! Вот! Нашёл примерно то, что надо. Впрочем, в ближайший месяц у самого точно руки не дойдут 😦
@ADF: нет, не со всех направлений, а именно из конуса перед винтом, т.к. и для поступательно движущегося, и для висящего аппарата существует установившийся поток через винт…
Повторяю: сосёт со всех направлений. Поток установившийся? Есть рассмотреть область вблизи плоскости вращения винта, приближаясь к краю - то обязательно найдется место, где поток не движется через плоскость винта.
Вообще, всё это можно отлично увидеть глазами. Взять пылесос, поднять в комнате пыль, чтобы в воздухе висела плотно, подсветить лампой сбоку. И смотреть, как пылинки засасывает в дышло пылесоса. На самом срезе трубы, конечно, поток движется перпендикулярно дырке (его там стенки ограничивают), но в область непосредственно перед отверстием пыль засасывает равномерно из всей полусферы. Надо иметь очень бохатое воображение, чтобы там конус какой-либо увидеть! Эксперимент простой, советую.
О! Вот! Нашёл примерно то, что надо. Впрочем, в ближа
Обычный планерный складной винт. Ни разу не видели? При вращении, когла лопасти центробежной силой оттопыривает, выглядит как обычный воздушный винт.
@ADF, ну хорошо, несущий винт создаёт, можно сказать, баальшой тороидальный вихрь, и выделить там конус - это действительно нужно иметь воображение и смотреть вблизи. Но чем больше воздуха поступает “сбоку” - тем по моим представлениям полезнее загнуть лопасти, чтобы расположить ометаемую поверхность перпендикулярно линиям потока. Т.е. для несущего винта “купольность” обещает быть важнее, чем для пропеллера.
Складные винты видел, но не задумывался о них как о грубом аналоге “зонтика” (если закрепить лопасти в промежуточном положении, ближе к развёрнутому).
В авиамоделях, между несущим и маршевым винтами нет большой разницы. Коптерные винты зачастую не отличаются от самолетных серии SF.
Купольность может несколько уменьшить пагубное влияние концевых эффектов на лопастях, но при прочих равных - уменьшает ометаемую площадь. И поток после такого винта, как уже заметили, все равно “раскидает” в стороны и абсолютно также - ведь степень осевого закручивания потока будет примерно той-же.
Но если хочется в опыты - советую сделать стенд для испытаний. Тут примеры образцовых стендов попадались: замеряется тяга, момент (как момент “отдачи” при вращении винта), обороты мотора, а также напряжение и ток. Т.е. имеем приборный контроль как электрической мощности, так и мощности на валу (момент и обороты), так и производимой тяги. На таких стендах производится оптимизация силовых установок и винтов.
@ADF, в том-то и дело, что “эффективная” ометаемая площадь по замыслу должна увеличиться.
Винты могут быть одинаковыми, но характер потока у самолёта и висящего аппарата - разный. Ещё интереснее получается, если “ветер” против потока от винта (например, вертолёт снижается с порядочной вертикальной скоростью) agalakov.spb.ru/Shared/…/Tinyakoff/ с. 130-131
Со стендом, думаю, для начала поступить можно проще: тяга, напряжение и ток. Строго говоря, это даёт КПД не винта, а винтомоторной группы - но при небольших отличиях в оборотах КПД электродвигателя можно считать постоянным.
Придумал как несложно реализовать “зонтичность”.
… что “эффективная” ометаемая площадь по замыслу должна увели
Делайте полноценный испытательный стенд, иначе достоверных замеров не получете.
Винты могут быть одинаковыми, но характер потока у самолёта и висящего аппарата - разный.
В теории. А на практике - у моделей, при их характерных скоростях полёта, разница не так велика, если только не рассматривать какие-то особо скоростные или крупные.
Выходя за рамки коптерной темы - вот такой вариант, с учётом толщины фюзеляжа/гондолы. Здесь центр тяжести лопасти — в той же поперечной плоскости, что и крепление к ступице — соответственно, центробежная сила создаёт изгибные напряжения только в самой лопасти.
Смысл — опять же, расположить ось лопасти везде примерно перпендикулярно потоку. Иначе часть энергии уходит на расширение потока (не только за счёт центробежной силы, но и за счёт “локально косого” обтекания винта) - что КМК совершенно напрасно: центростремительные радиальные составляющие скорости потока увеличивают давление за винтом и преобразуются в осевой импульс, а центробежные надо считать паразитными.