Как Посчитать Силу Тяги В Ньютонах?

[cardinal 0]

Да, согласен с тем, что теоретических познаний не хватает, но так над этим и работаю! Но согласитесь, если из

- электроники

- механики

- и организации всего производства

остается (хоть и большая дыра) в теории конструирования лопастей винта для наиболее оптимальной тяги, то это не такая уж и проблема. Есть же люди (Вы например), которые подтолкнут на путь истинный. Или у Вас есть одновременно знания электротехники (опыт с программами Orcad, Eagle и подобных), конструирования (CATIA), симуляции (Ansys, CATIA, Marc/Mentat), производственные ресурсы и средства? Так вот мне не хватает знаний для разработки винта и мне не стыдно.

[cardinal 0]

Кстати только что наткнулся на сайт <noindex>http://www.impeller.ru/</noindex>

И оттуда попал на такую страничку

<noindex>http://www.airpacmodels.com/twe/product_in...products_id=467</noindex>

Там народ достиг тяги в 900 г с диаметром в 70 мм. К сожалению не написано что там с какой скоростью крутиться. Но видно что площадь вала немаленькая. Мощность там конечно неслабая, но как я уже сказал, если будет надо - будет больше, чем я раньше указывал.

[BigBrother 1]

На <noindex>http://www.impeller.ru/</noindex> теория расписана... Успехов

[cardinal 0]

а <noindex>http://www.impeller.ru/</noindex> теория расписана...

Ну это я уже понял...

Успехов

Спасибо!

[Miki 3]

Там народ достиг тяги в 900 г с диаметром в 70 мм. К сожалению не написано что там с какой скоростью крутиться. Но видно что площадь вала немаленькая. Мощность там конечно неслабая, но как я уже сказал, если будет надо - будет больше, чем я раньше указывал.

там мощность 14,8 вольт*27 ампер 400Вт и диаметр больше вашего почти в 2 раза . одним словом все то про что вам говорили здесь.

Дерзайте

[cardinal 0]

По определенному графику я узнал, что для того чтобы добиться 5Н при моем диаметре в 40мм нужно 200Вт.

То есть сейчас для меня стоит следующая задача: добиться максимум (который будет в пределе 1-2Н) используя 100-120Вт.

На самом деле не ожидал такой мощности, но физика (и знания бывалых) все поставила на свои места.

Всем спасибо!

[Iatsouk 3]

Упор=Коэффициент упора * плотность * квадрат частоты вращения * диаметр винта в четвертой степени

Коэффициент упора зависит от числа Струхаля ("поступи" винта).

Поступь = скорость набегающего потока / ( частота вращения винта * диаметр винта)

При увеличении поступи Коэффициент упора уменьшается.

Из первой формулы следует, что при увеличении диаметра с 40 мм до 70 мм (и сохранении частоты вращения) упор возрастет более чем в 9 (девять) раз.

Дополнительно к этому уменьшится Поступь (т.е. увеличится коэффициент упора).

ЗЫ:

Момент на валу винта =Коэффициент момента * плотность * квадрат частоты вращения * диаметр винта в пятой степени

Мощность = 2 * пи * частота вращения * Момент

[GOLF_stream 309]

почитал. Забавно :)

Как я понял, задача свелась к обратной - не к определению силы тяги, а к подбору двигателя, обеспечивающего заданную тягу.

Насколько я помню, есть такое понятие, как максимальная мощность, которую может переработать пропеллер. На пропеллер диаметром 40мм можно подвести хоть 500МВт, но желаемого результата можно так и не добиться просто потому, что он слишком маленький.

Думаю, стоит задуматься об этом. И сначала посчитать максимум, который можно вообще снять с такого диаметра. Все формулы уже были здесь предоставлены.

[cardinal 0]

Максимальная мощность, которую может переработать пропеллер? Но ведь пропеллер пропеллеру рознь? Как можно это в общем случае посчитать?

А вообще, как что сделаю отпишусь...

[SVB 188]

После всего того, что было в этом топике показано, мне вдруг захотелось (чисто теоретически! ) понять какую же мощность должен был иметь пропеллер у Карлсона (или диаметр пропеллера или частота вращения или конструкция лопастей), чтобы он мог летать... К сожалению, Астрид Лингрен эти расчеты уже не показать...

[GOLF_stream 309]

После всего того, что было в этом топике показано, мне вдруг захотелось (чисто теоретически! ) понять какую же мощность должен был иметь пропеллер у Карлсона (или диаметр пропеллера или частота вращения или конструкция лопастей), чтобы он мог летать... К сожалению, Астрид Лингрен эти расчеты уже не показать...

зависит от количества съёденных Карлсоном плюшек и варенья

[Miki 3]

Объект: мужчина в самом расцвете сил , росто около 150 см , телосложение пухлое. Вес ориентировочно 50 кг

Аэродинамические несущие поверхности отсутствуют. Полет осуществляется за счет создания горизонтальной тяги толкающим винтом затененным на входе спиной объекта. Расстояние от спины до плоскости пропеллера около 10-15 см. приблизительный диаметр пропеллера 0,5-0,6 метра, винт трехлопастной. Основное топливо: варенье с энерг ценностью 2000-4000 ккал в 1 кг.

Максимально зарегистрированная полезная нагрузка: 12-14 летний мальчик (30-45 кг) + банка варенья (5 кг)

Полеты в условиях городской застройки ,ветер умеренный с легкими порывами. Скорость полета небольшая , ориентировочно 15-30 км/ч, что позволяет догонять грабителей и пугать домохозяек.

Предварительно пренебрегая сопротивлением среды на данных скоростях и задаваясь кпд движителя равным 100%

Получаем

теор мощность для выполнения висения без нагрузки, тяга 500 Н, N= 30 Квт, скорость потока 65 м/с

теор мощность для висения с нагрузкой (мальчик + варенье) тяга 1000Н , N= 94 Квт, скорость потока 92 м/с

Принимая доп запас тяги +15% для взлета и маневрирования в стесненных условиях

Получаем 40 и 113 КВт.

Исходя из средне энергетической ценности топлива 3000 ккал в 1 кг. Для выполнения полета требуется

При N=40 КВт расход 17 кг /час

При N=113 Квт расход 49 кг/час

С учетом кпд движителя 0,8 расход топлива и мощность вырастают до 50, 141 КВт, и 22 кг/ч, 61 кг/ч соответственно.

Учитывая недостаточность визуальной информации касающейся положения объекта во время полета, и предполагая более вертикальное положения тела в это время, видится применение в конструкции движителя схемы с отклонением вектора тяги.

Учитывая непродолжительность полетов (до 5-10 минут) и постоянное стремление объекта к поглощению варенья и других энергетически насыщщеных продуктов питания (плюшки), предполагается запас топлива на борту 5-10 кг.

Также исходя из описываемых габаритов и примет объекта (отсутствие выхлопа, легкий гул/шум) и требуемой мощности установки, из ныне существующих конструкций двигателей возможно применение газотурбинного привода замкнутого цикла или аналогичного.

Исходя из требуемого поглощения топлива и скорости его усвоения, в организме объекта в несколько раз повышена скорость обмена веществ. ( потребление обычным человеком варенья редко превышает 0,5 кг в сутки) Это может приводить к возможным нарушениям как на физическом, так и на психическом уровне. По видимому это и является основной причиной жалоб на болезненное состояние объекта после полетов, а также приступов беспричинного веселья с призывами о выбросе энергии ("Малыш, давай пошалим"). Также отметим отсутствие ограждающих конструкций на пропеллере, что является грубейшим нарушением правил эксплуатации, тем более в присутсвии несовершеннолетних лиц.

Суммируя вышесказанное, отметим безусловное техническое совершенство конструкции как двигательной установки, так и движителя, их миниатюрность и скрытую схему расположения основных узлов. Однако, психическая личность объекта страдает явно выраженным инфантилизмом с чертами неврастении и фобией одиночества. Данное устойчивое состояние перемежается приступами изоляции, страхом одиночества и ревности. Вкупе с наличием у объекта неогражденных быстровращающихся деталей считаем нужным предупредить всех контактирующих лиц об опасности общения с объектом находящемся в неустойчивом психическом состоянии.

[dmiantosha 11]

Miki жжет.

Злые языки утверждают, что когда Карлсон застрял в форточке, тогда появился первый кондиционер.

[cardinal 0]

Всем привет! Прошло немного времени и я осознал многое здесь написанное, а лучше сказать увидел и пощупал на практике.

На данный момент у меня есть пропеллер фирмы <noindex>Robbe </noindex>(без всяких технических данных). Я нашел две формулы (первую из них в первых сообщениях этой темы ):

F = q * S = rho * v^2 / 2 * S

где S = Pi * r^2, то есть примерно 0,0113 м^2

v = скорость потока

rho = 1.225 kg/m^3

Из мощности

P = F * v = rho * v^3 / 2 * S

получаем:

F = rho * (2 * P / rho / S) ^ (2 / 3) / 2 * S

Имеется еще одна формула, которая хоть как-то использует данные винта (4.7'' x 4.7'')

F = 2 * eps_воздух * P * 6000 / 2.54 / 4.7 / n

где

eps_воздух = 0.5-0.6

4.7 из данных винта

n обороты в rpm

P мощность на оси

остальное факторы переводящие дюймы в метры

Я взял Matlab и с горем пополам просимулировал все это с dc мотором, который выдает 130W мощности (именно выдает) при 9.6V. Других данных на него нет, но я думаю данные у меня неплохие получились:

U_обмотка = k1 * omega

k1 = 0.001947

где

omega скорость вращения omega = n * 60 / 2 / Pi

M = k2 * i

k2 = 0.010588

где M момент

i ток

Индуктивность мотора можно приравнять нулю, а для сопротивления обмотки я получил 0.56 ом. Все это чисто аналитически прикидывая и упращая уравнение.

Момент нагрузки получил из формул для тяги (см. выше). Просимулировал и получил в итоге для

87W и 11490rpm тягу в 4.8N. Для эффективности мотора взял фактор 0.75.

В принципе нормально думаю, но вот не уверен точно. Что думаете?

Изменено 8 декабря 2007 пользователем cardinal

[Iatsouk 3]

F = q * S = rho * v^2 / 2 * S

где S = Pi * r^2, то есть примерно 0,0113 м^2

v = скорость потока

rho = 1.225 kg/m^3

Из мощности

P = F * v = rho * v^3 / 2 * S

получаем:

F = rho * (2 * P / rho / S) ^ (2 / 3) / 2 * S

Мдя ..... Как бы написать-то, чтобы не обидеть ?

Есть в теории движителей такое понятие - ШАГ ВИНТА.

Винт с нулевым шагом - превращается в диск, крутить его чрезвычайно легко, только вот воздух в осевом направлении он не отбрасывает и тяги, соответственно НЕ ДАЕТ.

Винт с бесконечным шагом - превращается в гребное колесо, провернуть его неимоверно трудно, а тяги в осевом направлении опять-таки нет

У правильного винта шаг (угол атаки лопастей) должен быть таким, чтобы при данной скорости набегания потока на винт и заданной частоте вращения винта, имеющаяся мощность двигателя расходовалась полностью (это называется "винт, согласованный с двигателем").

Причем неважно, идет ли речь об открытом винте или о винте, помещенном в трубу.

Только винт с правильно подобранным шагом сможет обеспечить Вам должную скорость потока v. Винт с завышенным (для данного двигателя) шагом Вы не сможете вращать с заданной частотой, а винт с заниженным шагом не будет давать тягу.

[cardinal 0]

Как бы ответить, чтобы тоже не обидеть...

Вы наверно не заметили некой зависимости силы тяги с мощностью? Понимаете это во-первых теор. расчет максимальной тяги при использовании опр. мощности, а во-вторых если рассуждать так как Вы, то получается, что диск крутить, что гребное колесо - все один хрен...

Вообщем не согласен с Вашим постом.

[Iatsouk 3]

В том-то и дело, что это по Вашим формулам - что диск, что колесо - "один хрен выходит", поскольку Вы нигде не учитываете фактический шаг.

А что касается Вашего несогласия - что ж, мне придется это как-нибудь пережить.

[cardinal 0]

Еще раз повторю: фактический шаг учитывается в мощности требуемой для кручения с опр. скоростью? Или Вы считаете, что мощность от шага не зависит?

[Iatsouk 3]

Потребляемая винтом мощность и создаваемый им упор определяются:

- диаметром;

- шагом;

- скоростью набегающего на винт потока;

- частотой вращения винта;

- формой и профилировкой лопастей.

Эта формула

P = F * v = rho * v^3 / 2 * S

учитывает только диаметр винта (через площадь диска движителя S) и не учитывает остальные факторы, поэтому использовать её некорректно.

Скорость, входящая в эту формулу, - не та, которую я упомянул выше в качестве влияющего параметра.

[cardinal 0]

Ну в общем с тем, что то, что получится надо помножить на 0.2-0.3 я согласен. Это и будет тот фактор, который учтет все о чем Вы написали. Но спор то не из-за этого как бы... Но не суть. Вопрос больше в том реально ли получить тягу в 100-200 грамм от винта диаметром и шагом в 12 см используя винтом 130 Ватт?