Antriebsauslegung für schnelles Boot

[SKY]

Hallo

Ich betreibe einen Dynam AL4207 in einem schnellen Boot mit ca. 85 cm Länge.

Was wäre denn die optimale Betriebsspannung und die passende Schraube für diesen Motor für meinem Einsatzzweck.
Ich habe ihn jetzt mit 4s und einer 35 mm Rennschraube mit hoher Steigung gefahren.
Er zieht da recht wenig Strom wird aber doch ziemlich warm.


Eigentlich ist er ja für Flugmodelle gedacht und da hatte ich ihn auch schon im Betrieb, passende Luftschrauben sind angegeben, aber leider nichts für den Einsatz in Booten.

Hier sind die Daten:

 

[S_a_S]

Gerald,
warm wird der Motor, weil er nicht vom Luftstrom wie im Flugmodell gekühlt wird.

Auch wenn der Strom "niedrig" ist, wenn Du bei 300W Eingangsleistung mit 85% Wirkungsgrad (das wäre sehr gut) unterwegs bist, sind das immer noch 45W Abwärme (vom Motor, vom Akku und Steller kommt aber auch noch ein Teil dazu), die irgendwo hin müssen.

In einem geschlossenen Rumpf kann nur die Umgebungsluft innerhalb erwärmt werden (stell Dir mal eine 60W Glühbirne im Rumpf vor...). Über die Kunststoff-Rumpfwand (isoliert) gibt es nur begrenzt Austausch mit dem Wasser und der Außenluft. Und Luft als Wärmetauscher-Medium ist nicht besonders effektiv, man bräuchte viel davon.

Alternative ist Wasserkühlung durch Motor und Regler oder ein entsprechender Wärmetauscher (z.B. Blechrumpf) + Lüfter - oder eben nur "dynamisch" auf die Wärmekapazität zu heizen (hält eine Akkuladung durch, muss dann aber eine Stunde mit offenem Deckel abkühlen).

Grüße Stefan

 

[SKY]

Mir geht es jetzt nicht so sehr um die Wärme sondern um die Leistung.
Ich würde gerne mehr Leistung des Motors nutzen, ziehe jetzt ca. 14 A das sind dann 200 Watt.
Der Motor kann aber bis zu 800 Watt bei 5s oder etwas weniger bei 4s.
Wie aber soll ich die dem Motor entlocken?
Eine größere Schraube?
Dann wird er ja noch viel heißer!

Passt der Motor mit nur 740 KV überhaupt zu so einem Modell, Rennboote haben ja meist Motoren mit 3000 KV verbaut.

Ich habe derzeit einen kleinen Lüfter drin und der Motor hat am festen Gehäuseteil an der Wellenseite 60 Grad nach ein paar Vollgas Vorbeifahrten.

 

[aufdienasefliegen]

Hallo Gerald

Das mit der Motortemperatur ist so eine Sache.
Wenn du schreibst "ziemlich warm" dürfte noch alles im Grünen bereich liegen.

Wenn man etwas nach "maximaler Betriebstemperatur " googelt. stösst man auch auf das hier
Mein Fazit daraus:
Es gibt zwei heikle Punkte am (BL) Elektromotor. Die Lackisolierung und die Magnete.
Für beides bekommt man da in der Diskussion einige unteschiedliche Werte genannt.
Ich würde mal meinen 80GradC für die Magnete resp. den Aussenläufer, dürften noch ok sein.
Weisst du wie "Warm" sich 80GradC anfühlen? Eigentlich überhaupt nicht warm....sondern schon sehr heiss.
Ich habe bei meinen Bürstenmotoren (max Power 500) letzthin 50GradC mit Infrarot gemessen und hatte das Gefühl mir die Finger zu verbrennen.
Geschätzt hätte ich vermutlich so 70-80GradC.
Der 80A-Regler hat sich dabei nur handwarm erwärmt.

@Stefan
Wasserkühlung dürfte bei einem Aussenläufer etwas schwirig werden.

 

[SKY]

Habe mit einem Temperaturfühler 60 Grad an der Wellenseite am festen Teil genessen.
Das war der heißeste Punkt.

Mir gehts aber wie gesagt hier nicht in erster Linie um Temperatur sondern wie hole ich aus dem Motor seine volle Leistung?
200 Watt sind bei einem ~800 Watt Motor etwas wenig.
Kühlen könnte ich ja dann immer noch mit einem stärkeren Lüfter.

Aussenläufer kühlt man eigentlich nicht mit Wasser, aber unmöglich wäre es wohl nicht.
Ich habe Bürstenmotoren schon im Wasser laufen lassen, geht vielleicht auch mit Bürstenlosen.

 

[aufdienasefliegen]

Sorry ich war etwas zu langsam:

Mir gehts aber wie gesagt hier nicht in erster Linie um Temperatur sondern wie hole ich aus dem Motor sei e volle Leistung?

Da gibt es eientlich nur zwei Wege grössere Schraube und/oder 5S Lipo.
Ich befürchte aber, dass dein Motor bei Dauerhaften 800W nicht lange leben wird. Die Temperatur solltest du schon im Auge behalten.

Aussenläufer kühlt man übrigens ganz einfach mit Wasser, indem man das Boot flutet.
Der kleine Lüfter ist sicher eine gute Sache. Wobei die eingeschlossene Luft als Kühlmedium natürlich immer wärme wird.

Passt der Motor mit nur 740 KV überhaupt zu so einem Modell, Rennboote haben ja meist Motoren mit 3000 KV verbaut.

Ja mit 740kV ist das nicht unbedingt der geeignetste Motor für ein schnelles Boot. Bringst du denn eine 40 oder 45 Rennschraube noch unter den Rumpf? Ein Versuch wäre es jedenfalls wert, bevor man grössere Investitionen in einen neuen Antriebsstrang tätigt.

 

[SKY]

Ich besitze leider nur 3 und 4s Lipos, zwei dreier sind wahrscheinlich zu viel für den Motor.

Größere Schraube geht drunter und die Luft im Boot wird so schnell auch nicht zu warm denke ich.
Der Motor kann aber nur die mehr Watt leisten wenn ich eine größere Schraube verwende oder?
Dann würde er sehr viel heißer werden.
Also hängt das dann wiederum an einer viel besseren Kühlung.
Ich habe die Bürsten Motoren wirklich im Wasser laufen lassen, waren unten am Kiel an einem Segelschiff dran, waren immer absolut kalt, vor allem bei kalten Wassertemperaturen.

Sowas wäre ideal:

 

[S_a_S]

Gerald,

das mit der Temperatur war ernst gemeint. Wenn bei 200W ca. 40°C Temperaturüberhöhung zusammen kommen, sind es bei 400W 80°C mehr und bei 800W 160°C (vorausgesetzt der Wirkungsgrad bliebe gleich, aber in der Regel ist das Leistungsmaximum deutlich "nach" dem Wirkungsgradmaximum).

Kannst bei der Schiffschraube genauso mit Durchmesser und Steigung spielen, um den Motor stärker zu belasten. Auch 6S wäre ein Ansatz (50% mehr Drehzahl).

Grüße Stefan

PS: @aufdienasefliegen gibt auch Außenläufer mit Wasserkühlung , die Magnete und den Rückschlussring bekommt man nicht gekühlt, aber die Stator-Ummagnetisierungs- und Kupferverluste bekommt man besser abgeführt.

 

[molalu]

Gerald, diese Diskussion hier wird kein Ergebnis bringen, das Dich zufrieden stellt. Dein Problem ist, dass Du den falschen Motor hast. A) weil es ein Außenläufer ist und B) weil der Motor für ein schnelles Boot, nennen wir es mal vorsichtig "Rennboot" eine zu geringe kv hat. Die Leerlaufdrehzahl beträgt 710 Umdrehungen pro Volt. Selbst wenn Du 2 x 3S in Reihe schaltest, was der Motor aber nicht verträgt, und damit 22,2 Volt Spannung zur Verfügung hast, kommst Du im Leerlauf gerade mal auf 15.000 Umdrehungen. Ein "schnelles Boot" dreht in der Regel zwischen 25.000 und 30.000.
Das heißt, der Motor sollte zwischen 2000 und 3000kv liefern, Den Rest machst Du mit Spannung und Größe des Props.

Deshalb ist im Boot ein Inrunner immer die bessere Wahl. Den kann ich per Kühlmantel mit ausreichend Wasser versorgen, am besten den Regler gleich auch mit Kühlwasser versorgen und ich bin eine Sorgen los.

Bevor wir hier noch weiter mit der Stange im Nebel stochern, wäre es gut wenn Du mal ein Foto von Deinem Boot einstellst. Am besten auch mit einer Ansicht des Unterwasserschiffs.

 

[aufdienasefliegen]

PS: @aufdienasefliegen gibt auch Außenläufer mit Wasserkühlung ,

Wieder was gelernt.
Aber zu dem Preis kann ich ja 10 ohne Wasserkühlung verbrennen.

 

[molalu]

PS: @aufdienasefliegen gibt auch Außenläufer mit Wasserkühlung , die Magnete und den Rückschlussring bekommt man nicht gekühlt, aber die Stator-Ummagnetisierungs- und Kupferverluste bekommt man besser abgeführt.

Zum Glück gibt es außer ALI auch Anbieter bei uns in Deutschland, die wassergekühlte Außenläufer anbieten, deren Marke wir alle kennen, oder schon mal davon gehört haben:

Scorpion HK-3026-2300KV | 1,8KW | Wassergekühlt | Außenläufer | 2134-W

Exklusive Sonderserie der beliebten Scorpionmotoren In enger Zusammenarbeit mit Scorpion Motors entstand diese ausschließlich für uns hergestellte Serie wassergekühlter Außenläufermotoren. Die Vorteile im Überblick Außenläufermotor mit hoher EffizienzDir…

www.mhz-powerboats.com

Man kann ja durchaus einen Außenläufer im Boot verwenden, dann muss man auch nicht auf ein preiswertes Produkt verzichten, wenn man sich einen Motorhalter besorgt, der zumindest das Gehäuseschild mit Wasser kühlt:

Brushless Motor Bracket Set Mounting For 540/550 B36 28 Motor RC Boat Water Cool | eBay

Fits for B36Series inner rotor brushless motor, 28Series outer rotor brushless motor, 540/550 brush motor. This is a water cool motor bracket for RC boat. 1 Motor Bracket Set. Suitable for mounting hole 21mm and 25mm motor.

www.ebay.de

 

[SKY]

Ja, der Motor ist wohl wirklich nicht so recht geeignet, aber ich hab wieder was gelernt.
Ich dachte wenn der Motor langsamer dreht kann ich einfach eine größere Schraube verwenden und komme so auch auf die gleiche Leistung als ein schnelldrehender mit kleiner Schraube.
Müsste das Boot nicht ähnlich fahren wenn die gleiche Leistung anliegt?

Das mit den gekühlten Lagerschilden ist sehr interessant, das wusste ich nicht.

 

[aufdienasefliegen]

Hallo Gerald

Mir scheint du hast es mit Schnellbooten?
Hier handelt es aber nicht um das gleiche Boot wie in der Diskussion mit dem kippenden Schnellboot?

Ich dachte wenn der Motor langsamer dreht kann ich einfach eine größere Schraube verwenden und komme so auch auf die gleiche Leistung als ein schnelldrehender mit kleiner Schraube.

Grundsätzlich schon. Leistung ist ja Drehmoment mal Drehzahl. Also grosse Schraube x kleine Drehzahl = kleine Schraube x grosse Drehzahl

Und genau da scheint mir auch der Hund begraben, wesshalb deine Boote "kippen". Das Drehmoment der Schraube bewirkt natürlich eine Gegenbewegung des Rumpfes, vor allem bei einschraubigen schmalen Booten. Also Drehzahl rauf, schraube kleiner.

Bei meiner Commodore (2 motorig/ gegenläufig) habe ich zwar auch auf langsamlaufende Motoren gesetzt, allein aus dem Grundsatzt heraus (aus der Modellfliegerei) , dass grosse langsamdrehende Luftschrauben den besseren Wirkungsgrad haben wie kleine schnelle. Das Problem bei den (schnellen) Booten ist halt, dass sie um die Längsachse sehr schmal sind (= Spannweite beim Modellflieger) und deshalb auf das Drehmoment der Schraube empfindlicher reagieren.

 

[S_a_S]

auch beim Bootspropeller gibt es einen Wirkungsgrad - wieviel Vortrieb / Schub / Geschwindigkeit wird aus der hineingesteckten Wellenleistung erzeugt. Da kannst Du genauso Wirbel und Dampf-/Luftblasen oder Spray erzeugen, ohne das Boot vorwärts zu bringen.

Grüße Stefan

 

[SKY]

Hallo Gerald

Mir scheint du hast es mit Schnellbooten?
Hier handelt es aber nicht um das gleiche Boot wie in der Diskussion mit dem kippenden Schnellboot?

Nein, dieses Boot ist ein anderes, viel größer und es kippt auch nicht, es legt sich nur ein wenig in die Kurve, aber das muß so sein!

 

[SKY]

auch beim Bootspropeller gibt es einen Wirkungsgrad - wieviel Vortrieb / Schub / Geschwindigkeit wird aus der hineingesteckten Wellenleistung erzeugt. Da kannst Du genauso Wirbel und Dampf-/Luftblasen oder Spray erzeugen, ohne das Boot vorwärts zu bringen.

Grüße Stefan

Das ist richtig, aber mit 200 Watt die der Motor gerade leistet bin ich noch auf der sicheren Seite.
Das Boot könnte noch deutlich mehr Leistung ins Wasser bringen ohne nur Schaum zu erzeugen.

 

[SKY]

Ich versuche jetzt mal das Beste aus dem bestehenden Antrieb zu machen und erst mal nicht auf einen neuen Inrunner mit Wasserkühlung zu setzen.
Der jetzt verbaute Motor bringt momentan an und für sich eigentlich auch genug Leistung für das Modell, aber ein wenig möchte ich doch noch mit einer größeren Schraube testen und vielleicht noch etwas mehr Fahrt rausholen.
Die größere Wärmeentwicklung versuche ich dann mit einem speziellen Lüfter, der gezielt in die Öffnungen am Lagerschild bläst zu verringern.
Dazu hab ich mir einen solchen Lüfter bestellt. Dieser bläst zielgerichteter als mein jetziger Radiallüfter.
Am Umfang wird mein Motor auch nur Handwarm, die heißeste Stelle ist am Lagerschild mit derzeit ca.60 Grad.

https://www.youtube.com/embed/izV5_Bq38Rw?wmode=opaque&start=0

 

[molalu]

Die größere Wärmeentwicklung versuche ich dann mit einem speziellen Lüfter, der gezielt in die Öffnungen am Lagerschild bläst zu verringern.

Gerald, ich muß Dich erneut enttäuschen. Die Investition in diesen Lüfter war/ist überflüssig.

Luft in einem geschlossenen Bootskörper zu verteilen hat null Wirkung. Warum? Die Komponenten Motor, Lipo und Regler erzeugen Wärme. Diese warme Luft saugt der Lüfter an und bläst sie auf den Motor, wodurch der Motor noch wärmer wird. Nach wenigen Fahrminuten hast Du in Deinem Rumpf ein Saunaklima.
Ganze Generationen von Rennbootfahrern kühlen die RC-Komponenten mit Wasser. Das kühlende Wasser wird durch Staudruck in die Schläuche gepresst und von den gekühlten Komponenten über Schläuche und über Rumpfdurchführungen nach außen transportiert. Das macht Sinn und zeigt Wirkung. Das was Du da vor hast ist die Verwirbelung von warmer Luft in einem geschlossenen Körper und somit kontraproduktiv.

 

[molalu]

Das Problem bei den (schnellen) Booten ist halt, dass sie um die Längsachse sehr schmal sind (= Spannweite beim Modellflieger) und deshalb auf das Drehmoment der Schraube empfindlicher reagieren.

Du stellst hier abenteuerliche Thesen auf. Lass es lieber, wenn Du es nicht besser weißt.

 

[Farkas]

Wenn ich schon auf einem "Kühlmedium" unterwegs
bin,-dann nutze ich es auch.....!

So eine Wasserkühlung ist ja nu wirklich kein Hexenwerk.....