Effiziente Gondel / Verkleidung für EDF

[Shark_PS]

Hallo zusammen,

ich brauche mal das kompetente Schwarmwissen der EDF Gemeinschaft. Auch wenn es hier nicht direkt um einen Modelljet geht, denke ich, dass dieses die richtige Rubrik für mein Anliegen ist.

Es geht hier vielmehr um mein Experimentalprojekte, ich würde es mal als WIG oder vielmehr als Surface Effekt Vehicle bezeichnen, welches über einen EDF angetrieben wird. Das Projekt läuft seit ca. 3 Jahren so nebenher mit kontinuierlichen Evolutionsstufen und Verbesserungen. Das ganze habe ich auch hier ein wenig dokumentiert.

Hier mal ein Bild und zwei Videos vom letzten / aktuellen Stand:

https://www.youtube.com/embed/ErTSe6w1e9g?wmode=opaque&start=0

https://www.youtube.com/embed/DMJplmOuf-U?wmode=opaque&start=0

Nun bin ich gerad dabei die neue dritte Evolutionstufe zu planen und zu konstruieren. Diese soll etwas größer ausfallen und wird entsprechende dem neuem Impeller Durchmesserdurchmesser hochskaliert. Es soll von 45mm auf 64mm hochgehen. Neben ein paar kleinen Designänderungen und RC verstellbare Klappen an den Flügeln möchte ich auch die Propulsion weiter optimieren. Wie zu erkennen habe ich der Einfachheit halber den EDF einfach nur oben drauf gesetzt, was gut funktioniert, aber sicherlich nicht optimal ist für hohe Geschwindigkeiten, gerade die äußere scharfe Kante / Rand der Einlauflippe.
Und da kommt jetzt euer Wissen und Erfahrung ins Spiel. Möchte den EDF dieses mal mit einer Gondel / Verkleidung ausstatten um effizienter zu werden. Dabei kommt es mir nicht so auf Erhöhung des Schubes (Standschub) an sondern auf Effizienz bei Topspeed. Angedachte Geschwindigkeit liegt bei ca. 150+ km/h. Bin da für jede Idee und Anregung offen.

Und gleich noch mal eine generelle Frage hinterhergeschoben:
Woran erkenne ich (anhand einfach messbarer Größen Leistung, Drehzahl etc.) ob ein EDF im Betrieb zu viel oder zu wenig Luft bekommt. Habe zwar bisher immer davon gelesen das es vorkommen kann, aber nicht wie ich es definitiv feststellen kann.

Freue mich auf eure Vorschläge und Antworten !

 

[GePo]

Hallo Patrick,
interessantes Projekt.

Um eine schöne Gondel zu konstruieren würde ich vorschlagen, die Querschnittszeichnung der VASA90 Gondel genauer zu betrachten ...
Findet man hier: http://www.vasamodel-eshop.cz/en/d/vasafan-90g-1000028/

Und zum Thema "zu viel oder zu wenige Luft" - das ist eher bei Einbausituationen IN einem Modell relevant. Deshalb ist es aus dem Effizientsgedanken heraus erstrebenswert, die Einlassöffnungen und Luftkanäle auf die Ringfläche des jeweiligen Impellers abzustimmen. Dazu gehört dann auch, dass die Auslassgröße ebenfalls zum Einsatzzweck passen sollte.
Eine Verjüngung der Enddüse erhöht die Strahlgeschwindigkeit. Wird der Auslass der Enddüse aber zu klein, dann "bricht das System zusammen". Das bedeutet, dass der Impeller die beschleunigte Luft hinten nicht mehr los wird und es so zu einem "Stau im Luftstrom" kommt.

Das ist keine wissenschaftliche Abhandlung, sondern nur ein Versuch, das möglichst einfach zu erklären.

Viel Erfolg und halt uns ruhig auf dem Laufenden.

Gruß, Georg

 

[Robinhood]

Persönlich bin ich, was Aerodynamik bei Impellern betrifft, mit einer Menge Halbwissen ausgestattet, mit deutlicher Tendenz zur Ahnungslosigkeit. Für ein Eigenbauprojekt habe ich ohne Grundlagenstudium zu einem 80er EDF ein Gehäuse konstruiert und gedruckt. Durch die RC-N Schwarmintelligenz bin ich auf ein paar ganz grobe Fehler bei der Formgebung aufmerksam gemacht worden, das Ergebnis nach der Korrektur der schlimmsten Fehler sieht so aus:




Geht wie Schmitz Katze, das Teil ...

Ich kann Dir so ein Gehäuse nur empfehlen. Wichtig ist dabei (und das war mein allergröbster Fehler), die Einlauflippe so dünn wie möglich zu machen.

Das ist die CAD-Konstruktion:



Es geht sicher noch viel besser, aber ich bin zufrieden.

 

[Shark_PS]

Hallo ihr beiden,

vielen Dank erst einmal ! Damit habe ich erst einmal einen einen brauchbaren Einstig. Mit den 3D Druck kann man ja leicht verschiede Varianten probieren.

Gerne informiere ich auch an dieser Stelle über das Projekt und dessen Fortschritt.

Wenn noch jemand irgendwelche Ideen, Erfahrung oder Informationen zu dem Thema hat, immer gerne her damit ...

 

[Scrad]

Gefällt mir dein Projekt.....

Wurde im Video 2 zufällig in Wesel gefahren ?


Ich kann dir für solche Experimentalprojekte nur folgendes empfehlen.

Lege deine gewünschte Impellergröße und Zellenzahl fest. Kaufe dir anschliessend was passendes und schon abgestimmtes von WeMoTec .

Das bewegt sich in angemessenem finanziellen Rahmen , ist hundertfach erprobt und birgt kein Überraschungen.
Die erreichbare Strahlgeschwindigkeit wird bei den verschiedensten Konfigurationen auch direkt mit angegeben.

Verwende die original mitgelieferte große Einlauflippe. Diese bringt den meisten Standschub und genau das brauchst du bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten um dein Projekt mit genug Kraft gegen Wind und Wasser zu stemmen.

Selbiges gilt für das Schubrohr. Empfohlenen Auslassdurchmesser verwenden.
Weitere Einschnürungen reduzieren den Standschub, treiben den Strom ggf. hoch und die leichte Erhöhung der Strahlgeschwindigkeit wird von deinem Vehikel eh nicht umgesetzt.

Über kleinere Einlauflippen kannst du nachdenken wenn es ab ca. 300 kmh aufwärts geht , denn erst dann bringt die bessere Aerodynamik Vorteile im Vergleich zum höheren Standschub , da der Impeller meiner Meinung nach auch erst dann mit genug anströmender Luft beaufschlagt wird und nicht mehr auf Luft aus den Randbereichen angewiesen ist die er sich über die große Lippe holt.

Ich habe in dieser Richtung sehr viel ausprobiert auf einem recht zügigen Jet ebenfalls mit Gondel.

Deine Gondel/Verkleidung ist in deinen Geschwindigkeitsbereichen übrigens nur Optik.

Ein Geschwindigkeitszuwachs wird bei deinem Projekt mit angestrebten 150 kmh kaum messbar sein im Vergleich zum nackten Impeller mit Einlaufring und angeklebtem Schubrohr.

Wenn du die Gondel bauen willst , baue sie um die große mitgelieferte Lippe herum.....

 

[Scrad]

Ach ja ,

die 64 mm würde ich dann doch auf den gängigen Standard von 69 (70) mm hochsetzen.

Da hast du deutlich mehr Auswahl und Möglichkeiten.

Ein Minifan Evo ist an 6S durchaus in der Lage über 3 Kg Schub und Strahlgeschwindigkeiten von weit über 350 kmh zu generieren wenn du
ordentlich Leistung brauchst um deine Ziele zu erreichen.

Ein Mega 16/40/1 macht darin eine recht gute Figur wenn es daran geht die Grenzen auszuloten.

 

[Shark_PS]

Moin Scrad,

Danke für deine Einschätzung und Ausführung.

Zu den Videos:
Das erste ist auf der Ruderregattabahn in München währen eines Speed-Contests für elektrische Modellrennboote entstanden, das zweite an meinem normalen Fahrgewässer in der Nähe von Hamburg.

Dann noch mal ein paar Ergänzungen zum aktuellen Projektstand und einigen Erfahrungen mit dem alten Modell.
Alle Teile die man von der "Stange" kaufen kann sind bereits vorhanden, will jetzt nicht von Resteverwertung sprechen, aber ich nutze hauptsächlich vorhandenes Material von vorhandenen Modellen / Projekten. Das gilt auf für den 64mm EDF. Nachrüsten auf einen 70er kann ich später immer noch, wenn erforderlich.
Ich persönlich finde es halt spannender / herausfordernder etwas kontinuierlich zu optimieren als anstatt richtig viel Antriebsleistung reinzupacken um schnell zu werden. Das ist für mich "trivial" und kann eigentlich jeder. Ich mag da die effizienten Sachen lieber.
Durch die Änderung des Designs von Version 1 auf 2 konnte ich so die Geschwindigkeit von gut 80km/h auf knapp über 100km/h steigern bei gleichem Antriebssetup. Die Reduzierung des Widerstands ist damit schon beträchtlich, da ja auch der effektive Schub des EDFs mit steigender Geschwindigkeit abnimmt.
Die Version zwei des Vehicels mit 45mm EDF war 45cm lang und wog zwischen 220-240g. Für die dritte Version habe ich jetzt ein Gewicht von 600-650g abgeschätzt, mit etwas Glück lande ich auch knapp unter 600g.
Ziel ist es den Canard bei full Speed später auf einem Luftposter (Bodeneffekt) schwebt und somit keinen kontakt mehr zum Wasser hat. Falls das funktionieren sollte denke ich, dass der Widerstand kleiner ist als bei einem reinen Flugmodell mit dem gleichen Antrieb.
Mit hohem Standschub kommt das Boot zwar gut aus dem Wasser, aber das war bisher nicht so das Problem. Auch ist mit hohem Standschub die Beschleunigung unten herum deutlich besser, aber ohne eine hohe Strahlgeschwindigkeit geht halt dem Antrieb oberherum sprichwörtlich die die Luft aus, weswegen ich da ehr die Aufmerksamkeit legen würde (beim aktuellen Erfahrungsstand). Aber erstmal mal schauen wie weit ich mit dem vorhandenen Equipment komme ...

Was ich momentan schwer beurteilen kann, da wenig eigene Erfahrung / Messungen und weil ich auch wenig konkrete Aussagen / Daten bisher dazu gefunden habe, ist in wie weit gute (performante) Impellerjets geschwindigkeitsmäßig an die Strahlgeschwindigkeit herankommen, in normalen unangestochenen Parallelflug (aus großer Höhe anstechen kann ich halt nicht mit meinem Boot). Nach Abschätzung aus Standschub und Leistungsmessung komme ich da mit meinem Gefährt auf ca. 55%.
Würde mich da freuen wenn da einige mit konkreten Daten auf die Sprünge helfen könnten.

 

[Scrad]

Wie gesagt , nur mit Anbau einer Gondel anstatt freier Montage des EDF wirst du keine grossen Sprünge mehr machen . Mit Einschnürung des Schubrohres auch nicht.
Die Feinoptimierung wird zu vielleicht geringen Verbesserungen führen , aber du hattest was von 150 kmh + geschrieben , und da muss dann doch deutlich mehr Leistung rein um von 100 auf 150 kmh zu kommen.
Der hohe Standschub der mit der großen Lippe erreicht wird mindert ja nicht die Strahlgeschwindigkeit. Also kein entweder/oder.
Die Strahlgeschwindigkeit bleibt , nur mit kleiner Lippe verringerst du den Standschub (gilt in den geringen Geschwindigkeitsbereichen die du anstrebst) Warum also nicht beides nehmen ?
Klar , ein kleiner Fan mit extremen Drehzahlen macht eher Strahlgeschwindigkeit als Standschub.....

, ist in wie weit gute (performante) Impellerjets geschwindigkeitsmäßig an die Strahlgeschwindigkeit herankommen,

Mit meinen "normalen" Jets , also nicht "performante" wie du schreibst , liege ich mit einem zigfach verbauten 6S Setup ( WeMoTec Midifan Evo 2000 kv) bei etwa knapp 200 kmh im reinen Geradeausflug und bei gut 220-230 kmh nach anstechen aus grosser Höhe.
Die angegebene Strahlgeschwindigkeit für dieses Set beträgt 277 kmh.
Wären im Geradeausflug ca. 70% der angegebenen Strahlgeschwindigkeit.
Aerodynamisch gute Jets kommen da bei mir auch mal auf 80%.

Alles nur ca. Werte die ich anhand der vom Hersteller angegebenen Strahlgeschwindigkeiten und meiner Speedmessungen selbst erflogen habe , ohne jetzt Literatur oder sonstige wissenschaftliche Abhandlungen gewälzt zu haben.

Sobald dein "Boot" das Wasser wirklich verlässt , wird sich das bei dir von den 55% vermutlich deutlich erhöhen.

Wobei man aber sagen muss das die Effizienz diverser Impeller dieser kleinen Größen auch nicht gerade umwerfend ist.

Möchte das Wort "Spielzeugimpeller" jetzt nicht unbedingt verwenden....

Und wie du schon sagst geht dem Impeller bei höheren Geschwindigkeiten immer mehr die Luft aus. Letztendlich bleibt nicht mehr viel vom Schub und wenn der eh schon sehr klein war dann erst Recht nicht mehr ...

 

[Shark_PS]

Wie gesagt , nur mit Anbau einer Gondel anstatt freier Montage des EDF wirst du keine grossen Sprünge mehr machen . Mit Einschnürung des Schubrohres auch nicht.

Ich erwarte da auch keine Sprünge, wenn da nachher 3-4 km/h durch eine Optimierung herausbekommen, wäre das schon ein Erfolg.

Die Feinoptimierung wird zu vielleicht geringen Verbesserungen führen , aber du hattest was von 150 kmh + geschrieben , und da muss dann doch deutlich mehr Leistung rein um von 100 auf 150 kmh zu kommen.

Das "kleine" Modell hat für die 100km/h ca. 130W Eingangsleistung gebraucht. Logischerweise braucht da ein größeres, schweres und schnelleres Modell mehr Leistung und das deutlich. Nach meinen Hochrechnungen mittels den Maßstabsgesetzen wird es auf ca. 1KW hinauslaufen.

Der hohe Standschub der mit der großen Lippe erreicht wird mindert ja nicht die Strahlgeschwindigkeit. Also kein entweder/oder.
Die Strahlgeschwindigkeit bleibt , nur mit kleiner Lippe verringerst du den Standschub (gilt in den geringen Geschwindigkeitsbereichen die du anstrebst) Warum also nicht beides nehmen ?

Sicherlich ändert sich die Strahlgeschwindigkeit nicht mit großer Einlauflippe, die Frage ist halt ob irgendwann ein zustand erreicht wird, dass die Lippe keinen Vorteil mehr bring und ggf. sogar Widerstand verursacht. Dann ist noch die Frage wie groß dieser Widerstand im Verhältnis zum Gesamtwiderstand des Gefährts ist und ggf. vernachlässigt werden kann.
Und diese versuche ich gerade über diesen Thread für mich in Erfahrung zu bringen. Bin da für jede Aussage dankbar. Die Realität wird's nachher zeigen.

Wobei man aber sagen muss das die Effizienz diverser Impeller dieser kleinen Größen auch nicht gerade umwerfend ist.

Generell ist der Propulsionswirkungsgrad von den EDF Antrieben nicht wirklich überragend gegenüber normalen Propellern. Das gilt auch für die Modell Water-Jet Antrieb. Dafür bieten sie andere Vorteile, unter anderem die mehr oder weniger Drehmomentfreiheit des Antriebs und in Bezug auf auf die Nutzung eines EDF im Boot den Wegfall von irgendwelchen Steuerflächen (Ruder) die durchs Wasser gezogen werden müssen ...

 

[BZFrank]

Hier gibts doch eine wirklich nette Impellergondel für Minifans, sieht auch noch gut aus:

Impellergondel Minifan 3D-Druck

Hallo zusammen, beim Aufräumen im Keller lief mir eine Schaumwaffel über den Weg, die nach einem Huckepack-Impeller zu rufen schien. Da ich neuerdings einen 3D-Drucker habe, und sowieso ein Übungsobjekt zum Lernen von Fusion360 suchte, habe ich mich mal an die Arbeit gemacht. Gesetzt waren der...

www.rc-network.de

ggfs noch mit dem Düsendruchmesser spielen, wobei mir dieser schon gut ausgelegt erscheint.