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Propellerguide

1. Was gibt es für Propeller?
Jeder Propeller bringt zunächst einmal 4 leicht erkennbare Eigenschaften mit sich:
Größe, Steigung, Material, Drehrichtung

Anhand dieser Eigenschaften gilt es, den passenden Propeller für das Modell bzw. den Motor auszuwählen, doch leider ist der Propeller allein hierdurch noch nicht ausreichend beschrieben, so können sich 2 Propeller mit diesen identischen Kenngrößen durchaus anders verhalten (z.B. Abhängig vom Flächeninhalt des Propellers).

Für uns soll die Betrachtung dieser 4 klassischen Kenngrößen jedoch erstmal genügen.

2. Die 4 Kenngrößen kurz erklärt.
2.1. Größe
Die Größe des Propellers (z.B. 9") beschreibt den Durchmesser des entstehenden Propellerkreises und verhält sich somit proportional zur bewegten Luftmasse (größerer Propeller = mehr Schub).

2.2. Steigung

Die Steigung kann man sich vorstellen wie die Steigung eines Korkenziehers. Ist sie groß, so dreht sich der Korkenzieher bei einer Umdrehung weit in den korken hinein, bei kleiner Steigung dreht er sich nur ein wenig hinein.
Für uns bedeuted dies nun: Ein Propeller mir großer Steigung (=Korkenzieher) würde sich bei einer Umdrehung weiter durch die Luft(=Korken) bewegen als einer mit wenig Steigung bzw. von außen betrachtet:
Ein Propeller mit größerer Steigung transportiert mehr Luft pro Umdrehung und produziert somit mehr Schub (mehr Steigung = mehr Schub).

2.3 Material
Das Material entscheidet sowohl über die Steifigkeit als auch über das Gewicht des Propellers.
Allgemein bedeuted ein geringes Gewicht auch eine kleine Massenträgheit und eine schnellere und präzisere Reaktion auf Steuerbefehle.
Eine höhere Steifigkeit bedeuted ein geringeres Durchbiegen des Propellers bei lastwechsel und somit weniger Wirkungsgradverlust als auch ein präziseres Steuerverhalten.

2.4 Drehrichtung
Die Drehrichtung wird meist durch ein CW oder CCW gekennzeichnet.
CW=clockwise=im Uhrzeigersinn = rechtsherum
CCW=counterclockwise=gegen den Uhrzeigersinn=linksrum
(Dabei betrachtet man den Propeller immer von oben bzw. von der Seite von welcher er die Luft "ansaugt").


3. Das Zusammenspiel von Steigung und Größe (Wirkungsgrad)
Wie oben erklärt verhalten sich sowohl Steigung als auch Größe des Propellers proportional zum Schub, dennoch gibt es einen bedeutenden Unterschied welcher am Ende über guten und schlechten Wirkungsgrad entscheidet.

3.1 Kurzer Exkurs: Was bedeuted "Schub" überhaupt?
Unter "Schub" versteht man gemeinläufig das Gewicht, welches durch die Drehung des Propellers getragen werden kann. Ein Multikopter mit max.  4*1Kg Schub kann also bis zu 4Kg wiegen um so gerade noch zu schweben.

Physikalisch betrachtet gilt folgendes:
Ein Gewicht im Schwerefeld verursacht eine Kraft in Richtung der Erde:
F*G=M (Dabei ist F die Kraft in Newton,  G ist das Schwerefeld der Erde in Meter pro Sekunde^2 und M ist das Gewicht in Kg).

Für das Schwerefeld gilt: g=9,81m/s^2 , der Einfachheit halber können wir hier 10m/s^2 annehmen, das bedeuted: 10N=1Kg  (10 Newton entsprechen ca. 1Kg).

Weiterhin ist eine Kraft definiert als: F=M*a (F = Kraft, M = Masse, a = Beschleunigung).


3.2 Was bedeuted das alles?
Der Begriff Schub wie wir ihn kennen bezeichnet ein Gewicht welches wir heben können, in Wirklichkeit entspricht der Schub allerdings einer Kraft welche ca. den 10fachen Betrag des Gewichts entspricht.

Weiterhin produzieren die Propeller den Schub nur aufgrund der Tatsache, dass die Luftmoleküle in Richtung Erde beschleunigen (F=M*a).
Wir sehen also: Der Schub hängt zum einen davon ab, wie viel Luftmasse wie durch den Propeller bewegen, aber auch wie davon,  wie schnell wir die Luftmasse durch den Propeller bewegen.

Ein großer Propeller beschleunigt viel Luft, dafür nur recht langsam.
Ein Propeller mit hoher Steigung beschleunigt wenig Luft, dafür recht schnell.
Wo ist der Unterschied der beiden Propeller, wenn sie unterm Strich den selben Schub liefern?

3.3 Wirkungsgrad durch den Propeller
Ein schneller Luftstrom bedeuted sowohl mehr Verwirbelung und Reibung, dies führt zu mehr Energieverlusten und einem schlechteren Wirkungsgrad.
Wie an unserem Beispiel zu sehen:  beide Propeller scheinen auf den ersten Blick gleich gut zu sein, doch bietet der größere einen besseren Wirkungsgrad.

Der Vorteil des kleinen Propellers jedoch ist ein schnelleres/präziseres Reaktionsvermögen auf Drehzahländerungen und somit ein verbessertes Steuerverhalten. Ebenso bieten große propeller zusätzlich eine größere Windangriffsfläche, wodruch der Copter stärker von Winden beeinflusst wird.
Ebenso braucht es für größere Propeller auch längere Ausleger und somit mehr Gewicht am Copter.

Es bleibt zu beachten dass der Propeller passend zum Motor gewählt werden muss.


4. Die Bauernregeln
-Umso größer ein Propeller, desto besser der Wirkungsgrad
-Umso größer ein Propeller, umso Windanfälliger wird der Copter
-Kleine Propeller verbessern das Steuerverhalten

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