Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Benutzeravatar
chefche
Beiträge: 42
Registriert: 09.05.2008 12:52:20
Wohnort: Neubiberg

#1 Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von chefche »

Hallo,

dieses Video zeigt die Bewegung eines Bell-Hiller-Rotorkopfes in Zeitlupe.
Die Paddel zeigen einen deutlichen Anstellwinkel. Trotzdem kippt die Paddelstange nicht merklich aus der ihrer Drehebene und erhöht somit auch nicht den Anstellwinkel der Rotorblätter.

Warum??

Viele Grüße, Th.
Benutzeravatar
Husi
Beiträge: 2808
Registriert: 19.03.2007 20:06:17
Wohnort: Darmstadt
Kontaktdaten:

#2 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von Husi »

Moin moin,

es steht ja unter dem Video, das es nur mit einem 1/3 der normalen Drehzahl aufgenommen ist. Eine minimale Neigung der Paddelstange ist ja auch erkennbar, für mehr reicht die Drehzahl scheinbar noch nicht.

Gut finde ich auch dieses Video von nur einem Rotorblatt (mit dessen Verformung)
http://www.youtube.com/watch?v=Ug6W7_ta ... re=related

Beeindruckend auch dieses:
http://www.youtube.com/watch?v=fYUSF9ldSQc&NR=1


Viele Grüße
Mirko
Bild Bild Bild Bild
Benutzeravatar
tracer
Operator
Operator
Beiträge: 63774
Registriert: 18.08.2004 18:50:03
Wohnort: Kollmar
Kontaktdaten:

#3 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von tracer »

Der Heli steht ja dabei auch auf dem Boden.
Die Paddelebene soll ja immer möglichst waagerecht bleiben.

Aber erstaunlich, was die Paddelköpfe damals alles mitmachen mussten, und auch ausgehalten haben.
Husi hat geschrieben:Gut finde ich auch dieses Video von nur einem Rotorblatt (mit dessen Verformung)
Sieht fast aus wie bei nem Vogel. So eine Dynamik hätte ich nicht erwartet.
Benutzeravatar
gorar
Beiträge: 2922
Registriert: 17.11.2009 17:56:21

#4 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von gorar »

tracer hat geschrieben:So eine Dynamik hätte ich nicht erwartet.
Das Blatt musste halt jedesmal dem Windrad ausweichen. :mrgreen:
Gruß Bernhard

TDR
Jayhawk, 600er Mechanik (Dauerbaustelle)
T8

fg Monster-Truck
Benutzeravatar
chefche
Beiträge: 42
Registriert: 09.05.2008 12:52:20
Wohnort: Neubiberg

#5 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von chefche »

tracer hat geschrieben:Der Heli steht ja dabei auch auf dem Boden.
Die Paddelebene soll ja immer möglichst waagerecht bleiben.
Die Paddelebene soll nicht waagerecht bleiben, sondern fest im Raum, und nur wenn keine Steuereingabe erfolgt.
Erfolgt eine Steuereingabe, so soll sich die Paddelebene verkippen, und zwar gemäß ihres Trägheitsmomentes verzögert, für Profis:
r x F = D = d/dt L = J d/dt omega. Bei dieser Verkippung beeinflusst sie den Anstellwinkel der Rotorblätter.
Schätzen wir die Geschwindigkeit mal ab mit 2*pi*0.2m*10/s, so sind wir irgendwo knapp über 10 m/s. Da der Auftrieb in erster Näherung eine quadratische Funktion der Geschwindigkeit ist, könnte das in der Tat zu langsam sein, um einen großen Effekt zu sehen. Schade eigentlich.

Viele Grüße, Th.
Benutzeravatar
tracer
Operator
Operator
Beiträge: 63774
Registriert: 18.08.2004 18:50:03
Wohnort: Kollmar
Kontaktdaten:

#6 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von tracer »

chefche hat geschrieben:Die Paddelebene soll nicht waagerecht bleiben, sondern fest im Raum, und nur wenn keine Steuereingabe erfolgt.
Das meinte ich ja.
Benutzeravatar
acanthurus
Beiträge: 3348
Registriert: 21.10.2008 08:39:59
Wohnort: Kreis Ludwigsburg

#7 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von acanthurus »

Was die Dynamik des schlagenden Rotorblattes angeht, da müsste ich irgendwo noch ein Filmchen im Archiv haben - zwar eine Animation, aber generiert aus Messwerten am realen Rotor. Da wird dann schon recht deutlich, wie so ein Rotorblatt "arbeitet" - arbeiten MUSS. Ich wühl später mal und schau, ob ich es finden kann.
Was das Eingangsvideo angeht... ich zähle GROB eine Umdrehung in 3 sekunden... Das macht dann 0.4 rev/s. Bei 600fps auf 25 "gestreckt" kommen wir auf 480 rpm. Da sollte man EIGENTLICH schon was an Schlagbewegung am Paddel sehen können. Allerdings unterliegt die Schlagbewegung einem Einschwingvorgang, bei dem erst mal so 3-10 Umdrehungen (je nach Paddelgewicht, Form, Durchmesser usw.) erforderlich sind, bis "anständig" viel Schlagbewegung am Paddel sichtbar wird.
I told my mom when I grow up I want to be an Engineer, she told me I can't do both!
Benutzeravatar
chefche
Beiträge: 42
Registriert: 09.05.2008 12:52:20
Wohnort: Neubiberg

#8 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von chefche »

acanthurus hat geschrieben: Was das Eingangsvideo angeht... ich zähle GROB eine Umdrehung in 3 sekunden... Das macht dann 0.4 rev/s. Bei 600fps auf 25 "gestreckt" kommen wir auf 480 rpm. Da sollte man EIGENTLICH schon was an Schlagbewegung am Paddel sehen können. Allerdings unterliegt die Schlagbewegung einem Einschwingvorgang, bei dem erst mal so 3-10 Umdrehungen (je nach Paddelgewicht, Form, Durchmesser usw.) erforderlich sind, bis "anständig" viel Schlagbewegung am Paddel sichtbar wird.
Die Schlagbewegung der Paddel unterliegt ja eigentlich den gleichen Differentialgleichungen wie die eines Teeter-Rotors, außer dass die Dämpfung anders realisiert ist. Leider wird diese Bewegung immer nur für direkt angesteuerte Rotorköpfe gerechnet, jedenfalls habe ich so was für Paddel noch nicht gefunden. Oder hast du eine Quelle?

Viele Grüße, Th.
Benutzeravatar
acanthurus
Beiträge: 3348
Registriert: 21.10.2008 08:39:59
Wohnort: Kreis Ludwigsburg

#9 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von acanthurus »

Hi..

Das frei schlagende Paddel ist im Prinzip gleich wie der frei schlagende Rotor, außer die relative Lage von Massenmittelpunkt und Auftriebsmitte unterschiedlich ist - d.h. andere, aber konstante (nur skalar multiplizierte) Koeffizienten der Schlag-DGL. Im nicht-Resonanzfall erhält man (bei fest eingesteuertem cyclic) also ggf. eine andere absolute Schlagamplitude, aber die Resonanz bleibt, wo sie ist.
Eine getrennte Ableitung der SChlag-DGL für einen frei schlagenden Rotor und ein frei schlagendes Paddel kann ich dir zukommen lassen.

Problematisch ist jedoch, dass es eine gegenseitige Kopplung von Stabi-Schlagen und Rotor-Einstellwinkel gibt - und damit wird das Ganze ein Mehrfreiheitsgradsystem, mit sämtlichen (rechnerisch) möglichen "Späßen", die so ein System mitbringt - z.b. wechselseitiges, periodisches Umverlagern der Amplitude zwischen Rotor und Stabi.

Ich meine mich düster zu erinnern, mal im "Just" was zur gegenseitigen Dynamik bei reinen Bell-Systemen gelesen zu haben, aber zu "unserer" Rotortechnik wirst du in der Standardliteratur vermutlich nichts finden... ich hatte mal danach gesucht. Nachdem das Thema auch seit 30 Jahren eigentlich "out" ist, wirste auch nichts neueres finden. Anno 2002 gabs mal ein AHS-Paper, bei dem sich ein paar Amis um autonomes Fliegen mit Modellhelis gekümmert haben. Die hatten jede Menge Laplacetransformationen für die Dynamik des gekoppelten Systems abgeleitet, und damit einen einfachen "Autopiloten" gefüttert. Sie kämpften mit der großen Trägheit ihres Stabistangenrotorsystems, vertraten aber vehement die Meinung, dass ein direkt angelenktes stabistangenfreies System grundsätzlich viel zu hektisch wäre, um a) manuell geflogen zu werden und b) von einem 2-Gyro-System stabilisiert zu werden. In der gleichen Session stellte ich dann unseren (manuell geflogenen, stabilosen) Versuchsheli vor :blackeye: und wenn ich denen damals schon ein VSTABI unter die Nase hätte halten können...
I told my mom when I grow up I want to be an Engineer, she told me I can't do both!
Benutzeravatar
Husi
Beiträge: 2808
Registriert: 19.03.2007 20:06:17
Wohnort: Darmstadt
Kontaktdaten:

#10 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von Husi »

Moin Th.

könntest du bitte eine Zeichnung zu deinen wilden Formel machen, das man weiß, was du damit sagen möchtest und dazuschreiben, welche Werte für was stehen sollen und wie sie mit den Einheiten belegt sind?

Noch lieber wäre es mir, wenn du (wie acanthurus es immer so schön macht) die Formeln mit Worten beschreibst / erklärst. Dann haben alle mehr davon, denn wir "normalos" verstehen das dann auch viel besser.
Danke!

Viele Grüße
Mirko
Bild Bild Bild Bild
Benutzeravatar
chefche
Beiträge: 42
Registriert: 09.05.2008 12:52:20
Wohnort: Neubiberg

#11 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von chefche »

Husi hat geschrieben:Moin Th.

könntest du bitte eine Zeichnung zu deinen wilden Formel machen, das man weiß, was du damit sagen möchtest und dazuschreiben, welche Werte für was stehen sollen und wie sie mit den Einheiten belegt sind?

Noch lieber wäre es mir, wenn du (wie acanthurus es immer so schön macht) die Formeln mit Worten beschreibst / erklärst. Dann haben alle mehr davon, denn wir "normalos" verstehen das dann auch viel besser.
Mirko
Hallo Mirko,

guckst du z.B. bei Wikipedia unter Trägheitsmoment oder Drehimpuls. Besser könnte ich das auch nicht beschreiben.

Viele Grüße, Th.
Benutzeravatar
acanthurus
Beiträge: 3348
Registriert: 21.10.2008 08:39:59
Wohnort: Kreis Ludwigsburg

#12 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von acanthurus »

TH., ich denke es geht Mirko darum, die zum Verständnis notwendigen Informationen kompakt INNERHALB des Threads zu haben anstatt das Internet oder die Bibliothek zusätzlich heranziehen zu müssen. Es verbessert für wirklich interessierte die Lesbarkeit immens, für alle anderen ist der Thread damit sowieso bereits getötet (in sowas hab ich leider reichlich Übung - sie nennen mich den Theorynator)
r x F = D = d/dt L = J d/dt omega
oder in Worten (und auf den eindimensionalen Fall reduziert):
Kraft mal Hebelarm ist gleich Drehmoment
Drehmoment ist gleich zeitliche Änderung des Drehimpulses
Zeitliche Änderung des Drehimpulses ist gleich Drehträgheitsmoment mal zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit

Soll in diesem Fall wohl bedeuten: Luftkraft des Paddels mal Abstand des Paddels von der Drehachse bewirkt Schlagmoment. Schlagmoment bewirkt Änderung der Winkelgeschindigkeit des schlagenden Padels um die Schlagachse - aufgrund der Trägheit derselben mit zeitlicher Verzögerung.
Das wären die First Principles der Schlagbewegung, die Grundgleichung, die man ansetzt um aus den aerodynamischen verhältnissen (Luftkräfte) und den dynamischen Größen (Massen, Abmessungen, Gelenkpositionen) die Bewegung der Stabistange zu bestimmen.
Von der o.g. Gleichung bis zum Ergebnis ( im Sinne von "Die Stabistange folgt der Einstellwinkeländerung mit etwa 90° Phasenverschiebung" o.Ä.) sind es aber nochmal 2 Seiten höhere Mathematik. Könnt ihr haben, wenn ihr nicht brav seid!
Und als Hausaufgabe dann die Ableitung er Schwenkbewegung über die Coriolisgleichung :mrgreen:
I told my mom when I grow up I want to be an Engineer, she told me I can't do both!
Agrumi
Beiträge: 7861
Registriert: 19.08.2004 22:23:24

#13 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von Agrumi »

acanthurus hat geschrieben:Könnt ihr haben, wenn ihr nicht brav seid!
:shock: :shock: :shock: :oops: :wink:
Das Närrischste ist, dass jeder glaubt überliefern zu müssen, was man gewusst zu haben glaubt. (J.W. von Goethe)
Benutzeravatar
Husi
Beiträge: 2808
Registriert: 19.03.2007 20:06:17
Wohnort: Darmstadt
Kontaktdaten:

#14 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von Husi »

Danke Andi,

da sieht man mal wieder wer das Thema beherrscht.
Jetzt kann ich folgen und Analogien zu dem Buch vom Walter Bittner finden. Was mich jedoch wundert ist, warum Th. eine Frage in den Raum stellt, um sie sich dann selbst mit Formeln ohne nähere Beschreibung zu beantworten? Na egal, wieder etwas weiter im Thema!
acanthurus hat geschrieben:Und als Hausaufgabe dann die Ableitung er Schwenkbewegung über die Coriolisgleichung
Ein Rechenbeispiel zu diesem Thema hätte ich allerdings wirklich gerne :oops:

Vielen Dank
Mirko
Bild Bild Bild Bild
Benutzeravatar
acanthurus
Beiträge: 3348
Registriert: 21.10.2008 08:39:59
Wohnort: Kreis Ludwigsburg

#15 Re: Bell-Hiller-Rotorkopf in Zeitlupe

Beitrag von acanthurus »

Für die meisten stellen Gleichungen einfach etwas sehr abschreckendes dar - es hat sich nicht rumgesprochen, dass Gleichungen und derern Benutzung die Dinge erleichtern und nicht erschweren - diese "Message" bringt unsere bundesdeutsche Schulmathematik einfach nicht rüber. Das Problem ist halt auch, dass die wirklich grundlegenden Gleichungen, welche ein Problem an sich vollständig erschlagen, in ihrer Grundform nichts aussagen - so könnte man zum Beispiel die gesamte reibungsfreie Unterschallaerodynamik mit "Laplace Phi gleich Null" abhaken - aber in der Anwendung oder gar der ERKLÄRUNG nützt diese elegante Formulierung leider wenig.

Ein konkretes Rechenbeispiel für ne Schwenkbewegung... da müsste man doch sehr weit ausholen und etliche Dinge genaustens definieren, wenn das ansatzweise sinnvoll sein soll. Ich hielte es für sinnvoller, lieber einige der Charakteristika der Schwenkbewegung zu rekapitulieren - aber ich will diesen Thread nicht über Gebühr strapazieren.

Das angedrohte Video zur Animation der Schlagbewegung hab ich gefunden und hochgeladen... müsste in Kürze verfügbar sein.

*edit* na da isses ja: http://www.rchelifan.org/media.php?mode=play&id=1518


gruß
andi
I told my mom when I grow up I want to be an Engineer, she told me I can't do both!
Antworten

Zurück zu „Rotordynamik“