Funktionsweise von Propellermomentgewichten

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Dennis2581
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#1 Funktionsweise von Propellermomentgewichten

Beitrag von Dennis2581 »

Hallo, da ich mich gerade mit der Konstruktion einer Heckrotormechanik beschäftige, und duch die Anregung von Egbert, hab ich mich nun auch mit PMGs auseinandergesetzt.

Da ich derzeit in der Berufschule hock und dort chronisch unterfordert bin, bin ich etwas näher auf die Funktionsweise eingegangen und hab ein paar Skizzen gemacht, um es selbst besser zu verstehen.
Nun ja, vielleicht interessierts ja den ein oder anderen ;)

Grunzsätzlich geht es bei PMGs darum, das Heckservo zu schonen, bzw die Rückstellkraft des Bltthalters zu mindern.


Fangen wir mit Bild 1 an;

Dies ist der Heckrotor von vorne betrachtet.
Durch die Rotation des Heckrotors entsteht eine Fliehkraft Fz, welche vom Drehpunkt geradlinig auf jeden Massepunkt trifft (siehe Fyz1 u. Fyz1.1).
Daraus u.A. resultierend entsteht vor allem am Blattanlenkpunkt sowie der Blatthinterkante eine resultierende Kraft Fy1 bzw. Fy1.1.

Wenn man nun Bild 2 betrachtet, sieht man den Heckrotor von oben.
Nun sieht man, dass die Kraft Fy1 u. fy1.1 nach ausen wirkt. Der Blattanlenkpunkt sowie Blatthinterkante wollen nach links und rechts weg.

Dies wird aber erst interessant, wenn mann das Blatt ausschlägen lässt und Bild 3 Betrachtet, Fy1 u. Fy1.1 wirken noch immer nach "links" und "rechts". da der Blatthalter aber auch der Heckrotornarbe festsitzt kann er nicht linear zur wikenden Kraft abhaun, sondern sucht sich auf der Kreisbahn den Punkt, bei dem er den größten Abstand zur Heckrotornarbe hat, welcher dann 0° wäre. Der Blatthalter hat somit immer den Drang sich zurück zu drehen und das Heckservo muss dagegen anstemmen.

Nun kommen die PMGs um 90° versetzt zum Anlenkarm zum Einsatz (siehe Bild 3 rechts).
Diese sind sobald das Blatt nicht mehr 0° aufweist auch von einer Kaft Fy2 betroffen und wollen dann dorthin, wo der Anlenkpunkt normalerweise bei 0° sitzt.


Somit hebt sich bei 45° und kleicher Kraft von Fy1 und Fy2 der Drang des Blatthalters sich zurück zu drehen auf.
Dies ist aber nur bei 45° der Fall, da mit zunehmendem Heckpitchwinkel die Kraft Fy1 sinkt und die Kraft Fy2 zunimmt.

Da wir am Heck aber etwa +-45° haben, wollen wir nicht, dass der Blatthalter am Endpunkt zu stehen kommt sondern etwa in der Mitte bei 22.5°, dann wäre das Servo am besten entlastet und der Kraftaufwand um zu 0 und 45° zu kommen wäre der gleiche.

Die Berechnung für das Gewcht wäre recht aufwändig, da es sehr Stark von Geometrie und Schwerpunkt des Blatthalters, Rotorblatt abhängt und auch Drehzahlaabhängt ist.
Hier ist der einfachste Weg das optimale Gewicht zu erfliegen, indem man mit verschiedenen Gewichten bei laufendem Heckrotor versucht von Hand das Heckgestänge zu bewegen, Das Gewicht, bei dem es sich am leichtesten Bewegen lässt ist das Optimalgewicht!

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Hoffe ich habs halbwegs verständlich weitergeben können, falls noch irgendwelche Fragen aufkommen sollten, dürft Ihr sie gerne stellen! :)
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Husi
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#2 Re: Funktionsweise von Propellermomentgewichten

Beitrag von Husi »

Moin Dennis,

ich finde es gut, das du dir die Mühe gemacht hast, das Thema mit Grafiken anschaulich zu machen.

1.)
Vielleicht überlegst du dir deine Kraft Fyz 1.1 noch einmal. Du nennst es "sowie der Blatthinterkante eine resultierende Kraft Fy1.1"...
Das Heckrotorblatt richtet sich so aus (Thema Vorlauf) das sein Schwerpunkt die Hebelarmlänge Null zu der Achse hat, die durch die Drehachse (Heckrotor-Antriebswelle) und der Heckrotor-Blattbefestigungsschraube geht.
Siehe auch den alten Post zum Thema "Rotorblätter Wuchten 1" und "Rotorblätter Wuchten 2".
Somit müsstes du auch eine Kraft für die Rotorblatt-Vorderkannte einführen, oder beide weg lassen, weil sie sich gegenseitig aufheben. (Wir ignorieren hier einmal Abweichungen durch das Schwenken der Heckrotorblätter.)

2.)
In Bild 2 gezeigt Kraft Fy1 soll ja die Projektion der Fzy1 sein, oder?
Zerlegst du sie ihn versch. Komponenten, dann solltest du die anderen Komponenten nicht einfach weglassen. (Auch wenn sie in der momentan untersuchten Situation keine Auswirkung hat.) Untersucht man z.B. die Kugellager der Heck-Blatthalter, erzeugen sie durchaus ein Moment, das die Lebensdauer dieser Kugellager beinflusst.
Außerdem hast du in dieser Betrachtung die aus der Schraubenmasse resultierenden Kraft und der Auflagerreaktion durch den Anlenk-Knochen vergessen.

3.)
In Bild 3 (mit PMG) darfst du nicht die Kräft gleichsetzen, sondern mußt die daraus resultieren Momente gleichsetzen. Denn der (von dir skizzierte) Fall, das die Kräfte entgegengesetzt gleich groß sind und den selben Hebelarm haben, wirst du in der Praxis wohl nicht haben. Das die Momente gleich groß werden schon viel eher...

Deine Formulierung: "da der Blatthalter aber auch der Heckrotornarbe festsitzt kann er nicht linear zur wikenden Kraft abhaun, sondern sucht sich auf der Kreisbahn den Punkt, bei dem er den größten Abstand zur Heckrotornarbe hat, welcher dann 0° wäre."
würde ich an deiner Stelle etwas technischer Ausdrücken (z.B. der wirkende Hebelarm eine Länge von Null hat...)

Ansonsten ist es sehr schön, das sich hier im Forum auch andere Gedanken zu den technischen Zusammenhängen machen. Weiter so!


Viele Grüße
Mirko
Bild Bild Bild Bild
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Dennis2581
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#3 Re: Funktionsweise von Propellermomentgewichten

Beitrag von Dennis2581 »

Hallo,

Natürlich hat die Blattvorderkante auch eine Masse, die Hinterkante war nur als Beispiel gemeint, um auszudrücken, dass auch das Heckblatt einen starken Einfluss hat. Die Blattkräfte teilen sich durch den SP des Blattes gleich auf, durch die Rotation schwenkt wie du bereits gesagt hast das Blatt aber, somit schiebt sich die Masse hin und her. Naja, hier wirds dann extrem dynamisch.. Vernachlässigen wir das einfach mal :D

Da ein Kugellager im Querschnitt auch nicht direkt auf der 0 Achse liegt, sonder dessen Masse links und rechts verteilt ist, ist klar. Da entstehen dann auch entsprechende "Biegekräfte" am Lager, welche es schneller verschleissen lassen.
Es ist schließlich jeder einzelne Punkt am Rotor von der Fliehkraft betroffen, nicht nur der Anlenkarm.


Bei Bild 3 haste recht, es müsste das resultierende Moment auf beiden Seiten gleich groß sein, die Kraft kann unterschiedlich stark wirken, kommt dann auf's entsprechende Gewicht sowie Hebelarm an :)
Der gezeigte Fall wäre natürlich der Idealfall, welche wie du gesagt hast wohl kaum in der Praxis möglich sein wird, aber man versucht so nah an diesen Punkt heranzukommen, wie nur möglich ;)


Hab den gesamten Text eher einfacher gehalten. Wenns zu technisch wird steig ich leider auch schon recht leicht aus, da ich durch die vielen (technisch richtigen) Umschreibungen schnell aus dem Konzept beim Mitdenken komm..

Ich wollts möglichst so machen, dass auch jemand mit wenig Bezug zur Physik und Technik leichter verstehen kann. Daher sind einige ausdrücke und Umschreibungen sicher nicht teechnsich richtig, da hast du recht! :lol:


Für mich war die ganze Sache immer ein großer schwarzer Fleck in meinem Kopf, der nun endlich beginnt Farbe anzunemhen :bounce:
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acanthurus
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#4 Re: Funktionsweise von Propellermomentgewichten

Beitrag von acanthurus »

Ich bau hier mal den Link zu einem Thread ein, bei dem das Thema schon mal von der Theorieseite her beleuchtet wurde.
Allerdingswaren wir seinerzeit etwas zu faul für Skizzen...
http://www.rchelifan.org/t-rex-600e-f ... 49292.html

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