gratis 3D te printen axiale single stage jet-drives project

[Unusual RC]

Gemengde gevoelens over de laatste test van gisteren.
Was best koud maar tussen de winderige dagen door was dit een rustig moment.
Nog steeds 5°C omgevingstemperatuur. Watertemperatuur iets daarboven.
Het waterpeil van mijn testvijver is lager dan normaal. Dit betekent dat het water de eerste paar meter 5 cm diep is. Duidelijk zichtbaar op deze foto van mijn oude GoPro

Gelukkig pakte ik mijn 30 jaar oude legerkisten, die nog steeds waterdicht zijn!
Ik heb een wijziging aangebracht t.o.v. de laatste testrun.

Links zie je de eerder gebruikte stator-schoepenring (A):

• LINKS: 7 bladen recht, Naca vleugelprofiel doorsnede gebogen. LE hoek 20° naar TE hoek 0°
• RECHTS: 7 bladen gebogen, doorsnede Naca vleugelprofiel gebogen. LE hoek 30° naar TE hoek 10°

De cijfers (feiten):

• topsnelheid 42,7 km/u. een te klein verschil om te zeggen dat deze langzamer is dan de vorige statorring
• Max. ampère: 90A, geen verschil
• RPM: geen verschil, max 16500

Wat was er anders?

• het klinkt anders (vergelijk bovenstaande video van vorige run met deze. Let wel, er vlogen drones op de achtergrond)
• het "reprimen" (de eigenschap om water aan te zuigen bij draaiende impeller, als eerder lucht is ingezogen) heel veel slechter, significant! Zie filmpje hieronder!
• De waterstraal zag er meer recht uit, zelfs een "rooster-tail" is zichtbaar op de video met een verticale trimhoek van 2° omhoog
• duidelijk zichtbaar: het uiteinde van de verticaal trimbare nozzle sleept met alle snelheden door het water. Dit zorgt zeker voor extra weerstand. Geen verschil met vorige run, maar beter zichtbaar waarschijnlijk omdat de waterstraal meer recht was dan uitwaaierend zoals bij de linker statorring het geval was.

Waarom geen volledige video met telemetrie?
Pech. Ik verwisselde een andere geheugenkaart in mijn oude GoPro. Ik heb 3 gelijke merk-, maat- en snelheidskaarten. Deze gaf SD ERR ... dus geen opname ben ik bang

Ik heb een korte film opgenomen met mijn mobiel. Toen kwam ik erachter dat ik vergeten was een plug er in te doen, dus er kwam water in de romp. Aangezien het gat boven de waterlijn ligt, kwam er gelukkig bijna niets binnen.

Ook goed zichtbaar in bovenstaande video, de LVC van de Swordfish 220A plus kwam er de hele tijd in. Dit is fout, aangezien ik volledige telemetrie gebruik waardoor ik zelfs de spanning van elke cel afzonderlijk in realtime kan zien!

Deze Esc is dus onbruikbaar geworden. Ik heb een 160A reserve Esc watergekoeld nog liggen. Helaas is deze twee keer zo groot, wat net niet in de romp past
Zelfs met de huidige Esc is het aansluiten van de batterij al een heel gedoe. En door de duw en trek handelingen die ik moet uitvoeren kan er een sensorkabel losraken. Ik heb bijvoorbeeld voor 80% van de run geen ampèremeting. Gelukkig werkte RPM dus ik kan het berekenen, maar toch is het vervelend

Ik kon volledige rakken varen (deze keer vertelde mijn telemetrie me hoe ver het model van me verwijderd was, meer dan 120 meter op een bepaald punt) om de rechtuitstabiliteit te zien.

Zodra ik de verticale trim in neutraal zette (0° of horizontaal) ging de Recoil overal heen, behalve in een rechte lijn. Onvoorspelbare besturing ook.
Zodra ik de verticale trim op 2° omhoog zette, was een "roosterrail" zichtbaar, en ze liep in een perfecte rechte lijn. Het sturen was voorspelbaar en zelfs scherp ook! Zie het filmpje.
Alles boven de 2° maakte dat ze ging hoppen (porpoising) en langzamer ging omdat de boeg te ver omhoog komt.
Alles met een negatieve hoek zorgde ervoor dat ze de aanzuiging verloor vanaf 2/3 gasstand.

Kortom, dit zou wel eens het einde kunnen zijn van de Recoil met deze pomp. Dat is jammer, want ik wil dat de vraag beantwoord wordt: waarom slechte priming in vergelijking met de vorige gebruikte statorring?
Zijn het de gebogen bladen of de hoek?
Makkelijke manier om erachter te komen: ik moet een LE 30° - TE 10° printen met rechte bladen. Zoals de Amerikaanse modelbouwer met wie ik deze jet ontwikkeld heb zei: nooit twee parameters tegelijk veranderen...
Vanwege de weerstand van de stuurnozzle zou ik graag een run willen doen met de rideplate die ik eerder gebruikte...

 

[Unusual RC]

Ik kon het toch niet laten om nog een poging te wagen met de Recoil.
Wind en regen domineren de voorspellingen voor de komende week en helaas ook de volgende...

Ik heb de motor en problematische Esc uit het model gehaald. Hiervoor heb ik de verticale trimservosteun moeten afbreken.
Dat krijg je met een veel te krappe romp. Is ook zo weer te herstellen met een tweetal drupjes CA.

Hier de 200A plus Swordfish, ontdaan van zijn krimpkous met de 4092 inrunner 1250kV er nog aan.
Ernaast de vervanger van 160A. Dat moet ruim voldoende zijn daar ik sinds de toepassing van een metalen impeller niet meer over de 120A ben gekomen.

Blijft nog het volgende probleem.
De 20° naar 0 ° stator schoepen met recht blad weer terug geplaatst.
In het een na laatste filmpje is aan het einde goed te zien dat de het model tijdens de statische test mee wil roteren in de richting van de motor/impeller.
Juist zou het model de andere kant op moeten hellen als het hellen door het motorkoppel zou ontstaan.
Conclusie, ws. is het de rotatie nog aanwezig in de waterstraal die het model doet rollen om zijn as.

Waarom vervolgens de hierboven afgebeelde stator schoepen ring niet werkt is mij een raadsel.
Met name het re-primen is zoveel slechter. Tijdens het varen merk je niet heel veel verschil, echter het model lijkt feller met de rechte stator schoepen.

De verklaring wil ik weten, en zal hier van het voorjaar ook wat CFD simulaties aan wijden. Hopelijk krijg ik daar het antwoord uit!

 

[Unusual RC]

Ik kon niet wachten tot het voorjaar!
heb een simpele simulatie gedaan gebaseerd op eerdere meetresultaten.
De inlaat is een rechte buis, de uitlaat idem, zonder stator vanen en reduceer.

Ik wilde weten bij 10 en 11 liter per seconde en 16500rpm hoe groot de draaiing "swirl" van het water is.

Zie hier het resultaat. Het water stroomt van rechts naar links.
Diameter impeller 45mm, spoed 40mm,
kanaaldiameter 46mm
As diameter 6mm
Naafdiameter 18mm

Overigens ontstaat deze draaiing ook bij een scheepschroef of propeller.
Echter zo'n beetje alle werktuigen en installaties om deze verloren bewegingsenergie terug te winnen leveren meer weerstand op dan dat ze aan efficiëntie opleveren.

Omdat een jet een deels gesloten systeem is zijn er meer mogelijkheden.
Nu kan de zoektocht beginnen naar het beste compromis.

En wederom wijst alles erop dat een mixed flow (centrifugaal en axiaal gecombineerd in een enkele pompwaaier) wellicht toch de beste optie is!

 

[Dim L]

I can' t say that I understood everything ... but it is an impressive work !

 

[Unusual RC]

I can' t say that I understood everything ... but it is an impressive work !

Thanks Dimitris!

I can make such a simulation too for an (RC) outboard or submerged ship propeller.
Basically each propeller or screw for moving gas or liquid creates a swirl: a helical rotation of the gas or liquid behind the propeller as a side effect of the movement in axial direction.

This swirl is also the reason (RC) aircraft from the top view have their single engine or motor in an angle to compensate for this swirl.
In case of 2 or 4 motors/engines, the propellers counter rotate to compensate this asymmetrical phenomenon .

Your RC speedboat with a neutral trimmed rudder/outboard will bend over to one side because of this behavior.
You might have noticed that maybe when you started this hobby.

Since a water-jet has the "propeller" inside a tube, this swirl can only move inside the system.
This swirl itself costs a lot of energy as well, which is a loss if the main goal is propulsion in a single direction.

So that is why a water-jet has a stator behind the impeller, to "bend" or deflect this swirl into the axial direction, so the energy can be returned for propulsion.
In my jet-drive, those are the rings with the vanes. Like a contra rotating propeller, except it does not turn, it is static!
Water (and gas) are fluid, so the bending itself by curved foils creates drag, thus consumes additional energy.
This energy is transferred as heat and lost.

There are some devices for large sea-going cargo vessels to return a part of this swirl-energy.
I have never have seen it on fast moving (planing) boats.
Probably because all systems for fast boats to win back this loss of energy cost more energy than they can return.

In order to make a water-jet a lot more efficient, I need to find a good compromise for this.
A compromise between winning back kinetic energy at the cost of adding drag.
At the end the equation should show a positive number
The bigger the number, the better!

 

[Tamiya1970]

Interessant zeg.[emoji1318][emoji1303]

 

[Unusual RC]

Zeker, en verdomd lastig dat CFD!
Er zit nl. weer een fout in.
En dit keer zijn de settings goed, maar lijkt er iets mis te zijn met de berekeningen zelf.

Als je goed kijkt zie je dat de kleur voor de impeller donkerblauw is.
Dat komt overeen met 0 m/s snelheid (zie legenda).
En dat terwijl er 10 liter water per seconde doorheen zou moeten stromen volgens de instellingen.
Vandaar mogelijk die vreemde situatie voor de impeller, waar het water naar binnen gaat.
Daar treedt nu een bijna vacuüm op.
Ben bezig uit te zoeken wat er mis is.
Echter het doet niets af aan het swirl effect.
Dat zal niet verder beïnvloed worden door aanpassing van de berekening.

 

[Unusual RC]

En dankzij een ander water-jet fan die het pad van de CFD simulaties al eerder ingeslagen was, kwam ik erachter dat de simulaties erg lastig zijn om goed in te stellen.
Hoewel grafisch al behoorlijk goed, kun je bijvoorbeeld niet zien welke kant de impeller opdraait. Dat moet nummerriek ingegeven worden.
En bleek dus op 2 plekken te kunnen, die tegengesteld stonden
Om fouten te voorkomen heb ik de foutieve afbeeldingen boven verwijdert!

Tevens zaten twee berekeningen elkaar dwars op een kwart van een millimeter.
Allemaal kunnen corrigeren, en hier het resultaat (wederom waarden uit eerdere tests verkregen gebruikt):

Situatie 1: 5000rpm en 3,5 liter/seconde:

Situatie 2: 16000rpm en 10,0 liter/seconde:

De "slangen" of "spaghetti" zijn waterdeeltjes die van rechts naar links worden bewogen door de impeller.
De kleuren staan voor een bepaalde stroomsnelheid in meter/seconde.
In de impeller de deeltjes tegen de wanden aangeslagen, ware het een centrifugaalpomp.
De deeltjes dicht bij de naaf doen weinig.

De draaiing is fors, en niet constant met het toerental. Hoe meer toeren, hoe groter de hoek wordt.
Kortom, ik kan nu betere statorschoepen gaan ontwerpen.
Wel moet ik een optimaal toerental kiezen, anders zouden ze variabele pitch moeten krijgen, hetgeen te complex wordt en niet robuust is uit te voeren.
In mijn geval het maximale toerental

Hier de huidige stator schoepen opgenomen in de simulatie (16000rpm en 10,0 liter/seconde, met 7 statorschoepen NACA airfoil van 20° naar 0°):

Uit bovenstaande simulatie zou je kunnen concluderen dat de stator zijn werk prima doet.
Echter dit is nog zonder het compressie gedeelte, het belangrijkste component van een waterjet.

In werkelijkheid heb ik kunnen vaststellen dat de draaiing nog steeds een rol speelt bij volgas.
Ik heb nog flink wat onderzoekswerk te doen!

 

[Unusual RC]

En met behulp van de eerste simulaties de exacte hoeken kunnen bepalen op 7 plekken in de laminaire waterstroom.
Zie het als spekkoek: elk laagje is een laag water wat met een andere snelheid en richting stroomt.
Tussen naaf en wand heb ik 7 punten geselecteerd, en die hoeken waarmee het water de impeller verlaat in CAD gezet.
Zodoende kan ik een "ideaal" schoepontwerp maken.
Dit zou er dan zo uitzien (geschikt gemaakt voor 3D printen), vanuit de wateruitlaat naar binnen gekeken. De impeller draait hier achter de ring.

Hier de CFD simulatie toegevoegd aan CAD om de 7 laaghoogte te kunnen bepalen. Ook in dit model de plot van de hoeken, hier niet zichtbaar.

 

[Unusual RC]

Vandaag heb ik de Hifei Swordfish 220A Esc losgesoldeerd van de motor.
Ik had nog een Alien Power Seal 160A Esc. liggen, die ik eraan heb gesoldeerd.
Had Castle 8.5mm bullits om tussen motor en Esc te monteren, maar ik blijf van de oude "borstel" stempel: omwille van efficiency de Esc direct aan de motor solderen is het devies

Heb de oorzaak gevonden waarom af en toe the stroomsterkte meting wegviel.
Het sensorsnoer is gebroken. Dit is het directe gevolg van de zeer beperkte binnenruimte in de Recoil.
Omdat de stroomsterkte sensor direct om de + draad van de Esc zit, krijgt deze het te voortduren tijdens het aan en loskoppelen van de accu.

De Esc. doet het op mijn werkbank!
19000 toeren onbelast met 2A stroomgebruik op 15V.
Alleen is de draairichting verkeerd. In tegenstelling tot de Swordfish kun je van deze Esc. softwarematig de draairichting aanpassen.
Dat ga ik doen. Omdat er destijds geen programmeerkaart beschikbaar was, moet ik het op de ouderwetse piepjes met zender methode oplossen.

 

[Dim L]

Thanks Dimitris!

I can make such a simulation too for an (RC) outboard or submerged ship propeller.
Basically each propeller or screw for moving gas or liquid creates a swirl: a helical rotation of the gas or liquid behind the propeller as a side effect of the movement in axial direction.

This swirl is also the reason (RC) aircraft from the top view have their single engine or motor in an angle to compensate for this swirl.
In case of 2 or 4 motors/engines, the propellers counter rotate to compensate this asymmetrical phenomenon .

Your RC speedboat with a neutral trimmed rudder/outboard will bend over to one side because of this behavior.
You might have noticed that maybe when you started this hobby.

Since a water-jet has the "propeller" inside a tube, this swirl can only move inside the system.
This swirl itself costs a lot of energy as well, which is a loss if the main goal is propulsion in a single direction.

So that is why a water-jet has a stator behind the impeller, to "bend" or deflect this swirl into the axial direction, so the energy can be returned for propulsion.
In my jet-drive, those are the rings with the vanes. Like a contra rotating propeller, except it does not turn, it is static!
Water (and gas) are fluid, so the bending itself by curved foils creates drag, thus consumes additional energy.
This energy is transferred as heat and lost.

There are some devices for large sea-going cargo vessels to return a part of this swirl-energy.
I have never have seen it on fast moving (planing) boats.
Probably because all systems for fast boats to win back this loss of energy cost more energy than they can return.

In order to make a water-jet a lot more efficient, I need to find a good compromise for this.
A compromise between winning back kinetic energy at the cost of adding drag.
At the end the equation should show a positive number
The bigger the number, the better!

Thank you so much Michael. That is a thorough explanation and very interesting topic.

 

[Unusual RC]

Inmiddels alweer wat verder gekomen.
Twee testvaarten kunnen doen met de nieuwe Esc.
Bleek dat de timing op "auto" ik maar tot 90A maximaal kwam, inclusief wat RPM minder.
Ook de top bleef ietwat steken.

Vervolgens timing op 2 tot 4 polig gezet, en nu weer de ouderwetse prestaties.

Met de ride-plate erop kan ik de verticale trim in 11° maximaal omhoog trimmen, waarna het model een straal achter zich krijgt wat er erg leuk uitziet.
Compleet functieloos, maar wel leuk

Duidelijk ook dat de boot onder een trimhoek van de nozzle van 5° of minder gewoonweg oncontroleerbaar wordt boven de 25km/u.
Sterker nog, het model schiet regelmatig geheel onder water in een bocht.
Aan de boeg te zien ook de bodem (2m diep) in het midden van de plas bereikt, zo zwart als de nacht.

Een filmpje volgt binnenkort, beide sessies van een minuut of 8 zijn te saai.

Helaas zijn de lipo's weer in onbalans gegaan van 0,5V per stuk.
Nieuw topic over geopend:

https://www.modelbouwforum.nl/threa...r-maximaal-150a-continue.281329/#post-4235588

Binnenkort wellicht nog 1x de recoil, of ik begin aan de nieuwe romp (de oranje)

 

[Unusual RC]

Kan de tijd niet vinden om de films te bewerken en een korte versie te maken.
Hier zijn beide volledige sessies.

De bestaande 4S 8000mAh zippy lipo's, nieuwe 160A Seal Esc, 7 statorschroepen en het D31,5 mm jet-uitlaat met verticale trim en rijplaat met kleine 5 mm vinnen over de volledige lengte.

In de eerste film stond de Esc-timing op automatisch, wat niet zo goed werkte.
Kwam niet tot 40kmh.
Het energieverbruik bleef lager dan bij de Hifei Swordfish 220A.

De volgende run zette ik de timing op stand 1 (op 2-4 polige inrunner), en dat bracht stroomverbruik terug naar 110A.

Ik heb Ampèreverbruik in de grafiek rechtsboven veranderd in totaal verbruikte vermogen (Watt). Ampère is nog steeds realtime te zien in de rechterbenedenhoek, evenals spanning, stuurhoek (15 ° naar elke kant) in procent en verticale trim in graden (+ en - 11°).

De boot heeft met de rijplaat +5° trim nodig om goed te kunnen varen en sturen.
Zonder rijplaat 5 tot 6 ° verticale trim leek het ook goed in de marge te zijn.

Dankzij de rijplaat trim je probleemloos tot +11°.
Het geeft een mooie "rooster-tail"!

Vanaf +5° wordt de besturing niet verder verbeterd: eindelijk zeer nauwkeurig, voorspelbaar en korte radii zijn volgas mogelijk. Alleen vanuit stilstand zal de boot uit het water schieten.
Een groot verschil vergeleken zonder deze rijplaat!

Als de boot verticaal neutraal (0°) getrimd is, gaat hij niet goed rechtuit. Het stuurgedrag wordt agressief en onvoorspelbaar.

In de eerste film duikt de boot hierdoor zelfs een paar keer geheel onder water. Ze raakte zelfs één keer de bodem van de vijver (2m diep), waardoor de neus helemaal zwart werd!

De tweede run was op de vijver waar ik eerder een vol de betonnen kant was ingeklapt.
Maar nu stuurt het model als op rails, zoals ik het in eerste instantie wilde.

Het model lekt nog steeds veel water via de stuurstang en de impeller-as.
Ik weet nog steeds niet waarom, de oliekeerring was een paar runs geleden gloednieuw. Maar het is nooit gestopt met lekken.
Omdat ik wil dat mijn romp van binnen droog blijft, wil ik dit echt oplossen in de volgende iteratie van het ontwerp.

Ik maak misschien nog een laatste vaart zonder de rijplaat, gewoon om te zien of het verlies van 3 km/u wordt veroorzaakt door deze plaat, of is het de nieuwe Esc?

 

[Unusual RC]

Het einde voor dit model nadert!

Een apart experiment gedaan, wat ik niet heb onderzocht in CFD vanwege de complexiteit.
Om een jetboat net wat meer acceleratie alsook eindsnelheid te geven doen sommige mensen ringen in de stuurbuis, waardoor deze aan het einde in diameter iets kleiner wordt.
Niets komt vanzelf, dus het zou logisch zijn als het iets meer vermogen gaat kosten, of juist meer weerstand gaat opleveren.

De diameter van de uitgang van de waterstraal is 31,5mm (hieronder links in rood gekliederd).
De diameter van de uitgang van de stuurbuis heb ik daarom 30,0mm gemaakt (hieronder links met rood gekliederd).

Lijkt op zich weinig verschil zo op het oog, echter dat was het in de praktijk wel!
Vier dingen vielen hierbij op:

1. 3km/uur meer eindsnelheid
2. slechts 5 ampère meer verbruik bij volgas, hoewel het zeer lastig te meten valt (te klein verschil eigenlijk, rpm lijkt zelfs hoger af en toe)
3. stuurgedrag is significant "strakker", loopt nu op rails zoals bij een snelle boot met roer
4. het geluid van de impeller klinkt anders, alsof het meer gedempt is. Hoorbaar bij het vergelijken van de laatste twee video's.

Tevens twee filmpjes gemaakt van de zog. "hole-shot": vanuit stilstand volgas wegtrekken!
Eerst de werkelijke snelheid, daarna factor 10 vertraagd.
Als je goed kijkt - met name bij het zijaanzicht -dan zie je de individuele "impellerbladslagen" terug in de waterstroom vanuit de jet:

Duidelijk in onderstaande video te zien is dat de boot stukken beter vaart waaronder goed luistert naar het "roer"! Tevens is te zien dat wanneer de verticale trim op 0° staat de boot niet in een rechte lijn wil lopen (vanaf 2:10 t/m 2:20 min). Duidelijk is dan een S-patroon waarneembaar terwijl de stuurstick niet aangeraakt wordt.

Dit ligt hetgeen Lex Verkuijl al eens geopperd heeft echt aan de diepe V-romp alsook de driehoek die uitgezaagd is om de jet in te kunnen bouwen. Bij hogere snelheden loopt hij op deze V vlak voor het inlaatkanaal. De boot flink omhoog trimmen helpt dan enorm zo blijkt nu.

Helaas is er slecht nieuws gekomen uit Duitsland, SimScale, de cloud based CFD simulatie software die ik gebruik is gratis voor hobbyisten.
Maar vanaf 19 April a.s. is dat afgelopen. Daarna mag je nog 10 simulaties doen waarbij de numerieke data beschikbaar is.
Daarna wordt die op de een of andere manier niet meer getoond, hetgeen de simulaties compleet onbruikbaar maakt. De kleuren worden immers bepaald door de laagste en de hoogst gemeten waarde. Of dat nu 1,0 *10^-6 is of 1,0 *10^6, niemand kan dat zien of weten

Ze doen geen aanbod om tegen een vergoeding verder te kunnen gaan, maar ik zal informeren wat er nog mogelijk is. Maar het lijkt einde verhaal helaas.
Alternatieven zijn er wel, echter die moet ik dan weer eigen maken. En dat is echt niet eenvoudig met stromingsleer simulaties.
En dit was juist een van de beste in zijn soort wat betreft de gebruikers interface! Tevens een fantastische Wiki en help pagina. Zelfs vele officiële youtube filmpjes

Op de valreep nog wel een aantal impeller ontwerpen kunnen simuleren, alsook de vorm van het reduceer na de stator bladen (trechter). Dat maakt wel veel uit wat weerstand betreft.

Het beste impeller ontwerp is ook het ontwerp waarmee PWC's (Personal Water Craft, of jetski's in de volksmond wat een verkeerde benaming is....) zonder aanpassingen aan de motor iets harder kunnen gaan.

Een zogenaamde "progressive pitch impeller".
Hier is de bladspoed niet constant, maar progressief.

Omdat de oppervlakte van de doorsnede aan het begin (lichtblauw) van de impeller groter is dan aan het eind (groen), kan deze dus een grotere hap water aan.
Naarmate de impellernaaf breder wordt neemt de spoed dan toe om de oppervlakte van de doorsnede te compenseren.

Dit levert dus een voordeel op omdat de waterstroom in het inlaat kanaal niet de in het bovenste plaatje afgebeelde vernauwing eerst moet overwinnen om bij de impellerbladen te komen.

Ten slotte heb ik de lipo's dit maal een uur na het volladen in het metalen laadblik gelegd met hierin een kruik. Dit om de lipos voor te verwarmen. Tevens heb ik ze in isolerend plastic zakjes gedaan in de boot. Ze waren handwarm, ongeveer 30°C toen ik ging varen. Dit maal geen onbalans aan het einde van de vaarsessie. En dat terwijl de 115A meerdere malen voor tientallen secondes lang is aangetikt!

Hier moet ik wat op gaan verzinnen!

Voor nu het vernieuwde inlaatkanaalontwerp afronden, en dan printen en inbouwen in de nieuwe romp. Dit keer in tweevoud!

 

[Dim L]

Wow indeed Michael the boat sails much better now!! Especially at the close turns... Impressive how such a small difference in the diameter of the steerer (Google translation) changed its behavior so drastically...

 

[Unusual RC]

Wow indeed Michael the boat sails much better now!! Especially at the close turns... Impressive how such a small difference in the diameter of the steerer (Google translation) changed its behavior so drastically...

I am still flabbergasted myself why such a small difference works so well!
The only lead I have is that a lot of real-scale jet-boats like those magnificent jet-sprints feature such a smaller diameter steering nozzle.
Also the extra performance is hard to explain from a physics point of view.
I must have something to do with drag reduction.
That is the difficult issue with Fluid Dynamics, often it is counter intuitive!

Indeed amazing to see that a boat can steer so precisely and in very tight radii without any fin or rudder dragging/cutting through the water!

 

[Unusual RC]

Helaas niets meer kunnen doen aan RC in de vakantie.
Druk bezig met het modelleren in 3D van de opvolger van deze 45mm jet.

Tevens heb ik besloten om een 40 of 35mm versie hiervan af te leiden.
Ben er nog niet uit welke maat precies.

Met een gelijk motorvermogen en toerental is met een kleinere diameter waterjet theoretisch meer snelheid te bereiken, hetgeen ook altijd mijn wens is geweest.
De 45mm waterjet is geschikt voor grote en zware modellen. Deze heeft geen enkele moeite om de 66cm lange en 2,6kg zware Proboat Recoil romp voort te duwen.
Helaas kan ik de acceleratie niet meten, maar de 0 naar 46km/u sprint is amper waarneembaar.

Ik was van plan naar een collega modelbouwer alvast wat onderdelen te sturen welke op zijn uit China afkomstige waterjet zouden passen.
Tijdens het demonteren kwam ik erachter dat een van de statorschoepen was weggeslagen.
Geen idee of dit tijdens de laatste sessie is gebeurd, of al een aantal sessies geleden. Dat gat was niet zichtbaar vanuit de uitstroomopening.

Derhalve besloten de Recoil nog aan een test te onderwerpen.
- Een nieuw type doorsnede schoep (meer NACA airfoil, stijver en steviger dan de vorige iteratie)
- een nieuw ontwerp "afloop" kegel of conus

Na de naaf van de impeller komt de waterstroom te schoepen van de stator tegen, welke de door de impeller veroorzaakte draaiing van de waterkolom moet "rechtbuigen". Hierna komt de waterstroom in een vernauwing, het reduceer, terecht waardoor de druk afneemt en de stroomsnelheid toeneemt.
Aan het einde van de naaf zit een kegel die minder weerstand moet bieden voor het langsstromende water.
Vanuit eerdere CFD simulaties kwam naar voren dat een groter, langer model een meer uniforme uitstroomsnelheid zou opleveren, alsook een marginaal hogere totale uitstroomsnelheid. Waterdeeltjes stromen helaas niet allemaal even snel alsook in dezelfde richting. Fluid Dynamics blijft een zeer lastige tak van de natuurkunde.

Helaas heb ik de behuizing van de tafel laten vallen, waardoor er een breuk is ontstaan.
Eerst proberen te lijmen met epoxy, wat zeer snel weer brak.

Vervolgens met een Dremel de breuklijnen afgeschuind alsook het einde van de breuk ontlast.
Vervolgens volgegoten met Epoxy. Niet mooi, wel doeltreffend voor een laatste test.

Binnenkort monteren en wat "3D printbramen" verwijderen met 400 grid schuurpapier.

 

[Unusual RC]

Vorder gestaag met de ontwikkeling van de nieuwe versie van deze aandrijving.

Om meer prestaties te krijgen wat topsnelheid betreft verander ik de diameter van 45mm naar 40mm voor de impeller.
Hierdoor kan ik met hetzelfde vermogen een hogere waterstraalsnelheid krijgen bij minder debiet (de hoeveelheid water in liters die per seconde uit de pomp komen).
Debiet zorgt voor acceleratie en vooral kracht (groter, zwaarder model).
De uitstroomsnelheid voor topsnelheid (lichter model).

Inmiddels twee statorhuizen met 3D bestuurbare stuurnozzles gemaakt voor Denis uit België.
Hij heeft 40mm Aliexpress jets in twee modellen zitten, waarvan de stators niet goed zijn.
Deze passen er zo op, dus benieuwd wat dat gaat brengen!

Voor het eerst in PLA (mat wit) geprint naast PETG (donkergrijs glans).
Dit materiaal - zoals verwacht - print veel makkelijker.
Echter dit Colorfabb PHA-PLA print niet zo makkelijk op mijn Prusa als Prusament PLA.
Er zijn inmiddels standaard profielen aanwezig voor dit specifieke filament. Maar het print gewoon niet heel goed. Ik wil geen tweede hobby van 3D printen maken, dus heel veel zin in het spelen met de instellingen heb ik niet. Zal het toch moeten om deze rol op te gaan maken

Sterk zijn de modellen zeker, zelfs stijver als de PETG versie.
De oppervlaktestructuur is groffer (ribbels) in vergelijk met Prusament PLA wat ik eerder gebruikt heb.
Gelukkig is het prima te schuren met korrel 150 tot 400.

Blijft de vraag in hoeverre de hygroscopische eigenschappen van PLA effect gaan hebben.
Dat was de initiële reden om voor PETG te kiezen.
Ook wanneer ik gaten boor in materiaal is PETG probleemloos, PLA gaat direct smelten.

Hopelijk volgende week de nieuwe stator eind conus testen, of dat een meetbaar effect heeft (zie vorige post voor uitleg en foto).Volgens mijn CFD simulaties zou dat merkbaar moeten zijn.

 

[Unusual RC]

49km/u op de GPS geklokt bij vrijwel gelijkblijvend vermogen!
De nieuwe eindconus in het statorhuis zorgt dus voor weer een kleine verbetering van de efficiëntie van deze kleine 3D geprinte waterjet!

De FrSky GPS V2 is een draak van een sensor!
Maar de metingen die hij geeft kloppen wel binnen de toleranties.
Echter als je naar mijn laatste opnames kijkt zie je dat richtingsveranderingen teveel van het goede zijn voor deze sensor. Het klopt gewoon niet met het vaarbeeld.

Afijn, de snelheden kloppen, en langdurig 45 to 46km/u ben ik blij mee.
Mijn doel was om op 4S 8000mAh en rond de 1.6kW aan vermogen de 50km/u aan te tikken.

Als ik met dit model door zou gaan, dan heb ik inmiddels het vertrouwen dat dit ook wel zou gaan lukken.
Er zijn nog wat zaken die verbetert kunnen worden waaronder de kiel van de Recoil, al eerder besproken en o.a. aangegeven door Lex Verkuijl.

Maar dat ga ik niet doen.
Het is klaar met dit model en deze aandrijving.

Binnenkort ga ik de vernieuwde versie 3D printen, en dan in maat Ø40mm i.p.v. de huidige Ø45mm.

Die 50km/u is haalbaar, en inmiddels weet ik harder ook op 4S in die romp.
Dan had de aandrijving een diameter moeten hebben tussen 30 tot 35mm bij gelijkblijvende aandrijving!
Nu is het een snelle sleepboot. Met een kleinere diameter jet werkelijk snel.
Echter een gegeven is wel dat het nooit zo snel gaat zijn als met gelijke aandrijving en de juiste propeller eronder.

Wellicht dat die kleine versie er ook nog wel gaat komen.

Ik stap nu over naar een groter, ruimer model en zal de Ø40mm gaan testen op4S 8000mAh & 6S 6900mAh!

Voor nu de zaag in de Recoil!
Wil de jet eruit halen voor inspectie.
Mijn doel is ooit om in zee te gaan varen.
Daar kan ik geen lekkages door de impeller as voor gebruiken, hetgeen het gehele huwelijk tussen deze jet en boot het geval is geweest!

Eens kijken of ik de oorzaak kan vinden.

 

[Unusual RC]

En hij is eruit!
Het inlaatkanaal is in prima conditie. Ik kan niets zien waarom het zo lekt. Verder onderzoek is nodig.