Vermogen brushless

Lees alweer een hoop wijze woorden.
Blijft lastige materie. Maar 61 cm is een compact bootje. Gelukkig maar.
Maar het is nimmer een sluitend antwoord in twee woorden. “Doe dit”…

[essay]
Mijn bouwproject, waarvan het oorspronkelijk schip op 3 motoren voer, had 1750 PK aan boord.
Lengte krap een meter. Na wat jongleren met formules, kwam ik uit op een totaal vermogen van 16,5 Watt inclusief frictie verlies, kost Ampères, op de drie schroefassen.
Dan zou de romp ook 100% schaal moeten wezen, maar dat is niet het geval, in casu eigenlijk een versierde bad-eend met wat schaalgedoe.
Zal die afwijking in de romp om meer vermogen moeten vragen, maar veel is het niet op deze schaalgrootte.
En... met wat verder rekenen, met 7,8 km/h moeten varen.

De toerentallen vielen ook nog best mee in de theorie, slordige 2400 rpm zou het moeten halen.
Wel op speed-props. En alle slip meegerekend.

Wel... met de huidige aandrijving... en volle frisse accu haal ik net 4.100 rpm. Met de piek uit de accu, 3.800 rpm.
Aan de assen optisch gemeten, met een optische toerentalmeter, onbelast door water, noch de BTW, en trekt het 1.0 Ampère
Realiseer ik me - met die toerentallen aflezend - dat dat model veel te hard gaat varen.
Die brushless moeten en zullen dat rpm leveren, geduldig gelijk met mijn accuboor.
En met de vermogens-cappaciteit van de accu kan je zowaar een lasrups trekken.
Aan ingebouwde constructietechnische grappenmakerij, verdorie ook nog eens hangmat-afmattend lang kan varen.
Als spierpijn van de geeuwende kaak!

Een snel schip, een halfglijder, mag in model best wel wat oversnelheid hebben.
'De dikte van de vacuüm getrokken duim der ideeën', dicteert dan 25%. Wel dat zit ruimschoots in het model.
Maar Pompebled's MAS bijhouden? Nee, dat niet.
En in lange duur vaart? Daar zal het model het goed genoeg doen.
Brutus's Pok-pok-boot is de vaarduur slechts afhankelijk van de zender en de ontvanger accu.
Aan de verstookte benzine zal het niet liggen.

Die 25% oversnelheid voor een model is een norm uit het verre verleden...
en mooie vaardagen in de jaren +1970 in het Haagse, ik als jongeling me stond te vergapen aan het moois.
Mijn bootje nog steeds niet afgebouwd was!
[/essay]


1 -----------------------

Aan de slag?
Zou eerst eens het model uitdiepen, om welke modelserie Chris-Craft het handeld.
De ene is immers niet de andere.

Over Cris-Craft is veel te vinden. Kent een enorme aanhang fans, en zijn geliefde restauratie objecten.
Zeker de vroege series! De grotere jachten zeegaand.

Motoren (2x een V8) vaak zo rond de 150 HP en over grootte van de props nog niet zoveel kunnen vinden.
Maar met dieper zoeken, komt dat belangrijke deel van de bodem wel boven water.
Via specificatie, of relateren aan foto's zou je een hoop kunnen ontlenen.
Trof ik dat zekere jachten, al naar gelang vermogen 15 tot 20 knoop liepen. Rappe schuiten destijds?

Is het zaak om uit te vinden welke schaal het model heeft.
Nadat je de 1:1 tegenhanger heb aangetroffen.


2 -----------------------

Met de grootte van de originele props bekend - ik vermoed in schaal uitmondend in 30 of 35 mm - kun je dan aan de slag gaan.
Waarbij je rekening houdend met de gestelde 20-30% slipfactor, ofwel waterweerstandswaarden,
inefficiëntie van de modelprop, een schatting kunt gaan maken voor de gewenste snelheid.

Keuze in modelprops is niet riant. Is het al snel Raboesch, of The Prop-Shop UK...
maar deze laatste juweeltjes komen wel voor een prijs.

Met de Raboesch is het prima toeven voor een model.

Diameter en spoedgetal zijn belangrijk. Even na te zoeken, maar meen 1,1 tot 1,2 x de diameter van de schroef.
Spoed bepaald de afstand die die de schroef per rotatie aflegt door vaste stof.
Maar water is geen vaste stof, zou water geen water wezen!

Maar weet op toeren wel degelijk water te verzetten, met verlies van afstand op iedere omwenteling.
Dus een onderdeel van de aangenomen slip waarde.
Waterweerstand (constant tegen een berg opvaren) en het water dat achter het schip langs trekt, turbulent,
zit dat water ook nog eens te sjorren aan de achterkant, 'drag'...
Moet allemaal overwonnen worden.


3 -----------------------

De afstand die de schroef aflegt, kan men berekenen, via de spoed.
Daarmee naar afstand per tijdseenheid, per minuut, naar km per uur.
Toeren van een motor worden uitgedrukt in toeren per minuut. Hebbes! Iets!

Stel de motor draait 1.000 toeren per minuut, zal de spoed in die ene minuut een zekere afstand overbruggen:
Gesteld: de schroef heeft een diameter van 50 mm, de spoed is 1,5 x de diameter (zo wordt de spoed uitgedrukt),
dan geeft deze schroef een omwentelingsafstand van 75 mm in de ruimte (draait de motor 1 omwenteling).
Draait deze 1.000 toeren, en dat per minuut, dan zal de afstand 75.000 mm zijn in die minuut.
Ofwel 75 meter per minuut, geeft 0,076 km per minuut.
Er zitten 60 minuten in 1 uur. 60 x 0,075 km geeft dan een snelheid van 4,5 km per uur, door vaste stof.
Die snelheid kan je met 20%-30% verminderen.

20% wordt veelal gesteld, maar vaak is het eerder 30% slip.
Versleutel je in je spoed de verwachte slip, stel die 30%,
Dan blijft er van die spoed nog maar 10,5 over.

En stel, die 4,5 km/h is je schaalsnelheid, en die wil je halen,
dan zullen de toeren per minuut moeten worden opgehoogd, en is weer terug te rekenen hoeveel dat is.

Dicteert de maat van de schroef het model (in benodigd vermogen),
dan zal je daarmee moeten doen, en binnen de limieten van de propeller.
1 toerentalwaarde waarbij de prop ineffectief wordt, damp gaat slaan,
2 toerental waarop de de prop desintegreert, die draait dan eigenlijk al in een dampbel,
Deze maximum waarde wordt door de fabrikant veelal wel aangegeven.
3 Niet onbelangrijk om te weten, bij lage toeren is een prop eveneens ineffectief.

Bij speedprops sterk aanwezig, beetje afhankelijk van de grootte tot het model. Af ±1.000 toeren... gebeurt er pas wat.
Een prop van Ø 46 mm en 1.6 x de diameter spoed, stapvoets laten draaien is dan eigenlijk nutteloos.
Hoeft geen eis te wezen aan een model, daar een brushless stapvoets te laten draaien is ook al een lastige. (Een borstelmotor is daarin heel wat beter.)

4 -----------------------

Motor?
De keuze van de motoren te kiezen op een zo laag mogelijke aanloopstroom bij vrijloop.
En een zo laag mogelijk Kv, want een speedboot is niet de bedoeling.
Maar kleine motoren betekend altijd een hoger Kv. Botst allemaal.

En nog een factor. De minimale hoeveelheid stroom, Ampère, die de motor trekt om überhaupt rond te kunnen draaien, en af een zekere spanning in volts.

Om een motor onbelast te laten draaien, vraagt dus al vermogen. Ampère.
Dat moet uit de accureserve worden gehaald + het deel aan Ampères dat werkelijk het model vaart gaat geven.
De motor hangt bij nullast stroom nog in een hangmat - als met een ranja en een rietje - en hoeft deze niets te doen, behalve feestvieren op een vat dat accu heet.

Die aanloopstroom. 'Leerlaufstrom', wordt uitgedrukt in Ampères bij een zeker voltage.
Ga je die motor remmen op de as, zullen de Ampères omhoog gaan. Hij moet immers aan de bak.
Er wordt vermogen gevraag van de motor. (is al benoemd geweest in de voorgaande stukken)


5 -----------------------

Een voorbeeld...
Aanloopstroom van een Monoperm super is rond de 0,2A.
De brushless motoren ik in de boot heb geprikt 0,9A, fors hoger.
Maar had deze brushlesness in de reserve. Dus ingezet.
Maar zijn deze moderne motoren ontstellend veel krachtiger (Watts) dan de Monoperm, en worden in het model maar laag belast.

De Monoperm kan maximaal 8 Watt leveren, mag maximaal 3A Ampère trekken.
Is eigenlijk al voldoende om mijn model met 3 stuks ingebouwd, de benodigde 16,5 Watt te leveren om met 7,8 km/u te kunnen varen.
Per motor is dat 5,5 Watt, valt netjes binnen de 8 Watt limiet van de motor.

Nu zit er wel een reductiekast op. Staat een 6V Monoperm op 12V overspannig,
maar dat kan de motor hebben. Totaal in z'n element mee.
Toert weliswaar hoger in toeren, maar het Wattage is keurig binnen de uiterste grens van 8 Watt.
En loopt de motor in een zuiniger optimum.

Blokkeren moet je niet doen, dan brand hij door, onmiddellijk de Watt grens overschreden.
Met een zekering er tussen Regelaar en motor af te vangen.

Met de gemeten hoge toeren zit ik boven het berekende astoerental, 2.400 rpm,
en zit er wel een stukje oversnelheid voor het model in.
Zal het astoerental onder belasting een fractie zakken.
Pas in het water zal blijken of al die schattingen wel klopten.
En kan ik besluiten, de reductie aan te passen, van 3:1 naar 4:1, omdat het model te hard vaart.
Stroomverbruik zal bij 4:1 afnemen. Of ik moet zakken in de spanning om toeren te minderen.

Gemonteerd aan de Ø 4mm as, 2x kogelgelagerd, met oliekeringen afgedopt, zit het in lijn opgesteld op 1A stroom.
Heb ik nog 2A over voor de schroef om door het water te ploegen.

Een brushless, op planetair. Zuiniger, behalve dat de 0-last wat hoger is,
haal ik de winst in de maximum toeren er wel weer uit. Heeft een oververschot aan Watt-reserve.
Een schroefas heeft altijd weerstand, zo ook kost de planetair 5% aan energie.
De as weerstand loopt min of meer proportioneel met het toerental op. Uit te drukken in Ampère.
Dat zie je in het metertje terug. Geeft even een indruk... Totaal echter 1 Ampère in de vrijloop.




Hele aanvulling, maar de informatie in de draad maar eens rustig nalezen.
Zoeken naar scheeps info van het 1:1 schip.

Hier nog wat meer geparkeerde info... begin maar bij p2... en zie wat er in de foto's aan metingen is genoteerd. De Mabuchi 400 motor, op een gearbox, of de Monoperm zullen het scheepje keurig doen varen... op Ø 30 - 45mm propellers... En staan de metingen van de Monoperm beschreven. Overzichtelijke astoerentallen... ook wat waard...
https://www.modelbouwforum.nl/threa...stauratie-van-een-theodor-heuss.268191/page-3

Gr Bas

 

Topverhaal Bas, dank ook hiervoor.
Dit zijn wel de dingen waarnaar ik zoek was, waarmee ik wat kan gaan onderzoeken, waardoor de techniek erachter duidelijker is geworden. Hier kan ik mee verder.
En ik ga inderdaad op zoek naar de originele boot / info daarvan. Kijke wat daarin heeft gezeten. (ik maak op dit moment deze kit van Dumas https://www.dumasproducts.com/?product=1938-chris-craft-16-painted-racer-kit-1263)

Nogmaals dank (allen)
Diederik

 

Hallo Diederik,

Ik neem aan dat je deze bouwbeschrijving inmiddels al had gevonden?
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2066133-Dumas-1938-Chris-Craft-16-Painted-Racer
Pat is een zeer ervaren bouwer en de aanpassingen die hij maakt, zou ik zeker overnemen.

Iets anders is de meegeleverde(?) schroefaskoker en koppeling; zonder ervaring in het inbouwen, wil het 100% uitlijnen (en dus een geruisloze aandrijving) nog wel eens tegenvallen.
Als je voor de borstelloze buitenloper aandrijving gaat (de Suppo 2820 1000Kv op 3S), zou je ook een schroefas met motorflens en deze motor kunnen overwegen:
https://nl.aliexpress.com/i/4000385417810.html?gatewayAdapt=glo2nld

Een schroefaskoker met motorflens zorgt voor een perfecte uitlijning en loopt bijzonder stil, bijvoorbeeld:
https://www.schiffsmodelle-shop.de/...re/18959-compact-wellenanlage-600/190-m4.html
Voordeel van een 4 mm schroefas, is het feit, dat je schroeven met standaard M4 schroefdraad kunt gebruiken.

Groeten, Jan.

 

Ter verduidelijking een paar foto's met hoe e.e.a. er uit zou kunnen komen te zien.
De tekening is van een CC1930, maar het principe is gelijk.

De as op tekening:

En de vervanger met motorflens voor een perfecte uitlijning:


Groeten, Jan.

 

Pokkebootje heeft een verstelbare schroef, met een "onbepaalbare slip" want de bladen zijn vlak in plaats van getordeerd en geprofileerd...
En ik kan varend het vermogen niet bepalen.

 

Elektro is via telemetrie wel het een en ander te meten. in mijn FL8 heb ik op 1 as een toerental sensor geplaatst, kan ik over beide motoren het totaal amperage meten, en de accuspanning.
Door het model statisch te meten op vol vermogen, kon ik via een vis waag de trekkracht meten en het stroomverbruik, dat statisch piekt, maar in de vaart aanzienlijk mindert.
Een bocht en een golf kosten ook vermogen, dat kun je dan eveneens aflezen.

Uitkomst is 12 kmh, via GPS sensor, en 6,7A Ampere aan stoom, aan de accu. Accu is 10A uit 4 ijzerfosfaat cellen. Accuus zijn nu wel oud aan het worden. Maar er zit nog zeker capaciteit in voor 1 uur volgas varen.
Regel je terug, naar knuppel half gas… dan zakt de stroom een stuk. Basisverbruik om de zaak draaiende te houden blijft, maar de waterweerstand is dan eigenlijk niet noemenswaardig door de slanke halfglijdersromp…


Je kunt een boot door het water slepen aan een hengel. Maar dan moet er een digitale unster tussen met een geheugen. kan je bij verschillende metingen, bij geijkte snelheid de kracht meten die her kost om het model de waterweerstand te overbruggen.

Het zelfde kan je doen met een motor en schroef in een testopstelling, waarbij het water kan stromen in een closed loop of voldoende vrije ruimte. Een waag opstelling, die met zo min mogelijk frictie een weegschaal indukt.

Zo zijn wel brushless test opstellingen gemaakt voor het meten van vliegtuigprops en motor.
Is de stuwkracht via een weegschaal af te lezen.