Делаем деревянный винт.

[Denis]

С оковкой и гидросамолётами многое понятно,есть даже опыт эксплуатации ЧЕ-22 с пластиковыми винтами(видел как расслаивается).
Непонятно с оклейкой стеклотканью(с сосновыми-еловыми всё ясно), для чего оклеивать винт из твердых пород?

Для защиты от внешних воздействий. Из какой породы дерева ни сделан винт, именно дерево будет единственным элементом, воспринимающим нагрузки.

В отдельных конструкциях деревянных винтов дополнительная функция оклейки стеклотканью - организация тонкого профиля конца лопасти. Поэтому ограниченно на концах оклейка может являться и силовым элементом.
Смотрим здесь: http://www.cattoprops.com/html/construction.html

для достижения этой же цнли в 30-е годы прошлого века применяли оковку, охватывающую весь конец лопасти:

http://www.russellw.com/photoalbum/sunnfun_2001/Monocoupe%2090%20N543W%20engine%20detail.jpg

Таким способом было уничтожено последнее кажущееся преимущество металлического или композитного винта.

 

[FT]

(специально для "FT"): П.П. Успасский, "СБОРКА УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ".

Спасибо! Книжка классная!

А про динамику спросил... думал, что учитываете изгибную и крутильную жесткость, колебания лопастей в потоке...

для чего оклеивать винт из твердых пород?  

от условий эксплуатации зависит... если не амфибия и не в пустыне, то и лака, наверное, хватит.

Из какой породы дерева ни сделан винт, именно дерево будет единственным элементом, воспринимающим нагрузки.  

Оклееный стеклотканью винт можно с достаточной степенью точности назвать композитным - предел прочности стеклоткани раз в 20-40 больше дерева - это весомая прибавка к жесткостным характеристикам винта, особенно на концах лопасти.

 

[Denis]

Из какой породы дерева ни сделан винт, именно дерево будет единственным элементом, воспринимающим нагрузки.  

Оклееный стеклотканью винт можно с достаточной степенью точности назвать композитным - предел прочности стеклоткани раз в 20-40 больше дерева - это весомая прибавка к жесткостным характеристикам винта, особенно на концах лопасти.

Называть конечно можно. но суть дела от этого не меняется - стеклоткань дереву здесь не помогает, наоборот дополнительно нагружает дерево на разрыв.
На каждый элемент объема вещества лопасти действует сила инерции, известно чему равная. Поэтому отношение сил инерции, действующих на элементарные объемы, находящиеся на одинаковом радиусе равно отношению плотностей материалов, из которых эти объемы состоят. По этой же причине для материала винта важна максимальная удельная прочность (1.6кг х см) при минимальной плотности. Сосна по удельной прочности при работе на растяжение (что и нужно для винта) превосходит Д16Т (1.5 кг х см) и немного уступает В95 (1.64 кг х см). Плотность сосны 0.52см3 алюминиевых сплавов 2.8г/см3 стеклопластик имеет плотность  1.90см3  а удельная прочность примерно как у высокопрочных алюминиевых сплавов 1.69кг х см. т.е ещщ только ненамного выше, чем у сосны. Однако, между слоями стеклопластика и древесины возникнут касательные напряжения, поскольку из-за существенно большей плотности секлопластика по отношению к древесине, на каждый элементарный объем будет действовать пропорционально большая сила инерции. при этом стеклопластиковая оболочка будет тащить деревянную внутренность а не наоборот.  к счастью, это дополнительное нагружение невелико.    

 

[Рябиков]

Кому интересно, здесь лежит чертежик (больше рисунок, наверное) винта для Джабиру 2200А. По нему можно посмотреть как рисуются шаблоны, как получаются линии зарезов, прорисовывается заготовка. http://ifolder.ru/10200309
🙂
А это сам винт, с прикрепленным к нему самолетом.

 

[Denis]

Этот винт уступит в эффективности винту серии СДВ-1, будет более шумным и максимальное число М концов лопастей будет ниже. Закругленные узкие концы нужны принципиально. Также предполагаю. что толщина корня лопасти и крутека недостаточны.

 

[RSM]

Спасибо aleks!
Файл книга_сборка_узлов_и_агрегатов.pdf на http://ifolder.ru/10186963
🙂

Спасибо за книгу.
Не подскажите какой программой открыть файл с расширением .DWG ? - это файл о винте, к которому прикреплён самолёт  🙂

 

[Хboct]

какой программой открыть файл с расширением .DWG

Ну дык эта. Автокадовский формат. Уже пылью покрыватся 🙂

 

[Рябиков]

Этот винт уступит в эффективности винту серии СДВ-1, будет более шумным и максимальное число М концов лопастей будет ниже. Закругленные узкие концы нужны принципиально. Также предполагаю. что толщина корня лопасти и крутека недостаточны.

Про эффективность, как говорят в Одессе, сказать ничего не могу. Скороподъемность самолета с массой 530 кг на скорости 90 км/ч - 4,5 м/с. Максимальная скорость - 170 при оборотах 3250. Не шумит.
Жизнь заставила зарабатывать расчетом и изготовлением винтов. Винт рассчитан с учетом торможения потока фюзеляжем (коэффициенты торможения по радиусам рассчитал во Fluent), поэтому крутка и отличается в меньшую сторону от крутки любимого тобой и мной винта СДВ-1. Критическое число М профиля зависит от относительной толщины, формы профиля и коэффициента Cy. При определенном значении Cy Мкр максимально, при уменьшении или увеличении Cy от данного значения Мкр уменьшается. Отсюда и выбираем расчетные значения Cy.
Расчет винтов по существующим стандартным упрощенным методикам (берем характеристики серии винтов) имеет определенные ограничения.
1. В старые добрые времена была введена стандартизация винтов. Минимальный диаметр винта - 2м. У нас в среднем 1,6м.
2. В слашной авиации применяются высокооборотные винты при малом диаметре - отсюда низкие значения J.
3. Малые значения мощности винта - отсюда узкие хорды лопастей и низкие значения чисел Рейнольдса (300000 против 1000000) и, соответственно, снижение аэродинамического качества профиля. Если для больших винтов Сурасч=0,7, то для наших - 0,9 (для упрощения изложения).
Это приводит к тому, что винты , рассчитанные по выше указанной методике, оказываются "тяжелее" (по потребляемой мощности). Пэтому и приходится народу строгать несколько отличающихся по шагу винтов, чтобы подобрать подходящий.  🙂

 

[Рябиков]

Самодельный станок американского дедушки для изготовления деревянных винтов
http://www.culverprops.com/tourculverplant.htm

Изделие в действии (видео) http://www.culverprops.com/redrive.htm

Не удержался, решил размножить. 😀

 

[pashtet_2007]

Станок супер! Я ту видюху сто раз смотрел. Есть идиея вместо копира установить шаговый двиг и будет ЧПУ. Мечты мечты. Идей как всегда много а делать будет кто????? :-/ Может когда тоже стану дедушкой...

 

[pashtet_2007]

Посмотрел файлик, я тоже так шаблоны делаю. Есть вопрос. Как нужно розмечать сечения, что бы получить такую форму крутки. Получается что передняя кромка прямая а крутка за счет задней.

 

[Рябиков]

вопрос. Как нужно розмечать сечения, что бы получить такую форму крутки. Получается что передняя кромка прямая а крутка за счет задней.

В данном случае компоновки лопасти винта. Крутка (углы установки сечений) определяется расчетом. Сечения в плоскости вращения располагаются на одной линии, проходящей через середины хорд и ось вращения винта. В направлении оси вращения сечения сдвинуты вперед до касания плоскости втулки линией профиля. Попытался объяснить, но наверное коряво.  :-/

 

[Denis]

Этот винт уступит в эффективности винту серии СДВ-1, будет более шумным и максимальное число М концов лопастей будет ниже. Закругленные узкие концы нужны принципиально. Также предполагаю. что толщина корня лопасти и крутека недостаточны.

Про эффективность, как говорят в Одессе, сказать ничего не могу. Скороподъемность самолета с массой 530 кг на скорости 90 км/ч - 4,5 м/с. Максимальная скорость - 170 при оборотах 3250. Не шумит.
Жизнь заставила зарабатывать расчетом и изготовлением винтов. Винт рассчитан с учетом торможения потока фюзеляжем (коэффициенты торможения по радиусам рассчитал во Fluent), поэтому крутка и отличается в меньшую сторону от крутки любимого тобой и мной винта СДВ-1. Критическое число М профиля зависит от относительной толщины, формы профиля и коэффициента Cy. При определенном значении Cy Мкр максимально, при уменьшении или увеличении Cy от данного значения Мкр уменьшается. Отсюда и выбираем расчетные значения Cy.
Расчет винтов по существующим стандартным упрощенным методикам (берем характеристики серии винтов) имеет определенные ограничения.
1. В старые добрые времена была введена стандартизация винтов. Минимальный диаметр винта - 2м. У нас в среднем 1,6м.
2. В слашной авиации применяются высокооборотные винты при малом диаметре - отсюда низкие значения J.
3. Малые значения мощности винта - отсюда узкие хорды лопастей и низкие значения чисел Рейнольдса (300000 против 1000000) и, соответственно, снижение аэродинамического качества профиля. Если для больших винтов Сурасч=0,7, то для наших - 0,9 (для упрощения изложения).
Это приводит к тому, что винты , рассчитанные по выше указанной методике, оказываются "тяжелее" (по потребляемой мощности). Пэтому и приходится народу строгать несколько отличающихся по шагу винтов, чтобы подобрать подходящий.  🙂

1. Вы уверены, что правильно посчитали коэффициенты торможения потока? Наибольшее влияние на работу винта оказывают части тела самолета, находящиеся в пределах половины радиуса. все еще влияет то, что  впределах одного радиуса позади диска винта, т.е. в основном капот и лобовое стекло. если эти чести тела имеют правильную форму, то они дают тягу а не потери. При этом для повышения КПД винта и сглаживания его зависимости от J выгодно увеличивать крутку и толщину на малых радиусах. С этой точки зрения оптимальняе геометрия лопасти для ВФШ существенно отличется от таковой для ВИШ постоянных оборотов.  

2. В условиях работы в сечениях лопастей винта можно допустить автомодельность по Re. Уменьшение КПД при одинаковых J и Cp с уменьшением диаметра винта при строгом сохранениии теоретической формы лопасти не замечено инженерами, говорящими по английски. Эти инженеры ставят на легкие самолеты винты диаметром до 1200-1350мм на моторы мощностью 50-150л.с. и радуются.  

3. Сурасч изменяется по радиусу лопасти и зависит от относительного шага в пределах винтов одной и той же серии. Подбирая винт по серии можно об этом не беспокоиться.

4. Если винт , подобранный по серии с первого раза не попал в точку. то ЛТХ все равно будут хорошими, а второй винт уже попадет. Если самостоятельно с нуля проектировать винт, какисим методами расчета ни пользуйся строгать придется гораздо больше.

5. Из всех серий винтов, характеристики которых попадались мне на глаза, серия СДВ-1 сохраняет хороший КПД до наименьших  J и Cр. Оптимальный винт по этой сериии для одного и того же мотора  и диапазона скоростей имеет наибольший шаг и диаметр (если не уткнулись в ограничение по числу М), чем большинство других винтов. Исключение, быть может имеют отдельные серии деревянных винтов Sensenich для моторов Жук и Джабиру, у которых эти значения бывают еще больше.

6. Если Вам удалось сделать действительно хороший винт для Т-10 с Джабиру, зачем было переходить на Ротакс 912?

7. Пример из классики. Мотор Континентал С-85 мощностью 85л.с. тащит самолет Тейлоркрафт  ВС-12D-85 с  полетной массой 680кг так, что не очень понятно зачем ему нужно было бы 100 лошадок. Крейсер именно 170км/ч, а скороподъемность около 4м/с.  Самолет этот значительноь крупнее Вашего Т-10. Винт Sensenich, который на нем стоит, родом из 30-х годов. До сих пор от тех винтов не считают умным отказываться.

 

[Рябиков]

6. Если Вам удалось сделать действительно хороший винт для Т-10 с Джабиру, зачем было переходить на Ротакс 912?

Переход на R912 произошел по экономическим причинам. При подаче заявки на сертификацию. Доблестные представители Украинского авиарегистра очень обрадовались, когда узнали, что двигатель Jabiru производится в теплой и далекой Австралии. Они сразу спланировали себе трехмесячную командировку туда для "изучения" производства и системы обеспечения качества на фирме Jabiru. Естественно, за наш счет. На фирме Бомбардье они уже были и их лица несколько погрустнели, когда они узнали о нашем новом решении.

 

[Рябиков]

7. Пример из классики. Мотор Континентал С-85 мощностью 85л.с. тащит самолет ТейлоркрафтВС-12D-85 сполетной массой 680кг так, что не очень понятно зачем ему нужно было бы 100 лошадок. Крейсер именно 170км/ч, а скороподъемность около 4м/с.Самолет этот значительноь крупнее Вашего Т-10. Винт Sensenich, который на нем стоит, родом из 30-х годов. До сих пор от тех винтов не считают умным отказываться.  

Если мне не изменяет память, у Континентал С-85 максимальные обороты 2800, рекомендуемые 2550, что значительно меньше Джабировских 3300 об/мин. Реально в наборе высоты мы от от J2200A можем получить 37...40 лс, а от С-85 60...65 лс в чистом виде. Вот и вся разница. Если бы у J2200A максимальные обороты снизить хотя бы до 2900, то R912 выпал бы в осадок.  🙂

 

[Рябиков]

4. Если винт , подобранный по серии с первого раза не попал в точку. то ЛТХ все равно будут хорошими, а второй винт уже попадет. Если самостоятельно с нуля проектировать винт, какисим методами расчета ни пользуйся строгать придется гораздо больше.

В проектировочном расчете я пользуюсь методикой, изложенной в:
Design of Optimum Propellers. C.N. Adkins, Consulting Engineer, Fa1. Church, VA; and R.H. Liebeck,. Douglas Aircraft Co., Long Beach.
Поверочный расчет по Ветчинкину. Характеристики профилей определяю с помощью программы xFoil Марка Дрелы. Коэффициенты торможения - методом источников и стоков или во Fluent.  Строгать приходится, по опыту, один раз.  🙂

 

[Denis]

7. Пример из классики. Мотор Континентал С-85 мощностью 85л.с. тащит самолет ТейлоркрафтВС-12D-85 сполетной массой 680кг так, что не очень понятно зачем ему нужно было бы 100 лошадок. Крейсер именно 170км/ч, а скороподъемность около 4м/с.Самолет этот значительноь крупнее Вашего Т-10. Винт Sensenich, который на нем стоит, родом из 30-х годов. До сих пор от тех винтов не считают умным отказываться.  

Если мне не изменяет память, у Континентал С-85 максимальные обороты 2800, рекомендуемые 2550, что значительно меньше Джабировских 3300 об/мин. Реально в наборе высоты мы от от J2200A можем получить 37...40 лс, а от С-85 60...65 лс в чистом виде. Вот и вся разница. Если бы у J2200A максимальные обороты снизить хотя бы до 2900, то R912 выпал бы в осадок.  🙂

Свино говоря, но говяже выражаясь, эти рассуждения  об оборотах годятся для авиамодельного кружка для юных пионеров, которые еще малы для должного понимания классической механики.  

Ротакс 912 и так выпадает в осадок перед Лимбахом и прочими Жуками, которые вертятся до 3600об/мин, не то что перед Джабиру с его 3300.  

Винт диаметром 1500-1600мм при Мконцов=0.82-0.85 может эффективно переваривать до 180-200л.с например, в диапазоне скоростей полета самолета Ан-2, а 100-120л.с - в диапазоне скоростей Пайпера КАБа и дельталетов.
Серия СДВ-1 обладает вполне подходящими характеристиками именно для таких применений.

На мотор Ротакс 912S  с его оборотами вторичного вала можно с успехом поставить винт такого же диаметра и получить даже лучшие результаты, чем с винтами диаметром 1.7-1.8м, которые обычно на нем применяют. В этом случае серию СДВ-1 придется модифицировать по покрытию или перейти к другим сериям винтов.

Преимущество будет заключаться в сглаживани разницы между крейсерским и скороподъемным винтами - повышениии располагаемой мощности на режиме набора высоты при расчете винта на экономный крейсерский режим. Одновременно уменьшится масса винта и возрастет его клиренс до земли или же можно будет понизить шасси.

 

[Denis]

4. Если винт , подобранный по серии с первого раза не попал в точку. то ЛТХ все равно будут хорошими, а второй винт уже попадет. Если самостоятельно с нуля проектировать винт, какисим методами расчета ни пользуйся строгать придется гораздо больше.

В проектировочном расчете я пользуюсь методикой, изложенной в:
Design of Optimum Propellers. C.N. Adkins, Consulting Engineer, Fa1. Church, VA; and R.H. Liebeck,. Douglas Aircraft Co., Long Beach.
Поверочный расчет по Ветчинкину. Характеристики профилей определяю с помощью программы xFoil Марка Дрелы. Коэффициенты торможения - методом источников и стоков или во Fluent.  Строгать приходится, по опыту, один раз.  🙂

При этом можно только радоваться, что строгать приходится один раз. С глубоким прискорбием сообщаю, что ряд задач аэродинамической оптимизации до сих пор не решаются чисто расчетным путем. Проектирование воздушного винта с учетом особенностей его работы в компоновке ЛА к ним относится.

 

[Denis]

Доктор R. H. Liebeck среди прочих своих трудов прославился долгой деятельностью на поприще развития интегральной схемы - летающего крыла применительно к коммерческим самолетам. Эта программа першла в наследство Боингу после поглощения им Макдоннел-Дугласа.
Однако, в настоящее время Боинг представляет себе облик будущих пассажирских самолетов так:

 

[Denis]

В первом приближении, безотносительно к форме лопастей, покрытию. обортам и т.д. оценить достижимый КПД винта можно по нагрузке мощности на площадь диска. Если данный винт строго масштабировать по диаметру, то снимаемая при одинаковом КПД и одинаковой скорости полета мощность будет изменяться пропорционально квадрату диаметра при одновременном изменении оборотов в линейном масштабе.

Напрмиер, винт диаметром 2м при 2700об/мин кушает 180 л.с., подобный ему винт диаметром 1.5м на той же скорости полета с тем же КПД переварит 101л.с. при 3600об/мин. Чтобы скептики не возражали, отмечу, что числа М и Су  всех сечений лопастей этих двух винтов будут в точности одинаковы, Re - в пределах автомодельности.   Это нетрудно видеть.

Самолет Top Cub с 180-сильным Лайкомингом О-360 и 2-метровым винтом летает так:

http://www.cubcrafters.com/topcub/specs.aspx

при полетной массе 1044кг набор 4м/с , крейсер 204км/ч по прибору, данные с крейсерским винтом.

На недостаток КПД винта в наборе высоты никто не жалуется.

Как это так получилось без Дундуктора?

Винты McCauley (металлический) и Sensenich (деревянный), которые на этом самолете применяются, относятся к экспериментально отработанным сериям 40-50х годов прошлого столетия.

Грустно признать, но к настоящему времени то конструкторское искусство почти полностью релаксировало.