Drehrichtung von Triebwerken

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Guten Morgen!

Schön, dass ihr da alle so tolle Experimente mit Segeln usw. macht, aber die Ergebnisse sind eigentlich bereits klar.

Es funktioniert mit einem geeigneten Segel tatsächlich, in das Segel zu blasen und somit entgegen der Ausstoßrichtung des Triebwerks vorwärtsschub zu entwickeln.
Der Kapitän kann bei Flaute seine Mannschaft hinter die Segel stellen und pusten lassen. Nicht sehr effizient, aber es funktioniert.

Wenn man das Wort "Segel" großzügig auslegt, dann funktioniert im Prinzip die Schubumkehr bei Verkehrsflugzeugen genau so!

Zur Eingangsfrage des Drehmomentes des Triebwerks:

Da gibt es mehrere Aspekte, wie z.B. das Drehmoment, welche die Leitschaufeln auf das Gehäuse ausüben, die Lagerreibung des Läufers usw.
Zur Beantwortung der Frage des Gesamtdrehmomentes ist es aber einfacher, sich den Drall in der Zuströmung und der Abströmung des Triebwerks anzuschauen und somit eine globale Drehimpuls-Bilanz aufzustellen. Bei idealer Auslegung und im Nenn-Arbeitspunkt sollte dieser möglichst NULL sein, sofern der Konstrukteur seine Hausaufgaben gemacht hat. In diesem Moment sollte das axiale Drehmoment wirklich NULL sein.

Jeder, der schon mal mit ner Fokker100 an einem feuchten Tag mitgeflogen ist und aufmerksam aus dem Fenster geschaut hat wird aber diesen schönen "Strudelfaden" bemerkt haben, der beim Beschleunigen vor dem Triebwerk zu sehen ist. Die TW-Zuströmung ist also in diesem Fall NICHT drallfrei, genausowenig die Abströmung, weshalb auch ein gewisses Drehmoment auf die Triebwerksaufhängung ausgeübt wird.
Das Problem ist, dass die Drallfreiheit der Strömung nur für einen gewissen Arbeitsbereich EXAKT passt. Wenn man wirklich exakte Drallfreiheit BENÖTIGT (z.B. zur Erzeugung eines gleichmässigen Freistrahls für Aerodynamik-Experimente), und dieses auch über einen weiten Geschwindigkeitsbereich, so kommt man nicht umhin, entsprechend verstellbare Verdichtervorleitgitter bzw. Leitschaufeln NACH der letzten Turbinenstufe einzubauen.

Sehr viel spannender ist aber imho das Kreiselmoment (Präzession), welches ein TW auf seine Aufhängung aufbringen kann, denn das ist ggf. gigantisch.
Aber das ist ein anderes Thema.

Gruß

A.P.

 

[Schorsch]

Sehr viel spannender ist aber imho das Kreiselmoment (Präzession), welches ein TW auf seine Aufhängung aufbringen kann, denn das ist ggf. gigantisch.
Aber das ist ein anderes Thema.

Falls es Dich interessiert:
http://www.flugzeugforum.de/forum/showthread.php?t=40061
Da geht es eben um jenes.

 

[LFeldTom]

Man verpaßt hier immer die schönsten Dinge. Habs leider erst gerade entdeckt....

Der pok hat schon recht, daß der Reverserstrahl der entscheidende Punkt ist. Wenn ich mal stumpf wie in der Grundschule Eintrittswinkel = Austrittswinkel nehme und dem ein- und ausgehenden Luftstrom den gleichen Impuls verpasse, dann komme ich aufm Schmierzettel auf

Fr = (1 - 2 x cos ^2 (alpha /2) ) * Fs

Fr : res. Kraft
Fs : Triebwerksschub
alpha : Winkel zwischen Luftstrom vor und nach dem Umlenkblech (0 Grad heißt in diesem Fall Luftstrom wird komplett zurückgeworfen)

Man sieht schnell, daß im Intervall 0°-45° der Reverser funktioniert.

Scannen kann ich grad nicht und das mit der Maus in Gimp reinzusauen fehlt mir in Anbetracht der Tageszeit irgendwie die Lust.
Gruß,
Tom

PS: An dieser Stelle beantrage ich LaTeX-Support in vBulletin !
Die die´s kennen werden mich verstehen - und die anderen können ja mal im Beate Uhse Shop danach fragen

 

[LFeldTom]

Ich würde es so interpretieren, daß Newton leider doch recht hatte, Actio=Reactio. D.h. die Rückstoßkraft und die Segelkraft sind gleich groß und entgegengesetzt. Durch die Unsymmetrische Form des Segels entsteht eine kleinere Seitenkraft, die das Boot dreht. (POK, hast Du deshalb die Aufbauten schräg angeordnet und das Boot am Wannenrand geführt?)

Dieser Erhaltungsreflex ist durchaus natürlich. Und wenn das Segel die Luft des Föns einfach einfangen würde und ihm völlig den Impuls nehmen würde, dann hättest Du auch völlig recht. Der Kniff ist - wie pok schon gesagt hat, daß der Luftstrom auch nach der Interaktion mit dem Segel noch einen Impuls hat. Und je nach Richtung kommt halt der beschriebene Effekt raus.

Gruß,
Tom

 

[LFeldTom]

Hier mal mein Beitrag zur Diskussion, ich bin mir nicht sicher, ob alle so richtig ist: :?!

a) ich berücksichtige nur rotierende Teile am TW
e) die Grösse des Drehmomentes hängt primär von der Masse (und der Drehzahl?) und dem Abstand des rotierenden Teils von der Drehachse ab

radist

Ist ja schon ne ganze Weile her - aber vielleicht besteht ja immer noch Interesse an dem Thema.

Zu e) muß ich noch meinen Senf loswerden. Masse und Abstand bestimmen das Trägheitsmoment ( Rohr rollt bei gleichem Durchmesser / gleicher Masse langsamer auf einer schiefen Ebene als ein massiver Zylinder). Das Drehmoment ist die zeitliche Ableitung des Drehimpulses und dieser kann als Trägheitsmoment x Rotationsgeschwindigkeit dargestellt werden. Bei fixer Geometrie verursacht das was Du beschreibst nur bei Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit ein Drehmoment (Bsp Bohrmaschine in der Hand halten. Beim Ein/Ausschalten verspürt man ein Drehmoment. Wenn die Kiste einmal läuft nicht mehr.) Das Drehmoment bei Props im Reiseflug entsteht aber nicht durch bewegliche Teile des Motors, sondern durch die Umlenkung der Luft am Blatt. Die Impulsänderung bewirkt eine Kraft auf das Blatt die man in Komponenten zerlegen kann. Der Anteil entlang der Drehachse bewirkt den Vortrieb. Der Anteil zur Achse/von der Achse weg wird durch die Rotationssymmetrie kompensiert und der tangentiale Anteil auf der Kreisbahn um die Drehachse bewirkt dann das Drehmoment. Und da die Blätter starr mit der Maschine verbunden sind halt entsprechende Wirkung auf das LFZ.

Dies hat mich auch kurz darüber nachdenken lassen wie das bei Strahlflugzeugen sein müßte. Meine ungeordneten 2 cents dazu:

- Zwischen Triebwerksgehäuse und der bewegten Welle gibts es nur (hoffentlich geringe) Reibungskräfte.

- Momentengleichgewicht würde besagen, daß die Momente auf die Triebwerkswelle durch die Momente auf die strömende Luft kompensiert werden müssen (Reibung vernachlässigt!)

- im Reiseflug konstante Drehzahl, somit keine Änderung des Drehimpulses (stets bezogen auf das komplette Wellenpaket) - bei Lastwechseln bei Einwellenantrieben dagegen mit Sicherheit nette Luftwirbel (wurde auch schon erwähnt). Da aber keine feste Übertragen keine direkte Wirkung auf das LFZ

- eine "gedrehte" Luftführung z.B. in der Düse könnte dann doch leichte Drehmomente erzeugen (würde ich aber eher vernachlässigen - bei einer Düsenform wie z.B. bei der F-117 denke ich allerdings schon, daß es Momente durch die Luftführung der Düsen gibt - heben sich aber auf, da genau gegenläufig)

Obige Gedanken lassen sich sicherlich nach Belieben verfeinern oder auch korrigieren. Bin gespannt.

Gruß,
Tom

 

[radist]

Es funktioniert mit einem geeigneten Segel tatsächlich, in das Segel zu blasen und somit entgegen der Ausstoßrichtung des Triebwerks vorwärtsschub zu entwickeln.
Der Kapitän kann bei Flaute seine Mannschaft hinter die Segel stellen und pusten lassen. Nicht sehr effizient, aber es funktioniert.

Wenn man das Wort "Segel" großzügig auslegt, dann funktioniert im Prinzip die Schubumkehr bei Verkehrsflugzeugen genau so!

Gruß

A.P.

Da der Effekt aber, wie bei dem Experiment von Pok, auf dem vom Segel nach hinten abgelenkten Luftstrom (eben wie bei Schubumkehr) berut, währe es effektiver, die Matrosen bliesen gleich Richtung Heck.

radist

 

[pok]

Matrosen Blaserichtung

Da der Effekt aber, wie bei dem Experiment von Pok, auf dem vom Segel nach hinten abgelenkten Luftstrom (eben wie bei Schubumkehr) berut, währe es effektiver, die Matrosen bliesen gleich Richtung Heck.

radist

Rational betrachtet hast Du zwar Recht, aber solche Effizienzbetrachtungen sind Fachleuten vorbehalten, sonst gäbe es auch keine elektrisch betriebenen Wärmepumpen auf dem Markt.
Werde ich gerne erklären, ist aber OT.

 

[LFeldTom]

Da der Effekt aber, wie bei dem Experiment von Pok, auf dem vom Segel nach hinten abgelenkten Luftstrom (eben wie bei Schubumkehr) berut, währe es effektiver, die Matrosen bliesen gleich Richtung Heck.

radist

Wenn Du das schon anmerkst, dann aber bitte richtig:

Triebwerke umdrehen und den Reverser im Dauerbetrieb.

Rational betrachtet hast Du zwar Recht, aber solche Effizienzbetrachtungen sind Fachleuten vorbehalten, sonst gäbe es auch keine elektrisch betriebenen Wärmepumpen auf dem Markt.
Werde ich gerne erklären, ist aber OT.

Ich bin grad nicht sicher, ob das ein Plädoyer für oder gegen Wärmepumpen oder inbesondere elektrische ist.

Ich fand das persönlich immer spannend, daß man sich nicht nur mit Optimierung von Wirkungsgraden rumschlagen muß, sondern auch mal mit Wirkungszahlen > 1 hantieren kann. Um mal den Bogen zum Segelboot zu schlagen: Gibts da in Analogie zu meinen Wärmereservoirs, welche mir als externe Quelle die Geschichte sponsorn, sowas auch beim Segelboot ? Verwirbelungseffekte oder sowas ?

Gruß,
Tom