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MODELLIEREN
Flügelpropeller. Tipps für einen Modellbauer
Verzeichnis / Funksteuerungsausrüstung In einem modernen Seehafen sieht man ein Bild, das auf den ersten Blick seltsam aussieht: ein Schiff, das sich durch das Wasser bewegt ... seitwärts. Wenn das Wasser klar ist und Sie unter das Heck schauen können, werden Sie umso überraschter sein, wenn Sie auf dem Schiff kein Ruder finden. Trotzdem kann das Schiff frei manövrieren. Vor Ihnen liegt nichts weiter als ein Schiff mit Flügelpropellern, die sowohl den Propeller als auch das Ruder ersetzen. Der Flügelpropeller ist nicht wie andere uns bekannte Propeller – ein Propeller oder ein Schaufelrad. Seine Klingen erinnern ein wenig an vertikal angeordnete Ruder.
Der Flügelpropeller (Abb. 1) besteht aus mehreren vertikalen Flügeln, die in gleichen Abständen am Umfang der rotierenden Scheibe angeordnet sind. Diese Scheibe wird bündig mit der Schiffsbeplattung in ein rundes Loch im Schiffsboden eingebaut. Nur die Antriebsblätter ragen über den Schiffsrumpf hinaus und erzeugen eine Schubkraft, und alle Hilfsteile, die die Scheibe mit Flügeln antreiben und mit dem Schiffsrumpf verbinden, befinden sich im Inneren des Schiffsrumpfs. Auf welchem Prinzip basiert der Betrieb eines Flügelradpropellers? Die Blätter des Flügelpropellers führen während der Drehung der Scheibe zwei Bewegungen gleichzeitig aus: Sie drehen sich zusammen mit der Scheibe um ihre Achse, und jedes Blatt dreht sich dann um seine vertikale Achse. in die eine Richtung, dann in die andere, ohne eine volle Drehung zu machen. Wenn sich die Scheibe um ihre Achse dreht, dreht daher jedes Propellerblatt seine Vorderkante in einer Hälfte des Rotationskreises nach außen und in der zweiten Hälfte des Kreises nach innen. Da sich das Blatt im Wasser ständig mit der gleichen Kante nach vorne bewegt, um eine größere Schubkraft und eine stärkere Stromlinienform zu erzeugen, ist es in Form eines Luftfahrtflügels ausgeführt. Deshalb wird der Mover geflügelt genannt. Damit sich die Flügel im Wasser stets mit der gleichen Kante nach vorne bewegen, sind alle Flügel des Flügelantriebs durch einen Schub mit einem Punkt, dem sogenannten Kontrollpunkt N, verbunden. Jeder Flügel steht immer senkrecht dazu die Linie, die Punkt N und die Achse der Klinge verbindet. Um das Funktionsprinzip der Propellerblätter zu verstehen, reicht es völlig aus, das folgende vereinfachte Diagramm anzugeben (Abb. 2).
Wenn sich die Antriebsscheibe dreht, dringt die Schaufel in einem bestimmten Winkel zur Tangente an einen bestimmten Punkt des Scheibenumfangs in das Wasser ein, und das Wasser drückt mit einer Kraft R darauf, was nach den Regeln des Kräfteparallelogramms möglich ist in zwei Kraftkomponenten zerlegt werden (Abb. 2, I): P ist die Blattschubkraft nach außen vom Zentrum der Scheibe und W ist die Blattwiderstandskraft. Die Richtung des vom Propeller abgeschleuderten Wasserstrahls ist der Stoppkraft entgegengesetzt. Am Punkt III (Abb. 2) wird eine ähnliche Position erzeugt, nur ist der Anstellwinkel der Klinge negativ und daher wird die Anschlagskraft auf die Mitte des Bewegers O gerichtet und addiert sich zum Anschlag Kraft der ersten Klinge, wodurch der Mover vollständig zum Stillstand kommt, das Schiff bewegt wird und immer senkrecht zum Segment EIN gerichtet ist. An den Punkten (Abb. 2, II und IV) verlaufen die Messerebenen parallel zur Tangente zum Scheibenumfang und erzeugen keine Stoppkraft. Mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung kann der Kontrollpunkt N auf eine beliebige Position relativ zur Mitte der Antriebsscheibe O eingestellt werden, wodurch die Richtung des vom Mover geworfenen Wasserstrahls und damit der Stopp des Mover geändert wird . Wenn Sie einen Punkt N über der Mitte des Bewegers O platzieren (Abb. 3, 1), dann sind die Ebenen aller Schaufeln parallel zu den Tangenten an den Umfang der Scheibe, die an den Punkten gezeichnet werden, an denen die Achsen der Klingen passieren. Die Stoppkraft ist in diesem Fall gleich Null und trotz der Tatsache, dass sich die Antriebsscheibe dreht, bewegt sich das Schiff nicht. Indem wir den Punkt N nach links von der Mitte O verschieben (Abb. 3, II), bewegen wir das Schiff vorwärts, bewegen uns nach rechts (Abb. 3, IV) - rückwärts und indem wir den Punkt N nach vorne bewegen In der Mitte des Bewegers zwingen wir das Heck des Schiffes, sich nach rechts zu bewegen ( Abb. 3, III) usw. Dadurch kann sich ein Schiff mit einem Flügelpropeller vorwärts und rückwärts bewegen und seine Bewegungsrichtung ändern, ohne a Ruder, und wenn zwei Propeller am Schiff angebracht sind, kann es sich sogar seitwärts bewegen.
Wenn Sie Abbildung 3 genau betrachten, können Sie erkennen, dass sich der Propeller ständig in die gleiche Richtung dreht und das Schiff sich in verschiedene Richtungen bewegt. Mit dieser Eigenschaft des Antriebs ist es möglich, einfachere Motoren auf Schiffen zu installieren – nicht reversibel, also ohne Änderung der Drehrichtung. Solche Motoren sind im Vergleich zu reversiblen Motoren leichter, einfacher in der Konstruktion und Wartung und viel billiger als reversible Motoren. Allerdings haben Flügelpropeller auch Nachteile, vor allem die Schwierigkeit, die Rotation vom Motor auf den Propeller zu übertragen, weshalb Hochleistungsmotoren (über 5000 PS) nicht mit Flügelpropellern verwendet werden können, was die Schiffsgröße einschränkt welche solchen Propeller verwendet werden. Dennoch machen die Haupteigenschaften von Schiffen mit Flügelpropellern – die Fähigkeit, sich seitwärts zu bewegen, sich auf der Stelle zu drehen und schnell die Richtung zu ändern – solche Schiffe unverzichtbar beim Fahren in „Engen“: in Kanälen, auf Flüssen und in Häfen. Flügelpropeller werden erfolgreich auf Flusspassagierschiffen, Hafenkränen und Schleppern eingesetzt; Es werden Experimente zum Einsatz von Flügelpropellern auf Fischtrawlern durchgeführt. Auf Schiffen werden Flügelpropeller an den Stellen installiert, die für den jeweiligen Schiffstyp am bequemsten sind. Bei Passagierschiffen werden Propeller im Heck eingebaut, bei Schleppern – im Heck oder im Bug, bei Hafenkränen – in der Mitte des Rumpfes. Als Mustermodell eines Schiffes mit Paddelpropeller kann ein Schlepper mit im Bug des Schiffes eingebautem Propeller dienen. Ein solcher Schlepper (seine theoretische Zeichnung ist in Abb. 4 dargestellt) ist 24,6 m lang und 7,6 m breit
hatte einen Tiefgang von 3 m (mit Propellerblättern von 3,8 m) und entwickelte eine Geschwindigkeit von 10,3 Knoten (19,9 km/h) bei einer Motorleistung von 552 kW (750 PS) ab 320 U/min; Die Drehzahl des Propellers betrug 65 pro Minute und sein Durchmesser betrug 3,66 m.
In der DDR-Zeitschrift „Modelbau und Basteln“ Nr. 10 von 1960 findet sich folgende Beschreibung des Propellermodells. Am Boden des Gefäßes ist ein rundes Gehäuse 5 befestigt (Abb. 1), in dem sich ein Propellerrotor 2 mit oberen und unteren Scheiben 3 befindet. Durch die Rotorscheiben 3 werden Achsen 4 geführt, an denen Flügel 5 befestigt sind. Durch die obere Scheibe des Rotors ist eine rohrförmige Propellerwelle 6 geführt, die von unten mit Hilfe eines Flansches an der Scheibe befestigt ist. Darüber hinaus verläuft die Welle durch eine am Gehäuse 7 befestigte gemusterte Abdeckung 1. Über der Abdeckung wird ein Einstellring 8 auf die Welle aufgesetzt und gegen die Welle gedrückt, und eine Antriebsscheibe 9 wird aufgesetzt und über der Welle an der Welle befestigt Auf die Riemenscheibe wird ein Antriebsriemen 10 gelegt, der von der Antriebsriemenscheibe 11 kommt, die auf der Welle 12 des Motors 13 sitzt (Abb. 6). Das obere Ende der Welle 12 dreht sich in einem Lager 14, das am Deck des Modells befestigt ist.
Durch die rohrförmige Propellerwelle 6 ist eine Lenkwelle 15 geführt, auf der oben auf der Riemenscheibe 9 ein Stellring 8a aufgesetzt ist. Am oberen Ende der Lenkwelle ist ein Schneckenrad 16 montiert, das über einen Schneckenantrieb von einem kleinen Elektromotor 17 angetrieben wird. Das Schneckengetriebe ist so gewählt, dass das Schneckenrad 16 und mit ihm die Welle 15 8- 10 U/min. Dann kann das Modell nach 6-8 Sekunden den Kurs von „voll vorwärts“ auf „voll rückwärts“ ändern. Am unteren Ende der Lenkwelle 15 ist ein Exzenter 18 mit einem Stift 19 montiert. Auf dem Stift sind die Enden der Stangen 20 angebracht, die zu den Kurbeln 21 führen, die die Messer drehen. Auf der Achse 4 der Schaufeln 5 sind Buchsen 22 aufgesetzt, an denen die Kurbeln gehalten sind. Bei einer solchen Anordnung des Exzenters 18 (Abb. 7) bewegt sich das Modell vorwärts und dreht sich in die vorgegebene Richtung. Das Ändern der Bewegungsgeschwindigkeit und das Anhalten des Schiffes ist nur möglich, indem die Drehzahl des Motors geändert oder angehalten wird.
Dies liegt daran, dass der Wert von OA (in diesem Fall der Abstand von der Achse 15 zum Stift 19) immer konstant bleibt. Es ist unmöglich, den Wert des Stopps zu ändern, indem man den Punkt N näher an die Mitte O oder an die Mitte O heranbewegt und dadurch die Bewegung des Gefäßes stoppt (Abb. 3, I). Der EIN-Wert liegt bei diesem Modell bei 1/6 bis 1/3,5 des Radius der Antriebsscheibe. Bei größerer oder kleinerer Exzentrizität ist der Anstellwinkel entweder zu groß oder zu klein, so dass die Flügel nicht die nötige Anschlagkraft erzeugen. Die Propellerblätter bestehen aus dünnem Metall (Abb. 8), und die vordere Rolle, auf der das Metall gebogen ist, ist doppelt so dick wie die Blattachse.
In der Beschreibung dieses Modells werden keine Empfehlungen bezüglich der Anzahl der Blätter, ihrer Größe und Form gegeben, daher ist es besser, sich auf die Berechnungen echter Propeller zu beziehen. Zur Vereinfachung des Modells wird die Anzahl der Blätter am besten mit 4 angenommen, da bei echten Propellern die Anzahl der Blätter zwischen 4 und 8 variiert. Die Länge des Blattes wird durch die Größe des Durchmessers der Propellerscheibe bestimmt (ca 0,7 dieses Durchmessers) und die Breite der Klinge wird auf 0,3 ihrer Länge geschätzt. Diese Breite wird im obersten Teil der Klinge gemessen, da die Form der Klinge als halbe Ellipse angenommen wird, deren Halbachsen der Länge der Klinge und der Hälfte ihrer größten Breite (Breite an der Wurzel) entsprechen. Der Wert des vollständigen Stopps der Propeller T wird durch die Formel ausgedrückt: T=F*D2*n2, wobei: F die Gesamtfläche der Blätter ist, D der Durchmesser des Propellerrotors ist, n die Anzahl der Umdrehungen des Propellers ist Daraus ist ersichtlich, dass es am vorteilhaftesten ist, den größtmöglichen Durchmesser des Rotors zu wählen, da mit seiner Vergrößerung auch die Fläche der Schaufeln zunimmt. Bei dem in Abbildung 4 gezeigten Schlepper beträgt der Durchmesser des Propellerrotors beispielsweise fast die Hälfte der Breite des Schleppers. Im technischen Bereich können Sie Modelle des Mover mit vollständiger Steuerungseinstellung erstellen, ähnlich wie bei echten Movern.
Bei einem solchen Modell (Abb. 9) wird der Stift 19 in eine Position über der Mitte des Antriebs bewegt (d. h. so, dass die Rotorblätter keinen Anschlag haben und das Schiff anhält) oder in eine Zwischenposition dazwischen bewegt werden Im äußersten und zentralen Bereich (zur Änderung der Anstellwinkel der Schaufeln und der Größe des Anschlags) ist die Lenkwelle 15 ebenfalls rohrförmig ausgeführt und von einer Verstellwelle 23 durchzogen, an deren oberem Ende sich ein Schneckenrad 24 befindet montiert, angetrieben von einem zweiten kleinen Elektromotor 25 mittels einer Schnecke 26 (Abb. 10). Am unteren Ende der Verstellwelle 23 ist eine Halterung 28 befestigt, in der sich der Exzenterbolzen 19 mit Hilfe des Schiebers 29 bewegt. Der Exzenter 18 ist zusammengesetzt. Die Lenkwelle 15 dreht den Exzenter zusammen mit der Halterung 28, und wenn die Einstellwelle 23 gedreht wird, beginnt sich der Exzenter 18a zu drehen und bewegt den Schieber 29 mit dem Stift 19 entlang der Halterung 28 und stellt ihn in die gewünschte Position ein (Abb . 11, 1-4). Zur Vereinfachung kann der Exzenter 18 nicht zusammengesetzt, sondern in Form einer Gabel ausgeführt werden (Abb. 11, 5).
Da sich der Finger 19 auch entlang der Stäbe 20 bewegen muss, sind diese Stäbe in Form von Gabeln ausgeführt (Abb. 12).
Das Modell eines Schiffs mit Flügelradpropeller muss entweder über eine Softwaresteuerung oder eine Funksteuerung verfügen, da es sonst unmöglich ist, alle Eigenschaften eines Flügelradpropellers unterwegs zu erkennen. Versuchen Sie in Ihrem Kreis ein Schiffsmodell mit Flügelradpropeller zu bauen und schreiben Sie der Redaktion, was Sie dabei herausgefunden haben. Autor: N. Grigoriev
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