Guten Tag
da ich Modellhelipilot bin habe ich mich schon mehrmals gefragt was so eine Befestigungsschraube aushalten muss.
Konkret: Der Rotorblattradius beträgt 525mm, das Gewicht pro Blatt (2Stück) ist 0.12kg und die Drehzahl ist 1700min-1. Und jetzt wie weiter?
Besten Dank schon mal
Gruss kussji
Hallo!
Von wie vielen Befestigungsschrauben werden die beiden Rotorblätter denn gehalten?
Die Ursache der auf die Befestigungsschrauben wirkenden Kraft sind die bei der Kreisbewegung auftretenden Radialkräfte. Jede der 4 Rotorhälften wird durch die anbreifende Radialkraft nach außen gezogen. Insgesamt wirkt die vierfache Radialkraft eines halben Rotors auf Schrauben. FR=m*v²/r.
Die Radialgeschwindigkeit ist 2*pi*r*u (u: Drehzahl).
--> FR=m*4*pi²*r*u²
Für den Radius muss man dabei die Entfernung des Schwerpunkts vom Zentrum einsetzen. Ist die Masseverteilung der Rotorblätter symetrisch, dann ist er 0,525/2 m.
--> F=4*0,12*2*pi²*0,525*(1700/60)² kg*m/s²
Was ungefähr 4000 N ergibt Dies entspricht in etwa der der Gewichtskraft von 400 kg entspricht. Die Kraft verteilt sich allerdings auf alle Schrauben.
MfG,
Falk
Hallo auch,
danke erstmal für die ausführliche Antwort, trotzdem noch nicht alles ganz klar.
Hallo!
Von wie vielen Befestigungsschrauben werden die beiden
Rotorblätter denn gehalten?
Jedes Blatt (2 Stück) wird von einer Schraube gehalten.
Die Ursache der auf die Befestigungsschrauben wirkenden Kraft
sind die bei der Kreisbewegung auftretenden Radialkräfte. Jede
der 4 Rotorhälften wird durch die angreifende Radialkraft nach
außen gezogen. Insgesamt wirkt die vierfache Radialkraft eines
halben Rotors auf Schrauben. FR=m*v²/r.
Wieso 4 Rotorhälften und wieso vierfache Radialkraft? Ich habe nur zwei Rotorblätter, oder verstehen wir uns falsch?
Die Radialgeschwindigkeit ist 2*pi*r*u (u: Drehzahl).
--> FR=m*4*pi²*r*u²
Für den Radius muss man dabei die Entfernung des Schwerpunkts
vom Zentrum einsetzen. Ist die Masseverteilung der
Rotorblätter symetrisch, dann ist er 0,525/2 m.
--> F=4*0,12*2*pi²*0,525*(1700/60)² kg*m/s²
--> F=4*0,12*2*pi²*0,525/2*(1700/60)² kg*m/s² Radius durch 2 (Schwerpunkt) ?
Was ungefähr 4000 N ergibt Dies entspricht in etwa der der
Gewichtskraft von 400 kg entspricht. Die Kraft verteilt sich
allerdings auf alle Schrauben.
MfG,
Falk
Gruss
kussji
Hallo auch,
danke erstmal für die ausführliche Antwort, trotzdem noch
nicht alles ganz klar.
Gruss
kussji
Hallo,
helfen würde eine detailiertere Beschreibung (Skizze), wie die Befestigung der Rotoren aussieht. Auch den "Vor-Postern" scheint das nicht klar gewesen sein. Ich verstehe das bisher so, dass die zwei Rotorblätter voneinander getrennt sind.
Die Fliehkraft eines Rotors ist dann F =(2 x pi x n )^2 x r x m .
n = Drehzahl, r = Radius, auf dem der Rotorschwerpunkt sich bewegt (r00,28m?), m=Masse des Rotors. Grob : 1300 N .
a) Ist die Achse der Schraube parallel zur Rotorachse, dürften die Blätter dann mittels der "Reibkraft" (Reibwert ca 0,1 bis 0,2 ) gehalten werden, die die Anzugskraft der Schraube zwischen Rotoblatt und seiner Auflage generiert. D.h. die Anzugskraft der Schraube muss dann mindestens so groß sein, wie das 10-fache von F (wegen des kleinsten Reibwertes von 0,1), damit sie nicht auf Scherung beansprucht wird. Darüber hinaus brauchst du noch einen Sicherheitsfaktor, mit dem 20-fachen von F dürftest du demnach gut bedient sein.
b) Ist die Achse der Schraube senkrecht zur Rotorachse, dann entällt die Notwendigkeit, den Reibwert zu berücksichtigen. Die Schraube müsste "nur" die Fliehkraft übertragen.
Diese Betrachtungen sind allerdings nur quasi-statisch. In Wirklichkeit schwingt die Konstruktion (Luftverwirbelungen). Diese dynamische Einflüsse sind schwer abzuschätzen. Deswegen würde ich für beide Fälle a) und b) einen Sicherheitsfaktor von 5 wählen. Also für a) das 50-fache von F als Anzugskraft für eine Schraube (bei zwei dann nur die Hälfte), bei b) das 5-fache.
Gruß
Karl
Die Ursache der auf die Befestigungsschrauben wirkenden Kraft
sind die bei der Kreisbewegung auftretenden Radialkräfte. Jede
der 4 Rotorhälften wird durch die anbreifende Radialkraft nach
außen gezogen. Insgesamt wirkt die vierfache Radialkraft eines
halben Rotors auf Schrauben.
Vorrausgesetzt der Hubschrauber ist im Schwebeflug, wirken die Radialkräfte entgegengesetzt und gleichen sich aus. Sie belasten also die Schraube nicht. Ich würde sagen, dass nur das Gewicht des Heli von der Schraube getragen werden muss.
Welche Kräfte bei Flugmanövern auf die Schraube wirkt hängt auch entscheidend vom Gewicht des Hubschraubers ab. Und natürlich von den Manövern.
Gruss Stefan
Vorrausgesetzt der Hubschrauber ist im Schwebeflug, wirken die
Radialkräfte entgegengesetzt und gleichen sich aus.
Stimmt, hier hatte ich mich geirrt.
Sie belasten also die Schraube nicht. Ich würde sagen, dass nur
das Gewicht des Heli von der Schraube getragen werden muss.
Das glaube ich wiederum nich. Ich glaube hier bist du dem gleicn Irrtum verfallen, wie ich oben. Der Gewichtskraft des Hubschraubers wirkt doch die Auftriebskraft entgegen. Wenn sich ein Hubschrauber im Schwebflug befindet, gleichen sich beide aus.
Die wirkendenden Kräfte werden vermulich von den bei der Rotation auftretenden einseitigen Luftströmen bestimmt. Das Problem scheint deshalb viel schwieriger zu sein als es mir anfangs erschien.
Das glaube ich wiederum nich. Ich glaube hier bist du dem
gleicn Irrtum verfallen, wie ich oben. Der Gewichtskraft des
Hubschraubers wirkt doch die Auftriebskraft entgegen. Wenn
sich ein Hubschrauber im Schwebflug befindet, gleichen sich
beide aus.
Jo. Aber der Rotor hat ja schon mehr "Auftrieb" als der Restliche Heli.
Das einzige was ja an so einem Hubschauber wirklich fliegen kann ist der Rotor. Der Rest hängt da ja eigendlich nur doof dran rum und ist schwer und träge.
Alle anderen Belastungen ausser der achsiale Zug sollten bei Schraubverbindungen i.A. soviel wie möglich von anderen Bauteilen aufgenommen werden. Ich kann mir aber auch vorstellen, dass der Konstrukteur die Schraube einfach überdimensioniert und sich diese Gedanken gar nicht gemacht hat.
So schwer wird so ein Modell-Heli ja auch nicht sein.
Hallo Stefan,
Ich glaube du hast zu Unrecht Recht. Das soll heißen: richtige Aussage mit falscher Begründung.
Wenn zwei betragsgleiche Kräfte in entgegengesetzte Richtungen wirken und an zwei Seiten des Rotors angreifen, entsteht eine Zugbelastung. Wenn man z. B. von rechts und links an einem Blatt Papier zieht wird es zerreißen. Im Fall der Rotationskräfte, wirkt diese allerdings auf das Rotorblatt selbst, nicht aber auf die Schrauben. Das ist bei Auftriebs- und Gewichtskraft anders. Sie wirken auf die Verschraubung. Der Auftrieb erfolgt an den gesamten Rotoren. Diese werden durch die Auftriebskraft nach oben gedrückt. Der Hubschrauber über die Schrauben mit den Rotoren verbunden und zieht nach unten.
Auftriebs- und Gewichtskraft greifen an den Schrauben an, nicht jedoch die Rotationskräfte. Darin gebe ich dir Recht.
Allerdings liegt dies nicht daran, dass sich entgegengerichtete Kräfte aufheben. Auch betragsgleiche Kräfte können ein Blatt Papier zer- oder Schrauben aus einer Fassung reißen.
Wenn zwei betragsgleiche Kräfte in entgegengesetzte Richtungen
wirken und an zwei Seiten des Rotors angreifen, entsteht eine
Zugbelastung. Wenn man z. B. von rechts und links an einem
Blatt Papier zieht wird es zerreißen. Im Fall der
Rotationskräfte, wirkt diese allerdings auf das Rotorblatt
selbst, nicht aber auf die Schrauben.
Das ist dann wohl die richtige Antwort auf die falsche Frage.
Allerdings liegt dies nicht daran, dass sich
entgegengerichtete Kräfte aufheben. Auch betragsgleiche Kräfte
können ein Blatt Papier zer- oder Schrauben aus einer Fassung
reißen.
Wenn das im Stillstand passieren Soll sind das wohl auch die einzigen Kräfte die das können.
Ich bin da mal einfach davon ausgegangen, dass die Schraube achsial angebracht ist, weil das in meinen Augen die einzige Möglichkeit ist einigermassen billig eine grössere Unwucht zu vermeiden.
Die radialen Kräfte auf diese Schraube heben sich ja nur auf wenn der Helicopter schwebt. Wenn sie das nicht machen bewegt er sich und es entstehen resultierende Schubspannungen in der Schraube. Diese würden aber im Falle des Versagens nicht die Schraube aus ihrem Gewinde reissen sonder sie zerbrechen oder verbiegen.
Hallo zusammen,
danke für euere Antworten und Gedanken, ist sehr interesant.
Scheinbar herscht ein bischen Verwirrung, was will ich eingentlich genau wissen.
Unter folgendem Link gibt es ein paar Fotos:
http://www.ford-focus.ch.vu/
(hinter "zu verkaufen Occasion" auf "Heli" klicken)
Gruss
kussji