28er Kehrer Jet - welcher Motor für mein Boot

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    • flizzr94 schrieb:

      @Time Bandit
      Guten Abend,

      du hattest mir ja diese Motoren geschickt multiplex-rc.de/produkte/31499…bl-outrunner-d35-55-590kv.
      Sind 2x 700 Watt nicht etwas zu viel? Hatte an weniger gedacht, so bei 300-max 500 Pro Motor. Und weniger KV um die 700-900 mit 4s LiFePo Akku.
      Wie gesagt, müssen keine Roxxy sein.


      Time Bandit schrieb:

      (Rumpfgeschwindigkeit [km/h] = Wurzel (Länge Wasserlinie [m]) * 4,5)
      Der Rechnung nah zu Folge wäre liegt die Geschwindigkeit bei 1,6km/h ohne Abzüge von Reibung und Widerstand... Das wäre arg wenig.
      @Käptn Graubeer

      Hab mich vorhin auf einer Seite rumgetrieben, die Futterboote im großen Stil vertreibt. Bei denen werden auch "Low-Noise" Motoren angeboten. Die Motoren sind Brushed Motoren.
      Optional BL bekommt man einen Graupner Brushless HPD Powermotor.

      VG
      Hallo Ferdinand,

      Du hast dir ein interessantes aber auch anspruchsvolles Projekt ausgesucht. Falls du an einem Vorhaben mit zwei Jet Antrieben weiter festhalten möchtest (die Einwände von @Käptn Graubeer sind nicht zu verachten) empfehle ich dir in Anbetracht des kleineren Budgets etwas mehr Hirnschmalz in die Antriebsauslegung zu investieren. Alls zukünftiger Maschinenbautechniker sollte das für dich ja kein Problem sein. ;) Wer (schnell und) billig kauft, kauft zweimal.


      Von (BL)DC Elektromtoren brauchst du dich nicht zu fürchten, das sind simple Zeitgenossen. Du brauchst nur drei Werte zu kennen und kanns daraust praktisch alles herleiten und berechnen. Ich werde jetzt hier keine Litanei aufschreiben sondern nur kurz die wichtigsten Punkte.


      Die Kennline von (BL)DC Motoren ist eine Gerade und giltet jeweils für einen Spannungswert. Die Steigung der Gerade (Einheit rpm/Nm) sagt aus, wieviel die Drehzahl in Abhängigkeit des Lastmoments ändert. Damit ein Motor dreht, muss er ein gewisses Moment überwinden (Reibung, Ummagnetisierung, ..) und daraus entseht der Leerlaufstrom. Der Strom im Motor ist immer proportional zum Drehmoment. Darum ist der Strom die wichtigste Grösse auch da er den grössten Teil zur Verlustleistung beiträgt. Zum Schluss musst du noch wissen, dass die spezifische Drehzahl der Kehrwert des spezifischen Moments ist. In SI Einheiten miteinander multipliziert bekommst du 1.


      Was will ich damit sagen. Die spezifische Drehzahl eines Motors sagt nichts über seine Leistungsfähigkeit oder Kraft aus, dieser Wert wird erst am Schluss der Antriebsauslegung gebraucht, wenn es um die Anpassung an die Versorgungsspannung geht. Für eine korrekte Auslegung deines Antriebs würde ich die die folgenden Schritte empfehlen:

      1. Identifikation wieviel Schub [N] du effektiv benötigst damit dein Boot die erforderliche Geschwindigkeit erreicht
      2. Identifikation welches Drehmoment @Drehzahl nötig ist, damit dir die Jets den benötigten Schub liefern. Hier hilft eventuell ein Versuchsaufbau und ein Modellbaukollege der dir einen Motor mit Steller und Telemetrie ausleiht... sowie ein Paar helfende Hände.
      3. Nun kennst du deinen Lastpunkt und kannst anhand der Kennlinien einen Motor (Motorgrösse) aussuchen. Ich habe z.B. dieses Tool ecalc.ch/torquecalc.php verwendet. Das geht natürlich nur wenn der Motor dort in der Datenbank verfügbar ist. Das Tool analysiert auch das thermische Verhalten. Wenn du von hand rechnest, muss du immer auch berücksichtigen, dass der Motor über seiner Leistungsgrenze betrieben wird. Die Motorenkennlinie sagt nämlich nichts darüber aus.
      4. Zum Schluss kannst du die Wicklung bestimmen, sofern dir das nicht schon ecalc ausgespuckt hat. Es emfiehlt sich jeweils eine möglichst hohe Versorgungsspannung zu nehmen gepaart mit einer Wicklung die ein tiefes kv hat. Grund ist die Verlustleistung die sich quadratisch zum Strom berechnet.
        P = R * I2
      5. Der Regler ergibt sich dann zum Schluss aus dem Betriebspunkt d.h. Versorgungsspannung und Motorstrom
      Das ganze gilt für Brushless wie auch DC Motoren. Die Kennlinie / das Verhalten ist identisch. Darum schreibe ich jeweils (BL)DC.


      Ohje, jetzt hab ich doch viel mehr geschrieben als geplant. Wie du bemerkt hast, is der Thread "Motoren, Drehzahlsteller + Propeller - gibt es eine optimale Kombination" noch nicht auf einem Stand wo er als Guideline oder Leitfaden dient. Die Thematik ist zu kompliziert und umfangreich.

      Fragen? Fragen!

      Gruss Mathias
    • Hey hey,

      melde mich wieder zurück aus dem, für mich, verlängerten Wochenende :)
      hab mal 3 Tage nicht darüber nachgedacht.

      Aaaalso zuerst ein mal bin ich euch echt super dankbar für die Unterstützung und Gedankenanregung!

      Ich möchte nach wie vor bei den Wasserstrahlantrieben bleiben. Auch wenn der Wirkungsgrad bei verhältnismäßig niederen Touren nicht gerade der Beste ist. Mir sind andere Vorteile wichtiger.


      Time Bandit schrieb:

      Du landest bei 0,6m Wasserlinienlänge bei 3,5km/h.
      Du hast absolut Recht. Hab nochmal selbst kurz eingetippt und bei gemerkt, dass sich durch einen Tippfehler das Ergebnis verfälscht hat... ^^


      Käptn Graubeer schrieb:

      Futterboot aus dem unteren Preissegment zu testen und die Erfahrungen zu dokumentieren. Diese können dann mit den bisherigen Anforderungen verglichen und Vor- und Nachteile für eine Neukonstruktion diskutiert werden.

      Für die jetzt schon bestellten Jetantriebe von ca. 100,-€ hättest du schon fast ein komplettes Futterboot incl. RC-Anlage und Ladegerät bekommen.
      Aber Jetantriebe allein ergeben noch kein einsatzfähiges Boot. Es fehlen noch Motoren, Akkus, Rumpf, RC-Anlage, ... Für deinen Selbstbau wirst du mind. 1000,-€ kalkulieren müssen.
      Das das nicht für Projekt im vierstelligen Bereich landen wird war mir von vornherein klar. Doch ein Boot extra kaufen wollte ich nicht - im ersten Moment. Da mir die Investition als unretabel erschien. Doch wenn man mehr und mehr darüber nachdenkt ergeben sich doch einige Vorteile, die du ja auch schon erwähntest. Vielleicht sollte ich wirklich 100€ in die Hand nehmen und ein günstiges Boot mal näher betrachten... dafür wird die Gusseiserne Pfanne wohl ein Wunsch vom Weihnachtsmann :nick:


      DivisionByZero schrieb:

      Von (BL)DC Elektromtoren brauchst du dich nicht zu fürchten, das sind simple Zeitgenossen.
      Absolut nicht! im Gegenteil. Es sollen ja BL Außenläufer werden.

      @DivisionByZero Deine Nachricht hat mir einige gute Ansätze zum weitermachen geliefert. Danke.
      Hab u.a. eine Berechnung zum Schub bzw. Vortrieb durchgeführt. Leider hab ich die Formel gerade nicht mehr zur Hand, da ich mich dem unterwegs mit dem Tablet zugewendet habe... sitze gerade in der Schule.

      DivisionByZero schrieb:

      Identifikation welches Drehmoment @Drehzahl nötig ist, damit dir die Jets den benötigten Schub liefern. Hier hilft eventuell ein Versuchsaufbau und ein Modellbaukollege der dir einen Motor mit Steller und Telemetrie ausleiht... sowie ein Paar helfende Hände.
      Hab leider keine Modellbaukollegen, noch ist der Rumpf gebaut.

      werde mich heute Nachmittag/Abend nochmal an den PC setzen und ein paar Motoren raussuchen.
      Jedenfalls sollte der Motor ein paar mehr W als nötig leisten, da er nicht nur das Boot antreiben soll, sondern auch meinen Köder mitnehmen soll & ich die Schnur gerade auf längeren Distanzen hin und wieder straffen muss um Schnurbögen auszubügeln, sodass der "direkte" Kontakt von Rute zum Köder gewährleistet ist.
      Wenige KV bedeuten gleichzeitig die Erhöhung der Turns der Wicklung und daraus folgend auch mehr Drehmoment(?)
      Die Formel zur Berechnung vom Schub bzw. benötigten Wattzahl müsste ich auch wiederfinden.

      Den ecalc hatte ich auch schon gefunden. Doch leider sind ja so wenige Motoren zur Verfügung....
    • Hi hi hi.

      Hab's leider nicht geschafft mich effektiv hinzusetzen um nach Motoren zu schauen geschweige denn, mal den Taschenrechner in die Hand zu nehmen... bis heute :)

      Nun möchte ich euch meine Rechnung "präsentieren".

      Dabei hab ich angefangen mit der Berechnung des Impulses

      P = Masse * Geschwindigkeit = 10kg * 1,06m/s = 10,6 kg*m/s

      Die Geschwindigkeit wiederum ergab sich durch die im Beitrag 17 von TimeBandit genannte Formel

      Rumpfgeschwindigkeit [km/h] = Wurzel (Länge Wasserlinie [m]) * 4,5 => Wurzel 0,7 * 4,5 = 3,8 km/h :3,6 = 1,06 m/s

      Die theoretische Strahlgeschwindigkeit ergab sich aus

      Umdrehung/min * 1min/60sek * m/Umdrehung => 8000 1/min * 1min/60sek * 0,085m/U = 11,33m/s (theoreth. würde 1/10 der Umdrehungen reichen, um Rumpfgeschwindigkeit zu erreichen - doch da würden nicht Jets nicht wirklich arbeiten)

      F errechnet sich aus

      F = DichteH20 * FlächeProp * (Geschw.H20)2 => 1000kg/m3 * 0,00056m2 * (0,085 m/U)2 = 73,24N

      FSchub Ermittlung mit

      FSchub= DichteH20 * FlächeProp * Geschwindigkeit2 => 1000kg/m3 * (Pi / 4 * (0,027m)2) * 1,06m/s2 = 0,643Nm

      Leistungsaufnahme des Impeller

      PH2O = F * vWasser / *0,5 => 73,24N * 11,33m/s * 0,5 = 414,2Watt

      Als Beiwehrt (nicht von nöten) noch die kinetische Energie

      Ekin = mH20 * vH20 => 0,1076kg/s * 11,31m/s = 0,608J

      die dazu benötigte Masse des Wassers/Zeiteinheit erschließt sich aus der Formel

      mH2O = DichteH20 * AProp * deltaL => 1000kg/m3 * 0,00056m2 * 0,188m/s2 = 0,1076kg/s

      deltaL = Länge der Wassersäule im Jet

      deltaL = vH2O * deltat => 11,31m/s * 1min/60sek = 0,188m/s2

      >zurück zur Leistung P(des Motors)<

      PMotor = Leistungsaufnahme Impeller / Wirkungsgrad Da ich kein konkreten Wirkungsgrad des Impellers finden konnte hab ich 0,75 angenommen als Mittelwert aus 0,6 & 0,9

      PMotor = 414,2W / 0,75 = 552,27W

      resultierend aus der Leistung des Motors, konnte ich die Stromstärke mittels der Division von PMotor und UBetriebsspannung errechnen

      Für UBetrieb ist hier 5s LiFePo angedacht um die Spannung (16V) zu erhöhen & die Verlustleistung (durch die geringere Stromstärke) somit zu senken.

      I = 552,24W / 16V = 34,17A

      zuletzt noch die KV => 8000 1/min / 16V = 500KV

      Bedeutet also, der Motor sollte nach der obigen Berechnung 500KV und ~ 550W aufweisen.

      Damit begebe ich mich bei Gelegenheit auf die Suche und berichte dahingehend.

      Schönen restl. Abend noch :)

      MfG

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von flizzr94 ()

    • Sooo, habe :GO: ein wenig durchforstet und Zwei Motoren die annährend der errechneten Werte entsprechen.

      Das wäre zum einen der Multiplex ROXXY BL Outrunner D35-55-590kV und zum anderen der Brushless Motor AL 42-06 · D-Power.

      Den Roxxy hat tatsächlich auch schon der Tobias vorgeschlagen. Ohne zu rechnen. :sh: :thumbup:

      Gibt gar nicht soo viel Auswahl. Bei den meisten Motoren gehen die W gefühlt ins unendliche.^^
    • flizzr94 schrieb:

      Die theoretische Strahlgeschwindigkeit ergab sich aus

      Umdrehung/min * 1min/60sek * m/Umdrehung => 8000 1/min * 1min/60sek * 0,085m/U = 11,33m/s (theoreth. würde 1/10 der Umdrehungen reichen, um Rumpfgeschwindigkeit zu erreichen - doch da würden nicht Jets nicht wirklich arbeiten)
      Hallo Ferdinand,
      1. wie kommst du auf die 0,085 m ?
      2. warum sollten die Jets bei 1/10 U/min von 8.000 U/min = 800 U/min nicht wirklich arbeiten ?

      M.f.G. Jörg
      Im Bau: Megayacht, Yachttender

      in Fahrt: Moonraker, Pegasus III, Andrea Gail
    • Hi Jörg. Hi nina.

      Also für die 0.085m habe ich den weg genommen, den der impeller pro Umdrehung zurücklegt. Quasi dem Umfang eines Kreises mit 0.027m. Und ja ich hätte dabei die Steigung beachten müssen, doch auch dazu lies sich nichts finden - nur das ein 28er Jet von kmb wohl ein abgedrehter K Propeller ist.
      Fragen an Fa. Kehrer werden m.E.n. erst nach ~14 Tagen beantwortet....

      Und zu 2. Das habe ich den Aussagen vorhergehender Nachrichten entnommen.

      Time Bandit schrieb:

      10.000 eiinfach deswegen, weil die Jets deutlich drunter kaum Schub machen, für die Rumpfgeschwindigkeit würden wahrscheinlich auch 5000 reichen.
    • flizzr94 schrieb:

      Also für die 0.085m habe ich den weg genommen, den der impeller pro Umdrehung zurücklegt. Quasi dem Umfang eines Kreises mit 0.027m. Und ja ich hätte dabei die Steigung beachten müssen, doch auch dazu lies sich nichts finden - nur das ein 28er Jet von kmb wohl ein abgedrehter K Propeller ist
      Hallo Ferdinand,
      die meisten Impeller haben ein Steigungsverhältnis H/D um die 1,5. Das ergibt bei einem 28er-Durchmesser eine Steigung von rund 42 mm.

      flizzr94 schrieb:

      die dazu benötigte Masse des Wassers/Zeiteinheit erschließt sich aus der Formel

      mH2O = DichteH20 * AProp * deltaL => 1000kg/m3 * 0,00056m2 * 0,188m/s2 = 0,1076kg/s

      deltaL = Länge der Wassersäule im Jet
      Bitte prüfe doch einmal ob der Massenstrom tatsächlich von der Länge der Wassersäule deltaL im Jetrohr abhängig ist.
      Würde denn bei einer Verlängerung des Jets um z.B den Faktor 10 auch der Massenstrom um das 10-fache steigen ?
      Welche Einfluss hätte diese Verlängerung auf den Impuls und die Geschwindigkeit ?

      M.f.G. Jörg
      Im Bau: Megayacht, Yachttender

      in Fahrt: Moonraker, Pegasus III, Andrea Gail
    • Schaut mal was der Kehrer auf seiner Webseite schreibt. Hier ist der Link. Ja ist eine Standschub Messung aber die gibt wenigstens mal eine Hausnummer in welchem Bereich wir uns bewegen. Da die Leistungsmessung beim Steller primärseitig ist, wurde hier auch der Verbrauch des Reglers mitgemessen.

      KMB-JET28-Standschub-Leistung-Drehzahl-Diagramm-de.png
    • Moin Moin.


      Käptn Graubeer schrieb:

      die meisten Impeller haben ein Steigungsverhältnis H/D um die 1,5. Das ergibt bei einem 28er-Durchmesser eine Steigung von rund 42 mm.
      Cool, gut zu wissen, danke!


      Käptn Graubeer schrieb:

      Bitte prüfe doch einmal ob der Massenstrom tatsächlich von der Länge der Wassersäule deltaL im Jetrohr abhängig ist.
      Du hast Recht. Die Annahme ist nicht korrekt. Habe gerade im Tabellenbuch nachgeschlagen, der Massestrom setzt sich zusammen aus A * v * rho (wobei A * v der Volumenstrom ist) bzw. geht auch die Formel Masse/Zeit.

      Mit der Erkenntnis der Steigung von 1,5 ergibt die vH20 bei 8000 1/min * 1min/60sek * (0,027m *1,5) = 5,4m/s
      Das ist knapp die hälfte des zuerst errechneten Wertes... =O
      Damit würden 2000 U/min reichen um auf max. Rumpfgeschwindigkeit zu kommen. = 1,35m/s

      Mein F aus DichteWasser * FlächeProp * (m/sek)2 = 1000kg/m3 * 0,00056m2 * (5,4m/s)2 = 16,33N


      PImpeller = 16,33N * 5,4m/s * 0,5 = 44,01W


      PMotor = PImpeller / Wirkungsgrad = 44,01W / 0,9 = 48,9W
      bei Wirkungsgrad 0,75 = 58,68W
      bei Wirkungsgrad 0,6 = 73,35W


      I = PMotor / UBetriebsspannung = 48,9W / 16V = 3,056A

      KV = 2000 1/min / 16V = 125KV

      I bei 48,9W / 12,8V = 3,82A
      Da könnte ich auch bei 12,8V bleiben und im Tausch gegen 0,8A die Gewichtsersparnis nehmen. Oder? so viel mehr an Verlustleistung entsteht doch nicht bei 0,8A.
      [b][/b]
      KV = 2000 1/min / 12,8V = 156KV

      Daraus folgt Motor mit 125KV und ~50W bzw. 160KV und ~ 50W

      Hoffe das stimmt nun!!

      VG Ferdinand
    • Hallo Nina,
      das Diagramm ist mit Vorsicht zu werten.
      Leider wurde nicht die zugehörige Spannung am Motor mit gemessen. Diese lässt sich somit nur grob abschätzen. Natürlich unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls des verwendeten Akkus bei zunehmender Stromabgabe.
      Aber im unteren Leistungsbereich zeigt es ganz deutlich das hier die Jets sehr wohl noch brauchbare Ergebnisse erzielen.

      Natürlich nicht so gut wie ein größerer freilaufender Propeller bei gleicher Leistung und entsprechend niedriger Drehzahl.

      M.f.G. Jörg
      Im Bau: Megayacht, Yachttender

      in Fahrt: Moonraker, Pegasus III, Andrea Gail
    • Ja das Diagramm ist mit Vorsicht zu geniessen. Darum mein Hinweis mit der Hausnummer. Die Frage ob ein 10W, 100W oder 1000W Motor bemessen werden muss, kann damit zumindest beantwortet werden.

      Das Diagramm lässt nur wenige Rückschlüsse zu auf den Arbeitspunkt des Motors zu. Da wir die elektrischen Werte der Sekundärseite nicht kennen. Hier wäre vor allem der Strom von Interesse, da er proportional zum Drehmoment ist. Die Spannung am Motor ist sekundär.
      Weiter müssten mehr Informationen zum Motor selbst bekannt sein. Lehrlaufstrom und Innenwiderstand wären nötig um den Wirkungsgrad und somit die mechanische Leistung abschätzen zu können.

      Darum - selber messen.

      Gruss Mathias

      Ach ja, ich komme auf einen Spitzenstrom vom ~54A bei 20krpm / 800W.
    • flizzr94 schrieb:

      vH20 bei 8000 1/min * 1min/60sek * (0,027m *1,5) = 5,4m/s
      Hallo Ferdinand,
      dir ist aber schon bewußt, das du hier nur die Strahlgeschwindigkeit für 8.000 U/min berechnet hast.
      Und desweiteren die zugehörige Motorleistung. Wobei hier im Vergleich zum Diagramm deine Motoraufnahmeleistung nur halb so groß ist.

      Fehlt noch die Modellgeschwindigkeit ....

      M.f.G. Jörg
      Im Bau: Megayacht, Yachttender

      in Fahrt: Moonraker, Pegasus III, Andrea Gail
    • flizzr94 schrieb:

      Man man man :D
      das beruhigt mich ja ungemein, dass es endlich annährungsweise passt. :thumbsup:

      Dann schau ich mal, ob ich Motoren wie diesen überhaupt finde.
      Ich bin mir nicht ganz sicher ob deine Ausführungen stimmen. Hab leider grad keine Zeit für eine tiefere Analyse. Das ganze mit kv find ich etwas heikel, ich würde eher über das Drehmoment gehen und dann den Leerlaufstrom mitberücksichtigen... Nur so ein Tip.

      Ein 50W Motor mit einer Drehzahlkonstante von 125rpm/V ist eher im Industriebereich angesiedelt. Ich glaube kaum, dass du da einen brauchbaren Brushless Motor im Modellbau findest.

      Irgendwo in einem anderen Schiffsmodell Forum (ja das gibt es tatsächlich) habe ich mal gesehen, dass einer bei seiner Hecht (nicht der Fisch) eine Standschubmessung gemacht hat, ich glaube in Abhängigkeit der Drehzahl. Das würde endgültige Klarheit schaffen.
      Edit: Hier ist der Link. Ich hatte in Erinnerung dass es sich um den Kehrer und nicht um den Graupner Jet handelt. Hier gibt es sicher noch Abweichungen.

      Gruss Mathias