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Tech-Tipp Antriebsauslegung bei RC-Modellbooten

  • Ersteller des Themas Deleted member 1492
  • Erstellungsdatum
D

Deleted member 1492

Gast
Da hier ja einige Mitglieder auch Modellboote bauen bzw. dort "reinschnuppern" wollen, möchte ich mal etwas zur Antriebsauslegung dieser Modellbaukategorie schreiben.

Leider werden hier, oft aus Unwissenheit, teils gravierende Fehler gemacht.
Mit dem Ergebnis das irgendwas abraucht oder nicht wie geplant funktioniert.

Und das was teilweise den Baukästen beiliegt oder in der Anleitung als Antrieb empfohlen wird, ist schlicht und einfach haarsträubend.
Dabei ist es eigentlich eine einfache Rechenaufgabe.

Die sieht so aus:

Scalegeschwindigeit ist die Geschwindigkeit des Originals / Wurzel aus Maßstab.

Rumpfgeschwindigeit ist die Wurzel aus Länge in m x 4,5 = km/h

Alles ab 10% darüber ist Unsinn, man verbrät nur unnötig Leistung ohne wirklich schneller zu sein!


Propellersteigung = Propellerdurchmesser x Steigungsfaktor
Beispiel: Herstellerangabe 40mm Durchmesser, Steigung 1,4fach
Das sind dann je Umdrehung 56mm Weg. Theoretisch!
Man darf getrost wieder ein paar Prozent abziehen, denn auch bei Props gibt es "Schlupf".
Hier würde ich Minus 30% vom errechneten Wert ansetzen.
Im Beispiel wären es also knapp 40mm Weg je Umdrehung.


Propwirkungsgrad ist also durchschnittlich = 70 % (kann je nach Hersteller/Ausführung variieren).

Daraus ergibt sich:

Theoretische Geschwindigkeit in km/h = Propsteigung in Millimeter x Lastdrehzahl x 60 x 0,7 / 1000000
Im obigen Beispiel wären das dann also ca. 11,6 km/h bei 5000 U/min


Notwendige Leistung für Verdrängerfahrt Rumpfgeschwindigkeit = ca. 2 Watt Wellenleistung je kg Bootsgewicht.


Gleitfahrt beginnt ab ca. doppelter Rumpfgeschwindigkeit.


Leistung für Gleitfahrt ab ca. 20 Watt Wellenleistung je kg Bootsgewicht.


High Speed Modell ab ca. 250 Watt je kg Bootsgewicht.


Wie man sehr gut erkennen kann, steigt der Leistungsbedarf für jede Steigerung der Geschwindigkeit massiv an.
Bei Verdrängerrümpfen geht oberhalb der Rumpfgeschwindigkeit sowieso nicht mehr viel, außer das man eine riesige Bugwelle produziert.
Denn: Die max. Geschwindigkeit eines Verdrängerrumpfes hängt nicht nur von der Motorleistung, sondern auch von der Länge der Wasserlinie ab.

Ein Schlachtschiff wie die Bismarck konnte deshalb mit 30,8 kn (57 km/h)durch das Wasser pflügen.

Das Passagierschiff "United States" mit ca. 300m Länge um 50m länger als die Bismarck, erreichte bis zu 38 kn, das sind mal eben rund 70km/h!

Ein normales Sportboot ist kaum schneller, wenn überhaupt. Und das mit verhältnismäßig viel Power für seine Größe.

Der alte Spruch "Länge läuft!" hat also durchaus seine Berechtigung! :cool:
 
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Hubipilot

Autor
Moin Moin,

Sehr schön, interessant und neu für mich.

Propellersteigung = Propellerdurchmesser x Steigungsfaktor
Beispiel: Herstellerangabe 40mm Durchmesser, Steigung 1,4fach
Das sind dann je Umdrehung 56mm Weg. Theoretisch!
Man darf getrost wieder ein paar Prozent abziehen, denn auch bei Props gibt es "Schlupf".
Hier würde ich Minus 30% vom errechneten Wert ansetzen.
Im Beispiel wären es also knapp 40mm Weg je Umdrehung.
Dazu noch zwei Anmerkungen,
-große langsamdrehende Schrauben haben (auch mit ner sehr hohen Steigung) habe einen höheren Wirkungsgrad als kleine schnelldrehen.
-Ein Leistung auf einer Schraube hat einen höheren Wirkungsgrad als
die gleiche Leistung auf zwei Schrauben verteilt.

Gruß Uwe
 
D

Deleted member 1492

Gast
Gute Ergänzung! Viele denken ja das ein schnell drehender Schaumschläger gut ist.
Doch irgendwann setzt auch Kavitation ein und der Wirkungsgrad verschlechtert sich rapide.
 

Hubipilot

Autor
Das war das, was ich im Treat "Wir bauen die MS Laura" dem Kollegen @Jojo81 mit auf den Weg geben wollte.

Siehe hier mein Polizeiboot dort werkelt ein 40mm 5-Blatt Messingprop, an einem Motor der bei 12V eine Lastdrehzahl von 4500 1/min hat.
Früher bin ich mit nem 7,2V NiCD Pack das Boot gefahren und hatte bei Alle Kraft vorraus einen "Stromverbrauch" von unter 1 A.
Auf dem Video läuft sie allerdings mit nem 3S 2200 mAh Lipo Akku. Strom noch nicht gemessen.
 
D

Deleted member 1492

Gast
Klingt nach guter Abstimmung, was für ein Motor ist das?
 

Hubipilot

Autor
Ist dieser Motor:
https://www.conrad.de/de/universal-brushed-elektromotor-motraxx-x-drive-540-1-5600-umin-244457.html

In meiner Bermpohl habe ich zwei Graupner Speed 720 BB Torque 6-12 Volt mit folgenden Daten:
Nennspannung 12 V
Betriebsspannungsbereich 6 ... 13 V
Leerlaufdrehzahl 4100 min -1
Leerlaufstromaufnahme 0,75 A
Stromaufnahme bei max. Wirkungsgrad 3 A
Blockierstromaufnahme 13,5 A
Höchster Wirkungsgrad ohne Getriebe 75 %
Gehäuselänge, ohne Welle 72 mm
Durchmesser 44,5 mm
Freie Wellenlänge 6,5 mm
Wellendurchmesser 5 mm
Gewicht 380 g

Mit 8-Poligem Anker. Als Schiffsschrauben zwei 52,5-X Schrauben.
Bei 14,4 V wurden die Motoren nur gut Handwarm, war recht schnell ca. 6 A "Stromverbrauch"
 
D

Deleted member 1492

Gast
Ein Verfechter der Niedrigdreher :D

Willkommen im Club! ;) Die BB Torque sind eine gute Wahl.

Für nen Zehner gibts übrigens ein feines Motörchen "Made in Germany": Klick

Schlank, aber lang und kräftig. Ein idealer Motor für Verdränger. Außerdem kugelgelagert und ab Werk entstört, für den Preis der Hit.

Ich habe in meiner 85cm Nordstrand den Robbe Power 755/40, 5600 Umdrehungen an 12V unter Last an 50er 3-Blatt. Geht problemlos bis 18V, dann will der Kahn gleiten.

Letztendlich sind die Blechbüchsen alles umgelabelte Mabuchis oder Johnson.
Der Robbe z.B. ist ein Mabuchi RS-755VC 4540,eigentlich ein Industriemotor für kabellose Werkzeuge.
Der Mabuchi Code sagt aus, dass es sich um einen 5-poligen Motor mit einem 0,45mm dicken Draht und 40 Windungen (Turns) handelt.

Der hat schon gut Drehmoment :cool:
 
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Hubipilot

Autor
Ein Verfechter der Niedrigdreher :D
Willkommen im Club! ;) Die BB Torque sind eine gute Wahl.
Danke für das Willkommenheißen im Club:D

Hatte diese Motoren auch in meiner Wiesel :D Mit 47,5er X-Schrauben an 14,4V ca. 4,5A "Stromverbrauch" und für eine Wiesel richtig gut unterwegs.
Dann hatte ich eine Paul Denker mit der war ich von den Fahrleistungen nicht zufrieden, bis ich auf den Speed 720 Torque mit 45x Schraube umgerüstet habe.

Für nen Zehner gibts übrigens ein feines Motörchen "Made in Germany": Klick
Schlank, aber lang und kräftig. Ein idealer Motor für Verdränger. Außerdem kugelgelagert und ab Werk entstört, für den Preis der Hit.
Schickes Motörchen. Nur, ich bin in die fliegende Zunft gewechselt.

Was ich heute traurig finde, das immer mehr Motorpower eingebaut wird und die Lipoakkus ja auch leicht mit viel Kapazität liefert.
Es wird nicht mehr soviel optimiert :(
 
D

Deleted member 1492

Gast
Stimmt, früher musste man mit Strömen haushalten, also optimieren um das Beste rauszuholen.
Heute wird einfach ein LiPo genommen und ein brutaler Stromsäufer.

Ich bin übrigens von Fliegern zu Booten und jetzt bei Autos gelandet. Boote aber immer noch.
Das mit "Fahrzeugbau" lässt mich wohl nicht los, war mein Job in der Motorradbranche.
 
D

Deleted member 1492

Gast
Schnelle Boote haben doch mittlerweile alle!
Mit Scalern hat man aber nicht gleich die versammelte Tier & Naturschutzgemeinde gegen sich.
Und sie machen Spaß, besonders wenn einige Sonderfunktionen verwirklicht werden.
 
D

Deleted member 17

Gast
Auf meinem See fahre ich, wenn Samstag Nachmittag alle Anlieger Rasen mähen.:)
Auch mein Airboat ist relativ laut. Scaler weiss ich noch nicht, ob ich da auch die
Geduld für habe beim Bauen.
Bin aber öfters auch nach einem Youngtimer von Robbe oder Graupner auf der
Suche. Mal sehen was sich ergibt, im Moment habe ich noch eine andere Baustelle,
nehme auch hier Tips und Hinweise gerne an.:)
 
D

Deleted member 1492

Gast
Manche machen eine Wissenschaft daraus, ich z.B. baue wie ich will, eher naturähnlich als bis ins Detail getreu.
Mein Ziel ist immer das Fahren, weniger das Bauen, Fertigmodelle mag ich aber nicht.

Das Ekranoplan ist interessant, aber das Original hatte 10 Triebwerke.
Etwas kleiner gehts auch, mit dem Adlerjungen
Das käme Deinem Modell schon sehr nahe.

Bemerkenswert finde ich die Entwicklungen von [url=https://de.wikipedia.org/wiki/Rhein-Flugzeugbau_X-113]Alexander Lippisch[/URL] und [url=https://de.wikipedia.org/wiki/Tandem_Airfoil_Flairboat]Günter W. Jörg[/URL]
 
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AllRadler

Mitglied
Ein Verfechter der Niedrigdreher :D

Willkommen im Club! ;)
Ein Niedrigdrehzahl-Konzept mit Elektroantrieb ist IMMER effektiver als ein "Quirl". Ganz egal ob Modell oder 1:1.

Die längste Flugzeit bei Multikoptern liefern große Rotoren (20-30 Zoll) mit langsam laufenden Disk-Motoren (kurz mit 45-50mm Durchmesser).

Bei Helikoptern fliegen meine 300cfx Umbauten mit drehmomentstarken, aber deutlich untersetzten Scorpion Motoren in Zusammenarbeit mit längeren Rotorblättern deutlich effektiver als das Original.

Bei E-Motoren steht eben das max. Drehmoment schon bei sehr niedriger Drehzahl zur Verfügung.
 
D

Deleted member 1492

Gast
Letztendlich muss man allerdings irgendwann Kompromisse eingehen.
Weil man nicht unendlich große Props oder Rotorblätter verwenden kann.
Egal ob Schiff oder Fluggerät. Die Möglichkeiten auszunutzen macht aber definitiv Sinn.
Und man sollte dann natürlich auf entsprechende Motoren zurückgreifen.

Warum z.B. Hersteller von Schiffsmodellen ihre Produkte mit völlig fehlangepassten Motoren ausliefern, werde ich wohl nie verstehen.

Da wird ein 400er Drehmichtot dann per 4:1 Getriebe gezähmt.
Ein "passender" 400er wäre die günstigere und weitaus bessere Lösung.
Denn solche Motoren gibt es, bspw. Mabuchi RS-385SH.

Oder wie bei meinem CC-01 Unimog der Bausatzmotor mit rund 15000 Umdrehungen an 7,2V.
Das erste Bauteil was konsequent rausgeflogen ist. :thumbsdown:
 
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