Как оценить мощность двигателя в л. с.

[ikono]

После успеха с анализом спектра вибраций с помощью электронного датчика ускорений http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1201987900/1267 самоуверенности у меня прибавилось, так что возникло желание найти практический ответ на следующий вопрос. По оценочной таблице из этого раздела

у меня на максимале 4500 оборотов и тяга 90 кг - отсюда мощность в районе 22 лс. При том что двигатель Виза по паспорту должен давать 34 лс, правда, при оборотах 5200.  Даже если предположить что момент при увеличении оборотов не падает, 22 лс при 4500 оборотах пересчитываются в 25,5 лс при 5200 - все равно очень мало. Да и график основан на взятом с потолка КПД винта.

Вобщем, это была прелюдия. А серьезно: как экспериментально оценить мощность двигателя? Речь не идет о десятых долях лс, но так, чтобы можно было надежно отличить 24 лс от 34 лс. Скажем, погрешность 10 % вполне устроит. Однако, без того чтобы строить стенд с водяным насосом или электрогенератором, в идеале оценка должна проходить без снятия мотора с самолета.

Что имеем: мощность это сила, умноженная на скорость, или обороты*2пи*момент. Обороты я меряю тахометром очень точно, вопрос в том как померять момент, желательно на валу винта уже после редуктора. Идеи две:

1) наклеить тензодатчики на лопасти винта, включив их последовательно. Подключить в качестве R к релаксационному RC генератору на 555 микросхеме и путем индуктивной (трансформаторной) связи вывести частоту на цифровой частотомер. Момент откалибровать на неподвижном винте. Проблема здесь в чём: как найти направление вдоль лопасти, в котором сила тяги вращающегося винта не будет приводить к деформации. Если этого точно не сделать - можно запросто вылететь за пределы точности 10%.

2)совсем другой подход может использовать измерение натяжения ремня редуктора с двух сторон. Ремень представляет собой струну известной длины, так что собственная частота колебаний будет зависеть от силы натяжения. Частоту можно посчитать, если известна сила натяжения, длина и удельная масса ленты ремня. Колебания ремня можно определить оптическим датчиком, состоящим из светодиода и фотодиода, примерно таким, каким я мерял фазу вращения винта. Потом предстоит копаться в спектре вибраций чтобы найти собственную частоту колебаний ремня. Проблема здесь в том, что натяжение ремня непостоянно, уже потому что винт мотору заменяет маховик. Натяжение может меняться за цикл двигателя на сотни %.

Такие вот мысли. Может у кого есть еще идеи на эту тему?

 

[KAA]

Есть такая метода, позволяющая измерить мощность прямо на самолёте!  Её публиковал  форумчанин Desert Eagle.
Это-старинный метод Эйфеля. Нужно сделать мулинетку в виде деревянного бруска квадратного сечения, определённой длины. В зависимости от  оборотов этого бруска может быть вычислена мощность двигателя на валу.
Расчётная программа приложена.
Практически использовалась, и похоже, что верна.
Другой способ-установить двигатель на тензодатчики, по осреднённым усилиям на них, вычислять Мкр на данных оборотах.  Это-прямо на самолёте.
Стенд же для непосредственного измерения мех. мощности довольно прост, не требуются водяные насосы и электричество,. Он был описан мной в теме "Самодельный ДВС".

 

[Lapshin]

Самый простой способ измерения мощности на винте состоит в следующем.
Как известно, мощность равна произведению крутящего момента на частоту вращения: так как частота вращения известна из показаний тахометра, нам остается лишь измерить крутящий момент.
Для этого, сняв крыло и (возможно, но не обязательно) оперение, надо установить правую и левую стойки шасси на отдельные весы: зная колею шасси, по изменениям показаний весов, легко определить крутящий момент на месте при любых оборотах.
Далее, умножаем моменты на частоту вращения (омега = 2пи*n/60) и вуаля - дроссельная характеристика у Вас в кармане. При этом, не имеет значения - какой винт установлен (хоть деревяшка без профиля) - лишь бы при даче полного газа обороты были нужной величины.

 

[mdp-shnik]

Несколько лет назад я пытался определить мощность своего мотора. Попытка весами измерить момент не увенчалась успехом.  Макс крут. момент у меня равен 14 кГ*м. Вес телеги мдп 180 кГ. Колея колёс 1600 мм. Это значит, что весы должны были показать изменение веса от 80 до 88 кГ. Погрешность хороших пружинных весов 2%. Измерение пришлось бы проводить в пределах 10%. Результат таких измерений более чем сомнителен. Скорее всего весы должны быть рычажными с демпфером вибраций.

Под колесо ЛА нужно устанавливать тензодатчик. Эта процедура только схематично проста. Меня проконсультировал спец из физтеха. Нужно учитывать большое к-во сложных заморочек, связанных с работой датчиков. Я решил с этим не связываться.

Измерение мощности мотора только на первый взгляд кажется простой. На самом деле нужна специально разработанная установка.

 

[Lapshin]

Погрешность хороших пружинных весов 2%. Измерение пришлось бы проводить в пределах 10%.

Вам нужна точность в полпроцента - нахрена, извините?
Всю жизнь, во всех расчетах предполагалось, что инженерная ошибка в 15% - допустима и для практических целей такой точности более, чем достаточно.
Человеку надо понять уровень использования своего мотора (см. текст топикстартера), который стоит на вполне успешно летающем самолете: ошибка в две лошадиных силы, полагаю, его более, чем устроит.
Лирика насчет пружинных/рычажных весов и вибраций свидетельствует лишь о непродуманной методике эксперимента.

 

[Renat]

Скорее всего весы должны быть рычажными с демпфером вибраций.

Зачем? Там уже заранее все хорошо демпфируется! Сайлентблоки (или еще какие резинки) на мотораме+амортизация шасси+сами пневматики. Тем более двигатель, на оборотах отличных от холостых, не должен давать сильных вибрации.

 

[Lapshin]

Скорее всего весы должны быть рычажными с демпфером вибраций.

Зачем? Там уже заранее все хорошо демпфируется! Сайлентблоки (или еще какие резинки) на мотораме+амортизация шасси+сами пневматики. Тем более двигатель, на оборотах отличных от холостых, не должен давать сильных вибрации.

Некоторая вибрация присутствует- таки; и да - если применять весы с цифровой индикацией, показаний можно просто не снять. Но обычные аналоговые весы еще не являются музейной редкостью.

 

[Юрий Ер]

Можно сделать всё гораздо проще..... кусок рессоры закрепить на картере, на конце рессоры небольшое тормозное устройство.  На валу плоский диск. Поджимая тормоза по изгибу рессоры снимаете крутящий момент. Для снятия момента в близи конца рессоры разместите шкалу от торированную гирями. 1 л.с 75кгм. Устройство очень напоминает динамометрический ключь. (отечественный)

 

[mdp-shnik]

Давайте считать. 80 кГ * 0,02 = 1,6 кГ. Максимальное показание весов от крутящего момента - 8 кГ. Наша минимальная погрешность измерения момента 1,6/8 =  0,2 = 20%. Если мощность мотора 65 л.с., то ошибка равна 13 л.с.

Мы попытались осуществить другой способ. Скажу сразу, что он никуда не годится. К мотораме привязали длинную горизонтальную рейку. У её конца поставили вертикальную рейку. На ней сделали отметку положения конца горизонтальной рейки. Когда мотор запустили, все упругие элементы телеги -  сайлентблоки и рессора - деформировались, и конец горизонтальной рейки сместился. По этому смещению можно бы было построить всю винтовую характеристику мотора. Однако вибрации изменяют к-енты жёсткости сайлентблоков. В результате устройство невозможно оттарировать. Способ прост, но совершенно не пригоден. Это предупреждение для тех, кто догадается сделать так же.

 

[M.Gennadij]

Давайте считать. 80 кГ * 0,02 = 1,6 кГ. Максимальное показание весов от крутящего момента - 8 кГ. Наша минимальная погрешность измерения момента 1,6/8 =0,2 = 20%. Если мощность мотора 65 л.с., то ошибка равна 13 л.с.

А что мешает компенсировать вес ЛА, и использовать весы с соответствующим диапазоном измерения? Как вариант, ЛА основными стойками устанавливается на качающуюся площадку и закрепляется тросом от перемещений (от тяги винта), под площадку ставятся весы. Выбирая положение оси качания относительно центра тяжести ЛА, весы можно загрузить на столько, на сколько нужно.

 

[mdp-shnik]

Давайте вспомним, что речь пошла о том, как измерить мощность мотора простым способом. Нет простого способа. Есть простые схемы, но их осуществление потребует определённого труда. Только и всего.

 

[НикВик]

нужно не мощность мерять, а искать причины, почему мотор не выдаёт заявленных "коней", ну и что из того, что вам предложат какой то "хитрый" метод по которому подтвердится цыфирь- 25.5 л.с. "Зри в корень!"- 

 

[mdp-shnik]

нужно не мощность мерять, а искать причины, почему мотор не выдаёт заявленных "коней"

А как доказать, что мотор не выдаёт заявленных коней? Есть только один способ - измерить их количество. Если число исходящих коней равно заявленному, то далее следующий вопрос - куда они разбежались? Ответ однозначен: их разогнал негодный пропеллер.

Поэтому проблема измерения мощности мотора весьма актуальна. Тем более, что основная масса движков применяется  с б/у автомобилей. И их мощность, скорее всего, меньше паспортной. Не зная мощности, невозможно быстро подобрать винт.

 

[НикВик]

это что первый Ситроен Виза применяемый в самолетостроении?

 

[KAA]

Некоторая вибрация присутствует- таки; и да - если применять весы с цифровой индикацией, показаний можно просто не снять. Но обычные аналоговые весы еще не являются музейной редкостью.

Мы изначально на маятниковом стенде пытались замерить усилие динамометром. Стрелка плясала так,что снять внятные показания было невозможно,несмотря на применение масляных демпферов (дисковые поршни в банках).

Когда мотор запустили, все упругие элементы телеги -сайлентблоки и рессора - деформировались, и конец горизонтальной рейки сместился. По этому смещению можно бы было построить всю винтовую характеристику мотора. Однако вибрации изменяют к-енты жёсткости сайлентблоков. В результате устройство невозможно оттарировать.

А вот такой способ измерения на том же маятниковом стенде, дал вполне приемлемый результат. Судя по результатам последующего подбора винтов. Да и на Ротаксе 447 я намерил именно 40 л.с.,как ему и положено. 🙂

 

[НикВик]

один профессор у нас в институте любил говорить- что правильный ответ не значит что он -правильный, а просто допущено равное количество "положительных" и "отрицательных " ошибок :-?

 

[Lapshin]

нужно не мощность мерять, а искать причины, почему мотор не выдаёт заявленных "коней", ну и что из того, что вам предложат какой то "хитрый" метод по которому подтвердится цыфирь- 25.5 л.с. "Зри в корень!"-  

Если говорите кому-то - что ему делать, должны быть готовы к тому, что в ответ подскажут - куда вам идти. Если по делу сказать нечего, лучше жевать, чем говорить.

 

[НикВик]

Уважаемый Lapshin! От того что Вы предлагаете "хитромудрые" методы определения мощности двигателя хозяину двигателя не легче, потому что погрешности такой системы измерения мощности,  будут колебаться в пределах "недополученной" мощности. и говорю по делу, никуда, никого не посылая (в отличие от Ваших полунамеков)
Искать нужно причину в дв-ле, если Ротакс не выдает мощности, никому в голову не взбредет мерять его мощность, так как она заложена в конструкции дв-ля и качестве топлива.
А меряют компрессию, зазоры, люфты и прочее.
Уважаемый Lapshin не надо о себе мнить Великого Генерального , да Вы знаете много , но иногда Вас заносит .   

 

[Renat]

НикВил, вы здесь не правы. Мерить мощность очень полезно. Винт можно спроектировать с первой попытки. И тем более, вы уверены в этой заявленной мощности? А после доработок?
Кстати, очень актуально для всеми "любимых" Субарей! Кто-нибудь замерял истинную мощность после конверсии? 😉

Вы предлагаете "хитромудрые" методы определения

Ничего хитромудрого не предлагалось. Все,что предлагают КАА и Лапшин не являются проблемными. Легко осуществимо в условиях гаража.

 

[kvadratov]

...у меня на максимале 4500 оборотов и тяга 90 кг - отсюда мощность в районе 22 лс. При том что двигатель Виза по паспорту должен давать 34 лс, правда, при оборотах 5200.  Даже если предположить что момент при увеличении оборотов не падает, 22 лс при 4500 оборотах пересчитываются в 25,5 лс при 5200 - все равно очень мало.

Я понимаю что Вам не нравится что фиксируемая мощность маловата... Но почему Вы думаете что полученные Вами результаты измерений не корректны ? Вы получили результат - говорящий что Ваша ВМУ позволяет реализовать примерно 25 лошадок при 4500 оборотов мотора. Похоже на правду. При другом передаточном отношении редуктора - раскрутив мотор до 5500 оборотов - можно было бы получить бОльшую тягу и реализовать бОльшую мощность мотора... Если он конечно не рассыпется от более тяжелого режима по оборотам...
Я припоминаю что был самолет Лусиоле в варианте с мотором Виза. Ему видимо хватало тяги подобной Вашей. В иных вариантах комплектации на Лусиоле ставятся еще более дистрофичные моторы. Лусиоле летает благодаря большой весовой культуре изготовления.
Мотор Виза может применяться на самолетах и мотопланерах очень не критичных к мощности мотора. Где Вы видели тягу с подобной мотоустановки - принципиально большую чем у Вас ?
Я такого не припоминаю.

Заявленная мощность автомобильного мотора - может реализовываться на автомобиле - при движении на низших передачах в полный газ. Но это не долговременный режим. Долговременный - будет ориентировочно порядка 75 процентов от полного газа. Я веду к тому - что мне кажется что полученный Вами результат работы ВМУ - очень похож на реальный. В таком режиме мотор должен проработать довольно долго. Истребитель с этим мотором не получится. Но скажем - некий мотопланер - вроде Коршуна Домброва - скорее всего с такой ВМУ - полетит.
Домбров вроде как сначала вообще на 20 сильном моторе от мотоцикла ИЖ Планета с тягой в 70 кг летать пробовал. Коршун летал - но ИЖ сильно вибрировал и часто ломался- за что и был выдворен и заменен на Буран....
Кстати - а Вы на какой ЛА мотоустановку планируете ставить ?