Aluminium-, kompositt eller stålpropell, hva mener du?

[Propdesign]

Hei,

 

Vi skal lage en informasjonstekst som skal publiseres på vår webside. Tanken er å lage en rimelig objektiv (hvis det er mulig??) sammenstilling av fordeler og ulemper med de forskjellige materialene. Derfør ber vi om inspill her på forumet fra dere som har kunnskaper om og erfaringer av de forskjellige materialene.

 

 

Mvh

 

Bjørn O

Propdesign

[alfaalfa]

Boken "Secrets of Propeller design" av Aero Marine Research har en grei gjennomgang av ulike materialer i propeller.

[alfaalfa]

Båtmagasinte har oppsummert dette som;

Kompositt

Kompositt er en blanding av flere materialer som f.eks nylon, glassfiber og kullfiber. Styrken er omtrent som for aluminium, og prisene er relativt lave. Ulempen med materialet er at bladene ikke kan gjøres like tynne og effektivt utformet som på en rustfri propell. Egner seg best som reservepropell.

[Propdesign]

Hehe, du er allergisk mot kompositt, det vet jeg allerede. Kanskje bør du informere Brødrene Aa om at katamaranene deres egner seg best som reserveferger?

Selv "vet" jeg at en stålpropell sliter mye mer på giret, og egner seg derfor best på konkurransebåter og andre båter der kostnader ikke har noen betydning. Dermed ender vi opp med aluminium som den eneste fornuftige løsningen for båter flest .

 

Fleip til side, du nevnte "Secrets of Propeller design", vet du om den er oppdatert, eller er nytrykket fortsatt samme tekst som i 1992-utgaven?

[alfaalfa]

Igjen - dette er Båtmagsinet sin uttalelse. Men om du måler tykkelsen på en komposittpropell feks en Pro Pulse vil du se at den er langt tykkere enn andre propeller i stål eller aluminium. Det kan måles og slik jeg kjenner til dette er det et faktum.

 

Jeg vil anta at det er grunnet manglende styrke i materialet som er brukt. Mange kompositter sies å være "sterkere enn stål". Da glemmes det ofte å si at dette er relativt til vekten. Og ettersom kompositter er lettere trenger man ofte mer materiale enn stål målt i volum for å være like "sterke som" stål. Det tror jeg er tilfelle med feks materialet i komposittpropeller. Derfor må disse lages med tykkere blader. Og de lages med utforming av bladene som passer materialet.

 

Det er ikke så rart. Aluminiumpropeller kan ikke lages effektivt med samme design som stål. Det er derfor at det ikke er cupping på aluminiumspropeller og at du ikke lager overflateskjærende propeller (cleavere) i aluminium. Materialet vil svikte med slike krefter. Eller de må lages med så mye og tykt materiale at effektiviteten vil minske dramatisk.

 

Regner du littt på effektivitet i utformingen av et propellblad i vann slik som feks fra feks "Hydro Dynamics of High Speed Marine Vehicles" så virker det ikke som om tykkelsen på komposittpropellblad er laget grunnet propellbladenes effektivitet.

 

 

Brødrene Aa - lager de propellene sine i kompositt?! Det kjenner jeg ikke til. Hvor har du det fra?

Slik jeg kjenner denne bedriften kan de mye om god bruk av kompositt. Men de lager IKKE propeller til båtene i kompositt.

 

 

Aero Marine Research slik jeg kjenner dem er nok bedre på reprint enn på nytt innhold. Jeg har kun lest den siste utgaven og utseendemessig og innholdsmssig så virket den som en ren opptrykk av en tidligere (eldre tekst).

[trulsant]

Kompositt er svakere pr volum enn stål, men forskjellen trenger ikke være så stor, gitt de rette teknikkene og produktene er brukt for å lage den... Men så var det det med prisen da...

 

Men, noe som er positivt med kompositt, er muligheten til å designe oppførselen ved bøyning mer presist enn stål/alu.

For å bruke ett eksempel fra flyverden, F16 jagerfly ble av NASA testet engang med vinger som hadde V-en fremover på vingene (som en skihopper igrunn). I utgangpunktet, men en metallvinge, ville en slik vinge øke sin angrepsvinkel/pitch når den ble utsatt for krefter, og derved gi enda mer krefter, og mer pitch, og mer krefter helt til ting ikke tålte mer. Dette ble motvirket gjennom at vingen, i kompositt, var laget slik at den vred seg mot negativ pitch dersom den ble utsatt for store krefter.

 

Denne typen oppførsel vil nok også være mulig å få til på en båtpropell, type at den ved stor belastning for å komme i plan vrir pitch litt negativt, for på den måten å hjelpe motoren. Men, krever nok endel beregninger og en design som er tilpasset motor og båt på en helt annen måte enn det med dagens produksjonsteknikk er mulig å lage kosteffektivt.

Men med overnevnte er jeg fortsatt ikke helt sikker på hvordan man løser det med kreftene som kommer på toppfart, siden motor gjerne på toppfart bruker all tilgjengelig kraft, og møter motstanden som skroget genererer...og dette vil jo bl i samme situasjon som når en går i plan - prop vrir seg negativt...

 

Kanskje det er en slik oppførsel som kan gi høyere fart i middels turtall, men ikke på topp?

 

Ikke ved jeg , men mye er mulig, og siste ord er nok ikke sagt om optimale propellblader. Leste her om dagen at Rolls-Royce er i ferd med å begynne å bruke kompositt blader i "fan" på en flymotor til Airbus350, så utviklingen går videre. Nå er luft og vann to forskjellige medier, som krever forskjellig vingeprofil, menting skjer...

 

TA

[alfaalfa]

Jeg er opptatt av propeller til båt og da båter til fritidsbruk.

 

Propeller til vindmøller og til fly er allerede i kompositt. Og det fungerer jo fint. Ingen tvil om det.

 

Ta vann vs luft først. Luft kan komprimeres. Vann kan ikke komprimeres, dvs det kan, men det skal enorme krefter til for å komprimere vann. Det er en relativt stor forskjell som man bør ta med seg om man skal overføre tanker og ideer fra en type medium til et annet.

 

Så langt har man forsøkt laget propeller til større skip i kompositt og som trulsant skriver så har fleksibiliteten i kompositt hatt en mulig positive effekt. Kavitasjon kan unngås ettersom de kreftene som fører til kavitasjon får propellbladene til å deformeres og denne avbøyningen kan dermed unngå kavitasjon. Men man må da designe propellen slik at deformeringen i propellen får den ønskede effekten. Da snakker vi saktegående skipspropeller på diameter på 2,5 meter og oppover, der en godstykkelse i propellen gavner det volum/styrkeforholdet som komposittmaterialet må ha for å klare en tilstrekkelig stivhet til å overføre energi i et ikke komprimerbart medium.

 

For å følge opp det som trulsant skriver om fleksibiliteten til båter til fritidsbruk. På aluminiums propeller og på kompositt så har man mer fleksible propellblad i forhold til stål.

Det kan feks i akselerasjon gi en avbøyning som kan ha effekten av redusert pitch. Det kan gi bedre aks enn med en stivere propell (kan). Det er dessverre oftest en utilsiktet bøyning og ikke designet slik at avbøyning blir gunstig for fremdrift og energioverføring til vannet. Effekten avtar med stigende kraft dvs fart. Men gjort rett så er det mulig ved lave hastigheter og energi. Det kan man også gjøre med stål. Det er bare å gjøre bladene tilstrekkelig tynne. Men slike spissfindigheter er da ikke så spennende er det vel?!

 

Over tid vil slik fleksing/bøyning i metall føre til brudd i både stål og alu. Slik som det gjør på cleaver propeller selv om disse er utrolig tykke stålpropeller. Kompositt kan ha den egenskapen at de tåler dette mye bedre - men det blir mye kan og muligheter. Helt avhengig av type kompositt.

 

Et annet aspekt av materialet er jo at stivhet i kompositt ofte følges av skjørhet. Slik at et propellblad som treffer noe i vannet vil stål kunne tåle, alu blir litt deformert og kompositt kan ryke tvert.

Om det er noe tyngre objekt, vil stål også deformeres, alu vil deformeres langt mer eller rives av, og kompositt er fremdeleles totalt ødelagt. Det er en ulempe...men forholdet mellom stivhet og skjørhet forbedres stadig. Både i stållegeringer, alu og kompositt. Så langt leder stål.

 

Jeg har et bruksområde der jeg vil anbefale komposittmateriale i propell. Jeg har en venn med hytte på fjellet. Der har han en båt med en 4 hk som smeller på nye steiner hver gang han er ute, det er grunt og fullt av stein i denne innsjøen. Komposittpropellen er mye lettere i sekken på vei til hytta. Så kompositt har sine fordeler!

 

 

Jeg synes det er mer interessant å finne best mulig propell til baatplassens ulike leseres båt/motor og brukskombinasjon. Det er vanskelig nok!

Og jeg oppfatter at det er mange der ute som får dårlige råd om propell, og båteiere som ikke får ut potensialet i sine båter grunnet feil propell.

Da snakker vi ikke bare om fart men om båtens oppførsel i sjøen, om det blir mye sjøsprøyt om bord. Om båten er nervøs i sjøen og oppleves som utrygg. Og effektivitet, marsjfart og topphastighet.

[Eureka]

Brødrene Aa lager nok ikke propeller i kompositt, mens båtene derimot, de bygges av carbon og vinylester.-og det var vel det som var meningen med den kommentaren.. Propellene er nok Volvo sine egen tenker jeg.

[alfaalfa]

Trådstarter spør etter kommentarer til ulike materialer til båtpropeller. Jeg klipper inn dette fra Båtmagasinet.

 

Båtmagasinets har negative erfaring eller beskrivelse av kompositt brukt til båtpropeller. Der man anbefaler det som en mulighet for en reserve propell. Trådstarter mener vel at dette er det samme som å mene at båtene til Brødrene Aa har samme egenskaper som Båtmagsinets kommentar om båtpropeller i kompositt eller omvendt.

 

Mitt poeng er at denne kommentaren dessverre ikke gir mening. Man kan ikke hevde at Brødren Aa sine båtskrog i vakuuminjesert vinylester og karbonmatter som er en suksess er det samme som at en båtpropell bygget i flytende polyamid med korte strå av glassfiber er en god ide.

Det er to helt ulike produkter som lages i to helt ulike materialer.

 

Beklager, det er logisk brist.

 

PS Trådstarter er importør av kompositt propeller DS

Redigert 4.Mars.2014 av alfaalfa (see edit history)

[Big Horn]

At stålpropell sliter mer på giret var nytt for meg. Derimot byttet jeg alupropell 3 ganger ila 4 år grunnet ting som flyter i vannet og skader propellen. Har ikke byttet propell de siste 6 årene etter bytte til stål,......

Redigert 4.Mars.2014 av Big Horn (see edit history)

[alfaalfa]

Slitasje på giret og kun for konkurranse Den påstanden så jeg ikke! Så bra du fikk med deg den!

 

jaja

[scand26hc]

Jeg har en scand 26hc vil jeg oppnå noe ved å byte fra alt til stål? Eller vil jeg få økt slitasje på drev etc? Motoren som står i en en 280hk fra Volvo penta

[alfaalfa]

Drevene (-og utenbordsmotorer) er beregnet på bruk med stålpropell. Ikke tenk på det.

 

Men om du har noe å vinne er avhengige av litt ymse. Det er sannsynlig, men la oss forsøke å basere det på fakta.

 

Kan du si noe om:

Hva slags propell har du nå. Type, diameter og pitch/stigning

Hva slags drev du har, gjerne utveksling.

Så noe om ytelser du oppnår dvs ulike knop ved hvilke turtall. Helst flere punkter fra ca 2500 rpm og helt till full gass - om du vet.

 

Dette kan brukes til å se på hvordan din nåværende propell oppfører seg i forhold til hva det er rimelig å forvente seg av andre propeller.

[scand26hc]

Oki da må jeg lete litt... båten har ikke vært på vannet i mitt eie men jeg synes propellene ser litt klein ut...

[alfaalfa]

Noe jeg ikke visste om komposittmaterialet i Pro Pulse propell - det materialet utmattes det også, som jeg skrev om alu og stål. Det var jo kjedelig;

 

Jag kan säga såhär att jag har rätt många års erfarenhet av plast.
Jag jobbar med produktutveckling och vi tillverkar prototyper och formsprutningsverktyg.

Propulsebladen är av största sanolikhet gjorda av Poly Amid med glasförstärkning, troligtvis 30%glas. (pa 6.6 gf30)

Om man nu känner på bladen så är dom rätt stumma, glaset i plasten gör att bladen blir hårdare starkare och mindre böjbara.

om man tar en propulse och kör med så vid accleration så böjs bladen lite.
Likaså vid fullgas, Och det vet alla tar man en plastbit och böjer på, så till slut går den av alternativt viker sig om plasten är av mjukare sort.

Bladen blir lite mjukare för varje gång motorn körs.
Hade det inte varit glas i så hade bladen bara vikt sig när dom mattas ut. I stället så säger det klick och så går bladet rakt av när det är utmattat.

[ivar]

Jeg har et bruksområde der jeg vil anbefale komposittmateriale i propell. Jeg har en venn med hytte på fjellet. Der har han en båt med en 4 hk som smeller på nye steiner hver gang han er ute, det er grunt og fullt av stein i denne innsjøen. Komposittpropellen er mye lettere i sekken på vei til hytta. Så kompositt har sine fordeler!

 

Da er det jo en sånn han skulle hatt :)

 

[Teerex]

Ser mange fordeler med en slik Ringprop, men for oss som jager de siste par knopene er den antagelig ikke effektiv nok.

Dessuten er den visstnok ikke i produksjon lengre http://www.propellersafety.com/ringprop/

 

Den var visstnok først tenkt produsert i kompositt men de endret så til aluminium og i 2005 skulle de igjen endre til rustfritt stål.

 

Patentet utgikk visstnok i 2011 pga. ikke betalt avgift... http://www.ipaustralia.com.au/applicant/ringprop-trading-limited/patents/AU2005259825/

 

Konseptet til salgs http://www.propellersafety.com/5646/technologies/ringprop-intellectual-property-sale/

Redigert 4.Mars.2014 av teerex (see edit history)

[Teerex]

og her et helt annet propellmateriale, men det er vel mere av sikkerhetshensyn http://www.propellersafety.com/5582/new-products/magblade-maxthrust-airblade-safety-propeller/

Redigert 4.Mars.2014 av teerex (see edit history)

[Propdesign]

Alfaalfa::

 

"Mitt poeng er at denne kommentaren dessverre ikke gir mening". Helt riktig, hadde du lest siste setning "fleip til side" ville du nok forstått at det var en fleip...;-)

 

"Og ettersom kompositter er lettere trenger man ofte mer materiale enn stål målt i volum for å være like "sterke som" stål." Rett igjen. Det er nettopp derfor en godt designet stålpropell er mer effektiv enn alu og kompositt.

 

"Da snakker vi saktegående skipspropeller på diameter på 2,5 meter og oppover" Interessant, jeg har ikke hørt om komposittpropeller over 1,2 meter dia. Har du mer info?

 

"Om man tar en propulse och kör med så vid accleration så böjs bladen lite". Er du klar over hvor lite bevegelse vi snakker om? Det fins folk som påstår at de kan føle at propellblad flekser. Jeg mener det er umulig, det må måleinstrument til for å konstatere en virkning.

 

"Och det vet alla tar man en plastbit och böjer på, så till slut går den av alternativt viker sig om plasten är av mjukare sort. Bladen blir lite mjukare för varje gång motorn körs." Dette stemmer for plast i permrygger, men det er nok ikke helt relevant når det gjelder en komposittpropell. I et elastisk materiale er svekkelse direkte koblet til temperatur som oppstår ved friksjon. Også om plast er en dårlig varmeleder blir en propell som roterer i vann meget effektivt kjølt. Dvs det vil ikke oppstå temperaturer som svekker materialet. Ved en rotasjon på 2000 rpm ville bladet gått av rimelig raskt hvis dette var et problem, og kompositt flypropeller ville blitt forbudt straks.

Selv har jeg kjørt en komposittpropell av gammel design i åtte sesonger, ingen tegn til svekkelse. Nysorten er 40% stivere.

 

Trulsant: "Denne typen oppførsel vil nok også være mulig å få til på en båtpropell, type at den ved stor belastning for å komme i plan vrir pitch litt negativt, for på den måten å hjelpe motoren". Det er nok vanskelig, fordi variasjonene i trykk ville gjøre fleksingen ustabil. Generelt er risken stor at hele greia kommer i selvsvingning, noe som betyr energitap. Det er noen som patentert en selvpitchende propell med fjær, men jeg tror ikke det vil fungere fordi det sannsynligvis er for vanskelig å få det stabilt.

 

Big Horn: "At stålpropell sliter mer på giret var nytt for meg." Vel, det er vel egentlig en ganske kjent sak: en stålpropell veier vesentlig mer, det betyr høyere belastning når man legger inn giret, og ved akselerasjon ved lavt turtall, før turtallet er så høyt at smøringen av giret blir effektiv. Hvor stor betydning dette har i realiteten er det sannsynligvis ingen som vet, kanskje liten, kanskje mer enn hva man tror? Noen motorleverandører har introdusert "soft gearing" , det minsker sikkert slitasjen, i hvert fall ved giring.

[ivar]

en stålpropell veier vesentlig mer, det betyr høyere belastning når man legger inn giret, og ved akselerasjon ved lavt turtall, før turtallet er så høyt at smøringen av giret blir effektiv. Hvor stor betydning dette har i realiteten er det sannsynligvis ingen som vet, kanskje liten, kanskje mer enn hva man tror?

 

at tyngre propell gir mer belastning under aks - det har jeg aldri hørt før... vil ikke vannmotstanden være vel så stor som massetregheten..?

 

Heller aldri hørt at smøring av et vanlig påhengergir ikke er effektiv på lave turtall

[alfaalfa]

Gir som ikke har smøring ved start:

-drev (ex racing) og utenbordsmotorer har gir og tannhjul som ligger i oljebad. Det gir smøring selv når tannhjulene ikke går rundt. Det ligger totalt nedsenket i olje. Problemet med det er at oljen tar effekt. Derfor kjører man med tørrsump smøring på racing drev. At dette ikke skal smøres under start, det stemmer ikke og er feil.

 

Belastning ved å sette i gir - hva tåler dette

Jeg har en båt som veier ca 2500 kg, denne går i 50 knop. Det er propellen og giret som driver dette forover med denne kraften som gjør at 2500kg møter sjø som bremser kraftig opp, båten hopper ut og inn i bølger i 50 knop. Med stadige belastningsendringer med over 700Nm. Men påstanden er at det er å sette i gir som er den store belastningen.

Drev har jo også kon clutch som tar oppstart. slik at giret ikke får denne...

 

Men det å sette i gir, eller egentlig et å nesten sette i gir kan slite på anslagsflaten på gir på utenbords. I racing med overflatepropell som har ekstrem stigning kan dette være et problem. Den store stigningen gir stor motstand i vannet når men setter denne i gir. Og helt nedsenket gir den store stigningen stor motstand. Disse har også faste huber (oftest). Så her skal man gire kontant. Eller starte i gir. Men det er ikke så mange som har cleaver til hverdags...så jeg skjønner ikke forsøket på å lage en historie...

 

Belastning ved akselerasjon ved lave turtall

Alle motorer har lavt dreimoment ved akselerasjon fra tomgang til lave turtall. Det betyr altså at det er små krefter som overføres. Båten går mao sakte. At det er høyere belastning ved akselerasjon ved lave turtall - nei det er ved høye turtall og endringer fra eller til høye turtall som gir høy belastning. Det var da veldig til feilinfomasjon og julehistorier...

Påstanden - er det noen som vet. JA det er det! det er mange som produserer slike gir og det brukes mange tusen båtmotorer. Bare Mercury har egen forskning ved egen innsjø. De har egne metallurger som tar frem herdeteknikker for å få rett krystallinsk struktur i stålet og kan gi deg svaret på akkurat hvor mye energi disse girene tåler.

 

Prøving med komposittpropell til marinen

Det er forskning knyttet till forsvaret (ikke Norge) som over lengre tid har forsøkt med kompositt på sine minesveipere. Minesveipere har ofte ikke magnetiske skrog og disse ønsket også å prøve ut kompositt propell for å få minst mulig magnestisk/metall. Dette er noen år tilbake og jeg vet ikke helt status. Men de slet med deformering av propell blad med myke kompositt blad - i forhold til nibral eller hva de har ellers. Men forsøkte å beregne og få til deformeringen slik at den ville øke propellhastigheten før kavitasjonsinnslaget. Tror ikke det ble suksess.

 

 

Polyamid med korte glassfibertråder som forsterkning gir seg ved gjentatte belastninger -

-som brukes i Pro Pulse gir seg ved gjentatte belastninger. Mye forskning er gjort på dette feltet grunnet at man har lenge brukt dette i bilindustrien på komponenter med liten mekanisk belastning. Men ønsker også å bruke dette materialet der det kan bli utsatt for krefter. Men det har vist seg at det etter gjentatte belastninger knekker. Ikke så kjekt om det er en propell...

Man kan lsese seg opp på dette på studier fra velrennomerte universiteter - Ecole polytechnique er langt fremme. Det viser seg at svekkelsen øker ved tilstedeværselse av fuktiget...

Det nevnes plastpermer - det blir ikke nevnt i forskningen rundt polyamid med glassfiber - som vel er det propellene lages av?

 

Flypropeller bruker ikke polyamid med glassfiber som er det som brukes i disse båtpropellene. Og, nei det er ikke temperatur i friksjon som er problemet. Det er de polyamid lenkene som gir seg - det blir regelrett brudd i mikrostrukturene.

 

RAKE

Hvordan var det med rake på disse propellene - hva er rake på disse ved ulike stigninger? Rake endrer seg ved å rotere propellbladet for å endre pitch med mindre den har 0 grader rake. Eller at innfestingen i hubben ikke er jevn med hubben.

 

Jeg leser stadig fler som klager over at de ikke får hevet baugen på disse komposittpropellene. Det stemmer godt med at det er lav rake i tillegg til dette noe spesielle semi cleaver designet.

De klager over økt bensinforbruk grunnet at baugen ikke løftes. Igjen - er det fordi det er lav rake som gjør dette eller er det kun det uheldige designet grunnet komposittens manglende styrke?

 

jaja

[glalaks]

Jeg har aldri prøvd propulse propell selv, men har lagt merke til at mange som har sånn propell bytter til stål igjen.

 

Mitt inntrykk er at propulse kan være smart på båter med litt for liten motor så kan stigning justeres etter behov. F.eks jeg hadde en Askeladden 475 med 50 hk. Fin og sprek den med 1-2 personer. 3 gikk så vidt i plan. 4 mann var håpløst. Jeg innbiller meg at en propulse kan være fint da for å få båten i plan.

 

Samtidig tror jeg, uansett hvor mye stigning du velger på PP at du vil kunne finne en bedre propell i stål. Problemet blir da at man må kjøpe veldig mange propeller.

 

Er mitt inntrykk riktig?

[Teerex]

Propulse er nok bra for bl.a. de som kjører med mye variasjon i last, og som ikke jager den siste knopen eller to i toppfart.

Samt de som av en eller annen grunn til stadighet er borti harde elementer med propellen.

 

Nå gjenstår det jo å se noen reelle tester som viser om generasjon 2 er like bra som en standard alupropell eller helst evt. bedre, på div. båttyper og motorstørrelser.

Evt. er det bare å sende meg en propell så skal jeg finne det ut etterhvert

Redigert 4.Mars.2014 av teerex (see edit history)

[ivar]

 

Men det å sette i gir, eller egentlig et å nesten sette i gir kan slite på anslagsflaten på gir på utenbords.

 

det vrir seg i magen på meg hver gang jeg hører noen som prøver å gire "mykt og forsiktig" med påhenger

[Big Horn]

Og enda værre når noen glemmer å sette den i gir før de gir gass, for så å smelle den i gir lenge før den har nådd tomgang.....