Overtorque?

[Cat135]

So, nun mal eine Frage an alle Piloten speziell des Jetrangers.

Mir wurde neulich in unserer EC 120 bewusst, dass ein Overtorque schneller entstehen kann, als einem lieb ist.

Doch hat man hier noch ein Warninglight, dass einem das überpowern anzeigt und eine gewisse Reaktionszeit erlaubt.

Mein Kollege, der selbst auch Jetranger fliegt meinte dann nur beiläufig: "Hey Cat, musst aufpassen, dass Dir das im Jetranger nicht passiert, dort merkt man´s meistens erst zu spät"

Nun meine Frage: erkennt man einen Overtorque im Jeti wirklich schlecht bis zu spät und wenn ja, wie reagiere ich? Ich habe diese Frage schon oft gestellt, ggf. sogar in dem Forum aber die Antworten waren immer recht spährlich.

 

Grüsse von eurer Trainee

Cat

[tino-dietsche]

Hey Cat,

 

das der Jet Ranger bezüglich eines Overtorque sehr heikel ist kann ich bestätigen, wurde mir auch schond des öfteren erzählt. Ich werde mal schauen ob ich da unsern Jet Ranger Piloten ein paar Details entlocken kann!!

 

Gruss, Tino

[Cat135]

Hi tino!

 

Ja, locke mal bitte. Ich möchte ja nicht gleich am Anfang für das Ruinieren eines Triebwerkes verantwortlich sein :-)

[kettlermartin]

Hallo Cat!

Das Schreckgespenst "Overtorque" geistert wieder mal rum ;)

Grundsätzlich ist zu sagen,wer ein sauberes und exaktes Weight +Balance,die Leistungsmerkmale versus Temperatur und Wind macht,wird dieses Gespenst nicht zu Gesicht bekommen.Gerade letztes Jahr im Jahrhundertsommer mit seinen extremen Temperaturen war der Killer für viele Helis.Wenn man die Umstände anschaut warum der Overtorque passiert ist,fällt sofort auf das die Maschinen jenseits von gut und böse manövriert wurden.(In der Schweiz liegt der Rekord bei schätzungsweise 130 % über längerem Zeitraum=Steilstart,vollbeladen auf 1000 MüM bei sehr hoher Temperatur!!).

Beim Jet Ranger ist kein Warnsignal vorhanden das die Grenze von 110% beschreibt,der Grund dafür liegt in 2 Faktoren(hat mal ein Info-Sheet von der Herstellerfirma gegeben).

1.Die Verlässlichkeit auf die sich der Pilot normalerweise verlässt.D.h. schrauben bis es schrillt!

2.Du bist an der Leistungsgrenze,hast praktisch keine Reserven: Du hebst ab,nimmst Fahrt auf und im Uebergangsauftrieb wirst Du aus den schönsten Fliegerträumen durch ein Signal geweckt,Deine Reaktion: Der Pitch geht runter,Torque reduzieren, und das nur wenige Meter ab Boden,das Resultat kannst Du Dir vorstellen.Ist sicher bei anderen Hubis Schulungs-Uebungsbedürftig,ich bin aber sicherer wenn ich die Torque jederzeit in Sichtweite habe um diesen Zustand überhaupt zu vermeiden.

Wie gesagt,das Problem ist kein Problem bei genügender Vorbereitung und einem sauberen Power Setting. Ist bei mir bis heute nie vorgekommen,obwohl auch ich sicher schon am Limit starten musste.

Hat jemand auf anderen Mustern mit eingebautem Limitation-Warning Erfahrungen gemacht?

Gruss Martin

[martinw]

Hallo Helipiloten,

 

knn jemand in einfachen Worten kurz erklären, was es mit Overtorque (Überdrehmoment ?) auf sich hat?

 

Vielen Dank

MARTIN

[Jonimus]

knn jemand in einfachen Worten kurz erklären, was es mit Overtorque (Überdrehmoment ?) auf sich hat?

 

Versuchen wirs mal:

 

Das Drehmoment (also etwa die Kraft, mit welcher der Hauptrotor angetrieben wird) ist aus verschiedenen Gründen limitiert, wie z.B.:

 

- Das Getriebe und die Wellen haben mechanische Limiten (so ein Heli-Getriebe kann ganz schön heiss werden)

- Der Rotorkopf und die Rotorblätter haben mechanische Limiten

- Der Heckrotor kann nicht beliebig hohe Drehmomente kompensieren

- Ein grosses Drehmoment bedeutet hoher Pitch und somit ist man näher an der Gefahr des Stalls vom Hauptrotor

- Die Antriebseinheit (Motor) hat Limiten

 

Man könnte jetzt argumentieren, weshalb nicht einfach alles etwas stärker gebaut wird. Das ist aber wenig sinnvoll, denn dadurch würde der Heli schwerer und teurer und hätte also noch weniger Nutzlast. Die mechanischen Komponenten sind i.d.R. so ausgelegt, dass sie im normalen Betrieb keinen Schaden nehmen und aus Sicherheitsgründen eine gewisse Reserve bieten. Der Hersteller definiert dann diese Limiten so, dass ein normales Fliegen noch möglich ist, ohne alles unnötig überdimensionieren zu müssen und ohne dass die Reserven "angebraucht" werden.

 

Bei kleineren Kolben-Helis wird übrigens nicht das Drehmoment gemessen; dort limitiert man stattdessen den Ladedruck (Manifold Pressure).

 

Ich kann mich täuschen, aber meist ist es das Getriebe, welches das maximale Drehmoment beschränkt.

 

Heinz

[BH47]

Ich kann mich täuschen, aber meist ist es das Getriebe, welches das maximale Drehmoment beschränkt.

 

Hallo Heinz

 

Damit könntest Du recht haben.

 

2001 hat mir das ein Techniker von Bell das sinngemäss mal so erklärt:

"Wenn Deine Aufgabe darin besteht, einen Heli resp. die Komponenten mit Gewalt und ohne jegliche Rücksicht zu zerstören, dann fordere vom Motor seine absolute physikalische Leistung ab und warte solange bis was passiert. Du wirst dann feststellen, das Dir das Getriebe als erstes um die Ohren fliegen wird."

 

Ich glaube das sagt vieles aus.

 

Gruss

Joachim

[Cat135]

Hey, der Spruch ist aber verdammt gut. Ich werde mir den mal merken :-). (Sollte man auf jedes Instrumentenpanel kleben...)

 

Gruss von Cat

[kettlermartin]

Hallo!

Danke Heinz für Deine Erläuterung,bei mir hätte das sicher wieder 3 Seiten gegeben ;)

Gruss Martin

[martinw]

Hallo Heinz,

 

vielen Dank für die Erklärung.

 

Gruß

MARTIN

[phillip hommel]

ne kurze frage zum Torque, wie wird das eigentlich mechanisch gemessen?

[Jonimus]

wie wird das eigentlich mechanisch gemessen?

 

Ich bin sicher nicht der richtige, wenn es darum geht, welches System nun in einem speziellen Chopper eingebaut ist, aber grundsätzlich gibt es mehrere Systeme. Meist werden Dehnmessstreifen eingesetzt, und das funktioniert so:

 

Eine Welle, die mit einem Drehmoment beaufschlagt ist, verdreht sich ein kleines bisschen, wie ein Gummimotor, der sich allerdings stark verdreht. Das Mass der Verdrehung ist konstant zur Stärke des Drehmomentes. Die Oberfläche dieser Welle verzieht sich infolge der Verdrehung ein kleines bisschen, wiederum linear konstant zur Stärke des Drehmomentes.

 

Ein Dehnmessstreifen ist im Prinzip ein feines Drähtchen (in der Praxis sind es mehrere, parallel verlaufende Drähtchen), welches man im 45°-Winkel dauerhaft auf diese Welle klebt, weil der Verzug im 45°-Winkel am stärksten ist. Das Drähtchen wird also bei angelegtem Drehmoment etwas länger (weil sich die Oberfläche etwas in die Länge zieht) und dadurch auch dünner, wie wenn man einen Kaugummi in die Länge zieht.

 

Ein Draht, der länger und dünner wird, erhöht seinen elektrischen Widerstand, und das kann gemessen werden. In der Praxis werden meist vier solche Dehnmessstreifen abwechslungsweise im 45°-Winkel auf die Welle geklebt und elektrisch so verdrahtet, dass es eine Messbrücke ergibt. Eine Messbrücke ist eine einfache, aber geniale Erfindung, welche erlaubt, auch sehr kleine Differenzen (im elektrischen Widerstand) zu messen, ohne auf Messfehler, z.B. durch Temperaturänderungen, sensibel zu sein.

 

Voilà, ferit ist der Drehmomentmesser. Der Rest ist noch konstruktives Detail, wie z.B. die Anzeige im Cockpit und - technisch nicht ganz trivial - die elektrischen Verbindungen zur sich drehenden Welle. Dafür gibts heute berührungslose Übertrager.

 

Alternativ gibt es auch Halbleiter-Dehnmenssstreifen mit wesentlich höherer Empfindlichkeit, oder natürlich ganz andere Systeme, aber Dehnmessstreifen (engl. strain gauges) werden meines Wissens häufig gebraucht.

 

Heinz

[Flying Bull]

Hallöle allerseits,

 

Overtorque – das kann eigentlich nur passieren, wenn man nicht vorrausschauend plant und fliegt.

Klar, Weight & Balance sollte man machen – aber das Leben ist anders, da hat man gerade getankt und als nächste Rundfluggäste stehen ein paar 120 kg Fluggäste parat ;-)

Ist man sich jetzt bewußt, dass man einen schweren Hubi hat, kommt es darauf an sanft zu fliegen.

Hektische Bewegungen verlangen große Korrekturen – und begünstigen so einen Overtorque.

Zieht man sanft am Collective, dann sieht man, wohin der der Torque möchte – und kann notfalls wieder absetzten.

Bleibe ich im Hover im Groundefekt bei Startleistung, dann kann man auch fliegen, wenn man sanft mit dem Hubschrauber umgeht. Ganz leicht Vorwärtsfahrt aufnehmen (die Maschine sackt nach unten), bis man den Übergangsauftrieb erreicht hat, dann kann man den Collective auch langsam wieder etwas senken.

Die „Transient-Power“ hat man dann als „Reserve“, wenn der Weidezaun doch mal zu früh kommt – aber einplanen sollte man diese Power nicht.

Das ganze ist nicht ganz einfach und erfordert eine ruhige Hand – aber man kann es üben.

Einfach sich selbst den Torque auf Hoverleistung begrenzen – und mal ausprobieren. Paßt es nicht – setzt man mit den Kufen auf – dabei den Heli schön gerade halten.

Jede größere Steuerbewegung stört das Bodenpolster – es ist also wichtig sanft mit kaum Steuereingaben zu fliegen.

Muß man einen Steilstart machen – und man ist schon bei Startleistung – muß jemand aussteigen und zu einem Platz kommen, an dem man flach starten kann.

Als PIC hat man die Verantwortung, für die Maschine, für die Fluggäste und die sichere Flugdurchführung. Man darf nicht nur NEIN sagen, man muß es auch, wenn man sonst die Grenzen überschreitet!

Zum Thema JetRanger – das Triebwerk (wie in den meißten anderen Hubis auch) kann mehr Leistung zur Verfügung stellen, als Getriebe und Zelle auf Dauer verkraften. Und schafft es das Triebwerk irgendwann nicht mehr, dann geht die Drehzahl in den Keller......

Poblematisch sind aber immer starke bzw. schnelle Leistungswechsel – denn dann kann es dazu kommen, dass Schäden auftreten.

Das kann man sich selbst gut verdeutlichen – mache die Motorhaube von einem Auto auf – und bewege den Gaszug mit der Hand plötzlich auf Vollgas – der ganze Motor versucht sich heftig in den Lagern zu bewegen. Das ganze nochmals langsam vom Leerlauf zu Vollgas – der Motor wird zwar laut – aber die Bewegung in den Lagern ist minimal.

Also immer schön sanft fliegen, dann dürfte Overtorque kein Thema sein ;-)

 

Gruß Udo

„Flying Bull“

[Roberto]

Hallo Heinz....

 

....interessante Ausführung!

 

Ich denke, hier ist aber das Drehmoment welches auf die Tragschraube als System Losturbine, Gearbox, Rotormast

Rotorkopf, Gelenke und Blätter wirkt, gemeint.

 

Das Meßverfahren welches Du beschrieben hast könnte meiner Meinung nach nur für eine Welle welche direkt in ein Getriebe

mündet und dieses treibt, in Ansatz gebracht werden.

 

Bei der (Heli) Turbine ist zwischen Triebwerk und dem Getriebe noch eine gasdynamische Verbindung, also die Drehbewegung welche ins Getrieb eingespeist wird, wird durch "mächtig heiße Luft" mit "mächtig viel Druck" auf ein Turbinenrad erzeugt welches seine rpm´s über eine "Freilauf"kupplung ins Getriebe abgibt.

 

Das erklärt auch eine gewisse "Trägheit" der Turbinenhelis gegenüber den Kolbenhelis bei vertikalen Manövern. Ich denke Kolbenhelis reagieren da direkter.

 

Durch nicht zu viel Drehmoment die Blätter nicht schlagartig in den hinteren Endanschlag zu bringen besteht meiner Meinung nach die Kunst, mehr noch beim Kolbenheli als bei der Turbine.

 

Ich wollte noch etwas zusammensuchen und morgen oder übermorgen dazu mal meinen Senf abgeben.

[Jonimus]

Roberto,

 

ich muss gestehen, dass ich deinen Ausführungen nicht ganz folgen kann. Ein Drehmoment kann nur an einer Welle, nicht an einem 'System' gemessen werden. Da zwischen Gasturbine und Rotor im Prinzip eine starre Verbindung (über diverse Zahnräder) besteht, spielt es physikalisch keine Rolle, wo das Drehmoment gemessen wird, wenn man von den kleinen Verlusten im Getriebe absieht. Der einzige Schlupf besteht, wie du selber sagst, in der Gasturbine zwischen "heisser Luft" und Turbine.

 

Indirekt könnte das Drehmoment natürlich auch über den Gasdruck vor der Gasturbine gemessen werden, aber wie gesagt, da weiss ich zu wenig über die speziellen Messarten bei verschiedenen Helis. Über die Dehnmessstreifen-Technik findet man aber einiges im Internet.

 

Beim Jet Ranger (Allison 250C), das habe ich soeben noch im Internet gefunden, wird die Verdrehung der Welle vor der Freilaufkupplung nicht mit Dehnmessstreifen gemessen, sondern über ein "helical gear" (spiralförmiges Zahnrad??) in Öldruck umgewandelt und dann elektrisch gemessen und angezeigt.

 

Bin gespannt auf deine Ausführungen, lerne immer gerne dazu...

 

Heinz

[Roberto]

Zwischen Gasturbine und Rotor besteht eben ... keine ... feste Verbindung, sondern nur eine gasdynamische.

Also wenn Du die Blätter durch die Blattseile eben noch angebunden hast und das Triebwerk (die Turbine) startest und bis in Leerlauf hochfährst werden die Blattseile zwar ein wenig quietschen und stramm werden aber Du wirst "beobachten" können wie Dir das Turbinenrad der Losturbine langsam rotglühend wird und an den Ecken anfängt wegzutropfen. :)

 

Und in diesem "System" einer "virtuellen Welle" eben ein Drehmoment zu messen, besteht die Kunst.

 

Das mit der Öldruckdifferenz ist eine Möglichkeit, eigentlich nur die welche ich kenne, das (den Torque) zu messen und zur Anzeige zu bringen.

 

Bis morgen

[BH47]

wie Dir das Turbinenrad der Losturbine langsam rotglühend wird und an den Ecken anfängt wegzutropfen.

 

... sehr plastisch ausgedrückt .... :D

 

Grüessli nach MV

Joachim

[Jonimus]

Halt, stopp! Sprechen wir überhaupt vom selben? Ich habe in diesem Forum (von Flying Bull?) gelernt, dass das Allison Triebwerk offenbar zwei Wellen hat (eine Querschnittszeichnung kann ich auf die Schnelle im Internet nicht finden). Also hat es auch zwei Turbinen. Die eine treibt den Kompressor und die andere - und hier ist unser "Streitpunkt" - über ein Untersetzungsgetriege und die Freilaufkupplung die Rotoren.

 

Und jetzt meine ich, dass zwischen dieser Turbine und den Rotoren eine starre Verbindung besteht. Und es ist das Drehmoment auf dieser Welle, welches interessiert und angezeigt wird, stimmts? Die "Gas-Verbindung" besteht lediglich, wenn man so will, zwischen den zwei Wellen im Triebwerk. Die andere Welle im Triebwerk interessiert eigentlich nicht, bzw. allenfalls deren Drehzahl.

 

Sind wir wieder synchron?

 

(Vielleicht muss ich noch einen ganzen Haufen über Helis lernen und mir mal so ein Ding aus der Nähe ansehen.)

 

Heinz

 

Edit: Wenn nun die meisten Helis durch solche Allison-Triebwerke mit eingebautem Öl-Transducer angetrieben werden, dann muss ich meine Aussage revidieren, dass Dehnmessstreifen "häufig" gebraucht werden. Ich habe im Internet viele Hinweise darauf und Produkte für Helis gefunden, aber vielleicht ging es da eher um Eich- und Zertifizierungsmessungen.

[BH47]

und mir mal so ein Ding aus der Nähe ansehen

 

Kein Problem .... ;)

 

Ich möchte nochmal auf die Dehnmessstreifen von vorhin zurückkommen.

Diese Dehnmessstreifen (mechanisch sowie elektrisch) sind mir eigentlich nur geläufig im Zusammenhang mit der Messung des Mastbiegemomentes von Helis mit starren Rotorkopfsystem wie z.B. bei den EC's

 

Grüssli

Joachim

[Roberto]

Hallo Heinz...

 

...ich werde mal gucken wo mein rot-weißer Allison Ordner abgeblieben ist. Da hat es auch Schnittzeichnungen etc.

Wenn Du magst werden wir das bis zur(m) beidseitigen(m) Zufriedenheit (Verständnis) klären. Dazu müßen wir aber beide wahrscheinlich etwas "weiter ausholen" bezüglich der Wellen und des Aufbaus des Triebwerkes.

 

Bei solchen Diskussionen macht mir das Forum Spaß und auch ich bin immer offen für neue Erkenntnisse (nobody ist perfect). :)

 

Hasta luego........ :)

[Jonimus]

Wenn Du magst werden wir das bis zur(m) beidseitigen(m) Zufriedenheit (Verständnis) klären.

 

Ja gerne, dürfte aber in diesem "Chat Mode" etwas schwierig sein. Besser wäre da der "Pizza Mode", aber du lebst leider offenbar nicht gleich um die Ecke.

 

Ich fürchte jedenfalls, dass ich mit Internet-Recherchen nicht viel weiter komme; diese Torquerei scheint fast ein Betriebsgeheimnis zu sein.

 

Heinz

[BH47]

aber du lebst leider offenbar nicht gleich um die Ecke.

 

Aber vom 23.07 bis 25.07.2004 ist unser Roberto hier. Dann kanns Problemlos im "Pizza-Mode" weitergehen. :D

 

Grüessli

Joachim, der sich schon freut

[Flying Bull]

Hallöle allerseits,

 

das den Piloten interessierende Drehmoment ist das zwischen Triebwerk und Getriebe – also das von der Arbeitsturbine über das Zwischengetriebe abgegebene Drehmoment.

Das mit dem "helical gear" und die Umwandlung Öldruck und dann elektrisch gemessen und angezeigt ist richtig.

Wie beschreibt man das jetzt anschaulich?

Stelle Dir einfach mal eine Schraube mit einer Mutter vor. Drehst Du die Schraube und hälst die Mutter fest, so wird die Mutter (je nach Drehrichtung) von der Schraube gedrückt (oder rangezogen). Und schon hast Du aus einer Drehbewegung eine horizontale Bewegung, die man über Öldruck messen kann.

Die Umsetzung bei drehenden Teilen ist zwar etwas aufwendiger, aber das ist das Prinzip.

 

Hallo Roberto, „Das erklärt auch eine gewisse "Trägheit" der Turbinenhelis gegenüber den Kolbenhelis bei vertikalen Manövern. Ich denke Kolbenhelis reagieren da direkter.“

 

Das mußt Du mal näher erklären, welche Trägheit Du meinst – ich kenne bei Turbinenhelis keine – mal abgesehen vom Hochfahren der Turbine von Leerlauf auf Flight Idle.

 

Gruß Udo

„Flying Bull“

[Jonimus]

Udo, danke für den Tipp!

 

... habe auch noch ein bisschen "geforscht" (und muss offensichtlich meine ursprüngliche Aussage etwas revidieren, dass Dehnmessstreifen zur Drehmomentmessung bei Helis häufig im Einsatz sind).

 

Trotzdem hier ein Beispiel mit Dehnmessstreifen: http://www.memagazine.org/backissues/oct00/features/torquetake/torque.html

 

Im Zusammenhang mit Entwicklungs- und Zertifizierungsmessungen findet man dennoch viele Links für Produkte und deren Einsatz mit Dehnmessstreifen zur Drehmomentmessung bei Helis

 

Und hier ein anderes, sehr einfaches Prinzip zur Drehmomentmessung mit zwei koaxialen Wellen (mit einer langen Liste von Triebwerken, welche offenbar solche Messsysteme verwenden): http://www.westonaero.com/products/speedtorque/default-x.htm

 

Und zuletzt im Kapitel 2 dieses Dokumentes eine einigermassen schlechte Darstellung der Innereien eines Allison 250C: https://cnatra.navaltx.navy.mil/cnatra/folder5/P-402.pdf

 

Die Darstellung und Erklärung beim Allison ist ziemlich schwach, aber es schaut so aus, als wenn letztlich die axiale Kraft (welche proportional zum Drehmoment ist) eines schrägverzahnten Zahnrades mittels Öldruck gemessen wird.

 

Genaueres habe ich leider nicht gefunden.

 

Heinz

[phillip hommel]

oh je, und ich dachte ich könnte mir den aufbau eines helis halbwegs vorstellen, darf wohl doch nicht zu viele parallelen zu flugzeugtribwerken ziehen.

Kennt jmd eine gute seite mit schnitzeichnungen oder schemen über helimotoren-getriebe-rotorkopf?

gruss Phil, (der mal wieder was lernen will)