Man kann einen Antrieb (Motor) mit einer Überschlagsrechnung auslegen.
Als erstes sollte man ermitteln wie schnell das Modell unterwegs sein soll. Hier kann man entweder die max. theoret. Rumpfgeschwindigkeit annehmen oder es sich aus dem Maßstab herunterrechnen. Die Rumpfgeschwindigkeit für Verdrängerfahrt ist V=4,5km/h * Wurzel(Wasserlinienlänge)m. Das Ergebnis in m.
Jetzt muss man die Steigung des verwendeten Propellers kennen und daraus die Drehzahl ermitteln. Man geht normalerweise von einem Schlupf am Propeller von 0,8 aus, d.h. 20% der Drehzahl wird nicht in Vortrieb umgesetzt.
Beispiel
Das Modell soll mit 5km/h bewegt werden. Der verwendete Propeller hat eine Steigung von 15mm.
5km/h = 83,3m/min = 83333mm/min
erf. Drehzahl an der Welle n = V/Steigung Prop = 83333mm/min/15mm
n=5555U/min
mit Schlupf 0,8 5555U/min / 0,8 = 6944U/min
Die Leistung die erforderlich ist, würde ich bei einem U-Boot mit ca. 3Watt/Kg abschätzen, da kann ich aber auch daneben liegen. Vielleicht hat jemand hier im Forum einen besseren Schätzwert.
Wenn man mit den 3W/kg rechnet und ich mal wieder als Beispiel mit einem Gewicht von 5kg für das U-Boot ausgehe, dann benötige ich 15W Wellenleistung. Übliche Elektromotore (Bürstenmotoren) haben einen max. Wirkungsgrad im Arbeitspunkt von 75% d.h. ich benötige eine elektrische Leistung von 15W/0,75 = 20W. Vielleicht noch 10% Aufschlag für Reibungsverluste also 22W.
Die elektr. Leistung P= Spannung U x Strom I d.h. bei einem Akku mit 10V Betriebsspannung wird ein Strom von 2,2A fließen.
Für die Auswahl des Motors ist es nun wichtig anhand der Daten einen zu auszuwählen bei dem die Nenndrehzahl und die Nennleistung passen, sonst geht der Wirkungsgrad dramatisch in den Keller, ggf. ist ein Getriebe erforderlich. Das Getriebe hat aber auch Verluste so zwischen 10 und 30% je nachdem wie viele Stufen es hat.
Im Allgemeinen gilt: ein Elektromotor nimmt sich immer so viel Strom wie er braucht. Wenn er stärker gefordert wird (großer Propeller) nimmt er sich eben den Strom bis zum bitteren Ende falls er falsch dimensioniert ist.
Einen Motor der bei gleicher Leistung (erheblich) weniger Strom verbraucht als ein anderer gibt es erst mal nicht. Man kann nur bei falscher Auslegung erhebliche Leistungsaufnahmen erzeugen ohne sie in Vortrieb umzusetzen, dass nennt man Wirkungsgrad.
Gruß Frank
