Darrieus-Eigenbau-Projekt

Guten Abend zusammen!

Ich bin schon länger ein unsichtbarer nicht angemeldeter Mitleser einiger Projekte hier und finde es hier sehr interessant und anregend!
Jetzt habe ich durch mein Studium ein eigenes Projekt und leider trotz besten Ausnutzens der Suchfunktion und anderer Quellen einige Fragen.

Also wie beschrieben, es soll ein Darrieus werden, da diese vor allem für "normale-nicht-Windkraft-Fans" meist absolut unbekannt sind.


Eckdaten:

Nutzen: Akkuladung um ein Modellfahrzeug zu speisen. (2 Lipo-Zellen)

Mast:
Wünschenswert wäre ein Teleskopmast aus der Licht und Ton Technik, da das Ganze mobil bleiben soll, um es auf verschiedenen "Hügeln", etc. anwenden zu können. Ansonsten eine Notlösung mit Stahlrohren um die geplante Höhe von 3-4m zu erreichen.

Generator:
eine umgewickelte Lichtmaschine mit Permanentmagneten anstatt der Erregerwicklung (in Arbeit). Die Lichtmaschine soll gleichzeitig die Achse der VAWT darstellen. Die ursprünglichen Lager werden noch ersetzt um besonders die erhöhten axialen Lasten aufzunehmen.

Laderegler:
geplant ist ein intelligenter Regler um die Last an die Windverhältnisse anzupassen (hierbei muss ich mich erst noch schlau machen), die Lipoladeregelung ist soweit schon im Kasten...

Anlaufhilfe:
Anbringung eines Savonius aus Lüfterrohr, oder HT-Rohr auf der Achse mit versetzten/durchströmten Aufbau.

Flügel:
Geplante Flügellänge 1m, Rotordurchmesser ebenfalls 1m.
Herstellung: Profilform aus Styrodur und anschließend mit Glasfasermatten verstärken.

Und hier liegt eben das Problem. Ich lese oft von symmetrischen Profilen wie z.B. NACA0018, das jedoch dann an der Innenseite eine Krümmung aufweisen soll, somit ist es ja dann schließlich nicht mehr symmetrisch. gibt es da nicht eine spezielle Bezeichnung dann dafür (NACAxy18?!) oder wie bestimmt man diese Anpassung? Desweiteren hab ich absolut keine Ahnung welche Maße die Flügel haben, also die Breite und Dicke.
Stimmen meine sonstigen Pläne mit 1m Flügellänge auf 1m Durchmesser? Oder liege ich mit meinen Proportionen total daneben?


Würde mich freuen wenn der ein oder andere ein paar Tipps geben kann. Dies soll keine Perfekte VAWT sein (da bleib ich jetzt erst mal realistisch). Jedoch soll sich was drehen, und dann am besten noch den Akku laden

Schon mal vielen Dank,
Mfg Dominik

Guten Morgen!

Also so ein Profilgenerator kenn ich, jedoch hab ich etwas anderes gemeint.

gibt es ein spezielles NACA-Profil, das sich besonders für den Darrieus empfiehlt? oder kann ich da jedes verwenden, also zB. 6418, oder stattdessen das Standard 0018 und dann eine "manuelle" Anpassung auf dem Zeichenbrett.

MfG Dominik

Was wäre denn besser geeignet?

Achja, hab ich ganz vergessen... war ja auch schon spät. ist es empfehlenswerter 2 oder 3 Flügel zu verwenden?

Ich habe vor, meine Nabe so zu gestalten, das ich mit beiden Varianten testen kann, also 2- und 3-Flügler.

MfG Dominik

So erst mal vielen Dank.

Also werde ich jetzt ein 0018 Profil nehmen und es entsprechend deiner Anregung mit Schneidung des Umlaufkreises anpassen
Aber wie breit und dick mach ich das Profil? :roll:

Deinen Link kenn ich schon auch wenn ich noch nicht alles gelesen habe ops:

Die Lichtmaschine will ich auf jedenfall verwenden... aber die Flügel kann ich auch größer wählen. Reicht es den Durchmesser zu vergrößern? oder muss ich auch die Länge ändern? dazu habe ich leider noch nichts gefunden....

Die Lima bekommt möglichst die 3fache Anzahl an Wicklungen (je nachdem wieviel ich drauf bekomme. Wird an diesem Wochenende umgewickelt). Außerdem werden nächste Woche Magneten bestellt. Dazu eine neue Welle mit einem entsprechenden Eisenkern, oder ein Kunststoffgrundkörper mit Metallring, hierbei bin ich noch etwas unschlüssig. Wenn ich dann noch ein paar Berechnungen zur Belastung als Annäherung mache, sollte die Auswahl von Lagern folgen, so dass der Generator in 2 Wochen fertig ist.

MfG Dominik

Hallo zusammen!

es gab lange nichts neues, da ich zu sehr mit der Praxis beschäftigt war...

Aber immerhin bin ich jetzt schon mal an einen Punkt angekommen, an dem ich schon mal ein Stück weit zufrieden bin .

So die Abmaße: Flügelhöhe: 1,20, Rotordurchmesser ca 1m.

der Generator, meine umgebaute Lima hab ich erst mal noch außer Betrieb gelassen, erst mal sehen, ob sich das Ding überhaupt dreht.

tja, der Wind hat leider auf sich warten lassen... gab nur ne laue Brise, (im Video täuscht der Kamerasound leider einen stärkeren Wind vor.) welche auch nur kurze Zeit andauerte. Also Drachen hätte man keinen steigen lassen können

Der Rotor ist auf einem ca 5,50m hohen Mast angebracht.

jetzt muss der Generator noch ein bisschen angepasst werden, was die Rotormagnetpole angeht, aber wie schon vorhergesagt, wird er wohl eher nicht zum Windrad passen!

langer Rede kurzer Sinn:


Video- tododakars-Darrieus

Ich hoffe dass ich bald noch bessere Windverhältnisse zum testen bekomme. aber das bisherige Resultat schaut viel versprechend aus.

wenn jemand Interessa hat, kann ich dann auch ein bisschen den Bau mit Bildern dokumentieren.

MfG Dominik

Hallo Dominik!

Tolles Video. Für einen Erstversuch ziemlich perfekt. Schaut, glaube ich, einfacher aus, als es ist

Ich hätte daher noch ein paar Fragen:

Ist das Windrad von selber angelaufen?

Welcher Wind (m/s) hat bei dem Testlauf, den du gefilmt hast, in etwa geherrscht?

Wie lang ist die Sehenlänge (chord) jedes Flügels? Hiezu gibt es die unterschiedlichesten Meinungen (kurze Sehne / hohe Drehzahl oder umgekehrt). Für die eher breiten Flügel, für die du dich entschieden hast, spricht auf jeden Fall das höhere Drehmoment, das für ein eigenständiges Anlaufen sicher nicht verkerht ist.

Für welches Profil hast du dich entschieden? "NACA 0018 selbst gebogen" oder doch ein Standardprofil? Ich habe im Internet gelesen, dass S1210 gute Eigenschaften punkto Selbsanlauf haben soll, da es bei niedriger Reynoldszahl hohen Auftrieb hat.

Ja, und natürlich würde mich eine "Bau-Doku" interessieren, insbesondere aus welchem Material die Flügel bestehen (Innenmaterial, Beschichtung, ungefähres Gewicht), die Verstrebungen und wie du lagerst.

Äh... ziemlich viele Fragen.
Würde mich über eine Antwort freuen

LG
Kurt

Was soll der Quark? Rastmomentfreieie Generatoren gibt es seit Jahren auf den Markt, auch für Darris mit einer (angeblich?) schlechten Schnelllaufzahl. Auch da gilt es das Rad nicht neu zu erfinden!
G. Marcel

Hallöchen

Den A. 100
http://www.j-bucher.de/firma/wind/gen_a_100htm

oder den vom WG 913 der Firma Marlec. Bei der Nennleistung von 60 Watt hat der WG 913 eine Schnelllaufzahl von 3, Rotordurchmesser 0.91 Meter.

G. Marcel

Hallo Marcel
ganz klar, es gibt rastmomentfreie Generatoren (Quark hin oder her ) der Geni von der Black 300 ist so ein Teil, nur eben, sowas kostet und das nicht wenig. Sei doch jedem selber überlassen, was er da verwenden will. Ich wollte nur aufzeigen, dass mit einer Lima ein Darrieus nur schwer zu betreiben sein wird, aber es ist ja für den Anfänger immer eine Kostenfrage und man möchte so wenig wie möglich investieren, deshalb der Selbstbau und nicht zuletzt der Spass am werkeln. Einen Scheibengenerator zu bauen ist auch nicht jedermanns Sache und verschlingt einiges an Geld und das was da momentan im anderen Forum zusammengeschustert wird, kostet ein kleines Vermögen ( alleine schon die riesigen Magnete kosten sehr viel ). Na ja, wenn Geld keine Rolle spielt und Enthusiasmus PUR vorhanden ist, warum nicht? Bin nur gespannt, was das Ding mal kosten wird, welche Dimensionen und was für ein Gewicht dieser Geni aufweisen wird, und, was da an Leistungsparametern zu erwarten ist.

Gruss Bruno

Hallo Zusammen!

Zunächst einmal: Vielen Dank für euer Interesse!
Ich war lange nicht mehr hier. Und habe leider vergessen einzustellen, über neue Posts per Mail informiert zu werden. Daher nun ein hoffentlich aufschlussreicher Post von mir, um einige Fragen zu klären und weitere Diskussionen zu öffnen.

Also das Windradprojekt ist abgeschlossen. Von meiner Seite auf jedenfall erfolgreich , denn, es hat sich gedreht

Das ganze war ja eine Studienarbeit. und mittlerweile hab ich auch meine Bachelorarbeit abgeschlossen und zwar in einem ganz anderen Thema, daher ist das Ganze auch etwas eingeschlafen.

Das Windrad ist leider in Besitz der Hochschule übergegangen. und wurde mir somit entzogen. ABER: es soll weiter daran gearbeitet werden, und zwar, um auch etwas elektrische Energie aus dem Darrieus zu zaubern.

Zum eigentlichen Thema zurück.
entstanden ist das ganze in 3 Monaten. neben dem Studium. daher war von Anfang an irgendwie klar, dass es nicht perfekt werden würde, sprich wie gewünscht funktionieren würde. Leider gab es von Professorenseite etc. viele Zweifler: "Das ding wird sich nie drehen!" Ein Grund mehr zu zeigen, was man drauf hat

Die Flügel:
Grundprofil: NACA 0018. Ich hab das ganze dann mit Hilfe eines Profilgenerators und dem einfachen Ausdrucken und Ausrichten auf den Windraddurchmesser angepasst. das letztendliche Profil entspricht demnach einem NACA 8418.



Das Problem war jetzt jedoch, wie stellt man Flügel her, die ca 1m hoch sind, leicht und rotzdem stabil? GFK: keine Erfahrung. Holz: zu schwer!?...
Lösung: Styrodur.
Dies wurde mit Hilfe einer Styroporschneidemaschine von Hand in 20cm hohen einzelnen Stückchen ausgeschnitten. Durch den Schwerpunkt ein Loch und auf eine Gewindestange aufgefädelt.



Da aufgrund des manuellen Schneidens die Blöcke leichte Abweichungen hatten, wurden sie in mühsamer Arbeit abgeschliffen, und so angepasst.





Hätte man eine große CNC-Styroporschneidemaschine (zu finden im Modellbau für Flugzeugflügel) wäre diese Arbeit nicht so zeitaufwendig gewesen, jedoch immer noch die Frage, wie man in einen 1,20m langen Flügel ein durchgehendes Loch erzeugt.
Jetzt waren die Flügel grundsätzlich fertig.
Problem: Styropor weist eine sehr rauhe Oberfläche auf. Überziehen mit GFK? oder sonstigen Netzstoff mit Spachtel/Füller?
Nach vielen Versuchen endlich die Lösung, wiederum aus dem Modellbau: Flügelbespannfolie zum Aufbügeln.

Frage zu den Flügeln:
Ist meine Profilform angemessen?
War es richtig das Loch, also die spätere Achse auf den Schwerpunkt zu legen?
Leider hab ich nicht die exakten Maße der Flügel und Durchmesser zur Hand, da ich an dieser Stelle auch Optimierungspotential vermute. Manche mögen mich vielleicht hierbei belächeln, aber ich habe keinerlei Anhaltspunkte gefunden, wie man die Flügel richtig dimensioniert (Sehnenlänge, etc.)

Zusammenbau/Konstruktion der Flügelaufnahme
Wie beschrieben, gehen durch die Flügel Gewindestangen. Da Mobilität für die Anlage gewünscht war, und man auf die schnelle nur 1m lange Gewindestangen erhalten konnte, besteht ein Flügel aus zwei Teilhälften, die mittig miteinander verschraubt und an Alu-Profile montiert wurden. Hierbei muss erwähnt werden, dass aufgrund der Abgabefrist sämtliche Materialien Verwendung fanden, die man bei uns im Maschinenbau finden konnte. Die erste Bedingung dabei war leichte Materialien. D.h. bevor etwas konstruiert wurde, wurde erst einmal geschaut, was es denn so an Material gab, was man verwenden konnte.

Damit die Flügel aufgrund der Fliehkraft nicht an den Enden abknicken, sind die Flügel untereinander ebenfalls mit Gewindestäben verbunden. (unglaublich universell einsetzbar, besonders wenn das Windrad demontierbar und transportabel sein muss.)



Generator:
Hier fand eine Lichtmaschine aus einem Polo vom Schrottplatz Verwendung. 14 V 65 A bei 2300 U/ min.



Da diese Drehzahl jenseits von erwartbaren Drehzahlen des Darrieus liegt, wurde diese umgewickelt. Anstatt der 8 Windungen auf 32 Wicklungen.
Weiterhin sollten statt der Erregerwicklung Permanentmagnete für den Generatoreffekt sorgen. auch hier die Theorie: je mehr Magnetpole, desto niedriger die Nenndrehzahl (grob ausgedrückt). Hier wurde die Arbeit jedoch beendet, da die Zeit einfach nicht ausreichte um am Problem weiterzuforschen. 42 Neodymmagnete brachten nicht einmal ein paar Millivolt aus der Anlage (Problem: Windungsabstand, etc....) Jedoch zeigte ein Test mit 6 Magnetpolen (wie auch in der ursprünglichen Pkw-Lima) dass bei einer Drehzahl von etwa 2000 U/min (Bohrmaschine) die Nennspannung bei um die 30 Volt lag. also funktionierte wenigstens die Wicklung,...
Ein wichtigerer Punkt lag daran, die Lichtmaschine so zu modifizieren, dass der Rotor aufgenommen werden kann.
Da beim Auseinanderbauen leider das Gehäuse zerstört wurde, musste dies neu konstruiert werden. Dabei wurde ebenfalls die Welle neu designed.
Die Lager sollten nach überschlägiger Rechnung auch den axialen und radialen Belastungen standhalten.





Zusammenbau:
Die Flügel wurden mit den Aluprofilen in der Mitte mit Hilfe einer Aluplatte auf der Generatorwelle befestigt. Der Generator ist auf einer Trägerplatte befestigt, die eine Aufnahme hat, um die gesamte Kostruktion in einem Teleskopmast aus der Licht- und Bühnentechnik zu montieren.







Zum Video und dem Drehen der Anlage:

Ich hatte extra noch Lüfterrohr besorgt, um den Darrieus mit einem Hilfs-Savonius auszustatten, denn nach meinen Informationen war es sehr unwahrscheinlich, dass der Darrieus von alleine anläuft (achwas, er sollte sich ja laut einiger Professoren eh nicht drehen, wie soll das ein Student in 3 Monaten hinkriegen ).
Jedoch lief dieses wahnsinnige Teil tatsächlich von alleine an... Ohne den Savonius... bei dem Hauch einer Brise (selbst die Horizontalwindräder in der Nachbarschaft standen aufgrund Windmangels) Ihr könnt euch denken, dass man nach langer anstrengender Arbeit und erwähnter aufmunternder Worte dann platzt. Vor Freude, Erstaunen, Stolz. Ich glaub, ich hab mich selten so über irgendwas gefreut...



Jedoch musste ich das Windrad in der Hochschule lassen, sonst hätte ich daran weitergeforscht. Heute denke ich, dass eine Erregerwicklung nötig ist, zusammen mit einer intelligenten Steuerelektronik, um die Belastung an die Windverhältnisse anzupassen, aber dies war eben nicht in entsprechender Zeit realisierbar. Ich werde weiter dran bleiben an MEINEM Windrad und eventuell auch eine Betreuung übernehmen, wenn man mir das anbietet. falls es dann neue Ergebnisse gibt, werde ich diese natürlich nicht für mich behalten.



So, und nun hoffe ich auf Kritik, positiv, negativ,... und nochmals Entschuldigung, dass ich so lange nichts von mir hab hören lassen,...

MfG Dominik