C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

3- oder 5-armig
 
Takanohana
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C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 21.05.2011 - 19:07 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen,

also gut - here we go.
Auf Empfehlung von Carl mache ich einen neuen Thread auf.
Zu diesem Zweck schleppe ich einfach ein paar Texte aus meinem vorherigenThread mit hier her.

Gegenstand dieses Threads soll der Bau eines C-Rotors mit beweglich aufgehängtem Vorflügel sein.
Durchmesser der Windmaschine wird bei 100-150cm liegen, damit auch die Windbewegungen aus der täglichen Thermik mitgenommen werden können. Das Ding muss bei 1 m/s anfangen, zu arbeiten.

Ein wenig Vorgeschichte:

Damit die Maschine bei höheren Windgeschwindigkeiten und fehlender Leistungsabnahme am Generator sich nicht zu aberwitzigen Upm aufschaukelt, würde ich den starren Vorflügel gerne gegen eine beweglich aufgehängte, 2-schalige Variante desselben austauschen, der bei zunehmender Rotation mit seiner Innenkante gegen den Leitflügel schwingt und somit die Windkomponenten (bei Westwind) in Rotorstellung zwischen 0° und 90° abschirmt. Einhergehend mit einer daraus auch resultierenden aerodynamischen Verschlechterung des Luftwiderstands des Vorflügels erhoffe ich mir davon eine Leistungsbegrenzung, eine Drehzahlregulierung.

Unterstützen soll er ein 12V-Inselsystem, welches bislang lediglich aus 2 Stück 55WP-Solarmodulen gespeist wird. Diese werden im Winter verschattet und fallen damit weitgehend aus. Die 12V-Insel soll über kurz oder lang zumindest eine minimale LED-Beleuchtung im EFH versorgen, dazu eine 12V-Membranpumpe für die Bewässerung und eine 12V-Umwälzpumpe - Laing Ecocirc - versorgen.
So versorgen, dass ich am Tag auch ein paar Betriebsstunden ziehen kann. :-)

Zur technischen Seite:

Habe mal schnell die Idee des flexiblen Vorflügels schematisch dargestellt. Gestrichelte Linien sind vom Vorflügel verdeckt, die bewegliche Aufhängung in rot. Die Darstellungen sind vermutlich selbsterklärend:






Für die Befestigung kommen m.E. 90° Winkel mit einseitigem Kugelllager oder eine durchgehende Rohrhülse in Frage, möglicherweise auch beides zusammen.

Die aerodynamische Ausführung des Vorflügels (in der Darstellung so nicht berücksichtigt) sollte die Form einer Tragfläche haben, so dass die Komponente, die beim Flugzeug den Auftrieb besorgt, den Vorflügel gegen die Zentrifugalkraft nach innen drückt. Könnte bei entsprechender Auslegung ein selbstregulierendes System "Aerodynamik gegen Masse" werden, bedarf nur eines Anschlagpunktes auf den Endabdeckungen, wenn das komplette Zuschwenken der Innenseite verhindert werden soll. Irgendwie sollte das bewegliche System auch noch gedämpft werden, so dass die Regulierung erst bei entsprechenden Drehzahlen greift und die Vorflügel nicht schon bei 25 U/min zuschwenken.

In Sachen Wirkungsgrad dürfte der C-Rotor m.E. weitestgehend ausgereizt sein, glaube nicht, dass wir hier noch Quantensprünge sehen werden. Liegt m.E. daran, dass die der Rotationsströmung entgegenstehende Oberfläche des Vorflügels eben im Quadrat in die Berechnung des Luftwiderstands eingeht. Der cw-Wert aber nur mit 1/2. Da sind der Sache einfach physikalische Grenzen gesetzt.

Hier wird also der beste Kompromiss zwischen Vortrieb (auch primär abhängig von der Oberfläche des Vorflügels) und Rotationsluftwiderstand zu finden sein. Zu optimieren wäre also noch die Form der inneren Schale des Vorflügels, wobei ich hier den perfekten Halbkreis als Idealform vermute.

Irgendwie könnte ich mich auch mit einer 5-armigen (aus dem Bauch heraus jedenfalls eine ungerade Anzahl von Flügeln) Version des C-Rotors anfreunden.

Die Form des Leitflügels scheint mir im Hinblick auf sein Verhalten in der Rotationsströmung eher sekundär, denn er bewegt sich insoweit definitiv im Windschatten des Vorflügels. Hier gilt es wohl lediglich, die Hinterkante des Leitflügels zu optimieren, auf dass die Strömung an der hinteren Abrisskante optimiert und die entstehenden Verwirbelungen minimiert/eliminiert werden. Vermutlich werde ich hier zunächst bei der einfachen Bogenform bleiben.

Wenn ich so darüber nachdenke, ist das Ganze wohl auch mit dem Buckelwal-Leitflügel unter einen Hut zu bringen (wenn man darauf verzichtet, Leitflügel und Vorflügel aus statischen Gründen fest miteinander zu verbinden). Die Statik kann über massivere Endstücke und über innerhalb eines schalenförmig ausgebildeten Leitflügels liegende Profile kommen. Ob der Vorflügel beim Buckelwal-Leitflügel die Innenseite nun komplett abschließt, oder eben durch das Leitflügelprofil noch 25% Restströmung einwirken, könnte unerheblich sein. Muss man probieren. Eine Leistungsbegrenzung wird auf jeden Fall dadurch zu erzielen sein.

In Alu aufgebaut kommen da keine besonderen - und damit unbeherrschbaren - Massen zusammen. Das zeigt mein Savonius-Rotor , der bis auf drei 5mm - Gewindestangen mit rund 500mm Länge, sechs Unterlegscheiben und sechs M5-Muttern komplett aus 0,8mm Alublech besteht. Der Rotor samt Achse wiegt eigentlich fast nichts. Die Tatsache, dass er mit dem Abschrauben von 6 Muttern komplett zu zerlegen und trotzdem absolut formstabil ist, gefällt mir ganz besonders an dem Teil. Auf die Waage bringt der Rotor komplett mit Achse exakt 1997 Gramm.

Ein zweischaliger Vorflügel ist in sich auf jeden Fall so stabil, dass eine Aufhängung desselben nur an zwei Punkten (jeweils an den Endstücken) kein Problem mit sich bringen sollte.

Ich werde das Teil heute mal komplett im Kopf entwerfen, damit ich Montag Material besorgen kann...
:)
Gruß
Dirk

Kleiner Nachtrag:

Sag mal Carl - die wirksame Gesamtfläche des 3flügeligen C-Rotors ist 3 x die Flügelgesamtoberfläche, also die Fläche, die der Flügel bei 90°- Stellung zum Wind "abschattet"?

Mit einem Dreiflügler mit 100cm Rotordurchmesser bekäme ich bei 50cm Flügelhöhe eine Flügeloberfläche (laut der Excel-Berechnung) von 0,1745m² pro Flügel. Das mal drei ist dann die der Leistungsberechnung zugrunde liegende Fläche des Rotors?


Ich werde allerdings die Leistungserhöhungskonstruktion von Andre nicht mit einbeziehen. Die macht mir die Anlage zu hektisch und hier ist der Wind nicht so gleichmäßig, dass die Konstruktion nicht ständig am Tanzen ist. Belastet die Konstruktion auch mechanisch ganz erheblich, denke ich.

:)
Gruß
Dirk
Carl
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 21.05.2011 - 21:26 Uhr  ·  #2
Hallo Dirk,

Die letzte Frage hat Dir XXRay bereits im anderen Thread beantwortet, so dass ich Dir hier nur eine Anregung geben kann, die Deinen Aufstellungsort betrifft, bzw. die Windverhältnisse dort und die Montage auf dem Dach. Du ahnst nicht, welche Kräfte der Wind bei Sturm auch auf ein unbewegtes Hinderniss ausüben kann, eine Anbringung auf dem Dach kann, wenn sie allen Anforderungen gerecht werden soll, teurer werden als die Anbringung auf einem am Boden verankerten Mast, der vielleicht an das Dach gelehnt steht und oben evtl. sichernd an Dachbalken festgeschraubt sein kann. Ein dünnwandiges Antennenrohr trägt im Sturm vielleicht einen Wetterhahn, nicht aber einen qm Fläche zum Wind, ein Schild etwa würde es leicht umknicken. Zudem gibt es Lastwechsel und Vibrationen, die der Dachkonstruktion zu schaffen machen können und die ein Mastrohr vielleicht kostengünstiger auffängt als eine Dachkonstruktion, die extra noch versteift werden müßte.

Natürlich möchtest Du sofort Deinen Wunsch verwirklichen, Deine Energieversorgung - wie beschrieben mit einem großen Rotor auf dem Dach - zu verwirklichen. Schau, ich möchte Dir nicht Deine Begeisterung nehmen, aber wie wäre es, erst mal ein Miniaturmodell zum Anfreunden zu bauen?

Wußtest Du, dass die Fliehkräfte ein Vielfaches der aerodynamischen Kräfte betragen können? Das muß man beim Bau der Flügel bedenken. Weil davon nur die Flügel empfindlich betroffen sind, kann der Tragarm ruhig schwer sein, das ergibt sogar eine Schwungkraftreserve, falls der Wind mal sehr unterschiedlich stark bläst.

Dann, da Du doch mit dem Gedanken spielst, evtl. einen Fünfflügler zu bauen: Je mehr Flügelfläche Du in den Wind stellst, desto besser ist der Wirkungsgrad bei schwachem Wind und - das Schönste - dann brauchst Du wahrscheinlich gar keine Sturmregelung mehr, weil der Wind, sobald die Rotorfläche gesättigt ist (bei X starkem Wind und X Blattfläche zu diesem) ganz nach Betz der Wind einen Bogen um das Windrad macht, weil er dort leichter herum kommt als hindurch.

Zwar ist der C-Flügel ein Sonderfall, bei dem über die Leitfläche einfallende Strömung von hinten anders als beim geschlossenen Profil in Vortrieb umgesetzt wird, man muß noch im Labor prüfen, ob hier tatsächlich eine solche Regelung stattfindet wie sie eigentlich zu vermuten ist, ich kann mir aber gut vorstellen, dass bei so vielen Flügeln und starkem Wind auch hier eine Eigenbegrenzung der Rotationszahl durch Ausweichen der Strömung um das Hinderniss stattfinden könnte. Es ist praktisch noch Neuland, vieles muß erst noch erforscht werden.

Du hast mit vielen Flügeln und viel Flügelfläche zur Strömung also gute Chancen bei Schwachwind, mehr Leistung ernten zu können als mit nur wenigen Flügeln. Wahrscheinlich bekommst Du dadurch auch gratis eine weniger aufwendige Sturmsicherung als die, die Du Dir ausgedacht hast.

Das wäre natürlich sehr schade, vielleicht machst Du ja sicherheitshalber einen Dreiflügler, um zu beweisen, wie gut Deine Idee funktioniert! Aber wie gesagt, je weniger Wind bei Dir weht, desto vorteilhafter wird es, etwas mehr Flügelfläche ins Spiel zu bringen.

Gruß, Carl
Takanohana
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 21.05.2011 - 23:20 Uhr  ·  #3
Hallo Carl,

besten Dank für deine ausführliche und - wie immer - für mich sehr aufschlussreiche Antwort.

Ja, natürlich habe ich mir so meine Gedanken über die Statik gemacht. Eine Tragkonstuktion der Marke Ultralight kommt dafür natürlich nicht mehr in Frage.

Ich habe hier im Haus eine dritte aufgehende Giebelwand nach 2/3 des Hauses (der Rest wurde 1970 einfach hinten dran gebaut). Da will ich mit meiner Masthalterung dran und kann den Masten etwa 25cm unter der Dachdurchdringung bereits das erste mal bombenfest fixieren.

Dann habe ich mich ja inzwischen für eine Flügelhöhe von etwa 50cm entschieden. Bei dem zentralen Aufhängungsprinzip muss ich somit mit dem Mast gerade einmal 50cm über Dach kommen(werde wohl durch den First gehen, Firstziegel lassen sich mit etwas Gefühl sauber durchbohren und hernach mit Acryl und einem kleinen Blech mit Loch für den Masten sauber und dauerdicht verschließen).

Habe also einen Hebel von rund 0,75 Metern. Der sollte mit einem 2 Zoll Stahlrohr (in dem auch noch eine min. 25mm Welle läuft) eine wirksame Rotorfläche von rund 0,5qm abfangen können. Ich war bei den Orkanen Kyrill und Bertha draußen unterwegs und habe mich von den Windkräften mit zunehmender Begeisterung überzeugt. :happy:

Mit dieser Dimensionierung fühle ich mich derzeit noch ganz gut. Würdest du dich damit auch gut fühlen - oder eher nicht? Falls nicht, dann rufe mir bitte mal deine Mastdimensionen zu. Im Zweifel baue ich natürlich massiver.

Mit der Welle soll dann auch die Kraft unter Dach kommen und mir die Möglichkeit eröffnen, mit Über-/Untersetzungen zu arbeiten. Hatte da gerade vorhin einen Zahnriemen und Keilrippenriemen von meinem Auto in der Hand (die liegen hier so auf Reserve rum). Damit könnte man eine kleine Batterie Shimanos antreiben - so 5-6 Stück, schätze ich - oder auf einen anderen Generator umrüsten. Da stehe ich ja dann im Trockenen unter dem Dach und kann in Ruhe basteln. Hauptsache der Rotor ist erst mal da.

Mir ist völlig klar, dass die Fliehkräfte irrwitzig werden können. Auf der anderen Seite hat der Vorflügel in Relation zu seiner windwirksamen Oberfläche nun aber auch nicht sooo viel Masse. Das scheint mir immer noch kontrollierbar, zumal der Rotor bei Drehzahl eben auch enorme relative Kreisgeschwindigkeiten errreicht. Vom Gefühl her tippe ich, dass die Oberfläche gegen die Masse des Vorflügels locker siegt, wenn der in 1mm Stahlblech oder Alu ausgeführt ist.

Recht hast du aber - die Experimentiervariante mit dem variablen Vorflügel sollte erst mal im Modell angeschaut werden. Mist, dass das Modell auch nicht viel weniger Arbeit macht. Und schon werden aus einem Projekt wieder zwei.

Allerdings werde ich mich wohl für eine Vorflügel-Formschale entscheiden, vorne aerodynamisch, hinten halbrund. Macht die Sache wesentlich stabiler und ich komme evtl. mit einer Blechstärke von 1mm hin.

Dann werden es wohl auch 5 Flügel werden, wenn ich damit frühen Ladebeginn und Drehzahlbegrenzung erreiche. Ich schätze aber, dass die Gesamtflügelfläche insgesamt wieder nur 1/3 des Vollkreises ausmachen sollte?

Insgesamt denke ich darüber nach, meinen Aufenthaltsort mal ein/zwei Tage in die Schlosserei zu verlegen und den ganzen Spaß in Edelstahl zu bauen. Da lassen sich auch die Formschalen sauber walzen und anschließend schweißen. Das gefällt mir.

Ich muss mal checken, was in der Schlosserei so geht. Wenn möglich, will ich die Tragarmkonstruktion aus einem 5-strahligen Stück Stahl sehen, möglichst auch noch sauber gewuchtet.

Und das kleine Modell - hmm - das muss wohl erst mal warten. Vielleicht kommen hier in der Zwischzeit noch ein paar Überlegungen zustande, die die Sache einfach umkippen.

Rotor auf dem Dach mit fester Vorflügel-Formschale muss jetzt aber schon mal sein, ehrlich :D
Carl
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Standort vermessen, in der Zwischenzeit mit Minimodell experimentieren

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Gepostet: 22.05.2011 - 13:01 Uhr  ·  #4
Hallo Dirk!

Alle Deine Erwägungen sind gut durchdacht, mich freut auch, wie Bruno schon sagte, "Deine Gründlichkeit und Präzision bei der Beschreibung Deiner Arbeitsschritte".

Zum 2" Rohr: Das dürfte wohl reichen, zumal die Welle innen das Rohr noch zusätzlich versteift. Die Silicondichtung reicht vielleicht, um Vibrationen zu dämpfen, vielleicht geht es auch mit einer Gummimanschette. Krach im Haus willst Du sicher nicht haben. Auch die Befestigung im Gebälk würde ich mit Gummiplatte dämpfen. Deine Entscheidung, den Flügel bei 1,5 m Rotordurchmesser bedeutend niedriger als den Rotor breit zu gestalten, ist geradezu als genial zu betrachten, wegen der Statik der Flügel selbst, die durch Lastwechsel und Fliehkraft bei größerer Flügelhöhe eben doch sehr verformbar sein würden. So habe ich es auch immer bei größeren Modellen gemacht. Und habe damit fast immer Recht behalten, wenn ich auf Ergebnisse anderer Bastler zurückschaue, die sich von ihrer Begeisterung zu anderen Längen hinreißen ließen. So große Flügelhöhe setzt eben auch mehr Materialstärke voraus, dementsprechend mehr Gewicht und Fliehkraft, also auch einen größeren Aufwand für Tragarme, Befestigungen und Lagerung. Diese Anforderungen konnten nur wenige Freunde der C-Rotoren erfüllen und so fielen dann auch einige Berichte von Erfahrungen mit den Rotoren bei Sturmwetter dementsprechend aus, totale Zerlegung der Anlage in Schredderteilchen oder so ähnlich keine Seltenheit.

Bei Dir wird das anders sein, Du hast auf den ersten Blick erkannt, wie vorteilhaft eine Lagerung im Rotormittelpunkt ist, wenn Du noch mehr Sicherheit haben willst, mach sogar die Tragarme V-förmig, so dass Du für jeden Flügel zwei Befestigungspunkte erhältst. Muß bei der geringen Flügelhöhe aber nicht zwingend sein, wenn Du die Verbindung mit dem Flügel-Tragarm entsprechend stabil durch eine der oberen und unteren Abdeckung ähnlichen aber weit stärkeren Spantenform mit Schlitz für die Leitfläche bewerkstelligst. Siehst Du ja im Video des Zweiflüglers, eine breitflächige Verbindung also und nicht einfach den Flügel mit zwei Schrauben und einem Winkelblech am Tragarm befestigt wie es mancher vor Dir schon versucht hat.

Zur Flügelbreite, 1/3 der äusseren Kreisbahn dürften auch für einen Fünfflügler in etwa ausreichen, wobei ich dann aber die Vorflügelbreite geringfügig schmaler gestalten würde als beim Dreiflügler (so aus dem Bauch heraus, genaue Angaben kann man schon deshalb nicht dazu machen, weil Flügeltiefe und Dicke mehr den Bereich der Windgeschwindigkeiten, bei denen die beste Wirkung erzielt wird, bestimmt als ein allgemeiner Massstab für beste Leistungen bei allen auftretenden Windgeschwindigkeiten zu sein.

Die halbrunde Schale in der Vorflügelform versteift und dürfte tatsächlich vortriebswirksamer sein als der Strömungsverlauf in einer aerodynamisch zugespitzten Vorflügelform ohne diesen Einsatz. 1 mm Blech reicht dicke aus, auch 0,8 mm Alublech, solange Du steif baust, ohne mechanische Beweglichkeit des Vorflügels.
Edelstahlblech sieht zwar supergeil aus, ist aber auch viel schwerer. Ich selber bin wegen der Fliehkräfte inzwischen schon bei Kohlefaser Aramidgewebe angekommen, jedenfalls hab ich das Zeug schon für den "Wellblechflügel" parat liegen. Wie gesagt, der Tragarm kann auch aus Bleiente gegossen sein, aber die Flügel...

Eine Frage gibt es noch zu klären: Willst Du den vertikalen Rotor deshalb bauen, weil Dir diese Bauform optisch besser gefällt oder weil bei Dir auf dem Dach der Wind zwar stärker, aber immer noch sehr turbulent herkommt und außerdem, weil Du gemütlich unter dem Dach am Antrieb herumpfriemeln willst? In allen diesen Fällen liegst Du dann richtig.

Wenn es Dir aber nur darum geht, auf einfachste Weise möglichst viel Energie effektiv zu erzeugen, dann wäre es für Dich sehr hilfreich, nachzuprüfen, ob in der Höhe auf Deinem Dach die Windverhältnisse ausreichen könnten, (möglichst wenig Turbulenzen und Windrichtungswechsel) einen Horizontalläufer dort zu installieren. Der hat dann eindeutig den höchsten Wirkungsgrad. Savonius hat den Leistungsbeiwert von max. etwa 0,2, der C-Rotor dürfte sich im Bereich zwischen 0,2 und 0,3 bewegen, ein Darrieus-Rotor mit geschlossenen Profilen kann bei gutem Standort mit gleichbleibend starken Winden ohne Böenverhalten auch über 0,3 kommen und dann ist da der "normale" Horizontalläufer der, wenn er den Leistungsbeiwert 0,4 erreicht, schon zur guten Mittelklasse zählt. Hochleistungsprofile können bis 0,5 erreichen, sind dann aber auch wirklich sehr ungnädig, wenn der Wind etwas turbulent wird. Bei normalen Horizontalläufern bei leidlich guten Windverhältnissen ohne üppige Turbulenzen mit 0,4 zu rechnen ist also ziemlich realistisch.

Ehrlich gesagt, hoffe ich, dass Du entweder die Bequemlichkeit unter dem Dach schätzt, oder den Anblick eines Vertikalläufers vorziehst oder, der Himmel verzeih mir, dass Du so fürchterliche Turbulenzen bei Dir hast, dass ein Horizontalläufer sich bei Dir nicht rechnet. Ich bin nämlich schon wahnsinnig neugierig darauf, was bei Deinem Vorhaben herauskommen wird.


Nun noch zu Deiner Idee, die Kraft im Trockenen gemütlich unter dem Dach abzunehmen: Klar. das ist eindeutig ein Vorteil, auch für die Wartung des Generators und Getriebe. Am wenigsten verlustreich von den Treibriemen sind die Zahnriemen.

Du kannst Dir aber auch selber einen Scheibengenerator mit genügend großem Umfang bauen, so dass dieser ohne Übersetzungsgetriebe schon bei wenig Drehzahl die Batterie laden kann. Dafür bin ich allerdings nicht der Experte sondern andere im Forum, vor allem vielleicht Menelaos (Max), der sehr viel Erfahrung damit hat.

Gruß, Carl
Windikus
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 22.05.2011 - 15:35 Uhr  ·  #5
Einen sonnigen Sonntag wünsch ich allerseits 8-)


Die Mods möchten mir bitte verzeihen das ich hier mit sehr viel Off-Topic beginne, ist halt viel Zeit vergangen seit damals ...

Hier ist ja wieder richtig was los; so viel das es mich doch glatt aus der Versenkung gezogen hat :devil:

Am meisten allerdings freut mich, dass es wieder vieles von dir Carl zu lesen gibt. Qualität und ehrliche Beharrlichkeit setzt sich eben durch. ;)
Dazu fällt mir dein kleiner selbstgebauter "Windradvogel" ein, der seit dem Tag am dem du ihn mir mitgegeben hast, ohne einen Tropfen Öl in meinem Apfelbaum hängend entspannt und super leichtgängig seine Flügelchen rotieren lässt. In Sachen Nachhaltigkeit macht dir glaub ich so schnell keiner was vor. Ich werd dir mal ein Bild zukommen lassen.

Zitat
ich habe den Dreiflügler von meinem Freund Andre dort aufgestellt, ohne Nabendynamo, nur zum Angeben. Der dreht sich sogar noch, wenn überhaupt kein Wind weht!!!


Achherje, hab ich dir doch glatt das perpetuum mobile dagelassen, und ich suchs das Ding hier überall :fgrin:


Hallo Takanohana (oder soll ich lieber Kōji Hanada schreiben ;) )

du scheinst dich ja richtig in die Materie reinzukämpfen, find ich Klasse. Besonders hat mich allerdings dieser Satz begeistert:

Zitat
Könnte aber sein, dass es auf die monetäre Seite der Geschichte gar nicht mehr so sehr ankommt. Habe sehr heisse Kontakte in die Finanzwelt und weiss daher, dass unsere gegenwärtige Gesellschaftsordnung spätestens seit der "Krise" in 2008 tot ist. Eher über kurz denn als lang stehen einschneidende Veränderungen ins Haus und dann ist jeder, der seinen Energiebedarf selbst decken kann, ein kleiner König.
Das ist der Grund dafür, dass ich meine Autarkie nun auch mit ganz großen Schritten vorantreibe.


Putzigerweise war das vor reichlich 2 Jahren haargenau der selbe Grund mich mit alternativer Energieerzeugung zu beschäftigen. Zufälligerweise ist mir damals das durchströhmte Profil von Carl als erstes durch den Browser gerutscht.

Ich muß allerdings gestehen, dass die Erwartungen die ich an die Erträge durch Windkraft geknüpft habe, drastisch nach unten korrigieren mußte. Andererseits hab ich in dem Jahr so viel über Energieerzeugung gelernt, wie in den ganzen restlichen 40 Jahren nicht. Das Ergebnis dieses Lernprozesses war dann die Umrüstung fast meiner ganzen Wohnung auf (warmweiße) LED Beleuchtungstechnik, vieles im Eigenbau. Das brachte mir dann tatsächlich die Energieersparnisse die ich mir am Anfang vorgestellt habe ( wer Interesse hat kann die Bauanleitungen in den nächsten Wochen hier nachlesen http://www.ledhilfe.de ,die Aufbereitung brauch aber noch bißchen Zeit)

Ich habe interessiert deine Bauvorstellungen gelesen. Tatsächlich klingt das alles sehr gut. Ich konnte damals mit der ganzen Theorie nicht richtig viel anfangen, habe immer nach der Try & Error Methode gearbeitet. Was ich damals alles an den Rotor geklebt und geschraubt habe, kann man eigentlich niemanden erzählen, so verrückt war das zum Teil. Da war der Messstand wirklich Gold wert, weil man wirklich sofort wußte, ob die Modifikation was bringt oder nicht (die meisten haben tatsächlich völlig versagt :'( ).
Wenn ich das auf Carls Videos richtig erkennen konnte, müßte der Messstand noch existieren. Vielleicht kann er ihn dir mal zur ausleihen, damit du deine Vorstellungen mal austesten kannst, bevor dein Rotor "in Stahl gegossen wird" ;).

Noch was zur "Leistungserhöhungskonstruktion" - dolle Wortkonstuktion ;)
Da allerseits das Interesse an der Abdeckung wieder aufzuleben scheint, hab ich mich entschlossen noch zwei Videos aus dem Jahr 2009 hochzuladen; beide sind (in Kürze) hier zu finden. Forum/cf3/topic.php?t=2549&page=6

Der Titel damals war etwas unglücklich gewählt. Ich konnte um die 20 % nachweisen, da aber der Entwicklungsstand quasi "pre Alpha" war, steckt da meiner bescheidenen Meinung nach noch einiges mehr an Leistungszugewinn drin. Außerdem war und ist die Optik noch völlig daneben, da gibts noch gewaltigen Optimierungsbedarf.

Da die Abdeckung ohne weiteres nachgerüstet werden kann, hast du vielleicht später mal Lust sie deinem noch zu bauenden Rotor zu verpassen, mich würds riesig freuen.

Gruss
Andre
Takanohana
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 22.05.2011 - 18:36 Uhr  ·  #6
Hallo Carl,

ich fange heute einfach mal mit einer der hinteren zu klärenden Fragen an.

Ich habe mich für den Vertikalrotor entschieden, weil er meinen Windbedingungen am ehesten entspricht. Ich wohne hier auf halber Höhe des Talgrunds und bin ringsum im Abstand von 300-600 Metern von bewaldeten Hügeln umgeben. Dazu kommt die teils recht enge Bebauung der Nachbarn. Ich habe aber im hinteren Drittel meines Dachs ziemlich unbehinderte Verhältnisse, so dass der Wind der Rotor gut "sehen" kann.

Ich hatte mal eine Zeit lang einen Mini-Horizontalrotor (auch aus Alu) an dem Alumasten meiner Wetterstation befestigt und festgestellt, dass das Ding einfach nicht aus dem Tanzen herauskommt. Gleichmäßige Windströmung liegt hier zu etwa 5-10% der Zeit an, der ganze Rest ist turbulent ohne Ende.
Das hat mich zum Prinzip Vertikalrotor gebracht.

Deshalb habe ich mich zunächst am Savonius versucht. Um das für mich notwendige Drehmoment zu erzeugen, müsste er wohl auch min. 1m Durchmesser haben - und wird mir damit zu massiv. Dann läßt er sich auch nicht vernünftig an nur einem Aufhängungspunkt lagern - der Wind bringt ihn immer wieder ins taumeln (habe meinen heute deswegen aus dem Wind genommen, den hätte es zerlegt. Die Umwucht am oberen Achsende hat sich ganz enorm aufgeschaukelt). Also braucht der Savonius auf dem Dach eine aufwendige Befestigung. Puhh. Nö.


Ich hoffe die Effizienz des Rotors zu steigern, indem ich diesen direkt mittig auf dem First plaziere. Ich erhoffe mir dadurch, den Effekt der an der Dachneigung aufströmenden Windenenergie mitzunehmen.
Der Wind muss an der Dachfläche hoch, um das Hindernis Dach zu überströmen. Wie man weiss, kommt es hierbei zu einer deutlich verstärkten Strömung.

Mein Dachgiebel läuft fast exakt im rechten Winkel zur hiesigen Hauptwindrichtung (bei etwa 255°), so dass die Vorflügel in dem Moment, in dem sie über den Giebel schwingen, die durch das Dach verstärkte Aufströmung voll mitnehmen können.

Das ist auch einer der Hauptgründe - neben den Aspekten der Statik - die Rotorblätter niedrig zu halten und nur knapp über dem First rotieren zu lassen. :-)

Dann bin ich vom ersten Blick an von der genialen Lagerung im Schwerpunkt des C-Rotors gefangen. Dazu gibt es einfach keine Alternative. Komplett Bauchgefühl - aber der täuscht sich meistens nicht.

Ja: Es geht mir darum, auf einfachste Weise effektiv und absolut zuverlässig Windstrom zu erzeugen - und zwar komplett abgestellt auf die hiesigen örtlichen Gegebenheiten (Bebauung etc.), die tatsächlich vorhandenen Windbedingungen - und unter Ausnutzung aller Optionen. Also auch mit Antrieb und Elektrik unter dem Dach zu sein.

Und ja, ich werde mich auch regelmäßig darüber freuen, nach Hause zu kommen und den Vertikalrotor auf dem Dach drehen zu sehen. :-)

Und ich werde mich daran erfreuen, mich mal wieder von meinen Nachbarn für ein neues unkontionelles Bauwerk auszählen/auslachen zu lassen: Ein Windrad hat hier nicht wie ein C-Rotor auszusehen, sondern das Standard-Horizontalmodell zu sein. Punkt. Und das bringt bei unseren Windverhältnissen eh nichts. Punkt. Der Vertikalrotor hat einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad als der Horizontale. Punkt. Wenn der sich hier schon nicht lohnt, dann der C-Rotor schon gleich garnicht.

Und genau darum werde ich den C-Rotor auf's Dach setzen. :D


Macht unter dem Strich also einen C-Rotor mit 100-150cm Durchmesser und einer Flügelhöhe von 50cm.

Mit eurer ganzen bisherigen Unterstützung - ganz besonders deiner! - wird das Ding genau das bringen, was ich mir davon erwarte.

Und weil ich glaube, ein listiger Kerl zu sein, werde ich die Tragarme einfach so bauen, dass ich diese schnell und einfach gegen etwas kürzere oder längere austauschen kann. So werde ich die Leistung mit geringstem Aufwand in einem weiten Bereich anpassen können.



Hallo Andre,

sehe gerade, dass du dich ins Thema eingeklinkt hast. Wunderbare Sache!
Schön zu sehen, dass ich nicht der einzige bin, dem der öffentliche Mummenschanz etwas sehr unheimlich geworden ist. :D

Ja, meine ursprünglichen Ertragsvorstellungen musste ich auch ein wenig korrigieren. Das macht aber garnichts. Selbst wenn ich hier nur 20 Wattstunden am Tag erzielen sollte, sind das Wattstunden, die ich jetzt nicht habe. Vermutlich werden es aber doch einige mehr.

Wenn deine Abdeckung nachrüstbar ist, werde ich die gerne nochmal in Erwägung ziehen. Aber bei den hiesigen Turbulenzen sehe ich eher kommen, dass die Abdeckung mehr Abschattet denn den Wind leitet.
Aber da sind es noch ein paar Tage hin.

Ich muss jetzt erst mal das Ei noch etwas bebrüten, mal zusammenstellen, was ich so einkaufen muss (mein Vorrat im Keller ist irgendwie sehr geplündert), wie ich das ganze am schlauesten und mit geringstem Aufwand solide zusammenbaue.

Aber da formen sich schon ein paar Ideen... :D
Carl
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Alles super

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Gepostet: 22.05.2011 - 19:28 Uhr  ·  #7
Welche Freude zu sehen, daß Andre wieder aktiv teilnimmt! Und doppelt die Freude, weil Dirk soviel Turbulenz auf seinem Grundstück hat, dass wir endlich mal wieder mit der Entwicklung weiterkommen und wahrscheinlich neue Erkenntnisse sammeln können. Das wird super!

Nun zur Abdeckung von Andre: Eigentlich ist es geheim, aber andererseits bin ich stolz darauf, mit Andres Technik etwas ganz Merkwürdiges entdeckt zu haben. Ich verrate Euch also mein strengstens gehütetes Geheimniss: Als ich den Zweiflügler auf unserem Hügel bei gutem Wind darauf testete ob er so - wie er ist - ohne Zusatzelektronik eine 12 V Batterie auf Ladestand für einen Elektrozaun halten könnte, hatte ich einen Streifen PVC Schaumplatte zur Aufzeichnung der Messdaten (Windgeschwindigkeit und anliegende Leerlaufspannung) mitgenommen. Zufällig hatte dieser kartonähnliche Streifen die etwaigen Abmessungen wie die Abdeckung, die ich von Andre her kannte.

Ich hielt diesen Streifen also mehr spielerisch und um zu sehen wie das mit Andre´s Abdeckung läuft, ganz so, wie Andre es seiner Beschreibung nach macht auf derjenigen Seite gegen den Rotor, wo die Flügel noch leicht gegen den Wind anlaufen. Als ich so in die Nähe des Rotors kam mit kaum 5cm Abstand zu den Flügeln, dachte ich, ich falle vom Hocker: Es war sehr deutlich zu spüren, dass entgegenkommende Luftkissen im Umfeld der Flügel - wupp, wupp, wupp - gegen den Karton schlugen. Meine Vermutung: Der Karton gibt den Flügeln in dem verengenden Spalt zwischen Flügel und Abdeckung einen vortriebsmäßig wirkenden Impuls mit. Das ist womöglich ein neuer aerodynamischer Effekt, den es noch zu untersuchen gilt. Sehr spannend!

Nun zu Andre´s Messstand: Ja, der existiert noch, und ich bin gern bereit, ihn an Dirk weiterzugeben, falls er ihn benötigt. Da ich dazu übergehe, sowieso mehr im Freiland zu messen, brauche ich dazu was Neues, wetterfest muß der Messstand dann schon sein. Da geht eine rein für´s Labor gebaute Konstruktion nicht so gut, ein Regen genügt, um die Presspappeplatten aufzuweichen oder die Lagerung Rost ansetzen zu lassen.

Andre´s Windwand mit den vielen Computerlüftern hat mir bei Messungen mit Illiat´s (Ulli´s) Leichtbau-Mini-Rotoren (Horizontalläufer) schon gute Dienste erwiesen, ich mußte dafür eigens einen waagerechten Messtand bauen! Jetzt sind aber erstmal wieder die Vertikalläufer dran.

Gruß, Carl
Takanohana
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 22.05.2011 - 23:34 Uhr  ·  #8
Hallo zusammen,

es freut mich sehr, dass Carl heute schon zum 2. Mal schreibt. :-) :-)

Ich hoffe doch auch ganz stark, dass wir die Entwicklung hier ein wenig vorwärts treiben können.
Nachdem nun auch Andre mitmischt, und seinen riesigen Erfahrungsschatz ebenfalls einfließen lassen kann, wähne ich mich in Gesellschaft bester Kompetenz. Das wird es für mich sicher auch weiterhin ein gutes Stück leichter machen.

Ich denke, am Ende wird ein Rotor stehen, der aus keinem Wind so etwa 25 Watt Dauerleistung macht, Vielleicht... :D

Manchmal leide ich auch unter einem gewissen Hang zum Perfektionismus, der, wenn er ausgelebt wurde, bislang zuverlässig Ergebnisse zeitigte, die auch mein Wohlgefallen finden konnten. Leider kann ich vorher auch nicht aufhören. Dumme Sache.

Also lasst uns mal was auf die Beine stellen, habe noch ein paar Tage Zeit. :D

Beim Stöbern bin ich eben auf das hier gestoßen: Windkanal-Simulation

Eigentlich war ich ja nur auf der Suche nach cw-Werten, um mir mal das optimale Profil für den Vorflügel zu vergegenwärtigen. Der Link korrespondiert zwar primär mit der Idee meines "Variablen Vorflügels" - der jetzt erst mal gestorben ist - , ist aber auch gut geeignet, sich die Kräfte am angeströmten (Vor-) Flügel zu vergegenwärtigen. Insbesondere, ob und wie man die Flügel gegenüber der Kreisbahntangente ausrichtet.

Klar, dass der Luftstrom am C-Rotor nicht laminar - wie im Windkanal-Link - fließt. Die Bauart des C-Rotors bringt es eben als kleines Problem mit, dass die Strömung an den Hinterkanten der Vorflügel abrupt abreisst. Das ist zwar nicht zu verhindern, aber zweifellos zu optimieren.

Mir dünkt, dass sich mit der Windwand und etwas Qualm sehr aufschlussreiche Ergebnisse zum Strömungsverhalten am Flügel ergeben könnten. Vielleicht hat Andre sowas ja schon mal gemacht.

Also mehr ein Nebenprodukt meiner aktuellen Erhebungen, macht es aber möglich, das im variablen Vorflügel steckende aerodynamische Potential wenigstens ungefähr gegen die Fliehkraft des rotierenden Vorflügels abzuschätzen. Eine erste Hausnummer. Mehr nicht. Aber immerhin...

Vom Messtand bin ich augenblicklich noch weit entfernt. Keine Ahnung ob es Sinn macht, das Ding bei mir aufzustellen. Bin aber auf jeden Fall gerne bereit, den fertigen Rotor eines Tages mal zum Messtand hinzukarren. Das kriegen wir dann irgendwie schon gebacken. :-)

@Carl:
Tja, wenn du schon solche Sachen feststellst, dann sollte das auch mal dringend untersucht werden. :D

@Andre
Habe mir eben deine neueste Videos mehrfach reingetan. Am geilsten finde ich eigentlich die untere Befestigung der Abdeckung an dem U-Träger, die im Windwand-Video zu sehen ist. Könnte auch meine Version sein... :D

Meine hier eigentlich nachfolgende Antwort nehme ich jetzt raus und poste diese in deinem Thread.
Carl
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 23.05.2011 - 10:39 Uhr  ·  #9
Hallo Dirk,

Ich habe im anderen Thread mal für Andre geantwortet, es kann nämlich etwas dauern, weil er nicht so oft Zeit zum Antworten hat und zufällig kannte ich ja das Thema einigermassen gut genug. Bin mal gespannt, was Du da bauen wirst und was als Endergebniss herauskommt. Ich bin sehr zuversichtlich, dass es etwas Besonderes und Gutes wird.

Gruß, Carl
Takanohana
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Grundsatzbetrachtungen

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Gepostet: 23.05.2011 - 14:38 Uhr  ·  #10
Hallo Carl,

habe mir letzte Nacht nicht nur Gedanken über Andres Abdeckung gemacht, sondern mich auch in ein paar Grundsatzbetrachtungen ergangen. Möglicherweise habt ihr die schon hinter euch, ich stelle sie aber trotzdem mal hier rein. Vielleicht ergibts sich daraus ja was... :-)

Zunächst mal habe ich mir vergegenwärtigt, wo der Antrieb grundsätzlich herkommt. Hier am Beispiel Zweiflügler:



Die Länge der Pfeile neben dem Rotor stellen die wirkenden Kräfte betragsmäßig dar. Prinzipiell lebt der Rotor also von der Differenz der Widerstandsbeiwerte der (Vor-) Flügelprofile von vorne bzw. hinten. Verluste im System sind dabei natürlich nicht berücksichtigt.

Nun haben die Flügelprofile das Problem eines relativ hohen cw-Werts, weil die Strömung nicht laminar verläuft, sondern an den Hinterkanten der Vorflügel abreisst und verwirbelt. Hier könnte ich mir Verbesserungen vorstellen, indem die Leitflügel zumindest näherungsweise an die Stromlinienform angepasst werden. Das könnte prinzipiell z.B. wie nachfolgend aussehen. Bringt zwar unerwünschte Masse in den Leitflügel, bringt aber auch statische Stabilität:



Hier habe ich den Leitflügel einfach in 5 Einzelflügel unterteilt und so angeordnet, dass diese halbwegs in der Stromlinienform zu liegen kommen. Der große Versprung Hinterkante Vorflügel zu Leitflügel fällt weg. Damit dürfte sich auch die Heftigkeit der Verwirbelungen deutlich vermindern. Der Leitflügel bringt aber nach wie vor den Wind in den Vorflügel. Könnte sich mit leicht gebogenen Enzelflügeln sich optimieren lassen. Wenn man bedenkt, dass hier - theoretisch - ein Widerstandsbeiwert in der Größe von 0,1 lockt, könnte man die Sache gegenüber der Halbschale um den Faktor 3 verbessern.
Vielleicht... :D

Dann kam mir noch eine Idee, über modifizierte Tragarme eine bislang nur sinnlos auf das Lager wirkende Kraftkomponente in Vortrieb umzumünzen. Macht zwar konstruktiv etwas mehr Aufwand, könnte aber etwas bringen, weil ich keinen Betriebsstellung des Rotors gefunden habe, bei der der Gewinn wieder verlustig geht. Sieht dann so aus:



Im Prinzip nichts anderes, als die normalerweise über den Tragarm stumpf auf das Lager wirkende Kraftkomponente über Umleitung und Hebel in Rotation umzuwandeln.

Das Ei habe ich zwar noch nicht final bebrütet, die Idee gefällt mir aber bislang ganz gut. Steht natürlich irgendwie in Konkurenz zu Andres Abdeckung, da diese den Effekt vermutlich aufheben würde. Aber egal.
Habt ihr schonmal über einen solchen Tragarm nachgedacht?

Durch die Grundsatzuntersuchung zum Thema cw-Wert der Vorflügel bin ich zu dem Schluss gelangt, dass der zweischalige Vorflügel mit dem halbrunden Inlet nicht viel bringen wird. Sehe beim C-Rotor im Vorflügel nicht das Savonius-Prinzip der Umlenkung des Windstroms wirken.

Kaufe heute auf jeden Fall noch kein Material - das Ei will noch ein wenig bebrütet sein...
Carl
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Kleiner Versuch mit zwei Visitenkarten

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Gepostet: 23.05.2011 - 22:07 Uhr  ·  #11
Hallo Dirk!

Um einmal auszuprobieren, wie das Prinzip funktioniert, brauchst Du nur zwei alte Postkarten, es gehen aber auch kleinere Pappedeckel wie etwa Visitenkarten oder sonstwie Kartonstücke gleicher Größe. Ich vermute, direkt an einem Modell bekommst Du ein anderes Gefühl für den C-Flügel:

Also die eine Postkarte verformst Du halbrund und stellst sie aufrecht so auf eine glatte Tischplatte, am besten auf Glas, glatt und sehr eben. Dahinter kannst Du die gerade Fläche der anderen Postkarte in der Weise wie beim C-Flügel stellen und diese stabil so festhalten, dass noch genug Fläche freibleibt, um dagegenzublasen. Den Vorflügel lasse frei stehen, den halte nicht fest, schau nur, wohin der fliegt, wenn Du bläst. Du brauchst nicht sehr stark zu blasen, ein winziger Hauch genügt. Mach das mal so, dass der Strömungswinkel nicht senkrecht sondern ein bißchen mehr von vorne auf diesen improvisierten C-Flügel einwirkt und berichte mir, was Du dabei beobachtest! Wirklich sehr, sehr zart blasen!

Gruß, Carl
Takanohana
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Mini-Modell

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Gepostet: 24.05.2011 - 01:24 Uhr  ·  #12
Hallo Carl,

ja dann werde ich morgen also auch ein wenig Postkarten umblasen.
Offenbar mache ich gerne das, was du vorschlägst. Meine Restbestände im Keller haben gesagt, dass das Material für ein Mini-Modell eines Dreiflüglers noch locker reicht.

Wirklich Mini: Gesamtflügeltiefe bei 5cm, Flügelhöhe 15cm. Vor- und Leitflügel aus 2mm Alu. Tragarme eigentlich aus Alurohr 11x1,5mm, zu Testzwecken kommen dann wohl erst mal M6 oder M8-Gewindestangen zum Einsatz. Da kann man den Radius so einfach feinjustieren. Nabe ähnlich wie bei meinem Savonius aus Holz, hier aber Multiplex 30mm stark - mit einem sagenhaften Durchmesser von 70mm. Das ist also auch der unterste Grenzwert des Durchmessers. Nach jetzigem Gefühl werde ich ihm aber wohl in der final version später um 250-300mm gönnen.

Der darf dann irgendwo im Garten vor sich hinrotieren und auf einem Minimotor seine eigene rote Mast-LED befeuern - dann hat er auch 'was zu tun.

Ich schätze, damit werde ich wohl morgen Nachmittag fertig, so dass er sich auf der Fahrradnabe schon mal warmlaufen kann. Bin augenblicklich ob des Flügelaufbaus für die Großversion des 5ers noch so unschlüssig, dass ich nicht einkaufen gehen will.

Eigentlich hatte ich mit einem Modell nichts am Hut. Nachdem du mir ein solches aber schon mehrfach nahegelegt hast, fühlte ich mich jetzt gezwungen, eines zu bauen...
So war's, ehrlich... :D

Also schauen wir mal, was ich morgen so alles rausfinde.
Carl
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Maxibauten und ihre Vorläufer

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Gepostet: 24.05.2011 - 08:31 Uhr  ·  #13
Hallo Dirk,

- dass ich immer meinen Senf dazu geben muß, wenn jemand endlich mal was "Großes" leisten will -
vielleicht kannst Du Dir eine Menge Mühe, Arbeit und Kosten sparen, wenn Du erstmal alle Deine (erstaunlich vielen) Ideen ausprobieren willst. z.B. das mit den gestaffelten Leitflächen, oder mit dem geknickten Hebelarm. Sowas ist doch Neuland und muß erst noch ausprobiert werden!

Wenn ich Dir einen Tipp geben darf zu einem prima Versuchsgenerator zum Vergleichen der Leistung Deiner verschiedenen Bauformen - der Pollin Steppermotor, der hier im Forum auch oft in der e-bay Werbung angeboten wird. Dieses Model ist sehr leichtgängig, hat zwei Kugellager, eine starke 6mm Achse und kann bei Andrehen mit der Hand schon 12 helle weiße Led´s zum Strahlen bringen.

Genau mit diesem Motörchen habe ich vor 12 Monaten den Hühnerstall von meinem Nachbarn elektrifiziert, er kann jetzt auch im Winter noch seine Eier finden. Der Rotor, der ihn antreibt ist wieder ein C- Zweiflügler, mit nur 29 cm Durchmesser und 29 cm Flügelhöhe aus PVC Schaumplatte und 0,5mm Alublech sehr leicht gebaut. Er läuft seitdem einwandfrei auch bei Eis und Schnee und läd schon bei 3m/sec Wind! Allerdings keine 12V Batterie sondern drei alte 7000 mA Zellen aus meinem Elektrofahrrad! Die genügen für die Ledbeleuchtung.

Der gleiche primitive Zweiflügler mußte dann nachgebaut an einen Mitarbeiter einer Fachhochschule in Berlin geliefert werden, mitsamt Pollin-Motor zwecks Messung der Leistung.

So hättest Du dann auch gleich einen kleinen Nutzwert (Licht satt), falls Deine Neuentwicklungen soviel oder mehr Power bringen.
Der Materialaufwand bleibt so auch noch in erträglichen Grenzen und überhaupt: Wenn´s noch einfacher gehen soll - einen Testrotor nur zu Versuchszwecken kann man nach japanischer Manier sehr stabil auch aus Karton zusammenkleben! Lackiert und imprägniert hält er vielleicht auch draussen das Wetter eine Weile aus. Selbst den Versuch mit den Postkarten kann man mit auf eine Bodenfläche aufgeklebten gestaffelten Kartonstreifen nach Deiner Idee mit lose davor gestelltem Vorflügel ohne viel Aufwand machen.

Das Knickgelenk kannst Du vielleicht auch in diesem Sinn erst mit einer Stricknadel in einem Rohr als Drehachse mit Nadellager ausprobieren.
Hoffentlich fühlst Du Dich mit meinen Tipps nicht bombardiert, Du sagtest ja, das Du schon einen Plan hast...

Gruß, Carl
Takanohana
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 24.05.2011 - 14:48 Uhr  ·  #14
Hallo Carl,

für mich ist es nicht nur völlig in Ordnung, dass du deinen Senf dazugibst - irgendwo muss die Würze ja herkommen - , sondern ich profitiere neben dem guten Geschmack von einer fast schon unendlichen Anzahl guter Tips. Hätte ich alles das, was du bislang beigesteuert hast, mir selbst erarbeiten müssen, hätte ich sicher ein paar Jahre dafür verbraten.

Das Mini-Modell liegt in Einzelteilen fast fertig im Keller, habe aber heute noch einen Streifen Alublech 0,8mm in 30 x 100 cm gefunden. Also bleibt die Mini-Version erst mal so liegen und ich verbrate heute den Blechstreifen, um in die von dir vorgeschlagenen Dimensionen zu kommen.

(Ich mach' schon wieder das, was du sagst. Dazu neige ich normalerweise ganz und gar nicht. Scheinbar erschlägt mich einfach deine Kompetenz. :-) )

Danke für den Tip mit dem Steppermotor, ich frage mich (heimlich) schon eine ganze Weile, welches Modell für Versuchszwecke wohl in Betracht käme.

Gleichwohl:
Ich habe nur noch 14 Tage Zeit, bis ich wohl oder übel wieder am Erwerbsleben teilnehmen muss. Es sei denn, mir gelingt in den nächsten Tagen der "ganz große Wurf". Danach sieht es derzeit aber nicht aus. :D

Binnen dieser 14 Tage muss zumindest der Rotor gebaut und mitsamt Mast auf dem Dach sein. Das hat Priority A. Den ganzen Rest - von Elektrik bis Experimente - kann ich danach machen. Im Trockenen und step by step.

Ergo lautet der Beschluss, dass nun ein (unexperimentierter) Rotor konventioneller Bauart - also das, was ihr bislang entwickelt habt - auf's Dach kommt. Ich muss einfach Nägeln mit Köpfen machen, weil ich vor dem Winter sonst nicht mehr dazu komme. Im Winter habe ich aber nur mäßig Laune, das verschneite Dach aufzudecken und in der Kälte rumzuturnen - oder dabei gar den kürzesten Weg vom Dach zu nehmen... :D

Denkst du, dass mir ein Dreiflügler mit 50cm Höhe und 1-1,5 Meter Durchmesser reicht, um 2-3 Shimanos mittels Zahnriemen dazu zu bewegen, eine nennenswerte Anzahl Wattstunden in die 12V-Batterie zu pumpen? Das bekäme ich in den 14 Tagen wohl auch noch gebacken.

Und dann, dann kann ich mich in Ruhe vor das Modell setzen, dessen Rotor mit einem Ventilator anblasen, Flügel tauschen, gebogene Tragarme (ich neige derzeit zu einem spiegelverkehrten "S") ausprobieren - und schließlich den Rotor bauen, der aus Null Wind 25 Watt Dauerleistung generiert...
Carl
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2-3 Shimanos mit Zahnriemen antreiben

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Gepostet: 24.05.2011 - 21:46 Uhr  ·  #15
Hallo Dirk!

Das war nett gesagt mit dem Senf als Würze! Ich glaube, Du machst alles richtig. Nur das mit den zwei bis drei Shimanos mit Zahnriemen angetrieben, sowas habe ich noch nicht ausprobiert. Das Kogging der Magnete bei diesen Nabis kriegst Du ja mit Polieren der Lager nicht weg, der Zahnriemen bringt auch Verlustprozente durch Reibung, schwer zu sagen, ob das bei Dir klappt. Ich nehme an, Du hast die Nabendynamos schon und willst jetzt auch was damit anfangen. Dann mußt Du einfach mal versuchen, ob und wie es geht. Du kannst ja später immer noch auf einen genau angepassten leistungsfähigeren Generator zurückgreifen, falls es mit mehreren Nabendynamos nicht klappt. Kommt wohl auch auf die mittlere Windgeschwindigkeit bei Dir da oben an. Ich habe ein paar von diesen kleinen Schrittmotoren und eine Bastler Drehbank, mit der ich Dir eine passende Nabe drehen kann. Dann kannst Du die Tragarme der Versuchsmodelle, die Du bauen willst, auf so eine Nabenbuchse aufspannen. Du bekommst einen Motor und die Nabe. Als Gegenleistung müsstest Du von Deinen Versuchen hier weiter berichten, ich bin neugierig, welche Ergebnisse herauskommen. Schick eine Privat Mail an mich mit Postadresse für das Päckchen an Dich.

Gruß, Carl
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Checkup Horizontalrotor häufige Fehler beim Aufstellen

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Gepostet: 25.05.2011 - 11:13 Uhr  ·  #16
Hallo Dirk,

das mit den Nabendynamos habe ich Dir im voranstehenden Beitrag beantwortet, jetzt nochmal kurz zurück zu Deiner Äußerung, Du hast mit einem Horizontalläufer auf Deinem Grundstück nur wildes Gewedel und Herumschwingen in turbulentem Wind erlebt. Nicht immer sind die Turbulenzen schuld daran. Die meisten fertig gekauften Horizontal-Kleinwindräder sind so genau austariert, dass die Windfahne und der Rotor gegeneinander das Gleichgewicht halten. Dann braucht man nicht so genau darauf achten, dass der Mast im Lot steht. Stellt man nun eine schlecht austarierte Anlage genau im Lot auf einem nicht schwingenden festen Masten stabil auf, so passiert weiter nichts Nachteiliges, aber sobald der Mast auch nur ein ganz Minimales aus der exakt lotrechten Lage gerät, kann das Übergewicht auf der übergewichtigen Seite des Aufbaus den Rotor aus dem Wind ziehen und der Rotor pendelt dann nur hin und her... Man muß also an das Gleichgewicht denken! Wenn man das beachtet, sind Horizontale mit langsamen einfachen, nicht in sich verdrehten Profilen auch bei falscher Anströmung in schwachen Turbulenzen noch ziemlich gemütlich. Um ein Reagieren auf Richtungswechsel bei solchen Läufern allgemein zu verbessern, habe ich den mit Ulli (Illiat) zusammen entwickelten Miniatur - Horizontal - Ultraleichtläufer mit Flügeln aus Alu- Magnesium-Jalousie-Lamellen auf Kohlefaserstab geklebt mit einer sehr langen sehr leichten Windfahne auch aus Carbonfaser versehen. Es kann das nervöse Verhalten von Windfahnen auch verbessern, wenn diese mit einem Lochgitter versehen werden. Vielleicht kannst Du Deinem alten Horizontalwindrad nun doch noch eine Verwendung geben?

Gruß, Carl
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Kleine Fortschritte...

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Gepostet: 25.05.2011 - 15:49 Uhr  ·  #17
Hallo Carl,

zunächst besten Dank für deine Antworten und dein Angebot, welches ich natürlich sehr gerne in Anspruch nehme .

Die Gegenleistung hätte ich freilich auch so erbracht, wir wollen ja schließlich ein wenig vorwärts kommen.
Ich hielte es für eine gute Idee, wenn ich dann demnächst mal einen Flügel entwerfe, in Alu baue - und dir das Ganze dann mal in ein Päckchen stecke. Sicher macht es mehr Sinn, wenn bei Testläufen deine Erfahrung unmittelbar zur Verfügung steht. Wenn du Lust und Laune hast, kannst du den Flügel dann ja weiter modifizieren, denn die Ausführung wird im Großen und Ganzen - wie unten nachfolgend - so sein, dass Änderungen nachträglich problemlos möglich sind.

Die PM kommt, wenn ich mit diesem Posting durch bin.

Zur Frage der örtlichen Windverhältnisse nachfolgend einfach mal ein Bild meiner Windrose. Sofern nicht gerade eine stabile Hochdrucklage mit Wind aus Richtung 90° anliegt, sieht die meistens so aus:



Hier lag gerade Wind aus 360° mit 2,1 m/s an. Wie zu ersehen, lagen unmittelbar davor jedoch auch 90°, 180°, 225° und 270° an. :-)

Der ehemalige kleine Horizontalläufer war zum Schluss ein stark modifiziertes Modell - ich muss ja überall dran rumbauen - mit einer V-förmig dem Wind zugewandten Windfahne. Hier hatte ich als Leitwerk ziemlich viel ausprobiert und mit einem großen Ventilator ausgetestet. Am Ende hilft aber doch alles nichts, wenn der Wind etwa 100 Meter über meinem Dach wohl halbwegs homogen strömt, die Luftmassen darunter aber eher walzenförmig durchs Tal gerollt werden. Da müssen wir uns aber keinen Kopf mehr machen, weil ich sowie vertikal bauen werde. Dann kann der Wind kommen, von wo er will - und auf meinem Dach tanzt es dann vielleicht irgendwann einmal, wenn ich eine Version von Andres Strömungsmodulator nachrüste.

So, letzte Nacht war Nachschicht bis 03.00 Uhr angesagt. Ich denke, ich bin jetzt Deutscher Meister im Entgraten. Zieht sich ganz schön hin, wenn man die Einzelteile Stück für Stück ferigen muss. Ich bin beim Distanzhülsen-/Gewindestangenprinzip geblieben, weil das ganz erträglichen Leichtbau, gute Einstellbarkeit und last not least auch Dauerhaftigkeit verspricht.

Restmaterialien und die Überlegung, am besten in ähnlichen Proportionen wie die vorgesehene Großversion zu bauen, führten zu einer Flügelhöhe von 17cm, einem Vorflügel von 6cm und einer Gesamtflügeltiefe von knapp 20cm. Im Hinblick auf die rechnerischen Proportionen zwar etwas "suboptimal", aber für Anschauungszwecke erst mal hinreichend. Einzelne Bauteile können ja ganz einfach getauscht werden. :-)

Um Statik, Austauschbarkeit und Haltbarkeit unter einen Hut zu bringen, habe ich mich dafür entschieden, Leitflügel und Vorflügel mittels einer auf den Leitflügel aufgeschobenen (und dann verschraubten) Hülse miteinander zu verbinden. Hat zudem den Vorteil, dass die Weite des Vorflügels eingestellt werden kann.
Sieht so aus:





Der Leitflügel ist oben und unten jeweils auf 1cm um 90° gekantet, mit zwei 4mm Löchern versehen und auf diese Weise mit der oberen und unteren Abdeckung verschraubt. Damit die Abdeckungen (alle Bleche aus 0,8mm Alu) im Frontbereich nicht an den Vorflügeln rumklappern, steht in der inneren Spitze des Vorflügels eine 6mm Alustange als "Distanzhülse". Zwei weitere Löcher oben und unten in der Spitze der Abdeckungen haben es dann erlaubt, hier auch eine 4mm Gewindestange durchzustecken und den ganzen Spaß press zu verschrauben.

Auf den nachfolgenden Bildern des Flügels ist das Ganze schön zu sehen, man sieht auch, dass die Hinterkante der Flügel noch nicht fertiggestellt ist (steht noch 1cm über), die Feinarbeit mit der Feile an den Abdeckungen und auch die Bearbeitung der noch überstehenden Gewindestangen fehlt. Auch ist die Hülse zwischen Leit- und Vorflügel zu kurz geraten, so dass die Tragarme nicht optimal am Flügel sitzen. Das Problem ist mit einer längeren Hülse ohne großen Aufwand zu lösen.

Was soll's - das Ding musste heute erst mal in den Wind, auf dass meine Motivation erhalten bleibe... :-)





Das "Lager" ist wieder der altbekannte Ausschnitt mit der Lochsäge aus 30mm Multiplex. Die Tragarme (11mm Alustangen, die eine 5mm Gewindestange in sich tragen) sind einfach in entsprechende 11mm-Bohrungen eingesteckt. Um das Konstrukt zu fixieren, wurde die Tragarmbohrung im 90°- Winkel mit dem 5mm-Bohren durchbohrt. Die Alustangen wurden durch diese Löcher ebenfalls 5mm von oben und unten durchbohrt. Dann habe ich vier Schräubchen M6 passend abgelängt, an der Spitze etwas verjüngt und einfach in die 5mm-Löcher im Multiplex gewürgt. So laufen die Spitzen der Schrauben in die Löcher der Tragarme und pressen die innenliegende Gewindestange fest.

Et voilà - da sind wir schon auf dem Status quo:







Ein kleines Video hätte ich dazu auch, bekomme das Format aber nicht hochgeladen. Unterhalte bisher auch keine Video-Accounts - mangels Notwendigkeit. Zudem ist meine Uploadrate hier immer noch sehr vorsintflutlich - also: Einstweilen gibt es noch keine bewegten Bilder.

Ach so: Ja, klar - ich habe hier 2 Shimanos rumliegen, die irgendwann verwendet werden wollen. Ich denke, dass ich die beiden von der Rotor-Großversion problemlos angetrieben bekomme - es muss ja nicht mittels Zahnriemen sein. Da kann ich sicher auch mit einer Fahradkette und ein paar Zahnkränzen eine vorläufige Version basteln.

Der ehemalige kleine Horizontalläufer wurde seinerzeit einem Dritten überlassen, der ihn inzwischen - wie auch immer, mir ziemlich egal - brutalisiert hat. Mit seinem Geschenk kann er auch machen, was er will. Einen neuen bekommt er halt nicht mehr, zumindest nicht von mir. Da liegt mir das Material auf Vorrat im Keller besser... :D

Ich habe dann gestern auch einen Flügel frontal aus etwa 45° angepustet. Schon erstaunlich, dass er Sachen macht, die er eigentlich nicht tun dürfte. Vor diesem Hintergrund muss ich meine bisherigen Ideen zum Flügelprofil noch mal gründlich bebrüten...

Obwohl heute eigentlich nur laue Lüftchen ziehen, dreht der Rotor fast die ganze Zeit. Habe das Posting im Garten sitzend verfasst (hat sich eine Weile hingezogen) und sehe im Augenwinkel ständige Rotation...
Carl
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 25.05.2011 - 23:12 Uhr  ·  #18
Hallo Dirk,

auf Deine PM habe ich schon gantwortet. Super Teil, Dein Rotor! Das ist schon ein guter Anfang. Toll, dass Du den Flügel mal aus etwa 45° angeblasen hast. Leicht von vorne also. Es gibt immer noch jede Menge Zweifler, die ganz sicher sind, das der C-Rotor in keiner Weise Auftriebsläufer ist. Er hat sicherlich auch Auftriebskomponenten, wenn er von vorne angeblasen anfahren kann.

Gruß, Carl
Carl
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 26.05.2011 - 08:42 Uhr  ·  #19
Und schau mal hier: Forum/cf3/topic.php?t=3296
Das Video von Marcel zeigt ein bißchen was vom Strömungsverlauf des C-Fügels unter Wasser. Marcel ist ganz begeistert von diesem Thread hier! Wäre schön, wenn er selber auch Gelegenheit hätte, seine Versuche im Wasser in einem eigenen Thread hier zu dokumentieren. Dazu muß er wohl mal den Chef und die Moderatoren fragen. Wenn ich nicht irre, hatte er sich hier mal bös mit einigen Mitgliedern in der Wolle und wurde folglich gesperrt. Selbstverständlich muß man muß sich an die Regeln hier halten und Streitigkeiten möglichst vermeiden, mit etwas Diplomatie und Überblick geht das ganz leicht!
Takanohana
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Re: C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

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Gepostet: 27.05.2011 - 01:16 Uhr  ·  #20
Hallo Carl,

ja - so etwas, was Marcel in dem Trog-Vido macht, habe ich mir vorgestellt...

Heute gab es hier nur ein Gewitter und in der Folge eine durchgehende Tragachse aus Alu U-Profil mit ofen darüberliegender Gewindestange. Der Regen hatte die Multiplexscheibe aufgeweicht und der ganze Zauber hielt nicht mehr so kraftschlüssig, wie ich mir das vorstellte.

Zudem waren die äußeren Muttern der Tragarmbefestigung schlechte Muttern und hatten sich etwas freigeschüttelt. Nun sind sie gekontert. Aktueller Ausbaustand:



oder dann draußen im Halbdunkel:



Ansonsten hatte das Eskortieren der heute ausfliegenden Starenbrut (die wohnen in einem Mauerseglerkasten direkt am Haus) Priorität. Die waren eh schon ein wenig gestresst, weil ich die letzten Tage doch reichlich mit den Rotoren in der Nähe Ihrer Heimstatt hantiert habe. Also habe ich den Jungs heute zum Ausgleich die Katze vom Hals gehalten, die dem Ereignis ebenfalls bereits entgegenfiberte :D

Ich bastele im Kopf derweil weiter an der Großversion. Der wird wohl wirklich aus Alu werden. Wenn man die Verschraubungen bei der Endmontage mit ein wenig 2K-Kleber fixiert, sollte da nichts anbrennen.

Sicher wäre es nicht schlecht, wenn man zu Testzwecken einen modular aufgebauten Flügel hätte, bei dem Vorflügel und Leitflügel ausziehbar gestaltet werden. Dergestalt, dass man einfach drei Leitbleche gegeneinander verschiebbar oben und unten in den Abdeckungen lagert und die Vorflügel an den Hinterkanten ausziehbar macht.
Hätte da so eine dusselige Idee, wie das gehen könnte...

Die Abdeckungen blieben das einzige Fixum im Test, die Aerodynamik wäre gegenüber einem normalen Flügel auch ein wenig suboptimal - aber damit könnte man m.E. leben.

Ich frage mich, ob es nicht sinnvoll wäre, einen Alu-C-Flügel als Kiel zu verwenden und unter einem Miniatur-Bootsrumpf an einer Federwaage mit gleichbleibender Geschwindigkeit über eine stehende Wasseroberfläche zu ziehen. Das Ganze mit dem verstellbaren Flügel in vielen Einstellungen durchgezogen, gemessen und grafisch aufbereitet.

Wenn ich das Ding bauen sollte - gibt es da eine Wunschhöhe für den Flügel...?
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