C-Rotor mit flexiblem Vorflügel

Hallo Carl,

ich freue mich schon wie ein Kind auf das Päckchen.
Habe den Postboten heute schon gefragt, warum er es mir nicht geben will.
Der hat steif und fest behauptet, er hätte noch nichts für mich...

Ja, das mit dem gebogenen Leitflügel habe ich hier schon mitbekommen, für die Erstversion jedoch darauf verzichtet, um die Sache so einfach wie möglich zu halten. Die Großversion wird natürlich gebogene Leitflächen haben. Die Optimierung durch die als Kreissegment ausgeformten Leitflächen drängt sich ja quasi auch auf, wenn man die geraden Leitflächen dabei beobachtet, wie sie am Heck die Luft horizontal nach aussen verdrängen müssen und die Vorflügel als weitere Konsequenz eben nicht rechtwinklig zur Kreisbahn laufen. Schätze, dass hier bestimmt 10% oder mehr drinstecken.

Gut schon mal zu wissen, in welchem Rahmen meine erwogenen Versuchsaufbauten Ergebnisse zeitigen können. Ich hatte sowas schon fast vermutet. Suche halt immer noch nach einer Möglichkeit, mich dem Problem mathematisch zu nähern, damit der Computer endlich mal etwas Sinnvolles zu tun hat.

Aber da habe ich ja noch immer die Optionen des mehrteilig gestaffelten Leitflügels und des abgewinkelten Tragarms in der Hinterhand. Hast du eigentlich irgendwo Aufzeichnungen/Daten darüber, bei welchen Winkeln sich die Drehmomentmaxima genau befinden, damit ich an dieser Stelle rechnerisch aufsatteln kann... ?

Möglicherweise verschiebt der abgewinkelte Tragarm lediglich das Drehmomentmaximum ein paar Winkelgrade vor oder zurück, bringt dafür aber hässliche Probleme mit der Tragarmstatik mit sich. Behebt man dieses Statikproblem dann mit einer Versteifung, geht der theoretische Vorteil des gewinkelten Tragarms wieder verloren, weil die zu gewinnende Kraft dann wieder senkrecht auf die Achse geleitet wird...

Im Harz bist du ja gar nicht so weit weg von mir, hast aber sicher besseren Wind. Hätte dich eher an der Küste vermutet. Hier ist es im Prinzip genau so trocken wie bei dir, die Bäche haben einen Wasserstand, wie sonst nur nach sehr trockenen Sommern - und das Mitte Mai.

Nur der Wind, der ist dieses Jahr deutlich besser...

Hallo Carl,

besten Dank für den phantastischen Link!
Hat doch auch etwas für sich, wenn andere die Arbeit schon weitestgehend erledigt haben.
Hätte mich sicher nochmal ein Jahr gekostet.

Rundling scheint in meiner Nähe zu hausen. Irgendwie scheint das Projekt dort aber auch leider im Sande verlaufen zu sein...

In der Bucht gibt es aktuell einen Dreiflügler mit 90cm Durchmesser und 1m Höhe zu erwerben.
Dreiflügler
Den könnte man sich natürlich auch an Land ziehen und mit wenig Aufwand zum flachen 5-Flügler umbauen.
Hat zwar eine suboptimale Front, aber das ließe sich im Zuge der Modifikationen gleich mit beheben...

Hallo Carl,

du bist heute aber früh auf den Beinen...

Ja, die Version von Klingei aus dem Video ist so etwa auch das, was ich mir für einen Rotor mit dieser Flügelhöhe vorstelle. Hier mat man mit Sicherheit keine Probleme mit den auftretenden Fliehkräften.
Bei diesen Proportionen stört mich aber (instinktiv) der große Hebel auf Mast und Welle.

Die Tragarme des Buchtrotors sind natürlich für meine Zwecke völlig indiskutabel. So kann er nur im Garten als Deko überleben, weil er sicher schon bei Wind über 10-15 m/s seine Flügel abwirft oder deformiert (alles nur geschätzt, so aus dem Bauch, wie meistens) und vorsichtshalber in den Schuppen gestellt werden sollte.
Und 10 m/s ist nun wirklich nicht die Welt, gerade einmal das Durchschnittstempo eines (guten) 100m-Sprinters.

Aber er bietet schon eine Menge brauchbares Material. Wenn man das Ding zerlegt und die Flügelhöhe halbiert, lässt sich sicher auch das Kreissegment der Leitflügel problemlos etwas aufweiten. Das Siebdruck-Zeugs in die Tonne gekickt und ein paar passende Abdeckungen aus 3mm Alu gefräst. Oben und unten an den Abdeckungen V-förmig einen Doppeltragarm pro Flügel. Dazu die aerodynamische Formschale für die Vorflügel - und fertig. Muss mal schauen, wo der Buchtrotor preislich hinläuft und das ganze mit meinen Einkaufspreisen für Alu vergleichen.

Bin seit gestern am überlegen, ob ich mich nicht doch zunächst mit einem Dreiflügler bescheide und dann im Bedarfsfall irgendwann auf 5 Flügel nachrüste. Da sehe ich auch nur mäßige Probleme auf mich zukommen, da ich die Vorflügeldimension des Dreiflüglers m.E. auch für den 5er beibehalten kann, wenn ich die Anpassung der Proportionen über den Rotordurchmesser vornehme. Leitflügel sind m.E. leicht zu modifizieren, sprich aufzuweiten.

Wie oben zu sehen, bin ich nach Studium deines Links zum Rundling-Projekt jetzt auch wieder zum 2-schaligen Vorflügel zurückgekommen. Komme irgendwie mit meinen ganzen Ideen 3 Jahre zu spät...
Weisst du eigentlich irgendwas über den Fortgang des Rundling-Projekts?

Ich werde jetzt mal nach dem Postboten schauen und diesen zur Hergabe eines Päckchens aus dem Harz nötigen.

Hallo Carl,

zunächst einmal meinen besten Dank für dein Päckchen und die diversen, unangekündigten Zugaben.
Habe mich schon lange nicht mehr so gefreut!

Ich vermute, die weissen LEDs sind "Standard", also irgendwo zwischen 2,9 und 3,5V Betriebsspannung?

Offenbar wohnst du exakt in 45° in 230 km Entfernung - Google Earth lässt vermuten, dass die klimatischen Bedingungen ähnlich wie hier sind - nur kann der Wind deine Rotoren wohl deutlich besser "sehen".

Habe für den Steppermotor ein Mini-Alugehäuse gebaut und auch an der Welle wasserdicht gemacht (mit zwei in Lagerfett laufenden Unterlegscheiben), damit ich den Motor draussen gleich verwenden kann, ohne mir bei ein wenig Regen - der fehlt hier immer noch - gleich Gedanken machen oder gar abbauen zu müssen.

Das Ganze habe ich dann so zurechtgebastelt, dass der Motor wieder auf den von mir verwendeten Standardwinkel und damit auf meinen Versuchsmast im Garten passt. Da ich auch eine kleinere Bohrung im Tragarm benötigte (damit der auch schön auf den Motor passt) habe ich den neuen Tragarm auf Radius= 1,5 Flügelhöhen modifiziert.

Das hat sich sowohl optisch als auch technisch als sehr befriedigend herausgestellt, denn der Rotor ist nun erstens weitaus weniger hektisch als bei Radius=Flügelhöhe und dreht auch bedeutend leichter an (auf dem Steppermotor bei unter 1 m/s).

Drehmoment eben. Im Endeffekt der gleiche Unterschied wie beim Auto. Da kann ich 150 PS aus 1,6 Liter Hubraum holen - oder eben aus einem 2,6 Liter V6. Der V6 bietet eben deutlich mehr Laufruhe und souveränere Kraftentfaltung.



Hatte etwas wenig Zeit am Wochenende, da hier Schulfest und somit Papas Präsenz angesagt war. Habe aber die Gelegenheit genutzt, um die zentrale Aufnahme für Welle/Tragarme in Auftrag zu geben und ein wenig sonstiges Material aus Dorfbeständen zu "requirieren". Wird eine 30mm starke Stahlscheibe mit radialen Bohrungen für Gewindestange M10. Habe beschlossen, diese in 25mm Alurohren als Tragarm zu verwenden. Bei einer Tragarmlänge von dann ca. 70cm geniesst die Sache auch bei starken Winden mein Vertrauen.

Damit bekomme ich auch gleich etwas Schwungmasse. Die hat sich bei den hiesigen Winden am kleinen Modell als sehr vorteilhaft erwiesen, denn der Rotor bleibt damit meistens in Bewegung, bis die nächste kleine Böe wieder für Vortrieb sorgt. So kann ich die hiesige normale Tagesthermik mitnehmen.

Da hast du mir ja eine umfangreiche Lektüre aufgegeben. Habe ich mir inzwischen auch gegönnt. Als Fazit kann man sicher sagen:
Nichts Genaues weiss man nicht.

Mir scheint jedenfalls, dass man für vernünftige Vergleiche identische Durchmesser der Halbschalen und des Radius haben sollte. Zudem glaube ich, dass die dortigen Bastler sich selbst völlig unnötige Probleme machen. Bei den gegebenen Radien und der Flügelfläche sind die vorgenommenen Einschätzungen und Theorien m.E. weitestgehend zu verwerfen, weil man die Strömungen an den Rotoren im Prinzip am langsam rotierenden Modell simuliert, dabei aber außer Acht lässt, dass diese mit Sicherheit nicht mehr für einen mit 100 oder gar 200 U/min drehenden Rotor gültig sein können.

Bei diesen Nenndrehzahlen stellt der Rotor m.E. bereits ein in sich geschlossenes - mehr oder weniger homogenes - System dar, das sich dem anlaufenden Wind auch als solches ganz anders präsentiert, als die Simulation bei Kleinstdrehzahl. Mir dünkt, dass ein Großteil des Windes bei diesen Nenndrehzahlen seinen Weg an der Kreisbahn vorbei sucht, statt sich - wie offenbar "zusammengewünscht" - hurtigst zwischen den einzelnen rotierenden Flügel durchzupressen. Dafür hat er allerdings nur Millisekunden Zeit.

Glaube nicht, dass der Wind das macht - nur weil er soll.
Meiner Erfahrung nach hat es der Wind nicht so mit der Einhaltung von Vorschriften. Nicht sein Ding.
Vielleicht, weil er nicht lesen kann.

Damit will und werde ich keine Probleme haben, da es hier mit Radius=1,5 Flügelhöhen deutlich gemächlicher auf dem Dach zugehen wird. Der Kleine im Garten dreht bei Wind um die 1 m/s bei gemütlichen 25 U/min - und so habe ich mir das auch vorgestellt.

Ausbaufähiger fand ich eine Idee im anderen Thread, die mit den gestaffelten Halbschalen im Vorflügel. Der Ansatz scheint mir ausbaufähig, wenn man die Halbschalen dann entsprechend gestaffelt nach hinten auf die Stromlinienform verlängert. Scheint mir besser als meine Idee mit dem mehrteiligen Leitflügel.

Schade, dass du "nicht mehr" sagen darfst. Wäre sicher interessant. Könntest du das in einer PN sagen? Habe hier nämlich im Freilandversuch auch schon ganz lustige Sachen herausgefunden - vor allem in Sachen Anströmwinkel. Sieht so aus, als könnte ich meinen erhofften "Dachspitzen-Effekt" weitaus stärker als vermutet zu meinen Gunsten verbuchen.

Hallo Carl,

nach reiflicher Überlegung habe ich mich nun dazu entschlossen, zunächst einen Dreiflügler mit Durchmesser = 1,25 Metern und Flügelhöhe 50cm auf's Dach zu setzen. Dieses Modell wird mit dem zweischaligen Vorflügel (vorne aero, innen rund) ausgestattet.

Da bin ich mir sogar so sicher, dass ich heute ein wenig einkaufen war. Dabei habe ich aus dem Bauch entschieden, dass ein Mastrohr mit 1,5 Zoll und eine M20-Gewindestange als Welle zureichend dimensioniert sind, wenn ich den Hebel (Rotorlager auf Mastrohr) auf 60cm begrenze. Damit fliegt der Rotor immer noch 10cm über dem Firstziegel.

Hast du mit dieser Dimensionierung auch noch ein gutes Gefühl im Bauch?

Die Welle werde ich unter Dach mit einem Scheibenrad versehen und die Shimanos mit über deren Nabe laufenden Zahnriemen oder Keilrippenriemen (der ist ebenso elastisch, zumindest der, den ich hier habe) antreiben. Mit einem nach dem Prinzip der Spannrolle aufgehängten Shimano (wie im Auto) läßt sich die Riemenspannung gut regeln - vor allem, wenn man das mit einer alten Feder aus dem Aufklapp-Bettkasten bewerkstelligt und diese mittels Gewindestange einstellbar macht.

Dann ist auch das Nachrüsten von ein/zwei weiteren Shimanos kein Problem. Mit denen sollten wenigstens 24 Watt zu generieren sein. Laut Berechnungstool sollte diese Leistung bei Wind mit 6 m/s zu erzielen sein (böse 20% Leistungsverluste der Riemenübertragung schon mit eingerechnet).

Hier werde ich auch auf den kleinen Spannungsverlust in den Dioden pfeifen - und einen Spannungsverdoppler zusammenlöten, damit es bei niedrigen Drehzahlen schon Ladestrom gibt. Über den Durchmesser des (leicht zu wechselnden) Scheibenrades auf der Welle läßt sich die Sache dann sicher ganz gut anpassen.

Bin nun auch zu dem Schluss gelangt, dass der flexible Vorflügel in meiner ersten "Vision" für die Drehzahlbegrenzung untauglich ist, da m.E. primär die Außenseite (und nicht die Innenseite) des Vorflügels zwecks Leistungsbegrenzung abzuriegeln ist.

Das lässt sich mit einem flexiblen Leitflügel realisieren, wenn dieser nicht die Tragarme aufnehmen muss. Habe da so eine Idee, wie ich die Statik auf die oberen/unteren Abdeckungen und den (Hohlprofil-) Vorflügel verlagere, den Leitflügel am hinteren Ende drehbar lagere und damit dessen Vorderkante im Innenbereich des Vorflügels schwenkbar mache.

Einziges Problem hierbei scheint zu sein, dass heftiger Winddruck bei Auftreffen im 90°-Winkel den Leitflügel wieder unbeabsichtigt in die Nullstellung zurückschlagen könnte. Aber wenn man die Vorderkante des Leitflügels - führen muss man die sowieso irgendwie - ein wenig hydraulisch bedämpft, sollte sich das kontrollieren lassen. Müsste sogar prima selbstregelnd sein, weil der Hohlraum im zweischaligen Vorflügel Platz für einen kleinen Zylinder bzw. "Ausgleichsbehälter" liefert.

In diesem wird die Flüssigkeit durch die Rotation nach außen gepresst und dann über einen Schlauch zu einer Schubstange auf der Innenseite des Vorflügels. Der nötige Druck wird also über die Rotation erzeugt.

Auf den Abdeckungen oben und unten jeweils einen Anschlag für die Ruhestellung des Leitflügels, über Zug- oder Druckfeder bei Rotorstillstand dort fixiert. Bei Rotation arbeitet der Hydraulikdruck gegen die Feder...

Könnte gehen. Könnte auch sein, dass ich den neuen Rotor gleich dafür vorbereite und das Hydrauliksystem dann später nachrüste.

Ach ja:

Mir scheint, dass die zwei Schalen des Vorflügels am besten mit Blindnieten (die lassen sich prima nachbearbeiten, sprich breitschlagen) miteinander zu verbinden sind. Hast du mit der Nieterei schon Erfahrungen im Dauerbetrieb gemacht...?

Hallo zusammen,

ein kleines Zwischenupdate, damit sich niemand sorgt, ich hätte das Bauvorhaben eingestellt und mich wieder hingelegt.

War heute beim Schlosser und habe mir noch die fehlenden Alu-Rohbleche besorgt.
Habe insgesamt mit ein paar weiteren Verschnittstücken rund 1qm Alublech in 2mm weggeschleppt - und sagenhafte 10 EUR Gebühr dafür entrichtet. Wie hatte ich nur in den Baumarkt gehen können . da wollen sie etwa das Achtfache sehen.

Ansonsten sitze ich am Flügeldesign und habe heute die Schablone für die Abdeckungen gemacht. Morgen werden die ausgesägt.

Da gab es heute guten Wind bei uns. Unter anderem auch eine schöne Böe mit geschätzt rund 15m/s. Das hat das kleine Modell im Garten auf wüste Drehzahlen gebracht - und mich nachdenklich gestimmt. Deswegen tüftle ich gerade an einer besseren Aufhängung Achse/Flügel und überarbeite auch nochmal das Nietkonzept für Großversion. Man sollte vorsichtig sein...

Ansonsten bleibt alles wie angesagt: 1,25m Durchmesser, Flügelhöhe 50cm, zweischaliger Vorflügel.

Nee - ganz so stabil wird es dann auch nicht.
Leit- und Vorflügel (beide Halbschalen) bleiben in Alu 0,8mm.
Wird mir sonst viel zu schwer. Aber Verstärkungen, Winkel etc. (mal sehen, was ich so für notwendig erachte) werden auch Alu 2mm.

Die Abdeckungen für oben und unten sind schon aus 2mm Alu geworden. Denen will ich statische Mitverantwortung übertragen, d.h. vom Haupttragarm (der an einen zumindest an der Aufnahme, vermutlich aber mittig horizontal komplett verstärkten Leitflügel geht) werden nach 2/3 des Radius zwei kleinere Nebentragarme - 11,5er Alurohre - direkt an die Abdeckungen oben und unten gehen.

Sieht dann wohl ein wenig aus, wie eine dreizinkige Gabel. Macht zwar ein wenig mehr Luftwiderstand, dürfte aber die Lebensdauer ganz erheblich erhöhen

Jede Abdeckung wird jeweils dreifach an den Leitflügel und fünffach an das Vorflügel-Hohlprofil genietet. Das Hohlprofil sollte Stabilität pur sein, weil ich die aerodynamische Schale an den Hinterenden um 1,5cm um 180° nach innen umkante, und dann die halbrunde Halbschale mit den Hinterenden in dieser Falz versenke. Dann wird der Spaß alle 10cm von oben nach unten zusammengenietet, so dass ich hier das 0,8er Blech dreifach liegen habe und somit auf eine Materialstärke im gefalzten Bereich von 2,4mm komme. Mal sehen, ob ich hier dann auch noch den 2K-Kleber auspacke.

Muss auch mal sehen - wenn der erste Flügel fertig ist - ob ich nicht als Verstärkung des Leitflügel wieder auf das Hülsenprinzip zurückgreife und so eine direkte Verbindung von Haupttragarm, Vor- und Leitflügel herstelle. Muss das mal optisch auf mich wirken lassen.

Hauptsache, das Ding kommt nicht im Stück oder in Einzelteilen vom Dach und erschlägt Nachbars Kinder.
Geht gar nicht. Und um mein (altes) Auto wäre es eigentlich auch schade.

Ergo stecken wir ein paar Extra-Einheiten Arbeit in einen konstruktiven Aufwand, der mich ruhig schlafen lässt. Wenn der Rotor dann trotzdem vom Dach kommt, habe ich es eben nicht besser gekonnt. Glaube aber nicht, dass dieser Fall eintritt.

Besten Dank für den Tip mit der Seilbremse. Sollte ich sicher zur Hand haben, wenn noch keine Generatoren dranhängen.

Könnte auch sein, dass ich das Gerät vor Inbetriebnahme noch pulverbeschichten lasse. Ziegelrot oder Sandsteinfarben - Hauptsache keine Reflexionen des Sonnenlichts im blanken Alu. Das nervt auf Dauer und erregt unnötig Aufsehen.

Fast alle Rotoren, die ich sehe, drehen im Uhrzeigersinn.
Hat das einen Hintergrund - oder ist das nur der Fall, weil's alle so machen?

Das mit den Rechtsdrehen hat sich so eingebürgert. Würden Sie das Blatt exakt spiegelverkehrt bauen würde sich die Anlage nach links drehen.

Siehe

http://www.rp-online.de/wissen…d_672.html

Gruß

Na dann habe ich ja die gesuchte Antwort.
Da ich die nächsten 10 Jahre eigentlich nicht mehr auf dem Dach herumturnen will, läuft er eben einfach im Uhrzeigersinn. Jede mögliche Schwäche konsequent ausmerzen...

Viele Fotos kann es noch nicht geben. Habe gestern die Abdeckungen aus 2mm Alu gebaut und zur Vermeidung jeglicher Ungleichgewichte alle 6 Abdeckungen aufeinander fixiert und als Alu-Massivblock in Form gebracht. Hier das "Sixpack":



Man sieht auch die Bohrlöcher für die Vernietung. Da die Spitze der aerodynamischen Vorflügelhalbschale der kreisrunden Halbschale um ein paar Grad voraus ist, habe ich beide rechtwinklig auf ihre jeweilige Kreisposition optimiert. In der Draufsicht wird das Vorflügel-Hohlprofil damit etwas asymetrisch ausfallen. Könnte ja 1% Wirkungsgrad bringen...


Ansonsten habe ich heute nur noch die Bleche für Leit- und Vorflügel angezeichnet, damit ich die morgen früh gleich zuschneiden, kanten und zurechtwalzen/-biegen kann. Mir dünkt, der Tragarm geht doch nicht bis zum Leitflügel durch, sondern gabelt sich nach ca. 2/3 auf und geht dann an die Abdeckungen. Die sind doch so massiv, dass sie mein Vertrauen gewonnen haben. Macht sich optisch sicher auch besser - und ist leichter auf andere Radien umzurüsten.

Mal sehen, was der Tag morgen so an Baufortschritt bringt...

Hallo Dirk!

Da tut sich ja was in Deiner Werkstatt! Ich bin sehr gespannt auf das Endergebniss! Du hast schon recht, die Natur macht aus kleinen Freiheiten oft das Optimale. Du bist herzlich dazu eingeladen, die Technik der Chinese Windmill am C-Rotor auszuprobieren. Ich selber allerdings suche am C-Rotor die größtmögliche Einfacheit der Bauweise. Alles, was im Rotor selbst mechanisch beweglich ist, werde ich nur aus diesem Grund selber nicht bauen, abgesehen von aeroflexiblen C- Flügeln aus Tuch in Seglertechnik. Damit habe ich Top - Erfahrungen gemacht, es ist aber nicht jedermanns Sache, Segel zu nähen, das erfordert Grundkenntnisse, die ich aus meiner Seefahrtszeit habe. Ich verzichte also notfalls auch auf Mehrleistung, wenn dafür die Konstruktion einfach bleibt. Diese persönliche Zielsetzung ändert aber nichts daran, dass von mir jede positive den Leistungsbeiwert oder Sturmsicherheit betreffende konstruktive Veränderung gerne bewundert und gelobt wird. Wie gesagt, ich bin neugierig auf Deine Fortschritte.

Gruß, Carl