Gesteuerter Darrieus - was ist dran?

Da ich die geistigen Zutaten zusammen habe, dachte ich mir, machste mal eine Konstruktion. Kann die Windkraft selber nicht nutzen. Hier, wo ich wohne, weht der Wind manchmal ganze Tage nicht. Beste Bedingungen aber WKAs auf dem Autodach testen.
Entschieden habe ich mich für Ø 1,25m und Flügellänge 1,80m. Die nehme ich bis 12 m/s noch aufs Dach. Mastdruck dann ca. 300N. Zu erwarten am Generator dabei 800W + - , je nachdem, wie der Wirkungsgrad wirklich aus fällt.

Ziel ist es, sowohl den gesteuerten als auch den ungesteuerten Darrieus nach allen möglichen Richtungen aus zu testen. Folgendes wird möglich sein:

• Betrieb als Normal-Darrieus (Exzentrizität der Steuerscheibe = 0)
  

• Betrieb als gesteuerter Darrieus, mit Einstellbereich des Verstellwinkels bis 11°
  

• Ermittlung der Vorzugsstellung der Windfahne
  

Für Beide:

• Einstellbereich des Grundanstellwinkels von +2 bis -8°, bezogen auf den Profil-Druckpunkt
  

• Flügeleinbau mit Wölbung nach außen (wie dargestellt) und Wölbung nach innen.
  

Max ist gerade dabei, den Generator zu überschlagen.
Dabei ist vorgesehen, Magnete und Kupfer erst mal weg zu lassen (alles was Geld kostet)
und mittels der Bremsscheibe und drehbar gelagertem Bremssattel aus Drehzahl und variierbarem Bremsmoment zunächst die Anlagenkurven z.B. bei 9 m/s zu ermitteln.
Dann wird sich zeigen, wie viel von der Aussage von envergate.ch verbleibt, die da lautete:
“50% Wirkungsgrad würden sie unterschreiben.“

Wird nicht ganz möglich sein, da ich auf bezahlbare Technologien zurückgreifen will.
Aber immerhin. Der gesteuerte sollte gegenüber dem ungesteuerten Darrieus wesentliche Vorteile aufweisen, was auch erwartet wird.

Dabei ist es das Ziel, gänzlich ohne Steuerfahne aus zu kommen. Die passt nämlich eigentlich nicht zum Darrieus. Dass es auch grundsätzlich ohne geht, zeigt das Video von Roland Mahler Forum/cf3/upload/Diverses/Wind…dfahne.wmv aus diesem Beitrag Forum/cf3/topic.php?p=18645#real18645
Wie gut das gelingt, muss allerdings der Versuch zeigen. Im Video pendelt der Exzenter. Lässt sich aber dämpfen.

Hier also die Konstruktion, mit eingebauter Hilfswindfahne als Option:
Kleinteile selten oder nicht dargestellt (macht Arbeit). Bremssattel noch nicht sichtbar.








Einzelheiten
Sollte mit dieser Strebenanordnung als Selbstgesteuerter ohne Windfahne gehen, da Drehpunkt vor Druckpunkt.
Die beiden inneren Löcher, wenn Funktion nur a la envergate möglich ist.
Das mittlere Loch zur Aufnahme von Auswuchtmassen.

Besonderheiten:

Ich erspare mir, alles zu erklähren. Man darf davon ausgehen, dass das es wohl durchdacht ist. Auch habe ich reichlich Festigkeitssimulation mit FEM betrieben. Sturmsicher zumindest bis zum 50-Jahres-Wind der Windklasse 4 nach IEC 61400. Bis zur 50-Jahres-Bö auch, nur werden dafür die Sicherheitsbeiwerte nicht ganz erreicht.

Eine Besonderheit sind die Seilabspannungen an den Flügelenden zur Aufnahme der Fliehkräfte.
Wenn die fehlen, sieht der Flügel bei 9 m/s nämlich so aus (GFK-Flügel):



Mit den Seilabspannungen werden an Durchbiegung daraus max. weniger als 6 mm.
Nur so ist es möglich, auf Kohlefaser zu verzichten und normale Polymerbuchsen einzusetzen, keine Kugelgelenke.
Auf die Idee bin ich also ganz stolz.

Schlage Plastikseile aus vorgerecktem PE vor (Dynema).
Wenig Gewicht,
wenig Dehnung,
wenig Kosten.
Für die Selbstbauer: 4mm sollte genügen. Tragkraft 1250N. Gibts in Grau, Weiß, Hellblau.
Erst ohne wesentliche Vorspannung an den Endscheiben klemmen, danach verknoten.

Übrigens, durch die Schräganströmung wird aus dem runden Querschnitt eine Ellipse. Da gehts mit dem Widerstandsbeiwert auch wieder i.O..

Wie weiter?

Mit Hilfswindfahne würde diese Konstruktion schon gehen. Exzenter ist nämlich im rotierenden Türmchen gelagert.
Ob bei erwarteter Exzentrizität von ca. 8mm die Flügel alleine den Exzenter (gegen die Fettsteifigkeit) in die richtige Richtung drehen können, wäre eine Überraschung.
Besser ist es wohl doch, die Achse bis oben zu führen, als Auflager für den Exzenter.

Dann kommt diese Konstruktion vermutlich nicht ohne Diagonalverstrebung aus (ausgeblendet), sonst biegen die Flügel die Streben runter.
Um das zu umgehen, habe ich noch so ne geile Idee, die ich hier aber nicht preisgeben kann. Immerhin lesen hier auch Firmen mit.

Dann habe ich noch eine Idee, vermutlich im Rang einer Erfindung.
Immerhin ist es sinnvoll bis notwendig, zur Beherrschung der Fliehkräfte pro Flügel 2 Steuerstreben vor zu sehen.

Also: Ich werde die Konstruktion mal noch bischen umarbeiten und danach einen Zeichnungssatz ableiten.
Bis dahin können sich Interessenten ja schon mal bei mir melden, ausdrücklich auch Firmen.
Kontakt bitte über PM oder über die E-mailadresse auf meinen Internetseiten.

Viele Grüße vom Windfried

Ja wenn in diesem Jahr noch Messergebnisse vor liegen sollen, möchten die Flügel noch im September gebaut werden.
Harz muss aushärten, auch über Nacht!

Zu PKW-Test:
Wenn der seine Verspannseile wenigstens in Abstandsrohre eingeschoren hätte, vielleicht.
Bei mir kommt das teil vermutlich auf den Dachträger. Dort hin, wo die Strömung waagerecht verläuft, und hoch genug.

Zu Sehnenmaterial:
Wenn die wenigstens schreiben würden, wiviel Zugkraft das Zeug aushält. Auch sind auf den Seiten durchaus Fehler.
Dacron ist kein vorgerecktes PET, sondern Polyester.
Da bleibe ich doch beim Bootszubehör. Da steht die Zugkraft auf jeder Rolle. Auch haben die Einiges zur UV-Verträglichkeit gemacht.
Kevlar wäre diesbezüglich auch ganz falsch.

Gruß, A.

Hallo Andreas
toller Plan aber wenn Du am Ende des Flügels nur "Seil" nimst, dann wird sich der leeseitige Flügel mit den luvseitigen Flügeln mit verbiegen oder??
Was die Effektivität angeht, muß ich sagen,wenn ich ein Windrad wie in Horn neben Birken in wenigen Metern Anstand testen, hätte ich Bedenken das sich die Bäume verletzen bei der Nähe zum Rotor.
Mit den 50% da war doch schon mal ne Firma aus Bozen, die in der Größenordnung an gaben,
die bauen jetzt auch normale H-Rotoren mit 20kw.
Übrigens Andreas bei mir in der Nähe steht seit ca. 1 Jahr so ein Windtec-International Rotor und das im warsten Sinne des Wortes da die keinen Wechselrichter auf die Reihe kriegen!!
Laut Aussage von einen Kollegen von mir. Fackt ist das die auf Ihrer HB das Ding mit weniger so masiven Streben hatten, wie es jetzt hier steht.
Ich denke die Verwirbelungen lassen da nicht viel Leistung erwarten???
Aber solange das Kabel bei Masten so rausschaut geht eh nichts
MfG jensen

Hallo Andreas!
Ich bin neu hier. Mein Nachbar hat mich mit der Idee, eine Kleinwindanlage zu bauen, infiziert.
Jetzt läßt mich dieser Gedanke nicht mehr los. )
Habe schon Deine Berichte gelesen, Tolle Sache, muß ich sagen.
Wo bekommt man die Flügel her? Und was braucht man sonst noch?
Ich bin für die Mechanik zuständig, der Nachbar will die elektrische Seite
übernehmen.
Viele Grüße
Helmut

Hallo Andreas,
Ich vermute, der Winter ist bei Deinem Projekt dazwischen gekommen. Oder hast Du eine Entdeckung gemacht, die noch unter Verschluss gehalten werden muß? Arbeitest Du noch am Aufbau der Versuchsmodelle mit nachgeführten und starren Darrieus-Flügeln?
Gruß, Carl

@ Andreas:

Man muß seine eigenen Erfahrungen sammeln, was jeder für sich erlebt, kann kein Maßstab für alle sein.

Als ich den C-Rotor vor 20Jahren patentiert hatte, war es unmöglich, Interessenten zu finden, das Patent und die Anwälte kosteten mich damals ein Vermögen. Erst als ich das Patent nach 13 Jahren emsiger , aber erfolgloser Kontaktsuche bei Industrie und Forschung resigniert für den beliebigen Gebrauch freistellte und das Patent öffentlich freigab, weckte das ein gewisses Interesse in der Szene. Sogar die wissenschaftliche Forschung hat das Konzept meines Wissens inzwischen aufgegriffen und untersucht es. Zumindest deuten Anfragen, die mir seit einiger Zeit gestellt werden, darauf hin.

Dein nachgeführtes Darrieus-Modell sieht einfach und solide aus. Ich wünsche Dir Glück.

Gruß, Carl

@Windfried:
Mit einfach und solide meinte ich die Sauberkeit und Einfachheit Deiner Konstruktion trotz einer an und für sich recht komplexen Mechanik. Da sieht man bei Dir nichts Überflüssiges, es erscheint konsequent durchkonstruiert, wirkt vertrauenerweckend und solide. Das einzig wollte ich Dir als Lob rüberbringen, entschuldige, wenn mir das nicht gleich auf Anhieb gelungen war.

Und ja, 41% sind natürlich verrückt, ich glaube aber, der Lenz-Rotor war dort damit gemeint, was allerdings genauso oder noch irreführender ist. Die einzige bisher belegte Aussage zum Wirkungsgrad des C-Rotors ist bisher die von Prof. Vinh Nguyen, der um 1980 den C-Rotor als noch recht primitives Versuchsmodell mit dem Savonius-Rotor verglich: Beide Rotortypen kamen bei ihm auf einen Wirkungsgrad von 20%. Vinh Nguyen scheint auch der Urheber der Idee zum C-Rotor zu sein, von allen öffentlich bekannten Projekten oder Patenten dazu ist er mir bisher unwiderlegt als Erster bekannt, der ein Projekt damit gemacht hat. Da er es aber nicht patentiert hat, läßt sich schwer feststellen, wer der eigentliche Urheber ist. Ich bin es jedenfalls nicht und die anderen drei Erfinder, die auch ähnliches zum Patentamt gebracht haben, sind es auch nicht. Man könnte auch Sigurd Savonius den Vater des Gedankens nennen, er hat ja eine sehr ähnliche Durchström-Technik an einem Rotor hervorgebracht.

Da der C- Rotor in seiner Entwicklung seit Vinh Nguyen einige Verbesserungen erfahren hat, könnte man sicherlich noch einige wenige Prozentpunkte dazurechnen, ich wäre nicht überrascht, wenn 25% möglich sind.

Mein anerkennender Gruß , Carl

Am effektivsten (größter Effekt, egal mit welchen Mitteln) ist meist das größte Windrad, das du bekommen kannst. Du meinst aber wohl effizient (Bestes Resultat bei beschränkten Mitteln).

Da ist nach meinem aktuellen Wissensstand tatsäüchlich der gesteuerte Darrieus am besten. Schau dir auf der Homepage des Forums bei den Selbstbauten mal das Projekt von Bruno an. Das sollte dir den Aufbau etwas klarer machen.

Hallo Zusammen,

der von Carl angesprochene Vergleich des Wirkungsgrades eines C-Rotors mit dem eines Savonius-Rotor interessiert mich sehr. Ich bin gerade dabei, mir einen kleinen Savonius für Testzwecke zu bauen. Vorbild wird das Modell aus der Diplomarbeit von Josef Finger sein. (1983 "Bau und Untersuchung einer neuartigen Windkraftanlage (dreiflügeliger Durchströmrotor mit vertikaler Welle) anhand von Modellversuchen und einer Großausführung").

@Carl: Du erwähnst Veröffentlichungen von Prof. Vinh Nguyen in den 1980ern. Hast Du konkrete Literaturverweise? Könntest Du mir eventuell sogar die Veröffentlichungen zur Verfügung stellen?

Einen schönen Gruß aus Basel von Stefan.

Hallo Carl,

Contant hat WIndkanaltests mit dem C-Rotor gemacht und dabei auch verschiedene verändereungen in der geometrie durchgeführt...keine Ahnung ob er dir das mal geschrieben hat- sonst frag doch mal nach. Er wollte es auch noch hier veröffentlichen aber erst wenn er alle möglichen Kombinationen durch hat...
Er hat AUch den Lenz vermessen und vergleiche durchgeführt...Sehr erstaunlich was dabei so alles herauskam

Gruß
Max