Darrieusrotor mit durchströmten aeroelastischen Flügelprofil

Hallo Carl
Du hast natürlich völlig Recht das der Einflügler nicht 3x so gross sein muss.
Es gibt immer mal wieder Dinge die sind so logisch das man schon nicht mehr drann denkt.
Es zählt natürlich die Gesamtwirkfläche eines Rotors bestehend aus Höhe und Durchmesser.
Dieser Wert muss, genau wie du es geschrieben hast, 3x mal vergrössert werden, nicht der Flügel selbst.

Zur Lagerung des Teststandes. Als ich "aussen" schrieb meinte ich damit nicht "oben", sondern ich meinte
ich will die H-Rotorachse, also den "Turm" im Gegensatz zur derzeitigen Lösung mit einem
grösseren Kugellager so lagern, das die H-Rotorachse als ganzes durch das Kugellager hindurch geht.
Auch der Bremssattel bekommt dann ein grosses Lager damit auch dieser durchgehenden,
dicken H-Rotorsachse, in Form eines 25mm Alurohres, sitzt.
Vorteile : wiederum einfacherer Nachbau, kein Zerschneiden
der H-Rotorachse notwendig, die Rotorachse im Ganzen wird viel steifer/stabiler.
Eiern durch Unwucht, Lastwechsel, Verbiegungen, Fehlmontage ist entweder ausgeschlossen
oder zumindest in viel geringeren Maße zu erwarten.
Das mache ich eigentlich nur, damit du kein Eiern mehr in meinen Videos entdecken kannst Carl
Quatsch, war Spass, hauptsächlich mache ich das damit vielleicht noch jemand anderes ausser
mir und Andre so ein Teil nachbaut. Immerhin ist der Prüftand dann nochmals einfacher
zu bauen und trotzdem mechanisch stabiler.

Carl das Video war nicht angekommen, statt dessen kam eine Verknüpfung zum Video bei mir an.
Vielleicht hast du bei der E-Mail versehentlich die Verknüpfung anstatt der Videodatei ausgewählt gehabt.
Kannst es ja nochmal schicken. Alternativ könntest du das schonmal erwähnte Programm
Dr.DIVX downloaden und installieren, mit dessen Hilfe du das Video um etliches kleiner bekommen solltest.
Du kannst aber gerne einen zweiten Versuch starten mir das Video zu schicken.
Es könnte allerdings sein das dein Internetprovider den Versand von so grossen Dateien nicht zulässt.
Als dritte Alternative könnte ich Dir einen direkten Weg bauen mir das Video direkt auf meinen Server zu übertragen.

@ Lutz
Mit dem Vorflügelprofil ist das so eine Sache, für die jetzige Baugrösse mit 50cm Flügeln findet man
ja einiges passendes im Baumarkt. Bei 1m Flügelhöhe wohl auch noch, danach wird es knapp.
(Ich bezieh das jetzt mal auf die Vorflügeldimensionen die sich am 50cm Prüfstand als ideal erwiesen.
Bei grösseren Modellen müssen nicht zwangsläufig die gleichen Proportionen/Verhältnisse richtig sein)
Um einen grösseren Vorflügel zu realisieren habe ich schon daran gedacht diesen selber "zu bauen".
Unter anderen dachte ich da an die Heißverformung von UV-stabilen, dünnen Kunstoffplatten
die man dann um eine "Form" legt. Auch könnte ich mir da etwas durchsichtiges gut vorstellen.
Blech finde ich eigentlich nicht so einfach formbar, besonders wenn der Blechstreifen vielleicht 2m lang ist.
Denkbar auch die Erstellung aus GFK oder ähnlichen Materialien.
Dicke KG-Rohre sind mir eigentlich zu schwer um als halbierter Vorflügel zu fungieren.

Zu dem Generator:
Meine bisherigen Erfahrungen mit meinem eigenen kleinen Mini-Scheibengenerator haben
mir gezeigt, das dieser Generatortyp im Grunde absolut keine Leerlauf- und Rastmomente erzeugt.
Die sonst übliche Tatsache, das eine Generatorachse durch die eben genannten Verluste mehr
oder minder schwer im Leerlauf zu drehen ist, entfallen beim Scheibengenerator praktisch vollständig.
Das wiederum bedeutet, das man sich erst gar keine Gedanken um eine wie auch immer geartete
Anlaufhilfe innerhalb der Generatormechanik zu machen braucht. Auch ein rieisiger Scheibengenerator
wäre mit dem kleinen Finger zu drehen, (so lange man ihm keine Leistung entnimmt, logisch)
Die einzigen Verluste die er produziert sind vermutlich die
aus seiner eigenen
Lagerreibung und die des Luftwiderstandes der Magnetscheiben.
Das Ding ist so ideal für dieses Vorhaben geeignet, das ich überhaupt noch keinen anderen
ähnlich geeigneten Generatortyp gefunden habe.

@ Bernd: Gleich versuche ich es nochmal mit dem Video. Hast Du Dir das mit dem Gesamtexponat aller Fluegelflaechen die Fluegeltiefe und somit stehende Gesamtflaeche zum Wind auf der Umlaufbahn schon verinnerlicht? Ich weiss nicht genau, wieviel Anteil die Gesamtfluegeltiefe eines oder - bei mehr Fluegeln - aller Fluegel an dem Umfang der Kreislaufbahn haben muss. Es ist jedoch eine sehr wichtige Frage, die unbedingt geloest werden muss. Wenn ich mich recht erinnere, hatte ich frueher mangels Profimessung die Breite aller Fluegel zusammengenommen mit nie weniger als zu einem 8. tel und nie mehr als zu einem Viertel des Kreislaufbahnumfanges genommen. Immer nur aus dem Bauch heraus. Ob da oder dazwischen nun der gesuchte goldene Schnitt liegt, ist noch eine offene Frage. Was auch noch ganz und gar in der Luft haengt, ist die Frage, ob ein Fluegel beim Einfluegler mehr Wirkungsgrad und Schnelllaeufigkeit erbringt, wenn er um einiges tiefer und etwas breiter im Profil als Mehrfluegler gebaut wird. Tatsaechlich wird das beim professionellen Bau von WKA so gehandhabt! Ich hatte seinerzeit, bevor das Feuerwerk mit Verbesserungen hier anfing (Walfischflosse etc.) auch vorgehabt, alle Basiskomponenten treu vorzutragen und mich auf das Wesentliche zu konzentrieren. Als dann die Walfischflosse auf den Tisch kam, wurde ich - wie Du Dich sicherlich erinnerst, etwas ungeduldig, habe dann aber eingelenkt und selber auch noch zusaetzlich einige Ablenkungen verursacht (Siehe Fahrradrotor, Flugapparate etc.) Ich habe mir sagen lassen, bei mathematischen Modellen in der Physik der Mechanik versucht man ein zu berechnendes Objekt moeglichst zu vereinfachen. Wenn Du Messungen mit Profildicke - sprich Vorfluegelbreite - und Fluegeltiefe machen willst, kannst Du das wahrscheinlich nicht mit aufwendigen Vorfluegeln mit Walfischflossendesign oder nichtmal mit Eierspitzform, weil es doch dann sehr aufwendig sein wuerde, diese etwas anspruchsvolleren Formen in verschiedenen Groessen und dazu noch in jeweils mindest drei Ausfuehrungen zu bauen. Die einfachste Messung waere wahrscheinlich zunaechst nur die an einem Fluegel, an dem die optimale Fluegeltiefe und Breite des Vorfluegels an Deinem Rotor ermittelt wird. Und zwar mit einfachstem Profil. Das im Kopf koennte man dann weiter voranschreiten und Mehrfluegler ebenso auf Profilbreite und Fluegeltiefe optimieren. Erst dann sollte ein korrekter Vergleich der Ein- Zwei- oder Dreifluegler moeglich sein. Ich lasse mich totschlagen, wenn das nicht Sinn macht. Gruss, Carl

Hmmm... Carl... hast du noch nicht alles gelesen in letzter Zeit ?
Ich hatte doch schon diverse Tests zu genau diesem Thema gemacht. Wieso sollte die Frage noch völlig offen sein ?
Zumindest am 50cm Dreiflügler ergab sich ein "optimales" Verhältnis von Gesamttiefe aller Flügel zum Rotorumfang von ca. 1 : 3,5
Das lies sich recht gut anhand der Leistungserträge bei unterschiedlicher Vorflügeldimension und
Form, auch der Leitblechtiefe sowie der Steigerungen bei zunehmender Flügelanzahl ermitteln.
Auch das Verhältnis zwischen Vorflügelduchmesser und Leitblechtiefe, nämlich ca. 1:2, sowie in
Ansätzen auch der Eintauchtiefe des Leitblechs in den Vorflügel wurde doch schon besprochen ?
Ich kann Dir da gerade nicht folgen. Deine Worte hören sich so an als wenn bislang nichts geschehen
wäre an Test, Versuchen und Messungen. Wir sind doch, zumindest für den 3 Flügler und in
der vorliegenden Versuchsgrösse, schon sehr weit voran gekommen wenn nicht sogar auf
den 3 Flügler in der kleinen Baugrösse bezogen, fast am Ende der Proportionsoptimierungen ?

Du wirst sicher nachvollziehen können das niemand dutzende oder gar hunderte von unterschiedlichen
Flügelkombinationen herstellen kann um diese durchzumessen. Ich glaube sogar das sich
viele Profis nicht diese Mühe so umfachreicher Tests machen werden, wie sie hier zum Thema
duchströmter Flügel gerade ablaufen.
Ich denke das die Optimierungen für den 3 Flügler in Minibauform schon sehr weit voran geschritten
sind und weitere Verbesserungen dieses kleinen 50cm 3 Flüglers vielleicht nur noch, wenn überhaupt,
im einstelligen Prozentbereich möglich wären.

Für andere Flügelanzahlen und Baugrössen gelten evtl. differierende "Idealmaße" aber
insbesondere bei der perfekten Bemaßung wirklich grosser Rotoren müssen wir auch
wohl oder übel ein bisschen spekulieren und uns auf unser zuvor gesammeltes Wissen
und auf unser logisches Denken verlassen, denn kaum einer wird zig Flügel in realer Grösse
bauen können und wollen nur um mal damit ein paar Messungen zu machen.
Auch die 80m Rotoren der kommerziellen HAWT-Modelle waren in ihrer vollen Grösse noch
in keinem Windkanal (ausser in dem realen Windkanal der Natur ) und wurden vermutlich zu
einem Grossteil aus den Messungen an kleineren Modellen und durch Hochrechnungen sowie
letzlich sicher auch etwas nach dem Verfahren "try an error"
ermittelt, wenngleich ich genau weiss das das Ing`s so nie zugeben würden und sich lieber
sehr gerne hinter ausgefeilter Rethorik verstecken und Schwächen und Unzulänglichkeiten
oftmals durch schöne Diagramme und ausschweifende Laberei zu kaschieren versuchen.

Ich denke wir sind auf genau dem richtigen Weg. Das bislang hier durch uns nichts
stichhaltiges ermittelt wurde, so hört es sich für mich zumindest an, kann ich nicht so ganz nachvollziehen.

Das muss es nach meiner Auffassung in dem Falle auf jeden Fall.
Wie schon gesagt glaube ich aber auch nicht das man vom energetischen Nachteil des Einflüglers
durch Flügeltiefen- und Proportionsoptimierung
allzuviel wiededr gut machen kann. Das müsste man durch Vergleichstests ermitteln.

Hier das Video von Carls Rotor auf der warmen Sonneninsel Gran Canaria, das mir Carl gerade zugesandt hat.

http://www.vallstedt-networks….otor_1.avi

Eine Batterie kann das. Die entnimmt dem Rotor nur Energie, wenn die Batteriespannung überschritten wird, davor kann der Rotor frei hochdrehen.



Da wäre ich mir nicht so ganz sicher. Bisher sind deine Diagramme zweidimensional: Drehzahl und Leistung. Viel wichtiger wird aber die Windgeschwindigkeit sein. Man muß eine WKA so optimieren das sie über die herrschenden Windgeschwindigkeiten möglichst optimale Ernte betreiben kann. Also muß der Wirkungsgrad in einem möglichst breiten Band an Windgeschwindigkeiten gut bleiben.
Man müsste wissen wie oft (Stunden/Jahr) welche Windgeschwindigkeiten herrschen und damit die Energieausbeute errechnen und Vergleichen. Die Drehzahlen sind für die Generatorauslegung wichtig, evtl muß dazwischen ein Kompromiss eingegangen werden.

Nabend Carl,

Die Diskussion zu E-Motoren für E-Bikes gibts hier.

Forum/phpBB2/viewtopic.php?t=1…light=ebay

Christian und ich hatten sich so ein Teil zugelegt. Leider waren die Tests alles andere als berauschend. Christian hat dies sehr gut dokumentiert. Sind viele gute Fotos von diesem Motor/Generator im Thema zu finden.

Ansonsten sind dies sicherlich die vielversprechendsten Generatortypen die es am Markt für "kleines Geld" für unsere Zwecke gibt. Vielleicht taucht noch einer auf der ein nicht so ein hohes Anlaufdrehmoment hat.

Ja, aber je nach dem Ladezustand der Batterie schwankt doch die dem Rotor entnommene Leistung,
bzw. dessen Belastung vermutlich recht stark. Unter Umständen könnte der Rotor dadurch stärker als optimal
abgebremst werden. Natürlich sind Akkus eine schöne einfache Lösung.
Idealer fände ich, neben der Tatsache das ich persönlich keine Akkus kaufen und laden will,
wenn etwas zum Einsatz käme das den Rotor nur soviel Leistung entnimmt, das dieser im idealen
Drehzahlbereich seiner Leistungkurve verbleiben kann und somit möglichst viel Energie erzeugen und abgeben kann.

Das stimmt so nicht, der dritte Wert ist nur nicht bemaßt. Ohne eine bestimmte Windgeschwindigkeit
wäre die Erstellung der Diagramme ja nicht möglich gewesen. Einzig die genaue Angabe des Windspeed
während der Messung fehlt und wird erst möglich sein, wenn ich konstanteren "Testwind" zur Verfügung habe.
Bislang waren es also reine Vergleichsmessungen, was nicht zwangsläufig nachteilig sein muss.

Zunächst mal wirst du mit "Hausmitteln" kaum Windräder bei höheren Windgeschwindigkeiten
testen und optimieren können, ausser real im Garten.
Mach mal einen Vorschlag was wir am Rotor verändern könnten um ihn z.B. speziell für Starkwindgebiete zu optimieren.
Oder anders herum für Schwachwindgebiete, falls er das nicht schon ist, oder gar für ein breites Spektrum an Windgeschwindigkeiten.
Du musst auch unsere Möglichkleiten bedenken, wir haben keinen Windkanal zur Verfügung
der jede Art von Windgeschwindigkeiten erzeugen könnte.
Ich glaube man sollte sich im privaten Rahmen auch nicht mehr vornehmen als es Institute mit riesigen Testanlagen könnten.
Ich finde nach wie vor das das kleine 50 x 50cm Modell, auch in Anbetracht der zur Verfügung stehenden
Möglichkeiten, schon sehr weit optimiert wurde.
Ich glaube auch das bestimmte Optimierungen unter Umständen einfach nicht drinn sind.
Versuch mal einem Savonius richtig hohe Schnelllaufzahlen "anzuoptimieren".
Oder versuch mal einem klassischen Darrieus sehr gute Schwachwindeigenschaften anzueignen
OHNE dessen gute Eigenschaften bei Starkwind zu beeinflussen.
Das ganze dann aber auch noch ohne komplizierte Mechanik..
Man kann nicht alles haben.... Trotz Begeisterung für die Sache bin ich auch Realist.
Jeder Bautyp hat seine Eigenheiten, seine Vorteile und damit auch seine Berechtigung.

Im Augenblick denke ich wird Carls Rotor bei Hobbybastlern wie mir und einigen anderen zum
Einsatz kommen. Von denen wird kaum einer sehr hohe durchschnittliche Windgeschwindigkeiten im Garten vorzuweisen haben.

Manchmal kommt es mir so vor, als müsse Carls Rotorkonstruktion um in den Augen vieler
überhaupt erstmal eine Daseinsberechtigung zu finden zunächst mal alles nur erdenkliche in den
Schatten stellen können und müsse auch in möglichst allen Belangen anderen Konstruktionen weit überlegen sein..
Ich glaube nicht das es jemals etwas geben wird, egal welcher Bauart, das in allen Belangen absolut optimal wäre.
Ich persönlich bin eigentlich mit den derzeit schon ausgemachten Vorteilen mal ganz glücklich
und freue mich über jede weitere Verbesserung und Optimierung.
Wunder erwarte ich allerdings keine.

Ich wiederhole auch meine Einschätzung, das ich glaube das kaum ein professionelles Windrad derart
akribisch verbessert, getestet und optimiert wird wie "unser" Rotor.

@ Bernd: Ich sehe das auch so, jede Bauweise hat ihre Eigenschaften, die sich fuer ein bestimmtes Anwendungsgebiet oder Standortverhaeltnisse eignen und woanders auch nicht! Auch dass wir hier keine Grossanlagen planen, ist klar und dementsprechend haben wir in der Regel mit den am Boden und hinter Gelaendehindernissen (Haeuser, Baeume etc.) haeufig auftretenden Turbulenzen und auch niedrigeren Windgeschwindigkeiten als bei hoeheren Bauten moeglich zu rechnen. Wobei Turbulenzen uns ja nichts ausmachen. Dementsprechend kann so ein Rotor fuer solche Standorte ausgelegt sein. Bei meinen Versuchsmodellen hatte ich eine durch das Jahr durchschnittliche Windgeschwindigkeit von 4 msec, der Rotor musste allerdings auch Orkanwinden standhalten. Deshalb war dies auch in die Konstruktion mit einbezogen, nachdem die ersten Modelle vom Wind in alle Teile zerlegt wurden. Zu diesem Zweck waren dann die Fluegel entsprechend verstaerkt und die Aufhaengung an den Tragarmen wurde mittels Verschraubung mit einem kraeftigen Spant, wie sie auch zur Abdeckelung oben und unten am Fluegel dienen, bewerkstelligt. Die Fluegellaenge habe ich bei Aufhaengung an nur einem Tragarm auch nie uebertrieben, meine Fluegel waren wegen der groesseren mechanischen Belastbarkeit immer relativ kurz gebaut. Da es ganz schoen Aufwand kostet, ein Windrad auch sturmsicher, also stabil genug zu bauen, war ich am Ende ganz froh, dass der Rotor auch mit nur einem Fluegel laufen kann. So einen Dreifluegler zu bauen kostet Zeit und Aufwand und wenn einem so ein Ding erstmal vom Winde zerlegt wurde, kann der Neuaufbau sich wegen der Laune in die Laenge ziehen. Das bringt ja nun wirklich kein anderes Profil, den freien Anlauf unter Last und Betrieb mit nur einem Fluegel. Versuch das mal mit einem Nacaprofil! Daher auch meine Hoffnung auf wenn auch nur minimale Verbesserung der Wirkungsgrade durch Optimierungen des Fluegels mit Messungen am Pruefstand. Gruss, Carl

@Bernd: Wenn Du dazu Lust hast und es jetzt schon machen willst, denk an meine Worte mit der noetigen Stabilitaet bei Sturm. Mach die Fluegel nicht zu hoch, das sind Hebelarme, die auf eine Punktlagerung des Fluegels an der Tragarmaufhaengung starke Kraefte ausueben koennen. Bei sehr starkem Wind koennen sich die Fluegel durch Winddruck und Fliekraft nach aussen weg abbiegen, wenn Fluegel und Lagerung nicht ein Mindestmass an Stabilitaet bieten. Ganz gut bewaehrt hatte sich bei mir die Lagerung des Fluegels auf zwei parallel nebeneinander gefuehrten rechteckigen Edelstahlprofilrohren an deren Ende der Fluegel mit einem in der Fluegelmitte versehenem extra stabilen Spant angekoppelt und verschraubt wurde. Noch ein Wort zu unseren (hauptsaechlich Deinen) Mess - Errungenschaften: Dass wir jetzt die goldene Mitte fuer das Profil mit dem Verhaeltniss von 1:2 relativ zu Vorfluegelbreite und Fluegeltiefe zur Verfuegung stehen haben, ist in erster Linie Dein Verdienst und wurde in grosser Aufopferung mit muehsamen Messungen profimaessig erbracht. Dennoch koennte es moeglicherweise wegen der eventuell noch zu ermittelnden absoluten Groesse dieser "Goldprofile" einen minimalen Nachholbedarf geben. Ich muss das eigentlich anhand der schon von mir ausgedruckten Forumsbeitraege - inzwischen in Dicke eines Telefonbuches! - :roll: noch einmal genau nachvollziehen, verzeih also, wenn ich schon jetzt etwas dazu sage: Als Du z.B. den "Angebervorfluegel" ausgemessen hattest, waere theoretisch auch die Moeglichkeit gegeben, diesen mit tieferer Leitflaeche versehen also auch als "Goldprofil, nur groesser, zu testen. Das hatte ich eigentlich auch vorher schon in etwa so gemeint. Also die ideale Groessenordnung bei dem bei uns gegebenem Rotordurchmesser von 50cm als Standartmodell zu ermitteln. Entweder habe ich nicht richtig aufgepasst, oder es ist so, dass wir in dieser Hinsicht bisher nur vom Gefuehl her fuer die richtige Dimension ausgingen. So muesste vielleicht ausser beim Dreifluegler auch beim Zwei- und Einfluegler noch die optimale Groesse, nicht etwa das optimale Profil (welches wir Dir ja bereits verdanken) gefunden werden. Ein Dreifluegler soll ja nicht unbedingt die dreifache vom stehenden Fluegel abgedeckte Flaeche des Rotationsumfanges wie ein Einfluegler haben muessen und umgekehrt genauso! Ich hoffe sehr, dass ich durch diese Einwendung keinen Unmut hervorrufe, ich weiss ja, dass eine ordentliche Messreihe sehr zeitaufwendig ist und einiges an Kenntnissen und Faehigkeiten vorrausetzt. Vielleicht habe ich mich ja auch nur geirrt! Gruss, Carl

So ist es Bernd, mein Einflueglerfluegel war von der Dimension her gesehen eine Zufallsgeburt, da ich den urspruenglichen Zweifluegler nach einem Sturm an den Fluegeln reparieren musste und bei der Neumontage das Ding mit nur einem Fluegel schon abbretterte wie ein Weltmeister. Da habe ich dann das Ganze so gelassen, ohne den Fluegel noch zu vergroessern. Was Du machst ist ja etwas ganz anderes: Du optimierst die Fluegelabmessungen und Profile mit echten professionellen Methoden! Was ich gemacht habe war damit verglichen die reine Wurstelei! Auch Deine Annahme, dass der energetische Ertrag eines Dreiflueglers immer ueber dem eines Ein- oder Zweiflueglers liegen muss, ist so voll identisch auch meine Auffassung, eine Annahme, die im uebrigen auch in der Fachwelt - wie es scheint - Grundlage ist. Bei hoeherer Schnelllaeufigkeit hat ein konventioneller Einfluegler z.B. beim Horizontallaeufer nicht die hundertprozentige energetische Ausbeute eines langsameren aber drehmomentstaerkeren Mehrflueglers. Das sollte sich eigentlich auch auf unseren VAWT anwenden lassen. Natuerlich sind jetzt die zusaetzlichen Messungen ausserordentlich umfangreich und bei Deiner akribischen Verfahrensweise, wie sie nur von hochkaraetigen Messtechnikern mit entsprechender Uebung und Praxis mit gutem Erfolg ausgefuehrt werden kann sind die meisten von uns hier im Forum zu reinen Zuschauern degradiert. Dennoch bin ich erstaunt, wie Du mit vereinfachten Mitteln und raffinierten Vergleichstechniken es schaffst, unnoetige Mess- und Arbeitsvorgaenge zu vermeiden. Mein ganz grosses Weihnachtslob dafuer! Gruss, Carl