Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

 
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Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 02.04.2010 - 17:41 Uhr  ·  #1
Hallo Forum
Da ich neu hier bin erstmal ein paar Worte über mich: Ich heiße Matthias, bin 23 Jahre alt, studiere Elektrotechnik und komme aus der Nähe von Hannover. In meiner Freizeit beschäftige ich mich mit allem möglichen. Unter anderem Bastel ich ganz gern an allem Möglichen rum, sowohl Elektronik als auch Mechanik.

Meine neuste Idee ist es jetzt, ein Windrad zu bauen. Dies soll die Solaranlage auf einer Gartenhütte in der dunkelen Jahreszeit unterstützen. Versorgt werden soll über 12 Volt Radio und Belechtung. Da ich von Windrädern aber so gut wie keine Ahung habe, möchte ich mich hier ein wenig schlau machen.

Ich habe bereits ca 3,7 Meter Alu-Profil. Es ist wohl ein NACA 8H12 oder diesem sehr ähnlich. Jetzt fragt ihr euch sicher, warum ich schon ein Profil habe, wenn ich garnicht weiß ob es geeignet ist. Ganz einfach: ich hab es zum Kilopreis für 2€/kg bekommen. Also falls es ungeeignet ist, ist es kein großer Verlust.
Hier mal ein Bild einer Endkappe, damit ihr einen Eindruck von der Form bekommt.

Somit wäre die wichtigste Frage erstmal: Ich dieses Profil überhaut für ein Windrad geeignet?

Meine nächste Frage wäre dann: eher Vertikal- oder Horizontalachse?
Ich würde ein Darrieus-Rotor bevorzugen, da hier die ausrichtung zum Wind endfällt und eine bewegliche Achse weniger vorhanden ist, als bei einem "klassischen" Windrad mit horizontaler Achse.


Als Generator hatte ich gehofft eine Lichtmaschine nutzen zu können. Bezüglich umwickeln oder sonstiger Modifikationen werd ich mich erstmal schlaulesen und dann ggf. noch Fragen.

Da ich ja bei der LiMa eher hohe Drehzahlen benötige, wäre es sinnvoll das Windrad gleich auf eine hohe Drehzahl auszulegen, oder? Das würde doch mit einem Darrieus auch gut gehen, oder? Eher 2, 3 oder 4 Blätter?


So, ich werd mich jetzt wohl erstmal durch Forum lesen, würde mich freuen wenn der ein oder andere evtl. Antworten auf meine Fragen hätte.

MfG
Matze
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 02.04.2010 - 19:09 Uhr  ·  #2
Zum Darrieusprofil gibt es prinzipiell zwei Ansätze. Der einfachste ist, ein symmetrisches Profil zu verwenden. Der zweite ist, die Profilsehne an den Umfangkreis anzupassen. Die Länge der Profilsehne darf dabei im Verhältnis zum Umfangkreis nicht zu groß sein. Die Summe der Profilsehnen sämtlicher Flügel sollten eine Länge von ca. 20% des Umkreises nicht übersteigen. Prinzipiell ist dein Profil also geeignet, aber sicherlich nicht ideal.

Viele Einsteiger denken, dass ein Vertikalachser ein einfaches Anfängerprojekt ist und liegen meiner Meinung nach nicht ganz richtig. Prinzipell sieht der Aufbau einfach aus, aber wenn es um die Wahl des Generators geht, wird es häufig Probleme geben.
Es gibt deutlich schönere Anfängerprojekte hier im Forum. Schau dir mal mein Miniwindrad, das blaue Dingen von Menelaos oder das Fahrradwindrad von soderica an. Ich persönlich plane auch gerade ein Einsteigerwindrad auf Basis eines Scootermotors.

Ich will dich nicht unbedingt vom Darrieus abbringen, aber ich glaube gerade für die ersten Schritte hättest du mit einem der oberen Projekte deutlich schnelleren Erfolg und dadurch mehr Freude.
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 03.04.2010 - 16:06 Uhr  ·  #3
Hallo
Vielen Dank für die Antwort, werd mir die von die verlinkten Threads auf jeden fall mal in Ruhe ansehen und auch so im Forum rumstöbern, was ich noch an hilfreichen Infos oder eben Alternativen finde.


MfG
Matze
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 11.04.2010 - 10:11 Uhr  ·  #4
Hallo

Wie ich sehe wurde mein Beitrag zwischenzeitlich verschoben.
Das es im Untertitel zu "Rotorblätter" heißt "Alles zum Selbstbau aus Holz oder GFK ", und ich auch noch andere Fragen hatte, hatte ich gedacht mein Beitrag gehört da eher nicht rein. O-)

Hab inzwischen auch eingesehen das ein HAWT vermutlicher einfacher zu bauen wäre. Aber trotzdem, oder vielleicht gerade deswegen, übt ein Darrieus ein größeren Reiz auf mich aus und ich möchte an der Bauweise festhalten.

Von der Idee mit der Lichtmaschine bin ich inzwischen abgekommen. Im Moment plane ich mit einem Brushless-Servomotor, der aber leider mit etwas über 5 Ohm Wicklungswiderstand wohl zu hochohmig ist, oder? Kurzschlussstrom bei 600 U/min liegt bei 4 A, Leerlaufspannung bei 22,8 Volt und mit 15 Ohm Last bei 15,7 Volt.
Werd noch versuchen da etwas niederohmigeres zu bekommen.

Jetzt nochmal zu dem Flügel-Profil. Hat einer nen Tipp mit welchem Anstellwinkel ich es versuchen sollte? Habe vor, den Rotor so zu bauen, das man den Anstellwinkel mit wenig Aufwand ändern kann, aber nen Tipp in welcher Größenodnung ich anfangen soll zu experiementieren wäre hilfreich.
Hab mich jetzt eigentlich schon für einen 3-Blattrotor entschieden. Wäre dann ca. 120cm hoch. Das Profil ist 20 cm tief, wären bei 3 Blättern also 60 cm gesamte Profiltiefe. Mit 100cm Durchmesser kommt man auf ca. 300 cm Umfang. Dh. ich hätte in dem Fall ein Verhältnis von Gesamtprofiltiefe zu Umfang von 0,2. Das passt doch für nen Darrieus ganz gut oder hab ich das jetzt irgenwo was falsch verstanden? Was für eine SLZ könnte man bei so einem Rotor erwarten?


MfG
Matze
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 11.04.2010 - 10:38 Uhr  ·  #5
Die SLZ hängt vom Profil und nicht (oder nur wenig) von der Größe ab. Die SLZ des Profils kann man beim Hersteller erfragen wenn dieser es für den Einsatz in Windanlagen geplant hat. das ist bei dir aber wohl nicht der Fall.
Nach meinen Quellen wird die hintere Flügelkante 5-10° nach innen gedreht. Bei meinem symmetrischen Profil hatte ich aber 0°.
Für erste Versuche kannst du den Motor meiner Meinung nach verwenden. Für eine bessere Auslegung brauchst du ohnehin genauere Daten deiner Flügel.

Edit: % in ° korrigiert
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 11.04.2010 - 11:06 Uhr  ·  #6
Hallo und danke für deine Antwort.
Die 5%-10% beziehen sich auf die Profiltiefe? Also bei 20 cm Profiltiefe die hintere Kante ca 10mm -20 mm nach innen?


MfG
Matze
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 11.04.2010 - 11:47 Uhr  ·  #7
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 15.04.2010 - 22:17 Uhr  ·  #8
Hallo, danke für den Hinweis mit den ° und %.


Hier mal der aktuelle Stand von mir:

Hab das Rotorblatt in 3 Teile mit je ~1,2m gesägt. Dabei gab es eine etwas unangenehme Überraschug: In das Profil sind auf ca. der Hälfte der Länge ein 12er und ein 6er Stahl-Rundmaterial als Gewicht eingeklebt. Das heißt, dass ich jetzt 3 unterschiedlich schwere Flügel hab. :( Der schwerste wiegt ca, 4,2 kg, der leichteste ca. 2,7 kg. Werde jetzt versuchen entsprechendes Rundmaterial zu bersorgen, um damit das Gewicht auszugleichen. Und damit bin ich bei meiner nächsten Frage: Wie genau muss so ein Rotor gewuchtet sein? Hab da keine Vorstellung in welchen Größenordnungen man sich dabei bewegen kann/muss.

MfG
Matze
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 16.04.2010 - 04:48 Uhr  ·  #9
Oh, das ist ja wirklich ärgerlich...
Auf einige Gramm genau sollten die Blätter schon gewuchtet sein sonst kommt es zu Unwuchten die den gsamten Mast in Schwingungen versetzen können und das geht dann natürlich aufs Material. Versuche, so genau zu wuchten wie es dir irgendwie möglich ist.

Gruß
MAx
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zu dünn!

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Gepostet: 09.05.2010 - 22:03 Uhr  ·  #10
Hallo Matze,

lese hier gerade mal rein, leider zu spät.
Darrieus? Eher nicht. Profil zu dünn. Ab 18% Dicke, besser 20, auch 21%. Verträgt höhere Anstellwinkel und ist steifer.
Erstere wirst Du im Anlauf brauchen. Selbstanlauf bleibt übrigens das ewige Problem des ungesteuerten Darrieus.
Letzteres wegen den bärigen Fliehkräften. Sind größer als der Winddruck!

Ansonsten lies mal auf meiner Homepage bei Windkraft nach und hangele Dich durch bis zum Darrieus und da noch weiter bis zur Eignung bzw. Anordnung von asymmetrischen Profilen.
Auch sollten meine Beiträge hier hilfreich sein. Insbesondere der hier, ab der Grafik von den Maskinisten: http://www.kleinwindanlagen.de…#real14716
Da steht Vieles in Zusammenfassung.

Übrigens, was habe ich da weiter oben von XXLray gelesen: Die Tsr wäre nur wenig von der Profielbreite abhängig? Wäre mir neu.
Von der Profilsorte in der Weise, als dass man nach dem nutzbaren Auftriebsbeiwert fragen muss.
Ansonsten natürlich von der Breite, aber hallo!
Übrigens von der Summe der Breite aller Flügel zur Länge der Laufbahn. (beim Darrieus, sonst ist es das Flächenverhältnis) Also entweder wenig Flügel, dann breiter, oder ein paar mehr, dann schmaler.

Gruß Andreas
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 10.05.2010 - 22:34 Uhr  ·  #11
gibts bezüglich der Breitenverhältnisse auch konkrete ANgaben?
Ich kenne nur die Daumenwerte von horizontalen Rotoren.

Gruß
Max
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 11.05.2010 - 18:33 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von Windfried
Übrigens, was habe ich da weiter oben von XXLray gelesen: Die Tsr wäre nur wenig von der Profielbreite abhängig?

Das ist so aber nicht richtig. Ich habe geschrieben:
Zitat geschrieben von XXLRay
Die SLZ hängt vom Profil und nicht (oder nur wenig) von der Größe ab.

Im Zusammenhang mit dem Beitrag, auf den ich geantwortet habe, heißt das, dass es egal ist, wie groß man das Windrad baut. Die SLZ/TSR wird in erster Linie durch die Form des Profils bestimmt.
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ganz wirklich?

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Gepostet: 13.05.2010 - 10:15 Uhr  ·  #13
Also ich weiß nicht wo Du dieses Wissen her hast.

Vielleicht doch mal in der Literatur nach lesen. Ersatzweise auch hier, wenn die Domänen mit der Endung .de nicht weiter gestört sind: http://www.angeo-privat.gmxhome.de/Windkraft/Grundlagen.htm
Dei Größe c' ist übrigens die Länge Vres, die sich bei Nornalwindrädern von der Mitte nach Außen kontinuierlich ändert, so auch die optimale Breite des jeweiligen Profils. In Nabenbereich kann reduziert werden, da uneffektiv.

Für den Darrieus vereinfacht sich einiges.
Die auf meinen Seiten von Friedrich von König zitierte Berechnung der Blattbreiten führt zu zu geringen Werten, da er die ständige Veränderung der Anströmverhältnisse im Umlauf wohl unterschlagen hat.
Der Beispilrechnung von den Maskinisten hier schenke ich mehr Vertrauen:
http://www.kleinwindanlagen.de…#real14716 , ab der Grafik, eingeleitet mit den Worten: "Wesentlich mehr Vertrauen...".
Kann man skalieren, sinnvoll auf andere Profile umdenken (ändert sich wenig!) und die gesamte Wirkbreite auf andere Blattzahlen auf teilen. Gewählte Tsr nicht unterschreiten! Sinnvolles Minimum. Böenfestigkeit!

Ansonsten:
Begonnen wird mit der gewünschten tsr. (Gilt auch für den Darr.)

Für nicht verwundene Flügeln sollte man das Buch von Prof. Crome her nehmen.

Anstellwinkel Alpha als Faustregel so um 6° bzw. je nach Profil etwa in der Mitte zwischen Null Auftrieb und Strömungsabriss-Winkel. Auftriebsbeiwert dann z.B. 0,8 oder etwas mehr.

Reduzierung des Anstellwinkels zur Blattspitze hin zur Verminderung des induzierten Widerstandes, respektive Randwirbel; Geräusch. Geht aber/und auch mit Verjüngung, fast bis zum spitz-Werden. Besonders gut: Sichelform.
"Schränkung" des Profils am Ende bei Darrieus aber nicht machbar, das beidseitig beaufschlagt.
Bleibt nur optimierte Blattspitzen oder "Strömungszäune" (Endscheiben, Winglets), aber nicht zu groß >> Reibungsverlust.

Gute Tage!
Andreas
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Re: Profil NACA 8H12 geeignet? HAWT oder VAWT ?

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Gepostet: 14.05.2010 - 10:21 Uhr  ·  #14
Ich glaube, du hast nicht ganz richtig gelesen, was ich geschrieben habe. Die TSR wird sehr wohl von der Profilform bestimmt. Da stimme ich dir zu und genau das habe ich auch geschrieben. Sie ist aber beim Vertikalachser unabhängig davon, wie hoch das Windrad ist, also unabhängig von der Flügellänge. Ich hoffe, ich hab es jetzt geschafft, das klar zu formulieren.
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