Turbulenzfester Horizontalläufer

Horizontalwindrad mit aeroflexiblem C-Flügel
 
Carl
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Turbulenzfester Horizontalläufer

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Gepostet: 04.02.2012 - 22:13 Uhr  ·  #1
Hallo in die Runde und gleich zum Thema:

Horizontalläufer sind, was den Standort betrifft, ein biß´chen wählerisch, das ist eigentlich der einzige richtige Nachteil für diese Technik, es gibt ja sonst nichts ertragreicheres für uns Windmüller. Dass man da ein biß`chen dran tricksen kann, z.B. gemütliche Profilauslegung ohne verschränktes Profil, Windfahne zahm machen, damit sie den Rotor nicht zu nervös hin und her schwenken läßt und anderes mehr, ein bißchen Spielraum ist immer drin, aber irgendwo gibt´s da auch Grenzen...

Dass der C-Flügel auch als Flügel an einem Horizontalläufer geht, habe ich schon vor zig Jahren erprobt. Da der Horizontale den Wind (hoffentlich) immer frontal von vorne bekommt, braucht man den dollen Drehmoment wie beim VAWT nicht, die Profilbreite eines Horizontal-C-Vorflügels kann also so schmal wie bei normalen Naca-Profilen gestaltet sein. Trotzdem bleibt er extrem turbulenzverträglich! Der Vorteil des C-Flügels liegt im enorm weitwinkeligem Anströmungsbereich und wäre damit eine Ersatzlösung für ganz ekelige Standorte, wo man mit herkömmlicher Technik nicht mehr weiterkommt. Selbst ein feststehender mit C-Flügeln gerüsteter Horizontalläufer, der in der Hauptwindrichtung steht, zeigt steif stehend in einem Strömungs-Winkelbereich von jeweils 30° rechts und links noch voll operative Leistung, die in diesem gesamten großen Winkelausschnitt von 60° zu den Seiten hin nur sehr wenig nachläßt. Danach nimmt die Leistung rapide ab, obwohl der Rotor im leichtgängigen Leerlauf sogar auch quer zur Strömung noch weiterdreht.

Ein festgestellter Rotor (das ist an manchen Orten mit häufig auftretender gleicher Windrichtung mit hoher Toleranz machbar), hätte einen großen Vorteil: Die Lager werden geschont, wer kennt nicht das Problem des frühen Lagerverschleißes bei kleinen schnelldrehenden Rotoren, die sehr wechselhaften Windrichtungswechseln ausgesetzt sind.

Bei mir war bei kleinen Flitzern mit viel Hin und Her jedenfalls häufig genug nach 2 Jahren schon reichlich Spiel im Lager, durch die Bankbei allen. Bei normalem Wind, allerdings auch bei gelegentlichen Stürmen immer ohne Bremse. Was soll man so kleine Rotoren auch noch mit Bremse bauen, Wahnsinns-Aufwand! Wegen den paar Watt steigt auch keiner gerne oft auf´s Dach.

Ein Nachteil des C-Flügels ist, dass er nur in kleinen Abmessungen ohne Aufwand einigermaßen verwindungssteif gebaut werden kann, weshalb ich nach ein paar Jahren mit Versuchen an Alu-Profilen und Rotorabmessungen (immer unter 1m Diameter) dazu übergegangen bin, die Flügel aeroflexibel mit PVC beschichtetem Dralon auf einen Carbon- oder Alurohr-Stange zu spannen, oben mit drehbarer Hülse eingenäht, zur Nabe hin mit Spiralfeder festgezogen. Sieht von weitem aus wie ein gewöhnlicher Horizontal-Flügel.

Das hat ganz gut geklappt, so PVC-Zeug ist lichtecht und schützt das Gewebe darunter, 10 Jahre hält so was immer. Ihr kennt die Zeltbahn-Abdeckungen einiger Stadien, die müssen ja auch Sonne, Regen, Eis und Schnee aushalten und sind ähnlich dem Winddruck und ständigen Wechselbelastungen durch Schwingungen ausgesetzt.

Praktisch sieht das so aus: Man schneidet diese Folie in lange Streifen für die jeweilige Anzahl Flügel und umsäumt die Ränder. Oben und unten die Enden bekommen eine Dreieckspitze für die Aufhängungs-und Spannpunkte. Man kann diese Dreiecke mit einer Platte (Alu o.ä.) reißfester gestalten. Dabei sieht man zu, dass die Dreiecksspitzen so auslaufen, dass der auf der "Segelstange" (etwa ein dünnes Carbon oder sogar Titan-Rohr) gespannte Streifen zu 1/3 bis 1/4 seiner Grundfläche vor der Stange und die größere Fläche dann dahinter liegt. So nämlich drückt die Strömung die gesamte Fläche automatisch immer in den optimalen Anstellwinkel, die Flügelanstellung passt sich so auch der unterschiedlich auftretenden Windgeschwindigkeit an. Stünde die Stange in der Mitte des Streifens, würde dieser vom Wind gedrückt immer hin und her pendeln. Er muß so plaziert sein, dass das vordere Drittel gerade soviel Winddruck bekommt, dass die hintere Hälfte nicht ganz nach hinten abklappen kann wie eine Windfahne. Capitano? Wenn nicht, hab ich falsch erklärt, bitte protestieren!

Ein nicht allzu flexibler Schlauch z.B. die schwarzen dünnwandigen PVC-Schläuche in jeweils gewünschter Profildicke gibt es zur Bewässerung in einigen Gartenbaubetrieben, sowas kann als brauchbare Vorflügel-Wannenform halbiert werden und mit Abstandshaltern recht problemlos vor die Folien montiert werden.

Zum Leistungsbeiwert: Natürlich kommt so etwas nicht an die Leistung konventioneller High-Tech-Flügel heran, diese sind allerdings an stark verströmten Standorten auch garnicht einsetzbar. Dort also liegt der Gebrauchswert. Ich wollte Euch eine machbare Alternative für turbulente Standorte mit Horizontal-Rotoren aufzeigen. Nach meiner Einschätzung (ziemlich auf der sicheren Seite)ist der mögliche Leistungsbeiwert um 35%, 40% wären mit etwas Tuning und einigen Verbesserungen der Vorflügelform wohl auch noch drin. Ich habe leider kein gutes Foto eines meiner solchen Modelle, seit meinem Umzug nach Deutschland hab ich auch noch nichts Neues gebaut, da kam zuviel dazwischen.

Gruß, Carl
Carl
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Toto vom Horizontalläufer C-Rotor

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Gepostet: 09.02.2012 - 11:39 Uhr  ·  #2
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