Brauche Hilfe beim Bau eines Windrades

Vielleicht läuft Euer Windrad schon dann perfekt an, wenn Ihr die Achse des Dynamos in einer Bohrmaschine eingespannt ein Weilchen laufen lasst. Ein paar Tropfen Öl an den richtigen Stellen und dann mit Vollgas 10 bis 15 Minuten auf Hochtouren drehen sollten den Dyn schon bedeutend leichtgängiger machen als er jetzt ist, wie er neu vom Werk kommt. Das ist bei allen neuen Dyn´s so, sie sind etwas straff vorgespannt, damit sie nach den Einfahren nicht zu lose laufen und das Lager schlackert. Man muß die Kugeln und die Laufrinnen durch Einfahren etwas vorpolieren bis der Dyn leichtgängig geworden ist! Wenn hartes Fett drin ist, versucht das von aussen mit Benzin oder Diesel etwas auszuwaschen, dann auch von außen etwas dünnflüssiges Nähmaschinenöl drauf zum Tunen.

Aber macht den Shimano um Gottes willen nicht auf, den kriegt Ihr heile nicht wieder zusammen!

Mit dem Rohrflügel sagt Euch Max oder XXLRay bestimmt gerne, was Sache ist, das sind zwei besonders gewiefte Experten für Rohrflügler von den vielen anderen Spezialisten in diesem Forum. Mir sieht Euer Rohrflügler aber auch schon so aus, als ob er optimal für Euer Vorhaben ausgelegt ist! Und er ist verschränkt, um über die gesamte Flügellänge einen für jeden enthaltenen Radius optimalen Anstellwinkel zu ermöglichen! Das habt Ihr gut gemacht, gratuliere!

Welchen Winkel Ihr dann mit Eurer Vorrichtung an der Nabe einstellt, müßt Ihr selber herausfinden, durch Probieren. Dabei müßt ihr von der Flügelspitze ausgehen, die den flachsten Anstellwinkel hat. Ich denke mal, dass dieser Winkel ziemlich klein gehalten werden kann, 5° vielleicht?

Jede Flügelgröße und Auslegung kann einen anderen "günstigsten" Anstellwinkel haben und dazu müßte man auch die Windgeschwindigkeit kennen, je nach Wind varieren auch hier die Anstellgrößen! Am besten, Ihr richtet Euch beim Anpassen des Anstellwinkels an genau den Ventilator, der in der Prüfung benutzt wird! Dann seid Ihr im Vorteil!

Ach so, vergeßt bitte nicht, uns mitzuteilen, welche Note Ihr bekommen habt, wenn alles geprüft wird! Ich gebe schonmal vorweg eine Eins, aber verratet das niemandem!

Gruß, Carl

Hi,

ertmal danke für eure Antworten

Denn Tipp mit der Bohrmaschine und dem Öl werden wir auf jedenfall durchführen.. Danke!! (und danke für die gute Benotung)

Ich denke wir werden das auch so versuchen wie es Max vorschlägt. Wir werden erstmal Versuchen in die "zwischenräume" zwischen den Flügeln jeweils noch eine dazu zu montierne. Das es nachher dann 6 Flügel statt nur 3 sind.

Wir werden aufjedenfall eure Tipps wahrnehmen, denn wie Max sagt: D


Ich werde mich spätestens am Freitag oder Samstag nochmal melden und über den neusten Stand der Dinge bescheid sagen (Denn wir können erst wieder am Freitag weiter bauen)

mfg
Unbekannt1995

Gut Genratorprofi bin ich nicht so aber in Physik begandet.
Hier mein Tipp um den Jackpot zu holen :

Ventilatoren erzeugen eher sehr niedrige Windgeschwindigkeiten von 2-3,5 m/s um diese optimal zu nutzen schlage ich eher Vielflügler vor, nimm die die wildwest Windmühlen als Muster
Hab mich mal vor Jahren mit 4 cm breiten gewölbten Alu Übergangsprofilen wie sie z.b. von Parkett auf Laminatboden verwendet werden verguckt aber nie was draus gemacht, denke mit denen bist du gut drann.
Kriegst im Baumarkt, sind leicht und mit 8-12 Flüglen sollte das Ding mächtig Schwung kriegen.
Der generator sollte dann natürlich zur Drehzahl passen aber ich denke damit stichst die anderen aus.
In der mitte würde ich eine Holzscheibe machen von ca 12 cm Radius als Nabe und Aufnahme zum anschrauben der mittere Windstau sollte dann dem graden profil von 48 cm zugute kommen um 60cm nicht zu überschreiten.
Würde Modellbau Getriebe DC Motor als Generator nehmen.
So bist mit ca 20 Euro voll dabei.

Gruß Hans

Ein kleinerer Durchmesser verringert ganz empfindlich das Drehmoment. Um das deutlich zu machen schaut mal den Unterschied der zum Wind exponierten Fläche bei 1 m Durchmesser und dann bei 2 m Durchmesser an! Doppelter Durchmesser etwa 4 fache Exponatfläche. Rechnet das mal aus, vielleicht habe ich geflunkert!

Der Tip mit dem Hinweis auf die Ventilatorleistung und auf die damit erzeugte Windgeschwindigkeit ist unbedingt zu beachten, auch müßt Ihr herausfinden, in welchem Abstand zum Ventilator die Prüfungen gemacht werden. Über den Abstand zum Ventilator variiert der Winddruck.

Ein Windrad, welches im Betrieb nicht an die verschiedenen Windgeschwindigkeiten angepasst werden kann, hat immer nur einen engen Bereich maximal möglicher Leistungen, Ihr könnt/müßt Eures also optimal an die vorgegebenen Prüfungsbedingungen anpassen.

Anders herum kann man ein Windrad nur dann an alle Strömungsgeschwindigkeiten optimal anpassen, wenn man es mit je nach diesen zeitnah gesteuerten Anstellwinkeln, also im Betrieb verstellbaren Flügeln versieht.

Auch dann ist sowas nur ein Kompromiss, denn bei Schwachwind bringen - wie beim Westernwindrad - eine Vielzahl von Flügeln eher maximales Drehmoment bei relativ niedriger Schnelllaufzahl, was damals nicht so sehr zur Stromerzeugung sondern eher zum Wasserpumpen, wo niedrige Drehzahlen keine Rolle spielen, genutzt wurde. Schnellläufer brauchen hingegen eine höhere Windgeschwindigkeit, um die Anlaufträgheit zu überwinden, sie leisten bei Schwachwind noch nicht ihr volles Potential.

Mit dem Nabendynamo von Shimano habt Ihr Glück, Max sagte es ja schon, er bringt bei relativ wenig Drehzahl schon gute Leistung. Nur das er ein bißchen "Cogging" so nennt man den ruckweise abbremsenden Widerstand durch die magnetische Anziehungskraft beim Andrehen hat, muß mit einbezogen werden. Nach dem Einlaufen der Lager ist allerdings ein riesiger Unterschied zu spüren, er läuft dann bedeutend leichter an.

Eure Lehrer haben Euch einen guten Generator zur Verfügung gestellt, leider ist das Teil wegen kurzer Achsstummel mit dem Schnellverschluss etwas unstabil für den praktischen Gebrauch draussen, im Freien würdet Ihr damit bald Ärger bekommen, weil der kurze Achsstummel mit dem Schnellverschuß keine sichere Verbindung auf dem Drehlager mit der Windfahne ermöglicht.

Wer sich da was für zu Hause bauen will, sollte lieber das billigere Modell von Shimano nehmen, welches eine massive Achse mit langen Achstummeln und Gewinde drauf hat.

Eine andere Möglichkeit wäre es, den Shimano mit Schnellverschluss in der Fahrradgabel einzuspannen, so dass die Achse an zwei Befestigungspunkten sicher gehalten wird.
Das geht auch, wenn Ihr die mit den Speichen aufgespannte Felge mit benutzt und zwischen den Speichen soviele Flügel wie möglich einbaut. Unterschiede in der Leistung treten beim billigeren Modell kaum auf.

So sind alle Ratschläge, die Euch gemacht wurden, hoffentlich gut und hilfreich, wenn Ihr schlau seid, haltet Ihr Euch von vorneherein an Max Anweisung mit der Verdopplung der Flügel.

Denn auch wenn der "Nabi" nach dem Tuning mit der Bohrmaschine und Muttis gutem Nähmaschinenöl schon mit drei Flügeln anlaufen sollte - er ist dann wegen der zu erwartenden geringen Windgeschwindigkeit durch den Ventilator höchstwahrscheinlich noch nicht an dem Punkt angelangt, wo nur drei Flügel optimale Leidstung erbringen können. Jedenfalls nicht bei Schwachwind. Das kann bei niedriger Anströmung nur mit großer Abdeckung durch viele Flügel erreicht werden, ich kann nur wiederholen was die Experten dazu gesagt haben.

Ihr müßt uns unbedingt auf dem Laufenden halten, wir sind sehr gespannt, was bei Eurem Versuch herauskommt!

Moment mal, haben unsere Ingenieure denn einen eingespeichten Dynamo mit Felge zur Verfügung? Dann ließen sich so viele Lamellen auch stabil zwischen den Speichen verankern.
Sonnenjalousiebleche sind gutes Material. Das ist sehr dünnes, leichtes Alu-Magnesiumblech mit hoher Festigkeit und Elastizität. Man könnte es mit Panzerband sorgfältig an passenden Speichen umklebt anbringen und den Anstellwinkel dann mit Draht oder Faden an Speichen gegenüber fixieren. Vielleicht so, dass erst der Winddruck den Anstellwinkel herstellt, also auf gleicher Speichenebene mit etwas lose im Faden befestigt. Das Panzerband gibt ein bißchen Beweglichkeit schon her. Da es ja nur für die Prüfung sein soll, geht das, draussen im Freien wäre das bei wechselndem Wind ein ziemliches "Geflatter" und würde wohl bald kaputt gehen.

Es hätte auch den Vorteil, dass der Nabendynamo stabil in die Fahrradgabel eingespannt werden könnte. Aber nicht, dass Ihr denkt, damit könnt ihr den Strassenverkehr unsicher machen. Dazu braucht es viel Wind, so um Windstärke 5, und wenn der Wind von der falschen Seite bläst, ist der Drehsinn nach rückwärts gerichtet, das ist nur gut beim Einparken!

Schaut mal hier, damit geht´s:

Forum/cf3/upload/avatars/utool_f_1328428713_2.jpg

Und hier mal nachlesen, wir hatten schonmal eine Schulklasse bei uns:

Forum/cf3/topic.php?t=3699

Aber wenn Ihr keinen Dynamo mit eingespeichter Felge habt, wird es schwierig, ein Westernwindrad leichtgewichtig und Stabil zu bauen. Dann kann Euch nur noch der Max mit seiner umfangreichen Erfahrung an Rohrflüglern und Generatoren helfen.

Gruß, Carl

Also soviel Wissen setz ich schon von einem Lehrer voraus das er Leistung mit Spannung x Stromstärke bewertet.
Auch wenns sich mal andreht, was bringts wenn bei geringster Belastung wider steht weil das Drehmoment zu hoch ist.
So schnell wie möglich ist relativ über 3 rpm wird nix bringen musst froh sein wenn er er die unter "Voll" Last schafft
Hier am 2. Diagramm siehst das der Wirkungrad mit der Drehzahl stetig abnimmt: http://fahrradzukunft.de/1/labortest-nabendynamos/
Hier mit 49 cm Rad was 153 cm Umfang entspicht. 10 km/h sind mit 49 cm Rad 2,77 m/s also 1,8 RPM mit 60 cm Repeller (188 cm Umfang)

Bei 1,4 Rpm hier hat der Generator also 53 % Wirkungsgrad wenn man ihn mit dem preistgünstigen Shimano Shimano HB NX32 gleichsetzt
Nabendynamos sind für 10-20 km/h Optimiert also ca. 1,4 rpm - 2.8 rpm wobei hier extrem viel Drehmoment anliegen soll damit er nicht ausgebremst wird.
Gruß Hans

Da die Windgescheingkeit stabil bleibt braucht es kein Mpp Tracking , es wird warscheinlich eine 6 Volt Last (3W Fahrrad Glühbirne) aufgeschaltet und die die heller brennt bzw mehr Volt und Ampere (messbar) bekommt ist Sieger.
Es handelt sich schließlich auch um einen Fahrad 3 Watt Dynamo.
Ganz einfach, nicht zu kompliziert denken.
Das er nur die Spannug misst ist unvorstellbar denn von 20 Schülern wissen 18 das das Beschiss ist und der Lehrer auch...
Gruß Hans

@ Hans: Schöner Beitrag mit den Messergebnissen zu Nabendyn´s verschiedener Hersteller. Ich hab´s durchgelesen und mir dann abgespeichert.

@ alle: Fantastisch, wie das hier funktioniert. Max, Hans, Frank und Carl zeigen den jungen Ingenieuren nun auch, wie wichtig es ist, zuerst die genauen Prüfungsbedingungen auszuloten. Schon mit den richtigen Fragen bei dem/den Lehrer/n können sie enorm punkten. Die werden sich wundern, was für Füchse an ihrer Schule Unterricht nehmen.

Es gilt also, erst mal die genauen Prüfungsbedingungen zu ermitteln. Frank´s Argument klingt sehr logisch, nicht alle Schülergruppen sind so schlau, sich hier beraten zu lassen, es könnte gut möglich sein, dass bei der Prüfung Generatoren dabei sind, die unter Last nicht anlaufen.

Vor allem gut ist, dass unsere Gruppe lernt, dass es je nach den äusseren Vorbedingungen technische Möglichkeiten gibt, ein Windrad optimal anzupassen, also dass es keine eierlegende Wollmilchsau gibt.

Im Konkurenzkampf der verschiedenen Techniken wird nicht selten behauptet, diese oder jene Bauart sei das gelbe vom Ei. Dabei können wir froh sein, dass es so unzählig viele Möglichkeiten gibt, ein Windrad an die vorherrschenden Verhältnisse und Anforderungen durch Bauart oder Auslegung anzupassen.

Ob Rohrflügel oder Westernwindrad, entscheiden wird sich dieses spannende Rennen um den Vorzug wohl erst, wenn wir erfahren, was Sache bei der Prüfung ist..

Ich würde es im Verantwortungsbereich der Schüler sehen, da ein MPP-Tracking zu machen. Prinzipiell hast du aber recht, dass er nicht zwangsweise die (maximale) Leistung des Windrades ermittelt, wenn er die Last nicht variiert. Eigentlich gibt es aber in jedem schulischen Physikbereich Schiebewiderstände.


Das wollte ich auch immer schonmal ausprobieren. Rohr und Nabendynamo liegen bei mir auf dem Dachboden. Ich muss "nur" noch Zeit organisieren...

Ja, sowohl Lernerfolg, als auch Korrektheit der Ergebnisse wären definitiv besser. Wäre halt wichtig, dass die Bewertungsmethode genauer beschrieben wird.