Anpassung der Flügel an den Generator

 
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 08.01.2015 - 00:25 Uhr  ·  #21
Hallo und vielen Dank für die vielen Anregungen zum Ändern der Flügelform.
Mein "Rohbau" steht immer noch ohne Veränderungen im Fenster. Wo soll man sonst auch so ein Ungetüm abstellen.
Ich perfektioniere inzwischen das Vertikallager (Bilder werde ich dazu noch veröffentlichen).

Eure Vorschläge laufen am Ende darauf hinaus, das RoWi-Tool III für die Bestimmumg der Flügelform zu verwenden. Dazu bin ich auch gerne bereit. Meine Primitiv-Flügel geben auch noch jede optimierte Form her, denn ich habe bisher nur vier rechteckige Formen aus einem Umfang des Rohres geschnitten (je 90°). Natürlich kann ich auch komplett neue Blätter anfertigen, wenn die Breite nicht ausreicht.

Hauptsächlich bestimmen die Werte des verwendeten Generators die Eingaben ins RoWi-Tool.
Für den Nabengeni gibt es folgende Werte, die erreicht werden müssen:
140U/m, um die Ladespannung zu erreichen und
133Nmm, um ihn zum Anlaufen zu bewegen.
Eine wichtige Frage ist noch, bei welcher Windgeschwindigkeit soll nun dieser Anfangszustand erreicht werden.
Mein Wunsch wäre 3,3m/s (12km/h).

Da ich mit dem Rowi-Tool noch total unerfahren bin, habe ich mal etwas rumprobiert und erhalte
bei SLZ=2,5, R=0,48m, D=125mm, 6 Blätter, 3,3m/s (alle anderen Werte lasse ich unverändert, da ich es nicht besser weiß),
M(Anl)=142,7 und Drehzahl= 164,1U/min, nach dem ich die Rotorfläche auf "Optimum" gestellt habe.

Mit vier Rotorblättern erhalte ich kein brauchbares Ergebnis ... Mache ich da etwas falsch?

Schon mal DANKE für eure Hilfe
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 08.01.2015 - 05:48 Uhr  ·  #22
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 08.01.2015 - 08:30 Uhr  ·  #23
Zitat
Mein "Rohbau" steht immer noch ohne Veränderungen im Fenster. Wo soll man sonst auch so ein Ungetüm abstellen.

An einer Stange (Mast) im Garten wäre der bessere Platz nicht im Fenster, sie soll ja auch später nicht im Fenster laufen.

Du machst gar nichts falsch, meiner Meinung nach ist das Rowitool für Nabengenis nicht angemessen und verkompliziert einiges unnötig.
Vergiss das Tool mal und macht Praxistest und änder DANN erst nach Bedarf. Im Rowi Tool kannst ja auch keinen Strauch im Garten eingeben der den WInd abschwächt oder deine exakte Lage, Mastlänge bzw die Oberflächerauheit des Geländes usw.
Willst du das es sich bald am Aufstellungsort gut dreht und Strom liefert oder theorethisch unangemessen lange rumdoktern und dann kommts real nicht vom Fleck weil einfach die Winde am Aufstellungort anders sind und die Schnellaufzahl zu angesetzt wurde.

Du hast ja keinen 100 Watt Genertor der auch eine hohe Drehzahl benötigt wäre das Tool richtig angemessen und hilfreich so machts nur Verwirrung, Aufwand ohne Zusatznutzen.
Theorie ist schon Ok, aber Praxis wie man diese anwendet wichtiger.
Der Markt ist voll von Wka´s die theorethisch perfekt sind real aber praktisch daneben sind und kaum einen Bruchteil des errechneten Nutzens haben.
So hast du einen Bastlereinstieg mit gutem Lerneffekt und der ist diese Erkenntnisse sind später dann sehr hilfreich wenn du größeres planst damits dann auch in die gewünschte Richtung geht.

Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 08.01.2015 - 17:22 Uhr  ·  #24
Hallo,
@ Hans: Wie recht du doch hast: "Versuch macht kluch!"

Die Feinheiten, die als Vorschläge kamen, kann ich anschließend verwirklichen.

Ich habe heute noch die Aluversteifungen hinter die Rohrprofile montiert, sodass der Luftstrom beim Abfließen weniger behindert wird.
Dann habe ich das Flügelrad mit vier M5-Schrauben direkt auf den Nabengeni montiert und nur mit den Händen in den Wind gehalten, da die Vertikalachse für die Mastmontage noch nicht ganz fertig ist.
Bei Wind um 4m/sec (Böen 6m/sec) ist die Konstruktion problemlos angelaufen. Mehr habe ich bei einbrechender Dunkelheit noch nicht getestet. Da heute Nacht noch etwas Sturm aufkommen soll, ist es auch besser, wenn die Konstuktion nicht ohne Aufsicht im Freien hängt.
Jedenfall verbuche ich die Rohrflügel als vollen Erfolg, der Auftrieb gibt zum Weiterbasteln.

Übrigens mache ich mir parallel dazu schon Gedanken, den anfangs angesprochenen McMillan-Motor zur Stromerzeugung einzusetzen. Aber dazu will ich einen separaten Threat öffnen.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 08.01.2015 - 21:05 Uhr  ·  #25
Zitat
noch die Aluversteifungen hinter die Rohrprofile montiert, sodass der Luftstrom beim Abfließen weniger behindert wird

Bei der Schnellaufzahl ist das ziemlich egal aber wenn du vorner schon welche hattest dann kannst auch nun leicht beidseitig machen, am Rotorlauf wird sich nichts andern an der Steifheit bei Starkwind aber wesentlich.
Eine Eigenheit noch: Wenn du den Nabendynamo in Betrieb stark belastest dann verringert sich das Rastmoment und er läuft sogar weicher und runder als unbelastet . Probiers mal ;-)

Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 10.01.2015 - 22:42 Uhr  ·  #26
Hallo Hans,
dein Vorschlag zum Versteifen der Flügel leuchtet mir ein. Ich muss aber erst noch Material dafür besorgen.
Vielleicht finde ich auch ein passendes Türübergangsprofil, wie du es in http://www.kleinwindanlagen.de…880&page=1 beschrieben hast. Das würde sich bestimmt gut in die Rundung des Kanalrohres einfügen.

Außerdem fehlt mir noch der Stromabnehmer für die Vertikalachse ... ich melde mich wieder.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 25.01.2015 - 22:50 Uhr  ·  #27
Hallo,
inzwischen habe ich mich an den endgültigen Aufbau des
Rohrflügler-Windrads mit Nabendynamo gemacht:

Für Kanzelboden und Vorderwand habe ich Alumaterial gewählt.
Zur Entlastung des Nabendynamos setze ich eine stabile Vorderradnabe eines "Downhill-Bikes" ein, die alle ungesunden Kräfte des Repellers auffängt.
Als Vertikallager habe ich das schon erwähnte Steuerlager eines Fahrrad-Vorderrades eingesetzt, dass innerlich den Stromabnehmer (Slip-Ring von Senring Electronics) aufnimmt.
Meine Devise ist es, möglichst gebrauchte Materialien einzusetzen, die aber höchstmögliche Ausfallsicherheit garantieren sollen. Fahrradteile eignen sich dafür hervorragend.
Demnächst bastle ich weiter.
Hier ein Foto vom bisherigen Aufbau:
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 26.01.2015 - 06:39 Uhr  ·  #28
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 26.01.2015 - 11:03 Uhr  ·  #29
Ist wenn massiv gebaut ist bei unter einem Meter Durchmesser find ich nicht zwingend.
Mit nicht besonders Geschwindigkeitsotimierten Blättern nimmt der Rotor sowiso nicht zu hohe Drehzahlen an und der Winddruck sollte bei stabiler Konstruktion auszuhalten sein.
Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 26.01.2015 - 21:02 Uhr  ·  #30
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.01.2015 - 00:22 Uhr  ·  #31
Die Sturmsicherung ist noch ein wunder Punkt, weil ich noch keine endgültige Lösung dafür habe.
Gedanken habe ich mir aber schon gemacht.

Bei dem "Spielwindrad", das ich vorher jahrelang auf dem Mast hatte, war das Problem zufällig gelöst:
Die Fläche der Windfahne war gerade so groß, dass sie den Repeller bei normalem Wind in Position hielt. Bei Sturm hatte ich dann den Eindruck, dass der Repeller wohl durch den hohen Winddruck aus der Anströmrichtung gedrückt wurde und dadurch stark an Umdrehungsgeschwindigkeit verlor.

Wenn ich das jetzt wieder so einstellen könnte, wäre ich zufrieden.
Da es leichter ist die Länge des Hebels zu verändern als die Fläche der Windfahne, habe ich den Hebel veränderbar in der Länge ausgeführt. Siehe auch Beitrag 11 auf Seite 1.

Eine zusätzliche Möglichkeit besteht darin, durch Kurzschluß des Dynamos den Repeller an einer Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit zu hemmen, wobei aber der Winddruck auf den Repeller wohl noch ansteigt. Der Kurzschluss des Dynamos ließe sich durch eine elekrische Schaltung auch automatisieren.

Eine Kompination aus beiden Maßnahmen wäre vielleicht ideal: Der Kurzschluss bremst den Repeller, der Winddruck erhöht sich und steuert dann die "Anlage" aus dem Wind.

Welche anderen Anregungen für eine Sturmsicherung gibt es noch von eurer Seite?
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.01.2015 - 01:09 Uhr  ·  #32
Zitat
Eine zusätzliche Möglichkeit besteht darin, durch Kurzschluß des Dynamos den Repeller an einer Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit zu hemmen,

Nabendynamos haben de Eigenschaft bei Kurzschluß leichter zu laufen wie mit normaler Last, dies als Hinweis...
Wenn du stabil baust mit einfachen Rohrschalen und nicht über 90 cm gehst was nicht notwendig ist wirds gehen ansonsten wirds aufwendig.

Einfachste Lösung die mir einfällt. Der Repeller ist einige cm von der Mitte versetzt und die Windfahne sitzt an einem seitlichen ein Gelenk mit einem Anschlag. Eine Feder hält die Windfahne gerade und wenn der Repeller zuviel Windruck bekommt dann klappt er seitlich weg da die Federspannung die Windfahne am Gelenk abknicken lässt.
Nach ungefähr diesem Prinzip funktionieren viele Windanlagen.
Ist aber eine Tüftlerei das auf die richtige Windgeschwindigkeit gut hinzubekommen.

Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.01.2015 - 10:04 Uhr  ·  #33
Hallo Hans,

wenn ich meinen Nabendynamo (DH-3N20 von Shimano) kurz schließe, läßt es sich nur sehr schwer drehen. Dazu kann ich später immer noch Versuche machen, wenn das Windrad in Betrieb ist.

Zu der von dir beschriebenen Methode, die Windfahne bei Sturm abzuknicken, wäre eine Zeichnung sehr hilfreich, da ich mir noch keine rechte Vorstellung machen kann. Ich habe inzwischen den gesamten Abschnitt "Sturmsicherung" hier im Forum durchgelesen, aber keine nähere Erklärung dafür gefunden.
Wie ist der Fachbegriff dafür? Dann könnte ich auch im Netz danach suchen.
Vielleicht hat sonst noch jemand ein Foto von einer derartigen Lösung.

Ich komme zur Zeit nur langsam voran, weil es noch eine Menge anderer Dinge zu erledigen gibt.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.01.2015 - 13:36 Uhr  ·  #34
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.01.2015 - 17:19 Uhr  ·  #35
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 08.02.2015 - 16:04 Uhr  ·  #36
Zitat geschrieben von mimimam

Für Kanzelboden und Vorderwand habe ich Alumaterial gewählt.
Zur Entlastung des Nabendynamos setze ich eine stabile Vorderradnabe eines "Downhill-Bikes" ein, die alle ungesunden Kräfte des Repellers auffängt.
Als Vertikallager habe ich das schon erwähnte Steuerlager eines Fahrrad-Vorderrades eingesetzt, dass innerlich den Stromabnehmer (Slip-Ring von Senring Electronics) aufnimmt.
Meine Devise ist es, möglichst gebrauchte Materialien einzusetzen, die aber höchstmögliche Ausfallsicherheit garantieren sollen. Fahrradteile eignen sich dafür hervorragend.


Also ich habe einmal da ein paar Bemerkungen gemacht, was die "höchstmögliche Ausfallsicherheit" anbelangt:

Der Steuersatz stammt von einem Kettler-Rad; Der Rohrsatz kostete damals 70 DM und den Rahmen habe ich schon als 16-Jähriger kaputtgetreten. Das Alu ist Billigkram.
Unten das Eck im Führungsalurohr ist eine Kerbe ohne Ende- Alu hat Probleme mit Dauerfestigkeit und mag Kerben gar nicht.
Benau wie es die 2 Schräubchen nicht aushalten werden, mit denen der Steuzersatz am Befestigungsrohr befestigt ist.
Die DH-Nabe ist auf eine Radialbelastung ausgelegt und nicht auf Axialbelastung. Auch hier ist ein Versagen zu erwarten.
Und Die Knickstelle der Alulasche ist auch eine Stelle; Ich habe früher viel am Fahrrad mit solchen Alublechen n befestigt; beispielsweise Gepäckträger. Die sind alle irgendwann den Dauerbruchtod gestorben.

Der Arminius
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 09.02.2015 - 22:03 Uhr  ·  #37
Hallo Arminius,

danke dafür, dass du dir Gedanken über die Festigkeit meiner Konstruktion machst. Vielleicht ist der Ausdruck "höchstmöglich" doch etwas zu hoch gegriffen, zumal ich in Sachen Windradbau noch keinerlei Erfahrung habe.

Zu den einzelnen Punkten:
Das Steuerlager vom Kettler-Rad: Das Alu mag Billigkram sein, aber mir kam es auf die darin verwendeten Kugellager an. Die sind meiner Meinung nach eine gute Qualität und sie zeigen noch keinerlei Abnutzungen. Die beiden Schellen greifen auf Höhe der Kugellager an, sodass das Alurohr keine nennenswerten Kräfte auffangen muss.

Eck im Führungsalurohr: Dieses Alurohr hat eine Wandstärke von 2,5mm ... Okay, zur Verstärkung könne ich außen noch eine Halbschale drübersetzen, die den "Knickpunkt" mechanisch verstärt.

Die 2 Schräubchen: Es sind M5-Schrauben. Der Querschnitt bei M5 ist ca. 14mm², die Zugfestigkeit beträgt pro mm² etwa 5 kg. Also dürfte die Schraube erst bei 70kg abreißen. Außerdem werde ich den Mast so aufstellen, dass bei Wind aus der Hauptwindrichtung gegen das Befestigungsrohr drückt.

DH-Nabe ist auf Radialbelastung ausgelegt: Hier habe ich auch Bedenken. Ich würde gerne die beiden Kugellager (629) gegen Schrägkugellager austauschen, habe aber noch keine passenden gefunden. Die Maße sind 9 x 26 x 8. Wer kennt eine Bezugsquelle?

Die Knickstelle: Das Alu-Flachmaterial hat eine Stärke von 80 x 5 mm. Das ist doch recht stabil. Außerdem will ich die DH-Nabe noch mit einer Schraube am rechten Speichen-Lochkranz (siehe Bild in #36) in Richtung Kanzelboden unter Zug befestigen. Um auf Zug zu kommen, habe ich den Winkel auf etwa 91° gebogen, also nicht ganz rechtwinklig.

Ansonsten bin ich noch nicht wieder zum Basteln gekommen. Es liegen leider noch "wichtigere" Arbeiten an.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 10.02.2015 - 23:24 Uhr  ·  #38
Ich fürchte, Du hast noch nie so richtig was konstruiert:
Den Abstand A soltest Du beispielsweise möglichst klein halten.
Blau stellen die Biegemomente auf die Lasche dar.
Das hat aber mit Windradbau wenig zu tun. Das ist Maschbau.
DAs ist Festigkeit, die du geschenkt bekommst, ohne zusätzlich Material einzusetzen.

Hat die DH-Achse, die du als Welle benutzt, wirklich nur 9 mm?
Hinteradfahrradachsen haben doch zumindest 10 mm Feingewinde.
Finde ich auch nichts: 10X30 ist das kleinste Schrägkugellager in meinem Katalog.


Ich vergass:
M5 hält offiziell mehr aus. Das Problem ist, dass Du Baumarktmaterial eingesetzt hast und das kann man eigentlich alles getrost in die Tonne treten. Zumindest berechnen kann man da nichts. Ich bezweifle, dass das nach irgendeiner Festigkeitsklasse ist.
Ganz schlimm sind da Klebstoffe: Gerade Industriekleber in Kartuschen, die man da kaufen kann, sind so ich das sehe fast nur mit Füllmaterial aufgedickt.


Der Arminius
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 11.02.2015 - 08:43 Uhr  ·  #39
Hallo Arminius,

woher rührt deine Befürchtung, dass ich noch nie etwas so richtig konstruiert habe?
Den Abstand A habe ich mit Sorgfalt gewählt: Ich will als Generator einen Nabendynamo einsetzen. Dieser hat einen Durchmesser von 84mm (r=42), die Höhe H beträgt 50mm. Damit verbleiben nur 8mm Freiraum zwischen Generator-Außendurchmesser und Kanzelboden. Da die DH-Nabe nur einen Außendurchmesser von 72mm hat, sieht die bisherige Konstruktion so verunglückt aus.

DH-Nabe: Die Achse hat wirklich 9mm Durchmesser. Ich werde die Rillenkugellager verwenden. Im FAG-Katalog steht labidar: "Rillenkugellager sind auch für axialen Druck geeignet", ohne Angabe von irgengendwelchen Werten. Wir wollen ja auch nicht vergessen, dass ich einen Rohrflügler von maximal 1m Durchmesser betreiben will.

Festigkeitsklasse der M5-Schrauben: Aus genau diesem Grund habe ich nur 5kg/mm² angenommen. Wobei ich nicht mehr sagen kann, woher ich die Schrauben habe.
Ich gebe dir recht: Es wird oft Billigkram für teures Geld verkauft. Wie sie es nur immer wieder schaffen, dem Käufer das Gefühl zu geben, dass er günstig gekauft hat.
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