Fläche Steuerfahne

 
Che
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 30.06.2020 - 19:56 Uhr  ·  #21
Alois,
weise mir nach, dass ich mich bei der Re-Zahl verrechnet hätte, dann sehen wir weiter.
Ist allerdings mit der Viskosität 1,8E-5 also 1,8*10-5 gerechnet worden und nicht 1,5.... .
Wurde irgendwann in den vergangenen Jahrzehnten der Luft neu zugeordnet.

Allerdings liegen wir garnicht weit auseinander.
Bei 11 m/s habe ich lt. Simulation einen Rotorschub von 149N. An der Windfahne durch das Hebelverhältnis 100/600 noch 17,75N entspricht 1775g.
Ausgerechnete Windfahnengröße für Ca=1 ist 0,47m², also 47dm². Flächenbelastung 37,76 g/dm².
Ca=1 bei Platte aber unrealistisch. Eher 0,6. Da wären wir sogar nur bei zulässig 22,7g/dm².
Ist, weil ich den Auftriebsverlust wegen geringer Streckung mit eingerechnet habe. (Abb. 9)

Konsequenz aus 22,7g/dm²: Die Windfahne müsste weiter vergrößert werden.
FamZim
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 01.07.2020 - 13:54 Uhr  ·  #22
Hallo

Ich denke es wird alles zu kompliziert gemacht, und für jeden Krahm 3 Bücher lesen mag ich auch nicht, wie die meisten Bastler die es dann nicht verstehen sondern nur abgeschreckt werden.
Also bei 10 mtr Wind für profilierte Windfahnen 30 g/dm², und mit ebener Platte nur 20 g/dm².
Ich nehme ferner an bei ~ 10° Anstellwinkel, entweder der ganze Arm oder nur die Fläche hinten am Arm.
Also ohne Doktortittel zu rechnen.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 01.07.2020 - 16:19 Uhr  ·  #23
Zitat
für profilierte Windfahnen
Ja was denn für Profil? Knick, gewöbte Platte, also kreisrund angerollt, mit 5% Wölbung oder mit 10% Wölbung. Riesen Unterschied. Schau Dir doch das vergilbte Bild an!

Bezüglich ebener Platte sind wir mit 20 bzw. 22,7g/dm² ja wieder nicht weit auseinander. Das bei Streckung, also Schlankheitsgrad von ca. 2. Also doppelt so hoch wie breit.
Bei Quadratischer oder runder Platte gehts weiter runter mit der möglichen Flächenbelastung.

Faustformeln sind manchmal so grob eben wie die Faust.
Che
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Furl-System ala Crome, Berechnung

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Gepostet: 03.07.2020 - 12:34 Uhr  ·  #24
Probieren wir mal.
Das war Dein Text:
Zitat
Hab da auch mal ein Berechnungstool gefunden, finde,es aber grad nicht wieder. Eigentlich sollte es hier aber auch irgendwo im Forum zu finden sein...war aber nur ein recht einfacher Ansatz der aber gut funktioniert hat...

Mein Senf war dazu:
Zitat
Könntest Du das aus dem Anhang meinen? Vom Design wahrscheinlich von Daniel Rayes. Aber speziell für die Version ala Crome, mit Triebgewicht über Seilzug und mit dreieckiger Windfahne.


Gewiss von dem Autor, da in den Dateieigenschafen Dani.

Hochladen hat gefunzt. Dank und Gruß, Che
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 03.07.2020 - 23:31 Uhr  ·  #25
ich schrieb anscheinend " gefunden" meinte aber " geschrieben". das Tool ist von mir, frag aber nich was ich da vor Jahren gerechnet habe, funktioniert hats jedenfalls so einigermaßen, wenns auch deutlich simpler ist als dein Ansatz.

vg
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 08.07.2020 - 15:48 Uhr  ·  #26
Da meine Windfahne -ebene Blechplatte- immer zu weit ausgeweht wurde, also eher 20° Anstellwinkel anstatt 10°,
habe ich sie mir rollen lassen zum Profil der gewölbten Platte. Außerdem habe ich den Fahnenarm mittels gestaffelter Aufteilung der Zusatzgewichte (4x Flachmaterial Stahl 40x300x6) verlängert auf Länge bis Schwerpunkt ca. 1m, ähnlich Piggott D 1800.

 


Ergebnis verblüffend. An der zu großen Auswehung änderte sich nicht viel.
Woran mag es liegen?
Hinter dem Rotor ist der Wind auf ca. 1/3 der ursprünglichen Stärke reduziert worden.
Außerdem, wenn man sich die Strahlaufweitung hinter dem Rotor anssieht, wundert es mich inzwischen nicht.


 
Quelle: Gasch | Twele, Windkraftanlagen, 7. Auflage

Meine Windfahne ist nicht mittig.

 


Träger ist sie geworden, da schwerer und mit längerem Arm. Aber noch akzeptabel.
Ab Gondelschub 80N fängt das Furl-System an zu arbeiten (nachgemessen). Das mag schon ausreichen für ne einfache Lademaschine.
Für eine mit MPPT/Übertragungskennlinie bzw. Netzeinspeisung dürfte die Windfahne sich aber erst ab 150N heben.

Und schon denkt man nach über Feder-Rückstellung, evtl. sogar mittels Gasfeder.
Auch wird einem klar, warum Heli-Abregelungen von anderen verwendet werden.
Auch passiv-Stall, also Deckelung der Drehzahl (Spannung) hat plötzlich seinen Reiz, wenn der Generator es aus hält.

Noch vor 1/2 Jahr war ich der Meinung, dass gewichtsbasierte Furl-Systeme ala Piggott das beste Mittel der Wahl wären.
Für einfache Lademaschinen mag das auch stimmen. Bei Verwendung von Übertragungskennlinien/MPPT aber nicht.
Menelaos
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 09.07.2020 - 08:15 Uhr  ·  #27
Man muss es sich ausklabüstern, für dein Modell hastvdu ja nun eine Messung gemacht. Letztlich kann man auch noch was am Winkel der Aufhängung ändern, vielleicht spielst du ja auch damit noch etwas herum, am einfachsten und berechenbahrsten nach deinen Messwerten ist wohl aber die Verringerung des Offsets vom Generstor- kannst du da noch was modifizieren?

Zudem: wenn die Anlage unter Last gefahren wird ändert sich ja auch nochmal einiges an der Strömung hinter dem Rotor. Es laufen viele Piggott- Anlagen auch mit dem Midnite kennliniengeführt richtig gut - Versuch macht kluch. Die alten Aerocraftanlagen liefen mit Türschließer als Federmechanismus - war auch nicht ganz unproblematisch da teilweise recht stark temperaturabhängig und im harten Winter auch ab und an eingefroren.
FamZim
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 09.07.2020 - 12:25 Uhr  ·  #28
Hallo Che

Auch bei einer gewölbten Platte gehört der stärker gewölbte Teil nach vorne zum Wind und der gerade Teil nach hinten.
Wie steht den der Arm zum Repeller ? ist der schon 10° zur Seite.
Wenn nicht mach die Fahne hinten mal mit 10° Knick um Gegendruck zu erzeugen gegen das versetzte Windrad.

Gruß Aloys.
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 09.07.2020 - 19:57 Uhr  ·  #29
Ja wenn es denn einen stärker gewölbten Teil gibt. Bei mir nicht. Gewölbte Platte heißt eigentlich das, was in diesem Bild schematisch angedeutet ist. Forum/cf3/modules/cback_mediam…_37810.jpg
"Wie steht den der Arm zum Repeller ? ist der schon 10° zur Seite?" Aber klar doch.

@ Max:
Winkel Fahnenachse schon bei 20°. Da ist nichts mehr zu machen. Schon jetzt drücken Teile der Fahnenkraft vom Wind diese hoch, steht sie doch bei 90° Ausregelung 20° schräg zur Senkrechten. Das fehlt beim Rückdrehmoment.
Offset Verringern, derzeit 100, bei Abstand Azimuthachse-Rotor von 269 auch absurd.
Schon jetzt verringert sich die Auslösekraft (Gondelschub) von etwa 80 N auf ca. 67 bei Windrichtungs-Wechsel um 10°. Bei 20° nur noch 54N. Zur anderen Seite entsprechend Erhöhung.
Denke, dass Abstand/Offset 1/1 günstig wären. Bis 2/1 aus meiner Sicht auch noch gut.

Kräfte bisher nur statisch bestimmt, mit Fluggepäck-Waage. Müsste mal auf einen Messwagen. Hat einer Interesse! Östlich von Leipzig.

Zitat
Es laufen viele Piggott- Anlagen auch mit dem Midnite kennliniengeführt richtig gut
Nun ja, was ist richtig gut? Dass sie sturmsicher sind, kann ich mir vor stellen.
Wenn Piggott z.B. für ne 1,8m-Anlage nur 350W an gibt, als Lademaschine, kann man sich vor stellen,
dass das Rückdreh-Moment nicht aus reicht, wenn der Midnite dazu kommt. Wird Leistung verschenkt.
Oder was habt Ihr für autentische Messwerte?

Beim nächsten Mal würde ich sowas machen:

 

Gondel für ein 2,7m-Windrad, Offset 63mm. Mit Schleifringsatz. Fällt der weg, dann auch kein Klemmkasten an der Stelle. Kabel dann direkt durch Kabelverschraubung im Deckel über Lagerpatrone. Hohlachse!

Generator um 84° ausgelenkt (Wind kommt von Unten):

 


Die GZ 19-100 ist eine Gas-Zugfeder (gibt es auch) von ACE. Nicht ganz billig, bei Ebay aber manchmal Sonderangebote.
Vorteil: Da Zugstange in Ruhelage im Zylinder, kann nichts fest frieren. Auch selbst justierbar durch Gas Ablassen, nachfüllbar auch.
Allerdings Kraft-Progression bei vollem Auszug nur 21 bis 28%. Wenn das nicht aus reicht, bleibt ne Spiralfeder als Alternative.
Dann die 0T43080 von Febrotec.
Hier zum Vergleich mit Gasfeder dargestellt. Man brauchte dann aber Endanschläge,und für die Spiralfeder noch bischen was zum Einhängen.

 


Grüße, Che
FamZim
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 10.07.2020 - 12:20 Uhr  ·  #30
Hallo

Ich mache mal eine Fernanalyse nach den beiden Bildern mit Repeller und Steuerfahne.
Das Profil ist nicht gleichmässig gewölbt, sondern hat eine grade Fläche von etwa 1/3 der Flächentiefe.
Diese Seite gehört auf jeden Fall nach Hinten, das ist der Fehler.
Versuche mit einem 2,5 mtr Segler zeigte, (Tragfläche mit der Hinterseite nach vorne aufgeschnallt), das es nur noch den halben Auftrieb gab mit sehr grossem Höhenverlust, bei dann grösserer Geschwindigkeit.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 10.07.2020 - 12:43 Uhr  ·  #31
Da Du es selber nicht merkst: Du gehst mir gelegentlich ziemlich dümmlich auf den Sack! Schau genau hin:

 

Was zählt ist die Kontur der gebogenen mittigen Unterstützung. Derzeit aus Holz, schwarz lasiert.
Das ist mehrheitlich das Profil.
Was nicht zählt ist die Verzerrung an den Enden durch Weitwinkel.

Zitat
Versuche mit einem 2,5 mtr Segler zeigte, (Tragfläche mit der Hinterseite nach vorne aufgeschnallt), das es nur noch den halben Auftrieb gab mit sehr grossem Höhenverlust, bei dann grösserer Geschwindigkeit.

Die Auswirkungen, ein Leistungsprofil invers zu betreiben, ist mit der gewölbten Platte nicht vergleichbar. Selbst wenn da an den Enden was beim Biegen nur unzureichend erfasst sein könnte.

Überlege bitte in Zukunft, wem Du solchen hausbackenen Kram anbieten kannst. Ich bin kein Anfänger!
Juna Frey
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Gewicht bei Flächenwahl

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Gepostet: 14.09.2020 - 16:16 Uhr  ·  #32
Hallo,
Die Wahl der Steuerfahnengröße und des Mittelträgers hängt stark vom Gewicht der Rotoren ab.
Das ganze sollte eher mehr Gewicht Richtung Fahne haben, als auf die Rotoren.
Bedenke, dass ein starker Wind viel Kraft auf die Rotoren legt. Dann muss die Fahne als Gegengewicht herhalten können.
Menelaos
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 15.09.2020 - 01:01 Uhr  ·  #33
Unfug!
Carl
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 15.09.2020 - 11:11 Uhr  ·  #34
Klar ist das Unfug! Rotorseite und Fahne müssen sehr genau austariert sein, im Gleichgewicht relativ zum Azimuthlager!

Der Grund dafür:

Es ist kaum möglich einen Mast so zu fixieren dass er keinem Millimeter aus der Senkrechten nachgibt. Das tut er meist schon bei normal auftretendem Winddruck. Es ist also relativ unmöglich ihn immer höchst genau gerade zu halten, er wird auch bei ursprünglich genau lotrechter Aufstellung noch seinen Stellwinkel verändern.

Es sei denn, man nimmt eine Litfasssäule als Mast!

Die geringste Abweichung von der Lotrechten bewirkt sofort das ein (auch nur leicht) überhängiges Gwicht - egal ob auf der Rotorseite oder auf der Fahnenseite bewirken, dass eben dieses Mehrgewicht den Rotor oder die Fahne - je nach dem - mit entsprechenden Hebelkraft in Richtung des durch Schräglage des Mastes entstandenen Schwerpunktes zieht.

In Folge beobachtet der dann meist fassungslose und an schlimmste Windverhältnisse denkende Windmüller dass seine Windkraftanlage nicht sauber zur Windrichtung ausgerichtet steht sondern äusserst un-anständig hin und her schwänzelt als ob sie nicht so recht wüßte woher der Wind weht!

Ist Fahne und Rotor genau im Gleichgewicht so spielt eine leichte Schräglage des Mastes keine Rolle mehr denn dann zieht kein aus dem Wind lenkendes Gewicht an einer der betreffenden Anlagenseiten

Gruß, Carl
Che
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 16.09.2020 - 09:51 Uhr  ·  #35
Zitat
Rotorseite und Fahne müssen sehr genau austariert sein, im Gleichgewicht relativ zum Azimuthlager!
Deine immer wieder geäußerte Meinung. Aber auch das ist Unfug.
Man muss sich vornehmlich um das Funktionieren des Furling-Systems kümmern. Dazu die Masse der Windfahne ab stimmen.
Alles andere ist nachgelagert.

Bezüglich Vorzugsrichtung der Windfahne sonst: Es gibt Wasserwaagen! Damit sollte es gelingen, den Mast leidlich senkrecht zu stellen.
Wenn dann die Windfahne dann doch bis 2....3 m/s etwas "hängt". Ist Wurscht. Nicht um den Kleinkram kümmern!
Auf den Wind darüber kommt es an. Der stellt sie dann schon nach seiner Richtung. Zumal sich der Mast dann genau in die richtige Richtung biegt, um das zu unterstützen. Bei mir zumindest, wo die Windfahne leicht Übergewicht hat.
Carl
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 16.09.2020 - 10:59 Uhr  ·  #36
Natürlich gibt es auch bei der Windkraft Artenvielfalt, Deinen Vorschlag würde ich jedenfalls nicht anwenden!

gerne kann man wenn man sich einer Hauptwindrichtung sicher ist den Mast etwas dazu etwas schräg in Lee stehen haben und durch den Gewichtsüberhang der Fahne dafür sorgen dass diese den Rotor bombenfest und ruhig stehend in eben dieser Windrichtung hält - das eben nur in dieser Richtung und bläst es mal von woanders gilt bei Deiner Methode es wackelt der

Lämmerschwanz

und/oder

ständige Rückführung in "Deine" Hauptwindrichtung anstelle ruhiger Ausrichtung in die Echt gerade - vorherrschende Windrichtung.

was letztlich auf's Gleiche rauskommt und :

das Furling System ändert nichts daran, genauso wie man sich beim Furling System auch um Kleinigkeiten kümmern kann geht das auch bei der Gewichtstarierung.

Der Vorschlag von Che ist ziehmlich ungewöhnlich !
Carl
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 16.09.2020 - 11:30 Uhr  ·  #37
Und sowieso - wenn ich eine bei weitem häufigere Windrichtung habe dann stelle ich mir gleich ein dafür geeignetes Klein - Windrad auf.

Ganz ohne Fahne, Furling, mechanische Sturmsicherung und Azimuthlager.
Che
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Gewölbtes Windfahnenprofil hat Tücken

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Gepostet: 17.09.2020 - 17:13 Uhr  ·  #38
Na dann mal los! Und wie erledigst Du die Überlastvermeidung bei Sturm?

Gewölbtes Windfahnenprofil hat übrigens Tücken. Hat sich bei Messfahrten gezeigt, dass aus dem angedachten Anstellwinkel von 10° einer gegen Null wurde. Damit wurde aus einer Generatorstellung ca. 90° zur Windrichtung eine mit 10° weniger.

Als das Furl-system dann wirksam wurde, mussten erst mal die die -10° überwunden werden, bis dann langsam ein Abregeln erfolgte.

Kann sein, dass im laminaren Wind tatsächlich meine Windfahne aus ebenem Blech genügt.

Übrigens Carl, habe ca. 1 kG Übergewicht bei der Windfahne, und den Mast mal 1° geneigt aufgestellt. Bei 1° sieht man bereits, dass er schief steht.
Ergebnis: Wenn ich die Windfahne 90° aus der Normallage drehe, ist die Gegenkraft an der Fingerkuppe nur wenige Gramm!
Azimuth kugelgelagert.

Und wir hatten vor der Messfahrt plötzlich Seitenwind, vielleicht 3 m/s, im Stand noch.. Obwohl der Mast wohl mehr als 1° Neigung nach hinten hatte, die Windfahne hat anstandslos das getan, was sie soll. Was auch sonst?
Carl
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 17.09.2020 - 20:16 Uhr  ·  #39
Frag Wolfgang Schwarz, Konstrukteur der Black warum er mit einer relativ kurzen und kleinen Windfahnen auskommt und warum seine Windräder so genau im Gleichgewicht austariert sind.

deine Frage was ich bei starkem Winddruck mache - nichts, warum, sollte ich?

Wenn ich das Glück habe am Standort eine gleichbleibende Windrichtung zu haben dann nutze ich das mit einen Kettenrotor der in diese Windrichtung aufgespannt wird.

Was ein Kettenrotor ist steht im Threads dazu.

Hauptmerkmal ist jedenfalls das viele kleine Rotoren in Reihe das Drehmoment eines größeren Windrades bei weit höheren Drehzahlen haben.

Der Clou ist das so kleine Rotoren anders als grosse nicht gleich in Stücke gehn bei Sturm. Alles andere wird elektrisch geregelt.
Che
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Re: Fläche Steuerfahne

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Gepostet: 17.09.2020 - 21:28 Uhr  ·  #40
Immer dieser Spielkram. Und wenn sie doch in Stücke gehen, wirst Du es uns nicht mitteilen.
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