Fläche Steuerfahne

Abwertende Kritik ist man von Dir gewohnt, nicht mein Problem...

Zu Deiner Fahne mit Furling und 1 kg Übergewicht relativ zur Rotorseite:

Auch die Größe der Fahne (Fläche) und die Länge ihres Hebelarms bestimmt, wann bzw. bei welcher Windgeschwindigkeit der Winddruck stärker ist als die aus-lenkende Kraft des 1 kg Mehrgewichtes an Deinem Modell.

Zu dem spielt es eine Rolle an welcher Stelle der Fahne dieses Mehr - Gewicht zieht! Nahe am Azimuthlager hat es einen weniger spürbaren Effekt als weiter außen. (Hebelkraft)

Merke: Die Position einer Schwungmasse im Radius eines Drehkreises bestimmt ihr Verhalten!

Das gilt nicht nur für eine Primaballerina sondern auch für einen schräg stehenden Mast mit rotierender Windfahne.

Für gerade stehende Masten übrigens auch, von zu schweren Windfahnen halte ich garnichts!

Wenn der Rotor schwerer ist muss dann eben mehr Masse auf Fahnenseite nah am Azimuth-Lager untergebracht werden und nicht am äußeren Hebelarm derselben.

Um Gewicht am äußeren Hebelarm der Fahne zu vermeiden nehme ich Carbon-Laminat für die Fahnenplatte. So kann man mehr Fahnenfläche und Hebellänge installieren ohne Schwerlastigkeiten der Fahnenseite mit unerwünschten Wirkungen durch Lageenergie, Gravitationskraft und Kreiselkraft fürchten zu müssen.

Das kleine Rotoren weniger anfällig für Schäden, z.B. durch Fliehkraft oder Winddruck sind ist physikalisch erklärbar, jedenfalls für mich. Ich habe z.B. noch nie von einem Black Rotor gehört, den ein Sturm zerlegt hätte.

Je größer der Rotordurchmesser desto kritischer wird das.

Man muss keinen Black Rotor kopieren um den Größenvorteil zu nutzen, statt massiver Bauweise wie bei Black (die da ja voll ok ist) geht es je nach Vorgabe auch vorteilhaft in Leichtbau - wenn dieser fachgerecht.

Wenn bei mir was in Stücke geht habe ich kein Problem damit weil ich dann meistens so auch Fehler ausfindig machen kann.

Das erklärt einiges zu Deinem Aspekt. Größere Anlagen wie Deine reagieren wegen der größeren Masseträgheit auch nicht so nervös wie kleine!

Dennoch kann ich es empfehlen, es mit Carbonfaser Laminat für die Fahnenfläche zu versuchen, falls Du zu gerader Fläche wechseln willst. Hattest Du ja angedeutet. Einmal wegen der dann größeren einsetzbaren Fläche u/oder längerem Hebelarm bei verlängerter Fläche, dann auch weil die 2 m Roving von der Rolle und das Harz nicht die Welt kosten.

Du hast einen gewissen Abstand des Rotors zum Azimuthlager vorne, das ist Hebelkraft die u.U. auch ein wenig auslenken kann.

Das mit etwas mehr Fahne hinten zu kompensieren kann kein Fehler sein. Mit Carbon kein Problem, zudem hat eine Fahne den aus der Luftfahrt bekannten Effekt die Wirbelschleppe so abzulösen dass der Winddruck der auf den Mast übertragen wird kleiner ausfällt.

Splitterplate nennen die Amis das Teil.

Hallo Wolfram,

im Beitrag #14 hatte ich mich gleich eingangs zum Austarieren zwischen Gondel und Windfahne geäußert.

Dort sind auch Anhaltspunkte zu Größen der Windfahne entnehmbar, auch in %.
Mit Deiner dreieckigen Windfahne 0,4 x 0,9m kommst Du auf lediglich 1,7%, was wesentlich zu klein sein dürfte!

Einzelheiten:
Rotor-D 3,6m: Fläche 10,2 m²
Windfahne Dreieck 0,4 * 0,9 /2 : 0,18 m² (Bei Piggott ist da eine Fläche von 1,19 m² !)

Was nicht in #14 aufgeführt ist: Länge Fahnenarm 1,5m (bis Anfang Windfahhne!) geht nach Piggott wohl i.O..

Eher vielleicht zur Seite, um Anstellwinkel zu bilden?
Da Du aber ohne Furl auskommen willst entfällt das, auch ein sog. Offset (Generatorachse zur Schwenkachse versetzt).

Daher kann es sein, dass die Windfahne auch kleiner sein kann. Reicht es nicht kannst Du nachträglich den Fahnenarm verlängern.

Aufpassen! 3,6m D ist keine Kleinigkeit!

"Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, das Gewicht der Rotorblätter auch auf der Fahnenseite hinzubekommen"

wieso? Je länger der Hebelarm mit Fahne hinter dem Azimutlager desto mehr Hebeldruck übt auch die Fahne zum Nachführen des Rotors in den Wind aus.

Damit kannst Du spielen, brauchst mit langem Hebelarm weniger Fläche für genügend starken Hebeldruck zum Steuern, kannst falls das Gewicht des Rotors vorne schwerer ist als die Fahne diese ohne nachteilige Nebenwirkungen großflächiger gestalten oder z.B. falls Du mit langem Hebelarm zuviel Gewicht hinten drauf bekommst auch mit Kohlefaser ohne hohe Kosten eine leichtgewichtige Fahne zimmern. Jedenfalls ist ein langer Hebelarm vorteilhaft auch für ruhigen Stand im Wind ohne Lämmerschwanzgewackel.

Hauptsache vorne der Rotor und hinten die Fahne ist relativ zum Drehpunkt des Azimutlagers ordentlich austariert, (im Gleichgewicht)

Du kannst an der Fahne auch mit Zusatzgewichten auswuchten.

Als ob ich im Beitrag #14 nicht geschrieben hätte:
"Massengleichheit bezüglich Mittelpunkt Schwenklager an zu streben, ist ein Luxus, um den man sich evtl. kümmern kann, wenn alles andere erledigt ist. Bei einem Furl-System ala Piggott wird man vermutluch darauf verzichten müssen. Geht doch die Masse der Windfahne samt Arm in die Funktion ein.
Wäre auch verzichtbar, denn zum Mast Ausrichten gibt es Wasserwaagen. Und wenn aus einem Lüftchen ein Windchen geworden ist, wird auch ein "untariertes" Fahnensystem ordnungsgemäß funktionieren."

Du kannst entscheiden Wolfram, wem Du glaubst.

Zunächst aber mal:
1. Ein KG-Rohr mit 400 mm D und 10mm Wandstärke wiegt bei 2m Länge und Dichte 1 nur ca. 25 kG.

2. Solche Servomotoren haben Nenn-Drehzahlen zwischen 3000 und 7000 u/min.
Als Generatoren brauchen sie wesentlich mehr Drehzahl, um auf die Nennleistung als Motor zu kommen.
Bei einem Gleichstrommotor mit Kohlebürsten war es um den Faktor 1,75 mehr.

Brauchtest also eine deutliche Aufwärtsübersetzung, denn ein 3,5m Windrad hat bei TSR 5 und 11 m/s lediglich um 300 u/min,
(dann aber aerodynamisch schon über 3 kW!).

3. Als Achsdurchmesser gilt lt. Faustformel 0,01 * D. Das wäre bei 3,6 m D 36mm. Hat der Servomotor das?
Nimm mal besser einen Achstummel für den Anhängerbau! Am besten gleich mit Bremse, denn Bezüglich Kurzschluss als Sturmsicherung ist so ein kleiner Servomotor ein Witz.
Ist ein Riementrieb in Verwendung so muss sicher gestellt werden, dass der Riemen bei Kurzschluss nicht abrutscht.
(Ist eh eine harte Nummer, ein 3,6m Windrad durch Kurzschluss sturmsicher zu machen.)

4. Mast "Wenn der unten liegt, brauche ich schon min.. 3 Leute die die ersten Meter der Seilwinde helfen, da sie durch den flachen Winkel erstmal nix hoch schafft..."
Daher das Verfahren mit Jütbaum, s. Bild in Forum/cf3/topic.php?p=76209#real76209
Aber auch Forum/cf3/topic.php?p=76216#real76216

Wenn man kein Windrad wie die großen Megaanlagen hat die über Sensoren elektromechanisch treu in den Wind gedreht werden dann ist die Bedeutung des Gleichgewichts zwischen Rotor und Fahnenseite nicht zweitrangig.

Ich habe oft genug erklärt warum, ich bin es satt mich dauernd zu wiederholen!

So denn für Mega-hz:
Kein Mast der bestens genau im Lot senkrecht aufgestellt und noch so steif verspannt steht wird unter dem Winddruck immer millimetergenau in dieser Stellung bleiben. Es genügen winzige Grad Abweichungen um die schwerere Seite, ob nun Fahne oder Rotor der Gravität gehorchend dorthin zu ziehen wo dafür der tiefste Punkt liegt.

Und das ist meistens nichT genau die Richtung aus der der Wind kommt.

Schon klar dass sich das Windrad auch dann oft noch weiterdreht ohne das es optisch auffällt - bis auf im krassesten Fall häufiges Ausschwenken so als ob der Wind ständig die Richtung wechselt.

Wer keinen Wert auf maximal mögliche Leistung legt und "die paar Watt" zugunsten der Bequemlichkeiten beim Bau verschenken kann - Gratulation, ist ja nicht mein Windrad.

Die Form ist nicht ganz trivial. Ich würde hier 1 m² so anordnen:

Ist bezüglich Randwirbel aerodynamisch besser als einfach senkrecht und sieht auch besser aus.

Zur Haltbarkeit:
KG-Rohre sind zur Verlegung auf dem Kanalgrund. Daher wird auf UV-Beständigkeit nicht geachtet worden sein.
Manch einer klebt sie daher ab mit selbstklebender Folie aus der Werbebranche.
Falls Farbe hält, so geht auch das.

Was zudem sein kann, dass sie an der Einspannung versagen. Habe dazu, damals Windfried, Untersuchungen angestellt:
Forum/cf3/topic.php?t=3509
Also Überdrehzahlen vermeiden und rechtzeitig abregeln!

Zu Deinem Motor und Getriebe:
Wenn normaler Gleichstrommotor bedeutet 1,5 kW bei 600V 2,5A. Viel mehr werden die Wicklungen möglicherweise auf Dauer nicht aus halten.
Nun kommt es darauf an, was mit der Windenergie passieren soll.

A: Akkuladung 48V
Da kommst Du mit 2,5A regulär bis 120W .

B: Netzeinspeisung mit WR SUN-2000-G2-WAL 45 bis 90V
Mal davon abgesehen, dass das einer für Drehstromgeneratoren ist, wären es dann an Leistung lediglich das Doppelte.

Getriebe hat Übersetzung etwa 1 zu 3.
Für 240W würde es vielleicht sogar reichen Aber was soll mit der überschüssigen Leistung geschehen?

Es ist tückich, Hochvoltmotoren als Generator für niedere Spannungen verwenden zu wollen.

Mit 320V ist natürlich mehr Leistung raus zu holen...

Bezüglich Stillsetzung:
Wollte noch erwähnen, dass bei 11 m/s ca. 110 Nm Drehmoment erzeugt wird, bei TSR 5.