Darrieusrotor mit durchströmten aeroelastischen Flügelprofil

Hallo Bernd,

das sieht ja bei dir schon alles sehr gut aus. Die Werte sind auch plausibel.
Ich habe meine Messwerte von damals noch mal überprüft. Ich hatte nur die elektrische Leistung am Motor gemessen und nicht die Wicklungsverluste, die beim durchströmten Profil durch das hohe Drehmoment erheblich sind, berücksichtigt. Die Wicklungsverluste dürften 30% der Leistung ausgemacht haben.
Wenn ich also die 30% zu meinen damaligen gemessenen 0,14 W zuschlage, komme ich etwa auf dein Ergebnis.
Meine Drehzahlen waren geringfügig höher, aber ich hatte nur ein gerades Profil (3 mm Sperrholzbrett).

Du bist ja nun eigentlich messbereit und könntest schon anfangen. So schnell wie du bin ich nicht, ich werde am Wochenende erst mal wieder meinen Messplatz aufbauen.
Du musst nicht auf mich warten.

Über die optimale Windanströmung kannst du dir ja für die genaue Leistungsmessung am optimierten Prototyp Gedanken machen.

Gruß Uli

Hallo Windikus! Das mit den trapezfoermigen Spantabschluessen ist schon sehr fortschrittlich! Bei meinen anfaenglich steifen Modellen hatte ich das aehnlich, also die Spantform aus der Draufsicht wie ein symmetrisches aerodynamisches Profil gestaltet. Hinweis: Die Spanten koennen nicht nur fuer die Fluegelrandverluste, sondern auch als Konstruktionshilfe fuer Versteifung und Verbindung der Fluegelteile wertvoll sein. Bei groesseren Fluegeln als denen hier im Versuch braucht man eine grossflaechigere Verbindung fuer die Befestigung am Tragarm des Fluegels, was ein besonders stabiler Spant in Fluegelmitte sehr gut verwirklicht. Eine kleine punktmaessige Verbindung wuerde da bald ermueden. Jedenfalls war diese Verbindungsmethode mit Hilfe eines Spantes bei meinen Versuchen ueber mehr als ein Jahrzehnt bis heute stabil, keine Probleme, kein Schrott und leichte Montage! Weiter sind die Spanten auch fuer die Formgebung des hinteren Fluegelteils hilfreich,Carl

Hallo Windikus! Ein Denkfehler ist das sicherlich nicht, im Gegenteil. Aber mein Motiv, den Fluegelspant nach hinten zu verjuengt auslaufen zu lassen, ruehrte von der Ueberlegung her, dass so der Reibungswiderstand aus der Fahrtrichtung (die Fluegel drehen sich ja schneller als der Wind und teilweise sogar in die Windrichtung, also noch schneller) minimiert wird. Ob der nach hinten verbreiterte Spant mehr Einleitflaeche in die konkave Vorfluegelhaelfte bietet duerfte eigentlich keine Frage sein, mit Sicherheit doch, ja, jedenfalls erscheint es sehr logisch! Vielleicht probierst Du das ja bald einmal aus, damit wir Sicherheit haben. Ob es dann relativ zum hoheren Reibungswert im Umlauf dann unter dem Strich noch etwas bringt, kann ich wirklich nicht sagen, ich habe es in einer etwas anderen Variante noch garnicht ausprobiert! Bedenke, was ich Euch schon einmal gesagt habe, bei einer Aufhaengung an nur einem Tragarm in der Mitte des Fluegels bewirken in der Praxis oft turbulente Windveraenderungen, wie sie in Bodennaehe gang und gaebe sind, einen starken Stress auf die Verankerung zum Tragarm, die Fluegelspitzen bzw. die davon ausgehenden Fluegelteile nach oben und unten wirken dann beim H-Rotor wie Hebelarme auf die mittige liegende Verankerung. Eine Moeglichkeit, dieses Problem zu loesen bestuende vielleicht darin, den Fluegel mit zwei oder mehreren Tragarmen an der Drehachse zu befestigen. Also von der oberen und unteren Fluegelspitze ausgehend und moeglicherweise auch zusaetzlich noch von weiteren Punkten ueber die ganze Fluegellaenge gesehen zur Drehachse hinfuehrend. Das ist wohl auch deshalb eine Ueberlegung wert, weil die Lastwechsel, denen ein H- Rotor im Umlauf in der Praxis draussen ausgesetzt ist, sehr hohe Materialbeanspruchung verursachen, Schwingungen im Fluegel, Lasten durch Zug und Druck, Torsionen und ganz allgemein Materialspannungen koennten mit einer Vielzahl von Tragarmen (moeglicherweise mit aerodynamischem Profil) und dies insbesonders bei laengeren Fluegeln besser aufgefangen werden. Das liesse sich durchaus mit Deiner Idee des breiteren Spantes verbinden, indem dieser Spant zudem uebergangslos in den aerodynamischen, wie ein Fluegel gestalteten Tragarm einfliesst. Du hast also eine sehr gute Idee mit Deiner Gestaltung der Endkappen und wie Du es letztlich umsetzt, ist ganz gleichgueltig, es bleibt Dir ueberlassen. Soviel ich mitbekommen habe, arbeitest Du viel mit Holz, ein super Werkstoff, sehr oekologisch, und er laesst sich bei guten handwerklichen Faehigkeiten und etwas Begabung sehr gut bearbeiten.! Das Argument mancher Verfechter der Technik der WKA mit horizontal liegender Rotordrehachse war es in der Vergangenheit oft, dass eben die gerade beschriebenen Lastwechsel schon so manchem H-Rotorprojekt den ganz und Garaus bereitet haben. Siehe z.B. "Eole" in Cap Chat, Canada (4 Megawatt- Darrieus-Anlage). Steht seit Jahren wegen solchen und aehnlichen Problemen, ist z.Z. nur noch als stillstehende Sehenswuerdigkeit zu bewundern! Zwar existieren die Lastwechsel bei allen konventionalen Horizontallaeufern auch, dort nur eben anders, eben vorrangig durch Schwerkraftverhaeltnisse verursacht, aber Horizontallauefer haben inzwischen einen bedeutenden Entwicklungsvorsprung, man hat diese Probleme dort heute schon mehr oder weniger im Griff. Zumindest glaubt man das, bei den groessten Anlagen fehlen immerhin noch die Langzeiterprobungen. Man hat ziemlich schnell sehr gross gebaut, ohne solche Teststudien ueber laengere Zeitraeume vorher wirklich abzuschliessen zu koennen! Der Uebergang von 2 zu 4 und inzwischen 6 Megawatt Leistung bei solchen Anlagen sind unglaubliche Riesenschritte, an die man vor noch 10 bis 15 Jahren nicht zu glauben gewagt haette. Die Entwicklung von H-Rotoren wurde jedenfalls nach politischen wie industriellen Entscheidungen vor etwa 20 Jahren nicht weiter gefoerdert, man hatte wohl nicht das Geld, alles gleichzeitig zu machen und dementsprechend gibt es heute nur das wenige, was wir jetzt gerade machen und was mehr oder weniger private Tueftler, zu denen ich ja auch gehoere, herausgefunden haben. Es besteht also dringender Nachholbedarf, und wir koennen heilfroh sein, dass - wie auch in diesem Forum zu erkennen, so faehige und begeisterte Mitstreiter am Werk sind. Ein wahrer Glueckstreffer ist das! Gruss, Carl

Ein paar Infos vom "durchströmten Prüfplatz".

Ich habe soeben mal mit der Eintauchtiefe des Leitblechs in den Vorflügel experimentiert.
Ich habe mit Abständen von "taucht gar nicht ein sondern schliesst bündig mit dem Ausgang des Vorflügels ab" bis hin zu
ca. zu 5/6 Eintauchtiefe experimentiert.
Es wurde dabei immer dasselbe Leitblech von 13,2 cm Tiefe verwandt.

Erstaunlicherweise änderte sich an den Werten nicht so viel.
Die max. Drehzahl im Leerlauf schwankte über alle Varianten nur um ca. 5% und war bei max Eintauchtiefe des Vorflügels am geringsten.
Das gleiche gilt für das Drehmoment bei Bremsbelastung auf 70U/min.
Auch hier sank das Drehmoment "nur" um ca. 10% und war wiederum am geringsten bei max. Eintauchtiefe in den Vorflügel.

Warum sagte ich "nur" ?
Ich schrieb weiter oben das sich die Werte nicht soo stark veränderten, weil ich der Meinung bin das man ja bedenken muss,
das sich mit Veränderung der Eintauchtiefe auch die "Länge" des aus dem Vorflügel herausragenden Leitblechs,
und damit dessen aerodynamisch wirksame Länge, verringert.
Ich scheue für jeden Versuch ein neues Leitblech anderer Tiefe anzufertigen aber würde man das machen dann glaube ich
das sich die Werte für Drehzahl und Drehmoment noch viel weniger verändert hätten oder fast konstant geblieben wären.

Rein subjektiv empfand ich die Variante mit ca. 1/4 eingetauchten Leitblech in den Vorflügel am besten,
auch was Anlaufverhalten und Beschleunigung betrifft.
Außerdem ist hier das Gesamtgewicht des Flügels und der Materialaufwand relativ gering.

Dann noch eine Beobachtung zum "Erntegrad" bei verschiedener Flügelanzahl.
Als ich den Einflügler eine Weile hier im Wohnzimmer laufen liess,
bemerkte ich das mir durch den Luftstrom mit dem der Rotor angeblasen wurde, etwas kühl wurde .
Mir fiel auf das ich das erst so empfand seit ich von 3 Flügeln auf einen Flügel reduziert hatte.
Also die 3 Flügel wieder angebaut und siehe da, der unangenehme Luftstrom war wieder verschwunden.
Ich überprüfte das nochmals und tatsächlich, hinter dem Rotor spürt man bei Betrieb mit nur einem Flügel den Luftstrom
des anströmenden Ventilators noch deutlich.
Mit 2 Flügeln aber noch stärker mit 3 Flügeln nimmt die Windgeschwindigkeit hinter dem Rotor stark ab.
Ich kann mir das nur so erklären das der Rotor die Leistung aus dem Luftstrom genommen hat und diesen damit abbremste.
Ich nehme das als gutes Zeichen.

Super Bernd,

das sind doch mal wieder richtig interessante Ergebnisse. Noch interessanter wirds sicherlich wenn du das Drehmoment messen kannst. Rein theoretisch müßte dann wohl der Dreiflügler mehr "bums" haben, es sei denn die Theorie hakt mal wieder und die Praxis zeigt das der Dreiflügler nur den Luftstrom mehr verwirbelt, so das du Ihn nicht mehr so spüren kannst.
Hossa, spannend - spannend - spannend .

Bei mir läufts im Moment leider nicht so ganz rund.
Ich werde wohl erst nächste Woche erst wieder zum basteln kommen. . Der Scheibengenerator aus der Bucht ist auch noch nicht da ...

Bernd, Post schon da gewesen ?

Gruß
Windikus

ups ops: und steht auch in diesem Thema, mann mann mann,
ich sollte aufhören alkoholfreies Bier zu trinken . Bin wohl beim Lesen deiner Werte nach der Maximaldrehzahl weitergeflogen. Tut mir Leid für soviel Ignoranz meinerseits.

und Post war natürlich Unfug, schließlich kommt ja Hermes der Götterbote. Aber die fliegen auch etwas langsamer ...

Nun warte ich aber artig auf deine Zahlen und bin ruhig

Gruß
Windikus

@ Windikus! Hinweis zum vorhergehenden Beitrag: Der steht hier etwas ausserhalb des Kontextes, war als Antwort auf die Frage gedaxt wegen Deiner Idee mit den breiten Endkappen. Carl

@Bernd: Hattest Du beim Einfluegler die gleichen Endkappen benutzt? Daraus, dass diese am Fluegel wirkungsgradmaessig einen solchen Unterschied im Vergleich zu offenen Fluegelspitzen ausmachen, kann man eigentlich schliessen, dass ihre Beschaffenheit ein spuerbar unterschiedliches Ergebniss bringen kann. Es ist normal, dass ein Einfluegler weniger Drehmoment erbringt und auch die Gesamtleistug reicht nie ganz an die von Mehrflueglern heran. Der Vorteil, den man sich aus Einflueglern erhofft, liegt an deren moeglicher Schnelllaufzahl, die bei einem Generator das Uebersetzungsgetriebe und damit einigen Reibungswiderstand ueberfluessig machen kann. Was haben wir also falsch gemacht? Muesste der Einfluegler vielleicht proportional zu den Zwei- und Dreiflueglern einen etwas tieferen Fluegel mit mehr Flaeche haben, um besser zu laufen? Dein Urteil zu den Abmessungen Deiner Fluegel teile ich, weil ich selber auch rein gefuehlsmaessig die Proportionen immer aehnlich gewaehlt hatte. Das ist wohl ein Naturinstinkt oder Dein goldenes Haendchen. Gewissheit darueber koennen wohl nur Vergleiche bringen. Aber bei Deinen ermessenen Werten glaubt man ja kaum, das diese noch uebertroffen werden koennten. Bravo erstmal, Carl

@ Bernd: Wirkungsgradmaessig ja, aber der Einfluegler sollte eine hoehere Schnelllaufzahl erreichen koennen. Carl

Hallo Bernd,

du bist ja schon voll beim Optimieren. Ich verstehe ja, dass dich die erzielbare Leistung besonders reizt.
Ich habe bewusst die Untersuchung des Blattzahleinflusses an den Anfang des Arbeitsplanes gestellt. Die Ergebnisse erlauben wichtige Rückschlüsse auf das Wirkprinzip.
Messe doch bitte mal die Leerlaufdrehzahlen und das maximale Moment mit der dazugehörigen Drehzahl für 1,2 und 3 Flügel.
Deine Aussage, dass die Drehzahl beim 3-Flügler sogar höher ist, ist erst mal nicht zu verstehen. Schade, dass ich noch nicht so weit bin. Am Wochenende kann ich noch mal Messungen an meinem Einflügler machen.

Gruß Uli