Darrieusrotor mit durchströmten aeroelastischen Flügelprofil

Hallo, ich habe mich heute gerade im Forum angemeldet und bin natürlich noch nicht ganz so fitt. Seit etwa 6 Jahren experimentiere ich mit Kleinanlagen und habe so ziemlich alle Höhen und Tiefen des "Heimwerkers" hinter mich gebracht. Nachdem ich einen 12 Flügler mit 2,2m Durchmesser, elektomech. Bremse und Perm. Generator fertig hatte und mich über die etwa 80-120W nutzbare Leistung gefreut habe, wurde neben meiner Anlage ein Haus errichten und damit dreht sich das Rad hauptsächlich um die Mastachse weil ich zu viele Wirbel habe. Deshalb arbeite ich an einem Darrieus und fand natürlich auch kaum vernünftige Hinweise und Masse im Net. Jetzt steht die Anlage kurz vor der Inbetriebnahme. Als Flügel habe ich 100x15x4cm Schaumpolystyrol in eine Tragflächenform gebracht, mit Glasfasergewebe und Epox laminiert und zum besseren Anlauf mit Vorflügel versehen. Das im Beitrag angesprochn Patent hat mich dazu gebracht. Kleine Vorversuche haben gezeigt, das einfache Blechflügel mit Vorflügel nicht so toll sind, deshalb der Aufwand. Zu jedem der 4 Flügel gehen 2 LM rohre 15MM stark und 1,1m lang. Als Generator geht hoffentlich der vom alten WiRa. Sobald ich Ergebnisse hab, teile ich sie euch mit.

Hi Leute,

hochspannend, sowas muss ich unbeding auch bauen! Eine gute Aluquelle scheint mir dieser Shop zu sein: http://www.alu-verkauf.de/main.php?link=aluminium

Leider haben die keine Halbrohre habe schon nachgefragt. Wie kommt man an Halbrohre aus Aluminium? Ich stelle es mir schwer vor mit üblichen Werkzeugen diese selber aus einem Vollrohr zu schneiden! Da bräuchte man eine Metallkreissäge oder sowas...

Ich hatte schon die Idee eine Stichzäge irgentwie einzuspannen, aber das ist irgentwie alles Murks. Es muss doch da Bezugsquellen oder andere Alternativen geben?

Gruß
Tobias

Hallo an alle „Windfreunde“,

ich lese hier schon eine Weile mit und möchte nun endlich auch aktiv werden und Erfahrungen mit Euch austauschen.

Meine erste Begegnung mit denm Thema Windrad hatte ich vor 15 Jahren beruflich bei einem Auftrag für die Entwicklung eines Kleinstwindrades für die Firma Atlantis. Mein Part dabei war als Elektronikingenieur hauptsächlich die Leistungsanpassung und der Generatorschutz. Leider ist unsere Entwicklung damals aus Kostengründen nicht in Produktion gegangen.

Privat beschäftige ich mich nun seit ca. 6 Monaten mit diesem Thema und besonders hat es mir der H-Rotor angetan.
Mein bisher gebautes Erprobungsmodell hat einen Durchmesser von 50 cm bei 50 cm Blattlänge und 10 cm Blatttiefe. Es ist ein 3-Flügler mit symmetrischen NACA 0018 Profilen.
Den Wind für meine Testzwecke erzeuge ich mit einem durch einen DC-Motor angetriebenen Propeller, mit dem ich Windgeschwindigkeiten von 0-4 m/s einstellen kann.
Der H-Rotor war nur zum Anlauf zu bewegen, wenn die Flügelhinterkannten ca. 20-30° nach innen gedreht wurden. Ohne Flügelverstellung geht es also nicht.

Als nächsten Schritt habe ich einen 25x25 cm großen Savonius in Form eines Durchströmgenerator integriert. Damit läuft der H-Rotor bereits bei 2 m/s an.
Bedingt durch die relativ große Masse braucht er aber auch eine gewisse Zeit, bis er auf der vollen Drehzahl ist, was sein Nachteil in Schwachwindgebieten mit turbulenter Strömung ist. Die Schnelllaufzahl liegt bei 3, Leistungsmessungen folgen noch.

Nun aber zu der eigentlichen Frage an Euch.

Auch ich finde die Ausführungen von Carl von Canstein zum durchströmten Profil sehr spannend aber meine ersten Versuche in dieser Richtung waren eher ernüchternd.
Probehalber habe ich meinen Savonius entfernt, an meinen Flügeln halbierte 32- Plasterohre entsprechend den Vorgaben befestigt und die ganze Sache getestet.
Der H-Rotor läuft so auch schon bei ca. 2 m/s an, erstaunlicherweise selbst als Einflügler, erreicht aber nicht mehr die Schnelllaufzahl von 3 sondern nur noch 1...1.5, d.h. er scheint nur noch als Widerstandsläufer zu arbeiten.
Liegt mein Fehler in der Verwendung eines fülligen Profils?
Ich verstehe Carl von Cansteins Ausführungen auch nicht so richtig. Er spricht von einem aeroelastischen Profil, meint er damit biegsames Material, wie z. B. dünnes Blech?
Andererseits nennt er es auch wieder ein symmetrisches Profil.
Auf seinen Fotos von seiner Windanlage kann man leider den konstruktiven Aufbau
nicht so richtig erkennen.

Übrigens die Plasterohre ließen sich sehr sauber trennen, indem ich sie mit einer Seite an eine Leiste geschraubt habe und die Leiste dann am Parallelanschlag durch eine Bandsäge geschoben habe. Das müsste auch mit einer Kreissäge gehen.

Gruß Uli

Also mein H-Rotor mit NACA0018-Profilen läuft von selbst an. Ich kann deswegen gar nicht verstehen, warum es da Probleme mit gibt.

Vielleicht würde es ja helfen, den "Vorflügel" etwas aerodynamischer zu gestalten?
Zusätzlich ist natürlich das Verhältnis von Höhe zu Breite ungünstig. Es kommt Vertikalachsern immer gelegen, wenn sie höher als breit sind. Vielleicht hast du ja die Möglichkeit, den Durchmesser etwas zu verringern und dafür die Flügel zu verlängern.

Hallo zusammen,

ich bin heute mit meinen Erkenntnissen zum durchströmten Profil einen großen Schritt weitergekommen. Die anfängliche Enttäuschung hat sich fast zu einer Euphorie gewandelt.

Wie angekündigt habe ich mir heute einen neuen Flügel aus 3,5 mm Sperrholz und den 32-er Halbschalen gebastelt und damit meinen Rotor auf Einflügler mit Gegengewicht umgebaut.

Einen Einflügler zu bauen, war genau die richtige Entscheidung. Mit konstanter Anströmung auf meiner Teststrecke konnte ich mir den Flügel manuell in jede beliebige Position bringen und beim Halten bzw. nach dem Loslassen das Drehmoment beurteilen.
Meine dabei gewonnenen Erkenntnisse entsprechen genau der Beschreibung von Carl von Canstein.
Der Flügel entwickelt auf ca. dreiviertel der Umlaufbahn ein Moment, ein erheblicher Unterschied zum „normalen“ Profil. Am größten ist das Drehmoment, ähnlich wie beim „normalen“ Profil, quer zur Anströmung, aber auch noch beachtlich parallel zur Anströmung von hinten. Lediglich bei paralleler Anströmung von vorne wird er ganz leicht gebremst.
Er läuft bereits bei ca. 2 m/s an und läuft als Einflügler erstaunlich rund. Erstaunlich ist das relativ hohe Drehmoment. Er läuft schnell hoch und ließ sich durch Bremsversuche mit dem Finger an der hinteren Motorwelle kaum beeindrucken.
Auch braucht man wirklich nicht mehr als einen Flügel, was mich besonders beeindruckt hat.

Man könnte meinen, den perfekten Windrotor gefunden zu haben, aber leider besitzt auch er einen Nachteil, die geringe Schnelllaufzahl. Darum ist vermutlich auch Carl von Canstein zum Schluss beim Einflügler gelandet. Auf seinen Fotos ist zu erkennen, dass er den Zweiflügler zum Einflügler umgebaut hat.
Das hohe Moment und damit der Selbstanlauf gehen zu Lasten der Schnellläufigkeit. Hohes Moment und hohe Schnelllaufzahl schließen sich aus, der Wirkungsgrad wäre sonst gewaltig.

Für den Einflügler habe ich eine Schnelllaufzahl von ca.1,5 ermittelt. Es ist leider ein entsprechender Generator bzw. eine Übersetzung erforderlich.

Wenn die noch ausstehende Messung des Wirkungsgrades positiv ist, ich hoffe das er noch über dem eines Savoniusläufers liegt, ist der Einflügler mit durchströmtem Profil der ideale Langsamläufer, denn er ist sehr einfach zu bauen.

Übrigens hat sich das Profil aus 3,5 mm Sperrholz als sehr stabil erwiesen. Die Vorderkante habe ich gerundet und die Hinterkante spitz auslaufen lassen.

Ich habe Fotos und auch ein Video gemacht, die ich auch gerne hier reinstellen würde, aber ich weis nicht, wie das geht.

Gruß Uli

Hallo zusammen,

@Hans
ich würde dir auch empfehlen den durchmesser deines rotors zu verkleinern um mehr drehzahl zu bekommen. Bedenke, gehen wir mal von einer schelllaufzahl von 1 aus, bei einer windgeschwindigkeit von 3m/s dreht dein rotor mit 27 U/min, bei 5m/s mit 45 U/min usw. was ja nicht gerade als schnell zu bezeichnen ist.
Da müsstest du schon mit einer sehr großen übersetzung arbeiten was dann auch wieder nach eine sehr große flügelfläche verlangt. Da ist 1m höhe, bei deinem rotor, bestimmt nicht ausreichend.

@arcobär
Ich kann deine test bezüglich des drehmoment des rotors mit dieser flügelform bestätigen. Bei etwas wind ist es fast nicht möglich den rotor an der antriebswelle mit der hand abzubremsen. Wäre da nicht die schnelllaufzahl von ca. 1.
Habe deshalb mal meine flügel 5 grad nach hinten angestellt um mehr drehzahl zu bekommen.
Leider konnte ich noch keine aussagekräftigen tests machen. Vom gefühl her würde ich aber sagen das er etwas schneller bei gleicher windgeschwindigkeit dreht.
Auch werde ich wie Hans es vorgeschlagen hat meine vorflügel mit noch einer kleineren halbschale versehen um die aerodynamische form zu verbessern. Hoffen mal das das die schnelllaufzahl etwas erhöht.
Den rest holen wir dann über die übersetzung.

Gruß
Stefan

Hallo Stefan,

an der Aerodynamik liegt es bei der niedrigen Geschwindigkeit glaube ich kaum.
Zum Vorflügeldurchmesser hat Carl von Canstein eigentlich eine deutliche Aussage gemacht.
Der Vorflügelumfang(D/2x3,14) sollte der halben Blatttiefe entsprechen. So habe ich es bei mir auch gehalten.
Die Schnellläufigkeit lässt sich in gewissen Grenzen durch die Blatttiefe beeinflussen. Schmale Blätter laufen schneller, haben aber weniger Drehmoment. Bei breiten Blättern ist es umgekehrt.
Die höchste Schnelllaufzahl erreicht der Einflügler(siehe mein Wert von 1,5).

Gruß Uli

Hallo,

wo gibt es das NACA0018-Profil? Bei Google und bei Wiki hab ich nichts gefunden....

Danke XXLRay,

ich hab noch zwei Fragen.... Wie lang mach ich das Profil am besten wenn
die Flügel 5m hoch sein sollen, und der Rotor einen 5m Durchmesser hat??
Läuft der mit zwei Flügeln auch an?

Gruß