Optimale Ansteuerung Darrieus-Rotor-Anstellwinkel

Hallo,

bisher habe ich nur einen Savonius-Läufer gebaut, ich interessiere mich jedoch zunehmend für die Darrieus-Variante der VAWTs.

Nach meiner ersten Analyse zu einem H-Rotor mit windrichtungsgesteuerten Rotorblättern stellte ich folgendes fest:

Bei einem z.B. aus der Hauptwindrichtung (von Westen (W)) angeströmten Rotor mit einer von oben betrachteten Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn muss der Anstellwinkel eines nördlich gelegenen (aus Sicht der Windrichtung links und entgegen der Windrichtung rücklaufenden) Rotorblatts kleiner sein als der eines südlich gelegenen (rechts und mit der Windrichtung vorlaufendes) Rotorblatts, um optimale Drehmomente zu erzeugen. Eine Verstellung der erforderlichen Anstellwinkel kann relativ einfach durch Verschiebung des Auslenk-Punkts um 90 Grad nach Norden (z.B. durch eine windfahnengeführte Exzenter-Achse) erfolgen, obwohl dieses einfache Verfahren nicht optimal ist.

Ab einer TSR > 1,5(?) müsste solch eine Rotorblattsteuerung eine deutliche Verbesserung auf die Rotorblätter in Haupt-Lage Nord und Süd zeigen ?

Wie jedoch sieht es um die aus Windrichtung gesehene Lage der Rotorblätter (W, also Luv und O, Lee) aus ? Hier sind optimal widersprechende (oder bestenfalls neutrale bzw.ausgleichende)Anforderungen bezüglich des Anstellwinkels erforderlich.

Gibt es Getriebe / Mechanismen, die den hier entsprechenden Anforderungen gerecht werden ?

Hallo,

ja, als ich auf den Sende-Button gedrückt hatte, war mir klar, dass diese Frage im falschen (HAWT) Forum gelandet ist.

Vielleicht kann ein Moderator diesen Beitrag in die VAWT Rubrik verschieben, DANKE !!!

XXLRay,

ich meine eine zyklische Blattverstellung zur Optimierung des Anstellwinkels für die Blattposition zur Windrichtung für eine höhere Lesitungsausbeute bei niedrigeren Windgeschwindigkeiten (also nicht eine kollektive Blattverstellung zur Regulierung / Begrenzung der Drehgeschwindigkeit)

Die im Forum von Bruno dargestellte Blatt-Verstellung ist eine einfache Exzenter-Regelung.

Was ich meinte ist, dass IMHO die einfache Exzenter-Regelung einen (vermutlich passablen) Kompromiss darstellt, jedoch keine optimale Anstellung für jede Position erbringt.

---------> ------------- N ----------->
--------->
---------> ------- W -------- O ----->
--------->
---------> ------------- S ----------->


Wenn der Rotor von Westen (Windrichtung) angeströmt wird und sich entgegen dem Urzeigersinn dreht, so läuft das Blatt in Nordposition dem Wind entgegen (die Windgeschwindigkeit addiert sich zur Umfangsgeschwindigkeit) und das Blatt in Südposition läuft mit dem Wind (Subtraktion der Windgeschwindigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit).

Für die beiden Positionen Nord (kleiner Winkel, z.B. 6 Grad zur Tangente) und Süd (etwas größerer Winkel, ca. 8 Grad) ist der Blatt-Anstellwinkel durch einen leichten Exzenter mit Auslenkung nach Norden optimal beherrschbar.

Jedoch das Blatt in Position Ost benötigt einen nochhöheren Anstellwinkel (z.B. 16 Grad) und das Blatt in Westposition benötigt einen negativen Anstellwinkel, z.B. -8 Grad).

Hier stellen sich mir die Fragen:

1.) in welcher Richtung liegt der Exzenter i.o.a. Beispiel als bester Kompromiss (Nordwest ?) ?

2.) Welche andere(n) erprobten Möglichkeiten außer dem Exzenter gibt es ? (z.B. Taumelscheiben-Steuerung a la Helicopter oder sonstiges)

3.) Ich habe Dokumentationen zur Anwendung asymetrischer Profile (z.B. einseitig gewölbtes oder Gegenschlag-Profil) gesehen, die eine Verwendung der stärkeren Wölbung sowohl nach innen (also zur Rotorachse hin) wie auch nach außen vorschlagen. M.E. ist nur eine Anordnung der stärkeren Wölbung nach innen zur Rotorachse hin sinnvoll ???

Danke und

Hallo XXLRay,

erst einmal Danke für den Hinweis auf die Flügelprofile.

Warum aber sollte bei einem optimal veränderbaren Anstellwinkel (je nach Position des Blattes eines Darrieus-Rotors) ein symmetrisches Profil besser geeignet sein? Das würde die im Flugzeugbau überwiegend verwendeten Profile ad absurdum führen, wenn es nicht um extreme Manövrierbarkeit / Kunstflugtauglichkeit geht (und das tut es bei einer VAWT mit sicherheit nicht).

Das mit dem Anstellwinkel von max. 8° ist mit Sicherheit für schnelllaufende HAWTs richtig, bei einer VAWT ergibt sich durch die ständig wechselnde, effektive Anströmrichtung jedoch ein anderes Bild, oder ?

Hallo,

es geht bei dem optimalen Profil doch nicht nur um einen möglichst minimalen Widerstand, sondern in noch größerem Maße um den maximalen Auftrieb (zumindestens bei einem Darrieus, welcher ein lift rotor und kein drag rotor ist) . . .

. . . ein symmetrisches Profil ohne Anstellwinkel hat aber absolut keinen Auftrieb, ein gut gebautes, asymmetrisches Profil hingegen sehr wohl . . .

Ok, lassen wir das erstmal . . .

So komme ich zurück zu meiner Frage:

Hallo cashu
ich habe über viele Jahre vom Kunstflug über Helikopter und Segelflugzeuge so ziemlich alles was eben noch fliegt als Modell geflogen und gerade was Tragflächenprofile abelangt viel Erfahrungen sammeln können.
XXRAY hat Recht - das symetrische ist wegen der RE-Zahlen und dem induziertem Widerstand eindeutig vorzuziehen - der Auftrieb wird durch den Anstellwinkel erzielt und "gesteuert".
In Punkt Taumelscheibe vom Helikopter gehe ich absolut in Deine Richtung.
So müsste der Wirkungsgrad wesentlich verbessert werden können.
Dem spricht allerdings die ständig taumelnde Windfahne entgegen.
Ein wesentlicher Vorteil der Windrichtungsunabhängigkeit wird aufgehoben.
Zusätzliche bewegliche Teile bringen Unruhe und zus Wartung.
Ich würd heute einfach etwas größer bauen um Wirkungsgrad zu ersetzen.

Gedanklich bin ich im Moment eher an eiener käuflichen Standartgeschichte interessiert um in die "Pötte" zu kommen und dem EVU nicht mein im Moment noch zur Verfügung stehendes Investitionskapital in den Rachen zu schmeißen.

Und wenn schon Pitchverstellung - wäre dann nicht eher eine gleichmäßige Drehzahl sinnvoller?
Das wäre dann zyklisch und windrichtungsunabhängig.
Durch die Fliehkraft würde der Anstellwinkel größer - Drehzahl kleiner - und Drehmoment erhöt.

mit freundl. Grüßen aus Hüllhorst

Ich kann leider nur das wiedergeben, was ich aus einigermaßen verlässlichen Quellen habe. Grundsätzlich habe ich alles einmal durchprobiert. Asymetrische Profile mit der flächeren Fläche nach innen, mit der Flacheren Fläche nach außen und symmerische Profile. Jeweils mit unterschiedlichem Anstellwinkel. Bisher bin ich aber noch zu keinem berauschenden Ergebnis gekommen.
Zum Anstellwinkel habe ich mal gelesen, wenn man denn damit arbeiten will, dass dieser nicht größer als 15° sein sollte. Ich hatte die (subjektiv) besten Ergebnisse als die flache Seite des Profils etwa 5° nach innen geneigt war, bin aber weiter am experimentieren.

Hallo insedere,

also das war ja mal eine Aussage mit einer Argumentation, der ich einigermaßen folgen kann, Danke.

Kann man sagen, dass bei dem Darrieus die Stellung der Profil-Seele eigentlich 90 Grad zum Radius betragen sollte und letztendlich nur zur Verbesserung des Anlaufverhaltens bei geringer Windgeschwindigkeit und entsprechend auf Kosten der maximalen Leistung bei höheren Windgeschwindigkeiten) einen geringen Anstellwinkel oder ein minimal asymmetrisches Profil haben sollte ?

Oder liege ich mit dieser Vermutung falsch ?

Beide richtig
zumindest der aerodynamik nach
90grad ist wirkungsgradmäßig optimal
Nur der Anlauf wird nicht unbedingt funktionieren.
Theoretisch gibt es eine Situation bei dem sich alle Kräfte gegeneinander aufheben.
Also doch einen kleinen Anstellwinkel von ca 1.5Grad.
mfg
XXLRay - ich hab dem Fredi von der Mühle noch mal geschrieben und um genauere Daten gebeten.
Übrigends will der für die beschriebene Anlage 12980€ haben.
Das entspräche ca 2500€ per kw.
Das finde ich schon OK
Oder ?

hallo zusammen
wie hier bereits einige mitbekommen und auch Erfahrungen sammeln konnten, ist es schon so, dass die flache Seite des Flügels nach innen gerichtet, mehr bringt. Dazu habe ich ja schon des öfteren meinen Senf abgegeben, auch habe ich bei meinem Projekt des selbsstartendem Darrieus Rotor extra eine Excentermechanik eingebaut um so den Winkel der Flügel zu verändern. Die gesamte Doku inkl. Zeichnungen sind unter Selbstbau-Bruno zu finden. Vielleicht schaucht Ihr Euch das mal an und evtl. kommen dazu dann Verbesseungsvorschläge. Einziges was falsch war an diesem Rotor, ist der Durchmesser, wenn ich die Anlage nochmals bauen werde, dann reduziere ich den Durchmesser um ca 1/3 bis 1/2.

Gruss
soderica