Hallo Andre!
Wie in "meinem" Thread angekündigt meine Gedankengänge nach gründlicher Sichtung deiner neuen Videos.
Vorneweg: Die Idee ist geil - gar keine Frage.
Der Effekt läßt sich sicher einerseits über die Abschirmung der Flügel gegen den "Gegenwind" erklären - und somit auch näherungsweise berechnen. Das dürfte schon erheblich sein, weil der Luftwiderstand bekanntlich im Quadrat der Windgeschwindigkeit steigt. Halbe Geschwindigkeit = ein Viertel des Luftwiderstands.
Der zweite, m.E. wesentlichere Aspekt ist die Umleitung der Windströmung in den Vorflügel, wenn dieser um die 0° zum Wind steht. Ohne die Abdeckung würde der Wind im 90° Winkel auftreffen und keinerlei Vortrieb entfalten. Die Vortriebswirkung steigt in direkter Proportion mit der Oberfläche der den Wind umleitenden Abdeckung.
Interessant wäre, ob du schon mal die Fläche der Abdeckung zu der wirksamen Fläche des Rotors dazu addiert und somit dessen Leistung neu berechnet hast. Wenn ja, in welchem Verhältnis steht diese rechnerische Mehrleistung zu der gemessenen? Rund 20%?
In der optimierten Form wird die Fläche der Abdeckung vermutlich so auszulegen sein, dass die Rotorflügel im III.und IV. Quadranten komplett vom Gegenwind abgeschirmt werden und die abgeschirmte Strömung komplett in den jeweils auf 360° stehenden Vorflügel umgeleitet wird. Das führt zu einem Hohlprofil für die "Abdeckung", die nun auf der Außenseite den Wind möglichst effektiv und vollständig um die Flügel im Bereich zwischen 180 und 360° herumführt. Auf der Innenseite sollte das Profil vermutlich in etwa die Form eines abgeflachten Viertelkreises haben, um die Strömungsumlenkung verlustarm in den Vorflügel in der 360°-Position umzuleiten. Die dritte Seite des Hohlprofils muss dann ein Kreisbogen mit Rotorradius sein, um die Sache möglichst nah an die Flügel anzuschmiegen.
Die durch die Strömungsumleitung in den Vorflügel entstehende Kraftkomponente lässt sich bei entsprechender Auslegung durch die Kraftkomponente für die Umleitung um die nicht arbeitenden Rotorflügel exakt kompensieren. Die beiden Wirkkräfte arbeiten exakt in gegengesetzter Richtung. Man muss nur den Wirkbetrag der beiden Kräfte durch die Formgebung richtig einstellen.
Stellt sich hier ein Gleichgewicht ein, bedarf es auch keines größeren Leitwerks mehr, um die Abdeckung in Arbeitsposition zu bringen bzw. dort zu halten.
("Abdeckung" scheint mir inzwischen auch etwas unzutreffend zu sein, weil die Umlenkkomponente in den Vorflügel m.E. ganz erheblich ist. "Strömungsmodulator" oder sowas scheint mir zutreffender.
)
Hier käme für die ideale Abdeckung vermutlich zunächst eine Fläche von Rotorradius x Flügelhöhe in Betracht. Die ist ganz enorm, wenn man das aktuelle Verhältnis von Rotorradius und Flügelhöhe deiner Videos beibehält. Somit muss man zwingend bei der jetzigen Aufhängung oben und unten bleiben.
Ich bin insoweit der Überzeugung, dass man die Leistung aus dem Drehmoment und nicht aus der Drehzahl holen sollte.
Das korrespondiert auch mit althergebrachten Erkenntnissen aus dem Motorenbau für Kfz: Drehmoment ist durch nichts zu ersetzen. Das merkte man vor allem, als die 16V-Motoren mit - auf dem Papier - üppiger Leistung aufkamen. Der 1,3 Liter 16V mit 88 PS konnte im praktischen Fahrbetrieb mit der 1.6 Liter-Maschine herkömmlicher Bauart mit gleicher Leistung einfach nicht konkurrieren. Kann er heute noch nicht, weil er seine Papierleistung aus der Drehzahl und nicht aus dem Drehmoment holt (was nun nicht heisst, dass die 16V-Maschine gleichen Hubraums nicht mehr bringen würde, als der Vierventiler).
Daher würde ich dazu tendieren, den Radius zu erhöhen und die Flügel auf 30-40% Bauhöhe zu stutzen. das würde es auch möglich machen, die Abschirmung nur von oben hängend auszuführen. Mir dünkt, das Problem lässt sich vielleicht mit den aus der Schule vermutlich noch bekannten Minimax-Aufgaben lösen (maximales Volumen bei minimaler Oberfläche und solche Geschichten). Muss ich mal drüber nachdenken.
Damit einher ginge dann auch die Option, das Leitwerk für die Abdeckung deutlich kleiner auszuführen, da man dieses einfach an einen längeren Hebel montieren kann. Je Hebel desto kleineres Leitwerk. Spart erheblich an bewegter Masse.
So, Schluss für heute.
Vermutlich ist dir das meiste bereits selbst durch den Kopf gegangen.
Ich schätze aber, dass mit deinem Prinzip Leistungssteigerungen von gut 50% abzüglich ein paar Verluste drin sein könnten.
Diese Größe resultiert einfach daraus, dass ich die Abdeckung - wie oben beschrieben - so ausführen würde, dass sich die beiden Wirkkomponenten (Vortrieb/Abschirmung) in der Abdeckung ausgleichen.
Geht man davon aus, dass die optimale Abdeckung 50% des Rotordurchmessers (die komplette leistungslose Seite) verschattet und ich von diesen 50% die Hälfte in Vortrieb umsetzen kann, komme ich auf 50% Mehrleistung, weil ich die wirksame Fläche des Rotors mit der Abdeckung faktisch verdopple, denn:
Die vollständige Abdeckung des III. und IV. Quadranten und die Umleitung dieser Komponente in den 0°-Vorflügel führen - Verluste mal vernachlässigt - zu einer Verdopplung der tatsächlich wirksamen Rotorfläche.
Das "zählt" zwar offiziell nicht, weil m.E. die Fläche der Abdeckung zur wirksamen Rotorfläche in der herkömmlicher Betrachtungsweise hinzuaddiert werden müsste - aber wen interessieren Definitionen schon, wenn bei identischen Abmessungen 50% mehr Effizienz anliegt...
. Die Abdeckung war da mit Abstand das am vielversprechendste.
