Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

 
Schirokko
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Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 13.01.2010 - 17:38 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen

Ich war zwar schon eine Weile nicht mehr da, aber mein Interesse am Windrad ist nicht erloschen.
Nur leider hatte ich in letzter Zeit einfach Unmengen an Streß und dementsprechend keine Zeit das Ganze weiter zu verfolgen.

Ich wollte ja eine Art Wärmenutzung aus der Energie machen.
Nun hab ich mich die letzten Tage etwas ins Thema Vertikalachsrotoren eingelesen.
Und ich muss sagen das Thema fasziniert mich noch mehr.

Jetzt hab ich ein wenig tiefer ins Thema Darrieus geforscht.
Aber alles was ich bisher gelesen und gesehen(Ja Youtube ist mein Freund ^_^ ) habe verwirrt mich ein wenig.
Warum gibt es H-Darrieus mit gerade "Flügeln" und welche, die um den Rotorkreis herumgebogen sind.
Ich hoffe ihr wisst was ich meine.

Hat das gebogene einen Vorteil im Anlaufverhalten? (So jedenfalls meine Vermutung.)
Wieviel Leistung kann man da erwarten?
Ich dachte, dass ich mich nach und nach an eine Größe von Durchmesser 2,5m und Blatt-Höhe 3,5m und das Ganze auf einen vielleicht 6m hohen Mast montiert.

Gruß
Schirokko
XXLRay
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 13.01.2010 - 21:00 Uhr  ·  #2
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 14.01.2010 - 23:07 Uhr  ·  #3
Hallo XXLRay

Ja genau die mein ich.
Gut zu wissen. Aber wieder um Welten schwieriger zu bauen. Jedenfalls für nen Neuling wie mich.

Gruß
Schirokko
soderica
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 15.01.2010 - 12:52 Uhr  ·  #4
hallo Schirokko
Du interpretierst das vollkommen richtig mit der spiralförmigen Anordnung. Diese Anordnung bringt tatsächlich ein mehr an Windaufnahme und auch die Anlauffähigkeit wird um einiges Besser als die Version mit vertikalstehenden Flügeln. Es gab,gibt da Anlagen, die 3mal in der spiralform nach oben steigende Flügel haben ( sind dann schon recht hohe Rotoren ). Hergestellt werden-wurden diese Rotoren in Japan, leider finde ich den Link dazu nicht mehr. Der Winkel der Schrägstellung liegt bei 15 - 30Grad, somit ergibt sich, vor allem wenn über 2 oder sogar 3 Etagen, eine optimale Windanströmung der Flügel ( sind ja meistens 3 Flügler ).

Aehnliches wird auch in horizontaler Form auf Dachfirste gebaut und auch hier, trifft der Wind nicht nur einmal auf den im Wind stehenden Flügel, sondern mehrmals, hängt logischerweise dann mit der Länge der Flügel zusammen.

Auch ist es so, dass wenn der im Wind stehende Flügel voll angeströmt ist, bereits der 2. Flügel angeströmt wird. Dann wiederholt sich das mit dem 3. Flügel usw. Verläuft die Spirale dann über 2 Ebenen, wiederholt sich das ganze mehrfach. Bei 3 und mehr Ebenen kummuliert sich das auf ein vielfaches.

Gruss Bruno

PS: Aufwendig herzustellen, kann man aber trotzdem selben machen, wenn Freude und Spass vorhanden sind
Kondor_Bavaro
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 15.01.2010 - 16:24 Uhr  ·  #5
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 17.01.2010 - 13:53 Uhr  ·  #6
Hallo zusammen

Erst mal Danke für die schnellen Anworten.
Wenn ich das schon mal richtig verstanden hab ist`s ja gut.

Bauen würde ich so etwas schon mal gern. Ich hatte auch irgendwo schon mal gelesen, wie mal das am besten herausschneidet.
Ich glaube das wurde aus Styropor o.ä. gefertigt. Also die Grundform meine ich.

Als erstes möchte ich einen mit geraden Flügeln bauen.
Und dann als Steigerungsstufe dann mit spiralförmigen Flügeln.

Das Ganze will ich erst einmal mit Styrodurkern und Epoxidharzbeschichtung als Profil bauen.
Danach kann man die fertigen Flügel ja mal als Negativform nehmen für evtl. Profilverlängerung o.ä.

Muss ich eigentlich die Befestigungsachsen prinzipiell zusammen führen? Oder kann es auch eine längere Achse geben und die Befestigung oben und unten jeweils horizontal erfolgen?

Hat schon mal jemand über Magnetlagerung nachgedacht?
Sollte doch die Reibung extrem herabsetzen. Und damit den Anlauf zusätzlich erleichtern.

Gruß
Schirokko
XXLRay
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 17.01.2010 - 14:24 Uhr  ·  #7
Deine Frage zur Befestigungsachse hab ich nicht verstanden. Kannst du das veilleicht nochmal anders formulieren oder eine Skizze beifügen?

Über Magnetlagerung hab ich das ein oder andere schon gelesen. Die Frage ist dann meist, wie man so eine Lagerung sturmsicher gestaltet.
soderica
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 17.01.2010 - 19:25 Uhr  ·  #8
Hallo Schirokko
Wie erwähnt, der Bau solcher Flügel ist zwar aufwendig, jedoch für den geschickten Bastler kein Problem.
Grundüberlegung:
wie viele Etagen sollen es werden? 3Etagen sind bei 3 Flügeln eigentlich ideal.

Man nehme: ( hängt natürlich vom Durchmesser ab )
1 Rohr ( Kartonröhren sind günstig erhältlich-Verpackungsindustrie ), bei 3 Etagen ergibt das ein Rohr von ca 3 Meter Länge, Durchmesser min. 60 cm.

Als erstes zeichnest Du radial zur Röhre im Abstand von 100 cm einen Riss, der Dir die 3 Ebenen vorgibt.
Jetzt teilst du unten den Umfang -Durchmesser in 3 Segmente von 120 Grad. Nimm eine Schnur und ziehe diese nun um 120 grad versetzt auf die erste Etage, von dort weiter auf die zweite Etage bis zum Ende des Rohres, sprich 3. Etage. Die Schnur verläuftt nun Spiralförmig über die 3 Etagen ( 0, 120, 240 und 360 Grad). Der Versatz ist nun pro Etage jeweils 120 Grad, über die 3 Etagen dann 360 Grad.Du Kannst nun den Rohrzylinder mit dopelseitigem Klebeband beschichten und mit 10-15 mm dicken Styroporplatten bekleben. Anschliessend entsprechend der Flügelbreite eine 2. Linie aufzeichnen und das anschliessend ausschneiden. Somit hast Du eine rundumlaufende spiralförmige Einkerbung um das Rohr herum. Das wäre die Grundform für die Innenseite der Flügel. Diese entstandene Innenseite wird nun mittels Epoxydharz und Glasfasermatte ( besser wäre Kevlar oder Karbon ) laminiert. Die so entstandene Grund Innenform des Flügelprofils, kann nun mittels PU-Schaum oder Foamplatten ausgefüllt werden. Jetzt wird das überflüssige Styropor ausserhalb der laminierten Streifen entfernt. Mittels grobem Schleifpapier und Schleifklotz formst Du -schleifst Du das entsprechende Profil. Eine entsprechende Formschablone ist hier immer hilfreich. Sind alle 3 Flügel sauber geschliffen, wird nun dieses gerundete Profil ebenfalss mit Gewebematte und Harz laminiert. Nach dem kompletten Aushärten wird grob geschliffen und auch Unebenheiten ausgespachtelt. Die 3 so entstandenen Profile können nun auf eine entsprechende 3 armige Nabe montiert werden. Entsprechend der Anlagenhöhe würde ich jeden Meter also eine Flügelnabe einbauen ( insgesamt als 4 Stück an der Zahl ). Diese Grundkonstruktion muss nun aber noch perfekt sauber verschliffen und lackiert werden. Hoffe ich habe mich so ausgedrückt, dass dies verständlich rüber gekommen ist, falls nicht, werde ich bei Bedarf eine Anleitung einstellen.

Thema Magnetlager:
Insofern sicherlich machbar, aber etwas aufwändiger zu realisieren. Dazu gibt es im Web zahlreiche Hinweise. Denke aber, mit normalen radial Lagern oder Kegellagern ist die Konstruktion um einiges günstiger ( Radlager von Autos )

Gruss Bruno
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 17.01.2010 - 20:24 Uhr  ·  #9
Hallo zusammen

@XXLRay
Ich meinte ob man die Befestigung der Flügel zwingend als Y darstellen muss.
Sprich 2mal am Flügel und einmal an der Achse befestigt.
Aber das hab ich selbst herausgefunden. Ist nur eine Art der optischen Auslegung jeder einzelnen Anlage.
Also egal.

@soderica
Danke für die Beschreibung.
So ähnlich hatte ich das auch in Erinnerung.

Mit den Magnetlagern war nur so eine Idee.
Eine Version zur Umsetzung hatte ich noch nicht.

Gruß
Schirokko
Uwe Hallenga
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 18.01.2010 - 07:40 Uhr  ·  #10
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 18.01.2010 - 14:51 Uhr  ·  #11
Hallo Uwe

Danke für die Info.
Aber kaufen wollte ich ein Windrad nun wirklich nicht.
Das ist nicht so meine Sache.

Ich bin eher der Bastler und Tüftler. 8-)

Gruß
Schirokko
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 17:10 Uhr  ·  #12
Hallo zusammen

Jetzt hab ich gleich noch mal eine andere Frage.
Bei meiner anvisierten Größe 2,5x3,5 beim "Endmodell" geht es mir um die Leistungsberechnung

Die Formel hab ich schon gefunden und auch die zu erwartende Leistung berechnet.

Leistung[W] = 0,5 * Luftdichte[kg/m³] * (Windgeschwindigkeit[m/s])³ * Durchströmte Fläche[m²] * Wirkungsgrad
3m/s Windgeschwindigkeit und das Windrad mit 2,5x3,5m
P=0,5*1,25*(3³)*8,75*0,3

P=44,29W Das kommt mir zwar ganz schön wenig vor aber naja. Berechnet ist das wohl richtig.
Nun zu meiner Frage.
Wenn ich den Generator dafür suche. Muss ich dann ja einen Generator nehmen der seine Maximalleistung doch auch bei höheren Windgeschwindigkeiten erreicht, um ihn dann nicht zu überlasten wenn mal mehr Wind ist. Oder?

Nun mal das Ganze mit ordentlich Wind.
9m/s Windgeschwindigkeit
P=0,5*1,25*(9³)*8,75*0,3
P=1196,02W

Und mit Sturm
15m/s
P=0,5*1,25*(15³)*8,75*0,3
P=5537,11W

Heißt das nun, dass ich an das Windrad einen Generator mit mindestens 1,2kW dranbauen muss?
Oder muss ich den Sturmfall rechnen? Und 5,5kW verbauen.
Dann wird sich bei normalem Wind aber nichts mehr drehen.
Die Befürchtung hab ich schon bei einem 1,2kW Generator.

Kann mir da mal jemand einen Ratschlag geben? Oder mich da prinzipiell aufklären wie man das bemaßt?

Danke!

Gruß
Schirokko
XXLRay
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 17:56 Uhr  ·  #13
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 18:09 Uhr  ·  #14
Hallo XXLRay

Also.
Ich könnte sagen wir mal einen 750Watt Generator anbauen und einfach eine Sturmsicherung einplanen.

Da stellt sich mir die nächst Frage.
Wie realisiert man das bei einem Darrieus? Mit aus dem Wind drehen wie bei den konventionellen ist da ja nun nichts.

Welche Generatorgröße würdest du verwenden?

Gruß
Schirokko
Menelaos
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 18:56 Uhr  ·  #15
Im Prinzip kannst du auch eine fliehkraftgesteuerte Pitchregelung für die Rotorblätter bauen. ab einer bestimten Nenndrehzahl verändert sich dann der ANstellwinkle der Profile, wodurch der rotor nicht mehr schneller drehen kann.

Das ist sicherlich nicht ganz leicht umzusetze aber dafür sehr sicher und zuverlässig.

Gruß
Max
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 19:05 Uhr  ·  #16
Hi Menelaos

Pitchverstellung?
Das ist ja mal voll aufwendig.

Gibt es denn keine Alternative?

Welche Generatorgröße würdest du verbauen?

Gruß
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 20:24 Uhr  ·  #17
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 20.01.2010 - 20:48 Uhr  ·  #18
Hallo zusammen

Wie wär`s mit drehzahlgesteuerten Sachen?
Einfach so 4 Metallknubbel an die Welle geklebt und per Hallsensor die Drehzahl erfasst.
Ab der kritischen Drehzahl einfach einen Schrittmotor eine Bremse anziehen lassen.

Oder könnte man einfach einen 2.Generator zuschalten?
Per Fliehkraftkupplung?

Versteht mich nicht falsch.
Ich finde Eure Ideen gut.
Aber ich wollte eigentlich so wenig wie möglich Mechanik noch an die Flügel anbauen.

Da wäre mir die Variante Störklappen noch am sympatischsten.
Da könnte man sicher etwas aus dem Modellbau abkupfern.
Bin seit ein paar Jahren Modellflieger. Leider relativ unerfolgreich. :'(

Das Ganze könnte ja auch drehzahlgeregelt sein. Das würde dann auch regelbar werden.
Zur Not kann man per Schalter einfach die Klappen ganz ausfahren. So eine Art Notbremse.

Gruß
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 21.01.2010 - 17:08 Uhr  ·  #19
Hallo zusammen

Ich hab heute Nacht mal ein bisschen herumgerechnet.
Ich werde wohl einen Generator mit rund 1-1,2kW Leistung verbauen.

Und das Ganze per Störklappen "bremsbar" machen.
Bis 9m/s kann das Rad dann noch frei laufen und ab dann werden Stück für Stück die Störklappen immer weiter ausgefahren.
So weit jedenfalls mein Plan.

Heut Nacht hab ich mir auch noch Gedanken zum Flügelprofil gemacht.
Es wird ja immer NACA0018 empfohlen.
Das hab ich auch genommen. Und das Ganze dann noch um den Rotorradius gewölbt.
In meinem Fall dann auf einen Radius von 1250mm.

Aussehen tut das Ganze dann wie im angehängten PDF.

Meine Flügellänge wäre jetzt 260mm. Ist das für den Durchmesser von 2500mm ok?
Oder müssen die Flügel noch breiter werden?

Ich bin in dem ganzen Theoretischen noch nicht ganz so fit.

Aber als nächstes werde ich erst mal ein 1:3Modell bauen um die Lauffähigkeit des Ganzen zu testen.
Nicht, dass ich hier bauen und mache und zum Schluß läuft das Ding nicht mal los.
Wie lagert man das Ganze eigentlich am Besten?


Gruß
Schirokko
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Re: Ich bräuchte mal etwas Nachhilfe zum Darrieus

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Gepostet: 21.01.2010 - 17:54 Uhr  ·  #20
Naja, "empfohlen" wird NACA0018 nicht unbedingt wegen seiner Leistungsfähigkeit. Es ist einfach zu bauen und am besten dokumentiert. Für einnen besseren Anlauf würde ich dir eher zu einem NACA0021 raten. Das die Wölbung Vorteile bringt wird zwar immer gern behauptet, eindeutige Messergebnisse kenne ich aber nicht (obwohl ich den Ansatz für sehr vielversprechend halte.)
Lagern würde ich ganz normal mit Kugellagern. Wenn du größer baust und mehr Gewicht hast, wirst du vermutlich auf Walzenlager wechseln müssen, die den senkrechten Druck aufnehmen können.
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