RoWiTool III

Hallo Zusammen,

hier gibt es nun die aktualisierte Version des RoWiTool III.

Das RoWiTool entstand 2009 als sehr einfache Variante zur Generierung einer Schablone für einen Repeller aus Abwasserrohr. Der Ansatz ist, dass der Repeller bei einer bestimmten Schnelllaufzahl an jedem Blattradius den selben Anstellwinkel besitzt. Es konnte von mehreren Benutzern gezeigt werden, dass sich mit dieser Optimierung ganz passable Repeller herstellen lassen. Nach und nach wurde es weiterentwickelt.
In der zweiten Version hatte Max (User Menelaos) den Vorschlag eingebracht, eine Optimierung mit Bezug zur Flächendichte durchzuführen. Dies wurde umgesetzt und die Geometrie kann über einen Angleich optimiert werden
Nun hat Andreas (User Windfried) zurecht bemängelt, dass bei der Auslegung mit voller Windgeschwindigkeit gerechnet wurde. Dies ist nun in Version III korrigiert, es wird als Geschwindigkeit 2/3 der Windgeschwindigkeit in der Rotorebene angesetzt.

Die wesentlichen Änderungen im Vergleich zu Version 2 sind:

* In der Rotorebene wird mit 2/3 der Windgeschwindigkeit gerechnet
* Die Profiltiefe wird nun über Sehnenlänge berechnet (hat nur minimalen Einfluss)
* Es wird gewarnt, wenn die SLZ den Wert 2,5 unterschreitet (darunter wird die Wölbung des Profils zu groß)
* Es wird gewarnt, wenn das Verhältnis der SLZ zur Blattzahl ungünstig ist
(2-Blatt etwa SLZ 4 bis 8, 3-Blatt: 3 bis 5, 4-Blatt: 2 bis 4)
* Es wird gewarnt, wenn das Verhältnis Rohrdurchmesser (mm) zu Repellerdurchmesser (cm) ungünstig ist
(es sollte zwischen 0,75 und 2 liegen)
* An den wichtigsten Parametern sind Kommentare eingefügt, die beim Überfahren mit der Maus
eingeblendet werden (kleine rote Ecke)

Viel Spaß damit.

Falls Fragen auftauchen, können diese hier im Forum sicher geklärt werden.

Hallo zusammen

Ganz tolles Tool.*Danke*

Eine kleine Frage hab ich noch.
Übertragt ihr die Werte einfach per Hand auf die Schablone oder gibts da irgend einen Trick mit Ausdrucken o.ä.

Gruß
Schirokko

und ich nehme einfach di Wertetabele und übertragend as ganze auf ein Stück Lenolium welches ich dann ausschneide. Mit einem Fön lässt es sich sehr schön ans Rohr anpassen.

Gruß
Max

Sieht so aus, als ob da ein Profi am WE am Werk gewesen ist. Würdigung auch an Max.

Ist besonders hervor zu heben, dass bei der berechnung des Anlaufmomentes der Widerstandsbeiwert offensichtlich nicht vernachlässigt wurde - sieht wenigstens so aus. Ist er beim Anlauf doch sogar größer als der Auftriebsbeiwert, letzterer nur durch Unterseiten-Auftrieb gebildet.

Die Vorzugsrelation Ø Rohr zu Ø Repeller schreibe ich einmal anders: ØRohr/ØRepeller = 0,075 bis 0,2
Alles in mm. Da braucht man nicht mit 2 Maßeinheiten arbeiten.
Man erwarte aber nicht, dass dazwischen nicht ein Optimum wäre. Immerhin hat es Einfluss auf die sich ergebenden Wölbungen, von der Spitze zur Nabe hin zunehmend. Die haben bei gleichem Anstellwinkel unterschiedliche Ca-Werte. Auch wird die gewölbte Platte ab einer gewissen Größe der Wölbung unbrauchbar.
Habe bei Segelmachern nicht nachgefragt, aber in einem Segellehrbuch von 1977 spielten Wölbungen von 5% über 10% bis 14% eine Rolle.

Glaube, dass ich mit Rohr NW 200 bei Repeller-Ø 1,4m ; tsr 5 garnicht schlecht lag.
Auch, rein praktisch. Das ausgesuchte KG-Rohr aus PP hat 7,7mm Wandstärke (Rohr-Ø im tool dann mit 215,4 eintragen, da Schnittmuster außen aufgelegt wird!)
Bei 43,6 mm Profiltiefe am Blattende bekomme ich 17,6% relative Dicke. Das ist noch o.K. Sollte aber gut profiliert werden. Darf dabei auch etwas dünner werden.

Bei größeren NW wächst wahrscheinlich auch die Wandstärke, so dass es nicht bei 17,6% am Blattende bleibt. Hier schleift ja keiner gerne dünner, oder?
Grundsätzlich gibt es aber noch die Möglichkeit, Al-Leg-Blech, hier vielleicht 2mm dick, auf die Kreisbahn zu rollen.
Ich habe auch dazu etwas mit FEM auf Festigkeit simuliert, dazu in einem späteren Beitrag.

Hier erst mal was anderes.
Von der Blattspitze bis 0,5 R etwa mag es vernachlässigbar sein. darunter wirkt sich aber das aus, was insbesondere auch für Schiffspropeller gilt, wegen der besonderen breite der Blätter: Da sich das Blatt im Kreis dreht entstehen die wahren Wirkprofile auf Kreisbahnen. Da sind die Sehnen länger und die Anstellwinkel anders. In den Bildern eine Veranschaulichung:



Auf solchen Kreisbahnen entsteht der Auftrieb (Widerstand auch)



Bei 0,3 R habe ich die auf Flügelmaße verkürzte Fläche zum Blech aufgedickt, um eine Abwicklung erzeugen zu können (gestreckter Zustand)
Richtig teure CAD-Programme wie Pro-E können das eleganter, aber wer hat schon über 20 000 EUR einfach mal übrig.

Hier die Abwicklung mit Auswertung



Wert für alp_un noch vom tool_2. Habe Anstellwinkel 6,48° eingezeichnet. Hat sich in Konstruktion aus meiner Vorgabe 6° ergeben.
Dort etwa erwartet das RoWi-tool die Lage der Profilsehne, graue Linie. Ist aber nicht.

Auswertung:
1. Anstellwinkel 2,7° zu klein, immerhin 42%
2. Wirksame Profilsehne ist länger. Sollte eigentlich 108,8 sein. 12,5% zu lang. Nur für diese Beispiel, nur bei 0,3 R.

Was tun?
1. Möglichkeit: Damit leben, und argumentieren, dass das Profil wegen der stärkeren Krümmung höhere Auftriebsbeiwerte hat.
2. Möglichkeit: Eine Korrektur der Linie, auf dem die Befestigungsschrauben liegen, ähnlich dem, wie ich es zur Rettung der Tool_2-Flügel schon mal angedacht habe
Forum/cf3/topic.php?p=23427#real23427
Versatz bei tool_3 sicher viel geringer. Käme bei tool_2 dann aber noch dazu.

Fazit:
Da nun die Anströmverhältnisse stimmen, sollten aus den Repellern wesentlich mehr als 30" raus zu holen sein.
Sollte auch messbar sein, voraus gesetzt, man kann einigermaßen reproduzierbar messen.
So ein tool kann die letzten Feinheiten nicht bedienen.
Ob man Gen.-Wirkungsgrade von 50% oder sogar weniger ansetzen sollte, ich denke das führt zu falscher Haltung.
Man muss dem fehlenden "Kraft" im Namen der website nicht unbedingt entsprechen.

Später mehr,
Gruß, Windfried

Da bin ich schon wieder, hallo.

Wollte gerade nach fragen wo die Grafik zur Flächendichte her ist, auf Excel-Register "Flächendichte", da habe ich die Verlinkung gesehen. Die blende ich hier mal ein:
http://www.fieldlines.com/board/index.php/topic,139106.html Da sieht man einen Streubereich der Flächendichte über der Schnelllaufzahl.

Es war mir nämlich nicht einsichtig, dass gänzlich unabhängig von jeder Profilgüte, jedem gewählten Anstellwinkel, diese eine Kurve gilt, die übrigens auch bei Crome in logarithmischer Darstellung zu finden ist. Mal nur auf die Auslegung nach Beetz bezogen - im tool in Annäherung wahrscheinlich. Daneben gibts ja auch noch jene nach Schmitz.

Nun gibt es im tool Eingabewerte, die machen eine Arbeit mit dem Korrekturbalken fast unnötig.
Könnte sein, das dann der Auslegung der Profiltiefen (Sehnenlängen) sehr weit entsprochen wird. Vielleicht prüfe ich das sogar mal nach.

Ihr habt zur Korrektur (und wenn eingeschätzt wird, ob die Solidity stimmt) , etwa die Mitte zwischen den beiden Kurven gewählt.
Die gewölbte Platte ist aber kein sonderlich gutes Profil, wenn nicht gut nachprofiliert wird sogar ein schlechtes, da zu dick.
Wäre es da nicht besser, sich eher der rechten Kurve an zu nähern?

Macht bei tsr 4 etwa 3% mehr Fläche aus.
Bei tsr 3 sind es sogar 7%. Bei tsr 5 nur etwa 2%.

Man könnte das Tool zumindest so bedienen, dass diese Überschüsse mindestens ausgewiesen werden.
Eher noch etwas mehr. besonders wenn an der Flügelspitze noch was weggesest wird, siehe Beitrag zuvor. Dsw. habe ich im vorletzten Beitrag gezeigt, dass die Anstellwinkel zur Nabe hin nicht kommen.

Bei folgendem würde ich mich gewiss verweigern:
Ich lege den Repeller vom Anhang im letzten Beitrag aus mit Anstellwinkel 8° und korrigiere die Fläche bis 2% Überschuss.
Dann nehme ich den Anstellwinklel auf 6° zurück und was sehe ich? Fläche angeblich 12% zu groß.
Das würde ich lassen und nicht korrigieren.

Die 12% sind wahrscheinlich sogar falsch, denn egal ob nach Schmitz oder Betz: In den Gleichungen steht der Auftriebsbeiwert bei beiden im Nenner. Der ist bei Profilen in dem Bereich nahezu linear mit dem Anstellwinkel. Würde also bedeuten, 25% weniger Auftriebsbeiwert muss durch mindestens 25% mehr Fläche ausgeglichen werden, nach meiner Rechnung sogar 33%, aber egal.

Grüße vom Windfried

Meiner Meinung nach macht es nicht viel Sinn, hier eine Menge Aufwand zu treiben, um 3 % Flächenänderung zu berücksichtigen. Da kommen beim Abschätzen vom Wirkungsgrad ganz andere Fehlerdimensionen zu stande.

Den Rest schaue ich mir morgen an. Gute Nacht,

Oli

Hallo Olli,

unabhängig von den weiteren Begründungen, die teilweise speziell mit den Zwängen des Tools was zu tun haben mögen - es hat auch was mit den berechnungen der radiusabhängigen Profiltiefen = f(1/ca) zu tun. Ca ist widerum f(alpha_soll), in diesen Bereichen fast linear.
Die 12% Flächenzuwachs sind demnach eigentlich noch zu wenig.


Sowas kann der Bediener berücksichtigen. Muss nicht ins tool rein. Wobei es natürlich auch nicht so scchwierig ist, die Stützwerte der Solidity-Kurve zu editieren.



Bezüglich Anlaufmoment - das wird bei 6° schon mal deutlich höher, sogar bei zurückgestutzter Fläche.
Sowas lieben ja die user.
Ansonsten ergibt sich bei 8° im mitgesandten Beispiel eben an der Blattspitze doch schon ein Einbauwinkel eps_eff von - 0,4°
und an der Stelle ein negatives Anlaufmoment. Gering, aber eben doch.

Gut, könnte durch den Viertelelipsenschnitt behoben werden, den ich irgendwo beschrieben hatte.
Was jeder für Anstellwinkel ansetzt, ist Entscheidungsfreiheit. Wir können nur beraten, hoffentlich sinnvoll.

Gruß, Andreas

Hier mal noch zur Auffrischung der Link zum Bauvideo aus dem englischsprachigen Raum.
Forum/cf3/topic.php?p=19668#real19668

Bemerkenswert!
Einige Anmerkungen aber doch:

1. Die Wandstärke vom Rohrmaterial ist recht hoch zur Ausdehnung der Flügel.
Ist korrekt im Nabenbereich. Der kommt möglicherweise ohne Versteifungen aus, s. Link im vorigen Beitrag > FEM-Simulation.
Zu den Blattspitzen hin hätte er aber dünner schleifen müssen. Selbst 21% relat. Dicke ergibt noch kein gutes Arbeitsprofil.
18% ist besser, um 15% halte ich an der Stelle für o.K.

2. Verwendung von Gewinderohr für den Mast
Durch Gewinderillen Verjüngung des Querschnitts und Kerbwirkung.
Wenn schon, dann genügend Reserven!

3. Ausgezeichnet finde ich den Test auf dem Autodach, ganz am Ende.
Nicht zu schnell! Aber, bis 9 m/s = 34 Km/h lässt sich alles austesten, bis auf das Sturmsicherheits-Szenario.
Dafür sollte der Aufbau aber FEM-simuliert oder mit Sandsäcken etc. auf Festigkeit getestet sein.
Anhaltspunkte für Sicherheitsfaktoren:
Auf Bruch bei 50-Jahres- Wind und -Bö mind. 3. Auf Dauerfestigkeit im Betrieb: 10. Bezogen jeweils auf die Zugfestigkeit des Materials.

Gruß vom Windfried

Hallo Langer,


Definitiv nein.

Auch wenn es schwer vorstellbar ist, dass ein geringer "Hinterschnitt" durch die Nasenkante nicht durch "Abschattung" Nachteile bringt - Die Strömungsfäden suchen sich schon ihren richtigen Weg durch den Einfluss der Profiloberseite.
Gewölbte Profile haben auch selbst bei 0° Anstellwinkel noch deutlichen Auftrieb.
Grafik anbei:
http://www.angeo-privat.gmxhom…latten.jpg
Das l ist immer die Cordlänge. Polaren also bei 100mm breitem Teilprofil für 1,5mm "Blechschale" gültig.
Bei KG-Rohr zumindest mehr Widerstand zu erwarten.

Übrigens haben die gewölbten Platten eher um 3° ihr besten Gleitzahlen (Ca/Cw). Nicht bei 6° und schon garnicht bei 8°.
Wegen der im Beitrag 7 , beginnend über dem 1. Bild, aufgezeigten Problematik würde ich aber mit 6° in die Berechnung gehen.
In Richtung Nabe wird es dann etwa richtig, in Richtung Blattspitzen hat man mit 6°allerdings schon eher zuviel.
Wird dann nochmal mehr, wenn die Nenn-TSR durch zu hohe Belastung nicht erreicht wird.

Etwas weniger Anstellwinkel in der Rechnung bringt etwas mehr Flügelfläche. Das ist gut für den Selbstanlauf, hat doch der Nabenmotor ein gewisses Rastkraftrippel.
Auch ist zu bemerken, dass die im Tool verwendete Kurve Flächendichte Sigma unter<Flächendichte> ein Mittelwert ist, und abhängig von der Güte der Profile und Auslastung bezüglich Anstellwinkel. Daraus ergibt sich eine Streubreite: http://board.fieldlines.com/in…#msg926083
Für die gewölbten Platten erscheint es mir sinnvoll, in Richtung der jeweils größten Solidity zu gehen. Im Tool also mit, durch Vergleich der beiden Kurven ermittelt, prozentualem Flächenüberschuss arbeiten!
Hat auch noch Vorteile bezüglich Selbstanlauf.
Vielleicht kann der Oli das noch ins Tool einarbeiten - andere Kurve.

Für Profilvorderkante wird in Richtung Nabe einfache Abrundung genügen. Hinterkanten möglicherweise weitestgehend scharf aber entgratet/leicht gerundet.
Bei Flügelspitzen Bearbeitung wie dargestellt sinnvoller. Zumindest bei dickem Plastik. : Da liegen die Reserven



Gerade nochmal nachgedacht:
Kann sogar sinnvoll sein, in Richtung Blattspitzen die Bearbeitung der Hinterkante an Profilinnenseite vor zu nehmen.
Auch wenn es dann Richtung gerade Profilunterseite geht - es könnte der zu hohe Anstellwinkel zurück genommen werden.
Auch reagieren Profile weniger empfindlich auf Unterseiten-Fehler. Will sagen, die Oberseite bleibt dann unversehrt.
Es bleibt ein weites Feld!

Gruß, W.

Hallo Langer,

alles bischen neu, oder? Hatte Dich sogar falsch verstanden. Aber: Profilsehne ist Profilsehne. Und zu der wird der Anstellwinkel gemessen.
Da macht es nichts, wenn dazwischen eine gedachte Befestigungslinie liegt.
Ist schon i.O.

3° schon, aber hier noch einmal :

Richtig also etwa 3° dann .

Damit es in Richtung Blattspitze auch in die Richtung geht - s. mein Kommentar unter dem letzten Bild.


Wäre interessant, was Du nach meinem vorigen Artikel als Optimum ansiehst.
Kannst am Besten mal an ne Antwort oder per PN deine Tool-Berechnung als Excel-Tabelle anhängen. Sonst müsste ich das selber alles eintippen.

Wenn man das ganz genau machen will, muss man die jeweiligen Winkel und Profilbreiten selbst berechnen,
möglichst nach Schmitz
Und wenn man das Tool nach Betz verwendet, Man brauchte jedenfalls noch ein CAD-Programm, welches die Abwicklung der Profile auf der Kreisbahn zulässt, wie z.B. Pro-E , welches man aber auch beherrschen muss.
Also bleib mal beim Tool, denke ich.

Fotos gerne, und Erfahrungsbericht.

Gruß, A.