H-Rotor 3,5KW Konzept

Durchführbarkeits- und Planungsanalyse
 
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H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 24.04.2012 - 12:04 Uhr  ·  #1
Hallo alle zusammen,

ich befasse mich nun seit etwa 12 Monaten mit der Planung an einer 3-Blatt H-Rotor VAWT im Leistungsbereich bis 10KW.
Bis zum Gegenwärtigen Zeitpunkt habe ich aber noch nicht ermitteln können ob diese Anlage nun tatsächlich selbstständig anlaufen wird oder ob ich einen Planungsfehler begangen habe.

Ich muss dazu sagen daß der Zweiteilige Tower bereits fertig gestellt ist, ebenso das Generatorgehäuse und der Achsendom sind fertig und Endlackiert.
(Bilder folgen die nächsten Tage, Kamera sucht......)

Die Ausleger sind im Moment beim Sandstrahlschneider und sollten die nächsten Tage wieder bei mir eintreffen.

Flügel werden in Anlehnung an das Delfter Profil in Epoxid gefertigt und bereits für eine dynamische Pitch- Regelung vorgesehen.

Das Konzept steht in übereinstimmung mit:

BWEA
TÜV SÜD nel
IEC61400-2
IEC61400-11
IEC61400-12-1
IEC61400-14

Rated Power 3,5KW
System Diameter 3m
Blade Hight 4m
Tower hights 2x3,5m
Survival Wind Speed 42.1m/s
System weight: 1350kg
Inverter and Main Distribution Box: 350kg

VAWT Darrieus H-Rotor 3 Blade Design
Rated Wind Speed: 10m/s
Start up: 2,5m/s
Cut in: 3,4m/s
Cut out: 38m/s

Generator: PMG
250Rpm > 3500W
Phase Resistance: 2,7Ohm
Starting Torque: 2,0Nm
Generator Efficiency: 0,92
Single Phase 220-240V 50-60Hz 11,6-13,5A

Brake: PMG Disk Brage 24V 41W
RPM Control: PAX-1/8 14V

Mich würde interessieren ob mir irgendwer Helfen könnte um festzustellen ob das System selbst und ohne Fremdstarteinrichtung bei entsprechendem Wind anlaufen kann.
Jetzt könnte ich noch Änderungen am Flügelprofil vornehmen. Mir brummt aber der Schädel und ich kriege es einfach nicht errechnet.

Fast vergessen die Flügel sind 4m lang und 40cm breit (Entsprechen dem DU-06-W-100)
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 24.04.2012 - 13:06 Uhr  ·  #2
Hallo PGPT,

Selbstanlauf ist immer ein großes Problem. User "WIndfried" kann dir all sowas recht genau berechnen...so genau es eben geht- es ist immer noch viels nicht ganz klar auf diesem Gebiet. Letztlich wird es ohne Flügelreguliereung aber nicht gut klappen, vor allem auch daher da dieser Anlagentyp kaum Leistung bringt wenn er nicht über eine bestimmte SLZ hinauskommt und da wirds dann schwierig.

Was mir allerdings vollkommen unklar ist: aus 12 Quadratmertn Fläche wirst du im Leben niemals 3,5 KW bei 10 m/s holen, das ist wohl eher Wunschdenken :-(

Ansonsten finde ich dass die Anlage toll aussieht :-)
Womit ihr Probleme bekommen werdet sind die Fliehkräfte. Ich würde die Profile oben und unten näher in die Mitte rücken, die Profile also quasi Bananenfärmig gestalten. Man glaubt nicht was da alles an Fliehkräften entsteht wenns ordenltich piustet und das Teil in voller Fahrt ist. Wenn sich die blätter dann nach außen biegen gibts Unwucht da sie das nicht gleichmäßig tun...mit sowas hatten shcon viele Hersteller Probleme...

Gruß
Max
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 24.04.2012 - 20:10 Uhr  ·  #3
@ Max: Nun gilt ja die geradlinig senkrechte Form als ertragreicher als die gekrümmte Bananaversion a`la "Eggbeater". Voll-ummantelte Profile haben auch eine weit höhere Steifigkeit als vergleichbares bei C-Rotor oder Lenz. Dahingehend hast Du vielleicht von mir schon zuviel Schreckliches im Zusammenhang mit der Fliehkraft gehört. Die Fliekraft kann bei C- und Lenzprofil gut ansetzen, weil diese Profile eine relativ schlechte Verwindungssteifigkeit haben, C- noch schlechter als Lenz. Allerdings wirkt gekrümmte (Banana) Form der Fliehkraft statisch entgegen, kein Zweifel. Das Anfahrverhalten würde dann allerdings eher noch schlechter!

Das Fliehkraft-Problem ist immer vom Gewicht der Flügel abhängig. Es sollen Epoxi-Flügel werden, das ist ja schonmal 1.te Wahl, Frage = wird GFK oder Carbon/Aramidfaser verwendet? Letztere wäre wegen höherer Beanspruchbarkeit und dem Leichtgewicht natürlich super. Dann - bei professioneller Auslegung und Verarbeitung sollte eigentlich kein Problem durch die Fliehkraft auftreten. Auch weil die Tragarme optimal als V konzipiert die Kräfte statisch perfekt aufnehmen. Die Tragarme können im Gegensatz zu den Flügeln schwer sein, ihre Fliehkräfte werden direkt radial von der Rotorachse aufgefangen, während die Fliehkraft an den Flügeln als zerstörerische Hebelkraft an Flügel und dessen Verbindungspunkte wirken kann. Je steifer und leichter also der Flügel, desto weniger Probleme mit Fliehkraft und Wechsellast.

Eine ähnliche V - Aufhängung wie hier hatte auch der H-Rotor auf der Neumaierstation 2 in der Antarktis, der hat tagelange Winde bis 240 kmh überstanden und 18 Jahre lang die Station mit Strom versorgt. Die Flügel dort waren etwas breiter im Profil, das hier vorgestellte Modell scheint auf höhere Schnellläufigkeit ausgelegt. Ein 5KW Modell des gleichen Entwicklers wird als Helix-Rotor z.Z. für den Markt bei KD Metall und Maschinenbau in Breitenworbis gebaut, auch wieder mit den V - Tragarmen. Die wissen, warum!

Ob er von alleine anläuft, ist eigentlich keine Frage sondern wann, ab welcher Windgeschwindigkeit. Da die Blätter nicht auf extremen Schnelllauf ausgelegt scheinen, sagt mir mein Bauchgefühl, dass dieses Modell zwar nicht so gut mit Schwachwind klarkommt, aber so ab 6m/sec keine Probleme mehr haben sollte.

Für den Fall, dass wegen dem Standort mit einem geringeren Mittel zu rechnen ist, würde ich den Profilen im mittleren Drittel der Flügellänge zwischen den V-Träger-Flanschen als Anfahrhilfe eine C-Nase verpassen und gut ist. Dabei würde ich ein bißchen weiterhelfen können, ist mein Fach.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 25.04.2012 - 12:54 Uhr  ·  #4
Blattmaterial nach GL2010(2)
Fibre Type Owens Corning SE1500
Resin Type Prime 20 lv Epoxy
Corecell T400
Unidirectional UE1208
Stitched Triaxial YE1217
Stitched Biaxial XE813
Test Standard ASTM C273


Gefertigt wird in zwei Molds und die Einzelteile später zusammengesetzt da ja noch die beiden Servos und die Befestigung zu den Tragarmen eingebaut werden müssen.
Ebenso das Statische Schutzkabel muss eingebracht werden um später mit einem Schleifring am Tower geerdet zu werden.

Mich würde interessieren was diese Anlage tatsächlich leisten kann.... Ich war mir sicher das 3,5KW bei 10- 12m/s durchweg möglich sein sollten (oder liege ich da falsch)

Bilder folgen Morgen.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 25.04.2012 - 13:00 Uhr  ·  #5
@carl

Deine Idee mit der C Nase klingt verlockend. Könntest Du mir da einen Vorschlag oder eine Skizze anfertigen?
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 06:37 Uhr  ·  #6
Zu Max Ehrenrettung möchte ich zunächst auf den möglicherweise zu erwartenden Ertrag kommen: 3,5 KW bei 12 m/sec ist sehr ambitiös und würde bei 12 qm Fläche zur Strömung einen Leistungsbeiwert von etwa 40% (Cp 0,4) voraussetzen. Bei der relativ schmalen Blattform und damit höherer Schnellläufigkeit kommt der Effekt der Vektorgeschwindigkeit dazu, so dass möglicherweise die normal bei gemütlicheren Blattauslegungen zu erwartenden Wirkungsgrade um leicht über 30% überschritten werden könnten. Aber Vorsicht mit Ertragsprognosen! Es könnte durchaus sein, dass die 40% Wirkungsgrad damit erreicht werden, aber leider hat das Ding eine Achillesferse: Gerade Schnelläufer leiden nicht nur an den Anfahrschwierigkeiten, sie leiden ganz besonders an der Reaktionsträgheit bei wechselnden Windgeschwindigkeiten. Wenn also - wie normal im Freien - die Windgeschwindigkeiten ständig schwanken, hinkt der Rotor ständig hinterher und erreicht praktisch dieses angestrebte Mittel nur im Windkanal!

So, Max kann aufatmen!

Zur "C - Nase":

Ich empfehle zunächst ein bißchen Einlesen zum C-Rotor in diesen Threads:

http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf3/topic.php?t=3332

http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf3/topic.php?t=2179

Es gab schon in den 80er Jahren eine französische und eine deutsche Patentanmeldung a) durch Serge Gilbert und b) durch Karl Keding, in der das Konzept des C-Rotors mit C-förmigem Vorflügel und dahinterstehendem Normal-Naca-Profil angefürt wird.

Als Anfahrhilfe wurde die C-Nase noch nie genutzt.

Der Vorteil dieses Konzeptes liegt in dem brachialen Drehmoment, den es erzeugt, das wird allerdings mit einer stark reduzierten Schnellläufigkeit bezahlt!

Man kann allerdings - wie es sich auch hier anbietet, nur einen Teil des Flügels damit bestücken, hierfür bietet sich die besonders stabile Zone in der Mitte zwischen den V-Trägern förmlich an, den an den Flügelspitzen bestünde wieder die Gefahr hoher Beanspruchung durch Lastwechsel und Fliekraft mit Hebelwirkungen.

Der Vorflügel kann vorteilhaft wie eine Ei-Spitze den Fahrtwiderstand veringernd ausgeführt werden und als weitere Anpassung an die erwünschte Schnellläufigkeit des H-Rotors läßt sich die Vorflügelbreite so gering wie möglich halten, um nur gerade soviel mehr Drehmoment zu erzeugen, wie regulierend benötigt wird.

Je breiter der Vorflügel und damit der Strömungskanal, in dem die Strömung zwischen Vor- und Hauptflügel zirkuliert, desto mehr Drehmoment, aber auch um so langsamer wird die Mühle...
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Nochmal den Flügel ohne C-Nase bei 300 RPM in Simulation

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Gepostet: 26.04.2012 - 08:06 Uhr  ·  #7
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 08:15 Uhr  ·  #8
So der Stressfaktor Unwucht und Bruch sollte durch die Materialwahl und der Kernstruktur des Flügels eigentlich im Rahmen bleiben.
Im Simulationsprogram meines Freundes haben wir bei einer Angenommenen Drehzahl von fast 350 RPM eine maximale Verformung von 6,8mm im Zentrum ermittelt, and den Flügelenden gar nur 1,3mm. Bruchdrehzahl ist nach den Daten etwa 980 RPM.
Bei dem Durchmesser der Anlage von 3m haben wir also bei 12m/s eine Blattgeschwindigkeit von (Festhalten) 198km/h entspricht 250 RPM.
Verformungen treten erst bei Drehzahlen über 280 RPM auf, alles vorher ist um oder unter 1mm. Ich Denke das sollte keinerlei Vibrationen und Unwuchten erzeugen... Oder?

Die beiden Stresszonen liegen übrigens wie jeder schon vermutet hat genau an den Verbindungen zum V Tragarm.
Blattgewicht ist übrigens bei etwa 12kg ohne Innenausbau und Servos.

Ursprünglich hatte ich angedacht die Flügelenden mit Winglets zu versehen. Komischerweise haben diese sich als Urheber vieler Probleme dargestellt. Der Schallpegel rutscht unglaublich nach oben und wird als ein helles Pfeifen bei max. Drehzahl nahezu unerträglich. So die Enden habe ich gestrichen (Wieder viel Geld gespart)
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 08:28 Uhr  ·  #9
Zitat geschrieben von Carl

Zu Max Ehrenrettung möchte ich zunächst auf den möglicherweise zu erwartenden Ertrag kommen: 3,5 KW bei 12 m/sec ist sehr ambitiös und würde bei 12 qm Fläche zur Strömung einen Leistungsbeiwert von etwa 40% (Cp 0,4) voraussetzen. Bei der relativ schmalen Blattform und damit höherer Schnellläufigkeit kommt der Effekt der Vektorgeschwindigkeit dazu, so dass möglicherweise die normal bei gemütlicheren Blattauslegungen zu erwartenden Wirkungsgrade um leicht über 30% überschritten werden könnten. Aber Vorsicht mit Ertragsprognosen! Es könnte durchaus sein, dass die 40% Wirkungsgrad damit erreicht werden, aber leider hat das Ding eine Achillesferse: Gerade Schnelläufer leiden nicht nur an den Anfahrschwierigkeiten, sie leiden ganz besonders an der Reaktionsträgheit bei wechselnden Windgeschwindigkeiten. Wenn also - wie normal im Freien - die Windgeschwindigkeiten ständig schwanken, hinkt der Rotor ständig hinterher und erreicht praktisch dieses angestrebte Mittel nur im Windkanal!

So, Max kann aufatmen!

Zur "C - Nase":

Ich empfehle zunächst ein bißchen Einlesen zum C-Rotor in diesen Threads:

http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf3/topic.php?t=3332

http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf3/topic.php?t=2179

Es gab schon in den 80er Jahren eine französische und eine deutsche Patentanmeldung a) durch Serge Gilbert und b) durch Karl Keding, in der das Konzept des C-Rotors mit C-förmigem Vorflügel und dahinterstehendem Normal-Naca-Profil angefürt wird.

Als Anfahrhilfe wurde die C-Nase noch nie genutzt.

Der Vorteil dieses Konzeptes liegt in dem brachialen Drehmoment, den es erzeugt, das wird allerdings mit einer stark reduzierten Schnellläufigkeit bezahlt!

Man kann allerdings - wie es sich auch hier anbietet, nur einen Teil des Flügels damit bestücken, hierfür bietet sich die besonders stabile Zone in der Mitte zwischen den V-Trägern förmlich an, den an den Flügelspitzen bestünde wieder die Gefahr hoher Beanspruchung durch Lastwechsel und Fliekraft mit Hebelwirkungen.

Der Vorflügel kann vorteilhaft wie eine Ei-Spitze den Fahrtwiderstand veringernd ausgeführt werden und als weitere Anpassung an die erwünschte Schnellläufigkeit des H-Rotors läßt sich die Vorflügelbreite so gering wie möglich halten, um nur gerade soviel mehr Drehmoment zu erzeugen, wie regulierend benötigt wird.

Je breiter der Vorflügel und damit der Strömungskanal, in dem die Strömung zwischen Vor- und Hauptflügel zirkuliert, desto mehr Drehmoment, aber auch um so langsamer wird die Mühle...


Hm, wie würde es aussehen wenn wir Federgespannte Vorflügel auf der Innenseite des Blattes nehmen würden? Ich meine die beiden Molds sind noch nicht ganz Fertig, somit könnte ich das noch mit einfliesen lassen. Federgespannte Vorflügel auf dem Innenkreis der Anlage würden bei einer gewissen Drehzahl einfach flach an das Profil gepresst werden und somit die Schnellläufigkeit nicht mehr beeinträchtigen. Was haltet Ihr davon?

Grüße Stephan
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Mast Fundament

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Gepostet: 26.04.2012 - 08:59 Uhr  ·  #10


Gott oh Gott bei so einer kleinen Turbine mit nur 7m Mast errechnen die Statiker schon einen Druck von 64KN auf den Boden wenns mal bläst.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 09:23 Uhr  ·  #11
Hallo Carl,

Mit meiner "Ertragsprognose" war ich mehr als vorsichtig. 12 m7s kamen erst später ins Spiel, vor meinemm Beitrag war von 3,5 KW bei 10 (!!!) m/s die Rede...
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 09:32 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von Menelaos

Hallo Carl,

Mit meiner "Ertragsprognose" war ich mehr als vorsichtig. 12 m7s kamen erst später ins Spiel, vor meinemm Beitrag war von 3,5 KW bei 10 (!!!) m/s die Rede...


Das ist Korrekt ich hatte da die Vermutung geäusert das diese Leistung bei 10m/s bereits erreicht werden sollte.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 09:59 Uhr  ·  #13
...auch bei 12 m/s glaube ich nicht daran...Was für eine Auslegungs-SLZ hat denn das Teil eigentlich? Sollte mindestens 4 sein. Unter 2,5 gibts in jedem Fall Strömungsabriss und das Teil "steht" da es sonst an der "Leeseite" zu keine laminare Strömung mehr am Profil gibt. Die Blattwinkelverstellung hilft hier definitiv nach, das Problem bleibt aber dennoch bestehen
Das mit Der C-Nase klingt erstmal logisch und verlockend, allerdings wird dann die SLZ so tief in den Keller rutschen dass genau dieses eben genannte Problem auftreten wird...



Gruß
Max
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 10:53 Uhr  ·  #14
Zitat geschrieben von Menelaos

...auch bei 12 m/s glaube ich nicht daran...Was für eine Auslegungs-SLZ hat denn das Teil eigentlich? Sollte mindestens 4 sein. Unter 2,5 gibts in jedem Fall Strömungsabriss und das Teil "steht" da es sonst an der "Leeseite" zu keine laminare Strömung mehr am Profil gibt. Die Blattwinkelverstellung hilft hier definitiv nach, das Problem bleibt aber dennoch bestehen
Das mit Der C-Nase klingt erstmal logisch und verlockend, allerdings wird dann die SLZ so tief in den Keller rutschen dass genau dieses eben genannte Problem auftreten wird...



Gruß
Max


Hallo Max, die SLZ ist 4,5 und was die C-Nase angeht habe ich mir überlegt einen Vorflügel zu verwenden der dem Flügelprofil entspricht. Dieser wird mit einer Feder offen gehalten und verstärkt den Anlauf durch Windwiderstand, beim erreichen einer noch zu ermittelten Drehzahl wird der Vorflügel dann letztlich zugedrückt und liegt laminar am Profil an.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 11:07 Uhr  ·  #15
Das mit den 3,5 KW bei 12 m/sek dachte ich, könnten wir abhaken, weil es im Windkanal vermutlich schon, aber draußen nur unter günstigen Bedingungen geht. Ich sagte ja schon, die Anlaufträgheit, bis der Rotor nach Abflauen des Windes wieder auf Touren kommt...
Allerdings darf man nicht vergessen, dass dieser Faktor mit der Zunahme der mittleren Windgeschwindigkeit an Bedeutung verliert. Einen Standort mit im Mittel 10-12 m/sec würde ich für bedenkenlos halten, doch wo gibt es den schon?

Die Flügel haben eine schnelle Auslegung, wenngleich nicht extrem, mein Bauchgefühl sagt mir, an einem Standort an der Küste oder sonstwo mit möglichst gleichmäßigen und starken mittleren Strömungsverhältnissen braucht man nicht einmal eine Anfahrhilfe.

Ernst wird es erst, wenn der Rotor einen Platz bekommen soll, wo keine optimalen Windverhältnisse oder das übliche Mittel zwischen 3 und 6 m/sec wie im Binnenland in Bodennähe bis 10m Höhe vorherrscht. Dann würde ich mir bei diesem Modell wirklich gedanken um eine Anfahrhilfe machen. Die Idee von Dir, Stefan mit dem angelegten Vorflügel innen ist super und - soweit sich dieser wie ein Laminat an das Profil anlegen kann - eine sehr elegante Lösung. Das wäre vielleicht sinnvoll, um ein breiteres Spektrum der Windgeschwindigkeiten nutzen zu können, also auch schwächere Winde. Einzig die Schwächen, die eine dafür notwendige mechanik mit sich bringt - ich denke da vor allem an Eis und Schnee - bringt mich etwas ins Grübeln...

Es ist vermutlich eher eine Standortfrage, ob überhaupt etwas gemacht werden muß. Bei einem Standort mit vorwiegend Schwachwind und womöglich turbulenter Anströmung rate ich weiterhin als Notlösung eher zum klassischen C-Profil, denn dafür ist es gut. Oder man wählt von vorneherein ein breiteres dickeres Profil für den Flügel - dann ohne nötige Anfahrhilfe.

Mit Winglets - was meinst Du da, Stefan? Meinst Du jetzt kleine Endkappen zur Vermeidung von Flügelrandverlusten (Beim H-Rotor mit senkrecht stehenden Flügeln können die möglicherweise - ich bin mir nicht sicher - sinnvoll sein, beim Helix bringen sie aber eher nichts) oder meinst Du Winglets wie am Flugzeug? Beim C-Flügel jedenfalls kann man auf Endkappen garnicht verzichten, einerseits weil es die Verbindungsstücke zwischen Vor- und Hauptflügel sind, dann aber auch weil ohne diese starke Ertragseinbußen vorprogrammiert sind.

Ich kann Dir damit auch nur helfen, wenn Du am jetzt vorhandenen Profil festhalten willst und deshalb gezwungen bist, dieses an weniger gute Standorte anzupassen. Was Berechnungen für die Auslegung von Normalprofilen für bestimmte Leistungen und Vorbedingungen angeht, ist Windfried unser Experte, ich bin ehr der Bastler mit den Bauchgefühlen...

In jedem Fall würde ich dazu raten, so einfach und statisch stark wie möglich zu bauen, gerade bei so einer großen Anlage, kein Schnick-Schnack, sondern genau auf den Standort zugeschnittene Profile. Statisch am besten zu beherrschen ist nun einmal ein geschlossenes verwindungssteifes Profil, macht man das richtig, braucht man keine Anfahrhilfe mehr. Ich würde also eher versuchen, von vorneherein das perfekte Profil für die vorhandenen Verhältnisse zu finden.

NS: Ich mache keine Propaganda gegen das C-Profil, aber ich kenne nach 30 Jahren Beschäftigung damit viele seiner Schwächen und Stärken . Habe ja selbst ein (frei verfügbares, ohne Lizenz für alle nutzbares) Patent auf eine eigene Version desselben!
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 11:10 Uhr  ·  #16
Zitat geschrieben von PGPT

Zitat geschrieben von Menelaos

...auch bei 12 m/s glaube ich nicht daran...Was für eine Auslegungs-SLZ hat denn das Teil eigentlich? Sollte mindestens 4 sein. Unter 2,5 gibts in jedem Fall Strömungsabriss und das Teil "steht" da es sonst an der "Leeseite" zu keine laminare Strömung mehr am Profil gibt. Die Blattwinkelverstellung hilft hier definitiv nach, das Problem bleibt aber dennoch bestehen
Das mit Der C-Nase klingt erstmal logisch und verlockend, allerdings wird dann die SLZ so tief in den Keller rutschen dass genau dieses eben genannte Problem auftreten wird...



Gruß
Max


Hallo Max, die SLZ ist 4,5 und was die C-Nase angeht habe ich mir überlegt einen Vorflügel zu verwenden der dem Flügelprofil entspricht. Dieser wird mit einer Feder offen gehalten und verstärkt den Anlauf durch Windwiderstand, beim erreichen einer noch zu ermittelten Drehzahl wird der Vorflügel dann letztlich zugedrückt und liegt laminar am Profil an.


Vergessen zu erwähnen, die maximalen und minimalen Kräfte, die auf die Rotorblätter (Lift und Drag) oder alternativ die Biegemomente in der Breite habe ich schon ermittelt. Maximale Windgeschwindigkeit, Böen (für die extreme Belastungberechnung) und eine Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit, d. h. wie oft jede Windgeschwindigkeit auftreten kann, für die Ermüdungsbeanspruchungs Berechnung. Die Drehzahl für jede Geschwindigkeit (sofern der Drehzahl oder der tipp speed ratio konstant gehalten wird). Das habe ich alles schon hinter mir, aber eben nur die Theorie.
Wenn das aber alles stimmt müsste ich damit unter Rated Power eine Drehzahl von 250RPM erreichen. D.h. der Flügel dreht mit 198km/h.
Mein Problem ist das ich mir nicht sicher bin ob ich nicht doch was übersehen habe, immerhin verbrenne ich eine Menge Geld mit dem Versuch.

Das mit der C-Nase war schon einmal ein Super Vorschlag um wenigstend den Anlauf zu verbessern.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 11:20 Uhr  ·  #17
Zitat geschrieben von Carl

Das mit den 3,5 KW bei 12 m/sek dachte ich, könnten wir abhaken, weil es im Windkanal vermutlich schon, aber draußen nur unter günstigen Bedingungen geht. Ich sagte ja schon, die Anlaufträgheit, bis der Rotor nach Abflauen des Windes wieder auf Touren kommt...
Allerdings darf man nicht vergessen, dass dieser Faktor mit der Zunahme der mittleren Windgeschwindigkeit an Bedeutung verliert. Einen Standort mit im Mittel 10-12 m/sec würde ich für bedenkenlos halten, doch wo gibt es den schon?

Die Flügel haben eine schnelle Auslegung, wenngleich nicht extrem, mein Bauchgefühl sagt mir, an einem Standort an der Küste oder sonstwo mit möglichst gleichmäßigen und starken mittleren Strömungsverhältnissen braucht man nicht einmal eine Anfahrhilfe.

Ernst wird es erst, wenn der Rotor einen Platz bekommen soll, wo keine optimalen Windverhältnisse oder das übliche Mittel zwischen 3 und 6 m/sec wie im Binnenland in Bodennähe bis 10m Höhe vorherrscht. Dann würde ich mir bei diesem Modell wirklich gedanken um eine Anfahrhilfe machen. Die Idee von Dir, Stefan mit dem angelegten Vorflügel innen ist super und - soweit sich dieser wie ein Laminat an das Profil anlegen kann - eine sehr elegante Lösung. Das wäre vielleicht sinnvoll, um ein breiteres Spektrum der Windgeschwindigkeiten nutzen zu können, also auch schwächere Winde. Einzig die Schwächen, die eine dafür notwendige mechanik mit sich bringt - ich denke da vor allem an Eis und Schnee - bringt mich etwas ins Grübeln...

Es ist vermutlich eher eine Standortfrage, ob überhaupt etwas gemacht werden muß. Bei einem Standort mit vorwiegend Schwachwind und womöglich turbulenter Anströmung rate ich weiterhin als Notlösung eher zum klassischen C-Profil, denn dafür ist es gut. Oder man wählt von vorneherein ein breiteres dickeres Profil für den Flügel - dann ohne nötige Anfahrhilfe.

Mit Winglets - was meinst Du da, Stefan? Meinst Du jetzt kleine Endkappen zur Vermeidung von Flügelrandverlusten (Beim H-Rotor mit senkrecht stehenden Flügeln können die möglicherweise - ich bin mir nicht sicher - sinnvoll sein, beim Helix bringen sie aber eher nichts) oder meinst Du Winglets wie am Flugzeug? Beim C-Flügel jedenfalls kann man auf Endkappen garnicht verzichten, einerseits weil es die Verbindungsstücke zwischen Vor- und Hauptflügel sind, dann aber auch weil ohne diese starke Ertragseinbußen vorprogrammiert sind.

Ich kann Dir damit auch nur helfen, wenn Du am jetzt vorhandenen Profil festhalten willst und deshalb gezwungen bist, dieses an weniger gute Standorte anzupassen. Was Berechnungen für die Auslegung von Normalprofilen für bestimmte Leistungen und Vorbedingungen angeht, ist Windfried unser Experte, ich bin ehr der Bastler mit den Bauchgefühlen...

In jedem Fall würde ich dazu raten, so einfach und statisch stark wie möglich zu bauen, gerade bei so einer großen Anlage, kein Schnick-Schnack, sondern genau auf den Standort zugeschnittene Profile. Statisch am besten zu beherrschen ist nun einmal ein geschlossenes verwindungssteifes Profil, macht man das richtig, braucht man keine Anfahrhilfe mehr. Ich würde also eher versuchen, von vorneherein das perfekte Profil für die vorhandenen Verhältnisse zu finden.

NS: Ich mache keine Propaganda gegen das C-Profil, aber ich kenne nach 30 Jahren Beschäftigung damit viele seiner Schwächen und Stärken . Habe ja selbst ein (frei verfügbares, ohne Lizenz für alle nutzbares) Patent auf eine eigene Version desselben!


Danke Carl,

die Anlage ist für Küstengebiete ausgelegt und nimmt eine mittlere Windgeschwindigkeit von 8- 10m/s an.
Das Flügelprofil bleibt so bestehen und wird nicht nocheinmal geändert.Der Vorflügel ist aber sehr Interessant und wird wohl noch eingebaut. Ich habe da mit unserem Edelstahl Fachmann gesprochen und der sagt mir das ich kein Problem die genau nach Profil zu biegen und die Scharnierseite haben wir auch schon gelöst. Die Gegenseite wird im Flügelprofil mit Epoxid und Gewebe einlaminiert. Ihr habt mich da auf eine Super Idee gebracht, an dieser Seite schon einmal meinen tiefsten Dank.

Das Problem ist das die beiden Molds schon aufgebaut sind ich ich von daher die Breite und Dicke nicht mehr ändern kann. Eins muss ich dazu aber noch sagen. Die Molds können Flügel mit einer Länge von 5m fertigen. Wenn also ein Extrameter da noch mehr Nutzen bringt.... Ja, warum denn nicht?
Mit Winglets meine ich die Endstücke an den oberen und unteren Enden der Flügel, Die Analyse war Furchterregend, also keine solche Enden...... Mir Dröhnen die Ohren immer noch.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 12:07 Uhr  ·  #18
Zitat

die Anlage ist für Küstengebiete ausgelegt und nimmt eine mittlere Windgeschwindigkeit von 8- 10m/s an.

Wo sollte das denn sein. Die Werte werden nicht einmal in Reykjavik auf Island erreicht, zumindest nicht in 10 Metern Höhe... Antarktis?

Dieter
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 13:40 Uhr  ·  #19
@ Dieter: Ein Mittel von 8-10 m/sek dürfte selten sein, ist aber nicht ganz auszuschließen, weil es Standorte gibt an denen Strömungsverstärkung durch geographische Eigenschaften - gerade in Bodennähe um 10 m Höhe - genutzt werden können! Zum Tragen kann auch kommen, dass bei Spitzenwindwerten weit mehr Energie in kurzer Zeit erzeugt werden kann als man bei Mittelwerten über längeren Zeitraum einfahren kann. Natürlich meist gerade dann, wenn das Einspeisungsnetz überall gerade gut ausgelastet ist, leider! An was man so alles denken muß! Vielleicht an einen Zwischenspeicher ? Es ist wohl eine Frage der Rotorauslegung, die wurde hier augenscheinlich auf ein Abgreifen höherer Leistungen zulasten einer Rentabilität bei Schwachwind konzipiert und ich nehme an, dass dem ebenso bei Generatorauslegung und Abschaltgeschwindigkeit entsprochen wurde. Das Konzept sieht solide aus, ab einem Mittelwert von 6m/sek sollte damit schon was zu machen sein. Bauchgefühl, klar.
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Re: H-Rotor 3,5KW Konzept

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Gepostet: 26.04.2012 - 16:50 Uhr  ·  #20
@ Carl

Zitat
ab einem Mittelwert von 6m/sek sollte damit schon was zu machen sein. Bauchgefühl, klar.


Wo bitte haben wir das in Deutschland...? Das ist sooo selten, es wäre Quatsch die Anlage darauf abzustimmen, sie muss chon viel früher tun, sonst hat das keinen Zweck!

@PGPT

Zitat
Dieser wird mit einer Feder offen gehalten und verstärkt den Anlauf durch Windwiderstand, beim erreichen einer noch zu ermittelten Drehzahl wird der Vorflügel dann letztlich zugedrückt und liegt laminar am Profil an.


Aber wohl nicht durch den Luftwiderstand auf die Nase...oder? Wenn dieser so hoch wäre dass das klappt, hast du ganz andere Probleme und das ganze Teil kommt ja auch erst richtig in Fahrt wenn die SLZ größer wird...aber da hinzukommen mit dieser bei größeren Drehzahlen "störenden" Anlaufhilfe wird auch nicht ganz leicht. Zudem hast du ja auch noch Fliehkräfte die auf diesen mechanismus wirken und ihm vielleicht entgegenwirken...oder unterstützen...?!

Ich kann mir nicht so recht vorstellen was das erwirken soll...aber probieren geht über studieren und ich würde mich freuen wenn du das Resultat hier öffentlich machst....und abbauen kann man das ja immer noch wieder.

Welches Profil wollt ihr eigentlich verwenden?

Gruß
Max
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