Anpassung der Flügel an den Generator

 
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Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 25.12.2014 - 22:54 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen,
das ist mein erster Beitrag hier im Forum, deshalb eine kurze Vorstellung:
Ich bin 61 Jahre alt, lebe in der Nähe von Mainz und kann als Rentner viel Zeit in meine Hobbies investieren. Ich besitze eine kleine Drehbank und eine Fräse und möchte meine Selbstbau 100W-Solaranlage durch einen kleinen Windgenerator ergänzen.

Meine ersten Versuche: Als Repeller habe ich bisher die 3-Blatt Ausführung von Ista-Breeze mit 1m Durchmesser benutzt.
- Unbelastet auf einem Lagerblock betrieben, erreichen sie eine hohe Umdrehungszahl.
- Dann habe ich versucht mit diesen Rotorblättern einen Nabendynamo (6V/3W) zu betreiben. Leider muss der Rotor 133Nm aufbringen, um überhaupt anzulaufen. Bei Sturm konnte ich damit eine 12V/5W Autobirne zum Leuchten bringen. Aber eben nur bei Sturm!
-Nun versuche ich es mit einem Gleichstrom-Generator, bei dem der Rotor nur noch 75Nm zum Anlaufen überwinden muß. Auch hier ist es so, dass bei dem geringen Wind, der zur Zeit weht, keine Drehung am Windrad festzustellen ist.

Der Gleichstrom-Generator ist ein McMillan Gleichstrommotor, der lt. Datenblatt als Generator 600U/min benötigt, um auf 12V Spannung zu kommen. Somit nehme ich an, dass etwa 800U/min reichen, um einen meßbaren Strom für die 12V-Batterie zu erzeugen.

Nun meine ersten Fragen:
Ist es mit einem derartigen Repeller (1m Durchmesser) möglich, meine Wunschbedingung zu erreichen?
Würden 5 derartige Rotorblätter die nötige Kraft zum Anlauf erzeugen und auch auf die nötige Drehzahl von 800U/min kommen?

Weihnachtliche Grüße, Klaus
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 25.12.2014 - 23:16 Uhr  ·  #2
Ich denke du bist besser drann dir eigene Repellerblätter zu basteln.
Diese kommen weit besser mit einem Rastmoment zurecht wie Ista Blätter.
Hier reichen 70-80 cm Durchmesser schon für einen Nabendynamo.
Es genügt ein Stück 100er-150 Kanalrohr mit 50 cm und du hast weit bessere Leistung ohne Sturm
Denke bei deinen Anlaufdrehmomenten hast du dich gehörig vertan, 1 nm ist schon sehr viel , Nabendynamos haben weniger
Kannst ja hier mal nachlesen über die Dinger.

Zu deinem anderen Generator, du schreibst nur von Drehzahl aber nicht von der Leistung in Watt die du dir aus einem Meter Durchmesser erwartest. Genaueres wäre hilfreich.
Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 26.12.2014 - 00:39 Uhr  ·  #3
Hallo Hans,

danke für deine schnelle Antwort und den Hinweis auf meinen Rechenfehler.

Der Nabendynamo hat 0,133Nm
Der McMillan hat 0,075Nm

Nun habe ich auch die sehr ausführliche Abhandlung über dein Nabendynamo-Windrad gefunden: http://www.kleinwindanlagen.de…880&page=1
Leider kann ich dort weder Bilder sehen, noch die Video aufrufen. Was mache ich falsch?

Von den Rohrflüglern und dem RoWi-Tool habe ich gelesen und ich zog das von vorne herein in Betracht nachzubauen.
Da ich aber den Ista-Brezze Repeller günstig bekommen konnte, habe ich damit meine ersten Versuche gemacht.

Der McMillan Gleichstrommotor hat auf dem Typenschild 120V/6A stehen. Er wurde lt. Internet in stationäre Fahrräder eingebaut, um Strom durch Pedalkraft zu erzeugen. http://pedalpowergenerator.com…8B2716.htm
Ich möchte das Windrad einsetzen, um jetzt in der trüben Jahreszeit eine Batterie mit 40Ah nachzuladen, die ohne Nachladung zwei Tage durchhält. Mir kommt es dabei noch nicht auf die maximale Ausbeute an. Zunächst einmal will ich Erfahrungen sammeln.

Die vertikale Achse habe ich übrigens auch aus Fahrradteilen gefertigt: Die kugelgelagerte Lenkstangenachse müsse herhalten. Nach den ersten Erfolgen (Du hast mir Mut gemacht!) werde ich auch Bilder dazu einstellen.

Viele Grüße, Klaus
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 26.12.2014 - 19:51 Uhr  ·  #4
Hallo, ja die Bilder gingen verloren da Ohost.de wortlos meinen Account stillegte.
Hier die Bilder auf Seite 8 wo ich sie teils nochmals einfügte.
http://www.kleinwindanlagen.de…880&page=8
Beim 3. und 4. Bild teste ich Belagsübergangleisten aus dem Baumarkt. Alu ca 4 cm breit.
Diese glänzten durch eine sehr hohe Schnellaufzahl als 3 Flügler, da ich jedoch wenig Drehzahl und mehr Anlauf Drehmoment brauchte nahm ich dann die die Kanalrohrviertel Schalen.
Wenn dein Motor leichgängig ist wären die auch eine fertige alternative als Anfangstest.

Montiert war er auf einer Vorderradnabe eine Fahrrads wo ich die Speichen ausgezwickt hatte.

Hier sind die Pics und ein Video vom Laufverhalten (laut aufdrehen dann hört man Laufgeräusch):

http://doelle4.lima-city.de/

Habe den Repeller öfter gestoppt um das Anlaufverhalten und die Beschleunigung zu testen.
Der Wind dürfte dabei bei ca 3-4,5 m/s gelegen sein.

Gruß Hans

Ps: Den Begriff Rohrflügler hab ich vor einigen jahren in die Welt gesetzt da ich dachte das so ein Repellertyp doch eine alternative wäre zu Holzschnitzerei und GFK. Nun ja es entstand so ein neuer Repellertyp der dank sehr fähiger Leute im Rowi Tool seine Krönung fand.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 26.12.2014 - 23:33 Uhr  ·  #5
Hallo Hans,

vielen Dank für deine Hilfe. Die Bilder sind sehr aufschlussreich für mich. Das Video scheint aber nicht verfügbar zu sein.
Ich lese schon einige Monate hier im Forum. Es ist aber so umfangreich, dass ich immer wieder Neues entdecke.
Da die Materie relativ neu ist, muss ich auch einiges doppelt lesen, bevor ich es kapiere. Über den Bau von Flügeln habe ich mir lange den Kopf zerbrochen, jetzt finde ich hier deine Idee der Rohrflügel. Wirklich genial!
Eine Vorrichtung zum Auswuchten des Flügelrades habe ich, ebenso wie du, aus einer leichtgängigen Vorderradnabe gebaut.

Ich denke, dass ich mich als nächster an vier Rohrflügeln versuche. Ich werde sie aus 150er Rohr in der Länge von 50cm herstellen.
Entweder sind sie für den McMillan-Gleichstromgenerator geeignet, wenn ich bei geringem Wind die 800U/min erreiche. Ansonsten sind sie für den Nabendynamo auf jeden Fall zu gebrauchen. Hier in der Gegend gibt es zwar ausreichend Windparks, ich kann aber hier in Ortsrandlage und einige Meter tiefer am Hang nur mit wenig Wind rechnen.

Das Vertikallager habe ich inzwischen fertiggestellt. Es fehlt nur noch der Stromabnehmer. Wie man leicht erkennen kann, habe ich eine Lenkerachse verwendet, von der ich alles Unnütze abgedreht habe. Zwischen oberem Kugellager und der Kontermutter ist genügend Platz für 8mm Flach-Aluminium als Boden für die "Kanzel". Hier ein Bild (mal sehen, ob das Hochladen klappt):
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.12.2014 - 16:27 Uhr  ·  #6
Zitat geschrieben von mimimam

- Dann habe ich versucht mit diesen Rotorblättern einen Nabendynamo (6V/3W) zu betreiben. Leider muss der Rotor 133Nm aufbringen, um überhaupt anzulaufen.

Hallo!

2 Bemerkungen:
1) 3W ist die Abgabeleistung eines Fahrrads bei 15 km/h. Über den dicken Daumen sind das 4m/s bzw 2 U/sec bzw. 120 U/min. Hineinpumpen muss man da locker 6-9 Watt.
133 Nm? Wenn ich bedenke, dass ich meine Leichtmetallfelgen mit 120Nm anziehen muss und ich mich da auf die 40 cm Hebelarm mit umgerechnet 30 kg belasten muss erscheint mir das doch arg viel. Stimmt das?

Der Arminius
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.12.2014 - 17:08 Uhr  ·  #7
Hallo Arminius,

zunächst zu den 133Nm: Ich habe nach Hans' Hinweis in meinem nächsten Beitrag diese Angaben berichtigt, es war ein "Flüchtigkeitsfehler" von mir. Ich habe einfach ein "m" vergessen, sodass aus "Millimeter" "Meter" geworden sind. 0,133Nm = 133Nmm

Zu "3 Watt": Es ist mir schon klar, dass ich mehr an Windkraft hineinschicken muß, als an elektrischer Energie rauskommt. Da die verwendeten Ista Breeze Rotorblätter laut Hersteller bis zu 500W im angebotenen Kleinkraft-Windrad bringen sollen, dachte ich - unerfahren wie ich bin - dass diese Blätter trotz unheimlicher Fehlanpassung wenigstens den Nabendynamo zum Drehen bringen. Aber weit gefehlt! Nur eine kurze Böe hat es geschafft.
Übrigens kann der Nabendynamo bei entsprechender Umdrehungszahl weit mehr liefern als diese 6Volt/3Watt. Das ist hier im Forum reichlich beschrieben und ich habe es selbst schon ausprobiert, indem ich den Dynamo mit Hilfe einer Drehbank angetrieben habe.
Noch ein Hinweis dazu: Die herkömmlichen Felgendynamos haben die gleiche Leistung laut Typenschild. Aber: Manche Ausführungen haben eine Art Begrenzerdioden eingebaut, sodass bei höherer Umdrehungszahl die Spannung nicht weiter ansteigen kann.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 27.12.2014 - 23:09 Uhr  ·  #8
Ich habe damals mit dem günstigsten Shimano experimentiert.
3 Watt gilt nur bei 6 Volt bei höherer Drehzahl werdens anteilig mehr, z.b. 12 Volt 6 Watt, 24 Volt -12 Watt
Beschränkt ist da nur die Abgabeistung der Stromstärke die ein halbes Ampere (0,5-0,55 A) beträgt.
Bemerkenswert auch das er unter Vollast leichtgängiger wird weshalb ein überdimensionierter Repeller meiner Meinaung nach von Vorteil ist.

Was für einen Nabengeni spricht: relativ Unverwüstlich, kleine hohe Schnellaufzahl für Ladespannung notwendig, gekapselt und witterungsbeständig, einfach verfügbar. Ideal für einfache Bastelei und Led Beleuchtung
Nachteil: relativ hohes Rastmoment beim Anlauf, kleine beschränkte Leistung

Zu den Aluleisten - Video wurde trotz mehrfachen hochladen immer vom Server gelöscht deshalb nun auf Youtube.

Sehenswert, glaubt man gar nicht was unverwüstliche Billig Aluleisten aus dem Baumarkt vermögen.
https://www.youtube.com/watch?…e=youtu.be

Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 28.12.2014 - 00:18 Uhr  ·  #9
Hallo Hans,

aus den Gründen, die du anführst, ist auch meine erste Wahl auf einen Nabendynamo gefallen.
Du kannst dein Video nicht direkt hier hochladen, weil die Dateigröße auf 5MB beschränkt ist.
Mein kurzes Video vom "Nabengeni bei Sturm" ist unter http://youtu.be/jwIj70nB7YI zu finden, hier auch mal auf das Geräusch achten.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 28.12.2014 - 11:14 Uhr  ·  #10
Ziemlich agiles Teil auch in der Nachführung. Gefällt mir.
Ach daher war das File nach dem Hochladen immer verschwunden.
Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 28.12.2014 - 21:43 Uhr  ·  #11
Zur Zeit geht es mit den Rohrflügeln noch nicht voran. Außerdem ist es sehr kalt geworden, wir haben hier -5°C und eine dichte Schneedecke.
Ich stelle mal noch ein Foto ein, auf dem man den simplen Aufbau meiner Versuchsanordnung sieht.

Das Vierkantrohr für die Steuerfahne kann ich durch die Rasterung in der Länge verändern, die Fahne selbst ist relativ klein. Bei einem "Spielwindrad" mit kleiner Windfahne hatte ich nämlich über Jahre festgestellt, daß sich bei heftigem Sturm das Windrad zur Seite (aus dem Wind) dreht. Ich führe das auf den hohen Druck zurück, der auf die Rotorblätter einwirkt und die Steuerung durch die Windfahne außer Kraft setzt. Aber das ist noch graue Theorie!
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 28.12.2014 - 22:16 Uhr  ·  #12
Ich glaube das das Konzept kleine Fahne und langer Hebel eine ruhigere Nachführung bietet und stabiler im Wind steht.
Dein einstellbares Windfahnenrohr finde ich deshalb prima. Werd ich bei meiner nächsten auch so machen.
Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 02.01.2015 - 23:18 Uhr  ·  #13
Hallo und ein gesundes neues Jahr an alle Leser,

ich bin jetzt dabei einen neuen Repeller aus 125er Abfußrohr zu bauen. Er soll aus vier Flügeln bestehen, die 50 cm lang sind. Die Nabe baue ich - Hans, das habe ich bei dir abgeschaut - aus einem 125er Kanalrohr-Deckel. Ich hätte nicht gedacht, dass das Material so stabil ist. Ich werde die Flügel zunächst in voller Breite belassen, also ohne Verjüngung zum Flügelende. Denn vom äußeren Rand erwarte ich mir das hohe Drehmoment, dass der Nabendynamo zum Anlaufen braucht.

Den Test mit den gekauften Flügeln und dem Gleichstrom-Generator habe ich inzwischen wieder abgebaut. Der Rotor hat noch keine einzige Umdrehung gemacht, solange er auf 5m Höhe hängt. Das ist ernüchternd! Auch hier werden Rohrflügel zum Einsatz kommen müssen.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 03.01.2015 - 14:14 Uhr  ·  #14
Hallo. Würde aber bei einem Meter Durchmesser ein 2-4 mm Stahlblech oder 3mm Alublech beim Deckel als massive Trägergrundplatte zwischen Flügel und Deckel beilegen. Ein Rohrepeller macht schon kräftig Drehzahl und es entstehen da massive Fliehkräfte an den Befestigungspunkten.
Kann ruhig Quadratisch sein der Einfachheit halber bei einem 4 Flügler.
Der Deckel versteift sich zwar gut durch den massiven Rand aber trotzdem wirds dann weit belastbarer und die (Niet/Schraub) Löcher werden nicht ausgeleiert
Für den Deckel nimm besser einen 150er wie ich, der ist dicker und stabiler und bietet mehr Platz für Befestigung.
Der Windstaudruck in der Mitte wird dann mehr in Repellermitte geleitet was eher positiv ist bei geradlinigen Profilen.

Zitat
Denn vom äußeren Rand erwarte ich mir das hohe Drehmoment, dass der Nabendynamo zum Anlaufen braucht.

Davon hast dann eine Menge so wird er auch schon bei leichten Wind dauerhaft laufen. Sollte die Spannung zuwenig sein kannst ja den Repeller auf 85 cm Durchmesser zusammenstutzen dann hast leicht höhere Drehzahl und Spannung oder oder vorher Repellerflügel dünner (schräg) gegen Fügelende schneiden dann verbessert sich das auch.

Perfektes Profilschema wie es das Rowitool auswirft lohnt nicht da dieses auf eine hohe Schnellaufzahl mit verminderten Drehmoment ausgelegt ist wobei ein Nabengeni aber das Gegenteil braucht.
Egal wie oder was das Ding wird sicher drehen und lässt einfach Verbesserungen zu für Tests und Freude am basteln.

Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 03.01.2015 - 17:43 Uhr  ·  #15
Hallo Hans,
danke für dein Mitdenken und deine Verbesserungsvorschläge.
Ich musste schon beim ersten Lesen deines Beitrags schmunzeln, denn ich habe heute schon kräftig gebastelt und somit kamen deine Bedenken und Vorschläge leider etwas zu spät, um sie direkt umzusetzen. Meine Erfahrungen beim Bau haben gezeigt, wie recht du hast.
Durch den Einbau der vier 5x20mm Alustangen versuche ich, die Auswirkung eines Sturmes abzufangen. Besser wäre es natürlich, wenn sie hinter den Flügrlblättern montiert wären.
Ich habe auch gemerkt, dass ein 150er Deckel viel besser gewesen wäre. Allein die Befestigung der vier Blätter wäre durch den größeren Durchmesser viel einfacher.
Das ist mein erster Rohrflügler, den ich baue, bestimmt nicht der letzte!
Deinen weiteren Ausführungen entnehme ich, dass das jetzt ein "Langsamläufer" ist, den ich durch Kürzen der Flügel und durch Verkleinern der Flügelbreite schneller laufen lassen kann. Immer vorausgesetzt, dass der Wind zum Anlaufen den Nabengenis reicht. Eine größere Anzahl der Flügel würde dann zwar noch mehr Drehmoment bringen, aber dadurch würde sich die Umdrehungsgeschwindigkeit wieder reduzieren.
Nach den bisherigen Fehlschlägen bin ich jetzt guter Hoffnung, dass sich diese Konstruktion drehen wird.

Hier noch ein Bild meiner bisherigen Bastelei:
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 04.01.2015 - 01:13 Uhr  ·  #16
Hallo, es sind keine Fehlschläge die da anfallen sondern sammeln von wwertvollen Erfahrungen ohne das du gleich viel Geld in den Sand gesetzt hast.
So Preiswert und mit wenig aufwand wie mit dem Material ist dies sonst nicht möglich. Positiv sehen.
Egal wies jetzt ist stells mal in den Wind und du wirst dich freuen.
Weitere Euphorie ergibt sich dann beim einfachen modifizieren und verbessern. Der Haupteil der Windradeigentümer lebt weniger von dem Ertrag der erzielt wird sondern an der Freude drann etwas besonderes zu haben und dessen Umsetzung. Du beschreitest gerade den einfachsten und kostengünstigsten Weg dabei.
Als simplen Langsamläufer würd ich ihn nicht ganz sehen denn das wäre Schnellaufzahl 1, denke es wird eher Richtung 2 sein.

Tipp: Optimiere etwas deine Repellerblätter und gehe in Richtung 80-90 cm Durchmesser. Die Welle eines Nabendynamos könnte sonst mit einem Meter Durchmesser bei Sturm überfordert sein, Drehmoment ist dann trotzdem noch genug da und eine höhere Nutzspannung.

Gruß Hans
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 06.01.2015 - 20:49 Uhr  ·  #17
Kann man nicht so ein bisschen abschneiden?
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 06.01.2015 - 22:05 Uhr  ·  #18
"oder vorher Repellerflügel dünner (schräg) gegen Fügelende schneiden dann verbessert sich das auch"

Ja genau das habe ich gemeint, war aber zu faul für ne Skizze die du gut nachgereicht hast. Trotzdem kürzen auf 90 cm wären zusätzlich besser.
Der kurze Gewindestummel hat denk ich nur 8-10 mm von einem Nabengeni damit er nicht überfordert wird.
Gruß Hans
*!*!*!*!*
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 07.01.2015 - 10:06 Uhr  ·  #19
Moin

Was mir auffält ist, das die Verschraubung immer am Ende des Profil erfolgt.
Das fürt aber sehr zum flattern des Repellers und damit zu Lärm und unnötigen Belastung bei starken Wind.
Bei Winddruck wird das Blatt so auf eine geringere Steigung gedrückt und will eine höhere Drehzahl machen.
Bei einer schrägen anschraubung am Haltekreuz, das das Profil aussen etwas zurück nimmt würde es dann eine grössere Steigung annehnen, mehr Drehmoment bringen, und nicht so schnell drehen wollen.
Das nennt man Dämpfung.
Wenn die Rohrsegmente nicht gerade aus einem Rohr geschnitten werden, sondern etwas Spieralförmig, entsteht auch eine Anpassung des Aussenblattes für höhere Drehzahl.

Gruß Aloys.
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Re: Anpassung der Flügel an den Generator

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Gepostet: 07.01.2015 - 11:55 Uhr  ·  #20
...und wenn man es dann ganz genau wissen will gibts das ROWI-tool hier im Forum ( mittlerweile in der Version 3 ) :-)
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