Also die Normalen...

Hallo Aloys,

Der Auftrieb beim Tragschrauber entsteht erst durch Fahrtgeschwindigkeit und dann auch durch den erhöhten Luftwiderstand durch leichte Anwinkelung der Rotorebene. Rotation als Reaktion auf diese Anwinkelung und die so erzeugte Vektorgeschwindigkeit der Blätter erhöht dann zusätzlich den Auftrieb.

Wie hoch die Anwinkelung der Tragflächen bei Flugzeugen ist, weiß ich nicht genau, vermute, ähnlich so. Auch bei Flugzeugen entsteht der Auftrieb durch Vektorgeschwindigkeit, nicht so sehr durch den Anstellwinkel welcher erhöhten Luftwiderstand erzeugt. Vektorgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit mit der der Flügel oder die Tragfläche durch die Luft saust. Das ist auch bei Windrädern so, der Wind hat mit der Vektorgeschwindigkeit nur indirekt zu tun, meist ist sie höher als die Geschwindigkeit der Windströmung, siehe (Schnelllaufzahl).

Das Beispiel des Tragschraubers kann vielleicht gut verständlich machen, welche enormen Kräfte ein Windrad-Turm aushalten muss und zeigt auch, wohin die restliche Energie des realen bis zum theoretisch möglich erntbaren Inhalt der Strömung "VERSCHWINDET".

Ein Windrad als Tragschrauber betrachtet hätte wegen seiner Stellung zum Wind bedeutend mehr Auftrieb als ein Tragschrauber der sich in zur Windgeschwindigkeit vergleichbarer Reisegeschwindigkeit fortbewegt.

Umgekehrt ein Tragschrauber als Windrad in normaler Flugstellung hätte nicht das Drehmoment, einen Generator anzutreiben und gleichzeitig seine auftriebsmäßig nötige Vektorgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten die er doch im Leerlauf sehr wohl erzeugen kann!

Das ist sicherlich stümperhaft von mir erklärt und läßt Fragen offen - für mögliche Fehler bitte ich um Verzeihung.

Gruß, Carl

wie es scheint, können excel Dateien nicht hochgeladen werden. Ich vesuchs noch einmal mit einer xls statt xlsx. Vielleicht klappt es
Illiat

Hallo Carl,
als Windradbastler ist mann irgendwie infiziert und kommt einem etwas in die Finger was den Anschein haben könnte für eine Windradkonstruktion brauchbar zu sein, kreisen die Gedanken darum, wie mann es den wohl konstruieren kann. Vor kurzem habe ich beim Ausräumen einer Garage einen alten Rollstuhl "geerbt", mit super kleinen Trommelbremsen als Nabe und einer genialen Wellenbefestigung. Ende April fand in meiner Stadt eine Erfindermesse statt (Maker Faire). Dort haben junge Wissenschaftler ein Rad vorgestellt, bei dem die Speichen nicht aus Stahldrähten, sondern aus einer sehr leichten und extrem zugfesten Schnur bestanden. Bei einem fertig montierten Rad sind die textilen Speichen extrem straff gespannt und an zwei Punkten ( Nabe u. Felge) bombenfest fixiert. Das bedeutet für einen großen Flügel in einem großen Rad nicht das bei Statikern unbeliebte Modell der einseitig eingespannten Strebe, sondern ein Lastfall analog eines Balkens mit auf beiden Seitenaufliegenden Enden. Damit ergeben sich ganz andere Kraftverteilungen am Flügel, wo nicht über einen riesenlangen Hebel (Flügel) eine große Kraft auf eine relativ kleine Nabe ausgeübt wird. Hier könnte ich mir schon drei 5 m lange C- Flügel nach deiner Bauart in einem großen Rad vorstellen.
Was hat das alles nun mit der vergleichenden Kreisringberechnung zu tun - siehe angehängtes exceltool. Beispiel: Wenn ich einen Flügel mit 4,79m Länge an einer Nabe mit 40 cm Durchmesser einen Kreis beschreiben lasse, dann habe ich eine Erntefläche von 78 m² überstrichen. Das Windrad hat hier einen Durchmesser von 9,99m. Gesamtlänge alle 3 Flügel summiert 14,37m
Um die gleiche Erntefläche zu erzielen benötigt ein Flügel, der erst bei einem Abstand von 1m vom Nabenmittelpunkt beginnt eine Länge von 4,08m. Der Durchmesser des Windrades wäre dann10,16 m.
Die Gesamtlänge von drei Flügeln wäre hier 12,24m.
Ich brauche für diese marginale Radiusvergrößerung des Windradradius um 8 cm für die gleiche Erntefläche von 78m² insgesamt 2,13 m Flügel weniger zu bauen- und zwar Nabenseitig. Das hat natürlich Konsequenzen auf das Gesamtgewicht.
Übrigens: Hat sich schon mal jemand Gedanken darüber gemacht, mit welchem TSR die einzelnen Flügelabschnitte ausgehend von der Flügelspitze in Richtung Nabe denn wirklich laufen? Läuft der Flügel bei einem Viertel der Flügellänge mit einem den anströmenden Wind entsprechenden TSR unter optimalen Bedingungen,oder aber völlig schaumgebremst und weit unterhalb seiner Möglichkeiten?
Wenn ich mal überschlägig berechne, wo was an "Ernte" reinkommt, so überstreicht der nabennahe Kreis bei 25% Flügellänge etwa 6,25 % der Erntefläche. 93,75 % der erzielten Leistung stammen aus der Kreisfläche die die Flügel ab dem Punkt 25% Flügellänge von der Nabe aus gesehen bis zur Flügelspitze überstreichen.
Ich glaube, dass diese Zusammenhänge den wenigsten Windradbauern überhaupt so richtig in Fleisch und Blut übergegangen sind.
Ich glaube auch nicht, dass diese mageren 6,25 % Erntefläche wesentlich am Anfahrverhalten des Windrades beteiligt sind.
viele Grüße
Ulli

Zitat Horst Chrome: "Im Sturmfall erzeugen auch nur diese kleinen Flächen der "Halbflügler" Widerstandskräfte, die die Anlage belasten."

Im Prinzip bin ich von Beginn an mit Chromes Konzept überzeugt, was Anlagen in seiner Baugröße und kleiner oder nur wenig größer angeht!
OK, das mit dem Sturmfall ist denn doch typisches Erfinderschmalz, das kenne ich von mir selber zur Genüge!

Im Sturmfall sitzen diese "kleinen" Flächen am längeren Hebelarm ! Da macht die ausgesparte innere Kreisfläche genauso wenig aus wie für die Entsaftung (Ernteertrag).

@ Ulli:
Es wäre schon etwas Besonderes, was Du da vorhast. In solche Dimensionen bin ich bisher nicht vorgestoßen, meines Wissens auch niemand anderes.
Du betrittst Neuland!

Gruß, Carl

Hallo Carl. Hallo Max, Hallo Aloys,

früher wurden solche Dinge stets mit dem Siemens Lufthaken erledigt. Heute muss man hin und wieder mal seine grauen Zellen bemühen und könnte doch einmal darüber nachdenken, wie eine solche eventuelle Konstruktion denn aussehen könnte. Wenn ich immer nur daran denke was nicht geht, bringt mich das keinen Schritt weiter. Also stellt sich doch die Frage, wie ein"gedachtes Rad" mit Speichen zur Befestigung von Windflügeln wohl konstruiert sein könnte, um eine weitaus bessere Stabilität bei einer gewünschten großen Ausdehnung zu erreichen. Als Gedankenexperiment: Statt 10 cm Nabenbreite, baue ich eine Nabe mit vielleicht 2 m Breite mit einen Radius des Rades von beispielsweise 5m. Es ergeben sich wunderschöne Dreieckskonstellationen, über die jeder Statiker vor Freude im Dreieck springt. Da sieht es auch mit den Beulen in der Felge plötzlich gaanz anders aus. Nun muss man die sog. Knickstabberechnung in diesem Fall mal vergessen und daran denken, dass die Stabilität der Konstruktion aus der enormen Zugbelastungsfähigkeit der Speichen resultiert. Natürlich sollte dann die Felge diese Zugkräfte verformungsfrei tragen können und den Winddruck problemlos abfangen können.. Nun kann ich mir ebenso vorstellen, das in diese Radkonstruktion auch ein paar dieser Hightechspeichen zur Befestigung der Flügelkonstruktion eingebaut werden können. Und hier beginnt das nächste mal das Umdenken. Postulat Nr 1: Alles was schwer ist und nicht der Windernte dient fliegt gnadenlos raus! Postulat 2: Alles was starr und steif ist, quellen und rosten kann, sowie vom UV-Licht zerstört wird, fliegt ebenso gnadenlos raus. Postulat 3: Es werden nur Hightech-Materialien verwendet, die superleicht, extrem stabil und reißfest und die unter 1 und 2 genannten Bedingungen erfüllen, als Konstruktionsmaterial verwendet. Und schließlich Postulat Nr 4: Alle klobigen. schweren ,sinn-und nutzlosen nabennahen Flügelkonstruktionen haben an dieser Form von Windradflügel nichts zu suchen. Die fliegen auch raus. Weiterhin zu beachten:"
Alle starren und steifen Konstruktionsmaterialien wie Klebstoffe Befestigungselemente etc. sind deffinitiv nicht zu verwenden. Auch hier gilt: "Flexibilität, dauerelastisches Verhalten, Lichtechtheit, Reißfestigkeit, minimales Gewicht sowie Verbundfähigleit mit anderen Materialien".
Bei bestimmten Einsatzgebieten kommen noch bestimmte Extrawünsche hinzu. Zum Beispiel Seewasserfestigkei, oder Beständigkeit gegenüber Sandstürmen etc..
Was ich bisher vergaß zu erwähnen, ist die Idee das von Carl erfundene C-Rotor Horizontalwindrad mal ein wenig größer zu bauen. So um die 80 m² Erntefläche.
Ich weiss, das da noch eine Unmenge von Fragen und Problemen zu klären sind. Aber eins weiss ich mit Sicherheit:" Es ist möglich, mit einem Bruchteil der Kosten der herkömmlichen Windenergieerzeugung
Windkraftanlagen zu bauen, die eine vergleichsweise hohe Ernte an Elektroenergie einbringen". Die Millionen die die Bundesregierung an Födergeldern verpulvert hat um Windradflügel zu verbessern, hätten sie mal lieber mir geben sollen.
Viele Grüße
Ulli

Hallo Aloys,
ein Jeder hat so seine Erfahrungen. Die Initialzündung für meine Wortmeldung war der shon seit längerer Zeit von Carl eingestellte Thread, wo er seinen horizontaln C-Flügler vorstellt. Wie du sicher schon bemerkt hast, gibt es mehrere Schlaumeier auf dem Gebiet der Hobbywindkraft. Doch keiner dieser Eierköpfe hat mal so etwas Geniales wie der Carl hier ins Forum gestellt. Mag sein, dass der Wirkungsgrad nicht so super hoch ist, die Vorteile sind jedoch unübersehbar. Falls du den Thread von Beginn an gelesen hast, wird es dir nicht entgangen sein, dass ich die Gelegenheit genutzt habe, einige meiner Ansichten darzulegen und gleichzeitig, dass ich mich über eine rege Diskussion freuen werde. Nun gibt es konstruktive und destruktive Diskussionen. Es muss ja auch nicht jeder die gleiche Sichtweise haben. Wenn ich mich hier zu Wort melde, dann stehen dahinter viele Jahre gesammelte Erfahrungen. Eine dieser Erfahrungen ist, das Klebstoffe die beim Aushärten super hart und damit auch spröde werden, nach kurzer Zeit durch Schwingungen am Flügel zerstört werden. Andererseits habe ich die Erfahrung gemacht, dass feste, aber auch elastische Klebeverbindungen z,B. aus Einkomponenten PU über Jahre den Holm am Flügelblatt ohne Beanstandung gehalten haben. Selbstverständlich muß ein Windrad auch den hohen Belastungen bei Starkwind und Sturm standhalten. Da müssen hohe Kräfte aufgenommen und statisch abgeleitet werden. Um ein 10 m Windrad zu bauen kann ich entweder eine 31,4 m lange Eisenbahnschine zu einer Felge biegen und eine Nabe aus einer Walzwerksmaschine verwenden. Die Speichen wären dann zentimeterdicke hochfeste Stahlstäbe. Oder ich baue eine Konstruktion aus hochfesten Materialien, die diese Belastungen locker wegsteckt und ein sehr geringes Eigengewicht auf die Waage bringt. Ein Kevlarseil hat zB. die bis zu 8 fache Zugkraft von Stahl. Ein Seil aus 1000er Polyethylen (Dyneema) sogar noch wesentlich mehr. Für den Flügelbau habe ich mir zum Beispiel folgendes Material ausgedacht: http://www.extremtextil.de/cat…::474.html
Schau mal bei wikipedia : https://de.wikipedia.org/wiki/Dyneema.
Ich freue mich deshalb auf weitere konstruktive Beiträge deinerseits und denke, wir werden das schon hinkriegen.
Gruß Ulli

Das mit den Kinderkrankheiten, schon klar. Einige entdeckt man schon beim Planen, einige beim Bau und den Rest oft erst lange danach hinterher!

Ulli hat mir vor etwa 5 Jahren seine Leichtbauflügel an kleinen Modellen gezeigt und eines davon dreht sich seitdem auch ohne Sturmsicherung bei mir. 35 cm lange, leichte Jalousie-Lamellen mit Pattex Extrem auf Carbon-Hohlstab aufgeklebt als Flügel.

Interessant dabei die elastische Klebverbindung! Pattex Extrem klebt bombenfest und härtet nicht aus.

Auch wenn die von Alois genannten Verhältnisse Stahl-Dynema zutreffen, eingespartes Gewicht bedeutet geringere Belastungen durch Flieh- und Schwerkraft, was das Verhältnis dann deutlicher zu Leichtbau als vorteilhaft verschieben kann.

Weil zutreffend ist, dass Gewichtsmasse nahe an der Drehachse bedeutend weniger gravierende Belastung als im weiteren Umkreis bedeutet und weil Schwungmasse in Achsnähe zur Überwindung von Schwankungen in der Strömungsintensität durchaus hilfreich sein kann, bietet sich hierzu die Kombination von Leichtbau und Schwerbauweise an. So macht es jedenfalls die Evolution wenn sie beim Vogel für leichte Röhrenknochen an den Flügeln sorgt, die an der Basis und den Gelenken massiver und umfangreicher werden.

Ich werde verlegen, wenn man den C-Flügel als Horizontalläufer als genial bezeichnet. Tatsächlich kann dieser mit seinen spezifischen Eigenschaften vorteilhaft wahrscheinlich nur eine kleine Lücke füllen - an bestimmten Standorten mit spezifischen Strömungsvorgaben! Und wirklich genial ist nur die Fülle der Möglichkeiten die uns allen ganz allgemein zur Verfügung stehen und nicht der Umstand, das jemand zufällig über einen passenden Gedanken stolpert...

Ulli ist der erste, der jetzt nach einem winzigen Anfang mit Versuchen von mir mit dem horizontalen C-Läufer noch sehr viel weiter gehen möchte. da könnte man dann wirklich genial zu sagen...

Gruß, Carl

Das Kukater Modell nach welchem Prof. Horst Crome sich orientierte - ein Windrad ganz aus Stahl mit 6 dieser Flügel die nur den äußeren Drehkreis abdecken und das Innere freilassen - soll schon 50 Jahre in Betrieb gewesen sein bevor er darauf aufmerksam wurde.

Ihn hatte das relativ hohe Arbeitsalter fasziniert und die Bauweise ursprünglich auch mit Stahl, selbst die Blätter, deshalb für sich übernommen.

Seine Bücher mit Bauanleitungen sind selbst dann interessant wenn man gar kein Kukater-Modell bauen möchte - sie machen dem Neuling manche Zusammenhänge - die Nutzung der Windkraft betreffend - auf leicht verständliche Weise klar. Meteorologisches, wie Wind entsteht, Eigenschaften der Strömung mit einer Aufstellung der verschiedenen Windstärken nach Beauford und den dazugehörenden in der Natur beobachtbaren Zeichen wie steil aufsteigender Rauch über einem Schonstein oder das Kräuseln der Wasseroberfläche, Bäume und starke Äste in Bewegung oder das Säuseln der Blätter alles im Zusammenhang mit der Scala. Dann den theoretischen und den effektiven Energieinhalt (bei der Kukater) in jeder Windstärke usw.

Mag schon sein, dass schlimme Fehler gefunden werden, das kann ich nicht beurteilen, ok nun, wer macht denn keine? Professoren machen eigentlich keine Fehler. Jedenfalls nicht so wenige wie wir!

Gruß, Carl

Horst Chrome kommt - soweit ich mich erinnere (Lektüre) aus dem Maschinenbau und hat erst später die "Schulbank" gedrückt um sich seinen Professorentitel zu holen.

Es gibt auch Leute, die sich vor der Schulbank drücken und sich dann mit Ehrendoktorwürden zufrieden geben müssen. Ich kenne einige.

KU KA TE - Lüneburger Heide › Wendland › Waddeweitz - vielleicht der Ort, wo der Methusalem steht an dem sich Horst Chrome orientiert hat?

Gruß, Carl

Moin Ora,

eine Hand-Gartenpumpe aus dem Baumarkt ist super Deko, funktioniert aber auch, hat eine Lederdichtung und der Ertrag ist gut.

Oder Du schaust mal, wie man aus einer industriellen Dichtung eine Windrad-Pumpe baut.

Meine Pumpe auf dem Bild hat zwar 20 Jahre gepumpt, aber nun hat die Dichtung leichte Risse, was aber der Funktion keinen Abbruch tut.

Ein Bauteil aus Baumarkteilen, gefedertes Rückschlagventil, Verbindungsmuffe als Kolben mit Bohrungen und innen drin eine Kugel als gewichtiges Verschlussventil und die Muffe gleichzeitig auch Dichtungsaufnahme..
die Kolbenstange ist ein Stück Gewindestange, die über eine Langmutter nach außen hin beliebig verlängerbar ist.
logo.. und noch ein Stück Kolbenrohr mit dem Rückschlagventil unten drin und einem Auslauf mit Gewinde für einen Schlauchanschluss. Unter dem Rückschlagventil befindet sich ebenfalls ein Gewinde, für den Ansaugbereich über Schlauch
ins kühle Nass, so dass eine solche Pumpe nicht unbedingt am Wasser gebaut werden muss.

Die sichtbare Schraube im Kolben (Muffe) ist in die Kunststoffkugel zur Gewichtserhöhung eingeschraubt, wenn das Tempo des Windrades und sich die Hubgeschwindigkeit des Kolbens erhöht.

Billiger und besser geht es über das Preis-Leistungsverhältnis kaum.. Bastelstube Onno eben.

Als mein Vater, ein Bastelfreak von der elektrischen Seite kommend, das Teil vor vielen Jahren sah, hat er sich kaputt gelacht.. ins Fass getaucht, zweimal gezogen, war er klatschnass..
wer zuletzt lacht, lacht am Besten..

tja, manche Menschen brauchen Lehrgänge. Das ist ja auch gut so.. ich sollte einen Lehrgang starten, wie man aus einem schrottreifen Pneumatikzylinder einen Waschvollautomat baut.. kein Problem..
hi, aber bitte, ich nehme keine Anmeldungen mehr wegen momentaner Überlastung an!!

Wie das als Gartenpumpe mit beliebigem Durchmesser mit etwas handwerklichem Geschick auch im Alleingang zu bauen ist, siehe oben...

Die Fördermenge der Kolbenpumpe wird über Hubhöhe des Kolbens und dessen Durchmesser und somit über den Exzenter am Windrad bestimmt.. ohne Seminararbeit und ohne Membrane!!
Wind, Flügeldurchmesser und großes Drehmoment vorausgesetzt.. wie bei Kukate ( Kuh-Kate = Kuhstall?)?? hab keine Ahnung...

Gruß Onno