Optimaler Winkel für die Abspannung?

 
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 15:13 Uhr  ·  #21
Ich frage mich dagegen. ob Du mit den Zoll Maßen korrekt liegst, Du schreibst, Du hast ein 12" Rohr bei Dir verbaut, ich habe auf die schnelle nicht die Maße eines 12" Rohrs gefunden, die meisten Tabellen enden bei 6", aber eine geht bis 10" und das sind schon 27cm im Durchmesser. Ein 3" Rohr hat einen Außendurchmesser von ca. 11,5 cm.
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4626
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 15:18 Uhr  ·  #22
Ganz richtig, vielleicht gibt es hier keine 12" verzinkte Wasserrohre wie ich es auf Gran Canaria hatte. Das 3° Rohr ( die gleichen Abmessungen wie Deins) in meinem Garten hier trägt ein ganz anderes Rotormodel viel leichter als Deine Maschine und ist nur 3 m hoch, abgespannt ganz oben damit es nicht schwingt. Das ist es ja, Gewichte, die oben lateralen Kräften ausgesetzt sind, können ins Schwingen geraten.
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4626
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 15:25 Uhr  ·  #23
Entschuldige, Du hast recht. ich habe mich peinlichst geirrt. Auch in GC das Rohr hatte nur knapp 12 cm Durchmesser und das Edelstahlrohr mit 5 mm Wandung hier hat etwa 6 cm. Das mit den Schwingungen nehme ich allerdings nicht zurück, eine Abspannung ganz oben bleibt sinnvoll, bei Dir vielleicht zusätzlich?
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 15:33 Uhr  ·  #24
Uff, dann bin ich ja beruhigt, hatte mich bei einen deiner ersten Posts mit 12" schon gewundert, aber erstmal nichts weiter bei gedacht...

Hier alle Infos:

Nennweite bei Rohren

Ganz oben abspannen? Und der Rotor?
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 54
Beiträge: 3272
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 15:46 Uhr  ·  #25
Hallo Raudi,

"Ein 3" Rohr hat einen Außendurchmesser von ca. 11,5 cm. "

Nach deiner Tabelle hat ein 3" Rohr einen Außendurchmesser von 88,9

Grüße
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 15:51 Uhr  ·  #26
Sorry, bei den ganzen 3" und 4" kann man schon mal durcheinander kommen. 8-)

Aber ich werde die Abspannung so weit wie möglich oben anbringen, evtl. kann ich ja noch 10 oder 20 cm höher gehen, denn die Narbe ist ja noch auf der gleichen Höhe wie das Ende vom Mast. Und das schwingen wird doch bestimmt durch die mittlere Abspannung etwas reduziert.

Viele Grüße
Stefan
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 54
Beiträge: 3272
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 16:37 Uhr  ·  #27
Hallo Raudi,

"Und das schwingen wird doch bestimmt durch die mittlere Abspannung etwas reduziert."
Nein, das Schwingen wird im wesentlichen nur durch die obere Abspannung reduziert (außer sie reißt).
Die mittlere Abspannung reduziert weder Windkraft noch die Knickkräfte sondern nur die Knicklänge.
Die Knicklänge geht quadratisch ein und ist damit ein wichtiger Faktor.
Bei dir ist die Knicklänge ca. 5 m ohne mittlere Abspannung.
Bei einem 90er Rohr (oder mehr) glaube ich nicht das eine mittlere Abspannung noch erforderlich ist.

genaueres siehe
https://de.wikipedia.org/wiki/Knicken
http://www.maschinenbau-wissen…cken-euler

Grüße
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 17:35 Uhr  ·  #28
Ich dachte Carl meint dieses Schwingen:

Der Wind drückt z.B. von links gegen den Rotor und dadurch wird doch der Mast über der Abspannung nach rechts und unter der Abspannung nach links gedrückt.



Durch eine weitere Abspannung unten könnte man die Möglichkeit dieses "Schwingens" doch sicherlich reduzieren, oder?

Ist nun etwas übertrieben dargestellt, aber wollte nur das Prinzip verdeutlichen.

Viele Grüße
Stefan
Ralf B
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 58
Beiträge: 659
Dabei seit: 12 / 2013
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 18:27 Uhr  ·  #29
Hallo Stefan
Schau dir mal ein Mast vom Segelschiff an. Da gibt es die Saling und die Wanten ... (und noch mehr !!)
Der Erdorf hat meiner Meinung auch Bilder hier im Forum, wie er sein Mast abgespannt hat. Schau sie Dir mal an !
...ich denke mal, das es für dich hilfreich ist... mit dem "Problem" Durchbiegung des Mast .

Gruß Ralf
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4626
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 19:13 Uhr  ·  #30
Ich hatte das total versemmelt mit den Zoll und metrischen Verwechslungen, Blödheit tut echt weh!

Also wenn das Rohr 6 m lang ist und fast 12 cm Durchmesser, dazu noch ein weiteres Rohr drinnen zur Verstärkung, sollte sich da eigentlich nicht viel durchbiegen oder schaukeln.

Allerdings könnten evtl. die kleinen Ruckler lateraler Kurzzeitbelastungen hebelmäßig etwas stärker auf die Verspannung einwirken als wenn diese ganz oben befestigt ist.

Bei Masten auf Segelschiffen siehst Du die Spannseile in der Regel auch bis ganz oben laufen, dort allerdings mit versteifenden Wantbäumen, die das von oben nach unten zunächst diagonal vom Mast abgespreizte Drahtseil dann relativ senkrecht nach unten verlaufen lassen. Vielleicht deshalb, weil die Spannseile dort oben am längsten Hebelarm relativ zum im Boden verankerten Mastsockel befestigt sind und so relativ zu an einer Stelle weiter unten am Mast befestigt selber weniger Last tragen müssen um den Mast zu halten.

Das wäre vielleicht eine Überlegung, einen der beiden Befestigungspunkte auf ganz oben zu verlegen oder wenn das Rohr nicht biegen kann und stark genug ist auch beide dort oben, wo sie die meiste Haltekraft entfalten können.
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 19:45 Uhr  ·  #31
Carl, aber wie soll ich denn den Befestigungspunkt nach ganz oben setzen, dann würde doch der Rotor gegen die Abspannung stoßen. Der Rotor ist ja in der Regel auch nicht so steif, dass er sich nicht bewegt, der Wind drückt die Rotorspitzen ja auch etwas nach hinten. Daher sollte die Abspannung sicherlich nicht oberhalb der Rotorspitzen ansetzen.

Ja und Ralf, der Mast von Erdorf ist 12 Meter hoch und nur ein 1,5" (50mm) Rohr, da waren noch andre Aktionen nötig um die erforderliche Stabilität zu erreichen.

Hier sind es ja nur 6 Meter und da sollten 3" (90mm) und 2 Abspannungen zu 4 Seiten ausreichend sein. Carl meinte nur der Bereich oberhalb der Abspannung könnte ins schwingen geraten, da meinte ich, dass dieses doch eigentlich durch die mittlere Abspannung etwas abgefangen werden müsste. Wobei ich das in meiner Zeichnung extrem übertrieben dargestellt habe. Aber Carl war ja auch Zoll und cm durcheinander gekommen und dachte der Mast sei wesentlich dünner, daher wird da vermutlich nicht viel schwingen...

Viele Grüße
Stefan
Ralf B
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 58
Beiträge: 659
Dabei seit: 12 / 2013
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 20:02 Uhr  ·  #32
Hallo Stefan

Du läßt Deine Obere Abspannung , wo sie ist ( ein wenig unterhalb 1 m - 1,5m unterhalb der Nabe ) und machst statt der mittleren Abspannung 4 Steben (saling ) an den Mast und verbindest mit der oberen Abspannung ....

Das würde den Mast an der Stelle auf Biegung stabilisieren und die Langen Seile der oberen Abspannung würden nicht so schwingen /summen ( singing in the Wind !) ;-)

Das ist aber auch eine Geschmackssache.....
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 54
Beiträge: 3272
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 20:20 Uhr  ·  #33
Hallo Raudi,

Ich würde den Mast, unten am Boden, einspannen.
Ich hatte dafür so grob 2 Stück 1.5m U Profile mit eben 90 mm Abstand ein betoniert
und später dazwischen den Mast eingespannt.

Bei einem 90er Rohr, oben, vernünftig abgespannt schwingt dann der Mast nicht mehr wesentlich,
bzw. das was noch schwingt muss auch so sein um die Kraftspitzen abzufedern.

Ist das Rohr so dünn, dass du zu Nahe an der Knickkraft des Mastes belastet,
sieht das ganze schon anders aus und eine Böe kann dir,
wie in deiner 'übertriebenen' Zeichnung den Mast sogar knicken.
Das wird dann unterstützt durch die Vorspannung und Spannung deiner Seile.

Fazit:
Die mittleren Seile sind, wenn überhaupt, wegen der Knickkraft nötig
und das ist von meinem Gefühl her nicht nötig bei einem 90er Rohr und 5m Freiheit.

Noch etwas:
Schwingen, bzw. Abfedern ist grundsätzlich nicht verkehrt, im Gegenteil sogar wichtig.
Das Ganze darf weder zu beweglich noch zu steif werden muss aber in jedem Fall
die zu erwartenden Kräfte aushalten.

Wie hast du vor den Mast am Boden zu befestigen?

Und ja, wenn du es ganz extrem lösen willst,
dann noch Diamant verstarken (saling). d.h. in der Mitte des Mastet 4 horizontale Streben und
den Mast der Länge nach darüber verspannen. So kommst du dann auch mit den Seilen bis auf 30 cm an die Nabe ran.
Dann kannst du aber auch dünneres Mast Rohr nehmen und
vielleicht noch mal in der Mitte abspannen, das wird dann es so wie meine Konstruktion.

Aber wie auch immer, entweder hält der Mast die Windkraft selbst
oder die obere Abspannung muss alle Kräfte aufnehmen und aushalten können
und der Mast dafür die durch die Abspannung entstandenen Knickkräfte.

So ein Mast kann um Faktoren mehr Druckkräfte (Knickkraft)
vertragen als Biegekräfte (Windkraft), deswegen werden gerne Seile verwendet.

Grüße
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 21:09 Uhr  ·  #34
Da habe ich mal wieder eine Skizze gemacht, so habe ich den Mast der alten Anlage befestigt gehabt:



Also auf einer 1x1 Meter Edelstahlplatte habe ich 2 Winkel aufgeschraubt und 2 Löcher für M12 Schrauben gebohrt. Mit der alten Anlage hatte ich zuerst nur die Winkel, reichte auch, aber letztens hatte ich das dann noch mal stabilisiert, in dem ich an jedem Winkel drei 5x40 Flacheisen zum abstützen befestigt habe.

Die Flacheisen auf dem ersten Bild gehen nach links und rechts weg, sind dabei um 90 Grad gedreht und auf der Platte verschraubt, daher so komisch gezeichnet. Die Edelstahlplatte selbst ist mit 4x 1 Meter M12 Gewindestangen einfach nur in der Erde gegen verrutschen gesichert. Der Boden ist wirklich fest, war früher mal Ackerland, aber ist seit 30 Jahren nicht mehr bewirtschaftet worden und seit dem eine Wiese wo ab und zu mal Schafe weiden.

Einbetonieren wollte ich eigentlich nicht unbedingt. Ich überlege nur gerade, es könnte Sinn machen bei dem neuen Mast nach dem Aufrichten unter das Rohr z.B. ein 90x120 Flacheisen in entsprechender Dicke zu schieben, damit die Last vom Rohr nicht nur auf den Winkeln lastet sondern auch auf der Bodenplatte.

Viele Grüße
Stefan
Ralf B
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 58
Beiträge: 659
Dabei seit: 12 / 2013
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 21:40 Uhr  ·  #35
Hallo Erdorf Rudi

Wenn ihr euch mal die Skizze oben betrachtet wird bei Windlastung des Rotors der Mast "gebogen" .... die Mittelabstannung arbeitet /zieht den Mast wieder gerade..
ABER! :
die Abspannung in der Mitte zieht genau in die GEGENÜBER liegende Richtung zum oberen Seil!! somit muß das obere Seil auch die Zuglast des Mittleren gegenüberliegenden Seils zusätzlich aufnehmen!!
( alles von oben betrachtet 2 dimensional!)
Da hat man sich einen schönen Hebelarm zusätzlich eingebaut : Drehpunkt: Ansatz oberes Seil Hebelarm: zur Rotor Nabe und vom Drehpunkt Hebel zum Ansatz unteres gegenüberliegendes Seil!!

Somit ist eine zusätzliche Last , die addiert werden muß zum oberen Seil!!

Mit Verwendung der "Saling" ist das meiner Meinung nach NICHT der Fall....es ändert sich nur rein rechnerisch/ statisch der Ansatzpunkt.

Wie gesagt mit der mittleren Abspannung baust Du dir bei einer "Durchbiegung" eine "Zusatzlast" ein, weil das gegenüberliegende Seil gespannt wird. Also ist die Mittelabspannung für eine "Antidurchbiegung" des Mastes UNGEEIGNET !
...Als Zusatzlasthalter des Maste würde er die obere Abspannung unterstützen !! aber auch das Durchbieben des Mastes, weil das Zugseil oben und untere Abspannung auf der gleichen Seite ziehen!

Die "Salling" arbeitet anders..

Aber bei Deinem Vorhaben denke ich auch, das Du keine Probleme mit nur der oberen Abspannung hast ...
Nur wenn es "Summt" mußte die Seile nachträglich seitlich abspannen ....

Wünsch Dir gutes Gelingen

Gruß Ralf
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 54
Beiträge: 3272
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 02.06.2016 - 22:38 Uhr  ·  #36
Hallo Stefan,

deine bisherige Verbindung am Boden, zählt nicht als 'eingespannt' sondern als 'gelenkig'.
In diesem Fall ist es tatsächlich besser das Mastrohr fest auf eine Bodenplatte drücken zu lassen.
Mit Winkeln Erdnägeln ... sorgt man dann nur dafür das dieser Bodenkontakt nicht verrutscht.
Die Spannseile sorgen dann mit ihrer Vorspannung für weiteren Druck auf den Boden
und verhindern so auch weiteres verrutschen, soweit also alles gut.

Du hast damit den 'Eulerfall' 2: gelenkig/gelenkig bezüglich der Knickkraft.

Hmm,
Diese Art der Befestigung ist dann tatsächlich etwas anders als das, was ich so auf dem Zettel hatte.
Bei mir waren die Proportionen mit 12 Mast und 1.2 m Rotor also 50 cm freies Mastende so anders,
dass ich das nicht berücksichtigen musste.

Ich denke neben der Knickkraft die senkrecht auf den Mast wirkt musst du dann
tatsächlich noch das Biegemoment der Windkraft durch das ca. 1.6 m freie Mastende mit bewerten.
Und ja, durch eine mittlere Abspannung würdest du das obere Seil noch weiter mit belasten.
Wenn ich nicht irre sogar recht hoch: 1.6/2.2 * Windkraft, d.h. du bekommst nochmal 75%
der Windkraft auf das obere Abspannseil.

-> mittlere Abspannung macht wenig Sinn

Grüße
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4626
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 03.06.2016 - 09:20 Uhr  ·  #37
Mit den Erklärungen von Hans und Ralf sind die besonderen Wirkungsweisen der Belastungsweise prima aufgezeigt.

(Die beiden sind keine Schiffjungs sondern Kapitän, Wantenbäume heißen im echten Leben immer Saling.)

Es wurde ja schon gesagt, dass, je größer der diagonale Abspannwinkel, desto bessere Wirkung. Das gilt auch für den Anbringungspunkt ganz oben. Je weiter oben desto länger der Hebelarm (Mast), desto weniger Zugbelastung auf das Spannseil dort.

Ein zu schwaches Rohr, welches abgespannt werden müsste damit es nicht durchbiegt wäre nicht wirklich die ideale Lösung.

Das elastischen Nachgeben erfolgt idealerweise nicht durch einen biegsamen Mast sondern über die Spannseile. Daher halte ich auch die etwas gelenkige Bodenanbringung für perfekt.
FamZim
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 75
Beiträge: 2104
Dabei seit: 08 / 2014
Betreff:

Abspannwinkel contra Abspannabstand.

 · 
Gepostet: 03.06.2016 - 13:52 Uhr  ·  #38
Hallo zusammen.

Mir geistert das auch im Kopf herum.
Es ist klaar je steiler, um so dichter ist die Befestigung neben dem Standrohr.
Aber wie groß ist die Kraft auf das Abspannseil ?
Wenn zum Beispiel die Generatorwelle auf 10 m ist und die Wind mit 100 kg drückt, ist die Seitenkraft 100 kg, direkt an der Welle auf 10 Höhe.
Ist nun die Abspannstelle auf dem Boden auch 10 m daneben, sind durch die 45 ° 1,414 fache Last auf dem Seil.
Ist sie nur einen Meter daneben ist es das 10 fache und ein bischen.
Spann ich auf nur 1 m Höhe ab, ist auch die Last bei 10 m Endfernung noch das 10 Fache.
Bei einem Meter Abstand dann noch, mal 1.414 !
dann ist der Abstand zur Befestigung doch auch sehr maasgeblich , man sieht es ja auch an dem Dreiek welches sich bildet.
Je steiler allerdings abgespannt wirt um so grösser wirt auch der Druck der auf das Standrohr wirkt.
Da ist nicht nur der Generator mit Repeller drauf, sondern die Vorspannung aller Abspannseile pluß die Last die bei schlappen Seilen auf der Gegenseite dazu kommt.
Das wurde aber ja schon angesprochen.

Gruß Aloys.
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 04.06.2016 - 16:08 Uhr  ·  #39
Hallo,

hier mal ein Foto von meiner Bodenplatte für den Mast.

Viele Grüße
Stefan
Anhänge an diesem Beitrag
Bodenplatte
Dateiname: Bodenplatte.jpg
Dateigröße: 380.79 KB
Titel: Bodenplatte
Heruntergeladen: 1493
Raudi
****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 52
Beiträge: 172
Dabei seit: 01 / 2016
Betreff:

Re: Optimaler Winkel für die Abspannung?

 · 
Gepostet: 12.06.2016 - 08:59 Uhr  ·  #40
So, die Bordsteine sind eingebuddelt... Wie schon geschrieben, da wird eher die Edelstahl-Gewindestange durchreißen als das da was aus der Erde gezogen wird.

Mal eine andere Frage, wie sichert ihr Spannschlösser gegen selbständiges lösen?

Viele Grüße
Stefan
Anhänge an diesem Beitrag
Das 1,2 Meter tiefe Loch.
Dateiname: Loch.jpg
Dateigröße: 729.35 KB
Titel: Das 1,2 Meter tiefe Loch.
Heruntergeladen: 1364
Der 70 kg Bordstein.
Dateiname: Bordstein.jpg
Dateigröße: 612.26 KB
Titel: Der 70 kg Bordstein.
Heruntergeladen: 1475
Gewählte Zitate für Mehrfachzitierung:   0