Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

 
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Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 24.07.2016 - 17:44 Uhr  ·  #1
Hallo ich bin Marco und stöbere schon einige Monate hier im Forum herum.
Da mein Projekt nun langsam Gestalt annimmt hab ich mich hier im Forum angemeldet!

Ich möchte einen H Rotor bauen. Auf die Idee dazu bin ich gekommen weil ich ein Rotorblatt geschenkt bekommen habe was von einen Hubschrauber abstammt.

Ich weis nicht was das für ein NACA Profil ist. Aber es ist Symmetrisch und müsste doch zu gebrauchen sein!

Zu den Dimensionen:
Flügellänge 1,37m
Flügelbreite 25cm
Flügeldicke 3,7cm

Die Ausleger/Halterung soll 70cm sein

Dann komm ich auf:
Umfang 4,37m
Höhe 1,37
Durchmesser 1,4m
Durchströmte Fläche 1.91m2 (durchmesser x Höhe, oder muss ich die Mantelfläche dafür nehmen.)
Slz 4
Wirkungsgrad 30%

Bei 5m/s ergeben sich für meine Rechnerei 43watt und 274 u/m
0,5x1,204x125x1.91x0,3 = Watt

Eine Narbe hab ich mir schon besorgt und eine Rotorscheibe wurde schon angefertigt.
Nun müsste ich die Flügel Montieren weis aber nicht ob ich auf dem richtigen Weg bin.

Als Generator ist später ein Scheibengenerator angedacht, mit dem Tool dafür hab ich schon herumprobiert.
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 24.07.2016 - 18:25 Uhr  ·  #2
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 25.07.2016 - 01:39 Uhr  ·  #3
Hallo XXLRAY,
ja die Flügel sind echt groß. Ich hab nochmal weiter geforscht und bei dem H Rotor beitrag der in Irland steht was entdeckt.
Da steht was geschrieben von "solidarity". Das verstehe ich so das es irgendwie ein verhältnis gibt zwischen Mantelfläche und Flügelfläche.
Ich hab mir eine Exeltabelle erstellt und das verhältnis ausgerechnet, soll ist ja zwischen 10 und 20% sein
Bei einem Radius von 70cm bei meiner Planung komm ich auf 17,06% also doch schon am oberen Limit.
bei 100cm Radius wären es 11,94%
bei 85cm 14%
bei 90cm 13,26% (wäre glaub ich ok)

bei 25cm Blatttiefe habe ich mir schon überlegt wie ich es befestige und das wird sicherlich auch dein gedanke gewesen sein.
Ich denke das es vielleicht zu stark die Luft hinten schiebt, weil es zu breit ist für die kleine Kreisbahn und es dann Probleme bei der Aerodynamik gibt.
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 25.07.2016 - 06:40 Uhr  ·  #4
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 25.07.2016 - 11:26 Uhr  ·  #5
Ein Gedanke zur Statik:

Die Hubschrauberprofile dürften extrem stabil sein, von daher muß man wohl keine Diagonalverbindung (V-Träger oder Verspannungen) einplanen. Einfache waagerechte stabile Tragarme dürften reichen.

Die Windenergie wird mit dem Rotor nicht nur in Drehbewegung umgesetzt, man glaubt garnicht welch starker lateraler Druck sich entwickeln kann. Man kann mit einem beliebigen Rotor segeln, vergleichbar, auch was Segelfläche betrifft mit gewöhnlichen Segeln.

Das ist insofern sehr erstaunlich, weil gute Horizontalläufer bereits fast die 59% nach Betz`schem theoretischen Leistungsbeiwert erreichern. Rechnet man da den lateralen Druck auf den Mast als Energieform dazu, stellt sich ein Fragezeichen zur Gesamtleistung als Beiwert zur tatsächlich im Wind enthaltenen Energie auf welches hoffendlich nicht den Betz`sches Satz über den Haufen wirft!

Es geht hier um Deinen H-Rotor und dessen Statikanforderungen!

Da also dieser laterale Druck sehr hoch ausfallen kann, ist es vorteilhaft, den Schwerpunkt des Rotors in seiner Mitte oder sogar darüber auflagern zu lassen, letzteres wenn dann auch der untere Rotorteil irgendwie gebändigt werden kann. Das geht!

In Deinem Fall mit waagerechten Trägern ganz oben die den Generator direkt drehen (der oben auf dem Mast fest verankert ist, mit durch den Mast führender Verkabelung).

Weitere an den unteren Flügelextremen befestigte waagerechte Tragarme könnten mit einem Laufkäfig mit Rollen, die um den Mast umlaufen verbunden sein. Die Außenwand des Mastes wäre dann die Auflagefläche der umlaufenden Rollen.

Durch den dicken Rohr- durchmesser des Mastes als Lagerrollfläche und die Lastverteilung nach ganz nach oben wäre ein Abbiegen oder Umknicken des Rotors unter Last praktisch schon fast ausgeschlossen.

Ein kleiner Tip für die Befestigungen der Profile, falls geplant ist mit Befestigungen an deren oberen und unteren Flügelenden vorzugehen:

Ein Profilschuh, evtl. in GFK - Bauweise selber geformt wäre vielleicht möglich, in jedem Fall würde ich kleine Überlappungen an den jeweiligen Flügelendungen als (minimal genügt) überstehende Profilkappen zur Vermeidung von Flügelrandverlusten einsetzen, ggf. als aufgesetzte Platten (Alu oder sonstige Materialie in Blechform zum Beispiel).

An den oberen Flügelendungen hat das die größte Wirkung, weil die Strömung immer im oberen Bereich stärker abläuft. Du kannst das leicht nachvollziehen, indem Du Dein Fahrrad in Windrichtung auf den Kopf stellst und so beobachten kannst, dass sich das leichtgängige Rad im (starken) Wind mitdrehen wird. Das Rad also linear zum Wind. Das dreht sich dann immer so, dass die obere Radhälfte mit ihrer Drehrichtung in die Richtung zeigt, wohin der Wind bläst und die untere gegenan! Nie anders herum! Also muss die Strömung dort verstärkt nach oben ablaufen, was vielleicht durch die Bodenreibung verurasacht wird, nach oben ist der Weg freier für die Strömung, sie geht den leichtesten Weg.
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 26.07.2016 - 16:23 Uhr  ·  #6
Hallo Carl,

danke für Deine ausfühliche Antwort. Ich find es toll was sich hier in diesem Forum an wissen Tummelt.

Die Flügel sind so sehr stabil aber auch nicht unbedingt super leicht, bei einem muss ich das Gewicht noch herrausbekommen dann wird er 4KG haben. Da steckt ein 4kant Vollmaterial in dem Profiel drinn. Das brauchen die Hubschrauber für die Autorotation falls die Maschine aussfällt.

Mit Lateralen Druck ist der seitliche Druck gemeint. Ich verstehe das jetzt so, montiere ich den H-Rotor auf ein Ruderboot wird sich das Windrad drehen aber nicht die ganze Windenergie aufnehmen können. Als Ergebnis würde das Boot sich vorwärts bewegen. Im Normalfall würde oder müsste diese Energie der Mast aufnehmen + die eigene Kraft die der Mast dem Wind endgegensetzten muss.
So hab ich da noch nicht drüber Nachgedacht. Aber das wird noch ein wichtiges Thema für mich, da das Gewicht des Rotors sehr hoch wird.

Meine Gedanken waren ehr bei den Flügeln. Wie verhält sich der Rotor bei Böigen Wind!
Ich hab gelesen das die Flügel zu beginn der Böe immer versuchen werden auszuweichen.
Jetzt ist es so das ich noch keinen Mast habe, die Idee mit dem Laufkäfig ist echt gut aber so im moment nicht Umsetzbar.

Eine befestigung in der Mitte soll man glaube ich nicht machen, da der Flügel dann am oberen Ende die Neigung hat, mehr Fliehkraft zu Entwickeln.
Entsteht das vielleicht auch dadurch was du sagtest? mit der Bodenreibung und der freieren Strömung nach oben?

Mein Erstgedanke war bei einer Aufnahme in Y Form und dann Seile im Dreieck oben und unten.
Eine Aufhängung in der Mitte bedeutet aber wieder weniger Widerstand und die Strömung am Flügel wird nur an einer Stelle gestört.
Ich hab mir mal ausgerechnet was der Flügel eigentlich für eine Geschwindigkeit hat im Sturm. ( Ausleger soll jetzt 95cm werden) Da komm ich auf 172 Km/h. Das ist ja echt Heftig.
Mit diesen Kappen oben und unten ist dann glaub auch besser. So Scharfkantig wie die Flügel jetzt sind ergibt das sicher Geräusche.
Dan kommen mir auch gleich ???? zum Thema Fliehkraft....

Ich werd erstmal zum Hubschrauber gucken wo ich die Flügel her hab und gucken wie da die Enden aussehen. Vielleicht kann ich mir ja einen abdruck machen, und mir dann Kappen erstellen.

Gruß Marco
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 27.07.2016 - 09:03 Uhr  ·  #7
Wenn Du Dir einen drehenden Spielzeug Kreisel anschaust, der gut läuft (gut ausgewuchtet) also mit nur einem Lagerpunkt am Boden , der macht erst dann Taumelbewegungen, wenn er durch eine andere als die Fliekraft ausgelenkt wird (Deine Hand z.B.)!

Es ist der einwirkende Wind, der im oberen Flügelbereich die stärkere Auslenkung nach aussen bewirkt, nicht etwa die Fliekraft, die wäre normalerweise bei genau mittiger Anbringung der Tragarme unten genauso hoch wie oben, beide Kräfte summieren sich in ihrer Wirkung und haben oben aus schon besprochenen Gründen die grössere Potenz.

Ein mittiger Tragarm ließe sich wegen der extremen Stabilität der Hubschrauberprofile schon empfehlen, vorausgesetzt, er ist durchweg sehr solide also auch die Verbindungsstellen so solide auch wie es Winddruck und Fliehkraft durch das Gewicht der Flügel erfordert. Wegen der steifen soliden Profile sind Diagonalverspannungen m.M. nicht erforderlich, wohl aber eine Findung des Schwerpunktes und des woanders liegenden Mittelpunktes der Wirkung des Luftdruckes auf den Rotor (vergleichbar mit dem Anbringungspunkt der Zugleine an der Drachenwaage) zwischen denen dann irgendwo die optimale Stelle der Tragarmebene läge. Abgesehen davon sollten auch die Flügel gut ausgewuchtet werden damit auch da alles rund läuft.

Eine einfache Schraube, die durch die Flügel geführt diese am Tragarm fixiert, wäre so einfach nicht die optimale Lösung, es müßte schon durch eine breite Auflage des Tragarms am Flügel ein hoher Masseschluss erreicht werden und falls mit durch das Profil laufenden Schrauben befestigt werden soll, so unbedingt mit einer hinreichend breitflächigen Flanschplatte auf der äusseren Flügelseite aufliegend um so ein Ausreissen der Schrauben oder zu starke kleinflächige Belastung zu verhindern.

Bei der hohen Fliehkraft, die Deine schweren Flügel entwickeln können ist das besonders wichtig!

Möchte man den Effekt der Bodenreibung und des freieren Abströmens nach oben mit der entsprechend höheren Belastung der oberen Flügelhälften - die dazu tendieren, sich nach außen abzubiegen (Fliehkraft !!! plus !!! oben höherer Winddruck) - dann kann man die Ebene der Tragarme etwas höher als im genauen Schwerpunkt des Rotors so versetzen, dass die Wirkung des Winddrucks und dadurch mögliche Auslenkung der Fliehkräfte aus dem Schwerpunkt des rotierenden Körpers - so angeglichen wird, dass der Winddruck auf die untere Flügelhälte an den auf die obere Flügelhälfte etwas angeglichen wird indem man die Tragarmebene etwas höher über den Schwerpunkt setzt.

Also so, das beispielsweise (das ist keine fixe Formel) 2/5 der Flügelfläche über und 3/5 unter der mittleren Tragarmebene liegen, also oben weniger Fläche zum Wind.

Wo nun genau dieser Punkt sich befindet, ist von der individuellen Flügelauslegung her und von Rotor zu Rotor unterschiedlich, eine genaue Balance zu finden würde entweder bedeuten, das aufwendige Berechnungen gemacht werden müssten was fast unmöglich ist, weil es eine Berechnung über alle Windstärken mit ihren dynamischen Variablen sein müsste. oder man macht`s nach Gefühl, was auch nicht so leicht ist weil man dieses Gefühl in der Regel erst durch längere Praxis bekommt. Wie ich oben schon angedeutet habe, es ist ein so empfindliches Balancekunststück wie das Anbringen einer Zugleine an einem Drachen!

Was jetzt Deine Frage zum Verhalten Deiner Flügel bei Böen betrifft: Ich kann dazu keine allzu sichere Aussage machen, ausser dass durch das Gewicht der Flügel der Vorteil gegeben ist, dass kurzfristige Abweichungen der Windgeschwindigkeit durch die Schwungmasse besser ausgeglichen werden als durch vergleichsweise leichtere Fügel. Hinzu kommt noch, dass Deine Profile schön breit sind, mit grossem Abdeckungsverhältnis also nicht als extreme Schnellläufer ausgelegt, auch das hilft Dir beim Verhalten in böigem Wind, der Rotor kommt so nach einer Phase mit abgeschwächter Strömung leichter wieder in Fahrt, was wegen der erforderlichen Vektorgeschwindigkeit für einen optimalen Wirkungsgrad sehr wichtig ist.

mfg, Carl
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 28.07.2016 - 12:31 Uhr  ·  #8
Ich hab mir jetzt erstmal ein Plan gemacht.

Mit den Flügeln werde ich erstmal ein paar Belastungstest machen.
Dann die Flügelenden ausformen und die Halterung bauen. Vielleicht wäre es schlau die Halterung verstellbar zu machen.
Ich werde aber keine Kompromisse machen in sachen Stabilität. Schweißen wird ein Freund von mir der hat auch einen Schein und weiß was er da macht.
Auswuchten nicht vergessen.

bei so vielen tollen Tipps hab ich erstmal eine Weile zu tun, ich werde mich wieder melden,
bis dahin Gruß Marco
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 28.07.2016 - 15:34 Uhr  ·  #9
Hallo

Bei der Festigkeit gegen Wind-und Fliehkräfte würde ich keine Experimente machen und 2 Befestigungssterne einbauen, einen bei 20 % und den anderen bei 80 % der Blattlänge, da ist die Festigkeit der Blätter optimal ausgenutzt.

Gruß Aloys.
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 29.07.2016 - 07:54 Uhr  ·  #10
Womit wir dann wieder andere Voraussetzungen für die Lagerung schaffen würden. Wenn eine sehr stabile Drehachse durch den Mast nach unten zum Geni am Boden führt, stimmt die Statik noch.

Anders jedoch wäre mit 2 Tragarmsternen der durch den Hebelarm der Rotorhöhe entstehende Druckpunkt, der entstünde, wenn der Geni oben am Mast mit dem Rotor verbunden wird für eine kurzfassende Lagerung im Geni sehr verschleißintensiv. Abgesehen davon, dass dann die nicht mitdrehende Verbindung des Genis am Mast weitere statische Anforderungen aufwirft.

Eine Kette bricht immer am schwächsten Glied.

Sollte der Geni direkt am Rotor angebracht werden ginge das mit zwei Tragarmsternen leider nur im unteren Rotorbereich.

Eine Stelle etwas über dem Schwerpunkt (über der Mitte) des Rotors ist jedoch hinsichtlich der auftretenden Kräfte balancemäßig optimal.

Die Rotorblätter mit stahlbewehrten Hubschrauberprofilen sollten eigentlich bruch- und biegefest genug für eine Verbindung mit nur einem Tragarmstern in der Mitte sein. Vielleicht wurde das überlesen. Man bedenke die extremen Lastanforderungen im Flugbetrieb, mit konventionellen H-Rotorflügeln geht kein Heli an den Start!
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Gepostet: 01.08.2016 - 22:24 Uhr  ·  #11
Ich hab heute Morgen mal einen Flügel auf Böcke gelegt und mittig beschwert. 5 Sack Zement !
Ein Lot mit einem Saugnapf dran gemacht, 8mm hat sich der Flügel gebogen!
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Gepostet: 02.08.2016 - 14:04 Uhr  ·  #12
Gratuliere! Super stabiles Profil. Das minimale Durchbiegen ist überhaupt kein Problem, im Gegenteil.
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Gepostet: 31.08.2016 - 20:57 Uhr  ·  #13
Guten Abend,
ich hab mal wieder ein wenig Zeit in mein Projekt gesteckt!
Hab nochmal geschaut wie es beim Hubschrauber ist und mir was ausgedacht.
Ich denk das siehts ganz gut aus!

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Gepostet: 02.09.2016 - 19:10 Uhr  ·  #14
Sauber!
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 26.12.2016 - 16:11 Uhr  ·  #15
Hallo,
die Feiertage sind fast überstanden und ich hab etwas mehr zeit gehabt mich mal um mein Projekt zu kümmern.
Das Lager ist fertiggestellt und die Tragarme sind auch befestigt
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Gepostet: 26.12.2016 - 16:59 Uhr  ·  #16
https://www.youtube.com/watch?v=4v24agERylE
Gestern Vormittag kurz vor dem Gänsebraten musste ich das Windrad aufladen und raus auf die Wiese.
Zum Feiertag mit Multicar und Windrad durchs Dorf gefahren :D blieb natürlich nicht ungesehen :-)
Vorher noch fix einen Bremse angeschraubt und dann los!

Also eigentlich lief es ganz gut, hab es aber abgebrochen weil es zu gefährlich wurde!
Es ist allein angelaufen und drehte immer schneller bis es auf einmal richtig beschleunigt hat.
Das war unheimlich aufregent, es entwickelte Plötzlich so starke kräfte das ich mit meiner Bremse fast nichts mehr ausrichten konnte.
fazit:
Die ganze Holzkonstruktion ist zu instabiel und es Läuft mit Unwucht.
Morgen werde ich mal zur KFZ Werkstatt und mir diese Gewichte von Alufelgen besorgen und die Flügel mit einer Digitalwaage auswiegen!
Morgen Nachmittag ist das ein neuer Test angesagt mit Drehzahlmessung.
Mal schauen was es wird
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Gepostet: 28.12.2016 - 16:41 Uhr  ·  #17
Gestern hab ich den ganzenTag damit verbraucht die Blätter auszuwuchten, 2 sind auf den Gramm gleich, das dritte Blatt ist 40g schwerer. Ich denke das kann ich vernachlässigen?

Gegen Abend bin ich wieder los und hab es ausprobiert.
Also es war laut Wetterbericht so Wind von 6m/s in Böen 8 genau weis ich es aber nicht.
Das Windrad ist wieder allein angelaufen, ab 50 u/m hat es richtig beschleunigt!
Bei 171 U/m hab ich gebremst.
Die Blätter haben sich unten nach aussen gebogen sehr massiv sogar, dementsprechend oben nach innen.
Vom ausswuchten her lief es richtig gut keine Vibrationen wahrnehmbar, war echt zufrieden.

Jetzt werde ich die Abspannungen ändern und die Seile am Stern befestigen.
Das war jetzt alles im Leerlauf ohne Generator, ich möchte erst sicher sein das es sowas auch aushält und mir mal später nicht vom Mast stürzt.
Kann ja immer mal sein das was schief läuft.
Kann man eigentlich ausrechnen ab welcher Drehzahl es Physikalisch in Stall geht? Es waren ja jetzt 2,8 U/s, irgendwann müssen die Blätter doch im Windschatten des Vorherigen kommen?
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Gepostet: 28.12.2016 - 16:46 Uhr  ·  #18
:'( Leider funktioniert der Link bei mir nicht, resp. die Meldung: das Video ist nicht verfügbar
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Gepostet: 28.12.2016 - 23:31 Uhr  ·  #19
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Re: Mein H-Rotor Projekt, ich brauch Hilfe

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Gepostet: 28.12.2016 - 23:41 Uhr  ·  #20
hat geklappt mit dem Link.
Erst jetzt sieht man eigentlich was für Dimensionen die Anlage hat, und, Hut ab wie die ganze Mühle sich da dreht, hätte ich so nicht erwartet. Wird die ganze Anlage mal auf einem Mast sein, sollte ein noch höhere Drehzahlsteigerung erreichbar sein ( auf der Pritsche des Fahrzeugs stört die Fahrerkabine und nimmt einiges weg an Windenergie )

Super Sache und weiterhin guten Erfolg.
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