Windrad mit Schlitzflügel

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Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 22.06.2018 - 11:39 Uhr  ·  #1
Wollte mein selbstgebautes Windrad vorstellen. Ich habe es mit einem Schlitzflügel gebaut. Die Idee dazu hatte ich aus einem Bericht der Knobelsdorfschule Die Flügel habe ich mir bei einem Blechberarbeitenden Betrieb lasern und biegen lassen. Alles andere ist selbst gebaut. Ich habe eine Riemenscheibe angebaut die mal einen Stromerzeuger antreiben soll. Die Riemenscheibe dient gleichzeit als Bremsscheibe für eine pneumatische Bremse, damit man bei Wartungs- und Reparaturarbeiten den Rotor sicher stoppen kann. Was mir jetzt fehlt ist ein Stromerzeuger. Hatte da schon eine Autolichtmaschine besorgt, bin mir aber nicht sicher ob es damit überhaupt geht.
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 22.06.2018 - 12:26 Uhr  ·  #2
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 23.06.2018 - 12:16 Uhr  ·  #3
Hallo und Willkommen im Forum
eine sehr interessante Anlage, vor allem die Konstruktion mit den geschlitzten Flügeln, Scheint gut zu funktionieren wie im Video zu sehen ist. Welche Dimensionen hat der Repeller und wie bist Du auf die Idee des Schlitzflüglers gekommen, habe schon mal was ähnliches gesehen, die Schlitzung war aber nicht mittig im Flügel sonder ausserhalb, ca. 1 Drittel zu 2 Drittel und die breitere Fläche war entsprechend gebogen.
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 27.06.2018 - 21:00 Uhr  ·  #4
Falls die Fluegel ohne aerodynamisch gebildetes Profil aus gleichmaessig starkem Blech gebaut sind - ich nehme an von der Blattspitze die hintere Fluegelhaelfte zur Nabe hin zunehmend in der Tiefe versetzt und somit offener - dann ist die Verteilung der Fluegelhaelften-Flaeche 1/2 zu 1/2 im Hinblick auf Steifigkeit und Stabilitaet evtl. vorteilhafter als im Verhaeltniss 1/3 zu 2/3.. Der Fluegel duerfte so auch verwindungssteifer sein. Allerdings hat auch die Vogelfeder mit ihrer S-foermigen Profilbildung das Vergaeltnis 1/3 zu 2/3 , das kann allerdings je nach Ort z.B. Schwanz oder Fluegel variieren. Bei den Federn der Fluegel ist es 1/3 zu 2/3.

Eine Verformung der durch den Schlitz getrennten Fluegel-Flaechen dieses Windrades nach dem Vorbild der Vogelfeder koennte evtl. den Wirkungsgrad erhoehen weil dann aehnlich wie bei der Vogelfeder dem sinusfoermigen Ablauf - den jede Stroemung beim Auftreffen auf ein Hinderniss unter Wirbelbildung einnehmen moechte weniger Widerstand entgegengesetzt wird. Es entstuende moeglicherweise auch hinter dem Schlitzfluegel eine glatter ablaufende Wirbelschleppe, der Fluegel bekaeme dadurch einen besseren Cw- Wert.
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 27.06.2018 - 21:57 Uhr  ·  #5
Hallo Freunde,
das gab es bereits bei Segelflugzeugen als - natürlich genau an den Umschlagspunkt -angepassten Blas Turbuluatoren.
Die Strömung kann länger laminar (widerstandsarm) bleiben.Aber das sind ausgefeilte GFK /CFK Konstrukte, keine platten Bleche.
Auch ein Verbund von Vogelfedern ist unendlich variiierter.

Schönen Gruss!
Cerco
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 03.07.2018 - 07:57 Uhr  ·  #6
Den Flügel habe ich aus einem Artikel der Knobelsdorfschule, Berlin, vor ca. 5 Jahren gefunden. Ist angeblich ein freies Patent für den Privatgebrauch?
Leider hatten zwei Flügel beim Aufbau Kontakt mit dem Erdboden und sind dabei leicht eingeknickt. Hatte das Gewicht des Klappbaren Ständers unterschätz. Funktionieren aber gut. Die Flügel haben eine Läge von 900 mm und sind aus Aluminium gelasert worden.
Vor 5 Jahren habe ich dafür ca. 40 Euro pro Blech bezahlt.
Inzwischen habe ich gemessen das sich das Rad ab einer Windgeschwindigkeit von ca. 1,5 m/sek anfängt zu drehen. Ab ca. 3,5 m/sek beginnt es etwas laut zu werden. Es ist kein gleichförmiges Geräusch sondern ein Rhythmisches.
Bei sehr böigem Wind kommt es manchmal vor das der oder die Flügel sich verbiegen aber immer wieder in ihre originale Position zurückgehen.
Meine einfache Sturmsicherung, Drehachse des Flügels ist ca. 100 mm zur Windfahne versetzt funktioniert. Durch das versetzten der Windfahne habe ich eine Position gefunden die anscheinend gut funktioniert.
Jetzt suche ich einen Stromerzeuger.
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 03.07.2018 - 12:07 Uhr  ·  #7
Moin, hier im Forum gab es einen Bausatz für einen Scheibengenerator, den könntest Du mal anfragen, der wäre evtl perfekt anzupassen..
Und dann einen Windmaster 500 suchen..Musst Du so hinbekommen, das bei 2,5 m z.b dann schon 27 VDC Leerlaufspannung anliegen.
Eine Bitte, unbedingt die Sturmischerung so auslegen, das das sicher zur Seite schwenkt bei Sturm, niemals aber ohne Last bei starkem Wind laufen lassen, nicht, das die Bleche durch die Biegung und die Fliehkraft irgendwann ermüden, und evtl reissen.. Gut kontrollieren...


Viel Freude ubd Erfolg..!
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 04.11.2018 - 10:28 Uhr  ·  #8
Ja da freute ich mich doch gleich, dass da jemand den Segelboot Venturi Effekt zwischen vorsegel und Hauptsegel aufs Windrad übertragen hat..
Und war dann traurig überrascht, dass nicht wie bei jenem "düsen" Effekt die vordere Luft vom vorsegel hinter das Hauptsegel geleitet wird um dessen aerodynamischen Auftrieb zu steigern, sondern im Gegenteil die komprimierte und dadurch schnellere hintere Luft vom vorflügel VOR den Hauptflügel geleitet wird.
Mit der Begründung dass so der Windwiderstand gegenüber dem Westernrad verringert wird.
Die numerische Berechnung von http://www.khammas.de/geschlitztes_rotorblatt.html gibt auch nur eine 45% Leistungssteigerung gegenüber dem Westernrad an. Warum so ein Western+ dann die heutigen Windräder ersetzen sollen erschließt sich mir nicht.

Noch peinlicher aber diese Schule: http://www.buch-der-synergie.d…tion_1.pdf
Auf Seite 9 oben erklären sie das Ding auch als Widerstandsläufer.
Weiter unten geben sie die Schnellaufzahl aber mit 4,5 an. Was sich ja mit dem schönen Video hier deckt.
Wenn man sich aber mit Lambda 4,5 auf den Flügel setzt, dann kommt der Wind im Winkel atan(1/4,5) = 12,5° von vorne! Und nicht wie bei einem Langsamläufer Westernrad von der Seite wie auf Seite 9 dargestellt.

Wenn man jetzt noch die 8° Neigung der Flügel abzieht, dann segelt der Vorflügel aber sich mit aerodynamischen Auftrieb gegen den Wind :-)

Da möchte ich mal empfehlen, zumindest den Vorflügel mit UV beständigen PVC schrumpfschlauch zu uberziehen: https://rover.ebay.com/rover/0…2595989894
Dann wird aus dem vorsegel ein halbwegs echter Flügel.

Der hintere Flügel scheint mir eher zur Glättung der Turbulenzen von Bedeutung zu sein.

Was mich wieder auf meine Idee geführt hat, dass Segelwindräder vielleicht unterschätzt sind. Für hohen Wirkungsgrad scheint mir gar nicht höchster aerodynamischer Auftrieb zu sein, sonder nur das Verhältnis aus Auftriebskraft und Luftwiderstandskraft. Denn beide steigen quadratisch mit der Geschwindigkeit.
Je geringer der auftrieb, desto schneller dreht halt das Rad.
Am dämlichsten sind dann flettner Rotoren anstelle der Flügel. Auf einem Schiff machen flettner Rotoren sinn, da halt nur begrenzt Fläche zur Verfügung steht. Die energieertragsFläche eines Windrades ist aber Standortfest und konstant. Da nützt der extreme Auftrieb von flettner Rotoren wenig.

Und im Umkehrschluss könnten Segelflächen trotz wenig aerodynamischen Auftrieb den geringsten Luftwiderstand haben.

Mich würde nun natürlich die Leistung interessieren, wenn man den Vorflügel nicht vor sondern hinter den Hauptflügel die Luft einleiten lässt, weil dann der Hauptflügel auch einen starken aerodynamischen Auftrieb erzeugen könnte.
Aber wie gesagt, könnte wichtiger sein, die Turbulenzen des Vorflügel zu glätten. Da machen die abkantungen des Hauptflügels allerdings wenig Sinn.

Und man muß auch sehen, dass auf einem schmalen Segelboot das hauptsegel im Windschatten des vorsegel wäre, wenn das vorsegel seine vorluft nicht hinter das Hauptsegel "düsen" würde.
Und das Hauptsegel einfach seitlich versetzt montieren geht halt auf Boot nicht. Genauso würde nur 1 größeres Hauptsegel mit Mast am Bug nicht manövrierbar sein.
Die Kombination aus vorsegel und Hauptsegel braucht also wohl gar nicht aus Windrad übertragen zu werden, sondern ist nur für schmale Boote ideal.

Aber in Anerkennung des aerodynamischen Potential des Schlitzflügels sollten vielleicht die Abkantungen überdacht werden.

Ich verstehe auch nicht, warum das so einrissgefährdete Rundloch mit zwei blechen vernietet werden soll. Wäre es da nicht einfacher zwei einzeln gekantete Bleche überlappen zu lassen und diese direkt zu vernieten ?

Das Roland, der kleine Physiker :-)
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 04.11.2018 - 12:10 Uhr  ·  #9
Für den Generator könnte dieser 38$ RC Motor mit 140 Umin/Volt geeignet sein: High Quality Racerstar 5065 BR5065 140KV 6-12S Brushless Motor
https://s.click.aliexpress.com/e/cKflpldf

Ich denke, die reizen an Wirkungsgrad von >80% schon aus was bei wenigen 100Watt überhaupt möglich ist. Also >90% ist in dem Leistungsbereich schwer machbar .

Da dran dann ein Afro HV Esc für derzeit 9,6€
https://hobbyking.com/de_de/af…-3-8s.html

Der hat nämlich "freewheeling" oder wie das heißt. Sprich wenn der Motor schneller als die Leerlaufdrehzahl dreht, dann leiten die 6 Mosfet den Strom zurück in den Akku. Also ein aktiver Gleichrichter.
Wenn Du nur auf 6-12V am Windrad kommst, sind bis 1,4Volt an den Dioden vom passiven Brückengleichrichter übel..

So und den Esc betreibst Du mit einem Ltc3780
https://rover.ebay.com/rover/0…3748798584
An 12 Volt batterie.
Stellst die Ausgangsspannung vom ltc aber auf so 5-6 Volt.
Das tolle Ding mit bis zu 97% Wirkungsgrad ist nämlich eine Vollbrücke.
Also wenn das Windrad schneller als die 6 Volt am ESC dreht, dann schickt der Esc die Energie zum ltc und der regelt seine 6 Volt indem er die Energie rückwärts hoch auf die 12 V der batterie pumpt.

Dann kannst Du noch mit einem Esp8266 und i2c Dac die 0,8volt Sensorspannung am Poti des ltc beeinflussen:
1pcs/lot MCP4725 I2C DAC Breakout module development board
https://s.click.aliexpress.com/e/b4XR7Pb3

So kannst Du digital die 6 Volt bei mehr Wind auf bis zu 24 Volt hoch regeln, und immer geht die Energie rückwärts in die 12 Volt batterie.

Mit 3,3 kOhm vom Sensor Pin auf Masse kannst Du auch hoch bis 30 Volt.

So mach ich die rekuperation an meinem Solarmobil..

Das Roland.
P.s. bitte keinen Keilriemen. Entweder 9-15mm Zahnriemen oder die "dünne" Pocket Bike Kette
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 05.12.2018 - 17:30 Uhr  ·  #10
Besten Dank für die vielen wirklich interessanten Antworten.
Jetzt ist genau das geschehen womit ich seit dem Aufbau schon gerechnet habe.
Bei Aufstellen der Anlage haben ja zwei Flügel Kontakt mit dem Boden bekommen und haben sich leicht verbogen.
An einem Flügel ist nun genau an einer "Knickstelle" ein Riss von ca. 1,5 cm entstanden. Somit habe ich die Anlage erstmal bis zu Frühjahr abgebaut.
Der unbeschädigte Flügel hat alle Böen und Windstärken unbeschadet überstanden was ich auf die Stabilität des Flügels und meiner einfachen Sturmsicherung zurückführe.
im nächsten Jahr will ich den Mast auf ca. 4 Meter Höhe bringen und den Generator einbauen.

Aber für dieses Jahr ist erstmal Winterpause
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 07.12.2018 - 22:05 Uhr  ·  #11
wirklich schade, vor allem jetzt in der windreichen Zeit... :-(
ora
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Re: Windrad mit Schlitzflügel

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Gepostet: 09.12.2018 - 21:24 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von Verlierer

Noch peinlicher aber diese Schule: http://www.buch-der-synergie.d…tion_1.pdf
Auf Seite 9 oben erklären sie das Ding auch als Widerstandsläufer.
Weiter unten geben sie die Schnellaufzahl aber mit 4,5 an. Was sich ja mit dem schönen Video hier deckt.
Wenn man sich aber mit Lambda 4,5 auf den Flügel setzt, dann kommt der Wind im Winkel atan(1/4,5) = 12,5° von vorne! Und nicht wie bei einem Langsamläufer Westernrad von der Seite wie auf Seite 9 dargestellt..

Am dämlichsten sind dann flettner Rotoren anstelle der Flügel. Auf einem Schiff machen flettner Rotoren sinn, da halt nur begrenzt Fläche zur Verfügung steht.


Hallo Looser!

Nö- auf einem Segelschiff machen Flettner-Rotoren genausowenig Sinn.
Ein Segel ist einfacher und besser anpassbar.
Ein Flettner zeigt einfach das physikalische Prinzip. Wie schön.
"Bringen" - tut dieses "Demo-Objekt" aber genau nichts.

Und bei einem Schlitzflügel sollte man m.E. den hinteren UNTER den vorderen packen -
wie beim Flugzeug. Oben reisst die Strömung ab- nicht unten.
Naja- sogar beim "abkupfern" vom Flugzeug haben da so einige Leute ihre liebe Müh'.

Viele Grüße
Ora
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