Windrad für unterwegs

zitiere:
"Die reale Welle ist mit Sicherheit komplexer!" Ja stimmt leider, seufz ...

Das erste Mal dass mir das Ablaufen der Luftströmung wie Du es nennst als Torsionswelle offenbar wurde war bei der Beobachtung von bis zu 1 1/2 m langen schmalen "Lampenputzer" Schilfblättern in starkem Wind die sich dabei stark in sich verdrehten.

Meine Beobachtungsgabe hilft mir manchmal mein mangelhafteses Schulwissen auszugleichen - andererseits ist mir schon bewusst das nur Berechnungen leichter nachvollziehbare Grundlagen schaffen können.

So etwas könnte Dir vielleicht mit der vereinfachten Berechnungsgrundlage wie Drehzahl und Windgeschwindigkeit - den Rotordurchmesser von 36 cm und die Flügelzahl 2 hast Du ja schon - gelingen.

Bei meiner Rotorkette beträgt der Abstand der um 90° versetzen Rotoren zueinander etwa das 1 1/2 fache des Rotor Durchmessers und war nur rein gefühlsmässig über den Daumen gepeilt!

Wichtig war mir beim Versetzen der Rotoren zueinander nicht nur das Ausgleichen der Lastschübe durch Wechsel der Rotorarme im Verhältnis zur Schwerkraft ( hängende Arme bereiten uns wegen dieser weniger Anstrengung als horizontal ausgestreckte Arme, die lassen sich bei uns nur mit Mühe lange in dieser Stellung halten).

Diese Lastwechsel hätten nämlich womöglich die Kette zu Schwingungen aufschaukeln können.

Wichtig war mir erst in Folge, dass die Strömung das nächste Rotorblatt (Segel)relativ frei trifft ohne durch das davorstehende Segel zu stark abgedeckt zu werden. Welche Rolle dabei das Torsionsverhalten der ablaufenden Strömung spielt ließ sich für mich bis dahin nur erhoffen!

Deine Berechnungen könnten da ein wichtiger Fortschritt sein!

Das jetzt zu berechnen stelle ich mir allerdings sehr schwierig vor. Es spielt ja auch Anzahl und Bauart der Flügel, deren Abdeckungsbereich und Schnelläufigkeit eine Rolle wobei die unterschiedliche Größen wie Durchmesser wahrscheinlich auch einen nicht unbedeutenden Einfluss auf den Strömungsablauf haben dürften. Keine leichte Aufgabe für den Fall dass Du soetwas wie eine allgemeingültige Formel für alle Varianten aufstellen wolltest ! Eine Wahnsinnsaufgabe für einen Grundlagenforscher!

Meine Rotoren - abgebremst durch die Last eines 1,8 W starken Ledlichtes am Nabendynamo - drehen optimal bei 3 m/sec Windgeschwindigkeit (abhängig von beständig frontal einwirkender Windrichtung) mit relativ genau 60 rpm.

Da Windrichtung, Turbulenzen und Windstärke bei mir im Garten alles verfälschen hat es wenig Zweck dort genaue Messungen zu machen aber lange Übung ermöglicht mir eine mit Rückbehalt verlässliche Aussage!

Grüße

Ja, das mit dem sich verdrehenden Seil ist ganz richtig obwohl auch da Möglichkeiten bestehen das zu minimieren!

Das nächste Modell läuft denn auch auf einen torsionsfeserem Stahlseil, auch der Vorschlag mit mehr als 2 Flügeln ist aufgegriffen. Es werden 4 Flügler wo die Carbonstäbe leicht demontabel in mit Hülsen verlängerten 1/8" VA Kreuzstücken sitzen die mittig durchbohrt auf ein an den entsprechenden Stellen mit einer VA Hülse bewehrtem Stahlseil eingefädelt und auf der Hülse mit Punktschweißen fixiert sein werden.

Hochkomplizierter Satz, liess sich nicht kürzer fassen es sei denn Du schaust Dir das Foto einige Beiträge Rückwärts dazu an!

Die Abstände werden entsprechend Deiner Gedankengänge angepasst, weil jedoch sehr große Abstände auch mehr Platz und letztlich auch etwas mehr Gewicht - was wieder mehr Zugkraft auf die Lager bedeutet (Reibung) sind da Grenzen gesetzt.

Man hat ein wenig Spiel dadurch dass man für mehr Drehmoment die Rotoren etwas vergrößern und dafür weniger Rotoren mit entsprechender Verkürzung der Kette nehmen kann.
Rotorkette Galdar.jpg 559.84 KB

Dir rauchte schon der Kopf, was ich sehr gut verstehen kann! Es kommt ja noch hinzu, dass bei anderen Windgeschwindigkeiten vielleicht auch andere Parameter im spiralförmigen Ablauf der Strömung zu erwarten wären und das der Wind natürlich ständigen Wechseln unterworfen ist.

Bis dahin hilft mir Deine Kombination ein gutes Stück weiter, immerhin war meine erste Kette vor 15 Jahren genau so, mit damals maximal möglichen Abständen von sogar mehr als 1,5 m der etwa 30 cm D Rotoren. Wenn ich noch ein Foto davon finde werde ich das posten.

Generell vermute ich, dass man bei kürzeren Abständen als den optimalen zwar mit Verlusten rechnen muss, dass diese jedoch bei nicht zu dichter Folge der Rotoren aufeinander ertragbar bleiben. Du vermutest dass Abstände je größer desto besser sind und das ist eigentlich schon Erfahrungswert bei den bisherigen Versuchen über Jahre weg!

Was ich noch nie gemacht habe und was vielleicht auch für Dich leichter zu berechnen wäre ist ein dem Wind nachführbares Modell wie bei einem ganz normalen Windrad nur eben dass es ein Luv und Lee-Rad gleichzeitig wäre bei dem der Lee-Rotor die Windnachführung bewerkstelligt.

Zu groß darf so etwas nicht gebaut werden weil dabei die Sturmsicherung vor Probleme stellt.

Meine Erfahrung ist dass gegen Sturm ungesicherte Windräder bis zu 50 cm Rotordurchmesser bei solider Bauweise jeden Sturm auch frei laufend überstehen können, sobald sie größer werden steigen die Konstruktionsvorgaben - je nach Größe - ins Unermessliche!

Danach wäre ein LUV - Lee - Läufer nur als eine reine Kleinstwindanlage mit schätzungsweise höchstens 1 m D sinnvoll.

Ja Rohre kann man auch nehmen, ich habe früher einfach nur 5 mm Zaundraht genommen (das Foto oben). D.h. es war kein durchgehender Draht sondern die Rotoren wurden einzeln mit Ösen zwischen die Drahtstücke eingehängt.

Ich nehme an, Du meinst das mit den Rohren auch so dass zwischen einzelne Rohre die Rotoren angekoppelt werden sollen.

Nun hatte ich mit den 5 mm Draht Verbindungen schon nach 1 Jahr Langzeitversuch in dem das Modell kontinuierlich in Betrieb war starken Verschleiss an den Einhängepunkten durch die ständige Reibung zu beobachten weshalb ich neuerdings dazu übergehe die Rotoren direkt auf ein mehrlitziges torsionsfestes Stahlseil zu klemmen, aufzuschrauben oder sonst wie fest zu fixieren.

Je nach Stahlsorte und Stärke der einzelnen Stahldrähte im Stahlseil variiert das zwischen flexibel sowie leichter Verdrehbarkeit und steif und sehr torsionsfestem Material. Ideal sind starke Wantendrähte aus dem Segelsport! Damit läßt sich das Drehmoment sehr verlustfrei auf den Generator übertragen!

Alurohre habe ich heute als Schnäppchen bei ebay ergattert, 10 Stück D 6 mm Id 1 mm für 2,70 Euro. Die lassen sich mit 4 mm Carbonrundstäben veredeln und so als leichte Segelstäbe nutzen. Die geplanten 4 Flügler - es werde 6 Stück mit 1 m Durchmesser bräuchten dann 24 solcher Stäbe a 50 cm!

Angaben zu den Drehzahlen bei X Windgeschwindigkeit - das geht erst wenn alles Fertig ist. Ich habe gerade erst das stabile schwarze Dracon Tuch für die Segel bekommen, das dauert sehr lange bis alles fertig ist! Ich melde mich dann!

Wenn man den spiralförmigen Strömungsablauf hinter den Rotoren in Betracht zieht könnte es in bestimmtem Abstand der Rotoren zueinander möglich sein dass man zum relativ freien Lauf hinter den vorlaufenden abdeckenden Rotorflügeln gar kein Versetzen der Rotoren zueinander benötigt, Deine vorgeschlagenen 45° finde ich allerdings in jedem Fall sehr gut, das werde ich so machen!

Im Sturm zeigt sich gerne der Teufel der im Detail steckt. Die 15 Segelrotoren die mit plastikarmiertem Takelgarn in die Ösen der VA Drahtstücke eingehängt waren hatten noch zu viel Spiel für Torsion. Das mache ich jetzt anders so dass die Kraftübertragung gleichmässiger wird.

Ja, der Nabendynamo hat zwar gedreht und das Led üppig hell geleuchtet aber in Intervallen die dadurch entstanden das zuviel Torsion in der Kette war. Anbei ein Foto zum Vergleich wie es war und wie die Segelrotoren jetzt bestückt werden.

Leider reagiert das Luggersegel alleine noch nicht so breit auf Windrichtungswechsel wie das C-Profil weshalb bei der Gelegenheit nun auch noch C- Kappen vor die Segel gebracht werden müssen damit das besser funktioniert. Das ist jetzt auch in Arbeit, solange müssen die größeren Modelle noch warten.

Und weil einer der Segelrotoren inzwischen schon Vorflügel bekommen hat füge ich nachträglich noch das Foto hinzu.



Vorflügel.JPG 4.23 MB

Carl,
sei doch bitte so nett und füge Bilder direkt als Bilder ein....und wenn du es schon als Anhang machst, dann bitte komprimieren und nicht hundeete Bilder mit jeweils vier oder fünf MB hochladen, das frisst unheimlich an cloud und das Forum hat bereits jetzt einige Terrabyte an Größe.

vg
max

wenn du ein Bild einfügen möchtest dann klickst du im VOLLEN TEXTEDITOR (nicht in der Schnellantwortfunktion) auf das Kamerasymbol



dann öffnet sich folgendes Fenster



Dort klickst du drauf und wählst dann auf deinem Gerät das Bild aus das du Posten möchtest.

Ist das Bild geladen, so scrollst du in dem Fensterbereich nach unten



das sieht dann so aus



Dort klickst du einfach auf die blaue Schaltfläche und kannst dann den Bildereditor oben rechts am 'x' wieder schließen.

In deinem Text erscheint nun der Bilderlink.

Das musst du für jedes Bild wiederholen.

vg
max

Das ist jetzt die gleiche Bilddatei bei der das Runterlaqden den Link nicht aber das Bild angezeigt hat

Nabenkreuzstücke.JPG 1.36 MB


[mmgr]253_4nd0dkzb[/mmgr]

Ich bin nicht ganz sicjer ob ich verstehe was dubmeinst Carl, mach dochvmal ein Bild oder eine Zeichnung.

vg

Hallo Carl,

"Die Ursache dafür ist, dass die einzelnen Rotoren sich wegen der etwas elastischen Verbindungen mit Bändsel etwas freier nach der Vorgabe der ablaufenden Strömung selbst anordnen können."

Ich verstehe das und ich hatte daran auch schon gedacht, bzw. vermutet dass es sich so verhalten wird
wenn man bezüglich der Torsion elastisch bleibt oder wird.
Du wolltet bezüglich der Torsion steifer werden, auch deswegen hatte ich das nicht erwähnt,
zudem sind meine Überlegungen ja nur theoretisch.

Das Auszunutzen ist recht schwer, weil die Elastizität der Torsion eine Rolle spielt.
Vielleicht kannst du das ausnutzen und kleinere Abstände wählen, ggf. sogar ein Drittel der Wellenlänge.

Grüße

Uwe arbeitet an der Problematik. Irgendwie klappt es nur mit deinen Bildern nicht. Ich verstehe auch nicht wirklich was sie von anderen unterscheidet so dass,sie,hier nicht dargestellt,werden...