Mini Gorlov Helical Turbine

 
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Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 10.03.2020 - 19:46 Uhr  ·  #1
Ein Hallo in die Runde der Windsüchtigen :-)

Ich treibe mich schon seit Tagen in Eurem Forum rum und verschaffe mir jede Menge Input.
Mittlerweile ist mein Aufnahmevermögen erschöpft und braucht eine Pause.

Zuhause bin ich eigentlich im Schiffsmodellbau und mein aktuelles Projekt treibt mich zu Euch.
Ich plane die Arche 2012 aus dem Film als funktionierendes RC-Modell in 160cm Größe zu bauen.
Allerdings in einer eigenen 2020 Version mit PV- und Windanlage.
Die PV-Anlage bekomme ich auch funktionierend hin. Da kam mir die Idee, statt der Dieselantriebe auf E-Antrieb umzubauen.
Daher die PV und nun zusätzlich eine Miniwindkraftanlage mit zwei Gorlov Helical Turbinen.
Die Größe ist mit 130mm Durchmesser und 150mm Höhe geplant. Das Helixprofil ein NACA 0018 oder 0020
Die Turbinen sollen gegenläufig arbeiten und zusammen einen eisenlosen Scheibengenerator antreiben.
Zum Generator an passender Stelle mehr.

Bislang habe ich hier im Forum noch keine vertikale Gorlov Turbine gefunden.
Hat die noch niemand gebaut? Gibt es dazu Erfahrungen?

Ich erwarte keine große Leistung der Turbinen. Es reicht wenn ich damit überhaupt Strom produzieren kann und damit die im Schiff liegenden Modellakkus mit 12V ein wenig nachladen kann.
 

Die Turbinen sollen zusätzlich eingefahren werden können.
Aus dem Bauch heraus habe ich mich für das NACA 0020 Profil entschieden.

Hier noch die Ansicht von oben mit PV-Anlage
 


Sollte das mit dem Generator nix werden, reicht es mir, wenn sich die Turbinen auf dem Wasser drehen,
im Grenzfall auch mit Antriebsmotor. Allerdings hoffe ich auf eine echte Funktion.

Wie seht Ihr die Chance für eine funktionierende Einheit?

Gruß Bernhard
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 11.03.2020 - 07:17 Uhr  ·  #2
Hallo Bernhard,

vermutlich kennst Du die Grabcad Community wo Du Dir CAD-files gratis runtzerladen kannst, auch für Gorlov. Das ist vielleicht hilfreich:

https://grabcad.com/dashboard
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 11.03.2020 - 15:48 Uhr  ·  #3
Hallo Carl,

die Helix habe ich schon selbst in Fusion360 gezeichnet mit NACA 0018 Profil.
 

Wenn alles geklärt ist,sollen diese auch im 3D Druck entstehen.

Was ich noch nicht endgültig klären konnte,ist die Stellung der Profile an sich.
Aktuell habe ich die breiteste Stelle des Profils zum Mittelpunkt ausgerichtet.
Dadurch hängt das Ende des Profils etwas raus.
 

Oder muss das Profil so gestellt werden, das Spitze und Ende auf dem gleichen Kreisumfang laufen?

Gruß Bernhard
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 11.03.2020 - 18:45 Uhr  ·  #4
Ich persönlich halte Deine Figuration der leicht heraushängenden Flügelprofile für optimal. Man sieht es allerdings eher selten so, meist verläuft die Profilsehne linear zum Drehkreis.

Gruß, Carl
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 11.03.2020 - 19:13 Uhr  ·  #5
Hallo zusammen.

Ich habe mich lange gefragt und gerätselt warum das überhaubt drehen sollte.
Habe es dann für mich auf die Vorm der Flügelspitze erklärt, die beim abströmen der Luft von unten nach oben einen Sog nach vorne erzeugt und den Anlauf beginnt.
Je grösser und dicker das Profil dort ist, um so intensiever geschied das.
das hat dann viel mit Rezahlen zu tun.
Bei kleinen Modellen wie dem geplanten, ist aber weder die Nase dick noch sind da wirksame Rezahlen vorhanden.
Ein kleines Modell mit 30 cm Durchmesser wurde mit verschiedenen Profilen getestet, möglichst mit der Profilsehne auf dem Radius.
Erfolg leider nur bei sehr starkem Wind.
Weitere Versuche mit 70 cm Durchmesser auch nicht zufriedenstellent, bei 13 cm Profiltiefe.
Ich habe dann ein Hochauftriebsprofiel für Rekortmodelle genommen, die Sogseite nach innen und noch die Profilsehne etwa 5 ° nach aussen angestellt.
Das dreht sehr zufriedenstellent, auch bei ganz leichtem Wind.
Es hat auch 5 Flügel und deckt sehr fiel der Vorderseite dem Wind entgegen ab.
Ich denke auch das die Vorne laufenden Flügel eine starke Abschirmung der hinteren Seite verursachen, und sowieso den Haubtanteil der Leistung bringen.
Verzichte daher quasi auf die Leistung der hinteren Seite, die dann ja auch falsch herum angeströmt wirt.
Aus diesen vielen Gründen werde ich das bei behalten.

Gruß Aloys.
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 11.03.2020 - 19:58 Uhr  ·  #6
Hallo Aloys,

so wie ich das sehe gibt es mit dieser Art vonTurbine nur wenig Erfahrung im Selbstbau.
Nach meinen Recherchen gibt es einige Besonderheiten im Vergleich zur Darrieus Turbine.

GHT: Gorlov Helical Turbine
Blattprofil: NACA 0018, 0020 ...(geht natürlich auch bei der Darrieus)
Durchmesser x Höhe: 130x150mm (meine Miniturbine)
Solid Ratio(Blattprofillänge): 0,3 entspricht 30% vom Durchmesser, also 39mm
Profilsteigung: 120°
Optimal 3Blatt, damit auch dann selbstanlaufend


Bei Deiner Turbine hast Du ein SolidRatio von 18,6%, also deutlich weniger in Richtung Darrieus
Mit Deinen 5Blättern bist auch wieder eher Richtung Darrieus unterwegs.
Wie groß ist Deine Profilsteigung ? (wichtig sind hier die 120° und 3Blatt)

Das ein korrektes Profil im Maßstab nicht funktioniert, kann so nicht stimmen, dann dürften keine Modellflugzeuge fliegen können. Hier gelten die gleichen Gesetze wie in groß.

Na ja, sobald mein 3D Drucker fertig optimiert, zusammen gebaut und eingestellt ist, werde ich eine Turbine mit NACA 0018 und eine zum Vergleich mit NACA 0020 Profil drucken. Dann wird sich zeigen, was geht.

Bin ja selber sehr gespannt auf die Ergebnisse.

Das sind meine bisherigen Erkenntnisse und müssen nicht unbedingt stimmen. Mag sein, das ich was falsch verstanden habe. Allerdings wird es ja auch noch eine praktische Ausführung geben, die dann das Eine oder andere bestätigen oder als Nonsens zu Tage führt.

Gruß Bernhard
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 13.03.2020 - 13:34 Uhr  ·  #7
Hallo

Solid Ratio ? ist für mich jetzt neu, eher Flächenabdeckung der Rotorfläche.
Mit den 5 Blättern a 140 mm (hab eben mal nachgemessen) sind das dann 100 %.
Diese haben bei gleicher Umlaufgeschwindigkeit aber eine um 12 mal höhere Re Zahl, was sich absolut positief auf das auftriebs- wiederstands Verhältniß auswirkt
Die meisten Profiele sind dauch für Modellflugzeuge errechnet worden.
Da sie dort gut sind, sind sie für die großen, eben der Re Zahlen wegen besser, und nicht umgekert, geht nur in groß aber nicht in klein, klein fliegt eben nicht so gut wie groß.
Da gibt es auch eine Grenze wo ein einfaches Brettchen genauso gut ist wie das tollste Profil.
3 Blätter am Umpfang verteilt ergeben 120 ° und 5 Blätter dann 72 ° .

Gruß Aloys.
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 13.03.2020 - 14:50 Uhr  ·  #8
Hallo Aloys,

es gibt hier offensichtlich verschiedene Begrifflichkeiten.

Solid Ratio ist die Länge eines Profils(NACA 0018) im Verhältnis zum Turbinendurchmesser.
Mit 120° Steigung ist die Steigung eines Blattes von unten nach oben, bei der GHT eben 120°
Egal ob die Turbine 50cm oder 1m hoch ist.

Mit Re Zahlen kenne ich mich jetzt nicht so aus, meine Aufnahmefähigkeit von Neuem auch so langsam an der Grenze.
Muss ja alles erst auch verstehen und ggf. auch umsetzen.

Wenn die kleinen Turbinen fertig sind, mache ich auch mal eine große, um zu sehen, was da so geht mit meinem Geni.

Gruß Bernhard
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 13.03.2020 - 18:10 Uhr  ·  #9
OK Bernhard

Habe das so verstanden das wenn ! das Blatt unten vorne (bei 12 Uhr) ist, das nächste oben auch diese Stellung erreicht.
Daher ein idealer Rundlauf mit gleich bleibendem Drehmoment entsteht, und vom Windrad kein Brummen zu erwarten ist.
Bei 3 Blatt um je 120 ° gedreht und bei 5 Blatt eben um 72 °. (Meine sind aber grade.)
Das ist von der Form ja sehr aufwendig , aber dem 3 D Drucker eher egal .

An der A 40 in Essen hatten mal 2 Stück oben auf einem Hochhaus gestanden, ich habe sie nie in Aktion gesehen, höchstens mal etwas Bewegung, die sind da schon lange nicht mehr zu sehen.
Von mir geschätzt etwa 2 bis 2,5 m Durchmesser.
Im Eifelturm stehen meines wissens auch welche.

Frage : kann am 3 D Drucker die Grundplatte auf der er druckt auch in Schritten gedreht werden? dann wäre die Berechnung und Speicherplatz immer die gleiche nur gedreht um die Hochachse.
Nur so ne Idee.

Gruß Aloys.
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 13.03.2020 - 18:36 Uhr  ·  #10
Genau Aloys,
 

hier nochmal mein Bild aus Post 3
Für den 3D Druck macht alles der Slicer (meiner Cura). Das Bauteil wird in Schichten aufgeteilt(0,1mm je Schicht)
Bei 0,1mm sind es 10 Schichten für 1mm Druckhöhe. Die Form spielt dabei keine Rolle.
Lediglich Überhänge von mehr als 45° verlangen Stützprofile, um diese drucken zu können.
Ich versuche meine Bauteile so zu konstruieren, das keine Stützprofile nötig sind.
Bei meiner Turbine geht das nur zweiteilig:
1. Teil: Bodenplatte mit den 3 Blättern
2. Teil: Deckel
Beide Teile müssen dann geklebt werden.

Der Nachbau dieser Turbine ist natürlich nicht einfach. Vermutlich gibt es deswegen keine Nachbauten.

Gruß Bernhard
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Re: Mini Gorlov Helical Turbine

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Gepostet: 14.03.2020 - 20:10 Uhr  ·  #11
Kleine, hier sehr kleine, Anlagen haben grundsätzlich ein Handicap wegen zu kleiner Reynolds-Zahlen. Da ist beim Darrieus 70 cm Durchmesser schon klein.
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