Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

 
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Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 02.05.2020 - 21:02 Uhr  ·  #1
Es ist soweit.

Wie mehrfach angedroht habe ich eine neue Balkonanlage gebaut.
 



Einen Ugrinsky Rotor.

Nachdem meine alte 3D-Druck Anlage vom Sturm in Einzelteile zerlegt wurde, ist der Ugrinsky diesmal ohne (fast ohne) 3D-Druck.

Ein Paar Eckdaten:
Rotor Höhe: 136 cm.
Rotor Durchmesser gesamt: 40 cm.
Rotor Nenndurchmesser: 37 cm.
Material der Schaufeln: Alu-Blech 1mm
Material der Zwischenelemente: 12mm Siebdruck.
Material der Abschlussplatten: 9mm Siebdruck.
Achse: 18mm Aluminium (Vollmaterial) 150 cm Länge.
Kupplung der Welle an die Zwischenelemente: 3D-Druck PLA (Lackiert).
Rotor Gewicht (mit Achse): 8 Kg

Zu Beginn den Grundriss des Rotors (bzw. der Zwischenelemente) - (SVG im Anhang "UGv2.zip" da kein SVG erlaubt):

 


Mein Grundriss ist grundsätzlich nach dem "calculation diagram" erstellt, weicht jedoch ein klein wenig ab. Wie zu erkennen ist, habe ich mich dazu entschieden zwischen der Hauptschale (180° gerundet) und der 2ten, gestreckten Rundung einen kleinen Luftspalt offen zu lassen.

Dies soll zum einen den Unterdruck, der sich hinter der Hauptschale bildet, wenn sie sich gegen den Wind dreht, reduzieren und zum anderen wird ein Teil der Luft, die durch den Mittleren Teil strömt, am Ende der gestreckten Rundung in die Hauptschale strömen und dort noch mal für weiteren Schub sorgen.

Der Grundriss wurde mir dann von cnc-holzwelt.de gefräst.
An dieser Stelle muss ich dem Inhaber Dipl.-Ing. Sven Torsten May vielen vielen Dank sagen. Kurze Kontaktaufnahme per Mail, SVG-Datei zusenden, Angebot erhalten (zur Info: in meinem Fall ca. 6 € pro Teil (Material + fräsen) - natürlich abhängig von Material, Größe und Abnahmemenge), Geld überweisen und wenige Tage später waren die Teile schon da.... wirklich super.

Wie schon oben geschrieben in 12 mm Siebdruck. Insgesamt 8 Zwischenelemente. 6 Stücken waren Anfangs eingeplant. Ich habe mich letztendlich auf Grund des guten Preises dafür entschieden 8 Teile zu verbauen um die Stabilität noch mehr zu erhöhen (vor allem auch die Befestigung an der Achse, da ich dafür 3D-Druck Teile verwende).

 



Die Schnittkanten der Siebdruck Teile habe ich mit Bootslack mehrfach bestrichen um die Wetterfestigkeit zu erhöhen.


 



Die Abschlussplatten (in der Zip-Datei "UGv2_Abschluss_Neu.svg")

 


Die Abschlussplatte, die im Normalfall verhindern soll, dass die rein strömende Luft an der Ober- und Unterseite des Rotors quasi ausweichen kann, habe ich so gestaltet, dass sie die Enden der Hauptschalen sauber abdeckt aber den äußeren Rand der gestreckten Rundungen nicht, um den Widerstand bei Bewegung gegen den Wind zu reduzieren. Die gestreckten Rundungen sollen bei frontaler Anströmung des Rotors zusätzliche Luft in die Hauptschalen leiten. Dazu trägt der letzte Abschnitt jedoch nicht bei, da dieser sowohl vom Winkel zu flach ist als auch zu weit auf der gegenläufigen Seite der Achse liegt.

Die gestreckten Rundungen kann ich jedoch auch nicht kürzer bauen, da diese wichtig werden, sobald der Rotor seitlich angeströmt wird.

Übrigens dürfte die selbe Idee auch für Savonius Rotoren gelten.

 



 


Hier ist auch gleich die Verbindung zur Achse zu sehen (UG_Wellenhalter.stl).
Wie schon erwähnt 3D-Gedruckt aus PLA, mehrfach lackiert (Grundierung, 2x Weiß, 1x Klarlack).

Jedes Zwischenelement wird mit 2 dieser Wellenhalter an der Achse verbunden. Ein Halter auf jeder Seite des Zwischenelements, und je 1 Wellenhalter an den letzten Elementen. Befestigt mit M5 Schrauben. Jeder Wellenhalter (also 14 insgesamt) wird mit 2 Madenschrauben (M4 - also 28 Schrauben insgesamt) an der Welle befestigt. Dazu habe ich für jede Madenschraube eine kleine Vertiefung in die Achse gebohrt (ca. 1 - 1,5 mm tief), damit die Maden nicht abrutschen können.


Die Bleche:

Die Bleche hat mir ein Spengler in der Nähe zurecht gebogen. Anschließend habe ich die Bleche ausgemessen, alle löcher für die Schrauben angezeichnet und anschließend vorgebohrt.

 


Die Bleche werden mit 3 Spax (3x12mm) pro Zwischenelement verschraubt. Die Hauptschalen konnten leider nicht 100% passend gebogen werden (ist recht schwer), weshalb ich sie in der Mitte mit größeren (3,5x25 mm) Schrauben befestigt habe, um die Bleche quasi in die Rundung zu ziehen.

Die äußeren Löcher der Hauptschalen musste ich von außen durch die Siebdruckplatten bohren, da ich von der Innenseite nicht genug Platz für meinen Akkuschrauber hatte :-(

Aber ich habe die löcher einfach anschließend mit Epoxid versiegelt, damit keine Feuchtigkeit in das Holz gerät.

 



Die Bleche habe ich anschließend mit Sonax Schleifpolitur mattiert und mit "Dr. Beckmann Edelstahl Schutz & Pflege" eingerieben. (Ist auch für Aluminium - der Name verwirrt nur). Immerhin sollen meine Nachbarn nicht geblendet werden ;-)

Sieht dann am Ende so aus:

 


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Tja, das war eigentlich schon alles wichtige zum Bau des Rotors. Aussagekräftige Zahlen und Fakten kann ich leider nicht liefern aber der Bursche dreht sich ordentlich.

Nachteil dieser Bauweise ist das hohe Gewicht von 8 Kg (Nur Rotor mit Achse). Er ist daher etwas Träge im Anlauf aber dreht sich sehr gut, sobald er mal läuft.


Zur Wandhalterung:

Die verwendete Wandhalterung ist die Halterung der Adventure Turbinen der Ideen-Schmiede (ElvWiS). Auch den "großen" der Adventure Generatoren verwende ich aktuell.

Wie in einem anderen Thema bereits geschrieben, bin ich mit dem Generator nicht sehr zufrieden (Preis steht in keinem Verhältnis zu dem was er ist). Aber die Wandhalterung ist sehr praktisch. Leider bietet die Ideen-Schmiede die Wandhalterung nicht standardmäßig zum Verkauf an. Nach einer kurzen Mail, hat mir jedoch Dr. Pinkhaus ein Angebot für die komplette Wandhalterung gemacht. Wichtig zu wissen ist, dass der Klemmring für die Befestigung der Achse nicht zur Wandhalterung gehört (kann man aber auch über ebay nachkaufen - 18 mm Klemmring). Das erwähne ich nur noch mal, weil es mein Projekt um eine Woche verzögert hat.

Ist auf jeden Fall super, dass ich mit Dr. Pinkhaus diesen Individualkauf vereinbaren konnte, da sich durch die Wandhalterung ein wichtiger Teil des Projektes quasi von selbst erledigt hat. :-)

Wie geht es weiter?

Ich werde mir jetzt noch einen Generator für meinen neuen Rotor selber bauen um dann den ElvWiS abzulösen.
Das wird aber noch eine ganze Weile dauern ;-)

Ach ja, eins hätte ich noch fast vergessen. Dank M16 Gewinde an der Unterseite des Generators, konnte ich eine billige Fahrrad Scheibenbremse montieren. Dadurch kann ich den Generator mechanisch bremsen, bzw. zum Stillstand bringen, wenn mir zu viel Wind geht. Das ganze will ich später auch auf meinen eigenen Generator um-münzen und dann automatisieren. Die Bremse wird dann durch einen Linearmotor getrieben. Gesteuert wird das ganze durch einen kleinen Microcontroller (z. B. Arduino), der mir durch einen Windmesser die Bremse anhand der Windgeschwindigkeit betätigt.

Ich hoffe der Rotor gefällt dem ein oder anderen und vll. baut sich jemand auch einen Ugrinsky. Schade ist halt, dass im Gegensatz zum Savonius keine Informationen über Wirkungsgrad und Eigenheiten des Rotors auffindbar sind. Der erste Eindruck ist jedoch sehr gut.

In diesem Sinne... viele Grüße

Hannes
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 03.05.2020 - 10:19 Uhr  ·  #2
Super gemacht! Viel Spass damit!
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 03.05.2020 - 13:48 Uhr  ·  #3
Sauber ausgeführte Arbeit und gute Beschreibung.

In Bezug auf das Gewicht, könnte man in den Streben nicht vielleicht entsprechende Aussparungen einfräsen, oder ist es aus Stabilitätsgründen zwingend, dass es Vollmaterial ist? Wäre es vieleicht auch denkbar, dass man die Streben reduziert, zB. auf 6 Stück?

Ist es möglich, dass Du mal ein kleines Video des Rotors in Funktion postest, damit wir das Gerät in Funktion sehen.

Gruss Bruno
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 03.05.2020 - 14:26 Uhr  ·  #4
Zitat
Wäre es vieleicht auch denkbar, dass man die Streben reduziert, zB. auf 6 Stück?


Aber klar doch. Das war auch zuerst so geplant. Allerdings hatte ich dann 8 Teile bestellt, also habe ich auch 8 Teile verbaut ;-)

Auch die Abschlussplatten könnte z. B. aus 2mm Alublech ausgeschnitten werden. Das wären noch einmal ein paar Gramm weniger. Insgesamt denke ich, 1 Kg kann bei der Größe noch weggespart werden, durch 6 statt 8 Zwischenelementen, Abschlussplatten aus Aluminium und für die großen bleche, kann auch 0,8 mm Aluminium verwendet werden, statt 1mm.

Das mit den Aussparungen ist so ne Sache. ein klein wenig Material kann mit Sicherheit noch verschwinden aber viel darf es nicht sein.
Wenn man es aber auf ultra Leichtbau auslegt, gehen da natürlich noch einmal ein paar Gramm flöten.

Video ist anbei.
Das war direkt nach dem Aufbau. Die deutliche Bewegung der Blätter und Äste im Hintergrund gibt leider ein falsches Bild, am Rotor selbst war deutlich schwächerer Wind (hab leider keinen besseren Aufbauplatz).
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 03.05.2020 - 14:39 Uhr  ·  #5
Hier mal ein Beispiel für ein Zwischenstück im Leichtbau:

 


Ist aber halt schon erheblich schwächer.
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 03.05.2020 - 14:49 Uhr  ·  #6
Hier mit etwas mehr Stabilität:

 
Che
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 04.05.2020 - 13:11 Uhr  ·  #7
Ist schon verrückt. Selbst mit erneuertem VLC-Player - ich kann das Video nicht abspielen. Mit Windows 7 - eigenen Mitteln sowieso nicht. Ist schon einige Zeit so.
Nur mit dem Browser (Firefox) ist es mir gelungen.
Naja, momentan Kunst am Bau.
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 05.05.2020 - 12:16 Uhr  ·  #8
genau so habe ich mir die Aussparungen in etwa gedacht, bestimmt wären dann auch 6 Stück an der Zahl genug ohne dass man ernsthafte Stabilitätsverluste hätte. Version 2 wäre ein Versuch wert (Ausschnitte noch mit dem Radiusfräser entsprechend abrunden) und ich bin der Meinung dass somit eine Gewichtsersparnis von über 10 Prozent resultiert, bei 6 Streben wirds noch besser sein ( könnte man eigentlich Berechnen ). Habe in früheren Zeiten ja auch einige Vertikal Rotoren gebaut und konnte dadurch einige Erfahrungen sammeln.

Bei Deiner Anlage und den bekannten Dimensionen hätte ich absolut keine Bedenken, dass Gewicht zu reduzieren. um die Stabilität zu erhöhen kann man die Flügelschalen im Innenbereich auf der Gesamtlänge bördeln. Weitere Gewichtsreduktion ist möglich bei der Hauptachse, die wie erwähnt aus ALU Vollmaterial besteht, Zauberwort " Carbon Tube ".

Je leichter die gesamte Konstruktion wird, je besser ist die Anlaufgeschwindigkeit, dass wird aber kein neuer Aspekt für Dich sein, da Du genügend Kenntnisse mitbringst, Ein Versuchs wäre es bei der nächsten Anlage aber sicherlich wert.

Das Video lässt sich problemlos runterladen und auch anschauen, sogar mit WIN7 eigenem Player, sowohl mit OPERA und Firefox.
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 05.05.2020 - 13:18 Uhr  ·  #9
Habs mal durchgerechnet:

Gewicht ALT:
Zwischenelemente: ca. 2,96 Kg (8 Stück ohne Aussparungen
Hauptschale Bleche: ca. 1,76 Kg (1mm)
Nebenschale Bleche: ca. 1,54 Kg (1mm)
Abschlussplatte Alt: 0,78 Kg
Gesamt: 7,04

Gewicht Neu:
Zwischenelemente: ca. 1,62 (6 Stück mit Aussparungen)
Hauptschale Bleche: ca. 1,42 (0,8mm)
Nebenschale Bleche: ca. 1,24 (0,8mm)
Abschlussplatte Neu: 0,78
Gesamt: 5,06 Kg

Die Abschlussplatten sind als 2mm Aluminium Platten fast gleich schwer wie als 9 mm Siebdruck, deshalb habe ich sie nicht geändert.

Es werden auch noch 24 Schrauben weniger (14,4 Gramm) ;-)

Das Gewicht der Achse ist eigentlich egal, da sie sich im Zentrum des Rotors befindet. Auch die M5 Schrauben, mit denen die Zwischenelemente an den Wellenhaltern befestigt sind, sind egal.

Außerdem traue ich einem Carbon Rohr nicht so wirklich. Zu Brüchig. Vor Allem, weil ich auch Löcher rein bohren muss.
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 05.05.2020 - 13:24 Uhr  ·  #10
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 06.05.2020 - 14:05 Uhr  ·  #11
Hallo Dexter144
natürlich gehts auch so, hat aber mit dem Urginsky Rotor gar nichts zu tun.

Hallo der Hannes
Das mit dem Carbon Rohr weckt bei Dir Zweifel, welche aber nicht begründet sind. Bei Windsurfern sind Masten seit Jahrzehnten aus GFK ( auch heute noch erhältlich ) aber praktisch nur noch aus Carbon gefertigt, aber auch Fischerruten sind heute meistens aus Carbon gefertigt . Ebenfalls wird im Autiomobilbau vermehrt auf Antriebsachsen aus Carbon gesetzt ( Formel 1 ). Einziger Nachteil ist lediglich der Preis und da ist die Alternative ALU bestimmt die richtige Wahl beim Selbstbau. Ist aber sehr lehrreich, wie viel Gewicht laut Deinen Berechnungen eingespart werden könnte.
Che
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Re: Darf ich vorstellen: Mein Ugrinsky.

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Gepostet: 09.05.2020 - 08:30 Uhr  ·  #12
Kommt bei Carbon-Gelegen darauf an, ob die Fasern kreuzweise angeordnet sind. Wenn nur längs, besteht tatsächlich Gefahr, dass was auf spaltet.
Das Video hat nicht nur mit Ugrinsky nichts zu tun. Der 3-schalige Wid.-Läufer ist dem 2-schaligen Savonius mit zentralem Überlapp sogar bezüglich cp unterlegen.
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