Darrieus Anlaufprobleme

Durchmesser verringern oder savonius anlaufhilfe?
 
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Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 18.08.2020 - 11:30 Uhr  ·  #1
 
 
 


Hallo,

Mein neugebauter Darrieus-Rotor will nicht anlaufen. Ich habe drei Aluminiumprofile verbaut, die ich vor ca 8 Jahren gekauft habe. Sie sind 1 m hoch, 20 cm breit und haben eine maximale Stärke von ca 2,8 cm. Den Durchmesser der Anlage habe ich mit 1,60 m vielleicht zu groß bemessen. auch mit manueller Hilfe bekomme ich die Anlage nicht zum Laufen, auch ohne Lastabnahme. Soll ich versuchen 3 Halbschalen auf den Armen zu montieren um den Anlauf zu erleichtern, oder ist der Durchmesser im Verhältnis zur Blattbreite einfach viel zu groß gewählt?
Oder noch ein ganz anderer Fehler?
Wäre dankbar für Tipps,
Liebe Grüße aus Flensburg, Matthias
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 18.08.2020 - 15:25 Uhr  ·  #2
Wie ist der Rotor denn gelagert? Ist ein Generator schon verbaut?
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 18.08.2020 - 15:54 Uhr  ·  #3
Zwei stehkugellager mit einer 20mm Achse bis jetzt ist kein Generator verbaut
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Anstellwinkel der Blätter (Profile) vielleicht nicht korrekt genug eingestellt?

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Gepostet: 18.08.2020 - 16:30 Uhr  ·  #4
Ich habe nicht herausgefunden wie ich ganz genau den Anstellwinkel der Profile zur tangentiale des Radius justieren kann. Vielleicht ist da sehr wenig Toleranz bei solchen schmalen Profilen?
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 18.08.2020 - 18:17 Uhr  ·  #5
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 19.08.2020 - 05:37 Uhr  ·  #6
Von was für Windgeschwindigkeiten reden wir denn? Du könntest mal einen Streifen von einer Plastiktüte abschneiden und den so aufhängen, dass Mal einen Vergleich hat.
Ist das eine Mauer im Hintergrund? Die kann natürlich für eine Menge Windschatten sorgen
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 19.08.2020 - 07:41 Uhr  ·  #7
Es kann tatsächlich an suboptimalen Wind auch gelegen haben, der Rotor steht nur in 3,50 m Höhe und hat mit großen verwirbelungen zu tun. Vielleicht muss ich noch einmal auf stetigen kräftigen Wind warten. Erstmal danke schön, ich werde mir erst einmal noch eine Anlauf Hilfe aus halbierten KG-Rohren bauen.
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 19.08.2020 - 10:08 Uhr  ·  #8
gerade ein Darrieus kann mit nicht laminarer Strömung nichts anfangen.,Dann hast du,da wie es scheint auch noch Hanglage -,das istbdas furchtbarste überhaupt und bei 3,5 m Höhe jede Menge Bodenwirbel.,Das wird nie funktionieren. Du brauchst mehr Höhe.

Du kannst das mal mit einem kleinen Drachen testen an dessen Schnur du Bindfäden befestigst. Lässt du ihn steigen dann siehst du ab welcher Höhe die Dinger nicht mehr hin und her wackeln sondern sauber im Wind stehen - das ist eine einfache und Effektive Moglichkeit den Standort grob zu beurteilen.

vg
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 19.08.2020 - 11:23 Uhr  ·  #9
Anlaufhilfe vor den Tragarmen?

Der Rotor bleibt auch danach falsch angeströmt! Ich würde Dir eher vorschlagen nach der Patentanmeldunmg von Ing. Karl Keding Hamburg umd Serge Gilbert Frankreich ( beides längst abgelaufen und lizenzfrei) leichte

Aluhalbschalen als Vorflügel vor Deine dünnen aber formstabilen Profile zu setzen. Du verlierst zwar dadurch einiges denn von vorne angeströmt entwickelt so ein Flügel kein vergleichbares Auftriebsmoment, erst von der Seite oder leicht von vorne angeströmt entwickelt so ein Flügel sein maximales Vortriebsmoment.

Dafür hat er sogar durch Wind von hinten bis leich von vorne angeströmt und in die Vorwanne eingeleitete teils wie durch eine Leitfläche verstärkte Strömung guten Vortrieb weil die Strömung innerhalb der Wanne vorne umgeleitet wird und dabei einen Vortriebsimpuls abgibt.

Wie gesagt den maximalen Vortrieb erzielt sowas in Winkelbereichen von der Seite angeströmt optimal etwa aus 90° zur Flügelsehne.

Beim normalen Darrieus Profil bringt Strömung von hinten garnichts, umgekehrt mit Vorwanne bringt Strömung direkt von Vorne auch nichts, Vektorgeschwindigkeit ebensowenig. Es ist dann kein Darrieus mehr.

Dann läuft der " Darrieus " langsamer und trotz des dann höheren Drehmoments mit weniger Wirkungsgrad als ein guter Darrieus an gutem Standort. Letzterer wird jedoch an einem schlechten Standort wie Deinem niemals durch auf Tragarme vorgesetze Rohrhälfen besser, er wird dann nicht so viel bringen wie mit vor die Profile montierten Halbschalen.

Du kannst beim guten Standort mit Deinem Darrieus mit 30 % Leistungsbeiwert rechnen, mit vor die Flügel vorgesetzten Halbschalen maximal mit 20%. Das ist dann weit mehr als Du jemals in Deiner Lage mit einfacher Anlaufhilfe auf den Tragarmen oder senkrecht mehr in Achsnähe aufgestellt a la Anemometer erreichen wirst.

Wir haben viele Experimente mit flachen Leitflächen - Blech oder Membran gemacht, C-Flügel oder C-Rotor genannt, geht auch hat aber statisch nicht die gleichen Qualitäten wie ein steif gebautes Profil, kann sich im Sturm bei Baugroßen in Deiner Kategorie schnell im Sturm verwinden, verbiegen oder so, auch abgebremst!

Du mußt nicht zwingend über die gesamte Flügellänge einen Vorflügel setzen, das läßt sich so kombinieren bis das optimale Verhältnis erreicht ist das an Deinen Standort passt. Das mußt Du allerdings selber austesten. Auch das mit dem Durchmesser der Halbschalen ist Experimentsache.

Kannst Du ja mit aufgeklebten Pappformteilen schon vorher checken was zu Dir passen würde.

Was Max mit den Bändern an der Drachenschnur sagt ist ein super gutes Mittel - aber - ob Du bei Dir in der turbulenten Luft überhaupt einen Drachen hochbekommst? Und den musst Du vielleicht mit einer Rakete erstmal hochschiessen! Und dann, so wie der Hang auf dem Foto aussieht sind die Bänder in 10 m Höhe vielleicht immer noch sehr unruhig.

Na, probier's erst mal aus!

Gruß, Carl
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Dankeschön

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Gepostet: 19.08.2020 - 12:25 Uhr  ·  #10
Vielen Dank für die Anregung Richtung C-Profil zu gehen, ich bin zwar nicht in hanglage aber durch höhere Gebäude und Bäume ringsherum habe ich es hiermit sehr ver wirbelten windverhältnissen zu tun. Lediglich stetiger westwind käme gut bei mir an. Jetzt werde ich sehen, dass ich vernünftigen Wind abwarte und dann mit den vorgeschlagenen Alternativen arbeite. Vielen Dank für die konstruktiven Ideen! Ich melde mich dann wieder wenn ich bei Wind etwas erreicht habe Punkt Gruß Matthias
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Umbau

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Gepostet: 19.08.2020 - 14:16 Uhr  ·  #11
 
 
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 19.08.2020 - 16:38 Uhr  ·  #12
Ja dann!

vergess nicht, dass oben und unten auf die Halbschalen Endkappen die Strömungsrandverluste verhindern müssen sonst haut Dir der schöne Vortriebsimpuls beim Umlenken in der Halbröhre oben und unten raus!

Am besten sind Spanten die das ganze Profil umfassen denn so verhinderst Du nicht nur Randverluste, Du hast damit auch recht stabile Verbindungselemente zwischen Profilflügel und Vorwanne!

Gutes Gelingen!
Che
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 19.08.2020 - 21:03 Uhr  ·  #13
@Matthias:
Das Profil dürfte NACA 0014 sein, wenn bei 200mm breite 28mm dick. Meistens sind die Profile dicker, aber daran liegt es sicher nicht.
Zuerst mal, wie schon bemerkt wurde, die Anströmungssituation. Und erwarte nicht zuviel! Wenn es mit 3 m/s lüftet, meint man, dass schon ein rechter Wind wehe. Dem ist aber nicht so.
Auch sind Deine Blätter recht kurz. Da geht so manches über die Blattspitzen flöten.

Mit dem Einbauwinkel der Blätter, die dann in die Anstellwinkel eingehen, ist es so.
Wenn im Punkt höchster Dicke befestigt, also hier bei 30%, so ist das nahe dem Druckpunkt (bei 25%). Und da sieht das mit der Anströmung schematisch so aus (TSR 2,5):

 

Es bilden sich recht hohe Anstellwinkel, schon über dem Strömungsabriss, daher rot eingetragen.

Werden die Blätter um 5° mit der Hinterkante zum Drehzentrum gekippt (-5°), sieht das schon besser aus:

 


Dieses "Ankippen" wird schon dadurch erreicht, dass die Blätter in der Profilmitte, also bei 50% befestigt werden:

 

Mit Anstellwinkel ist hier Einbauwinkel gemeint.
Das Blatt ist hier zwar waagerecht. Es kommt aber auf den Winkel zwischen Profilsehne und Radiuslinie zum Druckpunkt (hier. bei 25%) an. Der ist hier nur 85°. Entspricht einem Blatteinbau mit 5° Neigung, hinten nach innen.

Das bezieht sich bisher auf den Betriebszustand. Allerdings scheinen Anlagen mit solchen Blattstellungen auch einigermaßen an zu laufen.

Wenn sich an der eigentlichen Blattbefestigung nichts drehen lässt, musst Du es nabenseitig versuchen, um zu setzen.
Ob der hinterher anläuft, wie Biene - keine Garantie.

Zusätzliche Savoniuselemente als Anlaufhilfe sollten radial etwa dort enden, wo die TSR sich zu 1 ergibt. Bei TSR 2,5 und Lauf-D 1,6m also bei D 0,64m, Radius 0,32m. Evtl. ein bischen mehr. Beispiel

Vom Umbau zum C-Profil halte ich garnichts. Ist es doch dann kein Darrieus mehr. Und die Gesamtwirkungsgrade rein praktisch schon beim Darrieus dieser Größe und Bauart keine 20% und mit C-Profil...?
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 20.08.2020 - 07:54 Uhr  ·  #14
Was soll das, davon wird der Standort nicht besser und ein kleiner Savonius in Achsnähe als Anlaufhilfe bringt weder die Leistung von C- Vorsätzen im äusseren Drehkreis noch wird er durch den Anlauf die Strömungsverhältnisse verbessern können.

So wie Matthias das schildert wartet er schon einige Zeit auf etwas stärkeren Wind und er sagt das Gebäude die Luft verwirbeln.

Was änderst Du daran durch Blattverstellungen? So ein Quatsch.
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Viele Möglichkeiten

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Gepostet: 20.08.2020 - 08:01 Uhr  ·  #15
Danke Che!,
Diese Info habe ich gesucht und werde den Flügel jetzt hinten nach innen neigen. Muss mich wegen Flaute aber in Geduld üben!
mit Anlauf geben habe ich selbst in Böhen bis jetzt keinen guten Lauf bekommen, mit anschubhilfe muss das Ding aber irgendwann laufen möglichst ohne vorgesetztes Profil. Wenn das Ding als reiner Darius läuft – nach anschieben – dann kann ich immer noch eine Savonios anschubhilfe montieren. Bei meiner Ungeduld ist es schwierig, nicht mehrere Maßnahmen gleichzeitig umzusetzen und dann nicht zu wissen woher die Wirkung kommt. da muss ich mich zügeln bei all den interessanten hinweisen die ich hier bekomme!
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 20.08.2020 - 11:31 Uhr  ·  #16
Wenn Du die Flügel hinten nach innen neigst läuft der Darrieus - falls Du mal genug Wind dafür bekommst - rückwärts, das würde ich jedenfalls erwarten, davon ab - wer hat sowas schon gemacht?. Mache das und lass uns hier am Ergebnis teilnehmen, ich würde gerne mal wieder lachen.


Gruß, Carl
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 21.08.2020 - 06:35 Uhr  ·  #17
@Matthias:

Bei der Befestigung der Flügel achte ich darauf dass diese genau im Waagepunkt /Schwerpunkt liegt. Fliehkräfte sind nie zu unterschätzen und eine ausgewogene Befestigung an diesen Stellen wo die Gewichtsverteilung des Blattes nach vorne und hinten gleich ist schützt später vor Enttäuschungen durch Bruch.

Bevor Du ein Windrad aufstellst, das hat sich hier als empfehlenswerte Regel durchgesetzt, prüft man den Standort auf seine
Bedingungen wie mittlere Windgeschwindigkeit über das Jahr und Verhältnis und Häufigkeit der Windrichtung.

Ob Du das gemacht hast weiß hier bisher noch keiner.

Falls es jedoch bei Dir einer der häufigsten Standorte in Deutschland (etwa 80%) mit Schwachwind von im Schnitt 3 m/sec über das Jahr ist, dann wäre es Schwachsinn, die Strömungsverhältnisse eines Darrieus durch ein so großes Teil wie den Savonius im Innern des Rotors zu beeinflussen. Der Darrieus wird dort - ganz sicher schon wegen der Verwirbelungen - nie Freude bereiten!

Er müßte um Deinen großen Darrieus anzufahren eine relativ große Baugröße haben die sobald der Darrieus auf Touren käme durch die unterschiedliche Schnelllaufzahl nicht mehr zum Vortrieb beitragen wird sondern nur noch behindert. Kleine C-Vorsätze würden zwar SLZ der Darrieusprofile etwas verlangsamen, das Nutzenverhältniss liegt dort jedoch höher schon weil mini Vorsätze reichen um nur den Anlauf zu machen. Im äusseren Drehkreis ist eben mehr Hebelarm.

Bei mittleren 3 m/sec würde ich Dir normalerweise empfehlen, einen Savonius in der von Dir gewünschten Größe zu bauen und den Darrieus ganz wegzulassen.

Da Du jedoch mit den stabilen Blättern Deines Darrieus eine Schwachstelle des C-Profils umgehen kannst, die Statik dort ist in Deiner Baugröße beim C-Profil schon ein größertes Problem kam mein Vorschlag dazu.

Ginge es bei Dir nur um den Anlauf so wäre schon durch den Umstand dass der Savonius im Zentrum nicht die gleiche Hebelkraft erbringt möglich mit nur sehr Kurzen - und kleinen C- Vorsatzteilen Anlauf möglich zu machen, mit weit weniger Bauaufwand als mit Savonius und mit der Möglichkeit mit Pappformteilen vorher die optimale Form und Baugröße bestimmen zu können!

Ich hatte ursprünglich anhand Deiner Aussagen vermutet dass zu den verwirbelten Strömungsbedingungen auch durchschnittlich immer Schwachwind einströmt.

Das wäre dann gar kein Aufstellungsort für einen Darrieus und in diesem Fall - wenn Du darauf angewiesen bist nur diesen Standort zu nutzen wäre es einfacher gewesen C-Profile vor die Darrieus-profile zu setzen als einen neuen Rotor, einen Savonius käme da an 1.ter Stelle in Frage, zu bauen.

C- Vorsätze falls Du dies wegen des vorhandenen Darrieus vorziehen würdest dann nicht nur als kleine Aufsätze zur Anlaufhilfe sondern über die gesamte Blattlänge vorgesetzt.

Das wäre dann die leichteste einfache Umsetzung zur Lösung des Standort Problems falls Schwachwind und Turbulenz bei Dir die gängige Realität sind. Das Wichtigste ist zuerst den Standort prüfen.

In jedem Fall rate ich davon ab, die Befestigungspunkte der Profile woanders als in ihrem Schwerpunkt zu realisieren.

Und noch etwas: Wenn Du die Profile hinten nach innen drehst - die Letzte Zeichnung von Che hatte mich irrtümlich dazu verführt die 5° als Anstellung nach innen zu sehen - also Profilsehne praktisch linear zur Kreislinie bzw. mit gleichen Abständen zur Kreislinie wird dann den Rotor nicht rückwärts drehen lassen.

Das brächte Dir - nach Che - zwar bei guten Windbedingungen (stärkerer Wind) vielleicht minimal mehr Wirkungsgrad aber gerade bei Schwachwind sind leicht nach aussen abgewinkelte Profile weit besser weil dies schon als minimale Anlaufhilfe gesehen werden kann.

Wie gesagt, die Standortbedingungen bestimmen Deine Möglichkeiten...
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 21.08.2020 - 11:59 Uhr  ·  #18
Meine Idee war, die Anlage erst einmal zum laufen zu bekommen auf dem Dach meines Hühner Hauses komme ich gut ran an die Anlage. Wenn sie dann läuft würde ich sie noch mal umsetzen. Bis dahin muss ich auf guten Wind warten und dann probieren. Aber auf dem Dach kann ich gut arbeiten und vieles ausprobieren. Vielen Dank für die Tipps Carl!
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 21.08.2020 - 13:43 Uhr  ·  #19
Nicht zu danken Matthias, darin sehe ich den Spass bei der Teilnahme hier im Forum, dort zu helfen wo und womit ich kann.

Wenn Du es mit der Aufhängung der Profile wegen der Belastungen durch Fliehkraft ganz genau nehmen möchtest müsstest Du zusätzlich noch den Mittelpunkt zwischen den Belastungen durch den Winddruck am Profil ermitteln der nicht zwingend auch dort liegt wo der Schwerpunkt ist.

Eine Befestigungsstelle für die Tragarme mittig zwischen diesen beiden Punkten falls sie voneinander abweichen ist rein statisch sehr vorteilhaft - erstens gibt es dann an dieser Stelle weniger Materialermüdungsbrüche und dann ist die Anlage auch viel sicherer wenn doch einmal sehr hohe Lasten durch starken Wind - Sturm, Orkan auftreten.

Ungebremster Lauf bei zu starkem Wind was auch mal passieren und immer auch die ständigen Lastwechsel durch die Stellungsveränderungen der Profile im Drehkreis lassen sich so besser abfangen.

Ich denke schon dass Che's Anordnung bei vernünftigen Windbedingungen vorteilhaft sein kann, also bei laminarem Wind mit höheren mittleren Windgeschwindigkeiten so etwa ab mindestens 4 m/sec. dann wenn die Vektorgeschwindigkeit ungestörter durch Windgeschwindigkeits - Phasenwechsel zum Tragen kommt. Aus langsamer Umdrehung wieder in Fahrt kommen dauert länger als wenn schon etwas Schwung drin ist.

Schon weil Wind über Land fast immer auch kurzphasigen Geschwindigkeitswechseln unterworfen ist wäre weniger Wind also schlecht weil ein so wie bei Che eingestelltes Profil nativ ohne Anlaufhilfe erst recht langsamer wieder in Fahrt kommt und damit die damit mögliche Vektorgeschwindigkeit selten erreicht bevor der Wind wieder abflaut.. Daran ändert ein Savonius oder kleine C-Vorsätze nur sehr wenig, damit der Savonius hilft Energie zu erzeugen müsste er so groß im Durchmesser sein wie der jetzige Darrieus Rotor, das macht dann das gleiche aus wie vor Deine Flügel gesetzte Halbschalen.

Heute hatten wir etwas mehr Wind, lief da Dein Rotor schon?

Minimal nach aussen angestellt wie es bei Dir schon der Fall ist hättest Du bei ständig schwachem Wind gewiss die besseren Anlaufbedingungen - was Che Dir vorgeschlagen hat gilt eher für den idealen Standort.
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Re: Darrieus Anlaufprobleme

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Gepostet: 21.08.2020 - 16:42 Uhr  ·  #20
Hallo

Mein kleines Windrad mit 60 cm H und 70 cm D und 5 Flügeln läuft ausser bei Windstille immer.
Beschläunigt ganz promt und ist Wirbelwind unabhängig.
Die Flächen sind an der Hinterkante 10 mm näher zur Achse hin angeortnet als mitte Nasenradius.
Es ist ausserdem noch stark gewölbt mit Puckel zur Drehachse.
Eben ein Hochleistungsprofiel für hohen Auftrieb bei geringer Geschwindigkeit .
Grössere würde ich unbedingt aus so auslegen.

Gruß Aloys.
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