Dreibein statt wackeligem Mast :-)

Also laut dieser Seite gäbe es für einen 1x1x1 Container (also 1m³) ein Gewicht von:
Baustoff / Stoffmischung........Gewicht pro m³
Beton aus Kies..............................2.300kg bzw. 2,3t
Stahlbeton.....................................2.500kg bzw. 2,5t
Sandstein.......................................2.600kg bzw. 2,6t
Sand und Kies trocken.................1.800kg bzw. 1,8t
Sand und Kies nas........................2.000kg bzw. 2,0t
Lehm und Ton...............................2.100kg bzw. 2,1t
Steinschotter.................................1.800kg bzw. 1,8t

Für einen Mast von 10 Metern Höhe wird im Normalfall ein Stahlbetonfundament von 2,5x2,5x2,5 Metern (also 15,6 m³ = fast 40 Tonnen) gefordert (allerdings ohne Abspannung). Und natürlich, ein Dreibein ist immer stabiler als ein Einzelmast.

Nicht zu vergessen, bei konisch montierten Rotoren gibt es dann bei Wind weniger Druck sondern Auftrieb.

Die Schrägstellung der Flügel zur Strömung dürfte Verluste verursachen, normalerweise stehen aerodynamische Profilflächen optimal senkrecht zur Strömung.

An Deiner Stelle würde ich vorher ein kleines Modell bauen und die verschiedenen Möglichkeiten im Experiment prüfen.

Die Strömung wandert immer nach oben aus, das kannst Du mit einem in eine starke Windrichtung auf den Kopf gestellten Fahrrad leicht mal anschaulich machen.

Das leichtgängige Laufrad wird sich vom Wind getrieben nach oben bewegen, drehend im Kreis, nie umgekehrt nach unten. Der halbe Meter Höhenunterschied spielt dabei die Wingeschwindigkeit betreffend nur eine sehr untergeordnete Rolle, es beruht auf dem Umstand dass die Strömung einem Hindernis ausweicht, zwar auch zur Seite, tendenziell jedoch immer auch nach oben!

Zumindest in Bodennähe.

@Roland:

Ein Darrieus Rotor kommt gewöhnlich mit symmetrischen Flügelprofilen, was ist Deine Vorstellung für die Anordnung der gekurvten und der flachen Flügelseite? Was liegt bei Dir aussen, was innen?

Experimente mit kleinem Modell sollten nicht sehr problematisch sein, manchmal kann man sich den Rotor oder einzelne Flügel von Kleinwindrädern in der Bucht (ebay) günstig schießen.

Mit sowas einfachem müßte das eigentlich auch schon gehen, 9,99 Euro, 3 Flügel unverschränktes Profil:

https://www.ebay.de/itm/114975…ondition=4

Danke für die vielen Antworten.
Schön vor allem dass Ihr die Sache konstruktiv und positiv angeht !

Mit Euren vielen Anmerkungen könnte das eigentlich schon ein Projekt für eine Fachhochschule sein. Leider gibt es heutzutage nicht mehr viele alte Windräder mit 20 Meter Durchmesser.

In der Tat habe ich noch drei so Flügel von Ista-Breeze rum liegen: www.ebay.de/itm/202637909663

Da könnte man in der Tat mal alle 6 Möglichkeiten ausprobieren.
Ich will eh schon lange mit diesen Hoverboardmotoren ein Windrad bauen, mit denen ich schon viel mache. Siehe mein Youtube Kanal: youtube.com/c/robodurden

Diese BLDC Motoren könnten bei 24V so 200 Watt leisten und haben sagenhafte 14 rpm/V. Für 24 Volt würden also 336 rpm = 6 revs ausreichen. Bei 2 Meter Durchmesser (6m Umfang) und einer Schnelllaufzahl von 3 bräuchte es nur 12 m/s. Die 2 m² Fläche entspricht einem Radius von 0,8 Meter und der erzeugt bei 10 m/s und 30% Wirkungsgrad satte 625 Watt. Pass also prima: rechneronline.de/windkraft/



Gute Anmerkung ! Ist ja auch der Grund für den Beetz-Max-Wirkungsgrad..
Das spricht dafür, unten eng und oben weit zu wählen. Anstatt den Tannenbaum der unten dann kaum Winddruck hat und oben die Spitze kaum erntet.

Das dürfte der Cosiunus sein und cos(10°) sind immer noch 98,5% und nur 1,5% Auftrieb/Abtrieb.
Bei 20° wären es dann schon 7% Verlust
Meine Animationen haben 10°

"Entweder man verliert.. oder man versagt - Nichts dazwischen, nichts anderes!" (Robo Durden)
TSR = Schnelllaufzahl (Ich setzte da 3 an.)
Das Profil und die Breite der dicken Enden waren ja für langsamere Windgeschwindigkeit vorgesehen. Darum müssen sie weiter innen sitzen.
Ich denke die schmalen Enden oben und außen ist das Optimum. Kommt auch der Fliehkraft und dem Schwerpunkt entgegen :-)

Wenn die Pofiloberseiten nach innen zeigen, dann wird die nach oben ausladende Version ("Schneebesen" statt "Tannenbaum") Auftrieb erzeugen. Wäre also interessant ob man die Profile auch nach aussen setzen kann.

Im Grunde dürfte das aber egal sein, weil die Profile ja eh so geneigt werden müssen, dass sie einem symmetrischen Profil entsprechen.

Das ist auch eine prima Anmerkung
Denn die Fliehkraft ist: F = m v² /r

Wenn ich den Radius verdopple (was doppelte Fläche und damit doppelte Leistung bringt), dann halbiert sich bei gleichbleibender Schnelllaufzahl die Frequenz und gleichzeitig auch die Fliehkraft.

Umgekehrt, je kleiner der Radius gewählt wird, desto schneller muss das Windrad rotieren um das dreifache der Windgeschwindigkeit am Flügel zu erhalten (Schnellaufzahl 3)
Halber Radius halbiert zwar die Fliehkraft aber doppelte Geschwindigkeit vervierfacht sie wieder :-(

Anzumerken wäre dass der Drehimpuls "L = r m v " linear mit dem Radius ansteigt da die Geschwindigkeit ja gleich bleibt.
Da die 5-6 Meter langen Flügel schon 20-30 kg wiegen, wird die Umwucht irgendwann nicht mehr beherrschbar.

Hier der Schneebesen mit durchschnittlich 9 Meter Durchmesser:

4,5 m Radius und 5 Meter Höhe und sind 45 m² wirksame Fläche die für das online Tool einem Radius von 3,8 Meter entsprechen. Bei 30% Wirkungsgrad und 30 kmh sind dann 4,7 kW zu ernten.

Animation mit dann halber Drehzahl lade ich später auf die verlinkte Projektseite.

Beides scheint möglich.
Wenn sie nach aussen gewölbt sind erzeugen sie hinter der Drehachse den Auftrieb. Sind sie nach innen gewölbt dann vor dem Wind. Siehe meine alte Animation zu flexiblen Flügeln: youtu.be/ne5Yv0uOre4
Ich denke dass hinter der Drehachse besser ist weil dann der Durchgang vor der Achse den Wind zusätzlich beschleunigt und so in dem hinteren Durchgang mehr Energie geerntet werde kann.
Auch die seitlichen Durchgänge tragen dann zur Effizienzsteigerung bei weil Wind nach innen gesaugt wird und so die Beetz-Wirkfläche vergrößert wird !
Aber wie oben schon gesagt, das Profil muss wohl eh so gekippt werden dass sich das Profil wie ein symmetrisches verhält.

das Roland,
der kleine Physiker :-)

Eine Wölbung nach außen bedeutet einen Unterdruck nach außen. Sprich die Fliehkräfte nach außen steigen.

(Animation ist online)



Korrekt, der nicht nutzbare Auftrieb addiert sich bei nach aussen gewölbten Flügeln zu der Fliehkraft, bei nach innen kompensiert er sie.
Auch wenn ich Carls Ausführungen zur Strömung heute abend nicht mehr folgen kann freue ich mich doch, dass auch er nach außen gewölbte Flügel bevorzugen würden.

Nach aussen gewölbte Flügel werden sich halt leichter montieren lassen ! Einfach ein 5000x100x100 mm Winkel 20x an die "ebene" Innenseite anschrauben.

Bei 9 Meter Durchmesser würden die Flügel so langsam rotieren dass man den Winkel dann sogar drehbar an den Sternstreben lagern könnte.
Gar nicht um sofort auf Anpassung während dem Rotieren zu gehen, sondern nur um den optimalen Kippwinkel zu ermitteln.

Und ja ich hab ja die passenden Flügel für Model. Wenn der liebe Bauer also tatsächlich den Mut hat, aus meinen Flügeln so ein riesen Ding zu bauen, dann werden wir bestimmt vorher den 300 Watt Hoverboard-Darrieus als Model bauen.

Kleine Denkhilfe für mich wenn es um die Wölbung und den Vortrieb geht. Bei einem Segelboot ist das gewölbte Segel auch immer hinter dem Mast. Und es ist schräg gegen den Wind gestellt um den Vortrieb zu erzeugen.

Bitte positiv denken. Kaputt machen können auch die Dümmsten. (Der Zusammenhang für den 2m Darrieus war hier klar genannt.)

Hallo

Habt Ihr mal bedacht warum alle Windräder vor dem Mast drehen ?
Da werden sie nicht durch Wirbel hinter dem Mast zu Rütteln und Schütteln animiert.
Die Achse in der Mitte ist zwar nicht so dick , aber das Vorne durchlaufende Blatt stoppt wärend des Durchlaufs erheblich die Durchströmgeschwindigkeit mit einer schönen Wirbelschleppe.

Gruß Aloys.

Nein es beschleunigt sie so dass der hintere Durchlauf mehr Energie ernten kann.
Die Verwirbelung kann man auch positiv sehen. Den selben Effekt nutzt man bei gegenläufigen Propellern die hintereinander sitzen.
Ist im ganzen natürlich komplexe Berechnung.

Ich hab nichts dagegen, die Wölbung nach innen zu packen. Das wirkt sich ja günstig auf die Fliehkräfte aus.
Außerdem gilt dann immer noch mein Verständnis. Nun ist es die Lee Seite welche den Wind zusätzlich beschleunigt und so einen Sog hinter der Luv Seite erzeugt

Zur sicheren Befestigung der Flügel muss man wohl eh komplett durchbohren.