Profil für ein Windradflügel

 
Nico13
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Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 08.02.2023 - 20:19 Uhr  ·  #1
Hallo,
Ich hätte Fragen bezüglich meines Windradflügel Profil dies würde ich gerne In einem CAD Programm zeichnen und dann 3D Drucken lassen. Jetzt ist meine Frage ob es Programme gibt um das Profil zu errechnen oder gibt es andere Möglichkeit das Profil Festzulegen, oder gibt es auch schon vorhandene Daten?

Zur Info der Generator hat 12 Volt,160 oder 24 Volt 350 Watt.
Der Flügel sollte 1 m lang sein.
Die Standortbedingungen sind eher schwach habe so 3-5 m/s Windgeschwindigkeiten wenn es gut windet.

Freue mich auf Antworten.
Gruß Nico
Carl
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 09.02.2023 - 09:37 Uhr  ·  #2
Hallo Nico, für Deinen Generator käme ein Rotordurchmesser von etwa 120 cm in Frage, nicht viel kleiner, Flügellänge also 60 cm.

Weil Du sagst Schwachwind mit 3,5 m/sec ist Deine mittlere Standortbedingung wäre es auch gut, mehr als nur 3 Flügel mit langsam Läufer Profilen ein zu kalkulieren. Vielleicht 5 oder 6 Flügel.

Welche NACA Profile dafür zur Auswahl stehen müsste einer unser Aerodynamik-Spezialisten genauer benennen können

Vielleicht findest Du auch durch Googeln etwas spezifisches nach diesen Vorgaben für den Fall dass unsere Spezis momentan gerade zu stark anderweitig gebunden sind. :-)
Che
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 12.02.2023 - 20:02 Uhr  ·  #3
FamZim
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 11:41 Uhr  ·  #4
Hallo

Ich denke zum Drucken braucht man eher die Profikoordinaten, die Schränkung,und die Blattiefe, und keine Generatordaten.

Gruß Aloys.
Carl
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 15:04 Uhr  ·  #5
Aloys, Du hast ja mal gesagt ein Generator kann ruhig größere Nennleistungen haben als ein Rotor Drehzahl und Drehmomentmäßig schaffen würde um an seine Grenze zu kommen.

Für einen Generator größere Rotordurchmesser zu wählen als seine Kennzahlen benötigen ist - so scheint mir - wohl eher fehlerhaft angepasst wenn dann die Drehzahl nicht stimmt..

Größere Rotordurchmesser bedeutet automatisch zwar höheres Drehmoment, die Drehzahl gehört aber auch mit zur Berechnung und die wird geringer je größer der Rotordurchmesser - es sei denn man macht sich die Mühe und kann mit den Reibungsverlusten eines Drehzahl steigernden Übersetzungsgetriebes leben..

Anfangs wurde klar angesagt dass die Flügel die gedruckt werden sollen für einen 350 W Generator bestimmt sind, also ist da nicht nur das Flügelprofil von Bedeutung sondern auch die Flügellänge in Bezug auf erreichbare Drehzahlen.

Dazu kommt dass Schwachwind die Standortbedingungen sind. Ausgehend davon dass meine Black 300 einen Rotordurchmesser von ca. 1,20 m hat hatte ich vorgeschlagen einen etwa gleichgroßen Rotordurchmesser zu wählen, jedoch mit mehr als nur 3 Flügeln wegen der Schwachwindbedingungen.

Größer als 1,30 m Durchmesser würde ich bei einem mittleren 350 W Generator selbst für einen extrem Schwachwindstandort nicht empfehlen. Es sei denn dieser würde durch ein Getriebe auf die Leistung eines größeren Rotors ansprechen, was bisher ja nicht auf dem Zettel stand.

Wieso also laut Che 1,6 m Rotordurchmesser besser sein soll - ohne zum Generator mehr zu wissen dass seine Nennleistung 350 W beträgt - müsste man mir noch etwas näher erklären

Da Nico 13 sogar plant für seinen Generator der von ihm als bei 24 V mit 350 Wund bei 12 V mit 160 W angegeben wurde sogar 1 m lange Flügel bauen will ist mir dann natürlich erst recht ein Rätsel.
Benny aus der Mühle
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 17:03 Uhr  ·  #6
Mal ne blöde Frage.... Warum macht ihr nicht so eine Art Wildwest Windräder? Die haben bei kleinen Durchmesser ordentlich kraft, man kann Fahrradketten und sowas zur Übersetzung auf einen Schrittmotor oder sowas verwenden... Ich schuster dir so ne Mühle in ner Woche aus alten Fahrradteilen und Blechabfällen zusammen und gebe nicht Mal 100€ aus... Klein, solide, sturmsicher und schwachwindgeeignet... Auf nem hölzernen vierbeinmast mit streben drin hebt bombenfest
Carl
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 17:33 Uhr  ·  #7
Du hast ja recht,

aber wenn Du wie hier von einem Generator der max. 350 W leisten kann ausgehst und dem bei Schwachwind ein paar echte Watt abluchsen willst, nicht wie bei einem Schrittmotor aus dem Drucker Milliwatt, da geht es dann nicht nur um Drehmoment sondern auch um Drehzahl.

Der Wirkungsgrad eines einfachen Westernwindrades mit Schaufeln ohne aerodynamisches Profil dreht langsam, zwar mit sehr gutem Drehmoment aber Leistung summiert sich aus Drehmoment und Drehzahl - das Westernwindrad hat so um die 20% Wirkungsgrad, ein vergleichbares Windrad - auch Langsamläufer wie z.B. die KUKATER mit 6 (aerodynamisch profilierten) Flügeln schafft etwa 30% und ein gutes mittleres schneller laufendes 3 Flügel Rad im Schnitt 40%.
Benny aus der Mühle
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 19:28 Uhr  ·  #8
Hi Carl, ich meinte keinen Drucker Motor sondern die kleinen servos von KUKA. Die kleinen Permanentmagnet Motoren die rastmomentfrei sind. Die gibt's ja auch in beliebiger Größe....
Bosch rexroth oder indramat bauen die auch. Kannst du schon bei geringer drehzahl 12 Volt raus holen
wieso
 
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 20:56 Uhr  ·  #9
Zitat
Mal ne blöde Frage.... Warum macht ihr nicht so eine Art Wildwest Windräder?


Nee , ist eher eine gute Frage , und im Endefekt sind Wirkungsgrade wohl eher differenziert zu betrachten , bei unterschiedlichen Bedingungen ! Der Wirkungsgrad einer Westernmill/ Western-Windrad .... mag sein im Sturm nicht so gut sein ,

Ich war Nachbar von einer in Irland , stand schon vor meiner Zeit , , auch noch im Tal , und ich war am Bergkamm mit freier "Flugbahn" , steht nun womöglich immer noch da , der neue Besitzer hat mich mal angesprochen , ob wir aus der Mechanik , also via Kolbenpumpe für Quellwasser , nicht was zum Stromerzeugen machen können ----

Wie auch mir so auch den anderen im Landkreiss hats im Sturm meine Windturbine zerissen , nur diese 20 Jahre alte Western-Windrad stand noch (ok war Tallage) , aber übersetzt heisst dies dann doch einen vielfach höhren Wirkungsgrad ( verzeih Carl , das ist spitzfindig von mir )
Che
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 21:21 Uhr  ·  #10
Warum man Westernmills nicht unbedingt nimmt, es sei denn, man hat ne Vorliebe dafür, ist hier zu erkennen.
 

Quelle: Diplomarbeit Jungbauer, 1998

Etwas älteres Bild (Einer übernimmt es vom Anderen). So haben Darrieus-Laüfer heute TSR um 2,75 und Cp wesentlich unter 0,4, mit Generator und WR nur um 0,2. So wird man den Cp auch von der Westernmill runter rechnen müssen.

Sturmsicherheit ist auch bei anderen Bauarten erreichbar. Und wenn es nur mit der selben Methode wie bei der Westernmill ist: Doppelfahnen-System. Wer aber garnichts hat, außer ne versuchte Drehzahdeckelung oder Generatorkurzschluss zu spät, braucht sich über fliegende Blätter nicht beschweren.
wieso
 
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 22:15 Uhr  ·  #11
Zitat
Warum man Westernmills nicht unbedingt nimmt, es sei denn, man hat ne Vorliebe dafür, ist hier zu erkennen.


Ja was soll man daraus erkennen ? Was soll die Achse mit der " Schnellaufzahl " ? Sagt dies was aus , wenns um Watt geht bzw Leistung ?

Na dann lass uns doch mal die linke Achse (Rotorleistungsbeiwert) hochschrauben bei gewissen Langsamläufern
Erdorf
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 13.02.2023 - 22:48 Uhr  ·  #12
Hallo Lars,

Zitat
Ja was soll man daraus erkennen?

Die Leistungsbereitschaft verschiedener Rotor Typen.

Zitat
Was soll die Achse mit der "Schnellaufzahl"

Im optimalen Punkt der Schnellaufzahl ist die Leistungsbereitschaft des Rotors am größten.
Darunter wird der Rotor überfordert, liefert weniger Leistung.
Darüber wird der Rotor unterfordert, liefert weniger Leistung.

Zitat
Sagt dies was aus , wenns um Watt geht bzw Leistung?

Ja, sicher, z.B. warum MPPT beim Windrad noch einmal ein anderes Level der Leistungsentnahme bedeutet.
Aber auch gut zu erkennen ist, dass mit steigender Schnelllaufzahl der Leistungsbeiwert vom Rotor steigt.
Höherer Leistungsbeiwert, bedeutet mehr Leistung, bei gleicher Windfläche.

Nimmt man dazu, dass eine höhere Schnelllaufzahl, höhere Drehzahlen bedeutet und
dass dies auch eine höhere elektrische Spannung bedeutet, vereinfacht das auch noch die weitete elektrische Nutzung,
mit weniger Windungen im Generator und weniger Verlusten, bzw. geringeren Baukosten, geringeres Gewicht
oder es kann ein Getriebe entfallen.

Zitat
Na dann lass uns doch mal die linke Achse (Rotorleistungsbeiwert) hochschrauben bei gewissen Langsamläufern

"Schrauben" kann man da nichts. Aber gut erkannt, dass Langsamläufer einen deutlich geringeren Leistungsbeiwert haben. Langsamläufer haben spezielle andere Vorteile, weswegen diese dann auch eingesetzt werden.

Beim Westernwill Rad, z.B. das hohe Drehmoment, womit man gut einfache mechanische Wasserpumpen (oft Selbstbau) betreiben kann.

Grüße
wieso
 
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 14.02.2023 - 00:20 Uhr  ·  #13
Mag alles richtig sein Frank und eventuell gibts ja hier für Freaks noch meht technisches zu lesen https://www.enviam-gruppe.de/d…f22ebab6_0

Ich hab prinzipiell nur meine Meinung geteit , dass ich diese "Westernmills" auch die (Segel) Windmühlen an der Küste Hollands auch heute noch bei Schwachwind ihre Arbeit verichten , und wohl auch deshalb weil diese halt sich mit deren Oberfläche besser die Kraft umsetzen , nicht alles was schneller dreht hat mehr Kraft

Wird hier halt oft vernachlässigt die "Angriffsfläche" , geht wohl eher immer eher um die potenzielle Leistungssteigerung eines Windrads bei mehr Wind , die Frage ob ein grössere Rotor diese Umwelt bedingten Gegebenheiten ausgleichen kann , wird eher weniger hier angesprochen , wichtig wäre wohl mal Windturbinen vorzustellen die be 4-6 m/s was bringen , auch wenn dies bedeutet , einen grösseren Rotor , aber auch bei einem kleinern /kostengünstigeren Generator möglich wäre ....
Carl
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 14.02.2023 - 08:34 Uhr  ·  #14
@ Benni: "Hi Carl, ich meinte keinen Drucker Motor sondern die kleinen servos von KUKA. Die kleinen Permanentmagnet Motoren die rastmomentfrei sind. Die gibt's ja auch in beliebiger Größe....
Bosch rexroth oder indramat bauen die auch. Kannst du schon bei geringer drehzahl 12 Volt raus holen"

Danke für den Tip.

Lars & Frank: Ganz klar, wo Schwachwind das Maß der Dinge ist sind Langsam-Läufer im Vorteil und was die Western Mill betrifft:
da kommt Aloys wieder ins Rennen mit seiner Erkenntnis zum Stellwinkel der Flügel.

Das Westernwindrad hat einen sehr weit offenen Stellwinkel, nicht unbedingt die 45° die möglich wären aber doch weiter offen als die Stellwinkel derüblichen Windräder mit aerodynamisch gebildeten Flügeln.

Das hat den Vorteil des höheren Drehmomentes bei schwachem Wind, bedingt ein leichteres Lösen vom Losbrechmoment und reguliert bei stärkerem Wind bis zur Wirkung der Sturmsicherung ein Überdrehen durch den Luftwiderstand der gegen die Drehrichtung steht.

Was ich als Nachteil der Westernmills sehen würde ist lediglich der höhere Bauaufwand. Bei Schwachwind sind die Leistungsbeiwerte eher vernachlässigbar, ein Watt mehr oder weniger spielt kaum eine Rolle und ein normales Windrad mit 3 Flügeln und steilem Anstellwinkel kann mit einer Westernmill unter solchen Bedingungen sowieso nicht konkurrieren.

Es ist dann eine Frage der Flächenabdeckung durch die Flügel und des Anstellwinkels ob da noch was zu holen ist.
FamZim
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 14.02.2023 - 12:18 Uhr  ·  #15
Hallo

Genau das ist das Problem--

nicht alles was schneller dreht hat mehr Kraft

Je schneller um so mehr Eigenverbrauch für diese Geschwindigkeit, und nicht je langsamer um so mehr Wiederstand.
Es gibt ein Verhältniß zwischen Auftrieb und Wiederstand.
Auftrieb mit grossem Winkel bringt auch mehr Drehmoment.
Man kann den Winkel so flach stellen das kein Vortrieb entsteht aber gewaltigen Gondeldruck.
Ein Windrad welches mit Schnelllaufzahl von 8 bis 10 betrieben wird, hat eine ?? 3 bis 5 fache Lehrlaufdrehzahl oder ?
Schon mal gemessen ?
Genau DAS gehört im Windkanal gemessen, und zwar zur Ermittlung der besten Leistung des Rotors mit unterschiedlichen Stellwinkeln.
Ich vermisse den Vorschergeist.

Gruß Aloys.
Benny aus der Mühle
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 14.02.2023 - 18:32 Uhr  ·  #16
Interessant das mein Vorschlag so heiß diskutiert wird....

Die westernmill ist im schwachwindbereich neben der black Generatoren fast unschlagbar, zudem baut sie ein enormes Drehmoment auf, was den minimalen Verlust von Rillenriemen oder Fahrradketten locker wegsteckt und doch am Ende eine Recht brauchbare Leistung....


Den bauaufwand würde ich nicht unbedingt größer beschreiben, aber es macht irgendwie mehr Spaß als ein Dreiflügel Rotor...
Carl
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 14.02.2023 - 19:27 Uhr  ·  #17
Ja ich vermute die Westernmill wurde zu Beginn garnicht groß berechnet sondern einfach so wie man sich das vorstellte gebaut, die "Rechenkünstler" kamen erst hinterher weil das Ding so gute Dienste tat.
Benny aus der Mühle
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 14.02.2023 - 20:16 Uhr  ·  #18
Vor allem die simple Bauweise erleichterte die Herstellung um etliches... Da muss man nix groß berechnen können um zu wissen wie es funktioniert... Das Ding hat sich verbreitet wie ein Lauffeuer weil es einfach, stabil und zuverlässig ist und dazu noch mehr oder weniger automatisch läuft.... Inklusive sturmsicherung. Primitivität muß nicht immer von schlechten Eltern sein... Und kann im Vergleich zu modernen Hochglanzanlagen die mehrere tausend Euro in der Anschaffung kosten doch in einem weitem Spielraum ihr können ausspielen wo eine exakt berechnete Anlage noch nicht einmal zucken...
Carl
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 15.02.2023 - 08:28 Uhr  ·  #19
Hallo Benni, meine erste "Westernmill" war mit einem Laufrad vom Fahrrad mit Brettchen zwischen den Speichen und einem Reifenquäler Dynamo. Ab Windstärke 4 brannte dann eine kleine Glühbirne ganz hell.

Das war so vom Bauaufwand noch recht überschaubar!

Wenn man eine richtiger Westernmill bauen will - spätestens bei der Sturmsicherung mit den abklappenden Leitfahnen die das Windrad bei Sturm aus dem Wind bringen sollen merkt man dass dies nich ganz so einfach zu bauen ist wie z.B. meine erste Klappermill. :-)
Benny aus der Mühle
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Re: Profil für ein Windradflügel

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Gepostet: 15.02.2023 - 12:13 Uhr  ·  #20
Hi Carl,
Denke langsam ist es an der Zeit ein neues Thema für eine westernmill aufzumachen... Ich baue gerade selbst eine, Inspirationen habe ich mir in Heft 4 Langsamläufer von C. Kuhtz geholt und auch die Teile schon hergestellt. Soll für 12 Volt Betrieb sein (Gewächshäuser heizen, Bewässerung und Lüfter zum umwälzen) Rotordurchmesser wird bei 2,50 Meter liegen, 18 Blätter und Seitenfahne. Steuerung über Feder, Seilzug und Gewicht.
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