Hallo Leute, erstmal allen ein Frohes und Gesundes Neues Jahr 2026.

Ich bin zurzeit mit Freunden am wieder am Bau meines 2,50m Windrads beschäftigt, Generator ist ein selbstgebauter Scheibengenerator, dessen Funktion ich noch prüfen muss (12 Spulen je 70 Windung 1mm Lackdraht, auf 16 Ferritmagnete mit 60*20*15mm Maßen) geklebt auf eine 3mm dicke Scheibe mit 36cm Durchmesser, im Stator ist kein Metall und es ist eine Single-Scheibe, also keine duale als Gegenläufer, nur diese eine. Bilder kommen demnächst mal dazu, falls es jemanden nützt.

Soll auf 24V laufen. Mir ist bewusst dass der Generator deutlich weniger Leistung liefern wird, als das Windrad könnte, da es aber im Häuserwald bei 4m Nabenhöhe stehen soll, rechne ich generell mit weniger Windstärke und häufigen Richtungswechseln, wollte aber unbedingt der Optik wegen ein Horizontales.

Ich stehe nun kurz vor der Konstruktion der Sturmsicherungsfahne und würde diese gerne mit einer Spannfeder bestücken, die ich stufenlos spannen und somit die maximale tolerierbare Windstärke für den Generator langsam abstimmen will.

Da wird es aber schwierig, wenn die Fahne schräg nach oben schwenkt...verdreht sich da nicht die Feder? Kann mir das schlecht vorstellen.
Die Fahne muss doch auch immer auf die andere Seite die der Rotor (Repeller), von der Mastachse ausgesehen. Ist da die Drehrichtung des Rotors egal oder muss der berücksichtigt werden. Ich weis nicht ob es da einen spürbaren Drehimpuls gibt oder nicht. Beim Drehimpuls müsste sich der Rotor ja genau in die andere Richtung drücken als in die er sich dreht oder? Er müsste sich also zur Mitte hin drehen...

Das habe ich noch nicht ganz verstanden.

So in etwa habe ich das mit dem Furling Prinzip verstanden, berichtigt mich, wenn ich falsch liege:

- Der Wind bestimmt die frontale Belastung auf den Rotor, der versetzt (offset) zur Mastachse steht und dessen drehen aus dem Wind bewirkt wegen der Hebelkraft
(Was wenn die Mastachse und Rotorachse senkrecht zueinander in einer Ebene liegen??? Das entsteht keine Hebelkraft... wie steuert man das dann?

- Die Größe der Fahne bestimmt die potenziell mögliche Gegenkraft dieser frontalen Kraft und die Feder bestimmt je nach Spannung den Anteil dieser potenziellen Kraft, der tatsächlich der Drehbewegung entgegen wirkt, um es in der Windrichtung zu halten.
- eine zu kleine Fahne würde demnach Sicherheit aber nicht volle Leistung bringen, eine zu große würde den Rotor aggressiver und kräftiger im Wind führen aber bei zu straffer Feder könnte das Windrad überdrehen.

Was wäre denn, wenn die Fahne nicht seitlich nach oben schwenkt, sondern einfach nur quer rüber, also gerade, ohne dass das Gewicht der Fahne zusätzlich Gegenkraft ist, also nur durch die Feder gehalten wird? Ist das auch machbar, besser oder schlechter?
Und wenn doch schräg, welcher Winkel? 10° oder 20° oder 30°. Je mehr desto stärker müsste theoretisch das Eigengewicht der Fahne wirken oder?

Eigentlich will ich ja nur mit der Feder arbeiten. Den Anschlag mache ich so, dass Fahne und Rotoreben senkrecht stehen oder leicht über 90°???

Wenn ich überlege habe ich in meinem Beispiel etwa ein offset von ca. 7cm, also zwischen Mastachse Mitte und Rotorachse Mitte.
Die Fahne würde ich gerne aus einem 100cm Rundrohr ca. 33mm Durchmesser und 3,25mm Wandstärke bauen und daran an den hinteren 60cm ein 2mm dickes 100*50cm Blech (gleichschenklig dreieckförmig geschnitten) nach hinten überstehend befestigen. Dazu würde ich das Rohr mit Flex mittig bis zu einem gewissen Punkt spalten, 8er Löcher durch und das Blech dazwischen geschoben und fest.

A-Fahne wäre somit 0,5*1m*0,5m=0,25qm
A-Rotor wäre π*1,25^2 = 4,909qm
Fläche der Fahne würde so ca. 5% der Rotorfläche entsprechen. Reicht das? Und hält das wie ich das beschrieben habe?
Ich weis, das spielen viele Faktoren mit wie Offset-Länge, Fahnenarmlänge, Spannkraft der Feder, Rotorbelastung.

Ist sehr viel Text aber ich habe sehr viele Fragen und bin froh, endlich mit dem Projekt wieder weiter gekommen zu sein.

Vielen Dank schonmal an alle, die dieses tolle Forum mit am Leben halten.

Hallo Hinterhofbastler,

auch Dir ein gutes Neues! Deine vielen Fragen kann ich Dir nicht alle und die wenigen möglichen nicht sofort beantworten weil es Zeit erfordert sich in Deine Überlegungen hineinzuarbeiten.

Es gibt allerdings ein Detail auf welches ich hier im Forum schon mehrfach hingewiesen habe weil ich dazu Beobachtungen, Versuche und Langzeit-Erfahrungen machen konnte.

Ein Detail welches in Deinen Fragen nicht auftaucht - welches mir jedoch sofort in den Sinn kommt wenn ich die Beschreibung Deiner stabilen Fahnenstange mit Fahne evaluiere.

Folgendes:

Die Gondel mit Rotor und Fahne sollte nie durch das Übergewicht der einen oder der gegenüberliegenden Seite zum Azimutlager aus dem Wind gezogen werden, das geschieht immer dann wenn beide gewichtsmäßig nicht exakt zueinander austariert sind weil es kaum einen Mast gibt der sich bei starkem Windruck nicht - und wenn auch nur um Millimeter oder Bruchteile davon aus der Vertikalen in eine Schräglage bewegt. Steht ein Mast auch nur kaum sichtbar schräg, was ja unter längerem Winddruck auch als Ermüdungserscheinung der Stage dauerhaft sein kann - unter Umständen auch um wenige oder mehr Zentimer immer noch kaum wahrnehmbar - dann wird das Übergewicht der schwereren Seite zum tiefsten Punkt wandern was es nicht tun würde wenn die Drehachse des Azimuthlagers treu genau senkrecht zur Gravitationskraft ausgerichtet steht.

Der Winddruck der auf den Mast ausgeübt wird ist schliesslich eine Langzeitbeanspruchung der er auf Dauer durch Ermüdunsdehnung oder ähnliches nachgeben kann. Und dann glaubt man nur noch dass der Mast gerade steht weil so minimale Veränderungen schwer feststellbar sind.

Weil wir als Mast keine Litfasssäulen aufstellen können bei denen der Winddruck kaum ähnliche Auswirkungen zeigen würde können wir nur durch genaue Austarierung der Gewichtsverhältnisse zwischen Rotor und Fahne verhindern dass sonst von der schwereren Seite die tiefste Schwerpunktlage gesucht wird.

Häufig wird so etwas als starker Windrichtungswechsel eingeschätzt, das muß nicht der Grund für häufiges Lämmergeschwänzel des Windrades sein, Schuld daran hat oft der Umstand das das Erreichen des tiefsten Schwerpunktes einer solchen Konstellation eben auch von der Windfahne und der entsprechenden Windrichtung gelenkt in mehr oder weniger weiten Kurven hin und her schwingt.

Mein Problem ist, dass mein 2000W Horizontal-Ista durch den böigen Wind laufend aus der Hauptwindrichtung gedreht wird. Kaum kommt das Windrad auf Touren, bekommt es von der Seite einen Schlag, und wird aus der Hauptwindrichtung gedrängt.
Meine Frage, würde eine Gummi-Manschette, die man über das untere Ende der Gondel (Drehlager) legt und so die Drehgeschwindigkeit reduziert, das Problem lösen, oder erzeugt das vielleicht andere Probleme (starke Quietschgeräusche, Abnutzung der Mastflexibilität, bzw. nur Funktionsweise, bis das Gummi abgerieben ist)? Gibt es dazu Erfahrungswerte?

Die Ista 2000 so wie ich gerade Bilder angeschaut habe hat definitiv genug Hebelarm um den Rotor treu und ruhig in der Windrichtung zu halten, allerdings ist die Fläche der Steuerfahne selbst nicht gerade üppig..

Falls die Schläge von denen Du sprichst getreu die Echtzeit Windrichtung wiedergeben aus der der Wind gerade kommt und kein Überlenken mit pendelndem Hin und Her durch die Schwungmasse wahrgenommen werden kann - von mir "Lämmergeschwänzel" genannt - dann verzögerst Du durch Abremsen (Dämpfen) nur die Ausrichtung auf den wahren Wind.

Ist es aber mit Pendelei verbunden dann könnte Dir eine größere Fahnenfläche helfen die dann das Windrad durch den Winddruck besser auf Kurs hält.

Ich weiß nicht wie schwer Dein Ruder hinten ist - ich vergrößere meine Fahnenflächen gerne mit Kohlefaserplatte und baue dafür die kleinere und schwerere Fahnenfläche ab um so das Windrad hinter dem Azimutlager nicht schwerer zu machen.

Es muss relativ zum Rotor und Fahne gewichtsmäßig möglichst genau austariert bleiben.

Eine Gewebelage Kohlefaser wirkt da oft Wunder, wegen der Leichtigkeit kann man die Fläche verdoppeln und mehr ohne das Windrad auf der Fahnenseite schwerlastiger zu machen.

@ H.-Bastler
Schon das Thema ist verwirrend. "Furling Sturmfahne gerade oder schräg zur Mastachse".
Mach Skizzen! Insbes. auch wo und wie ne Feder verwendet werden soll.

Das mit den 5% Rotorfläche, woher hast Du das?

Nachtrag:
Wenn Du Neigung der Fahnen-Schwenkachse meinst. Die kann bei Verwendung einer Rückstellfeder weg fallen.
Dann auch Fahnengewicht egal, zumindest für Furl-Funktion.

Na die 5% hatte ich berechnet aus meinem Rotordurchmesser und die Flöche der Fahne, die ich vorhabe zu bauen.

Bei Schrägstand des Azimutlagers (Abweichung des Mastes aus exakter Stellung im Lot) wird ein einseitiger Schwerpunkt der gesamten Gondel grundsätzlich zum tiefsten Punkt wandern um den er sich um das Azimuthlager drehen kann.

Egal ob nun die Fahne oder der Rotor schwerer ist bestimmt der Schwerpunkt welche Seite das ist.
.

Wie stark dieser Effekt wirkt hängt von der Windgeschwindigkeit ab der Größe und dem Hebel der Fahne und von der Größe der Abweichung der Maststellung aus dem Lot.

Gerade bei Schwachwind genügen kleine Unterschiede um den Rotor relativ zur Windrichtung unnötig und weit auswandern zu lassen was dann immer mit weniger Ertrag bezahlt werden muss.

Soweit meine Erkenntnisse reichen sind nur grosse Windkraftanlagen mit von Motorkraft und Sensorik nachgeführten Rotoren davon weniger betroffen

Verhindert ein Furling dies und warum und wie?