Hallo Zusammen!
Zunächst einmal: Vielen Dank für euer Interesse!
Ich war lange nicht mehr hier. Und habe leider vergessen einzustellen, über neue Posts per Mail informiert zu werden. Daher nun ein hoffentlich aufschlussreicher Post von mir, um einige Fragen zu klären und weitere Diskussionen zu öffnen.
Also das Windradprojekt ist abgeschlossen. Von meiner Seite auf jedenfall erfolgreich
, denn, es hat sich gedreht
Das ganze war ja eine Studienarbeit. und mittlerweile hab ich auch meine Bachelorarbeit abgeschlossen und zwar in einem ganz anderen Thema, daher ist das Ganze auch etwas eingeschlafen.
Das Windrad ist leider in Besitz der Hochschule übergegangen. und wurde mir somit entzogen. ABER: es soll weiter daran gearbeitet werden, und zwar, um auch etwas elektrische Energie aus dem Darrieus zu zaubern.
Zum eigentlichen Thema zurück.
entstanden ist das ganze in 3 Monaten. neben dem Studium. daher war von Anfang an irgendwie klar, dass es nicht perfekt werden würde, sprich wie gewünscht funktionieren würde. Leider gab es von Professorenseite etc. viele Zweifler: "Das ding wird sich nie drehen!" Ein Grund mehr zu zeigen, was man drauf hat
Die Flügel:
Grundprofil: NACA 0018. Ich hab das ganze dann mit Hilfe eines Profilgenerators und dem einfachen Ausdrucken und Ausrichten auf den Windraddurchmesser angepasst. das letztendliche Profil entspricht demnach einem NACA 8418.
Das Problem war jetzt jedoch, wie stellt man Flügel her, die ca 1m hoch sind, leicht und rotzdem stabil? GFK: keine Erfahrung. Holz: zu schwer!?...
Lösung: Styrodur.
Dies wurde mit Hilfe einer Styroporschneidemaschine von Hand in 20cm hohen einzelnen Stückchen ausgeschnitten. Durch den Schwerpunkt ein Loch und auf eine Gewindestange aufgefädelt.
Da aufgrund des manuellen Schneidens die Blöcke leichte Abweichungen hatten, wurden sie in mühsamer Arbeit abgeschliffen, und so angepasst.
Hätte man eine große CNC-Styroporschneidemaschine (zu finden im Modellbau für Flugzeugflügel) wäre diese Arbeit nicht so zeitaufwendig gewesen, jedoch immer noch die Frage, wie man in einen 1,20m langen Flügel ein durchgehendes Loch erzeugt.
Jetzt waren die Flügel grundsätzlich fertig.
Problem: Styropor weist eine sehr rauhe Oberfläche auf. Überziehen mit GFK? oder sonstigen Netzstoff mit Spachtel/Füller?
Nach vielen Versuchen endlich die Lösung, wiederum aus dem Modellbau: Flügelbespannfolie zum Aufbügeln.
Frage zu den Flügeln:
Ist meine Profilform angemessen?
War es richtig das Loch, also die spätere Achse auf den Schwerpunkt zu legen?
Leider hab ich nicht die exakten Maße der Flügel und Durchmesser zur Hand, da ich an dieser Stelle auch Optimierungspotential vermute. Manche mögen mich vielleicht hierbei belächeln, aber ich habe keinerlei Anhaltspunkte gefunden, wie man die Flügel richtig dimensioniert (Sehnenlänge, etc.)
Zusammenbau/Konstruktion der Flügelaufnahme
Wie beschrieben, gehen durch die Flügel Gewindestangen. Da Mobilität für die Anlage gewünscht war, und man auf die schnelle nur 1m lange Gewindestangen erhalten konnte, besteht ein Flügel aus zwei Teilhälften, die mittig miteinander verschraubt und an Alu-Profile montiert wurden. Hierbei muss erwähnt werden, dass aufgrund der Abgabefrist sämtliche Materialien Verwendung fanden, die man bei uns im Maschinenbau finden konnte. Die erste Bedingung dabei war leichte Materialien. D.h. bevor etwas konstruiert wurde, wurde erst einmal geschaut, was es denn so an Material gab, was man verwenden konnte.
Damit die Flügel aufgrund der Fliehkraft nicht an den Enden abknicken, sind die Flügel untereinander ebenfalls mit Gewindestäben verbunden. (unglaublich universell einsetzbar, besonders wenn das Windrad demontierbar und transportabel sein muss.)
Generator:
Hier fand eine Lichtmaschine aus einem Polo vom Schrottplatz Verwendung. 14 V 65 A bei 2300 U/ min.
Da diese Drehzahl jenseits von erwartbaren Drehzahlen des Darrieus liegt, wurde diese umgewickelt. Anstatt der 8 Windungen auf 32 Wicklungen.
Weiterhin sollten statt der Erregerwicklung Permanentmagnete für den Generatoreffekt sorgen. auch hier die Theorie: je mehr Magnetpole, desto niedriger die Nenndrehzahl (grob ausgedrückt). Hier wurde die Arbeit jedoch beendet, da die Zeit einfach nicht ausreichte um am Problem weiterzuforschen. 42 Neodymmagnete brachten nicht einmal ein paar Millivolt aus der Anlage (Problem: Windungsabstand, etc....) Jedoch zeigte ein Test mit 6 Magnetpolen (wie auch in der ursprünglichen Pkw-Lima) dass bei einer Drehzahl von etwa 2000 U/min (Bohrmaschine) die Nennspannung bei um die 30 Volt lag. also funktionierte wenigstens die Wicklung,...
Ein wichtigerer Punkt lag daran, die Lichtmaschine so zu modifizieren, dass der Rotor aufgenommen werden kann.
Da beim Auseinanderbauen leider das Gehäuse zerstört wurde, musste dies neu konstruiert werden. Dabei wurde ebenfalls die Welle neu designed.
Die Lager sollten nach überschlägiger Rechnung auch den axialen und radialen Belastungen standhalten.
Zusammenbau:
Die Flügel wurden mit den Aluprofilen in der Mitte mit Hilfe einer Aluplatte auf der Generatorwelle befestigt. Der Generator ist auf einer Trägerplatte befestigt, die eine Aufnahme hat, um die gesamte Kostruktion in einem Teleskopmast aus der Licht- und Bühnentechnik zu montieren.
Zum Video und dem Drehen der Anlage:
Ich hatte extra noch Lüfterrohr besorgt, um den Darrieus mit einem Hilfs-Savonius auszustatten, denn nach meinen Informationen war es sehr unwahrscheinlich, dass der Darrieus von alleine anläuft (achwas, er sollte sich ja laut einiger Professoren eh nicht drehen, wie soll das ein Student in 3 Monaten hinkriegen
).
Jedoch lief dieses wahnsinnige Teil tatsächlich von alleine an... Ohne den Savonius... bei dem Hauch einer Brise (selbst die Horizontalwindräder in der Nachbarschaft standen aufgrund Windmangels) Ihr könnt euch denken, dass man nach langer anstrengender Arbeit und erwähnter aufmunternder Worte dann platzt. Vor Freude, Erstaunen, Stolz. Ich glaub, ich hab mich selten so über irgendwas gefreut...
Jedoch musste ich das Windrad in der Hochschule lassen, sonst hätte ich daran weitergeforscht. Heute denke ich, dass eine Erregerwicklung nötig ist, zusammen mit einer intelligenten Steuerelektronik, um die Belastung an die Windverhältnisse anzupassen, aber dies war eben nicht in entsprechender Zeit realisierbar. Ich werde weiter dran bleiben an MEINEM Windrad und eventuell auch eine Betreuung übernehmen, wenn man mir das anbietet. falls es dann neue Ergebnisse gibt, werde ich diese natürlich nicht für mich behalten.
So, und nun hoffe ich auf Kritik, positiv, negativ,... und nochmals Entschuldigung, dass ich so lange nichts von mir hab hören lassen,...
MfG Dominik