Darrieus für Schwachwind

auf dem Dach bläst es zu wenig

PÖL-BHKW

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Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 21.04.2021 - 19:15 Uhr  ·  #59404
Hallo Freunde des Windes, nach längerer Krankheit melde ich mich auch mal wieder, hatte viel Zeit zum lesen im Vorum.

Den Darrieus auf dem Hausdach hab ich aufgegeben weil das mit dem wenigen Wind bei mir ( Windatlas 3,2 m/s, eigene Messung über 1 Jahr mit Wetterstation auf dem Kamin in Firsthöhe ergab: 1 - 2 m/s = 28% der Zeit, 2 - 3 m/s = 19%, 3 - 4 m/s = 12%, 4 - 5 m/s = 5%, 5 - 6 m/s = 3%, 6 - 7 m/s = 2% und alles darüber zusammen nur 2 % der Zeit.) einfach nichts bringt. ich muß höher hinaus und das geht vom Dach aus nicht.

Daraus habe ich den Schluß gezogen das das Windrad viel größer werden muß um bei diesen Windverhältnissen genügend Energie zu ernten, ich denke an 2m Durchmesser und 2m Höhe und es sollte schon bei 2 m/s zu laufen anfangen und bei 3 m/s ordentlich Strom abgeben, wobei ich einen 48V LiFepo4 Akku, 13 kWh an meiner 10 kWp PVA habe. Diese Anlage läuft recht gut, im Sommerhalbjahr hab ich deutlich Überschuß und muß einspeisen aber im Winter bringt das alles fast nichts und ich muß ordentlich zukaufen. Genau das Problem möchte ich reduzieren.

Den Mast auf dem Dach kann ich für ein so großes Windrad vergessen, da setze ich jetzt einen 500W Horizontalläufer aus China drauf den ich am Blackfriday für 200€ erstanden habe. Der kommt jezt 3 m über den First samt der Wetterstation, mal schauen ob da nennenswertes raus kommt.
Der große Darrieus kommt auf einen 9m Gitterrohr - Klappmast ( habe 3 Stück 3 m Traversen Tuss F34 gekauft) für den ich gerade den idealen Standort suche, Ich habe ein recht steiles Hanggrundstück das fast bis zur Kuppe reicht von der ich aber leider Abstand halten muß weil dort eine Straße vorbei führt.

Ist meine momentane Überlegung richtig oder gibt es eine bessere Lösung?

Ich fürchte das größte Problem wird, einen so großen Darrieus sturmsicher zu machen. Die Rotorblätter werden sehr leicht aus CFK gebaut mit beispielsweise einem 10mm CFK-Rohr im Schwerpunkt auch als Befestigungspunkt für den Tragarm, in 1 m Abstand den 2. Tragarm. Befestigt mit Igus Kunststoffgelenkkopf ( Tragkraft rad. 1500 N ). Ich hatte inzwischen mehrfach mit gesteuerten Darrieus experimentiert ( Exzentergetriebe oben drauf ) aber das waren lauter instabile Klapperatismen, nicht Alltagstauglich. Dabei hat sich aber die Bauweise der Tragfläche mit eingelegtem Rohr als Versteifung des Rotorflügels und Gelenkbefestigung der Streben bewährt. In dieser Bauart möchte ich nun eine Sturmsicherung bauen.
Die Steuerstrebe soll hierbei über Fliehkraft die Verstellung des Rotorflügels bei zunehmender Drehzahl realisieren. Das heißt das mit zunehmender Drehzahl die Steuerstrebe gegen eine Druckfeder weiter herausgezogen wird und dadurch die Hinterkante das Rotorflügel nach außen gekippt wird. Ist das tauglich als Sturmbremse und wieweit müßte sie herausschwenken bis die Bremswirkung eintritt ?
Ich denke an das Profil NACA 0018, das dicke Profil brauche ich um die Gelenkköpfe unter zu bringen und eine Profilbreite von 25 cm. Wie viele Rotorblätter sind da sinnvoll, 3 oder 4?

Da stehen jetzt viele Fragen aber ich bin mir sicher, das ich hierzu auch viele nützliche Antworten bekomme.

Schon mal herzlichen Dank
mit sonnigen Grüßen
Herbert
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Titel: NACA 0018 mit Streben
Information: Querschnitt Rotorblatt

FamZim

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 22.04.2021 - 08:54 Uhr  ·  #59419
Hallo

CFK Flügel können wirklich sehr leicht gebaut werden.
10 mm Rohr halte Ich aber für sehr dünn bei 4,5 cm dicken Flächen.
Als Befestigungspunkt sicher gut geeignet, Ich würde breite dickere CFK Bänder vor und hinter der Befestigung einlaminieren , die sind dann am längsten Hebel im Profiel !!
Die Befestigung der Flächen sind bei 20 % und 80% der Flächenlänge, also 40 cm von oben und unten am wirkungsvollsten.
Meine kleinen sind alle mit 5 Blättern und laufen ohne Generator (kein Wind ) zuferlässig fast immer.

Gruß Aloys.

PÖL-BHKW

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CFK-Flügel

 ·  Gepostet: 22.04.2021 - 19:28 Uhr  ·  #59436
Hallo Aloys,
mit den Kunststoff-Gelenkköpfen gibt es Platzprobleme, bei 10 mm Rohrdurchmesser ist der Außendurchmesser des Gelenkkopfes 30 mm so das genügend Platz für ein Gehäuse vorhanden ist ( 45mm Profildicke ) in dem sich der Gelenkkopf frei bewegen kann.
Bei einem 12mm Rohr wird er schon 34mm was noch rein ginge aber knapp wird. Die nächste Größe ist 16mm was dann schon einen Gelenkkopf-Durchmesser von 42mm bedeutet. Hierzu müßte man den Flügel auf 30cm verbreitern ( 54mm Profildicke ) um genügend Einbauraum zu bekommen. Wieviele Flügel währen dann optimal, 3 oder 4 ?

Ich habe vor den Flügel aus 50 cm Segmenten aufzubauen so das sich alle 50 cm ein Schott bildet an dem das Flügelprofil mit dem Rohr verbunden wird. Das sollte genügend Steifigkeit ergeben. Erst wenn die alle zusammengeklebt sind wird der Flügel außen ganzflächig mit CFK wie eine Bespannung weiter laminiert und soll so seine endgültige Steifigkeit erhalten. Auf diese Weise wird auch die Form zur Herstellung der einzelnen Segmente handlicher.

Ich hoffe so das ich mit 1 kg Gewicht pro Flügel hinkomme, damit die zulässige Drehzahl nicht zu niedrig ausfällt.

Wenn ich richtig rechne, dann ergeben sich folgende Eckwerte:
Bei 2 m Durchmesser ergibt sich ein Umfang von rund 6,3 m, bei einem Wind von 2 m/s müßte man eine SLZ von 3 schaffen um eine Umdrehung pro Sekunde bzw. 60 U/min zu erreichen. Bei 3 m/s Wind ergäben sich dann 86 U/min, da sollte der Generator schon 52 V Ladespannung abgeben. Bei 10 m/s Wind ergäben sich eine Leerlaufdrehzahl von 286 U/min und bei einem Sturm von 30 m/s = 108 km/Std = 860 U/min. Da dürfte die geschätzte Maximaldrehzahl schon weit überschritten sein, berechnen kann man das ja erst wenn der erste Prototyp steht und man das Gewicht und die Steifigkeit messen kann.
Da muß die Sturmbremse wohl schon deutlich früher eingreifen, eventuell ist aber die Bremskraft des Generators so hoch das der Rotor bei weitem nicht auf diese Drehzahl kommt.

Mit sonnigen Grüßen
Herbert

FamZim

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 26.04.2021 - 09:32 Uhr  ·  #59517
Hallo

Der Aufbau der Blätter ist dann schon stabiel genug mit CFK Aussenhaut, welches Gewicht hat das Gewebe, Leinenbindung ?
An der Öffnung für die Gelenke würde Ich einen Extrastreifen zusätzlich mit einlegen.
50 cm von Aussen ist auch noch sehr gut bemessen.
Werden die Profile aus Sterodur geschnitten ? (blau oder grün ) ?
Das Gewicht der Flügel hat aber nichts mit der Drehzahl zu tun.
Die SLZ 3 finde Ich sehr obtimistisch da die Belastung sehr wirksam sein wirt, da hab Ich aber keine Erfahrung.
Generator mit höchst möglicher Spannung nutzen, ruter regeln ist immer einfacher , auch für Elektronik.

Gruß Aloys.

PÖL-BHKW

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 27.04.2021 - 16:06 Uhr  ·  #59555
Hallo Aloys,

ich möchte eine Form in 50 cm Länge bauen bei der in den Stirnseiten gleich das Gehäuse für die Gelenkköpfe und die Auflagen zum Verkleben mit den Rohren mit eingearbeitet sind. Damit werden die CFK-Halbschalen des Rotorblattprofiles hergestellt. Dann kann ich mir den Schaumstoffkern der Rotorblätter sparen.
Bei meinen ersten Rotorblätter ( aus Styrodur geschnitten ) die ich für den gesteuerten Darrieus gebaut hatte war der Freiraum für die Gelenkköpfe das problematischte, da hab ich dann einfach mit dem Lötkolben Platz geschaffen, wurde aber nichts gescheites.
Die Stirnseiten der Form müssen natürlich zum Entformen der Halbschalen demontierbar sein. So kann ich die Segmente auf den Rohren ausrichten und verkleben. Die große Stabilität wird aber erst erreicht wenn das Rotorblatt außen mit CFK-Gewebe beschichtet ist.

Die ganze CFK-Gaudi traue ich mich nur weil mein Sohn mal in einem Betrieb gearbeitet hat, in dem solche Teile im Vacuum-Injektionsverfahren hergestellt wurden. Wir werden also auch einen Gummisack über die Form mit dem eingelegten CFK-Matten stülpen und dann mit einer Pumpe evakuieren und dann gezielt das Harz rein laufen lassen. Wenn das genügend ausgehärtet ist kann man entformen und im Ofen sintern.
Die fertig verklebten Rotorblätter werden wir dann von Hand laminieren und dann in den über 2 Meter langen Gummisack packen und evakuieren, so das das überschüssige Harz heraus gepresst wird. Nur so läßt sich das Gewicht niedrig halten.

Schade das sich noch niemend im Forum gemeldet hat zu meinen aerodynamischen Fragen:

1. Soll ein Darrieus bei diesen Abmessungen und primär Verwendung bei Niedrigwind nun 3 oder besser 4 Blätter erhalten?

2. Kann eine Sturmbremse funktionieren wenn mit höherer Drehzahl die Hinterseite des Rotorblattes nach Außen geschwenkt wird und wie weit müßte das sein ( Schwenkwinkel von der Tangentiallage nach außen ) um als Sturmbremse zu wirken?

Vielmals Dank
Mit sonnigen Grüßen
Herbert

Che

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 27.04.2021 - 18:20 Uhr  ·  #59557
Das ist aber nicht ganz richtig. Schau mal nach in Deinen PNs!

Menelaos

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 27.04.2021 - 23:13 Uhr  ·  #59564
Wieso muss das über PN laufen? Ich denke die Informationen wären für alle Mitleser interessant - sonst findet man hier urgendwann nur noch Probleme aber keine Lösungen mehr. Das ist nicht Sinn und Zweck eines Forums...

FamZim

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 28.04.2021 - 13:13 Uhr  ·  #59577
Hallo Herbert

Die Pläne sind sehr aufwändig, versprechen aber ein sehr schönes Erscheinungsbild.
Modellbauer machen das auch in Perfektion ich kann Dir da diese Bereiche verlinken wenn Interesse besteht.
Aber Halbschalen noch überlaminieren und dann Vakuum verpressen ? wirt das nicht zerdrückt ?
Mach doch 3 Flächen und sammle damit Erfahrungen.
Anstellwinkel so 3 ° nach Aussen und zum Bremsen nach Innen sollte reichen (jeweils die Nasenleiste.

Gruß Aloys.

PÖL-BHKW

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CFK-Rotorblätter

 ·  Gepostet: 28.04.2021 - 16:09 Uhr  ·  #59580
Hallo Aloys,

Wie ich Andreas schon in der PN geschrieben hatte will ich meine Überlegung für alle hier herein Schreiben.

Das meine Idee funktionieren könnte, habe ich jetzt schon erfahren, also kein gesteuerter Darrieus sondern einer mit schwenkbaren Rotorblätter die als Sturmsicherung bei höherer Drehzahl fliehkraftgesteuert an der Rückkante nach Außen geschwenkt wird. Ich lege den Schwenkbereich mal auf 10 Grd aus und beginne mit 5 Grd Einstellung. Die zulässige Drehzahl läßt sich aber erst ermitteln wenn das Gewicht und die Steifigkeit des Rotorblattes gemessen werden kann.

Am einfachsten währe die Herstellung der Form für die CFK-Segmente wenn ich die Rotorblattbreite auf 200mm und 200mm Länge begrenzen könnte, weil mein 3D-Drucker nicht größer kann.
So ein Segment beinhaltet das Halbe Profil sowie das Gehäuse für das Schwenkkopflager das auf das Halterohr des Rotorblattes 10mm aufgefädelt ist und die Fliehkraft in die Haltestreben einleitet. Dies Schwenklager ist auf eine Zugkraft von 1500N ausgelegt, ergibt also 3000N pro Rotorblatt ohne Sicherheitszuschläge.
Ich habe geplant, das 2 Scheibengeneratoren in 1 Meter Abstand auf das Stehrohr des Masten anzubringen, so können die Tragstreben horizontal an die Rotorbefestigung angebracht werden.
Die 2 Generatoren möchte ich nach dem Gleichrichten in Reihe schalten so das die doppelte Spannung raus kommt und ich schon bei niedrigen Drehzahlen die Ladespannung von 50 V erreicht wird.

Eine etwas komplizierte Lösung hab ich für die stillstehende Wicklungsträger mit, in das Stehrohr eingeführte Leitungen gefunden. Der Wicklungsträger soll außen und innen eine AL-Verstärkung erhalten und so können die Tragarme zu den Rotorblättern direkt auf die in doppelten Schrägkugellagern gelagerten Magnetträger-Scheiben geschraubt werden.
Diese Detaills sollen aber nicht hier erörtert werden, ist wohl ein anderes Thema.

Hier gehts mir um einen sturmsicheren Darrieus mit 2 Meter Durchmesser und 2 Meter Höhe um die wenige Energie die in 2 - 3 m/s Wind steckt abernten zu können. Höhere Windgeschwindigkeiten gibt es bei mir leider nur relativ selten. Das ganze soll ja nur die PVA im Winterhalbjahr unterstützen weil wir da halt relativ mehr Wind wie Sonne haben.

Mit sonnigen Grüßen
Herbert

Che

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 28.04.2021 - 20:37 Uhr  ·  #59584
Herbert, bezüglich 2 bis 3 m/s gibt es aus meiner Sicht 2 Illusiononen.
1. Ist der Darrieus generell nicht unbedingt anlauffreudig. Es sei denn es ist ein sog. Gesteuerter. Da ist es besser.
2. Ist in 2 bis 3 m/s nur ein Katzenpfütz an Energie drin.

 


Aber in jeder Weibull-Verteilung ist ne gewisse Wahrscheinlichkeit, dass es auch mal etwas mehr wird mit dem Wind.

Da es auch Aloys interessieren wird, und vielleicht kommt es bei Dir noch zurecht:

Der viel beschreibene negative Anstellwinkel, also Hinterkante leicht nach innen
ergibt sich nach meiner Anschauung eher nebenbei.
Nämlich dadurch, dass die Blätter etwa in Profilmitte befestigt werden.

Veranschaulichung an einem von mir erweiterten Bild von Prof. Gasch aus Gasch/Twele Windkraftanlagen 7. Auflage:

 


Mal davon abgesehen, dass wohl auch der Herr Prof. der Annahme aufgesessen ist, dass sich solche Profile auf der Kreisbahn so verhalten wie symmetrische im linearen Luftstrom (dachte ich vor 10 Jahren auch), ist das eine sehr anschauliche Darstellung.

Ich habe rot eine Version der Befestigungsstrebe zum Druckpunkt eingefügt.
Da auf diesen Kräfte und Winkel bezogen werden, sieht man, dass sich zwischen Profilsehne und Strebe ein Winkel kleiner 90° ergibt. Sind hier etwa 4 °.
Das ist der Winkel, um den das Blatt gedreht werden müsste, wenn nahe dem Druckpunkt befestigt wird.
(Hier nicht mehr, denn so steht es richtig. Drehung also bereits erfolgt.)

Geschieht das nicht, und die Profilsehne steht senkrecht zur Strebe dann, und nicht mehr tangential zum Laufkreis,
verkürzt sich die Hebellänge h. Damit wird das Antriebsmoment vermindert.

Der Hebel auf der Leeseite h' wird zwar länger, aber dort hat der Wind schon an Stärke verloren. Daher ist v2' auch kürzer als v2
Der verlängerte Hebel wirkt sich also geringer aus.

Das mögen die Zusammenhänge sein, weswegen manche Darrieus im Windkanal so garnicht laufen wollen. Sonst natürlich auch nicht.

Also so oder so Profilsehne möglichst tangential zum Laufkreis!
Bei Befestigung in Blattmitte automatisch gegeben,
bei Befestigung nahe dem Druckpunkt bzw. kurz daneben, dort wo die größte Profildicke herrscht, Hinterkante einige Grad nach innen.

Che

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Einbauwinkel Darrieus

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 09:13 Uhr  ·  #59589
Zum gewissen Einbauwinkel mal noch:

Zusätzlich zum tangentialen Einbau macht es tatsächlich Sinn, die Hinterkante noch etwas mehr zum Drehzentrum zu nehmen. Dazu folgendes Bild.

 


Zeigt die Verhältnisse an einem Blatt in 6 Stellungen, oder einem 3-Blättrigen in 2.
Wind kommt von Oben, 0°.

Dort ist der Stallwinkel für NACA 0018 mit ca. 15° bereits überschritten, daher rot.
Strömung reißt dennoch nicht ab, da sie dazu eine gewisse Zeit brauchte, die sie nicht hat. So die Theorie.

Dennoch ist es sinnvoll, diese Stellung zu entlasten, durch Drehen des Blattes (aller Blätter) um ca. 3,5° mit der Hinterkante nach Innen.
Nun ist das aber so, dass eine Verminderung von Alpha in der Luv-Seite eine Erhöhung auf der Lee-Seite bewirkt, also unten.

Das macht aber nichts, da dort Reserven bestehen.
Mit der Korrektur von - hier 3,5° - hätte Luv und Lee dann etwa gleiche Anstellwinkel.

Da die derzeit anerkannte TSR für bestes Cp wohl 2,75 ist, genügt sicher eine Blattdrehung von ca. 3°.

Das wird sich auch auf das Anlaufverhalten gut auswirken, denn das ist ansonsten ein Mysterium.

FamZim

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 09:18 Uhr  ·  #59591
Hallo

Eine Profilierung wie im Bild hab Ich auch schon probiert mit null Erfolg, kein Anlauf, das hat so nur den geringste Wiederstand OHNE Wind.
Ich habe ein Profil anders herum gedreht und nach Aussen angestellt wie von Che beschrieben.
Da Deine Blätter ja drehbar und gesteuert werden sollen mach ich mal den Vorschlag den Drehpunkt weit vorne zu machen.
Etwa bei 20 % der Profiltiefe.
Das hat den Vorteil das der Wind ab Stillstand das Profil hinten wegdrückt und dadurch automatisch in den Wind dreht , egal ob vor oder hinter dem Wind.
Ist der Flügel dann noch hinter dem Drehpunkt schwerer, und erhöht sich die Drehzahl, steuert das schon alleine den Blattwinkel.
Gewichte braucht es dann nur noch zum besseren Austarieren.
Ich habe bei dem Rotor mit Leichtbauflächen absichtlich 5 Blätter genommen um vor dem Wind ab zu ernten.

Gruß Aloys.

Alle Winkel werden nicht wie auf den Bildern, einfach von einer graden Linie durch das Profil genommen, sondern immer von Vorderkante und Hinterkante zur Achsmitte eingestellt.

Che

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 10:35 Uhr  ·  #59593
Mag Sache der Re-Zahl gewesen sein.
Bei der Skyline SL 30 hat sich so ein Profil aber sehr wohl bewährt!
Würde ich nicht sagen, wenn ich nicht drunter gestanden hätte. Da Carbon-Bauweise sogar nach dem Start ganz munter beschleunigt.

Wird Dir Herbert auch noch sagen: Er hat keinen Gesteuerten geplant.

PÖL-BHKW

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 11:33 Uhr  ·  #59596
Hallo,

ich möchte den Darrieus wirklich auf Niedrigwind optimieren, bei starkem Wind hab ich ja automatisch mehr Ladestrom.
Ziel ist es bei 2 m/s anlaufen und bei 3 m/s Ladebeginn. Das müßte bei 20% der Zeit laufen.
Bei 4 m² Fläche und 25% Wirkungsgrad ergäben sich dabei 17W mögliche Leistung. Das ist nicht viel aber sparsam ernährt sich das Eichhörnchen.
Bei 5 m/s Wind müßten 77W drin sein und bei 10 m/s gut 600W. Bei einem TSR von 2,7 ergibt das aber schon eine Drehzahl von 260 U/min.
Bei 15m/s Wind währen es 2060W bei fast 400U/min. Viel mehr glaube ich wird die Stabilität des Windrades nicht her geben, da müßte man rechtzeitig abregeln. 2 kW ist ja auch schon eine beachtliche Ladeleistung, muß der Generator erst einmal thermisch vertragen.

Die drehbare Befestigung der Tragstrebe muß ich aus Platzgründen an die dickste Stelle des Profiles legen, der Außendurchmesser des Kunststoff-Gelenklagers für 10mm Rohr ist 30mm und ich will ja noch ein Gehäuse drum herum haben damit kein Wasser durch diese Öffnung in den Rotorflügel kommt. Also 40mm Profildicke währe schon optimal.

Was haltet ihr von NACA0020 für diese Anwendung, dann könnte ich die Rotorblattbreite auf 200mm reduzieren und die Formen auf meinem 3D-Drucker herstellen? Reichen dann immer noch 3 Rotorblätter oder besser doch auf 4 oder 5 erhöhen?

Als optimale Winkeleinstellung sollte ich also für ein besseren Startverhalten das Rotorblattende 3 Grd nach innen nehmen und zur Drehzahlbremse 5 Grd nach außen. Habe ich das so richtig verstanden?

schon mal herzlichen dank für eure fleißige Mitarbeit

Mit sonnigen Grüßen
Herbert

Che

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 16:24 Uhr  ·  #59601
Eher abregeln!
Drehzahdeckelung ungefähr bei Drehzahl für 9 m/s oder 10.
Liefert ja weiter Leistung, aber mit beginnendem Stall.

Sonst hatte ich Dir ja auch noch dies und das geschrieben.

Übrigens lässt sich eine Blattsteuerung mit Deiner Fliehkraft-Drehung der Blätter nach Außen kombinieren.
Ich meine, wo doch schon mal Gelenke da sind. :-) Sonst wird das mit Deinen Anlaufvorstellungen vermutlich nichts.

Mal noch zum Vorschlag von Aloys "Gesteuerter mit selbstwendenden Blättern".
Das Lagern bei 20% Profillänge genügt nur bei gewölbten Profilen, da für die lt. WIKI steht:
"Bei gewölbten Profilen liegt der Druckpunkt normalerweise auf einem Drittel der Flächentiefe ( x ≈ 0 , 33 ⋅ t ."
Sicher abhängig von der Wölbung und auch nicht ganz richtig, da bei solchen Profilen der Druckpunkt mit dem Anstellwinkel wandert.
Symmetrische Profile sind druckpunktfest. Allerdings liegt der bei diesen weiter vorn:
"Bei symmetrischen Flügelprofilen befindet sich der Druckpunkt unabhängig vom Anströmwinkel an der Stelle des Neutralpunktes, also bei 1/4 der Flügeltiefe." Quelle

Ob nun 0,33*t oder 0,25*t, der Gelenkpunkt muss vorher liegen.
Das macht die Integration in das Blatt zumindest schwierig.

Abhilfe könnte die Doppelklammer bringen. Hier nur die Hälfte davon:

 


Hat auch den Vorteil, dass der Flügel nicht gerade dort durchbrochen wird, wo er die größten Bigebelastungen hat.

Ein Zentralexcenter muss trotzdem sein. Nämlich zum Synchronisieren der Blattstellungen.

Steuerstreben werden bei solchen Kraftaufteilungen zusätzlich zu Haltestreben und müssen auch etwa so viel aushalten.

PÖL-BHKW

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Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 19:55 Uhr  ·  #59603
Hallo, wenn der Rotor den Selbstanlauf bei 2 m/s schafft möchte ich keinen gesteuerten Darrieus.

Den letzten den ich gebaut hatte mit Exzentergetriebe war ein solcher Klapperatismus, übrigens auch mit Fliehkraft gesteuerten Rotorblatt aber außer diversen Bruch schon beim Test auf dem Anhänger und großen Klappergeräuschen ist nichts bei raus gekommen. Daher will ich es jetzt möglichst einfach und solide und vor allem groß genug bauen um bei schlechten Windverhältnissen noch etwas Leistung raus zu bekommen aber trotzdem sturmsicher sein. Drehzahl auf zulässigen Wert begrenzen ist mir auf jeden fall lieber als den Rotor zu stoppen.

Wenn ich den Selbstanlauf nicht hin kriege muß ich eventuell doch auf eine gesteuerte Version gehen oder mir sonst etwas einfallen lassen. Aber mit der negativen Grundeinstellung von 3 Grd wird das hoffentlich schon klappen. In meiner Konstruktion ist das ja einstellbar.

Mit der maximalen Drehzahl muß ich dann ja auch sehen welches Bremsmoment die Generatoren erzeugen wenn der Akku geladen wird. Eventuell könnten die ja sogar den Rotor abwürgen.

Mit sonnigen Grüßen
Herbert

Che

Betreff:

Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 29.04.2021 - 20:03 Uhr  ·  #59604
Steuerungsmechanismus könntest Du bei Deiner Bauart sogar nachträglich nachrüsten.
Dann gehts aber nicht ohne Hilfswindfahne am Excenter. Was so schlimm auch wieder nicht ist.

Das mit dem Akku und Drehzahlbegrenzung und damit auch Leistungsdeckelung - ja.

Geht sogar soweit, dass direkte Akkuladung für den Darr. ansich nichts ist. Einfach weil er auf optimale TSR angewiesen ist, mehr noch als Normalwindräder. Kurze und spitze Kennlinie!

Che

Betreff:

Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 30.04.2021 - 11:24 Uhr  ·  #59613
Habe bezüglich Deiner Beschränkungen beim 3D-Drucker nochmal scharf nachgerechnet.
Bei Rippenbreite 200 kämest Du mit Laminat drauf sicher auf 205 Blattbreite.
Damit kämest Du bei 3 Blättern auf Lauf-D 1,75m. Wenn Du die 200 noch etwas streckst, auch D 1,8m
Sollte genügen.

Das berechnet in Anlehnung an die SL 30 mit 3 m D.

Warum die bei der SL 10 mit ca. 1,7 m D die Blätter breiter gemacht haben, ist nicht ganz klar.
Möglichkeiten:
1. Um an einen lieferbaren Generator an zu passen.
2. Wegen bereits gesunkener RE-Zahlen, damit der Anlauf besser funktioniert.
3. Um sie geeigneter für Batt-Ladung zu machen, da dann mehr Drehmoment.

Siehe auch Kap. 2.4 in http://www.geopolos.de/Quellen…tionen.pdf

Ich würde aber mal so beginnen wie oben beschrieben.

Ne Blattsteuerung kannst Du immer noch nachrüsten,
notfalls auch ein 4. Blatt.

PÖL-BHKW

Betreff:

Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 01.05.2021 - 02:20 Uhr  ·  #59620
Hallo Che,

habe deinen Beitrag lange studiert ( bin gerade bei der Chemotherapie im Krankenhaus ) und habe da folgende Verbesserungen an meiner Konstruktion entsprechend deiner Mess- und Simulations_ Ergebnissen:

1. Ich schaue das ich die beiden Längsrohre in dem Rotorblatt beide auf 10 mm bringe und diese symetrich zum Schwerpunkt (0,45 ) einbringe. Müßte bei NACA0020 knapp gehen. Damit würde die Tragstrebe und die Steuerstrebe durch die Fliekraft gleich belastet werden. Das ergäbe eine Gesamtzulässige Zugkraft 6000 N pro Rotorblatt ohne Sicherheiltsfaktor. Somit währe auch ein größerer Rotordurchmesser oder höhere Drehzahl als in der Urversion möglich. Durch die auf 200 mm gekürzten Teilsegmente ergibt sich eine Verlängerung der Rotorblattlänge auf 2200 mm was auch deinem Vorchlag entspricht. Das ergibt sich aus 5 Segmenten = 1000mm zwischen den Befestigungen an den Streben und 3 Segmenten außen = 2 X 600 mm.

2. Die horizontale Anordnung der Trag - und Steuerstreben haben zur Folge, das die Tragstrebe ( ohne Abstützung ). wesentlich steifer ausgeführt werden muß, sie soll ja das gesamte Gewicht des Rotorblattes tragen. Da stelle ich mir ein savoniusartiges Profilteil ähnlich einer Regenrinne in CFK vor, das gleichzeitig eine Anlaufhilfe darstellen soll. Andrerseits soll es bei höherer Drehzahl nicht zu sehr bremsen, also recht äorodynamisch bauen.

3. Die Fliehkraftbremse durch den veränderlichen Anlenkwinkel des Rotorblattes sollte ich so auslegen, das er beim Start bei ungefähr -3 bis -5 Grd liegt, bei ungefähr 4 m/s Wind bei ungfähr 0 Grd und bis 10 m/s bis auf 5 Grd kontinuierlich ansteigen um die Drehzahl nicht weiter ansteigen zu lassen. Dies müßte durch eine angepaßte Druckfeder möglich sein.
Hierbei müßte natürlich noch das Bremsmoment der beiden Generatoren beim Ladevorgang berücksichtigt werden, was ja auch vom momentan herrschenden Ladezustand abhängig ist. Wie könnte man das richtig dimensionieren ohne eine echte Messung?

Nun muß ich Schluß machen,
Mit sonnigen Grüßen

Herbert

Che

Betreff:

Re: Darrieus für Schwachwind

 ·  Gepostet: 01.05.2021 - 08:56 Uhr  ·  #59621
Vielleicht hat meine Lektüre Dich die Krankheit einen Augenblick vergessen lassen. Würde mich freuen.

zu 1:
Sonst ja möglichst im Schwepunkt Aufhängung, wenn mit jeweils 1 Strebe.
Aber dann eben keine Wirkung der Fliehkraft.
Bei 0,3 Profillänge sollte aber genügen.
Steuerstrebe kann dann zarter ausfallen.

Das Problem: Über 0,3 Profil-Länge gehen auch die Carbongurte.
Wenn man bei z.B. 0,2 und 0,6 durchschraubt und ne U-Brücke aufsetzt, hat man wieder alle Freiheiten.

zu 2:
Der Vollständigkeit halber mal ein Bild, wie das bei der SL 30 gelöst wurde.
Darunter der Versuch einer halbherzigen Körperschallsperre.

 


Die Holme könnten sogar Steuerrohre von Hängegleiterrn sein, z.B. https://finsterwalder-charly.d…angen.html Mittlere Version dann.
Werden sogar auf Länge zugeschnitten.

Wenn es bei Dir nach oben und Unten zu schlabbrig wird, kannst Du auch mit Teilverschwertung arbeiten: Die Ecken aussteifen.

zu 3:
Die - 3 bis -5° dürfen ruhig bis ca. 7 bis 8 m/s anliegen.
Erst dann sollten die Vorgespannten Federn anfangen zu arbeiten,
und dann bei der Nenndrehzahl (jeweils!) von 9 bis 10 m/s endgültig z.B. + 5° möglichst synchron einstellen.

Wenn der Akku nicht voll ist, werden die wohl garnicht ausfahren.
Ansich müsste hier aber noch was Kennlinien-gesteuertes oder mit MPPT vor den Akku,
wie z.B. ein Midnite classic oder ein WindMaxx. Gerade beim Darrieus.

PS.:
1. Grundsätzlich ist auch in der Bauart SL 30, s. Bild oben, Fliehraftbremsung bzw. ein Gesteuerter möglich.
Da müssen eben die Strebenköpfe oben so ähnlich geformt sein.
Dann kommt noch eine 3. Anbindung für die Steuerstrebe in Blattmitte dazu.

2. Um in alle Richtungen gedacht zu haben sollte man auch sowas berücksichtigen:
Netzeinspeisung mit MPPT-Inverter Was dann mit dem Überschuss-Strom passiert, wenn vorhanden, darüber können wir uns nicht öffentlich unterhalten. ;-)