50cm C- Rotor Prototyp

gemeinsame Forenentwicklung eines Rotorprofils

50cm C- Rotor Prototyp

Beitragvon Bernd » So 22. Feb 2009, 22:19

Hallo Friends

Ich habe heute unseren 50 x 60cm Prototypen für einen geplanten, speziell auf Schwachwindverhältnisse optimierten,
mini Casteinrotor mit Nabendynamo auf ein ca. 2,5m Kantholz geschraubt und mit einer patentierten Technik :)
an einem Gartentisch verbunden. Man merkt gleich das da "oben" ein anderer Wind weht als dicht über der Erde.
Ich beobachtete das ganze eine Weile vom Wohnzimmer aus. Es war ein 12V Akku zur Ladung und zur Belastung von
Rotor und Generator angeschlossen. ( 10 x Mignon NimH mit 2500mA/h)

Bild

Die Drehzahl lag meist um die 45 bis 50 U/min in einer Böe ging es hinauf bis auf 91 U/min.
Das machte mir schon Angst wegen des primitiven Versuchsaufbaus, denn die Flügel sind noch unfertig
und es sollte nur ein erster Lauftest werden. Am Flügel fehlen noch Versteifungen etc.
Dann flaute der Wind wieder etwas ab und ich machte ein sonntägliches Nickerchen. Nach einer Weile wurde ich
wach weil Wind und Regen waagerecht durch die Luft an meine Scheiben prasselten. Ich schoß erschrocken
hoch. " Das Windrad " ging es mir durch den Kopf, mein Testaufbau war doch absolut nicht für Sturm ausgelegt.

Draussen war es mittlerweile dunkel und stürmte ziemlich. Ich knipste das Licht auf der Terasse an und..... Gott sei Dank,
der Mast stand noch aber 2 der 3 Flügel hingen nun waagerecht, der dritte auch leicht schräg. Die Flügel
hatten sich um ihren Haltepunkt verdreht. Ich also im stürmenden Regen raus und meinen "Schnellverschluss"
(eine Schraubzwinge) gelöst und das Teil ins Haus gerettet. Eine erste Begutachtung ergab keine
Beschädigungen, was mich ehrlich gesagt wundert, immerhin waren die Flügel noch nicht ganz fertig, das sollte
doch nur ein kurzer Lauftest werden und kein Test der Sturmfestigkeit !

Was ich dann am Fahrradtacho ablesen konnte verschlug mir die Sprache. Trotz eingeschalteten Generator
und 12V Akku Belastung drehte der Rotor bis 215 (!) Umdrehungen bevor sich die zu locker befestigten Flügel
ungewollt auf "Not aus" verdrehten. Wer weiss wie schnell das Ding noch geworden wäre, wenn ich die Flügel
besser befestigt hätte. :D Ich hätte gern mal gewusst welche Leistung dabei in die Akkus floss.
Vermutlich sind die Akkus jetzt erstmal randvoll.

Aber Hut ab vor dem Hartschaum aus dem ich die Flügel fertigte. Das sie diesen halben Crash einfach so weggesteckten
obwohl der Flügel noch unfertig war finde ich schon bemerkenswert.

Ladebeginn ist ab ca. 29 -30 U/min
ab ca. 40 U/min fliessen ca. 15 mA = ca. 0,20 W
ab ca. 60 U/min fliessen ca. 60 mA = ca. 0,78 W
ab ca. 80 U/min fliessen ca. 105 mA = ca. 1,37 W
ab ca. 100 U/min fliessen ca. 160 mA = ca. 2,08 W
ab ca. 120 U/min fliessen ca. 200 mA = ca. 2,60 W (entspricht Fahrradumdrehungen bei ca. 14 Km/h)
.....
.....
.....
Die Werte ermittelte ich in dem ich den Rotor mit angeschlossenem Akku von Hand auf die entsprechenden
Drehzahlen beschleunigte. Höhere Drehzahlen kann ich von Hand nicht realisieren. Da müsste ich mir
erst einen Aufsatz für die Bohrmaschine bauen. Man sieht aber auch so schon, das die Kurve schön
steigt und man vermutlich wesentlich mehr als die regulären 3W des Nabendynamos in den Akku pumpen kann.
Gerne hätte ich mal bei 215 U/min gemessen. :D

Grüsse

Bernd
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Bernd » Do 19. Mär 2009, 22:32

Komischerweise hat hier niemand einen Kommentar abgegeben, dann schreib ich halt nochmal
was dazu. :D
Ich habe heute an dem Prototypen weiter gearbeitet und aus Multiplexholz eine neue
Tragarmhalterung gebaut. Wie man sieht habe ich mich von einer Abbildung, die Tobi hier
im Forum postete, inspirieren lassen. Ein bisschen wirkt die Form wie eine Waffe der Klingonen. :D

Bild

Bild

Grüsse

Bernd
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Carl von Canstein » Fr 20. Mär 2009, 07:53

Uh, Bernd!
Was fuer eine edle Tragarmausfuehrung!!! So bekommt der Rotor nicht nur optisch sondern auch statisch eine gute Figur!
Oben hatte ich noch kein Kommentar gemacht, weil Du keine Angaben zur Windgeschwindigkeit gemacht hast. Ohne diese faellt es schwer, sich zur wahren Leistung des Rotors ein Bild zu machen.
Meine Gratulation fuer die optisch sehr gelungenen Hartschaumfluegel!
Wenn ich den Brocken von meiner Harzseite sehe, denke ich immer, hinter dem Berg, in etwa gleicher Entfernung zu ihm ist der Bernd in seinem Garten und macht genau das, was ich selber auch gerne tun wuerde.
Ich war auch im Garten bei mir gestern und habe 22 ZwetschgenbaeumChen gepflanzt, die mir ein netter Nachbar als Wurzelechte Abkoemmlinge eines 80 jaerigen Zwetschgenbaumes aus seinem Garten geschenkt hat.
Bei der Gelegenheit plane ich natuerlich schon die Standorte fuer das von Bernd und der ganzen Forumsgemeinde verbesserte und optimierte Superwindrad ein. Es sollen ja mehrere Modelle werden!
Ich habe auch schon eine Bandsaege ersteigert, um es Dir und Tobi nachzutun mit edlen Schnitten an unserem Modell! :)
Gruss, Carl
Carl von Canstein
 

Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon jb79 » Fr 20. Mär 2009, 11:57

Oh Mann, da hat man mal nen Tag nicht so wirklich Zeit ins Forum zu kucken und schon verpaßt man die Premiere eines so (entschuldigt die Ausdrucksweise) geilen Rotors.
Die hohe Drehzahl liegt wohl am relativ kleinen Durchmesser, ist der jetzt 50 oder 60cm?

Wird der Rotor jetzt das Referenzmodell oder soll da noch einer in einer anderen Größe (vielleicht 50cm Durchmesser mit 1m Rotorblattlänge) gebaut werden?

In jedem Fall tolle Ergebnisse, gut wäre eine genauere Meßwerterfassung (Drehzahl, Strom und Spannungswert), die die erfaßten Daten auch abspeichert bzw. an einen PC weiterleitet und alternativ auch anzeigen kann. Zu dem Thema fällt mir gleich wieder mein PIC ein. Also hab ich gleich mal meine Ideen hier festgehalten.
lg Jürgen
jb79
 
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Andre » Fr 20. Mär 2009, 12:17

Man Bernd, das sieht ja Hammer aus 8-) ... echt klasse - und dabei noch einfacher zu fertigen als
alle anderen Halterungen die wir bis jetzt hatten. Respekt Bernd, ist richtig lecker.
Ein Frage hätt ich da noch. Du verwendest ja ausschließlich Multiplexholz. Gibts da eine etwas
günstiger Quelle als den Baumarkt ? Die wollen das ja dort mit Gold aufgewogen haben.

Gruss
Andre
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Bernd » Fr 20. Mär 2009, 17:41

Hallo Leute, zu euren Fragen :

Der Ladebeginn des kleinen Windrades auf dem ersten Foto ganz oben liegt bei Nutzung
eines 12V Akkus (bestehend aus 2 x 6V Akku und Ladeverdopplerschaltung) bei ca. 2,5m/s.
Falls die Verdopplerschaltung verwirrend wirken sollte, sie eine äusserst einfache Schaltung
aus zwei Dioden mit denen ein Akku mit Mittelanzapung (2 Stück 6V Akkus zusammen geschaltet)
geladen wird. Bei Nutzung eines Akkus mit geringerer Spannung sinkt der Ladebeginn weiter
nach unten, so sind es bei einem 7,2V Akku z.B. nur noch ca. 2,2m/s.

Die Windgeschwindigkeiten die nötig sind um Drehzahlen oberhalb des Ladebeginns zu erreichen,
muss ich erst noch ermitteln. Dafür bedarf es einer längeren Beobachtung um aussagekräftige
Werte nennen zu können.

Das Windrad auf der ersten Abbildung hat noch 60cm Durchmesser. Das "neue" das ich jetzt
mit der hübschen Tragarmhalterung baue, hat nur noch 50cm Durchmesser.

Multiplexholz habe ich leider noch nirgendwo günstig gesehen. Wer an einen direkten Nachbau
meiner neuen Tragarmhalterung denkt, sollte unbedingt wasserfest verleimtes Multiplexholz
erwerben. Gut geeignet wären auch die so genannten "Siebdruckplatten" wie man sie für die
Seitenwände von Anhängern und auch deren Böden verwendet. Leider auch sehr teuer aber
immerhin witterungsbeständig.

Jetzt speziell für Jürgen:
Ein Freund hat mir einen sehr hochwertigen Datenlogger aus der Industrie zur Verfügung gestellt.
Im Prinzip ist das ein spezieller Computer samt Display mit dem man 4 Messwerte parallel erfassen
und grafisch darstellen und auswerten kann. Dieses Teil werde ich an mein Windrad adaptieren
und dann haben wir super Daten des kleinen 50 x 50cm Modells vom "realen Leben" eines Windrades.

Grüsse

Bernd
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Tobi » Fr 20. Mär 2009, 22:15

Hi Bernd,

Geht ja runter wie Öl Deine Halterung zu sehen. Ich hatte mir das zwar ein bischen
aufwendiger gedacht aber für die kleinen gehts auch so.
Ich dachte eigentlich an zwei dieser Platten übereinander. Mit so 10-15cm Abstand
in der Höhe und dazwischen horizontal einer dieser Scheibengeneratoren. Ganz edel
wärs dann wenn man die Tragarme zu den Blättern nach oben/unten verbiegen könnte.
Das geht natürlich nicht mit Multiplex. Das mußte man aus dünneren Schichten
Formverleimen. Ich werd wenn ich mal wieder etwas Ruhe finde schön was am Rechner
basteln. Ich hab ja leider gerade eine andere Baustelle.

Und wie ich sehe teilen wir auch zwei andere Vorlieben. Einmal das Radeberger hinten
links -> Prost, und dann die alten Boxer aus Spandau. Ich geh mit meiner Paris-Dakar
gerade in unsere 15te Saison. Wird zwar langsam alt die Dame, aber so lange hats noch
keine andere mit mir ausgehalten.Wir sind schon weit jenseits der 200TKm.

Gruß
Tobias
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Andre » Sa 21. Mär 2009, 09:37

Hallo Tobi, Hallo Bernd,

Ich dachte eigentlich an zwei dieser Platten übereinander. Mit so 10-15cm Abstand
in der Höhe und dazwischen horizontal einer dieser Scheibengeneratoren.


Vorsichtige Versuche meinerseits mit einem Spant mehr pro Flügel brachten leider einen
nicht unerheblichen Leistungsverlust am Rotor. Messungen dazu hab ich keine
aufgenommen, weils eben so niederschmetternd ausging. Vielleicht sollte ich mir angewöhnen
auch solche Experimente zu dokumentieren.
Da sich die Verwendung zweier solcher Träger am Nabendynamo aufgrund seiner enormen Stabilität
förmlich aufdrängt, sollte mein Einwand nicht unerwähnt bleiben. Durch eben diesen zweiten
Träger würde noch ein (einseitiger) Spant hinzukommen. Ich habe damals mit Spanten auf beiden
Seiten des Leitblechs experimentiert.

Versteht mich hier bitte nicht als Spassbremse ;), möcht nur meine Eindrücke mitteilen.

Gruss
Andre
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Carl von Canstein » Sa 21. Mär 2009, 11:04

Hallo Andre!
Die Befestigung des Fluegels mittig mit nur einem Tragarm hat eine weit hoehere Stabilitaet, wenn hier auch gleich ein Spant mit Aufnahmeschlitz fuer die Leitflaeche und Anbringungspunkte des Vorfluegels in gleich geformter Biegung im Tragarmdesign als durchgehende Tragarmflaeche gebaut wird.
Schon aus diesem Grund waere es sehr interessant, genauere Werte des Wirkungsgrades diesbezueglich zu ermitteln, um feststellen zu koennen, ob ein kleiner Leistungsverzicht zugunsten der Stabilitaet und Vereinfachung der Konstruktion noch hinnehmbar ist. :)

Gruss, Carl
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Re: 60cm C- Rotor, Testmodell, Prototyp

Beitragvon Bernd » So 22. Mär 2009, 23:26

Weil euch das Design, genauer das "Tobi Design" so gut gefällt (mir ebenfalls) gibst nun ein Fotoupdate.
Ich habe heute den Rest der Halterung gebaut und nach den Fotos dann erstmal sorgfältig grundiert. Ich kann sagen
das diese Tragarmhalterung, auch was die Adaption des Generators betrifft, überaus stabil wirkt. Alle Holzteile
werden nach dem Trocknen der Grundierung noch mehrfach weiss lackiert. Erst wenn das alles gut durchgetrocknet
ist wird endmontiert, was noch bis zum nächsten Wochenende dauern kann. Nun die Bilder:

Bild.Bild

Die kleine Ritze zwischen Generator und Holzring, die man im Bild oben rechts sieht, ist kein Pfusch, sondern
das Generatorgehäuse ist weiter unten dicker, hat also einen Absatz im Durchmesser. Unten liegt der Ring direkt
am Gehäuse an.

Bild.Bild

Der Generator guckt quasi oben aus der Halterung heraus. Evtl. werde ich da noch eine Art Becher drüber stülpen, welcher
das obere Lager vor Regen schützen würde.

Grüsse

Bernd
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