Mein H -rotor versuch

[MaRiJonas]

Hallo Roland,

dann möchte ich mich erst ein Mal aufrichtig entschuldigen, dass ich mich so ereifert habe, natürlich MUSST Du gar nichts.

Danke, dass Du nichts gegen direkte Formulierungen hast. Dennoch habe ich so meine Zweifel an der Flügelbefestigung.
Wenn einseitig, z.B. oben, eine Windböe auf den Flügel trifft, gibt das auch ein ganz schön großes Drehmoment. Der Abstand, zwischen deinen Tragarmbefestiguns-Schrauben erscheint mir zu gering um dieses Moment aufzunehmen. Welche Zugbelastung hält Deine Rotorbefestigung am Flügel aus. Wie willst Du die Schrauben etc. im Flügel verankern?

Ich habe oder kann bislang die Auftriebskräfte von so einem Flügel noch nicht ab- oder einschätzen. Hast Du dafür Werte oder Erfahrungen.

Durch die Auftriebs- und Vortriebskraft, die überwiegend an der Profilspitze auftreten, entsteht ein Drehmoment, das den Flügel nach innen kippen will und somit Druck auf die Stange ausüben kann/wird.

Gut, dass Du die Fliehkräfte schon ausgerechnet hast. Diese liegen als Flächenlast an Deinem Rotorblatt an und üben auf das Rotorblatt ein großes Biegemoment aus. Da Dein Flügelprofil nicht ehr dick ist, ist fraglich, ob es den Biegebelastungen stand halten wird. Wenn Du Dich traust, dann lege das Rotorblatt mit je einem Ende auf ein Stuhl und stelle Dich in der Mitte drauf. Das entspricht in etwa dem auftretenden Biegemoment.

Ein weiterer Punkt, den ich noch ansprechen will, ist die Schwingungsfestigkeit. Der Rotor dreht mit vielen Umdrehungen in der Minute. Die Windlast ist eine schwellende und die Richtung ändernde Belastung. Dabei werden vor allem die Lager und Verbindungen an den Lastarmen extrem Schwingungsbelastet. Alles was irgendwie das kleinste Spiel hat, oder bekommt wird Dir "Ausnackeln" und lose werden. Du solltest diese Verbindungen alle sehr form- und oder reibschlüssig gestalten. Eine Drehlagerung sollte sehr stabil und hochwertig ausgeführt sein.

Herzlichen Gruß

Richard

[HRotorland]

"Dazu brauchst Du natürlich erstmal Klappen (Flaps).

Diese könntest Du durch Federdruck in Ihrer normalen Profilform halten (Betrieb)
und durch ein Gewicht (Klebeblei) bei zu hohen Fliehkräften (über max. Drehzahl) nach aussen biegen lassen."

Warte mal Mike, vielleicht habe ich es schlecht verstanden. Denkst du so eine Fläche was die Flügelform folgt? Zum Beispiel ein Flügelformige, kurze Fläche in der Flügel mitte (ausere Seite)...das klingt gut. Viellecht konnte es bei starten behilflich sein auch! Also in stillstand sind Flaps öffnen, bei normalen geschwindlichket eingeklappt und bei sehr hohe geschwindlichkeit wieder geöffnet.

Wow! Hat jemand schon so eine Konstruktion gesehen?

[HRotorland]

hallo Richard,

vielen dank wieder mal! Ich verstehe was du gemeint hast, das finde ich nicht böse.

"Der Abstand, zwischen deinen Tragarmbefestiguns-Schrauben erscheint mir zu gering um dieses Moment aufzunehmen. Welche Zugbelastung hält Deine Rotorbefestigung am Flügel aus. Wie willst Du die Schrauben etc. im Flügel verankern?"

Diesen Fürchte habe ich auch. Die erste Pläne waren mit zwei Tragarme. Aber mit ein Tragarm ist leichter den Abstellwinkel änderung lösen. Darum dachte ich das ein Tragarm wäre besser. Wie wäre es mit so eine Lösung? (rote linien an den Zeichnung, diese wären aus alurohr).

Rotoragy1.jpg (35.24 KiB) 8464-mal betrachtet

"Ich habe oder kann bislang die Auftriebskräfte von so einem Flügel noch nicht ab- oder einschätzen. Hast Du dafür Werte oder Erfahrungen."

Ich habe nachgerechnet.


"Durch die Auftriebs- und Vortriebskraft, die überwiegend an der Profilspitze auftreten, entsteht ein Drehmoment, das den Flügel nach innen kippen will und somit Druck auf die Stange ausüben kann/wird."

bei mir denke ich das wird nicht der fall. Die Flügelbefestigung ist vorne, in der nähe der maximalen Auftrieb. Daneben wirkt noch die Fliehkraft, das ist 3mal so groß wie Auftrieb und kompensiert es aus. Also ich denke meine Stangen werden immer nach aussen gezogen.

"Wenn Du Dich traust, dann lege das Rotorblatt mit je einem Ende auf ein Stuhl und stelle Dich in der Mitte drauf. Das entspricht in etwa dem auftretenden Biegemoment. "

Früher machte ich ein Flügel was schlechter war, viel mehr slechter als die Flügel was ich jetzt mache. Diese schlechte Flügel hat so eine belastung (bin 70 kg und hatte noch 20 kg last in meine Hand) aus. Darum denke ich dass die jetztige Flügel den belastung aushalten werden aber dass werde ich natürlich zuerst testen.

Grüsse,

Roland

Hallo Roland,

dann möchte ich mich erst ein Mal aufrichtig entschuldigen, dass ich mich so ereifert habe, natürlich MUSST Du gar nichts.

Danke, dass Du nichts gegen direkte Formulierungen hast. Dennoch habe ich so meine Zweifel an der Flügelbefestigung.
Wenn einseitig, z.B. oben, eine Windböe auf den Flügel trifft, gibt das auch ein ganz schön großes Drehmoment. Der Abstand, zwischen deinen Tragarmbefestiguns-Schrauben erscheint mir zu gering um dieses Moment aufzunehmen. Welche Zugbelastung hält Deine Rotorbefestigung am Flügel aus. Wie willst Du die Schrauben etc. im Flügel verankern?

Ich habe oder kann bislang die Auftriebskräfte von so einem Flügel noch nicht ab- oder einschätzen. Hast Du dafür Werte oder Erfahrungen.

Durch die Auftriebs- und Vortriebskraft, die überwiegend an der Profilspitze auftreten, entsteht ein Drehmoment, das den Flügel nach innen kippen will und somit Druck auf die Stange ausüben kann/wird.

Gut, dass Du die Fliehkräfte schon ausgerechnet hast. Diese liegen als Flächenlast an Deinem Rotorblatt an und üben auf das Rotorblatt ein großes Biegemoment aus. Da Dein Flügelprofil nicht ehr dick ist, ist fraglich, ob es den Biegebelastungen stand halten wird. Wenn Du Dich traust, dann lege das Rotorblatt mit je einem Ende auf ein Stuhl und stelle Dich in der Mitte drauf. Das entspricht in etwa dem auftretenden Biegemoment.

Ein weiterer Punkt, den ich noch ansprechen will, ist die Schwingungsfestigkeit. Der Rotor dreht mit vielen Umdrehungen in der Minute. Die Windlast ist eine schwellende und die Richtung ändernde Belastung. Dabei werden vor allem die Lager und Verbindungen an den Lastarmen extrem Schwingungsbelastet. Alles was irgendwie das kleinste Spiel hat, oder bekommt wird Dir "Ausnackeln" und lose werden. Du solltest diese Verbindungen alle sehr form- und oder reibschlüssig gestalten. Eine Drehlagerung sollte sehr stabil und hochwertig ausgeführt sein.

Herzlichen Gruß

Richard

[MaRiJonas]

Hallo Roland,

die Lösung mir den roten Alustangen gefällt mir immer noch nicht:

zum einen werden sich die blauen Stangen nach unten durchbiegen. Ich fände es sinnvoll/nötig diese durch einen dritten Stab nach oben noch im Zentrum abzustützen, der kann ruhig dünner sein, da er auf Zug belastet wird.
Dann würde ich die Flügel mit dieser Konstruktion am unteren Drittel des Flügels befestigen und vom oberen Drittel ein Rohr zum Zentrum hinführen.

Auf Deine Steuerstange kommt auch dann Druck, wenn der Rotor still steht und der Wind von außen auf die Profilaußenseite strömt.

Du wirst hohe wechselnde Momente auch im Zentrum, sprich der Lagerung haben. Es wäre günstiger, zwei Lager mit größerem Abstand zu verwenden, so grob geschätzte 50cm Abstand. Unten das Dreibein zur Flügelbefestigung und oben den Stab zum halten. Aber ich befürchte Mal das ist auf Dauer immer noch zu wackelig. Oben ein zweites Dreibein wäre, denke ich, perfekt.

Bedenke, Aluminium neigt zum Sprödbruch und ist, so viel ich mich erinnern kann, vor allem, wenn hochfest, nicht unbedingt besonders schwingungsfest. Das solltest Du überschlägig noch Mal nachrechnen/prüfen.

Weitere Schwierigkeit ist sicherlich der ständige Wechsel der Auftriebskraft. Die tritt laut Simulation überall wechselnd unterschiedlich stark an unterschiedlichen Orten am Flügel auf im Laufe einer Umdrehung. Das ist nicht einfach oder angenehm. Stell Dir vor Du fährst mit 50km/h Auto mit viel Unwucht auf den Felgen und das Tage lang, Monate lang ...

Das ist gut, dass Du schon so viel Erfahrung mit den Flügeln hast. Die schauen richtig gut und stabil aus!

Gruß

Richard

[ventus saevit]

"Dazu brauchst Du natürlich erstmal Klappen (Flaps).

...Warte mal Mike, vielleicht habe ich es schlecht verstanden. Denkst du so eine Fläche was die Flügelform folgt? Zum Beispiel ein Flügelformige, kurze Fläche in der Flügel mitte (ausere Seite)...das klingt gut. Viellecht konnte es bei starten behilflich sein auch! Also in stillstand sind Flaps öffnen, bei normalen geschwindlichket eingeklappt und bei sehr hohe geschwindlichkeit wieder geöffnet.

Wow! Hat jemand schon so eine Konstruktion gesehen?

Hallo Roland,
Nein, ich hatte klassiche Flaps am Ende der Tragfläche gemeint, kann Deine Argemuente dagegen wegen der Festigkeit des Sandwiches klar nachvollziehen.
In der Mitte des Profils würde ich keine Stör-/Bremsklappen ansetzen, da ist durch die Spalten eine Störung der Strömung im Normalbetrieb einfach zu stark und der Gesamtwirkungsgrad sinkt.

Jetzt ist mir der Begriff wieder eingefallen - eine "Rückstrom-Klappe" wäre bei Deinem fertigen Flügel leicht nachzurüsten.
http://www.dlr.de/at/Portaldata/2/Resou ... _meyer.pdf

Das ist eine Spaltklappe am Ende der Tragfläche, die auf die Tragfläche montiert wird, ohne diese in Ihrer Struktur zu schwächen.
Erstmal nur mit Klebeband befestigen und die richtige Größe experimentell ermitteln wäre eine Möglichkeit.
Mit den richtigen Gewichten und Hebeln kann man die aktive Ablösung der Rückstromklappe vom Profil ab bestimmter Drehzahl sicher auch kontrollieren.

Andere Idee kommt mir gerade noch (Nicht für dieses Projekt, die Flügel sind ja fertig, aber dann für das Nächste.)

Du kennst RC-Flugmodelle.
Schnelle Segler und Speedmodelle haben ultradünne Profile, entweder vollsymmetrisch oder auch mit S-Schlag.
Man kann mit diesen Tragflächen extrem Speed machen.
Die Strömung reisst bei hohen Geschwindigkeiten nie ab.
Beim Landeanflug wollen diese Profile aber schnell genug geflogen werden,
da der Strömungsabriss ohne jede Vorwarnung kommt und meist zu Absturz führt, sollte man unter die minimum Geschwindigkeit kommen.

Sogenannte Funflyer (3D-Extremmodelle) haben keinen Auftrieb in der Tragfläche.
Der Auftrieb kommt erst durch einen leichten Anstellwinkel den das Höhenruder erzwingen kann.
Die Profile sind breit und extrem dick.
Ein solches Modell hebt sofort, oder nach wenigen Metern ab, lässt sich je nach Motorleistung auch beschleunigen aber auf einmal ist Schluss.
Schätze 120km/h, ist modellabhängig.
Die Strömung löst sich durch das dicke Profil komplett hinter der dicksten Stelle des Profils (vollsymmetrisch) ab und die Luftwirbel bremsen extrem.
Das Modell bleibt aber träge kontrollierbar, keine heftigen Vibrationen oder so.
Wenn man das Tempo wieder verlangsamt liegt die Strömung wieder komplett an und das Profil kommt ins Gleiten.

So ein Profil welches automatisch ab einem bestimmten Tempo stalled wäre doch perfekt.
Man braucht keine bewegten Teile.

Deine Idee mit der Bremklappe in den Befestigungsarmen wäre natürlich auch eine Möglichkeit, vergiss aber bitte nicht das Deine rotierenden 4kg Tragflächen weiter aussen zerren, während innen die Bremse gesetzt wird.
Das gleiche Problem man aber mit einer Scheibenbremse /oder Generatorkurzschliessen zum Bremsen auch.

Schönen Gruß
Mike

[Bernd]

Beim Abbremsen mit einer Bremsscheibe oder dem Generator hat man zusätzlich das Problem das man ein
Abbremsen einer zu hohen Drehzahl nicht dauerhaft durchführen kann.
Das heisst Bremsen über Scheibe oder Generator heisst meist starkes Abbremsen bis zum Stillstand oder
kurz davor. Bei kleinen Umdrehungen erzeugt ein Auftriebsläufer relativ wenig Leistung was die Bremse
oder der "Bremsgenerator" dann auch dauerhaft verträgt.

"Pitchsysteme" wie die Idee von Roland könnten einen rotor dauerhaft auf einer bestimmten hohen Drehzahl
halten und so auch bei steigender Windgeschwindigkeit eine weitere Ernte ermöglichen.

Das mit dem Ausschwenken des Flügelhinterteils mittels Fliehkraft nach aussen hört sich für mich vielversprechend an.
Roland ich finde das solltest du ruhig ausprobieren, zumal es kein so grosser zusätzlicher Bauaufwand ist.

Roland habe ich dich richtig verstanden das in deinen Flügeln kein Holm vorhanden ist ?
Wenn ja, bringt das irgendeinen Vorteil gegenüber der Version mit Holm ?
Mich würde auch interessieren wie genau du den Tragarm am Flügel befestigen willst.
Durchbohren bis zur anderen Seite scheidet ja vermutlich aus.

Grüsse

Bernd

[HRotorland]

Hallo Richard,

"zum einen werden sich die blauen Stangen nach unten durchbiegen"

das habe ich getestet. Der Tragarm unter 4,5 kg belastung (das ist ein bisschen mehr als die belastung von den Flügel) biegt 9 mm. Das finde ich nicht zu viel und wegen den Fliehkraft wird das nicht mehr sondern weniger denke ich. Vielleicht konnte ich die Tragarme noch verstarken, aber mit mehr material wird der Tragarm schwerer und wegen seinen eigenen Gewicht wird er genau viel unterbiegen. Was ist deine Meinung davon?

"Dann würde ich die Flügel mit dieser Konstruktion am unteren Drittel des Flügels befestigen und vom oberen Drittel ein Rohr zum Zentrum hinführen."

Grundsätzlich will ich die Konstrukzion nicht verändern, weil viele Teile schon vertig sind, aber zwei Hilfsarme die hilfen den belastung des Flügels aufnehmen kann ich noch einbauen. Damit werde ich Problem haben mit dem Anstellungswinkel veränderung, aber das kann ich lösen, denke ich.

"Auf Deine Steuerstange kommt auch dann Druck, wenn der Rotor still steht und der Wind von außen auf die Profilaußenseite strömt."

Nach menie Berechnungen, maximale Auftriebskraft in stillstand kann zirka 30-40 N sein (pro Flügel). Meine Stangen (Diameter 16 mm, mint 1 mm Wandstärke, Länge 1300 mm) sind mit 500-550 N belastbar. Darum denke ich, das die Stangen nicht ausbiegen werden.

"Du wirst hohe wechselnde Momente auch im Zentrum, sprich der Lagerung haben. Es wäre günstiger, zwei Lager mit größerem Abstand zu verwenden, so grob geschätzte 50cm Abstand. Unten das Dreibein zur Flügelbefestigung und oben den Stab zum halten. Aber ich befürchte Mal das ist auf Dauer immer noch zu wackelig. Oben ein zweites Dreibein wäre, denke ich, perfekt."

Längere Welle heisst mehr Gewicht, mit selben Diameter eine größere ausbiegung, weniger Stabilität. Noch eine Dreibein doppelt das Gewicht und die Belastung auch, daneben Kostet doppelt so viel. Wenn ich mich nicht irre, zum Beispiel bei Gyrocopters sind Lagerung und Welle nicht zu lang und dort sind große Belastungen auch.

"Bedenke, Aluminium neigt zum Sprödbruch und ist, so viel ich mich erinnern kann, vor allem, wenn hochfest, nicht unbedingt besonders schwingungsfest. Das solltest Du überschlägig noch Mal nachrechnen/prüfen."

Jawohl, darum mache ich die Flügel aus Glasfaser/kohlenfaser Epoxy. Flügel bekommen Böse belastungen, Fliehkraft und dazu noch wechselnden Auftrieb und das alle in Biegemoment. Tragarme sind gezogen, das ist viel "freundlicher" als biegen. Dazu muss ich noch sagen, in der Zukunft (wenn das einen Sinn hat) werde ich Tragarme aus Komposit materialien machen auch.

Grüsse,

Roland

[MaRiJonas]

Hallo Roland,

ja, das hört sich alles sehr plausibel an. Anhand von der 3D-Konstruktion habe ich einfach Mal alles aufgeführt was mir dazu einfällt. Wenn man die Teile ausgesucht, die Belastungen abgeschätzt hat und die Stabilität der Teile in den eigenen Händen auch Mal fühlen kann, schaut so eine Beurteilung anders aus.

Vielen Dank für Deine ausführliche Antwort.

Richard

[HRotorland]

Hallo Bernd und Mike,


"Das mit dem Ausschwenken des Flügelhinterteils mittels Fliehkraft nach aussen hört sich für mich vielversprechend an."

Damit meinst du den ganzen Flügel, oder nur den hinteren Teil des Flügels, als Mike gesagt hat? Ich habe nachgedacht, zuerst werde ich den "ganzen Flügel" version ausprobieren, weil dazu muss ich den verigen teilen nicht verändern. Wenn das nicht funtioniert, werde ich Flaps machen wie Mike gasagt hat. Das finde ich eine gute Idee, aber benötigt noch mehr Zeit und Geld. Heute habe ich nachgedacht um den anlaufshilfe. Was meint ihr davon wenn den Flügel in stillstand nich 0 Grad hat, sondern so einen:

Startposition.JPG (12.78 KiB) 8431-mal betrachtet

Und so wäre es in Stallposition:

Bremsungsposition[1].jpg (31.23 KiB) 8431-mal betrachtet

"Roland habe ich dich richtig verstanden das in deinen Flügeln kein Holm vorhanden ist ?
Wenn ja, bringt das irgendeinen Vorteil gegenüber der Version mit Holm ?"

Was bedeutet "Holm"? Ist das der "Spar"? Wenn ja, dann habe ich Holm eingebaut!

Startposition.JPG (12.78 KiB) 8431-mal betrachtet

Aber das ist kein richtiges "Spar" das halt nur den Flügelschalen. Die belastung verteilt sich eher in den Flügel aussen. Meiner Meinung nach hat diese konstruction nincht so viel Vorteile gegenüber den Flügel mit richtigen Spar. Dau ist ein schönes Beispiel hier:
http://composite.about.com/od/applicati ... 112497.htm
Aber mit diesen method muss man zuerst den Spar machen, den Kern (in diesen fall, Cork) mehrfach zerschneiden und das bringt mehere Arbeitschritte. Mir gefallt selbst tragende Flügel besser deshalb mache ich so meine.



"Mich würde auch interessieren wie genau du den Tragarm am Flügel befestigen willst.
Durchbohren bis zur anderen Seite scheidet ja vermutlich aus."

Hier ist ein Bild über die Befestigung.

Startposition.JPG (12.78 KiB) 8431-mal betrachtet

Zwei Schrauben gehen durch den Flügel, das habe ich nicht gezeichnet.

Grüsse,

Roland

[HRotorland]

Hallo Mike,

Vielen dank, nicht alle Teile deinen Idee habe ich verstanden, das muss ich noch ein Paar mal lesen um es übersetzen und verstehen zu können.

Vielleicht morgen, aber ich werde bestimmt noch Fragen haben dazu!

Ich bin schlafen gegangen , alles gute für euch, schöne grüsse,

Roland

Du kennst RC-Flugmodelle.
Schnelle Segler und Speedmodelle haben ultradünne Profile, entweder vollsymmetrisch oder auch mit S-Schlag.
Man kann mit diesen Tragflächen extrem Speed machen.
Die Strömung reisst bei hohen Geschwindigkeiten nie ab.
Beim Landeanflug wollen diese Profile aber schnell genug geflogen werden,
da der Strömungsabriss ohne jede Vorwarnung kommt und meist zu Absturz führt, sollte man unter die minimum Geschwindigkeit kommen.

Sogenannte Funflyer (3D-Extremmodelle) haben keinen Auftrieb in der Tragfläche.
Der Auftrieb kommt erst durch einen leichten Anstellwinkel den das Höhenruder erzwingen kann.
Die Profile sind breit und extrem dick.
Ein solches Modell hebt sofort, oder nach wenigen Metern ab, lässt sich je nach Motorleistung auch beschleunigen aber auf einmal ist Schluss.
Schätze 120km/h, ist modellabhängig.
Die Strömung löst sich durch das dicke Profil komplett hinter der dicksten Stelle des Profils (vollsymmetrisch) ab und die Luftwirbel bremsen extrem.
Das Modell bleibt aber träge kontrollierbar, keine heftigen Vibrationen oder so.
Wenn man das Tempo wieder verlangsamt liegt die Strömung wieder komplett an und das Profil kommt ins Gleiten.

So ein Profil welches automatisch ab einem bestimmten Tempo stalled wäre doch perfekt.
Man braucht keine bewegten Teile.

Deine Idee mit der Bremklappe in den Befestigungsarmen wäre natürlich auch eine Möglichkeit, vergiss aber bitte nicht das Deine rotierenden 4kg Tragflächen weiter aussen zerren, während innen die Bremse gesetzt wird.
Das gleiche Problem man aber mit einer Scheibenbremse /oder Generatorkurzschliessen zum Bremsen auch.

Schönen Gruß
Mike[/quote]