Flügeltiefe H-Rotor - ich denke wir bauen zu schmal

[Bernd]

Das große Vertikalläufer oft mehr als TSR 3 haben ist sagen wir mal fraglich weil es so gut wie keine
grösseren mir bekannten Vertikalläufer als deinen gibt Udo. Darf ich fragen woher du diese Info hast ?
Außer dem riesen Ding im Westerwald fällt mir spontan kein anderer wirklich grosser im deutschsprachigen Raum ein.
Sicher gibt es irgendwo den ein oder anderen aber über deren Betriebsparameter ist aber zumindest mir nichts bekannt.

Während man vor Jahrezehnten noch mit Vertiaklwindrädern in großen Stil experementiert hatte entschied man sich damals industriell für die Weiterentwicklung der Horinzontallrotoren.
Die Gründe dafür sind vielfältig. Unter anderen ist ein Horinzontalläufer viel viel einfacher zu berechnen.
Beim Horizontalläufer lassen sich sämtliche relevanten Parameter viel einfacher mit Formeln darstellen.
Er wurde im wahrsten Sinne des Wortes "berechenbarer".

Einige H-Rotor Konstruktionen der "Neuzeit" haben tatsächlich sehr kleine Flügelprofile und müssen daher sehr schnell drehen um gute Ergebnisse zu erbringen.
Tatsächlich schnitten aber gerade diese Modelle in einem längeren Vergleichstest in Holland sehr schlecht ab.
Gründe sind unter anderen die Anlaufschwäche solcher Schnelläufer und ihr mimosenhaftes Laufverhalten.

Große Horizontalrotoren üblicher Bauart haben ein im Vergleich zu Vertikalläufern hohes TSR von ca. um die 7.
Allerdings bezieht sich das TSR eines Horizontalläufers nur auf dessen Geschwindigkeit an der Flügelspitze!!
Weiter zum Rotorinneren hin sinkt das TSR eines Horizontalwindrades entsprechend der Durchmesserverkleinerung stark ab ab.

Beim Vertikalwindrad bewegt sich aber praktisch der ganze Flügel von oben bis unten mit dem entsprechenden TSR.
Das ist ein entscheidener Unterschied zu Horizontallwindrädern. Das vergessen viele Experten gerne bzw. berücksichtigen es nicht in ihren Überlegungen und Berechnungen zu H-Rotoren.
Deshalb meinen sie das auch ein Vertikalwindrad nach dem Auftriebsprinzip ein TSR von vielleicht 7 oder gar mehr haben müsste um vernünftig funktionieren zu können.
Udo dein Windrad ist ein sehr guter Beweis dafür das sie mit diesen Überlegungen falsch liegen.

Ja es gibt noch viel zu entdecken auf diesem Gebiet und einige Experten müssen wohl von althergebrachten Denkmustern weg kommen um
erfolgreich H-Rotoren entwicklen zu können.


Grüße

Bernd

[herbk]

Hi Bernd,

mit "mehr als 3" hat Udo die Anzahl der Flügel gemeint....

[Bernd]

Ok
Aber der größte Vertikalläufer in Germany den ich kenne hat sogar nur 2 Flügel.
Mit mehr als 3 Flügeln kenne ich gar keinen großen Vertikalläufer nach dem Darrieusprinzp, nur die Dinger aus China deren Qualität aus meiner Sicht fraglich ist.
Ein Link zu so einem H-Rotor mit mehr als 3 Rotorblättern wäre hilfreich Udo.

Die Anzahl der Flügel ist auch glaube ich nicht so entscheidend wie die Gesamtzahl der Flächenabdeckung die die Flügel zusammen ergeben, die Solidity.
Nach meiner Meinung darf die Flügeltiefe aber bestimmte, zum Profil passende Werte, nicht unterschreiten. Das gleiche gilt für die Flügeldicke.


Grüsse

Bernd

[OPTI-Maler]

Hallo Bernd

https://www.youtube.com/watch?v=wom2OkQ4OP0

Die Jungs haben schon etwas Ahnung denke ich, eigentlich genau betrachte hat mich der Chef vor 8 Jahren irgendwie Infiziert als ich in Bozen war
Die haben mir alles gezeigt sogar den Ersten der bei denen auf dem Dach steht den, den ich dann habe versucht nach zu bauen Seite 1 bei mir:-)

So Rießen Dinger habe ich nicht gemeint Bernd ich meine so in meiner Größe.
Ich denke Du hast auch recht wenn der Wind richtig stark wird könne mehr Flügel praktisch ins lehre laufen platt aus gedrückt.
Aber sie laufen viel viel schneller an weil der nächste Flügel schon wartet Auftrieb zu bekommen.
Ich glaube das man das in dem Video auch etwas sehen kann.
Die Frage ist es ein Windrad auf Optimierung so aus zu legen das es bei 14 oder sogar mehr Wind Optimal ist oder im untern Bereich was ich denke viel mehr sinn macht denn ich wohne ja nicht auf dem Brocken

Der Große Rotor von Ropatec hat mehr als nur 3 Flügel wenn die das in einem Windkanal getestet haben, denke ich nicht das sie das machen wenn das schlecht wäre oder?
Ich glaube ganz einfach das es mit dem Durchmesser und der Größe des Rotors zusammen hängt, denn große Flügel machen große Probleme das habe ich auf jedenfall im laufe der Zeit festgestellt und wenn man das mit mehreren kleineren Flügeln lösen kann wäre das doch gut und leichter für und alle zu bauen
oder nicht?

Lg Udo

PS heute Sturm 100 Km in der Spitze

[herbk]

Guten Morgen zusammen,
da einzige was wir über den H-Rotor wissen, ist, dass wir noch ganz wenig wissen... und dass in die Überlegungen dazu meist Fakten einbezogen werden die nicht zum H-Rotor passen, weil sie für eine ganz andere Anwendung erstellt/errechnet wurden.
Z.B. meine Auftriebssimulationen... Das Programm berechnet, wie sich ein Profil verhält wenn es frei im Luftstrom hängt. Das Verhalten muss aber bei einem Profil welches mittels einer Stange an einer Achse befestigt ist ein Anderes sein...

Der H-Rotor ist m.E. haupsächlich wegen der Wirbelbildung so schlecht zu berechnen, den eigentlich weiss man ja nicht wie die Strömung tatsächlich auf den Flügel trifft. Das einzige einigermassen Sichere ist, dass der hintere Bereich des Rotors überwiegend im verwirbelten Bereich der vorderen Flügel liegt. Deshalb bin ich der Menung, dass weniger Flügel besser sind, weil sie weniger störenden "Windschatten"/Wirbel erzeugen.

Weshalb viele beim H-Rotor ein möglichst hohes TSR anstreben könnte ich mir damit erklären, dass bei einem drehenden Rotor der Anteil des scheinbaren Windes an der gesamten Anströmung ja mit zunemender Drehzahl immer größer wird. Je größer der scheinbare Wind ist, je kleiner wird der Bereich der Winkel aus welchen der Flügel angeströmt wird. Abhängig vom Profil reist die Strömung aber bei einem bestimmten Anströmwinkel ab, wobei sich der Widerstand drastisch erhöht.
Dieser Winkelbereich in dem die Strömung lamniar am Profil anliegt, das Profil also relativ wenig Luftwiderstand bietet, ist beim Delfter Profil ungewöhnlich hoch:
Bei RE 100.000 (irgendwann muss ich mal umrechnen welcher Strömungsgeschwindigkeit das entspricht, damit man sich darunter etwas vorstellen kann...) hat das Delfter im Bereich von ca +17° bis -17°Anströmwinkel eine laminar anliegende Strömung.
Ein NACA 0020 hat im Vergleich dazu nur von +14° bis -14° eine laminare Strömung, mein erstes Profil (das Joukovsky) sogar nur von +10° bis -10°.
Was allerdings dann wieder gar nicht in dies Betrachtung hinenpasst, ist mein "9c" Profil (das hohle, mit welches ja besser war als das Joukovsky)...: es hat lediglich von +14° bis -5° eine laminare Strömung, also insgesamt den kleinsten Bereich aller...

Fragen über Fragen.... Deshalb bin ich auch sehr auf den anstehenden Vergleichstest gespannt...

[Bernd]

Hallo Herbert,
Ich kann alle deine Sätze in deinem letzten Posting nur unterstreichen. Du hast das gut ausgedrückt.
Besonders folgendes : "das einzige was wir über den H-Rotor wissen, ist, dass wir noch ganz wenig wissen... "

Hallo Udo,
Das Rotoren nur deswegen viel schneller laufen weil sie mehr als 3 Flügel haben glaube ich nicht, eher laufen vielflügelige Rotoren
langsamer als welche mit wenigen Flügeln.
Ein 1 flügeliges Horizontalwindrad mit Gegengewicht kommt da z.B. auf ein TSR von ca. 10 oder mehr, deutlich schneller als die Kollegen mit 3 Flügeln.

Jedes Flügelprofil hat seine spezifischen Eigenschaften .
Soll das Windrad schneller drehen müsste man Flügel mit einem anderen Profil und einem höheren optimalen TSR verwenden.

Sicher ist es richtig das mehr als 3 Flügel bei bestimmten Aspekten von Vorteil sein können. Das muss man im Einzelfall ausprobieren.
Sie könnten z.B. den Anlauf verbessern, könnten.
Auch können die Einzelfügel vermutlich kleiner ausfallen und die ganze Herstellung erleichtern, die Montage ebenso.

Ropatec hat anscheinend den Bau der Rotoren mit 5 Flügeln wieder eingestellt.
Im aktuellen Programm finde ich sowohl bei den kleinen als auch bei den größten Rotoren nur noch welche mit 3 Flügeln.



Grüße

Bernd

[herbk]

Moin Udo,

Ich glaube ganz einfach das es mit dem Durchmesser und der Größe des Rotors zusammen hängt

das hat sicher einen Einfluss, aber wie herausbekommen wie viel...?

Ropatec hat bei seinen Windkanaltest (so glaube ich es zumindest gesehen zu haben) keine masstäbliche Verkleinerung seiner Flügel genommen. Wenn Du bei einem Rotor mit 5m Durchmesser 30cm tiefe Flügel montierst, dann müssten sie bei einem 50cm Rotor 3cm tief sein - bau die mal, Du hast je gerade etwas Erfahrung...
Die Simulationsbilder am Anfangg des Filmes zeigen auch nur die die vom drehenden Rotor selbst verursachten Wirbel. Es war keinerlei "echter Wind" dabei, der hätte eine ungleichmäßigere Wirbelbildung verursacht.
Ich will damit jetzt nichts schlecht reden, nur darauf hinweisen, dass man alles etwas kritisch ansehen sollte.

[Bernd]

Wenn Du bei einem Rotor mit 5m Durchmesser 30cm tiefe Flügel montierst, dann müssten sie bei einem 50cm Rotor 3cm tief sein

Nee ganz so einfach geht es auch nicht denn z.B. die Luft und ihre Eigenschaften wie z.B. ihre Viskosität bleiben gleich.
Wenn man nur einfach herunter skaliert erhält man ein Windrad mit völlig anderen Eigenschaften.
z.B. steigt das TSR ganz erheblich an wenn man die Flügel maßstabsgerecht verkleinert.
Der Wirkungsgrad sinkt und irgendwann ist dann komplett schluß.
Mit 3cm tiefen Profilen würde man gar nichts mehr ans laufen bringen.

Am Anfang meines Darieussinteresses hörte ich auf einen "Experten" aus dem Kleinwindforum und kaufte auf Anraten von ihm sehr schmale
dünne Profile für den 50cm Testrotor bei mir. Er behauptete das die bisher eingesetzten 10cm breiten gar nicht funktionieren könnten.
Heute weiss ich das das Unsinn war aber ich glaube der würde das heute noch so für ein kleines Darieusmodell empfehlen.
Das sind übrigens die "Experten" die mich in Bezug auf einen Darrieusrotor immer noch nerven und dafür sorgen das es kaum gute Entwicklungen gibt.

Wenn man Flügel also einfach maßstabsgerecht verkleinert erhält man ein Windrad mit ganz anderen Eigenschaften.
Das Beispiel mit den 3cm "tiefen" Flügeln ist ganz gut. Das könnte man dann gar nicht mehr gebrauchen oder vermessen weil es
überhaupt nicht anlaufen würde, ausser vielleicht bei ganz extremen Windgeschwindigkeiten und selbst das ist fraglich.
Das ist auch der Grund warum allzu kleine Modelle für Versuche nach meiner Meinung kaum Sinn machen.


Grüße

Bernd

[OPTI-Maler]

Hallo Herbert

3 cm kann ich nich bauen dann sehe ich aus wie die Männer vom Sägewerk ich meine die ohne Finger....
Ich habe bei dem Herstellungsverfahren mit den 10cm Dinger schon Probleme:-)
Wusste ich noch gar nicht das der große nicht mehr gebaut wird.

Wir warten einfach mal ab was Herbert so alles Testen kann wenn er mit den ganzen Flügel von mir und Bernd überhäuft wird
Ich habe ja auch nicht gesagt das der schnelle Drehen wird ich denke das wird nicht der Fall sein das sieht man ja auf dem Video vur mich sieht das nur schneller aus weil es mehr Flügel sind , aber ich glaube im Verhältnis wird da nicht viel unterschied sein.
Ich weiß nur nicht ob der Drehmoment höher wird, weil schneller wieder ein Flügel im Wind steht.
Zumindest wenn er nicht -grade so schnell ist das die Strömung abreist.

Ich bin mal gespannt

Ich werde das auf jeden Fall mal in groß Testen wenn es wieder Warm wird...
Aber jetzt mal ehrlich, sieht der nicht geil aus der Ropatec mit dem reisen Geni auf dem Kopf, vind das ist ein sehr schöner Rotor
da würde ich den ganzen Tag davor sitzen und schauen wie der dreht.
Das hört sich jetzt verrückt an aber das ist für mich Entspannung pur

Lg Udo

[Ekofun]

Hallo Udo,

für mich auch,leider dreht sich selten,schon ein Monat ohne Wind(1m/s).

Grüße

Ekofun