Auftriebsläufer oder Wiederstandsläufer?

[Carl von Canstein]

Hallo Jan!
Willkommen im Forum!
Und hallo Bernd!
Bernd hat ja schon so gute Antworten gegeben, dass mir nur wenig zu sagen bleibt! Auf dem Foto ein Miniaturmodell unseres Rotors, annaehernd als "Zwiebelring" gestaltet und auf horizontal liegender Rotordrehachse gelagert, ein paar Entenwatscheln antreibend zum Paddeln auf dem Meer!
Ja, Jan hat recht, der H-Rotor muss statisch sehr gut konstruiert werden, damit er die Belastungen aushaelt. Da eine solche Armierung aufwendig werden kann, ich spreche da von moeglicherweise mehr als nur einem Tragarm pro Fluegel bei zunehmender Fluegelhoehe, war meine Politik in letzter Zeit mehr auf die Einflueglerbauweise gerichtet.
Allerdings hat Bernd fuer den Dreifluegler bessere Messergebnisse erzielt. Immerhin hat er auch schon den Einfluegler annaehernd optimiert, was die Abmessungen relativ zum Rotorradius betrifft. Dadurch konnten bessere Daten ermittelt werden und schon deshalb deshalb hoffe ich sehnsuechtig auf eine noch genauere moeglichst praezise Ermittlung zur Bestimmung der optimalen Abmessungen am Einfluegler.
Allerdings hat Bernd recht damit, dass ein Windrad lange Zeit dienen soll und dass in dieser Zeit die Mehrkosten an Bauaufwand fuer hoehere Leistung amortisiert werden koennen.
Der Nachteil des Einflueglers ist demnach die geringere Energieausbeute. als die eines Dreiflueglers. Daran koennen wir wenig aendern.
Dem steht gegenueber, das sich ein Fluegel besser bei Sturm in einer Position feststellen laesst, in der er diesem den geringstmoeglichen Widerstand bietet.
Denn es ist bei der in bestimmten Anstellwinkeln extremen Wirksamkeit des Fluegels nicht gleichgueltig, in welcher Stellung er im abgebremsten Zustand einem boesen Wetter trotzt. Vielleicht faellt das bei den kleinen Abmessungen unserer Windraeder noch nicht so ins Gewicht!
Hinzu kommt noch der Umstand, dass der Bauaufwand und damit Kosten, Wartung und Reparatur fuer einen einzigen sehr stabil gebauten und verankerten Fluegel am geringst moeglichsten gehalten ist.
Zu der "Zwiebelversion kann ich nur bestaetigen, dass der Bauaufwand selbst an dem kleinen Modell, welches Ihr auf dem Foto seht, sehr hoch ist!
Interessant allerdings ist das merkwuerdige Verhalten dieser Bauform: Ich konnte den Rotor in jede beliebige horizontale, vertikale oder stufenlos diagonale Achslage bringen, auch mit der Stirnseite der Achse frontal zum Wind, der Rotor drehte immer ohne spuerbaren Unterschied in der Leistung weiter!
Wie sich eine Y - Konstruktion mit unserer Bauweise realisieren laesst, da kann ich wenig dazu sagen ausser dass ein normales vollummanteltes Darrieusprofil weit verwindungssteifer als unser Fluegel sein duerfte. In der Hinsicht hat Bernd und Tobi allerdings den Hohlkammervorfluegel entworfen, der unserem Fluegel in Verbindung mit Spanten zur Leitflaeche mehr Stabilitaet geben wird.
Ich habe bei meinen Modellen bewusst nie lange Fluegel gewaehlt sondern nie mehr als den Rotorradius (eher weniger) als Fluegelhoehe genommen, jedenfalls bei einer Tragarmverbindung mit nur einem Tragarm pro Fluegel!
Welches nun die ideale Bauweise ist, kann ich nicht sagen, nur eben, dass es in dieser Hinsicht noch manches konstruktive Problem zu meistern gilt!
Gruss, Carl

[dabro81]

Hallo Bernd,
finde ich gut die Einstellung das du das Hobby nicht zum Beruf machen willst. Ich bin momentan noch Student, kann mir aber gut vorstellen mich in diese Richtung selbständig zu machen und etwas zu gründen. Das ist mir wichtig das gleich hier zu sagen.
Ich habe verschiedene Ideen in Richtung Windkraft und der C- Rotor erweitert die Möglichkeiten meiner Meinung nach erheblich. Der Markt im Bereich der Kleinwindkraftanlagen gibt es meiner Einschätzung nach nicht all zu viel Inovatives eher Lug und Trug. Viele Konzepte werden einfach von den Großen WKAs auf kleine Heruntergebrochen und so geht es definitiv nicht. Vertikalachrotoren sind ja einfach Ideal für die Kleinen WKAs, das wurde ja schon oft im Kleinwindanlagen-Forum diskutiert.
Den Prüfstand möchte ich auf jeden Fall so ungefähr nachbauen, das meiste kann ich schon auf den Bildern Entnehmen, zwei Fragen aber noch dazu: Was für Wälzlager hast du für die Welle verwendet und wie hast du oben an der Welle die Halterung für die Tragarme der Rotorblätter angebracht ( an der Welle)

Das mit der Strömungsimulation habe ich auf jeden Fall vor zu testen, aber ich habe keine Ahnung ob ich da was Sinnvolles hinbekomme, diese Projekt wird aber wohl noch etwas Zeit brauchen. Den Moser Rotor habe ich schon mal gesehen, das Ding finde ich gar nicht so schlecht, wenn man den Flügel irgendwie günstig Produzieren kann könnte das schon hinhauen, es gibt diesen Rotor auch als Zweiflügler in dem sich die Rotorblätter dann in der Mitte kreuzen.

Hallo auch Carl,
dieses Gefährt auf dem Bild fasziniert mich einfach wie wirkungsvoll es ist weis ich nicht, aber es ist auf irgend eine Art einfach schön.
Kann mir gut vorstellen, das es ein ganz schöner Aufwand ist die Profile dafür herzustellen, wie gesagt, ich finde die Zwiebelform auch nicht undbedingt ideal, ich wollte nur mal dazu anstoßen über andere Formen nachzudenken - Was du ja wohl schon ausführlich getan hast.

Hmm, das mit dem Einflügler stelle ich mir irgendwie schwierig vor, bekommt man nicht immer Probleme mit Unwuchten wenn man ein Asymetrisches Profil hat? Was nicht bei den großen Horizontalachsern bei den Einflüglern das Problem der Vereisung, die dann zur Unwucht geführt hat? Bei Mehrflüglern tritt die Vereisung dann ja halbwegs gleichmäßig an allen Flügeln auf. Ich tendiere generell eher zu dreiflüglern, wobei ich klar sagen muss das ich keinerlei praktisches Wissen habe.
Generell gehen meine Überlegungen und Ideen alle in Richtung Sturmsicherheit, die Frage ist doch meist, wie erzeuge ich bei den häuftigst vorkommenden Windgeschwindigkeiten eine vernünftige Menge an Energie und wie schaffe ich es das die Anlage zu vernünftigen Kosten jeden Sturm übersteht.
Das der Darrieus-Rotor verwindungssteifer ist als der C- Rotor ist klar, dazu nur die Frageob man das überhaupt will? Wenn sich Beispielsweise das Leitblech beim C- Rotor bei stärkeren Windgeschwindigkeiten etwas reversiebel verbiegt ist das vielleicht sogar ganz gut für die Sturmsicherheit??
Ganz zu schweigen natürlich von den Kosten des Darrieus-Profils.

Soweit mal,
Grüße
Jan

[Bernd]

Hallo Jan

Als Lagerung habe ich zwei Radialkugellager verwendet. Die Kugellager haben einen
Innendurchmesser von 25mm, das entspricht dem Durchmesser des Alurohrs das
als Welle fungiert. Bei Ebay kostet so ein Lager ca. 4 Euro.
Die Schwimmsattelbremse ist ebenfalls mit so einem Lager gelagert.
Wichtig ist, das du zuerst die Kugellager kaufst und mit einem Lager in der Tasche
in den Baumarkt gehst und dann erst ein Rohr aussuchst, über das sich das Lager noch
leicht schleifend drüber stülpen lässt. Es gibt nämlich deutliche Herstellungstoleranzen
bei den Alurohren von bis zu ca. 0,5mm.

Im Inneren des Rohres verläuft eine 10mm Gewindestange, mit deren Hilfe ich oben
die beiden Hälften meiner Tragarmhalterung zusammen drücken/schrauben kann. Zwischen diesen
Hälften werden die Rohre dann fest geklemmt. Andere Lösungen für die Tragarmhalterungen
sind natürlich auch denkbar.

Dein Einwand mit dem unterschiedlichen Eisbesatz bei einem asymetrsichen Rotoraufbau
finde ich gut, da wird sicher nicht jeder drann denken.

Wenn sich Beispielsweise das Leitblech beim C- Rotor bei stärkeren Windgeschwindigkeiten etwas reversiebel verbiegt ist das vielleicht sogar ganz gut für die Sturmsicherheit??

Ich glaube das ist nicht gut, zumindest nicht wenn es z.B. Alu ist, welches recht schnell zu
Ermüdungsbrüchen neigt. Andere Materialien mögen da toleranter sein, z.B. der PVC-Hartschaum
für unser Miniwindradprojekt. Ganz schlecht wäre es glaube ich wenn sich ein GFK- Profil
ständig verbiegen würde, obwohl das bei den grossen kommerziellen eigentlich auch der
Fall ist.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Hallo Jan!
Da ist mir der Bernd wieder zuvorgekommen und es bleibt mir nicht viel zu sagen! Das Gute an unserem Rotor ist allerdings die Einfachheit des Bauprinzips und die Kraft mit der er anlaeuft. Na, da hat sich schon manch einer anstecken lassen. Das mit den Computersimulationen hat noch niemand gemacht, vielleicht gelingt es Dir dabei sogar, das genaue Wirkungsprinzip nachweisbar zu erklaeren. Ich bin ja schon 20 Jahre dabei, kann aber immer noch nicht viel mehr als nur Vermutungen dazu aeussern. Auch sonst steckt im ganzen Thema mit unserem Rotor noch viel Entwicklungspotential, Du wirst Dich damit nicht langweilen. Wenn Du einen Beruf daraus machen kannst, ganz besonders natuerlich, wenn unser Prinzip auch eine Rolle dabei spielen darf, ist das wunderbar! Einen Markt sollte es doch eigentlich geben fuer soetwas! Wer da dann so entwickelt, dass bei wenig Kosten beste Leistung und Haltbarkeit herauskommt, hat die Nase vorn!
Gruss, Carl

[dabro81]

danke Bernd, habe jetzt genau die Kugellager bei Ebay bestellt, hab sogar 10 Stück für 11 Euro bekommen, vielleicht geht das ein oder andere ja mal drauf. Habe jetzt auch die Seite Entdeckt auf der du deinen Prüfstand genauer vorstellst. Ich hoffe nächste Woche mit dem Bauen anfangen zu können. Werde es machen wie du gesagt hast und mit den Kugellagern in den Baumarkt gehen. Eine Frage noch dazu: Wie hast du die Welle radial Fixiert, die Kräfte sind wohl nicht so hoch und es gibt wohl viele einfache Möglichkeiten, aber ich frag einfach mal

Hmm, was das Verbiegen angeht, ich neige dazu das Leitblech aus GFK zu machen, das dürfte relativ Tolerant gegenüber verbiegen zu machen.
Ach ja, da sollte ich etwas weiter ausholen sonst kommt es wieder zu Unklarheiten. Ich stelle mir vor das Leitblech (aus GFK) an einem 0,8 - 1 cm Dicken Stahlprofil zu befestigen. Ebenso soll das vordere Halbrohr an diesem Stahlprofil punktuell befestigt werden. So habe ich eine Durchlaufendes Profil, das sich auch etwas verbiegen kann. - Hmm alles viel zu viel Theorie, es wird höchste Zeit das ich Anfange zu bauen

Ja, Carl, das sehe ich auch so, das Faszinierenste ist die Einfachheit des Rotors, auch habe ich das Gefühl nach dem was ich hier lese, das der Rotor relativ Tolerant gegenüber Abweichungen ist, sprich man muss erst mal nicht ganz so genau arbeiten und berechnen und bekommt schon ein recht gutes Ergebnis.
Ob ich mit einer Simulation das Wirkungsprinzip erklären kann kann ich mir nicht so ganz vorstellen, aber es wäre schon schön wenn man mal sehen würde was genau passiert, wenn der Flügel von einer Richtung angestömt wird.
Mein Entschluss etwas richtung Klein-WKAs zu gründen steht eigentlich mittlerweile schon, ein BWLer habe ich auch schon am Start, wir entwickeln jetzt gerade ein Konzept, wenn das alles Steht und ein Prototyp meiner Idee entsprechende Ergebnisse bringt steht dem eigentlich nichts mehr im Wege. Ich denke der C- Rotor wird dabei auf jeden Fall eine Rolle spielen.

Soweit mal wieder.
Grüße Jan

[Bernd]

Wenn du mit radialer Fixierung meinst, wie ich die Kugellager auf der Welle gegen
verrutschen gesichert habe, dann kann ich Dir berichten das sie so klamm über das
Rohr gingen das ich keine weitere Sicherung benötigte. Ich würde bei einem weiteren
Bau aber lieber ein Rohr wählen, das den Lagern etwas mehr Spiel bietet, bzw wo man
die Lager nicht so "drüber prügeln" muss. Ich würde das Spiel so wählen, das das Lager
schleifend aber dennoch leicht über das Rohr drüber geht. Ein "Durchrutschen" des
Rohres durch die Lager bei axialer Belastung kann man einfach durch ein paar Lagen
Isolierband oberhalb des Lagers erreichen. Das reicht bei den geringen Belastungen aus und
erleichtert eine evtl. noch mal nötige Demontage des ganzen. Wer es unverrückbar haben
möchte, sichert mit einem Tropfen Sekundenkleber oder Schraubensicherung.

Ganz wichtig (!!) ist ein völliges Entfetten der Lager vor dem Eibau. Da darf wirklich kein Fett
mehr drinn<verbleiben und nach dem Anschubbsen des Lagers muss es viele Sekunden nachlaufen.
Es muss völlig fettfrei sein. Das Lager wird dann laut, hat dann aber minimalen Reibungswiderstand.
Dann ein paar Tropfen sehr dünnes Öl (kein Motoröl sondern WD40, Caramba oder ähnliches)
ins Lager geben, fertig.

Grüsse

Bernd

[dabro81]

Hallo,

bin gerade auf dem Heimweg von der New-Energy in Husum, alles in allem sehr interessant, nur leider kein C- Rotor in Sicht das was mich wirklich fasziniert hat ist die "Black 300" Anlage. Weiß eigentlich irgend jemand was da genau für ein Generator drin werkelt? Das Ding hat wirklich kein Rastmoment, den Wirkungsgrad von bis zu 48% den die mir das aufschwatzen wollten glaube ich auch nicht, aber ganz eindrucksvoll ist es trotzdem.

danke Bernd für die Infos, genau so habe ich es mir auch gedacht, das Ding einfach mit Klebeband zu umwickeln für die Axiale Fixierung. Danke auch für den Tipp mit dem Spiel das die Welle um das Kugellager haben sollte. Das mit dem Entfetten habe ich schon in deinem wunderbaren Bericht über den Prüfstand gelesen, das werde ich gleich machen.

Hoffe das wenn ich nachher heim Komme die Kugellager schon da sind, dann kann es nächste Woche vielleicht los gehen, auch wenn ich noch einiges sonst zu tun habe....

Grüße
Jan

[Andre]

Hallo Jan,

na hätte ich das gewüßt das du auf der Messe unterwegs bist, hätte ich dir doch glatt noch einen kleinen
Forschungsauftrag gegeben. Angeblich ist die Firma ginlong dort auch vertreten. Ich bin vor ein paar Tagen auf
der Webseite auf, für unsere Zwecke sehr brauchbare Generatoren gestoßen, siehe hier:
http://www.ginlong.com/wind-turbine-pmg ... G-1000.htm
Sind die dir zufällig über den Weg gelaufen ?

Gruss
Andre

[Bernd]

Hallo Jan, ja was da für ein Generator werkelt, darum wird ein grosses Geheimnis gemacht
denn ein Grossteil der guten Werte dürften auf den verlustarmen Generator zurück zu führen sein.
Vermutlich ist es ein eisenloser Aussenläufer. Einige Abbildungen findet man im Internet,
allerdings habe ich bisher noch keine wirklich aufschlussreiche Abbildung gefunden. Im Grunde
ist so ein Generator aber nichts grundlegend neues. Eisenlose Generatoren haben naturgemäß
kein Rastmoment und auch meist sehr gute Wirkungsgrade. Bei den hohen Drehzahlen die bei
dem kleinen Repeller entstehen ist es auch nicht so schwierig einen Generator dafür zu entwerfen.
Viel schwieriger wird es bei den Vertikalrotoren, die mit Ausnahme des Darrieus Auftriebsläufers
im Verhältnis zu den meisten Horizontalläufern sehr geringe Drehzahlen, aber viel
Drehmoment aufweisen.

@ Andre
Ich habe gestern auf den Seiten des Herstellers der Airmax24 Windräder gesehen, das auch die
diesen Generator einsetzen. Erstaunt hat mich das die sogar noch ein Getriebe davor bauen.
Also reicht die Drehzahl bei denen nicht aus, und das obwohl die Windräder von denen keine
all zu grossen Durchmesser besitzen, das grösste 1,6m.
Das Foto stammt von dieser Seite : http://www.airmax24.ch/html/news.html



Grüsse

Bernd

[Andre]

aha, dort war ich gestern auch weil ich auf einer anderen Seite über die Verwendung dieses Gen's bei Airmax gelesen habe. Dieses Bild auf der News Seite habe ich glatt übersehen. Danke nochmal für das Bild, Bernd.
Ich bin ganz oben hängengeblieben, als es um den neuen kleinen Rotor ging der für den Generator angeblich zuviel Drehzahl hatte, insofern war ich wiederrum optimistisch ...


Gruss
Andre