C-, Lenz, NACA-Rotor

[Hanns]

Hallo,

ich möchte im Zuge meiner Bachelorarbeit verschiedene Rotorblätter für einen H-Rotor Vertikalwindkraftanlage bauen.

Durchmesser: 2 m
Blatthöhe: 2 m

(ob das stimmt kann ich selbst nicht sagen, wurde von einer Vorgängergruppe ausgelegt)
UmdrehungeN: max. 400 1/min
Drehmoment im Auslegungspunkt: 583 Nm

Gebaut werden soll C-Profil, Lenz-Profil und ein NACA-Profil und zwar im Handlaminierverfahren aus GFK.
Hier Beispielbilder



Ich habe mich bereits über die grundlegenden Begriffe angelesen aber in den Details bin ich mir noch sehr unsicher.

Die Formen dafür können wohl an der Uni hergestellt werden.

Meine konkreten Fragen sind:

1. Epoxid- oder Polyesterharz?
Ich glaube die Unterschiede sowie Vor- und Nachteile einigermaßen zu können, bis auf den Preis hat sich für mich aber
noch kein auschlaggebendes Merkmal gezeigt. Heißt, ich würde Polyesterharz verwenden, insofern es für die Festigkeit
ausreichend ist.

Stichwort: Festigkeit
2. Welche Wandstärke müsste eingeplant werden?
Ich würde einfach mal sagen 5 mm stark und die Spanten 10mm, habe aber wirklich keine Ahnung, ob das hinkommt

3. Kann man die GFK-Teile mit ausreichender Festigkeit miteinander verkleben?
Im Moment stelle ich mir vor, dass die Spanten eingeklebt werden. Kann ich das mit dem einem Epoxid-Kleber machen auch wenn
ich Polyester-Harz verwende?

4. Welcher Lagenaufbau ist zu wählen?
Das kommt natürlich erstmal auf die Wandstärke an, bei der ich noch sehr unsicher bin.
Oberflächenvlies ja oder nein? Die Oberfläche sollte möglichst glatt werden.
Nur Glasmatten?
Nur Glasgewebe?
Eine Mischung? Wenn ja, welche?
Welche Stärken (g/m^2) für die einzelnen Lagen?

5. Benötige ich bei Polyesterharz einen Topcoat oder Gelcoat?
Die Blätter sollen schon witterungsbeständig sein. Wird bei Epoxid noch irgendwas gebraucht?
Das Aussehen spielt aber keine große Rolle.

Ich hoffe meine Fragen sind konkret genug.

Ich werde meine Fragen morgen auch im http://www.r-g.de Forum stellen, sobald mein Account dort freigeschaltet ist.

Viele Grüße
Hanns

[Bernd]

Ich würde bei der Laminierung so grosser Teile niemals Polyesterharz verwenden.
Wenn du schon mal damit gearbeitet hättest wüsstest du auch warum.
Polyester stinkt extremst nach dem giftigen Styrol. Bei der Verarbeitung so grosser Flächen
müsstest du also unbedingt Atemschutz tragen und das ganze zusätzlich im Freien durchführen, sonst stinkt
die ganze Uni nach dem Zeug.

5mm Wandung, wenn es massiv aus GFK sein soll, kommen mir ne ganze Menge vor.
Was die Detailfragen zur Verarbeitung anbelangt bist dun wahrscheinlich im RG Forum besser aufgehoben.

Grüsse

Bernd

[insedere]

Polyester hat auch einen großen Ausdehnungskoeffizienten.
Epoxidharz lieg nahe an Stahl.
5mm ist viel zu dick.
2Lagen 400gr Glasgewebematten anschließend schleifen spachtel und wieder schleifen - usw
Schau Dir mal Modellbautragflächen an:
vorn eine Delle in der Nase für einen Kohlefaserrohwing - im 1sten drittel oben und unten nochmal als Holm in - in den Überstand von ca 1cm der Matte unten wird ein Kohlegurt mit einlaminiert - so erhälst Du einen drehsteifen Torsionskörper.
Bei einer geraden Fläche hat sich ein Alurohr als Holm im 1sten Drittel durchgesetzt (ca dickste Stelle des Naca)
Bedenke die Krafteinleitung an den Anschraubpunkten - evtl den Holm mit Kohlefaser aufdicken und mit einem eingelegten Schraubblech verbinden.
Auch daher ist Epoxidharz vorzuziehen - wegen der Ausdehnung - was meinst Du wohl warum Spachtel beim Auto eh wieder abfällt - weil es eben aus Preisgründen Polyester ist.
mfg eike

[Hanns]

Mittlerweile sind meine Fragen auch bei R-G im Forum: http://www.r-g.de/german/f49/c-lenz-naca-rotor-aus-gfk-3897.html
Bisher hat aber noch niemand geantwortet.

Ich danke euch scho nmal für eure Antworten.

Es freut mich zu hören, dass 5 mm wohl deutlich zu dick angesetzt war (wie gesagt, das war auch nur aus dem Bauch heraus). Damit wird alles wohl ziemlich viel leichter und auch günstiger.

Bzgl. Polyester und Epoxid bin ich mir immer noch nicht sicher. Ich werde mal abwarten, was man mir im R-G Forum dazu sagt. An der Uni stehen verschiedene Absauganlagen (z. B. für Bremsenprüfstände oder auch fürs Schweißen) zur Verfügung, das Geruchsproblem ließ sich damit vielleicht vermeiden.

Wenn aber zwei Lagen 400g Gewebe schon ausreichen würden, bräuchte man dafür ja auch weniger Harz, dann könnte man sich Epoxid vielleicht doch schon leisten. Das muss ich nochmal durchkalkulieren.

Zu der Verstärkung mit Kohlerovings habe ich das so richtig verstanden:

Kohleverstärkung durch ein Kohlefaserband im schwarz markierten Bereich und mit einem Roving entlang der schwarzen Linien?

Ausgehend von meinem bisherigen Wissensstand und euren Antworten würde ich nun folgenden Laminataufbau wählen:
Flügel
1 Lage 30g/m² Oberflächenflies
3 Lagen 300g/m² Gewebe
1 Lage 30g/m² Oberflächenvlies
sowie an den Klebestellen für die Spanten Abreißgewebe
damit wird aber nur eine Wandstärke von ca. 1,5 mm erreicht. Das scheint mir recht wenig

Spanten
1 Lage 30g/m² Oberflächenflies
2 Lagen 300g/m² Gewebe
2 mm Balsaholz (zur Erhöhung der Steifigkeit)
2 Lagen 300g/m² Gewebe
1 Lage 30g/m² Oberflächenflies
Sowie im schwarzen Bereich mit Kohlefaser verstärken. Meinst du mit Schraubblech zum Beispiel ein dünnes Alublech, was auch im schwarz markierten Bereich der Spanten mit einlaminiert wird?

Ob das mit dem Balsaholz Sinn macht weiß ich leider nicht. Ich denke mir aber, dass ich dadurch unter anderem auch eine größere Fläche fürs Verkleben bekomme und dachte daher es wäre nützlich.

Ich freu mich schon aufs Bauen, viele Grüße
Hanns

[Bernd]

Balsa würde ich wegen des Preises nicht nehmen.
Wenn du einen Holzkern haben möchtest dann nimm doch Multiplex, also wasserfestes Sperrholz.
Holz und GFK laminiert ist aber bei Feuchtigkeitsaufnahme des Holzes ein Problem.
Vielleicht wäre ein Kern besser der keine Feuchtigkeit aufnehmen kann.

Grüsse

Bernd

[insedere]

Also beidem Naca Profil benötigst Du keine "Rippen"
Man schneidet einen Kern aus Styropor oder Styrodur und laminiert ihn - in die "Sicken" wird ein Kohlefaserrowing eingelegt.
Bei den Lenz und C-Profilen gibt es sicher leichte Alu oder Blechmaterialien die sich gut eignen.
Sollte C und Lenz so leicht wie möglich sein sollte eine Styroportapete als Tragmaterial gut bzw besser als Holz sein.
Wird bei INDOOR Flugzeugen sehr gern verwendet.
mfg
eike