Anlaufhilfe für Darrieus-Rotoren mit Eigenregelung

[seb]

Moin an Alle,

war schon lange nicht mehr hier, aber das Windfieber schwelt noch immer in mir!

Ich habe folgende Idee, die ich mit Euch diskutieren möchte:

Dieser Denkansatz ist Grundlage für die Idee:

Ein Flugzeug als auch Flugmodell ist so konstruiert, daß die Tragfläche durch das Zusammenspiel von Leitwerk und Gewichtung der Rumpfnase einen zum Fahrtwind korrekten Anstellwinkel einhält.
Nun könnte man mehrere solcher Modelle zu einem Windrad zusammenfassen. Diese sollten drehbar im Schwerpunkt, ca. 25% der Flügeltiefe, an den Armen des H-Rotors befestigt sein. Damit würden sie sich im Stillstand bzw. langsamen Drehen des Windrades immer korrekt zum Wind drehen. Sicherlich wäre noch eine Anschlagsbegrenzung nötig, so +-45 Grad. Kommt das Windrad dann auf Touren würde das Frontgewicht durch die Fliehkraft nach aussen gezogen werden und würde den Gegenpol zum Leitwerksträger darstellen.

Jetzt noch aber weiter:

Nun sind halbe Flugzeuge im Windrad ja nicht unbedingt toll anzusehen, und aerodynamisch auch nicht perfekt. Aber es gibt ja zum Glück die sogenannten Nurflügel, im speziellen die Brett- Nurflügel.

Brett.jpeg (4.18 KiB) 16416-mal betrachtet

Diese stabilisieren sich auf folgende Art und Weise: Hier werden spezielle Profile, die S-Schlag-Profile, verwendet. Diese weisen einen "S-Schlag" nach oben zum Profilende auf.

Das obere ist ein normales Profil, das untere das S-Schlag-Profil!

Profile.jpeg (7.9 KiB) 16416-mal betrachtet

Dieser S-Schlag bewirkt, daß das Profil im angeströmten Zustand versucht, die Nase zu heben.
Nun fehlt nur noch das Gewicht in der Nase des Profils und es entsteht ein Flügel, der sich selber stabilisiert!

Wird ein solches Windrad nun im stehenden Zustand vom Wind angeblasen werden, dann könnten die Flügel sich wie Windfahnen in den Wind drehen. Doch durch eine Ausschlagsbegrenzung bewirkt eine Art Schrägstellung zum Wind, wie das Segel eines Segelbootes.

Hier mal eine schnelle händische Skizze des Ganzen:

Prinzipskizze.jpg (44.66 KiB) 16416-mal betrachtet

Kommt das Ding dann auf Touren stabilisieren sich die Flügel zum Optimum der Anströmung.





Interessant wäre es, ob man das Gewicht in der Flügelnase so einstellen könnte, daß ab einer bestimmten hohen Drehzahl die Fliehkraft so groß wird, daß das Profil negativ angeströmt wird und somit ein Bremseffekt erzielt werden könnte?


Teil mir mal bitte Eure Meinungen dazu mit!

PS.: Bin gerade am 3D-drucken von Testflügeln um es mal in der Realität zu testen.

[Windwirt]

Hallo
Schöne Idee du da hast .
Was mir auffällt sind einmal das es 4 Flügel sind und nicht3 oder 5 sind besser Drehpunktsymetrischen Lauf hinzubekommen .
Dann sollen die Flügel mit Gewichte sich bewegen , wie du schreibst sollen die ab eine bestimmte Drehzahl , Fliehkraft mäßig starr stehen , aber was ist unterhalb der Drehzahl ?
Wenn sich die Flügel sich nach innen bewegen , so verlagert sich ja der Massenschwerpunkt , unweigerlich kommt es zu unerwünschten Schwingungen .

Und eine Sache noch : Es soll so denke ich ein Vertikalläufer sein , wie kippen die Flügel nach unten ?

Dies ist nur meine Überlegung , ich hoffe aber , das dein Projekt weiter geht und vielleicht mich belehrt .

Gruß Detlef

[seb]

Hi,

Ob nun 3 oder 5 oder mehr Flügel steht nicht fest, es lies sich im Grafikprogramm leichter zeichnen und dient besser der Erklärung der 4 Zustände auf der Kreisbahn.

Dann sollen die Flügel mit Gewichte sich bewegen , wie du schreibst sollen die ab eine bestimmte Drehzahl , Fliehkraft mäßig starr stehen , aber was ist unterhalb der Drehzahl ?

Unterhalb der Drehzahl verhalten sich die Flügel wie Windfahnen. Sie sind durch einen Anschlag auf +- 45 Grad begrenzt.

Und eine Sache noch : Es soll so denke ich ein Vertikalläufer sein , wie kippen die Flügel nach unten ?

Die Darstellung ist von oben gesehen. Da kippt nichts nach unten. Ich verstehe die Frage nicht?

[Famzim]

Hallo Sebastin

Die Grundidee finde ich schon mal sehr gut
Das Profil wirt aber mal von unten und mal von oben angeströmt, darum würde ich ein neutrales nehmen.
Die Verstellmöglichkeit sollte nicht ganz lose mit Anschlag, sondern mit einer Torsionsfeder gehalten werden, ewentuell, zum leichteren Anlauf 5 bis 10° frei beweglich.
Schwerpunkt bei 25 % nähme ich auch.
3 D Druck ? 50 cm Durchmesser würde ich schon nehmen bei Versuchen, erstens für eine gute Mechanik und zweitens wegen Re Zahlen.

Gruß Aloys.

[seb]

Hi Aloys,

Danke für die Infos!

Ich habe die Befürchtung, daß mit einer Torsionsfeder das Ganze zu steif wird. Dann könnte man es gleich "steif" bauen.
Meiner Meinung nach sollte sich recht schnell ein stabiler Zustand zwischen Windfahneneffekt und Nasengewicht herausstellen.
In früheren Analysen hatten wir ja schon gezeigt, daß bei einem schnell drehendem Darrieus die Anströmrichtung des Windes zum Profil ja nur wenige Grad pendelt, da der Darrieus als Auftriebläufer sich schneller als der Wind dreht.

Beim 3D-Druck erstelle ich gerade 10cm tiefe und 10cm hohe Einzelteile, die ich dann auf ein 10mm Alurohr setzen kann.
Es soll ein H-Rotor werden, 2 Druckteile oben, 2 Druckteile unten je Flügel. Dazwischen sitzt ein entfettetes Kugellager im Tragarm, mittels Alu-Zwischenstück sind die Flügelhälften durch das Lager verbunden.

[Ekofun]

Hallo Sebastian,

Deine Idee ist sehr interessant,da ich sehr wenig vom Aerodinamik weiss kann nicht viel sagen.Aber denke das Flugzeug muss zuerst eine bestimmte Schneligkeit erreichen um Auftribskraft zu bekommen für Flug.
Denke das ein Segelflugzeug bessere Beispiel wäre für Deine Idee,er nuzt Termik(Aufwinde) und braucht keine Motoren um zu fligen.
Denke das seine Auftribskraft und Profil am besten passt für Deine Idee.
Wie gesagt,weiss nicht viel aber denke das Deine Idee kann einige Wirkungsprozente Windräder effektiver machen.
Bin gespant auf weiter Ergebnisse von Dir.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Hallo Sebastian. Vor einigen Jahren im nicht mehr existenten VAWT Forum in den Staaten hatte ich einige Streitgespräche mit einem
amerikanischen Spinner, dessen Denkansätze man sich trotzdem mal angucken kann. Er verwendete eine ganz ähnliche Idee wie du.
Im Prinzip waren seine ersten Modelle auch eine Art Flugzeugflügel mit einem sehr weit vorne an eine Art Stab angebrachten Gegengewicht.
Man findet etwas wenn man unter dem Suchebegriff " THE SHARP VAWT " sucht.

Grüße

Bernd

[seb]

Hallo Ihr,

Zum "The Sharp VAWT" habe ich was gefunden:
https://www.youtube.com/watch?v=kKigaK4fSEc

Es scheint daher doch zu funktionieren. Jedoch glaube ich, daß er die Flügel zu weit vorn drehbar gelagert hat. Und er hat wahrscheinlich auch kein S-Schlagprofil verwendet, welches aber wichtig für das funktionieren ist.
Er hat 2 Videos eingestellt, von einem 2-Flügler und einem 3-Flügler. Der 2-Flügler scheint besser zu laufen, beim 3-Flügler ist der doch enorme Wind und die daraus resultierende Drehzahl eher enttäuschend.

4 Einzelflügel habe ich schon gedruckt, also eine Seite für den Testrotor ist schon fertig....

Ich verwende das "Goe765", das soll schon mit der Messerschmidt Me163 erfolgreich geflogen sein. Allerdings habe ich es auf 20% aufgedickt.

[Famzim]

Hallo

Ein grober Fehler ist, das die Flügel viel zu stark wegdrehen können.
Bei 45 ° können sie nicht einmal die Windgeschwindigkeit erreichen.
Darum sollten sie nur 5 bis 10 Grad frei schwenken können, und dann gegen eine Feder arbeiten müssen, die zwar nach gibt, aber immer das Blatt richtung 0 Grad ausrichten will.
Ist der Winkel zu groß ist das Blatt ja quasi aus dem Wind gedreht und erzeugt gar keinen Vortrieb, beschleunigt daher auch nicht.
Das mit den Gewichten vor dem Drehpunkt geht nur, wenn die Blätter Richtung 0 Grad gedreht werden, und nur bei Winddruck ausweichen, und den Anströmwinkel verändern können.
Das mit dem S Schlagprofil ist auch nicht richtig, denn vor dem Wind ist es richtig , aber hinter dem Wind ist das Profil im Rückenflug, mit ganz schlechtem Wirkungsgrad.
20 % ist viel zu dick für hohe Geschwindigkeit, denn ein paar mtr Wind sind keine große Antriebsleistung.

Gruß Aloys.

[Famzim]

Hallo Sebastian

Noch etwas weiterentwickelt
Drehpunkt mit Lager bei 20 % Blatttiefe, und Gewichtsausgleich !
Keine Torsionsfeder sondern ein Hebel mit Gewicht in Linie mit der Blatthalterung, also senkrecht zur Drehachse zu.
Dieses wirt nun erst mit zunehmender Drehzahl aktiewer werden, und je höher die Drehzahl ist, hält es dann Druck gegen die sich ständig wechselnde Anströmung.
So hat das Blatt immer Druck und Drehzahl entsprechent Vortrieb und Drehmoment.

Gruß Aloys.