Sturmfestigkeit

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Wenn man die Belastung wirklich auf die Fliehkraft begrenzen kann, könnte ich auch Simulationen und Berechnungen dazu machen. Vor allem (einfache) Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode sind schnell gemacht und können schon mal einen Richtwert für die Belastung bieten. Dazu müsste ich eigentlich nur wissen wie der Flügel gebaut ist, aus welchem Material er besteht und wie hoch die maximalen UPM sind.

Bis jetzt hat mich immer der Umstand, dass hier ja noch allerhand Windruck/-sog auf die Flügel einwirkt davon abgehalten Berechnungen und Simulationen durchzuführen. Das wird dann schnell sehr komplex. Außerdem haben wir unsere Flügel aus GFK gebaut und dieser Werkstoff ist bekanntlich anisotrop (verschiedene Richtungen = unterschiedliche Belastbarkeit, siehe Holz) was das ganze noch schwieriger macht.

Das Problem bei Aluminium ist, wie Carl schon erwähnt hat, dass es sehr viele Legierungen gibt die teilweise große Unterschiede in E-Modul, max. Zug-/Druckfestigkeit, Fließgrenze etc. aufweisen. Da müsste man schon genau wissen was man verwenden will bzw. was bezahlbar ist.

lg

Peter

[Carl von Canstein]

Hallo Drilli!
Da hast Du recht! Das Material ist durch Lastwechsel enormen Langzeitbelastungen ausgesetzt, wenn das in der Konstruktion nicht ordentlich eingeplant wird, ist unweigerlich mit Ermuedungsbruechen zu rechnen! Mich freut, dass Du das mit der Simulation hier eingebracht hast, es gehoert ja unbedingt dazu, wenn man einigermassen vor Ueberraschungen sicher sein will! Zwar verstehe ich selber herzlich wenig von solcher Praxis, aber 20 Jahre Basteln an solchen Windraedern haben zumindest gezeigt, welchen Wert es hat, Belastungen berechnen zu koennen und von Materialkunde angehaucht zu sein.
Es waere prima, wenn wir etwas von Dir abgucken koennen, deshalb bitte ich Dich, Deine Werke hier zu zeigen!
Gruss, Carl

[drilli]

Das werde ich sicher tun, allerdings ist meine Zeit oft begrenzt. Soll heißen, kann ein wenig dauern.

[Bernd]

Welche Aluminumlegierungen sind denn zu empfehlen ? Teils kann man da durchaus
wählen bei den Herstellern. Ich bitte mal um Vorschläge.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Hallo Bernd!
Von mir kannst Du zwar keine konkreten Materialangaben (Hersteller, Norm, Verkaufsort) bekommen, dennoch ist Dir sicherlich Alu bekannt, welches nach einmal Abknicken schon bricht und anderes, welches weit zaeher ist. Das ist schonmal ein Anhaltspunkt. Das leicht bruechige Material wirst Du sicher nicht nehmen! Man kann das in einem Materiallager vielleicht an einem kleinen Streifen Alu ausprobieren. Bei unseren 50x50 Minirotoren geht das ja wohl noch.
Wenn Du gutes Material findest, das haelt eine ganze Reihe Biegevorgaenge gut aus und ist doch nicht zu weich um sich auf Last am Rotor allzu leicht zu verformen. Da kannst Du dann auch duenneres Blech bei etwas groesseren Rotoren, vielleicht 1,5mm - 2mm nehmen, bei einer Fluegellaenge von 1,50 m ist man sowieso gut beraten, wenn man mit mindestens zwei Tragarmbefestigungen ueber die Laenge des Fluegels arbeitet. Man kann so ja einfach mit einem Y Traeger arbeiten. Mit Materialstaerke des Bleches die Stabilitaet zu erhoehen wuerde das Fluegelgewicht sensibel erhoehen und damit wieder die Fliehkraftbelastung. Denk mal, die Amis nieten kleine Motorboote mit Aussenborder aus 1mm Alublech zusammen. Ist superstabil! Allerdings haengt das natuerlich mit der Aluqualitaet zusammen.
Gruss, Carl

[Bernd]

Ja und davon welche Fläche so ein Coladosenblech überbrücken muss, also wie häufig
beim Boot Spannten und Verstrebungen das ganze abstützen. Bei unserem Rotor hängt
halt ziemlich viel ohne Abstützung im Wind und das ist ja auch gut so, soll ja nicht wie
ein Gerüst aussehen der Rotor.
Ich habe hier ne Menge 2mm Blech und kann wirklich nicht behaupten das das bei einer
Länge von über 1m noch stabil wirkt. Es wirkt und ist bei solchen Dimensionen schon ziemlich
nachgiebig, es ist halt kein Stahl.
Deswegen war ja auch mein Ansinnen dickeres Alu-Material für einen grossen Rotor zu verwenden.
Ich würde schon gerne einen Rotor haben, den ich bei Sturm nicht abbauen oder wegtragen
oder festbinden muss. So stabil und drehzahlfest wie das 50cm Modell sollte er schon mind. sein.
Carl mich wundert auch was gerade geschieht, haben wir die Rollen getauscht ?
Sonst bist du doch derjenige der uns immer auf die nötige Stabilität aufmerksam macht.

Ich denke es zeigt aber auch das Rotoren dieser Grössenordnung nur noch eingeschränkt aus
Vollmaterial hergestellt werden können, wenn man gute Beschleunigungsfähigkeiten innerhalb
einer Böe erhalten möchte. Um eine vernünftige Stabilität zu bekommen müsste
die Blechstärke einfach zu hoch ausgelegt werden, was leider ein recht hohes Flügelgewicht nach
sich zieht.
Ich denke man sollte ernsthaft über Verbundmaterialien nachdenken, ggf. welche die man selbst
herstellen kann. Die Herstellung von geformten Schichtholz scheidet wegen seines enormen Preises
und des ebenfalls nicht gerade geringen Gewichtes, sowie der sehr sehr mühseligen und aufwändigen
Herstellung aus, ich durfte da ja schon Erfahrungen machen. Außerdem ist Holz auch zu pflegebedürftig.
Bleibt quasi nur noch das "Sandwich".

Trotzdem nochmal die Frage an die Metallbauer, welche Alulegierung wäre gut für unsere
Flügel geeignet ? Selbst bei Ebay kann man teils zwischen mehreren wählen.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Kann sein, Bernd,
ich will mich da jetzt nicht festlegen. Mit den guten Erfahrungen, die ich bisher mit meinen dicken Holzspanten gemacht habe, in die die Leitflaeche in einem Schlitz darinnen in Bogenform nach dem Drehkreis eingeklemmt wird, stelle ich mir vor, dass ein guter 2mm Alublechfluegel, welcher 2-punktbefestigt am Y Traeger in jedem Drittel der Fluegellaenge stabilisiert wird noch im vertretbaren Rahmen sein koennte. Bei der Fluegeltiefe waere dann jedes Drittel der Leitflaeche in etwa ein Quadrat von 50cmx50cm und haette so diagonal ideale Druck- und Zuglinien. Ich meine, die Halterungen waeren dann ziemlich gut positioniert und ausgelastet.
Wie Du weisst, habe ich Erfahrung mit einem aeroelastischen Fluegel aus PVC beschichtetem Dralongewebe machen koennen, auch hier war die Fluegelhoehe mit 1m weit geringer als der Rotordurchmesser von 2,40m.
Diese Bauart ist sehr wetterfest, wenn sie fachmaennisch ausgefuehrt wird.
Allerdings gehoeren dazu praktisch schon Kenntnisse als Bootstakler und Segelmacher.
Anders wird das eine zu schwierige Aufgabe fuer Laien.
Meine besten Erfahrungen habe ich gemacht, wenn der Fluegel nicht hoeher als der Rotorradius blieb, alles was hoeher ist, sollte mehrfach mit Tragarmen verbunden werden. Es ist keine leichte Sache, die Statik eines Darrieusrotors in den Griff zu bekommen, das gilt auch ganz besonders fuer uns.
Letztlich fehlt hier die Entwicklungsarbeit von einigen Jahrzehnten, die durch die einseitige Forschung an Horizontallaeufern verlorengingen.
Fuer uns heisst das, dass wir vor grosse Anforderungen gestellt sind, fuer die wir auf die Mitarbeit von Statikern und Ingenieuren fast zwingend angewiesen sind, wenn wir groessere Modelle auf die Beine stellen wollen.
Gruss, Carl

[Bernd]

Bloß nutzen uns studierte Statiker wenig, weil sie fast immer nur auf die "einstudierten Normalsituationen"
zurück greifen können. Kommts du denen mit unserem Rotor bzw. dessen Flügel machen sie dicke Backen
und haben keine Vorstellung wie sie anfangen sollen. Soweit sind wir auch selber, oder sogar weiter.

Ich habe es schon zu oft erlebt das angebliche "Experten" geradezu peinlichst versagen wenn sie vor
eine Aufgabe gestellt werden, die sie nicht in ihren Handbüchern nachschlagen können, da kommen
dann die tollsten Therorien dabei heraus. Oft fehlt einfachstes technisches Verständnis und wird durch wirre
Formelwürfelei und (un)geschickte Rethorik versucht zu kaschieren. Ich hab da schon Dinge erlebt, das glaubt man nicht.

Ich vertraue da lieber Pratikern die in diesem Segment schon "praktische" Erfahrungen gemacht haben, auch negative.
Gerade letztere sind es oft die einen zu einem besseren Weg geleiten. Von den Theoretikern halte ich
auch grund meiner bisherigen Lebenserfahrung nur selten etwas. Standardsachen können die gut
einschätzen und kalkulieren, bei neuen Dingen sind viele oft hoffnungslos überfordert und haben oft nicht mal
sowas wie ein "Bauchgefühl" für die Sache. Wie gesagt, hab da schon kuriose Dinge erlebt, wie z.B. ein
Architekt den ich mal in meiner Werkstatt zu Rate zog, weil ein Pfeiler entfallen sollte damit ich mehr
Platz bekomme. Sowas hatte er wohl noch nicht gehabt und so nannte er mir dann eine einzubauende
Doppel T-Träger Grösse die locker für eine 100m Brücke reichen würde. Jedes Kind konnte erkennen das das
total extremst überdimensioniert wäre. Ein Witz sowas...
Naja, das war nun ein Beispiel von vielen vielen....

Oftmals ist es besser auf den eigenen gesunden Menschenverstand zu vertrauen als auf das Urteil so
genannter Experten.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Bernd, ich weiss nicht...
Sogenannte Experten meinte ich eigentlich nicht, sondern jemanden, der an unserem Thema sowieso brennend interessiert ist und bestimmte Kenntnisse und Faehigkeiten mitbringt.
Natuerlich ist ein gutes Gefuehl fuer feste Verbindungen und langjaehrige handwerkliche Erfahrung unbezahlbar, dagegen habe ich garnichts einzuwenden. Fuer unsere Zwecke hat es ja bisher auch gereicht.
Nur fuehle ich mich etwas ueberfragt, wenn es darum geht, Ratschlaege zu Fluegelgroessen zu geben, mit denen ich bisher noch nicht gearbeitet habe.
Wir wissen ja auch noch garnicht, ob wir die optimierten Fluegelmaße unseres 50x50 Rotors einfach so mit gleichen Ergebnissen auf groessere Modelle uebertragen koennen.
Was den aengstlichen Architekten belangt:
Ein Stahltraeger, der lastmaessig satt den fehlenden Pfeiler ersetzen kann, ist deshalb nicht unbedingt auch materialstark genug um ueber lange Zeit z.B. bei Rostbefall eine gute Lebenserwartung eines Gebaeudes sicherzustellen.
Wie gross war denn die Wandstaerke des Stahltraegers?
Rein gefuehlsmaessig wuerde ich davon ausgehen, dass 10mm Baustahl nicht allzuviel waeren, abhaengig von der Last, die der Traeger zu tragen hat vielleicht sogar mehr!
Allerdings kann man einen Traeger auch gut verzinken und schuetzen, denn wenn er nicht rosten kann, genuegt es ja auch, wenn er nur die einfache Soll-Last traegt.
Gruss, Carl

[Bernd]

Nur fuehle ich mich etwas ueberfragt, wenn es darum geht, Ratschlaege zu Fluegelgroessen zu geben,
mit denen ich bisher noch nicht gearbeitet habe.

Nun, da bist du wohl nicht alleine, das liegt numal in der Natur der Sache.

Wir wissen ja auch noch garnicht, ob wir die optimierten Fluegelmaße unseres 50x50 Rotors einfach
so mit gleichen Ergebnissen auf groessere Modelle uebertragen koenn

Das scheint mir aber eher der Wunsch die Triebfeder des Gedankens zu sein.
Unser Rotor hat ein TSR unter 1 und daher kenne ich kein Argument das eine Verkleinerung
rechtfertigen würde. Vielleicht weisst du da mehr als ich.

Was den Träger anbelangt, da darfst du schonmal vertrauensvoll auf mein Urteil bauen.
Einen 1 x 1m Doppel T-träger "verstärkt" (doppelte Wandungsstärke von dann ca. 5 - 8cm) würde sicher nicht
nur den kleinen Teil des kleinen Fachwerkbaus meiner Werkstatt, sondern auch noch mein ganzes Wohnhaus
sowie auch noch das des Nachbarn und vermutlich sogar alle Häuser meiner Strasse locker mit tragen können.
Was ich noch nicht erwähnte ist, das der zu ersetzende Pfeiler durch Austrocknung schon Jahre "schwebte", also
keine Grundberührung mehr hatte und ich ihn daher später einfach wegsägen konnte. Er war schlicht ohne Funktion
und ich wollte nur nochmal zur Sicherheit das Urteil eines "studierten Experten" hören.
Ich war damals erst knapp über 20 und vor einen "Ing." hatte ich bis dato noch Respekt.
Nach dieser und vielen weiteren Erfahrungen gab sich das dann relativ schnell.

Die gut 50m überspannende Strassenbrücke 1Km vor meinem Haus kommt mit einem weit kleineren Trägermass aus
als dieser Penner mir damals als Ersatz für einen ausgetrockneten, seit Jahren schwebenden Holzpfeiler vorschlug.
Auch mein Einwand das der Pfeiler schon Jahre über Grund "schwebt" und gar keine Stützfunktion mehr
ausübt hat er überhaupt nicht kapiert. DAS sind die studierten Experten die ich meine Carl !!
Vermutlich wäre dieser Träger schwerer gewesen als das gesamte Fachwerkhaus.
Carl, ich erzähle doch sowas nicht wenn ich mir nicht sicher wäre das das was der Penner da erzählte vollkommener
Schwachsinn wäre. Und das ist leider kein Einzelfall.

Grüsse

Bernd