C-Rotor-Idee von einem Mitleser

gemeinsame Forenentwicklung eines Rotorprofils

C-Rotor-Idee von einem Mitleser

Beitragvon finn » Sa 26. Feb 2011, 22:34

Ist zwar schon etwas her aber irgendwie will ich jetzt mal wissen, ob die Idee eines Mitlesers, der am "Tag der offenen Türen" bei mir am Institut war, wirklich funktioniert.

Er empfahl mir doch mal eine kleine Abkantung ans Ende des Leitflügels eines C-Rotors zu machen :idea:
Ob nach innen oder aussen weiß ich nicht mehr...
Leider fehlen mir Messstand, C-Rotor ohne abgekantete Leitflügel und ein C-Rotor mit abgekanteten Leitflügeln
:cry:

angeblich kann man mit diesem kleinen Detail den Wirungsgrad eines C-Rotors gut steigern :arrow: :mrgreen:

gibt es hier jemanden mit entsprechenden Kapazitäten diese Idee auszuprobieren :?:

mfg finn
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Re: C-Rotor-Idee von einem Mitleser

Beitragvon seb » So 27. Feb 2011, 08:15

Hallo Finn,

Mach mal ´ne kleine Skizze!

Viele Grüße

Sebastian
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Jeder Tag ist gleich lang, nur unterschiedlich breit...
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Re: C-Rotor-Idee von einem Mitleser

Beitragvon finn » So 27. Feb 2011, 10:59

Hier ne Skizze
C-Rotor-Abkantung.png
C-Rotor-Abkantung.png (4.4 KiB) 7988-mal betrachtet


unser allseits bekannter C-Rotor mit der Abkantung am ende...
über länge, richtung(innen/aussen) und "anstellwinkel" habe ich leider keine optionen bekommen :(
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Re: C-Rotor-Idee von einem Mitleser

Beitragvon picowindmiller » So 27. Feb 2011, 11:30

Hallo Finn,
Hin und wieder ist das Denken auch Vergnügen. Nun stell dir doch einmal vor, was mit einer laminaren Luftströmung passiert, wenn sie auf ein, im einfachsten Fall gerades Stück Leitfläche, aufprallt. Du hast sicher schon mal einen Wasserschlauch in der Hand gehalten und damit herumgespritzt. Da kann man sich leichter vorstellen was geschieht. Beim rechtwinkligen Auftreffen der Luftströmung versucht diese natürlich dem Hindernis gleichmäßig nach allen Seiten auszuweichen. Betrachte die ganze Sache in diesem Moment mal bitte noch ohne Vorflügel.
Für den Fall, dass der Flügel in Windrichtung gesehen vor der Rotationsachse steht, wird er in Richtung Rotationsachse gedrückt. Wenn er genau hinter der Rotationsachse steht, wird der Flügel weggedrückt. Es entsteht erst einmal noch keine Kraft , die eine Rotation erzeugen würde. Jetzt kommt der Vorflügel ins Spiel. Was geschieht?. Der Teil der ausweichenden Luftströmung auf der Leitfläche der in Richtung Vorflügel gedrückt wird durchströmt diesen und tritt auf der dem Wind abgewandten Seite des Vorflügels wieder aus. Hier entsteht, bedingt durch die Formgebung im Inneren des Vorflügels eine Schubkraft, die durch die aus dem Vorflügel ausströmende Luft erzeugt wird. Soweit ist diese simple Vorstellung der grundsätzlichen Wirkung erst einmal unstrittig. Lassen wir mal an dieser Stelle bei statischer Betrachtungsweise die Theorien über umströmte Körper und entstehende Wirbelbildungen einmal ausser Acht.
Stelle dir dieses Verhalten nun an einem Einflügler vor, der bei konstanter laminarer Anströmung eine Kreisbahn um die Rotationsachse ausführt (gaaanz langsam). Was geschieht mit der anströmenden Luft, die auf die Leitfläche auftrifft. Lasse bei diesem Betrachtungsschritt die resultierende Anströmung, die durch die Rotation entsteht erst ein mal weg. Es entsteht je nach Anströmwinkel eine resultierende Kraft, die den Flügel einen Vorschub gibt. Jetzt kommen wir in den Abschnitt, wo der Flügel auf seiner Kreisbahn gegen den Wind läuft. Wie müsste jetzt die Leitfläche gestellt werden, damit von der anströmenden Luft noch ein Anteil durch den Vorflügel gedrückt wird und damit eine Kraft erzeugt, die in der Summe der insgesamt auf den Flügel einwirkenden Kräfte noch einen Vortrieb bewirkt?
Aus den von Bernd gemachten Versuchen ist bekannt, dass eine im Radius des von den Flügeln befahrenen Kreises gebogene Leitfläche mehr Leistung erbringt, als eine flache ungebogene Leitfläche. Wenn ich nun diese Bauart an einem zeichnerischen Modell darstelle, sehe ich für diesen besprochenen Teil des Laufes in Gegenwindrichtung mehr resultierenden " Leitflächenüberstand", der dem Vorflügel noch Luft zuführt und damit "Rückstoß"erzeugt. Verfolgt man nun diesen Gedanken konsequent weiter, so wird man feststellen dass das zu einem Kompromiss führen wird. Dreht man die Leitfläche mit ihrem Ende zu sehr nach Innen hat das natürlich auch negative Folgen, weil die Drehbewegung gebremst wird. Am besten wäre es, die Leitflächen mit einem Servo - natürlich drahtlos - drehbar zu machen und an einem drehenden Windrad den Punkt des Maximums aus Drehzahl und Drehmoment zu ermitteln. ;)
Damit ist die einfache populärwissenschaftliche Betrachtung der auftretenden Strömungen an einem C-Flügel aber noch nicht erschöpft. Was geschieht denn nun mit den Teilen der strömenden Luft die nach Oben und Unten sowie nach "hinten" entfleuchen? Auch hier gibt es einen guten und richtigen Ansatz den Bernd durch seine Messungen herausgefunden hat. Durch das Anbringen so genannter Endkappen hat sich die Leistung des Flügels merklich erhöht. Leider endete hier die Untersuchung an einer Stelle, wo man hätte weiterforschen sollen. Es wäre jetzt interessant, einen ganzen Fragenkomplex nur zu dieser Problematik abzuarbeiten. Was geschieht beispielsweise, wenn man unter die Endkappen die ja ein flaches Teil darstellen eine gewölbte Fläche, ähnlich wie beim Vorflügel anbringt?. Macht es Sinn, die Leitfläche in strömungstechnisch optimierte Kammern zu unterteilen, damit der Teil der nach Oben und Unten strömenden Luft bewusst zur Krafterzeugung genutzt wird, bevor durch Verwirbelung diese Kraftkomponente auf der langen Fläche des Flügels verpufft und destruktiv wirkt?.
Du siehst also, das es noch genügend Gründe gibt, bei Bedarf die eigene "Denkwarze" mal einzuschalten und anhand der mehr oder weniger vorhandenen Vorstellungskraft das Resultat der Überlegungen praktisch zu überprüfen. Der Ansatz dazu in diesem Forum, gemeinsam etwas zu entwickeln, ist genau richtig. Es ist sicher nicht so schwierig mit einfachen Pappmodellen bestimmte Ideen zu prüfen. ( Im Hinterkopf hoffe ich heimlich, das bei Bernd ein paar Rädchen im Denkgetriebe angestoßen werden.) :D
Es fehlt in der Branche nicht an Versuchen, die kraftzehrende Phase des Gegenlaufes zu entschärfen aber das Gelbe vom Ei ist das alles noch nicht. Hier sind unsere jungen und kreativen Forscher gefragt. :D .
P.S.: als Anregung für Interessierte Windradfans folgender zum Nachdenken anregender Versuch: Man nehme eine schöne halbkugelig geformte Schöpfkelle aus Mamas Küche und konstruiere auf der geöffneten Seite ein daran befestigtes stabiles Leitblech. Das geeeeeht, man muss sich nur was einfallen lassen!!!. Mit dieser hochwissenschaftlichen Einrichtung gehe ich nun an das nächste erreichbare Waschbecken und führe damit Durchströmungsversuche aus. Da braucht es keinen Windkanal. Die Ergebnisse sind sofort sichtbar. :D
N.B.
picowindmiller
 
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Re: C-Rotor-Idee von einem Mitleser

Beitragvon Bernd » So 27. Feb 2011, 13:04

Wie heisst es so schön, "alle Theorie ist grau". :)
Ich denke man kann sich viel ausdenken und überlegen und erhoffen und sich selbst auch davon überzeugen das dieses oder jenes
so oder so sein müsste und dann viel bessere Resultate bringen müsste und und und.... Es bleibt erstmal alles reine Theorie
und reines Wunschdenken.

Es nutzt leider rein gar nichts wenn man dieses Wunschdenken nicht auch überprüft und verifiziert, und zwar in der Praxis
und mit Messmitteln und nicht nur nach Gefühl beim Zuschauen wie schön etwas dreht oder nur in einer Simulation.
Bislang ist wohl mein kleiner Prüfstand der einzige der aktuell genutzt wird und von dem Ergebnisse hier im Forum
derzeit präsentiert werden.
So lange das so bleibt wird sich nicht viel tun mit dem Überprüfen von diversen wundervoll klingenden Ideen und Verbesserungen.
Und schon gar nicht wenn alle meinen ich müsste alleine die Ideen aller anderen für sie zu Ende führen.
(...Leider hat Bernd dies und das an dieser Stelle nicht weiter geführt...) :shock:

So ein kleiner Teststand ist an einem Tag gebaut und kostet nicht viel und ist doch so überaus hilfreich und gibt
klare Antworten auf offene Fragen und ist unerbittlich in der Prüfung allzu theoretischer Ideen und Überlegungen.
Ohne das Ding wüsste ich gar nicht wie ich an neue Erkenntnisse gelangen sollte.
Das trotzdem keiner ausser mir so etwas zum Prüfen seiner eigenen Ideen einsetzt weckt in mir den Verdacht das
vermutlich Angst vor der Wahrheit und dem Verlust der Wunschträume der Grund für die Nichtverwendung ist. ;)

Im Amiforum gibt es einen Experten für das Theoretisieren. Er schreibt 30 Seiten lange Abhandlungen zu seinen Ideen.
Der gute Mann hat in über 30 Jahren tatsächlich nicht eine einzige Messung (!!) an seinen Windradideen vollzogen.
Trotzdem würde er jeden Meineid schwören das er die Jahrhunderterfindung gemacht hat. Der Typ ist unglaublich. :P

Ich denke ein einfaches Konzept ist meist das beste.
Zusätzliche Winkel, Strömungsleitungen, Zusatzbleche, Windführungen und Zusatzkammern und und und ....machen
ein Windrad oft mehr zu einem technischen Kunstwerk als das sie grundsätzlich etwas verbessern.
Je mehr wir weitere Ideen drann schrauben, desto absurder wird es oft.
Ich sah Savoniuskonstruktionen mit total filligranen Innenblechen mit Ritzen und Strömungskammern und und und.
Es fehlte nur der jenige der der Luft sagt das sie da auch mal hindurch gehen soll. :)

Will sagen, mind. 95% aller "vielversprechender" Ideen haben sich oft sofort erledigt wenn man die Idee nur ein einziges
mal auf einen Messstand schraubt. Das gilt für den erwähnten Ami ebenso wie für unseren User Fritz Unger und sein Wunderwindrad,
sowie für alle anderen ähnlich "bahnbrechenden" Ideen auch.
Wie ich schon schrieb haben davor die meisten Bastler panische Angst, davor das ihre Träume platzen könnten.
Deswegen werde ich wohl auch in Zukunft der einzige bleiben der versucht Ideen durch Messungen zu verifizieren. :(

P.S.
Das beim C-Rotor noch grosses Verbesserungspotential vorliegt glaube ich eher nicht.
Durch die offene Bauweise kann sich nur sehr wenig Unterdruck am Profil aufbauen, im Grunde fast gar keines.
Dadurch ist es ihm nicht möglich nennenswert nach dem Auftriebsprinzip zu arbeiten.
Der C-Rotor arbeitet daher vornehmlich nach dem Widerstandsprinzip, gepaart mit einer Art "Rückstoßeffekt".
Er ist so eine Art Savonius am Ende eines Tragarmes.
Der dem C-Rotor verwandte Lenzrotor kann hingegen durch seine halbgeschlossene Konstruktion auf der Rotorinnenseite
deutliche Auftriebseffekte nutzen.
Tests zeigten mir das der Lenz mindestens ebenso gut funktioniert wenn nicht deutlich besser als ein C-Rotor gleicher Baugrösse.

Der C-Rotor hat viele gute Eigenschaften und Vorteile, aber so hoch wie er einige Beiträge zuvor in diesem Thread gelobt wurde würde
ich ihn nicht ansiedeln wollen. Er hat nach meiner Meinung seine Bestimmung bei den Kleinwindrädern, wenn hohes Drehmoment
gefordert ist. Bei den Kleinwindrädern alleine auch schon wegen des enormen Materialeinsatzes der wirklich grosse Modelle verhindert
oder zumindest unsinnig teuer macht. Die geringen Drehzahlen sind anwendungstechnisch meistens problematisch und erfordern
eigentlich grundsätzlich ein Getriebe.

Die Effektivität des C-Rotors werden wir vermutlich nicht mehr wirklich wesentlich steigern können. Was jetzt noch kommen kann
ist wohl mehr Feinschliff als "ein Durchbruch". Seine Effektivität wird immer hinter der von Auftriebsläufern zurück bleiben.
Auf meinem kleinen Teststand erreichte ich mit dem C-Rotor Modell Werte von bis zu ca. 1,1 Watt.
Ein Vergleichsrotor mit dem Delfter Profil, nach dem Auftriebsprinzip arbeitend, lieferte unter den gleichen Bedingungen 1,6 Watt.

Ein weiterer Knick am C-Rotorflügel, ein zusätzlicher Kanal oder ein gelochtes Leitblech oder was auch immer werden aus den 1,1 Watt
niemals 1,6 Watt machen.
Wenn man, wie auch immer, auf 1,2 kommen könnte wäre es schon traumhaft. Ob überhaupt noch soviel Potential vorhanden ist
kann ich nicht genau beurteilen. Für noch mehr wird es nach meiner Einschätzung aber wohl nicht reichen.
Trotzdem hat der C-Rotor, wie viele anderen Konstruktionen auch, durchaus seine Berechtigung im Windradsektor.
Neben seiner reinen Wirkungsgradbegrenzung bietet er viele Vorteile wie ein enorm hohes Anlaufmoment und sehr gutes
Beschleunigungsvermögen und damit die Möglichkeit energiereichen Böen schnell zu folgen, sowie die Unempfindlichkeit gegen
verwirbelte Winde. Unter schlechten Bedinungen könnten seine Nachteile daher etwas schwinden.
Man sollte aber immer realistisch bleiben.


Grüsse

Bernd
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Re: C-Rotor-Idee von einem Mitleser

Beitragvon finn » So 27. Feb 2011, 15:41

Naja, vor 30 Jahren hätte auch niemand gedacht, dass man in einen Golf einen Motor mit 204PS einbauen kann und das ganze dann auch noch als "normales Straßenauto"(kein Rennwagen) von der Stange verkaufen würde...


dass der Weg zum Optimum in den letzten Etappen immer länger und Rückschlagreicher wird, ist normal...

Aber, dass der C-Rotor materialaufwändiger und schwerer herzustellen ist als Rotoren mit anderen Flügeln stimmt leider... :-(

Sag niemals nie :mrgreen:
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