Innerer Aufbau eines Flügels der Firma Ropatec

[Bernd]

Ich habe keine Bedenken was Schaum als Baustoff anbelangt.
Im Hobbybereich wird man andere Materialien erst Recht nicht gewichtsgleicher verarbeitet bekommen.
Wer mit GFK arbeitet muss hinterher sowieso mit Gewichten die Unterschiede ausgleichen.
Selbst der Farbanstrich macht einiges aus. So habe ich mit Farbe die 3 Flügel meines Black 300
recht gut ausgewuchtet bekommen.

Grüsse

Bernd

[Constant]

Hallo nochmal
Im Prinzip ist es nicht so sehr entscheidend, ob es sich um eine drehende oder eine feststehende Welle handelt. Ist die Welle aussen drehend, benötigt man eine feststehende Innenwelle. Vorteil: Das ganze lässt sich einfacher berechnen, weil die Kräfte aufgeteilt werden. Die innere Welle wird nur auf Winddruck (und Unwuchten), auf jeden Fall (fast) nur auf Biegung beansprucht. Die Aussenwelle "NUR" auf Verdrillung und sehr geringe Biegekräfte, weil die Drehkraft von der Aussenwelle (logisch) in den Generator eingeleitet wird. Um die Innenwelle von der Drehkaft auszuklammern MUSS der Generator am Turm und auf keinen Fall an der Innenwelle befestigt werden. Um die Drehkaft von den Tragarmen in die Aussenwelle einzuleiten muss zuerst mal eine dickere Hülse dort angeschweisst werden. Achtung: Die Hülse darf nicht einfach gerade abgeschnitten sein, sondern muss zick-zack förmig auf beiden Seiten eingeschnitten und angeschweisst werden. So hat man bereits eine wichtige Rundumsollbruchstelle verhindert.
Dann den Flansch, der die Tragarme aufnimmt NUR in einzeilnen Nähten mit immer wieder einem halben cm Luft dazwischen anschweissen. Sollte eine Schweissnaht hier einreissen, ist der Riss am Ende der Naht (automatisch) unterbrochen. Wenn manns sehr gut macht. Zuerst einen kleineren Flansch (wegen dem Preis und dem Gewicht) mit dicker Wandstärke und dann noch einen grösseren Flansch mit geringer Wandstärke.
Die Tragarme werden ober- oder unterhalb der Flansche befestigt im120 Grad Winkel befestigt (geschraubt oder geschweisst oder sogar beides) So und jetzt kommt ein ganz besonderer Trick. Die Tragarm NICHT 100 % in der radialen Linie vom Mittelpunkt sondern GANZ geringfügig tangential anbringen. Diese geringfügig tangentiale Anbringung hat den Zweck das die Fliehkraft des Flügels später dem Drehmoment entgegenwirkt. Genaugenommen biegt der Flügel die Tragarme z.B. im Uhrzeigersinn und die Fliehkraft biegt die Tragarme gegen den Uhrzeigersinn. Natürlich muss man hier genau rechnen und darf sich nicht irren. Eine solche Anordnung bringt zwei Vorteile. Die Tragarme werden weniger belastet und die Eigenspannung im Tragarm ist kleiner. Das Schwingungsverhalten wird reduziert. Das trifft natürlich auch zu, wenn der Generator als Notstrombremse (bei maximaler Leistung) einsetzt. Eine Generator als einzige Bremse genügt nach meiner Meinung überhaupt nicht. Entweder er wird sehr heiss und versagt in der Bremskraft. Das kann auch der Fall sein bei den Kabel zwischen Generator und Schalter oder noch schlimmer er brennt durch. Folge: Kurzschluss mit einmaligem ruckartigem Bremsen und dann nichts mehr.
Ich stehe einfach auf eine aerodynamische Fügelbremse, als erste und als Hauptbremse. So wird Überdrehen garantiert ausgeschlossen. Wenn man dies beim Darrieus macht kann man aber gleich einen gesteuerten Darrieus bauen. Dann hat man nicht nur eine zuverlässige Bremse sondern auch höheren Ertag. Wer den Trick mit der leicht tangentialen Onordnung nicht versteht, soll mir eine PN senden. Ich habe noch ein Foto auf meinem alten Rechner von einer HAWT, wo ich diese Anordnung genutzt habe.
Gruss
Constant

[Ekofun]

Hallo,

um eine Körper(Flügel) bei drehung auf einen Kreisbahn zu halten ist eine Kraft erforderlich,(Zentripetalkraft).Habe bischen gerechnet und bin überascht mit Kraftgröße die ist erforderlich um 10 N Gewicht mit 600 U/min zu halten.Und dann habe noch gerechnet Kraft(gleiche) für 5 gr.Unwucht.Hier Ergebnisse,hoffe das keine Rechnungsfähler dabei ist.

Gewicht = 10N ; Kraft(Fz) = 61918,3 N bei 600 U/min.
Unwucht = 5 gr; Kraft(Fz) = 309,59 N bei 600U/min.

Für Flügel von 10 N Gewicht sollte jede Arm (St 38) 89(90) cm^3 haben ohne Sicherheit. Rm für St38 = ca 350 N/mm^2.
Welle soll auch berechnet werden besonderes wenn nicht zweimal gelagert ist.

Formel : Fz = 4 * Pi * m * r* f^2 Fz = Centripetalkraft
m = Masse/Gewicht
r = Radius vom Kreis(halbe D)
f = Drehzah,Drehfrequnz = Omega

Besonderes ist überaschend welche Kraft für 5 gr. erforderlich ist , was ist schon 5 Gramm .

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Welchen Durchmesser hast du für deine Rechnung angenommen, 3 m ?
600 U/min wird ein 3m Darrieusrotor aber (hoffentlich) nie erreichen, das wären 10 Umdrehungen in der
Sekunde bzw. fast 100 m/s Umfangsgeschwindigkeit oder fast 1/3 Schallgeschwindigkeit.

10 N sind aber nicht 10 kg, die Sebastian als vermutliches Gewicht vorgab.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

in obige Beispiel ist Durchmesser 1m, r ist 0,5m. Gewicht(10 N) ist nur 1,02 Kg. Wollte nur von ungefähr sehen welche Kraft kann das zusammen halten, bin aber überascht,was für Kräfte nötig sind um das zu halten.

Flügelgewicht vom Seb weiss nicht,schätze ca 6 Kg.

Grüße

Ekofun

[Lucky]

Also ne ....

...

Gewicht = 10N ; Kraft(Fz) = 61918,3 N bei 600 U/min.
Unwucht = 5 gr; Kraft(Fz) = 309,59 N bei 600U/min.

Für Flügel von 10 N Gewicht sollte jede Arm (St 38) 89(90) cm^3 haben ohne Sicherheit. Rm für St38 = ca 350 N/mm^2.
Welle soll auch berechnet werden besonderes wenn nicht zweimal gelagert ist.

Formel : Fz = 4 * Pi * m * r* f^2 Fz = Centripetalkraft
m = Masse/Gewicht
r = Radius vom Kreis(halbe D)
f = Drehzah,Drehfrequnz = Omega
Ekofun

ich hoffe das diese Berechnung nicht dein ernst ist ...

1. deine Formel ist nicht richtig und der Ansatz als Unwucht erst recht...
2. deine Werkstoffbezeichnung und die Auslegung ist brutal falsch...
3. was soll 10 N Gewicht sein ?

also es sind also nicht nur Berechnungsfehler sondern schon völlig falsche Ansätze bei der Unwucht gewählt worden siehe Literatur Unwuchterregung.

meine Frage wäre aber damit aber noch offen..
Wie sollte eurer Meinung nach ein ordentlicher Anschluss der Flügel an die Arme aussehen. Besonders wenn man mit Hohlprofilen arbeiten möchte die aus CFK oder GFK gefertigt werden. Denn wie man anhand der Flügel von Ropatec erkennen kann, hält ne schnöde Schraube den Belastung von ner ordentlichen Böhe nicht stand

Gruß Luke

[Ekofun]

Hallo Luke,

ja, Sie haben recht,habe Einheiten nicht richtig ins Rechnung genommen.Dadurch ist Rechnung auch falsch gewesen.Habe das jetzt aus Wikipedia Formel herausgenommen und ins Grundlagen der Mechanik gegeben.
Keine ist ohne Fehler,kann vorkommen.

Nun, Formel für Zentrifugalkraft ist Masse * V^2(m/s) / R
Fz = Zentrifugalkraft in Newton
Masse von körper in Kg
V = m/s
R = halbe Durchmesser

Centripetalkraft soll gleich oder größer sein als Zentrifugalkraft,besser größer,soll eine Reserve da sein.

Rm(Bruchfestigkeit) für St 37 = 340 N/mm^2 tt-zulässig ist für Zug(Rm) 153 N/mm^2 laut Deutsche Wekstofbuch.

Wenn Sie 3 Flügel haben und 2 sind z.B. je 1 Kg Masse und dritte ist 1,01Kg dann Haben Sie eine Unwucht im Rotor von 0,01Kg.Rotor D = 1m,und er dreht mit 500 U/min.Dann fur 1Kg Masse ist Fz:
zuerst rechne ich V = m/s = 1m * 3,14 * 500 / 60 = 26,16 m/s
Fz = 1Kg * 26,16^2 / 0,5(0,5 = R) = 1Kg * 684,34 / 0,5 = 1368,68 N für 1 Kg Masse.Für 1,01 Kg ist:

Fz = 1,01 * 684,34 m/s / 0,5 = 1382,4 N, Diferenz ist 13,72 N und das ist Unwuchtergebnis.Was die verursachen auf die Dauer kann weiss nicht aber nichts gutes.

Andere Materialien kenne ich nicht und ihre Statische Werte,habe nur Werte für Metalle und meistens für Eisenprofiele.Mit Fieberglas kenne mich garnicht aus,da bin überfragt.

Grüße

Ekofun
Ich habe stat Kg in N genommen das war falsch.

[Bernd]

Denn wie man anhand der Flügel von Ropatec erkennen kann, hält ne schnöde Schraube den Belastung von ner ordentlichen Böhe nicht stand

Die Flügel sind doch drann geblieben, die Schraube hatte also gehalten.
Der Flügel hat sich allerdings in sich verformt bzw. ist er aufgeplatzt.

Grüsse

Bernd

[Lucky]

Servus, ...

Hallo Luke,


Fz = 1,01 * 684,34 m/s / 0,5 = 1382,4 N, Diferenz ist 13,72 N und das ist Unwuchtergebnis.Was die verursachen auf die Dauer kann weiss nicht aber nichts gutes.

Andere Materialien kenne ich nicht und ihre Statische Werte,habe nur Werte für Metalle und meistens für Eisenprofiele.Mit Fieberglas kenne mich garnicht aus,da bin überfragt.

also ne Zugbelastung mit knapp 14N ist gar nix... damit kann man nicht mal nen Bleistift zerbrechen.. Bei Unwucht interessiert aber auch das dynamische Verhalten nicht das statische...
deswegen sagte ich ja auch siehe Unwuchterregung... oder Stichwort Resonanz

Die Flügel sind doch drann geblieben, die Schraube hatte also gehalten.
Der Flügel hat sich allerdings in sich verformt bzw. ist er aufgeplatzt.

...schon richtig die Flügel sind dran geblieben. Aber vermutlich nur deswegen weil die Arme mit den beiden Rundeisen im Flügel verschraubt waren...
das heißt große Umfangskräfte verursachten eine starke Biegung der Rundeisen im Flügel und das restliche Material wie Bauschaum und Aussenverkleidung
konnten die Biegung nicht mitmachen und Schäden entstanden...
das heißt aber auch das eine solche Kraftübertragung von Arm auf Rundeisen ungünstig ist...
... frage immer noch wie sieht ne bessere Lösung aus..

weiß z.B. einer wie bei einem Fahrrad mit Carbonrahmen die Teile verbunden werden ?

Gruß Luke

[ERZWIN]

Hallo Lucky,
kannst du uns anhand eines Beispiels am Darrieus Rotor ( z. B. an einer Strebe ) mal die Resonanz mit Ihrer Auswirkung auf
eine Strebe vorrechnen und erklären, mit welchen Massnahmen man diese unterbinden könnte ?

Gruss Wilfried