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Hallo zusammen

für ein studentisches Projekt soll ein H-Rotormodell entwickelt werden. Dieses wird 3D gedruckt und besteht somit aus Kunststoff.
Die vorgeschriebene überstrichene Rotorfläche beträgt ca. 0,03m².
Nun meine Frage: Hat hier vielleicht jemand Tipps oder Infomaterial, wie man hinsichtlich der Berechnung und Auslegung des Rotors und der Rotorblätter(Profil, Dicke, Länge) da am besten rangeht bzw. was wir beachten müssen?
zur Info: der Rotor muss selbstanlaufend sein.

Vielen Dank und mit freundlichen Grüßen
Nico

Hallo Minister92,

dann sind Windradabmessungen : Durchmesser ist 0,195 m und Höhe ist 0,154 m . Fläche ist dann 0,03m^2. Stimmt das so?

Bei welchen Windgeschwindigkeit soll er anlaufen?

Hm bei so kleinen Ding sollten Sie auf Lagerung acht nehmen,soll sehr,sehr leichtgängich sein.

Grüße

Ekofun

Hi Nico,
irgendwo im Forum gibt es einen Beitrag Link zu einer Studienarbeit zu C-Rotor Profilen. In dieser Arbeit wurde im Windkanal (bei Audi) festgestellt, dass bei einer Rotorgröße von 20x20cm eigentlich so gut wie keine Unterschiede mehr messbar sind. H-Rotoren sind in dieser Hinsicht noch kritischer... Kommt einfach daher, dass so ein kleiner Rotor eigentlich nur noch aus Randwirbeln besteht.

Hier der Link zum Beitrag:http://www.daswindrad.de/forum/viewtopic.php?f=2&t=1933&p=27206#p27206

Danke erstmal für die Antworten.

@Ekofun
Darf ich fragen, wie sie auf die werte kommne? Ich meine, es gibt ja noch andere Abmessungen, mit denen man auf 0,03m² kommen würde...
Die Windgeschwindigkeit muss noch gemessen werden.

@herbk
okay danke, es geht halt nur darum, dass sich der Rotor später selbstanlaufend dreht.

Was für Profile können sie denn empfehlen bzw. wie kann ich die berechnen?

Vielen Dank
Gruß Minister92

Hallo Minister92,

Fläche (A) = 0,03m^2,das ist Ihre Wert.

Rechne Durchmesser (D) : D = Wurzel aus 0,03m^2*4/3,14 = 0,0382 ; Wurzel aus 0,0382 = 0,195 m.

A = D* H ; H = A/D = 0,03 / 0,195 = 0,154 m.

So habe ich zu diesen Werten gekommen.Sicher es gibt auch andere Werte die zu 0,03m ^2 führen.Aber das ist reine mathematische Weg.

Probe: D*H = A = 0,195*0,154 = 0,03 m^2. Es stimmt.

Grüße

Ekofun

Hallo

Ich denke auch das man als Student die Fläche berechnen kann, und die Kantenlängen auch.
Hilfreicher ist da schon eher die Angabe das ER höher sein sollte als der Durchmesser ist, und dann das Verhältnis zb 4 zu 3 sein sollte.
Aber das wollte ich gar nicht schreiben, sondern das mir die Pauschalaussage das es nicht geht total gegen den Strich geht.
Es wird IMMER der gleiche Kram mit den selben, oder zumindest änlichen Formeln gerechnet, die schauen überhaubt nicht nach draussen, und da sind die Gesetze die wir brauchen.
Jede kleine Kinderwindmühle rennt wie verrückt wenn nur etwas Wind geht, und die haben fast 100 % Flächenabdeckung!
Also mehr Fläche.
Ja das sind keine H-Rotoren, ganz richtig, aber das sie nur Randwirbel haben kann ja nicht stimmen.


Hmmm hatte grade ein langes Telefongespräch und muß nun leider weg , aber Morgen schreib ich weitere Gründe.

Gruß Aloys.

Hallo Aloys,

wurde gefrafgt ,wie ich zu diesen Werten gekommen bin,so habe ich geantwortet.OK??

Grüße

Ekofun

Hallo

@ Ekofun
Ja alles OK , Du hast eine Rechnung gemacht aber nicht erklärt warum das so gerechnet wird, mit welchen Ziel, darum mein Einwand !

Gründe:
Mein erster H Rotor hatte einige Probleme und war mit Jalosie-Lamellen gebaut.
Etwa 4 cm tiefes, nur gebogenes dünnes Profil, ähnlich Rohrprofil.
Mit 0 Grad Steigung eigenlich kein Selbstanlauf zu bemerken.
Er war etwa 40 cm Durchmesser und 30 cm Blattlänge.
Als 3 Blatt , später mit 10 Grad Steigung dann auch Selbstanlauf.
Mit der Drehachse in der Hand haltent, ruckte ER 3 mal bei jeder Umdrehung, wenn ein Blatt richtig vom Wind getroffen wurde.
Zu der Zeit wuste ich noch nicht wirklich warum der überhaubt anlaufen sollte.
Einige Zeit später hab ich dann wieder Versuche gemacht, etwas grösser, 60 cm Durchmesser und 50 cm hoch.
Dieser, auf dem Terassengeländer, also wenig Wind, und auch erst als 3 Blatt.
Alles nicht zufriedenstellent für mich.
Verschiedene Profiele , auch eines mit Vorflügel konten nicht überzeugen.
Ich habe dann auf 5 Flügel erhöht, mit 14 cm tiefem Profil, und von Blatt zu Blatt nur 21 cm Abstand.
Also eine sehr hohe Flächenabdeckung.
Als Profiel, ein Modellflugzeugprofiel, für extrem hohe Anstellwinkel und auch sehr hohem Auftrieb.
Sehr grosser Nasenradius und hinten spitz auslaufent.
Mit etwa 5 Grad Anstellung läuft der fast immer, auch bei sehr wenig Luftströmung.
Sehr Selbstsicher anlaufend und stark beschläunigend .

So würde ich es auch mit dem 0,03 m² H Rotor versuchen.
Zb 20 cm hoch und 15 cm Durchmesser.
Das Profil, 25 % dick mit 5 mm Radius und 4 cm tief.

Das Geheimniß für Selbstanlauf besteht in dem grossen Nasenradius, der von Stillstand der Anlage an, die ausweichende Luft in einen Bogen zwingt, und zwar nur Vorne.
Durch den Bogen den die Luft vollfürt entsteht Zentrifugalkraft mit Unterdruck an der Nase, die dann den Vortrieb erzeugt.
Je weiter der Rotor dann beschläunigt, liegt auch die Luftsrömung länger über dem Profil an und der Vortrieb steigt weiter.
Also grosser Nasenradius ist sehr wichtig für Selbstanlauf.

Durch die 5 Blätter mit sehr hoher Abdeckung wird das durchströmen des Rotors stark behindert und unterdrückt.
So können die rücklaufenden Blätter, die ja "hinten" für Vortrieb falsch angestellt sind, ohne grossen Winddruck wieder nach Vorne Laufen, ohne grossen Wiederstand zu verursachen.

Mein 5 Blättler steht nur auf einem 8 mm Eisenstab, der in einem Holzpfahl steckt, etwa 3 cm Tief, sehr locker, aber er dreht sich so ruhig, das da kein wackeln zu erkennen ist, im Gegenteil zu meinem 3 Blatt den Ich in der Hand gehalten habe.

Also große Abdeckung mit 5 Blättern, tiefes dickes Profiel und Anstellwinkel auf 10 Grad hoch, sollte den 0,03 m² H Rotor auch auf die Sprünge helfen.
So ist meine Einschätzung.

Gruß Aloys.

Nico ein H-Rotor ist ja kein geschützter genau definierender Begriff für einen Rotortyp.
H-Rotor bedeutet im Grunde nur das das Gebilde von der Seite betrachtet wie ein H aussieht.
Es sagt nichts darüber aus wie der Rotor arbeitet.

H-Rotoren können nach dem Widerstandsprinzip (vom Windruck geschobene Flügel) oder aber mit
Flügeln nach dem Auftriebsprinzip arbeiten. (Darrieus Rotoren)
Bei letzteren wird es schwierig einen Rotor mit so winzigen Abmessungen nach den gleichen Kriterien zu bauen
die für weitaus grössere Modelle vorteilhaft wären.
Das liegt unter anderen daran das sich bestimmte aerodynamische Dinge nicht mit verkleinern wie z.B.
die Eigenschaften der Luft, z.B. ihre Viskosität die immer gleich bleibt, egal wie gross der Flügel des Modells ist.

Notgedrungen wird ein so kleiner H-Rotor daher nicht wirklich gut funktionieren und es bedarf dann evtl. einiger
Maßnahmen (Schummeleien) die eigentlich nicht förderlich bei einem großen H-Rotor (nach dem Auftriebsprinzip) wären.
Das Schummeln kann z.B. nötig werden damit er überhaupt von alleine anläuft.
Das ist zwar kontraproduktiv für die erzielbare Leistung aber es dreht sich dann immerhin überhaupt etwas.

Kommt natürlich auch immer auf eure Testwindgeschwidigkeit an die ihr verwendet.
Grundsätzlich sollte der Rotor aber unbedingt extrem leichtgängig gelagert werden.
Bei einem Darrieusmodell wäre das noch einmal viel viel wichtiger als z.B. bei einem C-Rotor der ein zig fach höheres Anlaufmonet besitzt.

Nach dem Widerstandsprinzip lässt sich ein H-Rotor recht einfach z.B. als C-Rotor bauen.
Mit dem Selbstanlauf hat man dann ebenfalls keine Probleme.


Grüße

Bernd

Hallo,
erstmal danke für die ganzen hilfreichen Antworten.

WIr haben die Windgeschwindigkeit gemessen und sie liegt bei ca. 6 m/s.
Es geht halt wirklich darum, einen Rotor zu entwickeln, der selbstanlaufend ist und einigermaßen gut läuft.
Durch die Abmaße sind wir uns halt nicht einig, wie dick bzw. welche From die Profile haben sollten. Als Ideee hatten wir uns jetzt ein NAca 0018 rausgesucht...

Gruß MInister