Windkraftbetriebenes Fahrzeug "Kieler Windrad " ist fertig

JJ-OO

Aktives Mitglied
05.05.2006
360
Hallo,

unser Windmobil ist fertig:

http://freenet-homepage.de/kieler-windrad/

Jens
 

Manfred aus ObB

Bekanntes Mitglied
12.12.2006
7.086
Hmmmm

Na ja schlechter als das Modell im letzten Jahr
kanns ja beim großen Rennen nicht abschneiden :eek:



Ist dieses Jahr überhaupt ein Rennen ?
 

Burny

Neues Mitglied
17.10.2008
13
Sehr geil....

:cheers:

Sowas muss ich mir auch bauen, wenn ich mal wieder Zeit habe....

Cooles Projekt!
 

JJ-OO

Aktives Mitglied
05.05.2006
360
Danke Euch, manchmal muss so ein Blödsinn halt sein :)

[quote Manfred aus ObB]Hmmmm

Na ja schlechter als das Modell im letzten Jahr
kanns ja beim großen Rennen nicht abschneiden :eek:



Ist dieses Jahr überhaupt ein Rennen ?[/quote]

Na ja, es fährt. Das ist ein deutlicher Vorteil gegenüber dem FH/Uni-Fahrzeug ;-)
Werd allerdings nicht an dem Rennen teilnehmen. Ist mir zu viel Aufwand für nur so ein bißchen Hobbygeschraube.

Rennen ist dieses Jahr in DK:

http://www.windenergyevents.com/News.html

Jens
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Wer sich für ein solches Windmobil interessiert, lese unbedingt, was bei Gugels unter "Cyberflair" und
"Gegenwindrad", bitte genau so geschrieben, mit den Anführungszeichen, steht.
Cyberflair aus dem bayrischen Wald widmet sich dem Thema, das er zunächst nur zaghaft anging.
Es gibt einige Dinge, die Du bei der Konstruktion Deines Windmobils nicht beachtet hast, Jens. du könntest sehr viel mehr Leistung herausholen. Allerdings, wie Du in St.Peter gut beobachten kannst, nicht bei achterlichem, sondern hart am Wind und ganz besonders bei Gegenwind. Erscheint paradox, ist aber so. Gute Kopplung der Rotorleistung auf die Achse vorausgesetzt.

Die bisherigen "Rennen" wurden auch bei Rückenwind durchgeführt. Das ist ausgesprochen unergiebig.
Dabei siegen Konstruktionen wie Deine. Allerdings im Schneckentempo.

http://www.spiegel.de/unispiegel/wunderbar/0,1518,574303,00.html
 

Bernd_M

Aktives Mitglied
22.12.2006
1.550
Hallo Jens,

Super Projekt !
Aber das nächste mal ziehst Du eine enge Radlerhose an (oder so ein Haifischzeug) um deinen Windwiderstand zu verkleinern ...:D:D

Wieleicht können kann dir die "Hubschrauberfraktion" tipps geben,
ob eine "pitch" verstellung wärend der Fahrt möglich ist.

Die ersten Windenergieanlagen (Stromerzeugung) hatten teilweise nur ein Flügel (Monopteros)
Die Theorie war das ein "schnell" Laufender Flügel die gleiche Energie aus der "Kreisfläche" ziehen kann wie mehrere langsam laufende.
Die Praxis zeigte aber das bei "grossen" Anlagen
-die Generatoren auf dauer die Unwucht nicht vertragen haben (trotz Gegengewicht)
-die Flügelspitzen sehr schnell sein mussten (dadurch Verschleiss)
-die Geräuschentwicklung zu gross war.
Aber bei dein "Rennauto" wäre das ein Interessanter Ansatz ,weil
-dein Windwiederstand sinken würde.
-dein Rotor kann nur effektiv Energie aus "unverwirbelter" Luft ziehen ?
-beim deinen "Windgenerator" hast Du doch nur Kugellager ?
(die beim echten Rennauto doch nach jeden Rennen ersetzt)

Als Regelungsexperte musst Du doch die Caps mitnehmen !
Böigen Wind müsste man doch ausnutzen können...
Oder beim "Start" erst mal eine "halbe"Stunde Stehen bleiben (mit einen 5m Rotor)
und dann den "Mast" einfalten und das "Feld" überholen....

Bernd M

 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Bei raumem Wind ist es sinnvoll, erst einmal stehen zu bleiben und den Akku zu laden. Sonst ist nur die Differenz der Geschwindigkeiten wirksam, die mit der dritten Potenz eingeht. Gegen den Wind schnurrts dann aber richtig los. Eine starre Verbindung zwischen Rotor und Achse ist dann unbedingt zu empfehlen.Bei Rückenwind: eine Stunde laden, eine Minute fahren. Gegen den Wind fliegen Kielern dafür die Sprotten um die Ohren, wenn der Rotor nicht windfest ist.
 

JJ-OO

Aktives Mitglied
05.05.2006
360
Hallo,

nein, die bisherigen Rennen wurden gegen den Wind durchgeführt. Das war auch Teil der Aufgabenstellung. Rückenwind ginge ja auch ganz gut mit einem Segel...
Die Aerodynamik des Fahrzeuges ist sicher nicht unwichtig. Man merkt richtig, wie der Wind einen zurückdrückt. Wenn man bei starkem Wind von vorne kein Gas gibt, dann fährt man rückwärts. Da wäre unser Fahrzeug sicherlich noch verbesserungsfähig. Haifischanzug muß nicht sein, aber ich setze bei den Probefahrten immer mein aerodynamischstes Grinsen auf. Eine windabweisende Teilverkleidung wäre auch denkbar.
Blattpitch kann ich nur vor der Fahrt fest einstellen. Der Aufwand war halt viel kleiner. Hatte auch schon einmal darüber nachgedacht, vielleicht 3 Servos und nen kleinen Akku in der Nabe zu montieren.
Oder doch nur ein Rotorblatt? Wäre auch ein interessante Sache. Dann könnte ich den Blattpitchakku gleich als Gegengewicht nehmen...

Mal sehen, womit die anderen Teams so anrücken:
http://www.windenergyevents.com/News.html

Jens
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Das Windrad ist natürlich unglücklich klein und an der falschen Stelle angebracht. Das Fahrzeug müsste im Windschatten des Repellers angebracht sein, dann spielt dessen Form fast keine Rolle mehr, denn ein stömungsgünstigeres Gebilde als ein Windradgibt eskaum. Allerdings muss daswindrad eine guteForm haben, sonst wirst Du die Schallgeschwindigkeit kaum überschreiten.
Auf jeden Fall kann man sehr nah herankommen.
 

JJ-OO

Aktives Mitglied
05.05.2006
360
Hallo,

die Windradgröße ist durch die Wettbewerbsregeln festgelegt. Die Position habe ich gewählt, weil dort mit bestem Wind zu rechnen ist. Die Montage vor dem Fahrer hatte ich auch angedacht, allerdings haben Versuche gezeigt, dass die Windgeneratorleistung schon stark absinkt, wenn nur jemand einige Meter hinter der Mühle steht. Diese hohe Lage halte ich für optimal, wenn man noch eine aerodynamische Teilverkleidung verwendet, die den Fahrtwind in die Mühle umlenkt. Geschwindigkeiten oberhalb der Schallmauer sind zur Zeit problematisch, da unser Testgelände mitten im Brutgebiet der lärmempfindlichen, heimischen Lachmöwe liegt...

viele Grüße
Jens
 

JJ-OO

Aktives Mitglied
05.05.2006
360
Hallo,

speziell bei der Leistung, die benötigt wird, um gegen den Wind zu fahren interesiert mich, wie man sie ermittelt (bei Deinem Beispiel 95 kW). Wir haben zwar keinen Windkanal, können unser Fahrzeug aber per Batterie treiben und dann Windgeneratorleistung und Motorleistung messen. Berechnen ist aber schwierig (z.B. ändert sich der Luftwiderstand vom Windrad, wenn es im Leerlauf ist). Das nächste Rennen in 3 Wochen:
http://www.windenergyevents.com/News.html
Falls Du hinkommen willst, kann ich Steckdose und Käffchen in Kiel anbieten.

viele Grüße
Jens
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Jetzt bin ich genervt, wenn mir das Avira dauernd in meinen firefox hereinredet und beim Aufrufen dieser Schrottseiten über Betz und seine Bücher dauernd den Rechner zum Absturz bringt.
Kurz, der Unsinn überlebt, es gibt kein Betzsches Gesetz, trotzdem kann man die Formeln in Wikipedia über "Betzsches Gesetz" verwenden, wenn man weiß, was man tut. Die guten Beiträge mit Originalauszügen aus seinen Arbeiten wurden von Unsinn schreibenden Besserwissern ersetzt.

Erntemaximum (ableitung Null): bei Windgeschwindigkeit am Windrad = 2/3 Windgeschwindigkeit. dann weichen 29% des Windes dem Windrad aus, vom Rest werden 88% genutzt. Also, 12% gehen verloren, nicht 41%, wie überall behauptet, und nur diese 12% plus sonstige Reibungsverluste muss der Wind aufbringen, um das Windrad mit mehrfacher Windgeschwindigkeit gegen den Wind zu schieben und dieser Anteil sinkt noch einmal ganz gewaltig, wenn man den Wind durch das Windrad weniger abbremst. beispielsweise auf 3%.

Dann bleibt auch die Betzsche Annahme der verlustfreien Venturidüse in der freien Luftströmung widerspruchsfrei und man kann sehr leicht aus Impuls- und Energieerhaltungssatz alle Größen, auch den Fahrwiderstand, ableiten.
Ich muss wohl erst meinen Computer updaten, ehe ich in die Tiefen Frau Gugels auf deren letzten Seiten vordringe...Die wollen mir partout ein neueres windows verkaufen, ich habe 2000.
An mehreren Stellen hatte ich die vollen Ableitungen nach Betz ins netz gestellt, vor der Jahrtausendwende, das ist anscheinend inzwischen verloren. Die Ableitung des bayrischen Professors von cyberflair ist zu kompliziert, wenn auch interessant und richtig.

Mal ein Beispiel: wenn in der Windradebene der Wind um nur 10% abgebremst wird, ist der Wind weit hinter dem Windrad durch den Venturidüseneffekt (die eigentliche "Erfindung" von Betz, aus verscheidenen Symmetriebetrachtungen hergeleitet) 80%. Sprich auf das Windrad wirken 1-80%² an Windimpulsänderung und damit Staudruck ein, sprich 36% der durch das Windrad tretenden Leistung werden in voller Höhe entnommen und stehen, abgesehen von sonstigen Verlusten, als Antriebsleistung zur Verfügung.
Selbst, wenn das Gegenwindrad mit zehnfacher Windgeschwindigkeit gegen den Wind geschoben wird, muss man zwar die volle Leistung, um gegen den Wind anzuschieben, aufbringen, der Energieinhalt des um 11,1% schnelleren resultierenden Windes geht aber in der drittten Potenz ein und ist 1,36 mal so hoch =1,11³-1³=0,36. 36% bleiben also, um die 11% und sonstige Verluste zu kompensieren. Der theoretische Verlust liegt dann bei ca 1% der Windleistung: (1-0,9)²=1%.

Jeder Segler kennt das, hart am Wind fliegen einem die Lappen um die Ohren, obwohl bei einem Wasserfahrzeug das Boot selten schneller als der Wind wird. Bei Eisseglern schon und auch in St.Peter. Da braucht man nur einen km mit einem vor das Cityel geschnallten Propeller, ich sag jetzt einfach "pro", weil "re" so doof ist, mit Schallgeschwindigkeit gegen den Wind zu fahren, damit die Batterien für ewig geladen sind.

Hoffentlich finde ich noch die Betzschen, gut verständlichen Ableitungen, aber vielleicht hast Du eine Ahnung, wie das geht. Es ist tatsächlich einfach zu berechnen.

Warum das so gut funktioniert? Bei Freiströmungen, wie Wind, Tornados, Raucherringen und sonstigen Fisimatenten der Atmosphäre fehlen die energiezehrenden Strömungsablösungen (für Kenner: keine Rückströmung möglich, Hagenzahl Null). Wirbel und sonstiger Unfug setzen sich (fast) reibungsfrei über notfalls Tausende km fort.

Solche idealen Bedingungen herrschen auch am Windrad, das viel besser ist als sein Ruf.
Wenn das Ungetüm von Auto dahinter nicht allzusehr stört. Das stört aber kaum, wenn man nicht allzu schnell wird und den bei langsamerer Fahrt stärker wirksamen Windschatten tüchtig ausnutzen kann. Dann muss das Windrad auch nicht so sorgfältig geformt sein. Am Windrad fallen die vollen üblichen Strömungswiderstände an, vor allem durch Ablösung an der Oberseite (Hagensche Zahl negativ). Aber ca. 90% Wirkungsgrad sind möglich (das ist jetzt ein wirklicher Wirkungsgrad, bei dem Verlust auch Verlust ist).

Wie Du schon sagst, Verwirbelungen in Bodennähe stören enorm das Ergebnis!! Nicht zu berechnen, weil unberechenbar. Wie schon Dick gegenüber Doof so passend bemerkte. Die schreiben heute in Wikipedia und streichen Fremdbeiträge, beispielsweise von Cyberflair und auch meine, hemmungslos heraus. Es gilt eben heute das "Betzsche Gesetz". Dick for president, Doof wird Außenminister. Bald sind wir dann alle eine Familie.
 

JJ-OO

Aktives Mitglied
05.05.2006
360
Hallo,

kurzer Bericht, wie es ausging:
Mein Fahrzeug war eines von vieren, welche funktionsfähig waren und mit Windkraft gegen den Wind fahren konnte. Es war allerdings nur das drittschnellste und zweitbilligste. Dafür habe ich den diesjährigen Gustav-Winkler-Preis gewonnen. (Das langsamste und billigste war das 92er Gegenwindrad von Prof. Winkler und bekam daher nicht seinen Preis) Bei der Gelegenheit konnte ich lange mit Turbogustav diskutieren. Seine Theorien sind weitgehend deckungsgleich mit dem oben beschriebenen. Das Fahrzeug der FH war erneut nicht funktionsfähig, dafür aber mit etwa 500kg mit Abstand das Schwerste...
Weil 2 Fehlschläge hintereinander doch recht peinlich sind, fehlen nun Sponsoren und die FH macht nen Ausverkauf. Falls wer den BT2 nachbauen will, kann er hier ja mal zuschlagen :)
http://cgi.ebay.de/Negativform-Bob-Seifenkiste-Windauto_W0QQitemZ170396925249QQcmdZViewItemQQptZKunststoffe_Chemie?hash=item27ac72bd41

viele Grüße
Jens
 

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