Aufwindkraftwerk (Modellbau)

Sieht super aus.

Zum Propeller: Unter Umständen würde es sicher Sinn machen einen zweiten Propeller bzw. Turbinenkranz einzusetzen um noch mehr Energie rauszuholen. Frage ist da halt ob die zusätzlich entzogene Energie größer ist als der Energieverlust der durch das höhere Gewicht entsteht. Vor allem brauchst du dann zwischen den Rotoren einen Stator. Ansonsten entstehen nach dem ersten Rotor Verwirbelungen, welche beim zweiten Rotor zu Energieverlust führen (bei Großturbinen sind da die Kräfte so groß dass es den Rotor zerlegen würde, im Modell eher unwahrscheinlich).

Das größte Potential für eine größere Energieausbeute sehe ich aber bei den Turbinenblättern selbst. Bie dir sind die gebogen und angewinkelt.

Wenn die Blätter ein aerodynamisches Profil hätten dann wäre der Wirkungsgrad sicher größer. Aber das per Hand hinzubekommen wird schwierig. Vor allem bei so vielen Blättern. Hier wäre ein 3D-Drucker hilfreich. Dann wäre es auch möglich den gesamten Turbinenkranz aus einem Stück zu bauen (Gewicht). Alternativ könnte man einen Propeller aus dem Modellbau einsetzen. Die gibts mit 2, 3 oder 4 Blättern und sind jetzt nicht wirklich teuer.

Falls du bei deinem Projekt 3D Druck Unterstützung benötigst, so kann ich dir etwas über meine Firma anbieten.

Was ich nicht machen möchte ist, dir mit den Simulationstools eine optimale Profilsehne auslegen und den gesamten Turbinenkranz zu entwerfen. Falls du aber da etwas hast oder einfach testen möchtest, lass es mich wissen.

Wie Cheese es bereits geschrieben hat, ist ein Stator notwendig, bevor du ein zweiten Rotor aufbauen möchtest.

Mehr Energie holst du aber raus, wenn du den Spalt an der Blattspitze reduzierst.

P.S.: Der Vorteil vom 3D Druck wäre, dass der/ die Rotor/en leichter wären als die konfentionell zu kaufenden Props.

Hey, tolles Projekt

Da muss ich doch auch gleich meinen unqualifizierten Senf dazu geben.
Einen zweiten Propeller würden dir die "Strömungsgesetze" abraten. Ich auch, da du im selben Strömungskanal nicht mehr Energie rausholen kannst.

Was man machen kann, zu dem kleineren Spalt, ist das Zentrum verjüngen. Also die Rotor-Mitte spitz oder ründlich umhüllen. Ach weis nicht wie ich das beschreiben soll, so hier mein ich:

In der Luftfahrt nennt man sowas Spinner, also die Verkleidung vor dem Propeller/Turbine.

Aber @Max: Warum sollte man nicht mehr Energie aus dem Strom ziehen können? Die Luft strömt ja noch, hat also noch Energie, wenn auch nicht mehr so viel. Die Turbine in einem Strahltriebwerk funktioniert ja nach dem gleichen Prinzip und hier gibt es in der Regel mehr als eine Stufe. Der einzige Unterschied ist nur der wo die Luft herkommt bzw. durch was sie angetrieben wird. Gleiches bei einer Dampfturbine. Da gibt es auch mehr als einen Rotor.

Wichtig ist hier halt nur ein Stator zwischen den Rotoren, was die ganze Sache natürlich deutlich komplizierter macht beim Bau.

Allan hat natürlich recht mit dem Spalt zwischen Rotor und äußerer Verkleidung. Nicht nur dass durchd en Spalt Energie entweicht. Noch dazu hast du dort die gleichen Probleme wie bei einer herkömmlichen Tragfläche (funktioniert ja nach dem gleichen Prinzip): Verwirbelungen. Und die entziehen dir noch mehr Energie. Bei Tragflächen verhindert man das seitliche Abwandern des Luftstromes und dadurch Verwirbelungen durch z.B. Winglets. Bei einer Turbine verhindert man das durch einen möglichst kleinen Zwischenraum.

Zitat von Cheesecake

Aber @Max: Warum sollte man nicht mehr Energie aus dem Strom ziehen können? Die Luft strömt ja noch, hat also noch Energie, wenn auch nicht mehr so viel. Die Turbine in einem Strahltriebwerk funktioniert ja nach dem gleichen Prinzip und hier gibt es in der Regel mehr als eine Stufe.

Das geht jetzt tief in die Strömungslehre und ich vermag das hier sicher nicht in einem Post einleuchtend darzulegen.

Entscheidend ist der Druckunterschied zwischen ein und ausströmender Luft.

Nur dieser Druckunterschied und natürlich die Strömungs-menge ist letztendlich für die Energie verantwortlich.

Das Beispiel mit der Turbine hingt. Da die hintereinander liegenden Schaufeln zum Verdichten der Luft da sind.

Besseres Beispiel wäre hier ein Wasserkraftwerk. Dort gibt es auch nur eine Turbine je Abhangsleitung.

Das Hintereinanderlegen von Propellern macht wirklich nur dann Sinn, wenn man das Strömungsmedium verdichten will.

Man könnte es auch einfach so sagen, legt man 2 gleiche Turbinen in Reihe in denselben Strömungskanal, teilt sich die Energie auf beide
Turbinen gleichmäßig auf. (Weil sich der Druck zwichen den Turbienen halbiert)

Dadurch hat man also nix an Energie dazu gewonnen. Wäre auch zu schön.

Das stimmt so nicht ganz und der Vergleich hinkt keineswegs. Bei einem Flugzeugtriebwerk dient die Turbine (umgangssprachlich wird fälschlicherweise oft das ganze Triebwerk oder auch der Verdichter als Turbine bezeichnet, tatsächlich macht die Turbine nur einen kleinen Teil im hinteren Bereich des Triebwerks aus) eben NICHT der Verdichtung. Was du meinst ist der Verdichter am vorderen Ende des Triebwerks. Die Turbine sitzt aber am hinteren Ende und entzieht der expandierten Luft (nach dem Verbrennen des Treibstoffes in der Brennkammer) Energie um diese über eine Welle auf den Verdichter zu übertragen, welcher damit angetrieben wird.

Also im Endeffekt nichts anderes als das was Fliege baut.

Ich gebe dir recht was den Druck angeht. Der läßt aber nur dann nach wenn sich der Luftstrom weiter, die Luft also mehr Platz hat und somit langsamer strömt.

Bei Triebwerken vergrößern sich daher die Turbinenkränze nach hinten hin (im Gegensatz zum verdichter wo diese immer kleiner werden um die Luft zu komprimieren).

Hier auch die Definition von Turbine, die zeigt dass diese nicht der Versichrung sondern dem abgreifen von Energie dient:

Kraftmaschine, durch die die Energie von fließendem Wasser, Gas oder Dampf zur Erzeugung einer drehenden Bewegung ausgenutzt wird

Außerdem kannst du eine Turbine in einem Wasserkraftwerk nicht mit dem in einem Triebwerk oder in einem Luftatmendem Triebwerk oder Aufwindkraftwerk vergleichen. Grund: Wasser verhält sich ganz anders als Luft denn Luft kann komprimiert werden.

Allerdings muss ich dir eventuell auch Recht geben in Bezug auf das aufwindkraftwerk denn hier wird die Luft ja nicht komprimiert, sie bleibt bei einem Druckverhältnis von 1:1. Aber: die Luft im Kanal wird ja nicht weniger und der Durchmesser nicht größer. Daher strömt die Luft weiterhin mit der gleichen Geschwindigkeit und dem gleichen Druck.

Energie ist also noch da nur wird mit jedem Schaufelkranz die Bewegte Masse größer und somit die Ausbeute an Energie kleiner.

Würde dann aber nicht das 2. Schaufelrad das erste eher abbremsen?

Dadurch das dort ja weniger Strömungsenergie an kommt, dreht es ja wahrscheinlich auch langsamer. Wenn also beide auf einer Welle sitzen, wird man da wohl eher keinen Vorteil raus holen können.

Ausser man legt die Schaufeln für das 2. Rad eben dafür aus. Was aber wohl als "Heimentwickler" nicht so einfach sein wird.

Ich würde eher versuchen die Strömungsgeschwindigkeit oder die Luftmasse zu erhöhen. Also entweder unten größer werden, damit mehr Luft in den Kanal kommt, oder oben etwas kleiner werden für mehr Strömung.

Also wenn es dir mehr um das Drehmoment geht, würde ich den Anstellwinkel der Blätter erhöhen, so ähnlich wie bei einer Schnecke.

Zitat von Raiden2k5

Würde dann aber nicht das 2. Schaufelrad das erste eher abbremsen?

Dadurch das dort ja weniger Strömungsenergie an kommt, dreht es ja wahrscheinlich auch langsamer. Wenn also beide auf einer Welle sitzen, wird man da wohl eher keinen Vorteil raus holen können.

Ausser man legt die Schaufeln für das 2. Rad eben dafür aus. Was aber wohl als "Heimentwickler" nicht so einfach sein wird.

Das stimmt so wenn der 2. Kranz exakt gleich wäre zum 1. Kranz. In einer Turbine ist der zweite Kranz aber immer größer als der erste usw. Nach der Expansion in der Brennkammer entspannt sich die Luft ja wieder. Sie dehnt sich aus. Würde man den Auslass hier nicht verbreitern würde sich die Ausströmgeschwindigkeit deutlich erhöhen, der Druck aber sinken (Je höher die Strömungsgeschwindigkeit desto kleiner der Druck). Also wird der Querschnitt vergrößert um einen annähernd gleichen Druck zu gewährleisten. Das ist aber nur annähernd möglich. daher werden die Kränze anch hinten hin größer.

Hier mal ein Querschnitt :

https://www.heureka-stories.de…e_036_25012018_104735.png

Auch wenn es sich hicr um das Beispiel eines Dreiwellentriebwerk handelt, das eigentliche Prinzip ist identisch. Einfach annehmen dass es auf einer Welle sitzt.

Das es in einer Turbine anders ist, ist schon klar. Mir ging es jetzt um das Projekt hier. Da mit einfachen Mitteln das ganze Strömungs- und Druckverhältnis zu berechnen und darauf hin ein 2. Schaufelrad und passenden Kanal zu bauen, wird dann wohl eher nicht mal eben gehen.

Raiden2k5 ja genau so ist es, jedes weitere Schaufelrad zieht die Energie der voherigen ab.

Cheesecake deine Beschreibung eines Triebwerkes ist ein völlig anderer Anwendungsfall.

grade erst gesehen ....

cool

hatte letztens auch mal vertikale windkraftanlagen vor der nase

is so nen design nicht ggf sinnvoller für die propeller ?

ach wenns komplizierter is

Mein Vorschlag war ja den zweiten Rotor weg zu lassen, weil es wirklich gar nix bringt.

Das wird aber schwierig, dass mit den anderen Meinungen zusammenzubringen.

Aber probieren geht über studieren, es ist also der beste Weg das selbst zu erforschen.

Zweiten Rotor würde ich auch nicht machen.

Wie schon gesagt, eher die Einströmfläche unten vergrößern.

Zitat von McFlƴeѵer

ODER - noch mehr Kerzen!

Warum bauen wir nicht alle ein Modell und vergleichen sie dann zum Schluss...?

Mehr Kerzen würde zu einer höheren Strömung führen, aber du brauchst eher mehr und langsame Luft als weniger und schnelle Luft.

Stell das Teil mal testweise auf eine schwarze Fläche in die Sonne oder Fußbodenheizung.

Kannst nicht nen kleines Getriebe mit Rollen und Gummis bauen?

Ohne Getriebe halte ich übrigens die Rotor -Form von Troll für deine Anwendung am besten. Wobei ich mir da nicht sicher bin, ist eher nur nen Gefühl.