Open-source Höhenwindkraftwerk (Drachen) in Freecad / Windpumpe

[thomas-neemann]

..., wunderbar. jetzt wird ein schuh draus.

Ich hoffe er passt auch

Das mit der Spirale ist mir nicht klar. Gut, bei einer Kreisscheibe steht der
Seilkraftvektor immer orthogonal zum Radiusverktor = max Drehmoment.
Aber bei einer Spirale?
Lassen wir mal die Seilreibung weg. Wenn das Seil im Punkt P (blauer Punkt) festgemacht ist,
dann läuft das Seil = Seilkraft tangential zur Spirale. Die Tangente hat aber einen Winkel < 90 grad zum Polstrahl.
Für das Drehmoment wirkt dann nur der Anteil S_senkrecht, also etwas weniger wie S.
Der Winkel phi ist praktisch eine Art „Verlustwinkel“. Und der wird grösser, je
steiler die Spirale ist. Tricky Sache…

SpiraleMitSeil.JPG

danke für den hinweis. das stimmt. ich werde es bei zeiten auch mal genauer nachmessen. aber man kann auf einer skizze jetzt schon erkennen, daß es erheblich besser ist als der hebel. wenn es etwas besseres als eine sprirale gibt, freue ich mich über jeden hinweis. vom gefühl her hat das ding jetzt die groben züge angenommen.

lg thomas

[thomas-neemann]

zur veranschaulichung

[thschrader]

Seilzug S aus Drachen zieht Gewicht m hoch (vom UT nach OT Totpunkte).
Was passiert dann? Böe wird schwächer, Gewicht sinkt.
Von UT nach OT beträgt die im System gespeicherte Energie E=m*g*h.
Wenn das Gewicht sich senkt, welcher Anteil wird auf den Generator übertragen?
Oder soll bereits Generatorlast beim hochziehen erzeugt werden?
Das Gewicht m muss dem mittleren Seilzug entsprechen, d.h. dem Mittelwert
des böigen Windes. Woher kennst du den? Wenn der Mittelwert der Böen sich ändert,
was dann? Wie willst du das Gewicht ändern?

energie001.JPG (34.2 KiB) Viewed 700 times

[thschrader]

Vergessen:
Wenn der Wind mal stärker/schwächer ist "hängt" dein System aber oberen/unteren Totpunkt.
Keine Strom. Ich habe mir am Wochenende Tonnen an yotube-videos über Windkrafterzeugung
in grossen Höhen angesehen. Alle Beteiligten benutzen eine direkte Kopplung zwischen
Drachenseil und Generatorwelle.

[thomas-neemann]

Seilzug S aus Drachen zieht Gewicht m hoch (vom UT nach OT Totpunkte).
Was passiert dann? Böe wird schwächer, Gewicht sinkt.
Von UT nach OT beträgt die im System gespeicherte Energie E=m*g*h.
Wenn das Gewicht sich senkt, welcher Anteil wird auf den Generator übertragen?
Oder soll bereits Generatorlast beim hochziehen erzeugt werden?
Das Gewicht m muss dem mittleren Seilzug entsprechen, d.h. dem Mittelwert
des böigen Windes. Woher kennst du den? Wenn der Mittelwert der Böen sich ändert,
was dann? Wie willst du das Gewicht ändern?
energie001.JPG

im optimalem betriebspunkt mit böen bis 120 km/h sollte ca 30000 n ot am drachenseil anliegen. beim heben der last wird ca 50% der leistung durch die generator-regelung vom generator aufgenommen zum ende wird die generator last auf maximum erhöht und damit der hebevorgang beendet, wenn dann immer noch die kraft am seil ansteigt, geht energie verloren, das gewicht ist zu klein dimensioniert.. beim nachlassen der böe sinkt das gewicht herunter und wird zum ende hin ut von der regelung über den generator durch stromerzeugung abgebremst. bei kleinen böen wird das gewicht nur wenig angehoben, dabei wird weing strom erzeugt und beim absinken auch wenig "abbremsstrom". bei einem gewicht von 10000 n und einer übersetzung durch die spirale von 1:10 (am anfang) erntet das syetm ab 1000 n zugkraft vom drachen. man kann versuchen die größe der last vor erstinbetriebnahme zu errechnen. im einsatz kann sich herausstellen, daß es vergrößert oder verkleinert werden muß. dazu könnte man ca 3 meter oberhalb des systems eine schlaufe mit herabhängendem seil ins dracheseil einfügen. mit einer seilwinde könnte man den drachen parken und das gewicht verändern. ich stelle es mir so vor, daß wenn man für einen standort mit einer bestimmten seillänge einmal diese abstimmung durchgeführt hat, daß es dann im dauerbetrieb nicht mehr verändert wird.

[thomas-neemann]

Vergessen:
Wenn der Wind mal stärker/schwächer ist "hängt" dein System aber oberen/unteren Totpunkt.
Keine Strom. Ich habe mir am Wochenende Tonnen an yotube-videos über Windkrafterzeugung
in grossen Höhen angesehen. Alle Beteiligten benutzen eine direkte Kopplung zwischen
Drachenseil und Generatorwelle.

ja ich kenne alle diese systeme, meiner meinung nach werden die es langfristig (10-20 jahre) schaffen im mw-bereich zu operieren. mit automatischen starts und landungen. die großen energiekonzerne werden solche investitionen tätigen. mir dauert es zu lange. dieses open-source-system wird wohl über 100 kw nicht hinauskommen, aber für abgelegene völker oder kleine inseln ist sowas als dieselgenaratorersatz einfach zu händeln, zu warten, zu reparieren und zu betreiben. wenn es zum gleichen preis (inkl diesel) zu haben ist, wird man es verwenden.

[thschrader]

ist das doppelte seilgewicht ein problem?

Ich denke, dass der Durchhang der Leinen (windkraft, Schwerkraft) ein Problem sein könnte. Dadurch wird die relative Position der Leinen unten nur ehr verzögert beim Schirm ankommen. Also ist die Leinenlänge sicher begrenzt. Dann braucht man also doch die Steuerung direkt am Schirm. Wäre natürlich schön wenn es dafür eine mechanische Lösung gäbe...

viele leute, mit denen ich gesprochen habe, können sich solch eine mechanische lösung vorstellen. ich auch. man muß nur noch "drauf kommen".
je mehr leute drüber nachdenken, umso besser. danke für die mitarbeit.

lg thomas

Vielleicht wäre es eine Überlegung wert, sich Gedanken über den Drachen zu machen.
Sozusagen am Energieeingang. Ein sich mechanisch öffnender/schliessender Drachen (variable Windlast), abhängig
von der Windgeschwindigkeit. Steuerung öffnen/schliessen erfolgt durch Seilzu direkt.
Mal ins blaue gedacht.

[thomas-neemann]

ping

ja das wäre ideal. beim nächsten geeigneten wind, werde ich einen neuen mechanismus am vorsegel testen.

ein abstandshalter verhindert das zusammenklappen, erzeugt aber auch eine verkleinerte angriffsfläche.
bei einer böe gibt das gummiband nach und die angriffsfläche/zugkraft steigt zusätzlich. das könnte solch eine "pump"-wirkung erzeugen.
falls nicht, sind wietere vorschläge willkommen.

[thomas-neemann]

ein meilenstein

[thomas-neemann]

bei dieser geometrie der rollen usw. bestimmen die seillänegn die totpunkte ohne anschläge. auch ist der kraftangriffspunkt des drachens möglichst niedrig und somit auch das kippmoment des containers.