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Zusammenbau des
Windrades:
Zunächst geplant war ein Windrad von ca. 2,5 Meter Durchmesser
des Repellers, 3-flügelig, mit einer Schnellaufzahl von etwa
5. Diese Eckdaten wurden im Verlauf des Bauens abgeändert, zum
Teil zur Optimierung der Generatorleistung, zum Teil aus Material- und
Aufwandsgründen. Schließlich wurde bei der
Steuerfahne und auch bei den Flügeln erst einmal ein mit wenig
Aufwand erreichbares Proviorium eingesetzt, um das Windrad als Ganzes
zunächst einmal im Wind testen zu können.
Für den ersten Testlauf wurde das Windrad anstelle eines
Mastes nur auf ein bodennahes Gestell montiert.
Die folgende Bilderserie zeigt einige Zwischenschritte beim Aufbau des
Windrades in seiner ersten, provisorischen Variante.
1. Der "Rahmen":
Statt "Rahmen"
wird bei Windrädern oft auch von "Gondel" gesprochen; hier
wäre vielleicht auch "Gerüst" passend. |
 Jedenfalls
sieht man im Bild, welche Teile wie zusammengesetzt wurden - auch wenn
hier noch nichts an ein Windrad erinnert.
Der Generator ist mit Hilfe einer speziellen Konstruktion aus
1/2-Zoll-Rohren und 16mm-Gewindestangen sowohl in Höhe als
auch Neigung gegenüber dem dicken "Hauptrohr" des Windrads
verstellbar. Dies ist für die Einstellung des
Zahnriemenantriebs notwendig.
Das besagte Hauptrohr trägt auch die aus einem
Fahrrad-Rahmenstück mit Tretlager gebaute Repellernabe (starre
Verbindung). Direkt an die Repellernabe ist das Antriebsrad
für den Zahnriemen geschweisst (ein Gussteil - ob das
hält?). Das ehemalige Kettenritzel ist ohne Funktion, die
Kurbel soll jedoch, ergänzt durch zwei weitere, angeschweisste
Kurbeln, die Flügel des Repellers tragen.
Am rechten, freien Ende des Hauptrohrs wird die Steuerfahne angebracht.
Derzeit ist noch nicht entschieden, ob es eine Querfahne zur
Sturmsicherung geben wird; der Testlauf soll unter anderem zeigen,
ob die "elektrische Bremse" des Generators als Sicherung
ausreicht.
Schließlich soll das Hauptrohr sich horizontal auf dem oberen
Ende eines Mastes drehen. Die Konstruktion, von der hier die Innenachse
zu sehen ist, wird unten beschrieben.
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2. Das Drehgelenk:
Die horizontale
Ausrichtung des Windrades nach der Windrichtung findet im hier
zweiteiligen "Drehgelenk" statt. |
 Die
Ausrichtung des des Windrades nach der Windrichtung, typischerweise
durch ein "Azimutlager" realisiert, wird hier durch eine Kombination
von 2 horizontal drehenden Lagern ermöglicht.
Das obere Lager, hier im Bild auf der inneren Maststange sichtbar, ist
ein Drucklager (ehemaliges Kupplungs-Ausrücklager), das bei
horizontaler Drehrichtung das Gewicht des gesamten drehbaren Teils des
Windrades trägt. Ein oberer Anschlag, auf die Maststange
geschweisst, überträgt die vertikale Last.
Das zweite, untere Lager, ist hier leider nirgends abgebildet. Es
trägt kein
Gewicht, erleichtert jedoch die horizontale Drehung und fängt
die
in Knickrichtung wirkenden Kräfte auf. Dieses Lager wird
später am unteren Ende auf die Maststange gesteckt und dort
fixiert. Sein Außenring liegt
dem
äußeren Mastrohr von innen an. Leider gibt es hierzu
keine weiteren Fotos.
Die beiden Teile des Drehgelenks sind dafür konzipiert, dass
das Windrad später mitsamt den Lagern in ein einfaches, oben
offenes Rohr (AD 73mm, ID 67mm) gesteckt werden kann. Dadurch
können später verschiedene Mastkonstruktionen (z.B.
auch der vorläufige Teststand) ohne spezielle Anpassung
verwendet werden.
Der grüne Fahrradrahmen lässt erkennen, warum das
Windrad "Luxus" heisst.
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3. Jetzt fehlt nur noch
der Rotor:
Hier fehlt leider
die Dokumentation einiger Zwischenschritte. |
 Inzwischen ist das
Drehlager komplett. Man sieht das äußere Mastrohr
und in dessen oberen Teil die Kunststoffabdeckung von Drehlager und
elektrischer Verbindung.
Der Generator ist inzwischen lackiert.
Inzwischen wurden provisorische Flügel aus einem 200mm-KG-Rohr
gefertigt. Da diese wegen des geringen Rohrdurchmessers zu klein
für einen 3-Flügler waren, wurde auf 5
Flügel umdisponiert. Hier im Bild sieht man die entsprechende
Anpassung der Flügelaufnahme. 3 schwarze Hölzer
werden an die 3 Kurbeln fixiert; danach wird das rote, runde
Dreischichtholz mit den 3 schwarzen Hölzern verbunden. Auf
dieser runden Platte können danach in sehr variabler Weise
Flügel angebracht werden, hier also fünf.
Das weiße Seil dient der Erfassung der Mastumdrehungen.
Schließlich ist die Elektrik nicht über
Schleifringe, sondern über ein Kabel verbunden, das sich mit
jeder Mastdrehung verdreht. Also müssen die Mastumdrehungen
gelegentlich wieder rückgängig gemacht werden.
Ganz hinten sieht man eine tragende Metallkonstruktion zur
Unterstützung der Steuerfahne.
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4. ohne Scheibe:
Hier noch einmal das
gleiche Bild ohne die rote Scheibe. Man erkennt die Verschraubung der 3
schwarzen Harthölzer. |
5. Orientierungspunkte:
Vor dem Lackieren ist das Markieren der 3 Befestigungen und der 5
Flügel wichtig, da alle Bohrungen einzeln ohne Schablone
gesetzt
sind und auch die Flügel nicht beliebig gegeneinander
austauschbar
sind (u.a. auch zur Minimierung von Gewichtsdifferenzen). |
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6. Lackierwerkstatt:
Provisorische Flügel werden provisorisch lackiert. Erst
Grundierung draufschmieren, dann Lack. Die zu spät bemerkte
versehentliche Verdünnung von Kunstharzlack mit Wasser wird
durch
umso energischeres Schmieren ausgeglichen. |
7. Flügel aus KG-Rohr:
Die fünf Flügel auf ihren Traghölzern. Die
Profilneigung
wurde Pi mal Daumen mit dem Hobel geschaffen und erwies sich
später als etwas zu stark (Folge: leichtes Anlaufen des
Windrades
mit guter Kraft, aber dafür keine hohen Drehzahlen, geringere
Schnellaufzahl, letztlich dafür wieder zu kleine
Flügelflächen). |
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8. Die aktuelle Version
im Testlauf:
Der Kasten unten
am Mast, ein
ehemaliger Außen-Hausanschlusskasten, dient dem
wassergeschützten Anschluss der wegführenden
elektrischen
Leitungen. Das blaue Bändel an der Steuerfahne dient dem
provisorischen Fixieren, um im Falle einer über
längere Zeit
konstanten Windrichtung die Störung durch Turbulenzen zu
verringern. |
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Stand der Dinge:
- Seit 26. Dezember 2008 läuft das
Windrad in dieser provisorischen Variante zur Probe.
- Die gesonderte Themenseite 1 befasst sich mit der
maximal erzielbaren Leistung und der Begrenzung der thermischen
Verlustleistung.
- Die Messeinrichtung wird demnächst
noch hier vorgestellt.
- Die erste Phase des Probelaufs war zuerst
geprägt durch intensives Warten auf Wind. Dieser kam dann
irgendwann, artete in Sturm aus und beendete am 23. Januar 2009 die
erste Messphase:
Mit einer kurzfristigen Spitzenleistung von 230 Watt und einer
Geschwindigkeit an den Flügelspitzen von ca. 160 km/h kippte
die Anlage mitsamt Gestell ins Gebüsch. Drei Flügel
brachen dabei ab, wobei sich die Flügellatten als ideale
Sollbruchstelle erwiesen. Außer einer Zerrung der
Anschllusskabel waren keine weiteren Schäden zu verzeichnen.
Die abgebrochenen Flügel fanden sich einige Meter weiter
unversehrt im Gebüsch wieder:
- Nach einer kleineren Reparatur (3 neue
Flügellatten) war das Windrad ab 24. Januar 2009 wieder
einsatzbereit.
- Das Gestell wurde zusätzlich mit einem
Bodenanker fixiert:
- 10. Februar 2009: Im nächsten Sturm
hat zwar der Bodenanker das Ganze am Boden gehalten, aber das Gestell
hat sich als zu schwach erwiesen und ist abgeknickt. - Diesmal kostete
es am Rotor lediglich eine Flügellatte. Am Gestell waren
Schweißarbeiten unter winterlichen Bedingungen angesagt
(Verstärkung durch Querstreben):
- Tja, und seitdem läuft's... - Allerdings
hat sich nach dem Austrieb von Büschen und Bäumen
gezeigt, dass es für die Energieausbeute ungünstig
ist, ein Windrad mitten im Gebüsch zu betreiben.
- Die Folgeseite beschäftigt sich mit dem Aufstellen des Windrades auf einem ca. 7 Meter hohen Mast (noch im Bau).
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