Wie konstruiert man die Rippen bei Modellbauflugzeugen?

[Mercator]

Für ein Schulprojekt baue ich zusammen mit einem Freund eine Modellwindkraftanlage.

Lief bis jetzt alles super, jedoch haben wir Probleme bei den Rotorblättern.
Geplant sind Rippen, die auf eine Stange aufgesteckt und nachher beplankt werden. Ähnlich wie bei einem Modellbauflugzeug.

Bei gängigen Windkraftanlagen verjüngt sich das Blatt zur Spitze hin.
Bisher haben wir es aber nicht geschafft das Grundprofil so zu skalieren, dass es dem Original möglichst ähnlich sieht. Unsere bisherigen Versuche führten lediglich zu massiv gestauchten Profilen, die nicht mehr viel mit dem Grundprofil zu tun hatten und deshalb zu einem schlechten Gesamtbild führen würden.

Hier nochmal der Aufbau und das Problem:

[uwegw]

Wie groß soll das ganze werden, und aus welchen Materialien sollen Rippen und Beplankung gefertigt werden? Wenn das Windrad nicht nur schikc aussehen, sondern auch bei Wind funktionieren soll, muss man shcon stabil bauen. An meiner ehemaligen Schule lief auch mal ein Windradprojekt. Da dachten die Leute auch erst "nen Windrad baut sich doch recht leicht", aber man sollte die Kraft des Windes nicht unterschätzen. Bei diesem Windrad hat er große Kugellager zerstört und die Flügel aus Alublech zerrissen! Also: bevor ihr losbaut, berechnet erst mal die auftretenden Kräfte, und dimensionier dann die Konstuktion stabil genug. Bei uns an der Schule haben sie auch erst nachher gemerkt, dass bei Windstärke 12 die Last von einer Tonne auf den Mast wirkt...

[Manf]

Wie ist das mit Konstruieren gemeint?
Geht es um den Kurvenverlauf als Funktion?, oder um die Umsetzung in Hardware.
Manfred

Hier sind ansatzweise Tragflächenprofile beschrieben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Profil_(Str%C3%B6mungslehre)
http://de.wikipedia.org/wiki/Windenergieanlage

[Mercator]

Zu uwegw:
Die ganze Windkraftanlage soll später vom Boden bis zur Rotorblattspitze etwa 1.80m hoch sein.

Der Flügel wird aus einem Holzstab für die Innenstange, 4mm dickem Sperrholz für die Rippen und 1mm dickem Balsa als Beplankung bestehen.
Das Windrad soll bei Wind Strom mit Hilfe eines kleinen Motors, der am Ende eines Getriebes sitzt, produzieren (im Zweifelsfall kann man das Rad auch aktiv über den Motor drehen lassen).

Um die Drehzahl konstant zu halten und auch stärkere Winde zu überleben, sitzt in der Nabe ein kleiner, aber durch ein Getriebe äußerst kräftiger Motor, der die Blattsteigung verändern kann.
Das Windrad ist dennoch eher zum anschauen in Gebäuden gedacht, da es auch nicht 100% wasserdicht ist.

Kräfte berechnen wäre aber hilfreich.... Wie berechnet man diese?... Hab davon ehrlich gesagt keine Ahnung. Hab mich maßstabsmäßig an die e112 gehalten (1:100).

Zu Manf:
Mit Konstruieren ist der Kurvenverlauf als Funktion gemeint. Wobei vor allem die Verkürzung der Rippen zur Spitze des Rotorblatts unser Problem ist. Entweder sehen sie matschig aus oder werden insgesamt kleiner. Wobei ich denke, dass sich eigentlich nur der Schwanz verkürzen sollte und der Kopf gleich groß bleibt.
Ob sich wirklich nur der Schwanz verkürzt, anderes oder gar alles verkleinert wird, weiß ich nicht. Es soll jedenfalls später wie eine echtes Blatt aussehen und nicht wie ne verkrüppelte Fehlkonstruktion.

[PicNick]

Du wirst innen und außen ein anderes Profil (+ Anstellwinkel) brauchen, da ja die Geschwindigkeit sehr unterschiedlich ist. Diese profile muß du dir aussuchen (NACA /Nasa)
Für die Zwischenwerte gibt es eine methode (Straakplan, heißt vielleicht jetzt anders). Da gibt's aber auch komputerprogramme dafür.

Vielleicht solltest du für sowas kleines einfach (Modell) Hubschrauberblätter kaufen ?

[Manf]

In diesem Umfeld tut sich auch etwas dazu:

Experimentelle und optische Untersuchungen der Leistungs- und Strömungscharakteristik eines neuartigen Flügels für einen Windkonverter


http://www.fbm.fh-aalen.de/Diplomarbeiten/Windkraft/walz/Fl%C3%BCgel.htm

[PicNick]

Schad', er läßt sich über die konkreten Profile nicht recht aus.
Bin aber sicher, daß es für Windkraftanlagen inzwischen einige Arbeiten in der Richtung geben müßte.

[Manf]

Man müsste mal zu den Profil
"FX 66 S-161"
(Vorgängerarbeit)
etwas suchen, es scheint ja definiert zu sein.
http://www.dewi.de/dewi_neu/deutsch/themen/magazin/23/07.pdf

[Mercator]

Das Profil von Manfs letztem Link is toll. Das werd ich nehmen.
Nur das mit der verjüngung is noch nich gelöst:

Eigentlich müsste das doch ganz einfach sein....
Jedes etwas aufwendigere Modellflugzeug hat Flügel, die nach hinten stehen und dabei etwas zulaufen... Wie werden denn da die Profile gemacht?

[PicNick]

Meist (oft) mit Heizdraht und Schablonen aus einen Styroporblock rausgeschnitten und dann beplankt.
Geht auch recht gut (mit Übung)

Oder eben mit Form, Glasmatte und epoxy

[uwegw]

Gut, zum Anschauen und bei leichtem Wind mal draußen vorführen ist es schon wesentlich einfacher. Da braucht man keine LKW Kugellager für die drehbare Lagerung der Konstuktion auf dem Mast...

[Mercator]

Ich glaub ich habs jetzt. Ich habe Bezierkurven ausprobiert und bin zu einem ansehnlichen Ergebnis gekommen.

Wie könnte ich die auftretende Kräfte berechnen? Ich hab auch n 3d modell der ganzen mühle, wenn ihr n Programm dafür kennt oder so. So eins mit Farben. (Rot für große belastung über grün bis blau für wenig belastung). Falls das möglich is.

[erik.rostock]

Meiner meinung nach solltet ihr es wirklich mit Styro versuchen. Das ist nicht sonderlich schwer und man erziehlt super Ergebnisse .... beplanken usw. ... ist, ich kenne euer Projekt ja nicht aber, denke ich zu schwer ....