Windradprojekt für 10-14jährige

[odul]

Frage für einen Freund

Ich habe die Tage mit einem Kumpel telefoniert. In den Sommerferien wollen sie Windradbasteln für Schulkinder anbeiten. Dabei soll ein echter kleiner Generator angetrieben werden und (Zitat): "wenigstens eine kleine Leuchtdiode zum Leuchten bringen". Über die einzelnen Aspekte hat er sich auch schon so seine Gedanken gemacht. Aber an einer Stelle hat er mich dann gefragt, ob ich ein Idee hätte:

Die einzelnen Flügel sollen 200 bis 300mm lang werden und es sollen nicht einfach leicht quergestellte Sperrholzstreifen sein, sondern schon eher aussehen wie echte Windradflügel. Ob ich dazu eine Idee hätte. Da ich da auch nicht gerade die glorreiche Idee hatte, geb ich das hier mal weiter.

Was ihm so durch den Kopf ging:

1) Schnitzen aus Balsaholz. Wobei er wegen der Verletzungsgefahr keine Messer sonder Obstschäler verwenden wollte. Problem: Wie gibt man eine Schblone vor?

2) Negativform aus Gips und mit "irgendwas" gießen/ausschäumen

3) Kunststoffrohr aufschneiden und da draus was biegen.

Ihr merkt, das ist noch am reifen. Habt ihr noch Ideen?

 

[Kerstenk]

2) Negativform aus Gips und mit "irgendwas" gießen/ausschäumen

Furnier Form verleimen, sieht auch viel schöner aus

 

[Nudelwurm]

Aus Styrodur statt Balsaholz Raspeln. Fällt mir spontan ein. Die Form kann man vorher grob aussägen. Evtl auch von den 14 jährigen.

 

[marcelluswallace]

Das hier könntest du dir mal anschauen: https://www.youtube.com/watch?v=dkJNQMMJwcg

 

[inselino]

Da hat man sich ja auch gleich wieder eines der fomrstrukturell anspruchsvollsten Bauteile rausgesucht

Und ich bin mir auch gar nicht sicher ob die Windräder, die man draußen so sieht wirklich besser sind, als quergestellte horizontale Wände, oder ob das nicht nur ein Optimum aus Stabilität, Ressourceneinsatz (finanziell) und Ertrag ist.
Wenn du in der Höhe 60m Rotorblätter als platte Wand hast, dann ist das mit dem Luftwiederstand ja nochmal ganz anders als wenn das so strömungsoptimierte Dinger sind.
Ich weiß das ist jetzt mehr eine Lösung a la "macht doch lieber schräge Sperrholzplättchen" aber mir geht es eigentlich um einen anderen Punkt.
Lassen sich sich kleine Windräder mit so einer aerodynamischen Form dann überhaupt sinnvoll antreiben?
Das sollte man auf jedenfall mal testen. Ich wäre mir nichtmal sicher ob die Sperrholzplättchen genug Power bringen um eine lampe zum Leuchten zu bringen, sodass man das bei Tageslicht sehen würde.
Im Original dürften das Carbonfasernetze mit Epoxidharz verklebt sein. Habe überlegt ob man irgendwas vergleichbares hat, was man um eine "Form" herumkleben kann. So wie Zeitung mit Tapetenkleister aber ich glaube das wird alles zu schwer bzw dauert das Trochnen ewig und man bräuchte bei Schulkindern eher so 30 Rohlinge, da kann man auch gleich 30 Rotoren schnitzen.

Noch ein Gedanke, was wäre denn, wenn man die Form in 2D nachempfindet. Also diese leicht geschwungene Außenkante zu einer Spitze zulaufend. Das könnte man auch mit der Laubsäge aussägen. und wenn man die dann vernünftig in der Mitte verbindet, sodass da so eine nase rausschaut in der die Blätter verschwinden ist man denke ich viel näher an dem dran, was man mit dem Auge sieht als bei vielen anderen improvisationen.

Edit:
So habe jetzt grad mal Windrad gegoogelt, hier diese Struktur meine ich als 2D:
https://www.cpmax.com/files/content/Know-how/RotorWIKI/Blattstruktur.jpg
Habe auch überlegt ob man die irgendwie mit Papier bespannen kann, in dem man auf die 2D holzplatte dann diesen Mittelsteg baut und Papier drüber spannt. Das sind aber so spezielle Bauteile, das wird schon sehr individuell.
Ich würde sagen wenn man da 2 Stege a 10-15cm braucht die dann einen entsprechenden Gradienten haben könnte man die vielleicht 3D drucken und nummerieren, dann können die Kinder die anbauen und dann Papier drumspannen.
Ob das lohnt weiß ich aber echt nicht. Hängt ja auch bisschen von der Zeit ab, passiert das an einem nachmittag oder in einer Woche.

 

[Nudelwurm]

Habe auch überlegt ob man die irgendwie mit Papier bespannen kann

Da könnte man auch Papierklebeband von der Rolle nehmen und das längs über die Spannten überlappend verkleben. Das kann man dann noch mit Acrylfarbe übermalen.. Wichtig ist das alles leicht in 2 Kugellagern läuft.

In der Feinschnitt war auch mal ein Flugzeug drin. Da kann man sich sicher auch noch das ein und andere abschauen.
https://www.feinschnitt-kreativ.de/projekt/whirligig-flugzeug/

 

[Guido_CH]

traditionelle Winmühlenflügel sind doch ein Gerippe, das mit Stoff verkleidet wurde. Das 1:1 nachzubauen, ist eher eine Aufgabe für einen Modellbauer, nicht für Halbwüchsige.
Ich bilde mir alldings ein, irgendwo mal ein Bild von einer Windmühle gesehen zu haben, wo jeder Flügel nur aus zwei stabilen Holzstangen bestand, die strahlenförmig von der Achse weggingen und die mit Stoff bespannt waren. Das stelle ich mir in der Umsetzung deutlich leichter vor. Und wäre trotzdem mehr als "schräge Sperrholzplättchen".

 

[Wolfgang EG]

Ich habe vor Jahren mal mit so etwas »experimentiert«. Mein Enkelsohn, damals 5 (2008), wollte Licht aus Wind haben ... Nun ja, wenn der Wind richtig blies, glimmte eine kleine Fahrradlampe. Er konnte die Flügel drehen und sehen, in welcher Stellung der Wind richtig ansetzte.




Ist aber über das Experimentalstadium nicht hinaus gekommen, weil sein Interesse schnell wieder bei anderen Sachen lag.

Wolfgang

 

[willyy]

odul, Du bist doch der 3D Druck Guru?
3D Druck und wenn der Druckraum das nicht hergibt in 2 Teilen und kleben oder schrauben

 

[summa4ever]

Da könnte man auch Papierklebeband von der Rolle nehmen und das längs über die Spannten überlappend verkleben. Das kann man dann noch mit Acrylfarbe übermalen.. Wichtig ist das alles leicht in 2 Kugellagern läuft.

In der Feinschnitt war auch mal ein Flugzeug drin. Da kann man sich sicher auch noch das ein und andere abschauen.
https://www.feinschnitt-kreativ.de/projekt/whirligig-flugzeug/

OT: vielen Dank für den Link. ich glaube das bau ich mit meiner Tochter nach!

 

[Mitglied 24010 keks]

Warum nicht einfach ein vertikales Windrad? Ist viel einfacher zu bauen.

Gruß Daniel

 

[odul]

odul, Du bist doch der 3D Druck Guru?
3D Druck und wenn der Druckraum das nicht hergibt in 2 Teilen und kleben oder schrauben

Grins. Sowas haben wir auch andiskutiert. Aber der Wunsch ist, dass die kids auch was bastlerisches selbst zu tun haben.

Was man überlegen könnte, wäre das Gerippe zu drucken und dann mit Papier bespannen lassen.

 

[odul]

Grins. Innerhalb 1:37h 10Beiträge zu einem Thema. Dieses Forum ist (Leider kann man emoticons nicht größer machen).

 

[Nudelwurm]

Oder aus mehreren Schichten Sperrholz zu einem Fake-3d zusammenkleben. Müsste man vorher natürlich testen ob das ding damit rennt.

 

[Time_to_wonder]

Stichwort Weihnachtspyramide…

 

[flüsterholz]

Wie alt sind denn die Schulkinder? So ab 12, 13 Jahren gehen auch Raspeln, Feilen, Schweifhobel, wenn es diese Form in Holz sein soll. Das wäre aber eine Arbeit für mehrere Tage.

 

[hlzbt]

... aus der Frühzeit der deutschen Ökopaxe habe ich noch die Idee des Windrads aus einer Fahrradfelge im Kopf. ist heute mit den Nabendynamos viel einfacher, https://www.youtube.com/watch?v=AX8Qc7Fibpg
Ich denke, man muss hier "proof of concept" und engineering unterscheiden. Für das physikalische Experiment kann man Sperrholzplatten etc. nehmen und zwischen die Speichen klemmen.
Wenn es mehr als nur die LED zum Leuchten bringen soll, dann kommt das Engineering in Spiel, also Flügel profilieren etc.. Das wären für mich aber zwei getrennte Aufgaben.

 

[odul]

Wie alt sind denn die Schulkinder? So ab 12, 13 Jahren gehen auch Raspeln, Feilen, Schweifhobel, wenn es diese Form in Holz sein soll. Das wäre aber eine Arbeit für mehrere Tage.

steht doch in der Überschrift: 10 bis 14

<KlugscheisserModus an> Wer lesen kann, ist im Vorteil <KlugscheisserModus aus>

 

[holzer1998]

Oder du druckst die Schablone(n) in 3D und dann können die Flügel mit mehreren Schichten z.B. Furnier oder Papier verleimt/ verklebt werden.
Dann kannst du die Schablone auch so machen, dass man die Teile noch in der Schablone liegend bündig schneiden kann.

 

[inselino]

In erster Instanz ist das das Ziel:

Dabei soll ein echter kleiner Generator angetrieben werden und (Zitat): "wenigstens eine kleine Leuchtdiode zum Leuchten bringen".

Also wäre aus meiner Sicht jeder Bauvorschlag dahin gehend zu bewerten, ob er dieses bisschen Strom erzeugen kann. Dabei sollte man sehen, dass eine Fahrradlampe viel mehr Strom braucht als eine kleine LED.

In zweiter Instanz und das war ja hier die Zentrale Frage:

nicht einfach leicht quergestellte Sperrholzstreifen sein, sondern schon eher aussehen wie echte Windradflügel.

Also für mich ist klar, es geht um die Ästhetik. Das Ding soll so aussehen wie ein Windrad draußen an der Autobahn. Das sind dann drei Rotoren mit soner Stupsnase vorne die sich um eine Achse drehen die Parallel zum Boden verläuft. Das sind aus meiner Sicht die markanten Punkte. Da ist nix vertikal, nix mit Speichen oder sonst was.

Ich spreche mich nach wie vor für ein überwiegend 2D Rotorblatt aus. Bei 3D dann mit Bespannung. Quick and Dirty habe ich mal gezeichnet und würde sagen man braucht an 3 Stellen eine Unterstützung damit so eine Hüllkurve aus Papier etwas werden kann. Bei 300mm länge wären das an den Positionen 1, 2 und 3, je 2 Stücken a 15cm die man 3D Drucken könnte. Pro Kind 6 Teile, dass summiert sich. Zumald as genaue Design auch eine Ingenieursleistung wird. Ist ja nicht so, als könne man mal eben so 2D Papier um so einen komplexen 3D Körper spannen.
Ich denke übrigens das größte Problem wird das Gewicht und eine potentielle Ungleichheit.
Wenn auf einer Seite ein paar Gramm mehr holz sind, verstärkt durch bis zu 30cm Hebelarm, muss der Wind das erstmal heben können.

 

[raziausdud]

Wenn man ein Rohr längs aufschneidet, bekommt man recht gut eine „verdrehte“ Fläche. Ein Flügel muss aussen ganz flach zur Windrichtung sein - ein paar Grad von der Senkrechten weg - und nach innen zunehmend steiler, Richtung 45 Grad. Aussen ist ein Flügel deutlich schneller als innen, der sog. scheinbare Wind liegt also aussen und innen anders an.

Wenn man also das Rohr einmal axial auftrennt und es durch die zweite Auftrennung zur Mitte hin breiter macht, ergibt sich die Verdrehung des Flügels. Natürlich nur grob und nicht wissenschaftlich perfekt.

Das eigentliche Profil ist dann im Querschnitt ein Bogen, verbessern lässt es sich, wenn man die offene Seite des Bogens mit Klebeband überspannt.

Unverwundene Flügel müssen deutlich flacher als zb in der Abbildung in Beitrag 8 stehen. Die Luftströmung am Flügel setzt sich aus dem wahren Wind und dem Wind der durch das Drehen entsteht zusammen. Im Netz gibt es sicher Grafiken dazu („scheinbarer Wind“).

(Schnellläufer-) Flügel drehen sich deutlich schneller als der wehende Wind. Auch moderne Segelkatamarane („SailGP“) fahren schon ca 3x so schnell wie der wehende Wind. (Erstaunliches Phänomen am Rande erwähnt: selbst wenn der Wetterwind von hinten kommt, bläst den Seglern auf dem Boot der Wind ins Gesicht … )

Rainer

 

[Dale_B_Cooper]

Das mit der Verschränkung vom Rotorblatt würde ich nicht überbewerten, dann wird das Ding oben halt falsch angeströmt, soll ja auch nur ein Demonstrator werden. So bekommt es mit zunehmender Drezahlt dann noch ne schicke aerodynamische Bremse dazu, macht doch nichts..

Ein Steg reicht dicke für so ein kleines Blatt. Wenn man das Ding nicht einfach massiv bauen möchte.

Eigentlich kannst du einfach ein wie auch immer geartetes halbwegs vernünftiges Profil nehmen und es gleich nach oben ziehen. Oder wenn du es schick haben möchtest mit 1/x kürzer machen, also die Profilsehne nach außen hin kürzen.

Warum nicht einfach ein vertikales Windrad? Ist viel einfacher zu bauen.

Als Widerstandsläufer vielleicht..

 

[raziausdud]

Nach „recht kompliziert“ nun auch noch „recht einfach“ von mir, angesichts des Vorhabens sicher ehr angebracht …

Auf die Nabenplatte drei flache Keile kleben, darauf drei Brettchen als Flügel. Fertig.

Eventuell die Flügel noch als flache Dreikantleisten ausführen, die gibt es „fertig“ zu kaufen, und die Windkanten etwas rund feilen/schleifen/hobeln.

Rainer

 

[Martin45]

(Relativ) dünnes Alublech mit ner Blechschere ausschneiden und leicht in (die gewünschte) Form biegen.

Ich hab mal ein paar so "Windtiere" gebaut, also bemalte Körper mit Flügeln, die sich bei Wind drehen. Das ganze muss echt gut austariert/gewuchtet sein, wenn es gut laufen soll.

 

[Time_to_wonder]

Windrad mit vertikaler Achse mit vier Soßenkellen.