Übertragbarkeit von Meßwerten aus Versuchen an Windrädern im Hinblick auf Windkanalversuche am Wagner-Rotor : Konstruktion einer Sechs-Komponenten-Waage für Windkanalmessungen an Windrädern

Abstract

Eine Aussage über das Verhalten eines geplanten Windrades kann auf drei prinzipiell unterschiedlichen Wegen erhalten werden: 1.) rein theoretische Berechnungen, 2.) Versuche im Windkanal, 3.) Untersuchung bereits gebauter Windräder und Übertragung auf den geplanten Entwurf. Diese Arbeit beschäftigt sich mit 2.) und 3). Dazu werden in Teil A Berechnungsgrundlagen gelegt, um im Windkanal erhaltene Messwerte auf einen geplanten Windradentwurf zu übertragen. Diese Datenübertragung kann ebenso auf bereits gebaute Windräder angewandt werden. In Teil B dieser Arbeit wird eine Sechskomponentenwaage (SKW) konstruiert zur Messung des Momentes an der Welle des Windrades und des Widerstandes des Windrades. Das Windrad wird dazu an der Welle eines Generators befestigt. Der Generator wird auf der Sechskomponentenwaage befestigt. Dabei kann der Achswinkel in Stufen von 5° im Bereich von 0° (horizontal) bis 90° (vertikal) verstellt werden. Die Grundplatte der Sechskomponentenwaage wird über sechs Gelenkstäbe gehalten. Die Gelenkstäbe stützen sich auf sechs Kraftaufnehmer ab, die auf dem Prinzip des Doppelbiegebalkens basieren und mit aufgeklebten Dehnmessstreifen (DMS) bestückt sind. So können zunächst sechs Kräfte gemessen werden, die dann über eine Matrix in die drei Kräfte und drei Momente (je Raumrichtung) umgerechnet werden. Aus dem Moment an der Welle des Generators und der Drehzahl ergibt sich durch Multiplikation die Leistung des Windrades.