Dynamic Soaring im Fesselflug zur Stromgewinnung - Stand der Technik

hi
schon vor geraumer Zeit wurde ja bekannt, dass im Wind im Zusammenhang mit DS enorme Energie steckt, und es stellte sich die Frage, ob man das vielleicht nutzen könne. Heute auf dem World Economic Forum präsentierte sich eine kleine Startup-Firma, der ich als Modellbauer natürlich von Herzen viel Erfolg wünsche. Ausgestellt wurde der zweite Demonstrator, den ich hier zeigen und ein paar Zahlen dazu liefern will:

Das "Gerät" hat 5,5m Spannweite und wiegt 25kg. Der 6-Klappenflügel hat Vorflügel; die Flaps werden bei den Transitions alle voll nach unten ausgefahren.
Gestartet wird es wie eine Drohne, dabei wird das 200m lange Dyneema-Seil ausgezogen. Der kleine Rucksackpropeller ist zur Bordversorgung, zur Zeit aber noch viel zu überdimensioniert (liefert 200W statt der nötigen 30W). Sie bauen alles selber. Im Betrieb entsteht auf diesem Seil eine Zugkraft bis 300kg (also ein Last von 12g, die sich aber völlig anders und ungünstiger auf das Gerät verteilt als beim echten DS-Fliegen); das Seil muss nach 12 Monaten getauscht werden. Der evtl. sichtbare Schaden am Rumpf vor der TF entstand bei dem Test eines Subsystems im Autoschlepp (auf einem Flugfeld), ansonsten läuft das System inzwischen stabil.

Angefangen hatten sie übrigens mit Kites, aber die erwiesen sich als aerodynamisch zu instabil und zu kurzlebig - was jeder Bergsteiger sofort nachvollziehen kann, der die zerknatterten Fahnen an den Berghütten kennt.


1.jpg

2.jpg

3.jpg

4.jpg

Was mich überrascht hat: die beiden hier abgebildeten Systeme liefern die gleiche Nennleistung! - 10kW
Da der Betrieb im dicht besiedelten Europa wohl problematisch ist, zielen sie auf abgelegene Industrien, z.B. in Kanada oder Australien. Offshore ginge hier aber wohl auch einiges.

6.jpg

Das ausgestellte Modell wird von einem Autoanhänger gestartet. Als nächstes soll eine deutliche grössere 100kW-Version kommen für einen 20ft-Container kommen:
(deswegen suchen sie auf dem WEF nach Investoren)

5.jpg

Mir wurde mit diesem Modell die pumpende Funktionsweise gezeigt. Das Flugprofil ist inzwischen spannend: nicht mehr ein Wechsel zwischen hohen und niedrigen Windgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Höhen, sondern eine Seilauszugsphase mit extremem Winkel (wie bei Drachen), und anschliessend wird wieder flach nach vorne geflogen, wobei das Seil mit sehr wenig nötiger Leistung wieder aufgewickelt wird. Da in der Auszugsphase das "Gerät" nicht einfach nur von der Flächenunterseite angebasen werden kann - das wäre völlig instabil - fliegt es dabei äusserst schnelle Kreise bzw. inzwischen Achten um besser in den oberen Luftschichten bleiben zu können.

Ich habe das mal in einem kurzen Filmchen festgehalten (Erlaubnis zur Veröffentlichung im Inet wurde mir erteilt).
Das Video auf der Firmenseite twingtec.ch/ mit seinen Onbordaufnahmen ist spektakulär.

Ich war insgesamt recht beeindruckt; das System scheint mir schon zielmlich ausgereift zu sein.



Das WEF ist immer eine wahre Wundertüte. Als grösste Überraschung gestern bei einem Partner's Dinner, auf dem ich eingeladen war, entpuppte sich meine zufällige Tischnachbarin (die später noch in der Diskussionsrunde mitmachte): Fatema.

Fatema.jpg
(für Hans: Erlaubnis zur Veröffentlichung erteilt)

Ihr glaubt nicht was sie beruflich macht: sie entwickelt Flugsoftware für UAVs. Und noch weniger glaubt Ihr, was sie privat macht: Sie fliegt eine Diana2 von Baudis...
Sachen gibt es! Konnten wir gleich über Eigenheiten meines alten sparkfun-Flugrechners sprechen. Wie am WEF üblich wird versprochen was das Zeug hält, Davos neues Testcenter, und sie will unbedingt mit mir fliegen :rolleyes:... Aber ich bin ja nicht das erste Mal auf der Tour, und so lassen wir uns einfach mal überraschen.

Ansonsten habe ich hier noch eine richtig heftige Lieferdrohne (hochkant passte sie gerade ins Schaufenster; nicht so ein Amazon-Spielzeug) der Chinesen gesehen, aber Zutritt leider nur für Eingeladene.

LG Bertram
 
??? Gar nicht! Das Drachenseil ist 360° in jede Richtung drehbar. Das macht das System völlig autonom. Es landet auch völlig ohne Operator-Befehl, wenn der Wind zu schwach wird. Und startet auf Knopfdruck autonom.
Bertram
 

Ost

User
Ich meine damit, dass doch das Dings an einem geeigneten Hang geflogen wird...... und dort braucht es dann die richtige Windrichtung.
Was ich meine sieht man bei der Totalansicht mit dem Turm im Hintergrund und der Hangkante links.....
 

brigadyr

User
Ich denke nicht,daß ein Hang vonnöten ist. Das funktioniert wie ein Kite.
Deshalb die Vorflügel,damit hohe Anstellwinkel realisiert werden können.
Das Prinzip wurde mal für Schiffe entwickelt,um Kraftstoff zu sparen.
 

Ost

User
Dann hätte das aber nix mit Dynamic Soaring zu tun, der Segler müsste keine Kreise fliegen.

Genau das tut es aber um die Energie zu nutzen die sich im DS ergibt, abwechselndes durchfliegen von Lee und Luv.

Wahrscheinlich habe ich ein Vorstellungsproblem :)
 

heikop

User
Die Kreise fliegt es wahrscheinlich nur aus Stabilisierungsgründen (Airspeed) um möglichst viel Anströmung
von "unten" für den Seilauszug nutzen zu können. Anschließend wird für den Seileinzug die Last durch
Reduzierung des Drucks (Richtung Basis fliegen) verringert. Mit DS hat das mal gar nichts zu tun.
 

Ost

User
So lautet aber die Einleitung des Threads;)
Wenn man dazu keinen Hang braucht,
hat es nichts mit DS zu tun.
Im abgebildeten Filmchen jedenfalls ist klar die Hangkante links zu sehen.

Tatsächlich steht im weiteren Verlauf
Das Flugprofil ist inzwischen spannend: nicht mehr ein Wechsel zwischen hohen und niedrigen Windgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Höhen, sondern eine Seilauszugsphase mit extremem Winkel (wie bei Drachen), und anschliessend wird wieder flach nach vorne geflogen, wobei das Seil mit sehr wenig nötiger Leistung wieder aufgewickelt wird. Da in der Auszugsphase das "Gerät" nicht einfach nur von der Flächenunterseite angebasen werden kann - das wäre völlig instabil - fliegt es dabei äusserst schnelle Kreise bzw. inzwischen Achten um besser in den oberen Luftschichten bleiben zu können.

Damit habe ich das Prinzip verstanden und ihr habt recht,
Lesen bildet;)

Aber DS ist es dann nicht mehr..... und damit hab auch ich meine Ehre gerettet:cool:
 

heikop

User
Der Hang erklärt sich imho ganz einfach:

Twingtec ist eine schweizer Firma und die sind zum testen dahin gefahren wo mit Sicherheit Wind weht.
In der Schweiz ist das oben auf dem Berg, in Norddeutschland wäre es am Deich gewesen.

Dann haben sie sich noch eine Stelle ausgesucht die sie mit ihrem Transit gut erreichen können und an der
Platz ist, keine Leute rum rennen und man nicht ewig hin braucht.
 

Ost

User
Die Kreise dienen dazu den Flieger nicht nur wie einen Kite anzustellen, sondern ihn schneller zu machen.
Dadurch entwickelt er mehr Auftrieb und kann sich auch bei schwächeren Winden auf Höhe halten, wo ein reiner Drachenflug nicht mehr funktionieren würde.

Beim Segeln kennt man den "scheinbaren Wind", der sich zusammensetzt aus normalem Wind (und Richtung) und Fahrtwind.
Beide addieren sich und man kann mit geeigneten, schnellen Booten ( Katamarane und Foilern) schneller segen als eigentlich der Wind bläst.
Oder beim Kitedrachen.....
weht der Wind zu schwach, klappt die Matte zusammen.
Steuert man ihn in jedoch vorher in eine 8ter Bewegung, dann addiert sich sein Fahrtwind zum realen Wind und deshalb klappt er nicht zusammen...... und entwickelt dennoch ordentlich Zug.

Aber..... mit DS hat das nichts mehr zu tun,
und das hat mich irritiert:)

Also alles gut und das Konzept besticht durch eine wesentlich höhere Effizienz als das gleiche mit einem Kite zu versuchen,
der Flieger hat einen viel geringeren Widerstand,
die Gleitzahl kommt da ins Spiel.
 

Unka

User gesperrt
Falls jemand ein Video von so einem Flug findet bitte hochladen. Ich kann mir immer noch nicht so ganz vorstellen , wie so eine Flugbahn konkret aussieht.
 

heikop

User
In Beitrag 1 ist ein Link zum Hersteller, da gibt's auch ein Video vom Testflug.
Das Ding macht eigentlich nichts besonderes.
 

Wilf

User
Energiegewinnung am Windenseil

Energiegewinnung am Windenseil

... 300 Kg Zugkraft finde ich erstaunlich Viel im anbetracht das einsitzige Segelflugzeuge meist mit einer 600 daN (+/- 10%) Sollbruchstelle an der Winde geschleppt werden.
Einsitzer werden in Österreich mit der grünen Sollbruchstelle #7, 300 daN, geflogen. Ich habe davon zwar einige gerissen, aber normalerweise hält das. Daraus folgt, dass diese Seilkraft im Windenstart bei einem ausgewachsenen - und möglicherweise auch aufballastierten - Segelflugzeug im Regelfall nicht überschritten wird. Neben der grünen #7 gibt es noch die weiße #5 mit 500 daN für die Doppelsitzer.
600 daN? Das muss die Spezialausführung für teutonischen Piloten sein.
b010.gif


Aus der Beschreibung im Eingangsthread geht in keiner Weise hervor, wie die Energiegewinnung mit dem Modellflugzeug am Seil funktionieren soll. Das einzig Bemerkenswerte am ganzen Beitrag ist die körpernah gekleidete Frau auf dem letzten Foto. Im Gegensatz zum Foto verschleiern die verlinkten Filmchen mehr als sie aufklären.

Kraft [N] allein reicht zur Energiegewinnung nicht. Um Energie [J] zu gewinnen, muss auch eine Bewegung [m] dazutreten.
Die Story, die da an den Investor gebracht werden soll, ist wohl jene:
  • Das Modell steigt am Seil hoch, wird dabei vom Wind zurückversetzt und treibt dadurch den Generator an der Seiltrommel.
  • Wenn das Seil ausgezogen ist, sticht das Modell gegen den Wind vor und auf die Winde zu. Gleichzeitig wird das Windenseil mit geringem Energieaufwand eingeholt und aufgetrommelt.
  • Über der Winde, bzw. über dem Generator angekommen, wird das Modell wieder gegen den Wind angestellt und steigt wie ein Drachen energieliefernd hoch.

Mir einem Segelflieger ließe sich so ein Flugprofil ab Windstärke 12 fliegen. Da möcht' ich dann aber nicht drin sitzen.
Bei Hängegleitern und ausreichender Windstärke gibt es tatsächlich einen Windenseilstart in mehreren Zügen (Seil einziehen - Drachen steigt, Trommel auskuppeln - Drachen wird gegen den Wind zurückversetzt und spult die Trommel ab, Seil wieder einziehen ...).
Beim Modell geht das genau so wie beim Hängegleiter. Vielleicht ließe sich in den Auszugsphasen eine Glühbhirne damit betreiben, mehr aber nicht. Die Annahmen über die mögliche Energiegewinnung sind um mehrere Zehnerpotenzen falsch.


Natürlich sollte man als Modellbauer eine gewisse Begeisterungsfähigkeit für dieses Metier aufbringen. Aber man muss sich deshalb nicht gleich für dumm verkaufen lassen!
a014.gif
 
Hi Wilf,

wie Du schreibst passiert da nicht viel. Vor allem erzeugt der Segler beim im Wind hängen und Seil ausziehen recht wenig Widerstand , da gibt es bessere Objekte die einen deutlich höheren Luftwiderstand haben. Die Fallschirme am umlaufenden Seil die sich mit Windrichtung aufpusten und gegen den Wind zusammenfalten machen nichts anderes. Da wird Tatsächlich den Bewunderern einen Bären aufgebunden . Und die Fallschirme am Seil haben sich auch niegends durchgesetzt da einfache Windräder mit Aerodynamischen Repellerblättern zigfach Effizienter sind.
Wind per Dynamic Soaring müsste ja ein recht großes umlaufendes Stangensystem mit aussen angebrachten Tragflächen sein die eben die Windscherrung nutzen.

Happy Amps Christian
 
Hi,
muss doch etwas revidieren. Nach diesem WIKI artikel würde es sogar etwas gehen , nur die Umsetzung mit dem Seil , hm. https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_soaring .

Nach dem Artikel der UNI München würde ich es anders machen. https://www.dglr.de/publikationen/2019/480223.pdf .
Ich würde eine art H-Rotor verwenden der wie die Segelflieger durch die Scherrung läuft. Der H-Rotor benötigt keine Stabilisierungsleitwerke wie ein Flugzeug und es können mehrere Tragflächen im Umlaufkreis verteilt werden . Die Rotorblattanbindung muss natürlich Aerodynamisch sehr sauber gestaltet sein um möglichst wenig Widerstand zu erzeugen. Aus dem Bericht habe ich eine der Zeichnungen extrahiert und einen flach liegenden Rotor mit zwei Rotorblätter eingezeichnet. Auf der Rotorachse wird der Generator wie bei den H-Rotoren angebunden.
Man könnte auch Überlegen einen ganz normalen H-Rotor zu verwenden aber durch große Trennwende vor dem Rotor die Luftströmung so zu Lneken und zu Formen das es auf der einen Seite eine schnelle Luftströmung erzeugt und auf der anderen Seite die Ruhende sehr langsame Luftströmung und somit die Luftscherrung direkt in den Rotorkreis einlegt. Wäre ein schönes Projekt in einer Schule.

Happy Amps Christian
 

Anhänge

  • 259B6D1D-EC99-4D2B-BF5C-1F5D8B59BFB0.jpeg
    259B6D1D-EC99-4D2B-BF5C-1F5D8B59BFB0.jpeg
    15,9 KB · Aufrufe: 47
  • 93C9886C-AA6A-4C4B-A29C-84DA94524903.jpeg
    93C9886C-AA6A-4C4B-A29C-84DA94524903.jpeg
    69 KB · Aufrufe: 63
  • 223C0B68-15B9-4CEA-8493-F326F029C083.jpeg
    223C0B68-15B9-4CEA-8493-F326F029C083.jpeg
    99,4 KB · Aufrufe: 57
Hi Franz,
ob da mehr Leistung aus dem Wind zu holen geht muss man halt einmal Austesten. Dazu sollte ein einfaches Modell ja ausreichen mit Bergwall aus Styro und einem Impeller als Windmaschine . Habe noch eine Schülerarbeit gefunden die schon sehr gut den H-Rotor untersucht. Diese Arbeit mit den neuen Anströmbedingungen sollte Klarheit verschaffen. https://st-antonius-gymnasium.de/fi...her/Physik/Wettbewerbe/Gutsch- Facharbeit.pdf.

PS: eines der Bilder im Vorherigen Post haabe ich aus dem Artikel der Süddeutschen Zeitung zum DS, https://www.sueddeutsche.de/wissen/fliegerei-segeln-an-der-schallmauer-1.3552401 .

Ich such mal nach Hubschrauberrotorblättern.

Happy Amps Christian
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten