WO2014090219A2 - Rotor blade, retaining arm and rotor for a vertical-axis wind turbine, and production method and vertical-axis wind turbine - Google Patents

Rotor blade, retaining arm and rotor for a vertical-axis wind turbine, and production method and vertical-axis wind turbine Download PDF

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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade, a holding arm and a rotor for a Vertikalachswindenergystrom and a Vertikalachswindenergystrom.
  • Wind turbines are well known in the art.
  • a wind turbine uses a rotor to convert the kinetic energy of the wind into mechanical energy of a shaft.
  • the aerodynamic forces on the rotor blades of the rotor fulfill this task.
  • the object of the present invention is to improve the prior art or to provide an alternative to the side.
  • a rotor blade for a Vertikalachswindenergystrom wherein the profile of the rotor blade is designed according to a polynomial according to the PARSEC-11 parametrization, the profile of the rotor blade at least seven, preferably eight, nine, has ten or all of the following PARSEC-11 parameters: r between 0.000 to 0.100, preferably between 0.005 to 0.080, particularly preferably from 0.005 to 0.050 x up between 0.10 to 0.60, preferably between 0.20 to 0.50 , more preferably from 0.25 to 0.45 y up, from 0.000 to 0.150, preferably from 0.000 to 0.135, most preferably from 0.050 to 0.120 a 2 ,
  • x low between 0.10 to 0.60, preferably between 0.20 to 0.50, more preferably from 0.25 to 0.40
  • y te between -0.3 to 0.3, preferably from -0.15 to 0.15, particularly preferably from 0
  • the parameterization refers to the so-called PARSEC-1 1 definition according to Marnett, Markus: PARSEC- 1 1 Parameterization, Techn. Report, Institute of Aerodynamics, RWTH Aachen University, 201 1.
  • a non-polynomialable course and / or a discontinuous course of the contour may still have a course designed according to the first aspect of the invention.
  • Ay te is the dimensionless thickness at the trailing edge
  • a second aspect of the invention which is also independently inventive, relates to a support arm for a vertical axis wind turbine, wherein the holding arm has a longitudinally extending holding structure, which is a hollow body whose wall thickness decreases in one area and whose rigidity is reduced to the outside.
  • the support structure may be, for example, a molded plastic or other material part. It may be a solid or hollow body, which may have a Konturgradienten. Other materials - such as metal - are conceivable.
  • the holding structure is a hollow body which has a constant outer cross-section in a region in which the wall thickness decreases.
  • Y-shaped support arms are advantageous because the drive torque can be transmitted better.
  • a Y-shaped holding arm with a likewise shaped holding structure it is advantageous if the region in which the wall thickness decreases with a constant outer cross section lies between the junction point of the Y and the rotor blade connection.
  • the support structure may be constructed of a plurality of U-profiles, which are pushed into each other. This creates a shell structure.
  • This simple construction variant is particularly favorable to manufacture and, for example, offers the advantage of a constant rectangular outer cross-section in the case of a later cladding.
  • a third aspect of the invention which is also independently inventive, relates to a support arm wherein the elongate support structure is wrapped in a mold and the profile of the mold is at least seven, eight, nine according to the above-described PARSEC-11 parametrization , ten or preferably all eleven of the following parameters: r is between 0.003 to 0.110, preferably between 0.022 to 0.110, particularly preferably from 0.100 x up between 0.268 to 0.420, preferably between 0.289 to 0.380, particularly preferred from 0.306 y up between 0.151 to 0.191, preferably between 0.154 to 0.172, more preferably 0.157
  • PARSEC-1 preferably a maximum of y up 20ths or around y up 50ths
  • the transversely extending frame structure can be realized by a wing-like frame structure. As a result, the weight of the mold is kept low.
  • the shell may be made of sheet metal, which has a thickness of 0.1 to 2 mm, in particular from 0.1 to 1 mm, particularly preferably 0.5 mm.
  • An attachment of the individual components of the support arm can be done by riveting, preferably blind rivets.
  • an undercut can be provided in the frames.
  • the frame structure has a bore through which, for example, any supply and control lines for a rotor blade adjustment or sensor technology can be laid on the rotor blade. This is preferably arranged in the direction of flow in the rear part of the bulkhead structure. The bore serves to receive cables, thus facilitating the routing thereof as compared to attachment of the cables within the longitudinally extending support structure of the support arm.
  • the definition of the angle of attack is shown in FIG. 4A. As a result, the efficiency is improved.
  • the angle of attack d as shown in FIG. 4, is a negative value.
  • the position of the "point of attack" is understood as lying on the line of the main axes of the support arm.
  • An eighth aspect of the invention which is also independently inventive, relates to a rotor for a vertical axis wind turbine.
  • the suction side of a profile is located on the inside of a rotor, a pressure side of a profile on the outside of a rotor.
  • a rotor for a vertical axis wind energy installation has retaining arms and a rotor blade, wherein two retaining arms belonging to a rotor blade have a connecting cross and the connecting cross is connected to the retaining arms via joints.
  • the connecting cross increases stability, while the joints simultaneously prevent bending moments are transmitted between the individual components.
  • triangles are arranged on the retaining arms, which have an axial bore for connection to a shaft. Again, the connection between the triangle and the support arm can be done via a joint.
  • the cross can be connected via joints with the triangles.
  • connection cross may be secured in the junction of the Y with the support arms. Since the radius with the third power enters into the moment of resistance, it is advantageous if the arms are sheathed over the length from the node point to the rotor blade with a shape which minimizes the drag coefficient as described above.
  • the connecting cross may consist of a plurality of bars, with the bars which fix the upper holding arm being in the plural.
  • the rods, which fix the upper holding arm, are loaded under pressure. Therefore, there is a risk of buckling. A reinforcement in the form of several rods, these forces can be better absorbed.
  • a ninth independent inventive aspect of the invention relates to a rotor for a vertical axis wind turbine, wherein it has a pitch angle adjustment.
  • the rotation of the rotor blades about the axis of rotation of the vertical axis wind energy systems is an oscillation of the rotor blades about a further axis of rotation each Rotor blade superimposed.
  • the course of the adjustment angle is called the pitch angle curve.
  • the pitch angle adjustment results in a variety of improvements.
  • pitch angle adjustment proposed here is offset by optimizing the pitch curve as a function of geometry and operating point parameters.
  • the geometry parameters are shown in FIG. 6 and are as follows:
  • the soundness ⁇ describes the ratio (number of rotor blades b times the rotor blade depth c) / (diameter of the rotor). It is advantageous if the solidity is between 0.15 and 0.25, preferably 0.2.
  • a tenth aspect of the invention relates to a method for producing a holding arm having a longitudinally extending support structure, wherein sheets are cut in a first step, these are folded to form in a second step, in a third step, the cut and molded profile parts are pushed into one another and in a fourth step, the parts are positively connected with each other.
  • the compound in the fourth step can be done by riveting.
  • a frame structure in a fifth step, can be slid and fastened and in a sixth step, the frame structure is sheathed.
  • the envelope may be a thin sheet.
  • the shell or the sheet metal can also be fastened to the frame structure with rivets, in particular blind rivets.
  • an undercut can be integrated for rivets.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a vertical axis wind power plant
  • FIG. 2 shows different rotor shapes for vertical axis wind energy plants
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a profile shape with specification of the eleven parameters according to the PARSEC-11 parameterization by Prof. Dr. med. Sobieczky
  • 2 is a schematic representation of a rotor blade with two holding arms and a connection to a shaft in a side view (FIG. 4A) and in a plan view (FIG. 4B) indicating the geometric definitions for determining the points of application;
  • FIG. 5A a schematic representation of a rotor blade with associated holding arms and the connection via a triangle in the top view, indicating the geometry parameters for pitch angle adjustment
  • FIG. 5B a schematic representation of a rotor blade with associated holding arms and the connection via a triangle in the top view, indicating the geometry parameters for pitch angle adjustment
  • a cross section ( Figure 8A) and a longitudinal section (Figure 8B) in perspective view through the elongate support structure a schematic representation of a section through the longitudinally extending support structure in the form of profiles with two different sectional planes
  • 10 shows a schematic representation of a cross section through a holding arm with a longitudinally extending holding structure and a transversely extending frame structure with a shell
  • FIG. 11 is a schematic representation of a frame component in a perspective view
  • Figure 12 is a schematic representation of a support arm in a perspective view and with deferred frame structure and shell and Figure 13 is a schematic representation of the Gararmkonstrutation a rotor with longitudinally extending support structure and deferred frame structure with shell.
  • the vertical axis wind turbine 1 shown in FIG. 1 consists of a rotor 2 and a tower 3, on which the rotor 2 is mounted.
  • the rotor 2 is formed by holding arms such as holding arm 4 and rotor blades such as rotor blade 5.
  • By the rotor 2 of the air kinetic energy is withdrawn and transmitted to a shaft 6 as mechanical energy.
  • mechanical energy is transferred from the rotor blades via the wing suspension in the form of the retaining ring.
  • the vertical axis wind energy systems rotor shapes shown in FIG. 2 are an H rotor (FIG. 2A), a helical rotor (FIG. 2B), a curved rotor (FIG. 2C) and a classical Darrieus rotor (FIG. 2D).
  • FIGS. 4A and 4B the geometry parameters for determining the points of application of the holding arms can be found in each case.
  • the structure of a subunit 11 of a rotor for a vertical axis wind power plant becomes clear here.
  • the kinetic energy of the wind is removed via a rotor blade 12 of the air and then transmitted via retaining arms 13, 13 'and triangles 14, 14' on the shaft 15 in the form of mechanical energy.
  • the holding arms 13 and 13 ' are Y-shaped.
  • the rotor blade 12 is connected via joints 16, 16 'to the support arms 13, 13' and via joints 17, 17 ', 17 "(not visible), 17"' with triangles 14, 14 ', which in turn with a shaft 15 in Connection stand.
  • Figure 6 the identical structure to Figure 4A is shown, but specifying the geometry parameters for pitch angle adjustment.
  • the arrow 31 determines the direction of flow and the point 32 the fulcrum.
  • FIGS. 5A and 5B For the bending moment curves in FIGS. 5A and 5B, Mb / Mbmax is plotted against z / h F.
  • the deviations of the bending moments in case of deviations from the optimal position can be seen here as described above.
  • a rotor 41 (see FIG. 7) of a vertical axis wind power plant consists, for example, of three rotor blades 42, 42 ', 42 "which are each connected to two triangles 44, 44' via a rotor connection 43, 43 ', 43" that connect to a shaft (not shown).
  • An upper support arm 45, 46, 47 and a lower support arm 45 ', 46', 47 ' are each connected via connecting crosses 48, 48', 48 ".
  • a holding arm assembly 71 is used as shown in FIG.
  • a mold 75 is applied, which has the following profile: r 0.100
  • the mold is formed by sliding ribs such as rib 76 onto the longitudinally extending support structure 72 and fixing them with rivets, such as rivets 77.
  • the ribs, such as rib 76 are wrapped with a thin sheet 78, which in turn is fastened with rivets, such as 79.
  • Such a sheath of Retaining arms takes place as shown in FIGS. 12 and 13 on each of the Y-shaped holding arms 82, 82 ', 83, 83', 84, 84 'from the junction of the Y by application of the molds 85, 85', 86, 86 '. , 87, 87 '.
  • a single frame member 91 as shown in Figure 11 has a recess 92 for a longitudinally extending support structure (not shown).
  • numerous openings such as 93 for receiving blind rivets (not shown) are provided.
  • a circular opening 94 is provided, through which cables (not shown) can be guided.

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Abstract

The invention relates to a rotor blade, to a rotor blade adjustment, a retaining arm and a rotor for a vertical-axis wind turbine and to a method for producing a retaining arm for a vertical-axis wind turbine.

Description

ROTORBLATT, HALTEARM UND ROTOR FÜR EINE VERTI ALACHSWINDENERGIEANLAGE SOWIE HERSTELLVERFAHREN UND VERTIKALACHS WINDENERGIE ANLÄGE  ROTOR SHEET, HOLDING ARM AND ROTOR FOR A VERTI ALACHSWINDENERGIEANLAGE AS WELL AS MANUFACTURING PROCESSES AND VERTIKALACHS WINDENERGIE ANLÄGE
[01] Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt, einen Haltearm und einen Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage sowie eine Vertikalachswindenergieanlage. The invention relates to a rotor blade, a holding arm and a rotor for a Vertikalachswindenergieanlage and a Vertikalachswindenergieanlage.
[02] Windenergieanlagen sind aus dem Stand der Technik zahlreich bekannt. Eine Windenergieanlage verwendet einen Rotor zur Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie einer Welle. Bei auftriebsbasierten Windenergieanlagen erfüllen die aerodynamischen Kräfte an den Rotorblättern des Rotors diese Aufgabe. [02] Wind turbines are well known in the art. A wind turbine uses a rotor to convert the kinetic energy of the wind into mechanical energy of a shaft. In lift-based wind turbines, the aerodynamic forces on the rotor blades of the rotor fulfill this task.
[03] Bezogen auf die Drehachse der Windenergieanlage gibt es zwei unterschiedliche Typen. Zum einen gibt es Windenergieanlagen mit horizontaler Achse zum anderen Windenergieanlagen mit vertikaler Achse, so bezeich- nete Vertikalachswindenergieanlagen. Bei den auftriebsbasierten Verti- kalachswindenergieanlagen gibt es unterschiedliche Typen. Dabei hat sich der sogenannte H-Rotor durchgesetzt, bei dem sich im Gegensatz zum Dar- rieus-Rotor und zu herkömmlichen Windenergieanlagen mit horizontaler Achse die Rotorblätter über die gesamte Länge in einem konstanten Abstand zu dieser Achse befinden. [03] There are two different types in relation to the axis of rotation of the wind energy plant. On the one hand, there are wind turbines with a horizontal axis to the other wind turbines with a vertical axis, so called vertical axis wind turbines. There are different types of lift-based vertical axis wind turbines. In this case, the so-called H-rotor has prevailed, in which, in contrast to the Darrie-rotor and conventional wind turbines with a horizontal axis, the rotor blades over the entire length are at a constant distance to this axis.
BESTÄTIGU NGSKOPI E [04] Um die am Rotorblatt wirkenden Kräfte und Momente auf die Welle zu übertragen, benötigen Vertikalachswindenergieanlagen eine Rotorblatt- halterung. Als Rotorblätter kommen bei Vertikalachswindenergieanlagen derzeit lediglich solche zum Einsatz, die durch vierstellige NACA- Parametrisierung mit drei Profilparametern erzeugt worden sind. Dabei handelt es sich insbesondere um das NACA0018 und das NACA4418 Profil. BESTÄTIGU NGSKOPI E [04] In order to transmit the forces and moments acting on the rotor blade to the shaft, vertical axis wind turbines require a rotor blade holder. As rotor blades in vertical axis wind energy systems currently only those are used which have been produced by four-digit NACA parameterization with three profile parameters. These are in particular the NACA0018 and the NACA4418 profile.
[05] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern oder ihm eine Alternative zur Seite zu stellen. [05] The object of the present invention is to improve the prior art or to provide an alternative to the side.
Die Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Rotorblatt für eine Vertikalachswindenergieanlage, wobei das Profil des Rotorblatts gemäß einem Polynom nach der PARSEC-11- Parametrisierung gestaltet ist, wobei das Profil des Rotorblattes mindestens sieben, bevorzugt acht, neun, zehn oder alle der folgenden PARSEC-11- Parameter aufweist: r zwischen 0,000 bis 0,100, vorzugsweise zwischen 0,005 bis 0,080, besonders bevorzugt von 0,005 bis 0,050 xup zwischen 0,10 bis 0,60, vorzugsweise zwischen 0,20 bis 0,50, besonders bevorzugt von 0,25 bis 0,45 yup zwischen 0,000 bis 0,150, vorzugsweise zwischen 0,000 bis 0,135, besonders bevorzugt von 0,050 bis 0,120 a2 , The object is achieved according to a first aspect of the present invention by a rotor blade for a Vertikalachswindenergieanlage, wherein the profile of the rotor blade is designed according to a polynomial according to the PARSEC-11 parametrization, the profile of the rotor blade at least seven, preferably eight, nine, has ten or all of the following PARSEC-11 parameters: r between 0.000 to 0.100, preferably between 0.005 to 0.080, particularly preferably from 0.005 to 0.050 x up between 0.10 to 0.60, preferably between 0.20 to 0.50 , more preferably from 0.25 to 0.45 y up, from 0.000 to 0.150, preferably from 0.000 to 0.135, most preferably from 0.050 to 0.120 a 2 ,
zwischen 0,0 bis 2,0, vorzugsweise zwischen 0,2 bis 1,5, besonup  between 0.0 to 2.0, preferably between 0.2 to 1.5, finely
ders bevorzugt von 0,4 bis 1 ,3 ders preferably from 0.4 to 1, 3
xlow zwischen 0, 10 bis 0,60, vorzugsweise zwischen 0,20 bis 0,50, besonders bevorzugt von 0,25 bis 0,40 x low between 0.10 to 0.60, preferably between 0.20 to 0.50, more preferably from 0.25 to 0.40
9 low zwischen 0,00 bis 0,15, vorzugsweise zwischen 0,00 bis 0,12, besonders bevorzugt von 0,04 bis 0,12  9 low between 0.00 to 0.15, preferably between 0.00 to 0.12, particularly preferably from 0.04 to 0.12
2 0W zwischen 0,0 bis 2,0, vorzugsweise zwischen 0,2 bis 1,5, beson- öxlow 2 0W between 0.0 and 2.0, preferably between 0.2 to 1.5, x ö special low
ders bevorzugt von0,4 bis 1 ,3 that is, from 0.4 to 1.3
ß in Grad zwischen 0 bis 25, vorzugsweise zwischen 0 bis 20, besonders bevorzugt von 0 bis 18 ß in degrees between 0 to 25, preferably between 0 to 20, particularly preferably from 0 to 18
a in Grad zwischen 0 bis 25, vorzugsweise zwischen 0 bis 20, besonders bevorzugt von 0 bis 15 a in degrees between 0 to 25, preferably between 0 to 20, particularly prefers from 0 to 15
yte zwischen -0,3 bis 0,3, vorzugsweise zwischen -0,15 bis 0,15, besonders bevorzugt von 0 y te between -0.3 to 0.3, preferably from -0.15 to 0.15, particularly preferably from 0
Ayte zwischen 0 bis 0,1, vorzugsweise zwischen 0 bis 0,01, besonders bevorzugt von 0,004, wobei das Profil an jedem Punkt seiner Kontur um maximal yup 15stel vom von PARSEC- 1 1 definierten Polynom abweichen kann, bevorzugt maximal um yup 20stel oder um yup 50stel, wobei das Profil besonders bevorzugt dem Polynom genau folgt. [06] Begrifflich sei erläutert, dass sich die Parametrisierung auf die sogenannte PARSEC-1 1 Definition bezieht gemäß Marnett, Markus: PARSEC- 1 1 Parameterization, Techn. Report, Institute of Aerodynamics, RWTH Aachen University, 201 1. Ay te between 0 to 0.1, preferably between 0 to 0.01, particularly preferably from 0.004, wherein the profile at each point of its contour can deviate from the polynomial defined by PARSEC-1 1 by a maximum of y up to fifteenth, preferably maximally by y up 20ths or by y up 50ths, the profile particularly preferably following the polynomial exactly. [06] It should be explained conceptually that the parameterization refers to the so-called PARSEC-1 1 definition according to Marnett, Markus: PARSEC- 1 1 Parameterization, Techn. Report, Institute of Aerodynamics, RWTH Aachen University, 201 1.
[07] Weiter begrifflich sei erläutert, dass alle Winkelangaben mit der Ein- heit„ ° " DEG- Angaben sind, also mit einem Vollkreis von 360 °. [07] It should be further clarified that all angle data with the unit "°" are DEG specifications, ie with a full circle of 360 °.
[08] Es sei ausdrücklich daraufhingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Offenbarung ein unbestimmter Artikel wie„ein...",„zwei" usw. als eine mindestens- Angabe zu verstehen ist, also„mindestens ein...",„mindestens zwei..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ergibt, dass dort etwa nur„genau ein...",„genau zwei..." usw. gemeint ist. [08] It should be expressly understood that in the context of the present disclosure, an indefinite article such as "a ...", "two", etc. is to be understood as an at least indication, that is, "at least one ...", " at least two ... "and so on, unless it is clear from the context in question that it means only" exactly one ... "," exactly two ... "and so on.
[09] In einer verschlechterten Ausführungsform können sogar ein nicht po- lynomisierbarer Verlauf und/oder ein unstetiger Verlauf der Kontur noch einen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gestalteten Verlauf aufweisen. [09] In a worsened embodiment, even a non-polynomialable course and / or a discontinuous course of the contour may still have a course designed according to the first aspect of the invention.
[10] Da der Wirkungsgrad des gesamten Rotors im Wesentlichen von den aerodynamischen Kräften am Rotorblatt abhängt, wird mit dem soeben beschriebenen Parametersatz für die Rotorblätter ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt. Die hierbei verwendete PARSEC-1 1 -Parametrisierung von Prof. Dr. Sobieczky bietet die Möglichkeit, die Profilform eindeutig zu definieren. Diese Parametrisierung beinhaltet elf Parameter, die in Figur 3 dargestellt sind. Dabei sind die Oberseite als die Außenseite des Rotors und die Unterseite als die Innenseite des Rotors zu verstehen. Diese bestimmen sich folgendermaßen: Since the efficiency of the entire rotor depends essentially on the aerodynamic forces on the rotor blade, an improved efficiency is achieved with the just described parameter set for the rotor blades. The PARSEC-1 1 parameterization of Prof. Dr. Sobieczky offers the possibility to clearly define the profile form. This parameterization contains eleven parameters, which are shown in FIG. The upper side is to be understood as the outer side of the rotor and the lower side as the inner side of the rotor. These are determined as follows:
• r steht für den dimensionslosen Radius an der Vorderkante • r is the dimensionless radius at the leading edge
• xup steht für die dimensionslose %-Koordinate des höchsten Punktes auf der Oberseite • x up stands for the dimensionless% coordinate of the highest point on the top
• 9up steht für die dimensionslose y-Koordinate des höchsten Punktes auf der Oberseite  • 9up stands for the dimensionless y-coordinate of the highest point on the top
d2yu d 2 y u
2 up beschreibt die 2. Ableitung von y nach x bei den Koordinaten2 up describes the 2nd derivative from y to x at the coordinates
OX Up OX U p
• xiow steht für die dimensionslose x-Koordinate des tiefsten Punktes auf der Unterseite • x iow is the dimensionless x-coordinate of the lowest point on the bottom
• iow steht für die dimensionslose y-Koordinate des tiefsten Punktes auf der Unterseite • iow ste ht for the dimensionless y-coordinate of the lowest point on the bottom
Ά ~2 °w beschreibt die 2. Ableitung von y nach x bei den Koordinaten d xlowΆ ~ 2 ° w describes the 2nd derivative from y to x at the coordinates d x low
Figure imgf000006_0001
Figure imgf000006_0001
• ß ist der Öffnungswinkel des Profils an der Hinterkante in Grad  • ß is the opening angle of the profile at the trailing edge in degrees
• a ist der Neigungswinkel des Profils an der Hinterkante in Grad  • a is the angle of inclination of the profile at the trailing edge in degrees
• 9te ist der dimensionslose vertikale Abstand der Hinterkante zur x- Achse  • 9th is the dimensionless vertical distance of the trailing edge to the x-axis
• Ayte ist die dimensionslose Dicke an der Hinterkante Ay te is the dimensionless thickness at the trailing edge
[11] Ein zweiter Aspekt der Erfindung, der auch unabhängig erfinderisch ist, betrifft einen Haltearm für eine Vertikalachswindenergieanlage, wobei der Haltearm eine sich längs erstreckende Haltestruktur aufweist, die ein Hohlkörper ist, dessen Wandstärke in einem Bereich abnimmt und deren Steifigkeit nach außen geringer wird. [11] A second aspect of the invention, which is also independently inventive, relates to a support arm for a vertical axis wind turbine, wherein the holding arm has a longitudinally extending holding structure, which is a hollow body whose wall thickness decreases in one area and whose rigidity is reduced to the outside.
[12] Hierdurch kann Material gespart werden, was zu einer Verringerung der Masse führt. Die Masse der Aufhängung sollte möglichst gering sein, sodass die Drehzahl der Windenergieanlage schnell an die sich ändernde Windgeschwindigkeit angepasst werden kann, um den Rotor der Windenergieanlage gleichmäßig bei einem guten Wirkungsgrad betreiben zu können. Bei der Haltestruktur kann es sich beispielsweise um ein aus Kunststoff oder anderen Materialien gegossenes Teil handeln. Dabei kann es sich um einen Voll- oder Hohlkörper handeln, welche einen Konturgradienten aufweisen können. Auch andere Materialien - wie Metall - sind denkbar. [12] This material can be saved, which leads to a reduction in mass. The mass of the suspension should be as low as possible, so that the speed of the wind turbine can be adapted quickly to the changing wind speed in order to operate the rotor of the wind turbine evenly with a good efficiency can. The support structure may be, for example, a molded plastic or other material part. It may be a solid or hollow body, which may have a Konturgradienten. Other materials - such as metal - are conceivable.
[13] Vorteilhafterweise ist die Haltestruktur ein Hohlkörper, der in einem Bereich, in dem die Wandstärke abnimmt, einen konstanten äußeren Quer- schnitt aufweist. [13] Advantageously, the holding structure is a hollow body which has a constant outer cross-section in a region in which the wall thickness decreases.
[14] Grundsätzlich sind Y-förmige Haltearme von Vorteil, da so das Antriebsmoment besser übertragen werden kann. Bei einem Y-förmigen Haltearm mit einer ebenso geformten Haltestruktur ist es von Vorteil, wenn der Bereich, in dem die Wandstärke bei einem konstanten äußeren Querschnitt abnimmt, zwischen dem Knotenpunkt des Y und der Rotorblattanbindung liegt. Basically, Y-shaped support arms are advantageous because the drive torque can be transmitted better. In the case of a Y-shaped holding arm with a likewise shaped holding structure, it is advantageous if the region in which the wall thickness decreases with a constant outer cross section lies between the junction point of the Y and the rotor blade connection.
[15] Insbesondere kann die Haltestruktur aus mehreren U-Profilen aufgebaut sein, die ineinander geschoben sind. So entsteht ein Schalenaufbau. Diese einfache Aufbauvariante ist besonders günstig in der Herstellung und bietet beispielsweise bei einer späteren Verkleidung den Vorteil eines konstanten rechteckigen Außenquerschnitts. In particular, the support structure may be constructed of a plurality of U-profiles, which are pushed into each other. This creates a shell structure. This simple construction variant is particularly favorable to manufacture and, for example, offers the advantage of a constant rectangular outer cross-section in the case of a later cladding.
[ 16] Ein dritter Aspekt der Erfindung, der auch unabhängig erfinderisch ist, betrifft einen Haltearm, wobei die sich längserstreckende Haltestruktur mit einer Form umhüllt ist und das Profil der Form gemäß der oben beschriebenen PARSEC-1 1-Parametrisierung mindestens sieben, acht, neun, zehn oder bevorzugt alle elf der folgenden Parameter aufweist: r zwischen 0,003 bis 0, 1 10, vorzugsweise zwischen 0,022 bis 0,1 10, besonders bevorzugt von 0, 100 xup zwischen 0,268 bis 0,420, vorzugsweise zwischen 0,289 bis 0,380, besonders bevorzugt von 0,306 yup zwischen 0, 151 bis 0,191, vorzugsweise zwischen 0, 154 bis 0,172, besonders bevorzugt von 0,157 [16] A third aspect of the invention, which is also independently inventive, relates to a support arm wherein the elongate support structure is wrapped in a mold and the profile of the mold is at least seven, eight, nine according to the above-described PARSEC-11 parametrization , ten or preferably all eleven of the following parameters: r is between 0.003 to 0.110, preferably between 0.022 to 0.110, particularly preferably from 0.100 x up between 0.268 to 0.420, preferably between 0.289 to 0.380, particularly preferred from 0.306 y up between 0.151 to 0.191, preferably between 0.154 to 0.172, more preferably 0.157
OX 2 u U pp zwischen 0,429 bis 0,998, vorzugsweise zwischen 0,740 bis OX 2 u U p p between 0.499 to 0.998, preferably between 0.740 to
0,998, besonders bevorzugt von 0,880 0.998, more preferably 0.880
*iow zwischen 0,268 bis 0,420, vorzugsweise zwischen 0,289 bis 0,380, besonders bevorzugt von 0,306 iow zwischen 0, 1 1 bis 0, 191 , vorzugsweise zwischen 0, 1 4 bis 0, 172, besonders bevorzugt von 0, 157 2°w zwischen 0,429 bis 0,998, vorzugsweise zwischen 0,740 bisiow between 0.268 to 0.420, preferably between 0.289 to 0.380, more preferably from 0.306 iow between 0.1 to 0.191, preferably between 0.1 to 0, 172, particularly preferably from 0.157 2 ° w between 0.499 to 0.998, preferably between 0.740 to
°xlow ° x low
0,998, besonders bevorzugt von 0,880 ß zwischen 1, 183 bis 19,946, vorzugsweise zwischen 2,442 bis 19,946, besonders bevorzugt von 17,852 zwischen 0 bis 12, vorzugsweise zwischen 0 bis 6, besonders bevorzugt von 0 yte zwischen -0,2 bis 0,2, vorzugsweise zwischen -0, 1 bis 0, 1, besonders bevorzugt von 0 0.998, more preferably from 0.880 ß between 1, 183 to 19.946, preferably between 2.442 to 19.946, more preferably 17.852 between 0 to 12, preferably from 0 to 6, more preferably from 0 y te between -0.2 to 0.2 , preferably between -0, 1 to 0, 1, particularly preferably from 0
Ayte zwischenO bis 0,1, vorzugsweise zwischen 0 bis 0,01 , besonders bevorzugt von 0,004, wobei das Profil der Form an jedem Punkt seiner Kontur um maximal yup 15stel vom von PARSEC-1 1 definierten Polynom abweichen kann, bevorzugt maximal um yup 20stel oder um yup 50stel, wobei das Profil der Form besonders bevorzugt dem Polynom genau folgt. [17] Hierdurch kann eine Verringerung des Widerstandsmoments der An- bindung erzielt werden, indem der Haltearm mit einem auftriebsneutralen PARSEC-Profil ummantelt wird. Der numerischen Berechnung des idealen PARSEC-Profils wird zugrunde gelegt, dass die vier Eckpunkte der Box für die sich längserstreckende Haltestruktur innerhalb der Profilkontur liegen. Insgesamt werden das aerodynamische Widerstandsmoment der Rotorblattaufhängung verringert und damit der Drehmomentenbeiwert des Haltearms minimiert. Dies verbessert wiederum den Wirkungsgrad des Rotors der Ver- tikalachswindenergieanlage. Ay te between O to 0.1, preferably between 0 to 0.01, more preferably of 0.004, wherein the profile of the shape at each point of its contour by a maximum y up to 15ths can deviate from the polynomial defined by PARSEC-1 1, preferably a maximum of y up 20ths or around y up 50ths, the profile of the form particularly preferably following the polynomial exactly. [17] In this way, a reduction in the moment of resistance of the connection can be achieved by sheathing the holding arm with a lift-neutral PARSEC profile. The numerical calculation of the ideal PARSEC profile is based on the fact that the four corner points of the box for the longitudinally extending support structure lie within the profile contour. Overall, the aerodynamic drag torque of the rotor blade suspension are reduced and thus the torque coefficient of the support arm minimized. This in turn improves the efficiency of the rotor of the vertical axis wind turbine.
[18] Ein vierter Aspekt der Erfindung, der auch unabhängig erfinderisch ist, betrifft einen Haltearm, welcher eine sich längserstreckende Haltestruk- tur aufweist, die mit einer Form umhüllt ist, wobei die Form durch eine sich quer erstreckende Spantenstruktur und eine Hülle gebildet ist. [18] A fourth aspect of the invention, which is also independently inventive, relates to a support arm having a longitudinally extending support structure encased in a mold, the mold being formed by a transversely extending bulkhead structure and a sheath.
[19] Die sich quer erstreckende Spantenstruktur kann durch einen tragflügelähnlichen Spantenaufbau realisiert werden. Hierdurch wird das Gewicht der Form gering gehalten. [20] Die Hülle kann aus Blech sein, welches eine Dicke von 0,1 bis 2 mm, insbesondere von 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm aufweist. [19] The transversely extending frame structure can be realized by a wing-like frame structure. As a result, the weight of the mold is kept low. [20] The shell may be made of sheet metal, which has a thickness of 0.1 to 2 mm, in particular from 0.1 to 1 mm, particularly preferably 0.5 mm.
[21] Eine Befestigung der einzelnen Bestandteile des Haltearms kann durch Nieten, vorzugsweise Blindnieten, erfolgen. Für die Nieten kann ein Hinterschnitt in den Spanten vorgesehen sein. [22] Vorzugsweise weist die Spantenstruktur eine Bohrung auf, durch welche beispielsweise etwaige Versorgungs- und Steuerleitungen für eine Rotorblattverstellung oder Sensorik am Rotorblatt verlegt werden kann. Diese ist bevorzugt in dem in Anströmrichtung hinteren Teil des Spantenaufbaus angeordnet. Die Bohrung dient der Aufnahme von Kabeln und erleichtert so im Vergleich zu einer Anbringung der Kabel innerhalb der sich längs erstreckenden Haltestruktur des Haltearms die Verlegung derselben. [23] Ein fünfter unabhängig erfinderischer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage mit Haltearmen und einem Rotorblatt, wobei der Anstellwinkel in einem Bereich von -5° < d < 0° liegt, vorzugsweise bei d = -2,5°. Dies ist besonders von Vorteil, wenn es sich um ein NACA4418-Profil handelt. Ein weiter bevorzugter Bereich für den Anstellwinkel liegt bei -5° < d < 5°, vorzugsweise bei d = 0°, Dies ist besonders von Vorteil, wenn es sich um ein PARSEC-Profil handelt. Die Definition des Anstellwinkels ist der Figur 4A zu entnehmen. Hierdurch wird der Wirkungsgrad verbessert. Bei dem Anstellwinkel d, wie er in Figur 4 dargestellt ist, handelt es sich um einen negativen Wert. [21] An attachment of the individual components of the support arm can be done by riveting, preferably blind rivets. For the rivets, an undercut can be provided in the frames. [22] Preferably, the frame structure has a bore through which, for example, any supply and control lines for a rotor blade adjustment or sensor technology can be laid on the rotor blade. This is preferably arranged in the direction of flow in the rear part of the bulkhead structure. The bore serves to receive cables, thus facilitating the routing thereof as compared to attachment of the cables within the longitudinally extending support structure of the support arm. [23] A fifth independent inventive aspect of the invention relates to a rotor for a vertical axis wind turbine with support arms and a rotor blade, wherein the angle of attack is in a range of -5 ° <d <0 °, preferably at d = -2.5 °. This is especially useful if it is a NACA4418 profile. A further preferred range for the angle of attack is -5 ° <d <5 °, preferably at d = 0 °, this is particularly advantageous if it is a PARSEC profile. The definition of the angle of attack is shown in FIG. 4A. As a result, the efficiency is improved. The angle of attack d, as shown in FIG. 4, is a negative value.
[24] Ein sechster, ebenfalls unabhängig erfinderischer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage mit Haltearmen und einem Rotorblatt, wobei die Ansatzpunkte von zwei Haltearmen an einem Rotorblatt in Spannweitenrichtung einen Abstand zwischen /0,5-0,5<hA/ hF < 0,25, insbesondere von hA/ hF = 0,229, aufweisen. A sixth, also independently inventive aspect of the invention relates to a rotor for a Vertikalachswindenergieanlage with holding arms and a rotor blade, wherein the starting points of two holding arms on a rotor blade in the spanwise direction a distance between / 0.5-0.5 <h A / h F <0.25, in particular of h A / h F = 0.229.
[25] Durch die besondere Bauweise der Vertikalachswindenergieanlage ergibt sich die Möglichkeit, ein zweidimensionales Profil zu verwenden, das über die gesamte Höhe ein konstantes Profil aufweist. Um die Produktionskosten möglichst niedrig zu halten, kann es eine Struktur aufweisen, die über die gesamte Höhe konstant ist. Somit kann die dimensionierende Belastung der Rotorblattstruktur, also die innere Vergleichsspannung, proportional zum auftretenden Biegemoment angenommen werden. [26] In Abbildungen 5A und 5B sind die Verteilungen der Biegemomente sowohl für eine konstante Streckenlast (Fig. 5A), die sich bei einer frontalen Anströmung des Tragflächenprofils im Stillstand der Anlage, als auch für eine Streckenlast nach Multhopp (Fig. 5B), die sich durch die aerodynami- sehen Lasten im Betrieb der Anlage, ergeben, dargestellt. Dabei sind bereits die optimalen Ansatzpunkte der beiden Haltearme verwendet worden, die sich durch die Positionen hA/ hF = 0,25 und hA/ hF =
Figure imgf000012_0001
kennzeichnen. Die geometrischen Definitionen sind den Figuren 4A und 4B zu entnehmen. Weicht man bei den entsprechenden Belastungen von der optimalen Position ab, so erhöht sich das innere Biegemoment des Rotorblattes entweder in der Mitte bei Position z/hF = 0,25 oder an der Position der Angriffspunkte der Haltearme bei hA/ hF. Dies ist durch die gestrichelten Biegemomente in der Figur 5 A und 5B deutlich zu erkennen. Dementsprechend ergeben sich die bevorzugten Angriffspunkte. [27] Ein siebter unabhängiger erfinderischer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine Windenergieanlage mit Haltearmen und einem Rotorblatt, wobei die Angriffspunkte von zwei Haltearmen an einem Rotorblatt in Pro filsehnenrichtung einen Abstand zwischen 0,4c < xc < 0,5c, insbesondere von xc = 0,45c , aufweisen. [28] Die Lage des„Angriffspunkts" sei jeweils als auf der Linie der Schar der Hauptachsen des Haltearms liegend verstanden.
Due to the special design of the vertical axis wind turbine, it is possible to use a two-dimensional profile, which has a constant profile over the entire height. In order to keep the production costs as low as possible, it can have a structure that is constant over the entire height. Thus, the dimensioning load of the rotor blade structure, so the inner reference voltage, be assumed to be proportional to the bending moment occurring. [26] In FIGS. 5A and 5B, the bending moment distributions are both for a constant line load (FIG. 5A), which results from a frontal flow of the airfoil at standstill of the system, as well as a line load to Multhopp (FIG. 5B). which are shown by the aerodynamic loads during operation of the system. The optimal starting points of the two holding arms have already been used, which are characterized by the positions h A / h F = 0.25 and h A / h F =
Figure imgf000012_0001
mark. The geometrical definitions can be taken from FIGS. 4A and 4B. If one deviates from the optimum position under the corresponding loads, the internal bending moment of the rotor blade increases either in the middle at position z / h F = 0.25 or at the position of the points of application of the holding arms at h A / h F. This can be clearly recognized by the dashed bending moments in FIGS. 5A and 5B. Accordingly, the preferred attack points arise. A seventh independent inventive aspect of the invention relates to a rotor for a wind turbine with holding arms and a rotor blade, wherein the points of engagement of two holding arms on a rotor blade in pro filsehnenrichtung a distance between 0.4c <x c <0.5c, in particular of x c = 0.45c. [28] The position of the "point of attack" is understood as lying on the line of the main axes of the support arm.
[29] In Folge des Abstandes zwischen Neutralpunkt und Schwerpunkt des Rotorblattes ergibt sich ein Moment um den Lagerpunkt des Rotorblattes, da die aerodynamische Normal- und Tangentialkraft im Normalpunkt des Rotorblattes und die Zentrifugalkraft im Schwerpunkt des Rotorblattes angreifen. Zusammen mit dem aerodynamischen Moment wird dieses Moment in die Rotorblattanbindung eingeleitet. Durch eine geeignete Wahl des Lager- punktes oder durch eine Veränderung des Rotorblattschwe unktes kann Einfluss auf das Moment genommen werden. Bei den soeben beschriebenen Werten sind die Belastungen gering. As a result of the distance between the neutral point and the center of gravity of the rotor blade results in a moment around the bearing point of the rotor blade, since the aerodynamic normal and tangential force at the normal point of the rotor blade and the centrifugal force in the center of gravity of the rotor blade attack. Together with the aerodynamic moment this moment is introduced into the rotor blade connection. A suitable choice of the bearing point or a change in the rotor blade pivot can influence the moment. At the values just described, the loads are low.
[30] Hierdurch werden die mechanischen Belastungen am Rotorblatt verringert, insofern kann Material gespart werden und die Rotorblätter werden ko stengünstiger . [30] As a result, the mechanical loads on the rotor blade are reduced, so far material can be saved and the rotor blades are co stengünstiger.
[31] Ein achter Aspekt der Erfindung, der ebenfalls unabhängig erfinderisch ist, betrifft einen Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage. [31] An eighth aspect of the invention, which is also independently inventive, relates to a rotor for a vertical axis wind turbine.
[32] Vorteilhafterweise befindet sich die Saugseite eines Profils auf der Innenseite eines Rotors, eine Druckseite eines Profils auf der Außenseite eines Rotors. [32] Advantageously, the suction side of a profile is located on the inside of a rotor, a pressure side of a profile on the outside of a rotor.
[33] Weiter von Vorteil ist, wenn ein Rotor für eine Vertikalsachswind- energieanlage Haltearme und ein Rotorblatt aufweist,, wobei zwei zu einem Rotorblatt gehörende Haltearme ein Verbindungskreuz aufweisen und das Verbindungskreuz über Gelenke mit den Haltearmen verbunden ist. [34] Das Verbindungskreuz erhöht die Stabilität, wobei die Gelenke gleichzeitig verhindern, dass Biegemomente zwischen den einzelnen Bauteilen übertragen werden. [35] Vorteilhafterweise sind an den Haltearmen Dreiecke angeordnet, die eine axiale Bohrung für eine Verbindung mit einer Welle aufweisen. Auch hier kann die Verbindung zwischen dem Dreieck und dem Haltearm über ein Gelenk erfolgen. Zudem kann das Verbindungskreuz über Gelenke mit den Dreiecken verbunden sein. [33] It is also advantageous if a rotor for a vertical axis wind energy installation has retaining arms and a rotor blade, wherein two retaining arms belonging to a rotor blade have a connecting cross and the connecting cross is connected to the retaining arms via joints. The connecting cross increases stability, while the joints simultaneously prevent bending moments are transmitted between the individual components. [35] Advantageously, triangles are arranged on the retaining arms, which have an axial bore for connection to a shaft. Again, the connection between the triangle and the support arm can be done via a joint. In addition, the cross can be connected via joints with the triangles.
[36] Vorteilhafterweise kann das Verbindungskreuz, wenn die längserstreckte Haltestruktur eine Y-Form aufweist, im Knotenpunkt des Y mit den Haltearmen befestigt sein. Da der Radius mit der dritten Potenz in das Widerstandsmoment eingeht, ist es von Vorteil, wenn die Arme ab dem Kno- tenpunkt bis zum Rotorblatt auf der Länge mit einer Form umhüllt sind, die den Widerstandsbeiwert wie oben beschrieben minimiert. [36] Advantageously, when the elongate support structure has a Y-shape, the connection cross may be secured in the junction of the Y with the support arms. Since the radius with the third power enters into the moment of resistance, it is advantageous if the arms are sheathed over the length from the node point to the rotor blade with a shape which minimizes the drag coefficient as described above.
[37] Das Verbindungskreuz kann aus mehreren Stangen bestehen, wobei die Stangen, die den oberen Haltearm fixieren, in der Mehrzahl sind. Die Stangen, die den oberen Haltearm fixieren, werden auf Druck belastet. Daher besteht die Gefahr von Knicken. Durch eine Verstärkung in Form von mehreren Stangen können diese Kräfte besser aufgenommen werden. [37] The connecting cross may consist of a plurality of bars, with the bars which fix the upper holding arm being in the plural. The rods, which fix the upper holding arm, are loaded under pressure. Therefore, there is a risk of buckling. A reinforcement in the form of several rods, these forces can be better absorbed.
[38] Ein neunter auch unabhängig erfinderischer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage, wobei er eine Nickwinkel Verstellung aufweist. [39] Bei Vertikalachswindenergieanlagen mit Nickwinkelverstellung ist der Rotation der Rotorblätter um die Drehachse der Vertikalachswindenergieanlagen eine Oszillation der Rotorblätter um eine weitere Drehachse je Rotorblatt überlagert. Der Verlauf des Verstellwinkels wird Nickwinkelkurve genannt. Durch die Nickwinkelverstellung ergeben sich eine Vielzahl von Verbesserungen. [38] A ninth independent inventive aspect of the invention relates to a rotor for a vertical axis wind turbine, wherein it has a pitch angle adjustment. [39] For vertical axis wind energy systems with pitch angle adjustment, the rotation of the rotor blades about the axis of rotation of the vertical axis wind energy systems is an oscillation of the rotor blades about a further axis of rotation each Rotor blade superimposed. The course of the adjustment angle is called the pitch angle curve. The pitch angle adjustment results in a variety of improvements.
[40] Während Anlagen mit einer Nickwinkelverstellung derzeit bereits in Betrieb sind, hebt sich die hier vorgeschlagene Nickwinkelverstellung dadurch ab, dass die Nickwinkelkurve in Abhängigkeit von Geometrie- und Betriebspunktparametern optimiert wurde. Die Geometrieparameter sind in Figur 6 zu entnehmen und lauten: [40] While systems with pitch angle adjustment are already in operation, the pitch angle adjustment proposed here is offset by optimizing the pitch curve as a function of geometry and operating point parameters. The geometry parameters are shown in FIG. 6 and are as follows:
• Anzahl der Blätter b · Solidität σ =— 2*r • number of sheets b · solidity σ = - 2 * r
• Position der Rotorblattlagerung xd, yd, xd2, yd2, r = yd + yd2 • Position of the rotor blade bearing x d , y d , x d2 , y d2 , r = y d + y d2
• Verdrehwinkel δ d) als Funktion des Azimuthwinkel θ (T) Twist angle δ d) as a function of the azimuth angle θ (T)
• Rotorblattkontur • Rotor blade contour
[41] Die Solidität σ beschreibt das Verhältnis (Anzahl der Rotorblätter b mal Rotorblatttiefe c) / (Durchmesser des Rotors). Von Vorteil ist, wenn die Solidität zwischen 0,15 und 0,25, vorzugsweise bei 0,2, liegt. [41] The soundness σ describes the ratio (number of rotor blades b times the rotor blade depth c) / (diameter of the rotor). It is advantageous if the solidity is between 0.15 and 0.25, preferably 0.2.
[42] Ein zehnter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Haltearms mit einer sich längserstreckenden Haltestruktur, wobei in einem ersten Schritt Bleche geschnitten werden, diese in einem zweiten Schritt auf Form gekantet werden, in einem dritten Schritt die geschnittenen und geformten Profilteile ineinander geschoben werden und in einem vierten Schritt die Teile formschlüssig miteinander verbunden werden. [42] A tenth aspect of the invention relates to a method for producing a holding arm having a longitudinally extending support structure, wherein sheets are cut in a first step, these are folded to form in a second step, in a third step, the cut and molded profile parts are pushed into one another and in a fourth step, the parts are positively connected with each other.
[43] Die Verbindung im vierten Schritt kann durch Nieten erfolgen. [43] The compound in the fourth step can be done by riveting.
[44] In einem fünften Schritt kann eine Spantenstruktur aufgeschoben und befestigt werden und in einem sechsten Schritt die Spantenstruktur mit einer Hülle ummantelt werden. Bei der Hülle kann es sich um ein dünnes Blech handeln. Die Hülle bzw. das Blech können ebenfalls mit Nieten, insbesondere Blindnieten, an der Spantenstruktur befestigt werden. Dazu kann für Nieten ein Hinterschnitt integriert werden. [45] Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung sind die vorstehenden Merkmale zumindest zum Teil in einer Windenergieanlage umgesetzt. [44] In a fifth step, a frame structure can be slid and fastened and in a sixth step, the frame structure is sheathed. The envelope may be a thin sheet. The shell or the sheet metal can also be fastened to the frame structure with rivets, in particular blind rivets. For this purpose, an undercut can be integrated for rivets. [45] According to an eleventh aspect of the invention, the above features are at least partially implemented in a wind turbine.
[46] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen [46] The invention will be explained in more detail by means of an embodiment with reference to the drawing. Show here
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vertikalachswind- energieanlage, FIG. 1 is a schematic representation of a vertical axis wind power plant;
Figur 2 unterschiedliche Rotorformen für Vertikalachswindener- gieanlagen, FIG. 2 shows different rotor shapes for vertical axis wind energy plants,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Profilform unter Angabe der elf Parameter nach der PARSEC-11 Parametri- sierung von Prof. Dr. Sobieczky, eine schematische Darstellung eines Rotorblatts mit zwei Haltearmen und einer Anbindung an eine Welle in einer Seitenansicht (Figur 4A) und in einer Draufsicht (Figur 4B) unter Angabe der geometrischen Definitionen zur Bestimmung der Angriffspunkte, FIG. 3 shows a schematic representation of a profile shape with specification of the eleven parameters according to the PARSEC-11 parameterization by Prof. Dr. med. Sobieczky, 2 is a schematic representation of a rotor blade with two holding arms and a connection to a shaft in a side view (FIG. 4A) and in a plan view (FIG. 4B) indicating the geometric definitions for determining the points of application;
Verteilungen der Biegemomente sowohl für eine konstante Streckenlast (Figur 5A) als auf für eine Streckenlast nach Multhopp (Figur 5B), eine schematisch Darstellung eines Rotorblatts mit dazugehörigen Haltearmen sowie der Anbindung über ein Dreieck in der Draufsicht unter Angabe der Geometrieparameter zur Nickwinkelverstellung, eine schematische Darstellung eines Rotors einer Windenergieanlage in perspektivischer Darstellung, einen Querschnitt (Figur 8A) und einen Längsschnitt (Figur 8B) in perspektivischer Ansicht durch die sich längserstreckende Haltestruktur, eine schematische Darstellung eines Schnitts durch die sich längserstreckende Haltestruktur in Form von Profilen mit zwei unterschiedlichen Schnittebenen, Figur 10 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Haltearm mit einer sich längserstreckenden Haltestruktur und einer sich quererstreckenden Spantenstruktur mit einer Hülle, Figur 1 1 eine schematische Darstellung eines Spantenbauteils in perspektivischer Ansicht, 5A) as well as for a line load according to Multhopp (FIG. 5B), a schematic representation of a rotor blade with associated holding arms and the connection via a triangle in the top view, indicating the geometry parameters for pitch angle adjustment, a schematic Representation of a rotor of a wind turbine in a perspective view, a cross section (Figure 8A) and a longitudinal section (Figure 8B) in perspective view through the elongate support structure, a schematic representation of a section through the longitudinally extending support structure in the form of profiles with two different sectional planes, 10 shows a schematic representation of a cross section through a holding arm with a longitudinally extending holding structure and a transversely extending frame structure with a shell, FIG. 11 is a schematic representation of a frame component in a perspective view,
Figur 12 eine schematische Darstellung eines Haltearms in perspektivischer Ansicht und mit aufgeschobener Spantenstruktur und Hülle und Figur 13 eine schematische Darstellung der Haltearmkonstruktion eines Rotors mit sich längserstreckender Haltestruktur und aufgeschobener Spantenstruktur mit Hülle. Figure 12 is a schematic representation of a support arm in a perspective view and with deferred frame structure and shell and Figure 13 is a schematic representation of the Haltearmkonstruktion a rotor with longitudinally extending support structure and deferred frame structure with shell.
[47] Die in Figur 1 dargestellte Vertikalachswindenergieanlage 1 besteht aus einem Rotor 2 und einem Turm 3, auf welchem der Rotor 2 angebracht ist. Der Rotor 2 wird durch Haltearme wie beispielsweise Haltearm 4 und Rotorblätter wie beispielsweise Rotorblatt 5 gebildet. Durch den Rotor 2 wird der Luft kinetische Energie entzogen und auf eine Welle 6 als mechanische Energie übertragen. Hierbei erfolgt eine Übertragung mechanischer Energie von den Rotorblättern über die Flügelaufhängung in Form der Hal- tearme. [48] Die in Figur 2 gezeigten Vertikalachswindenergieanlagen Rotorformen sind ein H-Rotor (Figur 2A), ein Helix-Rotor (Figur 2B), ein gekrümmter Rotor (Figur 2C) und ein klassischer Darrieus-Rotor (Figur 2D). The vertical axis wind turbine 1 shown in FIG. 1 consists of a rotor 2 and a tower 3, on which the rotor 2 is mounted. The rotor 2 is formed by holding arms such as holding arm 4 and rotor blades such as rotor blade 5. By the rotor 2 of the air kinetic energy is withdrawn and transmitted to a shaft 6 as mechanical energy. In this case, mechanical energy is transferred from the rotor blades via the wing suspension in the form of the retaining ring. The vertical axis wind energy systems rotor shapes shown in FIG. 2 are an H rotor (FIG. 2A), a helical rotor (FIG. 2B), a curved rotor (FIG. 2C) and a classical Darrieus rotor (FIG. 2D).
[49] In Figur 3 sind wie oben bereits dargestellt die Geometrieparameter für eine Parametrisierung nach PARSEC11 nach Prof. Dr. Sobieczky zu entnehmen. [49] As shown above, the geometry parameters for parameterization according to PARSEC11 according to Prof. Dr. med. To take Sobieczky.
[50] In Figur 4A und 4B sind jeweils die Geometrieparameter zur Bestimmung der Angriffspunkte der Haltearme zu entnehmen. Zusätzlich wird hier der Aufbau einer Untereinheit 11 eines Rotors für eine Vertikalachswind- energieanlage deutlich. Die kinetische Energie des Windes wird über ein Rotorblatt 12 der Luft entzogen und dann über Haltearme 13, 13' und Dreiecke 14, 14' auf die Welle 15 in Form von mechanischer Energie übertragen. Die Haltearme 13 und 13' sind Y-fÖrmig. Das Rotorblatt 12 ist über Gelenke 16, 16' mit den Haltearmen 13, 13' verbunden und über Gelenke 17, 17', 17" (nicht sichtbar), 17" ' mit Dreiecken 14, 14', welche wiederum mit einer Welle 15 in Verbindung stehen. Eine zusätzliche Stabilisierung erfahren die Haltearme über ein Verbindungskreuz 18, bestehend aus Stangen 19, 20, 21. Hierbei fixiert eine Stange 20 den unteren Haltearm 13', wohingegen die zwei übrigen Stangen 19, 21 den oberen Haltearm 13 fixieren. [51] Auch die Stangen 19, 20 und 21 des Verbindungskreuzes 18 sind über Gelenke 22, 22' mit den Haltearmen 13, 13' sowie über die Gelenke 17, 17', 17", 17"' mit den Dreiecken 14, 14' verbunden. Hierbei erfolgt die Verbindung mit den Haltearmen 13, 13' im Knotenpunkt 23 des Y. Zusammen stellt die Verbindung zwischen der Welle 15 und dem Rotorblatt 12 die Rotoran- bindung dar und die lässt sich in drei Hauptsegmente unterteilen: den oberen und den unteren Anbindungsarm 13, 13' sowie das Verbindungskreuz 18 in der Mitte. Die beiden Gelenke, die die Haltearme mit dem Rotorblatt verbinden, sind in einem bestimmten Abstand auf dem Flügel angeordnet, und zwar entsprechend hA/ hF= 0,229. In Profilsehnenrichtung sind die Haltearme am Rotorblatt bei xc = 0,45c angebracht. [50] In FIGS. 4A and 4B, the geometry parameters for determining the points of application of the holding arms can be found in each case. In addition, the structure of a subunit 11 of a rotor for a vertical axis wind power plant becomes clear here. The kinetic energy of the wind is removed via a rotor blade 12 of the air and then transmitted via retaining arms 13, 13 'and triangles 14, 14' on the shaft 15 in the form of mechanical energy. The holding arms 13 and 13 'are Y-shaped. The rotor blade 12 is connected via joints 16, 16 'to the support arms 13, 13' and via joints 17, 17 ', 17 "(not visible), 17"' with triangles 14, 14 ', which in turn with a shaft 15 in Connection stand. An additional stabilization experience the support arms via a connecting cross 18, consisting of rods 19, 20, 21. Here, a rod 20 fixed to the lower arm 13 ', whereas the two remaining rods 19, 21 fix the upper arm 13. [51] The rods 19, 20 and 21 of the connecting cross 18 are connected via joints 22, 22 'with the holding arms 13, 13' and on the joints 17, 17 ', 17 ", 17"' with the triangles 14, 14 ' connected. In this case, the connection is made with the support arms 13, 13 'in the node 23 of the Y. Together the connection between the shaft 15 and the rotor blade 12 is the rotor connection and can be subdivided into three main segments: the upper and the lower connection arm 13, 13 'and the connecting cross 18 in the middle. The two joints which connect the support arms to the rotor blade are arranged at a certain distance on the wing, corresponding to h A / h F = 0.229. In the chordwise direction, the holding arms are attached to the rotor blade at x c = 0.45c.
[52] Die Profilgeometrie eines als Prototyp erfolgreich gebauten Rotorblatts ist durch folgende elf Parameter bestimmt: r 0,051 [52] The profile geometry of a prototype successfully built rotor blade is determined by the following eleven parameters: r 0,051
%up 0,311  % up 0.311
0,068  0,068
a2-a 2 -
Λ γ2 0,452 Λ γ2 0.452
0,242 0,242
0, 147  0, 147
d2yi d 2 yi
1,964  1,964
d*low  d * low
ß 3,896  ß 3,896
a 0,631 a 0.631
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Ayte 0,004 Ay te 0.004
[53] In Figur 6 ist der identische Aufbau zu Abbildung 4A dargestellt, jedoch unter Angabe der Geometrieparameter zur Nickwinkelverstellung. Hierbei bestimmt der Pfeil 31 die Anströmrichtung und der Punkt 32 den Drehpunkt. [53] In Figure 6, the identical structure to Figure 4A is shown, but specifying the geometry parameters for pitch angle adjustment. Here, the arrow 31 determines the direction of flow and the point 32 the fulcrum.
[54] Für die Biegemomentverläufe in den Figuren 5A und 5B ist jeweils Mb/Mbmax zu z/hF aufgetragen. Figur 5A zeigt die konstante Flächenlast für hA/ hF = 0,25 und Figur 5B eine Flächenlast nach Multhopp für h-A/ hF =
Figure imgf000021_0001
-0,5. Die Abweichungen der Biegemomente bei Abweichungen von der optimalen Position sind hier wie oben beschrieben zu entnehmen.
[54] For the bending moment curves in FIGS. 5A and 5B, Mb / Mbmax is plotted against z / h F. FIG. 5A shows the constant area load for h A / h F = 0.25 and FIG. 5B shows a surface load after Multhopp for h- A / h F =
Figure imgf000021_0001
-0.5. The deviations of the bending moments in case of deviations from the optimal position can be seen here as described above.
[55] Ein Rotor 41 (vgl. Figur 7) einer Vertikalachswindenergieanlage be- steht beispielsweise aus drei Rotorblättern 42, 42', 42", die jeweils über eine Rotoranbindung 43, 43', 43" mit zwei Dreiecken 44, 44' verbunden sind, die eine Verbindung zu einer Welle (nicht abgebildet) herstellen. Hierbei bestehen die Anbindungen 43, 43', 43" aus jeweils zwei Haltearmen in Form eines oberen Haltearms 45, 46, 47 und eines unteren Haltearms 45', 46' (nicht sichtbar), 47'. Diese sind jeweils Y- förmig ausgestaltet zur besseren Kräfteübertragung. Ein oberer Haltearm 45, 46, 47 und ein unterer Haltearm 45', 46', 47' sind jeweils über Verbindungskreuze 48, 48', 48" verbunden. Diese setzen sich ihrerseits jeweils aus Stangen 49, 49', 49" zur Stabilisierung der unteren Haltearme 45', 46', 47' sowie aus den Stangen 50, 51, 50', 51 ' , 50" , 51 ", die die oberen Haltearme 45, 46, 47 stabilisieren. [55] A rotor 41 (see FIG. 7) of a vertical axis wind power plant consists, for example, of three rotor blades 42, 42 ', 42 "which are each connected to two triangles 44, 44' via a rotor connection 43, 43 ', 43" that connect to a shaft (not shown). In this case, the connections 43, 43 ', 43 "each consist of two holding arms in the form of an upper holding arm 45, 46, 47 and a lower holding arm 45', 46 '(not visible) 47' An upper support arm 45, 46, 47 and a lower support arm 45 ', 46', 47 'are each connected via connecting crosses 48, 48', 48 ". These in turn each consist of rods 49, 49 ', 49 "for stabilizing the lower support arms 45', 46 ', 47' as well as the rods 50, 51, 50 ', 51', 50", 51 ", the upper Stabilize holding arms 45, 46, 47.
[ 56] Zum Aufbau der sich längs erstreckenden Haltestruktur 61 werden wie in Figuren 8 und 9 erkennbar U-Profile 62, 63, 64 ineinander geschoben. Diese werden jeweils durch Profile 65, 66, 67 komplettiert. Über Löcher 68 (exemplarisch beziffert) können diese mit den Nieten verbunden werden. For the construction of the longitudinally extending support structure 61 as shown in Figures 8 and 9 recognizable U-profiles 62, 63, 64 are pushed into each other. These are each completed by profiles 65, 66, 67. Via holes 68 (numbered as an example), these can be connected to the rivets.
[57] Um den Drehmomentbeiwert in der Aufhängung zu minimieren, wird ein Haltearmaufbau 71 wie in Figur 10 dargestellt verwendet. Hier wird auf eine sich längs erstreckende Haltestruktur 72 bestehend aus Profilen 73, 74 eine Form 75 aufgebracht, die folgendes Profil aufweist: r 0,100 [57] In order to minimize the torque coefficient in the suspension, a holding arm assembly 71 is used as shown in FIG. Here, on a longitudinally extending support structure 72 consisting of profiles 73, 74, a mold 75 is applied, which has the following profile: r 0.100
X, up 0,306  X, up 0.306
yup 0,157 ^ 0,880 y up 0.157 ^ 0.880
dx2 up dx 2 up
xlow 0,306 x low 0.306
Yiow 0,157  Yiow 0.157
0,880  0.880
d*low  d * low
ß 17,852  ß 17,852
a 0  a 0
yte 0 yte 0
yte 0,004 y te 0.004
[58] Die Form wird gebildet, indem Spanten wie Spante 76 auf die sich längs erstreckende Haltestruktur 72 aufgeschoben werden und mit Nieten wie beispielsweise Niete 77 fixiert werden. Die Spanten wie beispielsweise Spante 76 werden mit einem dünnen Blech 78 umhüllt, das wiederum mit Nieten wie beispielsweise 79 befestigt wird. Eine solche Ummantelung der Haltearme erfolgt wie in Figur 12 und 13 dargestellt an jedem der Y-förmi- gen Haltearme 82, 82', 83 , 83', 84, 84' ab dem Knotenpunkt des Y durch Aufbringung der Formen 85, 85', 86, 86', 87, 87'. [58] The mold is formed by sliding ribs such as rib 76 onto the longitudinally extending support structure 72 and fixing them with rivets, such as rivets 77. The ribs, such as rib 76, are wrapped with a thin sheet 78, which in turn is fastened with rivets, such as 79. Such a sheath of Retaining arms takes place as shown in FIGS. 12 and 13 on each of the Y-shaped holding arms 82, 82 ', 83, 83', 84, 84 'from the junction of the Y by application of the molds 85, 85', 86, 86 '. , 87, 87 '.
[59] Ein einzelnes Spantenbauteil 91 wie in Figur 1 1 dargestellt weist eine Aussparung 92 für eine sich längs erstreckende Haltestruktur (nicht abgebildet) auf. Zudem sind zahlreiche Öffnungen wie beispielsweise 93 zur Aufnahme von Blindnieten (nicht abgebildet) vorgesehen. Weiter vorgesehen ist eine kreisförmige Öffnung 94, durch welche Kabel (nicht abgebildet) geführt werden können. [59] A single frame member 91 as shown in Figure 11 has a recess 92 for a longitudinally extending support structure (not shown). In addition, numerous openings such as 93 for receiving blind rivets (not shown) are provided. Further provided is a circular opening 94, through which cables (not shown) can be guided.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Rotorblatt für eine Vertikalachswindenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Rotorblatts gemäß einem Polynom nach der PARSEC-l l-Parametrisierung gestaltet ist, wobei das Profil des Rotorblattes mindestens sieben, bevorzugt acht, neun, zehn oder alle der folgenden PARSEC-11 -Parameter aufweist: r zwischen 0,000 bis 0,100, vorzugsweise zwischen 0,005 bis 0,080, besonders bevorzugt von 0,005 bis 0,050 xup zwischen 0, 10 bis 0,60, vorzugsweise zwischen 0,20 bis 0,50, besonders bevorzugt von 0,25 bis 0,45 yup zwischen 0,000 bis 0,150, vorzugsweise zwischen 0,000 bis 0,135, besonders bevorzugt von 0,050 bis 0,120 zwischen 0,0 bis 2,0, vorzugsweise zwischen 0,2 bis 1 ,5, beson
Figure imgf000024_0001
1. rotor blade for a Vertikalachswindenergieanlage, characterized in that the profile of the rotor blade is designed according to a polynomial according to the PARSEC l parametrization, wherein the profile of the rotor blade at least seven, preferably eight, nine, ten or all of the following PARSEC-11 Parameter between 0.000 and 0.100, preferably between 0.005 and 0.080, more preferably between 0.005 and 0.050 x up between 0.10 and 0.60, preferably between 0.20 and 0.50, particularly preferably between 0.25 and 0.45 y up between 0.000 to 0.150, preferably between 0.000 to 0.135, particularly preferably from 0.050 to 0.120 between 0.0 to 2.0, preferably between 0.2 to 1.5, in particular
Figure imgf000024_0001
ders bevorzugt von 0,4 bis 1,3  ders preferably from 0.4 to 1.3
*iow zwischen 0,10 bis 0,60, vorzugsweise zwischen 0,20 bis 0,50, besonders bevorzugt von 0,25 bis 0,40 yiow zwischen 0,00 bis 0,15, vorzugsweise zwischen 0,00 bis 0,12, besonders bevorzugt von 0,04 bis 0,12 iow between 0.10 to 0.60, preferably between 0.20 to 0.50, more preferably from 0.25 to 0.40 yiow between 0.00 to 0.15, preferably between 0.00 to 0.12 , more preferably from 0.04 to 0.12
„2 °w zwischen 0,0 bis 2,0, vorzugsweise zwischen 0,2 bis 1,5, beson- low "2 ° w between 0.0 to 2.0, preferably between 0.2 to 1.5, especially
ders bevorzugt von 0,4 bis 1,3 ß in Grad zwischen 0 bis 25, vorzugsweise zwischen 0 bis 20, besonders bevorzugt von 0 bis 18 in Grad zwischen 0 bis 25, vorzugsweise zwischen 0 bis 20, besonders bevorzugt von 0 bis 15 yte zwischen -0,3 bis 0,3, vorzugsweise zwischen -0,15 bis 0,15, besonders bevorzugt von 0 ders preferably from 0.4 to 1.3 ß in degrees between 0 to 25, preferably between 0 to 20, more preferably from 0 to 18 in degrees between 0 to 25, preferably between 0 to 20, particularly prefers from 0 to 15 y te between -0.3 to 0.3 , preferably between -0.15 to 0.15, more preferably from 0
Ayte zwischen 0 bis 0,1, vorzugsweise zwischen 0 bis 0,01, besonders bevorzugt von 0,004, wobei das Profil an jedem Punkt seiner Kontur um maximal yup 15stel vom von PARSEC-11 definierten Polynom abweichen kann, bevorzugt maximal um yup 20stel oder um yup 50stel, wobei das Profil besonders bevorzugt dem Polynom genau folgt. Ay te between 0 to 0.1, preferably between 0 to 0.01, more preferably of 0.004, wherein the profile at each point of its contour by a maximum of y up to 15ths may deviate from the polynomial defined by PARSEC-11, preferably at most y up 20ths or around y up 50ths, with the profile particularly preferably following the polynomial exactly.
Haltearm für eine Vertikalachswindenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm eine sich längs erstreckende Haltestruktur aufweist, die ein Hohlkörper ist, dessen Wandstärke in einem Bereich abnimmt und deren Steifigkeit nach außen geringer wird. Holding arm for a Vertikalachswindenergieanlage, characterized in that the holding arm has a longitudinally extending support structure, which is a hollow body whose wall thickness decreases in a range and the stiffness is reduced to the outside.
Haltearm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur, in einem Bereich, in dem die Wandstärke abnimmt, einen konstanten äußeren Querschnitt aufweist. Haltearm nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur aus mehreren U-Profilen aufgebaut ist, die ineinander geschoben sind. Holding arm according to claim 2, characterized in that the holding structure, in a region in which the wall thickness decreases, has a constant outer cross-section. Retaining arm according to one of claims 2 or 3, characterized in that the holding structure is constructed of a plurality of U-profiles, which are pushed into one another.
Haltearm für eine Vertikalachswindenergieanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die längserstreckende Haltestruktur mit einer Form umhüllt ist und das Profil der Form gemäß der PARSEC1 1 Parametrisierung mindestens sieben, acht, neun, zehn oder bevorzugt alle elf der folgenden Parameter aufweist: r zwischen 0,003 bis 0, 1 10, vorzugsweise zwischen 0,022 bis 0,1 10, besonders bevorzugt von 0, 100 xup zwischen 0,268 bis 0,420, vorzugsweise zwischen 0,289 bis 0,380, besonders bevorzugt von 0,306 yup zwischen 0,151 bis 0,191, vorzugsweise zwischen 0,154 bis 0,172, besonders bevorzugt von 0,157 d2yuv Holding arm for a Vertikalachswindenergieanlage, in particular according to one of claims 2 to 4, characterized in that the longitudinal extension support structure is wrapped with a mold and the profile of the shape according to the PARSEC1 1 parameterization at least seven, eight, nine, ten or preferably all eleven of the following Parameter between r 0 to 10, preferably from 0.022 to 0.1 10, more preferably from 0. 100 x up from 0.268 to 0.420, preferably from 0.289 to 0.380, more preferably from 0.306 y up from 0.151 to 0.191 , preferably between 0.154 to 0.172, more preferably 0.157 d 2 y uv
zwischen 0,429 bis 0,998, vorzugsweise zwischen 0,740 bis between 0.499 to 0.998, preferably between 0.740 to
OX Up OX U p
0,998, besonders bevorzugt von 0,880  0.998, more preferably 0.880
%iow zwischen 0,268 bis 0,420, vorzugsweise zwischen 0,289 bis 0,380, besonders bevorzugt von 0,306 yiow zwischen 0,151 bis 0,191, vorzugsweise zwischen 0,154 bis 0,172, besonders bevorzugt von 0,157 d2Viow zwischen 0,429 bis 0,998, vorzugsweise zwischen 0,740 bis dxfow % from 0.268 to 0.420, preferably from 0.289 to 0.380, more preferably from 0.306, from 0.151 to 0.191, preferably from 0.154 to 0.172, most preferably from 0.157 d 2 Viow between 0.499 to 0.998, preferably between 0.740 to dxfow
0,998, besonders bevorzugt von 0,880 ß zwischen 1, 183 bis 19,946, vorzugsweise zwischen 2,442 bis 19,946, besonders bevorzugt von 17,852 a zwischen 0 bis 12, vorzugsweise zwischen 0 bis 6, besonders bevorzugt von 0 yte zwischen -0,2 bis 0,2, vorzugsweise zwischen -0,1 bis 0,1, besonders bevorzugt von 0 0.998, more preferably from 0.880 ß between 1, 183 to 19.946, preferably between 2.442 to 19.946, more preferably 17.852 a between 0 to 12, preferably from 0 to 6, more preferably from 0 y te between -0.2 to 0 2, preferably between -0.1 to 0.1, more preferably from 0
Ayte zwischen 0 bis 0,1, vorzugsweise zwischen 0 bis 0,01, besonders bevorzugt von 0,004, wobei das Profil der Form an jedem Punkt seiner Kontur um maximal yup 15 stel vom von PARSEC-11 definierten Polynom abweichen kann, bevorzugt maximal um yup 20stel oder um yup 50stel, wobei das Profil besonders bevorzugt dem Polynom genau folgt. Ay te between 0 to 0.1, preferably between 0 to 0.01, particularly preferably of 0.004, wherein the profile of the shape at each point of its contour can deviate from the polynomial defined by PARSEC-11 by a maximum of y up 15, preferably a maximum around y up 20ths or around y up 50ths, with the profile particularly preferably following the polynomial exactly.
Haltearm für eine Vertikalachswindenergieanlage, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich längserstreckende Haltestruktur mit einer Form umhüllt ist und die Form durch eine sich quererstreckende Spantenstruktur und eine Hülle gebildet ist. Holding arm for a vertical axis wind energy plant, in particular according to claim 5, characterized in that a longitudinally extending support structure is wrapped with a mold and the shape is formed by a transversely extending frame structure and a shell.
Haltearm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spantenstruktur eine längs verlaufende Bohrung aufweist, welche für die Aufnahme von etwaigen Versorgungs- und Steuerleitungen verwendet werden kann. Holding arm according to claim 6, characterized in that the frame structure has a longitudinal bore, which for the Recording of any supply and control lines can be used.
Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage mit Haltearmen insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und einem Rotorblatt insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel in einem Bereich von -5° < d < 0° liegt, vorzugsweise bei d = -2,5°. Rotor for a Vertikalachswindenergieanlage with holding arms in particular according to one of claims 2 to 7 and a rotor blade in particular according to claim 1, characterized in that the angle of attack is in a range of -5 ° <d <0 °, preferably at d = -2.5 °.
9. Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage mit Haltearmen insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und einem Rotorblatt insbesondere nach Anspruch 1, insbesondere Rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffspunkte von zwei Haltearmen an einem Rotorblatt in Spannweitenrichtung einen Abstand zwischen ^0^5-0,5 = 0,2071 < hA/ hF < 0,25, insbesondere von hA/ hF = 0,229, aufweisen. 10. Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage mit Haltearmen insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und einem Rotorblatt insbesondere nach Anspruch 1, insbesondere Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffspunkte von zwei Haltearmen an einem Rotorblatt in Profilsehnenrichtung einen Abstand zwischen 0,4c < xc < 0,5c, insbesondere von xc - 0,45c, aufweisen. 9. rotor for a Vertikalachswindenergieanlage with holding arms in particular according to one of claims 2 to 7 and a rotor blade in particular according to claim 1, in particular rotor according to claim 8, characterized in that the points of engagement of two holding arms on a rotor blade in the spanwise direction a distance between ^ 0 ^ 5-0.5 = 0.2071 <h A / h F <0.25, in particular of h A / h F = 0.229. 10. Rotor for a Vertikalachswindenergieanlage with holding arms in particular according to one of claims 2 to 7 and a rotor blade in particular according to claim 1, in particular rotor according to claim 9, characterized in that the points of engagement of two holding arms on a rotor blade in chordwise direction a distance between 0.4c <x c <0.5c, in particular of x c - 0.45c.
1 1. Rotor für eine Vertikalachswindenergieanlage mit Haltearmen insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und einem Rotorblatt ins- besondere nach Anspruch 1 , insbesondere Rotor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zu einem Rotorblatt gehörende Haltearme ein Verbindungskreuz aufweisen und/oder das Verbindungskreuz über Gelenke mit den Haltearmen verbunden ist. 1 1. Rotor for a Vertikalachswindenergieanlage with holding arms in particular according to one of claims 2 to 7 and a rotor blade in particular special according to claim 1, in particular rotor according to one of claims 8 or 9, characterized in that two belonging to a rotor blade holding arms have a connecting cross and / or the connecting cross is connected via joints with the holding arms.
12. Rotor nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungskreuz aus mehreren Stangen besteht und die Stangen, die den oberen Haltearm fixieren, in der Mehrzahl sind. 12. Rotor according to one of claims 9 to 1 1, characterized in that the connecting cross consists of a plurality of rods and the rods which fix the upper arm, are in the plurality.
13. Rotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Nickwinkelverstellung zur Verstellung der Rotorblätter aufweist, wobei die Nickwinkelverstellung aktiv oder passiv ausgeführt sein kann, wobei im Fall einer aktiven Ausführung insbesondere eine servoelektrische, eine pneumatische und eine hydraulische Ver- stelleinrichtung in Betracht kommen. 13. Rotor according to one of claims 9 to 12, characterized in that it has a pitch angle adjustment for adjusting the rotor blades, wherein the pitch adjustment can be made active or passive, wherein in the case of an active design in particular a servo-electric, a pneumatic and a hydraulic Ver - be considered.
14. Verfahren zur Herstellung eines Haltearms mit einer sich längserstreckenden Haltestruktur, insbesondere zur Herstellung eines Haltearms nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt Bleche geschnitten werden, in einem zweiten Schritt diese auf Form gekantet werden, in einem dritten Schritt die geschnittenen und geformten Profilteile ineinander geschoben werden und in einem vierten Schritt die Teile formschlüssig miteinander verbunden werden. 14. A method for producing a support arm having a longitudinally extending support structure, in particular for producing a support arm according to one of claims 2 to 7, characterized in that in a first step sheets are cut, in a second step, these are folded to form in one third step the cut and shaped profile parts are pushed together and in a fourth step, the parts are positively connected to each other.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem fünften Schritt eine Spantenstruktur aufgeschoben und befestigt wird und in einem sechsten Schritt die Spantenstruktur mit einer Hülle ummantelt wird 15. The method according to claim 14, characterized in that in a fifth step, a frame structure is pushed and fixed and in a sixth step, the frame structure is sheathed with a sheath
16. Vertikalachswindenergieanlage, aufweisend ein Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 und/oder einen Haltearm nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und/oder einen Rotor nach einem der Ansprüche 8 bis 13. 16. Vertikalachswindenergieanlage, comprising a rotor blade according to one of claims 1 and / or a holding arm according to one of claims 2 to 7 and / or a rotor according to one of claims 8 to 13.
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