CH714971A2 - Self-supporting wind turbine as a flying object. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Windturbine als Flugobjekt zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windenergie. Sie umfasst einen Strukturrahmen (2), mehrere Flügel (1) mit Tragflächenprofil, die am Strukturrahmen (2) drehbar befestigt sind, und Ankopplungsmittel (7) zum Ankoppeln und Antreiben eines Stromgenerators (9). Die Windturbine ist selbsttragend, indem mittels der Variierung des Anstellwinkels der Flügel (1) die Gewichtskraft der Windturbine vom Auftrieb kompensiert ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Stromerzeugungsvorrichtung mit mindestens zwei, bevorzugt einzeln steuerbaren, Windturbinen.The invention relates to a wind turbine as a flying object for generating electrical energy from wind energy. It comprises a structural frame (2), a plurality of wings (1) with a wing profile, which are rotatably mounted on the structural frame (2), and coupling means (7) for coupling and driving a power generator (9). The wind turbine is self-supporting, by means of the variation of the angle of attack of the wing (1), the weight of the wind turbine is compensated by the buoyancy. The invention further relates to a power generating device with at least two, preferably individually controllable, wind turbines.
Description
Beschreibung Gebiet der Erfindung [0001] Die Erfindung betrifft eine Windturbine als Flugobjekt zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windenergie und eine Stromerzeugungsvorrichtung mit mindestens zwei solchen Windturbinen, gemäss den unabhängigen Ansprüchen.Description Field of the Invention The invention relates to a wind turbine as a flying object for generating electrical energy from wind energy and a power generating device with at least two such wind turbines, according to the independent claims.
Hintergrund [0002] Windturbinen sind bekannt indem sie Windenergie in elektrischer Energie umwandeln.Background Wind turbines are known to convert wind energy into electrical energy.
[0003] Bisher hat sich die Technologie der horizontalachsigen Windturbinen als Schnellläufer durchgesetzt. Dabei werden sämtliche Betriebskomponenten auf oder in einem Mast angebracht der fest mit dem Boden auf Land o-der See verankert ist. Die Turbinenblätter drehen um eine Achse die zum Wind ausgerichtet wird. Bei den vertikal-achsigen Turbinen rotieren die Turbinenblätter um den Mast der ebenfalls verankert ist.So far, the technology of horizontal-axis wind turbines has established itself as a high-speed runner. All operating components are attached to or in a mast that is firmly anchored to the ground on land or lake. The turbine blades rotate around an axis that is aligned with the wind. In the vertical-axis turbines, the turbine blades rotate around the mast, which is also anchored.
[0004] Die energiereichsten Windfelder befinden sich auf grosser Höhe über den Boden, ausserhalb der Grenzschicht der Erdoberfläche. Eine Verdoppelung der Windgeschwindigkeit bedeutet eine Verachtfachung der Leistung. Deshalb nimmt die Bauhöhe der Mäste immer weiter zu, bleibt aber aus bautechnischen Gründen begrenzt. Weitere Nachteile der heutigen Windturbinen-Technologie sind die hohe fixen Kosten der Anlagen, die Immobilität der Vermögenswerte, die Nicht-Planbarkeit des Windaufkommens bzw. des Energie-Ertrages, die Lärm- und ästhetische Belastung der Anlagen, die Bedrohung für die Vogelwelt und die hohe Wartungskosten.The most energy-rich wind fields are located at great heights above the ground, outside the boundary layer of the earth's surface. A doubling of the wind speed means an eightfold increase in performance. This is why the height of the masts continues to increase, but remains limited for structural reasons. Further disadvantages of today's wind turbine technology are the high fixed costs of the systems, the immobility of the assets, the unpredictability of the wind or energy yield, the noise and aesthetic pollution of the systems, the threat to bird life and the high level maintenance costs.
[0005] Aufkommende Kite- und drohnenbasierte Systeme versuchen die energiereiche Windfelder auf grösserer Höhe zu verwerten. Zudem sind sie mobiler. Der Kite-Betrieb bleibt aber ineffizient, weil während den alternierenden Aufspulphasen Energie konsumiert wird. Der Energie-Ertrag bei den Drohnen bleibt aus bautechnischen Gründen limitiert. Beide aufkommende Technologien haben den Nachteil, dass sie einen relativ grossen drei-dimensionalen Raum für den Betrieb verwenden mit entsprechenden Flugverkehrs-Einschränkungen.Emerging kite and drone-based systems are trying to exploit the high-energy wind fields at a greater height. They are also more mobile. However, kite operation remains inefficient because energy is consumed during the alternating winding phases. The energy yield of the drones remains limited for structural reasons. Both emerging technologies have the disadvantage that they use a relatively large three-dimensional space for operation with corresponding air traffic restrictions.
Darstellung der Erfindung [0006] Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe eine Windturbine bereitzustellen.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a wind turbine.
[0007] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Windturbine als Flugobjekt zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windenergie. Die Windturbine umfasst einen Strukturrahmen 2 mit einer ersten Rotationsachse. Weiter umfasst sie mehrere Flügel 1 mit Tragflächenprofil und variablem Anstellwinkel, die am Strukturrahmen 2 jeweils um eine zweite Rotationsachse drehbar befestigt sind und alle Flügel 1 zusammen um die erste Rotationsachse drehbar sind. Die Windturbine umfasst ferner ein Ankopplungsmittel 7 zum Ankoppeln und Antreiben eines Stromgenerators 9. Die Windturbine ist derart bezogen auf die Windrichtung ausgerichtet, dass zu jedem Zeitpunkt während einer Drehung des Strukturrahmens 2 ein erster Teil der Flügel 1 auf einer windzugewandten Seite und ein zweiter Teil der Flügel 1 auf einer windabgewandten Seite angeordnet sind und jeder Flügel 1 während einer kompletten Drehung des Strukturrahmens 2 einmal die windzugewandte Seite und einmal die wind-abgewandte Seite durchläuft. Die Windturbine funktioniert in beiden Drehrichtungen, wobei nachfolgend nur eine Drehrichtung beschrieben wird. Die Windturbine ist selbsttragend, indem, bezogen auf die Windrichtung, die Anstellwinkel von jedem Flügel 1 einen zyklischen Verlauf aufzeigen, wobei jeder Flügel 1 auf der windzugewandten Seite maximal einen ersten auftriebserzeugenden Anstellwinkel hat und jeder Flügel 1 auf der windabgewandten Seite maximal einen zweiten Anstellwinkel hat, sodass ein erster Durchschnittswert der ersten Anstellwinkel der zugeordneten Flügel 1 und ein zweiter Durchschnittswert der zweiten Anstellwinkel der zugeordneten Flügel 1 in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, dass mindestens die Gewichtskraft der Windturbine vom Auftrieb kompensiert ist.A first aspect of the invention relates to a wind turbine as a flying object for generating electrical energy from wind energy. The wind turbine comprises a structural frame 2 with a first axis of rotation. It also comprises a plurality of wings 1 with an airfoil profile and a variable angle of attack, which are each fastened to the structural frame 2 so as to be rotatable about a second axis of rotation and all of the wings 1 can be rotated together about the first axis of rotation. The wind turbine further comprises a coupling means 7 for coupling and driving a power generator 9. The wind turbine is oriented in relation to the wind direction in such a way that at any time during a rotation of the structural frame 2 a first part of the wings 1 on a side facing the wind and a second part of the Wings 1 are arranged on a side facing away from the wind and each wing 1 passes once through the wind-facing side and once through the wind-facing side during a complete rotation of the structural frame 2. The wind turbine works in both directions of rotation, only one direction of rotation being described below. The wind turbine is self-supporting in that, based on the wind direction, the angles of attack of each wing 1 show a cyclical course, with each wing 1 on the windward side having a maximum of a first lift-generating angle of attack and each wing 1 on the side facing away from the wind having a maximum of a second angle of attack , so that a first average value of the first angles of attack of the assigned blades 1 and a second average value of the second angles of attack of the assigned blades 1 are in such a relationship that at least the weight of the wind turbine is compensated by the lift.
[0008] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Stromerzeugungsvorrichtung mit mindestens zwei Windturbinen gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Windturbinen sind entlang einer Mittelachse, welche mit der ersten Rotationsachse oder senkrecht dazu zusammenfällt, in einem Abstand voneinander angeordnet. Bevorzugt sind die Windturbinen und die jeweilige Flügel einzeln steuerbar.A second aspect of the invention relates to a power generation device with at least two wind turbines according to the first aspect of the invention. The wind turbines are arranged at a distance from one another along a central axis, which coincides with the first axis of rotation or perpendicular thereto. The wind turbines and the respective blades can preferably be controlled individually.
[0009] Die vorliegende Erfindung weist die Vorteile der Kite- und Drohnentechnologie auf, ohne deren Nachteile. Die Energiegewinnung ist ebenso mobil, auf grosser Betriebshöhe effektiv, weist keine unproduktive Aufspulphasen auf und nimmt grundsätzlich nur den Raum ein der aus den System-Abmessungen gegeben sind. Die Erfindung kann also am gleichen Ort betrieben werden und muss keine zyklische Flugbahnen durchlaufen.The present invention has the advantages of kite and drone technology without the disadvantages. The generation of energy is also mobile, effective at large operating heights, has no unproductive winding phases and basically only takes up the space that is given by the system dimensions. The invention can therefore be operated at the same location and does not have to go through cyclical trajectories.
[0010] Da sich der Auftrieb aller Flügel 1 in der Summe auf der windzugewandten Seite befindet, entsteht gleichzeitig ein Drehmoment um die erste Rotationsachse des Strukturrahmens 2. Der Vorteil der Erfindung ist, dass sie zwei Aufgaben auf einmal löst: die gleiche Drehbewegung erzeugt einerseits den notwendigen Auftrieb - ohne auf zusätzliche auftriebserzeugenden Elemente oder Magnus-Effekte angewiesen zu sein - und andererseits wird die Drehung auch für die Stromerzeugung benutzt. Folglich ergeben sich insgesamt für die vorliegende Windturbine eine verbesserte Gewichts- und Energiebilanz.Since the buoyancy of all wings 1 is in total on the windward side, a torque is simultaneously created about the first axis of rotation of the structural frame 2. The advantage of the invention is that it solves two tasks at once: the same rotary movement produces on the one hand the necessary buoyancy - without being dependent on additional buoyancy-generating elements or Magnus effects - and on the other hand, the rotation is also used to generate electricity. As a result, an improved weight and energy balance result overall for the present wind turbine.
CH 714 971 A2CH 714 971 A2
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0011] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen in Verbindung mit der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigt:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further refinements, advantages and applications of the invention result from the dependent claims in conjunction with the description that follows, using the figures. It shows:
Fig. 1: Seitenansicht der Erfindung als Langsam-Iäufer mit exzentrisch platziertem StromgeneratorFig. 1: Side view of the invention as a slow rotor with an eccentrically placed power generator
Fig. 2: Seitenansicht der Erfindung als Langsam-Iäufer mit konzentrisch platziertem Strom generatorFig. 2: Side view of the invention as a slow rotor with a concentrically placed current generator
Fig. 3: Seitenansicht der Erfindung als Schnell-Iäufer mit exzentrisch platziertem StromgeneratorFig. 3: Side view of the invention as a fast rotor with an eccentrically placed power generator
Fig. 4: Frontansicht der Erfindung als Schnell-Iäufer mit exzentrisch platziertem Strom generatorFig. 4: Front view of the invention as a fast rotor with an eccentrically placed current generator
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung [0012] Fig. 2 zeigt die Erfindung in der Seitenansicht in einer Ausführung mit 12 Flügeln 1 mit tiefer Schnelllaufzahl (Langsam-Läufer) und mit dem Stromgenerator 9 in der Rotationsachse des Strukturrahmens 2. Fig. 3 zeigt die Erfindung mit 3 Flügeln 1 mit hoher Schnelllaufzahl (Schnell-Läufer) und mit dem Stromgenerator 9 in einer exzentrischen Position am Strukturrahmen 2. Die Schnelllaufzahl ist das Verhältnis der lokalen Rotationsgeschwindigkeit zur ungestörten Windgeschwindigkeit. Die Rotationsgeschwindigkeit r der Geschwindigkeitsvektor der ungestörten Strömung und der Abwind des vorangehenden Flügels 1 ergeben zusammen die lokale Geschwindigkeit und Richtung der Strömung auf den darauffolgenden Flügel 1.Way (s) for carrying out the invention. FIG. 2 shows the side view of the invention in an embodiment with 12 blades 1 with a low high-speed number (slow rotor) and with the current generator 9 in the axis of rotation of the structural frame 2. FIG. 3 shows the invention with 3 blades 1 with a high high-speed number (high-speed rotor) and with the power generator 9 in an eccentric position on the structural frame 2. The high-speed number is the ratio of the local rotational speed to the undisturbed wind speed. The rotational speed r, the speed vector of the undisturbed flow and the downwind of the preceding wing 1 together give the local speed and direction of the flow to the following wing 1.
[0013] In beiden Darstellungen findet die Umwandlung von mechanischer in elektrischer Energie in der Luft statt. Wenn der Stromgenerator 9 auf einer Plattform (14) befestigt ist, muss die mechanische Energie über eine Kette oder Band übertragen werden. Diese Variante wird in der Folge nicht weiter beleuchtet.In both representations, the conversion of mechanical into electrical energy takes place in the air. If the power generator 9 is mounted on a platform (14), the mechanical energy must be transmitted via a chain or belt. This variant will not be examined further below.
[0014] Die Erfindung konvertiert mechanische Windenergie in elektrischer Energie. Eine wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die gleiche Flügelbewegung der Windturbine sowohl den für den Betrieb notwendigen Auftrieb wie auch gleichzeitig das für die elektrische Energiekonversion notwendige Drehmoment generiert. Diese Doppelwirkung wird erzeugt, indem ein Anzahl Flügel 1 mit variierendem Anstellwinkel um eine horizontale Achse dreht, die meistens parallel zum Boden oder Seeoberfläche steht. Der Auftrieb kann optional durch den Magnus-Effekt, durch zusätzliche statische Auftriebsunterstützung oder externe Elemente wie zum Beispiel einen Zusatzflügel verstärkt werden. Diese Elemente sind jedoch nicht wesentlich für die Erfindung. Die Rotationsgeschwindigkeit und Geometrie der Flügel 1 sowie die Konfiguration der Windturbine definiert den Leistungsbeiwert Cp. Dieser beträgt idealerweise den Betz-Wert 16/27. Die relative Position der Turbine zur Plattform (14) ist abhängig von der Windrichtung und Windgeschwindigkeit, sowie von Auftrieb, Widerstand und Drehmoment der Flügel 1 und das Gesamtgewicht der Windturbine. Der Raumwinkel in der Ebene des Windgeschwindigkeitsvektors ergibt sich grundsätzlich aus dem Gleichgewicht dieser Kräfte und Momente in eben diese Ebene.[0014] The invention converts mechanical wind energy into electrical energy. An essential feature of the invention is that the same wing movement of the wind turbine generates both the lift necessary for operation and the torque required for electrical energy conversion. This double effect is created by rotating a number of blades 1 with a varying angle of attack around a horizontal axis, which is usually parallel to the bottom or surface of the lake. The buoyancy can optionally be increased by the Magnus effect, by additional static buoyancy support or external elements such as an additional wing. However, these elements are not essential to the invention. The speed of rotation and geometry of blades 1 and the configuration of the wind turbine define the power factor Cp. Ideally, this is the Betz value 16/27. The relative position of the turbine to the platform (14) depends on the wind direction and wind speed, as well as on the lift, resistance and torque of the wing 1 and the total weight of the wind turbine. The solid angle in the plane of the wind speed vector basically results from the balance of these forces and moments in this plane.
[0015] Die Flügel 1 werden entlang einen oder mehrere kreisförmige Strukturrahmen 2 positioniert. Der Anstellwinkel der Flügel 1 werden entweder passiv über eine mechanische Führung oder aktiv über eine Messeinheit 4 und eine Steuereinheit 3 vorgegeben. Dieser umfasst auch einen Motor. In der Folge wird die aktive Führungsvariante beschrieben.The wings 1 are positioned along one or more circular structural frames 2. The angle of attack of the blades 1 are either passively specified via a mechanical guide or actively via a measuring unit 4 and a control unit 3. This also includes an engine. The active management variant is described below.
[0016] Fig. 3 und 4 zeigen eine von vielen Konfigurationsmöglichkeiten. In dieser Variante sind 3 Flügelpaare symmetrisch am Strukturrahmen 2 angebracht. Im normalen Betrieb, befindet sich der Strukturrahmen 2 senkrecht und die Flügel parallel zur Erdoberfläche. Hier wird also angenommen, dass die Flügel 1 keine Pfeil- oder V-Stellung haben. Der lokale Anstellwinkel der einzelnen Flügeln 1 kann individuell über die Messeinheit 4 und Steuereinheit 3 angesteuert werden. Die exzentrisch wirkende Auftriebs-und Widerstandskräfte und das aerodynamische Moment bewirken, dass die Flügel 1 und der Strukturrahmen 2 um die erste Rotationsachse drehen. Die Windturbine funktioniert grundsätzlich in beiden Rotationsrichtungen. In dieser Konfiguration sind die meiste für den Betrieb notwendige Sub-Systeme - wie Stromgenerator 9, Empfänger 10 und Sender 11, Antriebssysteme 12, Energiespeichermedium 12, Sensoren 12, Energiemanagement 12 - und Kontrollsysteme 12 - auf dem Ankopplungsmittel 7 angebracht. Das Ankopplungsmittel 7 enthält zugleich die Anbindung zum Kabel 13 und befindet sich unter der ersten Rotationsachse der Windturbine. Dadurch liegt der Schwerpunkt der Windturbine unter der Symmetrieachse des Strukturrahmens 2. Dies wirkt sich positiv auf die Längs- und Querstabilität der Windturbine aus. Das Kabel 13 soll idealerweise vorgespannt sein und den elektrischen Strom zur Plattform 14 leiten. Diese Plattform 14 enthält auch eine Spule für die Auf- und Ab-windung des unter Vorspannung stehenden Kabels 13.3 and 4 show one of many configuration options. In this variant, 3 pairs of wings are attached symmetrically to the structural frame 2. In normal operation, the structural frame 2 is vertical and the wings are parallel to the earth's surface. Here it is assumed that the wings 1 have no arrow or V position. The local angle of attack of the individual blades 1 can be controlled individually via the measuring unit 4 and control unit 3. The eccentrically acting lift and drag forces and the aerodynamic moment cause the wings 1 and the structural frame 2 to rotate about the first axis of rotation. The wind turbine basically works in both directions of rotation. In this configuration, most of the subsystems required for operation - such as current generator 9, receiver 10 and transmitter 11, drive systems 12, energy storage medium 12, sensors 12, energy management 12 - and control systems 12 - are attached to the coupling means 7. The coupling means 7 also contains the connection to the cable 13 and is located under the first axis of rotation of the wind turbine. As a result, the center of gravity of the wind turbine lies below the symmetry axis of the structural frame 2. This has a positive effect on the longitudinal and transverse stability of the wind turbine. The cable 13 should ideally be biased and conduct the electrical current to the platform 14. This platform 14 also contains a coil for winding up and down the pre-tensioned cable 13.
[0017] Die Rotation des Strukturrahmens 2 treibt über ein Lager 8, eine oder mehrere Stromgeneratoren 9 an, die die mechanische in elektrischer Energie umwandeln. Optional kann ein Getriebe eingesetzt werden um die Drehzahl des Strukturrahmens 2 auf die Drehzahl des Strom generators 9 besser abzustimmen. Optional kann das Kabel 13 mit aerodynamischen oder statischen Auftriebshilfen ausgerüstet werden um das Eigengewicht zu kompensieren. Verschiedene Windturbinen können auch in Serie geschaltet werden, wobei sie einzeln eher für den Auftrieb oder eher für die Energiekonversion konfiguriert werden können. In der Auftriebs-Funktion wird dem Auftrieb mehr Gewicht beigemessen und in der Energiekonversions-Funktion wird das verfügbare Drehmoment maximiert.The rotation of the structural frame 2 drives via a bearing 8, one or more current generators 9, which convert the mechanical into electrical energy. Optionally, a gear can be used to better match the speed of the structural frame 2 to the speed of the power generator 9. Optionally, the cable 13 can be equipped with aerodynamic or static buoyancy aids in order to compensate for the dead weight. Different wind turbines can also be connected in series, whereby they can be configured individually for buoyancy or for energy conversion. In the buoyancy function, more weight is attached to the buoyancy and in the energy conversion function, the available torque is maximized.
CH 714 971 A2 [0018] Die Windturbine kann je nach Windstärke und -Richtung auf verschiedene Höhen positioniert werden. Die Position im Raum sowie lokale Windgeschwindigkeiten und -Richtungen können mit entsprechenden Messeinheiten 4 an den Flügeln 1 und auf dem Ankopplungsmittel 7 gemessen werden. Diese können auch dazu verwendet werden um laterale und vertikale Unterschiede der Windstärke zu messen, die Windturbine entsprechend neu zu positionieren und um die Stabilität und Steuerung der Windturbine im Raum zu gewährleisten. So kann beispielsweise eine Rollbewegung der Windturbine nach links durch gleichzeitiger Anstellwinkelerhöhung aller Flügel 1 auf der rechten Seite erzeugt werden. Die resultierende Widerstandszunähme bewirkt eine Gier-Bewegung nach rechts. Diese kann wiederum mit einer Widerstandszunahme ohne Zusatzauftrieb durch die Einstellung der Flügeln 1 auf der linken Seite kompensiert werden.CH 714 971 A2 [0018] The wind turbine can be positioned at different heights depending on the wind strength and direction. The position in space as well as local wind speeds and directions can be measured with corresponding measuring units 4 on the blades 1 and on the coupling means 7. These can also be used to measure lateral and vertical differences in wind strength, to reposition the wind turbine accordingly and to ensure the stability and control of the wind turbine in the room. For example, a rolling movement of the wind turbine to the left can be generated by simultaneously increasing the angle of attack of all blades 1 on the right side. The resulting increase in resistance causes a yaw movement to the right. This can in turn be compensated for by increasing the resistance without additional lift by adjusting the wings 1 on the left side.
[0019] Natürliche Stabilität kann durch die Geometrie und Konfiguration der Windturbine erhöht werden, wie zum Beispiel durch ein V- oder Pfeilstellung der Flügelpaare. Die aerodynamischen Eigenschaften der Flügeln 1 werden durch die Profilform, die Flügelschlankheit, der lokale Einstellwinkel und deren Verläufe beeinflusst. Optional können die Flügel je mit einzelne Ruder 6 ausgerüstet werden, jeder mit eigenem Servomotor 5. Für die Stabilitätserhöhung kann die Windturbine optional mit horizontale oder vertikale Leitwerke und jeweilige Ruder 6 versehen werden.Natural stability can be increased by the geometry and configuration of the wind turbine, such as by a V or arrow position of the pairs of blades. The aerodynamic properties of the wings 1 are influenced by the profile shape, the wing slenderness, the local setting angle and their courses. Optionally, the wings can each be equipped with individual rudders 6, each with its own servo motor 5. To increase stability, the wind turbine can optionally be provided with horizontal or vertical tail units and respective rudders 6.
[0020] Die Windturbine kann als Flugobjekt mit aktiver Steuerung der einzelnen Flügeln 1 und optional zusätzlich über die jeweilige Ruder 6 verschiedene Flugphasen bewältigen.The wind turbine can cope with 6 different flight phases as a flying object with active control of the individual wings 1 and optionally additionally via the respective rudder.
a) Start- und Steigfluga) Takeoff and climb
Die Windturbine kann ähnlich einem Segelflugzeug durch Zug am Kabel 13 auf einer Höhe Katapultiert werden. Der Katapult und Spule sind Bestandteil der Plattform 14. In der nachfolgenden Steigphase kann die Windturbine ähnlich einem Kite in die Höhe gezogen werden. Alternativ dazu oder anschliessend kann der Übergang in die normale Rotationsbewegung, wie oben beschrieben, stattfinden.The wind turbine can be catapulted at a height similar to a glider by pulling the cable 13. The catapult and coil are part of the platform 14. In the subsequent climbing phase, the wind turbine can be pulled up like a kite. As an alternative to this or subsequently, the transition to the normal rotational movement can take place, as described above.
Eine andere Möglichkeit für den Start und den Steigflug ergibt sich aus der Funktionsumkehr des Stromgenerators 9 in einem Motor. Dadurch können der Strukturrahmen 2 und die Flügeln 1 in einer Rotation gebracht werden die dann den notwendigen Auftrieb für die Höhengewinnung erzeugen.Another possibility for starting and climbing results from the reversal of the function of the current generator 9 in an engine. As a result, the structural frame 2 and the wings 1 can be brought into rotation, which then generate the necessary lift for gaining height.
b) Landungb) landing
Unter einer kritischen Windgeschwindigkeit wird der Auftrieb der Windturbine das Gewicht nicht mehr kompensieren können. In diesem Fall oder auch im Falle einer Reparatur oder Wartung muss die Windturbine sicher landen können. Hierzu werden die Flügel 1 in Segelstellung gebracht und die Windturbine wird über die Spule und das vorgespannte Kabel 13 eingeholt. Dabei segelt die Windturbine ähnlich einem Segelflugzeug und mit kontrolliertem Spannung auf das Kabel 13 herunter.At a critical wind speed, the lift of the wind turbine will no longer be able to compensate for the weight. In this case or in the event of repair or maintenance, the wind turbine must be able to land safely. For this purpose, the blades 1 are placed in the feathered position and the wind turbine is brought in via the coil and the prestressed cable 13. The wind turbine sails down onto the cable 13 like a glider and with controlled tension.
c) Zyklische Bewegungenc) Cyclic movements
Die Flügel 1 können so eingestellt werden, dass die Windturbine, ähnlich wie bei Kites oder Drohnen, zyklische Bewegungen, wie zum Beispiel Kreis- oder Achterbewegungen, durchlaufen.The blades 1 can be adjusted so that the wind turbine, like kites or drones, undergoes cyclical movements, such as circular or figure-eight movements.
[0021] Alternative Konfigurationsformen:[0021] Alternative forms of configuration:
- Position des Generators - Als Teil der Windturbine kann der Stromgenerator 9 nahe der Symmetrieebene wie in Fig. 2 dargestellt oder exzentrisch wie in Fig. 1 und 3 dargestellt. Alternativ dazu kann der Strom generator 9 Teil der Plattform 14 sein. In diesem Fall muss die mechanische Energie zunächst über eine Kette, Band oder ähnlich Mittel übertragen werden.- Position of the generator - As part of the wind turbine, the power generator 9 can be close to the plane of symmetry as shown in FIG. 2 or eccentrically as shown in FIGS. 1 and 3. Alternatively, the current generator 9 can be part of the platform 14. In this case, the mechanical energy must first be transmitted via a chain, belt or similar means.
- Strukturrahmen 2 - Flügel 1 - Konfiguration - Hier bestehen verschiedene Varianten. Beispielsweise können die Flügel zwischen zwei Strukturrahmen 2 befestigt sein. Beliebige Mischformen wie zum Beispiel Flügel 1 - Strukturrahmen 2 - Flügel 1 - Strukturrahmen 2 - Flügel 1 sind denkbar.- Structural frame 2 - sash 1 - configuration - There are different variants. For example, the wings can be fastened between two structural frames 2. Any combination, such as sash 1 - structural frame 2 - sash 1 - structural frame 2 - sash 1 are conceivable.
- Kaskade von Windturbinen - Verschiedene Windturbinen können in allen 3 Dimensionen skaliert werden:- Cascade of wind turbines - Different wind turbines can be scaled in all 3 dimensions:
• entlang der Symmetrieachse der Windturbine • senkrecht zur Symmetrieachse in der Z-Richtung gemäss Fig. 2 oder 3.• along the axis of symmetry of the wind turbine • perpendicular to the axis of symmetry in the Z direction according to FIG. 2 or 3.
• senkrecht zur Symmetrieachse in der X-Richtung gemäss Fig. 2 oder 3.• perpendicular to the axis of symmetry in the X direction according to FIG. 2 or 3.
- Statische Auftriebsunterstützung - Die Komponenten (Flügel 1, Strukturrahmen 2 und weitere) können mit Gas das leichter ist als Luft, wie zum Beispiel mit Wasserstoff oder Helium gefüllt werden.- Static buoyancy support - The components (sash 1, structural frame 2 and others) can be filled with gas that is lighter than air, such as hydrogen or helium.
- Weitere strukturelle Massnahmen - Zusatzflügel oder aufblasbare Strukturen können angewendet werden.- Other structural measures - Additional wings or inflatable structures can be used.
- Energetische Massnahmen - Die Elemente der Windturbine, insbesondere die Flügel, können mit Solarzellen für eine zusätzlicher Energiegewinnung ausgerüstet sein.- Energy measures - The elements of the wind turbine, in particular the blades, can be equipped with solar cells for additional energy generation.
CH 714 971 A2CH 714 971 A2
- Weitere Einsatzmöglichkeiten - Die Windturbine, insbesondere das Ankopplungsmit-tel 7 kann mit weiteren Geräten ausgerüstet werden wie zum Beispiel für die Datenerfassung und -Übermittlung, insbesondere über entlegene Gebiete.- Further possible uses - The wind turbine, in particular the coupling means 7, can be equipped with further devices, for example for data acquisition and transmission, in particular over remote areas.
[0022] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Um-fangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it should be clearly pointed out that the invention is not limited to these and can also be carried out in other ways within the scope of the following claims.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH5732018A CH714971A2 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Self-supporting wind turbine as a flying object. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH5732018A CH714971A2 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Self-supporting wind turbine as a flying object. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH714971A2 true CH714971A2 (en) | 2019-11-15 |
Family
ID=68500179
Family Applications (1)
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CH5732018A CH714971A2 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Self-supporting wind turbine as a flying object. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH714971A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115324819A (en) * | 2022-09-21 | 2022-11-11 | 石家庄铁道大学 | Magnus type vertical axis wind wheel and wind turbine |
-
2018
- 2018-05-08 CH CH5732018A patent/CH714971A2/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115324819A (en) * | 2022-09-21 | 2022-11-11 | 石家庄铁道大学 | Magnus type vertical axis wind wheel and wind turbine |
CN115324819B (en) * | 2022-09-21 | 2023-12-12 | 石家庄铁道大学 | Magnus type vertical axis wind wheel and wind turbine |
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