DD205722A5

DD205722A5 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DD205722A5
Application number: DD24467282A
Authority: DD
Inventors: Guenther Wagner
Original assignee: Oeko Energie Ag
Priority date: 1982-04-10
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1984-01-04

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EINE WINDKRAFTANLAGE MIT MINDESTENS EINEM UM EINE DEHACHSE DREHBAREN FLUEGEL. DIE DREHACHSE 5 DES ROTORS 1 IST SCHIEFWINKLIG AUFGERICHTET ZUR HORIZONTALEN 7 ANGEORDNET, WAEHREND DIE NABE 8 ZUR AUFNAHME DES FLUEGELFLUSSES 9 MIT ZUGEHOERIGEN ENERGIEUEBERTRAGUNGSMITTELN MIT EINEM AUFLAGERSTUECK 12 VERBUNDEN IST. VORZUGSWEISE WIRD DIE DREHACHSE 5 ZUR HORIZONTALEN IN EINEM WINKEL ALPHA VON CA. 45 GRAD BIS 55 GRAD ANGEORDNET. JEDER FLUEGEL 3 DES ROTORS 1 IST IN EINEM WINKEL BETA VON CA. 45 GRAD BIS 55 GRAD ZUR DREHACHSE 5 AUSGERICHTET. DER ROTOR KANN AUS ARBEITSFLUEGEL 3 UND EINEM STUETZFLUEGEL MIT GEGENGEWICHT BESTEHEN.

Description

Öko-Energie AG Hegibachstraße 110 CH - 8032 Zürich

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Windkraftanlage mit mindestens einen um eine Drehachse drehbaren Flügel

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit mindestens einem um eine .Drehachse—drehbaren—-Flügel. Sre~-ist sowohl zur direkten Erzeugung elektrischer Energie wie auch zum Antrieb von Schiffsschrauben und Maschinen wie Pumpen und Fördergeräten verwendbar und kann an Land oder auf See eingesetzt v/erden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits verschiedene Ausgestaltungen von Windkraftanlagen bekannt geworden, deren wesentliches Unterscheidungsmerkmal in der Anordnung der Drehachse besteht.

Bei Windkraftanlagen mit horizontalen Drehachsen sind -insbesondere bei Großanlagen- aufgrund der Lasten des Turms, der Gondel, Nabe, Getriebe und Generator aufnimmt, aufwendige bauliche Maßnahmen erforderlich, so daß derartige Windkraftanlagen, bezogen auf die Energieausbeute, einen hohen Investitionsaufwand erfordern. Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse nach dem Darrieus-Prinzip -bei dem die Antriebskräfte der Blattpro-

profile zur Umwandlung der kinetischen Energie in Rotationsenergie genutzt werden- haben lediglich bei kleineren Leistungen gegenüber Rotoren mit horizontaler Drehachse Anwendungsvorteile. Sie benötigen jedoch besondere Anlaufhilfen^ wie z.B. einen Elektromotor oder aber einen Savonius-Rotor. Konstruktionsbedingt ist aber bei Vertikalläufern der auf die Flügellänge bezogene Windeinfangquerschnitt und der Wirkungsgrad geringer als bei Horizontalläufern. Um eine Leistung wie beim Horizontalläufer zu erzielen, bewirken Vertikalläufer eine größere Bauweise und damit erhöhte Kosten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Windkraftanlage mit mindestens einem um eine Drehachse drehbaren Flügel so auszubilden, daß die Nachteile der bekannten Horizontal- und Vertikalläufer hinsichtlich des Investitionsaufwandes und der Leistungsfähigkeit vermieden werden. Die Windkraftanlage soll zuverlässig im Betrieb, langlebig und wartungsfrei sein und bei einem hohen Wirkungsgrad einen einfachen- und unkomplizierten Aufbau haben.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Rotor einer Windkraftanlage so auszubilden, daß trotz einer großen Windeinfangfläche aufgrund großdimensionierter Flügel des Rotors dieser nicht auf einem Mast befestigt werden muß.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Drehachse des Rotors schiefwinklig aufgerichtet zur Horizontalen angeordnet und die Nabe zur Aufnahme des Flügelfußes mit zugehörigen Energieübertragungsmitteln mit einem Auflagerstück verbunden ist. Jeder Flügel des Rotors ist zu dessen Drehachse in einem Winkel von 45° 55° ausgerichtet und bilden bei Rotation einen Trichte

in den der Wind einströmt. Bei dieser Lösung befinden.sich sämtliche schweren maschinentechnischen Elemente, wie Ge-

triebe, Naben und Generator auf dem Boden und erfordern keine Hochbaumaßnahmen. Da sowohl der Stützflügel wie auch die Arbeitsflügel umlaufend eine Horizontaiposition einnehmen können, ist die Montage, Inspektion und Reparatur erheblich erleichtert. Darüberhinaus kann ein Flügel des Rotors zur Sturmsicherheit in dieser Position arretiert werden. Die Flügel sind gegeneinander so ausgerichtet, daß keine besonderen ünwuchten auf das Auflagerstück übertragen werden können. Während der Rotation tritt ein selbststabilisierender Kreiseleffekt auf. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 den Rotor einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage in einer schematischen Seitenansicht ,

Fig. 2 eine weitere Ausbildung eines Rotors in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 3a die Ausbildung von schwimmenden Windkraft- bis 3d anlagen in verschiedensten Ansichten,

Fig. 4a als Offshorewindkraftwerk ausgebildete und 4b Windkraftanlagen in schaubildlichen Ansichten,

Fig. 5a eine Ausbildung eines Flügels eines Rotors für eine Windkraftanlage in einer Ξχρίο-sionsdarstel.lung,

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Fig. 5b eine andere Ausbildung eines Flügels in einer Seitenansicht im Schnitt,-

Fig. 6a eine Ausbildung eines gittermastartigen dnd 6b Flügels in einer Draufsicht und perspektivischen Ansicht,

Fig. 6c eine weitere Ausbildung eines Flügels in einer Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 7 eine Ausbildung der Nabe des Rotors in einer schematischen Seitenansicht.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei Rotoren 1, 2 dargestellt, deren Drehachse 5 aufgerichtet schiefwinklig zur Horizontalen 7 angeordnet ist. Jeder Rotor 1, 2 weist eine Nabe 8 auf, die drehbar mit einem Auflagerstück 11 verbunden ist" Das "AuflagerFtück" 11 .ist auf einer angedeuteten Grundplatte 12 angeordnet. Der Rotor 1 besteht aus zwei Arbeitsflügeln 3, deren Flügelfüße 9 mit der Nabe 8 verbunden sind. Der Rotor 2.weist demgegenüber nur einen Arbeitsflügel 3 auf, dem ein Stützflügel 4 zugeordnet ist. Auch der Flügelfuß 10 des Stützflügels 4 ist mit der Nabe 8 verbunden-. An dem freien Endabschnitt des Stützflügels 4 ist ein Gegengewicht 6 angeordnet. Die Drehachsen 5 der , Rotoren 1, 2 sind zur Horizontalen 7 in einem Winkel dvon etwa 45° angeordnet. Der Winkel β zwischen der Drehachse 5 und dem Arbeitsflügel 3 bzw. Stützflügel 4 beträgt ebenfalls etwa 45°.

Die Auflagerfläche 11 kann an einem turmartigen Gestell befestigt werden, so daß sich die Rotoren 1, 2 im Abstand vom Boden befinden. Es ist aber auch möglich, die Auflagerstücke an einer Grundplatte 12 zu befestigen, die annähernd auf Nullniveau 13 angeordnet ist. Hierbei kann die Grundplatte 12 bzw. das Auflagerstück 11 mit einer Stelleinrichtung verbunden werden, die es ermöglicht, den Rotor 1, horizontal in verschiedene Richtungen zu drehen. Es ist

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auch möglich, den Rotor 1, 2 mit einer vom Wind betätigbaren Leiteinrichtung zu versehen, die es ermöglicht, daß sich der Rotor 1, 2 stets in Windanströmrichtung dreht.

Es ist ^Xauch möglich, die Grundplatte 12 mit dem Auflagerstück 11 auf einem Schwimmkörper 18 anzuordnen. Hierdurch kann ein Offshore-Windkraftwerk ausgebildet werden.

In den Fig. 3a und 3b sind zwei Windkraftanlagen 33, 34 dargestellt, bei denen jeweils ein Rotor 1, 2 auf einem Schiffsrumpf 15 angeordnet ist. Die Windkraftanlage 33 besteht aus einem Rotor 1 mit zwei Arbeitsflügeln 3, die mittels Spannseilen 14 mit einem koaxial zur Drehachse 5 auf der Nabe 8 angeordneten Pylon 19 verbunden sind. Das Hauptlager 24 befindet sich' im Bereich der Nabe 8. Die Nabe 8 kann z.B. wie in Fig. 7 dargestellt ausgebildet sein. Hierbei sind die Flügelfüße 9, 10 und der Pylon 19 in einem Ring 4 9 vereinigt. Der Ring 4 9 kann zum Abbremsen oder Feststellen des Rotors 1, 2 dienen. Es ist auch möglich, den Ring 49 um feststehende Räder 58 rotieren zu lassen oder magnetisch in der Schwebe zu halten. Der Ring 49 kann auch als Riemenscheibe zur Kraftübertragung verwendet werden. Wenn hierbei der Übertragungsriemen 50 um 90° verschränkt wird, kann die Abtriebswelle 51 horizontal angeordnet sein. Der Ring 4 9 kann mit einem Kegelstumpf 5 verbunden sein, der drehbar mit seinem freien Endabschnitt 53 in einem Zapfenlager 54 gelagert ist. Die Windkraftanlage 34 weist einen Rotor 2 mit einem Arbeitsflügel 3 und einem Stützflügel 4 auf. Der Arbeitsflügel 3 und der Stützflügel 4 sind mittels Spannseilen 14, 20 mit einem Pylon 19 verbunden, der ebenfalls koaxial zur Drehachse 5 auf der Nabe 8 angeordnet ist.

Der Schiffsrumpf 15 ist mittels Ankerketten 17 auf dem Gewässer verankert und kann hierdurch jeweils so drehen, daß der Rotor 1 stets in die Windanströmrichtung ausgerichtet ist. Es ist auch möglich, den Schiffsrumpf 15 mittels Halteseilen an einem in den Meeresboden einqesoül-

-e-

Ό / I, U

ten Dalben zu befestigen.

Bei ungünstigen Strömungsverhältnissen können die Ankerketten 17 oder Halteseile zur Kompensation von einseitigen Momente^ unsymmetrisch am Schiffsrumpf 15 befestigt werden. Wenn bei Anordnung eines Rotors 1, 2 auf einem Schiffsrumpf 15 wie bei den Windkraftanlagen 33, 34 Wasserströmungen wie z.B. Tideströmungen ausgeglichen werden sollen, ist es zweckmäßig, die an Dalben, Pfählen 57 od.dgl. angeschlagenen Halteseile oder Ketten 56 an der Mitte des Schiffslateralpunktes, also etwa in Schiffsmitte, an der Schiffsunterseite z.B. am Kiel zu befestigen (Fig. 3c). Um Drehmomentenkräfte des Rotors 1, 2 zusätzlich aufzufangen, kann der Befestigungsanschlag 55 der Halteseile oder Ketten 56 am Schiffsrumpf 15 nach Steuerbord oder Backbord aus der Längsachse 59 des Schiffsrumpfs 15 versetzt sein (Fig. 3d). Die Wasserströmung drückt hierbei mit etwa gleicher Kraft gegen Bug und Heck. Der" Schiffsrumpf 15 dreht sich dadurch nur im den Dalben oder Pfahl 57, aber nicht um sich selbst. Wenn der Windangriffsschwerpunkt für den Rotor 1, 2 etwa in der Mitte "der Nabe 8 liegt, kann der Wind den Schiffsrumpf 15 unabhängig von dessen Bewegung um den Dalben oder Pfahl 57 um sich selbst in den Wind drehen. Zur weiteren Stabilisierung kann auch noch eine Segelfläche am Heck des Schiffsrumpfes 15, wie z.B. ein Besanmast mit Segel vorgesehen werden.

Eine weitere Ausbildung einer Windkra-ftanlage 35 als Offshore-Windkraftwerk ist in Fig. 4a dargestellt. Hier ist ein Rotor 1 mit einem Pylon 19 in der Ausbildung wie bei der Windkraftanlage 33 auf einem Ponton 16 angeordnet. Der Ponton 16 ist ebenfalls mittels Ankerketten 17 so verankert, daß sich der Rotor 1 stets in die Windanströmrichtung eindrehen kann. Es ist aber auch möglich, das Auflagerstück 11 mittels einer Stelleinrichtung drehbar auszubilden, so daß bei feststehendem Ponton 16 der Rotor 1 in die jeweilige Windanströmrichtung"" eingedreht wird. Der Ponton 16 kann sowohl rechteckförmig wie auch kreisrund

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oder aber polygonal ausgebildet sein. Es ist auch möglich, den Ponton 16 mit seitlichen Auslegern zu versehen, um so die Stabilität des Pontons 16 zu erhöhen.

Bei der in Fig. 4b dargestellten Windkraftanlage 36 ist der Rotor 1 mit weiteren Versteifungsmitteln versehen. Der Rotor 1 befindet sich auf einem Ponton 16, der wie bei der Windkraftanlage 35 ausgebildet sein kann. Die Arbeitsflügel 3 sind mittels starrer Verbindungselemente 21 verbunden, die an dem Pylon 19 befestigt sind. Um eine Drehbarkeit der Arbeitsflügel 3 um ihre Längsachsen zu ermög-. liehen, erfolgt die Befestigung der Verbindungselemente 21 an den Arbeitsflügeln 3 mittels Lagern 23. An dem oberen Endabschnitt des Pylons 19 ist ein Querträger 25 angeordnet, der parallel zur Bewegungsrichtung der Arbeitsflügel 3 ausgerichtet ist und der Schwerkraft der Arbeitsflügel 3 entgegenwirkt. Zwischen den Endabschnitten des Querträgers 24 und den Arbeitsf lügeln 3 sind Drahtseile.-26... od,-dg~l-.-~ gespannt. Hierzu sind an den Arbeitsflügeln 3 im Bereich von deren Längsschwerpunkten Lager 22 vorgesehen, an denen die Drahtseile 26 befestigt werden können. Es ..ist..möglich, die Drahtseile 26 und die Verbindungselemente 21 so an den Arbeitsflügeln 3 zu befestigen, daß diese durch Torsion den Windkräften und Zentrifugalkräften durch einen variablen Anstellwinkel angepaßt werden können. Zur Betätigung der Drahtseile 26 und der Verbindungselemente 21 können nicht näher dargestellte Stellelemente verwendet werden. Diese können entweder als passive Stellelemente wie Federn od.¹ dgl. oder aber als aktive Stellelemente wie Hydraulikzylinder, motorische Antriebe oder aber auch als mit dem Pylon 19 z.B. über Exzenter verbundene Zwangssteuerungen ausgebildet sein. Dadurch können die Flügel 3, 4 zur Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen zyklisch verstellt werden.

An dem freien Endabschnitt des einen Arbeitsflügels 3 ist .ein Sekundärrotor 32 angeordnet, der mit einer Energieer-. Zeugungseinrichtung verbunden sein kann. Es ist in beson-

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deren Fällen denkbar, daß über derartige Sekundärrotoren 32 die Erzeugung elektrischer Energie erfolgt. Es ist aber auch möglich, einen solchen Sekundärrotor 32 als Anfahrhilfe für den Rotor 1 zu verwenden. Durch eine entsprechende Anordnung eines Sekundärrotors 32 an einem der Arbeitsflügel 3 ist es möglich, einen kreisförmigen Strömungs- · Wirbel auszubilden, der den Wirkungsgrad des anderen Arbeitsflügels 3 erhöht. Durch die verbesserte Anströmung des anderen Arbeitsflügels 3 werden in Hinblick auf die Energieabnahme am Flügelfuß 9, 10 insbesondere bei großen Spannweiten Vorteile erzielt.

In Fig. 5a ist eine mögliche Ausbildung eines Arbeitsflügels 3 oder Stützflügels 4 dargestellt. Dieser Flügel besteht aus einem Holm 37, dessen innenseitiger Hohlraum 40 begehbar sein kann. Der Hohlraum 4 0 dient zur Aufnahme von Steuerelementen u. dgl. An dem Holm 3 7 sind im Abstand voneinander"Spanten 38"befestigt, die mit einer Beplankung 39 vers.ehen werden. Der gesamte Flügel ist in verschiedene Flügelabschnitte 27 unterteilt, die mittels Gelenken 28 miteinander verbunden sind. Um diese Gelenke 28 sind die einzelnen Flügelabschnitte 27 jeweils relativ zueinander verdrehbar, so daß über die Streckung des Flügels abschnittweise unterschiedliche Anstellwinkel der Flügelabschnitte 37 eingestellt werden können. Hierdurch ist es möglich, jeden Flügel an' die jeweiligen Anströmverhältnisse optimal anzupassen.

In Fig. 5b ist eine weitere Ausbildung eines Arbeitsflügeis 3 oder Stutzflügels 4 im Querschnitt dargestellt. Der Flügelkern wird durch-einen Dreigurtträger 41 gebildet. Dieser besteht aus einem Obergurt 42, Untergurt.43 und Hintergurt 44. Der Hintergurt 44 befindet sich im Bereich der Flügelhinterkante. Obergurt 42 und Untergurt 43 sind durch Verstrebungen 4 7 verbunden. Zwischen dem Obergurt 4 2 bzw. dem Untergurt 4 3 und dem Hintergurt 44 sind Verstrebungen 4 6 angeordnet. Die Verstrebungen 46, 47 können gitterartig ausgebildet sein, um die Verwindungssteifigkeit zu erhöhen.

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Der Gurtträger 41 ist außenseitig mit einer Beplankung 3 9 aus Holz., Metallblech od. dgl. umgeben. Es kann aber auch in an sich bekannter Weise eine Bespannung vorgesehen werden. *

Um den Wirkungsgrad eines Arbeitsflügels 3 zu erhöhen, kann dieser auch mit besonderen Auftriebshilfen versehen sein. Es ist auch möglich, den Arbeitsflügel 3 aus zwei Einzelflügeln 29, 30 auszubilden, die parallel zueinander hinter- einander oder aber übereinander oder aber auch zueinander schräg versetzt angeordnet sein können. Bei einer Anordnung der Einzelflügel 29, 30 übereinander ist es zweckmäßig, die Einzelflügel 29, 30 mittels profilierter Verbindungselemente 3 1 zu verbinden (Fig. 6c).

In Fig. 6a und 6b ist ein gittermastartig ausgebildeter Flügel des Rotors 1, 2 dargestellt. Er besteht aus vier Einzelflügeln 29, 29a, 39, 39a, die mittels vertikaler Verbindungselemente 31 und horizontaler Verbindungselemente 4 9 miteinander verbunden sind. Die Verbindungselemente 31, 48 sind vorzugsweise profiliert und gittermastartig angeordnet, so daß eine große Eigensteifigkeit des aus den vier Einzelflügeln 29, 29a, 39, 39a gebildeten Flügels gewährleistet ist.

Die Verbindungen sowohl innerhalb der Flügel 3, 4, wie auch der Verbindungselemente.31, 48 der Gitteranordnung können durch Schweißen, Schrauben, Nieten oder Kleben erfolgen.. Es ist auch möglich, röhrenförmige Gurte und Querver-' strebungen mittels Rohrmuffen durch Schrumpfverbindungen zu verbinden. Hierdurch lassen sich auch hochfeste Federstähle verwenden, die nicht schweißbar sind.

Die Flügelgewichte können zur Kompensation der Windbiegemomente herangezogen werden, indem z.B. bei einem Zweiflügler wie dem Rotor 2 das Flügelgewichc etwa zur Hälfte des zu erwartenden maximalen Windmomentes gewählt werden. Bei einem Einflügler wie beim Rotor 1 wird das Flügelgewicht als etwa 1/4 des zu erwartenden Windmomentes gewählt. Beim

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Rotor 1 wird der Stützflügel 4 unwuchtig gemacht, d.h., bei Vollast eine Zentrifugalkraft.entwickelt, die größer ist, als die des Arbeitsflügels 3. Als Richtwert soll die Zentrifugalkraft um etwa 1/4 des zu erwartenden maximalen Windmomentes größer sein. Zur Stromerzeugung werden zweckmäßgerweise Stromerzeuger verwendet, die nicht an eine feste Drehzahl gebunden sind, wie z. B. läufergespeiste Asynchronmaschinen. Es ist auch möglich, das Hauptlager 24 der Nabe 8 so auszubilden, daß im Bereich des Hauptlagers 24 unmittelbar elektrische Energie abgenommen werden kann. Hierzu kann in das Hauptlager 24 entweder ein entsprechend ausgebildeter elektrischer Generator integriert werden oder aber es findet ein Magnetsystem vergleichbar einem Linearmotorsystem Anwendung.

Der Generator kann parallel mit einer externen Antriebseinrichtung wie z.B. einer Gasturbine verbunden sein, um bei Windstille die weitere Energieerzeugung zu gewährleisten. Hierbei ist es möglich, die Abgase der Gasturbine über entsprechende Rohrleitungen zu einem an den Flügeln des Rotors 1, 2 ausgebildeten Düsensystem zu leiten, die beim Austritt der Abgase in die Atmosphäre den Rotor 1, 2 in eine Drehbewegung versetzen. Hierdurch kann die in den Abgasen enthaltene Energie zusätzlich zur Erzeugung "elektrischer Energie mittels des Rotors 1, 2 verwendet werden.

Es ist auch möglich, Rotoren 1, 2 entsprechend der Erfindung unmittelbar mit Arbeitsgeräten wie z.B. Schneckenförderern zu verwenden. In diesem Fall wird das -Profil der Flügel des Rotors 1, 2 symmetrisch ausgebildet, um von der Windanströmrichtung unabhängig zu sein. Darüberhinaus kann auch im Bereich der Nabe die Drehzahl des Rotors 1, 2 über ein Getriebe oder aber direkt auf eine Antriebswelle übertragen werden, die z.B. eine für einen Schiffsantrieb be-.stimmte Schraube aufweist. Der Rotor 1, 2 ist daher auch zum Antrieb von z.B. Sportbooten oder Spielzeugschiffen geeignet, um diese gegen den Wind fahren lassen zu können.

Es besteht auch die Möglichkeit, Rotoren 1, 2 beim Betrieb von Pumpspeicherwerken zu nutzen. In diesem Fall ist an jedem Rotor 1, 2 parallel zueinander ein Generator und eine Wasserpumpe angeschlossen. Gleichzeitig sind Wasserturbinen parallel zu den Rotoren 1, 2 mit den Generatoren verbunden. Die Rotoren 1, 2 dienen somit sowohl zum Antrieb der Wasserpumpen wie auch der Generatoren, was gleichzeitig oder wechselweise erfolgen kann. Bei gefülltem Pumpspeicherwerk kann dann mittels der Wasserturbinen über die Generatoren elektrische Energie erzeugt werden.

Claims

Erfindurigsanspruch:

1. Windkraftanlage mit mindestens einem um eine Drehachse drehbaren Flügel, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (5) des Rotors (1, 2) schiefwinklig aufgerichtet zur Horizontalen (7) angeordnet und die Nabe (8) zur
Aufnahme des Flügelfußes (9, 10) mit zugehörigen Energieübertragungsmitteln mit einem Auflagerstück (12)
verbunden ist.

2·. Windkraftanlage nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (5) zur Horizontalen (7) in einem
Winkel oL von ca. 45° bis 55° angeordnet ist.

(3) und einem Stützflügel (4) mit Gegengewicht (6) besteht.

3. Windkraftanlage nach Punkt 1 ^und 2, dadurch gekenn-, zeichnet, daß jeder Flügel (3, 4) des Rotors (1,2)

in einem Winkel £ von ca. 45°-55° zur Drehachse (5)
angeordnet ist.

4 4 ö 7 I

4 4 Ö / L

4. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflagerstück (19) auf einem Gestell angeordnet ist.

5. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflagerstück (11) auf einer auf annähernd Nullniveau (13) befindlichen Grundplatte (12)
od.dgl. angeordnet ist.

6. Windkraftanlage nach Punkt 4 und 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Auflagerstück (19) vertikal drehbar

angeordnet ist.

7. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der·Rotor (2) aus einem Arbeitsflügel

8. Windkraftanlage nach Punkt 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsflügel (3) und der Stützflügel (4) mittels Spannmitteln (14) miteinander verspannt sind.

9. Windkraftanlage nach Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (14) als Spannseile oder Spannstangen ausgebildet sind.

10. Windkraftanlage nach Punkt 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (14) aerodynamisch profiliert sind.

11. Windkraftanlage nach Punkt 7 und .8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsflügel (3) in horizontaler Lage am Boden feststellbar ist.

12. Windkraftanlage nach Punkt 5 bis 11, dadurch gekenn-' zeichnet, daß die Grundplatte (12) mit dem Auflagerstück (11) auf einem Schwimmkörper (18) angeordnet ist.

13. Windkraftanlage nach Punkt 12, dadurch gekennzeichnet, daß. der Schwimmkörper (18) mittels Verankerungsmitteln in die jeweilige Windanströmrichtung sich selbst ausrichtend ausgebildet ist.

14. Windkraftanlage nach Punkt 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsmittel derart mit dem Schwimmkörper (18) verbunden sind, daß durch die Strömungsverhältnisse des Wassers bedingte Momente kompensierbar sind.

15. Windkraftanlage -nach Punkt -1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) oder das Auflagerstück (1 1 ) · horizontal um die vertikale Achse drehbar ausgebildet und mit einer Stelleinrichtung verbunden ist.

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16. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (8) mit einem koaxial· zur Drehachse (5) ausgerichteten starren oder drehbaren Pylon (19) verbunden ist, der zu den Flügeln des Rotors (1, 2) oder zum Boden versoannt ist.

_₁₄_ m A D / L

17. Windkraftanlage nach Paukt 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rotationspunkt der zwischen den Flügeln des Rotors (1, 2) verspannten Spannmittel (14) und dem Boden ein oder mehrere Spannseile angeordnet sind.

-18- IkUbίL U

18. Windkraftanlage nach Punkt 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Pylon (19) zur Ableitung radialer und tangentialer Kräfte an die Flügel des Rotors (1, 2) mit diesem mittels Spannseilen (20) und/oder Verbindungselementen (21) verbunden ist, die an Lagern (22, 23) befestigt sind.

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des Schiffslateralpunktes angeordnet ist.

19. Windkraftanlage nach Punkt 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pylon- (19) und den Flügeln des Rotors (1, 2) im Abstand vom Hauptlager (24) steife Verbindungselemente (21) angeordnet sind. -

20. Windkraftanlage nach Punkt 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (21) als Zapfenlager ausgebildet sind.

21. Windkraftanlage nach Punkt 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet , "'daß an dem Pylon (19) ein parallel zur Bewegungsrichtung der Flügel des Rotors (1, 2) angeordneter Querträger (25) ausgebildet ist, zwischen dem und den Flügeln im Bereich von deren LängsSchwerpunkten Drahtseile (26) od.dgl. angeordnet sind.

22. Windkraftanlage nach Punkt 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtseile (26) und/oder Verbindungselemente (21) derart zwischen dem Pylon (19) und den Flügeln des Rotors (1, 2) angeordnet sind, daß die Flügel durch Torsion den Windkräften, Zentrifugalkräften u.dgl. durch einen variablen Anstellwinkel anpaßbar sind.

23. Windkraftanlage nach Punkt 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtseile (26) und/oder. Verbindungselemente (21) vor dem aerodynamischen Druckpunkt oder vor dem Schwerpunkt eines jeden 'Flügels des Rotors (.1 , 2) gelenkig oder elastisch befestigt sind.

24. Windkraftanlage nach Punkt 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtseile (26) und/oder Verbindungselemente (21) mittels passiver Stellelemente wie Federn oder aktiver Stellelemente wie Hydraulikzylinder, motorischer Antriebe oder mit dem Pylon (19) verbundener ZwangsSteuerungen betätigbar sind.

25. Windkraftanlage nach Punkt 1 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß. der Anstellwinkel der Flügel des Rotors (1, 2) durch Torsion der Flügel oder Drehung von Flügelabschnitten (27) um Gelenke (28) einstellbar ist.

26. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Rotors (1, 2) einen Dreigurtträger (4 1) aufweisen, der jeweils aus einem Obergurt .(42), Untergurt (43) und Hintergurt (44) besteht, die mittels Verstrebungen (46, 47) miteinander verbunden sind.

27. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsflügel (3) aus Einzelflügein besteht, die parallel oder konisch zueinander ausgerichtet sind.

28. Windkraftanlage nach Punkt 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsflügel (3) aus vier Einzelflügeln (29, 29a, 39, 39a) besteht, die jeweils im horizontalen bzw. vertikalen Abstand voneinander angeordnet und gittermastartig mittels profilierter Verbindungselemente (31, 48) miteinander verbunden sind.

29. Windkraftanlage nach Punkt 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flügeln des Rotors (1, 2) und dem Pylon (19) als Sekundärflügel ausgebildete Verbindungselemente angeordnet sind.

30. Windkraftanlage nach Punkt 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Rotors (1, 2) und die Sekundärflügel mit dem Pylon (19) und miteinander gitterartig mittels Stützflügeln verbunden sind.

31. Windkraftaniage nach Punkt 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel des Rotors (1, 2) unsymmetrisch, ausgebildet ist.

32. Windkraftanlage nach Punkt . 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet,, daß jeder Flügel des Rotors (1, 2) im Bereich des Flügelfußes (9, 10) in einem Wälz-, Gleit-, Rad- oder Magnetlager gelagert ist.

33. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptlager (24) der Nabe (8) zur Energieerzeugung als ringförmiger Linearmotor oder ringförmiger Generator ausgebildet ist.

34. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem der Flügel (1, 2) ein Sekundärrotor (32) angeordnet ist, der mit einer Energieerzeugungseinrichtung verbunden ist.

35. Windkraftanlage nach Punkt 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärrotor (32) als Zentrifugalgegengewicht ausgebildet ist.

36. Windkraftanlage nach Punkt 34 und 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärrotor (32) so angeordnet ist, daß bei Rotation der Flügel des Rotors (1, 2) ein diesem zugeordneter kreisrundförmiger Strömungswirbel entsteht .

L ** ^ Ό / L U

37. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1., 2) und/oder der Sekundärrotor (32) mit einem Generator verbunden ist.

38. Windkraftanlage nach Punkt 37, dadurch-gekennzeichnet , daß der Generator mit'einer zum Rotor (1, 2) und/ oder zum Sekundärrotor (32) parallel geschalteten Wasserturbine verbunden ist.

39. Windkraftanlage nach Punkt 37 und 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1, 2) mit einer Wasserpumpe verbindbar ist.

40. Windkraftanlage nach Punkt 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1, 2) und/oder der Sekundärrotor (32) mit dem Generator und/oder der Wasserpumpe wechselseitig verbindbar und der Generator mit einer parallel zum Rotor (T, 2) und/oder Sekundärrotor (32) geschalteten Wasserturbine in Wirkeingriff bringbar ist.

41. Windkraftanlage nach Punkt - 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1, 2) mit der Schnecke eines Schraubenförderers verbunden ist und Flügel mit einem symmetrischen Profil aufweist..

42. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1, 2) mit einer schrägstehenden Schiffsschraube oder über ein Umlenkgetriebe mit einer horizontal angeordneten Schiffsschraube verbunden ist.

43. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der. Rotor (1, 2) mit einer Wasserwirbelbremse od.dgl. als Wärmeerzeuger in Wirkverbindung steht.

44. Windkraftanlage nach Punkt 1 bi-^s 43, dadurch gekennz.eichnet, daß an den Flügeln des Rotors (1, 2) piezoelektrische Wandler angeordnet sind, mittels de nen beim Auftreten von Luftschwingungen elektrische Energie erzeugbar ist.

45. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung energetisch nutzbarer Luftschwingungen, im Bereich der piezoelektrischen Wandler an den Flügeln des Rotors (1, 2) Sekundärrotoren angeordnet sind, deren Rotorflügeln mit piezoelektrischen Materialien belegte Leitschaufeln oder Gitter zugeordnet sind.

46. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (8) zwei gegenläufig drehbare Nabenkörper aufweist, an denen jeweils mindestens ein Arbeitsflügel (3) derart angeordnet ist, daß die Arbeitsflügel· (3) gegenläufig drehbar sind.

47. Windkraftanlage nach Punkt 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Rotor (1, 2) und/oder Sekundärrotor (32) eine Verbrennungskraftmaschine wie Gasturbine od.dgl. mit dem Generator verbunden ist, die alternativ oder ergänzend zum Rotor (1, 2) und/oder Sekundärrotor (32) mit dem Generator'in Wirkeingriff bringbar ist.

48. Windkraftanlage nach Punkt 14, dadurch.gekennzeichnet, daß mittig an der Unterseite des Schwimmkörpers (19) ein Befestigungsanschlag (55) angeordnet ist, an dem ein Verankerungsmittel wie Halteseil oder Kette (56) befestigt ist, das mit einem Pfahl (57) od.dgl. verbunden ist.

49. Windkraftanlage nach P-^nkt 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsanschlag (55) an der Mitte

50. Windkraftanlage nach Punkt 43 und 49, dadurch ge kennzeichnet, daß der Befestigungsanschlag (55) zur Längsachse des Schwimmkörpers (18) versetzt ist.

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