DE10118407B4 - Floating Wing wind turbine - Google Patents

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Abstract

Windkraftanlage zur Erzeugung von kinetischer oder elektrischer Energie mit einem eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführenden und für geringe Windgeschwindigkeiten optimierten Flügel (1) in Leichtbauweise, der über ein Pleuelrohr (3) und ein Schwungrad mit einem Generator, einer Bewässerungspumpe oder einem anderen Anwender verbunden ist, wobei eine Mechanik für die automatische Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels (1) an Führungen, ein drehbarer Rahmen (2) für die Drehung des Flügels um eine vertikale Achse und Seitenflossen (15) zur Drehung des Flügels in den Wind vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (1) an jeder Seite in mindestens zwei Führungen geführt wird und die Mechanik Steuerstangen (8) enthält, die über ein Ruderhorn (9) ein Höhenruder (10) am Flügel (1) auf- und abbewegen.Wind turbine for generating kinetic or electrical energy with a an up and down movement executive and for low wind speeds optimized wings (1) in lightweight construction, the over a connecting rod (3) and a flywheel with a generator, a irrigation pump or another user, being a mechanic for the automatic Up and down movement of the wing (1) at guided tours, a rotatable frame (2) for the rotation of the grand piano about a vertical axis and side fins (15) for rotation of the wing in the wind are provided, characterized in that the wing (1) is guided on each side in at least two guides and the mechanics control rods (8) contains the above a rudderhorn (9) an elevator (10) on the wing (1) move up and down.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage zur Erzeugung von kinetischer oder elektrischer Energie mit einem eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführenden und für geringe Windgeschwindigkeiten optimierten Flügel in Leichtbauweise, der über ein Pleuelrohr und ein Schwungrad mit einem Generator, einer Bewässerungspumpe oder einem anderen Anwender verbunden ist, wobei eine Mechanik für die automatische Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels an Führungen, ein drehbarer Rahmen für die Drehung des Flügels um eine vertikale Achse und Seitenflossen zur Drehung des Flügels in den Wind vorgesehen sind.The The invention relates to a wind turbine for generating kinetic or electrical energy with an up and down motion and for low wind speeds optimized wings in lightweight construction, which has a connecting rod and a flywheel with a generator, an irrigation pump or another user, being a mechanic for the automatic Up and down movement of the grand piano at guided tours, a rotatable frame for the rotation of the grand piano around a vertical axis and side fins to turn the wing in the wind are provided.

Gegenüber Windrädern hat eine solche Windkraftanlage die Vorteile, dass keine kritischen Blattspitzen – Geschwindigkeiten auftreten, und dass pro Quadratmeter Grundfläche wesentlich mehr Flügelflache zur Verfügung steht, da kein ausladender Rotor verwendet wird. Zudem können alle Wartungsarbeiten in Bodennähe durchgeführt werden und der Flügel kann überwiegend in Segeltuchbespannung ausgeführt werden.Opposite wind turbines has Such a wind turbine has the advantages of no critical blade tip speeds occur, and that per square foot area significantly more wing area to disposal is because no projecting rotor is used. In addition, everyone can Maintenance work near the ground carried out be and the wing can predominantly executed in canvas fabric become.

Windkraftanlagen, bei denen durch die Auf- und Abwärtsbewegung eines Flügels Energie gewonnen wird, sind z. B. aus der US 4 915 584 bekannt, wobei die Änderung der Bewegungsrichtung durch Änderung des Anstellwinkels des Flügels erzielt wird und der Flügel in einer Führung auf- und abgleitet, die mit einem ortsfesten Rahmen verbunden ist. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass sie nur für eine Windrichtung optimal positioniert ist und dass die Flügeltiefe dadurch begrenzt ist, dass ihr Flügel konstruktionsbedingt seitlich nur an einem Punkt gehalten werden kann.Wind turbines in which energy is gained by the up and down movement of a wing, z. B. from the US 4,915,584 known, wherein the change of the direction of movement is achieved by changing the angle of attack of the wing and the wing up in a guide slides up and down, which is connected to a fixed frame. The disadvantage of this design is that it is optimally positioned only for one wind direction and that the chord depth is limited by the fact that its wing can be held by design side only at one point.

Weiter ist aus der WO 98/12433 A1 eine Vorrichtung bekannt, die übereinander angeordnete Flügel enthält, die mindestens zwei Bewegungsfreiheitsgrade haben und durch einen gerichteten Fluidstrom zum Flattern gebracht werden, wobei die dabei entstehende Oszillationsbewegung zur Energieerzeugung genutzt wird. Eine solche Vorrichtung funktioniert nur über einer kritischen Geschwindigkeit des Fluidstromes und arbeitet auf Grund der permanenten Änderung der Anstellwinkel der Flügel unter großer Lärmerzeugung.Further From WO 98/12433 A1 a device is known, one above the other arranged wings contains which have at least two degrees of freedom of movement and by a directed fluid flow are made to flutter, the case resulting oscillatory motion is used to generate energy. Such a device only works over a critical speed the fluid flow and works due to the permanent change the angle of attack of the wings under big Noise generation.

Schließlich ist aus der US 3 995 972 eine Windkraftanlage bekannt, die z. B. in eine Front eines großen Gebäudes integriert oder am Dach eines Gebäudes montiert werden kann. Mehrere übereinander angeordnete Flügel führen dabei eine Auf- und Abwärtsbewegung aus, wobei durch einen entsprechenden Anschlag an der Konstruktion der Anstellwinkel des Flügels bei der Umkehr der Bewegung geändert wird. Damit dies möglich ist, ist wiederum seitlich eine punktförmige Aufhängung jedes Flügels vorgesehen, wodurch die Flügeltiefe begrenzt ist. Bei der gezeigten drehbaren Variante, die die Flügel nach der aktuellen Windsituation ausrichtet, stellt sich durch die Drehung der Flügel das Problem, wie die Auf- und Abwärtsbewegung der Flügel auf den Anwender übertragen werden kann.Finally, out of the US 3,995,972 a wind turbine known z. B. integrated into a front of a large building or can be mounted on the roof of a building. Several superposed wings perform an up and down movement, which is changed by a corresponding stop on the construction of the angle of attack of the wing at the reversal of the movement. To make this possible, a point-shaped suspension of each wing is again provided laterally, whereby the chord depth is limited. In the illustrated rotatable variant, which aligns the wings according to the current wind situation, the problem with the rotation of the wings is how the upward and downward movement of the wings can be transmitted to the user.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Windkraftanlage zu schaffen, die die Verwendung einer größeren Flügeltiefe erlaubt und somit auf die Anordnung mehrerer Flügel übereinander verzichten kann, wodurch sich eine verringerte Bauhöhe und bessere Integrationsmöglichkeiten in die Landschaft bzw. ein Ortsgebiet ergeben. Ferner soll das Problem gelöst werden, dass eine einfache Energieübertragung von dem sich auf- und abbewegenden Flügel auf einen Anwender ermöglicht wird.task the present invention is to provide a wind turbine, the use of a larger chord allowed and thus can dispense with the arrangement of several wings one above the other, resulting in a reduced height and better integration options into the landscape or a local area result. Furthermore, the problem is supposed to be solved be that a simple energy transfer from the and moving wings to a user becomes.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Flügel an jeder Seite in mindestens zwei Führungen, insbesondere Gleitschienen geführt wird und die Mechanik Steuerstangen enthält, die über ein Ruderhorn ein Höhenruder an Flügel auf- und abbewegen. Bei der Windkraftanlage der vorliegenden Erfindung wird der Flügel also an mehreren Punkten seitlich gehalten und der Flügel kann daher in beliebiger Tiefe hergestellt werden. Die dadurch sich ergebende aktive Flügelfläche ist groß und ein Übereinanderanordnen von mehreren Flügeln geringerer Tiefe ist nicht mehr erforderlich.The inventive task is solved by that the wing on each side in at least two guides, in particular slide rails guided and the mechanics includes control rods that use a rudder horn to create an elevator on wings move up and down. In the wind turbine of the present invention becomes the wing So held at several points laterally and the wing can therefore be made at any depth. The resulting active wing area is big and a superposition of several wings less depth is no longer required.

Das Landschaftsbild wird nicht gestört, da selbst größere Anlagen nicht über die Bauhöhe eines Einfamilienhauses hinausgehen. Auf diese Weise sind sie leicht in das Ortsgebiet zu integrieren und auch im Ortsgebiet einsetzbar. Kleinere Anlagen können auch in abgelegenen Gebieten zur Stromversorgung oder zur Bewässerung eingesetzt werden.The Landscape is not disturbed, there even larger facilities no over the height of a family home. That way they are easy to integrate into the local area and can also be used in the local area. Smaller plants can even in remote areas for power or irrigation be used.

Vorzugsweise gleiten die Steuerstangen an Führungsrohren mittels Gleithülsen auf und ab, wobei ein Unterschied in der Neigung dieser Führungsrohre und der Neigung der Führungen für den Flügel gegenüber der Ebene des Rahmens besteht, der den Ausschlag des Ruderhorns bzw. Höhenruders hervorruft. D.h., durch den sich verringernden Abstand zwischen den Führungsrohren und den Führungen für den Flügel kommt es zu einer Drehung des Ruderhorns und damit zu einer Änderung des Anstellwinkels des Höhenruders. Das Höhenruder alleine bewirkt bei der ertindungsgemäßen Windkraftanlage die Bewegungsrichtung des Flügels.Preferably the control rods slide on guide tubes by means of sliding sleeves up and down, with a difference in the inclination of these guide tubes and the inclination of the guides for the Wing opposite the Level of the frame, the rash of the rudder or elevator causes. That is, by the decreasing distance between the guide tubes and the guides for the wing comes it turns the rudder horn and thus a change the angle of attack of the elevator. The elevator alone causes the movement direction in the wind turbine according to the invention of the grand piano.

Vorzugsweise ist das Pleuelrohr in einem in dem Flügel integrierten Gleitlager drehbar gelagert, ragt durch eine Öffnung im Rahmen und ist über das Schwungrad mit dem ortsfesten Anwender verbunden. D.h., der Anwender muss nicht mitgedreht werden, was die Nutzung der erzeugten Energie vereinfacht.Preferably, the connecting rod is rotatably mounted in a slide bearing integrated in the wing, protrudes through an opening in the frame and is connected via the flywheel with the stationary user. That is, the user does not have to be rotated, which simplifies the use of the generated energy.

Vorzugsweise enthält die Windkraftanlage ein mit dem Rahmen drehbares Dach, das vorzugsweise die Seitenflossen trägt und es sind am oberen Wendepunkt des Flügels Windschutzjalousien angeordnet. Wenn die Windschutzjalousien in Position gebracht sind, wird keine Abwärtsbewegung des Flügels mehr durch den Wind zugelassen. Die Windschutzjalousien schützen den Flügel seitlich und das Dach schützt den Flügel oben, so dass in dieser Parkposition des Flügels der Flügel vor Witterung geschützt ist.Preferably contains the wind turbine a rotatable with the frame roof, preferably the side fins are wearing and there are Windschutzjalousien arranged at the upper turning point of the wing. If the windscreen shutters are in position, no downward movement of the grand piano more allowed by the wind. The windscreen blinds protect the wing sideways and the roof protects the wing above, so that in this parking position of the wing of the wing is protected from the weather.

Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Windkraftanlage anhand der beiliegenden Zeichnungen, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen, näher beschrieben werden. Dabei zeigt die 1 eine Seitenansicht, die 2 eine Ansicht von oben ohne Dach sowie die 3 eine Ansicht von vorne der ertindungsgemäßen Windkraftanlage.In the following, the wind turbine according to the invention with reference to the accompanying drawings showing an embodiment of the invention will be described in more detail. It shows the 1 a side view that 2 a view from the top without roof as well as the 3 a view from the front of the wind turbine according to the invention.

Wie in den Figuren gezeigt, enthält die Anlage einen kreisförmigen Rahmen 2, der auf Gummiwalzen 4 läuft und um 360° drehbar ist. Der Rahmen 2 ist durch eine Bodenplatte abgedeckt, die eine Öffnung für das Pleuelrohr 3 enthält.As shown in the figures, the system includes a circular frame 2 that on rubber rollers 4 runs and can be rotated 360 °. The frame 2 is covered by a bottom plate, which is an opening for the connecting rod 3 contains.

Der Rahmen 2 wird mit Sicherungswalzen 5, die ebenfalls aus Gummi sind und von oben auf den Rahmen 2 drücken, gesichert. Der Einsatz von Gummiwalzen 4 soll auch in windreichen Wüstengebieten mit gelegentlichen Sandstürmen einen reibungslosen Einsatz gewährleisten. Wälzlager würden eine Kapselung des gesamten kreisförmigen Rahmens erfordern.The frame 2 comes with backup rolls 5 , which are also made of rubber and from the top of the frame 2 press, saved. The use of rubber rollers 4 should ensure a smooth operation even in windy desert areas with occasional sandstorms. Rolling bearings would require encapsulation of the entire circular frame.

Auf den kreisförmigen Rahmen 2 aufgesetzt sind die Gleitschienen 6, an denen der Flügel 1 auf- und abgleitet. Auf der Flügelober- und -unterseite befinden sich im Bereich der Gleitschienen 6 nicht eingezeichnete vorlaufende Schmutzabweiser. Die Gleitschienen 6 sind mit dem Dach 7 festverbunden und ergeben durch eine geeignete Befestigung – die aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls nicht eingezeichnet ist – einen starren Rahmen.On the circular frame 2 attached are the slide rails 6 on which the wing 1 slides up and down. On the wing top and bottom are located in the area of the slide rails 6 not shown leading dirt deflector. The slide rails 6 are with the roof 7 firmly connected and made by a suitable attachment - which is also not shown for reasons of clarity - a rigid frame.

Steuerstangen 8 wirken zu beiden Seiten des Flügels 1 auf ein Ruderhorn 9, das durch die Verstellung des Höhenruders 10 die Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels 1 bewirkt. Dünnwandige Führungsrohre 11, die mit dem kreisförmigen Rahmen 2 und dem Dach 7 verwindungsfrei verbunden sind, führen die Steuerstangen 8 und bewirken durch ihre Neigung gegenüber der kreisförmigen Bodenplatte den Ausschlag des Höhenruders 10. Gleithülsen 12 sorgen dafür, dass die Steuerstangen 8 parallel zum Boden bzw. zur Bodenplatte an den dünnwandigen Führungsrohren 11 auf- und abgleiten.control rods 8th act on both sides of the wing 1 on a rudder horn 9 that caused by the adjustment of the elevator 10 the upward and downward movement of the wing 1 causes. Thin-walled guide tubes 11 that with the circular frame 2 and the roof 7 connected torsion-free, lead the control rods 8th and cause by their inclination relative to the circular bottom plate the rash of the elevator 10 , sliding sleeves 12 Make sure the control rods 8th parallel to the floor or to the bottom plate on the thin-walled guide tubes 11 slide up and down.

Eine weitere Gleithülse 13 befindet sich auf der Steuerstange 8 selbst und ist mit der Flügelunterseite durch eine Verbindungsstange 14 verbunden, damit jede Steuerstange 8 an zwei Punkten mit dem Flügel verbunden ist und nach oben oder unten gezogen wird, so dass keine Gefahr des "Verklemmens" der vorerwähnten Gleithülsen 12 besteht.Another sliding sleeve 13 is located on the control rod 8th itself and is with the wing base by a connecting rod 14 connected to each control rod 8th is connected at two points with the wing and is pulled up or down, so that no risk of "jamming" the aforementioned sliding sleeves 12 consists.

Die 2 und 3 (mit dem Flügel am oberen Wendepunkt) zeigen zudem, wie die dünnwandigen Führungsrohre 11 am kreisförmigen Rahmen 2 bzw. der Platte befestigt sind und wie die Steuerstangen 8 mit den Gleithülsen 12 auf die beiden Ruderhörner 9 wirken.The 2 and 3 (with the wing at the upper turning point) also show how the thin-walled guide tubes 11 on the circular frame 2 or the plate are attached and like the control rods 8th with the sliding sleeves 12 on the two rudder horns 9 Act.

2 lässt zudem erkennen, dass die Flügelfläche etwa der Grundfläche entspricht. 2 also reveals that the wing area corresponds approximately to the base area.

Je nach den geographischen Gegebenheiten muss das Dach 7, das Seitenflossen 15 aufweist, um den Flügel 1 in den Wind zu drehen, auf der dem Wind zugekehrten Seite mehr oder weniger nach unten gezogen werden, da dar obere Wendepunkt gleichzeitig der Ruhestellung des Flügels 1 entspricht. Allenfalls können auch noch Windschutzjalousien vorgesehen werden. Auch das Flügelprofil hängt von den geographischen Gegebenheiten bzw. den vorherrschenden Windgeschwindigkeiten ab. Hier wurde das Profil E 593 vorgeschlagen, das bereits bei niedrigen Windgeschwindigkeiten hohen Auftrieb liefert und für muskelbetriebene Fluggeräte verwendet wurde.Depending on the geographical conditions, the roof must 7 , the side fins 15 has to the wing 1 to turn into the wind, are pulled more or less down on the windward side, since the upper turning point at the same time the rest position of the wing 1 equivalent. At most, even windscreen blinds can be provided. The wing profile also depends on the geographical conditions or the prevailing wind speeds. Here, the profile E 593 was proposed, which delivers high buoyancy even at low wind speeds and was used for human-powered aircraft.

Claims (5)

Windkraftanlage zur Erzeugung von kinetischer oder elektrischer Energie mit einem eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführenden und für geringe Windgeschwindigkeiten optimierten Flügel (1) in Leichtbauweise, der über ein Pleuelrohr (3) und ein Schwungrad mit einem Generator, einer Bewässerungspumpe oder einem anderen Anwender verbunden ist, wobei eine Mechanik für die automatische Auf- und Abwärtsbewegung des Flügels (1) an Führungen, ein drehbarer Rahmen (2) für die Drehung des Flügels um eine vertikale Achse und Seitenflossen (15) zur Drehung des Flügels in den Wind vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (1) an jeder Seite in mindestens zwei Führungen geführt wird und die Mechanik Steuerstangen (8) enthält, die über ein Ruderhorn (9) ein Höhenruder (10) am Flügel (1) auf- und abbewegen.Wind turbine for generating kinetic or electrical energy with an up and down movement and optimized for low wind speeds wing ( 1 ) in lightweight construction, which via a connecting rod ( 3 ) and a flywheel is connected to a generator, an irrigation pump or another user, wherein a mechanism for the automatic upward and downward movement of the wing ( 1 ) on guides, a rotatable frame ( 2 ) for the rotation of the wing about a vertical axis and side fins ( 15 ) are provided for the rotation of the wing in the wind, characterized in that the wing ( 1 ) is guided on each side in at least two guides and the mechanics control rods ( 8th ), which has a rudder horn ( 9 ) an elevator ( 10 ) on the wing ( 1 ) up and down. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen als Gleitschienen (6) ausgebildet sind.Wind turbine according to claim 1, characterized characterized in that the guides as slide rails ( 6 ) are formed. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstangen (8) an Führungsrohren (11) mittels Gleithülsen (12) auf- und abgleiten, wobei ein Unterschied in der Neigung dieser Führungsrohre (11) und der Neigung der Führungen (6) für den Flügel (1) gegenüber der Ebene des Rahmens (2) besteht, der den Ausschlag des Ruderhorns (9) bzw. Höhenruders (10) hervorruft.Wind turbine according to claim 1, characterized in that the control rods ( 8th ) on guide tubes ( 11 ) by means of sliding sleeves ( 12 ), whereby a difference in the inclination of these guide tubes ( 11 ) and the inclination of the guides ( 6 ) for the wing ( 1 ) compared to the level of the framework ( 2 ), the rash of the rudder horn ( 9 ) or elevators ( 10 ). Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuelrohr (3) in einem in den Flügel (1) integrierten Gleitlager (16) drehbar gelagert ist, durch eine Öffnung im Rahmen (2) ragt und über das Schwungrad mit dem ortsfesten Anwender verbunden ist.Wind turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting rod ( 3 ) in one in the wing ( 1 ) integrated plain bearings ( 16 ) is rotatably supported by an opening in the frame ( 2 ) and is connected via the flywheel with the stationary user. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Rahmen (2) drehendes Dach (7), das vorzugsweise die Seitenflossen (15) trägt, vorgesehen ist und am oberen Wendepunkt des Flügels (1) Windschutzjalousien angeordnet sind.Wind turbine according to one of claims 1 to 4, characterized in that one with the frame ( 2 ) rotating roof ( 7 ), preferably the side fins ( 15 ) is provided and at the upper inflection point of the wing ( 1 ) Windscreen blinds are arranged.
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