DE102006062749A1 - Dragon power plant - Google Patents
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Abstract
Inhalt dieser Erfindung sind Drachen zur periodischen und kontinuierlichen Energieerzeugung, als wesentlich kostengünstigere Alternative zu Windrädern. Der Drachen hängt an einem Seil, das auf eine Haspel aufgewickelt ist. Wirkt eine Windkraft auf den Drachen, wickelt sich das Seil ab und dreht die Haspel. An deren Achse sind mechanische Nutzgeräte wie Pumpen, Mühlen oder ein elektrischer Generator angekoppelt. Der Drachen steigt bis zum Ende des Seiles, dann wird durch kurzzeitige Verstärkung der Seilkraft seine windwirksame Fläche reduziert, z. B. durch Knicken einer Strebe oder Lösen der Waage, und er wird energiearm durch Aufwickeln des Seiles zurückgeholt. Unten wird die Seilkraft reduziert, der Drachen restituiert sich, steigt und erzeugt wieder Energie. Weitere Seile können ihn ortsfest, eine Heliumfüllung ihn oben halten. In weiteren Versionen fährt der Drachen an einem durch einen Lifterdrachen oder Lifterballon oder an einem Masten gehaltenen Führungsseil rauf und verändert runter und kann dabei in beiden Phasen Energie erzeugen.Contents of this invention are kites for periodic and continuous power generation, as a much cheaper alternative to wind turbines. The kite hangs on a rope that is wound on a reel. If a wind force acts on the kite, the rope unwinds and turns the reel. On the axis mechanical equipment such as pumps, mills or an electric generator are coupled. The kite climbs to the end of the rope, then its wind-effective area is reduced by short-term strengthening of the rope force, z. B. by buckling a strut or loosening the scale, and it is retrieved low energy by winding the rope. Below, the rope power is reduced, the dragon is restituted, rises and generates energy again. More ropes can fix it, a helium filling hold it up. In other versions, the kite goes up and down on a lead rope held by a lifter kite or lifter balloon or pole, and can generate energy in both phases.
Description
Stand der Technik/AufgabenstellungState of the art / task
Die sich in absehbarer Zeit erschöpfenden Vorräte an Erdöl, Erdgas und Kohle, auch Uran, zwingen die Menschen zunehmend, alternative, am besten unerschöpfliche Energiequellen zu erschließen. Das ist vor allem die Sonne, direkt genutzt per Solarherden, Sonnenkollektoren, Photovoltaikzellen oder über Sekundärprodukte wie Wasserkraft, Wellen, Gezeiten, Parabolspiegelkraftwerke, Wind, Aufwindkraftwerke usw.. Die verbreitetste Form der Nutzung des Windes zur Energieerzeugung sind Windräder, auf Türme montierte schwenkbare Propeller mit gekoppeltem Stromgenerator.The in the foreseeable future exhaustive supplies of crude oil, natural gas and coal, including uranium, are increasingly forcing people, alternative, best inexhaustible To develop energy sources. The especially the sun, directly used by solar stoves, solar panels, Photovoltaic cells or over Secondary products such as hydro, waves, tides, parabolic mirror power plants, wind, Ascending power plants, etc. The most common form of use of the wind to generate energy are wind turbines, on Towers mounted swiveling propeller with coupled power generator.
Es gibt Vorschläge in der Literatur, an mehrere km langen Seilen Flugkörper in der oberen Troposphäre zu positionieren, wo dauerhaft starke Winde wehen, die jet streams. In solchen drachenähnlichen Flugkörpern sind Turbinen oder Windräder eingebaut, die Strom erzeugen, der mit einem Hochspannungskabel zum Boden geleitet wird /1/. Die Realisierbarkeit solcher Konzepte ist aus mehreren Gründen fraglich: Seil-/Kabelgewicht, Gefährdung des Luftverkehrs, Kosten...It are suggestions in the literature, on several km long ropes missile in the upper troposphere to position where permanently strong winds blow, the jet streams. In such dragon-like missiles are Turbines or wind turbines built in, which generate electricity with a high voltage cable is directed to the ground / 1 /. The feasibility of such concepts is for several reasons Questionable: Rope / cable weight, endangerment of air traffic, costs ...
Bei Windrädern ist die dem Wind antriebswirksam ausgesetzte Fläche der Flügel, verglichen mit der beanspruchten Fläche, der Rotorfläche, klein. Da der Wind mit dem Abstand zum Boden zunimmt und er sich verstetigt, baut man die Türme möglichst hoch, sie müssen mit hohem technischen Aufwand den erheblichen Winddruck abfangen, was die Anlagen sehr teuer und weit sichtbar macht. Trotzdem bleiben sie im Bereich relativ geringer Windgeschwindigkeit. In der Literatur erscheinen in letzter Zeit auch Lösungen, wo durch Drachen kontinuierlich Nutzenergie erzeugt werden soll: Nach Beginn der Arbeiten, die zur Formulierung dieser Erfindung führten, wurde eine amerikanische Anmeldung publiziert /2/.at wind turbines is the area of the wings that is exposed to the wind in terms of driving power compared to the claimed one Area, the rotor surface, small. As the wind increases with the distance to the ground and he himself steady, you build the towers as high as possible, You need to with high technical effort to catch the considerable wind pressure, which makes the equipment very expensive and widely visible. Still stay they are in the range of relatively low wind speed. In the literature Lately solutions are also appearing where dragons continue to provide useful energy to be generated: After starting work, go to formulation of this invention, an American application was published / 2 /.
Sie beschreibt eine Lösung mit Drachen (und Fallschirm). Beansprucht wird im Hauptanspruch, dass der Drachen im Energie-Modus in großem Anstellwinkel zum Wind positioniert wird und in niedrigem Winkel im Rückholmodus. Per Seil, Kabel, Kette o.ä. ist der Drachen mit einer Bodenstation verbunden, wo elektrische Energie erzeugt wird. (Durch Ab-/Aufwickeln auf eine Haspel). Deren Anspruch 2 erwähnt die direkte Nutzung der mechanischen Energie aus der Haspel. Anspruch 3 schlägt ein zweites Seil zur Steuerung vor. Im Text werden fernsteuerbare Mechanismen am Drachen zur Veränderung des Anstellwinkels zum Umsteuern zwischen Steig- und Sinkphase angegeben. Die Drachen sind als Widerstandskörper ausgebildet.she describes a solution with kite (and parachute). Claimed in the main claim is that the kite in energy mode at high angle to the wind is positioned and at a low angle in the return mode. By rope, cable, Chain or similar The kite is connected to a ground station where electrical Energy is generated. (By unwinding / winding on a reel). their Claim 2 mentioned the direct use of mechanical energy from the reel. claim 3 beats a second rope for control. The text will be remotely controllable Mechanisms on the dragon to change specified the angle of attack for reversing between climb and sink phase. The Dragons are as resistance bodies educated.
Die fernsteuerbare Elektromechanik mit Akkumulator bedeutet technischen Aufwand (Kosten), regelmäßiges Aufladen des Versorgungsakkus, Anfälligkeit und durch sein Gewicht Gefahr, wenn der Drachen herunter fällt. Das 2. Seil bedeutet eine 2. Bodenstation oder deutlich mehr Aufwand in der ersten. Bei ungewolltem aber schwerlich ganz auszuschließendem Überschlag des Drachens verwickeln sich beide Seile und der ganze Mechanismus blockiert.The remotely controllable electromechanics with accumulator means technical Effort (costs), regular recharge of the supply battery, susceptibility and danger from its weight when the kite falls down. The 2. Rope means a 2nd ground station or significantly more effort in the first. In case of unintentional but hardly completely rollover of the dragon, both ropes and the whole mechanism are involved blocked.
Ein ähnliches Prinzip verfolgt eine Gruppe in Delft /3/, allerdings wie in /1/ in den hohen Luftschichten mit übereinander geschichteten Drachen, konzipiert für Megawatt-Leistungen.A similar Principle follows a group in Delft / 3 /, but as in / 1 / in the high air layers with one above the other layered kite designed for megawatts.
Die hier zu beschreibende Lösung liefert vorteilhafte Alternativen zu diesen Ansätzen und zu den erdgebundenen Windrädern.The solution to be described here provides advantageous alternatives to these approaches and to the earthbound ones Wind turbines.
Vorteile gegenüber den Windrädern:
- a. deutlich bessere Nutzung der Windverhältnisse, d.h. Betrieb in höheren, windstärkeren, turbulenzärmeren Luftschichten, auch für größeren Windbereich auslegbar (die Energieausbeute wächst mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit),
- b. in der Größe weitgehend frei skalierbar, d.h. auch sehr groß, stets strömungsmechanisch optimal realisierbar, deshalb geringere Notwendigkeit von Parks,
- c. auch optisch akzeptabler, ohne Gefahr für Vögel,
- d. deutlich geringerer technischer Aufwand, d.h. niedrigere Kosten,
- e. mit einfachen technischen Mitteln zu produzieren und zu warten. Sie sollen deshalb
- f. vor allem auch für die dezentrale Energieversorgung in den ärmeren Regionen der Erde geeignet sein, auch zur direkten Erzeugung mechanischer und thermischer Energie (ohne den Umweg über Strom).
- a. significantly better use of wind conditions, ie operation in higher, windier, turbulence-poorer air layers, even for larger wind range interpretable (the energy yield increases with the 3rd power of the wind speed),
- b. largely freely scalable in size, ie also very large, always optimally achievable in terms of fluid mechanics, therefore less need for parks,
- c. also optically more acceptable, without danger for birds,
- d. significantly less technical effort, ie lower costs,
- e. Produce and maintain with simple technical means. You should therefore
- f. especially suitable for the decentralized energy supply in the poorer regions of the world, also for the direct production of mechanical and thermal energy (without the detour via electricity).
Hinsichtlich der anderen Drachenprojekte gilt ebenfalls d. bis f.. Insbesondere soll der Aufwand für Steuerung-Elektronik deutlich verringert werden und es soll die Energieeffizienz durch kürzere Pausen in der Energieproduktion und geringere Rückholleistung erhöht werden.Regarding the other dragon projects also applies d. to f. In particular intended the effort for control electronics be significantly reduced and it should be energy efficient shorter Breaks in energy production and lower return performance can be increased.
Zu den hoch fliegenden Gebilden /1, 3/ sollen sie zusätzlich zu d. bis f. Vorteile bieten dadurch, dass sie
- g. den Luftraum nur sehr begrenzt besetzen, ähnlich wie die Windräder,
- h. überhaupt technisch realisierbar, finanzierbar und genehmigungsfähig sind.
- G. occupy very limited airspace, much like the windmills,
- H. are technically feasible, financially viable and approvable.
Erfindungsgedankeinventive idea
Ein Drachen hängt an mindestens einem Seil. Das Seil ist auf eine Spule/Haspel aufgewickelt. Wirkt eine Windkraft auf den Drachen, wickelt sich das Seil ab und dreht die Haspel. An deren Achse sind mechanische Nutzgeräte wie Pumpen, Mühlen, Sägen, Dreschmaschinen usw. angekoppelt, oder auch ein elektrischer Generator. Der Drachen steigt bis zum Ende des Seiles, dann wird er möglichst energiearm und schnell zurückgeholt. Dies geschieht periodisch.One Dragon hangs on at least one rope. The rope is wound on a spool / reel. acts a windpower on the kite, the rope unwinds and turns the reel. On its axis are mechanical devices such as pumps, Mills, saws, threshers etc. coupled, or even an electric generator. The Dragon rises to the end of the rope, then it becomes as low-energy and fast as possible retrieved. This happens periodically.
Der Drachen kann seine Kraft als Widerstands- oder als Auftriebskörper entwickeln. In der Regel wirken mehr oder weniger beide Kräfte. Zum Aufsteigen wird er so ausgebildet, dass er eine möglichst große Kraft auf das Arbeitsseil ausübt. Wenn er als Widerstandskörper betrieben wird, erzeugt er den stärksten Zug, indem er senkrecht zum Wind steht, d.h. Anstellwinkel 90°. Als Auftriebskörper konstruiert, so wie ein Tragflügel, (Matten, Parafoil, Sled, Flowform) sollte er für maximalen Auftrieb so steil im Wind stehen, dass die Strömung gerade nicht abreißt. Das energiearme, schnelle Rückholen wird bewerkstelligt, indem die Flugeigenschaften des Drachens verändert werden, und zwar so, dass die Windkraft möglichst gering ist. Letzteres kann auf mehrere Weisen geschehen, z.B.
- I. durch Verringerung des Anstellwinkels, d.h. Flachstellen des Drachens, wie in /2 und 3/ beschrieben; oder wirksamer
- II. Lösen eines Waage-Seiles
- III durch seitliches Kippen;
- IV. durch Verkleinern der Drachenfläche, z.B. Knicken der Drachenstreben, Zusammenziehen der Drachenfläche, Lösen der Bespannung;
- V. durch Umstellen von Aufrieb auf Abtrieb durch Umkehrung der Flugeigenschaften, z.B. auf den Kopf stellen des Drachens
- I. by reducing the angle of attack, ie flattening of the kite, as described in / 2 and 3 /; or more effective
- II. Release a balance rope
- III by lateral tilting;
- IV. By reducing the dragon's surface, eg kinking of the dragon's struts, contraction of the dragon's surface, loosening the clothing;
- V. by shifting from Aufrieb to downforce by reversing the flight characteristics, eg upside down the dragon
Die Veränderung dieser Dracheneigenschaften wird ausgelöst entweder wie in /2/ und /3/ beschrieben:
- a. durch einen am Drachen angebauten ferngesteuerten Mechanismus, oder
- b. durch ein oder mehrere Hilfsseile zum Drachen, die jeweils den Anstellwinkel verändern; oder aber vorteilhafter
- c. durch Konstruktion des Drachen auf eine Weise, dass er bei Windlast über einem Schwellbetrag automatisch in den Sinkzustand fällt, also einer der Zustände I bis V eintritt. Das soll zum einen geschehen als Sicherheitsreaktion bei zu starkem Wind. Oder im Regelfalle zum Zurückholen, indem die Haspel ein Stück schnell aufgewickelt oder das Seil anderweitig schnell verkürzt, also ein Ruck erzeugt wird und damit über das Seil und den Wind große Kräfte auf den Drachen wirken, die den Sinkzustand auslösen. Oder
- d. indem der Drachen als Fähre auf dem Halteseil eines anderen am Himmel geparkten Lifter-Drachens oder Lifter-Ballons rauf und runter läuft, auf jenem Seil Anschläge angebracht sind, an denen die Eigenschaften der Drachenfähre so verändert werden, wie in I bis V beschrieben.
- a. by a dragon-mounted remote-controlled mechanism, or
- b. by one or more auxiliary ropes to the kite, each changing the angle of attack; or more advantageous
- c. by constructing the kite in such a way that it automatically falls into the sinking state during wind load above a threshold amount, ie one of the states I to V occurs. That should happen on the one hand as a security reaction in case of excessive wind. Or usually to retrieve by the reel wound up a bit quickly or otherwise shortened the rope quickly, so a jerk is generated and thus act on the rope and the wind large forces on the dragon, which trigger the sinking. Or
- d. As the kite travels up and down the tether of another lifter kite or lifter balloon parked in the sky, there are stops on that rope where the characteristics of the kite ferry are altered as described in I through V.
Im Sinkflug wird das Drachenseil aktiv mit Hilfe eines Motors oder einer beim Steigen gespannten (Spiral-)Feder auf die Haspel gewickelt.in the Descent is the kite rope active with the help of a motor or a spirally stretched spring wound on the reel.
In der unteren Umkehrposition wird bei unserer Lösung c. die Haspel einen Moment freigegeben, es wirkt somit keine Wind- oder Seilkraft mehr, der Drachen wird durch eingebaute Rückstellkräfte (Federn) wieder in den Steigzustand versetzt. Bei d. zieht das Eigengewicht und ev. die Haspel über das Drachenseil den Drachen in den unteren Anschlag und die wirkenden Kräfte bringen den Drachen in die Steigeform.In the lower reversal position becomes c in our solution. the reel for a moment released, it no longer affects wind or rope power, the kite is due to built-in restoring forces (springs) put back in the climbing state. At d. pulls the dead weight and possibly the reel over the kite rope the kite in the lower stop and the acting ones personnel bring the dragon into the climbing form.
Bei allen diesen Lösungen kann der Drachen an dem Seil sich frei mit dem Wind in alle Richtungen bewegen oder er kann mit Halteseilen, die die seitlich wirkenden Widerstandskräfte auffangen im wesentlichen ortsfest gehalten werden und nur das weitgehend senkrechte Arbeitsseil setzt die Auftriebskräfte in Nutzenergie um.at all these solutions The kite on the rope can move freely in all directions with the wind or he can use tethers that absorb the lateral drag forces are kept essentially stationary and only largely vertical working rope converts the buoyancy forces into useful energy.
Eine die Windenergie noch wirksamer nutzende Lösung bietet
- e. Das Halteseil wird als unendliche Schlaufe (Doppelseil) zwischen der unteren Haspel, die nunmehr als einfache Rolle fungiert, und einer Rolle oben am Lifterdrachen/-Ballon aufgespannt. Die Fähre ist an einer Seite dieses Doppelseiles befestigt, wird durch den Wind nach oben getrieben, am oberen Anschlag so verändert, dass der Auftrieb in einen Abtrieb umschlägt. Das drückt den Drachen mit Windkraft (neben dem Eigengewicht) nach unten. Am unteren Anschlag wird er wieder auf Auftrieb geschaltet. Er steigt wieder etc. Diese Anordnung erzeugt beim Steigen und Sinken Energie also fast kontinuierlich! Der Lifter kann frei floaten oder wieder mit Halteseilen ortsfest gehalten werden.
- e. The tether is tensioned as an infinite loop (double rope) between the lower reel, which now acts as a simple reel, and a reel at the top of the lifter kite / balloon. The ferry is attached to one side of this double rope, is driven by the wind up, changed at the top stop so that the buoyancy turns into an output. This pushes the kite down with wind power (next to its own weight). At the bottom stop it is switched back to buoyancy. It rises again, etc. This arrangement produces energy almost continuously during the ascent and descent! The lifter can float freely or be held stationary again with tethers.
Eine weitere Möglichkeit einer ortsfesten Anlage bietet
- f. Die Funktion des Lifterdrachens übernimmt ein Mast, eine lange Stange, die mit Seilen fest am Boden verspannt ist. Die Fähre läuft an der Stange rauf und runter und wird an oberen und unteren Anschlag wie bei e. umgestellt.
- f. The lifter kite function is carried out by a mast, a long pole fixed to the ground with ropes. The ferry runs up and down the pole and gets to top and bottom stop as at e. changed.
Noch simpler und effizienter ist die Lösung
- g. Der Drachen wird am oberen und unteren Umkehrpunkt nicht gestoppt und mechanisch verändert, sondern er läuft über die obere und untere Rolle weiter, wird dabei jeweils auf den Kopf gestellt, so dass er rauf und runter ohne Unterbrechung Energie erzeugt.
- G. The kite is not stopped at the upper and lower reversal point and mechanically changed, but he continues on the upper and lower roll, ge is in each case on the head ge so that it generates energy up and down without interruption.
Die Vorrichtungen mit Masten wird man nicht ganz so hoch bauen, wie man Drachenseile ausfahren kann, hat aber den Vorzug der Robustheit und vollständigen Ortsfestheit. Sie wären unschwer höher zu bauen als Türme für Windräder und deutlich kostengünstiger als diese mit allen weiteren in der Aufgabenstellung genannten Vorteilen.The You will not build fixtures with masts as high as one can extend kite ropes, but has the advantage of robustness and complete Stationary unit. They would be slightly higher to build as towers for wind turbines and significantly cheaper as these with all other advantages mentioned in the task.
Einige der Anlagen liefern die Energie mit kurzen Unterbrechungen, was in vielen Fällen (zum Pumpen, Mahlen, Dreschen) völlig akzeptabel ist.Some The plants deliver the energy with short interruptions, what in many cases (for pumping, grinding, threshing) completely is acceptable.
Wird eine gleichmäßige Energieversorgung gewünscht, so kann das auf die obige Weise g. und folgende Weisen geschehen:
- A. durch mehrere Drachen, die zeitversetzt aufsteigen;
- B. durch Speicherung als elektrische Energie, etwa in Akkumulatoren
- C. durch Speicherung der mechanischen Energie, z.B.
- C1. in einem Schwungrad;
- C2. im in ein hoch liegendes Becken gepumpten Wasser, das beim späteren Herabfließen z.B. ein Mühlrad oder eine Turbine treibt (und schließlich Felder bewässert);
- C3. in anderen angehobenen Körpern, die dann ihre Energie über eine Haspel wieder als Rotationsenergie abgeben;
- C4. über ein per Pumpe unter Druck gesetztes Gas;
- C5. als Wärmeenergie, indem bei der Rotation Reibungswärme erzeugt wird, die etwa in Öl oder festen Körpern zwischengespeichert wird , dann z.B. auch in Wärmekraftmaschinen, etwa einem Stirlingmotor, umgesetzt und natürlich auch direkt zum Kochen oder Heizen verwendet werden kann;
- C6. durch Elektrolyse erzeugten Wasserstoff, der dann in Brennstoffzellen wieder elektrische Energie erzeugt und durch andere Energiespeicherformen.
- A. by several dragons ascending with a time delay;
- B. by storage as electrical energy, such as in accumulators
- C. by storing the mechanical energy, eg
- C1. in a flywheel;
- C2. in the water pumped into a high lying basin, which drives a mill wheel or a turbine (and finally irrigates fields) during the later downflow;
- C3. in other raised bodies, which then release their energy via a reel as rotational energy;
- C4. via a pressurized gas pump;
- C5. as heat energy by generating frictional heat in the rotation, which is temporarily stored in oil or solid bodies, then, for example, in heat engines, such as a Stirling engine, implemented and of course can be used directly for cooking or heating;
- C6. Hydrogen produced by electrolysis, which then generates electrical energy in fuel cells and other energy storage forms.
Um
den Arbeits- oder Lifterdrachen bei völliger Windstille am Boden
in windreicherer Höhe
zu halten oder ihn dorthin zu befördern gibt es folgende Möglichkeiten:
Der
Drachen wird als Höhlkörper konstruiert,
teilweise mit Helium oder warmer Luft gefüllt, oder an den Drachen werden
entsprechend gefüllte
Hohlkörper (Ballons)
angedockt. Eine zweite ist, den Ballon in üblicher Drachentechnik hoch
zu „pumpen", d.h. ihn bei geeignetem
Anstellwinkel periodisch mit der Haspel hochziehen, mit dem Wind
driften lassen, wieder hochziehen usw.In order to keep the working or lifter kite in windless heights on the ground at wind-high altitude or to transport it there, there are the following possibilities:
The kite is constructed as a cave body, partially filled with helium or warm air, or the kite is filled with correspondingly filled hollow bodies (balloons). A second is to "pump" the balloon in the usual dragon technique, ie to pull it up at a suitable angle of attack periodically with the reel, let it drift with the wind, pull it up again, etc.
Die Anpassung des Drachens an die herrschende Windgeschwindigkeit erfolgt durch eingebaute elastische Elemente, etwa in die Waageseile, oder durch Voreinstellung z.B. des Anstellwinkels. Die Anlagen funktionieren am besten auf freiem Gelände, auf Bergkuppen, gut auch über Wasserflächen, z.B. auf Schiffen montiert.The Adaptation of the kite to the prevailing wind speed by built-in elastic elements, such as in the balance parts, or by presetting e.g. the angle of attack. The systems work best on open ground, on mountain tops, well over too Water areas, e.g. mounted on ships.
Hinsichtlich
der Seillängen
gibt es keine grundsätzlichen
Limits. Natürlich
wächst
mit der Seillänge
auch sein Gewicht, was, wenn es in die Größenordnung des Drachengewichtes
käme, den
Drachen erst bei größeren Windstärken oder
mit mehr Heliumfüllung
starten ließe.
Als Seilmaterial empfiehlt sich solches für andere Drachen, für Angeln
und Segelboote übliches:
Polyester,
gerecktes Polyäthylen,
Kohlefasern, für Großanlagen
auch Metall(Stahl).With regard to the pitches, there are no basic limits. Of course, with the rope length also its weight increases, which, if it came in the order of the dragon's weight, would let the kite start only with larger wind forces or with more helium filling. As a rope material is recommended for other kites, for fishing and sailboats usual:
Polyester, stretched polyethylene, carbon fibers, for large plants also metal (steel).
Ausführungsbeispieleembodiments
- 33
- Arbeitsseil, das auf eine Haspel gewickelt wirdWork rope, which is wound on a reel
- 44
- Haspelreel
- 55
- Rückhol-MotorBe return engine
- 66
- Generator, LichtmaschineGenerator, alternator
- 77
- KetteChain
- 88th
- Seilführungcable guide
- 99
- Bodenplattebaseplate
- 1010
- Kettenritzelsprocket
- 2121
- Drachen, Rokkakudragon, Rokkaku
- 23/2423/24
- Halteseile (die Waage). Sie dienen der Voreinstellung des Anstellwinkelstethers (the balance). They serve to preset the angle of attack
- 27, 2827 28
- Streben hinter dem Drachen, an denen die Waageseile befestigt sind.pursuit behind the dragon, to which the scales are attached.
- 3030
-
Vorrichtung
zur Umschaltung des Drachens zwischen Steig- und Sinkflug, in diesem
Falle realisiert durch eine Magnetkupplung. Sie löst bei einem
bestimmten Zug auf das Waageseil
23 , hier im Zustand des gerade Lösens. Die beiden Teile der Kupplung trennen sich, der untere Teil des Drachens wird frei, er hängt nur noch oben an der Mittelstrebe27 und der Drachen verliert die Windkraft, er sinkt. In dieser Phase wird das Seil aufgewickelt. Zwischen dem Waagepunkt33 und dem rechten Magneten30b sitzt ein Kunststoffrohr, in das ein Gummiseil32 geringer Kraft bis zum linken Magneten30a geführt ist. Durch den Seilzug beim aktiven Aufwickeln wird der Gummi gedehnt. Ist das Seil bis zum gewünschten Punkt aufgewickelt, schaltet der Rückholmotor ab, das Seil erschlafft, das Gummiband zieht die Magnetkupplung wieder zusammen, der Drachen ist wieder steigfähig, der Generator6 wird eingeschaltet, der Drachen steigt wieder und erzeugt Energie. Die starken Kräfte auf den Drachen, die die Magnetkupplung auslösen, entstehen bei großer Differenz zwischen Wind- und Drachengeschwindigkeit. Sie können hervorgerufen werden entweder durch 1. starken Wind oder 2. den Stopp bei Seilende oder 3. dessen forcierte Aufwicklung mit dem Motor5 . Für den ersten Fall ist die Auslösung und Rückholung eine Sicherheitsmassnahme. Die anderen sind der Regelfall zum Aufwickeln des Seiles. Diese Lösung erfordert keine ferngesteuerten Regelmechanismen im Drachen, allerdings einfache Elektromechanik in der Bodenstation.Device for switching the kite between climb and descent, in this case realized by a magnetic coupling. It releases at a certain train on the balance23 , here in the state of just loosing. The two parts of the coupling separate, the lower part of the kite is released, he hangs only on top of the center strut27 and the kite loses wind power, it sinks. In this phase, the rope is wound up. Between the balance point33 and the right magnet30b sits a plastic tube, into which a rubber rope32 low force to the left magnet30a is guided. Through the cable during active winding the rubber is stretched. Once the rope has been wound up to the desired point, the return motor switches off, the rope slackens, the rubber band pulls the magnetic coupling back together, the kite is able to climb again, the generator6 is switched on, the kite rises again and generates energy. The strong forces on the kites, which trigger the magnetic coupling, arise at a large difference between wind speed and kite speed. They can be caused either by 1. strong wind or 2. the stop at the end of the rope or 3. its forced winding with the engine5 , In the first case, the triggering and retrieval is a safety measure. The others are the rule for winding the rope. This solution does not require remote control mechanisms in the kite, but simple electromechanics in the ground station.
- 33
- Arbeitsseilwork rope
- 1414
- Erdbodenground
- 4040
- Waageseilebalance ropes
- 4141
- Bodenstation mit Haspelground station with reel
- 4242
- Drachen als Hohlkörper, der durch den Wind aufgeblasen wird und der teilweise mit Helium gefüllt sein kanndragon as a hollow body, which is inflated by the wind and which may be partially filled with helium can
- 3939
-
Masten,
in freiem Gelände
vorzugsweise 3 Stück
in drei Richtungen. An deren Spitzen sind die Halteseile
3b des Drachens befestigtMasts, in open ground preferably 3 pieces in three directions. At their tips are the tethers3b attached to the dragon - 3c3c
- Stellseile für die Masten, am Boden verankertDeputy hurry for the Masts, anchored to the ground
Der Drachen in Schlittenform (sled) besteht aus drei oder mehr (in dieser Fig hintereinander in die Tiefe zu denken) angeordneten Waagen. Das Umstellen der Flugeigenschaften für den Abstieg kann wieder durch Lösen unterer Waageseile wie oben beschrieben oder kompletter Waagen erfolgen (z.B. Lösen der äußeren Waagen; die innerste bleibt unverändert am Zugseil fixiert, der Drachen hebt seine Seitenflügel).Of the Dragons in sled form (sled) consists of three or more (in this Fig one behind the other to think in depth) arranged scales. The change of flight characteristics for the descent can again through Solve lower Balance parts as described above or complete scales done (e.g., dissolving the outer scales; the innermost remains unchanged fixed on the pull rope, the kite lifts its side wings).
Die Masten sollten möglichst hoch, in der Größenordnung der mittleren Flughöhe des Drachens sein. Sie können grazil sein, die Biegekräfte werden durch Stellseile aufgefangen. Das Arbeitsseil bleibt im wesentlichen senkrecht, der Drachen ortsfest. Zulassungen dürften einfacher sein, auch deshalb, da in einem denkbaren Störfalle, dem Reißen des Arbeitsseiles, noch weitere Seile den Drachen halten. Bei einem Drachenpark können einzelne Masten gleichzeitig für mehrere Drachen verwendet werden. Sie können auch in einer Station über Umlenkrollen geführte Seile zusammengeführt werden. Dort können sie auf eine Haspel mit mehreren Spuren gewickelt werden und einen gemeinsamen Generator (oder auch eine Pumpe oder andere Geräte) antreiben. In diesem Falle steigen und sinken die Drachen synchron. Bei unabhängig laufenden Haspeln können die Drachen in eigenen Rhythmen laufen, entweder mit je einem Generator (oder anderem Nutzgerät) oder mit entsprechenden Getrieben auf einen gemeinsamen wirkend. Eine solche Koppelung von mehreren Drachen erspart Kosten und kann die Energie gleichmäßiger liefern. Es lassen sich Drachenparks relativ eng besetzen. Allerdings ist die Notwendigkeit von Parks deutlich geringer als bei Windrädern. In Gegensatz zu diesen lässt sich ein Drachen mit Seilen und Bodenstationen einfach skalieren, d.h. sehr klein und sehr groß bauen, mit nach oben sinkenden Kosten pro erzeugter Leistung.The Masts should be possible high, of the order of magnitude the medium altitude to be the dragon. You can be graceful, the bending forces become collected by control cables. The working rope remains essentially vertical, the dragon stationary. Approvals should be easier, too Therefore, in a conceivable accident, the tearing of the Work ropes, even more ropes to hold the dragon. At a Dragon Park can single masts at the same time for Several kites are used. You can also use a pulley over pulleys guided Ropes merged become. There you can they are wound on a reel with several tracks and one drive common generator (or a pump or other equipment). In this case, the kites rise and fall synchronously. For independently running Reels can The dragons run in their own rhythms, either with one generator each (or other device) or acting on a common with appropriate gearboxes. Such a coupling of several kites saves costs and can deliver the energy more evenly. Dragon parks can be occupied relatively narrow. However, that is the need for parks significantly lower than wind turbines. In Contrary to these leaves a kite can easily scale with ropes and ground stations, i.e. very small and very tall, with upward cost per generated power.
Der
Drachen
Der
Drachen hängt
wieder über
Waageseile am Arbeitsseil, das wie gehabt auf eine Haspel gewickelt
ist. Der Wind treibt den Drachen nach oben bis zu einem Anschlag
- 3d3d
- Führungsseilguide rope
- 23, 2423 24
- Waageseilebalance ropes
- 4444
- Bodenanker für das Führungsseilground anchor for the guide rope
- 45a45a
- oberer Anschlag für den Drachenupper Stop for the dragon
- 45b45b
- unterer Anschlag für den Drachenlower Stop for the dragon
- 4646
- Helium-gefüllter Ballon mit möglichst geringem Windwiderstand, aber möglichst als Auftriebskörper geformt (natürlich ist auch wieder ein Lifterdrachen möglich oder eine Kombination)Helium-filled balloon with as possible low wind resistance, but possible as buoyancy shaped (of course is again a lifter kite possible or a combination)
- 4747
- Seildurchführung, mit RollenRope feedthrough, with roll
- sonstige Bezeichnungen wie vorher.other names as before.
Arbeits- und Führungsseil sind im Verhältnis zu den anderen Komponenten einschließlich Lifter in Wirklichkeit viel länger als hier dargestellt. Bei den anderen Figuren ebenso.working and guide rope are in proportion to the other components including lifters in reality much longer as shown here. In the other figures as well.
In
- 4242
- Flachdrachen, z.B. Rokkaku, als ArbeitsdrachenFlat kites, e.g. Rokkaku, as a working kite
- 5050
- Lifterdrachen, Typ Flowform, teilweise mit Helium gefülltLifterdrachen, Type Flowform, partially filled with helium
- 5151
- obere Rolleupper role
- 5252
- untere Rollelower role
- 5353
- oberer Umwerferupper derailleur
- 5454
- unterer Umwerfer analog zum oberenlower Derailleur analogous to the upper
- 5757
- Kippgelenktilting joint
- 5858
- Bodenankerground anchor
- 5959
- Seilverdickungrope thickening
- 6060
- Drachenhalterungdragon mount
- 60a60a
- Mechanik zum Drehen des Drachensmechanics to turn the kite
- 60b60b
-
Arm,
der innerhalb
60a um jeweils 180° gedreht wird und den Drachen ebenso drehtArm inside60a rotated by 180 ° and turns the kite as well - 60c60c
-
Montageteil
für
60a und zur Halterung der Seilenden61 , deren äußerer Arm60e um den Winkel α schwenk- und rastbar istMounting part for60a and for holding the rope ends61 whose outer arm60e can be swiveled and locked by the angle α - 60d60d
- Seilrolle auf dem gegenüberliegenden Seilpulley on the opposite rope
- 60e60e
- Arm, an dem die Drachenwaage befestigt istPoor, where the dragon scale is attached
- 6161
- unendliche Seilschlaufeendless rope loop
Der
Arm
Wenn
der Arbeitsdrachen
Um
bei zu hoher Drachengeschwindigkeit keinen Schaden anzurichten,
ist der untere Anschlag federnd gelagert.
Die Lichtmaschine dreht mal rechts-, mal linksherum und erzeugt in beiden Richtungen spannungsgeregelte Energie, die über ein flexibles Kabel direkt in einen Akku gespeist wird.The Alternator turns right and left and generates in both Directions are voltage regulated energy, which is delivered via a flexible cable directly is fed into a battery.
Die Bodenstation ist drehbar auf einem Bodenanker gelagert. Der Haltestab für den federnden Anschlag ist schwenkbar auf der Bodenstation montiert, sein Anstellwinkel ist der Winkel des Seiles. Die gesamte Bodenstation stellt sich durch den Seilführungsarm gezogen jeweils automatisch in die herrschende Windrichtung, braucht also nicht nachgeführt zu werden.The ground station is rotatable on a Bo denanker stored. The support rod for the resilient stop is pivotally mounted on the ground station, its angle of attack is the angle of the rope. The entire ground station is pulled by the Seilführungsarm pulled automatically in the prevailing wind direction, so need not be tracked.
Der
Arbeitsdrachen
An
die Rolle
Eine
weitere Lösungsmöglichkeit
zeigt
- 4141
- Bodenstation mit Generator oder mechanischem Gerät wie Pumpeground station with generator or mechanical device such as pump
- 7171
- Spannseile für den MastenWire ropes for the masts
- 4242
- Arbeitsdrachen, hier als Matte, Flowform, dargestelltWorking dragon shown here as a mat, flowform
- 7272
- Mastmast
- 7373
- Halter für den Mastholder for the mast
-
Rest wie
5 Rest like5
Statt
des Lifters wird ein mit Seilen verzurrter Mast aufgestellt. Der
Drachen bewegt sich wie in
Ähnliches
gilt für
eine Anlage gemäß
Es sindIt are
- 55, 5655, 56
-
je
zwei Stützrollenpaare
für das
Seil
61 in unmittelbarer Nähe zu den Umlenkrollen51 und52 two pairs of support rollers for the rope61 in close proximity to the pulleys51 and52
-
die anderen Bezeichnungen wie in
7 the other terms as in7
Das
Detail rechts zeigt die obere Rollenkombination von oben gesehen
im Moment der Passage der Drachenhalterung
Der
Drachen, hier als Flachdrachen dargestellt, wird oben und unten
nicht verändert,
sondern läuft
auf der einen Seite der Seilschlaufe
Dasselbe
Prinzip ist in
Statt
der Seilrollen
Im
Bild selbst ist der Stab
Literaturliterature
- /1/ Fliegende Windmühlen Artikel in „Der Spiegel", Heft Nr 15/2005/ 1 / Flying windmills items in the Mirror ", issue no 15/2005
-
/2/ Gordon Bruce Kingsley
Wind energy production using
kites and ground mounted power generators
US 2005/0046197 A1 US 2005/0046197 A1 - /3/ Bas Lansdorp, W.J. Ockels Design of a 100 MW laddermill for wind energy generation from 5 km altitude; 7th world congress an recovery, recycling and reintegration, 2005, proceedings und andere Publikationen dieser Autoren und von A.R. Podgaets zu laddermills (Leiterdrachen, Himmelsleiter)/ 3 / Bas Lansdorp, WJ Ockels Design of a 100 MW ladder mill for wind energy generation from 5 km altitude; 7 th world congress on recovery, recycling and reintegration, 2005, proceedings and other publications of these authors and AR Podgaets to ladder mills (Head Dragon, Jacob's ladder)
Claims (16)
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