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DE102008057212A1 - Rotor, particularly helicopter rotor or ship rotor for conversion of energy into rotary motion as flow converter for wind turbine or water turbine, comprises annular rotor blade, which has vane profile with vane projection in cross section - Google Patents

Rotor, particularly helicopter rotor or ship rotor for conversion of energy into rotary motion as flow converter for wind turbine or water turbine, comprises annular rotor blade, which has vane profile with vane projection in cross section

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DE102008057212A1
DE102008057212A1 DE200810057212 DE102008057212A DE102008057212A1 DE 102008057212 A1 DE102008057212 A1 DE 102008057212A1 DE 200810057212 DE200810057212 DE 200810057212 DE 102008057212 A DE102008057212 A DE 102008057212A DE 102008057212 A1 DE102008057212 A1 DE 102008057212A1
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Abstract

The rotor (3) comprises an annular rotor blade (1), which has a vane profile (2) with a vane projection (21) and a vane rear edge (22) in the cross section. The annular rotor blade is divided into an even number of annular segments (I,II) inclined against the radius of its rotor disk or arranged coaxially in sectional manner.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft Rotoren mit einer zur Anströmung parallel oder senkrecht angeordneten Rotationsachse zur Umwandlung der in einer Strömung enthaltenen kinetischen Energie in eine Drehbewegung als Strömungskonverter für eine Wind- oder Wasserturbine oder umgekehrt als Strömungsgenerator zur Umwandlung einer Drehbewegung in einen Auftrieb und Antrieb, insbesondere als Hubschrauber- oder Schiffsrotor. The invention relates to rotors having a parallel or arranged perpendicular to the inflow axis of rotation for the conversion of the kinetic energy contained in a flow in a rotational movement as a flow converter for a wind or water turbine or vice versa as a flow generator for converting a rotary motion into a lift and drive, in particular as a helicopter - or ship rotor.
  • [0002]
    Bei den im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Rotoren handelt es sich ausnahmslos um Auftriebsläufer, bei denen eine hohe Anströmgeschwindigkeit am Rotorblatt aus der Überlagerung einer Wind- oder Wasserströmung mit der Umfangsgeschwindigkeit entsteht. The proposed within the framework of the invention rotors are without exception to lift rotors in which a high flow velocity at the rotor blade from the superposition of a wind or water flow occurs at the circumferential speed. Bei diesen als Auftriebs- oder Schnellläufer bekannten Rotoren kann die Anströmgeschwindigkeit am Rotorblatt das bis zu Neunfache der Strömungsgeschwindigkeit betragen. In these known as buoyancy or high speed rotors, the flow velocity may be on the rotor blade, the up to nine times the flow rate. Da die im Wind enthaltene Leistung mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ansteigt, benötigen insbesondere Windturbinen einen Mechanismus zur Begrenzung der aufgenommenen Leistung und Belastung. Since the power contained in the wind increases with the cube of the wind speed, in particular wind turbines require a mechanism for limiting the power absorbed and stress. Stärkerer Wind verursacht eine Veränderung der Anströmrichtung, die aus der Kombination von Windgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit herrührt. Stronger wind causes a change in the direction of flow, resulting from the combination of wind speed and peripheral speed. Deshalb kann auch bei einem starr mit dem Rotorkopf oder einer Nabe verbundenen Rotorblatt eine selbststeuernde Leistungsbegrenzung als passives „Stall-konzept” durch Strömungsabriss an der Saugseite der Rotorblätter realisiert werden. Therefore, a self-controlling power limitation as a passive "stable concept" by stall on the suction side of the rotor blades can be realized even with a rigidly connected to the rotor head or a rotor blade hub. Von einem aktiven „Stall-Konzept” spricht man wenn zur Leistungsbegrenzung der Anstellwinkel eines Rotorblatts durch Verdrehung des Rotorblatts am Rotorkopf verändert wird. From an active "stall concept" is called when the power limitation of the angle of attack of a rotor blade by rotating the rotor blade is changed to the rotor head. Wird die Flügelnase eines Rotorblatts bei Sturm schließlich ganz in den Wind gedreht, steht das Rotorblatt in der sogenannten „Pitch-Stellung” still. If the wing leading edge of a rotor blade in a storm finally turned all the way to the wind, is the rotor blade in the so-called "pitch" position still. Bekannte Wind- und Wasserturbinen mit horizontaler Drehachse weisen radial zur Drehachse angeordnete Rotorblätter mit einem aero- oder hydrodynamisch wirksamen Flü gelprofilquerschnitt auf, bei dem die Flügelnase in Drehrichtung des Rotors und die Breitseite des Flügels quer zur Strömung ausgerichtet sind. Known wind and water turbines with horizontal rotation axis have radially to the rotational axis arranged rotor blades with an aero- or hydrodynamically active Flü gelprofilquerschnitt, wherein the wing leading edge are aligned in the direction of rotation of the rotor and the broad side of the blade transverse to the flow. Die Rotorblätter sind als Kragarme mit dem Rotorkopf einseitig verbunden. The rotor blades are connected on one side as cantilevers with the rotor head. Obwohl der Rotordurchmesser in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich vergrößert wurde, erreicht diese Bauart mit etwa 130 m Rotordurchmesser eine konstruktionsbedingte Obergrenze. Although the rotor diameter has been increased steadily over the past decades, this construction achieves a design-related upper limit of about 130 m rotor diameter. Bei dieser Größe sind die Rotorblätter extremen Belastungen unterworfen, neigen zu Schwingungen und rufen Schlaggeräusche beim Durchgang am Turm einer Windkraftanlage hervor. At this size, the rotor blades extreme loads are subject to surge and call banging noises while passing the tower of a wind turbine produces.
  • [0003]
    Bekannte Hubschrauberrotoren weisen bezüglich der Rotationsachse radial angeordnete Rotorblätter auf, deren Anstellwinkel variierbar ist. Known helicopter rotors have with respect to the rotation axis radially arranged rotor blades whose pitch angle is variable. Ein ringförmiges Rotorblatt mit einer bezüglich der Rotationsachse radialen oder konzentrischen Anordnung ist nicht bekannt. An annular rotor blade with respect to the rotation axis of radial or concentric arrangement is not known. Schiffe nutzen vorwiegend das Prinzip der Schraube als Antriebsmechanismus. Ships mostly use the principle of the screw as the drive mechanism. Ein Schiffsantrieb, der im Wasser eine antreibende Welle erzeugt, ist nicht bekannt. A ship propulsion system which generates a driving shaft in the water, is not known.
  • [0004]
    Aus der Patentschrift The patent specification US 5,161,952 US 5,161,952 ist eine Windturbine bekannt bei der ein Rotorblatt aus zwei mit einem Abstand hintereinander angeordneten Flügelprofilen aufgebaut ist. is a wind turbine known in which a rotor blade is constructed of two at a distance one behind the other disposed airfoils. Bei dieser Rotorblattanordnung ist es ein Nachteil, dass das strömungsabgewandte Rotorblatt im Windschatten des strömungszugewandten Rotorblattes liegt, sodass beim Anlaufen des Rotors nur eine Blatthälfte, die im Wind enthaltene Energie aufnehmen kann. In this rotor blade assembly, it is a disadvantage that the flow is remote rotor blade is in the lee of the flow-facing rotor blade so that the starting of the rotor only one half of the sheet, which can absorb energy in the wind. Ein ringförmiges Rotorblatt geht aus dieser Druckschrift nicht hervor. An annular rotor blade is not clear from this document.
  • [0005]
    Die The EP 0 854 981 B1 EP 0854981 B1 zeigt ein Windrad mit horizontaler Drehachse und einem kreisringförmigen Druckring zur Aufnahme von aerodynamisch wirksamer Speichen mit einer Flügelprofilierung. shows a wind turbine with a horizontal axis of rotation and an annular pressure ring for receiving aerodynamically effective wing spokes with a profiling. Der Druckring ist hier als Läufer eines ringförmigen Generators ausgebildet und weist keine aerodynamische Profilierung auf. The pressure ring is formed here as a ring-shaped rotor generator and has no aerodynamic profiling.
  • [0006]
    Ein Ringflügelrotor ist aus der A ring vane rotor is from the DE 10 2005 059 679 A1 DE 10 2005 059 679 A1 bekannt. known. Dieser Ringflügelrotor hat eine Kreisringform und dient als Kreiselverdichter für ein Fluggerät. This ring vane rotor has a circular ring shape and serves as a centrifugal compressor for an aircraft. Ein periodischer Wechsel der Flügel ausrichtung innerhalb eines ringförmigen Rotorblatts geht aus dieser Druckschrift nicht hervor. A periodic change of the wing orientation within an annular rotor blade does not appear from this document.
  • [0007]
    Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotor mit einem ringförmigen Rotorblatt mit aero- oder hydrodynamisch wirksamer Flügelprofilierung anzugeben, der im Falle eines Strömungskonverters den Bau neuartiger Wind- und Wasserturbinen ermöglicht und der im Falle eines angetriebenen Strömungsgenerators einen Auftrieb bewirkt und als Hubschrauber- oder Schiffsrotor ein neuartiges Antriebskonzept offenbart. Starting from the illustrated prior art, the invention has for its object to provide a rotor having an annular rotor blade with aero- or hydrodynamically effective wing profile, which in the case of a flow converter allows the construction of novel wind and water turbines and in the case of a driven flow generator a buoyancy causes and as a helicopter or ship rotor discloses a novel drive system.
  • [0008]
    Diese Aufgaben werden mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen eines Rotors gelöst. These objects are achieved with the mentioned in claim 1. of a rotor.
  • Wind- und Wasserturbinen mit horizontaler Rotationsachse Wind and water turbines with a horizontal axis of rotation
  • [0009]
    Ein ringförmiges Rotorblatt, das aus nur zwei Ringsegmenten aufgebaut ist, ermöglicht die Ausbildung eines neuartigen Rotorblatts für eine herkömmliche dreiflüglige Windturbine. An annular rotor blade, which is composed of two ring segments which enables the formation of a new rotor blade for a conventional three-bladed wind turbine. Das ringförmige Rotorblatt zeigt dabei die Gestalt einer flachen Ellipse, einer Schlaufe oder Schlinge, wobei ein vorauslaufendes und ein nachlaufendes Ringsegment jeweils mit einem Anstellwinkel zur Strömung ausgerichtet sind. The annular rotor blade shows the shape of a flat ellipse, a loop or sling, wherein a leading end and a trailing ring segment are each aligned with an angle of incidence to the flow. Dadurch ist sichergestellt dass beide Ringsegmente von der Anströmung erfasst werden. This ensures that both ring segments are covered by the flow. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen die Ringsegmente in zwei Ebenen anzuordnen, sodass ein Abstand zwischen dem vorauslaufenden und dem nachlaufenden Ringsegment entsteht. In a particularly advantageous embodiment of the invention the ring segments is provided to be arranged in two planes so that a distance between the leading and the trailing ring segment is created. Analog zu einem Segelboot mit Fock und Großsegel entsteht an der Saugseite der Rotorblätter eine Düsenwirkung zwischen dem vorauslaufenden und dem nachlaufenden Ringsegment, die die aerodynamische Wirkung eines ringförmigen Rotorblatts erhöht. Analogous to a sailboat with jib and main sail is produced at the suction side of the rotor blades, a nozzle effect between the leading and the trailing ring segment, which increases the aerodynamic effect of an annular rotor blade. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht in der Möglichkeit, Biegebeanspruchungen des Rotorblatts in einer Ringkonstruktion über die in Anströmrichtung vorhandene Bauhöhe an den Rotorkopf abzuleiten. Another advantage of this arrangement is the possibility of bending stresses of the rotor blade in a ring structure over the existing flow direction in height derive to the rotor head. Diese Ringform ermöglicht auch eine Anpassung an die unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten eines ringförmigen Rotorblatts vom Rotorkopf bis zur Blattspitze durch unterschiedlich geschnittene Flügelprofile und durch eine Verjüngung der Flügelprofile. This ring shape also allows for an adaptation to the different rotational speeds of an annular rotor blade from the rotor head to the blade tip differently cut wing profiles, and by a taper of the wing profiles.
  • [0010]
    Ringförmige Rotorblätter, die aus mehr als zwei Ringsegmenten bestehen, sind konzentrisch um die Rotationsachse angeordnet. Annular rotor blades, which consist of more than two ring segments are arranged concentrically around the rotation axis. Für die Verbindung eines ringförmigen Rotorblatts mit der Nabe des Rotors sind in diesem Fall Speichen vorgesehen, die ihrerseits eine Flügelprofilierung aufweisen. Spokes are provided for the connection of an annular rotor blade to the hub of the rotor in this case, which in turn have a wing profile.
  • [0011]
    Für das Anlaufen eines Rotors ist es von Bedeutung, dass die einzelnen Ringsegmente mit einem Anstellwinkel zur Anströmung ausgerichtet sind. For the start of a rotor, it is important that the individual ring segments are oriented at an angle to the flow.
  • [0012]
    Für Windturbinen mit einem Durchmesser von 200 m und mehr wird eine Speichenradkonstruktion vorgeschlagen, bei der zwei sternförmige Rotorblätter in Richtung der Anströmung mit einem Abstand und mit einem Versatz zueinander angeordnet sind und durch Flügelprofile untereinander verbunden werden. For wind turbines with a diameter of 200 m or more, a spoke-wheel it is suggested two star-shaped rotor blades are arranged in the direction of the incident flow at a distance and with an offset to one another in and are connected by wing profiles with each other. Die verbindenden Flügelprofile sind mit der Flügelnase in Drehrichtung ausgerichtet und weisen mit ihrer Breitseite eine tangentiale Stellung zum Rotorkreis auf. The connecting wing profiles are aligned with the wing leading edge in the rotational direction, and have, with its broad side a tangential position relative to the rotor circle on. Zur Begrenzung der Umlaufgeschwindigkeit sind diese Profile drehbar an einem tragenden Rundhohlprofil gelagert, sodass sie quer zur Drehrichtung gestellt werden können. In order to limit the rotational speed of these profiles are rotatably mounted on a supporting circular hollow profile so that they can be placed transversely to the direction of rotation. Durch Spannglieder in Umfangsrichtung kann ein Druckring als mehrgurtiger Fachwerkträger ausgebildet werden und dient als Widerlager für radial angeordnete Speichen, die das ringförmige Rotorblatt mit einer Nabe verbinden. By clamping members in the circumferential direction, a pressure ring can be formed as mehrgurtiger truss and serves as an abutment for radially arranged spokes that connect the annular rotor blade to a hub.
  • Wind- und Wasserturbinen mit vertikaler Rotationsache Wind and water turbines with vertical rotation matter
  • [0013]
    Bei diesen Rotoren sind die einzelnen Segmente eines ringförmigen Rotorblatts in periodischem Wechsel mit der Flügelnase oder mit der Flügelhinterkante zur Anströmung ausgerichtet. In these rotors, the individual segments of an annular rotor blade in periodic alternation with the wing leading edge or the trailing edge are aligned with the flow. Beim Anlaufen einer Wind- oder Wasserturbine ist dabei von Bedeutung, dass sich die Widerstandszahlen (c w -Werte) eines von der Nase her angeströmten Flügelprofils und eines von der Flügelhinterkante angeströmten Flügelprofils etwa um den Faktor „2” unterscheiden, sodass der Rotor von der Strömung zunächst angeschoben wird. At start-up of a wind or water turbine is of importance that the resistance factors differ (c w values) of an incident flow from the nose forth wing profile and an incident flow from the trailing edge of the airfoil about a factor of "2", so that the rotor of the flow is first pushed. Bei einer entsprechenden Drehzahl des Rotors werden sowohl das vorauslaufende Blattsegment als auch das nachlaufende Blattsegment von der Flügelnase her angeströmt, wobei sich der Luftwiderstand des Rotors verringert und die Drehzahl erhöht. At a corresponding speed of the rotor, both the leading end blade segment and the trailing blade segment are flowing from the wing nose forth, whereby the air resistance of the rotor is reduced and the speed increases. Ein erfindungsgemäßes ringförmiges Rotorblatt bewirkt außerdem eine Verstetigung der Rotation und ist unempfindlich gegenüber wechselhaften Winden, bei denen Windrichtung und Windstärke unstetig sind. An inventive annular rotor blade also causes a stabilization of rotation and is insensitive to changing winds where the wind direction and wind speed are discontinuous. Flügelklappen dienen gegebenenfalls der Drehzahlbegrenzung eines horizontal rotierenden Rotors. Wing flaps serve, if appropriate, the speed limit of horizontally rotating rotor.
  • [0014]
    Besonders vorteilhaft erscheint die Möglichkeit, mehrere horizontal drehende Rotoren an einem vertikalen Mast oder Turmschaft anzuordnen. Particularly advantageous is the possibility of arranging a plurality of horizontally rotating rotors on a vertical mast or tower shaft appears. Eine derartige Windturbine kann mehrere hundert Meter hoch sein und besteht z. Such a wind turbine may be several hundred meters high and consists z. B. aus einer am Untergrund eingespannten Stahlbetonröhre als Widerlager für die mittels einer ringförmigen Nabe und Wälzlagern angeschlossenen Rotoren mit einem Durchmesser von 40–80 m. B. from a clamped to the substrate reinforced concrete pipe as an abutment for the connected means of an annular hub and roller bearings rotors having a diameter of 40-80 m. Ein Transmissionsrad überträgt die Energie von der Nabe des Rotors auf eine im Turmschaft liegende, vertikale Generatorwelle. A transmission wheel transfers the power from the hub of the rotor to a temperature in the tower shaft, vertical generator shaft. Neben einem Wartungsaufzug für den internen Betrieb kann auch ein Besucheraufzug vorgesehen werden, sodass ein entsprechendes Turmbauwerk zusätzlich z. In addition to an elevator maintenance for the internal operation of a visitor elevator can be provided so that a corresponding type tower construction structure additionally z. B. als Aussichtsturm genutzt werden kann. B. can be used as an observation tower. Besonders vorteilhaft erscheint es, den vertikal übereinander angeordneten Rotoren eine gegensinnige Drehbewegung zuzuordnen, sodass die von den Rotoren erzeugte Luftbewegung sich zu einem Wirbel verdichtet. It is particularly advantageous to assign an opposite rotational movement of the vertically stacked rotors, so that the air movement generated by the rotors is condensed into a fluidized appears. Gelingt dies, erhöht sich die Drehzahl der Rotoren erheblich. If this succeeds, the speed of the rotors increases significantly.
  • [0015]
    Mit asymmetrischen Flügelprofilen für das ringförmige Rotorblatt und für die Speichen erzeugt ein horizontales Windrad einen Auftrieb, der seiner Gewichtskraft entgegenwirkt und deshalb die Lager entlastet. With asymmetric wing profiles for the annular rotor blade and the spokes for a horizontal wind turbine generates lift which counteracts its weight and, therefore, relieves the bearing.
  • [0016]
    Wasserturbinen kombinieren den Vorteil eines großen Rotordurchmessers mit einer flachen Bauweise, sodass sie für den Einsatz in Fließgewässern oder an Küsten zur Ausnutzung der Gezeitenströmung besonders geeignet erscheinen. Water turbines combine the advantage of a large rotor diameter with a flat design so that they appear to be particularly suitable for use in rivers or coasts to exploit the tidal current. Insbesondere bei einer von der Ge zeitenströmung angetriebenen Turbine erweist sich die Richtungslosigkeit dieser Rotoren als großer Vorteil. In particular, at a time of flow is driven by the turbine, the Ge of direction of these rotors proves great advantage.
  • Konstruktion construction
  • [0017]
    Bei erfindungsgemäßen Windturbinen mit horizontaler oder mit vertikaler Rotationsachse besteht das ringförmige Rotorblatt aus glasfaserverstärktem Kunststoff und weist im Querschnitt ein Hohlkammerprofil mit verstärkenden Querrippen auf, an denen die Speichen angeschlagen sind. In the inventive wind turbine with a horizontal or vertical axis of rotation, the annular rotor blade consists of glass-fiber reinforced plastic and has in cross section a hollow chamber profile with reinforcing transverse ribs, on which the spokes are struck. Die Speichen haben einen tragenden Kern aus einem Seil oder einem Flachprofil mit einem umgebenden Schalenkörper, der als Flügelprofil die aerodynamische Formgebung der Speiche herstellt. The spokes have a supporting core of a cable or a flat profile with a surrounding shell body, which establishes as a wing profile, the aerodynamic shape of the spoke. Dieser Schalenkörper besteht z. This shell body for there. B. aus einem Aluminium-Strangpressprofil, das mittels Klemmstücken auf das Seil oder das Flachprofil geklemmt wird. B. from an extruded aluminum profile, which is clamped by means of clamping pieces on the cable or the flat profile. Strangpressprofile aus Kunststoff eignen sich ebenfalls zur Herstellung eines aerodynamisch profilierten Schalenkörpers und können z. Extruded plastic profiles are also suitable for producing an aerodynamically profiled shell body and can include. B. mit einem tragenden Kern aus einem Kohlefaserverbundstab verklebt werden. B. be bonded with a supporting core of a carbon fiber composite rod. Federelemente, die vorzugsweise an der Nabe angeschlagen werden, halten die Vorspannkraft der Speichen bei unterschiedlichen Temperatur- und Betriebsbedingungen konstant und tragen damit zur Formstabilität des Rotors bei. Spring elements, which are preferably hinged to the hub, hold the biasing force of the spokes with different temperature and constant operating conditions, thereby contributing to the dimensional stability of the rotor.
  • Hubschrauber- und Schiffsrotoren Helicopter and boat rotors
  • [0018]
    Bei einem Hubschrauberrotor ist die Düsenwirkung zwischen einem vorauslaufenden und einem nachlaufenden Ringsegment, insbesondere bei einem ellipsen- oder schlaufenförmigen Rotorblatt mit im Wesentlichen radialer Stellung zur Rotationsachse, ein Vorteil, der den Auftrieb erhöht und deshalb eine Reduktion des Rotordurchmessers ermöglicht. In a helicopter rotor, the nozzle effect between a leading end and a trailing ring segment, in particular with a elliptical or loop-shaped rotor blade having a substantially radial position relative to the axis of rotation, an advantage which increases the lift and therefore allows a reduction of the rotor diameter. Is Ein Rotor mit vergleichsweise kleinerem Durchmesser verbessert die Manövrierbarkeit und allgemein die Flugleistung eines Hubschraubers. A rotor having a comparatively smaller diameter improves the maneuverability and generally, the flight performance of a helicopter.
  • [0019]
    Bei einem Schiffsantrieb kann ein erfindungsgemäßer, horizontal am Heck rotierender Rotor die Antriebskraft optimal an das Wasser abgeben und erzeugt dabei eine Welle, die auf einem als schiefe Ebene ausgebildeten Schiffsboden einwirkt und ein Schiff dadurch auf neuartige Weise antreibt. In a marine propulsion an inventive, horizontal rotating the tail rotor can deliver the optimal driving force to the water, thereby forming a shaft that acts on an inclined plane designed as a ship's bottom and thereby drives a vessel in a novel manner. Seitliche Leitflossen am Heck des Schiffes kanalisieren dabei die Welle und bewirken einen resultierenden Schub in Fahrtrichtung. Lateral guide fins at the stern of the vessel thereby channeling the shaft and cause a resultant thrust in direction of travel. Unter den zahlreichen Gestaltungsmöglichkeiten eines entsprechenden Schiffsrotors erweist sich auch hier die Düsenwirkung zwischen zwei Rotorblattsegmenten, die als vorauslaufendes und als nachlaufendes Segment jeweils mit einem Versatz zueinander angeordnet sind, als eine Maßnahme Mit einem verstellbaren Anstellwinkel kann die Antriebsleistung optimal an den jeweiligen Fahrtmodus angepasst werden. Among the numerous design possibilities of a corresponding ship the rotor, the nozzle effect between two rotor blade segments which are arranged as a forward running and a trailing segment each with an offset to one another, as a measure having an adjustable angle of attack, the driving performance can be optimally matched to the respective running mode turns here.
  • [0020]
    Da der Rotor über ein Kugelgelenk im Schiffsboden in alle Richtungen verschwenkbar ist, kommt ein derartiger Schiffsantrieb ohne zusätzliche Ruderanlage aus und zeichnet sich durch optimale Manövriereigenschaften aus. Since the rotor is pivoted through a ball joint in the ship floor in all directions, such a ship's propulsion system does not require additional steering gear and is characterized by optimum maneuverability. Durch die Auflösung des Nachlaufwiderstands im Totwasserbereich wird der längenbezogene Formwiderstand eines Schiffes aufgelöst, sodass höhere Fahrtgeschwindigkeiten bei gegebener Antriebsleistung möglich erscheinen. By the resolution of the tracking resistance in the dead water region of the length-related resistance form of a vessel is dissolved, so that higher drive speeds appear to be possible for a given drive power.
  • [0021]
    Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Gestaltungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen hervor. Further advantageous details and design possibilities of the invention will become apparent from the drawings. Zugunsten einer besseren Lesbarkeit wurde in den Zeichnungen auf die maßstäbliche Darstellung der Verhältnisse der einzelnen Bauteile zueinander verzichtet. To provide an easy been omitted in the drawings to scale, of the ratios of the individual components to each other.
  • [0022]
    Es zeigen: Show it:
  • [0023]
    1 1 eine Windturbine mit drei ringförmigen Rotorblättern und horizontaler Rotationsachse in der perspektivischen Übersicht a wind turbine with three annular rotor blades and the horizontal axis of rotation in the perspective Overview
  • [0024]
    2 2 ein ringförmiges Rotorblatt der Windturbine nach an annular rotor blade of the wind turbine according to 1 1 in der perspektivischen Schnittdarstellung in the perspective sectional view
  • [0025]
    3 3 eine Windturbine mit einem aus sechs Ringsegmenten aufgebauten Rotorblatt in der perspektivischen Übersicht a wind turbine with a built up from six ring segments rotor blade in the perspective Overview
  • [0026]
    4 4 eine Windturbine mit einem ringförmigen Rotorblatt und horizontaler Rotationsachse in der schematischen Ansicht a wind turbine with an annular rotor blade and a horizontal axis of rotation in the schematic view
  • [0027]
    5 5 ein Ringsegment der Windturbine nach a ring segment of the wind turbine according to 4 4 im schematischen Querschnitt (aa, bb) in schematic cross-section (aa, bb)
  • [0028]
    6 6 eine große Windturbine mit horizontaler Drehachse als Speichenradkonstruktion in der perspektivischen Darstellung a large wind turbine with a horizontal axis of rotation as in the perspective view spoke-
  • [0029]
    7 7 ein dreieckförmiges Rotorblatt mit gerundeten Ecken und konvexen Seiten in schematischer, perspektivischer Darstellung a triangular blade with rounded corners and convex sides in a schematic, perspective view
  • [0030]
    8 8th ein in Drehrichtung vorauslaufendes, asymmetrisches Flügelprofil nach a forward-running direction of rotation, asymmetric airfoil by 7 7 im Querschnitt (cc) in cross-section (cc)
  • [0031]
    9 9 ein in Drehrichtung nachlaufendes, asymmetrisches Flügelprofil nach a trailing in the direction of rotation, asymmetric airfoil by 7 7 im Querschnitt (dd) in cross section (dd)
  • [0032]
    10 10 ein aus acht Segmenten zusammengesetztes quadratisches Rotorblatt mit gerundeten Ecken und konvexen Seiten in perspektivischer Darstellung an image composed of eight segments rotor blade square with rounded corners and convex sides in a perspective view
  • [0033]
    11 11 ein in Drehrichtung vorauslaufendes Ringsegment mit einem asymmetrischen Flügelprofil nach a forward-running direction of rotation in a ring segment having an asymmetrical wing profile by 10 10 im Querschnitt (ee) in cross section (ee)
  • [0034]
    12 12 ein in Drehrichtung nachlaufendes Ringsegment mit einem asymmetrischen Flügelprofil nach a trailing in the rotational direction of ring segment having an asymmetrical wing profile by 10 10 im Querschnitt (ff) in cross section (ff)
  • [0035]
    13 13 einen Rotor mit horizontaler Rotationsachse und einem ringförmigen Rotorblatt, dessen acht Segmente in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind in perspektivischer Schemadarstellung a rotor with a horizontal axis of rotation and an annular rotor blade whose eight segments are arranged in two different planes in perspective schematic illustration
  • [0036]
    14 14 ein ringförmiges Rotorblatt als Ellipse mit vertikaler Rotationsachse in der schematischen Aufsicht an annular rotor blade as an ellipse with a vertical axis of rotation in the schematic plan view
  • [0037]
    15 15 ein ringförmiges, aus sechs Segmenten aufgebautes Rotorblatt als Stern mit vertikaler Rotationsachse in der schematischen Aufsicht an annular built up of six segments rotor blade as a star with a vertical axis of rotation in the schematic plan view
  • [0038]
    16 16 eine erfindungsgemäße Windturbine mit vertikaler Rotationsachse und einem aus sechs Segmenten aufgebauten dreieckförmigen Rotorblatt in der perspektivischen Übersicht a wind turbine according to the invention with a vertical axis of rotation and a built up of six segments triangular rotor blade in the perspective Overview
  • [0039]
    17 17 eine Speiche mit Flügelprofilierung im schematischen Querschnitt a spoke with wing profile in schematic cross-section
  • [0040]
    18 18 eine Speiche mit Flügelprofilierung im schematischen Querschnitt a spoke with wing profile in schematic cross-section
  • [0041]
    19 19 den Ausschnitt einer Windturbine mit vertikaler Rotationsachse und vier übereinander angeordneten, ringförmigen Rotorblättern in der perspektivischen Übersicht a section of a wind turbine with vertical axis of rotation, and four stacked, annular rotor blades in the perspective Overview
  • [0042]
    20 20 eine Windturbine mit horizontaler Rotationsachse und zwei viereckigen, vertikal rotierenden Rotorblättern in der perspektivischen Übersicht a wind turbine with a horizontal axis of rotation and two quadrangular, vertical rotor blades rotating in the perspective Overview
  • [0043]
    21 21 einen Schiffsrotor in der perspektivischen Übersicht a ship rotor in the perspective Overview
  • [0044]
    22 22 eine Speiche des Rotors nach a spoke of the rotor 21 21 im schematischen Querschnitt (gg) in schematic cross-section (gg)
  • [0045]
    23 23 den Schiffsrotor nach the ship's rotor after 21 21 mit Antriebsaggregat und Steuerungseinheit im eingebauten Zustand in der schematischen Schnittisometrie with drive unit and control unit in the installed state in the schematic Schnittisometrie
  • [0046]
    24 24 die Antriebseinheit nach The drive unit according to 23 23 in einem Schiffsrumpf im schematischen Längsschnitt in a ship's hull in the schematic longitudinal section
  • [0047]
    1 1 zeigt eine Windturbine shows a wind turbine 320 320 mit horizontaler Rotationsachse z. with a horizontal axis of rotation z. Drei ringförmige Rotorblätter Three annular rotor blades 1 1 sind jeweils in zwei Ringsegmente are each divided into two ring segments I I , . II II unterteilt und sind als flache Ellipsen divided and are as flat ellipses 14 14 ausgebildet. educated. An jedem der drei ringförmigen Rotorblätter At each of the three annular rotor blades 1 1 ist ein vorauslaufendes und ein nachlaufendes Ringsegment is a forward-running and a trailing ring segment I I , . II II vorgesehen. intended. Jedes ringförmige Rotorblatt ist über ein Drehgelenk Each annular rotor blade of a rotary joint 300 300 mit dem Rotorkopf with the rotor head 30 30 verbunden und treibt einen Generator connected to and drives a generator 322 322 an. at. Ein Drehgelenk A rotary joint 325 325 zwischen Turm between the tower 324 324 und Rotor and rotor 3 3 ermöglicht die Ausrichtung der Windturbine allows the orientation of the wind turbine 320 320 zur Anströmung s. the inflow s. Im Betriebszustand, bei Anströmung s zeigen die Flügelnasen In the operating state in inflow s wings, nose show 21 21 jeweils in Drehrichtung, während die Flügelhinterkanten in each case in the rotational direction, while the blade trailing edge 22 22 über einen Anstellwinkel in den Wind gestellt sind. are provided over an angle of attack to the wind. Die aerodynamische Ausrichtung der Flügelprofile The aerodynamic orientation of the airfoils 2 2 geht aus comes from 2 2 hervor. out.
  • [0048]
    2 2 zeigt ein ringförmiges Rotorblatt shows an annular rotor blade 1 1 nach after 1 1 . , Im Querschnitt ist die Anordnung der Ringsegmente In cross-section, the arrangement of the ring segments I I , . II II mit einem Versatz in Richtung der Rotationsachse z erkennbar. recognizable with an offset in the direction of the axis of rotation z. Gegenüber der Anströmung s weisen die asymmetrischen Flügelprofile Opposite the inflow s have the asymmetric wing profile 20 20 der Ringsegmente the ring segments I I , . II II einen Anstellwinkel an angle of attack 24 24 auf, der ein Anlaufen des Rotors in which a starting of the rotor 3 3 schon bei geringen Windgeschwindigkeiten ermöglicht. allows even at low wind speeds. Die asymmetrischen Flügelprofile The asymmetrical blade profiles 20 20 erzeugen bereits bei geringer Umlaufgeschwindigkeit resultierende, aerodynamisch erzeugte Kräfte x, y, die ein Drehmoment an der Rotationsachse z bewirken. resulting aerodynamic forces generated generate even at a low peripheral speed x, y, cause the torque to the rotation axis z. Am oberen Ende des ringförmigen Rotorblatts At the upper end of the annular rotor blade 1 1 wechselt die Flügelnase changes the wing leading edge 21 21 mit einem Übergang with a transition 17 17 von der Ringaußenseite auf die Ringinnenseite. from the ring outside the ring inside. Am unteren Ende ist das ringförmige Rotorblatt At the bottom, the annular rotor blade 1 1 über ein Drehgelenk via a rotary joint 300 300 mit dem Rotorkopf with the rotor head 30 30 verbunden, sodass der Anstellwinkel variiert werden kann (stall) – und das ringförmige Rotorblatt connected so that the angle can be varied (stall) - and the annular rotor blade 1 1 aus dem Wind gedreht werden kann (pitch). can be rotated out of the wind (pitch). Die Ausbildung eines vorauslaufenden Ringsegments The formation of a leading-side ring segment I I und eines nachlaufenden Ringsegments and a trailing ring segment II II , die mit einem Versatz zueinander angeordnet sind, erhöht den aerodynamischen Wirkungsgrad über eine Düsenwirkung zwischen den Ringsegmenten Which are arranged with an offset to one another, increases the aerodynamic efficiency of a nozzle effect between the ring segments I I , . II II . , Die gestaffelte Anordnung der Ringsegmente The staggered arrangement of the ring segments I I , . II II ermöglicht außerdem die Ableitung der Biegekräfte in einem Ring, der gegenüber der Beanspruchungsrichtung eine Bauhöhe aufweist. also permits the derivation of the bending forces in a ring having a height with respect to the stress direction. Diese Bauhöhe und die Anordnung der Ringsegmente This height and placement of the ring segments I I , . II II bestimmen die Gestaltung des Adapters an der Blattwurzel. determine the design of the adapter on the blade root. Das ringförmige Rotorblatt The annular rotor blade 1 1 ist aus Hohlkammerprofilen is made of hollow profiles 201 201 aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufgebaut. constructed of fiberglass reinforced plastic.
  • [0049]
    3 3 zeigt eine Windturbine shows a wind turbine 320 320 mit einer horizontalen Rotationsachse z und einem ringförmigen Rotorblatt with a horizontal axis of rotation z and an annular rotor blade 1 1 , das aus insgesamt sechs Ringsegmenten That a total of six ring segments I I , . II II aufgebaut ist. is constructed. Die als geschwungene Ringsegmente As curved ring segments 12 12 ausgebildeten Segmente formed segments I I , . II II zeigen eine abschnittsweise, radiale Anordnung. show a sectional, radial arrangement. Zwischen den geschwungenen Ringsegmenten Between the curved ring segments 12 12 sind Übergänge are transitions 17 17 vorgesehen, an denen die Flügelnase provided, where the wing leading edge 21 21 periodisch von der Ringaußenseite zur Ringinnenseite wechselt. periodically changes from the ring outside the ring inside. Die Flügelnasen The wings, nose 21 21 der Ringsegmente the ring segments I I , . II II sind dabei jeweils in Drehrichtung ausgerichtet, während die Flügelhinterkanten are each aligned in the direction of rotation, while the blade trailing edge 22 22 mit einem Anstellwinkel gegenüber der Anströmung s geneigt sind. s are inclined with an angle of attack relative to the oncoming flow. Vergleichsweise kurze Speichen Relatively short spokes 25 25 verbinden das ringförmige Rotorblatt connecting said annular rotor blade 1 1 mit dem Rotorkopf with the rotor head 30 30 . , Der Rotorkopf The rotor head 30 30 und der Generator and the generator 23 23 besitzen eine eiförmige aerodynamische Bekleidung aus Spinner und Generatorgehäuse. have an egg-shaped aerodynamic clothing from Spinner and generator housing. Über ein Drehgelenk Via a rotary joint 325 325 ist der Rotor the rotor 3 3 mit dem Turm with the tower 324 324 verbunden und richtet sich selbsttätig zur Anströmung s aus. connected and sets itself to the incoming flow from s.
  • [0050]
    4 4 zeigt eine große Windturbine shows a large wind turbine 320 320 , deren ringförmiges Rotorblatt Whose annular rotor blade 1 1 eine Wellenform a waveform 15 15 aufweist und aus geschwungenen Ringsegmenten having and made of curved ring segments 12 12 aufgebaut ist. is constructed. Die Ringsegmente The ring segments I I , . II II zeigen im Querschnitt aa bzw. bb nach show in cross-section according to AA and BB 5 5 ein asymmetrisches Flügelprofil an asymmetric wing profile 20 20 . , Die Ausrichtung der Flügelprofile The alignment of the panel profiles 20 20 wechselt an den Übergängen changes at the transitions 17 17 periodisch von der Ringaußenseite zur Ringinnenseite, wobei die Flügelnase periodically from the ring outside of the ring inner side, the wing leading edge 21 21 stets in Drehrichtung des Rotors always in the direction of rotation of the rotor 3 3 ausgerichtet ist. is aligned. Die Flügelprofile The wing profiles 20 20 weisen gegenüber der Anströmung s einen Anstellwinkel as compared to an inflow of s an angle of attack 24 24 auf, wobei die Flügelhinterkante , where the trailing edge 22 22 leicht in den Wind gedreht ist. is easily turned into the wind. Mit einer gegenüber dem Radius des Rotorkreises geneigten Anordnung liefert jedes geschwungene Ringsegment With respect to the radius of the rotor circuit inclined arrangement provides each curved ring segment 12 12 bei Anströmung s parallel zur Rotationsachse z eine resultierende Antriebskraft, die als Vektor x auf der Ringaußenseite und als Vektor y auf der Ringinnenseite wirksam wird. at inflow s parallel to the rotation axis z, a resultant driving force, the x on the outer ring surface and as a vector y on the ring inner side becomes effective as a vector. V-förmig gespreizte Speichen V-shaped splayed spokes 25 25 verbinden das Rotorblatt connecting the rotor blade 1 1 mit der Nabe with the hub 31 31 . , Eine Tragkonstruktion aus A-förmigen Böcken ermöglicht über ein Drehgelenk A support structure made of A-shaped trestles allows a swivel joint 325 325 am Fußpunkt at the base 326 326 die Ausrichtung der Windturbine the orientation of the wind turbine 320 320 zur Anströmung s. the inflow s. Zur Begrenzung der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors In order to limit the rotational speed of the rotor 3 3 können nicht näher dargestellte Flügelklappen in den Ringsegmenten Wing flaps, not shown in the ring segments I I , . II II genutzt werden. be used.
  • [0051]
    5 5 zeigt das Flügelprofil shows the wing profile 2 2 , aus dem die geschwungenen Ringsegmente From which the curved ring segments 12 12 nach after 4 4 aufgebaut sind, im Querschnitt aa und bb. are constructed in cross-section AA and BB.
  • [0052]
    6 6 zeigt eine Windturbine shows a wind turbine 320 320 mit zwei ringförmigen Rotorblättern with two annular rotor blades 1 1 , deren aerodynamischer Entwurf mit einer Wellenform Whose aerodynamic design with a waveform 15 15 der ringförmigen Rotorblätter the annular rotor blades 1 1 im Wesentlichen dem in den substantially in the 4 4 , . 5 5 beschriebenen Beispiel entspricht. Embodiment described corresponds. Dabei bilden jeweils zwei ringförmige Rotorblätter Thereby forming two annular rotor blades 1 1 in einer Wellenform in a waveform 15 15 zwei in Drehrichtung des Rotors two in the rotational direction of the rotor 3 3 gegeneinander versetzt angeordnete Druckringe, die über zusätzliche Flügelprofile jeweils an der Ringaußenseite und der Ringinnenseite untereinander verbunden sind und einen räumlichen Druckring bilden. offset from each other arranged pressure rings which are connected via an additional wing profiles respectively on the outer ring surface and the ring inner side with each other and form a spatial pressure ring. Radiale Speichen radial spokes 25 25 mit einer Flügelprofilierung with a wing profile 250 250 verbinden diesen Druckring mit einer Nabe connect this thrust ring to a hub 31 31 , die den Generator That the generator 322 322 aufnimmt. receives. Die Speichen the spokes 25 25 sind über Federelemente are spring elements 254 254 in Form von Tellerfedern vorgespannt und stellen die Formstabilität der seilverspannten Radkonstruktion sicher. biased in the form of disc springs and the dimensional stability of the rope strained wheel construction ensure. Eine am Fußpunkt drehbar gelagerte Haltekonstruktion in Form von zwei A-förmigen Böcken nimmt die Nabe A rotatably mounted at the base support structure in the form of two A-shaped trestles takes the hub 31 31 auf und erlaubt die Ausrichtung dieser großen Windkraftanlage, die mit einem Durchmesser von 200 bis 300 m gebaut werden kann, zur Anströmung s. and allows the alignment of these large wind power plant, which can be constructed with a diameter of 200 to 300 m, for inflow s. Der Leistungsbegrenzung des Rotors The power limitation of the rotor 3 3 dient die Verstellbarkeit der Flügelprofile, welche die beiden ringförmigen Rotorblätter is the adjustability of the airfoils which the two annular rotor blades 1 1 in Richtung der Rotationsachse z verbinden. connect in the direction of the axis of rotation z. Für eine maximale Drehzahlbegrenzung können sie quer zur Drehrichtung gestellt werden. For maximum speed limit, they can be placed transversely to the direction of rotation.
  • [0053]
    7 7 zeigt ein ringförmiges Rotorblatt shows an annular rotor blade 1 1 , dessen Polygonform Whose polygonal shape 13 13 von einem gleichseitigen Dreieck of an equilateral triangle 130 130 abgeleitet ist und konvexe Ringsegmente is derived and convex ring segments 10 10 aufweist. having. Innerhalb der Ringsegmente Inside the ring segments I I , . II II springen Flügelnase jump wings nose 21 21 und Flügelkante and wing edge 22 22 in regelmäßigem Wechsel von der Ringaußenseite zur Ringinnenseite. in regular alternation of the ring outside of the ring inner side. Ebenso wechselt der Anstellwinkel periodisch zwischen zwei Ringsegmenten Similarly, the angle changes periodically between two ring segments I I , . II II , sodass das ringförmige Rotorblatt So that the annular rotor blade 1 1 bei Anströmung s parallel zur Rotationsachse z in Drehung versetzt wird. s is rotated parallel to the rotation axis z at flow. Bei Rotation entwickeln die jeweils mit der Flügelnase On rotation each developing with the wing leading edge 21 21 in Drehrichtung ausgerichteten asymmetrischen Flügelprofile oriented in the direction of rotation asymmetric airfoils 22 22 rotativ wirksame, aerodynamisch erzeugte Antriebskräfte x, y an jedem Ringsegment rotary effective, aerodynamic driving forces generated x, y on each ring segment I I , . II II . , Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wurde auf die Darstellung aerodynamisch gestalteter Übergänge For better readability, the presentation aerodynamically designed transitions 17 17 an den Nahtstellen der Ringsegmente untereinander verzichtet. among themselves dispensed at the joints of the ring segments.
  • [0054]
    8 8th zeigt den Querschnitt cc durch das ringförmige Rotorblatt shows the cross section CC through the annular rotor blade 1 1 am Ringsegment the ring segment I I . , Das asymmetrische Flügelprofil The asymmetric wing profile 20 20 ist mit einem Anstellwinkel is an angle of incidence 24 24 zur Anströmung s geneigt und ist als Vollprofil for inflow s and is inclined as a solid profile 202 202 ausgebildet. educated. Die Flügelnase The wing leading edge 21 21 zeigt zur Ringaußenseite während die Flügelprofilhinterkante shows to the ring outside while the airfoil trailing edge 22 22 zur Ringinnenseite zeigt. shows the ring inside.
  • [0055]
    9 9 zeigt den Querschnitt dd eines Ringsegments shows the cross section of a ring segment dd II II mit asymmetrischem Flügelprofil with asymmetric wing profile 20 20 und entgegengesetztem Anstellwinkel and opposite angle 24 24 . , Die unterschiedliche Ausrichtung der Flügelnase The different orientation of the wing leading edge 21 21 und der Flügelhinterkante and the trailing edge 22 22 , sowie der unterschiedliche Anstellwinkel As well as the different angles 24 24 verdeutlichen den periodischen Wechsel der Ringsegmente illustrate the periodic change of the ring segments I I , . II II nach after 7 7 . ,
  • [0056]
    10 10 zeigt schematisch das ringförmige Rotorblatt schematically shows the annular rotor blade 1 1 eines um die Rotationsachse z rotierenden Rotors a z about the rotational axis rotating rotor 3 3 . , Die Polygonform The polygon shape 13 13 ist von einem Quadrat is of a square 131 131 mit konvexen Ringsegmenten with convex ring segments 10 10 und gerundeten Ecken and rounded corners 18 18 abgeleitet. derived. Innerhalb der acht Ringsegmente Within the eight ring segments I I , . II II wechselt die Flügelnase changes the wing leading edge 21 21 und die Flügelhinterkante and the trailing edge 22 22 regelmäßig von der Ringaußenseite zur Ringinnenseite. regularly from the ring outside the ring inside. Bei dem Flugzeugrotor In the aircraft rotor 330 330 bezeichnet das Kräftepaar x, y den Profilwiderstand. referred the couple x, y profile drag. Auf der gewölbten Oberseite des ringförmigen Rotorblatts On the curved upper surface of the annular rotor blade 1 1 herrscht Unterdruck, während auf der Blattunterseite ein Überdruck wirkt. low pressure area, while a positive pressure acts on the underside of leaves. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde bei dieser Figur auf die Darstellung der konstruktiven Verbindungselemente zur Rotationsachse z verzichtet. For reasons of clarity has been omitted the illustration of the structural joining elements to the rotation axis z in this Figure.
  • [0057]
    11 11 und and 12 12 zeigen die Querschnitte ee und ff durch das ringförmige Rotorblatt show the cross sections ee and ff by the annular rotor blade 1 1 nach after 10 10 . , Der Anstellwinkel the angle of attack 24 24 der asymmetrischen Flügelprofile the asymmetric wing profile 20 20 erhöht bei Anströmung s den Betrag der Kraftvektoren x, y. increases in inflow s the amount of force vectors x, y. Die Profilquerschnitte ee und ff zeigen ein Hohlkammerprofil The profile cross-sections ee and ff showing a hollow chamber profile 201 201 mit Steuerklappen with control flaps 240 240 . ,
  • [0058]
    13 13 zeigt einen Rotor shows a rotor 3 3 , dessen ringförmiges Rotorblatt Whose annular rotor blade 1 1 als Quadrat as a square 131 131 ausgebildet ist. is trained. Neben der Anordnung symmetrischer Flügelprofile Besides the arrangement symmetrical airfoils 23 23 innerhalb der Ringsegmente within the ring segments I I , . II II besteht die Besonderheit dieser Anordnung in einer räumlichen Faltung des ringförmigen Rotorblatts the special feature of this arrangement in a spatial convolution of the annular rotor blade 1 1 . , Der Anstellwinkel the angle of attack 24 24 der symmetrischen Flügelprofile the symmetrical airfoils 23 23 wechselt von einem Ringsegment changes from a ring segment I I zum nächsten Ringsegment the next ring segment II II , sodass der Rotor , So that the rotor 3 3 bei Anströmung s parallel zur Rotationsachse z in Drehung versetzt wird. s is rotated parallel to the rotation axis z at flow. Die Drehbewegung wiederum erzeugt an den symmetrischen Flügelprofilen The rotary motion in turn produces the symmetrical airfoils 23 23 aerodynamische Kräfte, die mit den resultierenden Vektoren x, y eine schnelle Drehung des Rotors aerodynamic forces with the resulting vectors x, y rapid rotation of the rotor 3 3 bewirken. cause. Räumlich gespreizte Speichen Spatially spread spokes 25 25 verbinden das Rotorblatt connecting the rotor blade 1 1 mit der Generatorwelle with the generator shaft 323 323 . , In der schematischen Prinzipdarstellung sind die aerodynamisch gestalteten Übergänge In the schematic basic illustration, the aerodynamically designed transitions 17 17 zwischen den Ringsegmenten between the ring segments I I , . II II nicht dargestellt. not shown.
  • [0059]
    14 14 zeigt ein ringförmiges Rotorblatt shows an annular rotor blade 1 1 in Form einer Ellipse in the form of an ellipse 14 14 , die aus vier Ringsegmenten Consisting of four ring segments I I , . II II aufgebaut ist und eine vertikale Rotationsachse z aufweist. is constructed and has a vertical axis of rotation z. Die vier Ringsegmente The four ring segments I I , . II II sind als konvexe Ringsegmente are as convex ring segments 10 10 ausgebildet. educated. Bei den Ringsegmenten In the ring segments I I zeigt das asymmetrische Flügelprofil shows the asymmetrical wing profile 20 20 mit seiner Flügelnase with its wing leading edge 21 21 zur Ringaußenseite, während die Flügelhinterkante to the ring outside, while the trailing edge 22 22 zur Ringinnenseite zeigt. shows the ring inside. Die Ringsegmente The ring segments II II zeigen eine umgekehrte Ausrichtung des Flügelprofils show a reverse orientation of the airfoil 20 20 , wobei die Flügelnase Wherein the wing leading edge 21 21 zur Ringinnenseite und die Flügelhinterkante the ring inner side and the trailing edge 22 22 zur Flügelaußenseite zeigt. facing the outside of the sash. Bei Anströmung s senkrecht zur Rotationsachse z entsteht an jedem Flügelprofil When inflow s perpendicular to the rotational axis z is formed on each wing profile 20 20 ein Kräftepaar x, y, das mit einem Versatzmoment an der Rotationsachse z wirksam wird. a force couple x, y, which is effective with an offset torque on the axis of rotation z. Bei einem schnell laufenden Strömungskonverter In a high-speed flow converter 32 32 beträgt die Anströmgeschwindigkeit am Rotorblatt ein Mehrfaches der Strömungsgeschwindigkeit, sodass alle vier Ringsegmente the inflow speed at the rotor blade is a multiple of the flow rate so that all four ring segments I I , . II II des elliptischen Rotorblatts of the elliptical rotor blade 14 14 einen Drehimpuls an der Rotationsachse z erzeugen. generating an angular momentum to the rotation axis z. Im Falle eines Strömungsgenerators In case of a flow generator 33 33 bewirkt das elliptische Rotorblatt causes the elliptical rotor blade 14 14 als Hubschrauberrotor as a helicopter rotor 330 330 Auftrieb. Boost.
  • [0060]
    15 15 zeigt ein ringförmiges Rotorblatt shows an annular rotor blade 1 1 in einer Sternform in a star shape 16 16 in der schematischen Aufsicht. in the schematic plan view. Die Sternform The star shape 16 16 ist aus insgesamt sechs Ringsegmenten is a total of six ring segments I I , . II II aufgebaut, die untereinander drei spitze Ecken established, the three sharp corners with one another 19 19 und drei stumpfe Ecken bilden. form and three blunt corners. Jeweils zwischen zwei Ringsegmenten Between two ring segments I I , . II II wechselt die Flügelnase changes the wing leading edge 21 21 und die Flügelhinterkante and the trailing edge 22 22 von der Ringaußenseite zur Ringinnenseite. from the ring outside the ring inside. Das ringförmige Rotorblatt The annular rotor blade 1 1 wird senkrecht zur Rotationsachse z angeströmt, wobei jeweils an zwei benachbarten Ringsegmenten is flowing perpendicular to the rotation axis z, wherein in each case at two adjacent ring segments I I , . II II ein aero- oder hydrodynamisch bewirktes Kräftepaar mit den resultierenden Vektoren x, y mit einem Versatzmoment auf die Rotationsachse z einwirkt. an aero- or hydrodynamically what is caused couple of forces with the resulting vectors x, y acts with an offset torque to the axis of rotation z. Bei Anströmung s bewirkt dieser Wechsel der Flügelausrichtung eine Rotation, da das mit der Flügelhinterkante In inflow s this change of orientation wing causes rotation, as the with the trailing edge 22 22 orientierte asymmetrische Flügelprofil oriented asymmetrical wing profile 20 20 mit einem C w -Wert von ungefähr 0,16 geschoben, während das mit der Flügelnase pushed with a C w value of about 0.16, while that with the wing leading edge 21 21 zur Ringaußenseite mit einem C w -Wert von 0,08 einen aero- oder hydrodynamisch bewirkten Drehimpuls entwickelt. developed an aero- or hydrodynamically caused angular momentum to the ring outside with a C w value of 0.08. Übersteigt die Umlaufgeschwindigkeit die Anströmgeschwindigkeit, bewirken alle Ringsegment Exceeds the velocity of circulation the inflow speed, cause all ring segment I I , . II II aero- oder hydrodynamisch erzeugte Drehkräfte. aero- or hydrodynamically generated rotational forces.
  • [0061]
    16 16 zeigt das ringförmige Rotorblatt shows the annular rotor blade 1 1 eines Strömungskonverters a flow converter 32 32 , der als Windturbine Which as a wind turbine 320 320 oder als Wasserturbine or as a water turbine 321 321 eingesetzt werden kann. can be used. Die Polygonform The polygon shape 13 13 des ringförmigen Rotorblatts the annular rotor blade 1 1 ist aus einem gleichseitigen Dreieck is an equilateral triangle 130 130 mit konvexen Ringsegmenten with convex ring segments 10 10 und gerundeten Ecken and rounded corners 18 18 abgeleitet. derived. Bei Anströmung s senkrecht zur Rotationsachse z baut sich in jeder Stellung des gleichseitigen Dreiecks When inflow s perpendicular to the rotational axis z is built up in each position of the equilateral triangle 130 130 ein auf die Rotorachse z mit Versatz einwirkendes Kräftepaar x, y auf. an acting on the rotor axis z with displacement force couple x, y on. Das ringförmige Rotorblatt The annular rotor blade 1 1 ist in gleich große Ringsegmente is equal ring segments I I , . II II aufgeteilt, innerhalb derer die Ausrichtung des asymmetrischen Flügelprofils divided within which the orientation of the asymmetrical aerofoil 20 20 regelmäßig wechselt. changes regularly. Speichen spoke 25 25 verbinden als Zugglieder das Rotorblatt as tension members connect the rotor blade 1 1 mit der Nabe with the hub 31 31 . , Federelemente spring elements 254 254 halten die Vorspannkraft der vorgespannten und über Kreuz angeordneten Speichen hold the biasing force of the prestressed and arranged crosswise spokes 25 25 konstant. constant. Durch die V-förmige Spreizung der Speichen By the V-shaped spread of the spokes 25 25 wird das ringförmige Rotorblatt is the ring-shaped rotor blade 1 1 räumlich gehalten. kept spatially. Der horizontal rotierende Strömungskonverter The horizontally rotating flow converter 32 32 ist an einem vertikalen Turm is attached to a vertical tower 324 324 drehbar gelagert. rotatably mounted.
  • [0062]
    17 17 zeigt den Querschnitt durch die Speiche shows the cross section of the spoke 25 25 eines erfindungsgemäßen Rotors a rotor according to the invention 3 3 nach den according to 4 4 , . 6 6 , . 16 16 und and 19 19 . , Der tragende Teil einer Speiche The support part of a spoke 25 25 wird dabei von einem Seil is in this case of a rope 251 251 gebildet. educated. Die aero- oder hydrodynamische Wirkung wird über ein asymmetrisches Speichenflügelprofil The aero- or hydrodynamic effect is an asymmetrical spoke wing profile 250 250 erzielt, das aus einem Schalenkörper obtained, which consists of a shell body 253 253 besteht. consists.
  • [0063]
    18 18 zeigt eine alternative Ausbildung einer Rotorspeiche shows an alternative embodiment of a rotor spoke 25 25 nach den according to 4 4 , . 6 6 , . 16 16 und and 19 19 im Querschnitt. in cross section. Der tragende Kern des Speichenprofils besteht hier aus einem Flachprofil Lifting core of the spoke profile here consists of a flat profile 252 252 , das von einem zweiteiligen Schalenkörper That of a two-part shell body 253 253 eingefasst wird. is enclosed. Bei Anströmung s sowohl parallel als auch senkrecht zur Rotationsachse z bewirken die in When inflow s both parallel and perpendicular to the axis of rotation z effect in 17 17 und and 18 18 dargestellten Speichenquerschnitte ein zusätzliches Drehmoment an der Rotationsachse z. Spokes cross sections shown an additional torque to the rotation axis z. Bei Rotoren For rotors 3 3 mit vertikaler Rotationsachse z wird ein Speichenflügelprofil with a vertical axis of rotation z is a spoke airfoil 250 250 dabei von der Flügelnase her angeströmt, während es bei Rotoren while a flow from the wing leading edge ago while in rotors 3 3 mit horizontaler Drehachse von der Breitseite her angeströmt wird. is flown with a horizontal axis of rotation of the broad side.
  • [0064]
    19 19 zeigt den Ausschnitt einer Windturbine shows a section of a wind turbine 320 320 , bei der an einem vertikalen Turm Wherein at a vertical tower 324 324 vier gegensinnig rotierende Rotoren four counter-rotating rotors 36 36 in einem Abstand zueinander angeordnet sind. are arranged at a distance from one another. Die Polygonform The polygon shape 13 13 der ringförmigen Rotorblätter the annular rotor blades 1 1 ist jeweils von einem gleichseitigen Dreieck is in each case of an equilateral triangle 130 130 abgeleitet und zeigt konkave Ringsegmente derived showing concave ring segments 11 11 . , Eine regelmäßige Unterteilung der ringförmigen Rotorblätter A regular division of the annular rotor blades 1 1 in Ringsegmente in ring segments I I , . II II mit dem erfindungsgemäßen Richtungswechsel der asymmetrischen Flügelprofile with the inventive change in direction of the asymmetric wing profile 20 20 lässt an jeweils zwei benachbarten Ringsegmenten can in each case two adjacent ring segments I I , . II II bei Anströmung s senkrecht zur Rotationsachse z das Kräftepaar x, y entstehen. at inflow s perpendicular to the axis of rotation for the couple x, y arise. Aufgrund der gegensinnigen Rotation der einzelnen Rotoren Because of the reverse rotation of the individual rotors 3 3 entsteht durch den Magnus-Effekt ein Wirbel, der die Anströmgeschwindigkeit an den Rotorblättern caused by the Magnus effect a vortex of the inflow on the rotor blades 1 1 erheblich erhöhen kann. can significantly increase. Der vertikale Turm The vertical tower 324 324 ist als Stahlrohr und bei sehr großen Anlagen als Stahlbetonröhre ausgebildet. is a steel tube and with very large plants as a reinforced concrete tube. Dabei können die Rotoren Thereby the rotors 3 3 einen Durchmesser von 60 m haben. have a diameter of 60 m. Die Windkraftnutzung über einen entsprechenden 200–300 m hohen Turm erhöht die mögliche Ausbeute an elektrischer Leistung weit über bisher bekannte Möglichkeiten hinaus. The use of wind power over a corresponding 200-300 m high tower increases the possible yield of electric power far beyond previously known possibilities.
  • [0065]
    20 20 zeigt eine Windturbine shows a wind turbine 320 320 mit zwei vertikal rotierenden ringförmigen Rotorblättern with two vertically rotating annular rotor blades 1 1 , deren Polygonform Whose polygonal shape 13 13 von einem Quadrat of a square 131 131 mit konvexen Seiten with convex sides 10 10 und gerundeten Ecken and rounded corners 18 18 abgeleitet ist. is derived. Jeweils acht Speichen Eight spokes 25 25 mit einem asymmetrischen Speichenflü gelprofil gel profile having an asymmetric Speichenflü 250 250 verbinden die ringförmigen Rotorblätter connect the annular rotor blades 1 1 mit der horizontalen Rotationsachse z. with the horizontal axis of rotation z. Am Kopfpunkt des Turms At the top point of the tower 324 324 befindet sich ein Drehgelenk There is a pivot 325 325 als Verbindung zur Maschinengondel mit dem Generator for connection to the machine gondola with the generator 322 322 , der zwischen den beiden Rotoren That between the two rotors 3 3 angeordnet ist. is arranged. Auf Grund der Fahnenwirkung an den ringförmigen Rotorblättern Due to the flags effect on the annular rotor blades 1 1 richtet sich ein Strömungskonverter to set up a flow converter 32 32 selbsttätig zur Anströmung s aus. automatically the inflow of s.
  • [0066]
    21 21 zeigt einen erfindungsgemäßen Strömungsgenerator shows a flow generator according to the invention 33 33 als Schiffsrotor as a ship's rotor 331 331 . , Das ringförmige Rotorblatt The annular rotor blade 1 1 ist von einem Quadrat is of a square 131 131 mit konvexen Ringsegmenten with convex ring segments 10 10 und gerundeten Ecken and rounded corners 18 18 abgeleitet und wird über insgesamt acht Speichen derived and is a total of eight spokes 25 25 mit einem asymmetrischen Speichenprofil with an asymmetric profile spokes 250 250 mit der Rotorwelle with the rotor shaft 332 332 verbunden. connected. Die Kugel auf der Rotorwelle ist Teil eines Kugelgelenks The ball on the rotor shaft is part of a ball joint 335 335 , das, wie in den Which, as in the 23 23 und and 24 24 dargestellt, im Bereich des Schiffsbodens angeordnet wird. shown, is arranged in the region of the ship's bottom. Bei Rotation des Schiffsrotors Upon rotation of the rotor ship 331 331 entstehen an allen Ringsegmenten arise at all ring segments I I , . II II Vektoren x, y, deren Betrag dem Strömungswiderstand der asymmetrischen Flügelprofile Vectors x, y, the amount of the flow resistance of the asymmetrical wing profile 20 20 entspricht. equivalent. Der Rotor bewirkt an seiner Oberseite einen Unterdruck und lässt, wie in den The rotor causes at its top a negative pressure and can, as in the 23 23 und and 24 24 am Heck eines Schiffes eine Welle entstehen. a shaft are formed at the stern of a ship.
  • [0067]
    22 22 zeigt den Querschnitt gg eines Speichenprofils shows the cross section of a spoke profile gg 25 25 , das als asymmetrisches Speichenflügelprofil That as an asymmetric spoke wing profile 250 250 ausgebildet ist. is trained. Alle Teile des Schiffsrotors All parts of the ship's rotor 331 331 sind deshalb hydrodynamisch wirksam und erzeugen an der Rotoroberseite Unterdruck und an der Rotorunterseite Überdruck. therefore hydrodynamically effective and produce on the rotor upper side of negative pressure and at the rotor bottom overpressure.
  • [0068]
    23 23 zeigt die Heckpartie eines Schiffsrumpfs shows the rear part of a ship hull 340 340 mit dem in with the in 21 21 dargestellten Schiffsrotor Ship rotor shown 331 331 im eingebauten Zustand. when installed. Der Schiffsrotor The ship's rotor 331 331 ist mittels des Drehgelenks by means of the pivot joint 335 335 im Schiffsboden und mittels der hydraulischen Zylindern in the ship's bottom, and by means of the hydraulic cylinders 334 334 , die auf die Rotorwelle Acting on the rotor shaft 332 332 einwirken, in alle Richtungen verstellbar. acting, adjustable in all directions. Ein Elektromotor An electric motor 333 333 treibt die Rotorwelle an. drives the rotor shaft. Der Schiffsboden zeigt eine hydrodynamisch wirksame Gestaltung in Form einer schiefen Ebene mit seitli chen Leitflossen The ship bottom is a hydrodynamically effective organization in the form of an inclined plane with guide fins seitli chen 341 341 . , Die quer zur Fahrtrichtung angeordnete schiefe Ebene lenkt den vom Rotor The transverse to the direction inclined plane directs the rotor 3 3 erzeugten Schub in Fahrtrichtung. generated thrust in the direction of travel.
  • [0069]
    24 24 zeigt den schematischen Querschnitt durch einen Schiffsrumpf shows the schematic cross-section through a ship's hull 340 340 . , Die in In the 23 23 gezeigte Antriebseinheit kann in der hinteren Hälfte eines Schiffsrumpfs eingebaut werden. Drive unit shown can be installed in the rear half of a ship hull. Bei dem gezeigten Beispiel ist sie am Heck angeordnet. In the example shown it is arranged at the rear. Weil die Rotationsachse z leicht in Fahrtrichtung gekippt ist, kann die von dem Rotor bewirkte Auftriebskraft in eine vertikale Komponente Because the rotational axis z is slightly tilted in the direction that caused by the rotor lift force can in a vertical component 26 26 und eine horizontale Komponente and a horizontal component 27 27 zerlegt werden. be dismantled. Der Kraftvektor The force vector 27 27 liefert unmittelbaren Schub, während der Kraftvektor provides immediate thrust, while the force vector 26 26 mittelbar über eine Welle indirectly via a shaft 28 28 am Heck Vortrieb bewirkt. causing propulsion on the rear. Die Trimmflosse The trim tab 29 29 im Bereich des Bugwulsts stabilisiert den Rumpf. in the area of ​​Bugwulsts stabilize the hull. Bezugszeichenübersicht Reference numeral Overview
    Ringförmiges Rotorblatt Ring-shaped rotor blade 1 1 Flügelprofil airfoil 2 2 Rotor rotor 3 3
    Ringsegment ring segment I I Asymmetrisches Flügelprofil Asymmetric wing profile 20 20 Rotationsachse axis of rotation z z
    Ringsegment ring segment II II Hohlprofil hollow profile 200 200 Rotorkopf rotor head 30 30
    Konvexes Ringsegment Convex ring segment 10 10 Hohlkammerprofil Hollow chamber profile 201 201 Drehgelenk swivel 300 300
    Konkaves Ringsegment Concave ring segment 11 11 Vollprofil full profile 202 202 Nabe hub 31 31
    Geschwungenes Ringsegment Curved ring segment 12 12 Metallprofil metal profile 203 203 Strömungskonverter flow converter 32 32
    Polygonform polygonal shape 13 13 Flügelnase wing leading edge 21 21 Windturbine wind turbine 320 320
    Gleichseitiges Dreieck Equilateral triangle 130 130 Flügelprofilhinterkante Airfoil trailing edge 22 22 Wasserturbine water turbine 321 321
    Quadrat square 131 131 Symmetrisches Flügelprofil Symmetrical airfoil 23 23 Generator generator 322 322
    Vieleck polygon 132 132 Anstellwinkel angle of attack 24 24 Generatorwelle generator shaft 323 323
    Ellipse ellipse 14 14 Steuerklappe control flap 240 240 Turm tower 324 324
    Wellenform waveform 15 15 Speiche spoke 25 25 Drehgelenk swivel 325 325
    Sternform star shape 16 16 Asymmetrisches Speichenflügelprofil Asymmetrical spoke wing profile 250 250 Fußpunkt nadir 326 326
    Übergang crossing 17 17 Seil rope 251 251 Strömungsgenerator flow generator 33 33
    Gerundete Ecke rounded corner 18 18 Flachprofil low profile 252 252 Hubschrauberrotor helicopter rotor 330 330
    Spitze Ecke top corner 19 19 Schalenkörper shell body 253 253 Schiffsrotor ship rotor 331 331
    Kräftepaar couple of forces x, y x, y Federelement spring element 254 254 Rotorwelle rotor shaft 332 332
    Vektor vector x x Auftrieb boost 26 26 Elektromotor electric motor 333 333
    Vektor vector y y Vortrieb jacking 27 27 Hydraulikzylinder hydraulic cylinders 334 334
    Anströmung inflow s s Welle wave 28 28 Kugelgelenk ball joint 335 335
    Trimmflosse trim tab 29 29 Wasserfahrzeug water craft 34 34
    Rumpf hull 340 340
    Strömungsleitfläche flow guide 341 341
    Gleichsinnige Rotation Equidirectional rotation 35 35
    Gegensinnige Rotation Intimate against rotation 36 36
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0070]
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
  • [0071]
    • - US 5161952 [0004] - US 5161952 [0004]
    • - EP 0854981 B1 [0005] - EP 0854981 B1 [0005]
    • - DE 102005059679 A1 [0006] - DE 102005059679 A1 [0006]

Claims (25)

  1. Rotor ( rotor ( 3 3 ) mit einer Rotationsachse (z) zur Umwandlung der in einer Strömung enthaltenen kinetischen Energie in eine Drehbewegung als Strömungskonverter ( ) Having an axis of rotation (z) for converting the kinetic energy contained in a flow (in a rotational movement as a flow converter 32 32 ) für eine Windturbine ( ) (For a wind turbine 320 320 ) oder eine Wasserturbine ( ) Or a water turbine ( 321 321 ) und umgekehrt zur Umwandlung einer Drehbewegung in einen Auftrieb als Strömungsgenerator ( ) And vice versa (for converting a rotary motion into a buoyancy as a flow generator 33 33 ), insbesondere als Hubschrauber- oder Schiffsrotor ( (In particular as a helicopter or ship rotor) 330 330 , . 331 331 ), welcher Rotor ( ), Which rotor ( 3 3 ) mindestens ein ringförmiges Rotorblatt ( ) At least one annular rotor blade ( 1 1 ) aufweist, das im Querschnitt ein Flügelprofil ( ) Which (a wing profile in cross-section 2 2 ) mit einer Flügelnase ( ) (With a wing nose 21 21 ) und einer Flügelhinterkante ( ) And a wing trailing edge ( 22 22 ) hat, dadurch gekennzeichnet , dass das ringförmige Rotorblatt ( ), Characterized in that the annular rotor blade ( 1 1 ) in eine geradzahlige Anzahl von gegenüber dem Radius seines Rotorkreises geneigt oder mindestens abschnittsweise koaxial angeordneten Ringsegmenten ( ) Inclined or in an even number of over the radius of its rotor circuit at least partially coaxially arranged ring segments ( I I , . II II ) unterteilt ist, wobei die Flügelnase ( is divided), the wing leading edge ( 21 21 ) jeweils in Drehrichtung des Rotors ( ) Respectively (in the direction of rotation of the rotor 3 3 ) ausgerichtet ist und regelmäßig am Übergang ( ) Is aligned and regularly (at the junction 17 17 ) von einem zum nächsten Ringsegment ( ) Of one (to the next ring segment I I , . II II ) von der Ringaußenseite zur Ringinnenseite wechselt, sodass an einem vorauslaufenden und an einem nachlaufenden Ringsegment ( ), Changes from the ring outside of the ring so that the inner side (on a leading end and a trailing ring segment I I , . II II ) bei Anströmung (s) parallel oder senkrecht zur Rotationsachse (z) ein aero- oder hydrodynamisch bewirktes Kräftepaar mit den resultierenden Vektoren (x, y) entsteht, das ein Drehmoment an der Rotationsachse (z) bewirkt. ) With inflow (s) in parallel or perpendicular to an aero- or hydrodynamically what is caused couple of forces with the resulting vectors (x, y) is created to the rotation axis (z), which causes a torque to the rotation axis (z).
  2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorauslaufendes Ringsegment ( Rotor according to claim 1, characterized in that a forward-running ring segment ( I I ) einen Vektor (x), der auf der Ringaußenseite wirksam ist, und ein nachlaufendes Ringsegment ( ) A vector (x) which is effective on the outer ring surface, and a trailing ring segment ( II II ) einen Vektor (y), der auf der Ringinnenseite wirksam ist, liefert. y) which is effective on the ring inside a vector () returns.
  3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei einander benachbarte Ringsegmente ( Rotor according to claim 1, characterized in that in each case two adjacent ring segments ( I I , . II II ) in einer Ebene liegen oder in zwei unterschiedlichen Ebenen ange ordnet sind. ) Lie in a plane, or arranged in two different planes.
  4. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus zwei Ringsegmenten aufgebautes, ringförmiges Rotorblatt ( Rotor according to claim 1, characterized in that a built up of two ring segments, annular rotor blade ( 1 1 ) über ein Drehgelenk ( ) (Via a swivel joint 300 300 ) am Rotorkopf ( ) (On the rotor head 30 30 ) unmittelbar an die Rotationsachse (z) anschließt. ) Directly adjoins the rotation axis (z).
  5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Rotorblatt ( Rotor according to claim 1, characterized in that an annular blade ( 1 1 ) aus vier oder einer höheren geradzahligen Anzahl von Ringsegmenten ( () Of four or a higher even number of ring segments I I , . II II ) konzentrisch um die Rotationsachse (z) angeordnet ist und über Speichen ( ) Is arranged concentrically around the rotation axis (z) and (via spokes 25 25 ) und eine Nabe ( ) And a hub ( 31 31 ) an die Rotationsachse (z) anschließt. ) Adjoining the axis of rotation (z).
  6. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere bezüglich der Rotationsachse (z) radial oder konzentrisch angeordnete, ringförmige Rotorblätter ( Rotor according to claim 1, characterized in that two or more with respect to the axis of rotation (z) radially or concentrically arranged annular rotor blades ( 1 1 ) vorgesehen sind. are provided).
  7. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem vorauslaufenden Ringsegment ( Rotor according to claim 1, characterized in that (between a leading end ring segment I I ) und einem nachlaufenden Ringsegment ( ) And a trailing ring segment ( II II ) in Richtung der Rotationsachse (z) ein Versatz vorgesehen ist, sodass zwischen den beiden Ringsegmenten ( ), An offset is provided in the rotation axis direction (z), so (between the two ring segments I I , . II II ) eine Düsenverengung entsteht. ) Creates a nozzle throat.
  8. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Rotorblatt ( Rotor according to claim 1, characterized in that an annular blade ( 1 1 ) polygonal ( ) Polygonal ( 13 13 ), elliptisch (14), schlaufenförmig, wellenförmig ( ), Elliptical (14), loop-shaped, wave-shaped ( 15 15 ) oder sternförmig ( ) Or star-shaped ( 16 16 ) ausgebildet ist. ) is trained.
  9. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Rotorblatt ( Rotor according to claim 1, characterized in that an annular blade ( 1 1 ) aus einer Polygonform ( ) (From a polygonal shape 13 13 ), als gleichseitiges Dreieck ( ), (As an equilateral triangle 130 130 ), als Quadrat ( ), (As the square 131 131 ), oder als ein Vieleck ( ), Or (as a polygon 132 132 ) mit einer beliebigen Anzahl von Ecken abgeleitet ist, und die Ringsegmente ( ) Is derived with an arbitrary number of corners, and the ring segments ( I I , . II II ) als gerade Ringsegmente, als konvexe Ringsegmente ( ) As a straight ring segments (as a convex ring segments 10 10 ), als konkave Ringsegmente ( ), (As a concave ring segments 11 11 ) oder als geschwungene Ringsegmente ( () Or as a curved ring segments 12 12 ) ausgebildet sind. ) Are formed.
  10. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringsegment ( Rotor according to claim 1, characterized in that a ring segment ( I I , . II II ) im Querschnitt ein asymmetrisches Flügelprofil ( ) In cross section (an asymmetrical wing profile 20 20 ) oder ein symmetrisches Flügelprofil ( ) Or a symmetrical airfoil ( 23 23 ) aufweist. ) having.
  11. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente ( Rotor according to claim 1, characterized in that the ring segments ( I I , . II II ) gegenüber der Anströmung (s) einen Anstellwinkel aufweisen. having an angle of attack) with respect to the incident flow (s).
  12. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelprofile ( Rotor according to claim 1, characterized in that the sash profiles ( 2 2 ) an die unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten eines ringförmigen Rotorblatts ( ) (To the different rotational speeds of an annular rotor blade 1 1 ) angepasst sind und sich nach außen verjüngen. ) Are adapted and taper outward.
  13. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flügelprofil ( Rotor according to claim 1, characterized in that a wing profile ( 20 20 , . 23 23 ) innerhalb eines Ringsegments ( ) (Within a ring segment I I , . II II ) mit seiner Flügelnase ( ) (With its wing leading edge 21 21 ) und seiner Flügelhinterkante ( ) And its trailing edge ( 22 22 ) über die gesamte Länge des Ringsegments ( ) (Over the entire length of the ring segment I I , . II II ) zur Ringaußen- bzw. zur Ringinnenseite ausgerichtet ist. ) Is aligned with the Ringaußen- or to the ring inner side.
  14. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge ( Rotor according to claim 1, characterized in that the transitions ( 17 17 ) einander benachbarter Ringsegmente ( ) Of adjacent ring segments ( I I , . II II ) aerodynamisch oder hydrodynamisch gestaltet sind. ) Are shaped aerodynamically or hydrodynamically.
  15. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bezüglich der Anströmung (s) mit einem Abstand hintereinander angeordnete Rotorblätter ( Rotor according to claim 1, characterized in that two with respect to the incoming flow (s) at a distance one behind the other disposed rotor blades ( 1 1 ) mit einer Wellen- oder Sternform ( ) (With a wave or star shape 15 15 , . 16 16 ) durch Flügelprofile untereinander verbunden sind und einen mehrgurtigen Druckring für die Flügelradkonstruktion einer großen Windturbine ( ) Are connected by wing profiles with each other and (a mehrgurtigen pressure ring for the impeller design of a large wind turbine 320 320 ) bilden. ) form.
  16. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speiche ( Rotor according to claim 1, characterized in that one spoke ( 25 25 ) als symmetrisches Speichenflügelprofil oder als asymmetrisches Speichenflügelprofil ( ) (As a symmetrical wing profile spokes or spokes asymmetric airfoil 250 250 ) ausgebildet ist. ) is trained.
  17. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zugbeanspruchte Teil einer Speiche ( Rotor according to claim 1, characterized in that the under tensile stress part of a spoke ( 25 25 ) aus einem Seil ( ) (Of a cable 251 251 ) oder einem Flachprofil ( ) Or a flat profile ( 252 252 ) besteht und der aerodynamisch oder hydrodynamisch wirksame Teil der Speiche ( ), And the aerodynamically or hydrodynamically effective portion of the spoke ( 25 25 ) aus einem Schalenkörper ( ) (From a shell body 253 253 ) mit Flügelprofilierung besteht. ) Having wings profiling.
  18. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen ( Rotor according to claim 1, characterized in that the spokes ( 25 25 ) vorgespannt sind und mittels eines Federelements ( ) Are biased and (by means of a spring element 254 254 ) mit der Nabe ( ) (With the hub 31 31 ) verbunden sind. ) are connected.
  19. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Drehzahl eines radial angeordneten ringförmigen Rotorblatts ( Rotor according to claim 1, characterized in that (for controlling the speed of a radially disposed annular rotor blade 1 1 ) ein Drehgelenk ( ) A hinge ( 370 370 ) am Rotorkopf ( ) (On the rotor head 37 37 ) vorgesehen ist. ) is provided.
  20. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wind- oder Wasserturbine ( Rotor according to claim 1, characterized in that (in a wind or water turbine 320 320 , . 321 321 ) mit vertikaler Rotationsachse (z) mehrere ringförmige Rotorblätter ( ) With a vertical axis of rotation (z) a plurality of annular rotor blades ( 1 1 ) in einer gegensinnigen Rotation ( ) (In an opposite sense of rotation 36 36 ) in einem vertikalen Abstand zueinander an einem Turm ( ) To each other (in a vertical spacing on a tower 324 324 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  21. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubschrauber- oder Schiffsrotor ( Rotor according to claim 1, characterized in that a helicopter or ship rotor ( 330 330 , . 331 331 ) zwei oder mehrere schlaufenförmige, über ein Drehgelenk verstellbar an einer Nabe ( ) Two or more loop-shaped, adjustable (to a hub via a swivel joint 31 31 ) angeschlossene ringförmige Rotorblätter ( ) Connected annular rotor blades ( 1 1 ), deren Ringsegmente ( ), The ring segments ( I I , . II II ) in zwei Ebenen liegen, oder ein über Speichen ( ) Lie in two levels, or (via spokes 25 25 ) an einer Nabe ( ) (On a hub 31 31 ) angeschlossenes ringförmiges Rotorblatt ( ) Connected annular rotor blade ( 1 1 ) aufweist. ) having.
  22. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schiffsrotor ( Rotor according to claim 1, characterized in that a ship rotor ( 331 331 ) eine in Fahrtrichtung geneigte Rotationsachse (z), die mittels von Hydraulikzylinder ( ) In an inclined direction of the axis of rotation (z), which (by means of hydraulic cylinders 334 334 ) und einem Kugelgelenk ( ) And a ball joint ( 335 335 ) im Bereich des Schiffsbodens in alle Richtungen verstellbar ist, besitzt. ) Is adjustable in all directions in the region of the ship's bottom, has.
  23. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schiffsrotor ( Rotor according to claim 1, characterized in that a ship rotor ( 331 331 ) innerhalb einer in Fahrtrichtung und nach unten offenen Kammer in der hinteren Hälfte eines Schiffsrumpfs ( ) (Within an open in the direction of travel and downward chamber in the rear half of a ship hull 340 340 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  24. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiffsrumpf ( Rotor according to claim 1, characterized in that the hull ( 340 340 ) einen quer zur Fahrtrichtung geneigten Schiffsboden und seitliche Leitflächen ( ) Has a transversely inclined to the direction of ship bottom and lateral guide surfaces ( 341 341 ) aufweist. ) having.
  25. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schiffsrotor ( Rotor according to claim 1, characterized in that a ship rotor ( 331 331 ) für einen Rumpf ( ) (For a body 340 340 ) eine hydrodynamische Gestaltung im Bereich des Bugs mit einer Trimmflosse ( ) A hydrodynamic design in the region of the bow with a trim tab ( 29 29 ) erfordert. ) Requires.
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