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DE102009008805A1 - Wind turbine for use in generation of power, has vane whose surface is formed such that counter torque is less around vertical yaw axis by wind effect on vane and lesser than torque around yaw axis by wind effect on wind wheel - Google Patents

Wind turbine for use in generation of power, has vane whose surface is formed such that counter torque is less around vertical yaw axis by wind effect on vane and lesser than torque around yaw axis by wind effect on wind wheel

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DE102009008805A1
DE102009008805A1 DE200910008805 DE102009008805A DE102009008805A1 DE 102009008805 A1 DE102009008805 A1 DE 102009008805A1 DE 200910008805 DE200910008805 DE 200910008805 DE 102009008805 A DE102009008805 A DE 102009008805A DE 102009008805 A1 DE102009008805 A1 DE 102009008805A1
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DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
wind
vane
around
axis
yaw
Prior art date
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Pending
Application number
DE200910008805
Other languages
German (de)
Inventor
Sergej Semakin
Original Assignee
Semakin, Sergej, Dr.
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Publication date

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER; OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially in wind direction
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially in wind direction having a plurality of rotors
    • F03D1/025Wind motors with rotation axis substantially in wind direction having a plurality of rotors coaxially arranged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER; OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially in wind direction
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their form
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GASES [GHG] EMISSION, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y02E10/721Blades or rotors

Abstract

The turbine has a housing (1) rotatably arranged on a tower (2) around a vertical yaw axis (13), where an electrical generator is fixed in the housing. The generator has a rotor kinematically connected to a wind wheel (3) provided on a lee side of the tower. The housing has a vane (14) provided in the form of a vertical blade that is arranged on a windward side of the tower. The surface of the vane is formed such that the counter torque is less around the vertical yaw axis by wind effect on the vane and lesser than the torque around the yaw axis by wind effect on the wheel.

Description

  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a wind power plant according to the preamble of claim 1.
  • [0002] [0002]
    Alle Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse des Windrades müssen der Windrichtung nachgeführt werden. All wind turbines with horizontal axis of rotation of the wind turbine of the wind direction must be tracked. Dazu ist die Gondel mit dem Windrad und mit dem Elektrogenerator horizontal um eine vertikale Gierachse drehbar auf dem Turm angebracht. For this, the nacelle with the wind turbine and the electric generator is mounted horizontally about a vertical yaw axis rotatably mounted on the tower. Windkraftanlagen, deren Windräder auf der Leeseite des Turmes angeordnet sind, brauchen den komplizierten Windnachführungsmechanismus mit dem Windrichtungsgeber und mit den Stellmotoren nicht. Wind turbines, wind turbines which are located on the lee side of the tower, do not need the complicated Windnachführungsmechanismus with the wind direction sensor and the servomotors. Der Wind wirkt auf das Windrad ein und dreht die Gondel automatisch gegen den Wind und sorgt für eine sogenannte passive Windnachführung (z. B. The wind acting on the wind turbine and the nacelle will automatically rotate into the wind and provides a so-called passive yaw system (z. B. DE 31 19736 C2 DE 31 19736 C2 ). ).
  • [0003] [0003]
    Aber bei solchem Verfahren der Windnachführung entstehen sogenannte Nick- und Gierschwingungen der Gondel mit dem Windrad und mit dem Elektrogenerator, deren Amplituden und Frequenzen die unzulässigen Größen erreichen können. But in such a method of the so-called yaw control pitch and yaw oscillations of the nacelle with the wind turbine and the electric generator, whose amplitudes and frequencies may reach unacceptable sizes arise. Um solche Schwingungen zu dämpfen, benutzt man verschiedene Vorrichtungen und Verfahren (z. B. To dampen such oscillations, to use various devices and methods (eg. B. EP 0 009 767 A2 EP 0009767 A2 ), die die Konstruktion der Windkraftanlagen komplizieren und unzuverlässigen beim Betrieb machen. ) That complicate the construction of wind turbines and make unreliable in operation.
  • [0004] [0004]
    Der Anmeldung liegt offensichtlich die Aufgabe zugrunde, die Windkraftanlage zu schaffen, die einfach in seinem Aufbau ist, zuverlässig über lange Betriebszeiten arbeitet und deren Stromerzeugung gegenüber den bisher bekannten Windkraftanlagen verbessert und nicht aufwendig ist. The application is obviously based on the object to create the wind power plant, which is simple in construction, operates reliably over long periods of operation and their electricity production over previously known wind turbines improved and is not expensive.
  • [0005] [0005]
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Windkraftanlage die Windfahne oder das zusätzliche Windrad, die auf der Luvseite des Turmes angeordnet sind, aufweist. This object is inventively achieved in that the wind turbine comprising the vane or the additional wind turbine disposed on the windward side of the tower.
  • [0006] [0006]
    Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, hierbei sind nur die Oberteile der Windkraftanlagen zu sehen. The embodiments of the invention are shown in the drawings, this is only the tops of the wind turbines can be seen. Es zeigen Show it
  • [0007] [0007]
    1 1 eine Windkraftanlage mit der Windfahne, a wind turbine with the wind vane,
  • [0008] [0008]
    2 2 ein Querschnitt AA gemäß a cross-section according to AA 1 1 , .
  • [0009] [0009]
    3 3 eine Windkraftanlage mit dem zusätzlichen Windrad und mit den Ausgleichsschaufeln, a wind turbine with the additional wind turbine and with the balancing blades,
  • [0010] [0010]
    4 4 ein Querschnitt CC gemäß a cross-section according to CC 3 3 , .
  • [0011] [0011]
    5 5 eine Windkraftanlage gemäß a wind power plant according to 3 3 jedoch mit dem Zahnradtrieb und mit der verschobenen zusätzlichen Windrad, However, with the gear drive and with the shifted additional wind turbine,
  • [0012] [0012]
    6 6 eine Windkraftanlage mit dem zusätzlichen Rotor, a wind turbine with the additional rotor,
  • [0013] [0013]
    7 7 eine Windkraftanlage mit dem zusätzlichen Stator, a wind turbine with the additional stator
  • [0014] [0014]
    8 8th eine Windkraftanlage mit zwei Paar der gleichachsigen Windräder, a wind power plant with two pairs of coaxial windmills,
  • [0015] [0015]
    9 9 ein Querschnitt BB gemäß a cross-section according to BB 8 8th , .
  • [0016] [0016]
    10 10 eine Windkraftanlage mit dem drehbaren Stator, a wind turbine to the rotatable stator,
  • [0017] [0017]
    11 11 eine Darstellung entsprechend a representation corresponding to 10 10 , bei der jedoch die beide Windräder sich einerseits auf einer Seite der Gondel befinden. But in which both wind turbines are one hand on one side of the gondola.
  • [0018] [0018]
    3 3 , . 5 5 , . 6 6 , . 7 7 , . 8 8th , . 10 10 , . 11 11 sind die Längsschnitte der Gondel. are the longitudinal sections of the nacelle.
  • [0019] [0019]
    In den Figuren zeigen die Pfeile die Windrichtung. In the figures, the arrows indicate the wind direction.
  • [0020] [0020]
    Die Windkraftanlage besteht aus der Gondel The wind turbine consists of the gondola 1 1 , die um eine vertikale Gierachse Which about a vertical yaw axis 13 13 horizontal schwenkbar am oberen Ende des Turmes horizontally pivotable at the upper end of the tower 2 2 angebracht ist. is attached. in der Gondel in the gondola 1 1 ist der Elektrogenerator is the electric generator 16 16 mit dem Rotor with the rotor 7 7 und dem Stator and the stator 8 8th angebracht. appropriate. Der Rotor the rotor 7 7 ist durch die Welle is defined by the shaft 5 5 kinematisch mit dem Windrad kinematically connected to the wind turbine 3 3 , das sich auf der Leeseite des Turmes , Located on the leeward side of the tower 2 2 befindet, verbunden. is connected. Wenn sich die Windrichtung ändert, wirkt der Wind auf das Windrad When the wind direction changes, the wind on the wind turbine works 3 3 ein, infolgedessen sich ein Drehmoment um die vertikale Gierachse a, as a result, a torque about the vertical yaw axis 13 13 bildet, das dreht die Gondel forms that rotates the nacelle 1 1 um die Gierachse about the yaw axis 13 13 automatisch in die richtige Richtung und ordnet die windwärts an. automatically the windward orders in the right direction and. Wenn der Wind wirbelt oder böiger ist und seine Richtung sich in der Horizontal- und Vertikalebene plötzlich, schnell und häufig ändert, entstehen die Nick- und Gierschwingungen der Gondel When the wind swirls or gusty and its direction suddenly in the horizontal and vertical planes, change quickly and often, the pitch and yaw oscillations of the nacelle arise 1 1 , deren Amplituden und Frequenzen die unzulässigen Größen erreichen können. Whose amplitudes and frequencies may reach unacceptable sizes. Um solche Schwingungen zu dämpfen und die Gondeldrehgeschwindigkeit zu verringern, ist es nötig ein Gegendrehmoment anzulegen, wobei dieses Gegendrehmoment muss weniger als Drehmoment vom Wind sein. To dampen such vibrations and reduce the nacelle rotation speed, it is necessary to apply a counter-torque, this counter-torque must be less than torque from the wind.
  • [0021] [0021]
    Gemäß According to 1 1 entsteht das Gegendrehmoment um die vertikale Gierachse there arises a counter-torque about the vertical yaw axis 13 13 mit Hilfe des vertikalen Blattes der Windfahne by means of the vertical blade of the wind vane 14 14 , die sich auf der Luvseite des Turmes , Focusing on the windward side of the tower 2 2 befindet. located. Bei der Änderung der Windrichtung in der Horizontalebene wirkt der Wind auf das Windrad In the change of wind direction in the horizontal plane of the wind on the wind turbine works 3 3 ein und bildet ein Drehmoment, das sich die Gondel and forms a torque to the nacelle 1 1 um die vertikale Gierachse about the vertical yaw axis 13 13 zu wenden bestrebt. strive to turn. Gleichzeitig wirkt der Wind auf das vertikale Blatt der Windfahne At the same time the wind on the vertical blade of the wind vane effect 14 14 ein und bildet das Gegendrehmoment, das weniger als Drehmoment vom Wind ist und das der Wendung der Gondel and forms the counter torque, which is less than torque from the wind, and the turn of the nacelle 1 1 entgegenwirkt. counteracts. Infolgedessen dreht sich die Gondel As a result, the gondola revolves 1 1 um die vertikale Gierachse about the vertical yaw axis 13 13 langsamer. slower. So erreicht man die Dämpfung der Gierschwingung. How to reach the damping of the snaking. Um die Nickschwingung zu dämpfen, aufweist die Windfahne To dampen the pitching vibration at the wind vane 14 14 das horizontale Blatt ( the horizontal blade ( 2 2 ), das gleichartig funktioniert. ) That works the same way. Wenn sich die Windrichtung in der Vertikalebene ändert, wirkt er auf das Windrad When the wind direction changes in the vertical plane, it acts on the wind turbine 3 3 ein und bildet das Drehmoment um die Querachse der Gondel and forms the torque about the transverse axis of the nacelle 1 1 . , Gleichzeitig wirkt der Wind auf das horizontale Blatt der Windfahne At the same time the wind on the horizontal blade of the wind vane effect 14 14 ein und bildet das Gegendrehmoment um dieselbe Achse. and forms the counter-torque about the same axis. Dieses Gegendrehmoment ist weniger als Drehmoment vom Wind, deshalb wendet sich die Gondel This reaction torque is less than torque from the wind, so the gondola turns 1 1 um seine Querachse und stellt sich seine Längsachse entlang den Wind auf. about its transverse axis and has as its longitudinal axis along the wind. Wenn nötig ist die Längsachse der Gondel If necessary, the longitudinal axis of the nacelle 1 1 in der Querposition immer zurückzuhalten, sind das Drehmoment vom Wind um die Querachse der Gondel in the transverse position always restrain the torque from the wind about the transverse axis of the nacelle 1 1 und das Gegendrehmoment um dieselbe Achse gleich groß. and the reaction torque about the same axis of equal size. Das Drehmoment ist gleich dem Produkt aus einer Kraft des Windes, die auf das Windrad The torque is equal to the product of a power of the wind acting on the wind turbine 3 3 einwirkt, und der Entfernung bis zu der Achse der Wendung der Gondel is applied, and the distance to the axis of rotation of a nacelle 1 1 . , Das Gegendrehmoment ist gleich dem Produkt aus einer Kraft des Windes, die auf die Windfahne The counter torque is equal to the product of a force of the wind acting on the wind vane 14 14 einwirkt, und der Entfernung bis zu derselben Achse der Wendung der Gondel is applied, and the distance up to the same axis of rotation of a nacelle 1 1 . , Da die Windrichtung sich nicht nur in den Horizontal- und Vertikalebene ändern kann, sondern auch in den schiefen Ebenen, kann die Windfahne Since the wind direction may change not only in the horizontal and vertical planes, but also in the inclined planes, which windvanes 14 14 außer den horizontalen und vertikalen Blättern noch geneigte Blätter aufweisen. except the horizontal and vertical sheets still have inclined blades. D. h. D. h. kann die Windfahne may the wind vane 14 14 ein Blatt oder mehrere Blätter haben. have one or more sheets.
  • [0022] [0022]
    Anstatt der Windfahne Instead of the wind vane 14 14 kann das zusätzliche Windrad , the additional wind turbine 4 4 an der Gondel on the nacelle 1 1 drehbar auf der Luvseite des Turmes rotatably on the windward side of the tower 2 2 angebracht sein. to be appropriate. Wobei seine Konstruktionsabmessungen können gleichbedeutende oder andere als die Konstruktionsabmessungen des Windrades With its design dimensions may be the same or significant other as the design dimensions of the windmill 3 3 sein und können sich beide Windräder in entgegengesetzter oder in gleicher Richtung drehen. be wind and both wheels can rotate in the opposite or in the same direction.
  • [0023] [0023]
    Die The 3 3 ist eine andere Bauart der Windkraftanlage, in der zum Unterschied von der letztgenannten Windkraftanlage das zusätzliche Windrad is another type of wind turbine, in contrast to the last wind turbine the additional wind turbine 4 4 , das auf der Luvseite des Turmes That on the windward side of the tower 2 2 angeordnet ist, durch die zusätzliche Welle is arranged by the additional shaft 6 6 mit dem Rotor des Elektrogenerators with the rotor of the electric generator 16 16 kinematisch verbunden ist. is kinematically connected. Das Windrad Windmill 3 3 und das zusätzliche Windrad and the additional wind turbine 4 4 rotieren beide in der gleichen Richtung. both rotate in the same direction. Wobei der Durchmesser des zusätzlichen Windrades Wherein the diameter of the additional wind turbine 4 4 ist kleiner als der Durchmesser des Windrades is smaller than the diameter of the wind turbine 3 3 . , Wenn nötig, können die Schaufeln des Windrades If necessary, the blades of the wind turbine can 3 3 und die Schaufeln des zusätzlichen Windrades and the blades of the wind turbine additional 4 4 die ungleichen Anstellwinkel aufweisen. having unequal pitch. Außerdem können jede Schaufel des Windrades In addition, each blade of the wind turbine can 3 3 und die entsprechende Schaufel des zusätzlichen Windrades and the corresponding blade of the wind turbine additional 4 4 in gleichen Ebenen oder willkürlich verschränkt, z. entangled in the same levels or arbitrary z. B. schachbrettartig, angeordnet sein und die Schaufelanzahl kann bei dem Windrad For example, be a checkerboard pattern, arranged and the number of blades in the wind turbine can 3 3 und bei zusätzlichem Windrad and additional wind turbine 4 4 ungleich sein. unequal to. In dieser Konstruktion muss das Gegendrehmoment auch kleiner als das entsprechende Drehmoment vom Wind sein. In this construction, the counter torque must be smaller than the corresponding torque from the wind.
  • [0024] [0024]
    Während der Bewegung des Luftstromes durch das zusätzliche Windrad During the movement of the air flow through the additional wind turbine 4 4 entsteht seine Drallerzeugung. creates its spin generation. Um die Entdrallung des Luftstromes auszuführen, kann die Gondel To run the Entdrallung of the air flow, the pod can 1 1 mit den Ausgleichsschaufeln with the balance blades 17 17 ausgerüstet werden ( be equipped ( 3 3 , . 4 4 ). ). Wobei können die Ausgleichsschaufeln Where can the balancing blades 17 17 verstellbar oder unverstellbar sein. be adjustable or non-adjustable. Die Länge der Ausgleichsschaufeln The length of the balancing blades 17 17 kann gleich, größere oder kleinere als die Länge der Schaufeln des Windrades may be the same, larger or smaller than the length of the blades of the wind turbine 3 3 oder des zusätzlichen Windrades or of the additional wind turbine 4 4 sein. be. Die Anzahl der Ausgleichsschaufeln The number of balancing blades 17 17 kann mehr als eine sein. may be more than one. Die Form und die Konstruktion der Ausgleichsschaufeln können verschieden sein. The shape and construction of the compensation blades can be different. Sie hängen hauptsächlich von den Konstruktionen des Windrades They depend mainly on the construction of the wind turbine 3 3 und des zusätzlichen Windrades and the additional wind turbine 4 4 ab. from.
  • [0025] [0025]
    Zur Verringerung des Kippmoments, das auf die Gondel In order to reduce the overturning moment acting on the gondola 1 1 infolge der Rotation der Windräder wirkt, rotiert das zusätzliche Windrad acts due to the rotation of the wind turbines, wind turbine rotates the additional 4 4 in entgegengesetzter Richtung als das Windrad in the opposite direction as the pinwheel 3 3 . , Dabei ist die zusätzliche Welle Here, the additional shaft 6 6 des zusätzlichen Windrades of the additional wind turbine 4 4 z. z. B. durch den Zahnradtrieb B. through the gear drive 9 9 mit dem Rotor des Elektrogenerators with the rotor of the electric generator 16 16 verbunden und sich abseits von der Welle and extending away from the shaft 5 5 befindet, dh die Welle is, that the shaft 5 5 und die zusätzliche Welle and the additional shaft 6 6 sind nicht gleichachsig ( are not coaxial ( 5 5 ). ).
  • [0026] [0026]
    Damit bei dem Ausfall eines der Windräder die Arbeit der Windkraftanlage sich fortsetzt, weist die Windkraftanlage den zusätzlichen Rotor Thus, at the failure of one of the wind turbines of the wind turbine the work continues, the wind turbine has the additional rotor 10 10 auf, dessen zusätzliche Welle on whose additional shaft 6 6 mit dem zusätzlichen Windrad with the additional wind turbine 4 4 verbunden ist, wobei der Rotor is connected, wherein the rotor 7 7 und der zusätzliche Rotor and the additional rotor 10 10 einen gemeinsamen Stator a common stator 8 8th haben und in gleicher oder entgegengesetzter Richtung rotieren ( have and rotate in the same or opposite direction ( 6 6 ). ). Der zusätzliche Rotor The additional rotor 10 10 kann den eigenen zusätzlichen Stator may own additional stator 15 15 haben, dh in der Gondel have, that is in the pod 1 1 zwei Elektrogeneratoren angeordnet sind, deren Rotoren in gleicher oder entgegengesetzter Richtung rotieren. two electric generators are arranged, the rotors of which rotate in the same or opposite direction. In diesem Fall sind weniger Türme In this case, less towers 2 2 erforderlich ( required ( 7 7 ). ).
  • [0027] [0027]
    Die Windkraftanlage kann mehr als zwei Generatoren haben, z. The wind turbine can have more than two generators such. B. vier ( B. four ( 8 8th , . 9 9 ). ). In diesem Fall weist sie zwei Paar fluchtender Windräder auf, und zwar zwei fluchtende Windräder In this case, it has two pair of aligned windmills, to be precise two aligned windmills 3 3 und and 3' 3 ' und zwei fluchtende zusätzliche Windräder and two aligned additional wind turbines 4 4 und and 4' 4 ' , jedes von ihnen mit eigenem Elektrogenerator , Each of them with its own electric generator 16 16 kinematisch verbunden ist. is kinematically connected. Wobei können die Konstruktionsabmessungen der Windräder Where can the design dimensions of the wind turbines 3 3 und and 3' 3 ' und der zusätzlichen Windräder and the additional wind turbines 4 4 und and 4' 4 ' und ihre Drehrichtung sowohl gleich als auch ungleich sein. and its direction of rotation be both equal and unequal as.
  • [0028] [0028]
    Die Windkraftanlage gemäß The wind turbine according to 10 10 weist den drehbaren Stator includes the rotatable stator 12 12 auf, der mit dem zusätzlichen Windrad on the wind turbine with the additional 4 4 durch die Welle by the shaft 11 11 in Drehung getrieben wird. is driven in rotation. Dabei rotieren der Rotor The rotor rotate 7 7 und der drehbare Stator and the rotatable stator 12 12 in entgegengesetzter Richtung, infolgedessen steigt die Relativgeschwindigkeit des Rotors in the opposite direction, as a result, the relative speed of the rotor increases 7 7 in dem Magnetfeld des Stators in the magnetic field of the stator 12 12 . , Der drehbare Stator The rotating stator 12 12 kann mit dem Windrad may the wind turbine 3 3 kinematisch verbunden sein und der Rotor be kinematically connected and the rotor 7 7 kann mit dem zusätzlichen Windrad can with the additional wind turbine 4 4 kinematisch verbunden sein. be kinematically connected.
  • [0029] [0029]
    11 11 stellt eine ähnliche Windkraftanlage dar, jedoch sind das Windrad illustrates a similar wind turbine, however, the wind turbine 3 3 und das zusätzliche Windrad and the additional wind turbine 4 4 gleichachsig hintereinander auf einer Seite der Gondel coaxially one behind the other on a side of the gondola 1 1 angeordnet. arranged.
  • [0030] [0030]
    Die Windräder und die zusätzlichen Windräder aller Windkraftanlagen können die gleichen oder die ungleichen Konstruktionsabmessungen aufweisen, dh der Durchmesser, die Schaufelanzahl, der Anstellwinkel und die Drehzahl der Windräder The wind turbines and the additional wind turbines of all wind turbines may have the same or unequal construction having dimensions, that is the diameter, number of blades, the pitch angle and the rotational speed of the wind turbines 3 3 , der Windräder , The windmills 3' 3 ' , der zusätzlichen Windräder , The additional wind turbines 4 4 und der zusätzlichen Windräder and the additional wind turbines 4' 4 ' , sowie ihre Drehrichtungen können gleichen oder ungleichen sein. And their directions of rotation may be equal or unequal.
  • [0031] [0031]
    Wobei das Gegendrehmoment um die vertikale Gierachse Wherein the counter-torque about the vertical yaw axis 13 13 durch die Windeinwirkung auf das vertikale Blatt der Windfahne by the wind acting on the vertical blade of the wind vane 14 14 oder auf die zusätzliche Windräder or the additional wind turbines 4 4 und and 4' 4 ' weniger als das Drehmoment um dieselbe Achse, das bei der Einwirkung des Windes auf die Windräder less than the torque about the same axis, which by the action of the wind on the wind turbines 3 3 und and 3' 3 ' entsteht, ist. arises is. Und das Gegendrehmoment um die Querachse der Gondel And the reaction torque about the transverse axis of the gondola 1 1 durch die Windeinwirkung auf die horizontale Blatt der Windfahne by the wind acting on the horizontal journal of the wind vane 14 14 oder auf die zusätzliche Windräder or the additional wind turbines 4 4 und and 4' 4 ' weniger oder gleich als das Drehmoment um dieselbe Achse, das bei der Einwirkung des Windes auf die Windräder less than or equal to the torque about the same axis, which by the action of the wind on the wind turbines 3 3 und and 3' 3 ' entsteht, ist. arises is. Das erzielt sich mit entsprechenden Konstruktionsabmessungen der Windkraftanlage, die man durch die Berechnung bestimmt. The obtained with corresponding design dimensions of the wind turbine, which is determined by the calculation.
  • 1 1
    Gondel gondola
    2 2
    Turm tower
    3, 3' 3, 3 '
    Windrad windmill
    4, 4' 4, 4 '
    zusätzliches Windrad additional wind turbine
    5 5
    Welle wave
    6 6
    zusätzliche Welle additional shaft
    7 7
    Rotor rotor
    8 8th
    Stator stator
    9 9
    Zahnradtrieb gear drive
    10 10
    zusätzlicher Rotor additional rotor
    11 11
    Welle des Stators Wave of the stator
    12 12
    drehbarer Stator rotatable stator
    13 13
    Gierachse yaw axis
    14 14
    Windfahne windvane
    15 15
    zusätzlicher Stator additional stator
    16 16
    Elektrogenerator electric generator
    17 17
    Ausgleichsschaufel compensation shovel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0032] [0032]
    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
  • [0033] [0033]
    • - DE 3119736 C2 [0002] - DE 3119736 C2 [0002]
    • - EP 0009767 A2 [0003] - EP 0009767 A2 [0003]

Claims (27)

  1. Windkraftanlage mit der Gondel ( Wind Turbine (by cable 1 1 ), die um eine vertikale Gierachse ( ), Which (about a vertical yaw axis 13 13 ) schwenkbar auf dem Turm ( ) Pivotably (on the tower 2 2 ) angeordnet ist und in welcher der Elektrogenerator ( ) And in which the electric generator ( 16 16 ) festgestellt ist, dessen Rotor ( ) Is determined, the rotor ( 7 7 ) kinematisch mit dem Windrad ( ) Kinematically (with the wind turbine 3 3 ) verbunden ist, wobei das Windrad ( is connected), wherein the wind turbine ( 3 3 ) sich auf der Leeseite des Turmes ( ) Itself (on the leeward side of the tower 2 2 ) befindet, dadurch gekennzeichnet , dass die Gondel ( ), Characterized in that the nacelle ( 1 1 ) mit der Windfahne ( ) (With the wind vane 14 14 ) in Form vertikales Blattes ausgerüstet ist, die auf der Luvseite des Turmes ( ) Is provided in the form of vertical blade, which (on the windward side of the tower 2 2 ) angeordnet ist, wobei ihre Fläche so ist, dass das Gegendrehmoment um der vertikalen Gierachse ( ) Is arranged with its surface so that the counter torque (around the vertical yaw axis 13 13 ) durch Windeinwirkung auf sie weniger als das Drehmoment um dieselber Gierachse ( ) Is less than the torque (due to wind action on them to the yaw axis elber 13 13 ) durch Windeinwirkung auf das Windrad ( ) (By wind acting on the wind turbine 3 3 ) ist. ) Is.
  2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windfahne ( Wind power plant according to claim 1, characterized in that the vane ( 14 14 ) eine kreuzartige Form im Querschnitt aufweist, wobei die Fläche ihres horizontalen Blattes so ist, dass das Gegendrehmoment um der Querachse der Gondel ( ) Has a cross-like shape in cross-section, the surface of its horizontal sheet is such that the counter torque (to the transverse axis of the nacelle 1 1 ) durch Windeinwirkung auf dieses Blatt weniger als das Drehmoment um dieselber Querachse durch Windeinwirkung auf das Windrad ( ) By wind action on this sheet (less than the torque about the transverse axis elber by wind acting on the wind turbine 3 3 ) ist. ) Is.
  3. Windkraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des horizontalen Blattes der Windfahne ( Wind power plant according to claim 2, characterized in that the surface of the horizontal blade of the wind vane ( 14 14 ) so ist, dass das Gegendrehmoment um der Querachse der Gondel ( ) Is such that the counter-torque (to the transverse axis of the nacelle 1 1 ) durch Windeinwirkung auf dieses Blatt und das Drehmoment um dieselber Querachse durch Windeinwirkung auf das Windrad ( ) (By the effect of wind on this sheet and the torque around the transverse axis elber by wind acting on the wind turbine 3 3 ) gleich groß sind. ) Are equal.
  4. Windkraftanlage nach Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Windfahne ( Wind power plant according to claims 1-3, characterized in that the vane ( 14 14 ) ein Blatt oder mehrere Blätter hat, die geneigt angeordnet sind. ) One or more sheets has arranged inclined.
  5. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Windrad ( Wind power plant according to claim 1, characterized in that the additional wind turbine ( 4 4 ) anstatt der Windfahne an der Gondel ( ) Instead of the wind vane on the nacelle ( 1 1 ) auf der Luvseite des Turmes ( ) (On the windward side of the tower 2 2 ) drehbar befestigt ist. ) Is rotatably mounted.
  6. Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Windrad ( Wind power plant according to claim 5, characterized in that the additional wind turbine ( 4 4 ) mit dem Rotor ( ) (With the rotor 7 7 ) des Elektrogenerators ( () Of the electric generator 16 16 ) kinematisch verbunden ist. ) Is kinematically connected.
  7. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad ( Wind power plant according to claim 6, characterized in that the wind wheel ( 3 3 ) und das zusätzliche Windrad ( ) And the additional wind turbine ( 4 4 ) mit der Rotation in entgegengesetzter Richtung aufgestellt sind. ) Are set up with the rotation in the opposite direction.
  8. Windkraftanlage nach Ansprüchen 6, 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad ( Wind power plant according to claim 6, 7, characterized in that the wind wheel ( 3 3 ) mit dem eigenen Rotor ( ) (With its own rotor 7 7 ) kinematisch verbunden ist und dreht ihn und das zusätzliche Windrad ( ) Is kinematically connected to and rotates it and the additional wind turbine ( 4 4 ) mit dem eigenen zusätzlichen Rotor ( ) (With its own additional rotor 10 10 ) kinematisch verbunden ist und dreht ihn, wobei beide Rotoren ( ) Is kinematically connected to and rotates it, wherein both rotors ( 7 7 ) und ( ) and ( 10 10 ) im gemeinsamen Stator ( ) (In common stator 8 8th ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  9. Windkraftanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor ( Wind power plant according to claim 8, characterized in that the rotor ( 7 7 ) den eigenen Stator ( ) His stator ( 8 8th ) aufweist und der zusätzliche Rotor ( ) And the additional rotor ( 10 10 ) den eigenen zusätzlichen Stator ( ) The own additional stator ( 15 15 ) aufweist. ) having.
  10. Windkraftanlage nach Ansprüchen 6, 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Paar der gleichachsigen Windräder ( Wind power plant according to claims 6, 9, characterized in that it (a pair of coaxial windmills 3 3 ), ( ), ( 3' 3 ' ) und ein Paar der gleichachsigen zusätzlichen Windräder ( ) And a pair of coaxial additional wind turbines ( 4 4 ), ( ), ( 4' 4 ' ) aufweist und jedes Windrad ( ) And each wind turbine ( 3 3 ), ( ), ( 3' 3 ' ) und jedes zusätzliche Windrad ( ) And any additional wind turbine ( 4 4 ), ( ), ( 4' 4 ' ) eigenen Elektrogenerator ( ) Own electric generator ( 16 16 ) antriebt, wobei Windräder ( ) Antriebt, where wind turbines ( 3 3 ) und ( ) and ( 3' 3 ' ) drehen sich in entgegengesetzter Richtung und zusätzlichen Windräder ( ) Rotate in the opposite direction and additional turbines ( 4 4 ) und ( ) and ( 4' 4 ' ) drehen sich auch in entgegengesetzter Richtung. ) Also rotate in the opposite direction.
  11. Windkraftanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Windräder ( Wind power plant according to claim 10, characterized in that the wind turbines ( 3 3 ) und ( ) and ( 3' 3 ' ) drehen sich in gleicher Richtung und zusätzliche Windräder ( ) Rotate in the same direction and additional turbines ( 4 4 ) und ( ) and ( 4' 4 ' ) drehen sich auch in gleicher Richtung. ) Also rotate in the same direction.
  12. Windkraftanlage nach Ansprüchen 10, 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar der Windräder ( Wind power plant according to claims 10, 11, characterized in that a pair of the wind turbines ( 3 3 ), ( ), ( 3' 3 ' ) und ein Paar der zusätzlichen Windräder ( ) And a pair of additional wind turbines ( 4 4 ), ( ), ( 4' 4 ' ) drehen sich in gleicher Richtung. ) Rotate in the same direction.
  13. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Windrad ( Wind power plant according to claim 6, characterized in that the additional wind turbine ( 4 4 ) mit dem drehbaren Stator ( ) (With the rotatable stator 12 12 ) kinematisch verbunden ist und dreht ihn. ) Is kinematically connected to and rotates it.
  14. Windkraftanlage nach Ansprüchen 1, 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad ( Wind power plant according to claims 1, 13, characterized in that the wind wheel ( 3 3 ) mit dem drehbaren Stator ( ) (With the rotatable stator 12 12 ) kinematisch verbunden ist und das zusätzliche Windrad ( ) Is kinematically connected and the additional wind turbine ( 4 4 ) mit dem Rotor ( ) (With the rotor 7 7 ) kinematisch verbunden ist. ) Is kinematically connected.
  15. Windkraftanlage nach Ansprüchen 11, 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad ( Wind power plant according to claims 11, 14, characterized in that the wind wheel ( 3 3 ) und das zusätzliche Windrad ( ) And the additional wind turbine ( 4 4 ) beide sich auf einer Seite der Gondel ( ) Are both located on one side (the nacelle 1 1 ) befinden. ) are located.
  16. Windkraftanlage nach Ansprüchen 6, 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel des Windrades ( Wind power plant according to claim 6, 7, characterized in that each blade of the wind turbine ( 3 3 ) und die entsprechende Schaufel des zusätzlichen Windrades ( ) And the corresponding blade of the additional wind turbine ( 4 4 ) in gleichen Ebenen angeordnet sind. ) Are arranged in the same planes.
  17. Windkraftanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Windrades ( Wind power plant according to claim 16, characterized in that the blades of the wind wheel ( 3 3 ) verschränkt, z. ) Crossed, z. B. schachbrettartig, bezüglich der Schaufeln des zusätzlichen Windrades ( B. (a checkerboard pattern, with respect to the blades of the wind turbine additional 4 4 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  18. Windkraftanlage nach Ansprüchen 6, 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad ( Wind power plant according to claims 6, 9, characterized in that the wind wheel ( 3 3 ) und das zusätzliche Windrad ( ) And the additional wind turbine ( 4 4 ) nicht fluchtende sind. ) Are not aligned.
  19. Windkraftanlage nach Ansprüchen 5–18, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad ( Wind power plant according to claims 5-18, characterized in that the wind wheel ( 3 3 ), das Windrad ( ), windmill ( 3' 3 ' ), das zusätzliche Windrad ( (), The additional wind turbine 4 4 ) und das zusätzliche Windrad ( ) And the additional wind turbine ( 4' 4 ' ) die gleichen Konstruktionsabmessungen, z. ) Have the same design dimensions, z. B. der Durchmesser, die Schaufelanzahl, der Anstellwinkel, die Drehzahl, aufweisen. As the diameter, number of blades, the pitch angle, the rotational speed have.
  20. Windkraftanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle Windräder ( Wind power plant according to claim 19, characterized in that not (all windmills 3 3 ), ( ), ( 3' 3 ' ), ( ), ( 4 4 ), ( ), ( 4' 4 ' ) die gleichen Konstruktionsabmessungen aufweisen, einige Windräder ungleichen Konstruktionsabmessungen aufweisen. ) Have the same design dimensions, some wind turbines have unequal design dimensions.
  21. Windkraftanlage nach Ansprüchen 5–20, dadurch gekennzeichnet, dass alle Windräder ( Wind power plant according to claims 5-20, characterized in that all the wind turbines ( 3 3 ) und ( ) and ( 3' 3 ' ) und zusätzliche Windräder ( ) And additional turbines ( 4 4 ) und ( ) and ( 4' 4 ' ) die gleiche Drehrichtung aufweisen. ) Have the same direction of rotation.
  22. Windkraftanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle Windräder ( Wind power plant according to claim 21, characterized in that not (all windmills 3 3 ) und ( ) and ( 3' 3 ' ) und zusätzliche Windräder ( ) And additional turbines ( 4 4 ) und ( ) and ( 4' 4 ' ) die gleiche Drehrichtung aufweisen, einige Windräder in entgegengesetzter Richtung rotieren. ) Have the same direction of rotation, rotate some wind turbines in the opposite direction.
  23. Windkraftanlage nach Ansprüchen 1–22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegendrehmoment um die vertikale Gierachse ( Wind power plant according to claims 1-22, characterized in that the counter-torque about the vertical yaw axis ( 13 13 ) der Gondel ( () Of the nacelle 1 1 ) weniger als das Drehmoment um dieselbe Gierachse ( ) Is less than the torque (about the same yaw axis 13 13 ) ist. ) Is.
  24. Windkraftanlage nach Ansprüchen 5–23, dadurch gekennzeichnet, dass die Gondel ( Wind power plant according to claims 5-23, characterized in that the nacelle ( 1 1 ) verstellbare Ausgleichsschaufeln ( ) Adjustable balancing blades ( 17 17 ) aufweist. ) having.
  25. Windkraftanlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschaufeln ( Wind power plant according to claim 24, characterized in that the balancing blades ( 17 17 ) unverstellbar sind. ) Are non-adjustable.
  26. Windkraftanlage nach Ansprüchen 24, 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Ausgleichsschaufeln ( Wind power plant according to claims 24, 25, characterized in that the length of the balancing blades ( 17 17 ) gleich, größere oder kleinere als die Länge der Schaufeln der Windräder ( ) Is equal to, larger or smaller than the length of the blades of the wind turbines ( 3 3 ) und ( ) and ( 3' 3 ' ) und zusätzliche Windräder ( ) And additional turbines ( 4 4 ) und ( ) and ( 4' 4 ' ) ist und die Anzahl der Ausgleichsschaufeln ( ) And the number of balancing blades ( 17 17 ) eine oder mehr ist. ) Is a or more.
  27. Windkraftanlage nach Ansprüchen 24, 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und die Konstruktion der Ausgleichsschaufeln ( Wind power plant according to claims 24, 25, characterized in that the shape and the construction of the balancing blades ( 17 17 ) verschieden sind. ) Are different.
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DE3119736C2 (en) 1980-05-19 1987-11-12 United Technologies Corp., Hartford, Conn., Us

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