DE102010003994A1

DE102010003994A1 - Flügel für eine Strömungskraftmaschine und Verfahren zur Drehzahlregulierung

Info

Publication number: DE102010003994A1
Application number: DE102010003994A
Authority: DE
Inventors: Ulrich 90522 Pöschl; Jörg 86674 Grau
Original assignee: Techtor 90522 GmbH; TECHTOR GmbH
Current assignee: Techtor 90522 GmbH; TECHTOR GmbH
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2011-07-07

Abstract

Ein Flügel für eine Strömungskraftmaschine hat ein vorderes und ein hinteres axiales Ende, eine Vorderkante (116) und eine Hinterkante (118) und ein Tragflügelprofil und verläuft im Wesentlichen S-förmig längs der Oberfläche eines gedachten Rotationskörpers, wobei die Drehachse des Rotationskörpers mit der Drehachse der Strömungskraftmaschine zusammenfällt und der Rotationskörper durch Rotation einer bogenförmigen Kurve mit Anfangs- und Endpunkt im Bereich der Drehachse entsteht. In wenigstens einem Abschnitt des Flügels (402) ist eine Vorflügeleinheit (450) mit wenigstens einem ausfahrbaren Vorflügel (452) vorgesehen. Zur Drehzahlregulierung der Strömungskraftmaschine mit wenigstens zwei Flügeln ist vorgesehen, dass die Flügelform in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert wird, so dass bei niedrigen Windgeschwindigkeiten die Drehzahl erhöht und/oder bei hohen Windgeschwindigkeiten die Drehzahl verringert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügel für eine Strömungskraftmaschine, der ein vorderes und ein hinteres axiales Ende, eine Vorderkante und eine Hinterkante und ein Tragflügelprofil aufweist und der im Wesentlichen S-förmig längs der Oberfläche eines gedachten Rotationskörpers verläuft, wobei die Drehachse des Rotationskörpers mit der Drehachse der Strömungskraftmaschine zusammenfällt und der Rotationskörper durch Rotation einer bogenförmigen Kurve mit Anfangs- und Endpunkt im Bereich der Drehachse entsteht.
Ein solcher Flügel ist bereits aus der WO 03/021105 A1 bekannt. Die dort gezeigte Strömungskraftmaschine hat einen Rotor mit zwei Flügeln, die so geformt sind, dass sie sich auf einer gedachten Oberfläche eines Rotationskörpers vom vorderen bis zum hinteren Ende des Flügels S-förmig erstrecken und an einer Drehwelle der Strömungskraftmaschine befestigt sind.
Derartige Strömungskraftmaschinen sind insbesondere für den Einsatz zur kleinräumigen Energieversorgung beispielsweise in Wohngebieten geeignet. In diesem Umfeld sind sowohl eine optimale Energieausbeute auch bei geringen Windgeschwindigkeiten gefragt als auch ein geringes Betriebsgeräusch.
Ein bekannter Nachteil derartiger Strömungskraftmaschinen ist jedoch, dass die hohen im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräfte durch die komplexe Form der Flügel schwer beherrschbar sind. Hinzu kommt, dass eine exakte Fertigung der Flügel sehr aufwendig ist. Die auf die Flügel wirkende Zentrifugalkraft ruft eine elastische Verformung der Flügel hervor. Die so entstehenden geometrischen Veränderungen der Flügelform und des Abstands der Drehachse zum Scheitelpunkt des Flügels können Schwingungen hervorrufen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flügel für eine Strömungskraftmaschine zu schaffen, der bei wechselnden Windverhältnissen sowohl bei schwachem Wind als auch bei starkem Wind eingesetzt werden kann, und des Weiteren, einen Flügel zu schaffen, der die Möglichkeit bietet, eine Drehzahl der Strömungskraftmaschine anzupassen.
Hierzu ist erfindungsgemäß bei einem oben beschriebenen Flügel in wenigstens einem Abschnitt des Flügels eine Vorflügeleinheit mit wenigstens einem ausfahrbaren Vorflügel vorgesehen. Über den Vorflügel lässt sich die effektive Flügelbreite und damit sowohl die Windangriffsfläche als auch der Auftrieb des Flügels erhöhen, wenn der Vorflügel ausgefahren ist. Dementsprechend kann bei schwachen Windverhältnissen der Vorflügel ausgefahren werden und bei Starkwindverhältnissen der Vorflügel eingefahren werden. Der Vorflügel ist Teil des gesamten Flügels.
Die Vorflügeleinheit kann beispielsweise in der axialen Mitte des Flügels angeordnet sein. An dieser Stelle ist der Flügel bauartbedingt am wenigsten gekrümmt, sodass ein im Wesentlichen grades Flügelstück gebildet ist, an dem ein Vorflügel die Strömungsverhältnisse vorteilhaft beeinflussen kann.
Es ist auch möglich, jeweils eine Vorflügeleinheit im Bereich eines vorderen sowie eines hinteren axialen Endes des Flügels vorzusehen, oder auch nur an einem axialen Ende. Es können auch eine oder mehrere Vorflügeleinheiten vorgesehen sein, die im Wesentlichen die gesamte Länge des Flügels abdecken.
Bevorzugt ist die Vorflügeleinheit so ausgebildet, dass der Vorflügel in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Flügels ausfahrbar bzw. zurückstellbar ist.
Für die Verstellung des Vorflügels kann ein Antriebsmotor vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Vorflügel pneumatisch verstellbar sein.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, für eine Strömungskraftmaschine ein Verfahren, vorzuschlagen, mit dem eine Beschädigung der Flügel bei hohen Windgeschwindigkeiten verhindert werden kann, wobei die Strömungskraftmaschine wenigstens zwei Flügel hat, die jeweils ein vorderes und ein hinteres axiales Ende, eine Vorderkante und eine Hinterkante und ein Tragflügelprofil aufweisen und die im Wesentlichen S-förmig längs der Oberfläche eines gedachten Rotationskörpers verlaufen, wobei die Drehachse des Rotationskörpers mit der Drehachse der Strömungskraftmaschine zusammenfällt und der Rotationskörper durch Rotation einer bogenförmigen Kurve mit Anfangs- und Endpunkt im Bereich der Drehachse entsteht.
Erfindungsgemäß ist dazu bei einer solchen Strömungskraftmaschine vorgesehen, dass die Flügelform in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert wird, sodass bei niedrigen Windgeschwindigkeiten die Drehzahl erhöht und/oder bei hohen Windgeschwindigkeiten die Drehzahl verringert wird.
Aufgrund der Flügelform führt eine hohe Drehzahl zu einer leichten Verformung des Flügels, da dieser von der Fliehkraft radial nach außen gezogen wird. Dies kann bei zu hohen Drehzahlen zu einer Beschädigung des Flügels führen. Die Flügelform ist jedoch auch entscheidend für die Strömungseigenschaften des Flügels und somit für die bei einer jeweiligen Windgeschwindigkeit erreichbare Energieaufnahme und damit die erreichbare Drehzahl. Über eine Änderung der Flügelform ist es somit möglich, die Drehzahl in einem gewissen Bereich einzustellen und so einen optimalen Betrieb der Strömungskraftmaschine zu gewährleisten, sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Windgeschwindigkeiten.
Hierzu kann beispielsweise eine oben bereits beschriebene Vorflügeleinheit am Flügel vorgesehen sein, wobei bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl der Vorflügel eingefahren wird, was die Drehzahl gegenüber ausgefahrenem Vorflügel verringert.
Eine andere Möglichkeit liegt darin, dass zumindest eines der axialen Enden der Flügel in Abhängigkeit von der Drehzahl entlang der Drehachse verschoben wird. Vorzugsweise ist das andere axiale Ende fest mit der Drehwelle der Strömungskraftmaschine verbunden, wobei vorteilhaft das jeweilige hintere axiale Ende der Flügel fixiert ist, das nahe an der Generatoreinheit der Strömungskraftmaschine angeordnet ist. Eine Verschiebung eines der axialen Enden der Flügel bewirkt eine steilere oder flachere Stellung der axialen Enden der Flügel und eine Erhöhung bzw. Verringerung des Rotordurchmessers. Auch darüber ändern sich die Strömungseigenschaften und damit die durch den Rotor erreichbare Drehzahl.
Die Verschiebung der axialen Enden der Flügel entlang der Drehachse kann allein durch die Fliehkraft und/oder motorisch erfolgen. Bei einer Verschiebung durch die Fliehkraft sollte die Flügelform so angepasst werden, dass eine Vergrößerung des Rotordurchmessers mit einer Verringerung der Drehzahl einhergeht. Auf diese Weise kann sich automatisch ein Gleichgewicht bei der jeweils optimalen Drehzahl einstellen.
Es ist auch möglich, zusätzlich oder alternativ in Abhängigkeit von der Drehzahl den Anlenkwinkel der Flügel, und insbesondere einen Versatz der Anlenkwinkel der vorderen und hinteren axialen Enden der Flügel an der Drehwelle zu verändern, worüber sich eine Krümmung der Flügel entlang der Oberfläche des Rotationskörpers einstellen lässt. Auch dies verändert die Strömungseigenschaften und hat damit einen Einfluss auf die Drehzahl.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, mit Bezug auf die beige fügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Strömungskraftmaschine mit einem Flügel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 verschiedene Querschnittsprofile des erfindungsgemäßen Flügels entlang der in 1 angegebenen Schnittlinien;
3 eine schematische Frontansicht einer Strömungskraftmaschine mit zwei Flügeln gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform;
4 die Strömungskraftmaschine aus 3 in einer Draufsicht;
5 eine schematische Ansicht einer Strömungskraftmaschine mit zwei Flügeln gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform;
6 eine schematische Frontansicht eines Rotors einer Strömungskraftmaschine mit drei Flügeln gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 den Rotor aus 6 in einer Seitenansicht;
8 eine schematische Frontansicht einer Strömungskraftmaschine mit drei Flügeln gemäß einer Variante der zweiten Ausführungsform;
9 die Strömungskraftmaschine aus 8 in einer Seitenansicht;
10 eine schematische Frontansicht eines Rotors einer Strömungskraftmaschine mit vier Flügeln gemäß einer dritten Ausführungsform;
11 den Rotor aus 10 in einer Draufsicht;
12 eine schematische Frontansicht einer Strömungskraftmaschine mit vier Flügeln gemäß einer Variante der dritten Ausführungsform;
13 die Strömungskraftmaschine aus 12 in einer Seitenansicht;
14 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Strömungskraftmaschine mit einer teilgeschnittenen Ansicht eines der Flügel;
15 die Strömungskraftmaschine aus 14 mit einem außerhalb des Flügels angeordneten Auswuchtelement;
16 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Flügels aus zwei Schalenhälften;
17 schematisch die Fertigung eines erfindungsgemäßen Flügels;
18 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Flügel;
19 ein Innenteil eines erfindungsgemäßen Flügels gemäß einer weiteren Ausführungsform;
20 eine Außenhülle eines erfindungsgemäßen Flügels;
21 einen erfindungsgemäßen Flügel mit dem Innenteil aus 19 und der Außenschale aus 20;
22 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Flügel gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einer Vorflügeleinheit im eingefahrenen Zustand;
23 den Flügel aus 19 mit der Vorflügeleinheit im ausgefahrenen Zustand;
24 einen erfindungsgemäßen Flügel mit schematisch angedeuteten Vorflügeleinheiten;
25 eine Flügelaufhängung für eine erfindungsgemäße Strömungskraftmaschine mit zwei Flügeln;
26 eine Flügelaufhängung für eine erfindungsgemäße Strömungskraftmaschine mit drei Flügeln; und
27 eine Flügelaufhängung für die eine erfindungsgemäße Strömungskraftmaschine mit vier Flügeln.
1 zeigt eine Strömungskraftmaschine 100 in Form eines Windrades mit einem zweiflügligen Rotor. Die beiden Flügel 102 der Strömungskraftmaschine 100 sind identisch geformt. Der Rotor, der im Wesentlichen aus den beiden Flügeln 102, einer Drehwelle 104 sowie jeweils einer Flügelaufhängung 106 am vorderen axialen Ende 108 bzw. am hinteren axialen Ende 110 der Flügel 102 besteht, ist in einem hier nur schematisch gezeigten Gestell 112 aufgenommen.
Das Gestell 112 ist drehbar gelagert, sodass der Rotor wahlweise in den Wind gedreht oder in jeden beliebigen Winkel zum Wind gestellt werden kann. In der Regel wird die beste Energieausbeute erreicht, wenn die vorderen axialen Enden 108 der Flügel 102 in den Wind gedreht sind, sodass die Axialrichtung R der Drehwelle 104 parallel zur Windrichtung ausgerichtet ist.
Soll hingegen die Drehzahl verringert werden, kann das Gestell 112 so gedreht werden, dass der Rotor senkrecht zur Windrichtung steht, sodass nur noch wenig oder gar keine Kraft mehr auf die Flügel 102 übertragen wird. Optional kann eine elektrische Bremse für den Rotor vorgesehen sein.
Am im Betrieb windabgewandten Ende der Drehwelle 104 ist eine Generatoreinheit 114 vorgesehen, in der in einem nicht gezeigten Generator die Drehung der Drehwelle 104 in elektrische Energie umgesetzt wird.
Jeder der Flügel 102 verläuft entlang der Oberfläche eines gedachten Rotationskörpers, dessen Drehachse mit der Drehwelle 104 des Rotors zusammenfällt und der durch Rotation einer bogenförmigen Kurve mit Anfangs- und Endpunkt im Bereich der Drehwelle 104 entsteht. Der Rotationskörper ist beispielsweise eine Kugel oder ein Ellipsoid, er kann aber auch durch Rotation einer parabelförmigen Kurve entstehen, wie die Form, die durch ein rotierendes Seil erzeugt wird.
Der Verlauf der Kurve, die den Rotationskörper bildet, ist vom vorderen Ende der Kurve bis zu ihrem Scheitelpunkt C achssymmetrisch zum Bereich vom Scheitelpunkt bis zum hinteren Ende der Kurve, wobei die Achse durch den Scheitelpunkt und senkrecht zur Drehachse verläuft.
Die Flügel 102 erstrecken sich entlang der Oberfläche des Rotationskörpers S-förmig vom vorderen axialen Ende 108 bis zum hinteren axialen Ende 110 des Flügels 102, wobei natürlich auch ein gespiegeltes S unter diese Definition fällt.
Das vordere bzw. hintere axiale Ende 108 bzw. 110 des Flügels 102 sind auf die Windrichtung bezogen. Dabei ist das vordere axiale Ende 108 dasjenige Ende des Flügels 102, das zuerst angeströmt wird, also gegen den Wind gerichtet ist.
Die Strömung an der Oberseite der Flügel 102 ist das Resultat aus der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Windrichtung und der Umfangsgeschwindigkeit des sich um die Drehwelle 104 drehenden Flügels 102. Mit zunehmendem Abstand von der Drehachse, also in Richtung zum Scheitelpunkt C in der axialen Mitte des Flügels 102 hin, nimmt die Bedeutung der Umfangsgeschwindigkeit zu.
Der Rotordurchmesser der hier beschriebenen Strömungskraftmaschinen liegt bevorzugt zwischen etwa 0,6 und 4 Metern.
Jeder der Flügel 102 weist ein Tragflügelprofil auf und hat eine Vorderkante 116, die die Bewegung des Flügels 102 anführt und eine Hinterkante, die bezüglich der Bewegungsrichtung hinten liegt (siehe 2).
Der Scheitelpunkt des Flügels 102 bildet den Wendepunkt des S und liegt im Wesentlichen auf einem durch den rotierenden Scheitelpunkt der Kurve gebildeten Äquatorkreis.
Auch das „S” sollte in der Draufsicht vom Scheitelpunkt C senkrecht auf die Drehachse punktsymmetrisch zum Scheitelpunkt C sein. Damit ergibt sich in einer Blickrichtung parallel zur Drehachse durch die beiden Flügel die Form einer Acht, wobei ein Flügel die obere Hälfte und ein Flügel die untere Hälfte der Acht bildet (siehe 1).
Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Flügel 102 in sich bezüglich seiner vorderen und hinteren axialen Hälfte nicht vollständig symmetrisch gestaltet sein muss.
Das Tragflächenprofil des Flügels 102 ändert sich über dessen Länge. 2 zeigt in verschiedenen Schnittansichten entlang der Linien A-A bis E-E in 1 die Form des Profils in verschiedenen Abschnitten des Flügels. Es ist gut zu erkennen, dass das dickere, gewölbte Ende des Profils stets an der Vorderkante 116 liegt, während das Profil zur Hinterkante 118 hin entsprechend der bekannten Tragflügelform flach ausläuft. Das Profil ist im Bereich des vorderen axialen Endes 108 des Flügels, also in den Bereichen A-A und B-B in 1, konkav zur Anströmrichtung gekrümmt, d. h. die radiale Außenseite 119 des Flügels 102 ist konkav gewölbt. Entsprechend ist in diesen Abschnitten die radiale Innenseite 121 des Flügels 102 konvex gewölbt.
Jenseits des Scheitelpunkts C kehrt sich die Krümmung um, sodass die radiale Innenseite 121 des Flügels 102 konvex gewölbt ist, wie in den Schnitten in den Bereichen D-D und E-E im hinteren axialen Endbereich 110 des Flügels 102 zu erkennen ist, während die radiale Außenseite 119 konkav gewölbt ist.
Das Profil des Flügels 102 kann im Bereich des Scheitelpunkts C axial symmetrisch ausgebildet sein, sodass eine gleiche Krümmung an der radialen Außenseite 119 und an der radialen Innenseite 121 des Flügels 102 besteht.
Der Flügel 102 weist vorzugsweise nur eine aerodynamische, aber kein geometrische Schränkung auf.
Im Bereich des vorderen axialen Endes 108 erfolgt die Anströmung durch den Wind eher auf der radialen Außenseite 119 des Flügels 102, während aufgrund der Flügelform im Bereich des hinteren axialen Endes 110 des Flügels 102 die Anströmung eher auf der radialen Innenseite 121 des Flügels 102 erfolgt. Die Hauptanströmungsrichtung, die in 2 jeweils mit einem Pfeil dargestellt ist, erfolgt somit immer auf der konkav gekrümmten Seite des Flügels 102.
Das Flügelprofil könnte im Bereich des hinteren axialen Endes 110 (Bereiche C bis E in 1) auch entgegengesetzt gekrümmt sein, sodass die radiale Außenseite 119 des Flügels 102 konkav gekrümmt ist.
Wie 2 auch zeigt, ändert sich auch die Flügelbreite entlang dessen Länge. Im Bereich des vorderen axialen Endes 108 sowie des hinteren axialen Endes 110 ist der Flügel 102 am breitesten, während er am Scheitelpunkt C am schmalsten ist.
Bezüglich der Breite ist der Flügel 102 hier symmetrisch ausgeführt.
Die vorderen bzw. hinteren axialen Enden 108, 110 aller Flügel 102 eines Rotors sind jeweils in einer einzigen Flügelaufhängung 106 am vorderen bzw. hinteren Ende des Rotors angelenkt. Die Flügelaufnahme bildet die Verbindung der Flügel 102 zur Drehwelle 104 und stellt den einzigen Befestigungspunkt der Flügel 102 dar. Die Anlenkpunkte der Flügel 102 in einer Flügelaufhängung 106 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt, d. h. um 180° versetzt bei zwei Flügeln 102, um 60° versetzt bei drei Flügeln 102 und um 90° versetzt bei vier Flügeln 102 (siehe auch 22–24).
Die axialen Enden 108, 110 jedes Flügels 102 stehen im Wesentlichen senkrecht zur Drehwelle 104 in den Flügelaufhängungen 106, sodass Querkräfte an dieser Stelle vermieden werden können. Dies ist weiter unten noch detaillierter erläutert.
Während die Anordnung der jeweils gleichen Flügelenden in einer Flügelaufhängung sich auf die dargelegten Varianten beschränkt, gibt es diverse Möglichkeiten, die vorderen bzw. hinteren axialen Enden 108, 110 der Flügel 102 in den Flügelaufhängungen 106 auszurichten. Im Folgenden wird von einer 180°-Anordnung gesprochen, wenn, wie in den 3 und 4 dargestellt, das hintere axiale Ende 110 auf der Seite der Flügelaufhängung 106 angebracht ist, die der Seite der Flügelaufhängung 106 gegenüberliegt, an die das vordere axiale Ende 108 des Flügels 102 angelenkt ist, also um 180° versetzt zu dieser ist.
Von einer 90°-Anordnung wird gesprochen, wenn der Winkel zwischen dem vorderen axialen Ende 108 und dem hinteren axialen Ende 110 in etwa 90° beträgt. Auch eine 0°-Anordnung ist möglich, wie sie in 6 dargestellt ist. In diesem Fall liegen das vordere axiale Ende 108 und das hintere axiale Ende 110 auf der gleichen Seite der Flügelaufhängung 106.
Diese Art der Aufhängung entscheidet mit über die Krümmung des „S”, das der Flügel auf der Oberfläche des Rotationskörpers beschreibt. Je weiter der hintere Aufhängungspunkt gegenüber dem vorderen Aufhängungspunkt verdreht ist, umso stärker gekrümmt verläuft der Flügel entlang des Rotationskörpers. Mit einer stärkeren Flügelkrümmung ist es möglich, eine größere Flügelfläche bei gleichem Rotordurchmesser zu verwirklichen, jedoch werden höhere Rotationsgeschwindigkeiten und Drehzahlen mit schwächer gekrümmten Flügeln erreicht. Die optimale Krümmung und damit die optimale Anordnung des vorderen axialen Endes 108 gegenüber dem hinteren axialen Ende 110 muss daher im jeweiligen Anwendungsfall bestimmt werden. Natürlich ist es dabei auch möglich, jeden beliebigen Winkelversatz einzustellen, nicht nur die beschriebenen Varianten.
Bei der in 1 dargestellten Strömungskraftmaschine 100 sind die beiden Flügel 102 in einer 90°-Anordnung angelenkt. 6 zeigt dagegen eine Strömungskraftmaschine 100 mit einer Zweiflügelanordnung mit 0° Versatz.
Die 6 bis 9 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Strömungskraftmaschine 200 mit drei Flügeln bzw. deren Rotor. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem der gerade beschriebenen Strömungskraftmaschine 100, mit dem Unterschied, dass drei statt zwei Flügel 102 vorgesehen sind.
Die Anlenkpunkte der Flügel 102 sind in jeder Flügelaufhängung 106 gleichmäßig über den Umfang verteilt, also jeweils um 120° versetzt angeordnet.
Bei der in den 6 und 7 dargestellten Variante sind die axialen Enden 108, 110 der Flügel 102 um 180° versetzt angeordnet, während sie bei der in 8 und 9 dargestellten Variante um 90° versetzt angeordnet sind. Der Aufbau der Flügelaufhängungen 106 wird weiter unten noch im Detail beschrieben.
Die generelle Form der Flügel 102 sowie das Flügelprofil jedes der Flügel 102 der dreiflügeligen Rotoren kann so ausgebildet sein wie für die Strömungskraftmaschine 100 in den 1 und 2 beschrieben.
In den 10 bis 13 ist eine Strömungskraftmaschine 300 mit einem vierflügeligen Rotor gezeigt. Auch hier laufen die axialen Flügelenden 108, 110 annähernd senkrecht in die Flügelaufhängung 106 an beiden axialen Enden des Rotors.
Die 10 und 11 zeigen einen Versatz zwischen vorderem axialen Ende 108 und hinterem axialen Ende 110 der Flügel 102 um 180°, während in den 12 und 13 der Rotor mit einem Versatz der Flügel 102 von 90° dargestellt ist.
Entlang der Vorderkante 116 jedes der Flügel 102 ist ein Hohlraum 120 ausgebildet (siehe 18), der sich im gezeigten Beispiel über die gesamte Länge des Flügels 102 erstreckt. In den Hohlraum 120 ist ein langgestrecktes Auswuchtelement 122 mit daran befestigten Auswuchtgewichten 124 eingezogen (siehe 15). Zu diesem Zweck ist in jedem Flügel im Bereich des vorderen axialen Endes 108 bzw. des hinteren Endes 110 eine Öffnung 126 vorgesehen, die in den Hohlraum 120 führt.
Das Verfahren zur Fertigung des Flügels, das im Folgenden noch beschrieben wird, erlaubt bereits, den Flügel 102 mit nur sehr geringen Abweichungen von seiner Idealform herzustellen. Dennoch tritt im Normalfall bei jedem Flügel 102 eine gewisse Unwucht auf, die durch das Anbringen entsprechender Auswuchtgewichte 124 entlang der Länge des Flügels 102 ausgeglichen wird.
Der Flügel 102 wird zunächst nach seiner vorläufigen Fertigstellung, das bedeutet bis auf das Anbringen der Auswuchtgewichte vollständig gefertigt, an einer Drehwelle befestigt, die vorzugsweise ein entsprechendes Gegengewicht aufweist. Wenn noch eine Unwucht vorliegt, wird sich der Flügel 102 um die Drehwelle bis in eine bestimmte Gleichgewichtsposition bewegen. Nun werden ein oder mehrere Auswuchtgewichte 124 über die gesamte Länge des Flügels verteilt zunächst außen am Flügel an der radialen Außenseite 119 oder der radialen Innenseite 121 vorläufig befestigt. Dieser Prozess wird so lange fortgesetzt, bis der Flügel 102 bei einer freien Drehung um die Drehwelle eine vorbestimmte Gleichgewichtsposition einnimmt, die kennzeichnet, dass nun keine Unwucht mehr vorliegt.
Die Positionen der Auswuchtgewichte 124 entlang der Länge des Flügels 102 werden vermerkt, und anschließend werden die Auswuchtgewichte 124 an dem flexiblen Auswuchtelement 122, beispielsweise einem Band oder einem Seil, befestigt. Hierzu können die Auswuchtgewichte eine Öffnung aufweisen, sodass sie auf das Auswuchtelement 122 aufgefädelt werden können. Die Auswuchtgewichte 124 sind beispielsweise kleine, weiche Metallkugeln, die, einmal an ihre vorher bestimmte Position am Auswuchtelement 122 gebracht, dort durch Quetschen oder Löten sicher befestigt werden können.
Sind sämtliche Auswuchtgewichte 124 an ihren vorher bestimmten Positionen fest und unverschieblich am Auswuchtelement 122 befestigt, wird dieses über die Öffnungen 126 in den Hohlraum 120 eingefädelt und durch den gesamten Flügel 102 hindurchgezogen, sodass die beiden Enden des Auswuchtelements 122 durch die Öffnungen 126 am vorderen bzw. hinteren axialen Ende 108, 110 des Flügels 102 herausragen.
Das Auswuchtelement 122 wird im Inneren des Hohlraums 120 so lange verschoben, bis sämtliche Auswuchtgewichte 124 an ihre vorher bestimmte Position gelangt sind. Dann wird das Auswuchtelement 122 an seinen Enden befestigt, in diesem Beispiel an der Flügelaufhängung 106, wie später noch beschrieben wird (siehe 22 bis 24).
Das Auswuchtelement 122 und somit auch die Auswuchtgewichte 124 müssen im Flügelinneren nicht befestigt werden. Vorzugsweise ist der Hohlraum 120 in seinem Durchmesser so gewählt, dass er nur etwas größer im Durchmesser ist als der Durchmesser der Auswuchtgewichte 124, sodass diese sich nicht übermäßig im Inneren des Flügels bewegen können. Es ist natürlich auch möglich, die Auswuchtgewichte 124 im Hohlraum 120 zu befestigen, beispielsweise durch Verkleben.
In den 16 bis 18 ist der Aufbau des Flügels 102 sowie dessen Fertigung näher dargestellt.
Der Flügel 102 besteht im Wesentlichen aus einer Oberschale 128 sowie einer Unterschale 130. Sowohl Oberschale 128 als auch die Unterschale 130 bestehen in diesem Beispiel aus Polyethylen, wobei optional eine in Flügellängsrichtung verlaufende Faserverstärkung beispielsweise durch Faserbündel oder Rovings vorgesehen sein kann.
Die beiden Schalen 128, 130 ergänzen sich zusammengesetzt zum Tragflügelprofil des Flügels 102. In den 16 bis 18 ist der Flügel 102 im Schnitt etwa im Bereich A-A oder B-B in 1 dargestellt.
Der Bereich der Vorderkante 116 ist der dickste und massivste Teil des Flügels, der auch das stumpfe Ende des Tragflügelprofils bildet.
Im diesem Bereich weist jede der beiden Schalen 128, 130 eine Ausnehmung 131 auf, die sich zusammengesetzt zum Hohlraum 120 für das Auswuchtelement 122 ergänzen.
In dem in Richtung zur Hinterkante 118 anschließenden Bereich des Profils, in dem der Flügel 102 beginnt, sich zu verjüngen, ist die Wandstärke der Oberschale 128 sowie auch die der Unterschale 130 gegenüber der Vorderkante 116 stark reduziert, sodass ein Richtung Hinterkante schmaler werdender Hohlraum 132 entsteht, wenn die beiden Schalen 128, 130 zusammengesetzt sind. Dieser Hohlraum 132 erlaubt es, das Gewicht des Flügels 102 zu verringern, ohne an Stabilität einzubüßen.
Im weiteren Verlauf Richtung Hinterkante 118 folgt nun ein großflächig ausgebildeter Klebeabschnitt 134 (siehe 17), in dem Oberschale 128 und Unterschale 130 so aneinander angepasst sind, dass sie großflächig flach aneinander anliegen können.
An den Klebeabschnitt 134 schließt sich in Richtung Hinterkante 118 eine flexible Lippe 136 an, die aus je einem Lippenabschnitt 138 der Oberschale 128 und der Unterschale 130 gebildet ist, die im gezeigten Beispiel gleich lang ausgebildet sind. Die Lippenabschnitte 138 sind deutlich dünner ausgebildet als der Flügel im Bereich des Klebeabschnitts 134, wobei ein deutlicher Dickensprung 135 vom Ende des Klebeabschnitts 134 zum Beginn des Lippenabschnitts 138 ausgebildet ist.
Beide Lippenabschnitte 138 haben über ihre gesamte Erstreckung eine gleichbleibende Dicke, wobei die Wanddicke der Lippenabschnitte 138 maximal 25% der geringsten Wanddicke im übrigen Bereich von Oberschale 128 oder Unterschale 130 beträgt. Beide Lippenabschnitte 138 sowie die aus ihnen gebildete Lippe 136 sind so flexibel, dass sie sich an die Luftströmung anpassen können, gleichzeitig aber so stabil, dass sie bei Betriebswindstärken und Betriebsdrehzahlen nicht zu flattern beginnen. Die Lippe 136 ist somit deutlich flexibler, biegsamer und weicher als der Rest des Flügels 102.
Im gezeigten Beispiel berühren sich die Lippenabschnitte 138 direkt nur an der Hinterkante 118, sodass im übrigen Bereich der Lippe 136 ein weiterer Hohlraum 140 zwischen den Lippenabschnitten 138 der Oberschale 128 und der Unterschale 130 gebildet ist.
Der Flügel 102 wird gefertigt, indem zunächst die Oberschale 128 und die Unterschale 130 als separate Bauteile aus Polyethylen hergestellt werden.
Die vorgefertigten Schalen 128, 130 werden dann in eine aus zwei Hälften bestehende Form 142 eingelegt, deren Innenseiten exakt die gewünschte Flügelform abbilden.
Auf den Klebeabschnitt 134 sowie zwei weitere Klebeabschnitte 144 im Bereich des Vorderendes 116 werden großflächig über die gesamte Länge des Flügels 102 sorgfältig vorgestanzte Klebefolien 146 aufgebracht. Mithilfe der Form 142 werden dann die Oberschale 128 und die Unterschale 130 aufeinandergepresst und im Bereich der Klebeabschnitte 134, 144 fest und unlösbar miteinander verklebt. Bei der Klebefolie 146 kann es sich um einen wärmeaktivierten Klebstoff handeln oder um einen thixotropen Klebstoff, der durch den Druck seine Klebkraft entfaltet. Jede andere geeignete Klebefolie ist auch einsetzbar.
Die Lippe 136 ist vorzugsweise entlang der gesamten Hinterkante 118 des Flügels 102 ausgebildet. Bezüglich der Breite des Flügels erstreckt sie sich je nach Anwendungszweck der Strömungskraftmaschine, in der der Flügel 102 eingesetzt werden soll, etwa über 20 bis 50% der Flügelbreite.
Die Lippe 136 könnte auch so ausgebildet sein, dass die Lippenabschnitte 138 der Oberschale 128 und der Unterschale 130 nicht gleich lang ausgeführt sind, sondern vorzugsweise der Lippenabschnitt 138 der Unterschale 130 ein Stückchen länger ausgebildet ist. In diesem Fall würde die Hinterkante 118 allein vom hinteren Ende des Lippenabschnitts 138 der Unterschale 130 gebildet, während erst im späteren Verlauf der Lippe 136 in Richtung Vorderkante 116 der zweite Lippenabschnitt 138 der Oberschale 128 dazukäme. Auch hier können optional die Lippenabschnitte 138 aneinander befestigt sein oder nicht.
Vor dem Zusammenfügen von Oberschale 128 und Unterschale 130 wird in die Ausnehmung im Bereich des Vorderendes 116 ein Kunststoffschlauch 148 eingelegt, der sich über die gesamte Länge des Flügels 102 erstreckt und dessen Inneres den Hohlraum 120 bildet. Der Innendurchmesser des Schlauchs 148 ist so gewählt, dass er nur wenig größer ist als der Durchmesser der Auswuchtgewichte 124.
Optional kann außerdem in den Hohlraum 132 ein langgestrecktes Verstärkungselement 150 (siehe 18) eingebracht werden (vor dem Zusammenfügen der Schalenhälften 128, 130 oder nachträglich entsprechend dem Vorgehen beim Einziehen des Auswuchtelements 122). Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Verstärkungselement 150 um ein Stahlseil, das so dimensioniert ist, dass es bei hohen Drehzahlen, bei denen sich der Flügel durch die Fliehkraft radial nach außen wölbt, gestrafft wird und somit eine weitere radiale Ausweitung des Flügels 102 verhindert sowie die auf den Flügel radial nach außen wirkende Last aufnimmt.
In den 19 bis 21 ist ein Flügel 102' gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. In der Flügelform entspricht er im Wesentlichen dem gerade beschriebenen Flügel 102, weist aber einen anderen Aufbau auf. Das tragende Skelett des Flügels 102' ist durch ein Innenteil 160 aus zwei tiefgezogenen Metallblechen gebildet, die die Hohlräume 120 und 132 einschließen und die entlang von hinteren und vorderen Verbindungsabschnitten 134', 144', die den Klebeabschnitten 134 und 144 entsprechen, z. B. durch Punktschweißen miteinander verbunden sind. Der hintere der Verbindungsabschnitte 134' ist in diesem Beispiel eben ausgebildet, er könnte aber auch zur Erhöhung der Stabilität mit Rippen versehen sein.
Das Innenteil 160 ist im fertigen Flügel von einer einstückigen Außenschale 170 aus einem glasfaserverstärkten, im RIM-Verfahren (Reaction Injection Molding) hergestellten Polyurethanschaum umgeben. Dieses Material weist eine sehr hohe Erosions- und Abriebfestigkeit auf. Die äußere Kontur kann dabei durch eine Gußform sehr exakt vorgegeben werden.
In einer ersten Alternative wird das Innenteil 160 in die Gußform eingebracht und dann mit der Außenschale 170 umschäumt.
In einer zweiten Alternative wird die Außenschale 170 separat gefertigt, und das Innenteil 160 wird anschließend in die Außenschale 170 eingesetzt. Die Außenschale 170 besteht aus einer Oberschale 128' und einer Unterschale 130', die am vorderen axialen Ende 116 des Außenschale 170 einstückig verbunden sind, über die restliche Länge der Außenschale aber keine Verbindung zueinander aufweisen. Die Außenschale 170 ist so flexibel, dass die soweit aufgebogen werden kann, dass es möglich ist, das Innenteil 160 einzusetzen. Innenteil 160 und Außenschale werden dann auf geeignete Weise, beispielsweise durch Verkleben, permanent miteinander verbunden. Die in der Außenschale 170 ausgebildeten flexiblen Lippenabschnitte 138' bleiben dabei genau wie beim Flügel 102 unverbunden und bilden die flexible Lippe 136', wobei das Innenteil 160 mit Beginn der Lippenabschnitte 138' der Außenschale 170 endet.
Eine weitere Alternative sieht vor, einen Flügel aus einem herkömmlichen Glasfaserverstärkten Kunststoff mit einer Außenschale aus RIM-PU-Schaum zu versehen. Diese Außenschale ist innenseitig exakt an die Außenkontur des zu verkleidenden Flügels angepasst und möglichst dünn ausgebildet, z. B. mit einer Wandstärke von nur etwa 2 mm. Der zu verkleidende Flügel muss in diesem Fall weder abgeschliffen noch lackiert werden.
Die 22 bis 24 zeigen einen Flügel 402, der im Wesentlichen wie der bisher beschriebene Flügel 102 aufgebaut ist, aber zusätzlich abschnittsweise entlang seiner Vorderkante 116 eine Vorflügeleinheit 450 aufweist. Die Vorflügeleinheit 450 hat einen ausfahrbaren Vorflügel 452, der bei geringen Drehzahlen und kleinen Windstärken, nach vorne ausgefahren werden kann (23), sodass sich die effektive Flügelbreite des Flügels 402 vergrößert, und bei hohen Drehzahlen dicht an den restlichen Flügel 402 herangefahren werden kann, sodass dessen Profil im Wesentlichen dem des Profils des Flügels 102 entspricht.
Die Vorflügeleinheit 450 kann in der Mitte des Flügels 402 angebracht sein, vorzugsweise in dem Bereich des Scheitelpunkts C, in dem der Flügel 402 ohne größere Krümmungen im Wesentlichen in Längsrichtung gestreckt verläuft (siehe 24 mittlerer Abschnitt) oder, alternativ oder zusätzlich, im Bereich des vorderen axialen Endes 108 und/oder des hinteren axialen Endes 110 des Flügels 402. Es ist auch möglich, eine oder mehrere Vorflügeleinheiten 450 im Wesentlichen über die gesamte Länge des Flügels 402 vorzusehen.
Die Vorflügel 452 werden beispielsweise über einen Antrieb gezielt betätigt, wenn die Flügelfläche verbreitert oder verschmälert werden soll. Der Antrieb kann pneumatisch ausgeführt sein.
Das Ausfahren bzw. Zurückstellen des Vorflügels 452 erfolgt in Abhängigkeit von der Windstärke bzw. der Drehzahl. Bei geringen Windstärken und geringen Drehzahlen wird der Vorflügel 452 ausgefahren, um die Flügelfläche zu erhöhen und schwache Winde besser zur Energiegewinnung ausnützen zu können. Ab einer bestimmten Drehzahl wird der Vorflügel 452 wieder zurückgestellt, damit der Flügel der Luftströmung keine so große Angriffsfläche bietet und keine übermäßigen Drehzahlen auftreten können.
Alternativ ist es auch denkbar, eine Vorflügeleinheit 450 einzusetzen, deren Vorflügel 452 stets im ausgefahrenen Zustand ist, um die Flügelfläche zu verbreitern.
Die maximale Drehzahl der Strömungskraftmaschinen 100–300 kann auch auf andere Arten begrenzt werden.
In jedem Fall wird dabei ausgenutzt, dass eine Veränderung der Flügelform über eine Änderung der Strömungsbedingungen auch eine Verringerung oder Erhöhung der Drehzahl zur Folge hat.
So ist in einer Variante die Flügelaufhängung 106 im Bereich des vorderen axialen Endes 108 der Flügel 102 in axialer Richtung R entlang der Drehwelle 104 verschieblich angeordnet (angedeutet in 1). Diese Verschiebung kann entweder aufgrund der Fliehkraft erfolgen, die bestrebt ist, die Flügel 102 radial nach außen zu bewegen, oder aber motorisch. Durch die Veränderung des Anlenkpunktes entlang der Drehwelle 104 ändert sich die Steigung der Flügel 102 und damit das Anströmverhalten und somit die Drehzahl.
Gleichzeitig kann mit dem axialen Verschieben der Flügelaufhängung auch der Anlenkwinkel der Flügel an der Drehwelle 104 verändert werden, sodass beispielsweise von einer 0°-Anordnung auf eine 90°-Anordnung umgestellt wird, wenn sich die Flügelaufhängung verschiebt, was wiederum eine Verringerung der Drehzahl durch verringerten Rotordurchmesser zur Folge hat, sodass die Strömungskraftmaschine noch bei höheren Windgeschwindigkeiten betrieben werden kann. Diese beiden Maßnahmen können natürlich auch separat voneinander verwirklicht sein.
Außerdem sorgt das durch den Flügel gespannte Verstärkungselement 150, das bei einer bestimmten radialen Auslenkung der. Flügel 102 gestrafft wird, dafür, dass eine weitere radiale Auslenkung der Flügel 102 unterbunden wird. Damit ist ab einer bestimmten Drehzahl die Flügelform fixiert.
Die 25 bis 27 zeigen die Flügelaufhängung 106 der verschiedenen Strömungskraftmaschinen 100–300 im Detail.
In 25 ist eine Flügelaufhängung für einen zweiflügeligen Rotor dargestellt.
Jeder der Flügel 102 hat an seinem vorderen bzw. hinteren axialen Ende 108, 110 (wobei in den 25 bis 27 willkürlich das vordere axiale Ende 108 gewählt wurde) ein Kraftübertragungselement 160, mit dem der Flügel 102 starr und fest verbunden ist, beispielsweise durch mehrere Niete 162. Das im Flügel 102 befestigte Ende des Kraftübertragungselements 160 liegt hier im Hohlraum 132.
Das freie Ende 164 des Kraftübertragungselements 160 ist in der Flügelaufhängung 106 in einer passgenau ausgeführten Aufnahme 166 aufgenommen. Das axiale Ende 108 des Flügels 102 ist dabei von der Flügelaufhängung 106 beabstandet. Um diesen Abstand zu wahren, weist das Kraftübertragungselement 160 einen verbreiterten Absatz 168 zwischen dem Flügelende 108 und der Flügelaufhängung 106 auf. Der Flügel 102 selbst ist somit niemals in Kontakt mit der Flügelaufhängung 106.
Die Aufnahme 166 in der Flügelaufhängung 106 für das Kraftübertragungselement 160 ist so ausgeführt, dass das Ende 164 des Kraftübertragungselements 160 in Anlage an die Drehwelle 104 gelangt, die in diesem Bereich abgeflacht ist, um eine Anlagefläche für das Kraftübertragungselement 160 zu bilden.
Das Kraftübertragungselement 160 ist in der Richtung senkrecht zur Drehachse 104 in der Flügelaufhängung 106 drehbar gelagert, sodass der Flügel 102 um die durch das Kraftübertragungselement 160 gebildete Schwenkachse S verschwenken kann. Dabei bleibt das Kraftübertragungselement 160 jedoch stets senkrecht zur Drehwelle 104 ausgerichtet. Es wird lediglich der Anstellwinkel des Flügels 102 verändert. Dies erlaubt, beispielsweise bei plötzlich auftretenden Böen, eine Verformung des Flügels 102, ohne dass das axiale Flügelende 108 bzw. 110 mit Torsionskräften belastet würde.
Die 26 und 27 zeigen die Flügelaufhängung für einen dreiflügeligen bzw. einen vierflügeligen Rotor. Diese sind im Wesentlichen so aufgebaut wie die gerade beschriebene Flügelaufhängung 106 für einen zweiflügeligen Rotor, mit dem Unterschied, dass die Aufnahmen 166 für die Enden der Kraftübertragungselemente 160 nicht um 180° versetzt, sondern um 120° bzw. 90° versetzt in der Flügelaufhängung 106 angeordnet sind.
Außerdem ist in den 25 bis 27 die Befestigung des Auswuchtelements 122 an der Flügelaufhängung 106 dargestellt. Das Ende des Auswuchtelements 122, das aus der Öffnung 126 herausragt, ist in diesem Fall einfach an der Flügelaufhängung 106 über eine Befestigung 170 verschraubt.
Die gezeigten Flügel 102, 402 und Strömungskraftmaschinen 100–300 sind hauptsächlich zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, sie im Wasser einzusetzen.
Sämtliche beschriebenen Merkmale der einzelnen Flügel 102, 102', 402 sowie der Strömungskraftmaschinen 100–300 können im Ermessen des Fachmanns nach Belieben gegeneinander ausgetauscht oder separat miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 03/021105 A1 [0002]

Claims

Flügel für eine Strömungskraftmaschine (100–300), der ein vorderes und ein hinteres axiales Ende (108, 110), eine Vorderkante (116) und eine Hinterkante (118) und ein Tragflügelprofil aufweist und im Wesentlichen S-förmig längs der Oberfläche eines gedachten Rotationskörpers verläuft, wobei die Drehachse des Rotationskörpers mit der Drehachse der Strömungskraftmaschine zusammenfällt und der Rotationskörper durch Rotation einer bogenförmigen Kurve mit Anfangs- und Endpunkt im Bereich der Drehachse entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Abschnitt des Flügels (102) eine Vorflügeleinheit (450) mit wenigstens einem ausfahrbaren Vorflügel (452) vorgesehen ist.
Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorflügeleinheit (450) in der axialen Mitte des Flügels (102) angeordnet ist.
Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Vorflügeleinheit (450) im Bereich eines vorderen sowie eines hinteren axialen Endes (110) des Flügels (102) vorgesehen ist.
Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorflügel (452) in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Flügels (102) ausfahrbar bzw. zurückstellbar ist.
Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor für das Verstellen des Vorflügels (452) vorgesehen ist.
Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorflügel (452) pneumatisch verstellbar ist.
Verfahren zur Drehzahlregulierung einer Strömungskraftmaschine mit wenigstens zwei Flügeln (102), wobei jeder Flügel (102) ein vorderes und ein hinteres axiales Ende (108, 110), die an einer Drehwelle (104) der Strömungskraftmaschine (100–300) befestigt sind, eine Vorderkante (116) und eine Hinterkante (118) und ein Tragflügelprofil aufweist und im Wesentlichen S-förmig längs der Oberfläche eines gedachten Rotationskörpers verläuft, wobei die Drehachse des Rotationskörpers mit einer Drehachse der Strömungskraftmaschine (100–300) zusammenfällt und der Rotationskörper durch Rotation einer bogenförmigen Kurve mit Anfangs- und Endpunkt im Bereich der Drehachse entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelform in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert wird, so dass bei niedrigen Windgeschwindigkeiten die Drehzahl erhöht und/oder bei hohen Windgeschwindigkeiten die Drehzahl verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Abschnitt des Flügels (102) eine Vorflügeleinheit (450) mit wenigstens einem ausfahrbaren Vorflügel (452) im Bereich der Vorderkante (116) des Flügels (102) vorgesehen ist und bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl der Vorflügel (452) eingefahren wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines, vorzugsweise nur eines der axialen Enden (108, 110) der Flügel (102) in Abhängigkeit von der Drehzahl entlang der Drehwelle (104) verschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der axialen Enden (108, 110) der Flügel (102) entlang der Drehwelle (104) durch die Fliehkraft und/oder motorisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Drehzahl der Anlenkwinkel der Flügel (102) an der Drehwelle (104) verändert wird.