DE2642570A1 - Windkraftmaschine mit einem windrad - Google Patents

Description

Windkraftmaschine mit einem Windrad

Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine mit einem Windrad, das eine Nabe und von dieser im wesentlichen radial ausgehende, abgestagte bzw. verspannte Stützen aufweist, an denen Segel angeschlagen sind, deren Schoten jeweils zu einer folgenden Stütze verlaufen.

Derartige Windkraftmaschinen sind als Windmühlen zur Bewässerung insbes. in Mittelmeer!ändern seit Jahrhunderten im Gebrauch.

Sie werden jedoch in letzter Zeit immer mehr von Pumpen abgelöst, die von Elektromotoren oder Wärmekraftmaschinen angetrieben sind. Das liegt überwiegend daran, daß das Gestänge und die Verstagung zu aufwendig in der Herstellung und vor allem Instandhaltung ist und daß der Wirkungsgrad dieser Windräder sehr gering ist. Vor allem haben sie ein

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sehr geringes Anlaufdrehmoment, so daß sie für viele Zwecke unbrauchbar sind.

Aufgabe der .Erfindung ist es, eine Windkraftmaschine zu schaffen, die besonders einfach und weitgehend unter Verwendung vorhandener Bauelemente hergestellt werden kann und einen verbesserten Wirkungsgrad sowie eine verbesserte Drehmomentcharakteristik aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stützen nach Art von Yacht-Profilmasten ausgebildet sind und Führungen für die Vorlieken der Segel aufweisen und daß von den Stützen Bäume ausgehen, mit denen die Schothörner der Segel in Verbindung stehen.

Zur Herstellung der Windkraftmaschine nach der Erfindung können also handelsübliche Yachtmasten, d.h. meist Hohlprofile aus Aluminium, verwendet werden. Auch für die übrigen Beschläge einschl. des stehenden und laufenden Gutes (Stahldrahtwanten und deren Spanner, Mastkopf- und -fußbeschläge, Schoten und Segel, Bäume und deren Beschläge etc.) können die bewährten und handelsüblichen Materialien aus dem yachtbau verwendet werden. Sie sind auch ausreichend korrosionsfest und garantieren somit eine hohe Lebensdauer. Die Wirksamkeit ist einerseits durch die bei großer Festigkeit verringerten Widerstandswerte einerseits und durch den wesentlich verbesserten Stand der Segel erhöht. Da nämlich bei den herkömmlichen Windrädern die Segel sehr bauchig gefahren werden mußten und wegen der Schotführung das Schothorn und damit das Achterliek des Segels wiederum schräg nach vorn in Windrichtung zeigte, besassen diese Windräder ein schlechtes Anlaufdrehmoment,

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hohe Widerstandswerte sowohl in Windrichtung, was die zugehörigen Türme "belastete, als auch in Umfangsrichtung, was wiederum den Wirkungsgrad verschlechterte. Außerdem fiel die abströmende Luft aus dem einen Segel in die Lee- bzw. Rückseite des folgenden Segels ein und verschlechterte somit die aerodynamischen Eigenschaften. Diese Windräder hatten also trotz einer dafür völlig ungeeigneten Bauweise eine hohe Schnelläufigkeit und sie brauchten sehr viel Wind,um überhaupt anzulaufen.

Bei der Windkraftmaschine nach der Anmeldung sind dagegen diese Nachteile vermieden. Durch die Verwendung von Bäumen, an denen das Schothorn bzw. die Schot angreift und eine Zwischenabstützung findet, können die Segel in ihrer Wölbung und in ihrem Winkel optimal eingestellt werden. Durch ihre einfache und robuste Ausbildung kann ferner die Gefahr ausgeschaltet werden, daß sie bei der Drehung durch die ständig wechselnden Kräfte Schaden erleiden. Die durch die Bäume entstehende Zentrifugalkraft wirkt erstaunlicherweise nicht störend, sondern in vorteilhafter Weise. Durch die Zentrifugalkraft werden radiale Kräfte erzeugt, die einerseits das Segel in radialer Richtung spannen und andererseits die Knicklast auf die Stützen verringern. Dagegen ist die Aufnahme der Zugkräfte ein wesentlich geringeres Problem. Es ist zu beachten, daß die zunehmende Spannung der Segel mit zunehmender Drehzahl wiederum eine automatische Anpassung an die natürlichen Gegebenheiten bewirkt, da das Segel flacher werden soll, wenn der Wind zunimmt.

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Die Verwendung von modernem Yachtbaumaterial macht es möglich, die Stützen ohne zu große Basis-Hebelarme abzustagen. So ist es möglich, daß die Stützen zu der axial langestreckten Nabe hin abgestagt sind. Diese Nabe kann aufgrund ihrer Länge und eines angepaßten Durchmessers beispielsweise einem Generator mit einem zugehörigen Getriebe o. dgl. aufnehmen. Wenn ferner bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die Stützpunkte der Abstagung zumindest teilweise seitlich gegenüber der die Stütze und die Drehachse des Windmotors einschließenden Ebene versetzt sind, wird ein besonders sicherer Stand der Stützen ohne zu großen Luftwiderstand erzeugt. Die Verstagung geht dabei im wesentlichen tangential vom Umfang der Nabe aus, so daß keine zusätzlichen Stützkonstruktionen für die Abstagung notwendig sind.

Bei einer Ausführungsform sind die Außenlieken der Segel am jeweiligen Baum angeschlagen und liegen vorzugsweise in einer Nut des Baumes. Hierbei ist das Segel an seiner Außenseite besonders sicher geführt. Von anderen Gesichtspunkten her ist jedoch die Ausführung besonders vorteilhaft, bei der der Baum im Abstand von dem äußeren Ende der Stützen angebracht ist und in Windrichtung vor dem Segel verläuft. Es ist dabei auch möglich, zwischen dem Baum und dem Ende der Stütze, an der der Baum angebracht ist, einen Baum-Ausholer vorzusehen. In diesem Fall ist sichergestellt, daß der Baum auch bei langsame Drehung in seiner ausgespreizten Lage bleibt, und der Stand des Segels kann noch genauer kontrolliert werden. Es ist allerdings auch bei der Ausführung, bei der das Außenliek des Segels am Baum angeschlagen ist,

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möglich, einen solchen Baum-Ausholer zu verwenden, nur ist dann eine zusätzliche Verlängerung der Stützen oder ein auf Druck arbeitender Ausholer notwendig.

Vorteilhaft können ferner die Segel und ggf. Bäume einander überlappend angeordnet sein. Durch diesen Überlappungseffekt entstehen besonders günstige Störmungsverhältnisse (Spaltflügeleffekt), die insbesondere in Gegenden mit sehr wenig Wind die Wirksamkeit bei vorgegebener Radfläche vergrößern. Die Stützen (Hohlmasten) können bevorzugt eine langgestreckte, vorzugsweise ovale Querschnittsform haben und sowohl zur Drehachse als auch zur Umfangsrichtung des Windrades schräg angeordnet sein. Der Winkel der Schrägstellung wird der normalen, relativen Anströmrichtung des Windrades entsprechen. Dadurch wird bei geringstmöglichem Widerstand dafür gesorgt, daß der Mastquerschnitt den Störmungsverlauf nicht stört und im Gegenteil sogar selbst als aerodynamisches Element mitwirkt .

Insbesondere bei einer Ausführung mit überlappenden Segeln kann es vorteilhaft sein, wenn die Schot nicht zur nächstfolgenden, sondern zur übernächsten Stütze geführt wird. Durch die Verwendung eines Baumes ist allerdings die Schotführung nicht so kritisch wie bei den bekannten Windrädern.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Schoten mit Vorrichtungen zu ihrem Fieren bei zunehmender Windstärke verbunden sind. Diese Vorrichtungen zum Pieren können Pederelemente enthalten, die in besonders bevorzugter Weise in den Stützen bzw. parallel zu ihnen angeordnet sind. Dadurch kann erreicht werden, daß bei zunehmender Windstärke der Anstellwinkel der Segel, von der Achsrichtung des Wind-

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rades aus gemessen, verrin-gert wird. Wenn, was aus mechanischen und antriebstechnischen Gründen meist unmöglich ist, die Drehgeschwindigkeit nicht in gleichem Maße zunimmt, wie die Windgeschwindigkeit, kann dabei trotzdem ein optimaler Anstellwinkel des Segels zu der nunmehr steiler einfallenden Windströmung erzielt werden. Es ist auf diese Weise sogar möglich, innerhalb gewisser Grenzen eine automatische Drehzahlkonstanthaltung zu erreichen. Durch eine entsprechende Hilfsvorrichtung zum Pieren der Schoten beim Anlaufen kann das Anlaufdrehmoment vergrößert werden, ohne daß damit die Drehzahlkonstanz leidet.

Es können übliche Rollreffvorrichtungen verwendet werden, bei denen entweder der Baum seinem Angriffspunkt an der Stütze unbeweglich bleibt oder an der Stütze nach innen bewegbar ist. Während die zuerst genannte Möglichkeit die baulich einfachere ist, sorgt die zweite Lösung dafür, daß die Reffung und insbesondere die Entlastung des Rades und des Turmes von hohem Winddruck wirksamer ist, weil die Radfläche schneller verkleinert wird. Es ist jedoch auch möglich, eine Rollreffvorrichtung mit Aufrollung des Vorlieks um einen parallel zur Stütze verlaufenden Stag oder Stab zu verwenden. Diese Rollreffvorrichtungen nach Art einer Rollfock können besonders einfach von der Nabe aus betätigt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 die Vorderansicht eines Windrades nach der Erfindung, das jedoch nur teilweise besegelt ist,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Windrad nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen demgegenüber vergrößerten Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1

Fig. 4 eine teilweise Fionfc ansieht eines abgewandelten Windrades,

Fig. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles V in . 4,

Fig. 6 eine weitere Abwandlung in Teil-Frontansicht,

und
Fig. 7 bis 9 Teil-Frontansichten verschiedener Reffeinrichtungen.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Windrad 11 dargestellt, das eine Nabe 12 besitzt, in der die Drehachse einer Windkraftmaschine gelagert ist. Die Nabe kann außerdem beispielsweise einen elektrischen Generator 17» evtl. mit zugehörigem Getriebe 18 oder andere angetriebene Organe, wie Pumpen o. dgl. enthalten. Die Nabe hat eine langgestreckt zylindrische Form und einen relativ großen Durchmesser. Sie hat einen strömungsgünstigen Frontabschluß und geht vorzugweise im wesentlichen lückenlos in einen in Windrichtung anschließenden Turmkopf 14 über, der mittels eines Drehlagers 15 um eine vertikale Achse 16 drehbar ist.

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Der Turmkopf 14 setzt sich, in Windrichtung in nicht dargestellter Weise in einem üblichen Führungsflügel fort, der dazu dient, das Windrad in den Wind gedreht zu halten. Hier können auch andere Vorrichtungen, wie beispielsweise ein senkrecht zum Windrad 11 stehendes Hilfsrad, verwendet werden, das über einen Mechanismus das Windrad in den Wind dreht, wenn es selbst beaufschlagt wird. Der Turmkopf 14 ist auf einem Turm oder Mast angebracht, der eine ausreichende Höhe hat, um dem Windrad 11 einerseits freie Drehung zu erlauben und andererseits ausreichende Windgeschwindigkeiten am Windrad sicherzustellen.

Im mittleren Bereich ihres Außenumfanges besitzt die Nabe 12 insgesamt acht gleichmäßig über den Umfang verteilte Fußplatten 19, auf denen sich Stützen 20 abstützen, die radial von der Nabe hinweg nach außen ragen. Die Stützen 20 bestehen aus Aluminiumhohlprofilen, wie sie für Masten von Segelyachten Verwendung finden. Es handelt sich um meist langgestreckt ovale Hohlprofile, die an ihrer einen Schmalseite eine längs verlaufende Nut 21 (siehe Pig. 3) aufweisen. An den beiden Enden sind Fuß- und Kopfbeschläge 22, 23 angebracht, die ebenfalls den entsprechenden Beschlagen aus dem Yachtbau ähneln oder gleichen können.

Die Stützen 20 sind mittels Wanten 24 abgestagt, die zwischen Wantenhängern 25 im äußeren Bereich der Stützen 20 und Puttings 26 an der Nabe mittels Wantenspannern 27 gespannt sind. Jede Stütze ist mit insgesamt sechs Wanten verspannt, die jeweils in den axial vorderen und hinteren Abschnitten der Nabe angreifen. Je eine Wante auf einer Seite greift im Bereich der gleichen Umfangslinie an, auf

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der die zugehörige Stütze 20 steht (Mittelwant), während ferner zwei Außenwanten vorhanden sind, die derart am Umfangsbereich der Nabe angreifen, daß die Wanten im wesentlichen tangential von der Nabe hinweglaufen und somit die größte seitliche Spreizung haben. Bezüglich der Verstagung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So könnte beispielsweise die Mittelwant in einem mittleren Bereich der Stütze angreifen (Unterwant) und somit eine Verbiegung des Mastes vorbeugen. Es ist auch möglich, die Verstagung auf der normalerweise schwächer belasteten Rückseite (in Pig. 2 rechts) schwächer auszubilden als die auf der Vorderseite.

Die oberen Enden der Stützen 20 sind, wie insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen ist, durch eine Verspannung 28 miteinander verbunden.'

An jede Stütze 20 ist ein Segel 30 angeschlagen. Diese Segel und die zugehörigen Beschläge sind in Pig. 1 jedoch nur an zwei Stützen dargestellt. Die Segel sind, in Drehrichtung 31 des Windrades gesehen, an ihrem Vorliek an den Stützen 20 dadurch angeschlagen, daß ihre entsprechende, beispielsweise durch Befestigung eines Liektaus verdickte vordere Kante in die Nut 21 der Stütze eingeführt ■ist. Dabei ist zu beachten, daß die Stützen mit ihrem Längs-Ovalprofil derart auf der Nabe angeordnet sind, daß sie mit ihrer langen Querschnittsachse in die normale Anströmrichtung 32 weisen (Pig. 3) die sich aus dem Verhältnis zwischen Umfangsgeschwindigkeit und Windgeschwindigkeit ergibt. Man wird die Schräge so wählen, daß die Übereinstimmung in dem wirksamsten Bereich des Windrades vorliegt, da sich der Anströmwinkel über den Radius des Windrades ständig ändert. Immerhin erreicht man damit, daß in

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den wirksamsten Bereichen des Segels das Stützenprofil keine negativen Einflüsse auf die Anströmung des Segels ausübt, was andernfalls zu einer . störenden Strömungsablösung führen könnte.

Bei den Segeln handelt es sich um Schratsegel, d.h. dreieckige Segel, deren eine Längskante die Anströmkante ist. Die das Außenliek 33 bildende kurze Kante der Segel 30 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an einem Baum 34 angeschlagen, und zwar ebenfalls durch Einführung des verdickten Außenlieks in eine Baumnut (nicht dargestellt). Der Baum 34 ist gelenkig an der Stütze 20 befestigt. Der Baumbeschlag 35 kann ein üblicher Yachtbeschlag sein, der beispielsweise aus einem in die Nut 21 eingeführten T-Stück und einem zugehörigen Gelenk besteht. Von der Baumnock 36, d.h. dem Ende des Baums, das nicht an der Stütze angeschlagen ist, läuft eine Schot 37 zum Ende der folgenden Stütze 20 und wird dort über eine Rolle 38 an der Stütze 20 entlang oder noch besser, innerhalb der Stütze 20 zur Nabe geführt, wo die Schot belegt oder auf andere Weise befestigt sein kann. Sie kann auch an einer später noch zu beschreibenden Pier- oder Hilfsvorrichtung befestigt sein. Das Schothorn 39, d.h. die dem Angriffspunkt der Schot 38 nächste Ecke des Segels^ ist bei dieser Ausführungsform am Baum 34 befestigt.

Es ist zu erkennen, daß durch die Anbringung des Segels am Baum die Stellung des Segels im wesentlichen unabhängig von seiner Wölbung optimal eingestellt werden kann. Aus Fig. 3 sind diese Verhältnisse zu erkennen. Die Wölbung des Segels wird so eingestellt, daß ein optimaler Windablauf möglich ist und daß das Segel insbesondere im Bereich seines Achterlieks 40 nicht nach vorn entgegen der Windrichtung

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zurückgebogen ist, sondern in der erwünschten Strömungsrichtung läuft. Dadurch wird die Strömung auf* der Rückseite des folgenden Segels 30 positiv "beeinflußt, d.h. diese Segelleeseite erzeugt einen besonders großen Unterdruck. Die Spannung des Segels erfolgt bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch die Zentrifugalkraft, die auf den Baum 34 einwirkt. Bei dieser Ausführungsform hängt zwar der Baum, begrenzt durch die Länge der Schot 37» beim Stillstand des Rades in den oberen Feldern etwas herunter, bewirkt aber dadurch gleichzeitig, daß das Segel zum Anlaufen einen geringeren Anstellwinkel zum Wind bekommt. Das erhöht in diesem Bereich das Anlaufdrehmoment. Es ist jedoch auch möglich, einen festen Baumausholer 41 anzubringen, wie er beispielsweise in Fig. 1 in strichpunktierten Linien angedeutet ist. Er kann beispielsweise aus einer über Gewinde verstellbaren stabartigen Stütze nach Art eines Wantenspanners bestehen, die auf Druck beansprucht ist. Dieser Ausholer steht vor dem Segel und stört wegen dessen Wölbung nicht.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der bei im übrigen gleichen Ausbildung (gleiche Teile tragen in allen Figuren gleiche Bezugszeichen) der Baum nicht im wesentlichen am Ende der Stütze 20 angebracht ist, wie in Fig. 1, sondern in einigem Abstand von diesem Ende 42. Der Baum 34' läuft bei dieser Ausführung vor dem Segel 30', das zwar mit seinem Vorliek an der Stütze 20 fest angeschlagen ist, jedoch ein loses Außenliek 33' besitzt, das also nicht am Baum angebracht ist. Der Baum 34* wird über einen Ausholer 41', der als Seil oder Talje ausgebildet ist, zum Ende 42 der zugehörigen Stütze verspannt. Das Schothorn 39' des Segels 30' ist mit der Baumnock 36·

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verbunden, die über eine Schot 37' zur nächsten Stütze 20 hin geschotet ist. Datei ist es unerheblich, ob das Schothorn an der Baumnock und an dieser die Schot befestigt ist, oder ob die Schot unmittelbar zum Schothorn durchläuft und lediglich über die Baumnock geführt ist.

Es ist zu erkennen, daß aufgrund der symmetrischen Anordnung diese Ausführung möglich ist, die über die gesamte Segelfläche hin eine gleichmäßige Wölbung ermöglicht. Bei einem geraden Baum, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, wird die Wölbung im Bereich des Baumes immer recht flach, so daß dort u.U. keine idealen aerodynamischen Verhältnisse herrschen. Man kann allerdings bei der Ausführung nach Fig. auch eine ähnliche Wirkung erzielen, indem der Baum entsprechend der Segelkrümmung gekrümmt ist. Aufgrund der stets nur einseitigen Anströmung bei einem Windrad ist dies möglich.

In Fig. 4 ist eine Vorrichtung 43 zum Fieren der Schot schematisch angedeutet, die aus einer parallel zur Stütze oder innerhalb der Stütze liegenden Zugfeder 43 (oder Gummisträngen o. dgl.) bestehen kann. Sie sorgt dafür, daß bei zunehmendem Wind, d.h. erhöhtem Druck auf die Schot 37'» diese nachgeben kann und der Winkel zwischen der Segelebene und der Radebene sich vergrößert. Dadurch kann trotz höherer Windgeschwindigkeit auch bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Windrades eine ideale Anströmung erzielt werden. Außerdem sinkt dadurch der auf das Windrad 11 einwirkende Winddruck.

Diese Vorrichtung kann noch durch eine in der Nabe liegende, in Fig. 4 schematisch angedeutete Hilfsvorrichtung 44 ergänzt werden, die entweder von außen her steuerbar ist oder automatisch wirkt und bei Stillstand des Rades

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ebenfalls eine Auffierung, d.h. eine Verlängerung der Schot 37' bewirkt. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß der Anströmwinkel 32 bei stehendem Windrad mit der Windrichtung 13 übereinstimmt und somit ein auf das drehende Rad ausgelegter Segelanstellwinkel zu groß ist und das Anlaufdrehmoment verkleinert. Sowie das Rad eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, sorgt die Hilfsvorrichtung durch Einholen der Schot 39' wieder dafür, daß die in Pig. 3 dargestellten idealen Anströmverhältnisse für das drehende Rad wieder vorliegen. Die Hilfsvorrichtung 44 kann beispielsweise aus einer Trommel bestehen, auf die die Schotenden von allen acht Segeln aufgewickelt sind und die über einen Servomotor gedreht wird. Über eine solche Hilfsvorrichtung kann man natürlich auch in Abhängigkeit von einer Windmessung das Pieren bei stärkerem Wind bewirken, so daß dann die Vorrichtung 44 entfallen könnte.

Pig. 6 zeigt eine Ausführung entsprechend Fig. 4, bei der jedoch der Baum 34** so lang ist, daß er über die nächste Stütze 20 (d.h. hinter ihr) vorbeiragt. Durch diese Ausbildung kann das Segel 30'· das nächste Segel üierlappen und es kann ein die Wirksamkeit der Segel erhöhender Spaltflügeleffekt auftreten. Die entsprechende Segelüberlappung ist in Fig. 3 mit strichpunktierten Linien angedeutet. Es ist die Düse zu erkennen, die die Luftgeschwindigkeiten erhöht und dadurch zur Verbesserung des Wirkungsgrades beiträgt. Bei dieser Ausführungsform kann die Schot 37** entweder zum Ende der folgenden Stütze oder aber zum Ende der übernächsten Stütze geführt werden.

In Pig. 7 ist eine Reffmöglichkeit bei einer Ausführung entsprechend Pig. 1 gezeigt. Es ist eine Rollreffvorrichtung,

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die durch Drehen des Baumes 34 über einen Hilfsantrieb ο. dgl. bewirkt wird und das Segel um den Baum 34 herumwickelt. Dadurch wird die Segelfläche verkleinert, jedoch die überstrichene Radfläche nur wenig. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist ebenfalls eine Rollreffvorrichtung vorgesehen, die jedoch gleichzeitig den Baum 34 in einer Schiene (oder der Nut 21) in Richtung auf die Nabe 12 zu bewegt. Dadurch wird der wirksame Raddurchmesser verkleinert und der Windwiderstand nimmt in stärkerem Maße ab als bei Pig. 7.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführung, bei der das Segel 30*·' nicht in einer Mastnut geführt ist, sondern an einem parallel zur Stütze 20· verlaufenden Stag 45 in Form eines Stabes, Drahtes oder Rohrs angebracht ist. Der Stag 45 ist über einen Wirbelbeschlag 46 drehbar am Kopfbeschlag 47 der Stütze 20' angebracht und kann über eine Drehvorrichtung 48 in oder an der Nabe beim Reffen und Ausreffen gedreht werden. Diese Drehvorrichtung kann beispielsweise je Stütze eine Schnecke besitzen, die mit einem gemeinsamen Schneckenrad 49 in der Nabe zusammenarbeitet. Beim Reffen wird der vordere Bereich des Segels um den Stag 45 gewickelt und verkleinert somit die Segelfläche. In diesem Falle ist die Schot beweglich über die Baumnock geführt, so daß sich das Schothorn 39¹¹¹VOn dem Baumnock hinwegbewegen kann.

Es ist zu erkennen, daß durch die Erfidung eine Windkraftmaschine geschaffen wird, die aus handelsüblichen und bewährten Bauteilen relativ leicht und schnell montiert werden kann und allen wechselnden Gegebenheiten schnell anzupassen ist. Besondere Vorteile bringt ein Einsatz in Gegenden, in denen normalerweise die Windgeschwindigkeiten nicht übermäßig groß sind. Es ist auch möglich, das Windrad in erheblichen

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Abmessungen aus leicht transportablen Teilen zu montieren. Da z.B. Yachtmasten ohne weiteres in Längen von 15 Metern und mehr erhältlich sind, sind Raddurchmesser von über 30 Metern ohne weiteres herzustellen. Die Windkraftmaschine nach der Erfindung kann zu den unterschiedlichsten Zwecken eingesetzt werden, beispielsweise zum Direktantrieb von Arbeitsmaschinen (z.B. Pumpen) oder zur Energieerzeugung, indem Generatoren direkt ins Netz speisen oder an ein Pumpspeicherwerk angeschlossen sind.

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Claims (21)

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1.) Windkraftmaschine mit einem Windrad, das eine Nabe und von dieser im wesentlichen radial ausgehende, abgestagte bzw. verspannte Stützen aufweist, an denen Segel angeschlagen sind, deren Schoten jeweils zu einer folgenden Stütze verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (20, 20·) nach Art von Yacht-Profilmasten ausgebildet sind und Führungen (21, 45) für die Vorlieken der Segel (30, 30", 30···) aufweisen und daß von den Stützen (20. 20') Bäume (34, 34¹) ausgehen, mit denen die Schothörner (39» 39'» 39^lfl) der Segel in Verbindung stehen.

2. Windkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (20, 20·) und Bäume (34, 34') Aluminium-Hohlprofile sind.

3. Windkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (20, 20') zu der axial langgestreckten Nabe (20) hin abgestagt sind.

4. Windkraftmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Stützpunkte (26) der Abstagung (24) zumindest teilweise seitlich gegenüber der die Stütze (20) und die Drehachse des Windrades (11) einschließenden Ebene versetzt sind.

5. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segel zumindest teilweise in Nuten (21) der Stützen (20, 20·) geführt sind.

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6. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segel mittels an ihnen angebrachten Rutschern und an den Stützen angebrachten Schienen bzw. Nuten angeschlagen sind.

7. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlieken (33) der Segel (30) am Baum angeschlagen sind und vorzugweise in einer Nut des Baumes (34) liegen.

8. Windkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Segel (30¹, 30'') ein freies Außenliek (33') hat.

9. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Baum (34', 34'') in Abstand von dem äußeren Ende (42) der zugehörigen Stütze (20) angebracht ist und in Windrichtung (13) vor dem Segel (30¹, 30'») verläuft.

10. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Baum (34, 34', 34'') und der Stütze (20), an der der Baum angebracht ist, ein Baumausholer (41, 41') vorgesehen ist.

11. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segel (30¹¹) und ggf. Bäume (34'') einander überlappend angeordnet sind.

12. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (20) eine langgestreckte, verzugweise ovale Querschnittsform haben und sowohl zur Drehachse als auch zur Umfangs-

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richtung des Windrades (11) schräg angeordnet sind.

13. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Sehothorn (39» 39¹» 39¹¹¹) des Segels "bzw. an der Baumnock (36) angebrachte Schot zum äußeren Ende (42) der in Drehrichtung nächstfolgenden "bzw. übernächsten Stütze (20) geführt ist.

14. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schoten (37¹) mit Vorrichtungen (43) zu ihrem Pieren "bei zunehmender Windstärke verbunden sind.

15. Windkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (43) zum Fieren Federelemente enthält.

16. Windkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente in den Stützen (20) bzw. parallel zu ihnen, angeordnet sind.

17· Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsvorrichtung (44) zum Fieren der Schoten beim Anlaufen des Windrades (11) vorgesehen ist.

18. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rollreffvorrichtun-gen am Baum angebracht sind.

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19. Windkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt des Baumes (34) an der Stütze (20) während des Reffens in Richtung auf die Nabe bewegbar ist.

20. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollreffvorrichtung mit Aufrollung des Segels (3O^lfl) um einen parallel zur Stütze (20·) verlaufenden Stag (45), an dem das Vorliek des Segels angeschlagen ist, arbeitet.

21. Windkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlieken der Segel an entsprechend der Segelwölbung gekrümmten Bäumen befestigt sind.

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