DE2839918A1

DE2839918A1 - Windturbine

Info

Publication number: DE2839918A1
Application number: DE19782839918
Authority: DE
Inventors: Erich Herter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-09-14
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1980-03-27

Description

Windturbine
Die Erfindung betrifft eine Windturbine zur Umsetzung von Windenergie, bestehend aus einem in einer horizontalen Eben drehbaren Rotor mit mindestens einem Windfangblatt.
Windturbinen der eingangs genannten Art zur Umsetzung von Windenergie in andere Energieformen, insbesondere elektrische Energie, sind allgemein bekannt. Es handelt sich dabei (neben Turbinen, bei denen die Windfangblätter - bspw. eines Propellers - um eine horizontale Achse rotieren) in der Regel um Turbinen, bei denen am oberen Ende eines Mastes ein Rotor um eine vertikale Achse drehbar angeordnet ist, an dem in bestimmter radialer Entfernung senkrecht stehende x.findfangblätter angeordnet sind.
Windturbinen dieser Art sind bspw. nach der US-PS 1 835 o18 bekannt, die heute in Rücksicht auf die sich abzeichnende Energieverknappung wieder an Interesse gewinnen.
Um die verfügbare Windenergie durch di0Windturbine in ausreichende Größe umzusetzen, muß eine solche Windturbine entsprechend groß gebaut sein, wobei heute mit den verfügbaren konstruktiven Mitteln durchaus Rotordurchmesser von bspw. 60m und mehr bei entsprechend großen Rotorblättern in Betracht gezogen werden können, wobei natürlich beträchtliche Kräfte auftreten und beherrscht werden müssen.
Bei Rotoren, die um eine vertikale Achse drehbar an einem Mast angeordnet sind, ist es wünschenswert, die Rotorblätter mit einem möglichst großen radialen Abstand zur Drehachse anzuordnen,um einen möglichst großen Hebelarm und damit ein großes Drehmoment zu erzielen. Drehkreuzen bzw. Scheiben, an deren Enden bzw. deren Umfangsrändern die Rotorblätter bis jetzt angeordnet werden, sind aber zwangsläufig Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Windturbine zu schaffen, bei der man nicht mehr so stark an die zu berücksichtigenden Bauabmessungen der Tragelemente für die Rotorblätter gebunden ist und radiale Distanzen der Rotorblätter in Bezug auf ihr Drehzentrum bei grundsätzlich leichterer und kostensparender Bauweise des ganzen Rotors als bisher wesentlich größer vorgesehen werden können.
Diese Aufgabe ist mit einer Windturbine der eingangs genannten Art nach der Erfindung im Sinne der Kennzeichnung des Hauptanspruches gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieser prinzipiellen Lösung ergeben sich nach den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemaße Windturbine wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen schematisch und Fig. 1 perspektivisch eine Ausführungsform der Windturbinen; Fig. 2 perspektivisch in Teilansicht eine andere Ausführungsform der Windturbinen; Fig. 3 in Seitenansicht eine Ausführungsform eines Flugkörpers; Fig. 4 perspektivisch eine weitere Ausführungsform der Windturbine; Fig. 5 eine besondere Ausführungsform der Windturbine; Fig. 6 vergrößert den Rotor der Windturbine nach Fig. 5; Fig. 7 eine besondere Ausführungsform des Rotors; Fig. 8 eine besondere Ausführungsform eines Flugkörpers und Fig. 9 eine weitere besondere Ausführungsform der Windturbine.
Das sehr einfache Grundprinzip ist aus Fig. 1 ohne weiteres erkennbar: An einem entsprechenden Fundament im Boden ist drehbar der Rotor 3 gelagert, von dem Seile 2 zu den segelflugzeugartig (also sehr leicht) ausgebildeten Flugkörpern 1 führen, die in ihre seilgeführte Flugumlaufbahn bspw. in loo bis 200 m Höhe durch Fremdantrieb gebracht und dort aber dann bei ausreichender Windstärke und unter Abschaltung des Fremdantriebes von selbst rotieren. Pro Flugkörper 1 ist dafür im einfachsten Fall lediglich ein auf Zug beanspruchtes Seil 2 erforderlich.
Der Rotor 3 ist mit einem nicht dargestellten Generator verbunden, es sei denn, jeder Flugkörper 1 ist selbst mit einem Generator versehen, der durch die Fluggeschwindigkeit über einen Propeller 13 angetrieben wird. Vorzugsweise sind die Motoren 14 umschaltbar bzw. in ihrer Wirkung umlenkbar ausgebildet, so daß sie nach Umschaltung als Generatoren wirken können. Entsprechende Generatoren bzw. Motoren in Leichtbauweise sind dabei heute schon verfügbar. Die Seile 2 sind über am Rotor 3 schwenkbare (in Pfeilrichtung 15 in vertikalen Ebenen) Ausleger 4 in den Rotor eingeführt und können unter Spannung eingezogen bzw. nachgelassen werden. In Bezug auf ihre Fluglage sind die Flugkörper 1 durch zusätzliche Seile 2' stabilisiert. Die Enden 4' der Ausleger 4, in die die Seile 2 einlaufen, können untereinander ebenfalls durch Seile 5 verbunden sein.
Insbesondere bei im Sinne der Fig. 1 ausgebildeten Flugkörpern, die also nur aus je einer Höhen- und einer Seitenleitfläche lo, 11 bestehen, können sich diese bei eingezogenen Seilen 2 direkt auf die Enden 4' der Ausleger 4 des Rotors 3 aufsetzen und mit diesem durch Drehung in ihre Flugbahn gebracht werden, welche Ausführungsform besonders zu bevorzugen ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Doppelflügelflugkörper 1 mit Fahrrollen 16 versehen, so daß dieser bei Fremdantrieb durch einen Motor selbst starten und landen kann, wofür konzentrisch um den Rotor 3 eine entsprechend planierte Ebene bzw. kreisringförmige Landebahn 9 vorgesehen ist.
Die Höhenleitflächen 11 sind ggf. in beiden Fällen gegenüber der Seitenleitfläche lo einstellbar ausgebildet, so daß der Flugkörper in Bezug auf die Höhe seines Fluges gesteuert werden kann, während die Seitenfläche nur die Funktion herkömmlicher Windflügel von um eine vertikale Achse rotierender Windturbinen zu übernehmen hat, da die Seitenführung der Flugkörper auf einer Kreisflugbahn von den Seilen 2 übernommen wird. In den Seilen 2 können die Steuer- und Energieübertragungsleitungen mit einbezogen sein, wenn die Steuerimpulse nicht durch Fernsteuerung übertragen werden, was ohne weiteres möglich wäre.
Die dargestellten Flügelformen sind nur beispielhaft, d.h. es können natürlich alle für den vorliegenden Zweck geeigneten Formen angewendet werden.
Gemäß Fig. 4 ist es auch möglich, den Rotor 3 mit einem Mast 6 auszustatten, und die Flugkörper 1 über Seile 7 zusätzlich mit der Spitze 8 des Mastes 6 zu verbinden, die nicht einziehbar ausgebildet sein müssen.
In allen Ausführungsformen können die Drähte und auch die kritischen Teile der Flugkörper mit Enteisungsmitteln versehen sein, also bspw. heizbar ausgebildet sein. Im Einlaufbereich der Seile am Rotor können Bürsten vorgesehen sein, um die Seile von angesetztem Schmutz zu befreien. Auch Schmiereinrichtungen für die Seile lassen sich ohne weiteres vorsehen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 hängen die Flugkörper 1 an Paaren von Seilen 2, die über die Enden von zusätzlich an den Auslegern 4 ggf. neigungsverstellbar angeordneten Windflügeln 4 geführt sind, die den Zweck haben, die Drehbewegung des ganzen Rotors unter Windeinwirkung zu unterstützen bzw.
zu beschleunigen. Gleiches gilt für eine Rotorausbildung im Sinne der Fig. 7, wobei am Rotor 3 ineinanderverschachtelte Windfanghalbschalen 17 angeordnet sind, von deren Enden je ein Seil (also. ein SeiElpaar, wie dargestellt) zu einem Flugkörper führt. In Rücksicht auf die Seillängen und deren Durchhang können die Seile 2 (auch bei den vorbeschriebenen Beispielen) mit kleinen Tragflächenprofilen 2" versehen sein.
In Rücksicht auf ein günstigeres aerodynamisches Verhalten sind die Propeller 13 im Gegensatz zur Darstellung in den Fig. hinter den Flugkörpern 1 angeordnet.
Wie in Fig. 9 verdeutlicht, kann der Rotor 3 beisonst gleicher Ausbildung der Gesamtvorrichtung -auch an einem Mast 6" mittels längenverankerbarer Spannseile 6' höhenverstellbar angeordnet sein.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Windturbine zur Umsetzung von Windenergie, bestehend aus einem in ein@@ horizontalen Ebene drehbaren motor mit mindestens einem Windfangblatt, d a d u r c h y e k e n n z e i c h n e t , daß das mindestens eine Windfangblatt als Flugkörper (1) ausgebildet und mittels mindestens eines Seiles (2) an einem am Boden drehbar gelagerten Rotor (3) befestigt ist.
2. Windturbine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß das Seil (2) längenverste@bar und unter Ein- bzw. Auszugsspannung setzbar am Rotor (3) befertigt ist.
3. Windturbine nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c li n e t , daß der Rotor (3) mit Auslegern (4) entsprechend der Anzahl der Flugkörper (1) versehen ist, wobei das Seil (2) ani oberen Ende (4' ) des Auslegers in diesen einläuft.
4. Windturbine nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ausleger (4) schwenkbar zur Höhenverstellung ihres Auslaufendes (4') für das Seil (2) am Rotor (3) gelagert sind.
5. Windturbine nach Anspruch 3 und/oder 4, d a d u r c h g e -k e n n ze i c h n e t , daß die Auslauf- bzw. Einlaufenden (4') der Ausleger (4) miteinander verbunden sind, wie durch Seilzüge (5) oder dergl.
6. Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n ze i c h n e t , daß die Flugkörer (1) am Seil (2) durch zusätzliche Flugstabilisierungsseile (6"§) gesichert sind.
7. Windturbine nach Ansprüchen 1, 2 und 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Rotor (3) mit einem Mast (6) versehen ist und die Flugkörper (1) durch Seile (2,7) einerseits mit dem Rotor (3) und andererseits mit der Mast-Spitze (8) verbunden sind.
8. Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß konzentrisch zum Rotor (3) am Boden eine kreisförmige Start- und Landebahn (9) für die Flugkörper (1) angeordnet ist, deren maximaler Durchmesser der maximalen radialen Auszugsweite der Seile (2) entspricht0
9. Windturbine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Flugkörper (1) aus mindestens einer Seitenleitfläche (lo) und mindestens einer Höhenleitfläche (11) gebildet sind.

lo. Windturbine nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Höhenleitfläche (all) gegenüber der Seitenleitfläche (lo) schwenkbar angeordnet ist.

11. Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis lo, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flugkörper (1) mit mindestens einem mit einem Propeller (13) versehenen Motor (14) versehen sind.

12. Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flugkörper mit Fahrrollen (16) versehen sind.

13 Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flugkörper (1) mit einem Energieumsetzer, wie elektrischem Generator oder dergl. versehen sind.

14. Windturbine nach Anspruch ll, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Motor (14) umschaltbar als Energieumsetzer ausgebildet ist.

15. Windturbine nach jedem der Ansprüche 11 bis 14, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Propeller abströmseitig hinter dem Motor bzw. dem Flugkörper angeordnet ist.

16. Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 15, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Enden (4') der Ausleger (4) des Rotors (3) senkrecht stehende und evtl. neigungsverstellbare Windflügel (4") angeordnet sind.

17. Windturbine nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß über die Enden der Windflügel (4") Seile (2) eines Seilzugpaares zu den Flugkörpern geführt sind.

18. Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 17, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Seilen (2) kleine Tragflächenprofile (2") angeordnet sind0 19e Windturbine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 9 daß der Rotor (3) mit langsamer als die Flugkörper umlauf enden, an sich bekannten und miteinander verschachtelten Windfanghalbschalen (17) versehen ist0 20o Windturbine nach jedem der Ansprüche 1 bis 189 d a -d u r c h g e k e n n Z e i c h n zu e t r daß der Rotor (3) höhenverstellbar an einem Mast (6") angeordnet ist.