DE2839918A1 - Wind driven power turbine unit - has vertical axis rotor holding flying wind vanes above it via tension absorbing cables - Google Patents

Wind driven power turbine unit - has vertical axis rotor holding flying wind vanes above it via tension absorbing cables

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Abstract

The wind-driven power unit comprises a rotor (3) rotating in a horizontal plane and carrying at least one wind vane (1). The wind vane is a flying component (1) connected to the rotor below by a cable (2). The length of the cable may be adjustable and is held under tension during operation. The rotor may have a number of spokes (4) through the ends ('4') of which the cables (2) are guided. The spokes may be pivoted to the rotor to permit height adjustment of their ends (4'). The ends (4') may be interconnected by wires.

Description

Windturbine Wind turbine

Die Erfindung betrifft eine Windturbine zur Umsetzung von Windenergie, bestehend aus einem in einer horizontalen Eben drehbaren Rotor mit mindestens einem Windfangblatt.The invention relates to a wind turbine for converting wind energy, consisting of a rotatable in a horizontal plane rotor with at least one Vestibule.

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.Wind turbines of the type mentioned at the beginning for converting wind energy other forms of energy, in particular electrical energy, are generally known. These are (in addition to turbines, in which the windscreen blades - e.g. one Propellers - rotating around a horizontal axis) usually around turbines, where at the upper end of a mast, a rotor is arranged so that it can rotate about a vertical axis is, on the x.finding leaves standing vertically at a certain radial distance are arranged.

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.Wind turbines of this type are known, for example, from US Pat. which today, in view of the emerging energy shortage, are of interest again to win.

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.In order to use the available wind energy through di0Windturbine in sufficient size to implement, such a wind turbine must be built accordingly large, with today With the constructive means available, a rotor diameter of, for example, 60m and more can be considered with correspondingly large rotor blades, whereby, of course, considerable forces arise and have to be controlled.

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.For rotors, which are arranged on a mast so that they can rotate about a vertical axis are, it is desirable to have the rotor blades with as large a radial as possible To arrange a distance to the axis of rotation to the largest possible lever arm and thus a to achieve great torque. Turnstiles or discs, at their ends or their Circumferential edges the rotor blades are arranged up to now, but are inevitable There are limits.

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.The invention is accordingly based on the object of a wind turbine to create where one no longer has to rely so heavily on the building dimensions to be taken into account the support elements for the rotor blades is bound and radial distances of the rotor blades in relation to their turning center with a fundamentally lighter and more cost-saving construction of the entire rotor can be provided much larger than before.

Diese Aufgabe ist mit einer Windturbine der eingangs genannten Art nach der Erfindung im Sinne der Kennzeichnung des Hauptanspruches gelöst.This task is with a wind turbine of the type mentioned solved according to the invention within the meaning of the characterization of the main claim.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser prinzipiellen Lösung ergeben sich nach den Unteransprüchen.Advantageous further developments of this basic solution result according to the subclaims.

Die erfindungsgemaße Windturbine wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The wind turbine according to the invention is described below with reference to the drawings Representation of exemplary embodiments explained in more detail.

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.They show schematically and FIG. 1 in perspective an embodiment the wind turbines; Fig. 2 is a perspective partial view of another embodiment the wind turbines; 3 shows a side view of an embodiment of a missile; 4 shows a further embodiment of the wind turbine in perspective; Fig. 5 a special embodiment of the wind turbine; 6 enlarges the rotor of the wind turbine according to Fig. 5; 7 shows a particular embodiment of the rotor; Fig. 8 shows a particular one Embodiment of a missile; and FIG. 9 shows a further particular embodiment the wind turbine.

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.The very simple basic principle can be seen from Fig. 1 without further ado: The rotor 3 is rotatably mounted on a corresponding foundation in the ground, from the ropes 2 to the glider-like (so very easily) trained Lead missiles 1, which in their cable-guided flight orbit, for example in loo to 200 m height brought by external drive and there, however, with sufficient wind strength and rotate automatically while switching off the external drive. Per missile 1 is for this purpose, in the simplest case, all that is required is a cable 2 which is subjected to tensile stress.

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.The rotor 3 is connected to a generator, not shown, unless each missile 1 is itself provided with a generator that by the airspeed is driven by a propeller 13. Preferably are the motors 14 are designed to be switchable or deflectable in their action, so that they can act as generators after switching. Corresponding generators or motors in lightweight construction are already available today. The ropes 2 are over on the rotor 3 pivotable (in the direction of arrow 15 in vertical planes) boom 4 in the rotor introduced and can be drawn in or released under tension. In relation The missiles 1 are stabilized in their flight position by additional ropes 2 '. The ends 4 'of the boom 4 into which the ropes 2 run can be interconnected also be connected by ropes 5.

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.In particular in the case of missiles designed in the sense of FIG. 1, which so only from one height and one lateral guide surface each lo, 11 exist, these can be applied directly to the ends 4 'of the retracted ropes 2 Place the boom 4 of the rotor 3 and move it into its trajectory by rotating it be brought, which embodiment is particularly preferred.

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.In the embodiment according to FIG. 2, the double-wing missile is 1 provided with castors 16 so that it can be driven by a motor itself can take off and land, for which purpose an appropriately planed one concentrically around the rotor 3 Plane or circular runway 9 is provided.

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.The height guide surfaces 11 are possibly opposite the lateral guide surface in both cases lo adjustable so that the missile in relation to the altitude of its flight can be controlled, while the side surface only has the function of conventional wind blades of wind turbines rotating around a vertical axis, since the lateral guidance the missile is taken over by the ropes 2 on a circular trajectory. In the Ropes 2, the control and energy transmission lines can be included, if the control impulses are not transmitted by remote control, which can be done without further ado it is possible.

Die dargestellten Flügelformen sind nur beispielhaft, d.h. es können natürlich alle für den vorliegenden Zweck geeigneten Formen angewendet werden.The wing shapes shown are only examples, i.e. it can of course, all forms suitable for the present purpose can be used.

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.According to FIG. 4, it is also possible to equip the rotor 3 with a mast 6, and to connect the missile 1 to the top 8 of the mast 6 by means of cables 7, which do not have to be designed to be retractable.

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.In all embodiments, the wires and also the critical Parts of the missiles can be provided with de-icing means, that is to say, for example, designed to be heatable be. In the inlet area of the ropes on the rotor brushes can be provided to the Removing dirt from ropes. Also lubrication devices for the ropes can easily be provided.

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.In the embodiment according to FIG. 5, the missiles 1 are suspended in pairs of ropes 2, the inclination of which can also be adjusted via the ends of the arms 4, if necessary arranged wind blades 4 are performed, which have the purpose of the rotational movement of the support or support the entire rotor under the action of wind.

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.to accelerate. The same applies to a rotor training in the sense 7, wherein nested vestibule half-shells 17 are arranged on the rotor 3 are, from the ends of each a rope (i.e. a pair of ropes, as shown) to one Missile leads. In consideration of the rope lengths and their sag, the Ropes 2 (also in the examples described above) with small wing profiles 2 "must be provided.

In Rücksicht auf ein günstigeres aerodynamisches Verhalten sind die Propeller 13 im Gegensatz zur Darstellung in den Fig. hinter den Flugkörpern 1 angeordnet.In consideration of a more favorable aerodynamic behavior are the propeller 13 in contrast to the representation in the figure. Behind the missiles 1 arranged.

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.As illustrated in FIG. 9, the rotor 3 can have the same design in both cases of the entire device -also on a mast 6 "by means of length-anchoring tensioning ropes 6 'be arranged adjustable in height.

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Claims (9)

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. Claims: 1. Wind turbine for converting wind energy, consisting from a motor rotatable in a horizontal plane with at least one vestibule, d a d u r c h y e k e n n z e i c h n e t that the at least one vestibule sheet designed as a missile (1) and by means of at least one rope (2) on one is attached to the ground rotatably mounted rotor (3). 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. 2. Wind turbine according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the rope (2) is adjustable in length and under tension in or out is made settable on the rotor (3). 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. 3. Wind turbine according to claim 1 and / or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c li n e t that the rotor (3) with arms (4) according to the number the missile (1) is provided, the rope (2) at the upper end (4 ') of the boom runs into this. 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.4. Wind turbine according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the boom (4) can be pivoted to adjust the height of its outlet end (4 ') for the rope (2) are mounted on the rotor (3). 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.5. Wind turbine according to claim 3 and / or 4, d a d u r c h g e -k e n n show that the outlet or inlet ends (4 ') of the boom (4) with one another are connected, as by cables (5) or the like. 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.6. Wind turbine according to any one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e It is not shown that the missiles (1) are attached to the rope (2) by additional flight stabilization ropes (6 "§) are secured. 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.7. Wind turbine according to claims 1, 2 and 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the rotor (3) is provided with a mast (6) and the Missile (1) by cables (2,7) on the one hand with the rotor (3) and on the other hand with the mast top (8) are connected. 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 8. Wind turbine according to any one of claims 1 to 7, d a d u r c h g e it is not shown that concentric to the rotor (3) at the bottom a circular one Runway (9) for the missile (1) is arranged, the maximum The diameter of the maximum radial extension of the ropes (2) corresponds to 0 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.9. Wind turbine according to claim 1, that the Missile (1) from at least one lateral guide surface (lo) and at least one elevator surface (11) are formed. 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.lo. Wind turbine according to Claim 9, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the height guide surface (all) can be pivoted relative to the side guide surface (lo) is arranged. 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.11. Wind turbine according to any one of claims 1 to lo, d a -d u r c h it is noted that the missile (1) with at least one with a Propeller (13) provided motor (14) are provided. 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.12. Wind turbine according to any one of claims 1 to 11, d a -d u r c h it is noted that the missiles are provided with castors (16). 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.13 wind turbine according to any one of claims 1 to 12, d a -d u r c h g e k e n n n e i n e t that the missile (1) with an energy converter, such as Electric generator or the like. Are provided. 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.14. Wind turbine according to claim ll, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the motor (14) is switchable as an energy converter. 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.15. Wind turbine according to any one of claims 11 to 14, d a -d u r c h it is not indicated that the propeller is downstream of the engine or the missile is arranged. 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.16. Wind turbine according to any one of claims 1 to 15, d a -d u r c h it is noted that at the ends (4 ') of the arm (4) of the rotor (3) vertically positioned and possibly tilt-adjustable wind blades (4 ") arranged are. 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.17. Wind turbine according to claim 16, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that over the ends of the wind blades (4 ") ropes (2) of a cable pair are guided to the missiles. 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.18. Wind turbine according to any one of claims 1 to 17, d a -d u r c h it is not noted that small wing profiles (2 ") on the ropes (2) are arranged 0 19e wind turbine according to claim 1, d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 9 that the rotor (3) end with slower than the missile revolving known and interlocked vestibule half-shells (17) are provided ist0 20o wind turbine according to any one of claims 1 to 189 d a -d u r c h g e k e n n Z e i c h n to e t r that the rotor (3) height adjustable on one Mast (6 ") is arranged.
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