DE3244720A1 - Wind generator - Google Patents
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Abstract
Description
WindgeneratorWind generator
Die Erfindung betrifft einen Windgenerator, bestehend aus einer Vorrichtung mit einem vom Wind anströmbaren, in horizontaler Richtung schwenkbaren Deltaflügel mit schräg gegen den Wind anstellbaren Kanten, um die herum ein einen Wirbel bildender Druckausgleich erfolgt, sowie mindestens einen in Strömungsrichtung hinter der anströmbaren Kante angeordneten, zu Antriebs zwecken dienenden Rotor, dessen Achse im Bereich des jeweiligen Wirbelkernes liegt. Ein Windgenerator dieser Art ist in dem deutschen Gebrauchsmuster 80 16 968.2 beschriebein.The invention relates to a wind generator consisting of a device with a delta wing that can be approached by the wind and pivoted in the horizontal direction with edges that can be tilted against the wind, around which a vortex is formed Pressure equalization takes place, as well as at least one downstream of the flow direction in the flow direction Edge arranged, for drive purposes serving rotor, whose axis in the area of the respective vertebral core. A wind generator of this type is in the German one Utility model 80 16 968.2 described in.
Der Deltaflügel des in dem deutschen Gebrauchsmuster 80 16 968.2 beschriebenen Windgenerators sitzt zwar auf einem drehbaren Sockel, so daß die Anlage in die Windrichtungfgeschwenkt werden kann und bei kleinen Windstärken die Windenergie durch die mittels des Deltaflügels gebildeten Wirbelfelder zum Antrieb der Rotoren verwendet werden kann. Jedoch muß der Windgenerator auch bei hohen Windstärken mit einer Windgeschwindigkeit,die über der durch die Auslegung des Deltaflügels, der Rotoren und des damit betriebenen Generators bestimmten Nenngeschwindigkeit liegt, zu einer entsprechenden, nicht voll verwertbaren Leistungsaufnahme ausgelegt sein.The delta wing of the one described in the German utility model 80 16 968.2 The wind generator sits on a rotatable base so that the system is swiveled in the wind direction can be and with small wind strengths the wind energy through the means of the delta wing vortex fields formed can be used to drive the rotors. However, must the wind generator even at high wind speeds with a wind speed that is about that by the design of the delta wing, the rotors and the operated with it Generator's specific nominal speed is, to a corresponding one, not fully usable power consumption.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Windgenerator anzugeben, dessen Teile auch nach Erreichen der maximal möglichen Leistungsabgabe bei Überschreiten der dementsprechenden Windnenngeschwindigkeit keine oder zumindest eine nur geringfügig größere Leistungsaufnahme besitzen.The invention is based on the object of specifying a wind generator, its parts even after reaching the maximum possible power output if exceeded the corresponding nominal wind speed no or at least only slightly have greater power consumption.
Die Aufgabe wird durch einen Windgenerator gelöst, dessen Deltaflügel auch in vertikaler Richtung drehbar ist, wobei der Drehpunkt des Deltaflügels so gewählt wird, daß das ab einer vorgegebenen Nenngeschwindigkeit des Windes wirkende Gesamtdrehmoment des Deltaflügels in Richtung des durch die auf die jenseits des Drehpunktes sich bis zur Basiskante des Deltaflügels erstreckenden Fläche der Deltaflüfelunterseite wirkende Kraft erzeugten Drehmomentes wirkt. The task is solved by a wind generator, its delta wing is also rotatable in the vertical direction, the pivot point of the delta wing so it is chosen that that which acts from a given nominal wind speed Total torque of the delta wing in the direction of the through to the beyond The pivot point extends to the base edge of the delta wing area of the delta wing underside acting force generated torque acts.
Die Deltafläche ist somit außerhalb des Schwerpunktes so gelagert, daß sich die Anlage im Betrieb selbsttätig regelt. Durch die vertikale Drehbarkeit des peltaflügels kann dieser je nach Windverhältnisse seinen Anstellwinkel ändern. Der Anstellwinkel wird kleiner und damit die in den Wind gestellte projizierte Fläche, wenn ab Nenngeschwindigkeit der Deltaflügel durch die Windkraft in die Horizontallage gedreht wird. Diese Drehung führt zu einer geringeren Leistungsaufnahme, die ab Nenngeschwindigkeit des Windes wünschenswert ist. Insgesamt werden beim erfindungsgemäßen Windgenerator die nach dem Stand der Technik bei mit Rotoren bestückten Deltaflächen bekannten Vorteil ausgenutzt und mit einer selbsttätigen Regelung des Anstellwinkels der Deltafläche verknüpft, so daß keine über das aufgrund der Ausgangsleistung geforderte Maß hinausgehende Auslegung des Windgenerators vorgenommen werden muß. The delta area is thus positioned outside the center of gravity in such a way that that the system regulates itself automatically during operation. Due to the vertical rotatability of the pelta wing, it can change its angle of attack depending on the wind conditions. The angle of attack becomes smaller and thus the projected area placed in the wind, if from the nominal speed of the delta wing into the horizontal position by the wind power is rotated. This rotation leads to a lower power consumption Nominal speed of the wind is desirable. Overall, the invention State-of-the-art wind generator with delta surfaces equipped with rotors known advantage exploited and with an automatic control of the angle of attack linked to the delta area, so that none of the required due to the output power Dimension going beyond the design of the wind generator must be made.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es sowohl möglich, den erfindungsgemäßen Windgenerator in Bodennähe auf dem Festland zu betreiben als auch als soge- nannte Off-shore-Anlage. Im ersten Fall wird der Windgenerator bevorzugt auf einem bodennahen Sockel angebracht, woran der Deltaflügel über ein Kugellager oder zwei Drehkränze in vertikaler und horizontaler Richtung schwenkbar angelenkt ist (Anspruch 3). Die Lagerung, die den betreffenden Drehpunkt des Deltaflügels festlegt, liegt unterhalb von dessen Unterseite (Anspruch 2). Bei Windstille oder einer Windstärke, die einem Wind unterhalb der anlagenspezifischen Nenngeschwindigkeit des Windes liegt, steht der Deltaflügel in spitzem Winkel zur Horizontalen, was durch die Lagerung des Deltaflügels außerhalb des Schwerpunktes bedingt ist. Die vertikale Projektionslinie, auf der der Schwerpunkt des Deltaflügels liegt, liegt, von der Spitze des Deltaflügels aus betrachtet, hinter dem Drehpunkt. According to a development of the invention, it is both possible to to operate wind generator according to the invention close to the ground on the mainland as well as so- called an offshore facility. In the first case it will be the wind generator preferably attached to a base close to the ground, on which the delta wing has a Ball bearings or two turntables can be swiveled vertically and horizontally is articulated (claim 3). The bearing that is the relevant pivot point of the delta wing defines, lies below its underside (claim 2). When there is no wind or a wind force that corresponds to a wind below the system-specific nominal speed of the wind, the delta wing is at an acute angle to the horizontal, what is caused by the storage of the delta wing outside the center of gravity. the vertical projection line on which the center of gravity of the delta wing lies, viewed from the tip of the delta wing, behind the pivot point.
Erreicht die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Wert, die Nenngeschw.i.ndigkeit.s. verursacht die auf das Basisende des Deltaflügels wirkende Windkraft ein zusätzliches Drehmoment, so daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt,bei dem der Deltaflügel horizontal liegt.If the wind speed reaches a certain value, the nominal speed. the wind force acting on the base end of the delta wing causes an additional one Torque, so that a state of equilibrium is established in which the delta wing lies horizontally.
Der Drehbereich des Deltaflügels in vertikaler Richtung wird zudem durch Anschlagelemente begrenzt, die, ausgehend von der Horizontalen, lediglich eine bestimmte Drehung des Deltaflügels um den durch die Lagerung festgelegten Drehpunkt im Uhrzeigersinn, vorzugsweise eine Drehung um 350, zulassen. Versuche haben ergeben, daß sich sowohl bei Windstärken mit einer Windgeschwindigkeit, die kleiner als die Nenngeschwindigkeit ist, als auch bei solchen mit höherer jeweils der optimale Anstellwinkel des Deltaflügels selbsttätig einstellt.The range of rotation of the delta wing in the vertical direction is also limited by stop elements that, starting from the horizontal, only a certain rotation of the delta wing around the pivot point determined by the bearing clockwise, preferably a 350 turn. Tests have shown that both at wind strengths with a wind speed that is smaller than the The nominal speed, as well as those with a higher one, is the optimal angle of attack of the delta wing adjusts automatically.
Beim Off-shore-Betrieb oder auch bei großen Anlagen, bei denen die Deltaflügel einschließlich der Rotoren ein hohes Gewicht aufweisen, sind diese auf einem Schwimmkörper montiert, der ggf. in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Becken geführt ist. Die Drehbarkeit in vertikaler Richtung wird durch eine in Längsrichtung des Schwimmkörpers konvexe, zur Spitze des Deltaflügels hin flacher und nahezu asymptotisch verlaufende Form des Schwimmkörpers erzielt Im Schnitt quer zur Längsachse besitzt der Schwimmkörper vorzugsweise eine zum Kiel hin spitzwinklige, stark konkav gek«iste V-Form. Die beschriebene Formgebung des Deltaflügels mit an dessen Unterseite angebrachtem Schiffsrumpf ermöglicht zum einen, daß der anströmende Wind an der Schwimmkörperunterseite eine maximale Kraftwirkung entfaltet, so daß der sich aufgrund der vorgegebenen Gewichtsverteilung des mit Schwimmkörper ausgestatteten Deltaflügels bei Windstille einstellende Neigungswinkel der Deltaflügel-0 oberfläche von 35 gegen die Horizontale je nach Windgéschwindigkeit solange verändert, bis bei Erreichen oder Überschreiten der Nennwindgeschwindigkeit die Deltaflügeloberfläche schließlich waagerecht steht.In offshore operation or in large systems where the Delta wings including the rotors are heavy, they are on one Floating body mounted, possibly in a with a liquid filled basin is performed. The rotatability in the vertical direction is achieved by one that is convex in the longitudinal direction of the float towards the tip of the delta wing flat and almost asymptotically running shape of the float achieved in the section transversely to the longitudinal axis, the float preferably has an acute angle towards the keel, strongly concave V-shape. The described shape of the delta wing with the underside of which is attached to the ship's hull, on the one hand, that the oncoming Wind develops a maximum force on the underside of the float, so that which is due to the given weight distribution of the equipped with a float Delta wing setting angle of inclination of the delta wing surface when there is no wind changed from 35 to the horizontal depending on the wind speed until the delta wing surface when the nominal wind speed is reached or exceeded finally stands horizontally.
Die schräg gegen den Wind anstellbare Kante des Deltaflügels mit ihrer über ihre gesamte Länge in Wirbelrichtung gekrümmten Randbiegung ermöglicht vorteilhafterweise eine optimale Leistungsabgabe am Rotor im Wirbelfeld gegenüber einer unverstärkten Rotoranströmung. Auch eine ungleichmäßige Windströmung wird durch Umwandlung in eine Wirbelströmung weitgehend geglättet, so daß auch die Energie von Windböen erfaßt und ausgenutzt werden kann.The edge of the delta wing, which can be tilted against the wind, with its Advantageously, it enables edge bending that is curved over its entire length in the direction of the vortex an optimal power output at the rotor in the vortex field compared to an unreinforced one Rotor flow. An uneven wind flow is also caused by conversion into a vortex flow is largely smoothed out, so that the energy of gusts of wind is also captured and can be exploited.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Deltaflügel im wesentlichen ebenflächig ausgebildet, wobei sich die Randbiegung mit stetiger Krümmung tangential an die Flügelfläche anschließt. Diese Ausbildung bewirkt eine optimale Wirbelerzeugung. Insbesondere die flächen- artige Ausbildung des Deltaflügels an der Unterseite gewährleistet eine entsprechend der Windgeschwindigkeit ausgerichtete Stellung des Deltaflügels in bezug auf die Horizontale.According to a further development of the invention, the delta wing is essentially designed to be planar, the edge bend being tangential with a constant curvature adjoins the wing surface. This training causes an optimal generation of vortices. In particular, the area like training of the delta wing the underside ensures that it is aligned according to the wind speed Position of the delta wing in relation to the horizontal.
Die Querschnitte durch den Deltaflügel sind einander im wesentlichen geometrisch ähnlich. Hierbei versteht sich von selbst, daß die Querschnitte von der Spitze des Deltaflügels ausgehend stetig größer werden, wobei auch der umgebogene Rand von der Spitze aus allmählich im HInblick auf die Erzeugung starker und stabiler Wirbel höher wird.The cross-sections through the delta wing are essentially one another geometrically similar. It goes without saying that the cross-sections of starting from the tip of the delta wing become steadily larger, with the bent one as well Edge from the top gradually with a view to generating stronger and more stable Vortex gets higher.
Die Unterseite des Deltaflügels kann aber auch, insbesondere bei Windgeneratoren größeren Ausmaßes leicht konkav geformt sein. Des weiteren kann es vorteilhaft zwei sein, Deltaflügel mit/an deren Basisende aufgesetzten Rotoren zu verwenden, wobei der Deltaflügel aus zwei Halbflügeln in symmetrischer Stellung besteht und jeder der Halbflügel an seiner Oberseite in Wirbelrichtung beidseitig gekrümmte Randbiegungen aufweist. Diese Ausbildung ermöglicht mit einem Deltaflügel den gleichzeitigen Betrieb zweier Rotoren.The underside of the delta wing can also, especially in the case of wind generators be slightly concave to a larger extent. Furthermore, it can advantageously be two be to use delta wings with / at their base end rotors attached, whereby the delta wing consists of two half wings in a symmetrical position and each the half-wing on its upper side in the direction of the vortex has curved edge bends on both sides having. This training enables simultaneous operation with a delta wing two rotors.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Fiy. 1 und 2 jeweils einen Deltaflügel mit aufgesetzten Rotoren, zum einen auf einem bodennahen Sockel (Fig. 1) und zum anderen mit einem Schwimmkörper verbunden (Fig. 2) Fig. 3 eine schematische Seitansicht eines Windgenerators entsprechend Fig. 1 und Fig. 4 eine schematische Seitansicht entsprechend Fig. 2.An embodiment of the invention is shown in the drawings. It shows: Fiy. 1 and 2 each have a delta wing with rotors attached, for one on a base near the ground (Fig. 1) and the other with a floating body connected (Fig. 2) Fig. 3 is a schematic side view of a wind generator accordingly Fig. 1 and FIG. 4 is a schematic side view corresponding to FIG. 2.
Der erfindungsgemäße Windgenerator besteht im wesentlichen aus einem Deltaflügel 1 mit aufgesetzten Rotoren 12. Der Deltaflügel 1 läßt sich wiederum in zwei Halbflügel 11, 11' aufteilen, die jeweils an ihrem Basisende, der Basiskante 3 bzw. 3' einen Rotor aufweisen. Die 'den Deltaflügel 1 bildenden Halbflügel 11 und 11' sind in bezug auf ihre Verbindungslinie 13 achsensymmetrisch ausgestaltet. Jeder der Halbflügel weist an seinen Kanten, nämlich der gegen den Wind anstellbaren Kante und der die Verbindungslinie bildenden Kante in Wirbelrichtung gekrümmte Randbiegungen auf, die sich mit stetiger Krümmung tangential an die Flügelfläche anschließen und zur Basiskante 3, 3' stärker ausgebildet sind. Der Spitzenwintel α des Deltaflügels beträgt etwa 10 bis 300; der Deltaflügel besitzt zudem eine Streckung 1, d. h. eine doppelt so große Länge wie Breite. In einem konkreten Ausführungsbeispiel eines Windgenerators mit einer maximalen Leistungsfähigkeit von 1 MW betrug die Länge 122 Meter und die Breite 61 Meter. The wind generator according to the invention consists essentially of one Delta wing 1 with attached rotors 12. The delta wing 1 can in turn divide into two half-wings 11, 11 ', each at its base end, the base edge 3 or 3 'have a rotor. The half-wing 11 forming the delta wing 1 and 11 'are designed to be axially symmetrical with respect to their connecting line 13. Each of the half-wings has at its edges, namely the one that can be adjusted against the wind Edge and the edge forming the connecting line edge bends curved in the direction of the vortex which connect tangentially to the wing surface with a constant curvature and to the base edge 3, 3 'are formed stronger. The top winter α of the delta wing is about 10 to 300; the delta wing also has an aspect ratio 1, d. H. one twice as long as width. In a specific embodiment one Wind generator with a maximum capacity of 1 MW was the length 122 meters and the width 61 meters.
Beim Auftreffen des Windes auf die schräg gegen den Wind anstellbare Kante 14, 14' erfolgt um diese herum ein einen Wirbel bildender Druckausgleich, wobei der Wirbel sowohl eine Rotationsbewegung als auch eine Translationsbewegung in Richtung der Windrichtung ausführt. Hierzu ist die Randbiegung 10 so ausgestaltet, daß eine in einem Flügelquerschnitt an die Krümmung in der Kante 14, 14' angelegte Tangente mit der Flügelfläche einen Winkel γ von ca. 20 bis 500 bildet. When the wind hits the one that can be set diagonally against the wind Edge 14, 14 'there is a pressure equalization around this forming a vortex, wherein the vortex has both a rotational movement and a translational movement in the direction of the wind. For this purpose, the edge bend 10 is designed in such a way that that one in a wing cross-section applied to the curvature in the edge 14, 14 ' Tangent forms an angle γ of approx. 20 to 500 with the wing surface.
Die Rotoren 12 sind so angeordnet, daß sie genau im Kern des jeweils durch die Halbflügel des Deltaflügels 1 erzeugten Wirbels angeordnet sind. Die Rotorblätter 15 sind in nach dem Stand der Technik bekannten Weise trapezförmig gestaltet und weisen eine Verwindung auf. The rotors 12 are arranged so that they are exactly in core of the vortex generated in each case by the half-wing of the delta wing 1 is arranged are. The rotor blades 15 are trapezoidal in a manner known from the prior art designed and have a twist.
An ihren Enden tragen die Rotorblätter Flächenstücke 16, sogenannte Tip-vanes, deren Ebene senkrecht zum Rotorblatt und im wesentlichen parallel zu dessen Rotationsachse steht. Die Rotoren besitzen zudem in nach dem Stand der Technik bekannter Weise eine -Rotornabe 17, die in einem Gehäuse gelagert ist, in welchem ein in der Zeichnung nicht dargestellter Generator zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet ist.At their ends, the rotor blades carry flat pieces 16, so-called Tip-vanes, the plane of which is perpendicular to the rotor blade and essentially parallel to it whose axis of rotation is. The rotors are also state-of-the-art known manner a rotor hub 17, which is mounted in a housing in which a generator, not shown in the drawing, for generating electrical energy is arranged.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Anordnungen unterscheiden sich lediglich dadurch, daß der Deltaflügel im einen Fall auf einem feststehenden, bodennahen Sokkel 5 befeti-tigt-- bzw-.---angelenki-' ist-und anderen Fall der Deltaflügel an seiner Unterseite einen Schwimmkörper 7 besitzt. Die letztgenannte Ausbildung ist primär im Off-shore-Bereich einsetzbar, aber auch dann, wenn ein Schwimmbecken bereitgestellt werden kann, in dem der Schwimmkörper sicher verankert werden kann.The arrangements shown in FIGS. 1 and 2 differ only in that the delta wing in one case on a fixed, ground-level Base 5 fastened - or -. - - articulated - and other case of the delta wing has a float 7 on its underside. The latter training can be used primarily in the offshore area, but also in a swimming pool can be provided in which the float can be securely anchored.
Der in Fig. 32dargestellten Anordnung kann man das Prinzip der Lagerung des Deltaflügels 1 entnehmen. Im Drehpunkt 2 befindet sich eine Lagerung, die Drehungen des Deltaflügeis in vertikaler und horizontaler Richtung ermöglicht. Die Lagerung kann aus einem Kugellager oder zwei Drehkränzen bestehen. Zudem sind Anschlagelemente 15 vorgesehen, welche die Schwenkung des Deltaflügels aus der Horizontalen in eine hierzu um 350 geneigte Lage ermöglichen und begrenzen.The arrangement shown in Fig. 32 can be understood as the principle of storage from the delta wing 1. In pivot point 2 there is a bearing, the rotations of the delta ice in the vertical and horizontal direction. Warehousing can consist of a ball bearing or two slewing rings. There are also stop elements 15 provided, which the pivoting of the delta wing from the horizontal in a enable and limit the position inclined by 350.
Die dieser Neigung von 350 entsprechende Lage erreicht der Deltaflügel mit einem Schiffskörper ebenfalls in der inFig. 4 dargestellten "Ruhelage" durch geeignete Gewichtsverteilung des Schwimmkörpers. Der Schwimmkörper 7 ist an seiner Kielseite 18 zur Basiskante 3 hin stärker konvex werdend geformt, wobei der Schwimmkörper zur Spitze 9 eine asymptotisch auslaufende Form des Kiels 18 aufweist.The delta wing reaches the position corresponding to this slope of 350 with a hull also in Fig. 4 "rest position" shown by suitable weight distribution of the float. The float 7 is on his The keel side 18 becomes more convex towards the base edge 3, the floating body has an asymptotically tapering shape of the keel 18 towards the tip 9.
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Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823244720 DE3244720A1 (en) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | Wind generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823244720 DE3244720A1 (en) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | Wind generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3244720A1 true DE3244720A1 (en) | 1984-06-07 |
Family
ID=6179693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823244720 Withdrawn DE3244720A1 (en) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | Wind generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3244720A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE1017434A3 (en) * | 2007-01-08 | 2008-09-02 | Adriaenssens Jozef | Wind motor for generating electricity, includes drive mechanism for tilting pivotally mounted wind guide up or down |
-
1982
- 1982-12-03 DE DE19823244720 patent/DE3244720A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE1017434A3 (en) * | 2007-01-08 | 2008-09-02 | Adriaenssens Jozef | Wind motor for generating electricity, includes drive mechanism for tilting pivotally mounted wind guide up or down |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |