DE4033078A1

DE4033078A1 - Wind power plant - has flettner rotors on carriages on tracks, with carriages additionally having sails

Info

Publication number: DE4033078A1
Application number: DE19904033078
Authority: DE
Inventors: Bruno Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-04-23

Abstract

The wind power plant has a circular integral carriage guide track, with two long parallel broad sides, and connecting curved sections. The carriages (2) have vertical rotor elements. The elements (1) are formed by Flettner rotors, which are rotated by electric motors (3). The carriages additionally have sails, which are angled, so that the dynamic effect of these is superimposed on the dynamic effect of the rotors. A transmission is located between carriage wheels/axles and rotors. ADVANTAGE - Improved control mechanism.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a wind turbine according to the Ober Concept of claim 1.

Aus einer Schriftenreihe des Bundesministeriums für For schung und Technologie, Teil III: Nutzung der Windenergie, 1974 bis 1976, Seite 66, ist eine Flügelanordnung auf sog. Segelwagen bekannt, die auf einem Wagenführungsparcours ge führt werden. Der Wagenführungsparcours weist zwei längli che parallel zueinander verlaufende Abschnitte und zwei verbindende Bogenabschnitte auf, so daß sich ein geschlos sener Wagenführungsparcours ergibt. Die Flügel oder Rotor elemente stehen senkrecht auf den Wagen und werden bevor zugt an den Breitseiten von bodennahem Wind angeströmt. Die Flügel sind auf den Wagen verstellbar gelagert, um auf beiden länglichen Breitseiten den aus einer Richtung an strömenden Wind auszunutzen. D.h. durch das Verstellen der Flügel ergibt sich eine einheitliche Drehrichtung für alle Wagen, die aneinandergekettet sind.From a series of publications by the Federal Ministry of For research and technology, Part III: Use of wind energy, 1974 to 1976, page 66, is a wing arrangement on so-called. Known sailing car, the ge on a carriage driving course leads. The wagon guidance course has two lengths che parallel sections and two connecting arc sections, so that a closed his wagon guidance course results. The wing or rotor elements stand vertically on the trolley and are in front inflows on the broad sides against the ground-level wind. The Wings are mounted on the trolley to adjust on both elongated broadsides from one direction to take advantage of the flowing wind. I.e. by adjusting the Sashes have a uniform direction of rotation for everyone Wagons that are chained together.

Zur Steuerung der Flügel ist ein komplizierter und aufwen diger Mechanismus erforderlich. Hierbei ist es auch erfor derlich, immer exakt die Windrichtung zu bestimmen, da nicht sichergestellt ist, daß der Wind senkrecht auf die Breitseiten einströmt.To control the wing is a complicated and expensive Mechanism required. Here it is also required to always exactly determine the wind direction, because it is not ensured that the wind is perpendicular to the Broadside flows in.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Windkraftanlage mit einem verbesserten Steuermechanismus zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide a wind turbine with an improved control mechanism.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The object of the invention is characterized by the features of Drawing part of claim 1 solved.

Nach der Erfindung bestehen die Rotorelemente aus Flettner rotoren. Mittels der Flettnerrotoren bieten sich verschie dene Möglichkeiten, die Rotoren zu steuern. Komplizierte Verstellmechanismen entfallen. Nach einer Weiterbildung wird die Drehrichtung auf einem der Breitseitenabschnitte des kreisförmigen Wagenführungsparcours umgekehrt. Die Drehrichtungsumkehr erfordert keinen allzu großen Steue rungsaufwand. Nach einer anderen Weiterbildung wird nur ein Abschnitt der Breitseite des Wagenführungsparcours zur Energiegewinnung verwendet. Der andere Abschnitt liegt da bei im Windschatten, weshalb eine Drehrichtungsumkehr ent fallen kann.According to the invention, the rotor elements are made of Flettner rotors. By means of the Flettner rotors there are various ways to control the rotors. Complicated Adjustment mechanisms are eliminated. After further training the direction of rotation is on one of the broad side sections the circular wagon guidance course in reverse. The Reversing the direction of rotation does not require too much control expenditure. After another training course, only one Section of the broadside of the coaching course for Power generation used. The other section is there in the slipstream, which is why a reversal of the direction of rotation ent can fall.

Nach einer anderen Weiterbildung können die Wagen zusätz lich zu dem Flettnerrotor mit einem Segel ausgestattet sein, was die Wirkung des Flettnerrotors unterstützt. Ebenso kann das Segel dazu dienen, den Wagen in Bewegung zu versetzen, so daß über ein Getriebe zwischen den Wagenrä dern bzw. der Wagenachse und den Flettnerrotoren es möglich ist, die Flettnerrotoren in Rotation zu versetzen. Erfin dungsgemäß wird dann zusätzlich die Kraftwirkung auf die Wagen aus den Flettnerrotoren überlagert.According to another training, the car can be additional Equipped with a sail for the Flettner rotor be what supports the effect of the Flettner rotor. The sail can also serve to keep the car moving move so that via a gear between the Wagenrä the carriage axle and the Flettner rotors is to set the Flettner rotors in rotation. Erfin Then according to the force effect on the Cars overlaid from the Flettner rotors.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigenThe invention will be described in more detail below with the aid of the drawing described. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flettnerrotors in der Draufsicht; Figure 1 is a schematic representation of a Flettner rotor in plan view.

Fig. 2 einen kreisförmigen Wagenführungsparcours gemäß der Erfindung, und Fig. 2 shows a circular carriage management course according to the invention, and

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Wagenführungsparcours, der teilweise im Windschatten verläuft. Fig. 3 is a plan view of a schematically shown wagon guidance course, which partially runs in the slipstream.

In Fig. 1 ist die Walze eines Flettnerrotors 1 in der Draufsicht dargestellt. Der Flettnerrotor 1 wird beidseitig von Wind Fw angeströmt. Gleichzeitig rotiert der Flettner rotor 1, so daß sich in der gezeigten Richtung eine Kraft wirkung F an der Seite der Walze ergibt, an der die Dreh richtung mit der Windrichtung übereinstimmt. Strömt der Wind Fw die Walze des Flettnerrotors 1 unter einem bestimm ten Winkel an, verringert sich die Kraft F entsprechend, die dann den maximalen Wert annimmt, wenn der Wind Fw senk recht zu der Bewegungsrichtung des Flettnerrotors 1 an strömt.In Fig. 1 the roller of a Flettner rotor 1 is shown in plan view. The Flettner rotor 1 is blown on both sides by wind Fw. At the same time, the Flettner rotor 1 rotates, so that there is a force effect F on the side of the roller in the direction shown, on which the direction of rotation coincides with the wind direction. If the wind Fw flows onto the roller of the Flettner rotor 1 at a particular angle, the force F decreases accordingly, which then assumes the maximum value when the wind Fw flows perpendicular to the direction of movement of the Flettner rotor 1 .

In Fig. 1 ist ein Wagenführungsparcours aus Schienen darge stellt. Der Wagenführungsparcours ist kreisförmig geschlos sen und weist zwei Breitseiten 4 auf, die über Bogenab schnitte 7 miteinander verbunden sind. Die Breitseiten 4 verlaufen parallel zueinander und stehen senkrecht zu der einfallenden Windrichtung. Strömt der Wind Fw nicht senk recht zu den Breitseiten 4 ein, verringert sich die aus den Flettnerrotoren 1 resultierende Kraftwirkung, wie unter Fig. 1 beschrieben.In Fig. 1 is a carriage management course made of rails Darge. The carriage guidance course is circularly closed and has two broad sides 4 , which are connected to each other via Bogenab sections 7 . The broad sides 4 run parallel to one another and are perpendicular to the incident wind direction. If the wind Fw does not flow in perpendicular to the broad sides 4 , the force effect resulting from the Flettner rotors 1 is reduced, as described under FIG. 1.

Auf dem Wagenführungsparcours, der wie in Fig. 2 darge stellt, aus Schienen besteht, laufen Wagen 2, die kippsi cher in den Schienen verankert sind. Die Wagen 2 tragen drehbar gelagerte Flettnerrotoren 1, die senkrecht auf den Wagen und damit senkrecht zur Bewegungsrichtung längs des Wagenführungsparcours stehen. Die drehbar gelagerten Flett nerrotoren 1 werden beispielsweise durch Elektromotoren 3 angetrieben. Die Flettnerrotoren 1 weisen in bekannter Weise an den Enden überstehende Abschlußteller auf.On the carriage guidance course, which represents Darge in Fig. 2, consists of rails, carriage 2 run , the kippsi cher are anchored in the rails. The carriages 2 carry rotatable Flettner rotors 1 which are perpendicular to the carriage and thus perpendicular to the direction of movement along the carriage guidance course. The rotatably mounted Flett rotor rotors 1 are driven, for example, by electric motors 3 . The Flettner rotors 1 have end plates protruding at the ends in a known manner.

In Fig. 2 sind die einzelnen Wagen 2 nicht miteinander ge kuppelt, weshalb jeder Wagen einen Generator 5 besitzt. Die Generatoren speisen den erzeugten Strom bevorzugt in die Schienen ein, der an Anschlüssen 6 abgegriffen werden kann. Zum Anlaufen der Flettnerrotoren kann kurzfristig Fremd strom durch die Anschlüsse 6 eingespeist werden. Ebenso können die Elektromotoren bei Bewegung der Wagen direkt aus den Generatoren 5 gespeist werden. Dies ist aufgrund des hohen Wirkungsgrades der Flettnerrotoren möglich. Die Wagen können nicht dargestellte Puffer aufweisen, um ein hartes Aneinanderstoßen zu vermeiden. Ebenso ist es möglich, Wei chen vorzusehen, um Wagen umzulenken oder aus dem Wagenver band herauszunehmen, was beispielsweise bei einem Defekt erforderlich ist. In diesem Fall muß nicht die gesamte An lage abgestoppt werden.In Fig. 2, the individual car 2 are not coupled ge, which is why each car has a generator 5 . The generators preferably feed the generated electricity into the rails, which can be tapped at connections 6 . To start up the Flettner rotors, external current can be fed in briefly through the connections 6 . Likewise, the electric motors can be fed directly from the generators 5 when the wagons move. This is possible due to the high efficiency of the Flettner rotors. The carriages can have buffers, not shown, in order to avoid a hard collision. It is also possible to provide Wei chen to redirect trolleys or take them out of the trolley, which is necessary, for example, in the event of a defect. In this case, the entire system does not have to be stopped.

Weiter sind nach Fig. 2 Sensorelemente 8, 9 vorgesehen, die ein Umschalten der Drehrichtung der Flettnerrotoren ermög lichen. Das Umschalten ist deshalb erforderlich, um Energie auf beiden Breitseiten 4 zu gewinnen. Denn würde die Dreh richtung beibehalten, würden sich die Wagen 2 auf den ein zelnen Abschnitten des Wagenführungsparcours in entgegenge setzte Richtung verlaufen. Nach Fig. 2 sind jeweils für einen Bogenabschnitt 7 zwei Sensorelemente 8, 9 vorgesehen. Deshalb kann die Umkehr der Drehrichtung der Flettnerroto ren während des Durchlaufens der Bogenabschnitte 7 vorge nommen werden.Next, 2 sensor elements 8 are shown in FIG. 9 is provided, which made a switching of the rotational direction of the union Flettner rotors. Switching is therefore necessary in order to gain energy on both broad sides 4 . Because if the direction of rotation were maintained, the carriage 2 would run in the opposite direction on the individual sections of the carriage guidance course. According to FIG. 2, two sensor elements 8 , 9 are provided for an arc section 7 . Therefore, the reversal of the direction of rotation of the Flettnerroto ren can be made during the passage of the arc sections 7 .

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die keine Drehrichtungs umkehr in den Breitseitenabschnitten 4 der Flettnerrotoren erfordert. Hierzu wird nur ein Breitseitenabschnitt 4 aus genutzt und der andere liegt verdeckt im Windschatten eines Elementes 10, das ein Damm oder ein Tunnel sein kann. Fig. 3 zeigt die Draufsicht und das Windschatten gebende Element 10 ist beispielsweise ein Damm, der einen Tunnel aufweist. Der anströmende Wind Fw beaufschlagt damit die vordere Breitseite des Wagenführungsparcours mit den darin angeord neten Wagen und Flettnerrotoren 1. Bei den in Fig. 3 ge zeigten Verhältnissen bewegt sich der Wagenzug mit den dar auf angeordneten Flettnerrotoren nach rechts. Da die ein zelnen Wagen eng beieinanderstehen oder beispielsweise an einandergekuppelt sind, treiben die freistehenden Wagen gleichfalls die im Tunnel liegenden Wagen aufeinanderfol gend aus. Nach Durchgang an der freiliegenden Breitseite strömt der Wind Fw über den Tunnel ab. Fig. 3 shows an embodiment that does not require reversal of direction of rotation in the broad side portions 4 of the Flettner rotors. For this purpose, only one broadside section 4 is used and the other lies hidden in the slipstream of an element 10 , which can be a dam or a tunnel. Fig. 3 shows the top view and the slipstream element 10 is, for example, a dam that has a tunnel. The incoming wind Fw thus acts on the front broad side of the car guidance course with the cars and Flettner rotors 1 arranged therein. In the ge shown in Fig. 3 conditions, the wagon train with the Dar arranged on the Flettner rotors moves to the right. Since the individual cars stand close together or are coupled to one another, for example, the free-standing cars also drive out the cars lying in the tunnel one after the other. After passage on the exposed broadside, the wind Fw flows over the tunnel.

In anderen Ausführungsformen kann die vordere Breitseite 4 auf der Dammoberseite und die in Fig. 3 gestrichelt darge stellte Breitseite hinter dem Damm verlaufen. Um dies zu erreichen, laufen die Wagen auf dem linken Bogenabschnitt 7 eine Steigung hinauf und am rechten Bogenabschnitt 7 die Steigung hinunter. Durch das Aneinanderketten der Wagen 2 heben sich die Hangauftriebs- und Hangabtriebskräfte im we sentlichen auf.In other embodiments, the front broad side 4 can run on the top of the dam and the broad side shown in dashed lines in FIG. 3 behind the dam. To achieve this, the carriages run up an incline on the left arch section 7 and down the incline on the right arch section 7 . By chaining the carriages 2 together, the upward and downward slope forces cancel each other out.

Bevorzugt werden die Bahnabschnitte, die im Windschatten verlaufen, möglichst kurz gehalten und können deshalb an dere als in Fig. 3 gezeigte Verläufe aufweisen. Beispiels weise kann der Verlauf im Tunnel halbkreisförmig erfolgen. Preferably, the web sections that run in the slipstream are kept as short as possible and can therefore have other courses than those shown in FIG. 3. For example, the course in the tunnel can be semicircular.

In Fig. 3 ist ein Tunnelabschnitt 11 schraffiert darge stellt. Dieser Tunnelabschnitt 11 kann aus Kostengründen entfallen, da hier der Wind Fw die Wagen in den Tunnel treibt und somit die Drehrichtung der Wagen 2 unterstützt. Sollte ein Wagen während des Betriebs ausfallen, sind auto matische Entkupplungs- und Weicheneinrichtungen vorsehbar, die ein Aussondern zulassen. Neben den in Fig. 2 gezeigten Generatoren 5 kann der erfindungsgemäße Aufbau auch zur Krafterzeugung und nicht nur zur Stromerzeugung herangezo gen werden.In Fig. 3, a tunnel section 11 is shown shaded Darge. This tunnel section 11 can be omitted for reasons of cost, since here the wind Fw drives the cars into the tunnel and thus supports the direction of rotation of the cars 2 . If a car should fail during operation, automatic decoupling and switching devices can be provided that allow it to be rejected. In addition to the generators 5 shown in FIG. 2, the structure according to the invention can also be used to generate force and not only to generate electricity.

Claims

1. Wind power plant, which has a circular closed cycle guide path with two elongated and parallel to each other other broad sides and two broad sides connecting arc sections and carriages guided therein, the rotor elements arranged vertically thereon, characterized in that the rotor elements ( 1 ) Flettner rotors are.

2. Wind power plant according to claim 1, characterized in that the rotor elements ( 1 ) are set in rotation by electric motors ( 3 ).

3. Wind power plant according to claim 1-2, characterized in that the carriage ( 2 ) additionally carry sails that are employed so that the force of the sails overlaps the force of the Flettner rotors.

4. Wind turbine according to claim 3, characterized records that a gear between the wagon wheels or the carriage axles and the Flettner rotors.

5. Wind power plant according to claim 1-4, characterized in that in the arc sections ( 7 ) of the Wagenfüh guiding course sensor elements ( 8 , 9 ) are provided which cause a reversal of the direction of rotation of the Flettner rotors on the long sides ( 4 ) of the carriage guiding course.

6. Wind turbine according to claim 1-4, characterized in that one of the elongated broad sides ( 4 ) of the Wa genführungsparcours in the slipstream of a shielding element ( 10 ).

7. Wind power plant according to claim 6, characterized in that the slipstream element ( 10 ) is a tunnel or dam.

8. Wind turbine according to claims 1-7, characterized in that the car ( 2 ) are coupled together.

9. Wind power plant according to claims 1-8, characterized in that switches and decoupling devices are easily seen, the defective car ( 2 ) weed out.