DE4120908A1 - Feststehender, freier, oder auf einer achse umlaufend verankerter, funktionsgekoppelter, mehrteiliger stroemungsrezeptor, fuer windrotoren, wasserraeder, turbinen, verwirbelungsanlagen, segel- und fluggeraete - Google Patents

Feststehender, freier, oder auf einer achse umlaufend verankerter, funktionsgekoppelter, mehrteiliger stroemungsrezeptor, fuer windrotoren, wasserraeder, turbinen, verwirbelungsanlagen, segel- und fluggeraete

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Description

Es ist bekannt, daß Strömungsrezeptoren bei Windkraftrotoren Flügel oder Blätter haben, die wie Tragflächen geformt simd und auch deren dynamische Wirkungsweise haben (Quelle: Zeit­ schrift "Stromthemen", Herausgeber IZE EV. Postfach 70 05 61, Frankfurt 70, 8. Jahrgang Nr. 2, Seite 1 oben und Seite 2)
Dabei wird nicht die Windkraft, die aus hinteren Bereichen auf die Rotorblätter trifft, optimal genutzt. Bekannt ist auch allgemein, daß bei Segelfahrzeugen der Wind von hinten über das Großsegel nach vorne in ein Ballonsegel weitergelei­ tet werden kann. Hierbei wird aber ein Wechsel der Segelstel­ lung nötig, sobald sich vorderliche Winde ergeben. Die Wir­ kung einer Strömung auf einen gehöhlten Körper ist auch allge­ mein bekannt, z. B. bei der Peltonturbine oder einem Windmeßrad mit Becherrezeptoren. Auch hierbei wird nur ein Teil der Strö­ mungskräfte optimal genutzt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit wenig Aufwand einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen und robust und einfach zu bauen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Anordnung von zwei verschieden geformten Rezeptorblättern die Strömungskräfte aus mindestens 270° um die Strömungsrezeptorachse optimaler genutzt werden können, wobei ein Rezeptorblatt konkav ist und das andere eher flach, und die Strömung je nach Stellung des Rezeptors von einem zum anderen Blatt weitergeleitet wird, wo sie dann voll und verstärkt zur Wirkung kommt. Auch stehen die Rezeptorblätter in einem idea­ len Abstand voneinander, wodurch dieses gegenseitige Überleiten der Strömung erst dynamisch optimiert wird. Weitere Vorteile liegen in der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten, der tech­ nisch leicht realisierbaren Bauweise, und in der großen Auswahl an möglichen Baumaterialien zur Anwendung.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht eine Stabilisierung des Strömungsrezeptors, wobei durch Spanten oben und unten ein Abweichen der Strömung vermieden wird.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, mehr Rezep­ torfläche auf einer Ebene zur Achse parallel staffeln zu können, was bei Windrotoren die Schwingungskräfte reduzieren hilft.
Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht es, leichter zu bauen, durch Anwendung einer Segelfläche flexibler Materia­ lien, beim flachen Rezeptorblatt.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht es, den Strö­ mungsrezeptor als Tragfläche bei Fluggeräten anzuwenden, bei erhöhter Sicherheit und leichterer Bauweise.
Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht es, unter Zuwachs an Wirkungsgrad den Strömungsrezeptor wie Mast und Segel auf einem Segelfahrzeug zu führen.
  • 1. Es zeigt Skizze 1, Zeichenblatt 1 die einfache Grundform dreidimensional und als schematisches Zeichen.
  • 2. Es zeigt Skizze 2, Zeichenblatt 1 die Grundform für den Um­ lauf um eine Achse, dreidimensional und als schematisches Zei­ chen, wobei die Krümmung des Rezeptorblattes 1 authentisch mit dem Kreisbogen übereinstimmt, den der Strömungsrezeptor auf seinem Anker um dessen Achse beschreibt.
  • 3. Skizze 3, Zeichenblatt 2 zeigt die einfache Grundform als schematisches Zeichen im Einfluß von verschiedenen Strömungs­ richtungen, 270° im Umkreis um den Rezeptor.
  • 4. Skizze 4, Zeichenblatt 2 zeigt die Grundform für den Umlauf um eine Achse als schematisches Zeichen und im Einfluß ver­ schiedener Strömungsrichtungen, 270° im Umkreis um den Rezeptor.
  • 5. Skizze 5 und 6, Zeichenblatt 3 zeigen den Strömungsrezeptor nach Anspruch 2 mit Spanten und Stringern.
  • 6. Skizze 7, Zeichenblatt 4 zeigt die Strömungsrezeptoren nach Anspruch 3 mit mehreren Strömungsrezeptoren parallel auf einem Träger oder Anker.
  • 7. Skizze 8, Zeichenblatt 4 zeigt die Strömungsrezeptoren nach Anspruch 4, 5 und 6 als Segeltakelung und in Anwendung als Tragfläche eines Fluggerätes.

Claims (6)

1. Feststehender, freier, oder auf einer Achse umlaufend verankerter, funktionsgekoppelter, mehrteiliger Strömungs­ rezeptor, in sich ergänzt durch mindestens zwei miteinan­ der gekoppelter Teile unterschiedlicher dynamischer Arbeits­ weise, die sich untereinander ergänzen, um Strömungen wie etwa den Wind in nutzbare Energie umzuwandeln, wobei Strö­ mungen aus jeder Richtung einer horizontalen Ebene im Um­ kreis von mindestens 270° um die vertikale Achse des ein­ zelnen Rezeptors selbst in nutzbare Leistung umgesetzt wird. Der große Wirkungsumkreis wird dadurch erreicht, daß die in ihrer Wirkung teilweise einer Tragfläche ähnelnden Rezeptor­ teile durch ihre Teilung in einen eher blattförmigen, und einen mehr runden, eher wannenförmigen Teil, welcher in einem günstigen Abstand zum ersteren steht, so daß Strö­ mung von mehr hinten als seitlich vom Rezeptor von beiden Seiten desselben in der Wanne zirkulieren und Vortrieb er­ zeugen kann, während Strömung vom blattförmigen Teil dort hineingeführt wird. Umgekehrt, wenn die Strömung mehr von den Seiten bis vorne mindestens 45° rechts und links von der Marschrichtung des Strömungsrezeptors herkommt, führt dies zur typischen dynamischen Funktion, ähnlich wie bei einer Tragfläche.
2. Feststehender, freier, oder auf einer Achse umlaufend verankerter, funktionsgekoppelter, mehrteiliger Strömungs­ rezeptor, nach Anspruch 1, bei dem für den Verbund beider Teile miteinander Spanten und Stringer verwandt werden, um auch gleich den Wirkungsgrad zu erhöhen, weil die Spanten oben und unten verhindern helfen, daß die Strömung ausweicht, und bei den Stringern kann die Oberfläche, die die Strömung aufnimmt und weiterleitet, im Verhältnis zu dem blattför­ migen Rezeptorteil vergrößert werden und diese bieten auch mehr Halt und Stabilität für die Befestigung des Strömungs­ rezeptors am Anker, der zur Laufachse führt.
3. Strömungsrezeptor, nach Anspruch 1, bei dem mehrere Strömungsrezeptoren parallel nebeneinander zur gemeinsamen Achse hin gestaffelt angebracht sind, was eine Option zu einem langen einzelnen Strömungsrezeptor darstellt, da kurze parallel nebeneinander gestaffelte Rezeptoren unter Hinnahme von geringen Wirkungsgradverlusten bei vergleich­ barer Rezeptionsfläche stabiler auf Turbulenzen in der Strömung reagieren.
4. Strömungsrezeptor, nach Anspruch 1, bei dem für das flache hintere Rezeptorblatt mittels einer dazu geeigneten Takelung Segeltuch, Folie, oder anderes flexibles Material verwandt wird, während der wannenförmige vordere Rezeptor­ teil stabil gehalten sein wird. Diese Bauweise ist neben der Anwendung bei Windrotoren auch insbesondere für Segel­ fahrzeuge und Fluggeräte vorteilhaft, ob der leichten Bau­ weise.
5. Strömungsrezeptoren, nach Anspruch 1, die in einem Flug­ gerät an Stelle der üblichen Tragflächen und des Leitwerkes treten. Abgesehen von der leichten Bauweise ist hier auch ein Vorteil in der Flugsicherheit zu erzielen. Bei einem Stall, wenn das Fluggerät nach hinten bzw. nach unten ab­ geschmiert ist, wird ein Abtrudeln automatisch verhindert. Das Fluggerät wird sich sofort wieder fangen, wenn die er­ ste Strömung aus der Gegenrichtung, die beim Absacken ja entsteht, auf die Rezeptoren einwirkt.
6. Strömungsrezeptoren, nach Anspruch 1, die an die Stelle von Masten und Segeln bei Segelfahrzeugen tritt. Hierbei nimmt der vordere Rezeptorteil die Funktion des Mastes ein, während der hintere Rezeptorteil als Segel im vorderen Rezeptorteil getakelt ist. Vorteile liegen hierbei in einem Zugewinn am Wirkungsgrad.
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