DE4305600A1

DE4305600A1 - Einrichtung zur Blattsteuerung von Vertikalachsenrotoren

Info

Publication number: DE4305600A1
Application number: DE19934305600
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Ing Juergens
Original assignee: Dirk Dipl Ing Juergens
Current assignee: JUERGENS, DIRK, DIPL.-ING., 22117 HAMBURG, DE
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1994-08-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Blattsteuerung für Vertikalachsenrotoren, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Anstellwinkel der einzelnen Blätter durch eine separate, vom Hauptantrieb des Rotors unabhängige Steuerung erfolgt. Dazu wird auf dem Rotor ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb mit einer angepaßten Mechanik zur Steuerung des Blattanstellwinkels angebracht.

Die Steuerung kann für Zykloidalpropeller und Schaufelradantriebe von Wasserfahrzeugen, aber auch für Windräder und Wasserturbinen mit vertikaler Achse verwendet werden.

Die Rotorblätter sind drehbar gelagert. Während einer Rotor umdrehung ändert sich der Anstellwinkel Φ eines Rotorblattes gegenüber der Tangente der Rotorblattbahn.

Durch die Anstellwinkeländerung kann bei Zykloidalpropellern eine resultierende Kraft in Schubrichtung bzw. bei Turbinen ein entsprechendes Drehmoment erzielt werden.

Es sind verschiedene Steuerungen für Vertikalachsenrotoren entwickelt worden.

So werden z. B. bei Zykloidalpropellern (Voith-Schneider- Propeller) hydraulische Stellzylinder verwendet (EP 0221491 B63H-1/10), die dann über einen Steuerknüppel den Steuerpunkt verändern. Die Anstellwinkeländerung erfolgt mittels einer mechanischen Kinematik. Die zur Anstellwinkel änderung der Rotorblätter notwendige Energie wird über den Hauptantrieb des Rotors zur Verfügung gestellt. Der Anstell winkelverlauf ist mit der Lage des Steuerpunktes festgelegt und kann an veränderte Strömungsbedingungen nicht angepaßt werden.

Weiter gibt es zur Veränderung des Anstellwinkels von Vertikalachsenrotoren exzentrische Steuerungen (WO88/10207 B63H1/08). Bei diesen Steuerungen ist die Veränderung des Anstellwinkels an den Kurvenverlauf der Exzenterscheibe gebunden und kann ebenfalls nicht flexibel den jeweiligen Strömungsbedingungen angepaßt werden.

Insbesondere kann der Anstellwinkel nicht in Bezug auf den Wirkungsgrad, äußere Belastungen, Kavitationserscheinungen oder Geräuschentwicklungen optimiert werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß die derzeit zur Anstellwinkelsteuerung von Vertikalachsenrotoren verwendeten Systeme auf mechanischer Basis beruhen und mit dem Haupt antrieb direkt gekoppelt sind. Dadurch ist der Verlauf des Anstellwinkels während eines Umlaufes bei festgehaltenem Steuerpunkt N fest vorgegeben und kann nicht flexibel den strömungstechnischen Erfordernissen angepaßt werden. Insbesondere bei Zykloidalpropellern (Voith-Schneider- Propeller) ist zur Änderung der Lage des Steuerpunktes eine aufwendige Mechanik (Steuerknüppel und mechanische Kinematik) erforderlich. Dadurch ergeben sich große Einbauhöhen, die insbesondere bei schiffstechnischen Anwendungen sehr ungünstig sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung zur Blattsteuerung von Vertikalachsenrotoren gemäß den Merkmalen in den Ansprüchen 1 bis 3 gelöst.

Dadurch, daß auf dem Rotor eine separate Flügelsteuerung angebracht wird, die einen eigenständigen, elektronisch geregelten Antrieb hat und von dem Hauptantrieb des Rotors unabhängig ist, kann eine flexible Anstellwinkeländerung entsprechend den strömungstechnischen Forderungen realisiert werden. Damit kann auch die Einbauhöhe von Vertikalachsen rotoren verringert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von einem Ausführungs beispiel näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Schema der Bewegung eines Rotorblattes und Lage des Steuerpunktes N.

Fig. 2 Darstellung des auf dem Rotor angebrachten Steuerungs systems für ein Rotorblatt auf der Basis eines Linear motors.

In der Fig. 2 ist das Blattsteuerungssystem für ein Rotor blatt dargestellt.

Zur Erzeugung eines mit dem Umlaufwinkel R veränderten Anstellwinkels Φ des Rotorblattes 3 wird ein Linearmotor 1 mit einer angepaßten Mechanik 2 verwendet. Der Linearmotor 1 und das mechanische System 2 realisieren durch ein spezielles Steuerungssystem 5 entsprechend den jeweiligen strömungstechnischen Erfordernissen den erforderlichen Anstellwinkel des Rotorblattes.

Claims

1. Einrichtung zur Blattsteuerung von Vertikalachsenrotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines mit dem Umlaufwinkel (R) veränderten Anstellwinkels (Φ) durch eine für jedes Blatt (3) separate Steuerung erfolgt oder daß gegen überliegende Blätter (3) eine gemeinsame Steuerung besitzen, wobei die Steuerung mit einem vom Hauptantrieb des Rotors unabhängigen Antrieb (1) ausgerüstet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separate Steuerung, welche auf dem sich drehenden Rotorkörper (4) angeordnet ist, aus einem elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb (1) besteht, der unmittelbar oder über eine angepaßte Mechanik (2) den Anstellwinkel der Rotorblätter (3) verändert, wobei der Antrieb mit einer elektronischen Regeleinrichtung (5) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den strömungstechnischen Anforderungen die Regeleinrichtung (5) den gewünschten Anstellwinkelverlauf vorgibt, der dann durch den Antrieb (1) und die Mechanik (2) realisiert wird.