ES2336084T3

ES2336084T3 - Aerogenerador con multiples rotores coaxiales.

Info

Publication number: ES2336084T3
Application number: ES02756217T
Authority: ES
Inventors: Douglas Spriggs Selsam
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: WO2002103200A2; PT1407139E; CA2486691C; US20020192070A1; US6692230B2; US7008172B2; AU2002322125C1; WO2002103200A3; ATE446446T1; US20040219018A1; DE60234099D1; CA2486691A1; AU2002322125B2; DK1407139T3; EP1407139A2; EP1407139A4; EP1407139B1

Abstract

Turbina de corriente de fluido que comprende: una base (2) un árbol de mando alargado (10) proyectado de dicha base (2); y un medio de cojinete en voladizo (5) que soportan dicho árbol de mando (10) de una manera sensiblemente libre rotacionalmente respecto de dicha base (2); caracterizándose dicha turbina de corriente de fluido por: una serie de rotores (13) fijada a dicho árbol de mando (10), comprendiendo cada uno de dichos rotores (13) un conjunto sensiblemente coplanar de palas (12) que definen una región a partir de la cual la potencia se intercambia con un fluido, en la cual cada par adyacente de dichos rotores (13) se separa por un intervalo espaciado; en la cual dichos medios de cojinete en voladizo (5) soportan dicho árbol de mando (10) en una dirección desfasada de una dirección de corriente de fluido, pero suficientemente en paralelo a dicha dirección de corriente de fluido para que dichos rotores (13) fijados intercambien eficazmente la potencia con dicho fluido; y en la cual los rotores (13) están separados de manera axial por una distancia suficiente para permitir una mezcla de al menos alguna parte de fluido fresco, sensiblemente tranquilo por los rotores cara al viento relativos (13) para penetrar en la corriente de fluido que pasa por cada una de dichas regiones.

Description

Aerogenerador con múltiples rotores coaxiales.

Antecedentes Campo de la invención

La invención se refiere genéricamente al campo de la extracción de energía utilizable a partir de un fluido en movimiento, más particularmente a aerogeneradores.

Técnica anterior

El diseño básico de las máquinas de viento, bien para triturar granos, bombear agua o generar electricidad, no ha cambiando de manera considerable en cientos de años. Una torre vertical estacionaria soporta un único rotor de eje horizontal cara al viento, que puede accionar una carga bien directamente, o más usualmente, a través de una transmisión mecánica. La torre tradicional de aerogenerador es rígida, con muchos ejemplos históricos de hecho fabricados en piedra. Un único gran rotor servía correctamente en estas máquinas tempranas, ya que un gran rotor gira lentamente con un par elevado, lo cual es perfecto para girar una muela para moler grano. La masa de tal rotor grande, combinada con el estado primitivo de la tecnología actual, impide una consideración seria de una torre flexible.

Actualmente, el diseño de "único rotor grande" sigue prevaleciendo, a pesar del hecho de que los generadores eléctricos actuales requieren una velocidad de giro mucho mayor que las muelas del pasado. Una deflexión de curvatura excesiva de la torre de estos aerogeneradores modernos se ve como negligente, ineficiente e incluso peligroso.

Este diseño básico de la técnica anterior se ha refinado lentamente a lo largo de los siglos, mejorando la construcción de las torres, el diseño de las palas, las transmisiones, la ciencia de los materiales, los sistemas de control, etc. Sin embargo, los modelos actuales normalmente usados para generar electricidad, solamente son viables desde un punto de vista económico.

La torre vertical rígida es a menudo el componente más caro de un aerogenerador. Puesto que la velocidad del viento aumenta con la altura, y que la energía disponible es proporcional al cubo de la velocidad del viento, una torre más alta dará como resultado la recogida de más energía. Normalmente, la torre rígida debe ser suficientemente fuerte para soportar no solamente el enorme rotor, sino también el árbol de mando, el generador y el engranaje asociado, además de los mecanismos de eclipsado de palas, aparatos de control de guiñada para la orientación direccional, y la electrónica y mecanismos auxiliares asociados, que habitualmente pesan varias toneladas. El acceso para el personal de mantenimiento, tal como una escalera o escalerilla interior está a menudo integrada. El levantamiento e incluso el mantenimiento de tal sistema de conversión de energía eólica voluminoso requiere a menudo una grúa y otros equipos costosos, para levantar los componentes de máquinas pesadas a y desde la parte superior de la torre. Durante estos procesos se han producido diversas muertes a consecuencia de varios accidentes.

La idea de que la deflexión de curvatura experimentada por una torre naturalmente podría aceptarse y utilizarse como ventajosa, en lugar de evitarse como un defecto, o minimizarse como una característica indeseable, todavía no ha encontrado lugar en el diseño moderno de aerogeneradores, aunque en principio se conoce a partir del documento US-A-4.832.571, en el cual se basa la parte precaracterizadora de la reivindicación 1, para soportar un único rotor. La idea de que una torre pudiese doblarse, como árbol de mando, que soporta múltiples rotores con suficiente espacio entre ellos para que los rotores consigan viento fresco, y combinar su energía, también ha estado ausente del diseño de los aerogeneradores. A pesar de una sensación generalizada entre muchos diseñadores de que "debe haber un modo mejor", existen alternativas al "modelo estándar" que han demostrado no ser más rentables. Aparte de las turbinas de eje vertical, tales como las de Darrieus, que han tenido solamente un éxito limitado, los diseñadores han sido hasta ahora incapaces de romper con el diseño medieval, básico y tradicional. Al empezar un nuevo milenio, la torre de aerogenerador rígida estacionaria, con su casquete ajustable en azimut, que tiene un mecanismo engranado con un árbol de mando horizontal, que soporta un único rotor grande cara al viento, desarrollado originariamente para girar una muela en la edad media, sigue persistiendo.

La decisión de usar un único gran rotor, en lugar de muchos rotores pequeños, se basa en un deseo de simplicidad, y una economía de escala, pero da como resultado una nueva serie de gastos: En primer lugar, el área circular barrido por un rotor giratorio es proporcional al cuadrado del diámetro, mientras que el volumen efectivo del rotor (y por lo tanto su masa) es proporcional al cubo del diámetro. Dicho de otro modo, cuanto más grande es el rotor, menos viento puede capturar con relación a su masa. La significación de esto no se puede enfatizar demasiado: La cantidad de viento disponible por masa de rotor unitaria es inversamente proporcional al diámetro del rotor. Esto significa que un rotor de 10 metros capturará 100 veces más viento que un rotor de 1 metro, pero pesará 1000 veces más. Por lo tanto como su diámetro se ha incrementado en un orden de magnitud, su área de recolección de viento subtendida por masa unitaria se ha reducido en un orden de magnitud.

Evidentemente, 100 de estos rotores más pequeños requerirían un soporte físico individual a una altura efectiva, así como 100 generadores individuales, o un medio mecánico para combinar la rotación o los rotores individuales. En el estado actual de la técnica, la mayor complejidad y los consiguientes mayores costes de fabricación y mantenimiento, así como el posible grupo estético de tal tecnología de múltiples rotores, han pesado a favor de los diseños que usan un único gran rotor, a pesar de la masa desproporcionalmente mayor.

Para una velocidad de viento dada, la velocidad punta de las palas para cualquier dimensión de rotor es aproximadamente la misma, por lo tanto, la velocidad angular de rotación es inversamente proporcional al diámetro del rotor. Para una cantidad dada de potencial del árbol de mando, el par es inversamente proporcional a una velocidad de rotación. Por consiguiente, un gran rotor girará un árbol a velocidad de rotación baja, pero con un par elevado. Esta velocidad de rotación baja y el consiguiente par elevado de tal rotor grande exigen el uso de árboles de mando resistentes y mecanismos de engranaje de relación para transmitir la energía a un generador de giro más rápido. Los generadores contemporáneos deben girar una velocidad de muchas vueltas más rápido que los rotores grandes actuales para generar eficientemente energía.

El engranaje requerido para conseguir esta mayor velocidad de rotación representa aproximadamente el 20% del coste de los sistemas actuales. La torre de acero tubular tradicional supone otro 20% del coste.

Existe una fuerte sensación entre los investigadores de que debe haber algún modo más fácil, más sencillo y rentable de aprovechar la energía eólica. El reto para el desarrollo de la energía eólica para el nuevo milenio es que el utilizar el viento usando los materiales más fuertes y más flexibles actualmente disponibles.

Los aerogeneradores de eje horizontal convencionales experimentan algunos inconvenientes, algunos de los cuales son:

1.- Gran masa de los grandes rotores:

La masa de un rotor se incrementa como una función del cubo del diámetro, mientras que el área barrida se incrementa solamente como una función del diámetro. La cantidad de viento capturado, por masa de rotor unitario, es por lo tanto inversamente proporcional al diámetro del rotor. El único rotor grande captura menos viento por masa unitaria de lo que lo haría una pluralidad de rotores más pequeños que barren un área equivalente. Tal único rotor grande y
pesado exige también el uso de una transmisión correspondientemente más fuerte y una torre para soportar su peso.

2.- Rotación Lenta del los Rotores Grandes:

Los aerogeneradores actuales, con su único rotor grande de giro lento requieren bien un alternador o generador de baja velocidad integrado, o un medio de transmisión que proporciona un engranaje de relación, tal como un reductor, para llevar la velocidad de rotación hasta una velocidad compatible con un generador. Cualquiera de las dos soluciones es complicada, cara y compleja, lo cual encarece el coste de la instalación, así como la fuerza requerida de la torre de soporte.

Para una velocidad de viento dada, la velocidad punta de rotores de igual forma es sustancialmente la misma, sin tener en cuenta el diámetro. La velocidad de rotación es por lo tanto inversamente proporcional al diámetro del rotor, lo cual significa que un rotor más pequeño gira más rápido para mantener la misma velocidad punta que un conjunto mayor de rotación lenta de palas. Los generadores y alternadores convencionales requieren típicamente tal velocidad de rotación rápida para un funcionamiento eficiente. Los pequeños rotores, que giran más rápidamente, pueden por lo tanto a menudo accionar directamente un alternador o generador sustancialmente estándar sin engranaje de relación, o una transmisión. Con rotores más pequeños, si se requiere una transmisión, se necesita incorporar menos engranaje de relación, y por lo tanto pueden ser menos sustanciales, ya que la velocidad de rotación de un rotor más pequeño es más rápida de iniciar.

3.- Rotación Lenta de Par elevado de Medios de la Técnica anterior - La Rotación Más Rápida proporciona la Misma Energía a Menor Par.

Una cantidad dada de energía es proporcionada a par más bajo por un eje de rotación más rápido, reduciendo de este modo la robusteza requerida, y por lo tanto el coste y el peso de la transmisión.

4.- Salida de Energía Baja a partir de Rotores Más Pequeños en la Técnica anterior:

Aunque los rotores más pequeños son deseables desde el punto de vista de la consecución de una mayor velocidad de rotación, la cantidad de energía eólica disponible a partir del área barrida por un rotor más pequeño es inferior a un rotor más grande, que es proporcional al cuadrado del diámetro. Los aerogeneradores convencionales que tienen un único rotor pequeño requieren por lo tanto grandes vientos para generar cantidades útiles de energía.

Se han avanzado muchos esquemas en la técnica anterior para aprovechar mecánicamente una multiplicidad de rotores más pequeños juntos para excitar una única carga. Ninguno ha demostrado ser suficientemente sencillo y fiable para tener un éxito comercial. Los diseños de la técnica anterior que utilizan una multiplicidad de rotores acoplados a un árbol único disponían estos rotores muy juntos, y directamente en línea con el viento, y no tenían ningún medio para suministrar viento fresco a cada rotor, y por lo tanto experimentaban efectos excesivos de sombra de viento entre rotores, realizando la redundancia de múltiples rotores ampliamente ineficaces, sin ninguna ventaja y además, voluminosos e inexplotables.

5.- Se requiere normalmente un medio de orientación en azimut dedicado para mantener un rotor convencional cara al viento apropiadamente dirigido cara al viento. Este medio de orientación en azimut comprende normalmente bien superficies de reacción de fluido en dirección del viento, tales como una aleta de cola o mecanismo de control de dirección. Cualquiera de las dos soluciones añade un coste, peso, resistencia al viento y complicación adicional a una instalación, sin contribuir por otra parte a la generación de energía.

6.- Asuntos de Seguridad: Es posible virtualmente que cualquier aerogenerador experimente un fallo estructural en algún momento de su vida útil. Con velocidades punta que a menudo superan los 241,40 km/h (-mach 0,2), la palas pesadas y grandes de los aerogeneradores convencionales almacenan una enorme cantidad de energía cinética, y se sabe que son muy peligrosas si se rompen o desprenden, incluso en instalaciones domésticas. Estas enormes palas de rotor, (con una masa proporcional al cubo del diámetro, aunque la energía recogida es solamente proporcional al cuadrado del diámetro) requieren a menudo ser levantadas in situ por una grúa potente. De media, una persona muere cada año en tales operaciones.

7.- Asuntos de vibraciones: Se sabe que las turbinas de la técnica anterior transmiten una vibración de baja frecuencia a las estructuras sobre las cuales están montadas, haciendo a menudo que los montajes sobre tejado sean desaconsejables.

8.- Asuntos de ruido: Los aerogeneradores convencionales con un único rotor producen a menudo ruido con vientos fuertes, lo cual puede ser molesto en áreas residenciales.

9.- Asuntos estéticos: muchas personas se oponen al lento movimiento desincronizado de las diversas palas grandes de muchas turbinas separadas.

10.- Asunto de Torre: En muchos casos sería ventajoso prescindir de la necesidad de una torre. Las torres tienden a ser instalaciones permanentes, y solamente consiguen una altura limitada. Son también caras.

Breve sumario de la invención

La presente invención como se establece en las reivindicaciones 1 y 46, desvelan una manera sencilla de conseguir la unión mecánica de una multiplicidad de rotores, combinada con una manera de soportar resilientemente los rotores a una altura operativa efectiva, combinada con una manera de orientar automáticamente los rotores, combinada con una manera de transmitir mecánicamente la energía de los rotores a tierra, y finalmente, incluso generar electricidad, usando nada más que una sola parte móvil.

El aerogenerador de la presente invención en muchas realizaciones proporciona la flexibilidad natural de una torre gracias a un buen uso, en lugar de intentar hacer que la torre sea rígida. Esta torre duplica el árbol de mando flexible de velocidad de rotación elevada y el par bajo. En lugar de soportar un rotor grande y pesado de rotación lenta, nuestra torre giratoria flexible soporta múltiples torres pequeños y ligeros de rotación rápida, fijados coaxialmente a intervalos a lo largo de su longitud. Puesto que los múltiples rotores pequeños pesan mucho menos que un gran rotor de área equivalente, y que se permite la flexión de la torre, la torre puede ser de construcción mucho más ligera que lo permiten los diseños actuales. Además, en muchas realizaciones, el generador u otra carga, y el equipo asociado, se sitúan en la base de su torre/árbol de mando. La torre/árbol de mando flexible soporta por lo tanto solamente su propio peso y los rotores fijados, reduciendo de este modo su fuerza requerida.

Para las realizaciones que tienen el generador en la base, la torre/árbol de mando giratoria se proyecta sustancialmente hacia arriba, para conseguir una distancia respecto del suelo. Esta sección de torre puede ir provista de palas de tipo eje vertical. Cuanto más alta es, la torre/árbol de mando inicia a flexionarse en la dirección del flujo de viento. Incrementando la distancia respecto de su base, la torre/árbol de mando flexiona cada vez más, haciéndose más árbol de mando y meno torre. A alguna altura, la torre/árbol de mando se vuelve suficientemente paralela al viento para que cualesquiera rotores de eje horizontal coaxialmente fijados aprovechen efectivamente el viento, y por lo tanto contribuyen a su rotación. Los múltiples rotores de tipo eje horizontal se fijan por lo tanto a intervalos espaciados a esta sección superior.

Dependiendo de su ángulo de inclinación, algunos de los rotores pueden generar alguna elevación, a modo de una cometa, además desde la base, los planos de rotación de los rotores de tipo eje horizontal coaxialmente fijados se vuelven cada vez más perpendiculares a la dirección del viento, a lo largo de esta sección superior, le torre/árbol de mando puede ser impulsada en una orientación completamente horizontal. Hacia su extremo distal extremo, la torre/árbol de mando puede incluso dirigir hacia abajo, dependiendo de ciertas condiciones. Tal sección de suspensión hacia abajo puede ventajosamente proporcionada con palas de tipo eje vertical. Además, de esta rotación sencilla, debida a su resiliencia, la torre/árbol de mando puede emprender condicionalmente tipo de movimiento oscilante, ondeante, en serpentina o en tirabuzón, o combinaciones de los mismos que se añaden al área de recogida de viento efectiva barrida por el aerogenerador.

La flexibilidad de la torre/árbol de mando giratoria da como resultado natural una orientación pasiva en la dirección del viento para los rotores. La torre/árbol de mando flexible convierte suavemente la rotación de los rotores de tipo eje sustancialmente horizontal, así como la de cualesquiera rotores de tipo eje vertical fijados, sea cual sea la dirección del viento, en una rotación de eje sustancialmente vertical uniforme y fiable en la base. La velocidad de rotación elevada reduce o elimina la necesidad de un reductor. Si se usa un reductor, puede ser mucho más ligero debido a los requisitos de par más bajo de un eje de rotación más rápido. El movimiento de la torre flexible/árbol de mando se estabiliza en alguna medida por la acción giroscópica de los rotores individuales espaciados a lo largo de su longitud. El resultado es un aerogenerador mucho más ligero, sencillo y más rentable económicamente.

La amarradura entre las palas de tipo de eje horizontal se puede añadir para ayudar a transmitir el par hacia abajo, o las palas de eje vertical se pueden extender hacia arriba y servir de amarradura. Si es suficientemente fuerte, la presencia de amarraduras de tipo de eje vertical puede incluso hacer que un árbol central sea innecesario. Y las palas de tipo de eje vertical no necesitan ser exactamente paralelo al eje de la torre como un todo, pero se puede enrollar alrededor del miso helicoidalmente, o incluso comprender un enrejado geométrico conformado con una forma genéricamente cilíndrica.

La torre/árbol de mando y los rotores fijados se apoyan contra la fuerza de la gravedad y la fuerza del viento por la rigidez de la propia torre/árbol de mando giratoria, soportada por un medio de cojinete en voladizo en la base. También se pueden usar tirantes. Además, se puede proporcionar apoyo vertical por flotabilidad natural, por fuerzas de elevación aerodinámicas o una combinación de las mismas. En las realizaciones que tienen una base direccionalmente conforme, estos medios adicionales de soporte vertical pueden predominar, reduciendo la carga radial sobre el medio de cojinete en voladizo en la base.

Otras realizaciones de la presente invención que tiene el generador cerca del centro del árbol de mando retienen el soporte, tales como una torre estacionaria, de un aerogenerador convencional, conservando sin embargo diversas ventajas de las otras realizaciones. En estas versiones más equilibradas, el árbol de mando se extiende tanto hacia delante, sustancialmente en la dirección del viento, como hacia atrás, o sustancialmente en dirección del viento. Esta configuración más equilibrada implica menos apalancamiento, y da como resultado menos tensión sobre el medio de cojinete en voladizo, menos tensión sobre el árbol, requiriendo también menos flexión del árbol. Todo el conjunto está montado sobre un medio de soporte convencional, tal como una torre, edificio, árbol, poste u otra estructura de elevación. Puesto que el árbol sobresale en dos direcciones del medio de cojinete en voladizo, la tensión sobre el árbol se corta automáticamente al menos por la mitad. Puesto que el árbol de mando no está actuando como toda la torre, el apalancamiento y las tensiones sobre el árbol se reducen también. Y puesto que la longitud del árbol presentado está más paralela al viento, las tensiones de flexión sobre el árbol se reducen incluso más drásticamente. Y, esta configuración más equilibrada coloca los rotores más positivamente, controlando más de cerca su posicionamiento. La estructura de soporte se puede extender longitudinalmente para soportar el árbol de mando sobre cojinetes.

La dirección de proyección del árbol, aunque tiene un componente principal sustancialmente paralelo al viento, se puede desviar de la dirección efectiva del viento en una cantidad suficiente para permitir una entremezcla de viento fresco inalterado en el disco barrido por cada rotor sucesivo, de manera que cada rotor pueda aprovechar efectivamente la energía eólica sin alteración indebida de los rotores cara al viento, y contribuyen sustancialmente a la rotación global del árbol. La dirección de la proyección del árbol se puede cambiar para proteger la turbina con vientos excesivamente fuertes.

Objetos y Ventajas

Objeto: Para aprovechar la energía del viento de una manera ambiental y estéticamente aceptable, con seguridad, a menor costo.

Ventajas:

1.- Peso de rotor más ligero: una multiplicidad de rotores más pequeños pesa menos que un único rotor más grande que barre un área total equivalente. Esto es debido a que la masa de un rotor es proporcional a la tercera potencia del diámetro (cubo del diámetro), mientras que el área barrido es solamente proporcional a la segunda potencia del diámetro, (cuadrado del diámetro). Cuanto mayor es el rotor, menos viento puede ser capturado respecto de su masa. De manera significativa, la cantidad de viento disponible por masa de rotor unitario es por lo tanto inversamente proporcional al diámetro del rotor. Esto significa que un rotor de 10 metros capturará 100 veces más viento que un rotor de 1 metro. Pero puede pesar 1000 veces más. Desde este punto de vista, una multiplicidad de rotores más pequeños s más ligera para la misma cantidad de viento capturada, y por lo tanto hace un mejor uso de los materiales que un único rotor más grande. Estos ahorros drásticos de peso reducen incluso la resistencia de la torre requerida.

2.- Rotación más rápida: Para un tipo de rotor dado, en una velocidad de viento dada, la velocidad punta es básicamente algún múltiplo de la velocidad de viento, independiente del diámetro del rotor. Por lo tanto, los rotores más pequeños a una velocidad más rápida (rpm) que los rotores más grandes. La multiplicidad de los rotores más pequeños de la presente invención tiene una velocidad más rápida de rotación (rpm) que un único rotor más grande de área de barrido equivalente. Puesto que los generadores eléctricos funcionan mejor a tal velocidad relativamente elevada de rotación (rpm), la presente invención hace coincidir mejor la velocidad de rotación deseada (rpm) del equipo de generación eléctrica actual. Esto significa que no se necesita un reductor, o si se necesita, puede ser menos sustancial de lo que sería el caso con un único rotor grande de rotación lenta con su par elevado correspondiente. Una versión de la presente invención aventaja incluso a los conjuntos de contrarrotación de rotores, y su velocidad relativa diferencial, que duplica esencialmente la velocidad efectiva de rotación.

3.- Transmisión más ligera: Un árbol de mando de rotación más rápida puede transmitir la misma energía a menor par que un árbol de mando de rotación más lenta. Puesto que la presente invención gira más rápida, los pares son menores, requiriendo una transmisión menos sustancial. Esto reduce el coste, reduciendo también el peso global. El par requerido para transmitir una cantidad dada de energía a través del árbol de mando es inversamente proporcional a la velocidad de rotación. Puesto que los rotores pequeños giran más rápido que los grandes, múltiples rotores coaxiales y pequeños pueden proporcionar la misma energía que un único rotor grande a través de un árbol de mando menos sustancial, girando a una velocidad de rotación más rápida. Por lo tanto, el uso de múltiples rotores más pequeños reduce, además, la fuerza requerida de nuestra torre/árbol de mando, y de la transmisión en general.

4.- No se necesita reductor: La mayor velocidad de rotación de nuestro árbol de mando elimina o reduce la necesidad de un reductor para trasladar la baja rotación de árbol a una rotación de generador más rápida. Si se necesita tal reductor, este puede ser más ligero, puesto que a velocidades de rotación más elevadas, se implica un par menor.

5.- La simplicidad y la redundancia de la presente invención reducirá los costes de diseño, fabricación, instalación y mantenimiento.

6.- El efecto de sombra de viento puede de hecho ser ventajoso protegiendo el aerogenerador de daños con vientos inusualmente fuertes; las sombras de viento se alargan con los mayores números Reynolds encontrados a mayores velocidades de viento. También, puesto que la velocidad del viento aumenta, la torre/árbol de mando se flexiona cada vez más hacia una posición horizontal. Estos efectos aumentan el efecto de viento de viento de un rotor al siguiente con vientos más elevados, protegiendo contra la rotación destructivamente rápida.

7.- Puesto que con máquina puramente a favor del viento, los rotores han de contactar poco probablemente la torre/árbol de mando, y de este modo se pueden hacer suficientemente ligeros y flexible para flexionar con vientos extremadamente fuertes, evitando dalos a la vez que se reducen los costes.

8.- Esta misma flexibilidad ligera permite que cada pala responsa más plenamente a ráfagas localizadas instantáneas.

9.- El árbol de mando es rotacionalmente flexible a lo largo de su longitud, en alguna medida. Esto permite que un rotor completo, o una serie de los mismos, que se encuentra con una ráfaga repentina se acelere rápidamente. La energía adicional es absorbida en primer lugar por la flexibilidad de rotación local del árbol de mando, luego se transmite hacia abajo por la longitud del árbol por su resiliencia. Esto soluciona un problema bien conocido con los rotores pesados, rígidos y más grandes: debido a su rigidez relativa y gran momento, la energía de una ráfaga localizada no puede ser recogida eficientemente; Las palas no puede acelerar suficientemente rápido en la ráfaga momentánea antes de que sea demasiado tarde y la ráfaga haya pasado. Puesto que la energía disponible es proporcional al cubo de la velocidad del viento, esto puede representar cantidades significantes de energía derrochada.

10.- Una mejora estética: El aerogenerador de la presente invención responde a la pregunta: "Si la naturaleza pudiese de algún modo construir, o edificar, un aerogenerador, ¿a qué se parecería?". Como tal, tiene un aspecto muy natural. Especialmente en versiones más pequeñas, las palas parecen un bosquejo, y el conjunto parece un árbol alto, que flexiona naturalmente con el viento. La coloración verde se puede usar para aumentar este aspecto. Las palas de rotación más rápida distraen visualmente menos.

11.- Versatilidad de montaje; muchas versiones son muy apropiadas para ser montadas en la parte superior de un edificio.

12.- Seguridad: Los múltiples rotores más pequeños almacenan menos energía cinética que los más grandes equivalentes. Esto se traduce en menos riesgo de que se produzca un fallo mecánico. Las palas más pequeñas puede hacer menos daño si se desprenden.

13.- Vibración: Las vibraciones de baja frecuencia asociadas con rotores más grandes se reducen o eliminan con múltiples rotores más pequeños, haciendo que las instalaciones en los tejados sean más prácticas.

14: Ruido: Los múltiples rotores pequeños tienen diferentes características de ruido, en vientos elevados, que los más grandes, y pueden por lo tanto ser menos inaceptables para los residentes cercanos. Los múltiples rotores tienden a hacer colectivamente un ruido "blanco"discreto, que se mezcla con otros ruidos de viento.

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Ventajas de realizaciones que tienen el generador a nivel de la base

1.- Es una máquina a favor del viento: Utilizando el efecto natural de orientación pasiva a favor del viento, la presente invención, en muchas de sus realizaciones, aprovecha también el viento de cualquier dirección, eliminando la necesidad de un aparato de control (guiñada) de dirección activa, mecanismos, software, y sensores de dirección del viento.

2.- Como con una máquina de eje puramente vertical, cuando el generador u otra carga, y todo el equipo asociado, se pueden situar en la base de la torre, este emplazamiento reduce en gran medida la fuerza requerida de la torre, simplificando también los procedimientos de mantenimiento, especialmente si el generador se debe reparar, reconstruir o sustituir.

3.- En las realizaciones que utilizan una torre flexible giratoria, la eliminación del requisito de que la torre sea absolutamente rígida reduce, además, la fuerza requerida de la torre. Recibiendo una lección de la naturaleza, observamos que los árboles no son completamente rígidos; por lo tanto dejamos que la torre haga exactamente lo que quiere hacer en el viento: flexionar. La torre a su vez nos recompensa permitiendo una construcción más ligera.

4.- Además de una simple rotación, un aerogenerador de la presente invención puede asumir un movimiento oscilante, ondulante, de serpentina o de tirabuzón. Tal trayectoria barre los rotores a través de una mayor área de viento que una configuración de rotación estática, reduciendo el efecto de sombra de viento de un rotor al siguiente, aprovechando de este modo más energía eólica total de lo que se esperaría.

5.- Como las máquinas de eje puramente vertical, teóricamente, las versiones simples de este nuevo diseño podrían requerir solamente "una parte en movimiento".

6.- Una mejora estética: El aerogenerador de la presente invención responde a la pregunta: "Si la naturaleza pudiese de algún modo construir, o edificar, un aerogenerador, ¿a qué se parecería?". Como tal, tiene un aspecto muy natural. Especialmente en versiones más pequeñas, las palas parecen un bosquejo, y el conjunto parece un árbol alto, que flexiona naturalmente con el viento. La coloración verde se puede usar para aumentar este aspecto.

Algunas ventajas que las realizaciones que tienen el generador cerca del punto central del árbol tienen sobre las realizaciones que tienen el generador en la base son:

1.- Puesto que el árbol sobresale en dos direcciones del medio de cojinete en voladizo, la tensión sobre el árbol se corta automáticamente al menos por la mitad en la presente invención.

2.- Puesto que ninguna parte del árbol de mando está actuando como la torre, la longitud global del árbol, así como el apalancamiento y las tensiones sobre el árbol se reducen también.

3.- Puesto que la longitud del árbol presentado está más paralela al viento, las tensiones de flexión sobre el árbol se reducen incluso más drásticamente porque el viento tiene menos apalancamiento.

4.- Las cargas radiales sobre los cojinetes se reducen drásticamente, puesto que el aerogenerador está ampliamente equilibrado alrededor de los cojinetes, puesto que el árbol de mando sobresale del mismo en ambas direcciones.

5.- Las versiones que tienen una estructura de soporte de extensión longitudinal siguen exhibiendo reducciones en las tensiones de flexión sobre el árbol de mando e incluso menos carga radial sobre los cojinetes.

6.- Se ha observado que el aspecto no es más molesto que una antena de televisión.

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Dibujos en general

La figura 1 muestra la primera realización de un aerogenerador de la presente invención que tiene rotores de tres palas, un generador accionado por engranajes, y medios de cojinete de subsuperficie, desde una vista aérea a favor de viento de lado desviada.

La figura 2 ilustra una vista lateral del aerogenerador de la figura 1.

La figura 3 es una vista ampliada de la base del aerogenerador de la figura 1.

Las figuras 4-6 muestran configuraciones de base alternativas, similares a la base de las figuras 1-3, descrita en la segunda a la cuarta realizaciones.

: La figura 4 muestra una base con un medio de cojinete en voladizo de subsuperficie y una carga en línea directamente accionada.

: La figura 5 muestra una base de superficie superior con la carga directamente accionada por debajo del medio de cojinete en voladizo.

: La figura 6 muestra una base de superficie superior con la carga directamente accionada dentro del medio de cojinete en voladizo.

La figura 7 es una vista en perspectiva lateral desde una posición elevada de la quinta realización, que tiene una base de subsuperficie con carga directamente accionada, y rotores de dos palas.

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La figura 8 muestra una vista más cercana de la base de la quinta realización.

La figura 9 muestra la base de la sexta realización, una versión alternativa de la base de la quinta realización anterior.

Las figuras 10-13 muestran vistas laterales ampliadas de parte de la sección superior de una torre/árbol de mando que ilustra configuraciones alternativas de palas de rotor, aplicables a muchas de las realizaciones descritas en la presente memoria:

: La figura 10 muestra una vista lateral ampliada de parte de la sección superior de la torre/árbol de mando de la quinta realización mostrada en la figura 8.

: La figura 11 muestra la séptima realización.

: La figura 12 muestra la octava realización.

: La figura 13 muestra la novena realización.

La figura 14 muestra una vista lateral en perspectiva de la décima realización, una instalación marina flotante de un aerogenerador de la presente invención.

La figura 15 muestra una vista ampliada de la base marina flotante de la décima realización mostrada en la figura 14.

La figura 16 muestra una vista ampliada de la base marina flotante de la undécima realización.

La figura 17 muestra una vista ampliada de la base marina contrabalanceada, giratorio y flotante de la duodécima realización, que tiene el medio de cojinete en voladizo que comprende la interfaz líquida entre la base giratoria y el agua circundante.

La figura 18 muestra una vista lateral en perspectiva de la treceava realización, una barco de vela accionado por un aerogenerador de la presente invención.

La figura 19 muestra una vista ampliada de la transmisión marina simple dela decimocuarta realización.

La figura 20 muestra una vista ampliada de la transmisión marina híbrida de viento/eléctrica de la quinceava realización.

La figura 21 muestra una vista lateral en perspectiva de la dieciseisava realización, una torre/árbol de mando que tiene una base giratoria.

La figura 22 muestra una vista lateral en perspectiva de la diecisieteava realización.

La figura 23 muestra una vista lateral en perspectiva de la diecisieteava realización, una torre/árbol de mando que tiene una base direccionalmente conforme de la diecisieteava realización (gráficamente representada por un simple resorte helicoidal).

La figura 24 muestra una vista lateral en perspectiva de la base direccionalmente conforme de la dieciseteava realización (gráficamente representada por un simple resorte helicoidal).

La figura 25 muestra una vista lateral en perspectiva de la dieciochoava realización, que tiene amarradura helicoidal y longitudinal.

La figura 26 muestra una vista lateral en perspectiva de la diecinueveava realización, que tiene amarradura helicoidal y longitudinal.

Las figuras 27-30 muestran vistas laterales ampliadas de parte de la sección superior de una torre/árbol de mando que ilustra configuraciones alternativas de amarradura, aplicables a muchas de las realizaciones descritas en la presente memoria:

: La figura 27 muestra una vista ampliada de parte de la sección superior de una torre/árbol de mando de la dieciochoava realización, que tiene amarradura helicoidal.

: La figura 28 muestra una vista ampliada de parte de la sección superior de una torre/árbol de mando de la décimo-novena realización, que tiene adicionalmente amarradura longitudinal.

: La figura 29 muestra una vista ampliada de parte de la sección superior de una torre/árbol de mando de la vigésima realización, que tiene amarradura helicoidal inversa.

: La figura 30 muestra una vista ampliada de parte de la sección superior de una torre/árbol de mando de la vigésimo-primera realización, que tiene amarradura circunferencial.

La figura 31 muestra una vista lateral en perspectiva de la vigésimo-segunda realización que tiene una torre/árbol de mando de enrejado.

La figura 32 muestra una vista lateral en perspectiva ampliada de la sección superior de la torre/árbol de mando de enrejado de la vigésimo-segunda realización..

La figura 33 muestra una vista lateral en perspectiva de la base de la vigésimo-segunda realización que tiene una torre/árbol de mando de enrejado.

La figura 34 muestra una vista lateral de la vigésimo-tercera realización que muestra una torre/árbol de mando de perfil, que representa regiones de flexibilidad longitudinal variable.

La figura 35 muestra una vista lateral de la vigésimo-tercera realización que muestra una torre/árbol de mando de perfil, que representa regiones de flexibilidad longitudinal variable.

La figura 36 muestra una vista en perspectiva lateral superior del aerogenerador de la vigésimo-quinta realización, que tiene un único rotor de tipo de eje horizontal.

La figura 37 muestra una vista en perspectiva lateral superior del aerogenerador de la vigésimo-sexta realización, que tiene un rotor de eje vertical y un rotor de eje horizontal.

La figura 38 muestra una vista en perspectiva lateral superior del aerogenerador de la vigésimo-séptima realización, que tiene múltiples rotores de eje vertical, y múltiples rotores de tipo de eje horizontal.

La figura 39 muestra una vista en perspectiva lateral superior de la vigésimo-octava realización, que tiene múltiples rotores de eje horizontal, y múltiples rotores de eje vertical, soportados por tirantes.

La figura 40 muestra una vista en perspectiva lateral superior de la vigésimo-novena realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal, y soportados por tirantes.

La figura 41 muestra una vista en perspectiva lateral superior de la trigésima realización, que tiene un único rotor de tipo de eje horizontal soportado por tirantes.

La figura 42 muestra la trigésimo-primera realización, una granja eólica de aerogeneradores de la vigésimo-octava realización, interconectados a través de una rejilla compartida de tirantes.

La figura 43 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento de un aerogenerador de la trigésimo-segunda realización, que tiene una rotor de eje vertical alargado, y múltiples rotores de tipo de eje horizontal.

La figura 44 muestra una vista ampliada del extremo superior del rotor de eje vertical alargado de la trigésimo-segunda realización.

La figura 45 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento de un aerogenerador de la trigésimo-tercera realización, que tiene palas de rotor de tipo de eje vertical alargado que se extienden a lo largo de toda la longitud de la torre/árbol de mando, fijadas a los múltiples rotores de tipo de eje alargado horizontal, sin árbol central.

La figura 46 muestra una vista ampliada de la torre/árbol de mando de la trigésimo- tercera realización.

La figura 47 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento de un aerogenerador de la trigésimo-cuarta realización, que tiene palas de rotor de tipo de eje vertical alargado que se extienden a lo largo de toda la longitud de la torre/árbol de mando, fijadas a los múltiples rotores de tipo de eje horizontal alargado, sin árbol central.

La figura 48 muestra una vista ampliada de la torre/árbol de mando de la trigésimo- cuarta realización.

La figura 49 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento de un aerogenerador de la trigésimo-quinta realización, que tiene palas de rotor de tipo de eje vertical alargado que se extienden a lo largo de toda la longitud de la torre/árbol de mando, fijadas a los múltiples rotores de tipo de eje horizontal alargado, sin árbol central y amarradura helicoidal.

La figura 50 muestra una vista ampliada de la torre/árbol de mando de la trigésimo- quinta realización.

La figura 51 muestra una vista lateral cara al viento de la trigésimo-sexta realización, un aerogenerador de la presente invención montado en la parte superior de un edificio, que tiene tanto palas de rotor de tipo de eje vertical como verticales, con un eje distal suspendido por debajo del nivel de la base.

La figura 52 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la trigésimo-sexta realización, que tiene palas de eje vertical enrolladas helicoidalmente

La figura 53 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la trigésimo-octava realización, que tiene palas de eje vertical enrolladas helicoidalmente de manera inversa.

La figura 54 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la trigésimo-novena realización, que tiene palas de eje vertical enrolladas helicoidalmente de manera inversa, y amarradura helicoidal.

La figura 55 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la cuadragésima realización, que tiene palas de eje vertical enrolladas helicoidalmente, en ambas direcciones. (La cuadragésima-primera realización no se ilustra específicamente, pero se refiere también a la figura 55).

La figura 56 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la cuadragésimo-segunda realización, que tiene palas de tipo eje vertical enrolladas helicoidalmente, y palas de eje vertical longitudinales.

La figura 57 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la cuadragésimo-tercera realización, que tiene palas de tipo eje vertical enrolladas helicoidalmente, amarradura de transmisión de par helicoidal, y palas de eje vertical longitudinales.

La figura 58 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la cuadragésimo-cuarta realización, que tiene palas de tipo eje vertical enrolladas helicoidalmente en ambas direcciones, así como palas de eje vertical longitudinales.

La figura 59 es una vista ampliada de una sección de la torre/árbol de mando de la cuadragésimo-quinta realización, que tiene palas de tipo eje vertical enrolladas helicoidalmente en ambas direcciones, que se extienden también longitudinalmente, como en la realización anterior, pero sin árbol central

La figura 60 es una vista lateral a favor del viento de la cuadragésimo-sexta realización, que tiene una sección inferior cilíndrica compuesta por un conjunto hexagonal de puntales que comprende palas de tipo eje vertical, y una sección superior que tiene palas de tipo de eje horizontal.

La figura 61 es una vista más cercana dela cuadragésimo-sexta realización, donde la sección inferior se encuentra con la sección media.

La figura 62 es una vista más cercana dela cuadragésimo-sexta realización, donde la sección inferior se encuentra con la base.

La figura 63 es una vista incluso más cercana de la cuadragésimo-sexta realización, donde la sección inferior se encuentra con la sección media. (La cuadragésima-séptima realización no se ilustra, pero se refiere a las figuras 60-63).

La figura 64 muestra una vista ampliada de extremo de la cuadragésima-octava realización que tiene una sección inferior cilíndrica constituida por un conjunto triangular de puntales que comprende palas de tipo eje vertical, donde la sección inferior se encuentra con la sección media.

La figura 65 muestra una vista ampliada de la realización cuadragésimo-novena realización, que tiene una cola en voladizo.

La figura 66 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento del aerogenerador de la quincuagésima realización, que tiene múltiples colas en voladizo.

La figura 67 muestra una vista ampliada de la sección superior de la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-primera realización que comprende un cuerpo elevador.

La figura 68 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento del aerogenerador de la quincuagésimo-segunda realización, que tiene un cuerpo elevador y múltiples colas en voladizo.

La figura 69 muestra una vista ampliada de la sección superior de la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-tercera realización, que tiene colas en voladizo, picos en voladizo, atraídos hacia la base por un medio de transmisión de tensión.

La figura 70 es una vista lateral en perspectiva de la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-tercera realización, que tiene colas en voladizo, y picos en voladizo, atraídos hacia la base por un medio de transmisión de tensión.

La figura 71 es una vista lateral en perspectiva de la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-cuarta realización, que un cuerpo elevador, tiene colas en voladizo, y picos en voladizo, atraídos hacia la base por un medio de transmisión de tensión.

La figura 72 es una vista ampliada de la sección superior de la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-quinta realización, que tiene colas en voladizo con superficies elevadoras ajustables.

La figura 73 es una vista ampliada de la sección superior de la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-sexta realización, que tiene rotores inclinados acoplados con rotación a colas inclinadas en voladizo.

La figura 74 es una vista en perspectiva lateral cara al viento de la quincuagésimo- séptima realización, que comprende múltiples rotores de tipo de eje horizontal y un cuerpo elevador flotante.

La figura 75 es una vista lateral en perspectiva ampliada del cuerpo elevador flotante de la quincuagésimo-séptima realización.

La figura 76 es una vista lateral en perspectiva a favor del viento de la quincuagésimo- octava realización, que comprende múltiples rotores de tipo de eje horizontal que tiene palas flotantes.

La figura 77 es una vista en perspectiva a favor del viento desde arriba, mirando hacia abajo la torre/árbol de mando de la quincuagésimo-octava realización. La figura 78 muestra una vista ampliada de la base de la quincuagésimo-octava realización.

La figura 78 muestra una vista ampliada de la base de la quincuagésimo-octava realización.

La figura 79 muestra una vista lateral en perspectiva a del viento de la quincuagésimo- novena realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal y una base direccionalmente conforme.

La figura 80 muestra una vista lateral en perspectiva a favor del viento de la sexagésima realización, que tiene múltiples rotores de tipo eje horizontal, un cuerpo elevador flotante y una base direccionalmente conforme.

La figura 81 es una vista en perspectiva a favor del viento desde arriba, que mira hacia abajo la torre/árbol de mando de la sexagésimo-primera realización, que comprende múltiples rotores de tipo eje horizontal que tienen palas flotantes, y amarradura de transmisión de par helicoidal conectada secuencialmente a múltiples armaduras.

La figura 82 muestra una vista ampliada de la base de la sexagésimo-primera realización, que muestra la amarradura fijada a la armadura inferior.

La figura 83 muestra una vista lateral en perspectiva a favor del viento de la sexagésimo-segunda realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal que tiene palas flotantes, y una base direccionalmente conforme.

La figura 84 muestra una vista en perspectiva lateral a favor del viento de la sexagésimo-tercera realización que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal conectados por amarradura de transmisión de par helicoidal, un cuerpo elevador flotante y una base direccionalmente conforme.

La figura 85 es una vista en perspectiva lateral de la sexagésimo-cuarta realización, que tiene rotores de tipo eje horizontal flotantes, sujetos por la amarradura de transmisión de par, sin árbol central.

La figura 86 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento de la sexagésimo- quinta realización, que tiene un cuerpo elevador flotante, y múltiples rotores de eje horizontal suspendidos por la amarradura de transmisión de par.

La figura 87 muestra una vista ampliada del cuerpo elevador flotante de la sexagésimo- quinta realización.

La figura 88 es una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba, de la sexagésimo-sexta realización que tiene palas de rotor flotantes amarradas por la amarradura de transmisión de par, y una base direccionalmente conforme.

La figura 89 es una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba, de la de la sexagésimo-séptima realización que un cuerpo elevador flotante, múltiples rotores de tipo de eje horizontal suspendidos por una amarradura de transmisión de par, y una base direccionalmente conforme.

La figura 90 es una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba de la sexagésimo-octava realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal con palas flotantes, amarradura de transmisión de par enrollada helicoidalmente, amarradura alargada y una base direccionalmente conforme con medios para empuje direccional.

La figura 91 es una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba de la sexagésimo-novena realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal con palas flotantes, amarradura de transmisión de par enrollada helicoidalmente, amarradura alargada, una base direccionalmente conforme con medios para empuje direccional, y sin árbol central.

La figura 92 muestra una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba de la septuagésima realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal, que pueden ser flotantes, montados sobres cubos inclinados, orientables por la amarradura alargada fijada a una armadura, soportada con rotación por una base direccionalmente conforme, influenciada por un medio para empuje direccional.

La figura 93 es una vista ampliada de la base de la septuagésima realización.

La figura 94 muestra una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba, de la septuagésimo-primera realización, que tiene rotores montados sobre cubos inclinados, orientables por amarradura alargada, una armadura, y una base direccionalmente conforme con medios para empuje direccional, que tiene además, la carga coaxialmente montada directamente a la sección superior de la torre/árbol de mando.

La figura 95 es una vista ampliada de la base de la septuagésimo-primera realización.

La figura 96 es una vista en perspectiva lateral a favor del viento desde arriba, de la septuagésimo-segunda realización, que tiene rotores montados sobre cubos inclinados, orientables por palas de eje vertical alargadas, una armadura, y una base direccionalmente conforme con medios para empuje direccional.

La figura 97 es una vista ampliada de la base de la septuagésimo-segunda realización.

La figura 98 es una vista aérea en perspectiva lateral del extremo inferior de la instalación de aerogenerador de la septuagésimo-tercera realización, que tiene rotores montados sobre cubos inclinados, orientables por palas de eje vertical alargadas, una armadura, una base direccionalmente conforme con medios para empuje direccional, y amarradura de transmisión de par provista de medios de retención floja.

La figura 99 es una vista aérea en perspectiva lateral de la septuagésimo-cuarta realización, que tiene múltiples rotores de tipo de eje horizontal flotantes conectados por palas de tipo de eje vertical, alargadas flotantes, una amarradura, una base direccionalmente conforme, y amarradura de transmisión de par, sin árbol central.

La figura 100 es una vista aérea en perspectiva lateral de la septuagésimo-quinta realización que tiene rotores de tipo de eje horizontal flotantes conectado por palas de tipo de eje vertical alargadas y flotantes, una armadura, un árbol central y una base direccionalmente conforme.

La figuro 101 es una vista aérea en perspectiva lateral de la septuagésimo-sexta realización que tiene rotores de tipo de eje horizontal flotantes conectado por palas de tipo de eje vertical alargadas y flotantes, enrolladas helicoidalmente para transmitir un par a una armadura, y una base direccionalmente conforme.

La figuro 102 muestra una vista lateral en perspectiva cara al viento desde arriba, de la septuagésimo-séptima realización que tiene rotores de tipo de eje horizontal flotantes conectado por palas de tipo de eje vertical alargadas y flotantes, enrolladas helicoidalmente en sentido inverso, amarradura de transmisión de par y una base direccionalmente conforme.

La figura 103 es una vista aérea en perspectiva lateral de la septuagésimo-octava realización, que tiene rotores de tipo de eje horizontal conectados por palas de tipo de eje vertical flotantes, enrolladas helicoidalmente para transmitir un par a una armadura, una base direccionalmente conforme, con la inclusión del árbol central.

La figura 104 muestra una vista en perspectiva lateral cara al viento desde arriba, de la septuagésimo-novena realización que tiene rotores de tipo de eje horizontal flotantes conectados por palas de tipo de eje vertical alargas enrolladas helicoidalmente en sentido inverso, una amarradura de transmisión de par y una base direccionalmente conforme.

La figura 105 muestra una vista en perspectiva lateral aérea, de la octogésima realización que tiene rotores de tipo de eje horizontal flotantes conectados por palas de tipo de eje vertical alargas enrolladas helicoidalmente en ambas direcciones, y una base direccionalmente conforme.

(La octogésimo-primera realización no se ilustra específicamente, pero se refiere a la figura 105)

La figura 106 muestra una vista lateral oblicua de la octogésimo-segunda realización, que tiene el generador cerca del centro de un árbol de mando alargado con rotores de eje horizontal fijados.

La figura 107 muestra una vista lateral de la octogésimo-segunda realización, que ilustra una flujo de viento que choca contra la turbina.

La figura 108 muestra la octogésimo-tercera realización desde un lado, con un número igual de rotores cara al viento y a favor del viento del medio de cojinete en voladizo, con un medio desviado horizontal a favor del viento que sirve para mantener apuntando en el viento.

La figura 109 muestra la octogésimo-cuarta realización, con una sección a favor del viento muy larga del árbol de mando, equilibrada por un contrapeso sobre la sección cara al viento. Se muestran un resorte y un amortiguador para gobernar el comportamiento de recogida vertical.

La figura 110 es una vista ampliada del medio de cojinete en voladizo y la carga de la octogésimo-cuarta realización, que muestra una vista más cercana del mecanismo de recogida.

La figura 111 es una vista lateral de la octogésimo-quinta realización que tiene mecanismo de rumbo activo tanto en los planos horizontal como vertical.

La figura 112 es una vista delantera oblicua de una turbina de la octogésimo-sexta realización, que tiene un ángulo de desfase en el plan horizontal implementado por una aleta reactivo al fluido que se extiende a un lado.

La figura 113 es una vista ampliada lateral del medio de cojinete en voladizo de la octogésimo-sétima realización, en la cual un árbol de mando cara al viento y un árbol de mando a favor del viento contrarrotan.

La figura 114 muestra una vista delantera oblicua de la octogésimo-octava realización, que tiene múltiples turbinas montadas sobre una única estructura giratoria.

La figura 115 es una vista lateral de la octogésimo-octava realización -una turbina que tiene múltiples rotores de eje horizontal montados a lo largo de un árbol de mando, soportados por una estructura de soporte de extensión longitudinal que se alarga parcialmente a lo largo del árbol para soportarlo.

La figura 116 es una vista lateral de la nonagésima realización, en la cual la estructura de soporte de extensión longitudinal está constituida predominantemente por puntales.

La figura 117 es una vista lateral de la nonagésimo-primera realización, en la cual la estructura de soporte de extensión longitudinal está constituida predominantemente por tirantes.

La figura 118 es una vista lateral de la nonagésimo-segunda realización, en la cual la estructura de soporte de extensión longitudinal está constituida tanto por puntales como tirantes.

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Números de piezas en las figuras de los dibujos

1.: superficie

2.: medios de base

3.: medios de montaje

4.: medios de soporte de cojinetes

5.: medios de cojinete en voladizo

6.: carga

7.: sección inferior de torre/árbol de mando

8.: sección intermedia de torre/árbol de mando

9.: sección superior de torre/árbol de mando

10.: torre/árbol de mando resiliente o árbol de mando como un todo

11.: medios de cojinete

12.: palas de tipo árbol horizontal

13.: rotor de tipo árbol horizontal

14.: medios de toma de fuerza

15.: eje

16.: medios de armadura

17. \hskip0,4cm ...

18.: medios de amarradura helicoidal de transmisión de par (se enrollan helicoidalmente alrededor de la torre/árbol de mando, de abajo a arriba, en la dirección de la rotación, transmitiendo un par en tensión).

19.: medios de amarradura helicoidal en sentido inverso (se enrollan alrededor del árbol de arriba abajo, en la dirección de la rotación) (se enrollan en dirección opuesta a 18)

20.: medios de amarradura longitudinales continuos (sustancialmente paralelos al eje

21.: medios de amarradura latitudinales continuos (sustancialmente perpendiculares al eje

22.: medios de cola en voladizo

23.: medios de pluma de cola

24.: medios de superficie elevadores de cola (estabilizador horizontal)

25.: medios de orientación de cola pasivos a favor de viento (estabilizador vertical)

26.: medios de cojinete de rotación de pluma en voladizo

27.: medios de resorte resilientes

28.: medios de pluma de pico en voladizo

29.: medios de transmisión de tensión lineales (mostrados como un cable)

30.: medios de ajuste de tensión (mostrado con un cabestrante)

31.: cuerpo elevador

32.: cuerpo elevador flotante

33.: medios de cojinete de suspensión

34.: medios amortiguadores (amortiguador)

35.: medios de orientación dirección en azimut giratorio en horizontal (tal como un cojinete giratorio o de guiñada)

36.: medios de control de ángulo de elevación

37.: medios elevadores o mecanismo elevador

38.: medios de pivoteo

39.: interfaz de montaje no-giratoria, direccionalmente flexible y resiliente (que tiene un empuje en vertical) (mostrada como un simple resorte)

40.: pala de tipo eje vertical longitudinalmente orientada (pala sustancialmente lineal que opera sobre el principio general de una pala de tipo Darrieus)

41.: pala de tipo eje vertical, longitudinalmente orientada que duplica como amarradura lineal o por el contrario funciona como medio estructural lineal

42.: pala de tipo de eje vertical (tipo Darrieus) que se enrolla helicoidalmente alrededor de la estructura, procediendo hacia arriba desde el extremo de la base, en la dirección de rotación, con lo cual también puede servir de medio de amarradura diagonal helicoidal, que transmite un par hacia abajo en tensión

43.: pala de tipo de eje vertical (tipo Darrieus) que se enrolla alrededor de la estructura, procediendo de arriba abajo, de una manera helicoidal, en la dirección de rotación, que sirve de medio de amarradura diagonal helicoidal, que transmite un par hacia abajo en compresión

44.: rotor de eje vertical (tipo Darrieus)

45.: superficie elevadora ajustable

46.: medios de accionamiento elevadores

47.: medios de control elevadores

48.: cubo inclinado

49.: sección cara al viento de árbol de mando

50.: sección a favor de viento del árbol de mando

51.: puntal circunferencialmente orientado (perpendicular a la torre/árbol de mando)

52.: modelo geométrico de repetición cilíndrico de palas de rotor de tipo de eje vertical (generalmente enrejado geométrico continuo generalmente cilíndrico que comprende puntales que tienen una sección transversal de aleta, dispuestos para funcionar como palas de rotor de eje vertical de tipo Darrieus

53.: estructura de enrejado abierta que comprende la torre/árbol de mando

54.: un puntal diagonal que comprende parte de una estructura de enrejado

55.: tirante

56.: medio de cubo de cojinete superior para tirantes

57.: tirantes horizontales entre unidades

58. \hskip0,4cm ...

59.: medios de retención floja (medios de resorte elástico o resiliente)

60.: medios de soporte direccionalmente conforme no giratorio (estructura de montaje de cardán)

61.: medios para empuje direccional (usualmente hacia la vertical) (pasivos (resorte) o accionado)

62.: medios de orientación (timón) (para realizaciones características de un barco)

63.: medios de acoplamiento de rotación direccionalmente flexible

64.: medios de acoplamiento no-giratorio direccionalmente flexible

65.: medios de montaje no giratorios para carga (fijados a una parte no-giratoria de carga, resiste el par aplicado a la carga girando la torre/árbol de mando, para que la carga funciones apropiadamente, en lugar de simplemente girar como un todo)

66.: medios de conducto de energía continua (el ejemplo mostrado es un cable eléctrico)

67.: medio de contrapeso de balastro

68.: sección superior flotante de eje (instalación marina de tubo hueco)

69.: medios de anclaje (mostrado como una cadena simple)

70.: medios de cojinete de rotación de armadura

71.: unidad de conversión de energía

72.: combinación de generado motor reversible

73.: primer medio de embrague

74.: segundo medio de embrague

75.: árbol de mando de hélice submarina

76.: medios de cojinete de árbol de mando de hélice submarina

77.: hélice submarina

78.: medios de almacenamiento de energía (mostrado como un banco de baterías eléctricas)

79.: barco

80.: edificio

81.: medios de freno

82.: medios de transmisión que incluyen engranaje inverso

- - -

90.: medios de torre

91.: mitad giratoria exterior de la carga 6

92.: media giratoria interior de carga 6 (gira en dirección opuesta de 91)

93.: medios de armadura de soporte para montar múltiples turbinas

94.: medios de inducción de ángulo de desfase reactivo al fluido

95.: medios de extensión desviada a favor del viento

96.: medios de control de orientación direccional en azimut activos

97.: apoyo de montaje aerodinámico

98.: sección distal de suspensión hacia debajo de torre/árbol de mando

99.: extremo distal de torre/árbol de mando

100.: barquilla aerodinámica

101.: estructura de soporte longitudinalmente extendida

102.: puntal longitudinal oblicuo

103.: tirante longitudinal oblicuo

104.: tirante circunferencial

105.: puntal radial

106.: medios de rumbo en azimut aerodinámico pasivos (alerta posterior)

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Realizaciones preferidas

1.- En la primera realización, con referencia a las figuras 1, 2 y 3, una torre/árbol de mando giratoria 10 que comprende una estructura alargada resiliente, tal como un poste flexible, que sirve tanto una torre como un árbol de mando, se extiende sustancialmente hacia arriba desde una medio de base 2 situado sustancialmente al nivel de la superficie.

El medio de base 2 comprende un medio de montaje 3, un medio de cojinete en voladizo 5, un medio de toma de fuerza 14, y una carga 6. Una vista en sección de más cerca de tal base 2, como en la figura 78, muestra que el medio de cojinete en voladizo 5 puede comprender, por ejemplo, un eje sustancialmente vertical 15, soportado con rotación por dos medios de cojinete en rotación 11, estando dichos medios de cojinete situados sustancialmente próximos de uno de los dos extremos de dicho eje 15. Las cargas radiales sobre los cojinetes se pueden reducir sustancialmente haciendo que el eje 15 siempre que sea práctico, separando de este modo estos cojinetes en la medida en que es práctico, para mejorar su apalancamiento combinado efectivo. Los cojinetes son retenidos con seguridad por un medio de soporte de cojinete 4, que en este caso comprende un tubo vertical rígido de envolvente.

El medio de cojinete en voladizo 5, fijado de manera segura al medio de montaje 3, soporta la torre/árbol de mando 10 de una manera que permite que la torre/árbol de mando gire libremente alrededor de su propio eje longitudinal. La estructura del medio de base, que incluye el medio de montaje 3 y el medio portador en voladizo 5, es suficientemente robusta para soportar el peso de la torre/árbol de mando 10 y sus rotores fijados, además de las cargas aerodinámicas generadas sobre los mismos por el viento, ejercida a través del apalancamiento proporcionado por la longitud de la torre/árbol de mando. El medio de base se puede montar en una superficie de tal manera que el medio de cojinete en voladizo 5 se extiende por debajo de la superficie, para añadir estabilizar a la vez que se reduce las perturbaciones superficiales.

La sección inferior 7 de la torre/árbol de mando se acopla coaxialmente a, y va soportada con rotación por, el medio de cojinete en voladizo 5, lo que significa que la torre/árbol de mando se sujeta de manera segura, tanto en posición como en dirección de proyección, en su base, pero es libre de girar alrededor de su propio eje longitudinal. Esta sección inferior 7 emerge por lo tanto de la base sustancialmente perpendicular a la superficie, sirviendo para conseguir una distancia desde la superficie, para así alcanzar los vientos de mayor velocidad encontrado a distancia de la superficie, como la torre de un aerogenerador convencional. Incrementando la altura, la torre/árbol de mando empieza a flexionar en una dirección progresivamente más a favor del viento, debido tanto a su propio peso, el peso de sus rotores fijados, como la fuerza del viento. La sección intermedia 8 de la torre/árbol de mando sirve tanto para conseguir una distancia adicional respecto de la superficie como, por su deflexión de flexión, transitar hacia una dirección más horizontal de proyección. La torre/árbol de mando puede variar en espesor a lo largo de su longitud, o personalizarse por el contrario para una respuesta específica de flexión. En esta realización la torre/árbol de mando es más espeso en la base, ahusándose hacia un perfil más estrecho con mayor distancia respecto de la base, como es por ejemplo el caso de una caña de pescar, que se vuelve cada vez más constante en espesor hacia su extremo distal 99. Una multiplicidad de rotores 13 de tipo de eje sustancialmente horizontal se fijan coaxialmente a intervalos a la sección superior 9 de la torre/árbol de mando. Esta sección superior 9 empieza en un punto donde el árbol se vuelve suficientemente paralelo al viento para que estos rotores contribuyan efectivamente hacia su rotación; Como la torre/árbol de mando se flexiona naturalmente sobre una dirección a favor del viento, los rotores se orientan sustancialmente en perpendicular a la dirección del flujo de viento. El viento hace entonces que los rotores giren. Con la rotación cada vez más rápida, el disco barrido por cada rotor se vuelve cada vez más opaco al viento, añadiendo a su resistencia aerodinámica efectiva, y dependiendo de su ángulo, proporcionando elevación, influenciando además el comportamiento de flexión de la torre/árbol de mando.

Es un error común en el diseño de aerogeneradores colocar muy cerca un rotor directamente enfrente de otro, ya que la sombra del viento del rotor cara al viento hace que rotor a favor del viento sea menos efectivo, y que la región de alta presión enfrente del rotor a favor del viento reduzca incluso ligeramente la cantidad de viento que fluye a través del rotor de viento en contra, causando una contrapresión, afectando también a su efectividad. La presente invención se ha de distinguir de las que simplemente agrupan múltiples rotores de eje horizontal sobre un único árbol de mando horizontal corto, apilados demasiado cerca para que el aire nuevo entre en la corriente entre los rotores, sin tener en cuenta los efectos de sombra de viento. En la presente invención, los rotores se colocan suficientemente alejados de manera que el aire continuo de la corriente de aire circundante tiene alguna oportunidad de diluir la sombra de viento de un rotor antes que ese aire la haga en el siguiente rotor. Igualmente, la mayor parte de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando no es exactamente horizontal, sino que forma un ligero ángulo con la horizontal, de manera que cada rotor no está exactamente a favor del viento respecto del rotor anterior, sino desviado bien por arriba o por abajo, o incluso de lado, dependiendo de cómo flexione el eje. La inclinación de cualquier rotor actúa también afortunadamente para desviar y alejar su sobre de viento del siguiente rotor. Además, toda la sección superior 9 de la torre/árbol de mando en serpentina puede ondear, oscilar o por el contrario flexionarse activamente, exponiendo además los rotores afectados a una mayor sección de corriente de aire continuo. Tal movimiento ondeante también puede servir para elevar la velocidad relativa a la cual el aire choca contra las palas de rotor. El efecto giroscópico de cada rotor 13 tiende sin embargo a estabilizar el árbol en la región donde está fijado ese rotor. El efecto estabilizador agregado es bastante notable, reduciendo sustancialmente las oscilaciones y giros violentos del árbol en condiciones de racheadas, haciendo que la generación de energía sea más suave, la fatiga y el desgaste de los materiales sea más reducido y aumentando la seguridad. La cantidad neta de la energía aportada por todos los rotores gira toda la torre/árbol de mando 10. El árbol gira alrededor de su propio eje, a lo largo de toda su longitud.

La energía colectiva resultante se puede extraer y utilizar por una carga 6 en el extremo de base del árbol. En esta realización, la carga 6 comprende un generador eléctrico, acoplado al árbol a través de un medio de toma de fuerza 14 como se ilustra mediante el conjunto de engranajes mostrados. Puesto que esta carga 6 no está montada giratoriamente como una unidad completa, y como es la carga de los aerogeneradores de eje horizontal convencional, la energía se puede conducir apropiadamente alejándola de la carga 6 por un medio de conducto de energía continuo 66, que en este caso comprende un cable eléctrico. Si la carga fuese una bomba o un compresor, el medio de conducto de energía continuo comprendería, una manguera, tubuladura o tubo. Otros medios de conducto de energía continuo apropiado podrían incluir cable de fibra óptica o un árbol de mando, cadena, correa u otros medios mecánicos. Este nuevo aerogenerador de tipo de eje horizontal tiene dos enormes ventajas reservadas anteriormente a los aerogeneradores de eje vertical.

1.: la de tener una carga estacionaria a nivel del suelo, que es claramente una clara mejora respecto de los aerogeneradores de eje horizontal de la técnica anterior. Puesto que la carga no necesita girar para seguir a dirección del viento, no se necesitan anillos colectores para retirar la energía eléctrica de la instalación. Puesto que la carga no necesita ir soportada por la torre, la torre puede ser drásticamente menos robusta, y por lo tanto más ligera y menos costosa. La instalación y el mantenimiento periódico de la carga son más seguros y menos complicados a nivel del suelo.

2.: la de responder igualmente bien al viento desde cualquier dirección, sin la necesidad de un mecanismo de control de guiñada activo, puesto que esta máquina a favor del viento se auto-apunta de manera natural, comprendiendo inherentemente un comportamiento de orientación pasivo a favor del viento, y comprendiendo por lo tanto medios de orientación pasivos a favor del viento.

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Tal carga 6 también se puede accionar directamente mediante la torre/árbol de mando giratoria, como en las figuras 4, 5 y 6. Si la carga se acciona directa o indirectamente, las ventajas respecto de las turbinas de eje horizontal de la técnica anterior incluyen por lo tanto, pero no se limitan a:

\bullet: que tal medio de continuo simple como un cable o manguera es suficiente para retirar energía a partir de esta autoorientación, máquina a favor del viento, sin anillos colectores ni control de guiñada activo necesarios; y

\bullet: que tal torre se puede realizar menos robusta ya que necesita soportar solamente su propio peso y los rotores fijados, y no el generador y el aparato de control de guiñada;

\bullet: que la torre se puede hacer aun menos robusta, ya que es libre de flexionar, y

\bullet: que una multiplicidad de pequeños rotores pesan menos que un único rotor más grande similar, a la vez que subtiende la misma área, recogiendo por lo tanto la misma cantidad de viento con menos masa de rotor total, permitiendo, además, una torre incluso menos robusta;

\bullet: que estos rotores más pequeños giran más rápido que uno más grande, requiriendo un árbol de mando menos robusto para la misma energía proporcionada;

\bullet: que este árbol menos robusto de rotación más rápida requiere cojinetes menos robustos para soportarlo; que este árbol de mando menos robusto de rotación más rápida requiere un reductor menos robusto, en su caso, para manejar el par inferior de este árbol de mando menos robusto de rotación más rápida

\bullet: que esta mayor velocidad de rotación reduce la cantidad de, o incluso elimina la necesidad de que el engranaje de relación eleve la velocidad de rotación del árbol hasta una velocidad que es apropiada para accionar un generador; puesto que ya gira más rápido debido al diámetro del rotor más pequeño. Es bien sabido en el diseño de aerogeneradores que las turbinas que tienen rotores de meno diámetro pueden a menudo accionar efectivamente un alternador sin reductor, debido a la velocidad de rotación elevada de un rotor más pequeño, para una velocidad de viento dada.

Con el reductor eliminado, como en la siguiente realización, un aerogenerador de este diseño general, con todas sus diversas funciones y ventajas, puede comprender tanto nada más que una única pieza móvil giratoria y flexible. Tal turbina es ideal para uso atmosférico, pero una turbina de este diseño general también puede ser accionada por otro fluido en movimiento, tal como por ejemplo una corriente oceánica.

2. En la figura 4, se muestra una base alterna 2. La carga 6 se acciona directamente, montada fijamente al medio de montaje 3, directamente en línea con la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, por encima del medio de cojinete en voladizo 5. Como en la base de la primera realización, el medio de cojinete en voladizo 5 se extiende por debajo de la superficie, y la energía fluida se puede transmitir desde la carga, aquí un generador, por el medio de conducto de energía continuo 66, que comprende aquí un cable eléctrico sencillo. Al no tener reductor, este aerogenerador comprende en su lugar una única pieza móvil giratoria y flexible.

3. en la figura 5, todo el medio de base 2 es ideal para instalarse por encima de una superficie. Como en las realizaciones anteriores, el medio de cojinete en voladizo 5 y la carga 6 están ambos montados en el medio de cojinete 3. La carga 6 es coaxial con el, y está directamente por debajo, del medio de cojinete en voladizo 5, y se acciona directamente por el eje 15.

4. En la figura 6, el medio de cojinete en voladizo 5 comprende dos medios de cojinete giratorio 11 dispuestos en extremos opuestos de un eje 15. La carga 6 se sitúa entre los cojinetes, por encima de uno y por debajo del otro, accionados directamente por el eje. Todos los componentes están asegurados por medios de montaje 3 en una configuración coaxial apilada verticalmente por encima de la superficie. Al aumentar la distancia entre los cojinetes 11 se reduce la carga radial sobre los mismos.

5. Las figuras 7, 8 y 10 muestran una versión de la presente invención que tiene una base 2 destinada a una instalación de subsuperficie, que tiene rotores de dos palas, y una carga directamente accionada 6, también situadas por debajo de la superficie, dentro del alojamiento cilíndrico rígido proporcionado por el medio de soporte de cojinetes 4. En referencia a la figura 8, el medio de cojinete en voladizo 5 comprende dos medios de cojinete giratorio 11, separados por un eje 15, que está retenido giratoriamente por los cojinetes. La carga 6 se acciona directamente por el eje 15, que se acopla coaxialmente al mismo, y se sitúa por debajo del medio de cojinete en voladizo 5. La energía se puede retirar apropiadamente mediante medios de conducto de energía continuo 66, que en este caso comprende un cable eléctrico, puesto que la carga comprende un generador eléctrico. En referencia a la figura 10, cada rotor 13 de tipo eje horizontal tiene dos palas, y se desvía en 90 grados respecto del rotor anterior. Otros números de palas por rotor, o cantidades de desviación angular, se han de considerar también dentro del alcance de la presente invención.

6. La figura 6 muestra un medio de base de subsuperficie alternativa similar al de la quinta realización, en la figura 8, excepto que la carga 6 se dispone entre los dos medios 11 portadores giratorio, opuestos por debajo de los mismos, ocupando menos espacio global a la vez que se mantiene la distancia entre los cojinetes 11. Esta configuración particular de base se eligió solamente a modo de ejemplo, para ilustrar el alcance global de la invención, y no necesita necesariamente asociarse específicamente con ninguna configuración particular de rotor.

7. La figura 11 presenta una configuración alternativa de pala de rotor: rotores de tipo de eje horizontal de tres palas 13, desviados secuencialmente en 60 grados. (Debido a la simetría, sería igualmente preciso decir que se alternan simplemente en dirección, y por lo tanto se desvían en 180 grados). El concepto clave aquí es que los rotores no necesitan estar perfectamente alineados el uno con el siguiente. Los rotores se pueden montar originariamente de esta manera desviada, o tal configuración puede dar simplemente derivarse de una torsión dinámica 10 causada por el par ejercido sobre los rotores por el viento, puesto que la torre/árbol de mando 10 tendrá de modo natural alguna flexibilidad de torsión.

8. En la figura 12, los rotores de pala única se proyectan alternativamente en direcciones opuestas a partir de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando 10. (Están desviados secuencialmente en 180 grados) Si cualquier región pequeña de la torre/árbol de mando se puede desequilibrar, el eje como un todo mantiene el equilibrio global. Cada pala 12 es empujada hacia fuera por la fuerza centrífuga, flexionando el eje hacia fuera ligeramente en ese punto. Esta deformación resiliente de la torre/árbol de mando permite que cada rotor barra un arco ligeramente alargado, recogiendo más energía eólica total. Los rotores de una única pala pesan menos, y puede producir menos efectos de sombra de viento sobre los rotores a favor de viento, que los rotores de múltiples palas equilibradas y regulares. No es absolutamente necesario que cada rotor esté diseñado para intentar extraer el factor de capacidad total de energía permitida por el límite Beltz; considerando que los rotores se encuentran con el viento de algún modo de una manera en serie, la energía disponible no aprovechada por un rotor puede ser recuperada por un rotor corriente al viento.

9. En la figura 13, los rotores de una sola pala se proyectan desde el eje según un modelo helicoidal, a incrementos de 60 grados. Tal configuración puede favorecer que toda la torre/árbol de mando gire de un modo helicoidal. El efecto en cualquier punto, como en la octava realización, es que el rotor barre un arco alargado, que se encuentra con más viento. Una o más regiones de estabilidad o nudos armónicos, que tienen una configuración de rotor equilibrado, tal como la de la figura 10 se puede combinar con una configuración tal como esta. Se puede ver rápidamente que una gran variedad de configuraciones de rotores, combinaciones y permutaciones de los mismos son posibles, dentro del alcance de la presente invención.

10. Las figuras 14 y 15 muestran una instalación marítima flotante. Aquí el medio de montaje 3 es flotante, siendo menos denso que el agua, y flota en la superficie 1 de una lámina de agua. El medio de soporte de cojinetes 4, que comprende aquí un tubo hueco rígido, se extiende por debajo de la superficie del agua, manteniéndose bajo el peso del contrapeso de balasto 67, fijado al extremo inferior del tubo. El medio de base 2 se amarra mediante medios de anclaje 69, representados gráficamente como simples cadenas, que se extienden desde el medio de montaje 3 hacia abajo hacia un punto oculto de fijación inferior. La carga 6, mostrada aquí, como un generador eléctrico, se sitúa en la parte superior del tubo que sirve como medio de soporte de cojinetes 4, permitiendo un acceso fácil de servicio, y minimizando la probabilidad de daño por el agua. La energía se puede extraer apropiadamente mediante medios de conducto de energía continuo 66, que aquí es un cable eléctrico.

El medio de cojinete en voladizo 5 comprende un eje 15 y dos cojinetes 11, retenidos firmemente dentro del tubo hueco que comprende el medio de soporte de cojinetes 4, por debajo de la carga 6. en la parte inferior, el contrapeso de balasto 67 sirve para contrarrestar las fuerzas combinadas de gravedad y el viento sobre la torre/árbol de mando y sus rotores fijados, ejercidas a través del apalancamiento de su longitud. Este contrapeso, al ser empujado hacia abajo, actúa manteniendo un rumbo sustancialmente hacia arriba en la dirección en la cual la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando 10, se proyecta desde la superficie 1. Como en las realizaciones anteriores, estas mismas fuerzas deben ser llevadas por los cojinetes 11 del medio de cojinete en voladizo 5. Al incrementar la distancia entre los cojinetes se ayuda a reducir la magnitud de la carga radial sobre los mismos. Puesto que esta base flotante con contrapeso de balasto fijado no está montada sobre firme, y por lo tanto tiene alguna libertada de rumbo direccional, todo el conjunto tiende a inclinarse de modo natural en una dirección a favor del viento, con el grado de inclinación correspondiente a la velocidad del viento. Algunas ventajas de las instalaciones marinas son que se encuentras generalmente mayores velocidad de viento sobre láminas de agua, ya que no hay obstáculos que lo ralentizan, que no se necesita ninguna excavación para que la base se extienda por debajo de la superficie, y que no se usa terreo valioso.

11. La figura 16 muestra una base similar flotante similar a la décima realización anterior con dos diferencias:

a.: La carga 6 se sitúa por debajo de los cojinetes en lugar de por encima.

b.: El contrapeso se sustituye por un medio de anclaje adicional 69, fijado en un punto apropiado cerca de la pieza más alta de todo le conjunto, que en esta configuración es el extremo inferior del medio de soporte de cojinetes sustancialmente tubulares 4. este tercer punto de fijación ayuda a esta base a resistir la inclinación respecto con el viento.

Estas dos diferencias particulares de la décima realización son solamente de naturaleza ejemplar, ilustrativas de tale diferencias que comprenden una gran gama de posibles instalaciones marinas de la presente invención.

12. La figura 17: en esta versión sorprendentemente simple de la presente invención, el eje 15, es comparativamente alargado en la dimensión radial, y comprende un único cilindro giratorio que tiene una sección superior flotante 68, que es menos densa que el agua, y por lo tanto flota, y una sección inferior pesada que comprende un contrapeso de balasto 67, que es notablemente más densa que el agua, y por lo tanto se hunde. Virtualmente todas las funciones de los cojinetes 11, el medio de soporte de cojinetes 4 y el medio de montaje 3 son realizadas aquí por el eje flotante con su extremo de contrapeso, y el agua en el cual flota el eje. Estas funciones incluyen pero no se limitan a:

a.: actuar como el medio de cojinete en voladizo 5, soportando giratoriamente la torre/árbol de mando y sus rotores fijados, en una dirección de proyección sustancialmente hacia arriba, contra las fuerzas de la gravedad y el viento, ejercida a través del apalancamiento proporcionado por la longitud de la torre/árbol de mando.

b.: mantener un empuje sustancialmente hacia arriba respecto de la orientación angular de la torre/árbol de mando por la presión hidráulica ambiental natural del agua, que ejerce una fuerza hacia arriba buscando desplazar el extremo superior flotante del eje, mientras el extremo inferior es empujado hacia abajo por su propio peso, incluyendo el contrapeso de balasto giratorio 67 bajo la influencia de la gravedad. Por esta razón la propia agua se marca con 4, ya que sirve como medio de soporte de cojinetes.

c.: permitir una plena libertad de rotación, proporcionada por la interfaz líquida entre la superficie cilíndrica del eje y el agua en el cual flota. Por esta razón, esta superficie cilíndrica, que comprende un único cojinete líquido alargado, se marca como el cojinete 11 en la figura 17.

: El extremo inferior del eje se acopla coaxialmente a la carga 6, en este caso un generador eléctrico La carga 6 es esencialmente estacionaria, fijándose al medio de montaje no-giratorio 65 amarrado por el medio de anclaje 689, para que la energía se pueda extraer apropiadamente a través de un medio de conducto de energía continuo 66, en este caso un simple cable eléctrico.

Un punto extremadamente importante a exponer aquí es que los cojinetes sometidos a tensiones elevadas 11 del medio de cojinete en voladizo 5 en las realizaciones anteriores, se sustituyen completamente por el eje cilíndrico flotante con su extremo inferior de contrapeso, y el agua en el cual flotan. Tanto las cargas axiales como radiales anteriormente soportadas por los cojinetes 11 en las realizaciones anteriores son soportadas aquí por la propia agua. Esto significa que toda esta realización comprende solo una única pieza móvil flotante, además de una carga fijada (generador) que depende de la misma. Sin la carga fijada, ya que ninguna pieza sólida se desplaza contra ninguna otra pieza sólida, se podría de hecho decir que esta estructura de aerogenerador giratorio unitaria no tiene ninguna pieza móvil, al menos en la medida en que las piezas en contacto mutuo que se mueven respecto de otra, aunque sin una carga, también tendría aparentemente algún pequeño o ningún fin, y sin ninguna manera de amarrarla, saldría eventualmente volando. Sin embargo es posible que se podría encontrar un uso para tal aparato no-anclado, por ejemplo como boya migrante, o algún tipo de carga que gira simplemente junto con la estructura, interactuando quizás con el agua, se podrían encontrar el campo magnético, o utilizando por el contrario tal rotación. El punto es que esta nueva clase de aerogenerador flexible, que tiene solamente una única pieza móvil, se realiza en esta realización de manera más sencilla aun, con la necesidad de que los cojinetes principales fabricados 11 de las realizaciones anteriores se eliminen por completo.

Los cojinetes de la propia carga pueden ser mucho menos robustos que los cojinetes 11 de los medios de cojinete en voladizo 5, ya que necesitan solamente soportar las tensiones debidas a la energía transmitida por la rotación del eje, y del amarre del conjunto para no salir volando, pero no necesitan generalmente proporcionar la mayor parte del soporte de la estructura, ya que esta función es proporcionada por el eje flotante y boyante con su extremo inferior de contrapeso. Tal configuración de eje de contrapeso flotante se fabrica fácilmente por ejemplo, llenando el extremo inferior de un tubo hueco con gravilla, arena u hormigón.

Evidentemente los tipos de instalaciones marinas de la presente invención representan solo una muestra de las posibles. Otras posibilidades incluyen ser directamente amarradas al suelo marino, o como se presentará en la siguiente realización, no estar amarradas a nada.

13. La figura 18 muestra un barco impulsado por hélice 79, cuya hélice submarina 77 está directamente accionada por la rotación de un aerogenerador de la presente invención. El medio 5 portado en voladizo va montado directamente al barco, y soporta la sección inferior 7 de la torre/eje de mando con libertad de rotación, en una orientación sustancialmente vertical. La hélice es accionada por el árbol de mando de hélice 75, que se mantiene mediante un medio de cojinetes de árbol de mando de hélice 76. el árbol de mando de hélice 75 es en este caso flexible, y forma un acoplamiento por rotación entre la hélice y la torre/árbol de mando, dependiendo coaxialmente del extremo inferior del medio de cojinete en voladizo 5, curvándose de nuevo a continuación para realizar la transición direccional a la hélice 77 submarina de eje sustancialmente horizontal 77. En esta realización, toda la fuerza de transmisión, incluyendo la hélice 77, y de hecho, incluso el cubo del propio barco, se pueden considerar, en un sentido, para comprender la carga 6. Un medio de orientación 62 se representa gráficamente como un simple timón. Es interesante resaltar que, a diferencia de los veleros convencionales, este barco no tiene ningún problema al navegar directamente al viento. De hecho, la energía extraída del viento es mayor cuando se viaja cara al viento que cuanto se viaja a favor del viento, debido a la mayor velocidad del viento y en consecuencia un flujo volumétrico de aire aparentemente mayor. Evidentemente esto es una ilustración simplificada, solamente por razones ejemplares, con sin previsión de parar, o una engranaje inverso ilustrado, aunque son bien conocidos en la técnica de las transmisiones marinas.

Igualmente, se ha de resaltar que, aunque no se ilustra, es posible montar diversos aerogeneradores sobre la misma embarcación, dentro del alcance de la presente invención, incluso proyectándose en diferentes direcciones para evitar un entrelazamiento mutuo.

14. La figura 19 ilustra un ejemplo de una transmisión marina más usuable, para ser montada en un barco, que tiene una unidad de conversión de energía (PCU) 71 instalada entre la torre/árbol de mando giratoria, soportada por el medio de cojinete en voladizo, por encima, y la hélice por debajo. La PCU 71 se acciona mediante el eje 15, que está él mismo acoplado con rotación a la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, que es esencialmente una extensión de la misma, giratoriamente mantenida por el medio de cojinete en voladizo 5. La PCU comprende un medio de freno 81, y un medio típico de transmisión marina que incluye el engranaje inverso 82, dicha transmisión 82 también sirve para transferir la rotación del eje sustancialmente vertical 15 al árbol de hélice sustancialmente horizontal 75. El freno 81 se puede usar para ralentizar o detener la rotación de la torre/árbol de mando, y por lo tanto se puede usar para controlar la energía durante las maniobras, de una manera similar a la de una válvula de mariposa usada para atenuar la energía de un motor. El desplazamiento a y desde el engranaje inverso también se lleva a cabo mejor con poca o ninguna energía, por lo tanto la aplicación del freno permite que el desplazamiento se produzca cuando es necesario. El freno 81 también permite que la embarcación se "aparque", cuando la torre/árbol de mando en un estado no-giratorio, y por lo tanto puede servir para proteger la torre/árbol de mando de daños con vientos excesivamente fuertes.

15. La figura 20 ilustra un ejemplo de una transmisión marina más versátil y sofisticada, una transmisión híbrida eólica/eléctrica. En esta realización, la Unidad de conversión de Energía 71 comprende un primer medio de embrague 73, un medio combinación de motor reversible/generador controlable 72 y un segundo medio de embrague 74. Un medio de conducto de energía continuo 66 conecta el generador/motor al medio de almacenamiento de energía 78, que en este caso comprende un banco de baterías eléctricas. (Si el generador/motor produjese, por ejemplo, aire comprimido en lugar de electricidad, el medio de almacenamiento de energía comprendería un tanque de almacenamiento de aire a presión elevada).

Esta transmisión es capaz de diversos modos operativos:

a.: el primer modo es la navegación sencilla, como en las dos realizaciones anteriores con la rotación de la torre/árbol de mando 10 que impulsa la hélice 77. Ambos embrague se engranan, y el motor/generador se conmutad en un punto muerto para no ofrecer ninguna resistencia a la rotación. Tal navegación puede proceder en cualquier dirección sin tener en cuenta la dirección del viento.

b.: El segundo modo es navegar con ambos embragues 73, 74 engranados, con el motor/generador conmutado en un modo generador que extrae solamente una parte de la energía de rotación como electricidad, permitiendo que el resto accione la hélice 77. De tal modo, la PCU (Unidad de conversión de energía) 71 funciona como una Unidad de Energía auxiliar (APU), y mantiene las baterías 78 en un estado cargado, y/o proporciona energía para hacer funcionar el alumbrado, los instrumentos de navegación, los ordenadores o los dispositivos eléctricos mientras está en marcha.

c.: En un tercer modo, el primer embrague 73 está engranado, mientras que el segundo embrague 74 está desengranado. Se hace que el generador/motor 72 gire mediante la rotación de la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, transmitida por el eje 15 a través del primer medio de embrague 73. El generador/motor 72 actúa en su modo generador para cargar el medio de almacenamiento de energía 78, para un uso posterior. Puesto que el segundo medio de embrague 74 está desengranado, no se transmite energía a la hélice 77 por debajo, de manera que el barco puede de hecho recoger energía eólica mientras está amarrado. La energía almacenada se puede usar para encender luces y otros dispositivos mientras está amarrado o esta en marcha, y/o navega a motor.

d.: Cuarto modo: Navegación asistida: El viento hace que la torre/árbol de mando gire, proporcionando potencia a la transmisión. Ambos embragues están engranados, y el generador/motor 72 actúa como un rotor, proporcionando potencia adicional a la transmisión, mientras se van vaciando las baterías 78. La hélice 78 recibe tanto la energía del viento actual, como la energía almacenada en las baterías proceden de vientos anteriores, permitiendo un desplazamiento más rápido. esta característica permite navegar para seguir a plena velocidad, incluso cuando no hay viento.

e.: La navegación a motor por solamente accionamiento eléctrico, con el embrague superior 73 desengranado, y el embrague inferior 74 engranado. La hélice submarina 77 es accionada por el motor/generador 72 que actúa como un motor, a modo de barco eléctrico, y la torre/árbol de mando, con sus rotores fijados, no aporta energía.

f.: Operación a motor en modo inverso, con el embrague superior 73 desengranado, el embrague inferior 74 engranado, y l generador/motor funcionando como un motor en modo invertido, suministrando energía para hacer girar la hélice en una dirección inversa, para retroceder y maniobrar durante el atraque.

g.: Las baterías, que son pesadas, también pueden servir como balastro útil, si se colocan adecuadamente. Por ejemplo muchos veleros utilizan una quilla pesada, que pesa hasta diversas toneladas de plomo, para estabilizar la embarcación y prevenir su vuelco. Si este balasto de plomo está en forma de baterías, tiene un doble propósito. Si un barco va a tener de todos modos una gran cantidad de plomo a bordo, se podría utilizar también para su capacidad de almacenar energía, así como por su peso.

: Las tres realizaciones anteriores no son sino ejemplos del sinnúmero de accionamientos marinos hechos posibles utilizando los aerogeneradores de la presente invención.

16. Las figuras 21 y 22 muestran una versión direccionalmente ajustable de la presente invención en la cual el medio de base 2 comprende tanto medios de orientación en azimut como en elevación; tanto los componentes vertical como horizontal de la dirección e la que se proyecta la torre/árbol de mando desde el medio de base se pueden controlar. El componente horizontal o en azimut, está en este caso, controlado por la rotación lateral del medio de montaje alrededor del medio de orientación direccional 35 en azimut horizontalmente giratorio (aquí mostrado como una plataforma giratoria), sobre el cual el medio de montaje 3, así como el resto de la base, está el mismo soportado. El componente vertical, o ángulo de elevación, está controlado por un medio de control de ángulo de elevación 36, que en este caso comprende un mecanismo elevador 37 que eleva y baja el extremo superior del medio de soporte de cojinetes 4, el recinto tubular que retiene firmemente los cojinetes. Este medio de soporte de cojinetes tubular 4 gira alrededor de un medio de pivoteo 38 en su extremo inferior.

El mecanismo de rumbo exacto mostrado es solamente ejemplar, sirviendo para ilustrar el punto en el cual el rumbo se puede controlar activamente en general. Muchos mecanismos alternativos sencillos conocidos en la técnica se pueden adaptar. Obsérvese en la figura 21 que la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando 10 apunta de hecho al viento en su base, pero procediendo hacia arriba, la sección intermedia 8 de la torre/árbol de mando empieza a flexionar hacia atrás con el viento, hasta que, a una distancia suficiente de la base, la sección superior 9 de la torre/árbol de mando impulsada hacia atrás en la dirección opuesta - a favor del viento. Tal técnica de rumbo se puede usar por ejemplo, con vientos fuertes que podría de otro modo impulsar la torre/árbol de mando y los rotores fijados demasiado lejos, dando como resultado el contacto con tierra. Con el rumbo de la torre/árbol de mando preempujado hacia el viento, se alcanza más arriba antes de ser impulsado hacia atrás. En vientos más suaves, sin embargo que no flexionan la torre/árbol de mando tan severamente, se deja que la base gire libremente. Razones adicionales para dirigir la torre/árbol de mando en una dirección distinta de la vertical incluyen el evitar otros objetos, tales como edificios o incluso otros aerogeneradores, y bajar el sistema para su mantenimiento.

Esta realización ejemplifica la fuerte tendencia del diseño flexible general representado en la presente memoria para apuntar el mismo en la propia dirección cara al viento. El punto importante no es el mecanismo específico de dirigir el aerogenerador, sino el hecho de que puede ser deseable, dentro del alcance de la presente invención, para la torre/árbol de mando proyectarse desde la base en alguna dirección distinta de la vertical.

También se ha de considerar dentro del alcance de esta realización, con referencia a la figura 22, son:

1.: Una versión en la que la dirección en la cual se proyecta la torre/árbol de mando desde la base se fija simplemente, se bloquea firmemente en alguna dirección distinta de la vertical. Las razones para esto podrían incluir vientos prevalecientes direccionalmente consistentes, montados en un barco, edificio, puente u otro vehículo o estructura, o evitar objetos tales como edificios, formas de relieve u otros aerogeneradores.

2.: Una versión en la cual el ángulo de elevación, en el cual la torre/árbol de mando flexible se proyecta desde la base en el plano vertical se fija formando un ángulo distinto de la vertical exacta, mientras se permite la rotación libre de la base en el plano horizontal (azimut). en este caso la torre/árbol de mando puede emerger del medio de base en una dirección suficientemente paralela al viento que los rotores de tipo eje horizontal se puede montar efectivamente bastante cerca del extremo de base (como en la siguiente realización mostrada en la figura 23). La base giratoria de libre rotación permitirá naturalmente que toda la torre/árbol de mando se dirija pasivamente en una dirección a favor del viento. La proyección a un ángulo suficientemente bajo permite incluso que la sección intermedia 8 de la torre/árbol de mando, sea eliminada efectivamente. (Esta sección intermedia sirve normalmente para hacer la transición en dirección entre la sección inferior sustancialmente vertical del eje y la sección superior con sus rotores fijados, flexionando con viento a favor).

3.: Una versión e la cual el ángulo de elevación al cual se proyecta la torre/árbol de mando desde la base es fija, y la orientación en azimut (en rotación en el plano horizontal) se controla o ajusta, en lugar de girar libremente.

4.: Una versión que tiene un rumbo direccional fijo en el plano horizontal (azimut), mientras el ángulo de elevación (dirección en el plano vertical) al cual se proyecta la torre/árbol de mando desde la base se control o ajusta. Razones para tal configuración podrían incluir la instalación e un emplazamiento con vientos direccionalmente consistentes que varían en fuerza, y que tiene la capacidad de bajar el sistema para su mantenimiento.

5.: Una versión que puede funcionar en modo inverso con un motor sustituido por la carga, de manera a proporcionar de hecho la interfaz motriz para impulsar y/o proporcionar elevación a un vehículo.

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17. Las figuras 23 y 24 muestra una versión en la cual el medio de base 2 comprende una interfaz de montaje no-giratoria direccionalmente flexible y resiliente 39 con un empuje hacia la vertical (resorte). Esta interfaz de montaje, representada gráficamente por un simple resorte helicoidal, tiene flexibilidad direccional como en la realización anterior pero no es giratoria, de manera que se puede extraer apropiadamente energía por un Medio de conducto de energía continuo 66, tal como un simple cable eléctrico. El medio de cojinete en voladizo 5 se fija al medio de montaje 3 por una interfaz de montaje no-giratoria direccionalmente flexible y resiliente 39, gráficamente representada por un resorte helicoidal. Tal interfaz flexible permite que el medio de cojinete en voladizo 5 esté naturalmente orientado a favor del viento por la torre/árbol de mando. Tanto la gravedad como la fuerza del viento aplicada a través del apalancamiento de la torre/árbol de mando 10 y el medio de cojinete en voladizo 5, se combinan para obligar a la interfaz de montaje resiliente 39 a ubicarse en una posición en la cual la torre/árbol de mando se proyecta desde el medio de cojinete en voladizo en una dirección sustancialmente a favor del viento. Dependiendo de la magnitud de la deflexión, la torre/árbol de mando puede emerger desde el medio de cojinete en voladizo en una dirección suficientemente paralela al viento para que los rotores de tipo eje horizontal fijados 13 funcionen efectivamente incluso cuando colocan muy cerca al extremo basal de la torre/árbol de mando. En tal caso, la interfaz resiliente se puede considerar que ha al menos sustituido la sección intermedia 8 de la torre/árbol de mando de la primera realización, cuyo fin es desviarse en una dirección a favor del viento.

18. Las figuras 25 y 27 muestran un torre/árbol de mando giratoria 10 como se ha presentado anteriormente, que se extiende a favor del viento desde una interfaz de montaje flexible 39, mostrada a título de ejemplo. La característica clave a resaltar en esta realización son los medios de amarradura helicoidales 18, tres de los cuales enrollan en la parte superior de la torre/árbol de mando, desde una punta de rotor a la siguiente, transmitiendo siempre un par desde el rotor más distante volviendo a la base de la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, donde el par es recogido por un medio de armadura 16. Tal amarradura puede o no ser elástica, tener propiedades elásticas o ir provista de medios de propiedades elásticas (tal como el medio de retención floja 59, que comprende medios de resorte elásticos o resilientes en la septuagésima-tercera realización, como se muestra en la figura 98). La configuración helicoidal se puede preconfigurar, o se puede derivar de una deformación de torsión del eje central bajo carga.

19. Las figura 26 y 28 muestran una versión que tiene medios de amarradura helicoidal, como la septuagésima realización, con el añadido de medios 20 de amarradura longitudinal continua, mostrada extendiéndose desde una punto de rotor a la siguiente, a lo largo de la longitud de la torre/árbol de mando, discurriendo sustancialmente en paralelo al eje. Esta amarradura longitudinal actúa para aumentar estructuralmente la rigidez de la torre/árbol de mando 10, sirviendo, cuando se lleva bajo tensión, para oponerse a cualquier flexión longitudinal de la torre/árbol de mando. Esto limita el comportamiento de flexión hacia abajo y a favor del viento. La configuración longitudinal sustancialmente lineal se puede preconfigurar, o se puede derivar de una deformación de torsión del eje central bajo carga.

20. La figura 29 muestra una sección de un torre/eje de mando similar a la de la decimonovena realización anterior mostrada en la figura 28, con la adición de medios de amarradura helicoidal inversa 19, que se enrollan en la dirección opuesta a los medios de amarradura helicoidal 18, y esto no ayuda a transmitir el par hacia abajo, pero puede transmitirlo hacia arriba en los casos en que los rotores inferiores se encuentran con ráfagas repentinas. Este tipo de amarradura actúa contribuyendo a la rigidez estructural, la conexión y la integridad de la estructura como un todo. Se puede incorporar con o sin los medios de amarradura longitudinales 20.

21. La figura 30 muestra una sección de una torre/eje de mando similar a la de la vigésima realización mostrada en la figura 29 con la adición de medios de amarradura 21 latitudinales (sustancialmente perpendiculares al eje) que se enrollan en un circuito circunferencial desde la punta del rotor a la punta del rotor del mismo rotor. Tal amarradura ayuda, actuando en tensión, a transmitir el par desde una pala a la siguiente, como un paso provisional antes de ser transmitido finalmente hacia abajo, y puede igualmente contribuir hacia su transmisión hacia arriba, o por el contrario contribuir a la rigidez estructural global, su interconexión y la integridad de la estructura como una todo.

22. Esta realización, mostrada en las figuras 31, 32 y 33 es similar a la primera realización, excepto que e este caso la torre/árbol de mando 10 comprende una estructura de enrejado abierta 53, en lugar de un árbol sólido. En funcionamiento, como con otras torres de aerogeneradores, esta columna de enrejado giratoria flexible que sirve de torre/árbol de mando, puede tener mayor resistencia para un peso dado, transmitir más efectivamente el par y arrojar menos sombra de viento que una torre sólida, permitiendo que pase algo de viento a través de ella. Tal estructura 53 de enrejado abierta puede comprender, por ejemplo, puntales. En referencia a la figura 32, un miembro de punta de este tipo 54 se extiende diagonalmente de arriba abajo en la dirección de rotación. Un puntal así colocado tendería a transmitir un par ejercido por los rotores hacia abajo en compresión. Un puntal colocado en la dirección diagonal opuesta tendería a transmitir el par hacia abajo en tensión. Estos son solamente ejemplos. Muchas estructuras de enrejado son posibles, dentro del alcance de la presente invención. Se puede decir que la torre/árbol de mando 10 de tal realización se parece, por ejemplo, a una torre de radiocomunicación de tipo transmisión de tipo bastidor flexible sin tirantes. En la figura 33, se observa la base 2 en una ilustración en sección más cercana que muestra que el medio de cojinete en voladizo 5 puede comprende, por ejemplo, un medio de soporte de cojinetes 4, tal como el medio envolvente cilíndrico sustancialmente vertical mostrado, con un par de cojinetes 11, uno montado en cada extremo. Los cojinetes 11 soportan giratoriamente un eje rígido sustancialmente vertical 15, sobre el cual el medio de toma de fuerza 14 y la torre/árbol de mando 10 están coaxialmente montado, como en la primera realización. Como en otras realizaciones, las cargas radiales sobre los cojinetes 11 se pueden reducir incrementando la distancia entre ellas.

Las figuras 34 y 35 ilustran dos ejemplos de cómo una respuesta deseada de flexión se puede establecer en una torre/árbol de mando de la presente invención, de manera que cada sección de la torre/árbol de mando 10 se confeccione para su fin en cuestión.

23. En la figura 34, describiendo la trigésimo-tercera realización, la sección inferior 7 es gruesa y sustancialmente rígida, sirviendo para conseguir la distancia desde el suelo, como la torre de un aerogenerador convencional, con la ayuda adicional de un par de transmisión, y por lo tanto energía mecánica hacia abajo por su rotación. A una altura deseada la sección inferior 7 da paso a la sección intermedia 8 longitudinalmente más flexible del árbol. Esta sección intermedia 8 del árbol está representada siendo más fiable que la sección inferior 7 o la sección superior 9, para indicar que esta sección intermedia 8 es más flexible longitudinalmente. Muchos medios estructurales conocidos, distintos del simple hecho de hacer que el árbol más fino se pudiese utilizar también para proporcionar tal flexibilidad longitudinal mejorada. Esta mayor flexibilidad permite una transición de flexión mejorada hacia la horizontal, reduciendo la longitud requerida de esta sección intermedia 8. Esto reduce la masa global, así como la altura global y la extensión horizontal de la torre/árbol de mando, que a su vez reduce el momento de palanca aplicado a la base, y de este modo reduce las cargas radiales que deben ser soportadas por los cojinetes que comprenden los medios de cojinete en voladizo 5. En un punto en el cual la torre/árbol de mando 10 es suficientemente paralela al viento para que un rotor fijado 13 contribuya efectivamente hacia su rotación, se inicia la sección superior 9 del árbol. Los rotores están coaxialmente fijados a intervalos a lo largo de esta sección superior del árbol. Además de flexionar el árbol más allá de este punto tendrá a incrementar el efecto de sombra del viento de un rotor al otro, añadiendo des este modo rigidez, esta sección superior 9 del árbol empieza más gruesa que la sección intermedia 8, mientras que se ahusa hacia su extremo distal 99, para ahorrar peso. El efecto giroscópico de cada rotor 13 tiene a estabilizar el árbol en la región donde se fija ese rotor. Como se describe en la primera realización, el efecto estabilizador agregado es bastante notable, reduciendo sustancialmente los balanceos y giros violentos del árbol en condiciones de ráfagas.

Obsérvese que en esta ilustración, el medio de montaje 3, que puede comprender, por ejemplo, un pedestal de hormigón, se extiende suficientemente lejos por debajo de la superficie 1 d manera que el medio de cojinete en voladizo 5, también por debajo de la superficie, se integre sustancialmente dentro del medio de montaje. La carga está en la superficie para un acceso fácil. Puesto que la base y la carga no giran, la energía se puede extraer fácilmente del conjunto mediante un medio de conducto de energía continuo 66. Esta configuración de base es un ejemplo, que no necesita ser exclusivamente asociado a esta realización de la torre/árbol de mando.

24. La figura 35: La trigésimo-cuarta realización mostrada en la figura 35 es similar a la de la realización anterior mostrada en la figura 34, salvo que en este caso, no existe un diseño bien definido entre la sección inferior más rígida y más gruesa 7 y la sección intermedia 8 más flexible de la torre/árbol de mando. La torre/árbol de mando se ahusa simplemente de manera gradual con una distancia cada vez mayor de la base, que se vuelve más fino y más flexible hasta que flexiona suficiente en una dirección de viento a favor para que los rotores de tipo de eje horizontal coaxialmente fijados contribuyan efectivamente a una rotación, su transición a la sección superior 9, que empieza de nuevo más gruesa para una rigidez añadida, ahusándose hacia su extremo distal 99 para ahora peso.

Es importante resaltar que las diferencias entre la primera realización y la trigésimo-tercera y la trigésimo-cuarta realizaciones se pueden interpretar como una cuestión simplemente de grado, que comprende la medida de lo grueso, lo rígido, se elige para que la torre/árbol de mando 10 en cualquier punto a lo largo de su longitud, ajuste precisamente su comportamiento en diferentes condiciones. Los diseños de las diferentes secciones del árbol están solamente destinado a simplificar la ilustración de los conceptos básicos implicados. Otras variaciones de rigidez o espesor a lo largo de la longitud del árbol se pueden dar con otros diseñadores para cualquier razón.

25. Las figuras 36 y 78. La trigésimo-quinta realización es similar a la primera realización, salvo por que tiene solamente une rotor. Como en la primera realización, la sección 7 inferior sustancialmente rígida de la torre/árbol de mando 10 es sustancialmente vertical para conseguir altura, giratoriamente soportada, de una manera en voladizo hacia arriba, por el medio de cojinete en voladizo 5. La figura 78 muestra unas vías más de cerca de la base, donde el medio de cojinete en voladizo comprende un eje vertical 15 soportado giratoriamente por un par de cojinetes verticalmente espaciados 11, retenidos firmemente por un medio rígido soporte de cojinetes 4, que en este caso comprende un tubo vertical hueco rígido. La sección intermedia 8 se flexiona y la sección superior 9 tiene por lo tanto un componente sustancialmente horizontal en su dirección, permitiendo que cualesquiera rotores de eje horizontal coaxialmente fijados aprovechen efectivamente la energía del viento. En este caso, en lugar de una multiplicidad de rotores, se utiliza solamente un único rotor de tipo eje horizontal de tres palas. El medio de toma de fuerza 14, montado en el medio de montaje 3 y fijado a la sección 7 inferior rígida de la torre/árbol de mando, por encima del medio 5 portador en voladizo, suministra engranaje de relación para convertir la rotación relativamente baja de este único rotor 13 en un estado de rotación más rápido apropiado para accionar un generador 6.

26. La figura 37: La trigésimo-sexta realización es similar a la vigésimo-quinta teniendo solamente un único rotor de tipo de eje horizontal, pero con la adición de un rotor 44 de tipo de eje vertical de tipo Darrieus, coaxialmente montado a la sección inferior 7 del torre/árbol de mando 10. Los dos rotores, uno un rotor 44 de tipo de eje vertical uno un rotor 13 de tipo de eje horizontal, funcionan en tándem, girando la misma torre/árbol de mando 10 al unísono. El rotor de tipo eje horizontal 13 hace que las máquina se autoinicie, y se sitúa a una distancia sustancial de la superficie para capturar más energía eólica. El rotor de eje vertical inferior 44 se añade a la cantidad total de energía recogida, haciendo un uso adicional de l árbol vertical rígido giratorio que comprende la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, necesaria para soportar el rotor superior y transmitir su rotación a la base 2. Este rotor inferior, que está más cerca de la base que el rotor superior, aplica menos apalancamiento sobre la base 2 y aporta por lo tanto menos carga radial a los cojinetes 11 del medio de cojinete en voladizo 5. La base de subsuperficie de la sexta realización, mostrada en la figura 9 se eligió como ejemplo, pero se podría utilizar otro tipo de base. Esta realización también puede ser considerada como un acoplamiento de la sección intermedia 8 y la sección superior 9 de la torre/árbol de mando 10 de un aerogenerador de la presente invención, con un tipo Darrieus estándar de aerogenerador, para realizan el autoarranque de la máquina Darrieus, y añadir también a la cantidad de energía que puede producir. Esta realización soluciona por lo tanto uno de los principales inconvenientes de una máquina Darrieus, que no es de autoarranque, haciendo que la máquina Darrieus sea una alternativa viable a los aerogeneradores de eje horizontal convencionales.

27. La figura 38: La trigésimo-séptima realización es similar a la trigésimo-sexta, comprendiendo, además, rotores adicionales de cada tipo. Coaxialmente montados a la sección 7 de la torre/árbol de mando hay múltiples rotores 44 de eje vertical de tipo Darrieus; En este caso se muestran dos, pero se pueden añadir más dentro del alcance de la presente invención. Algunos de los rotores 44 de tipo de eje vertical superiores pueden invadir la sección intermedia 8 de la torre/árbol de mando, permaneciendo suficientemente vertical para contribuir a la rotación del árbol. Coaxialmente fijados a la sección superior 9 de la torre/árbol de mando hay una multiplicidad de rotores de tipo de eje horizontal, como en la primera realización. Esta realización combina diversos rotores de turbina de eje horizontal, con una multiplicada de rotores de turbina de eje vertical, incluyendo un medio para soportarlos en rotación todos a una altura efectiva, y aprovechando su energía combinada para hacer funcionar la carga, con guía de orientación direccional automático, utilizando solo una sola pieza móvil.

28. La figura 39: La trigésimo-octava realización algo similar a la trigésimo-séptima realización anterior, que tiene múltiples rotores tanto de tipo horizontal 13 como de tipo vertical 44. Esta realización utiliza tirantes 55, fijados a un medio de cubo 56, que comprende un cojinete 11, que es el cojinete superior del medio de cojinete en voladizo 5, coaxialmente alineado con, montado sobre y que soporta horizontalmente con libertad de giro en el plano horizontal, el extremo superior del eje rígido vertical 15, que en esta realización, es coincidente con la sección 7 inferior rígida de la torre/árbol de mando. El medio de cojinete en voladizo 5 en este caso comprende por lo tanto los cojinetes 11, el medio de soporte de cojinetes 4 (que además del alojamiento cilíndrico usual, que aquí contiene solamente el cojinete inferior, también comprende el medio de cubo 56, y los tirantes 55, y se amarra a la propia superficie) y la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, que en este caso es rígida a lo largo de toda su longitud, y por lo tanto también sirve de función del eje 15, y así se marca. Por lo tanto aquí, puesto que el medio de cojinete en voladizo 5 está principalmente por encima de la superficie, y está por lo tanto expuesto al viento, está provisto de rotores de eje vertical para ayudar a girar el árbol. Las ventajas de este diseño respecto de dichas primera, quinta y sexta realizaciones incluyen pero no se limitan a:

a.: La estructura global es más corta, puesto que el eje 15 no se extiende tan lejos bajo tierra, pero en su lugar es el doble de la sección inferior de la torre/árbol de mando7 que es coincidente con el mismo.

b.: El eje rígido 15 se puede realizar fácilmente más largo sin proporcionar una excavación de subsuperficie profunda y un alojamiento 4 de soporte de cojinete tubular subterránea correspondientemente larga, puesto que está situada principalmente por encima de la superficie, y se puede realizar tan largo como la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando

c.: La excavación, siendo menos profunda, es fácil y asegurar de excavar.

d.: El alojamiento cilíndrico que comprende el medio de soporte de cojinetes 4 es más corto, requiriendo menos material.

e.: Los problemas relacionados con las excavaciones profundas, tales como acumulación de agua y acceso para mantenimiento se reducen

f.: Los cojinetes pueden ser menos robustos; ya que:

1.: el eje más largo 15 permite que los cojinetes 11 se separen más, añadiéndose a su apalancamiento combinado.

2.: el apalancamiento que la sección intermedia 8 y la sección superior 9 con sus rotores, puede ejercer sobre estos cojinetes es ahora menor también, sin la longitud de aplacamiento adicional que la sección inferior 7 añade en otras realizaciones.

g.: Los rotores de eje vertical 44 se añaden a la energía generada por los rotores de eje horizontal, haciendo que sea una máquina más potente.

29. La figura 40 muestra una máquina similar a la de la vigésimo-octava realización, salvo que no tiene palas de eje vertical. Tal configuración tiene muchas de las ventajas de la realización anterior, y permite a la vez más disponibilidad de terreno por debajo para otros usos, tales como la agricultura. El medio de cojinete en voladizo 5 comprende los dos cojinetes 11, y el eje rígido 15 que es también en este caso la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando. Como en la realización anterior, la carga axial sobre cada cojinete individual 11 se reduce incrementando la distancia entre ellos, siendo tal mayor distancia facilitada por tener el eje 15 por encima de la superficie. Esta carga axial se reduce además por el hecho de que, puesto que la sección inferior de la torre/árbol de mando es ahora también parte del eje rígido 15, que es parte del medio de cojinete en voladizo 5, menos de la torre/árbol de mando se proyecta por encima del medio de cojinete en voladizo 5,reduciendo apalancamiento ejercido por el resto de proyección del a torre/árbol de mando 10 sobre el mismo.

30. La figura 41. La trigésima realización es similar a la vigésimo quinta con un único rotor de horizontal a favor del viento, con la carga 6 situada por encima de la superficie accionado por un medio 14 de toma de fuerza que esta rígidamente fijado a, y accionado por, el eje giratorio 15. Además, como en las dos realizaciones anteriores, esta realización también utiliza tirantes 55 fijados a un medio de cubo 56, que comprende un cojinete 11 que es el cojinete superior del medio de cojinete en voladizo 5 coaxialmente montado en, y que soporta horizontalmente, con libertad de giro en el plano horizontal, el extremo superior del eje rígido vertical 15 que es, aquí de nuevo, coincidente con la sección interior 7 de la torre/árbol de mando. Como en las dos realizaciones anteriores esto permite que el eje 15 sea mayor reduciendo la carga axial sobre los cojinetes 11 y no requiere una excavación profunda para su instalación.

31. La figura 42. La trigésimo primera cuesta una granja eólica que comprende una multiplicidad de turbinas de la vigésimo octava realización, dispuestas en un modelo de rejilla rectangular separadas por una distancia suficiente para evitar que colisionen entre sí las turbinas. Alrededor del perímetro de la rejilla se extienden tirantes 55 desde la superficie de cada cubo 56. Dentro de la rejilla los tirantes horizontales 57 conectan cada cubo 56 a sus vecinos, dejando la superficie por debajo dentro de la rejilla, ordenados por tirantes, de manera que el terreno se pueda utilizar más fácilmente con otros fines tales como la agricultura.

32. Las figuras 43 y 44 muestran un aerogenerador similar al de la vigésimo-séptima realización, con un rotor 44 de eje vertical, coaxialmente montado a la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando y rotores 13 de tipo de eje horizontal montados coaxialmente ala sección 9 superior de la torre/árbol de mando. Aquí el rotor 44 de eje vertical comprende palas 40 de tipo de eje vertical alargadas, substancialmente rectas y longitudinalmente orientadas que discurren en paralelo ala sección inferior 7 de la torre/árbol de mando y montadas en el extremo de las armaduras 16, que están espaciadas verticalmente a intervalos a lo largo de la misma. Otra característica clave en esta realización que hay que resaltar es que la torre/árbol de mando se extiende más allá de la incluso la sección superior 9 formando una sección 99 distal de suspensión hacia abajo ala cual se montan coaxialmente rotores de eje horizontal adicionales. La longitud de esta sección 98 distal de suspensión hacia abajo esta limitada por la rigidez global de la torre/árbol de mando; Solamente se puede extender en la medida en que sus rotores fijados de tipo horizontal permanecen suficientemente en perpendicular al viento para contribuir a, en lugar de impedir, la rotación de la torre/árbol de mando.

33. Las figuras 45 y 46 muestran una versión similar a la realización anterior, con rotores tanto de eje vertical como de eje horizontal. La característica clave aquí es que ambos tipos de rotores se montan alo largo de toda de la longitud de la torre/árbol de mando, en lugar de restringirse ala sección superior o inferior y se conectan el uno al otro. Las malas 13 de tipo de eje horizontal sirven de medio de armadura al cual se conectan las palas 41 de tipo de eje vertical. Las palas 41 de tipo de vertical de esta realización difieren de las palas de eje vertical 40 de las realizaciones anteriores, en que también sirven como componentes estructurales de la torre/árbol de mando. Estas palas de eje vertical sirven como medio 20 de amarradura longitudinal cuando están en tensión y pueden por el contrario contribuir a aportar resistencia ala estructura como un todo por su rigidez, y por resistencia a fuerzas de compresión. Durante un giro de la torre/árbol de mando cada pala 41 de tipo de eje vertical longitudinal se coloca alternadamente en tensión, y a continuación en compresión. Puesto que la torre/árbol de mando esta constantemente retorcida por el viento en una dirección, alo largo de toda su longitud estas palas alargadas de eje vertical pueden incluso asumir de alguna manera una configuración helicoidal del tipo ilustrado en la figura 52 cuando se encuentra bajo carga.

En referencia la figura 45 hay que observar que esta torre/árbol de mando esta durante mucho tiempo en relación con su rigidez que toda la sección distal 98 de la estructura esta suspendida significativamente hacia abajo. En algún punto su dirección de proyección hacia abajo tendrá un componente vertical suficiente en el que las palas 41 fijadas de tipo de eje vertical donde esa región empezara a estar aerodinámicamente afectada de una manera favorable para la rotación aunque uno se puede preguntar a primera vista si las fuerza aerodinámicas sobre las palas de eje vertical de esta sección distal de suspensión hacia abajo tenderían a aumentar, o por el contrario las fuerzas de rotación ejercidas por el resto de la palas, las palas de tipos de eje vertical en general son igualmente susceptibles al viento de cualquier dirección. Estos rotores de eje vertical no "saben" o no "se preocupan" de sí son superiores inferiores o de lado, o de que dirección viene el viento, solamente que están girando, y que el viento fluye a través de ellas, sustancialmente perpendicular a su eje longitudinal.

Por lo tanto, es extremadamente importante resaltar que esta sección distal 98, incluso si está al revés, contribuye a, en lugar de impedir la rotación global de la torre/árbol de mando.

(De hecho, si la base 2 de tal turbina se instala en un punto superior a la superficie circundante, como se ilustra en la figura 51, donde se monta un aerogenerador similar en la parte superior de un edificio, la sección distal en suspensión hacia abajo 98 puede de hecho comprender la parte de generación de energía más significante de la torre/árbol de mando que se extiende bien por debajo de incluso la propia base, y que recoge más energía eólica total que cualquier otra sección). Una ventaja del aerogenerador de esta realización que, si todas las secciones de esta torre/árbol de mando son similares, se puede fabricar en una manera uniforme y modular. Virtualmente, toda la torre/árbol de mando 10 incluyendo los rotores de tipo de eje horizontal y las palas de eje vertical longitudinales se pueden prefabricar en secciones idénticas fáciles de transportar, y después ensamblar sobre el terreno. O, las palas alargadas se pueden enrollar sobre un cuerpo de rotor para su transporte, y a continuación se fijan a los rotores de la armadura sobre el terreno.

Alternativamente, si se pretende renunciar al ahorro de costes de piezas uniformes, los componentes de cada sección de la torre/árbol de mando pueden variar, optimizándose su función, colocación y orientación particular. Por ejemplo, los "rotores de tipo de eje horizontal" 13 que se montan en la sección 7 inferior vertical de la torre/árbol de mando no están debidamente orientados para contribuir aerodinámicamente a la rotación global de la torre/árbol de mando. Existen principalmente para servir como armaduras 16 para las palas de eje vertical. De hecho, las grandes palas de un rotor de tipo de eje vertical convencionalmente conformadas, en este caso, tenderían a producir un arrastre, en lugar de contribuir a la rotación. Por lo tanto, estos rotores inferiores 13, que sirven principalmente de armaduras, deberían óptimamente ser aerodinamizados para reducir el arrastre, y no necesitan conformarse para generar fuerzas de rotación a partir del viento.

La forma de los rotores de eje horizontal 13 de la sección intermedia 8, que es de algún modo entre paralela y perpendicular al viento puede óptimamente ser de algún modo entre la de una simple armadura aerodinamizada simple y la de un rotor de turbina de eje horizontal dedicado, o puede por el contrario optimizarse para el tipo de flujo de aire que encontraran en su posición a lo largo de torre/árbol de mando en flexión.

Por otra parte, los rotores de eje horizontal de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, que son sustancialmente perpendiculares al viento, son plenamente funcionales desde un punto de vista aerodinámico, y se deberían formar.

Procediendo hacia el extremo distal 99 de la torre/árbol de mando, como empieza a apuntar en una dirección cada vez más descendente, en algún punto los rotores de tipo de eje horizontal 13, de nuevo pueden volverse aerodinámicamente ineficaces debido a una mala orientación, y por lo tanto sirven principalmente como armaduras para montar palas de tipo de eje vertical, que de nuevo se vuelven eficaces en esta sección distal 98 de suspensión hacia abajo. De nuevo aquí, en esta sección distal 98 la forma aerodinámica de los rotores/armaduras de tipo de eje horizontal 13 se puede ajustar hacia ser simplemente aerodinamizada para funcionar como armaduras, en lugar de ser formadas como una superficie reactiva al fluido en un intento de generar fuerzas de reacción (aunque vientos muy fuertes pueden seguir soplando sobre esta sección distal hasta una dirección más horizontal). Igualmente, las palas longitudinales 41 de los rotores de tipo de eje vertical, donde pasan a través de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, no están correctamente orientadas para producir energía, pero en su lugar sirven de miembros estructuras, y de este modo pueden conformarse para minimizar simplemente el arrastre, en lugar de producir la rotación, aunque esta diferencia de forma es menos pronunciada que la de los rotores de tipo de eje horizontal. Otras diferencias en la forma de los rotores, dependiendo de la posición, podrían incluir el diámetro y el paso. Por ejemplo, los vientos más fuertes se encuentran a mayores altitudes. Puesto que la velocidad punta de la pala es proporcional a la velocidad del viento, si todos los rotores tienen el mismo diámetro, los rotores de mayor altitud serán llevados a girar más rápidamente que los rotores de mayor altitud, creando una posible discrepancia en la velocidad de rotación óptima de una sección del árbol al la siguiente. Puesto que todo el árbol gira como una unidad, los rotores inferiores pueden tender a ralentizar los rotores más altos, reduciendo la eficiencia global. Este efecto se puede mitigar incrementando ligeramente el diámetro de los rotores de mayor altitud, o variando su paso. En el análisis final, el que los rotores sean no uniformes a lo largo de toda la torre/árbol de mando, o se confeccionen para un emplazamiento específico, se basa en los costes. Desde un punto de visto de bajo coste, todos los rotores y secciones de la pala, y por lo tanto todos los módulos de una construcción modular son exactamente idénticos. Por otro lado, desde un punto de vista de fabricación de coste elevado, cada rotor o sección de pala se diseña especialmente para ser optimizada para su emplazamiento exacto. Entre estos dos puntos de vista, existe un número limitado de tipos de módulos que tienen diferentes variaciones de rotores y de palas, se pueden fabricar en masa con el mejor tipo para cada posición elegida a partir de los mismos.

34. Figuras: 47 y 48: La trigésimo-cuarta realización es similar a la trigésimo-tercera, salvo que aquí el árbol central se ha eliminado del todo pero la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando En esta sección inferior 7, el árbol central se reduce a una extensión vertical del árbol 15, de suficiente longitud para permitir un acoplamiento rotatorio entre la torre/árbol de mando 10 y la carga 6. La rigidez longitudinal del resto de la torre/árbol de mando la aportan las palas 41 de tipo eje vertical, que alternan entre tensión y compresión una vez en cada revolución. Estas palas 41 longitudinales se mantienen en su geometría relativa conectándose a intervalos a lo largo de su longitud mediante rotores 13 de tipo horizontal que sirven como rotores. La transmisión de par también la aporta la rigidez de estas palas 41 longitudinales, ya que se interconectan con estos rotores aerodinámicos. Por consiguiente, La torre/árbol de mando puede llegar a torcerse bajo carga, de manera que estas palas 41 alargadas asumen en este caso una configuración algo helicoidal. La ventaja de esta configuración es que, con la excepción de la extensión vertical del árbol 15, que se proyecta hacia arriba en la sección 7 inferior de la torre/árbol de mando, virtualmente cada parte de esta torre/árbol de mando 10 es capaz de servir a la función aerodinámica de extracción de energía rotatoria mecánica del viento, además de sus funciones estructurales, que dependen de la fuerza y dirección del viento. Igual que la complicada torre/árbol de mando 53 de la vigésimo segunda realización, esta torre/árbol de mando 10 puede considerarse que se compone de montantes 54. En este caso, cada montante 54 es una pala, y cada pala es un montante. Casi ningún elemento presentado al viento se consume solamente en apoyo, ni en captar viento, como en las turbinas eólicas de la técnica anterior. Con la posible excepción de los rotores 13 de tipo eje horizontal conectados a la sección 7 inferior de la torre/árbol de mando, prácticamente todos los componentes, en algún grado, sirven a ambas funciones. Aquí es una turbina eólica auto orientada, que tiene solamente una sola parte móvil, cuyas palas sirven también como torre de enrejado rotatoria flexible. Cualquiera que sea la dirección o la fuerza del viento, cada sección de esta turbina eólica en serpentín, sin embargo puede deformarse, tiene superficies aerodinámicas que convertirán ese viendo en fuerzas localizadas que contribuirán a la rotación de la torre/árbol de mando. Es fácil entender que existe una infinidad de posibles estructuras, dentro del ámbito de la presente invención, para una torre/árbol de mando que tienen combinaciones similares de palas que actúan como montantes, por ejemplo, una configuración basada en cuatro o cinco rotores de palas en vez de tres, o una configuración con montantes a diferentes ángulos geométricos, que tienen varias combinaciones de propiedades aerodinámicas, que actúan todas para hacer que la torre/árbol de mando sea un todo para rotar.

35. Figuras 49 a 50: La trigésimo quinta realización es similar a la trigésimo cuarta, que no tiene árbol central, pero con el añadido de transmisión de par diagonal los medios 18 de sujeción que discurren diagonal mente desde cerca de un apunta de pala de rotor 13 de tipo eje horizontal a la siguiente, envolviendo su trayectoria helicoidalmente hacia arriba en la dirección de rotación. Esta sujeción, aunque produce algo de resistencia al viento y no contribuye aerodinámicamente a la rotación, incrementa en gran medida las capacidades de la transmisión de par de la torre/árbol de mando, que actúa para prevenir la excesiva deformación de la estructura.

36. Fig. 51: Muestra una turbina eólica similar a la de la trigésimo cuarta realización, montada encima de un edificio 80, estando la base 2 sustancialmente enclavada dentro de la estructura del edificio. La sección 98 distal de suspensión de la torre/árbol de mando 10 se extiende realmente por debajo del nivel de la base, con su longitud limitada por la altura del edificio, menos por debajo que otros obstáculos. Dichas turbinas se pueden instalar en cualquier poste adecuado, tal como cimas, postes de servicio, depósitos de agua, etc.

37. Figura 52: ilustra una sección de la torre/árbol de mando similar a la de la trigésimo tercera realización, que tiene palas tanto del tipo de je horizontal como alargadas continuas. El sentido de la rotación es el contrario al de las agujas del reloj, vista desde arriba, saliéndose la parte izquierda de la página, hacia el observadora. Las palas 13 de tipo eje horizontal sirven de medio del rotor en el que están montadas las palas 42 de eje vertical de envolvente helicoidal. Las palas 42 de tipo eje vertical alargadas son de envolvente helicoidal, que continúa de abajo a arriba, en el sentido de la rotación, coactando las puntas de las palas de cada rotor de eje horizontal con las de la siguiente. Estas palas de eje vertical de envolvente helicoidal sirven de medios de sujeción diagonal, que transmiten el par hacia abajo en tensión, igual que los medios 18 de de la décimo octava realización mostrada en la figura 27. Dicha configuración helicoidal de estas palas de tipo eje vertical alargado pueden ser de un modelo prefabricado, o pueden también ser consecuencia de las fuerzas de retorcimiento naturales ejercidas por el viendo, cuando se transmiten hacia abajo a lo largo de la longitud de la torre/árbol de mando. El árbol central 10 puede estar incluido o no, dependiendo de la resistencia de las palas. La ventaja de esta configuración helicoidal es que los rotores de eje horizontal superiores tiran de las palas de eje vertical en el sentido de la rotación, que seguidamente ellas tiran de los rotores y de las palas bajo las mismas, etc. y en todo momento hacia debajo de la torre/ árbol de mando, transmitiéndose así el par de todos los motores hasta los rotores más bajos y hasta un rotor 16 en la base de la sección 7 inferior de la torre/árbol de mando.

Una desventaja es que, a lo largo de la sección 9 de la torre/árbol de mando, que corre sustancialmente horizontal y paralela al viento, estas palas de eje vertical sustancialmente dejarán de funcionar en su modo de eje vertical habitual. Aún así, están expuestas al viento y, por supuesto, presentan una configuración superficial que tiene el algún grado, la forma de tornillo de Arquímedes. Sin embargo, cualquiera de dichas fuerzas rotatorias generadas a modo de tornillo de Arquímedes sobre estas palas helicoidales alargadas, sin embargo, se enfrentarán a la dirección del viento, debido a la dirección de su envolvente helicoidal.

38. Figura 53: Muestra una configuración similar a la de la anterior trigésimo séptima realización, en la que las palas de eje vertical generan una envolvente helicoidal a lo largo de la longitud de la torre/árbol de mando. La diferencia está en que la dirección las palas de eje vertical se arrollan alrededor de la estructura se invierte. Estas palas 43 de eje vertical 43 giran en el sentido de la rotación, desde arriba hasta abajo, en vez de viceversa, y ayudan en la transmisión de par hacia abajo en compresión, en de en tensión. Debe ser evidente las palas 42 de eje vertical helicoidales de la realización anterior, que se arrollan en el sentido contrario, deberían tener la ventaja de que transmiten el par en tensión, en vez de en compresión. No obstante, toda fuerza generada sobre estas palas 43 helicoidales de la manera de un sencillo tornillo de Arquímedes estarán con el sentido de rotación, en vez de contra la misma.

39. Figura 54: muestra una realización similar a la anterior trigésimo octava realización, que tiene palas de eje vertical, arrolladas helicoidalmente de arriba a abajo en el sentido de la rotación, y además que transmite el par por amarre 18, lo que envuelve de arriba a abajo, en el sentido de la rotación, transmitiendo el par hacia bajo en tensión. (Esto supera el problema de la trigésimo octava realización, en la que el par se transmite solamente hacia abajo en compresión a lo largo de las palas.)

40. Figura. 55: muestra una combinación de la trigésimo séptima y de la trigésimo octava realizaciones, que tienen palas 42, 43 de eje vertical alargadas arrolladas helicoidalmente en ambos sentidos, que comprenden conjuntamente el diseño geométrico repetidamente cilíndrico de las palas 52 de rotor de tipo de eje vertical, con la geometría repetida que comprende un rombo o polígono de cuatro lados de forma trapezoidal. Las palas que se arrollan de abajo a arriba en el sentido de la rotación 42 sirven para transmitir par hacia abajo en tensión, mientras que las palas que se arrollan de arriba a abajo en el sentido de la rotación 43 transmitirán par hacia abajo en compresión. El árbol 10 central puede estar incluido o no, según necesidades. Los rotores de eje horizontal que tienen cuatro, cinco o más palas pueden utilizarse alternativamente, para crear un diseño geométrico más denso y más continuo.

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41. No ilustrada. Si el árbol central de la cuadragésima realización mostrada en la figura 55 no está incluida, en ese caso la totalidad de la torre/árbol de manto comprende solamente componentes reactivos fluidos, o palas. En ese caso, esa configuración forma esta cuadragésimo primera realización. Cada pala es un montante y cada montante es una pala. A lo largo de la mayor parte de las secciones de dicha torre/árbol de mando, cada parte puede contribuir aerodinámicamente a la rotación del conjunto, de alguna manera, con cualquier viento, desde cualquier dirección, dependiendo de cómo la torre/árbol de mando puede doblarse o balancearse alrededor, y todas las partes ayudan a soportar físicamente las partes sobre las mismas, así como a formar un elemento integral de la estructura que transmita par hacia abajo.

42. Figura 56: muestra una sección de una turbina eólica en serpentina que es similar al de la trigésimo séptima realización, que tiene palas 42 de tipo eje vertical arrolladas helicoidalmente, que comprende además palas 41 de tipo eje vertical longitudinales continuas que se duplican como una sujeción lineal y medios estructurales. Estas ayudan a reforzar la estructura, añadiéndola en gran medida a su resistencia a la deformación general. Por supuesto, el árbol 10 central no se puede incluir.

43. Figura 57: muestra una sección de una turbina eólica en serpentín que es similar a la de la trigésimo novena realización, que tiene palas de eje vertical arrolladas helicoidalmente de arriba abajo en el sentido del sentido de rotación 43, y transmisión de par de sujeción 18, arrollando helicoidalmente su ascenso hasta la torre/árbol de mando, de punta a punta de los sucesivos rotores 13 de eje horizontal, en el sentido de la rotación. De abajo a arriba. La nueva característica clave de esta realización, es la adición de palas 41 del tipo de eje vertical longitudinales continuas. Estas palas conformadas aerodinámicamente por supuesto ayudan en la rotación de la estructura, y también ayudan a reforzar la estructura longitudinalmente, añadiéndola en gran medida a la resistencia a la flexión general. Por supuesto, como en otras realizaciones similares, el árbol 10 central puede ser incluido o no.

44. Figura 58: muestra una realización similar a la cuadragésima realización, que tiene palas del tipo eje vertical que se arrollan helicoidalmente en ambos sentidos 42, 43, con la característica adicional de tener palas 41 de tipo eje vertical longitudinales alargadas, como en la realización anterior. Dado que estas palas de tipo eje vertical corren en tres direcciones, forman una sujeción de triángulos que se repiten, que comprende un diseño geométrico repetidamente cilíndrico de las palas 52 de rotor de tipo eje vertical. Dicha configuración cilíndrica perforada es capaz de hacerse más fuerte y, por consiguiente, más alta que una que se base solamente en un árbol central para su resistencia.

45. Figura 59: Esta cuadragésimo quinta realización es la torre/árbol de mando enrejada de la anterior, cuadragésimo cuarta realización, compuesta de tanto rotores 13 de tipo eje horizontal como de palas de tipo eje vertical, corriendo las palas de tipo eje vertical longitudinalmente 41, y arrollándose helicoidalmente en ambos sentidos 42, 43, pero sin el árbol central. Aquí la totalidad de la estructura actúa conjuntamente para formar la torre/árbol de mando 10 compuesto, que comprende un diseño geométrico repetido cilíndrico de palas 52 de rotor de tipo eje vertical. Cada montante es una pala y cada pala es un montante. Cualquier sección de la estructura alargada de esta torre/árbol de mando 10 tiene superficies reactivas fluidas que actuarán para aprovechar la energía rotatoria de cualquier viento, que procedan de cualquier dirección. Esta configuración geométrica exacta es solamente ejemplar, con muchas variaciones en su, de una estructura rotatoria flexible alargada que comprende palas reactivas fluidas de tipo tanto de eje horizontal como de eje vertical, que son posibles. Más palas, montantes, o medios de sujeción, que sirven para sujetar más la estructura conjuntamente, se podrían añadir ciertamente dentro del ámbito de la presente invención, empezando en los principios generales revelador en la presente.

46. Figuras 60, 61, 62 y 63: Esta cuadragésimo sexta realización es similar a la trigésimo segunda realización, porque la sección 7 de la torre/árbol de mando 10 está rodeado por palas de rotor tipo eje vertical, unidas a rotores 16, mientras que la sección 9 superior tiene solamente rotores 13 de eje horizontal. Aquí la forma adoptada por estas palas de tipo eje vertical es una cilíndrica, que repite el diseño geométrico de los montantes aerodinámicos, como en la realización anterior, con la forma geométrica repetida que comprende este cilindro exterior que es el exágono, en vez del triángulo de la realización anterior. Estos montantes comprenden las palas 54 de tipo eje vertical, que corren a aproximadamente un ángulo de 30 grados de la paralela al árbol interior, y actúan para contribuir aerodinámicamente a la rotación de la estructura, y los montantes 51 conformados aerodinámicamente orientados circunferencialmente, que son sustancialmente perpendiculares al árbol interior y, consecuentemente contribuyen poco, si algo, con las fuerzas aerodinámicas a la rotación general, aunque no obstante favorece la integridad estructural. El exágono, alternativamente, puede correr a un ángulo diferente, tal como, por ejemplo, ser rotado tres grados a partir de los descritos anteriormente. Adviértase que los rotores 16 que se ilustran como estando conformados aerodinámicamente como rotores de tipo eje horizontal, aunque esta no es una característica necesaria de esta realización.

47. (No ilustrada) La cuadragésimo séptima realización es igual que la anterior, cuadragésimo sexta realización, mostrada en las figuras 60-63, excepto que el exágono no corre alternativamente a un ángulo diferente, rotada treinta grados desde los descritos anteriormente. En esta realización, los montantes conformados aerodinámicamente corren tanto longitudinalmente con a un ángulo de so grados de la misma, para formar exágonos regulares. Algún otro ángulo de desvío de estos montantes no longitudinales, tal como 45 grados, también es posible, para formar exádonos regulares. Todos los montantes, en algún grado, actúan como palas de tipo eje vertical, ya que ninguna es circunferencial en dirección. Otras posibles configuraciones de dicha protección cilíndrica de palas de tipo eje vertical incluyen, pero no se limitan a, las de cualquier configuración de tubo tipo sujeción, tales como las ejemplificadas por "buckytubes" o "nanotubos de carbono", etc.

48. Figura. 64: En esta realización la configuración en enrejado de las palas 54 de eje vertical rodea la sección 7 inferior y se compone de triángulos equiláteros repetidos, que alternen entre los de punta arriba y los de punta abajo. Estos triángulos se componen de de montantes aerodinámicos, que incluyen palas 54 de tipo eje vertical orientadas a aproximadamente 30 grados desde la paralela al árbol central, y montantes 51 orientados circunferencialmente, que corren sustancialmente perpendiculares al árbol central. Estos montantes 54 de palas de eje vertical, cuando se consideren como conectadas de extremo a extremo, forman también colectivamente palas 42 y 43 de eje vertical arrolladas helicoidalmente de forma continua alargada como en las trigésimo séptima a la cuadragésimo quinta realizaciones. Las palas 42 arrolladas helicoidalmente en el sentido de la rotación corren de abajo a arriba en el sentido de la rotación, transmitiendo par hacia abajo a la torre/árbol de mando en tensión. Las palas 43 arrolladas helicoidalmente corren de arriba abajo en el sentido de la rotación, transmitiendo par hacia abajo al árbol en compresión. Otra vez, son posibles otros ángulos en dicho diseño, bien colectivamente o con referencia a las tres direcciones de estos montantes componentes, asociados entre sí.

Aumento de Elevación de la Torre/árbol de mando

En realizaciones anteriores se ha expuesto cómo se puede generar alguna elevación de ciertos rotores de eje horizontal, dependiendo de su posición, de la manera de un autogiro. Esta elevación, y más predominantemente la rigidez de la torre/árbol de mando, soportado por el medio 5 portador en voladizo, han sido las únicas fuerzas que sostuvieron en alto hasta este punto. En las siguientes realizaciones se describen medios de aumento se estas fuerzas, que ayudan además a mantener la estructura de la torre/árbol de mando y su sus palas unidas aerodinámicamente en alto.

49. Figura 65: en esta cuadragésimo novena realización, se introduce el concepto de medio 22 de cola en voladizo viento abajo, que funciona como la cola de un aeroplano. La cola está unida como en voladizo, con libertad rotatoria, a la sección 9 superior de una torre/ árbol de mando 10 similar al de la primera realización, por medios 26 portadores rotatorios en voladizo. Un brazo 23 de cola, se extiende viento abajo desde el portador 26. En el extremo alejado de la cola está la superficie 24 de elevación (como el estabilizador horizontal de un aeroplano) y medios 25 pasivos de orientación de la cola viento abajo que comprenden una superficie sustancialmente vertical (como la del estabilizador vertical de un aeroplano).Cualquier equivalente funcional tal como una cola en V, una cola inflada, o cualquier otro tipo de medio de cola, que se considere dentro del ámbito de esta invención.

Como se expuso anteriormente, cuando una torre/árbol de mando 10 con su rotores 13 de eje horizontal unidos, comienza a doblarse viendo abajo, y los ejes d los rotores 13 se ladean con respecto ala vertical, los rotores, una vez en rotación, comienzan a producir elevación, como lo hace un autogiro. El disco plano de cada rotor en rotación forma una "superficie de elevación"virtual, algo así como una cometa, o como el ala de un aeroplano amarrada, o planeador, o más específicamente, como un helicóptero amarrado en modo autogiro. Este elevación ayuda a soportar la toree/árbol de mando contra la gravedad.

Sin embargo, a medida que la torre/árbol de mando se pone crecientemente doblado, el ángulo de ataque al que el disco de cada rotor el viento, se incremente. Aunque el rotor 13 produce más potencia cuando se ladea así, en cierto momento comenzará a producir menos fuerza ascensional para la torre/árbol de mando en su conjunto, como cuando un ala de aeroplano "cae".

Esta cola 22 sirve a los mismos fines que la cola de un aeroplano, para afectar al "ángulo de ataque" del rotor 13, como si el rotor fuera un ala, y por lo tanto para oponerse sustancialmente a su tendencia a "caer". La elevación lograda por la superficie 24 de elevación de la cola inclina los rotores 13 hacia delante aplicando un brazo de palanca hacia delante a la estructura en su conjunto, (como hace la cola de un aeroplano cuando se empuja hacia delante la palanca de control) como muestran las flechas curvas.

En esta realización una sola cola 22 guía la sección 98 distal de la torre/árbol de mando 10, y sus rotores 13 superiores unidos coaxialmente, con un ángulo de ataque más hacia delante. Seguidamente, estos rotores superiores, guiados por la rotación en pendiente hacia delante ejercida por la cola 22, ayudan a tirar hacia delante de toda la torre/árbol de mando inclinando los rotores inferiores hacia una posición más hacia delante así como, con estos rotores que afectan además a los rotores inferiores para tirar hacia delante sobre los rotores bajo aquellos y etc.

En algún grado, igual que un tren sigue a la máquina, los rotores inferiores son llevados hacia delante hacia un ángulo de ataque menos extremo. La columna de rotores vuela como una serie de cometas, guiadas por la única cola 22.

50. En esta, la quincuagésima realización, ilustrada en las figura 66, múltiples colas 22 de la realización anterior unidas a intervalos, por medio de medios 26 portadores de brazo rotatorio en voladizo, a lo largo de la sección 9 superior de la torre/árbol de mando, entre los rotores. Otra vez, la columna de rotores vuela como una serie de cometas, con cada superficie 25 vertical sirviendo para asegurar que la cola está volando viento abajo de la torre/árbol de mando, y cada superficie 24 de elevación horizontal sirve para elevar esa cola, con lo que en la elevación agregada la totalidad de la sección 9 superior de la torre/árbol de mando, y la aplicación de un momento de inclinación hacia delante a la misma que sirve para ayudar en su elevación, observando que la torre/árbol de mando vuele todo el recorrido. La base 2 mostrada, similar a la base de la tercera realización, fue elegida a modo de ejemplo, y no necesita necesariamente estar asociada con esta realización sobre otra base.

51. Figura 67 Aquí un cuerpo 31 de elevación, en vez de de solo una cola, está unido al extremo distal de la sección 9 superior de la torre/árbol de mando por medio 33 que producen suspensión. El cuerpo 32 de elevación se eleva aerodinámicamente por la fuerza del viento, y vuela como una cometa, o planeados amarrado, ayudando a soportar la torre/árbol de mando contra la gravedad, así como ayudar a "dirigir" o guiar los rotores 13 inferiores hacia una mejor orientación de elevación, que tenga menos ángulo de ataque.

52. Figura 68 Esta realización es una combinación de las dos anteriores, que tienen ambas las múltiples colas 22 de la quincuagésima realización así como el cuerpo de elevación de la anterior, quincuagésimo primera realización. Cada combinación de rotor/cola actúa como un cuerpo de elevación, con la totalidad del conjunto elevado adicionalmente por el cuerpo 31 de elevación dedicado. Es fácil ver que se podrían usar muchas combinaciones colas y/o cuerpos de elevación, dentro del ámbito de la presente invención. La base 2, similar a la de la cuarte realización, que tiene la carga 6 emparedada verticalmente entre los dos portadores 11, fueron elegidos como un ejemplo; las configuraciones de base alternativas se podrían usar dentro del contexto de esta realización.

53. En la figura 69 el brazo 23 de la cola el voladizo se extiende hasta la parte viento arriba del medio 26 rotatorio de unión del brazo en voladizo, que forma un brazo 28 de morro en voladizo. Un medio 20 de transmisión de tensión lineal, tal como, por ejemplo, un cable, unido sucesivamente a la punta de cada brazo de morro, tira hacia abajo de los brazos de morro, extrayendo la totalidad de la torre/árbol de mando hacia delante, ayudando así a elevarlo, además del decrecimiento del ángulo de ataque que presentan los discos de los rotores rodando, haciendo que los rotores migren ciento arriba Este medio 29 de transmisión de tensión lineal puede tener una rigidez sustancial en la región próxima a los rotores, para evitar el enredo con los mismos. El medio 25 de orientación de la cola viento abajo pasiva, que comprende la superficie "vertical" de cada cola, asegura que las colas se mantengan en una posición viento abajo, de manera que los brazos de morro permanezcan proyectándose viento arriba. En la figura 70 se puede ver que la tensión en el medio 29 de transmisión de tensión lineal está dotado con medios 30 de ajuste de la tensión, aquí ilustrados como un simple torno, situado en la base 2. Una base 35 girable similar a la de la décimo sexta realización, permite que la totalidad del conjunto siga pasivamente el viento.

54. La figura 71 muestra una combinación de la anterior, quincuagésimo tercera realización que tiene colas 22 en voladizo con brazos 28 de morro en voladizo que se proyectan hacia delante, y la quincuagésima primera realización, que tiene un cuerpo 31 de elevación unido a la torre/árbol de mando por un medio 33 portador de suspensión. El medio 29 de transmisión de tensión está unido a los brazos 28 de morro en voladizo, y el morro del cuerpo 31 de elevación, y así, los ajustes de postura de no solamente las colas, sino también del cuerpo de elevación. La totalidad del conjunto puede ser "volado" de la manera de una cometa o, más específicamente, una serie de cometas.

55. La figura 72 en esta realización, similar a la quincuagésimo tercera realización, la cola 22 comprende además una superficie 45 elevadora ajustable, que está controlada por un mecanismo 46 de accionamiento, con el mecanismo especial ilustrado pivotando en el medio en el medio 26 portador rotatorio del brazo en voladizo. Este mecanismo de accionamiento que comprende aquí pivotes y barras de empuje, soportan pivotablemente el brazo de morro, y es sensible al ángulo del mismo. El medio 29 de transmisión de tensión tira hacia debajo de los brazos 28 de morro en voladizo, haciendo pivotar el mecanismo accionador, que ajusta la superficie 45 elevadora. Estos componentes junto con el medio 30 de ajuste de la tensión, situado próximo ala base (como se muestra en la figura 70) comprenden conjuntamente medios 47 de control del elevador. El medio 47 de control y el mecanismo 46 de accionamiento podrían comprender procedimientos y aparato alternativos que pueden ser, como se muestra, eléctricos, hidráulicos, neumáticos, electrónicos, controlados por radio, etc., dentro del ámbito de la presente invención.

56. Figura 73 Esta quincuagésimo sexta realización es similar a la quincuagésimo tercera que tiene colas 22, y morros 28 en voladizo que se proyectan que son empujados hacia abajo por un medio 29 de transmisión de tensión. Cara rotor 13 gira con la sección 9 superior de la torre/árbol de mando que está acoplado rotatoriamente al mismo, pero se le permite inclinarse, estando montado sobre un Buje Basculante 48. Cada medio 26 portador rotatorio de brazo en voladizo está montado análogamente a este buje basculante y así bascula con el rotor, permitiendo al mismo tiempo que el brazo rote independientemente del mismo, de manera que las colas pueden permanecer viento abajo. Así el rotor gira con la torre/árbol de mando, pero bascula con el morro y la cola. Por consiguiente, la tensión hacia abajo sobre el medio 29 de transmisión de tensión puede inclinar fácilmente tanto los rotores como sus colas unidas hacia delante, reduciendo su ángulo de ataque, sin tener que tirar de la totalidad de la torre/árbol de mando hacia delante contra la fuerza del viento, con el apalancamiento limitado ofrecido. Igual que una cometa que se inclina hacia delante reduciendo su ángulo de ataque, cada combinación de de rotor/cola tendrá una tendencia creciente, por su elevación, a tirar de la torre/árbol de mando hacia arriba y hacia el viento. A través de la tensión aplicada el medio 29 de transmisión de tensión, puede hacerse que la torre/árbol de mando se desplace hasta un aposición más hacia el viento, para volar, como una serie de cometas, hasta un aposición más arriba y menos viento abajo, con menos tensión sobre el medio 29 de transmisión de tensión 29 necesaria que en la realización quincuagésimo tercera, que usa el propio viento para ayudar a elevar la torre/árbol de mando, se reduce también la tensión sobre la torre/árbol de mando 10, base 2, y medio 29 de transmisión de tensión.

57. Las figuras. 74 y 75 muestran una realización similar a la quincuagésimo primera realización, con la sección 9 superior de la torre/árbol de mando suspendida del cuerpo de elevación por medio del medio 33 soporte de suspensión. La diferencia aquí es que este cuerpo 32 de elevación es flotante en el fluido en el que está suspendido; en este ejemplo, está inflado con un gas flotante tal como helio y/o hidrógeno, para ser flotante en la atmósfera. Esto ayuda a elevar la torre/árbol de mando incluso en condiciones de viento bajo o cero. La flotabilidad puede aumentar, o sustituir en gran medida, la rigidez de la propia torre/árbol de mando como medio para soportar la totalidad de la sección 9 superior de la torre/árbol de mando y sus rotores 13 de eje horizontal adjuntos. Dicho cuerpo de elevación aerodinámico inflable también puede llenarse fácilmente con aire o una mezcla de gases, para ser ligero en la atmósfera, aún cuando no totalmente flotante. Alternativamente, dicho cuerpo de elevación flotante puede comprender simplemente una bolsa, balón u otra forma, si está preconfigurado o indeterminada, que contenga gas flotante sin proporcionar una elevación aerodinámica significativa contra fuerzas aerodinámicas de un cuerpo de elevación variará por consiguiente dependiendo de la configuración exacta así como de la velocidad del viento.

58. Figuras 76, 77 y 78 en esta quincuagésimo octava realización, las propias palas 12 de rotor actuales son flotantes, infladas con un gas ligero, en una realización de otro modo similar a la primera realización. El par se transmite a lo largo de la torre/árbol de mando 10. La vista tomada de cerca de la base en la figura 78 muestra una configuración típica, similar a la de la primera realización, con la sección 7 inferior de la torre/árbol de mando extendiéndose hacia arriba desde el medio 5 portador en voladizo, que comprende un árbol 15, que está soportado rotablemente por dos cojinetes 11. La baja velocidad, alto par de rotación se convierten en una mayor velocidad de rotación requerida por la carga 6, por medio de la relación de transmisión facilitada en este caso por el medio 14 despegue en potencia. Esta turbina viento abajo más ligero que el aire permanece en alto en condiciones de viento cero.

59. Figura 79. Esta quincuagésimo novena realización es similar a la realización anterior, que tiene rotores 13 de tipo horizontal, cuyas palas 12 flotantes están infladas con un gas tal como helio o hidrógeno, y así flota en el aire. En esta realización, los rotores se mantienen arriba por su flotabilidad y elevación aerodinámica solamente, no por la rigidez de la torre/árbol de mando "per se". De esta manera, se reduce la carga radial sobre el medio de soporte en voladizo. La base 2 comprende un medio 60 de soporte compatible que rota no direccionalmente, comprendiendo aquí, por ejemplo, un bastidor de montaje cardán. Dicha base equipada con cardán es libre para seguir direccionalmente la torre/árbol de mando, aunque no rote ella misma, permitiendo que la potencia sea extraída por medio de un medio 66 de conducto de potencia continuo 66.

60. Figura 80. Esta sexagésima realización es similar a la quincuagésimo séptima realización, con la sección 9 superior de la torre/árbol de mando, y sus rotores de tipo eje horizontal que están suspendidos por un cuerpo 32 de elevación flotante por medio del medio 33 que produce suspensión (no visible, véase la figura 75), aunque incorporando también el medio 60 no rotatorio de soporte compatible, o montado sobre cardán. Esta máquina viento abajo permanece en alto incluso en condiciones de poco o ningún viento.

61. Figuras 81 y 82. Esta sexagésimo primera realización es similar a la quincuagésimo octava realización, que tiene palas de rotor flotantes, proyectándose la torre/árbol de mando hacia arriba desde la base 2, soportada rotatoriamente por el medio 5 de soporte en voladizo, que comprende dos cojinetes 11 en cualquier extremo del árbol 15 vertical. Una serie de de medios 16 de rotor están montados coaxialmente con la torre/árbol de mando, con medios 18 de sujeción transmisores de par, que se arrollan sucesivamente de punta a punta de los rotores, de abajo a arriba, en el sentido de rotación, que ayudan a transmitir par hacia abajo a lo largo de la torre/árbol de mando, como en la décimo octava realización, mostrada en el figura 27.

62. La figura 83 muestra una realización similar a la quincuagésimo novena realización, que tiene palas 13 de rotor tipo eje horizontal flotantes y una base 60 compatible direccionalmente, que tiene la característica adicional del medio 18 que sujeta la transmisión de par helicoidal, que se arrolla sucesivamente desde la punta de una pala a la punta de la siguiente, y conectándose en su extremo inferior a un medio 16 de protección montado coaxialmente con la sección inferior de la torre/árbol de mando 10, como en las realizaciones décimo octava y anteriores.

63. La figura 84 muestra una realización similar a la sexagésima realización, que tiene múltiples rotores de tipo eje horizontal, con la torre/árbol de mando suspendida de un cuerpo 32 de elevación flotante, y que tiene una base compatible direccionalmente, que comprende además la característica adicional del medio 18 que sujeta la transmisión de par helicoidal, arrollándose sucesivamente desde la punta de una pala a la punta de la siguiente, como en la décimo octava y anterior realizaciones.

64. La figura 85 muestra la sexagésimo cuarta realización, una realización similar a la sexagésimo segunda realización, que tiene rotores de eje horizontal flotantes, y un árbol flexible en voladizo verticalmente que comprende las secciones 7, 8 inferior y media de la torre/árbol de mando, excepto que esta realización no tiene árbol central real que comprenda la sección 9 superior de la torre/árbol de mando ya que, siendo flotantes los rotores, no es necesario un árbol central real para soportar los rotores. No obstante, las funciones realizadas en realizaciones anteriores por este árbol central de la sección 9 superior, que soporta especialmente los rotores u transmite par, son desempeñadas por la flotabilidad de los rotores, las fuerzas aerodinámicas sobre ellos y la sujeción 18. Por consiguiente, en un sentido virtual, la sección 9 superior de la torre/árbol de control sigue existiendo, como una estructura alargada que rota, cosechando viento, incluso sin árbol central.

65. Las figuras. 86 y 87 muestran la sexagésimo quinta realización, que tiene un cuerpo 32 de elevación flotante, rotores 13 tipo eje horizontal, u una torre/árbol de mando que se proyecta verticalmente desde la base 2, similar a la quincuagésimo séptima realización. La diferencia es que, como en la realización anterior, el árbol central que comprende la sección 9 superior de la torre/árbol de mando ha sido eliminado en gran medida, estando soportados los rotores en su lugar por la sujeción 18 de transmisión de par 18. Solamente los rotores superiores e inferiores están aún unidos a un sólido árbol central. El rotor superior depende de la sección 98 distal de la torre/árbol de mando, que está él mismo soportado rotatoriamente por el cuerpo 32 de elevación flotante por el medio 33 de soporte en suspensión. El rotor inferior está montado coaxialmente con el extremo de la sección 8 media de la torre/árbol de mando. Los rotores en medio están suspendidos por el medio 18 de sujeción, que también transmite rotatoriamente su par hacia abajo hasta el rotor inferior, que actúa como un inducido en el transporte de ese par hasta la sección 8 media de la torre/árbol de mando.

66. La figura 88 muestra la sexagésimo sexta realización, una realización similar a la sexagésimo cuarta realización que tiene rotores de tipo eje horizontal con palas flotantes, y sin árbol central, pero con la base 2 que comprende un medio de soporte 60 compatible direccionalmente no rotatorio, comprendiendo aquí un bastidor de montaje sobre cardán, que puede seguir la dirección del viento si que él mismo rote, de manera que puede extraerse energía por el medio 66 de conducción de energía. El par es transmitido desde los rotores superiores hacia abajo por la sujeción 18 de transmisión de par, hasta un medio 16 de inducido, que impulsa la sección 7 inferior de la torre/árbol de mando, que está montado coaxialmente con la misma.

67. La figura 89 muestra la sexagésimo séptima realización, una realización similar a la sexagésimo quinta realización que tiene palas de tipo eje horizontal, un cuerpo de elevación flotante, pero comprendiendo la base 2 un medio 60 de soporte compatible direccionalmente no rotatorio, como en la realización anterior, comprendiendo aquí un bastidor de montaje sobre cardán, que puede seguir la dirección del viento sin rotar él mismo, de manera que se puede extraer energía por medio del medio 66 de conducción de energía continuo. El par es transmitido desde los rotores superiores hacia abajo por la sujeción 18 de transmisión de par, hasta un medio 16 de inducido que impulsa la sección 7 inferior truncada de la torre/árbol de mando, que está montado coaxialmente con la misma.

68. La figura 90 muestra la sexagésimo octava realización, similar a la sexagésimo segunda realización que tiene palas de rotor del tipo eje horizontal flotante 13 y una base 60 compatible direccionalmente, con medios de amarradura helicoidal de transmisión de par 18, envolviendo secuencialmente de la punta de una pala a la punta de la siguiente, y conectándose por su extremo inferior a unos medios de armadura 16, montados coaxialmente con la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando 10, como en la décimo octava realización. Esta realización comprende adicionalmente medios de amarradura longitudinales lineales 20, que corren de punta de rotor a punta de rotor, de modo substancialmente paralelo al árbol central, para otorgar rigidez a la estructura en su conjunto. Adicionalmente, los medios de soporte compatibles direccionalmente 60 comprenden además unos medios para empuje direccional 61, que pueden ser pasivos, y empujados hacia la vertical, como en resilientes o accionados por resorte, o accionados, como en controlados activamente. Estos medios de empuje direccional 61, cuando ejercen una fuerza que tiende a dirigir el árbol hacia la vertical, actúan para oponerse físicamente a la fuerza del viento que se abate sobre la torre/árbol de mando, así como para reducir el ángulo de ataque con el cual los rotores giratorios encaran el viendo, lo que ayuda asimismo a elevar la torre/árbol de mando.

69. Figura 91: la sexagésimo novena realización es similar a la realización anterior, excepto en que se ha eliminado el árbol central, como en la sexagésimo cuarta realización. En cualquier caso, la torre/árbol de mando 10 todavía existe, en el sentido virtual, incluso sin el árbol central, estando comprendida por los rotores flotantes, los medios de amarradura longitudinales 20, y los medios de amarradura helicoidales 18, a medida que son mantenidos en una configuración alargada rotacionalmente estable por la flotabilidad de los rotores y la fuerza del viento contra los mismos, conforme se constriñen por la tensión de los medios de amarradura. Los medios de amarradura 18, en este caso particularmente la amarradura helicoidal 18, pueden tener propiedades elásticas, o estar dotados con medios elásticos, tales como los de la realización septuagésimo tercera, para permitir que la estructura de la torre/árbol de mando se deforme de una manera que recordara la de un paralelogramo visto desde el lado. La postura, o paso de los rotores, puede verse afectada por lo tanto por la influencia de los medios de empuje direccional 61 hacia la vertical, según se transmite a través de la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando, a la armadura 16, a los medios de amarradura longitudinales 20, reduciendo el ángulo de ataque de los rotores 13, ayudando por lo tanto a mantener la estructura elevada en su conjunto.

70. Figuras 92 y 93. Esta septuagésima realización es similar a las dos anteriores, en que la base 2 tiene unos medios de soporte compatibles direccionalmente 60, con unos medios para su empuje direccional 61, cuyo empuje hacia la vertical se transmite a los rotores por medio de la armadura 16 y los medios de amarradura longitudinales 20. Los rotores de tipo de eje horizontal mostrados son flotantes, de modo que permanecen en alto en condiciones de poco o nada de viento, aunque asimismo pueden ser no flotantes, dentro del ámbito de esta realización. El árbol central de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando queda retenido, siendo transmitido de este modo el par.

La diferencia clave entre esta realización y la anterior es que la continuidad lineal de la torre/árbol de mando se rompe por los medios de acoplamiento de rotación direccionalmente flexible 63, que comprenden aquí una junta cardán, y que cada rotor está acoplado rotacionalmente al árbol 9 mediante un cubo inclinado 48, que permite su inclinación libre en relación al árbol. La flexibilidad direccional que esta junta cardán 63 proporciona a la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, en relación a los medios de armadura 16, se corresponde con la flexibilidad direccional proporcionada a cada rotor en relación a la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, por los cubos inclinados 48. El resultado neto es que la columna de palas de tipo de eje horizontal, giratorias, flotantes puede fluir a la manera de una serie de cometas, con la armadura 16 actuando como una palanca para controlar el ángulo de ataque que los rotores 13 presentan al viento. Este ángulo de ataque puede ser empujado en cualquier dirección, independientemente de la dirección de proyección de la torre/árbol de mando, dentro del grado de libertad permitido por la junta cardán 63, y los cubos inclinados 48. Como la torre/árbol de mando no se sostiene por su propia rigidez, sino más bien por fuerzas de flotación y/o aerodinámicas, la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando ejerce por lo tanto menos carga radial sobre los medios de cojinete en voladizo 5, lo que permite que los medios de cojinete sean menos robustos. Nótese que en esta realización, la sección superior 9 de la torre/árbol de mando es co-rotacional, pero no estrictamente coaxial con la carga, proyectando a un ángulo de la misma, mientras los rotores son asimismo co-rotacionales con la carga, siendo los ejes de rotación substancialmente paralelos a los de la armadura, que en este caso coinciden con los de la carga.

71. Figuras 94 y 95. La realización septuagésimo primera es similar a la realización anterior, con el ángulo de la armadura 16 determinando el ángulo de ataque de los rotores de árbol horizontal flotante 13 a través de medios de amarradura lineal 20, excepto en que aquí la carga 6 es coaxial con la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, lográndose el ángulo entre el árbol rotacional de la armadura 16 y la torre/árbol de mando mediante unos medios de acoplamiento no rotatorios flexibles direccionalmente 64, que como se ilustra parecen similares a la junta cardán 63 de la realización anterior, pero no son rotatorios, por lo tanto están sometidos a menos desgaste y pérdida de energía por fricción. Estos medios de acoplamiento no giratorio flexible direccionalmente 64 soportan unos medios de montaje no giratorios para carga 65, que proporcionan unos medios de montaje estables rotacionalmente, flexibles direccionalmente, para la carga 6. Así pues, se permite que la carga siga la dirección de la torre/árbol de mando y permanezca coaxial con el mismo.

Los medios de soporte de cojinetes 4, ilustrados aquí como un simple poste proyectado desde el montaje de cardán 60 son algún modo similares a, y actúan como parte de la función de la sección inferior 7 de la torre/árbol de mando de otras realizaciones. Los medios de cojinete de rotación de armadura 70 están retenidos por los medios de soporte de cojinetes 4, y soportan la armadura 16 con libertad rotacional, aunque de una manera angularmente definitiva. El ángulo al que gira la armadura se ve pues influido por los medios para empuje direccional 61, que controlan la orientación direccional de los medios de montaje direccionalmente conforme no giratorio 60 (el montaje cardán). Estos medios de soporte de cojinetes 4 no giran, sino que se extienden completamente a través del cojinete de armadura 70, formando pues un punto no giratorio de unión para los medios de acoplamiento no giratorios flexibles direccionalmente 64, soportando medios de montaje no giratorios 65 para el montaje de la carga 6. La energía fluente resultante se extrae por medio de medios de conducto de energía continua 66, que se conduce convenientemente a través del centro de los medios de montaje 4, que penetran el cojinete de armadura 70. Aquí la carga es un generador, por lo que los medios de conducto 66 son un cable eléctrico.

Los medios de acoplamiento no-giratorio direccionalmente flexible 64 de esta realización tienen menos fricción y por lo tanto son más eficientes y necesitan de menos mantenimiento que los medios de acoplamiento de rotación direccionalmente flexible 63 de la realización anterior. Aunque se muestran rotores flotantes, dentro del ámbito de esta realización se podrían utilizar asimismo rotores no flotantes, ya que éstos permiten que la estructura permanezca en alto durante periodos de poco o nada de viento.

72. Figuras 96 y 97. Esta realización septuagésimo segunda es similar a la realización septuagésima, que comprende unos medios de soporte direccionalmente conforme no giratorio 60 (montaje cardán), dotados de medios para empuje direccional 61, que causan que una armadura 16 giratoria adjunta rote y afecte el ángulo de ataque, así como el ángulo horizontal, de rotores de tipo árbol horizontal flotante 13 a través de unos medios lineales. Los medios de acoplamiento de rotación direccionalmente flexible 63, mostrados aquí como una simple junta cardán, permiten la libertad angular entre la sección superior 9 de la torre/árbol de mando y el eje de rotación de la armadura 16. Y los cubos inclinados permiten libertad angular entre esta sección superior 9 y los rotores de árbol horizontal 13 adjuntos. Los medios de amarradura longitudinales lineales 20 de la realización septuagésima son reemplazados por palas de tipo eje vertical lineal 41, que no sólo actúan para conectar los brazos de la armadura 16 con las puntas de las palas de tipo árbol horizontal 12, permitiendo por lo tanto que la armadura 16 afecte al ángulo de ataque de cada rotor de tipo árbol horizontal 13, sino que actúan asimismo para contribuir aerodinámicamente a la rotación de la torre/árbol de mando en su conjunto, recolectado energía eólica como palas de rotor de tipo eje vertical. Incluso aunque las palas de tipo eje vertical 41 no sean estrictamente verticales como es la sección superior 9 del árbol central, su dirección de viaje es más horizontal que su dirección de proyección, siendo sustancialmente paralela al plano de rotación de la armadura 16. Estas palas de tipo eje vertical 41 pueden ser asimismo flotantes, llenas de un gas más ligero que el aire, para contribuir a elevar la estructura. El par se transmite a través de la longitud del árbol central que comprende la sección superior 9 de la torre/árbol de mando. Los rotores de tipo eje vertical 41 se ilustran como en posesión de un freno en cada rotor de eje horizontal. Se podrían configurar igualmente como palas muy largas, sin rupturas, continuas (véase la figura 100), con una rigidez otorgada por dicha continuidad. Por lo tanto, se pude transmitir asimismo par, o transmitirse parcialmente, por los rotores de eje vertical 41, bien mediante su rigidez, por simple tensión, o por ambos. Si los rotores de tipo eje vertical tienen una resistencia suficiente, el árbol central de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando se puede omitir, dentro del ámbito de esta realización.

73. Figura 98: Esta realización septuagésimo tercera es similar a la realización septuagésimo segunda anterior, que tiene rotores de eje horizontal flotante montados sobre cubos inclinados 48, controlados por una armadura inclinada 16, a través de palas de tipo eje vertical alargado 41, que pueden ser substancialmente continuas, corriendo de punta a punta de los rotores de eje horizontal 13. La diferencia en esta realización es que el par se transmite por medio de medios de amarradura transversal de transmisión de par 18, que envuelven helicoidalmente del fondo a la parte superior en la dirección de rotación, corriendo sustancialmente de punta a punta de las palas de rotor de tipo árbol horizontal 12.

Cuando se inclinan en relación al árbol, los ejes de rotación de los rotores de árbol horizontal son mutuamente paralelos, aunque desplazados entre sí. A medida que los rotores giran simultáneamente, la distancia de la punta de un rotor a la siguiente punta secuencial, en la dirección de rotación, del siguiente rotor variará, dependiendo la magnitud de la varianza con el ángulo de inclinación. Para mantener una configuración estable, es deseable que la amarradura de transmisión de par 18 sea capaz de variar de longitud a la vez que mantienen la tensión, a medida que completa cada revolución, con el fin de acomodar este cambio constante de distancia. Por lo tanto, cada uno de los medios de amarradura de transmisión de par 18 está dotado con unos medios de retención floja 59, que comprenden aquí un resorte elástico o resiliente, para conseguir este ajuste en longitud, a la vez que se mantiene la tensión. Esto permite que los otros componentes mantengan más próximamente su configuración original a medida que rotan, ya que su necesidad de deformación con el fin de acomodar la configuración cambiante a medida que el árbol rota se ve reducida.

74. Figura 99. Esta realización septuagésimo cuarta es similar a la realización septuagésimo tercera anterior, que tiene rotores de tipo árbol horizontal 13 con palas flotantes, con palas de eje vertical 41 alargadas que se extienden longitudinalmente de punta de pala a punta de pala de los rotores de árbol horizontal 13, conectando secuencialmente con cada una, y está dotada asimismo de unos medios de amarradura de transmisión de par 18, que envuelven helicoidalmente del fondo a la parte superior en la dirección de rotación. En esta realización, sin embargo, todas las palas de rotor, incluyendo tanto palas de eje vertical como horizontal, comprenden estructuras ligeras, infladas. De modo óptimo, son flotantes, lo que significa que para su uso atmosférico en la Tierra, se inflan con helio y/o hidrógeno. (Para su uso acuático, necesitan ser menos densas que el agua, etc.). Esta flotabilidad contribuye a mantener la altitud de la estructura de torre/árbol de mando 10 durante su uso, aumentando cualquier elevación global proporcionada por el viento, y permite que esta estructura permanezca convenientemente sustentada por el aire durante periodos de poco o nada de viento. No existe un árbol central en esta realización, para ahorrar peso, siendo naturalmente estable la configuración en una orientación hacia abajo, mantenida en forma por su flotabilidad, la rigidez de las palas de rotor, la fuerza del viento, y la tensión de la amarradura. Los medios de soporte direccionalmente conforme no giratorio (estructura de montaje de cardán) 60 permiten que la armadura 16 siga el montaje de palas y amarradura en dirección del viento que comprende la torre/árbol de mando.

Los medios para empuje direccional 61 incluidos opcionalmente se pueden utilizar para ejercer algún control sobre la orientación angular de los rotores de tipo eje horizontal. La amarradura de transmisión de par 18 puede estar dotada opcionalmente con unos medios de retención floja 59, como en la anterior realización.

75. Figura 100. La realización septuagésimo quinta es similar a la realización septuagésimo cuarta anterior, pero incluyendo el árbol central que comprende la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, y no se muestra transmisión de par, aunque esto se podría incluir opcionalmente dentro del ámbito de esta realización. Como en la realización anterior, palas de tipo eje vertical, alargado, flotante, 41 se extienden longitudinalmente de punta de pala a punta de pala de los rotores de eje horizontal 13, que tienen asimismo palas flotantes, que terminan en unos medios de armadura 16. Sin tales amarraduras, el par se transmite mediante el árbol central de la sección superior 9, mediante las palas de tipo eje vertical alargado 41, o mediante una combinación de ambos. Cualquier transmisión de par a lo largo de la palas de tipo eje vertical puede ser por simple tensión, por la rigidez de las palas alargadas 41, o por una combinación de ambos.

76. Figura 101. La realización septuagésimo sexta es similar a la realización septuagésimo quinta anterior, que tiene rotores de tipo árbol horizontal 13 con palas flotantes, con palas de tipo eje vertical 41 alargadas flotantes que se extienden longitudinalmente de punta de pala a punta de pala de los rotores de árbol horizontal 13. Por lo tanto, para uso atmosférico, todas las palas de rotor, incluyendo tanto las palas de eje horizontal como vertical, comprenden estructuras ligeras, infladas, rellenas con H o He. En esta realización, sin embargo, no hay amarradura de transmisión de par, sino que en su lugar las palas de eje vertical alargado 42 envuelven en una configuración helicoidal del fondo a la parte superior en la dirección de rotación, a semejanza de la realización trigésimo séptima, o a semejanza de los medios de amarradura helicoidal 18 de realizaciones anteriores, contribuyendo a transmitir par hacia abajo en tensión. Este desarrollo helicoidal puede estar preconfigurado, puede forzarse su aparición debido a las fuerzas aerodinámicas que tienden a retorcer de modo natural la estructura, o alguna combinación de ambos. Como en realizaciones anteriores, estas palas de tipo eje vertical, que están envueltas helicoidalmente, y que por lo tanto se encuentran con el viento entrante en un ángulo, no obstante sirven aerodinámicamente para contribuir a la rotación de la estructura, de un modo similar a las palas de un aerogenerador de tipo Darrieus. Nótese que la configuración helicoidal en dirección del viento de estas palas de eje vertical puede provocar asimismo la generación de ciertas fuerzas aerodinámicas en forma de un simple tornillo de Arquímedes, y que, debido a la dirección en la que se envuelven helicoidalmente alrededor de la torre/árbol de mando, cualquiera de tales fuerzas en esta realización contará en la dirección de rotación.

77. Figura 102. Esta realización septuagésimo séptima es similar a la realización septuagésimo sexta anterior, que tiene palas de tipo eje vertical, flotantes, envueltas helicoidalmente, 43, que conectan las puntas de palas de rotor de tipo eje horizontal, flotante, excepto en que en esta realización, se envuelven en la dirección opuesta, corriendo de la parte superior al fondo en la dirección de rotación, como en la realización trigésimo octava. Al igual que en la realización septuagésimo cuarta, medios 18 de amarradura helicoidal de transmisión de par sirven para transmitir par hacia abajo a los medios 16 de armadura. Esta configuración de la torre/árbol de mando es esencialmente la estructura de la realización trigésimo novena, en una forma flotante, inflada. La estructura completa de la torre/árbol de mando flota, o está fabricada al menos de un modo significativamente más ligero, debido a su construcción inflada:

Nótese que la configuración helicoidal en dirección del viento de estas palas de eje vertical 43 puede provocar asimismo la generación de ciertas fuerzas aerodinámicas en forma de un simple tornillo de Arquímedes, y que, debido a la dirección en la que se envuelven helicoidalmente alrededor de la torre/árbol de mando, cualquiera de tales fuerzas en esta realización será en la dirección de rotación, contribuyendo al giro del árbol.

78. Figura 103. Esta realización septuagésimo octava es similar a la realización septuagésimo sexta anterior, que tiene palas de tipo eje vertical 42, flotante, envueltas helicoidalmente desde el fondo a la parte superior en la dirección de rotación, conectando secuencialmente las puntas de palas de rotor de tipo árbol horizontal 13, flotante, pero con la inclusión del árbol central de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, como en la realización septuagésimo quinta.

79. Figura 104. Esta realización septuagésimo novena es similar a la realización septuagésimo séptima anterior, que tiene palas de tipo eje vertical 43, flotante, envueltas helicoidalmente desde la parte superior al fondo en la dirección de rotación, conectando secuencialmente las puntas de palas de rotor de tipo árbol horizontal 13, flotante, incluyendo asimismo una amarradura de transmisión de par 18, pero con la inclusión del árbol central de la sección superior 9 de la torre/árbol de mando, como en la realización septuagésimo quinta, para contribuir a estabilizar la configuración.

80. Figura 105. Esta realización octogésima es una combinación de las realizaciones septuagésimo séptima y septuagésimo sexta, que tienen palas de eje vertical flotante 42 y 43, envueltas helicoidalmente en ambas direcciones, conectando las puntas de pala de los rotores de árbol horizontal 13 flotante, formando en total una estructura de red, inflada, flotante, en la que todos los componentes de la misma sirven para una función aerodinámica, contribuyendo a la rotación de la estructura en su conjunto.

81. No ilustrada. Esta octogésimo primera realización es similar a la realización anterior, ilustrada en la figura 105, pero con la inclusión del árbol central de la sección 9 superior de la torre/árbol de mando. Esta sección 9 superior de la torre/árbol de mando, que incluye todas las palas de eje horizontal y vertical, comprende una versión inflada y flotante de la torre/árbol de mando de la cuadragésima realización.

82. Las figuras 106 y 107. Una pluralidad de rotores 13 de tipo eje sustancialmente horizontal está montada coaxialmente, a intervalos espaciados, a lo largo de un árbol 10 de mando alargado. El árbol de mando está alineado sustancialmente con el viento, pero a un ángulo de desfase \alpha, para permitir que cada rotor encuentre al menos algún flujo de aire sustancialmente inalterado mediante los rotores en cara al viento, como se ilustra en la figura 107. En este caso, el ángulo de desfase \alpha está en el plano vertical. El árbol de mando sobresale de una manera libremente giratoria desde cada extremo de un medio 5 de cojinete en voladizo, y acciona una carga 6, montada en el mismo. Este medio 5 de cojinete en voladizo comprende un medio 4 de soporte de cojinetes y dos cojinetes 11. En este caso, el medio 4 de soporte de cojinetes comprende una barquilla 100 aerodinámica. Esta barquilla aerodinámica está montada encima de un apoyo 97 de montaje aerodinámico que, en virtud de su forma de cuña, también comprende medios 36 de control de ángulo de elevación. Esta combinación árbol de mando/cojinete/carga está orientada al viento de manera muy similar a una veleta, estando montada en un medio 35 de orientación direccional en azimut giratorio en horizontal, que en este caso es esencialmente un pivote giratorio en horizontal, o un cojinete de guiñada, situado dentro del apoyo de montaje aerodinámico. En esta realización hay cinco rotores montados en la sección 50 contra el viento del árbol de mando, y solo cuatro rotores a lo largo de la sección 49 cara al viento del árbol de mando. La longitud adicional de esta sección a favor del viento, y el hecho de que el apoyo 97 de montaje aerodinámico se extiende sustancialmente en una dirección contra el viento, comprenden conjuntamente medios 95 de extensión desviada contra el viento. (Un ejemplo más claro de tales medios 95 de extensión desviada cara al viento puede observarse en la figura 108, donde se observa que la distancia B horizontal en la que el árbol de mando se proyecta contra el viento es sustancialmente mayor que la distancia A horizontal en la que el árbol de mando se proyecta en contra del viento). El extremo más largo del árbol de mando con cinco rotes es soplado contra el viento porque:

\bullet: Cinco rotores presentan más resistencia al viento que cuatro.

\bullet: El extremo más largo con cinco rotores también presenta más apalancamiento en torno a los medios 35 de pivoteo en azimut. (Esta longitud adicional de la sección contra el viento del árbol de mando comprende un medio 95 de extensión desviada contra el viento).

\bullet: Los rotores cara al viento son además más altos que los rotores en contra del viento, y por lo tanto se encuentran con velocidades de viento más altas presentes a mayor altitud, y por lo tanto son soplados más enérgicamente contra el viento de ese modo.

El principio operativo no es el número exacto de rotores, ni su distancia exacta en cara al viento o cara al viento, sino el hecho de que cierta predominancia de roto res cara al viento, en gran número y/o el apalancamiento que estos ejercen, y/o la fuerza adicional ejercida sobre los mismos en virtud de una mayor altitud, producirá un comportamiento de orientación automática cara al viento, en la manera de una veleta.

Los medios 5 de cojinete en voladizo están montados encima de los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal (pivote horizontal) en una inclinación, o ángulo de desfase \alpha desde el plano horizontal, como se determina mediante un medio 36 de control de ángulo de elevación, que en este caso comprende el soporte con forma de cuña del apoyo 97 de montaje aerodinámico, y se guían de manera natural por el viento hasta una posición alineada sustancialmente en azimut con el viento. La totalidad del conjunto está montada encima de un medio de soporte elevado, tal como los medios 90 de torre convencionales de las figuras de los dibujos.

El morro, o sección 49 en contra del viento del árbol de mando, que se extiende sustancialmente hacia el viento, también apunta ligeramente hacia abajo, hacia el suelo, en un ángulo de desfase \alpha desde el plano horizontal. La cola, o sección 50 contra el viento del árbol de mando es soplada, y se hace orientar, sustancialmente contra el viento y, sin embargo, sobresale ligeramente hacia arriba, hacia el cielo, en un ángulo de desfase \alpha también desde el plano horizontal. Los rotores están separados suficientemente de manera que, con el árbol sobresaliendo en un ángulo de desfase \alpha desde la dirección del viento, haya suficiente distancia desde un rotor al siguiente para permitir al menos que una parte sustancial de cada disco de rotor acceda sustancialmente a un flujo de aire relativamente inalterado. Dicho de otro modo, el árbol está lo bastante inclinado como para reducir de manera significativa los efectos de sombra de viento desde un rotor al siguiente, pero no lo suficiente como para que los rotores dejen de funcionar de manera eficaz, con la suficiente distancia entre los rotores para facilitar tal zona óptima de comportamiento. Tal y como se muestra en la figura 108, los medios de cojinete en voladizo pueden comprender un eje 15 que gire libremente dentro de los cojinetes, soportando el árbol 10 de mando. Este conjunto puede realizarse, por ejemplo, con el eje 15 siendo hueco y con el árbol de mando insertado en el mismo. El árbol de mando puede incluso extenderse completamente a través del mismo de una manera ininterrumpida. El árbol de mando también puede ser lo bastante robusto como para montarse directamente en los cojinetes, sin sujetarse mediante un eje; de hecho, puesto que los dos pueden formarse como una única unidad, no es necesario que haya ninguna distinción entre los mismos.

\bullet: El ángulo de desfase \alpha no necesita estar exclusivamente en el plano vertical. Una desviación en el plano horizontal, o en un ángulo oblicuo, o incluso ningún ángulo de desfase, también son posibles dentro del alcance de la presente invención. De hecho, la orientación de una turbina inclinada verticalmente de este tipo puede tender a desviarse hacia un lado de manera natural, dando como resultado un ángulo oblicuo de este tipo.

\bullet: La carga 6 se muestra como un generador eléctrico, pero puede comprender cualquier carga mecánica.

\bullet: Esta turbina eólica pesa menos que las turbinas de la técnica anterior y gira más rápidamente debido a que presenta rotores más pequeños. La rotación más rápida disminuye el par, y elimina o reduce la necesidad de relación de transmisión, reduciendo adicionalmente el peso y el coste.

\bullet: Puesto que los efectos de sombra de viento aumentan con una mayor velocidad del viento, los rotores en contra del viento protegerán parcialmente a los rotores cara al viento en vientos excesivamente altos, ayudando a impedir que se produzcan daños.

\bullet: La sección 50 cara al viento puede flexionarse adicionalmente en vientos más altos, alineando adicionalmente los rotores con el viento y protegiendo a los rotores cara al viento.

\bullet: Si el ángulo de desfase \alpha se reduce para que sea sustancialmente igual a cero, entonces la cantidad de viento fresco encontrado por cada rotor se reduce a la cantidad que se permite entrar en la corriente en virtud de la distancia entre los rotores. Esto reduce la potencia disponible pero puede proteger a la turbina en vientos excesivamente altos.

\bullet: Aunque los rotores ilustrados presentan tres palas, se permiten otros números de palas dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, la turbina puede utilizar rotores de dos palas.

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83. Montaje equilibrado cara al viento del pivoteo en azimut; Figura 108: En esta realización, las partes 49, 50 en contra del viento y cara al viento del árbol 10 de mando tienen la misma longitud, con un mismo número de rotores 13 en contra del viento y cara al viento, de manera que el árbol de mando y los rotores acoplados están equilibrados en torno a los cojinetes, reduciendo la carga radial sobre los mismos. En este caso, los medios 5 de cojinete en voladizo y los medios 36 de control de ángulo de elevación están montados en los medios 95 de extensión desviada cara al viento, que actúan para soportarlos sustancialmente cara al viento de los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal, en torno a los cuales la totalidad de este conjunto pivota en el plano horizontal. La distancia B, en la que el árbol de mando se proyecta cara al viento desde el centro de rotación de los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal, es mayor que la distancia A en la que se proyecta en contra del viento, debido a la proyección horizontal cara al viento de los medios 95 de extensión desviada cara al viento. El conjunto es soplado de manera natural cara al viento del punto de pivoteo. Por lo tanto, esta es fundamentalmente una máquina orientada de manera pasiva cara al viento, incluso aunque el árbol 10 de mando se proyecte en distancias iguales en contra del viento, y cara al viento, desde los medios 5 de cojinete en voladizo.

\bullet: Los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal pueden estar situados a cualquier altura en la torre, con la torre dividida en dos secciones, superior e inferior, la sección superior pivotando de manera coaxial encima de la sección inferior. En este caso, la sección superior de la torre puede incluso flexionarse o proyectarse hacia un lado y, por lo tanto, ser coincidente con los medios de extensión desviada cara al viento.

\bullet: Los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal también pueden estar situados en la parte inferior de la torre, dentro del alcance de esta realización, de manera que la totalidad de la instalación, incluyendo la torre, gire como una unidad.

\bullet: Una ventaja de esta realización es la carga radial reducida en los cojinetes, puesto que el árbol de mando está bien equilibrado en torno a los mismos.

84. Octogésimo cuarta realización; figuras 109 y 110: Esta realización es similar a la octogésimo segunda realización, pero con la sección 50 cara al viento del árbol de mando siendo mucho más larga que la sección 49 en contra del viento del árbol de mando, de manera que la distancia B cara al viento es mucho mayor que la distancia A en contra del viento. También hay muchos más rotores montados a lo largo de esta sección cara al viento más larga. El peso de estos rotores adicionales, y esta longitud adicional del árbol, ampliada por el apalancamiento permitido por esta longitud adicional, están al menos parcialmente contrarrestados por un contrapeso 67 de balastro, montado en la sección 49 en contra del viento del árbol de mando. Debe observarse que la sección 49 en contra del viento, que apunta hacia el viento, puede construirse de manera más robusta que la sección cara al viento. Esta construcción más robusta puede ser lo suficientemente pesada como para actuar como un contrapeso por si misma, sin la adición de un peso dedicado.

El componente horizontal o en azimut del apuntamiento se controla de nuevo mediante la fuerza natural del viento provocando el giro lateral de los medios 5 de cojinete en voladizo y de su árbol 10 de mando saliente en torno a los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal (un pivote giratorio en horizontal), tras lo cual los medios 5 de cojinete en voladizo quedan soportados por sí mismos. La longitud adicional cara al viento del árbol de mando comprende un medio 95 de extensión desviada cara al viento, que provoca que esta turbina orientada de manera pasiva se oriente hacia el viento en la manera de una veleta. La componente vertical, o ángulo de elevación, se controla mediante un medio 36 de control de ángulo de elevación, que en este caso comprende un mecanismo 37 elevador, que soporta el extremo superior de los medios 4 de soporte de cojinetes, el recinto tubular que retiene firmemente los cojinetes. Estos medios 4 de soporte de cojinetes tubulares pivotan hacia arriba o hacia abajo en torno a un medio 38 de pivoteo en su extremo inferior. La acción de estos medios 36 de control de ángulo de elevación puede tener una naturaleza resiliente, y/o puede controlarse de manera activa, y/o puede configurarse para tener una acción de amortiguación. El mecanismo elevador escogido para esta realización comprende un medio 27 de resorte resiliente, controlado por un medio 34 de amortiguación tal como un amortiguador. En vientos excesivamente fuertes, la sección cara al viento es soplada adicionalmente cara al viento, haciéndolo girar más despacio, de manera que el resorte se comprime. La acción de este mecanismo protector coloca los rotores más en línea con el viento, de manera que tienden a protegerse entre sí contra la fuerza total del viento, impidiendo una velocidad excesiva y limitando de ese modo los daños causados por altos vientos. Esto es un tipo de comportamiento de recogida que saca provecho de los múltiples rotores alineados a lo largo de un eje común. Irónicamente, este tipo de comportamiento de recogida reduce la potencia para los rotores alineándolos más completamente con la dirección del viento.

Por lo tanto, los medios 36 de control de ángulo de elevación pueden configurarse de manera que la acción de estos medios 36 de control de ángulo de elevación pueda comprender uno o más de lo siguiente:

\bullet: La acción puede ser elástica, o tener una naturaleza resiliente, con el mecanismo 37 elevador configurado para tener la acción de un resorte, siendo ampliamente conocidos tales mecanismos resilientes en la técnica de la maquinaria.

\bullet: La acción puede controlarse de manera activa, presentando el mecanismo 37 elevador características o propiedades conocidas en la técnica que permiten que se ajuste de manera activa.

\bullet: También pueden configurarse para presentar una acción de amortiguación o de absorción de choques, para lo cual se conocen muchos mecanismos también en la técnica.

\bullet: Pueden configurarse para simplemente no presentar ningún movimiento en el plano vertical, es decir, una disposición estática, en algún ángulo de desfase constante, como en la octogésimo segunda realización.

\bullet: Pueden configurarse para permanecer a un ángulo constante, pero pudiendo ajustarse.

\bullet: El contrapeso puede eliminarse, a expensas de una mayor carga radial en los cojinetes y una mayor tensión en los medios de control de ángulo de elevación.

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El mecanismo 37 elevador exacto y el pivote 38 mostrados, son simplemente ejemplos que sirven para ilustrar el punto en que apuntamiento elevacional puede quedar afectado en general. Muchos mecanismos alternativos sencillos conocidos en la técnica pueden adaptarse para comprender los medios 36 de control de ángulo de elevación.

85. Octogésimo quinta realización, configuración equilibrada, medios de control de ángulo de elevación activos, medios de control de ángulo en azimut activos; figura 111: La octogésimo quinta realización es similar a las tres realizaciones anteriores, excepto en que el apuntamiento se controla de manera activa. Puede presentar un mismo número de rotores en contra del viento y de rotores cara al viento como en la octogésimo tercera realización. En este caso, haciendo referencia a la figura 108, la distancia B horizontal en la que el árbol de mando se proyecta cara al viento puede ser sustancialmente igual a la distancia B horizontal en la que se proyecta en contra del viento, haciendo que ésta no sea una máquina cara al viento ni una máquina en contra del viento, sino una turbina eólica equilibrada; en lugar de orientarse automáticamente por el viento, está dotada de control direccional. En este caso, la dirección de los medios 35 de orientación direccional en azimut se controla de manera activa mediante los medios 96 de control de orientación direccional en azimut activos, ilustrados en este caso como una transmisión por engranajes sencilla. Muchos medios para tal control direccional activo son ampliamente conocidos en la técnica. El ángulo de elevación también se controla de manera activa mediante los medios 36 de control de ángulo de elevación, en este caso, como en las realizaciones anteriores que comprenden un mecanismo 37 elevador, que soportan el extremo superior de los medios 4 de soporte de cojinetes, el recinto tubular que retiene firmemente los cojinetes. Estos medios 4 de soporte de cojinetes tubulares pivotan en torno a un medio 38 de pivoteo en su extremo inferior. El mecanismo 37 elevador, que se controla de manera activa en esta realización, está representado gráficamente como una unidad de transmisión por engranajes sencilla.

\bullet: Una ventaja de esta realización sobre la octogésimo segunda realización es la menor carga radial en los cojinetes, ya que el árbol de mando está bien equilibrado en torno a los mismos.

\bullet: Una ventaja adicional es que la potencia puede transmitirse al nivel del suelo mediante un simple cable, en lugar de mediante anillos colectores, ya que los medios 96 de control de orientación direccional en azimut activos pueden utilizarse para impedir que un cable se enrolle excesivamente en una dirección.

\bullet: Esta disposición puede generar un ángulo de desfase \alpha ya sea en el plano vertical, en el plano horizontal, o de manera oblicua, mediante una combinación de ajuste horizontal y vertical.

\bullet: Esta disposición también puede girarse hacia los lados con respecto al viento como un medio de protección contra vientos extremadamente altos. Esto es un comportamiento de recogida típico, controlado de manera activa.

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86. Octogésimo sexta realización: árbol de mando horizontal autodirigible cara al viento con un ángulo de desfase \alpha determinado de manera pasiva en el plano horizontal; Figura 112: En la realización anterior, la octogésimo quinta, el ángulo de desfase \alpha podía estar en el plano horizontal, en el plano vertical o en ambos.

En esta realización, el árbol 10 de mando es sustancialmente horizontal, estando el ángulo de desfase \alpha en el plano horizontal. Esta es fundamentalmente una máquina cara al viento, con la distancia B en la que la sección 50 cara al viento del árbol de mando se proyecta cara al viento siendo mayor que la distancia A en la que la sección 40 en contra del viento del árbol se proyecta en contra del viento. En este caso, en ángulo de desfase \alpha se determina de manera pasiva mediante un medio 94 de inducción de ángulo de desfase reactivo al fluido, ilustrado como una sencilla aleta, o paleta, acoplado a los medios 35 de orientación direccional en azimut. Esta sencilla paleta, o aleta, tiende a ser soplada cara al viento, haciendo que el conjunto al que está acoplada, incluyendo el árbol 10 de mando, se desvíe con respecto a la dirección del viento, hasta un punto en donde la fuerza de desviación se equilibra mediante la fuerza neutralizadora de la sección cara al viento del árbol de mando y de sus rotores acoplados sometidos a su comportamiento natural a modo de veleta, autodirigible y cara al viento. El tamaño y el ángulo de la aleta 94 están ajustados para proporcionar un ángulo de desfase óptimo \alpha para maximizar la potencia permitiendo que cada rotor reciba una parte sustancial de viento fresco sustancialmente inalterado mediante rotores cara al viento. La aleta 94 también puede ser resiliente, o puede estar montada de manera resiliente, de manera que en vientos extremadamente altos, es soplada hacia una posición menos eficaz, de manera que la línea de rotores se alinee más con el viento, de manera que las sombras de viento de los rotores en contra del viento protejan a los rotores cara al viento.

87. Octogésimo séptima realización: montaje cara al viento, equilibrado y contrarrotativo; Figura 113: El árbol de mando está dividido físicamente en dos mitades contrarrotativas, la mitad 49 en contra del viento y la mitad 50 cara al viento. La mitad en contra del viento gira en el sentido de las aguas reloj según se ve cara al viento, y la mitad cara al viento gira en el sentido opuesto a las agujas del reloj. La carga 6 también está dividida en dos mitades contrarrotativas, una mitad 91 externa que, accionándose mediante la sección 49 en contra del viento del árbol de mando, gira en el sentido de las agujas del reloj, y una mitad 92 interna que gira en el sentido opuesto a las agujas del reloj con la sección 50 cara al viento del árbol de mando, según se ve cara al viento. Es fácil observar que la velocidad de rotación relativa efectiva de las dos mitades 91, 92 de la carga se dobla aproximadamente debido a esta contrarrotación. Esta mayor velocidad de rotación relativa es deseable desde el punto de vista de que la electricidad se genera más fácilmente mediante la mayoría de los alternadores y generadores actuales a tal mayor velocidad de rotación, utilizándose normalmente reductores para conseguir esta mayor velocidad. Hay dos medios 5 de cojinete en voladizo distintos dentro del único medio 4 de soporte de cojinetes, el cual soporta dos ejes 15 de contrarrotación distintos.

Mientras que los árboles de mando, en su totalidad, están equilibrados en torno al medio 4 de soporte de cojinetes, todo el conjunto se desplaza cara al viento de los medios 35 de orientación direccional en azimut giratorios en horizontal (el pivote giratorio en horizontal). En este caso, el medio 4 de soporte de cojinetes tubular y alargado, montado en los medios 36 de control de ángulo de elevación de una manera desviada, proporciona la función de los medios 95 de extensión desviada cara al viento, y así es como se denomina. Una configuración desviada de este tipo puede autodirigirse de manera pasiva, incluso aunque la sección 49 en contra del viento y la sección 50 cara al viento del árbol de mando tengan la misma longitud, con un mismo número de rotores en contra del viento y cara al viento.

\bullet: Una ventaja de esta realización es una mayor velocidad de rotación relativa efectiva de la carga, ya que está dividida en mitades contrarrotativas.

\bullet: Una desventaja es la una mayor carga radial en los cojinetes, ya que cada mitad del árbol de mando está soportada de una manera totalmente en voladizo desde los mismos en lugar de estar equilibrada como una única unidad en torno a los cojinetes.

88. Octogésimo octava realización: múltiples árboles de mando montados en un bastidor giratorio; Figura 114: Esta realización es similar a la octogésimo segunda realización, excepto que en esta realización, una pluralidad de varios árboles de mando, en este caso dos, está soportada sobre un bastidor giratorio que comprende medios 93 de armadura de soporte. En este caso, cada árbol 10 de mando presenta más rotores cara al viento que rotores en contra del viento, como en la primera realización, haciendo que esta sea una máquina cara al viento orientada de manera pasiva. La longitud adicional de cada sección 50 cara al viento de los árboles 10 de mando comprende medios 95 de extensión desviada cara al viento, lo que provoca que esta máquina se autodirija hacia el viento en la manera de una veleta.

\bullet: Este mismo comportamiento cara al viento orientado de manera pasiva también puede conseguirse con árboles de mando perfectamente equilibrados, que presenten el mismo número de rotores en contra del viento y cara al viento, si los medios 93 de armadura de soporte comprenden un medio 95 de extensión desviada cara al viento, tal como se describe en la octogésimo tercera realización.

\bullet: Tal y como se ilustra, cada árbol de mando activa su propia carga diferente, aunque la rotación de de ambos árboles de mando puede, como alternativa, acoplarse mecánicamente para accionar una única carga, dentro del alcance de esta realización. Los medios para tal acoplamiento mecánico son ampliamente conocidos en la técnica de la maquinaria.

\bullet: Los dos árboles de mando con sus rotores acoplados pueden configurarse para rotar en sentido opuesto. Esto elimina cualquier desequilibrio de par residual en la máquina.

\bullet: Un número, diferente de dos, de varios árboles 10 de mando puede soportarse mediante los medios 93 de armadura de soporte dentro del alcance de esta realización.

\bullet: Estos medios de armadura de soporte pueden extenderse en dirección vertical, o incluso pueden comprender una extensión de la torre 90 de soporte, de manera que múltiples turbinas puedan apilarse verticalmente.

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89. Octogésimo novena realización: los medios de soporte de cojinetes comprenden un bastidor de soporte extendido longitudinalmente; Figura 115: Esta realización es similar a la octogésimo segunda realización con los medios 4 de soporte de cojinetes comprendiendo adicionalmente un bastidor 101 de soporte extendido longitudinalmente, reduciendo el apalancamiento ejercido por los extremos del árbol en la parte central. Este bastidor de soporte, junto con los cojinetes 11, ayuda a soportar la sección 49 en contra del viento y la sección 50 cara al viento del árbol 10 de mando, a una distancia sustancialmente grande desde el centro, de manera que el árbol 10 de mando, en su punto central, no está sometido a tensiones excesivas debidas a fuerzas de flexión. De manera ideal, el bastidor 101 de soporte extendido longitudinalmente actúa para colocar los cojinetes en o cerca del punto central de la sección 49 en contra del viento y de la sección 50 cara al viento de árbol 10 de mando, eliminando en gran medida las tensiones de flexión de los cojinetes de la carga 6. Este bastidor 101 de soporte puede extenderse lo suficientemente lejos de manera que uno o más rotores 13 puedan estar situados entre los cojinetes 11 y la carga 6, tal y como se muestra. Este bastidor 101 de soporte extendido longitudinalmente, junto con la longitud adicional de la sección 50 cara al viento del árbol de mando, comprende medios 95 de extensión desviada cara al viento, haciendo que esta sea fundamentalmente una turbina eólica cara al viento o autodirigible.

90. Nonagésima realización; Figura 116: Esta realización es similar a la anterior, presentando la sección 49 en contra del viento y la sección 50 cara al viento del árbol de mando soportadas sustancialmente cerca de sus puntos centrales por un bastidor 101 de soporte extendido de manera longitudinal. En este caso, el bastidor 101 de soporte comprende tres puntales 105 radiales, que se extienden sustancialmente de manera perpendicular al árbol de mando, que se proyecta hacia fuera desde cerca de su punto central, tres puntales longitudinales oblicuos que se extienden en contra del viento desde los extremos de estos puntales radiales, para conectarse al cojinete 11 en contra del viento, y tres puntales longitudinales oblicuos que se extienden cara al viento desde los extremos de los puntales radiales para conectarse al cojinete 11 cara al viento. Un conjunto de tirantes 104 circunferenciales está conectado a los extremos de estos puntales para estabilizarlos. En este caso, la sección 49 en contra del viento y la sección 50 cara al viento del árbol de mando tienen sustancialmente la misma longitud, con el mismo número de rotores. En este caso se proporciona una guía en azimut mediante un medio 106 de rumbo en azimut aerodinámico pasivo (aleta posterior) que se extiende cara al viento, y sirve para mantener una orientación de esta turbina eólica hacia el viento, debido a su tendencia a ser soplada cara al viento de manera similar a las colas de otras turbinas eólicas.

91. Nonagésimo primera realización; Figura 117: Esta realización es similar a la anterior excepto en que el bastidor 101 de soporte extendido longitudinalmente comprende tirantes 103 longitudinales oblicuos, en lugar de puntales 102 longitudinales oblicuos, para ayudar a soportar los cojinetes 11. Estos tirantes, cuando están bajo tensión, tienden a aplicar una carga de empuje sobre los cojinetes 11 ayudando al mismo tiempo a soportarlos.

92. Nonagésimo segunda realización; Figura 118: Esta realización es similar a la nonagésima realización, excepto en que los puntales longitudinales oblicuos superiores se sustituyen por tirantes 103. Estos tirantes tienden a estar bajo tensión mientras que los puntales 102 longitudinales oblicuos inferiores tienden a estar bajo compresión.

Muchas variaciones y combinaciones de las características descritas en las realizaciones anteriores pueden resultar efectivas, tal como una separación más grande de las colas que la de para cada rotor, múltiples cuerpos elevadores separados a intervalos a lo largo del árbol, etc. Estos son solo ejemplos. A los expertos en la técnica se les ocurrirán otras modificaciones de la presente invención y, como tales, el alcance de la presente invención no debe estar limitado por los detalles de la descripción anterior, sino que debe interpretarse desde el significado más amplio de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Turbina de corriente de fluido que comprende:

: una base (2)

: un árbol de mando alargado (10) proyectado de dicha base (2); y un medio de cojinete en voladizo (5) que soportan dicho árbol de mando (10) de una manera sensiblemente libre rotacionalmente respecto de dicha base (2);

: caracterizándose dicha turbina de corriente de fluido por:

: una serie de rotores (13) fijada a dicho árbol de mando (10), comprendiendo cada uno de dichos rotores (13) un conjunto sensiblemente coplanar de palas (12) que definen una región a partir de la cual la potencia se intercambia con un fluido, en la cual cada par adyacente de dichos rotores (13) se separa por un intervalo espaciado;

en la cual dichos medios de cojinete en voladizo (5) soportan dicho árbol de mando (10) en una dirección desfasada de una dirección de corriente de fluido, pero suficientemente en paralelo a dicha dirección de corriente de fluido para que dichos rotores (13) fijados intercambien eficazmente la potencia con dicho fluido; y en la cual los rotores (13) están separados de manera axial por una distancia suficiente para permitir una mezcla de al menos alguna parte de fluido fresco, sensiblemente tranquilo por los rotores cara al viento relativos (13) para penetrar en la corriente de fluido que pasa por cada una de dichas regiones.

2. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos rotores (13) comprenden rotores de tipo de eje horizontal (13).

3. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un rotor de tipo de eje vertical (44).

4. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicha base (2) comprende al menos una turbina de eje vertical.

5. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos rotores (13) son coaxiales con dicho árbol de mando alargado (10).

6. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho árbol de mando alargado (10) comprende una sección conforme del punto de vista de la dirección (8) configurada para permitir que dicho árbol de mando alargado (10) flexione a lo largo de su longitud.

7. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicha base (2) está montada en una estructura de elevación (90).

8. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho árbol de mando alargado (10) comprende una sección cara al viento (49) y una sección cara al viento (50) proyectada de dicha base (2) y en la cual al menos uno de los rotores (13) está fijado a dicha sección cara al viento (49) de dicho árbol de mando alargado (10) y al menos uno de dicha serie de rotores (13) está fijado sobre dicha sección cara al viento (50) de dicho árbol de mando alargado (10).

9. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos intervalos espaciados que separa dichos rotores (13) son iguales entre sí.

10. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual los medios de cojinete en voladizo (5) comprenden un cojinete (11) soportado por medios de extensión desfasados cara al viento (95) que sirven para proporcionar una distancia desfasada de dicho cojinete (11) a medios de orientación direccionales de azimut horizontalmente giratorios (35) alrededor de los cuales dichos medios de extensión (95), dicho cojinete (11) y dicho árbol de mando alargado (10) son libres de girar como una unidad en el plano horizontal a modo de veleta.

11. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la cual dichas secciones cara al viento (50) de dicho árbol de mando alargado (10) es sensiblemente igual en longitud a dicha sección cara a viento (49) de dicho árbol de mando (10).

12. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la cual, dicha sección cara al viento (49) de dicho árbol de mando alargado (10) es más corta que dicha sección cara al viento (50) de dicho árbol de mando alargado (10) de manera que dicha sección cara al viento (50) es llevada a ser soplada sensiblemente cara al viento de dicha base (2) de manera que dicha turbina de corriente de fluido es llevada a ser apuntada sensiblemente en la corriente.

13. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en la cual dichos rotores (13) están configurados de manera que una fuerza de fluido que actúa sobre dichos rotores (13) de dicha sección cara al viento (50) es predominante sobre una fuerza de fluido que actúa sobre dichos rotores (13) de dicha sección cara al viento (49), tendiendo de este modo a orientar dicha sección cara al viento (50) cara al viento de dicha sección cara al viento (49).

14. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, un mecanismo de apuntamiento activo (36, 96) configurado para realizar un apuntamiento de dicho árbol de mando alargado (10) respecto de dicha dirección de corriente de fluido.

15. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual un apuntamiento direccional de dicho árbol de mando alargado (10) está desfasado de dicha dirección de corriente de fluido en uno de un plano horizontal o un plano vertical.

16. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos medios de cojinete en voladizo (5) comprenden medios de inducción (94) de ángulo de desfase reactivos al fluido.

17. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos medios de cojinete en voladizo (5) se configuran para permitir que dicho árbol de mando (10) se desplace selectivamente hacia una orientación paralela a dicha dirección de corriente de fluido para reducir dicho intercambio de potencia con dicho fluido.

18. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho árbol de mando alargado (10) está desfasado respecto de dicha dirección de corriente de fluido según un ángulo oblicuo.

19. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 18, en la cual dicha sección cara al viento (50) de dicho árbol de mando (10) puede girar separadamente de dicha sección cara al viento (49) de dicho árbol de mando (10) y dicha sección cara al viento (50) y dicha sección cara al viento (49) están configuradas para girar en direcciones opuestas la una respecto de la otra.

20. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la cual dicha turbina de corriente de fluido es un aerogenerador y en la cual dicha base (2) está configurada para soportar dicho aerogenerador en un entorno marítimo (1), comprendiendo dicha base (2) medios de flotación (3, 88), medio se fuerza descendente (67, 69) y medios de resistencia de rotación de base (66).

21. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual uno o más de dichos rotores (13) comprenden palas que pueden flotar del punto de vista atmosférico (12) con una flotabilidad positiva que sirve a elevar dichos uno o más rotores (13).

22. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 14 o 15, en la cual dicha turbina de corriente de fluido está configurada para propulsar un vehículo asociado

23. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 22, en la cual dicho vehículo es un barco (79).

24. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 14 o 15, en la cual dicha turbina de corriente de fluido está configurada para proporcionar el empuje a un vehículo asociado.

25. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 23 o 24, que comprende además, un motor (72) que puede hacer girar dicho árbol de mando (10).

26. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 23, en la cual dicha turbina de corriente de fluido arrastra una hélice (77) de dicho barco (79).

27. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos medios de cojinetes en voladizo (5) comprenden un cuerpo de elevación flotante (32).

28. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos medios de cojinetes en voladizo (5) comprenden un cuerpo de elevación aerodinámico (31).

29. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dichos medios de cojinetes en voladizo (5) comprenden un empuje aerodinámico generado por al menos uno de dichos rotores (13), en virtud de su ángulo de ataque respecto de la dirección del viento, mediante lo cual dicho rotor vuela a modo de una cometa o de un girocóptero fijado.

30. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 29, que comprende además medios para influir sobre dicho ángulo de ataque de dichos rotores (13).

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31. Turbina de corriente de fluido según las reivindicaciones 29 a 30, en la cual dichos rotores (13) comprenden cubos inclinados (48).

32. Turbina de corriente de fluido según las reivindicaciones 29 a 30, en la cual dichos medios para influir sobre el ángulo de ataque de dicho rotor (13) comprenden un árbol de hélice (22).

33. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 32, en la cual dicho árbol de hélice (22) tiene una superficie elevadora ajustable (45).

34. Turbina de corriente de fluido según las reivindicaciones 29 a 32, en la cual dichos medios para influir sobre dicho ángulo de ataque de dicho rotor (13) comprenden además una pluma de pico (28) fijada por medios de transmisión de tensión lineal (29).

35. Turbina de corriente de fluido según las reivindicaciones 29 a 30, en la cual dichos medios para influir sobre dicho ángulo de ataque de dicho rotor (13) comprenden medios para la solicitación direccional (61), medios de armadura (16) y medios de atadura longitudinales (20).

36. Turbina de corriente de fluido según las reivindicaciones 8 a 35, que comprende adicionalmente un contrapeso (67) acoplado con dicha sección cara al viento (49).

37. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 36, en la cual dichos medios de cojinete en voladizo (55) comprenden un chasis de soporte alargado (101) y un primer cojinete (11) y un segundo cojinete (11) soportados en una orientación espaciada a lo largo de dicho chasis de soporte (101).

38. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 37, que comprende además al menos un rotor (13) fijado sobre dicho árbol de mando alargado (10) entre dichos primer y segundo cojinetes (11).

39. Turbina de corriente de fluido según las reivindicaciones 37 o 38, en la cual dichos primer y segundo cojinetes (11) soportan aproximadamente un punto central de dichas secciones cara al viento (49) y cara al viento (50) de dicho árbol de mando alargado, respectivamente.

40. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho árbol de mando alargado (10) comprende una estructura de enrejado abierta (53) que comprende un modelo geométrico (52) de puntales interconectados (51, 54, 41, 42, 43).

41. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 40, en la cual al menos una parte de dichos puntales (54, 41, 42, 43) está configurada de manera aerodinámica para aprovechar la corriente de fluido y asistir a la rotación de dicho árbol de mando alargado (10).

42. Turbina de corriente de fluido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho fluido es aire o agua.

43. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 20, en la cual dicho cuerpo flotante comprende un barco (79).

44. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 1, en la cual dicho cojinete (11) está soportado sobre un montaje (39) direccionalmente conforme.

45. Turbina de corriente de fluido según la reivindicación 44, en la cual dicho montaje direccionalmente conforme (39) comprende un resorte.

46. Procedimiento para generar potencia de un flujo de fluido, que comprende:

Proyectar un árbol de mando alargado (10) que está soportado por medios de cojinete en voladizo (5) en una dirección desfasada respecto de una dirección de dicho flujo de fluido;

hacer pasar dicho flujo de fluido a través de una región definida por cada una de una serie de rotores (13), comprendiendo cada uno un conjunto de palas coplanares fijadas al árbol de mando alargado (10) a un intervalo espaciado suficiente para permitir una mezcla de al menos parte de viento fresco, sensiblemente tranquilo relativo a los rotores cara al viento (3), para entrar en la corriente de viento que pasa a través de cada región;

hacer girar dichos rotores (13) para aprovechar eficazmente dicho flujo de fluido, provocando de este modo la rotación de dicho árbol de mando alargado (10), y

extraer la potencia útil de dicha rotación de dicho árbol de mando alargado (10).

47. Procedimiento según la reivindicación 46, en el cual dicho fluido es aire.

48. Procedimiento según la reivindicación 46, en el cual dichos intervalos espaciados son iguales entre sí.

49. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 o 48, en el cual dichos rotores (13) comprenden rotores de tipo de eje horizontal (13).

50. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 49, en el cual dichos rotores (13) son coaxiales con dicho árbol de mando alargado (10).

51. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 50, que comprende además, prever dicho árbol de mando alargado (10) con una sección direccionalmente conforme (8) configurada para permitir que dicho árbol de mando (10) flexione a lo largo de su longitud.

52. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 50, que comprende además, soportar dicho árbol de mando alargado en un emplazamiento intermedio (5, 35, 90) de manera que dicho árbol de mando alargado esté dividido en una sección cara al viento (49) y una sección cara al viento (50).

53. Procedimiento según la reivindicación 52, en el cual dicha sección cara al viento (50) y dicha sección cara al viento (49) de dicho árbol de mando alargado (10) son sensiblemente iguales desde el punto de vista de la longitud.

54. Procedimiento según las reivindicaciones 52 o 53, que comprenden además permitir que dicho árbol de mando alargado (10) esté orientado direccionalmente de manera sensiblemente libre respecto de dicho emplazamiento intermedio (5, 35, 90).

55. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 52 a 54, que comprende además, configurar dichos rotores (13) de manera que una fuerza que actúa sobre dichos rotores (13) de dicha sección cara al viento (50) sea superior a una fuerza que actúa sobre dichos rotores de dicha sección cara al viento (49), de manera que dicha sección cara al viento (50) esté desplazada sensiblemente cara al viento de dicho emplazamiento intermedio (35, 90).

56. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 52 a 55, que comprende además, configurar dicha sección cara al viento (50) de dicho árbol de mando alargado (10) para girar en una dirección opuesta a la rotación de dicha sección cara al viento (49) de dicho árbol de mando alargado (10).

57. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 56, que comprende además proporcionar un mecanismo de apuntamiento activo (36, 37, 97) configurado para realizar un apuntamiento direccional de dicho árbol de mando alargado (10) respecto de dicha dirección de dicho flujo de viento.

58. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 57, en el cual dicha etapa de proyección comprende la etapa que consiste en desfasar dicho árbol de mando alargado (10) de dicha dirección de dicha dirección de flujo de viento en uno de entre un plano vertical, un plano horizontal o un plano oblicuo.

59. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 58, que comprende además soportar dicho árbol de mando alargado en un entorno marítimo (1) sobre una base (2), comprendiendo dicha base (2) medios de flotación (3, 68), aplicar una fuerza descendente (67, 69) a dicha base (2) para mantener dicha base (2) en una orientación vertical, y resistir a la rotación (65) de dicha base (2)

60. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 59, que comprende además aplicar una fuerza de elevación a dicho árbol de mando alargado (10) con una o más palas flotantes desde el punto de vista atmosférico (12), un cuerpo de empuje dinámico (31) y un cuerpo de empuje flotante (32).

61. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 52 a 60, que comprende además, aplicar una fuerza de contrapeso (7) sobre dicha sección cara al viento (49) de dicho árbol de mando alargado (10).

62. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 52 a 61 que comprende además soportar dicho árbol de mando (10) en una primera posición y una segunda posición espaciada de dicha primera posición, de manera que dicha sección intermedia está definida entre dichas primera y segunda posiciones.

63. Procedimiento según la reivindicación 62, que comprende además, fijar al menos un rotor (13) a dicho árbol de mando alargado (10) en el interior de dicha sección intermedia.

64. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 63 que comprende además, construir dicho árbol de mando alargado (10) según una estructura de enrejado abierta (53) que comprende un modelo geométrico (41, 42, 43, 52) de puntales interconectados (51, 54).

65. Procedimiento según la reivindicación 64, en el cual al menos una parte de dichos puntales (41, 42, 43, 54) están configurados configura de manera aerodinámica para aprovechar el viento y ayudar a hacer girar dicho árbol de mando alargado (10).