WO2009115253A2 - Wind power plant having airfoil adjustably guided on a mast - Google Patents

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WO2009115253A2
WO2009115253A2 PCT/EP2009/001882 EP2009001882W WO2009115253A2 WO 2009115253 A2 WO2009115253 A2 WO 2009115253A2 EP 2009001882 W EP2009001882 W EP 2009001882W WO 2009115253 A2 WO2009115253 A2 WO 2009115253A2
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mast
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trolley
energy
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PCT/EP2009/001882
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Manfred Franetzki
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Manfred Franetzki
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/04Other wind motors the wind-engaging parts being attached to carriages running on tracks or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/06Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/21Rotors for wind turbines
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy

Definitions

  • the invention relates to wind power plants such as equipped with propellers or impellers windmills, the Darrieus rotor, the Savonius rotor and the classic windmills
  • the missile thus generates kinetic energy in both phases of motion, which can be converted into electrical energy in the mast or via ropes, chains or the like and a generator.
  • the adjusting mechanism according to the invention is simpler, more responsive and the wind-effective surface slightly larger and aerodynamically favorable than conventional wind turbines, whereby the wind is used more efficiently.
  • kite-like solutions known from [5 -9, 12, 13] generate energy only in the ascent phase, while they consume energy in the sink phase, which in [13] e.g. must be applied by an additional wind turbine.
  • the previously known kite-like devices also require a wide airspace, since they are carried by the winds in all directions.
  • the horizontal structures known from [10,11] have the disadvantage that they have to work in the area of low ground-level wind force and turbulent air and the entire plant has to be turned very laboriously in the wind direction. If the latter is not possible because they are also installed on or between mountain summits, as suggested in [11], only a limited use of a wind component is possible. Also, the technical solutions are not comparable to those for vertical solutions.
  • the solution proposed in [14] describes a streamlined body oscillating in the flow, which draws energy from the flow, similar to a fish.
  • the area from which the flow energy of the wind can be withdrawn is the width of the buoyant body times its lifting height. It can be greater than that of simple means
  • Wind turbines are designed
  • the devices according to the invention can cost significantly better use the higher, wind stronger, turbulence poorer air layers by the use of guyed high masts.
  • the starting wind speeds are lower, the upper limit speeds higher than with wind turbines. They can be easily secured against storms
  • the wind energy can be used much more efficiently because the buoyancy bodies used are self-contained, i. without (sluggish and expensive) mechanisms to rapidly changing wind direction and strength, so also gusts, set or the energy of gusts can be stored in the system;
  • the device of the invention is largely freely scalable in size, i. it is also very large feasible, and there is thus less need of several plants (parks) side by side;
  • the device according to the invention is also optically and acoustically more acceptable, because it is higher build, less visible and can be designed without significant wind turbine noise by propellers and without danger to birds;
  • some variants according to the invention are to be produced and maintained by the simplest technical means. Therefore, they are especially suitable for the decentralized energy supply in the underserved regions of the earth as well as for direct generation of mechanical and thermal energy (without the detour via electricity).
  • the invention relates to a device operating as a wind power plant essentially comprising a mast (72) and a missile (42) which is movably connected to the mast and at this periodically by wind power up and down is able to slip, by using in some embodiments movable vertical vanes (42c) and corresponding technical means (51-58), which accomplish the corresponding necessary alignment of the missile to the wind, not only in the buoyancy phase of the missile but also in the output phase vertical kinetic energy is generated, optionally by other technical means and Devices (6, R2-R5) can be converted into usable kinetic-mechanical or electrical energy.
  • the missile (42) according to the invention is constructed as a buoyant body and is suspended directly or indirectly on the mast (72) so that it can be driven upwards with an adjustable positive angle of attack driven by the wind and with a negative downward.
  • the missile (42) according to the invention is attached to a trolley (60), the latter may also be an integral part of the missile.
  • the trolley (40) preferably has a correspondingly shaped and large opening or a correspondingly shaped profile for fitting the mast cross section or mast profile. Thus, the trolley or the missile (42) is guided along the mast.
  • the trolley (60) is held in most embodiments of the invention by holding and conveying means (61), which are preferably looped over rollers. In these cases, the trolley (60) and thus the missile is attached to one side of the looped holding means. In a particular embodiment of the invention may be mounted on the opposite side of a counterweight, which compensates for the weight of the missile including the holding devices, so that the missile can be moved by the least attacking wind forces.
  • the trolley (60) is held by magnetic means on the mast (72) and in this case, as shown in Fig. 4, together with suitable means on or in Mast act as a linear generator.
  • the said holding and conveying means (61) according to the invention can be endless ropes, belts, bands or chains, which are stretched over at least one upper and at least one lower deflection roller (51, 52) which are mounted on the top and bottom of the mast.
  • the conveyor rotates the rollers.
  • mechanical equipment such as pumps, mills, saws, threshing machines are coupled, or an electric generator.
  • the trolley (60) or the missile (42) attached to it is fixedly connected to the holding and conveying means (61), whereby these and the deflection rollers (51, 52) the running or rotational direction when approaching and go down, the direction of rotation of the rollers can be rectified by means of a gearbox by freewheels.
  • means (57) are provided in or on the trolley (60) which engage in the respective opposite cable, belt, belt or chain strand (61) when the missile is moved up and down along the mast , so that no change in the direction of the deflection rollers (51, 52) and the holding and conveying means (61) must be made.
  • the inertia can be increased, for example by a flywheel on the generator. In the embodiments with change of direction of the rollers, and in the other also, the inertia can be increased by a flywheel on the generator.
  • the change between up and down can be on be done by changing the angle of attack of the missile (42), which by tilting about the tilt axis (80) of the missile, for example, triggered by mechanical Umwerfstoff (53, 54) or by electronic sensors (53a, 54a) and actuators in the Runners can be done.
  • the tilting axis (80) of the missile is preferably arranged in its center of gravity.
  • the change between the up and down drive of the missile, or up and down sliding desselbigen along the mast can also be done according to the invention by rotating the missile by 180 ° about the mast axis. This is done in turn by mast mounted devices (stops) mechanically, electromechanically or electronically.
  • rudder (42c) are mounted on the lee side of the wing or wing, which cause the missile is automatically in the wind direction.
  • This rudder can also have a pivot bearing (80a), preferably in the force-center of gravity of the missile, and thereby fold in the respective reversal points on the other end of the aircraft surface (windward side) or tilt, bringing the missile by the wind forces on the rudder automatically rotated and thus its angle of attack is changed, as shown by way of example in Fig. 3.
  • the holding and conveying means (61-63) run over turning points (51-55), which are essentially formed by reversing rollers (51, 52), deflecting means (53, 54) and mechanical or electro-mechanical stops (53a, 54a, 55). be formed near the reversing rollers.
  • the trolley (60) can be braked above and below resiliently or electromechanically when approaching the running ends, while at the same time the attached to the trolley missile (42) is changed for the movement in the opposite direction.
  • the braking energy occurring in this case can also be used.
  • springs this is done by elastic reflection of the missile, for the recovery of electrical energy, this is done in the generator or in an additional electrical device.
  • the missile (42) is an airfoil, which is in the wind direction with the aid of side elevators.
  • the angle of attack is preferably adjustable and fixed, or it may also change with the wind force. It is usually between 0 and 60 °, preferably between 10 and 45 °.
  • the missile can be constructed in various ways. In the simplest case it consists of a canvas or a foil, which in one But it can also be realized as a flat plate or in a preferred embodiment as a flow-optimized profile-wing (42 B).
  • the mast (72) is advantageously braced at least above with ropes (71), whereby a multiple bracing at different heights is possible.
  • the trolley (60) can then move either between two braces or by a special design of the guide on the mast even over several braces. For this purpose, it is then provided over its circumference with gaps for the passage of tensioning cable mounts on the mast and is held together magnetically.
  • the masts can cost much higher build than those for wind turbines. As a result, higher wind speeds can be used. Due to the fast, technically simple adaptation of the system according to the invention to the wind direction and speed, the wind energy is used more efficiently and by moving the generator to the ground there are further cost advantages. Buoyancy bodies, since they do not have to be exposed to different wind speeds and cantilevers like the propeller / impeller from inside to outside, can be made larger, safer (no centrifugal forces) and much cheaper in their wind-effective surface. The area from which the flow energy of the wind can be extracted corresponds to the width of the buoyant body multiplied by its lifting height. It can easily be made much larger than the rotor area of a wind turbine. The buoyancy bodies of the invention
  • a device operating as a wind turbine comprising a missile (42) with adjustable angle of attack and at least one vertical tail (42c) for automatic alignment according to the wind direction, a mast (72), means for attaching and controlling the missile (51-61, 80-81 ) and optionally connection possibilities for means and devices for using the energy generated by wind power (6, 6a,
  • the trolley (60) being supported directly on the mast (72) by magnetic means (60Oe) or by means of attachment and conveyance
  • the mast (72) has at its upper and lower ends in each case a reversal point which comprises mechanical or electromechanical means (51-55) for changing the running direction of the missile (42) by tilting the missile about a tilting axis ( 80) and / or rotating the missile through 180 ° about the mast axis so that the missile experiences lift during the run-up phase and downforce or downforce during the down-stroke phase, thus producing usable energy in both phases;
  • Up and down running holding and conveying means (61) in the form of a rope, belt, belt or chain are connected to one another on one side of the missile (42) or the trolley (60) is attached; • A corresponding device in which the trolley (60) with the holding and
  • Carriage (61) is fixedly connected or held and moved by this;
  • Wind speed, wind direction and machine delays are at least partially able to compensate
  • Pivot bearing (72c) can rotate according to the wind direction and / or reversing the vertical movement of the missile on the mast;
  • a wind turbine comprising at least two of the devices described above and below, which are coupled together in such a way that the weights of the compensated by wind power moving components and a part of the non-moving components are saved;
  • 6 generator (alternator) or other utility such as pump, grinder, grinder for thermal energy 6a electric station 6c, 6d chains as parts of a rectifier chain gear R2 to R5 sprockets or sprockets of this transmission
  • a trolley (60), to which a missile is attached runs up and down a mast (72), the missile is switched up and down between buoyancy and downforce and turned with a rudder in the wind direction ,
  • Figs. 1, 4 and 6 the mast is fixed and the trolley (60) is running and rotating.
  • Fig. 2, 3 and 5 the mast rotates with the trolley, and in Figs. 1 to 3, 5 and 6, the linear movement of the trolley by rope, belt, chain or belt (61) and rollers (51, 52) in converted a rotational movement.
  • Fig. 4 the kinetic energy of the trolley (60) is converted directly into electrical energy with a linear generator.
  • the masts are guyed with ropes (71) and fixed in ground anchors (44).
  • the ground anchors for the upper ropes are not shown.
  • the drivers (57), which put on the transport means (61) or grip, for example in the form of a slip clutch or clamp, or engagement in a chain make the connection between (60) and (61) ago.
  • Fig. 1 she attacks when climbing in the front, the Going down in the rear cable strand, in Fig. 2, 3 and 5 respectively in the right and left.
  • the direction of rotation of the rollers (51, 52) remains the same in Fig. 1 -3, at 5 and 6 it changes.
  • the tilting axis of the missile (80) is set to be close to the center of buoyancy, with forces slightly greater on the windward side than on the leeward side, thus keeping the angle of attack positively positive or negative in the respective phase of motion, i. upwards upwind, downwards pointing downwards.
  • the layer can be fixed by clicking or e.g. Magnetic couplings are further secured in the two end positions.
  • the missile and its axis extend in both directions perpendicular to
  • He has a recess or opening (42e) at the location of the cat (60) - see example Figure 5b. Its sides are braced for (weight-saving) stabilization with ropes. He has rudder (42c) on the leeward side. It can be designed in various ways, e.g. as a flat disc as in Figs. 1 and 3, or in a frame loosely clamped cloth (42a) as shown in Fig. 2, 5 and 6, which inflates like a sail when rising upwards, when descending down and thus better Buoyancy values than the disc generated and lighter. Or, as in FIG. 4, it is a flow-optimized profile (such as an aircraft wing) that generates maximum lift.
  • a flow-optimized profile such as an aircraft wing
  • the angle of attack can be fixed in each case (stall) or motorized via a mechanism in the cat depending on the wind speed or more easily adjusted by elastic elements (pitch).
  • the missile When the missile, driven by the wind, arrives at the upper derailleur (53), it is tilted about the axis (80). This can be done for example by the motion impulse itself and the wind power or electromechanically supported.
  • the cat meets up and down on sprung stops (53) and (54) and is elastic, so reflected as possible without loss of kinetic energy.
  • the "stops" can be realized electronically (as described in FIGS. 4 and 5).
  • a dynamo may be coupled to the upper roller (51), firstly to assist electromechanically in shifting the kite above, or to provide power for firing the mast.
  • the missiles are fixed by interrupting the movement at the lower reversal point.
  • the mast can also be folded by loosening a tether.
  • the masts can be at one or more high points or not at all exhausted.
  • As masts can also existing buildings, especially factory chimneys, but also higher houses, ship masts, electricity pylons or down knot-free trees are used.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of FIG. 1:
  • a round mast is guyed at the lower and upper reversal point of the trolley with each
  • An endless belt runs over the rollers (51, 52), deflected over (52b and 52c), (in the image behind rollers) and connects the trolley (60) with the drive for the utility (6).
  • the belt strands run one behind the other, the front always up, the back down.
  • the ball bearing (51a) sits on the mast and carries the holder for the roller (51).
  • the rotation of the roller (52) is transmitted via a gear and the vertical axis of rotation (61a) to the generator.
  • (52e) is a ball bearing that sits on the mast and carries the rollers (52b, 52c).
  • the sprocket (52f) is connected to (52) and engages the pinion (61b) which is fitted on (61a).
  • FIG. 2 Since the missile (42) rotates with the wind around the mast axis, also the upper and lower cable holder must join in this movement. This is done by the rope itself when running up and down the trolley (60) and can be supported at high masts by wind vanes (not shown) on the upper and lower deflector. Alternatively, the upper and lower deflectors (51 and 52) can be tracked by the motor according to the position of the missile.
  • FIG. 2 shows
  • the mast is rotatably mounted in a respective bearing (72c) above and below. These are installed at the top of the cable holders (73), at the bottom of the mast base (74). Solutions are possible with one to several combined masts. In a single mast in Fig. 2, the right system, the sprockets (61c) and the chain (6Id) would be missing. Here is a double system shown in tandem operation. Both are essentially the same, except that the device is needed only in one system, (which could also be installed separately from the mast and operated by more than these two missiles). The left missile runs up, the right down, then the right up and down the left. The weights of both thus compensate each other, and they can thus start even at lowest wind speeds.
  • the rod (61a), which transmits the rotation to the utility device (6), is located in the center of rotation of the mast.
  • the pinion (61b) engages through a wall opening of the mast in the sprocket (62).
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of FIG. 3
  • Trolley connected both are rotated, here by way of example, by the rudder (42c) about an axis (80a) on the stop (53) on the other, the windward side of the body is tilted.
  • Fig. 3a shows the position when approaching the upper stop.
  • the lever (42d) abuts the derailleur (53) and tilts the coupled rudder (42c).
  • the result is shown in FIG. 3b.
  • the structure stops at the springs (55), the wind detects the windward rudder and rotates trolley and missile together with the mast by 180 °, then it stands as in Fig. 3c.
  • the wind pushes trolley and missile down, where the process reverses.
  • the rudder preferably for reasons of symmetry in duplicate, is attached laterally from the recess for the cat on the missile.
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation of FIG. 4
  • Fig. 4a the rotor and mast contents, so the linear generator drawn on an enlarged scale.
  • the missile (42B) is designed as a wing profile.
  • the round mast is fixed, the cat is guided by linear ball bearings (58) on the mast.
  • a mechanism (42 k) is activated in the rotor, which tilts the missile in the direction of countermovement and possibly the inclination to the wind speed adapts (pitch).
  • the trolley (60) is electrically braked - via the generator.
  • the linear generator consists of permanent magnets in the rotor and a segmented wire winding (6Of) and, to strengthen the magnetic field, stacked soft iron (60g) in the mast (72).
  • (6Of) Windungssegmenten
  • 6Of Windungssegmenten
  • the voltage is derived separately and processed in (6a) (rectified, smoothed, etc.). If you choose a rotatable mast as shown in Fig.
  • the field magnet (permanent or electric) can be housed in the mast, and the voltage is induced in a coil in the trolley and brush with brushes transferred to the mast (no drawing) ,
  • the weight of trolley and missile can be compensated for by a counterweight (81) guided over an upper roller or by tandem operation described in FIG.
  • FIG. 5 is a diagrammatic representation of FIG. 5
  • Fig. 5 shows a solution according to the invention, in which the trolley remains firmly connected to the rope, rope and rollers thus run back and forth. Advantage consists in a simpler mechanism in or on the trolley (no encompassing the clutches (57), Fig. 1).
  • (5a) shows in detail the transmission mounted on the rear of the mast, (5b) the buoyant body.
  • the roller (52) is connected to the sprocket (R2) via an axle passing through the mast. Both turn alternately left and right around the up and down running missile.
  • (53a) and (54a) are sensors for the position of the trolley, which enable the electrical braking of the trolley via the alternator.
  • (53, 54) represent rods that tilt the sail-like missile (as described in Fig. 2).
  • (61 a) represents a spring mechanism that connects the trolley elastically with the belt (61) (or any equivalent means) and, for example Temperature variations occurring changes in length, compensates.
  • the belt (61) runs up and down, rotating the rollers (51, 52) back and forth.
  • Fig. 5a illustrates a chain transmission which rectifies the direction of rotation of (R2) and translates the speed.
  • the chain (6c) runs over (R3a) at the bottom, over (R3b) at the top; (R3a) and (R3b) rotate differently.
  • the chain (6d) passes over (R4a, R4b and R5) in the same direction and drives the alternator.
  • (R3) and (R4) sit on the same axis, but in each case with a freewheel (analogous to a bicycle rear axle) with the effect that the wheels (R4a, R4b, R5), as shown in Fig. 5a, turn in the same direction.
  • An alternative solution would be two alternators with two freewheels. From the alternator, a cable leads to the electronics and consumers.
  • the bottom plate (74) is secured with floor anchors against lateral displacement.
  • the missile is formed by a cloth or film (42a) stretched in a double frame (42) and (42h) which inflates up and down when exposed to wind.
  • the frame can be moved to holders on the mast in order to store it as possible in the center of gravity.
  • the holders on the mast tilt when reaching the reversal points by a predetermined or dependent on the wind force angle.
  • To stabilize the frame vertical rods are placed at the frame corners and in the center of the frame structure down and up, where tensioning cables can be attached.
  • the cloth is lashed to the side frame so that it bulges in the desired, flow-optimal manner.
  • a weight (81) is mounted on the trolley opposite rope and to compensate for the weight of trolley and missile, so that the system starts at lowest wind speeds. This can be achieved similar to in Fig. 2 by tandem operation of two systems.
  • FIG. 6 is a diagrammatic representation of FIG. 6
  • rollers and chain are shifted inside the fixed round mast tube and are thus protected against external influences.
  • the rotor is shown enlarged.
  • the coupling between inside and outside takes place via the magnetically coupled inner and outer runners (60b) and (60a). Both run on linear bearings (58) on the pipe wall.
  • the outer part of the trolley rings around the mast, the inner can also be built. Rollers and rope do not rotate around the longitudinal axis with the missile in the Wind.
  • the lower roller (52) is fixedly connected to the utilization device in the ground station (41).
  • the inner part of the trolley is connected on one side with the chain, the band or the rope (61).
  • a counterweight (81) is mounted to compensate for the weight of the trolley and the buoyancy or missile.
  • At the reversal points of the parts of the trolley can be mounted inside and / or outside stops with springs (as shown in the other figures).
  • the multiple guyed mast can thus have a lower flexural rigidity and can thus be built high at low cost.
  • J.R. Webster Power Generation: US 2004/0069899 Al
  • J.V. Mizzi Renewable energy systems using long-stroke open-channel reciprocating engines: US 2002/0033019 A1

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Abstract

The invention relates to wind power plants, wherein an airfoil, using side rudders bringing about independent alignment of the airfoil to the wind direction, periodically slides upward or downward due to the wind force in an upward or downward direction, wherein the direction of motion of the airfoil is changed by tipping or rotating at the reversal points at the ends of the mast equipped with appropriate technical means. The airfoil thus generates kinetic energy in both phases of motion, which can be converted into electrical energy directly by means of a linear generator, or into mechanical energy by means of ropes, chains, or the like and optionally into electrical energy by means of a generator. Existing chimneys, ship and other types of masts, and trees can be used as the mast.

Description

Windkraftwerk mit verstellbarem an einem Mast geführten Flugkörper Wind power plant with adjustable missile guided on a mast
Technisches Gebiet der Erfindung:Technical field of the invention:
Die Erfindung betrifft Windkraftwerke wie die mit Propellern oder Impellern ausgestatteten Windräder, den Darrieus-Rotor, den Savonius-Rotor und die klassischen Windmühlen Erfindungsgemäß gleitet ein Flugkörper in Form einer Tragfläche oder eines Profilflügels unter Zuhilfenahme von Seitenrudern, welche die selbständige Ausrichtung des Flugkörpers in die Windrichtung bewirken, periodisch an einem Mast durch den Wind bedingten Auftrieb bzw. Abtrieb hinauf bzw. herab, wobei durch Kippen oder Drehung an den mit entsprechenden technischen Mitteln ausgerüsteten Umkehrpunkten an den Enden des Mastes die Bewegungsrichtung des Flugkörpers verändert wird. Der Flugkörper erzeugt so in beiden Bewegungsphasen Bewegungsenergie, die im Mast oder über Seile, Ketten oder ähnliches und einen Generator in elektrische Energie gewandelt werden kann. Die Stellmechanik ist erfindungsgemäß einfacher, reaktionsschneller und die windwirksame Fläche leicht größer und strömungsmechanisch günstiger als bei herkömmlichen Windrädern, wodurch der Wind effizienter genutzt wird.The invention relates to wind power plants such as equipped with propellers or impellers windmills, the Darrieus rotor, the Savonius rotor and the classic windmills According to the invention slides a missile in the form of a wing or a tread wing with the aid of side elevators, which the self-alignment of the missile in the Wind direction cause periodically on a mast by the wind-induced buoyancy or downwards or downwards, wherein the direction of movement of the missile is changed by tilting or rotation at the equipped with appropriate technical means reversal points at the ends of the mast. The missile thus generates kinetic energy in both phases of motion, which can be converted into electrical energy in the mast or via ropes, chains or the like and a generator. The adjusting mechanism according to the invention is simpler, more responsive and the wind-effective surface slightly larger and aerodynamically favorable than conventional wind turbines, whereby the wind is used more efficiently.
Stand der TechnikState of the art
Die sich in absehbarer Zeit erschöpfenden Vorräte an Erdöl, Erdgas und Kohle, auch Uran, zwingen die Menschen zunehmend, alternative, am besten unerschöpfliche Energiequellen zu erschließen. Das ist vor allem die Sonne, direkt genutzt per Solarherden, Sonnenkollektoren, Photovoltaikzellen oder über Sekundärprodukte wie Wasserkraft, Wellen, Gezeiten, Wind, thermischen Aufwind und ähnliches. Die weit verbreitete Form der Nutzung des Windes zur Energieerzeugung sind gegenwärtig Windräder, welche in Form von freistehenden, auf schweren Fundamente montierten Türmen mit schwenkbaren Propellern und gekoppelten Stromgeneratoren vielerorts anzutreffen sind. Bei Windrädern ist die dem Wind antriebswirksam ausgesetzte Fläche der Flügel, verglichen mit der beanspruchten Fläche, der Rotorfläche, klein. Da der Wind mit dem Abstand zum Boden zunimmt und er sich verstetigt, baut man die Türme möglichst hoch, sie müssen mit hohem technischen Aufwand den erheblichen, als Knickkraft auf den Turm wirkenden Winddruck abfangen, was die Anlagen allein schon sehr teuer macht. An die sehr schnell laufenden Rotoren werden hohe mechanischen Anforderungen gestellt.. Das Einstellen auf die Windgeschwindigkeit und - Richtung ist sehr aufwendig und träge und führt zu Verlusten bei der Ausnutzung der Windenergie. Der Generator in der Gondel ganz oben vergrößert die Kosten für Bau und Wartung weiter.The depleting reserves of oil, natural gas and coal, including uranium, in the foreseeable future are increasingly forcing people to tap alternative and best-in-class sources of energy. This is primarily the sun, directly used by solar stoves, solar panels, photovoltaic cells or secondary products such as hydro, waves, tides, wind, thermal updraft and the like. The widespread use of the wind for power generation is currently wind turbines, which are found in the form of freestanding, built on heavy foundations towers with swiveling propellers and coupled generators in many places. In wind turbines, the area of the vanes exposed to the wind in terms of driving force is small, compared with the claimed area, the rotor surface. Since the wind increases with the distance to the ground and he steadies, you build the towers as high as possible, they must with considerable technical effort to catch the considerable, acting as buckling force on the tower wind pressure, which makes the equipment alone very expensive. High mechanical demands are placed on the very fast running rotors. The adjustment to the wind speed and direction is very complex and sluggish and leads to losses the exploitation of wind energy. The generator in the nacelle at the top further increases the cost of construction and maintenance.
In der Literatur finden sich auch Lösungen, wo durch frei an Seilen, Kabeln und Ketten hängende Drachen Nutzenergie erzeugt werden soll. Diese Lösungen bieten zum Teil bereits die Möglichkeit, den Generator am Boden aufzustellen und die stärkeren Winde in größeren Höhen zu nutzen, sie erfordern allerdings eine sehr aufwendige Steuerung und viele Sicherheitsmaßnahmen bei Windänderungen, insbesondere Windstille, nutzen die Windenergie nur beim Steigen der Drachen, gefährden den Luftverkehr und haben einen großen Raumbedarf.Solutions are also found in the literature where useful energy is to be generated by dragons hanging free on ropes, cables and chains. Some of these solutions already offer the possibility to set up the generator on the ground and to use the stronger winds at higher altitudes, but they require a very complex control system and many safety measures for wind changes, in particular calm, use the wind energy only when climbing the kite the air traffic and have a large space requirement.
Die aus [5 -9, 12,13] bekannten drachenartigen Lösungen erzeugen nur in der Aufstiegsphase Energie, während sie in der Sinkphase Energie verbrauchen, die bei [13] z.B. durch ein zusätzliches Windrad aufgebracht werden muss. Die vorbekannten drachenartigen Vorrichtungen benötigen zudem einen weiten Luftraum, da sie mit dem Winde in alle Richtungen getragen werden.The kite-like solutions known from [5 -9, 12, 13] generate energy only in the ascent phase, while they consume energy in the sink phase, which in [13] e.g. must be applied by an additional wind turbine. The previously known kite-like devices also require a wide airspace, since they are carried by the winds in all directions.
Die aus [10,11] bekannten horizontalen Gebilde haben den Nachteil, dass sie im Bereich niedriger bodennaher Windstärke und verwirbelter Luft arbeiten müssen und die gesamte Anlage sehr aufwändig in die Windrichtung gedreht werden muss. Falls letzteres nicht möglich ist, weil sie wie in [11] auch vorgeschlagen auf, bzw. zwischen Bergesgipfeln installiert werden, ist nur eine begrenzte Nutzung einer Windkomponente möglich. Auch sind die technischen Lösungen nicht vergleichbar mit denen für vertikale Lösungen. Die in [14] vorgeschlagene Lösung beschreibt einen in der Strömung oszillierenden stromlinienförmigen Körper, der ähnlich einem Fisch der Strömung Energie entnimmt.The horizontal structures known from [10,11] have the disadvantage that they have to work in the area of low ground-level wind force and turbulent air and the entire plant has to be turned very laboriously in the wind direction. If the latter is not possible because they are also installed on or between mountain summits, as suggested in [11], only a limited use of a wind component is possible. Also, the technical solutions are not comparable to those for vertical solutions. The solution proposed in [14] describes a streamlined body oscillating in the flow, which draws energy from the flow, similar to a fish.
Aufgabenstellung:Task:
Es bestand somit die Aufgabe, alternative Windkraftvorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile der im Stand der Technik beschriebenen technischen Lösungen nicht aufweisen.It was therefore the object to provide alternative wind power devices which do not have the disadvantages of the technical solutions described in the prior art.
Die Aufgabe wurde durch die im folgenden und in den Ansprüchen charakterisiertenThe object has been characterized by what follows and in the claims
Vorrichtungen und Verfahren gelöst. Die erfindungsgemäßen neuen Anlagen, welche dieDevices and methods solved. The new plants according to the invention, which the
Windenergie über einen Auftriebskörper/Flugkörper verfügbar machen, stellen vorteilhafte Alternativen zu den genannten Lösungen des Standes der Technik inklusive der erdgebundenen Windräder dar. Die Vorteile gegenüber den Windrädern des Standes der Technik sind vor allem im deutlich geringeren technischen Aufwand zu sehen, was sich letztlich auch in den geringeren Anschaffungs- und Betriebskosten widerspiegelt.Expose wind energy through a buoyancy / missile, represent advantageous alternatives to the above-mentioned solutions of the prior art, including the earth-bound wind turbines. The advantages over the wind turbines of the prior Above all, technology can be seen in the significantly lower technical effort, which is ultimately reflected in the lower acquisition and operating costs.
Im einzelnen können diese Vorteile wie folgt zusammengefasst werden:In particular, these advantages can be summarized as follows:
(a) Die Fläche, der die Strömungsenergie des Windes entzogen werden kann, ist die Breite des Auftriebskörpers mal seiner Hubhöhe. Sie kann mit einfachen Mitteln größer als die der(a) The area from which the flow energy of the wind can be withdrawn is the width of the buoyant body times its lifting height. It can be greater than that of simple means
Windräder gestaltet werden;Wind turbines are designed;
(b) die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können kostengünstig durch die Verwendung abgespannter hoher Masten deutlich besser die höheren, windstärkeren, turbulenzärmeren Luftschichten nutzen. Die Anlaufwindgeschwindigkeiten sind niedriger, die oberen Grenzgeschwindigkeiten höher als bei Windrädern. Sie lassen sich mit einfachen Mitteln gegen Sturm sichern.(c) die Windenergie lässt sich viel effizienter nutzen, weil die verwendeten Auftriebskörper sich selbständig , d.h. ohne (träge und teure) Mechanismen auf schnell sich ändernde Windrichtung und Stärke, also auch Böen, einstellen oder die Energie von Böen im System gespeichert werden kann;(b) the devices according to the invention can cost significantly better use the higher, wind stronger, turbulence poorer air layers by the use of guyed high masts. The starting wind speeds are lower, the upper limit speeds higher than with wind turbines. They can be easily secured against storms (c) the wind energy can be used much more efficiently because the buoyancy bodies used are self-contained, i. without (sluggish and expensive) mechanisms to rapidly changing wind direction and strength, so also gusts, set or the energy of gusts can be stored in the system;
(d) die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Größe weitgehend frei skalierbar, d.h. sie ist auch sehr groß realisierbar, und es besteht dadurch eine geringere Notwendigkeit von mehreren Anlagen (Parks) nebeneinander;(d) the device of the invention is largely freely scalable in size, i. it is also very large feasible, and there is thus less need of several plants (parks) side by side;
(e) die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch optisch und akustisch akzeptabler, weil sie höher zu bauen ist ,weniger sichtbar und ohne nennenswerte Windradgeräusche durch Propeller und ohne Gefahr für Vögel gestaltet werden kann;(e) the device according to the invention is also optically and acoustically more acceptable, because it is higher build, less visible and can be designed without significant wind turbine noise by propellers and without danger to birds;
(f) einige erfϊndungsgemäße Varianten sind mit einfachsten technischen Mitteln zu produzieren und zu warten. Sie sind deshalb vor allem auch für die dezentrale Energieversorgung in den unterversorgten Regionen der Erde geeignet sowie für direkte Erzeugung mechanischer und thermischer Energie (ohne den Umweg über Strom).(f) some variants according to the invention are to be produced and maintained by the simplest technical means. Therefore, they are especially suitable for the decentralized energy supply in the underserved regions of the earth as well as for direct generation of mechanical and thermal energy (without the detour via electricity).
(g) gegenüber den hoch fliegenden Gebilden bieten sie zusätzlich Vorteile in der Weise, dass sie den Luftraum nur sehr begrenzt und örtlich definiert besetzen und leichter realisierbar und genehmigungsfähig sind. Zusammenfassung der Erfindung(g) In addition to the high-flying structures they offer additional advantages in such a way that they occupy the airspace only very limited and locally defined and are easier to implement and approve. Summary of the invention
Gegenstand der Erfindung ist eine als Windkraftwerk arbeitende Vorrichtung im wesentlichen umfassend einen Mast (72) und einen Flugkörper (42), welcher mit den Mast beweglich verbunden ist und an diesem periodisch durch Windkraft hinauf- und herabzugleiten vermag, wobei durch Einsatz von in einigen Ausführungsformen beweglichen Seitenleitwerken (42c) sowie entsprechender technischer Mittel (51 - 58), welche die entsprechende notwendige Ausrichtung des Flugkörpers zum Wind bewerkstelligen, nicht nur in der Auftriebsphase des Flugkörpers sondern auch in der Abtriebsphase vertikale Bewegungsenergie erzeugt wird, die gegebenenfalls durch weitere technische Mittel und Vorrichtungen (6, R2-R5) in nutzbare kinetisch-mechanische oder elektrische Energie umgewandelt werden kann.The invention relates to a device operating as a wind power plant essentially comprising a mast (72) and a missile (42) which is movably connected to the mast and at this periodically by wind power up and down is able to slip, by using in some embodiments movable vertical vanes (42c) and corresponding technical means (51-58), which accomplish the corresponding necessary alignment of the missile to the wind, not only in the buoyancy phase of the missile but also in the output phase vertical kinetic energy is generated, optionally by other technical means and Devices (6, R2-R5) can be converted into usable kinetic-mechanical or electrical energy.
Der erfindungsgemäße Flugkörper (42) ist als Auftriebskörper konstruiert und ist direkt oder indirekt an dem Mast (72) aufgehängt, so dass er mit einem einstellbaren positiven Anstellwinkel vom Wind getrieben nach oben und mit einem negativen nach unter gleiten kann.The missile (42) according to the invention is constructed as a buoyant body and is suspended directly or indirectly on the mast (72) so that it can be driven upwards with an adjustable positive angle of attack driven by the wind and with a negative downward.
Der Flugkörper (42) ist erfindungsgemäß an einer Laufkatze (60) befestigt, wobei letztere auch ein integraler Bestandteil des Flugkörpers sein kann. Die Laufkatze (40) weist vorzugsweise eine entsprechend geformte und große Öffnung oder ein entsprechend geformtes Profil zur passenden Aufnahme des Mastquerschnitts bzw. Mastprofils auf. Somit wird die Laufkatze bzw. der Flugkörper (42) am Mast entlang geführt.The missile (42) according to the invention is attached to a trolley (60), the latter may also be an integral part of the missile. The trolley (40) preferably has a correspondingly shaped and large opening or a correspondingly shaped profile for fitting the mast cross section or mast profile. Thus, the trolley or the missile (42) is guided along the mast.
Die Laufkatze (60) wird in den meisten erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Halte- und Beförderungsmitteln (61) gehalten, welche vorzugsweise schleifenförmig über Rollen geführt sind. In diesen Fällen ist die Laufkatze (60) und damit der Flugkörper an einer Seite des schleifenförmig gespannten Haltemittels befestigt. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann auf der gegenüberlaufenden Seite ein Gegengewicht angebracht sein, welches das Gewicht des Flugkörpers inklusive der Haltevorrichtungen kompensiert, so dass der Flugkörper durch geringste angreifende Windkräfte bewegt werden kann.The trolley (60) is held in most embodiments of the invention by holding and conveying means (61), which are preferably looped over rollers. In these cases, the trolley (60) and thus the missile is attached to one side of the looped holding means. In a particular embodiment of the invention may be mounted on the opposite side of a counterweight, which compensates for the weight of the missile including the holding devices, so that the missile can be moved by the least attacking wind forces.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform , die keiner weiteren Halte- und Beförderungsmittel bedarf, wird die Laufkatze (60) durch magnetische Mittel am Mast (72) gehalten und kann in diesem Fall, wie in Abb. 4 dargestellt, zusammen mit geeigneten Mitteln am oder im Mast als Lineargenerator fungieren. Die genannten Halte- und Beförderungsmittel (61) können erfindungsgemäß endlos ausgeführte Seile, Riemen, Bänder oder Ketten sein, welche über mindestens eine obere und mindestens eine untere Umlenkrolle (51, 52), die oben und unten am Masten angebracht sind, gespannt sind. Bewegt sich der durch Windkraft bewegte Flugkörper, dreht das Beförderungsmittel die Rollen. An wenigstens einer von deren Achsen sind mechanische Nutzgeräte wie beispielsweise Pumpen, Mühlen, Sägen, Dreschmaschinen angekoppelt, oder auch ein elektrischer Generator.In a further particular embodiment, which requires no further holding and conveying means, the trolley (60) is held by magnetic means on the mast (72) and in this case, as shown in Fig. 4, together with suitable means on or in Mast act as a linear generator. The said holding and conveying means (61) according to the invention can be endless ropes, belts, bands or chains, which are stretched over at least one upper and at least one lower deflection roller (51, 52) which are mounted on the top and bottom of the mast. When the missile moved by wind power moves, the conveyor rotates the rollers. On at least one of the axes mechanical equipment such as pumps, mills, saws, threshing machines are coupled, or an electric generator.
An dem oberen und unteren Wendepunkt des Flugkörpers, also im oberen und unteren Bereich des Mastes sind Umstellmittel (53 - 55) angebracht, welche mechanisch in die vorzugsweise vertikale Flugkörperbewegung eingreifen und den Auftrieb bzw. Abtrieb verändern, vorzugsweise so, dass nach oben eine positive, nach unten eine negative Auftriebskraft (Abtrieb) entsteht, die sich zum Eigengewicht des Körpers addiert. Somit wird Energie in beiden Bewegungsrichtungen praktisch kontinuierlich erzeugt.At the upper and lower turning point of the missile, so in the upper and lower part of the mast Umstellmittel (53 - 55) are mounted, which mechanically engage in the preferably vertical missile movement and change the buoyancy or downforce, preferably so that up a positive , down a negative buoyancy (downforce) is created, which adds to the weight of the body. Thus, energy is generated practically continuously in both directions of movement.
In einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist die Laufkatze (60) bzw. der an ihr befestigte Flugkörper (42) fest mit den Halte- und Beförderungsmitteln (61) verbunden, wodurch diese sowie die Umlenkrollen (51 , 52) die Lauf- bzw. Drehrichtung beim Hinauflaufen und Hinunterlaufen wechseln, wobei die Drehrichtung der Rollen mit Hilfe eines Getriebes durch Freiläufe gleichgerichtet werden kann.In some embodiments according to the invention, the trolley (60) or the missile (42) attached to it is fixedly connected to the holding and conveying means (61), whereby these and the deflection rollers (51, 52) the running or rotational direction when approaching and go down, the direction of rotation of the rollers can be rectified by means of a gearbox by freewheels.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform sind in oder an der Laufkatze (60) Mittel (57) vorhanden, welche beim Hinauf- und Hinuntergleiten des Flugkörpers entlang des Mastes in den jeweils gegenüberliegenden Seil-, Gurt-, Band-, oder Kettenstrang (61) eingreifen, so dass keine Änderung der Laufrichtung der Umlenkrollen (51 , 52) und der Halte- und Beförderungsmittel (61) vorgenommen werden muss. Dies verringert die Verluste, die durch das Abbremsen und wieder Beschleunigen von Rollen und Transportmitteln beim Ändern der Laufrichtung oben und unten entstehen können, wenn diese Bremsenergie nicht wie unten beschrieben anderweitig genutzt wird. Wenn sich die Laufrichtung nicht ändert, laufen die Rollen und die Lichtmaschine durch deren Massenträgheit auch über die Bewegungspause des Läufers bei der Bewegungsumkehr weiter und bewirken so eine kontinuierliche Leistungsabgabe. Die Massenträgheit kann z.B. durch eine Schwungmasse am Generator noch erhöht werden. Bei den Ausführungsformen mit Richtungsänderung der Rollen, und bei den anderen auch, kann die Massenträgheit durch eine Schwungmasse am Generator erhöht werden. Das Umstellen zwischen Auf- und Abtrieb kann dabei auf verschiedene Weise vorgenommen werden, z.B. durch Änderung des Anstellwinkels des Flugkörpers (42), was durch Kippen um die Kippachse (80) des Flugkörpers, beispielsweise ausgelöst durch mechanische Umwerfmittel (53, 54) oder durch elektronische Sensoren (53a, 54a) und Aktoren im Läufer erfolgen kann. Die Kippachse (80) des Flugkörpers ist vorzugsweise in seinem Windkraft-Schwerpunkt angeordnet.In another embodiment according to the invention, means (57) are provided in or on the trolley (60) which engage in the respective opposite cable, belt, belt or chain strand (61) when the missile is moved up and down along the mast , so that no change in the direction of the deflection rollers (51, 52) and the holding and conveying means (61) must be made. This reduces the losses that can result from slowing down and re-accelerating roles and transport when changing the direction of up and down when this braking energy is not used elsewhere as described below. If the direction of travel does not change, the rollers and the alternator continue to move through the inertia of the movement of the rotor during the motion reversal and thus cause a continuous power output. The inertia can be increased, for example by a flywheel on the generator. In the embodiments with change of direction of the rollers, and in the other also, the inertia can be increased by a flywheel on the generator. The change between up and down can be on be done by changing the angle of attack of the missile (42), which by tilting about the tilt axis (80) of the missile, for example, triggered by mechanical Umwerfmittel (53, 54) or by electronic sensors (53a, 54a) and actuators in the Runners can be done. The tilting axis (80) of the missile is preferably arranged in its center of gravity.
Der Wechsel zwischen Auf- und Abtrieb des Flugkörpers, bzw. Hinauf- und Hinabgleiten desselbigen entlang des Mastes kann aber auch erfindungsgemäß durch Drehen des Flugkörpers um 180° um die Mastachse erfolgen. Dies geschieht wiederum durch am Mast angebrachte Vorrichtungen (Anschläge) mechanisch, elektromechanisch oder elektronisch.The change between the up and down drive of the missile, or up and down sliding desselbigen along the mast can also be done according to the invention by rotating the missile by 180 ° about the mast axis. This is done in turn by mast mounted devices (stops) mechanically, electromechanically or electronically.
Am Flugkörper (42) sind erfindungsgemäß Seitenruder (42c) auf der Leeseite der Flügeloder Tragfläche angebracht, die bewirken, dass sich der Flugkörper automatisch in die Windrichtung stellt. Diese Seitenruder können auch ein Drehlager (80a), vorzugsweise im Kraft-Schwerpunkt des Flugkörpers, aufweisen und sich dadurch in den jeweiligen Umkehrpunkten auf das andere Flächenende des Flugkörpers (Luvseite) klappen oder kippen lassen, womit der Flugkörper durch die Windkräfte auf das Seitenruder automatisch gedreht und somit sein Anstellwinkel geändert wird, wie dies beispielhaft in Abb. 3 dargestellt ist.On the missile (42) according to the invention rudder (42c) are mounted on the lee side of the wing or wing, which cause the missile is automatically in the wind direction. This rudder can also have a pivot bearing (80a), preferably in the force-center of gravity of the missile, and thereby fold in the respective reversal points on the other end of the aircraft surface (windward side) or tilt, bringing the missile by the wind forces on the rudder automatically rotated and thus its angle of attack is changed, as shown by way of example in Fig. 3.
Die Halte- und Beförderungsmittel (61 - 63) laufen über Umkehrpunkte (51 - 55), welche im wesentlichen durch Umkehrrollen (51, 52), Umlenkmittel (53, 54) und mechanische oder elektro-mechanische Anschläge (53a, 54a, 55) in der Nähe der Umkehrrollen gebildet werden.The holding and conveying means (61-63) run over turning points (51-55), which are essentially formed by reversing rollers (51, 52), deflecting means (53, 54) and mechanical or electro-mechanical stops (53a, 54a, 55). be formed near the reversing rollers.
Die Laufkatze (60) kann oben und unten federnd oder elektromechanisch bei Annäherung an die Laufenden gebremst werden, wobei gleichzeitig der an der Laufkatze befestigte Flugkörper (42) für die Bewegung in die Gegenrichtung verändert wird. Vorteilhafterweise kann die hierbei auftretende Bremsenergie ebenfalls genutzt werden. Bei Benutzung von Federn geschieht dies durch elastische Reflektion des Flugkörpers, zur Gewinnung von elektrischer Energie geschieht dies im Generator oder in einem elekrischen Zusatzgerät.The trolley (60) can be braked above and below resiliently or electromechanically when approaching the running ends, while at the same time the attached to the trolley missile (42) is changed for the movement in the opposite direction. Advantageously, the braking energy occurring in this case can also be used. When using springs, this is done by elastic reflection of the missile, for the recovery of electrical energy, this is done in the generator or in an additional electrical device.
Der Flugkörper (42) stellt eine Tragfläche dar, die sich mit Hilfe von Seitenrudern in die Windrichtung stellt.. Der Anstellwinkel ist vorzugsweise einstellbar und fest oder kann sich mit der Windstärke auch ändern. Er liegt üblicherweise zwischen 0 und 60°, vorzugsweise zwischen 10 und 45°. Der Flugkörper kann auf verschiedene Weise konstruiert sein. Im einfachsten Fall besteht er aus einem Segeltuch oder einer Folie, das bzw. die in einem stabilisierenden Rahmen eingespannt ist(42 A) Er kann aber auch als ebene Platte oder in einer bevorzugten Ausführungsform als strömungsoptimierter Profil-Tragflügel (42B) realisiert sein.The missile (42) is an airfoil, which is in the wind direction with the aid of side elevators. The angle of attack is preferably adjustable and fixed, or it may also change with the wind force. It is usually between 0 and 60 °, preferably between 10 and 45 °. The missile can be constructed in various ways. In the simplest case it consists of a canvas or a foil, which in one But it can also be realized as a flat plate or in a preferred embodiment as a flow-optimized profile-wing (42 B).
Weitere Vorrichtungen am Flugkörper können seine Eigenschaften an die Windgeschwindigkeit anpassen, insbesondere können dadurch bei Sturm die Kräfte verringern werden und ihn somit sichern helfen. Diese Mittel können im einfachen Fall elastische Glieder (Federn, elastische Bänder) sein. Solche Mittel können ebenfalls dazu dienen, die Energie von Böen zu speichern, sodass sie für die Energienutzung nicht verloren gehen.Other devices on the missile can adapt its properties to the wind speed, in particular, this can reduce the forces during storms and thus help secure. These means may be in the simple case elastic members (springs, elastic bands). Such means can also serve to store the energy of gusts, so they are not lost to energy use.
Der Mast (72) ist vorteilhafterweise mindestens oben mit Seilen (71) abgespannt, wobei auch eine mehrfache Abspannung in verschiedenen Höhen möglich ist. In diesem Fall kann sich die Laufkatze (60) sich dann entweder zwischen zwei Abspannungen oder durch eine spezielle Ausbildung der Führung am Mast sogar über mehrere Abspannungen hinweg bewegen. Für diese Zwecke ist sie dann über ihren Umfang hinweg mit Lücken für die Passage der Spannseilhalterungen am Mast versehen und wird magnetisch zusammengehalten.The mast (72) is advantageously braced at least above with ropes (71), whereby a multiple bracing at different heights is possible. In this case, the trolley (60) can then move either between two braces or by a special design of the guide on the mast even over several braces. For this purpose, it is then provided over its circumference with gaps for the passage of tensioning cable mounts on the mast and is held together magnetically.
Durch die Möglichkeit der Abspannung(en) lassen sich die Masten kostengünstig viel höher bauen als jene für Windräder. Dadurch können höheren Windgeschwindigkeiten genutzt werden. Durch die schnelle, technisch einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Anlage an die Windrichtung und -Geschwindigkeit wird die Windenergie effizienter genutzt und durch das Verlagern des Generators auf den Boden ergeben sich weitere Kostenvorteile. Auftriebskörper lassen sich, da sie nicht wie die Propeller/Impeller von innen nach außen verschiedener Windgeschwindigkeit ausgesetzt und freitragend sein müssen, leicht in ihrer windwirksamen Fläche größer, sicherer (keine Fliehkräfte) und viel kostengünstiger bauen. Die Fläche, der die Strömungsenergie des Windes entzogen werden kann, entspricht der Breite des Auftriebskörpers multipliziert mit seiner Hubhöhe. Sie kann leicht viel größer bemessen werden als die Rotorfläche eines Windrades. Die Auftriebskörper der erfindungsgemäßenDue to the possibility of bracing (s), the masts can cost much higher build than those for wind turbines. As a result, higher wind speeds can be used. Due to the fast, technically simple adaptation of the system according to the invention to the wind direction and speed, the wind energy is used more efficiently and by moving the generator to the ground there are further cost advantages. Buoyancy bodies, since they do not have to be exposed to different wind speeds and cantilevers like the propeller / impeller from inside to outside, can be made larger, safer (no centrifugal forces) and much cheaper in their wind-effective surface. The area from which the flow energy of the wind can be extracted corresponds to the width of the buoyant body multiplied by its lifting height. It can easily be made much larger than the rotor area of a wind turbine. The buoyancy bodies of the invention
Anlagen stellen keine Gefahr für Vögel dar, sie schreddern sie nicht, wie gelegentlich berichtet wird. Da man die Masten höher bauen kann, kann man sie zudem dem Blickfeld besser entziehen. Als Mast können auch vorhandene Bauten wie Elektromasten, Schornsteine, Häuser, Schiffsmasten oder Bäume genutzt werden. Zusammengefasst ist somit Folgendes Gegenstand der Erfindung: • Eine als Windkraftanlage arbeitende Vorrichtung umfassend einen Flugkörper (42) mit einstellbaren Anstellwinkel und mindestens einem Seitenleitwerk (42c) zur automatischen Ausrichtung entsprechend der Windrichtung , einen Mast (72), Mittel zur Befestigung und Steuerung des Flugkörpers (51 - 61, 80 - 81) und gegebenenfalls Anschlussmöglichkeiten für Mittel und Vorrichtungen zur Nutzung der durch Windkraft erzeugten Energie (6, 6a,Plants pose no danger to birds, they do not shred, as occasionally reported. Since you can build the masts higher, you can also better escape the field of view. As a mast, existing structures such as electric masts, chimneys, houses, ship masts or trees can be used. In summary, therefore, the following object of the invention: A device operating as a wind turbine comprising a missile (42) with adjustable angle of attack and at least one vertical tail (42c) for automatic alignment according to the wind direction, a mast (72), means for attaching and controlling the missile (51-61, 80-81 ) and optionally connection possibilities for means and devices for using the energy generated by wind power (6, 6a,
R2-R5), wobei (i) der Flugkörper (42) eine durch ihn hindurchgehende oder an ihm befestigte LaufkatzeR2-R5), wherein (i) the missile (42) has a trolley passing through it or attached to it
(60) aufweist, so dass der Flugkörper am Mast entlang entsprechend der an ihm angreifenden Windkraft auf- und abgleiten kann, wobei die Laufkatze (60) direkt am Mast (72) durch magnetische Mittel (6Oe) oder durch Befestigungs- und Beförderungsmittel(60) so that the missile can slide up and down along the mast according to the wind force applied to it, the trolley (60) being supported directly on the mast (72) by magnetic means (60Oe) or by means of attachment and conveyance
(61) entlang des Mastes gehalten und bewegt wird, und(61) is held and moved along the mast, and
(ii) der Mast (72) an seinem oberen und unteren Ende jeweils einen Umkehrpunkt aufweist, welcher mechanische oder elektromechanische Mittel (51 - 55) umfasst, die für die Änderung der Laufrichtung des Flugkörpers (42) durch Kippen des Flugkörpers um eine Kippachse (80) und / oder Drehen des Flugkörpers um 180° um die Mastachse sorgen, so dass der Flugkörper während der Hochlaufphase einen Auftrieb und während der Abwärtslaufphase einen Abtrieb oder einen geringeren Auftrieb erfährt, und so in beiden Phasen nutzbare Energie produziert wird;(ii) the mast (72) has at its upper and lower ends in each case a reversal point which comprises mechanical or electromechanical means (51-55) for changing the running direction of the missile (42) by tilting the missile about a tilting axis ( 80) and / or rotating the missile through 180 ° about the mast axis so that the missile experiences lift during the run-up phase and downforce or downforce during the down-stroke phase, thus producing usable energy in both phases;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei welcher der Mast (72) in der Nähe der Umkehrpunkte Umlenkrollen (51, 52) aufweist, die über ein endloses entsprechend der• a corresponding device in which the mast (72) near the turning points deflection rollers (51, 52) which over an endless according to
Bewegung des Flugkörpers gegenläufig hinauf- und hinunterlaufendes Halte- und Beförderungsmittel (61) in Form eines Seils, Bandes, Gurtes oder einer Kette miteinander verbunden sind, an dessen einer Seite der Flugkörper (42) bzw. die Laufkatze (60) befestigt ist; • eine entsprechende Vorrichtung, bei der die Laufkatze (60) mit dem Halte- undMovement of the missile in opposite directions up and down running holding and conveying means (61) in the form of a rope, belt, belt or chain are connected to one another on one side of the missile (42) or the trolley (60) is attached; • A corresponding device in which the trolley (60) with the holding and
Beförderungsmittel (61) fest verbunden ist oder durch dieses gehalten und bewegt wird;Carriage (61) is fixedly connected or held and moved by this;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der auf der Gegenseite der Halte- und Beförderungsmittel (61), an dem der Flugkörper hängt, ein Gegengewicht (81) befestigt ist, wodurch der Flugkörper (42) bzw. die Laufkatze (60) auch bei geringen Windstärken anlaufen kann;• A corresponding device in which on the opposite side of the holding and conveying means (61) on which the missile hangs, a counterweight (81) is fixed, whereby the missile (42) or the trolley (60) even at low wind speeds can start;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der in oder an der Laufkatze (60) Mittel (57) vorhanden sind, welche beim Hinauf- und Hinunterlaufen entlang des Mastes in den jeweils gegenüberliegenden Seil-, Gurt-, Band-, oder Kettenstrang (61) eingreifen, so dass keine Änderung der Laufrichtung der Umlenkrollen (51 , 52) und besagter Halte- und Beförderungsmittel (61) auftritt;• A corresponding device in which means (57) are provided in or on the trolley (60), which engage in the up-and-down along the mast in the respective opposite rope, belt, belt or chain strand (61) , so that no change in the running direction of the deflection rollers (51, 52) and said holding and conveying means (61) occurs;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der die Laufkatze (60) ein äußeres Teil (60a), an dem der Flugkörper (42) befestigt ist, und ein inneres Teil aufweist, welches sich im Inneren des hohlen Mastes (72) befindet, wobei das äußere und innere Teil magnetisch miteinander gekoppelt sind;A corresponding device in which the trolley (60) has an outer part (60a) to which the missile (42) is attached and an inner part which is inside the hollow mast (72), the outer one and inner part are magnetically coupled together;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der die Umlenkrollen (51, 52) und die Halte- und Beförderungsmittel (61) im Inneren des hohlen Mastes angeordnet sind;• a corresponding device in which the deflection rollers (51, 52) and the holding and conveying means (61) are arranged inside the hollow mast;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der einzelne Bauelemente elastische Elemente aufweisen, die plötzlich auftretende Kräfte bedingt durch Änderung von• A corresponding device in which individual components have elastic elements, the sudden forces due to change of
Windgeschwindigkeit, Windrichtung und maschinellen Verzögerungen zumindest teilweise zu kompensieren vermögen;Wind speed, wind direction and machine delays are at least partially able to compensate;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der die Laufkatze (60) an den oberen und unteren Umkehrpunkten elektromechanisch gebremst wird; • eine entsprechende Vorrichtung, bei welcher der Mast (72) und Laufkatze (60) einen• a corresponding device in which the trolley (60) is electromechanically braked at the upper and lower reversal points; • A corresponding device in which the mast (72) and trolley (60) a
Lineargenerator (60 a,e,g,f) bilden, der die Bewegung des Flugkörpers direkt in elektrisch Energie wandelt;Linear generator (60 a, e, g, f) form, which converts the motion of the missile directly into electrical energy;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der die Laufkatze (60), die Halte- und Beförderungsmittel (61), die Umkehrrollen (51, 52) und der Umkehrmittel (53, 54, 55) gegebenenfalls zusammen mit dem Mast (72) eine Einheit bilden, welche mittels eines• a corresponding device in which the trolley (60), the holding and conveying means (61), the reversing rollers (51, 52) and the reversing means (53, 54, 55) optionally together with the mast (72) form a unit , which by means of a
Drehlagers (72c) entsprechend der Windrichtung und / oder bei Umkehrung der vertikalen Bewegung des Flugkörpers am Mast sich drehen kann;Pivot bearing (72c) can rotate according to the wind direction and / or reversing the vertical movement of the missile on the mast;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei der das Seitenleitwerk (42c) eine Kippachse (80a) aufweist, wodurch es sich bei Änderung der Bewegungsrichtung des Flugkörpers an den Umkehrpunkten (51 - 55) mit Hilfe von entsprechend angeordneten mechanischen oder elektro-mechanischen Mitteln umklappen lässt;• a corresponding device in which the rudder (42c) has a tilting axis (80a), whereby it can be folded by changing the direction of movement of the missile at the reversal points (51-55) by means of correspondingly arranged mechanical or electro-mechanical means;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei welcher der Flugköper (42), eine ebene Tragfläche, ein gespanntes Segel oder ein Profilflügel ist;• a corresponding device in which the flight body (42), a flat wing, a taut sail or a tread wing is;
• eine entsprechende Vorrichtung, bei welcher der Mast (72) zur Erhaltung der aufrechten Position mindestens an einer Stelle durch Abspannseile (71) gehalten wird;• a corresponding device in which the mast (72) for maintaining the upright position is held at least at one point by guy ropes (71);
• eine Windkraftanlage umfassend mindestens zwei der oben und unten beschriebenen Vorrichtungen, welche miteinander in der Weise gekoppelt sind, dass die Gewichte der durch Windkraft bewegten Bauelemente kompensiert und ein Teil der nicht-bewegten Komponenten eingespart werden;A wind turbine comprising at least two of the devices described above and below, which are coupled together in such a way that the weights of the compensated by wind power moving components and a part of the non-moving components are saved;
• ein Verfahren zur Gewinnung von mechanischer, thermischer, kinetischer oder elektrischer Energie aus Windenergie durch Verwendung einer oben und unten beschriebenen Vorrichtung.A method of obtaining mechanical, thermal, kinetic or electrical energy from wind energy by using a device described above and below.
Liste der Bezugszeichen und ihre Bedeutung in den Abbildungen und der BeschreibungList of reference numbers and their meaning in the figures and the description
6 Generator (Lichtmaschine) oder anderes Nutzgerät wie Pumpe, Mühle, Reibe für thermische Energie 6a Elektrostation 6c, 6d Ketten als Teile eines Gleichrichter-Kettengetriebes R2 bis R5 Kettenräder oder -Ritzel dieses Getriebes6 generator (alternator) or other utility such as pump, grinder, grinder for thermal energy 6a electric station 6c, 6d chains as parts of a rectifier chain gear R2 to R5 sprockets or sprockets of this transmission
14 Erdboden14 soil
41 Bodenstation 42 Auftriebskörper, Flugkörper41 ground station 42 buoyancy body, missile
42A Auftriebskörper mit gespanntem Tuch, oder Folie42A buoyancy body with stretched cloth, or foil
42a in den Rahmen gespanntes Tuch42a in the frame stretched cloth
42b Rahmen für ein darin eingespanntes Tuch42b Frame for a cloth clamped therein
42c Seitenleitwerk für den Flugkörper 42d Umwerferhebel für das Seitenruder in Fig 342c rudder for the missile 42d derailleur lever for the rudder in Fig. 3
42e Aussparung, in dem der Mast durchgeführt ist42e recess in which the mast is performed
42f senkrecht nach unten und oben auf den Rahmen aufgesetzte Stäbe42f vertically down and on top of the frame patch rods
42g Spannseile zur Stabilisierung des Rahmen42g tensioning cables to stabilize the frame
42h innerer Rahmen 42m mit Folie oder Tuch gefüllte Flächen42h inner frame 42m filled with foil or cloth surfaces
42B tragfiächenprofϊlförmiger Auftriebskörper oder Platte42B Tragfiächenprofϊlförmiger float or plate
42k aktiver Kippmechanismus im Läufer42k active tilt mechanism in the rotor
44 Bodenanker an allen Abspannseilen 71 51 obere Umlenkrolle für das Transportmittel 6144 Ground anchors on all guy ropes 71 51 Upper deflection roller for the means of transport 61
52 untere Umlenkrolle für das Transportmittel 6152 lower pulley for the transport 61st
51a Kugellager, das auf dem Mast aufsitzt und die Halterung für die Rolle 51 trägt51a ball bearing, which rests on the mast and the holder for the roller 51 carries
52e Kugellager, das auf dem Mast aufsitzt und die Rollen 52b und 52c trägt;52e ball bearing, which rests on the mast and carries the rollers 52b and 52c;
52b,c zwei im Bild hintereinander liegende Rollen 52f Zahnkranz, mit 52 verbunden52b, c two in the picture one behind the other rollers 52f ring gear, connected to 52
53, 54 oberer und unterer Umwerfer für den Auftriebskörper53, 54 upper and lower derailleur for the buoyancy body
53a und 54a Sensoren für die Position der Katze53a and 54a sensors for the position of the cat
55 Federn und Anschlag für die Katze55 feathers and stop for the cat
57 Mitnehmer, die auf 61 aufsetzen/greifen 58 Linear-Kugellager in der Katze57 drivers that put on 61 grips 58 Linear ball bearings in the cat
60 Laufkatze, (äußerer) Läufer60 trolley, (outer) runner
60a äußere Schale der Katze60a outer shell of the cat
60b innerer Läufer 6Oe Dauermagneten 6Of segmentierte Drahtwicklung60b inner runner 6Oe permanent magnet 6Of segmented wire winding
60g geschichtetes Weicheisen60g layered soft iron
60h Kabel60h cable
61 Halte- und Beförderungsmittel: Seil, Band, Gurt oder Kette61 Means of transport: rope, strap, belt or chain
61 a Stange zur Übertragung der Rotation auf das Nutzgerät 661 a Rod for transmitting the rotation to the utilization device 6
61 b Ritzel aufgesetzt auf 61 a zur Rotationsübertragung61 b pinion mounted on 61 a for rotation transmission
61c Kettenrad in j eder der beiden Anlagen61c sprocket in each of the two systems
61d Verbindungskette zwischen den beiden Anlagen 62 konischer Zahnkranz61d connection chain between the two systems 62 conical spider
63 Federmechanik63 spring mechanism
71 obere und untere Abspannspannseile für den Mast71 upper and lower tensioning ropes for the mast
71a Verbindungsabspannseil zwischen 2 Masten 72 Mast71a Connecting guy rope between 2 masts 72 Mast
72c Drehlager für den Mast72c pivot bearing for the mast
73 obere Seilbefestigung73 upper rope attachment
74 Bodenplatte, Mastfuß74 base plate, mast base
80 Kippachse des Auftriebskörpers80 tilting axis of the buoyant body
80a Kippachse des Seitenruders bei Fig 380a tilt axis of the rudder in Fig. 3
81 Gegengewicht81 counterweight
Einzelheiten der ErfindungDetails of the invention
Für alle erfindungsgemäßen Ausfuhrungsformen gilt, dass eine Laufkatze (60), an der ein Flugkörper befestigt ist, an einem Masten (72) hinauf und hinunter läuft, der Flugkörper oben und unten zwischen Auftrieb und Abtrieb umgeschaltet und mit einem Seitenruder in die Windrichtung gedreht wird.For all the embodiments according to the invention, a trolley (60), to which a missile is attached, runs up and down a mast (72), the missile is switched up and down between buoyancy and downforce and turned with a rudder in the wind direction ,
Bei Fig. 1,4 und 6 ist der Mast fest und die Laufkatze (60) läuft und dreht sich. Bei Fig. 2, 3 und 5 dreht der Mast mit der Laufkatze, und bei Fig. 1 bis 3, 5 und 6 wird die Linearbewegung der Laufkatze per Seil, Riemen, Kette oder Band (61) und Rollen (51, 52) in eine Rotationsbewegung gewandelt. Bei Fig. 4 wird die Bewegungsenergie der Laufkatze (60) direkt mit einem Lineargenerator in elektrische Energie gewandelt. Die Masten sind mit Seilen (71) abgespannt und in Bodenankern (44) fixiert.In Figs. 1, 4 and 6, the mast is fixed and the trolley (60) is running and rotating. In Fig. 2, 3 and 5, the mast rotates with the trolley, and in Figs. 1 to 3, 5 and 6, the linear movement of the trolley by rope, belt, chain or belt (61) and rollers (51, 52) in converted a rotational movement. In Fig. 4, the kinetic energy of the trolley (60) is converted directly into electrical energy with a linear generator. The masts are guyed with ropes (71) and fixed in ground anchors (44).
Die Bodenanker für die oberen Seile sind nicht dargestellt.The ground anchors for the upper ropes are not shown.
Die Mitnehmer (57), die auf die Transportmittel (61) aufsetzen oder greifen, z.B. in Form einer Rutschkupplung oder Klammer, oder Eingriff in eine Kette stellen die Verbindung zwischen (60) und (61) her. Bei Fig. 1 greift sie beim Hinauflaufen in den vorderen, beim Hinunterlaufen in den hinteren Seilstrang, bei Fig. 2, 3 und 5 entsprechend in den rechten und linken. Die Drehrichtung der Rollen (51 , 52) bleibt bei Fig. 1 -3 stets dieselbe, bei 5 und 6 wechselt sie.The drivers (57), which put on the transport means (61) or grip, for example in the form of a slip clutch or clamp, or engagement in a chain make the connection between (60) and (61) ago. In Fig. 1 she attacks when climbing in the front, the Going down in the rear cable strand, in Fig. 2, 3 and 5 respectively in the right and left. The direction of rotation of the rollers (51, 52) remains the same in Fig. 1 -3, at 5 and 6 it changes.
Die Kippachse des Flugkörpers (80) ist so eingestellt, dass sie in der Nähe des Auftriebs- Kraftschwerpunktes liegt, wobei auf der Luvseite die Kräfte etwas größer sind als auf der Leeseite, womit der Anstellwinkel stabil positiv oder negativ bleibt in der jeweiligen Bewegungsphase, d.h. aufwärts luvseitig nach oben, abwärts nach unten zeigend. Die Lage kann durch Rasten oder z.B. Magnetkupplungen in den beiden Endstellungen noch weiter gesichert werden.The tilting axis of the missile (80) is set to be close to the center of buoyancy, with forces slightly greater on the windward side than on the leeward side, thus keeping the angle of attack positively positive or negative in the respective phase of motion, i. upwards upwind, downwards pointing downwards. The layer can be fixed by clicking or e.g. Magnetic couplings are further secured in the two end positions.
Der Flugkörper und seine Achse erstrecken sich in beide Richtungen senkrecht zurThe missile and its axis extend in both directions perpendicular to
Zeichenebene. Er hat eine Aussparung oder Öffnung (42e) am Ort der Katze (60) - siehe beispielhaft Bild 5b. Seine Seiten sind zur (gewichtssparenden) Stabilisierung mit Seilen verspannt. Er hat Seitenruder (42c) auf der Leeseite. Er kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein, z.B. als flache Scheibe wie in Fig. 1 und 3, oder ein in einen Rahmen lose eingespanntes Tuch (42a) wie in Fig. 2, 5 und 6, was sich wie ein Segel beim Ansteigen nach oben aufbläst, beim Absteigen nach unten und somit bessere Auftriebswerte als die Scheibe erzeugt und leichter ist. Oder es ist wie in Fig. 4 ein strömungsoptimiertes Profil (wie eine Flugzeugtragfläche), das maximalen Auftrieb erzeugt.Plane. He has a recess or opening (42e) at the location of the cat (60) - see example Figure 5b. Its sides are braced for (weight-saving) stabilization with ropes. He has rudder (42c) on the leeward side. It can be designed in various ways, e.g. as a flat disc as in Figs. 1 and 3, or in a frame loosely clamped cloth (42a) as shown in Fig. 2, 5 and 6, which inflates like a sail when rising upwards, when descending down and thus better Buoyancy values than the disc generated and lighter. Or, as in FIG. 4, it is a flow-optimized profile (such as an aircraft wing) that generates maximum lift.
Der Anstellwinkel kann jeweils fest vorgegeben sein (stall) oder über einen Mechanismus in der Katze je nach Windgeschwindigkeit motorgetrieben oder einfacher durch elastische Elemente eingestellt werden (pitch).The angle of attack can be fixed in each case (stall) or motorized via a mechanism in the cat depending on the wind speed or more easily adjusted by elastic elements (pitch).
Wenn der Flugkörper durch den Wind getrieben am oberen Umwerfer (53) ankommt, wird er um die Achse (80) gekippt. Dies kann geschehen z.B. durch den Bewegungsimpuls selbst und die Windkraft oder elektromechanisch unterstützt. Der Körper erfährt jetzt negativen Auftrieb (=Abtrieb), seine Luvseite ragt nach unten, er gleitet windgetrieben und durch sein Gewicht nach unten. Dort wird er in die Steigposition zurück gedreht, er steigt wieder usw.. Zur Sicherheit trifft die Katze oben und unten auf gefederte Anschläge (53) und (54) und wird elastisch, also möglichst ohne Verlust an kinetischer Energie reflektiert. Ebenso können die „Anschläge" elektronisch realisiert sein (wie bei Fig. 4 und 5 beschrieben). An die obere Rolle (51) kann ein Dynamo angekoppelt sein, erstens um eventuell das Umschalten des Drachens oben elektromechanisch zu unterstützen oder auch um Energie für das Befeuern des Mastes zu liefern.When the missile, driven by the wind, arrives at the upper derailleur (53), it is tilted about the axis (80). This can be done for example by the motion impulse itself and the wind power or electromechanically supported. The body now experiences negative buoyancy (= downforce), its windward side protrudes downwards, it slides wind-driven and down through its weight. There he is turned back to the climbing position, he rises again, etc. For safety, the cat meets up and down on sprung stops (53) and (54) and is elastic, so reflected as possible without loss of kinetic energy. Likewise, the "stops" can be realized electronically (as described in FIGS. 4 and 5). A dynamo may be coupled to the upper roller (51), firstly to assist electromechanically in shifting the kite above, or to provide power for firing the mast.
Für die Wartung oder bei aufkommendem Sturm werden die Flugkörper durch Unterbrechung der Bewegung am unteren Umkehrpunkt fixiert. Der Mast kann zusätzlich durch Lösen eines Halteseiles umgelegt werden. Die Masten können an einer oder mehreren Höhenpunkten oder auch gar nicht abgespannt sein. Als Masten können ebenfalls vorhandene Bauten, insbesondere Fabrik-Schornsteine, aber auch höhere Häuser, Schiffsmasten, Strommasten oder unten astfreie Bäume dienen.For maintenance or in the event of a storm, the missiles are fixed by interrupting the movement at the lower reversal point. The mast can also be folded by loosening a tether. The masts can be at one or more high points or not at all exhausted. As masts can also existing buildings, especially factory chimneys, but also higher houses, ship masts, electricity pylons or down knot-free trees are used.
Im folgenden werden die Ausführungsformen bzw. -beispiele näher beschrieben:In the following, the embodiments or examples are described in more detail:
Figur 1 :FIG. 1:
Ein runder Mast ist am unteren und am oberen Umkehrpunkt der Laufkatze abgespannt mit jeA round mast is guyed at the lower and upper reversal point of the trolley with each
3 Seilen. Das Linearkugellager in der Katze erlaubt ihre Auf- und Abwärtsbewegung und Rotation um den Mast.3 ropes. The linear ball bearing in the cat allows its up and down movement and rotation around the mast.
Ein Endlosgurt läuft über die Rollen (51, 52) , umgelenkt über (52b und 52c), (im Bild hintereinander liegende Rollen) und verbindet die Laufkatze (60) mit dem Antrieb für das Nutzgerät (6). Die Gurtstränge laufen hintereinander, der vordere stets hinauf, der hintere hinunter. Das Kugellager (51a) sitzt auf dem Mast auf und trägt die Halterung für die Rolle (51). Die Rotation der Rolle (52) wird über ein Getriebe und die senkrechte Drehachse (61a) zum Generator übertragen. (52e) ist ein Kugellager, das auf dem Mast aufsitzt und die Rollen (52b, 52c) trägt. Der Zahnkranz (52f), ist mit (52) verbunden und greift ein in das Ritzel (61b), welches auf (61a) aufgesetzt ist.An endless belt runs over the rollers (51, 52), deflected over (52b and 52c), (in the image behind rollers) and connects the trolley (60) with the drive for the utility (6). The belt strands run one behind the other, the front always up, the back down. The ball bearing (51a) sits on the mast and carries the holder for the roller (51). The rotation of the roller (52) is transmitted via a gear and the vertical axis of rotation (61a) to the generator. (52e) is a ball bearing that sits on the mast and carries the rollers (52b, 52c). The sprocket (52f) is connected to (52) and engages the pinion (61b) which is fitted on (61a).
Da der Flugkörper (42) sich mit dem Wind um die Mastachse dreht, müssen ebenfalls die obere und untere Seilhalterung diese Bewegung mitmachen. Dies geschieht durch das Seil selbst beim Hinauf- und Hinunterlaufen der Laufkatze (60) und kann bei hohen Masten unterstützt werden durch Windfahnen (nicht dargestellt) am oberen und unteren Umlenker. Alternativ können die obere und untere Umlenkung (51 und52) auch motorisch der Stellung des Flugkörpers entsprechend nachgefühlt werden. Figur 2:Since the missile (42) rotates with the wind around the mast axis, also the upper and lower cable holder must join in this movement. This is done by the rope itself when running up and down the trolley (60) and can be supported at high masts by wind vanes (not shown) on the upper and lower deflector. Alternatively, the upper and lower deflectors (51 and 52) can be tracked by the motor according to the position of the missile. FIG. 2:
Der Mast ist drehbar in je einem Lager (72c) oben und unten gelagert. Diese sind oben in die Seilhalter (73), unten in den Mastfuß (74) eingebaut. Es sind Lösungen möglich mit einem bis mehreren kombinierten Masten. Bei einem Einzelmast würden in Fig. 2 die rechte Anlage, die Kettenräder (61c) und die Kette (6Id) fehlen. Hier ist eine Doppelanlage im Tandembetrieb dargestellt. Beide sind im wesentlichen gleich aufgebaut, nur dass das Nutzgerät nur in einer Anlage nötig ist, (was auch getrennt von dem Masten aufgestellt sein und von noch mehr als diesen zwei Flugkörpern betrieben werden könnte). Der linke Flugkörper läuft hinauf, der rechte herunter, anschließend der der rechte hinauf und der linke hinunter. Die Gewichte von beiden kompensieren sich somit, und sie können somit auch bei geringsten Windstärken anlaufen. In einer solchen Anlage werden weniger Abspannseile benötigt. Solche Mehrfach-Kombinationen sind im Prinzip auch bei den anderen Ausführungsbeispielen möglich. Die Stange (61a), welche die Rotation auf das Nutzgerät (6) überträgt, befindet sich im Dreh-Zentrum des Mastes. Das Ritzel (61b) greift durch eine Wandöffnung des Mastes in den Zahnkranz (62) ein.The mast is rotatably mounted in a respective bearing (72c) above and below. These are installed at the top of the cable holders (73), at the bottom of the mast base (74). Solutions are possible with one to several combined masts. In a single mast in Fig. 2, the right system, the sprockets (61c) and the chain (6Id) would be missing. Here is a double system shown in tandem operation. Both are essentially the same, except that the device is needed only in one system, (which could also be installed separately from the mast and operated by more than these two missiles). The left missile runs up, the right down, then the right up and down the left. The weights of both thus compensate each other, and they can thus start even at lowest wind speeds. In such a system fewer guy ropes are needed. Such multiple combinations are possible in principle in the other embodiments. The rod (61a), which transmits the rotation to the utility device (6), is located in the center of rotation of the mast. The pinion (61b) engages through a wall opening of the mast in the sprocket (62).
Figur 3:FIG. 3:
Dargestellt wird der Ausschnitt des oberen Teils, unten gebaut wie Fig. 2 links alsShown is the section of the upper part, built below as Fig. 2 left as
Einzelanlage. Bei Fig. 1 und 2 wurde der Flugkörper an den Wendepunkten jeweils gekippt und so von Auf- auf Abtrieb umgeschaltet. Bei Fig. 3 bleibt der Flugkörper fest mit derSingle asset. In Fig. 1 and 2, the missile was tilted at the turning points and so switched from up to down. In Fig. 3, the missile remains fixed to the
Laufkatze verbunden, beide werden gedreht, hier beispielhaft, indem das Seitenruder (42c) um eine Achse (80a) am Anschlag (53) auf die andere, die Luvseite des Körpers gekippt wird. Fig. 3a zeigt die Stellung beim Annähern an den oberen Anschlag. Dort stößt der Hebel (42d) auf den Umwerfer (53) und kippt das gekoppelte Seitenruder (42c). Das Ergebnis zeigt Fig. 3b. Das Gebilde stoppt an den Federn (55), der Wind erfasst das luvseitige Seitenruder und dreht Laufkatze und Flugkörper samt dem Mast um 180°, danach steht es wie in Fig. 3c. Der Wind drückt Laufkatze und Flugkörper nach unten, wo der Vorgang sich umkehrt. Das Seitenruder, vorzugsweise aus Symmetriegründen in zweifacher Ausfertigung, ist seitlich von der Aussparung für die Katze am Flugkörper angebracht.Trolley connected, both are rotated, here by way of example, by the rudder (42c) about an axis (80a) on the stop (53) on the other, the windward side of the body is tilted. Fig. 3a shows the position when approaching the upper stop. There, the lever (42d) abuts the derailleur (53) and tilts the coupled rudder (42c). The result is shown in FIG. 3b. The structure stops at the springs (55), the wind detects the windward rudder and rotates trolley and missile together with the mast by 180 °, then it stands as in Fig. 3c. The wind pushes trolley and missile down, where the process reverses. The rudder, preferably for reasons of symmetry in duplicate, is attached laterally from the recess for the cat on the missile.
Figur 4:FIG. 4:
In Fig. 4a ist der Läufer und Mastinhalt, also der Lineargenerator in vergrößertem Maßstab gezeichnet. Der Flugkörper (42B) ist als Tragflächenprofil ausgebildet. Der runde Mast ist fest, die Katze wird durch Linearkugellager (58) am Mast geführt. In der Nähe der Laufumkehr (53 a und 54a), wird (induktiv) ein Mechanismus (42k) im Läufer aktiviert, der den Flugkörper in die Gegenbewegungsrichtung kippt und ggf. die Neigung an die Windgeschwindigkeit anpasst (pitch). Gleichzeitig wird die Laufkatze (60) elektrisch - über den Generator - gebremst. Der Lineargenerator besteht aus Dauermagneten im Läufer und einer segmentierten Drahtwicklung (6Of) und, um das Magnetfeld zu verstärken, geschichtetem Weicheisen (60g) im Mast (72). In den Windungssegmenten (6Of) wird beim Passieren des Läufers Spannung induziert, die noch an den Segmenten gleichgerichtet und über ein gemeinsames Kabel (60h) zu einer Elektrostation (6a) geleitet wird. Oder von allen Segmenten wird die Spannung getrennt abgeleitet und in (6a) verarbeitet (gleichgerichtet, geglättet usw.). Wählt man einen drehbaren Mast wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, können die Feldmagneten (permanent oder elektrisch) im Mast untergebracht sein, und die Spannung wird in einer Spule in der Laufkatze induziert und mit Schleif bürsten auf den Mast übertragen (keine Zeichnung). Zur Erleichterung des Anlaufes bei kleinen Windgeschwindigkeiten kann durch ein über eine obere Rolle geführtes Gegengewicht (81) oder durch bei Fig. 2 beschriebenen Tandembetrieb das Gewicht von Laufkatze und Flugkörper kompensiert werden.In Fig. 4a, the rotor and mast contents, so the linear generator drawn on an enlarged scale. The missile (42B) is designed as a wing profile. The round mast is fixed, the cat is guided by linear ball bearings (58) on the mast. Near the Reverse (53 a and 54 a), (inductively) a mechanism (42 k) is activated in the rotor, which tilts the missile in the direction of countermovement and possibly the inclination to the wind speed adapts (pitch). At the same time, the trolley (60) is electrically braked - via the generator. The linear generator consists of permanent magnets in the rotor and a segmented wire winding (6Of) and, to strengthen the magnetic field, stacked soft iron (60g) in the mast (72). In the Windungssegmenten (6Of) voltage is induced when passing the rotor, which is still rectified at the segments and via a common cable (60h) to an electrical station (6a) is passed. Or, of all segments, the voltage is derived separately and processed in (6a) (rectified, smoothed, etc.). If you choose a rotatable mast as shown in Fig. 2 and 3, the field magnet (permanent or electric) can be housed in the mast, and the voltage is induced in a coil in the trolley and brush with brushes transferred to the mast (no drawing) , To facilitate start-up at low wind speeds, the weight of trolley and missile can be compensated for by a counterweight (81) guided over an upper roller or by tandem operation described in FIG.
Die Regelung der Geschwindigkeit und damit die Optimierung der Leistung kann bei allen dargestellten Lösungen über die entnommene Leistung erfolgen. Durch das elektrische Abbremsen von Flugkörper und Laufkatze an den Umkehrpunkten kann das Anschlagen verhindert werden und die Bremsenergie ebenfalls genutzt werden.The regulation of the speed and thus the optimization of the performance can be done in all solutions shown on the extracted power. By the electric braking of the missile and trolley at the reversal points the impact can be prevented and the braking energy can also be used.
Figur 5:FIG. 5:
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung, bei der die Laufkatze fest mit dem Seil verbunden bleibt, Seil und Rollen laufen also hin und her. Vorteil besteht in einer einfacheren Mechanik in oder an der Laufkatze (kein Umgreifen der Kupplungen (57), Fig. 1). (5a) zeigt als Detail das auf der Rückseite des Mastes angebaute Getriebe, (5b) den Auftriebskörper. Die Rolle (52) ist über eine durch den Mast gehende Achse mit dem Kettenrad (R2) verbunden. Beide drehen beim hinauf- und hinunterlaufendem Flugkörper abwechselnd links und rechts herum. (53a) und (54a) sind Sensoren für die Position der Laufkatze, die das elektrische Bremsen der Laufkatze über die Lichtmaschine ermöglichen. (53, 54) stellen Stangen dar , die den hier segelartigen Flugkörper (wie in Fig. 2 beschrieben) kippen. (61 a) stellt eine Federmechanik dar, die die Laufkatze elastisch mit dem Riemen (61) (oder jedes beliebige wirkungsgleiche Mittel) verbindet und z.B. durch Temperaturschwankungen auftretende Längenänderungen, ausgleicht. Der Riemen (61) läuft aufwärts und abwärts und dreht dabei die Rollen (51, 52) vor- und rückwärts.Fig. 5 shows a solution according to the invention, in which the trolley remains firmly connected to the rope, rope and rollers thus run back and forth. Advantage consists in a simpler mechanism in or on the trolley (no encompassing the clutches (57), Fig. 1). (5a) shows in detail the transmission mounted on the rear of the mast, (5b) the buoyant body. The roller (52) is connected to the sprocket (R2) via an axle passing through the mast. Both turn alternately left and right around the up and down running missile. (53a) and (54a) are sensors for the position of the trolley, which enable the electrical braking of the trolley via the alternator. (53, 54) represent rods that tilt the sail-like missile (as described in Fig. 2). (61 a) represents a spring mechanism that connects the trolley elastically with the belt (61) (or any equivalent means) and, for example Temperature variations occurring changes in length, compensates. The belt (61) runs up and down, rotating the rollers (51, 52) back and forth.
Fig. 5a stellt ein Kettengetriebe dar, das die Drehrichtung von (R2) gleichrichtet und die Drehzahl übersetzt. Die Kette (6c) läuft über (R3a) unten herum, über (R3b) oben herum; (R3a) und (R3b) drehen also verschieden herum. Die Kette (6d) läuft über (R4a, R4b und R5) in der gleichen Richtung und treibt die Lichtmaschine an. (R3) und (R4) sitzen auf der gleichen Achse, allerdings jeweils dazwischen mit einem Freilauf (analog einer Fahrrad- Hinterachse) mit der Wirkung, dass sich die Räder (R4a, R4b, R5), wie in der Fig. 5a dargestellt, in gleicher Richtung drehen. Eine alternative Lösung wären zwei Lichtmaschinen mit zwei Freiläufen. Von der Lichtmaschine führt ein Kabel zur Elektronik und den Verbrauchern. Die Bodenplatte (74) ist mit Bodenankern gegen seitliches Verschieben gesichert.Fig. 5a illustrates a chain transmission which rectifies the direction of rotation of (R2) and translates the speed. The chain (6c) runs over (R3a) at the bottom, over (R3b) at the top; (R3a) and (R3b) rotate differently. The chain (6d) passes over (R4a, R4b and R5) in the same direction and drives the alternator. (R3) and (R4) sit on the same axis, but in each case with a freewheel (analogous to a bicycle rear axle) with the effect that the wheels (R4a, R4b, R5), as shown in Fig. 5a, turn in the same direction. An alternative solution would be two alternators with two freewheels. From the alternator, a cable leads to the electronics and consumers. The bottom plate (74) is secured with floor anchors against lateral displacement.
In Fig. 5b wird der Flugkörper durch ein in einen Doppelrahmen (42) und (42h) gespanntes Tuch oder eine Folie (42a) gebildet, das/die sich bei Windeinwirkung nach oben und unten aufbläht. Der Rahmen kann an Haltern am Mast verschoben werden, um ihn möglichst im Kraftschwerpunkt zu lagern. Die Halter am Mast kippen beim Erreichen der Umkehrpunkte um einen vorgegebenen oder von der Windstärke abhängigen Winkel. Zur Stabilisierung des Rahmens sind an den Rahmenecken und im Zentrum des Rahmengebildes nach unten und oben senkrechte Stäbe aufgesetzt, an denen Spannseile befestigt werden können. Das Tuch ist am Seitenrahmen so verzurrt, dass es sich in der gewünschten, strömungsoptimalen Weise ausbeult. Ein Gewicht (81) ist auf dem der Laufkatze gegenüber liegenden Seil befestigt und soll das Gewicht von Laufkatze und Flugkörper kompensieren, so dass die Anlage bei geringsten Windstärken anläuft. Dies lässt sich ähnlich wie in Fig. 2 auch durch Tandembetrieb zweier Anlagen erreichen.In Fig. 5b, the missile is formed by a cloth or film (42a) stretched in a double frame (42) and (42h) which inflates up and down when exposed to wind. The frame can be moved to holders on the mast in order to store it as possible in the center of gravity. The holders on the mast tilt when reaching the reversal points by a predetermined or dependent on the wind force angle. To stabilize the frame vertical rods are placed at the frame corners and in the center of the frame structure down and up, where tensioning cables can be attached. The cloth is lashed to the side frame so that it bulges in the desired, flow-optimal manner. A weight (81) is mounted on the trolley opposite rope and to compensate for the weight of trolley and missile, so that the system starts at lowest wind speeds. This can be achieved similar to in Fig. 2 by tandem operation of two systems.
Figur 6:FIG. 6:
Rollen und Kette sind in das Innere des feststehenden runden Mastrohres verlagert und sind so geschützt gegen äußere Einflüsse. Links oben in Fig. 6 ist der Läufer vergrößert dargestellt. Die Koppelung zwischen innen und außen erfolgt über den magnetisch gekoppelten inneren und äußeren Läufer (60b) und (60a). Beide laufen auf Linearlager (58) auf der Rohrwand. Der außen befindliche Teil der Laufkatze greift ringförmig um den Mast, der innere kann ebenso gebaut sein. Rollen und Seil drehen sich nicht um die Längsachse mit dem Flugkörper in den Wind. Die untere Rolle (52) ist fest mit dem Nutzgerät in der Bodenstation (41) verbunden. Der innere Teil der Laufkatze ist auf der einen Seite mit der Kette, dem Band oder dem Seil (61) verbunden. Am anderen Kettenstrang ist ein Gegengewicht (81) montiert, um das Gewicht der Laufkatze und des Auftriebs- bzw. Flugkörpers zu kompensieren. An den Umkehrpunkten der Teile der Laufkatze können innen und/oder außen Anschläge mit Federn angebracht sein (wie in den anderen Figuren dargestellt).Rollers and chain are shifted inside the fixed round mast tube and are thus protected against external influences. At the top left in Fig. 6, the rotor is shown enlarged. The coupling between inside and outside takes place via the magnetically coupled inner and outer runners (60b) and (60a). Both run on linear bearings (58) on the pipe wall. The outer part of the trolley rings around the mast, the inner can also be built. Rollers and rope do not rotate around the longitudinal axis with the missile in the Wind. The lower roller (52) is fixedly connected to the utilization device in the ground station (41). The inner part of the trolley is connected on one side with the chain, the band or the rope (61). On the other chain strand a counterweight (81) is mounted to compensate for the weight of the trolley and the buoyancy or missile. At the reversal points of the parts of the trolley can be mounted inside and / or outside stops with springs (as shown in the other figures).
Damit ergibt sich auch die Möglichkeit, dass der äußere Katzenteil über den Umfang in mehrere Segmente geteilt ist, die gegenseitig magnetisch mit Lücken dazwischen zusammengehalten werden, sodass beim Hinauf- und Hinunterfahren die Katze Hindernisse, wie Abspannungen des Mastes, passieren kann. Der so mehrfach abgespannte Mast kann somit eine geringere Biegesteifigkeit aufweisen und kann somit mit geringen Kosten hoch gebaut werden.This also results in the possibility that the outer cat part is divided over the circumference into several segments, which are held together magnetically with gaps between them, so that when going up and down the cat obstacles, such as guying of the mast can happen. Thus, the multiple guyed mast can thus have a lower flexural rigidity and can thus be built high at low cost.
Im folgenden sind die Fundstellen der oben zitierte Literatur genannt: [ 1 ] Fliegende Windmühlen; Artikel in „Der Spiegel", Heft Nr 15/2005The following are the references of the literature cited above: [1] Flying windmills; Article in "Der Spiegel", issue no. 15/2005
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Claims

Patentansprüche: claims:
1. Als Windkraftanlage arbeitende Vorrichtung, geeignet zur Wandlung von Windenergie aus linearer Bewegungsenergie in Rotationsenergie, welche direkt in mechanischen Maschinen wie Mühlen oder Pumpen oder in Generatoren zur Stromerzeugung genutzt wird, umfassend einen Flugkörper (42) mit einstellbarem Anstellwinkel und mindestens einem Seitenleitwerk (42c) zur automatischen Ausrichtung entsprechend der Windrichtung , einen Mast (72), Mittel zur Befestigung und Steuerung des Flugkörpers (51 - 61, 80 - 81) und Anschlussmöglichkeiten für Mittel und Vorrichtungen zur Nutzung der durch Windkraft erzeugten Energie (6, 6a, R2-R5), dadurch gekennzeichnet, dass1. A wind turbine working device, suitable for converting wind energy from linear kinetic energy into rotational energy, which is used directly in mechanical machines such as mills or pumps or generators for power generation, comprising a missile (42) with adjustable angle and at least one rudder (42c ) for automatic alignment according to the wind direction, a mast (72), means for attaching and controlling the missile (51-61, 80-81) and connection possibilities for means and devices for using the energy generated by wind power (6, 6a, R2- R5), characterized in that
(i) der Flugkörper (42) an einer auf einem Mast geführten Laufkatze (60) befestigt ist, so dass der Flugkörper am Mast entlang entsprechend der an ihm angreifenden Windkraft auf- und abgleiten kann, (ii) der Mast (72) an seinem oberen und unteren Ende jeweils einen Umkehrpunkt aufweist, welcher mechanische oder elektromechanische Mittel (51 - 55) umfasst, die für die Änderung der Laufrichtung des Flugkörpers (42) durch Kippen des Flugkörpers um eine Kippachse (80) und / oder Drehen des Flugkörpers um 180° um die Mastachse sorgen, so dass der Flugkörper während der Hochlaufphase einen Auftrieb und während der Abwärtslaufphase einen Abtrieb erfährt, und so in beiden Phasen nutzbare Energie produziert wird.(i) the missile (42) is attached to a trolley (60) guided on a mast so that the missile can slide up and down the mast according to the wind force acting on it; (ii) the mast (72) at its upper and lower end each having a reversal point, which comprises mechanical or electromechanical means (51-55) for changing the running direction of the missile (42) by tilting the missile about a tilting axis (80) and / or turning the missile by 180 ° around the mast axis, so that the missile experiences lift during the run-up phase and downforce during the downhill phase, producing usable energy in both phases.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (72) in der Nähe der Umkehrpunkte Umlenkrollen (51, 52) aufweist, die über ein endloses entsprechend der Bewegung des Flugkörpers gegenläufig hinauf- und hinunterlaufendes Halte- und Beförderungsmittel (61) in Form eines Seils, Bandes, Gurtes oder einer Kette miteinander verbunden sind, an dessen einer Seite die Laufkatze (60) befestigt ist und durch dieses bewegt wird .2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the mast (72) in the vicinity of the reversal points deflection rollers (51, 52) which, via an endless according to the movement of the missile in opposite directions up and down running holding and conveying means (61). in the form of a rope, belt, belt or a chain are connected to one another at one side of the trolley (60) is fixed and is moved by this.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Gegenseite des Halte- und Beförderungsmittels (61), an dem der Flugkörper hängt, ein Gegengewicht (81) befestigt ist, wodurch der Flugkörper (42) bzw. die Laufkatze (60) auch bei geringen Windstärken anlaufen kann.3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that on the opposite side of the holding and conveying means (61) on which the missile hangs, a counterweight (81) is fixed, whereby the missile (42) or the trolley ( 60) can start even at low wind speeds.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Laufkatze (60) Mittel (57) vorhanden sind, welche beim Hinauf- und Hinunterlaufen entlang des Mastes in den jeweils gegenüberliegenden Seil-, Gurt-, Band-, oder Kettenstrang (61) eingreifen, so dass keine Änderung der Laufrichtung der Umlenkrollen (51, 52) und besagter Halte- und Beförderungsmittel (61) vorgenommen werden muss.4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that in or on the trolley (60) means (57) are present, which in the up and Run down along the mast in the respective opposite rope, belt, belt, or chain strand (61) engage, so that no change in the direction of the pulleys (51, 52) and said holding and conveying means (61) must be made.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die5. Device according to one of claims 1 -4, characterized in that the
Laufkatze (60) ein äußeres Teil (60a), an dem der Flugkörper (42) befestigt ist, und ein inneres Teil aufweist, welches sich im Inneren des hohlen Mastes (72) befindet, wobei das äußere und innere Teil magnetisch miteinander gekoppelt sind.A trolley (60) has an outer portion (60a) to which the missile (42) is attached and an inner portion located inside the hollow mast (72), the outer and inner portions being magnetically coupled together.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (51 , 52) und die Halte-und Beförderungsmittel (61) im Inneren des hohlen Mastes angeordnet sind.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the deflection rollers (51, 52) and the holding and conveying means (61) are arranged in the interior of the hollow mast.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufkatze (60) an den oberen und unteren Umkehrpunkten elektromechanisch gebremst wird.7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the trolley (60) is braked electromechanically at the upper and lower reversal points.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -7, dadurch gekennzeichnet, dass Mast (72) und Laufkatze (60) einen Lineargenerator (60 a,e,g,f) bilden, der die Bewegung des Flugkörpers direkt in elektrisch Energie wandelt.8. Device according to one of claims 1 -7, characterized in that the mast (72) and trolley (60) form a linear generator (60 a, e, g, f), which converts the movement of the missile directly into electrical energy.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufkatze (60), die Halte- und Beförderungsmittel (61), die Umkehrrollen (51, 52) und der Umkehrmittel (53, 54, 55) gegebenenfalls zusammen mit dem Mast (72) eine9. Device according to one of claims 1-8, characterized in that the trolley (60), the holding and conveying means (61), the reversing rollers (51, 52) and the reversing means (53, 54, 55) optionally together with the mast (72) a
. Einheit bilden, welche mittels eines Drehlagers (72c) entsprechend der Windrichtung und / oder bei Umkehrung der vertikalen Bewegung des Flugkörpers am Mast sich drehen kann., Form unit, which by means of a pivot bearing (72c) according to the wind direction and / or reversal of the vertical movement of the missile on the mast can rotate.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Tragfläche angeordnete Seitenleitwerk (42c) eine Kippachse (80a) aufweist, wodurch es sich zur Änderung der Bewegungsrichtung des Flugkörpers an den Umkehrpunkten (51 - 55) mit Hilfe von entsprechend angeordneten mechanischen oder elektro-mechanischen Mitteln von der Lee- auf die Luvseite umklappen lässt und in Folge den Flugkörper dreht. 10. The device according to one of claims 1-9, characterized in that arranged on the support fin (42 c) has a tilting axis (80 a), whereby it is changing the direction of movement of the missile at the reversal points (51 - 55) with the help from correspondingly arranged mechanical or electro-mechanical means of the lee on the windward side can fold down and rotates the missile in a row.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugköper (42), eine ebene Tragfläche, ein gespanntes Segel oder ein Profilflügel ist.11. The device according to one of claims 1-10, characterized in that the flight body (42), a flat wing, a taut sail or a tread wing is.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (72) zur Erhaltung der aufrechten Position mindestens an einer Stelle durch Abspannseile (71) gehalten wird.12. Device according to one of claims 1 - 11, characterized in that the mast (72) is maintained to maintain the upright position at least at one point by guy ropes (71).
13. Windkraftanlage umfassend mindestens zwei Vorrichtungen gemäß der Ansprüche 1 - 12, welche miteinander in der Weise gekoppelt sind, dass die Gewichte der durch Windkraft bewegten Bauelemente kompensiert und ein Teil der nicht-bewegten Komponenten eingespart werden.13. Wind turbine comprising at least two devices according to claims 1-12, which are coupled together in such a way that the weights of the components moved by wind power compensated and a part of the non-moving components are saved.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem14. Device according to one of claims 1 - 13, characterized in that with the
Nutzgerät träge Massen, wie ein Schwungrad, verbunden sind, die die Drehung des Nutzgerätes auch über die Bewegungspausen des Flugkörpers bei der Bewegungsumkehr erhalten und somit eine ununterbrochene Leistungsabgabe gewährleisten.Use device inert masses, such as a flywheel, are connected, which receive the rotation of the utility device also on the movement pauses of the missile in the reversal of motion and thus ensure uninterrupted power output.
15. Verfahren zur Gewinnung von mechanischer, thermischer, kinetischer oder elektrischer Energie aus Windenergie durch Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1 - 14. 15. A method for obtaining mechanical, thermal, kinetic or electrical energy from wind energy by using a device according to claims 1-14.
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