DE3203397A1

DE3203397A1 - Rail-supported wind rotors

Info

Publication number: DE3203397A1
Application number: DE19823203397
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Phys. 2283 Wenningstedt Schlobies
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1983-08-11

Abstract

The application describes a possible method of harnessing the forces acting on wind rotors by way of rails - preferably magnetic rails - and diverting these forces over a short route to earthbound support systems. In this way much larger rotor diameters, and hence wind power station outputs, are possible than hitherto thought feasible.

Description

SCHIENENGELAGERTE WINDROTORENRAIL MOUNTED WIND ROTORS

Windkraftwerke von über loo MW Leistung gelten als mit der heutigen Technik nicht realisierbar.Alle gängigen Windkraftwerke beruhen darauf,daß ein Rotor um eine Achse rotiert,an der er auch mit seinem Gewicht hängt -und auf deren Achslager der Winddruck übertragen wird. Dieses Lager wird bei der hier beschriebenen Anordnung weit außerhalb der Drehachse angebracht.Wind power plants with an output of more than 100 MW are considered to be with today's Technology not feasible. All common wind power plants are based on the fact that a rotor rotates around an axis, on which it also hangs with its weight - and on its axle bearing the wind pressure is transmitted. This bearing is in the arrangement described here mounted far outside the axis of rotation.

Abb. I zeigt schematisch einen Horizontal läufer ,1 ist die Rotationsachse,2 der Rotor, 3 sind konzentrisch angeordnete Schienen,die als Lager dienen, 4 ist das Fahrwerk,das am Rotor fest ist und auf dem Lager 3 gleitet oder sich anders bewegt.Fig. I schematically shows a horizontal runner, 1 is the axis of rotation, 2 the rotor, 3 are concentrically arranged rails that serve as bearings, 4 is the undercarriage, which is fixed to the rotor and slides on the bearing 3 or is different emotional.

Dabei kann das Fahrwerk mit Rädern versehen sein und das Lager kann ähnlich einer Eisenbahnschiene gestaltet sein- es können aber auch andere aus der Fahrzeugtechnik bekannte Verfahren hier verwendet werden,wie das Prinzip der Allwegbahn,das Luftkissenprinzip und insbesondere das Magnetbahnprinzip.The chassis can be provided with wheels and the bearing can be designed similar to a railroad track - but there can also be others from the Vehicle technology known methods are used here, such as the principle of the Allwegbahn, the Air cushion principle and in particular the maglev principle.

Letzteres Verfahren hat den Vorteil,daß das Lager und Fahrwerk als Rotor und Statoreines Generators ausgebildet sein können.The latter method has the advantage that the bearing and chassis as Rotor and stator of a generator can be formed.

Damit würde das aufwendige Getriebe völlig entfallen,und der Rotor könnte berührungslos über bzw in der Schiene gleiten.This means that the complex gearbox and the rotor would be completely eliminated could slide over or in the rail without contact.

Diese Anordnung hat gegenüber der bisher faktisch ausschließlich verwendeten zentralen Aufhängung des Rotors erhebliche Vorteile.This arrangement has in fact only been used in comparison to the one previously used central suspension of the rotor significant advantages.

Die Lager können bei geeigneter Gestaltung die Biegekräfte,den Winddruck,Torsionskräfte usw usw vom Rotor abnehmen.Der Rotor wird also ganz wesentlich entlastet und kann daher sehr viel größer gebaut werden- ja im Prinzip sogar unbeschränkt groß.Die Grenze wird nicht mehr durch den Rotor gegeben,sondern durch das Bauwerk,an dem die Schienen befestigt sind.So sind Rotoren mit looo Meter Länge sofort realisierbar,wenn diese etwa alle 50 Meter gelagert sind-problematisch wäre ein Bauwerk dieser Höhe.With a suitable design, the bearings can absorb bending forces, wind pressure and torsional forces etc. etc. from the rotor. The rotor is thus relieved and can be considerably relieved therefore be built much larger - in principle even unlimited in size The limit is no longer given by the rotor, but by the structure on which The rails are attached, so rotors with a length of 100 meters can be realized immediately, if these are stored approximately every 50 meters - a structure of this height would be problematic.

Die Grenze wird also bei der hier beschriebenen Anordnung überhaupt nicht mehr durch den Rotor gegeben,sonderndurch die Machbarkeit des Bauwerks,an dem die Schienen befestigt sind.The limit is therefore at all in the case of the arrangement described here no longer given by the rotor, but by the feasibility of the structure to which the rails are attached.

Die als Lager dienenden Schienen müssen sich natürlich mit dem Rotor in den Wind drehen lassen.Bei Wlndkraftwerken auf Schwimmkörpern kann die ganze Anlage in den Wind gedreht werden, indem etwa die Schwimmkörper sich in den Wind stellen.The rails serving as bearings must of course align with the rotor Turn into the wind. With wind power plants on floating bodies, the whole Plant can be turned into the wind by moving the float into the wind place.

Abb II zeigt schematisch eine denkbare Anordnung für einen auf einer Off-Shore-Plattform oder auf Land aufgestellten Rotor.Fig II shows schematically a conceivable arrangement for one on one Offshore platform or onshore rotor.

Es ist auch möglich,daß die inneren Teile des Rotors mit einer anderen Drehzahl rotieren,als die äußeren Teile-dies eröffnet strömungstechnische Möglichkeiten,die bekannte Rotoren überhaupt nicht bieten.It is also possible that the inner parts of the rotor with another Rotate speed than the outer parts-this opens up fluidic possibilities that known rotors do not offer at all.

Um bei gleicher Turmhöhe eine größere überstrichene Fläche zu erreichen,ist es auch möglich,den Kreis zum Oval auszuweiten.Die Rotoren würden also als eine Art Fesselflugzeug an den Schienen entlangfliegen.Dies gibt breiten Raum für die Gestaltung des Schienenverlaufs.Die Rotoren würden also auf geraden Strecken in eine Richtung fliegen,einen Halbkreis durchlaufen,und dann wieder in entgegengesetzter Richtung auf einer Geraden fliegen usw.Um die Auswirkung der Zentrifugalkraft gering zu halten,können die Rotoren jeweils vor Durchmessen des Halbkreises durch stärkere elektrische Leistungsabnahme gebremst werden.In order to achieve a larger swept area with the same tower height, is It is also possible to extend the circle to an oval, so the rotors would be considered as one Kind of tethered plane fly along the rails. This gives wide space for that Design of the rail route, so the rotors would be in fly one direction, go through a semicircle, and then again in the opposite direction Direction to fly in a straight line, etc. To minimize the effect of centrifugal force to keep, the rotors can each before measuring the semicircle by stronger electrical power decrease can be braked.

Die Schienen können auch so gestaltet sein,daß sie nebenher die Funktion einer Mantelfläche erfüllen.The rails can also be designed so that they also function meet a lateral surface.

Ebenso kann eine kreisförmige Mantelfläche am Rotor befestigt sein und auf (bzw in ) einer ebensogroßen kreisförmigen Schiene gleiten.A circular jacket surface can also be attached to the rotor and slide on (or in) an equally large circular rail.

Diese Anordnung ermöglicht es,direkt über die Mantelfläche einen Generator anzutreiben und so das Getriebe zu sparen-dies wäre insbesondere bei kleineren Anlagen mit einer dem Fahraddynamo entsprechenden Anordnung preiswert möglich.This arrangement enables a generator to be installed directly over the outer surface to drive and thus to save the transmission - this would be especially with smaller systems possible inexpensively with an arrangement corresponding to the driving dynamo.

Um die Stabilität der Rotoren weiter zu erhöhen,können diese nach dem Mehrfachdecker-Prinzip gebaut sein,wobei die-vom Wind gesehenhintere Rotorfläche jeweils in Drehrichtung vor dem vorderen Flügel angebracht sein könnte-also einen festen Drehwinkel voreilend.To further increase the stability of the rotors, they can be adjusted according to be built according to the multi-decker principle, with the rear rotor surface seen from the wind could be attached in the direction of rotation in front of the front wing - so one fixed angle of rotation leading.

Die von den Schienen eingeschlossene Fläche kann auch in etwa parallel zur Erdoberfläche gelegt werden.Die Rotoren würden dann in etwa senkrecht zu dieser Fläche an den Schienen entlangfliegen und ähnlich arbeiten wie ein Vertikal läufer mit während des Umlaufs verstellten Flügel flächen.The area enclosed by the rails can also be approximately parallel The rotors would then be roughly perpendicular to the earth's surface Fly along the surface of the rails and work similarly to a vertical runner with wings adjusted during rotation.

Dabei müssen die Schienen aber keinen exakten Kreis bildenlandschaftliche Gegebenheiten können ausgenutzt werden.The rails do not have to form an exact circle Conditions can be exploited.

Die Veränderung des Anstellwinkels kann elektronisch gesteuert werden. Da bspw Kreise von lo km Durchmesser,wobei die Schienen 200 Meter hoch liegen und die Rotoren noch etwas höher in die Luft ragen,ohne weiteres denkbar und realisierbar sind, sind rechnerisch auch Kraftwerke mit weit über looo MW Leistung darstellbar.The change in the angle of attack can be controlled electronically. There, for example, circles lo km in diameter, the rails being 200 meters high and the rotors protrude a little higher into the air, easily conceivable and feasible power plants with an output of well over 1,000 MW can also be calculated.

Claims

PATENT CLAIMS Arrangement of the rotor blade ring a wind power plant on the axis and one or more concentric ones Rinyschienen is stored or on two or more ring rails.Uer rotor blade ring slides in and on each of these ring rails expediently with a ring that The ring and the ring rail relieve the rotor blades of bending forces, pressure, tension, torsion and other forces.

2 arrangement according to 1 1 e k in that each ring on the rotor blade ring (uf / in the ring rail leading to it according to the principle of the magnetic levitation train slides.

3. Arrangement according to at least one of the preceding claims k by the fact that in each case the attached to the support structure - usually with part of the support structure in the wind rotatable ring rail and the in and aerodynamically designed as a jacket surface on its sliding ring on the rotor rim can be and overlap in such a way that no rainwater in the gap between Ring rail and ring can penetrate deeply on the rotor rim.

4. Arrangement according to at least one of the preceding claims g e k in that the generator is formed by ring and ring rail, and that partially Devices used for the supporting magnetic field also for the generation of electricity can be used and vice versa.

5. Arrangement and procedure in accordance with at least one of the aforementioned Claims g e k characterized in that the rotor surfaces act as tethered planes on the rails fly along, the rails can be designed freely within wide limits, in particular also so that the rotors act like a vertical runner with adjusting The rings on the rotor wing rim can be made into parts - also straight be divided.