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DE3209347A1 - Suspended ring wind power station - Google Patents

Suspended ring wind power station

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Publication number
DE3209347A1
DE3209347A1 DE19823209347 DE3209347A DE3209347A1 DE 3209347 A1 DE3209347 A1 DE 3209347A1 DE 19823209347 DE19823209347 DE 19823209347 DE 3209347 A DE3209347 A DE 3209347A DE 3209347 A1 DE3209347 A1 DE 3209347A1
Authority
DE
Germany
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wind
rings
ring
blades
distributor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19823209347
Other languages
German (de)
Inventor
Christoph Dipl.-Phys. 2283 Wenningstedt Schlobies
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19823203397 external-priority patent/DE3203397A1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Publication of DE3209347A1 publication Critical patent/DE3209347A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The application relates to an aero wheel-like construction of a vertical wind rotor, which is supported - preferably magnetically - on circular rails. The construction permits large wind power stations with fundamentally unlimited plant output.

Description

Schwebering-WindkraftwerkDistributor ring wind power plant

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.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.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren sind die Windflügel an Schweberingen befestigt.In the method described here, the wind blades are on slider rings attached.

Abbildung I und Abbildung II zeigen schematisch einen Vertikal läufer; Abbildung I im Querschnitt von der Seite gesehen,Abbildung II in Aufsicht.Figure I and Figure II show a schematic of a vertical runner; Figure I in cross section seen from the side, Figure II in top view.

1 ist die ideelle Rotationsachse.1 is the ideal axis of rotation.

2 sind Windflügel.2 are wind blades.

3 sind Ringe,die hier und im folgenden als Schweberinge bezeichnet werden,an denen die Windflügel 2 befestigt sind.3 are rings, which are referred to here and in the following as distributor rings to which the wind blades 2 are attached.

Dabei kann ihr Anstellwinkel gegenüber dem Schwebering und also auch der Windrichtung verändert werden.Their angle of attack can be compared to the distributor ring and so too the wind direction can be changed.

4 sind kreisförmige Schienen-beispielsweise Magnetschienen.4 are circular rails, for example magnetic rails.

5 sind Türme,die eine hoch gelegene Schiene halten.5 are towers that hold a high rail.

Die Pfeile 6 deuten die Windrichtung an.The arrows 6 indicate the wind direction.

Die Stellung der Windflügel in Abbildung II ist nur eine von zahl reichen Möglichkeiten.The position of the blades in Figure II is only one of a number rich opportunities.

Der oder die Generatoren können sehr einfach analog zu einem Fahraddynamo durch die Schweberinge angetrieben werden.The generator or generators can be very simply analogous to a driving dynamo driven by the distributor rings.

Ebenso kann überschüssige Energie,die die Generatoren nicht mehr aufnehmen können,aus dem System entnommen und durch Bremsung in Reibungswärme verwandelt werden.Excess energy that the generators can no longer absorb can also be used can be taken from the system and converted into frictional heat by braking.

Die Anstellwinkel der Flügel werden zweckmäßigerweise elektronisch gesteuert.Dafür können am Kraftwerk selbst und/oder auch in der Umgebung Windmeßgeräte installiert sein,aus deren Werten ein Computer-System die jeweils optimalen Anstellwinkel für die Flügelabschnitte errechnet und die entsprechenden e Steuersignale an die einzelnen Verstelleinrichtungen-etwa per Funk-gibt. Auch ein Böenvorwarnsystem ist so möglich.The angles of attack of the wings are expediently electronic For this purpose, wind measuring devices can be used at the power plant itself and / or in the vicinity be installed, from the values of which a computer system determines the optimum angle of attack in each case calculated for the wing sections and the corresponding e control signals to the individual adjustment devices - for example by radio. There is also a gust warning system so possible.

Für die Lagerung der Schweberinge auf den Schienen können alle bekannten Techniken herangezogen werden,insbesondere die Magnetbahntechnik,das Lufkissen-Prinzip,die Aero-foil-Technik,das Wälzlagerverfahren,das konventionelle Schiene-Rad-System und eine Koppelung dieser Systeme.All known ones can be used for the storage of the distributor rings on the rails Techniques are used, in particular the magnetic track technology, the air cushion principle, the Aero-foil technology, the roller bearing process, the conventional rail-wheel system and a coupling of these systems.

So kann etwa für den normalen Betrieb das berührungsfreie Magnetbahnverfahren verwendet werden,bei übermäßigem Winddruck kann der Schwebering aber zusätzlich durch Räder in seiner Sollposition gehalten werden.For example, the non-contact maglev method can be used for normal operation can be used, but the distributor ring can also be used in the event of excessive wind pressure be held in its target position by wheels.

Auch können für den Notfall Gleitlagersysteme vorgesehen sein uam.Slide bearing systems can also be provided for emergencies.

Die ganze Anlage kann sowohl auf festem Boden als auch auf schwimmenden Pontons oder einem Ponton aufgebaut werden.The whole system can be placed on firm ground or floating Pontoons or a pontoon can be set up.

Dabei können die Windflügel auch als Antrieb für den Ponton dienen,indem sie ähnlich wie ein Voith-Schneider-Propeller arbeiten.Ein solches Windkraftwerk könnte also aus eigener Kraft ohne Zusatzantriebe in die gewünschte Position fahren.The wind blades can also serve as a drive for the pontoon by they work in a similar way to a Voith-Schneider propeller. Such a wind power plant could therefore move to the desired position on its own without additional drives.

Die Windflügel können dafür auch als Segel verwendet werden.The wind blades can also be used as sails for this.

Da die Kreisschienen auf Land beliebig groß gemacht werden können,fallen mit dieser Anordnung alle bisher für gültig angenommenen Leistungsgrenzen für einzelne Windkraftanlagen weg.Es sind theoretisch einzelne Anlagen möglich,die über loo ooo MW Leistung erbringen.Since the circular rails can be made as large as you want on land, they fall with this arrangement all previously accepted as valid performance limits for individual There are theoretically possible individual systems, which over loo ooo Provide MW output.

Ein Kraftwerk kann auch durch einen einzigen Schwebering gebildet werden,auf dem die Flügel wie die Masten einer Rundfunkstation befestigt sind,und diese Flügel können umlegbar sein.Von dem ganzen Kraftwerk wäre dann bei umgelegten Flügeln nur der Schwebering zu sehen,der sehr niedrig liegen kann.A power station can also be formed by a single distributor ring on which the wings are attached like the masts of a radio station, and these wings can be folded down. The entire power plant would then be folded down Wings to see only the floating ring, which can be very low.

Kleinere Schweberinge können auch dadurch zentriert werden,daß ein Lager in bekannter Weise in der Rotationsachse angebracht ist,und von dort Streben und/oder eine Verspannung zum Schwebering führt.Diese Streben können in unterschiedlicher Höhe angebracht sein.Smaller distributor rings can also be centered by having a Bearing is mounted in a known manner in the axis of rotation, and struts from there and / or a tension leads to the distributor ring. These struts can be in different Appropriate height.

Sie können auch auf Schweberingen mit deutlich geringerem Durchmesser oder mit anders geartetem Fahrwerk zwischengelagert sein,falls sie eine sehr große Entfernung zwischen Rotationsachse und Windflügel-Schwebering überbrücken müssen.You can also use distributor rings with a significantly smaller diameter or be temporarily stored with a different type of undercarriage, if it is a very large one Have to bridge the distance between the axis of rotation and the wind vane distributor ring.

Im Unterschied zum konventionellen Vertikalläufer müssen die Streben hier nur ihr eigenes Gewicht tragen und liegen dazu noch an zwei Enden auf-und nicht nur an der Rotationsachse.In contrast to the conventional vertical runner, the struts must only carry their own weight here and lie on and not on two ends only on the axis of rotation.

Bei Windkraftanlagen auf schwimmenden Pontons,ist es möglich, diese dadurch (gegen die Windrichtung) zu neigen,daß einzelne Tanks im Ponton geflutet werden.So kann die Schrägstellung auch wechselnden Windverhältnissen angepasst werden.In the case of wind turbines on floating pontoons, it is possible to do so due to the tendency (against the wind direction) that individual tanks in the pontoon flooded In this way, the inclination can also be adapted to changing wind conditions.

Claims (9)

Patentansprüche WJAnordnung g e k dadurch,daß die Windflügel eines Windkraftwerks an einem oder mehreren Ringen befestigt sind,die in parallelen Ebenen angeordnet sind und deren Mittelsenkrechte zusammenfällt.Diese Ringe werden hier als Schweberinge bezeichnet.Die Windflügel sind in etwa senkrecht zur Ringebene an diesen Schweberingen befestigt. Claims WJ arrangement g e k characterized in that the wind blades one Wind power plant attached to one or more rings, which are in parallel planes are arranged and their mid-perpendicular coincides. These rings are here The wind blades are roughly perpendicular to the plane of the ring attached to these distributor rings. Die Anstellwinkel der Windflügel gegenüber den Schweberingen sind veränderbar.Die Windflügel können also insgesamt oder abschnittsweise gegenüber den Schweberingen gedreht werden,damit sie ständig optimal zur Windrichtung stehen. The angles of incidence of the wind blades compared to the distributor rings are The wind blades can therefore be opposed to one another or in sections the distributor rings are rotated so that they are always optimally positioned to the wind direction. Die Schweberinge ihrerseits sind gelagert auf Ringschienensystemen nach bekannten Verfahren wie dem Magnetbahnverfahren, dem Luftkissenverfahren,dem Wälzlagerverfahren,dem Schiene-Rad-System oder einer Kombination aus diesen und anderen Verfahren. The distributor rings for their part are mounted on ring rail systems according to known methods such as the magnetic path method, the air cushion method, the Rolling bearing process, the rail-wheel system or a combination of these and other procedures. Insbesondere ist zusätzlich zu der berührungsfreien Lagerung durch Magnetfelder oder Luftkissen ein Not- oder Oberlastsystem möglich,etwa indem Gleitlager oder Räder so angeordnet sind,daß der Schwebering,wenn er aus seiner Soll-Position gerät,durch das Oberlastsystem gehalten wird. In particular, in addition to the contact-free storage through Magnetic fields or air cushions, an emergency or overload system is possible, for example in the form of plain bearings or wheels are arranged so that the distributor ring when it is out of its desired position device, is held by the overload system. Die Ringschienen sind ihrerseits direkt mit dem Untergrundsei es fester Boden oder etwa ein schwimmender Pontonverbunden,oder sie sind mittels Pfeilern,Türmen oder anderen Aufbauten-mit dem Untergrund verbunden. The ring rails are in turn directly connected to the underground egg solid ground or a floating pontoon, or they are connected by means of pillars, towers or other structures-connected to the subsurface. Das ganze System arbeitet ähnlich wie ein Vertikal läufer. The whole system works in a similar way to a vertical runner. Die laufende Verstellung der Anstellwinkel der Windflügel oder von Abschnitten der Windflügel kann über eine elektronische Steuerung erfolgen. The ongoing adjustment of the angle of attack of the wind blades or of Sections of the wind blades can be done via an electronic control. 2.Anordnung und Verfahren gemäß 1 g e k dadurch,daß am Kraftwerk selbst und/oder außerhalb des Kraftwerks in der Umgebung Windmeßsysteme angebracht werden,aus deren Daten ein Computersystem die günstigsten Anstellwinkel für die einzelnen Windflügelabschnitte errechnet und die notwendigen Steuersignale an die Verstelleinrichtungen-etwa über Funk-gibt.Dies beinhaltet ein Böenvorwarn-System. 2. Arrangement and method according to 1 g e k in that the power plant Wind measurement systems attached themselves and / or outside the power plant in the vicinity from their data Computer system the most favorable angle of attack calculated for the individual wind vane sections and the necessary control signals to the adjustment devices - for example via radio - this includes a gust advance warning system. 3.Anordnung und Verfahren gemäß mindestens einem der vorgelannten Ansprüche g e k dadurch,daß die Windflügel durch ein gesondertes Verstellsystem gegen die Windrichtung etwas geneigt werden können,so daß die Schwerkraft dem Winddruck entgegenwirkt,oder daß das ganze System schräg steht und insgesamt -also mitsamt der schräg stehenden Schiene-so in den Wind gedreht werden kann,daß die Flügel , gegen die Windrichtung geneigt sind.3. Arrangement and procedure in accordance with at least one of the above Claims g e k characterized in that the wind blades by a separate adjustment system against the wind direction can be slightly inclined, so that the force of gravity to the wind pressure counteracts it, or that the whole system is inclined and overall - that is, together with it the sloping rail can be turned into the wind so that the wings, are inclined against the wind direction. 4.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß auf einem Schwebering eine Fachwerkähnliche Konstruktion aus senkrecht emporragenden Türmen und aus wagerechten Querstreben aufgeführt ist.4. Arrangement according to at least one of the preceding claims g e k in that on a distributor ring a framework-like construction from perpendicular towering towers and horizontal cross braces. Um die senkrechten Turmabschnitte sind dabei jeweils die Profilflügelabschnitte drehbar angebracht.The profile wing sections are around the vertical tower sections rotatably mounted. Die einzelnen Flügelabschnitte können entsprechend den unterschiedlichen Windverhältnissen in unterschiedlicher Höhe unterschiedlich gegen die Windrichtung gedreht werden und verschiedene Profile aufweisen.The individual wing sections can correspond to the different Wind conditions at different heights different against the wind direction be rotated and have different profiles. 5.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß die Windflügel auf den.Schweberingen nicht auf einem,sondern abwechselnd auf zwei oder mehr konzentrischen Kreisen unterschiedlichen Durchmessers angebracht sind,so daß-ähnlich wie beim Doppeldecker-die Querstreben zwischen den Windflügeln eine sehr steife Konstruktion bilden können.5. Arrangement according to at least one of the preceding claims g e k by the fact that the wind blades on the floating rings are not on one, but alternately mounted on two or more concentric circles of different diameters are so that-similar to the double-decker-the cross struts between the wind blades can form a very rigid construction. 6.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß zwischen dem Schwebe ring und der erdfesten oder Ponton-festen Schiene ein oder mehrere Zwischenringe gleiten,sei es zum Zweck der Energiespeicherung und Dämpfung von Leistungsschwankungen,sei es zur Verminderung der Reibung, oder sei es zur Erhöhung der Stabilität nach dem Kreiselprinzip.6. Arrangement according to at least one of the preceding claims g e k in that between the suspension ring and the earth-fixed or pontoon-fixed rail one or more intermediate rings slide, be it for the purpose of energy storage and Damping of power fluctuations, be it to reduce friction, or be it to increase the stability according to the gyro principle. 7.Anordnung und Verfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß bei Verwendung des Luftkissen-und/oder Aerofoil-Effekts die Luft gerade an den Stellen am Kraftwerk abgesaugt wirdan denen sich schädliche Wirbel bilden.7. Arrangement and procedure in accordance with at least one of the aforementioned Claims g e k characterized in that when using the air cushion and / or aerofoil effect the air is being sucked out at the points at the power plant where there are harmful Form vortices. 8.Verfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß über die Generatoren, seien es nun konventionelle Generatoren oder Linear-Motorendas Windflügel-System auch aktiv angetrieben werden kann, so daß das Kraftwerk etwa bei Smog als Ventilator wirken kann,oder ein schwimmendes Kraftwerk sich auf diese Weise selbst im Wasser forbewegen kann.Dabei können die Windflügel auch nur als Segel benutzt werden.8.Verfahren according to at least one of the preceding claims g e k by using the generators, be it conventional generators or Linear motors the wind vane system can also be actively driven, so that the Power plant can act as a fan in the event of smog, for example, or a floating power plant In this way it can move itself in the water can also only be used as a sail. 9.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß der Rotorflügelkranz eines Horizontal läufers an der Achse und zusätzlich einem oder mehreren Schweberingen befestigt ist,oder an zwei oder mehr Schweberingen.9. Arrangement according to at least one of the preceding claims g e k in that the rotor blade ring of a horizontal runner on the axis and in addition attached to one or more distributor rings, or to two or more distributor rings. Dabei gleiten diese Schweberinge auf Ringschienen,die in etwa senkrecht zum Wind gestellt werden können durch Drehung einer Trägerkonstruktion um einen Turm'so wie sich die Gondel eines konventionellen Horizontal läufers auch in den Wind drehen läßt,oder durch Drehung etwa des gesamten Pontonsim Wasser.Die Schweberinge entlasten über die Ringschienen die Rotorflügel von Biegekräften,Druck,Zug, Torsion und anderem mehr.These floating rings slide on ring rails that are approximately perpendicular can be set to the wind by rotating a support structure around one Tower like the gondola of a conventional horizontal runner is also in the Turning the wind, or by turning the entire pontoon in the water relieve the rotor blades of bending forces, pressure, tension and torsion via the ring rails and more. lo.Anordnung und Yerfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß die Schweberinge in Teilstücke-auch gerade Teilstücke-aufgeteilt werden,und die Windflügel quasi als Fesselflugzeuge an den Schienen entlang gleiten,so daß auch die Schienen nicht mehr kreisförmig sein müssen,sondern in weiten Grenzen frei ausgelegt werden könnenetwa als Oval quer zum Wind oder als deformierter Kreis parallel in etwa zur Er=oberfläche.arrangement and method according to at least one of the aforementioned Claims g e k characterized in that the distributor rings are divided into sections, including straight sections and the wind blades slide along the rails like tethered planes, so that the rails no longer have to be circular, but within wide limits can be freely laid out, for example, as an oval across the wind or as a deformed circle parallel roughly to the surface of the Er =.
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