DE2717379A1 - Wind turbine with horizontal impeller - has hemispherical blades hinged to close together into complete circle in storm conditions - Google Patents
Wind turbine with horizontal impeller - has hemispherical blades hinged to close together into complete circle in storm conditionsInfo
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Abstract
Description
W I N D A N T R I E B M I T V E R T I K A L E RW I N D A N T R I E B M I T V E R T I K A L E R
ACHSE WINDANTRIEB MIT YERTIKALER ACHSE Die Erfindung versucht die in der Natur gegebenen Vorteile der beim Vogelflug bei Sturzflug und Schwingenschlag sich darstellenden Windgleitverhältnisse aerodynamisch nachzubilden und zu verwerten.Gleiciizeitig werden die Erkenntnisse ausgenützt,daß die Spinne sich bei Regen und Wind zu einer Kugelform faltet, um speziell dei Wind die geringst möglichen Angriffsflächen an an einem Faden hangend darzubieten.AXIS WIND DRIVE WITH YERTICAL AXIS The invention tries the advantages given in nature in the flight of birds when nosedive and To aerodynamically simulate the swinging stroke of the wind slip conditions At the same time, the knowledge that the spider folds into a spherical shape in rain and wind, in order to minimize the wind in particular present possible attack surfaces hanging on a thread.
Während die Windpropeller herkömmlicher Art durch die aerodynamisch geforderte schmale Bauart eine sehr große Länge erfor-<iern,um entsprechende Antriebskraft zu erzielen,ergibt sich hier zwangsläufig eine sehr große Bauhöhe.While the wind propeller of conventional type by the aerodynamic required narrow design require a very large length in order to achieve the appropriate To achieve driving force, this inevitably results in a very large overall height.
Die hier beschriebene neue Form mit ihren großflächigen Windangriffsschalen erlaubt eine bedeutend niedrigere Bauhöhe durch die sinnvolle Anordnung einer vertikalen Achse.The new shape described here with its large-scale wind attack shells allows a significantly lower overall height due to the sensible arrangement of a vertical one Axis.
Der Windpropeller benötigt eine besondere Windrichtungssteuervorriciitling, die die Flügel immer günstig zum Wind stellt, hierbei mjjssen zwangsläufig Torsionsspannungen im Turn auftreten.The wind propeller requires a special wind direction control device, which always positions the wings in a favorable position to the wind, torsional stresses must inevitably here appear on the turn.
Die hier beschriebene Ausführung benötigt dies nicht, da der Wiiid von allen Richtungen mit gleicher Ausnützung angreifen kann.The version described here does not need this, as the Wiiid can attack from all directions with equal exploitation.
Tm Vorlauf beim Luftaufprall in die Hohlschale wird im Zusammenwirken mit dem entstehenden Sog durch das aerodynamische Profil die Drehkraft vergrößert. Beim Rücklauf gegen den Windstrom wird durch die Kugelform ein geringer Widerstand erreicht.Tm advance in the air impact in the hollow shell is in cooperation with the resulting suction through the aerodynamic profile, the torque increases. When the wind flows back against the wind, there is little resistance due to the spherical shape achieved.
Durch die Formgebung der Hohlschale wird die darauf prallende Luft aufgrund der entsprechenden Anordnung im Inneren des Rotors umgeleitet und prallt dann wieder in eine vor dieser laufende Schale, die im Gegenstrom zurückläuft und hebt damit die Bremswirkung teilweise auf; die Widerstandsziffer konvexe Schale 0,34 (konkave Schale 1,33!) wird damit vermindert, und die Antriebskraft vergrößert.The air bouncing on it is created by the shape of the hollow shell diverted and rebounded due to the corresponding arrangement inside the rotor then again into a bowl running in front of this, which runs back in countercurrent and thus partially canceling the braking effect; the coefficient of resistance is convex shell 0.34 (concave shell 1.33!) Is thus reduced and the driving force increased.
Hieraus ergeben sich vielerlei Ausführungsformen: 1.0 Schalenfliigel-Ausführun 1.1 Kugelform-Schale B'indantrie'b mit vertikaler Achse 1. 2 Tropfenform-Schale 1.3 Tütenform-Schale 1.4 ähnliche, daraus abzuleitende, Schalen (Ovale, Ellipsen, Parabeln, ilyperbeln usw.) Zu 1. 1 Die einzelnen Schalenflügel sind entsprechend der Windgeschindigkeit auf eine etwa gleichbleibende Leistung (durch Öffnen oder Schließen) einstellbar. Bei sehr hohen Windgeschvindigkeiten kann bei minimaler Öffnung noch Normal-Leistung abgenommen werden. Bei auftretendem Sturm und Überlastung kann die Windbelastung in die Flügelschalen ganz weggenommen werden, dies erreichen wir, indem wir die Schalenflügel kugelähnlich schließen und damit einen giinstigen Windwiderstand erreichen (wie sich auch die Spinne zu einer Kugel rollt). Die kugelige Form hat bekanntlich eine sehr hohe Festigkeit bei geriiigem Luftwiderstand.This results in many different designs: 1.0 Shell wing design 1.1 spherical shell B'indantrie'b with vertical axis 1. 2 teardrop-shaped bowl 1.3 Cone-shaped bowl 1.4 Similar bowls derived therefrom (ovals, ellipses, Parabolas, ilyperbolas, etc.) To 1. 1 The individual shell wings are corresponding the wind speed to an approximately constant performance (by opening or Closing) adjustable. At very high wind speeds, at a minimum Opening can still be accepted as normal. In the event of a storm and overload If the wind load in the wing shells can be completely removed, this can be achieved we, by closing the shell wings like a ball, and thus making an inexpensive one Achieve wind resistance (like the spider rolls into a ball). The spherical one As is well known, form has a very high strength with little air resistance.
Die Windpro"eller müssen ihrer schlanken und hohen Bauart entsprechend eine sehr hohe material- und arbeitszeitaufhendige, der Statik entsprechende Ausbildung erfahren, um den Festigkeitsanforderungen gerecht zu werden.The wind pro "eller must correspond to their slim and high design A very high level of material and labor time-consuming training that corresponds to the statics experienced to meet the strength requirements.
Die neue Ausführung bietet durch ihre Hohlkugel-Segment-Sonstruktion, die durch Prägung einfach herzustellen ist, eine hohe Festigkeit. Auch genügt, im Gegensatz zum Windpropeller, ein niedriger Unterbau, der seinem Betrachter einen stabilen Eindruck vermittelt.The new version offers with its hollow sphere segment special construction, which is easy to manufacture by embossing, high strength. Also suffices im In contrast to the wind propeller, a low substructure that attracts the viewer gives a stable impression.
Durch die Kugelform ist die baumartige Gestaltung rein optisch der Natur angepaßt, ohne bei entsprechender Farbgebung das Landschaftsbild zu stören.Due to the spherical shape, the tree-like design is purely optically Adapted to nature without disturbing the landscape with the appropriate coloring.
Dieser Form gemäß schließt sich der Wind wieder hinter der Kugel und somit wird es möglich, daß mehrere Antriebselemente waldartig angeordnet werden können.According to this form, the wind closes behind the sphere and again thus it is possible for several drive elements to be arranged in a forest-like manner can.
Die vorstehenden Ausführungen zu 1.1 haben sinngemäß auch für die Punkte 1.2 bis 1.4 Geltung. Windantrieb mit vertikaler Achse 2.0 Segelflügel-Ausführung (Vogelflugsystem) Beim Sturzflug zieht der Vogel seine Schwingen ein,um den geringsten Luftwiderstand und damit eine möglichst hohe Fallgescliwindigkeit zu erreichen. Vor dem Erreichen des Anflugzieles sl>reizt er seine Flügel zur größtmöglichen Fläche aus,um einen großen Luftwiderstand und damit eine schnelle Minderung seiner Fal lgeschwindigkeit zu erreichen.The above remarks on 1.1 also apply to the Points 1.2 to 1.4 validity. Wind propulsion with vertical axis 2.0 Glider wing version (bird flight system) When diving, the bird pulls its wings in order to have the lowest air resistance and thus the highest possible fall velocity to reach. Before reaching the approach destination sl> he stimulates his wings largest possible area in order to achieve a large air resistance and thus a fast To achieve a reduction in its speed of fall.
Im umgekehrten Sinne muß hier ein hoher Luftwiderstand auf dem krafterzeugenden Flügelteil erreicht werden. Dies geschieht durch ein selbsttätiges Aufblähen des Segels durch entsprechende Ausbildung. Der sich gegen den Wind drehende Segelteil hat durch entsprechende Ausführung nur den Kantenwiderstand, nachdem er sich durch den darüberstreichenden Wind automatisch schneidenmäßig faltet.In the opposite sense, there must be a high air resistance on the force-generating Wing part can be achieved. This happens through an automatic inflation of the Sailing through appropriate training. The part of the sail that turns against the wind has only the edge resistance after it has been through automatically folds the wind blowing over it like a cutting edge.
Auch bei dieser Ausführung wird die Bauhöhe gegenüber dem herkömmlichen Windpropeller wesentlich geringer uiid ergibt eine bemerkenswert einfache und kostensparende Konstruktion. Eine gleichmäßige Leistungsabgabe erzielt man durch die Höhenverstellung des oberen oder unteren Haltepunktes, wodurch die Windangriffsfläche verändert wird. Bei Sturm wird der obere Haltepunkt ganz nach unten gefahren. Bei der Segelflügel-Ausfiihr1lng wirkt der Winddruck auf eine verhältnismäßig große Fläche und großen Hebelarm, wobei, um ein noch größeres Drehmoment zu erzielen, der sonst ungenützte Innenraum mit weiteren Segeln bestückt werden kann.In this version, too, the overall height is greater than that of the conventional one Wind propeller much lower uiid results in a remarkably simple and cost-saving Construction. An even output is achieved by adjusting the height of the upper or lower breakpoint, which changes the area exposed to wind. In the event of a storm, the upper stopping point is driven all the way down. With the sail wing execution the wind pressure acts on a relatively large area and large lever arm, whereby, in order to achieve an even greater torque, the otherwise unused interior space with further sails can be equipped.
Windantrieb mit vertikaler Achse Erklärung der Skizzen Blatt 1 Fig. 1 ist die Ansicht eines Kugel-Windantriebes (3-flügelig) in Draufsicllt,als Beispiel der Anordnung der Kugelsegmente im geöffneten Zustand.Hier sind Teil 1 die Kugelseginente,verstellbar auf der Antriebswelle 2,über das Verstellgestänge 3.Wind drive with vertical axis Explanation of the sketches sheet 1 Fig. 1 is a plan view of a spherical wind drive (3-wing), as an example the arrangement of the spherical segments in the open state. Part 1, the spherical segments, are adjustable on the drive shaft 2, via the adjustment rod 3.
Blatt 1 Fig.2 zeigt ein Beispiel,wie bei Sturm die Kugelsegmente zu einer geschlossenen Kugel zusammengeklappt werden können.Auch hier sind die Kugelsegmente mit 1'die Antriebswelle mit 2 und das Verstellgestänge mit 3 bezeichnet.Sheet 1 Fig.2 shows an example of how the spherical segments close in a storm A closed ball can be folded together. Here, too, are the ball segments with 1 'denotes the drive shaft with 2 and the adjustment linkage with 3.
Jede Zwischenstellung ist entsprechend der Windstarke möglich.Any intermediate position is possible depending on the wind strength.
Bei geringem Wind entsteht durch den großen Radius das hohe Drehmoment.Die Anordnung Kugelschalen ist zahlenmäßig von 2 bis zur letztmöglichen Windausnützung möglich.Die Zahl richtet sich nacll der Baugröße des Kugel-Windantriebes.When the wind is low, the large radius creates the high torque Arrangement of spherical shells is numerically from 2 to the last possible wind utilization The number depends on the size of the spherical wind drive.
Blatt 2 Fig.3 ist die Ansicht des Kugel-Windantriebes im Schnitt,wobei Teil 1 die Kugelsegmente darstellt wie auf Blatt 1 Fig.1 Teil 1.Teil 2 ist die Antriebswelle,Verstellgestänge 3,obere Lagerung 4,Teil 5 ist der Generator,die Pumpe oder Sonstiges mit der unteren Lagerung und Teil 6 ist das Tragegestell.Sheet 2 Fig.3 is the view of the ball wind drive in section, wherein Part 1 shows the ball segments as on sheet 1 Fig. 1 Part 1. Part 2 is the drive shaft, adjustment linkage 3, upper bearing 4, part 5 is the generator, the pump or other with the lower Storage and part 6 is the support frame.
Blatt 3 Fig.4 ist eine ähnliche Art der 2 flügeligen Ausführung mit Teil 1 Halbkugelsegmente, Teil 2 Antriebswelle, Teil 3 in der Höhe verstellbare Hubstangen, Teil 4 Führungsnut, Teil 5 Führungsarme, Teil 6 Tragegestell, Teil 7 Generator, Pumpe oder Sonstiges. Die untere Lagerung liegt am Teil 7 und die obere Lagerung Teil 8. 9 zeigt die bei Sturm geschlossene Kugel.Sheet 3 Fig.4 is a similar type of the 2-wing version with Part 1 hemispherical segments, part 2 drive shaft, part 3 adjustable in height Lifting rods, part 4 guide groove, part 5 guide arms, part 6 support frame, part 7 Generator, pump or other. The lower bearing is on part 7 and the upper one Storage part 8. 9 shows the sphere closed during a storm.
in jeder Zwischenlage ist diese Ausführung entsprechend der Windstärke auf benötigte Leistung einstellbar.in each intermediate layer this design is according to the wind strength adjustable to the required power.
Blatt 4 Fig.5 zeigt die Ausführung eines 2-Flüglers mit Halbschalen.Sheet 4 Fig. 5 shows the design of a 2-wing aircraft with half-shells.
Blatt 4 Fig.6 zeigt wie dieser 2-Flügler (Fig.5) bei hoher Windstärke zur Kugel geschlossen werden kann.Sheet 4 Fig. 6 shows how this 2-winged aircraft (Fig. 5) in high winds can be closed to the ball.
Windantrieb mit vertikaler Achse Blatt 4 Fig.7 zeigt die Ausführung eines 3-Flüglers mit Kugelsegmenten ohne Ausleger. Teil 1 Kugelschalen, Teil 2 Antriebswelle, Teil 3 Tragvorrichtung, Teil 4 drei Gelenkpunkte.Wind drive with vertical axis sheet 4 Fig.7 shows the design of a 3-wing aircraft with spherical segments without a boom. Part 1 spherical shells, part 2 drive shaft, Part 3 carrying device, part 4 three points of articulation.
Blatt 4 Fig.8 zeigt den in Bild 7 dargestellten 3-Flügler in der geschlossenen Ellgelform dar.Sheet 4 Fig. 8 shows the 3-wing aircraft shown in Fig. 7 in the closed position Elbow shape.
Blatt 4 Fig.9 Ausfii}lrung eines 4-Flüglers mit Kugelseginenten (ohne Ausleger).Sheet 4 Fig. 9 Execution of a 4-winged wing with spherical segments (without Boom).
Teil 1 Kugelschalen, Teil 2 Antriebswelle, Teil 3 Tragevorrichtung, Teil 4 Gelenkpunkte.Part 1 spherical shells, part 2 drive shaft, part 3 carrying device, Part 4 points of articulation.
Blatt 4 Fig. 10 zeigt den in Fig.9 dargestellten 4-Flügler in geschlossener Kugelform.Sheet 4 Fig. 10 shows the 4-winged aircraft shown in Fig. 9 in a closed position Spherical shape.
Blatt 4 Fig.11 stellt eine Ausführungsart eines 6-Flüglers mit Kugelsegmenten dar (ohne Ausleger). Teil 1 Kugelschalen, Teil 2 Antriebswelle, Teil 3 Tragevorrichtung, Teil 4 Gelenkpunkte. Auch dieser 6-Flügler kann wie die vorherigen Modelle zu einer Kugel geschlossen werden.Sheet 4 Fig.11 shows an embodiment of a 6-winged wing with spherical segments dar (without boom). Part 1 spherical shells, part 2 drive shaft, part 3 carrying device, Part 4 points of articulation. Like the previous models, this 6-wing aircraft can also become a Ball to be closed.
Blatt 5 Fig.12 stellt die Ausführung eines 2-Fliiglers mit Tiitenform-Schalen dar.Sheet 5 Fig. 12 shows the design of a 2-wing unit with Tiitenform-bowls represent.
Blatt 6 Fig.13 stellt eine Segelflügel-Ausführung dar.Sheet 6 Fig. 13 shows a sail wing version.
Blatt 6 Fig. 14 zeigt wie die Segelflügel (Fig.13) bei Sturm abgesenkt werden.Sheet 6 Fig. 14 shows how the wing (Fig. 13) is lowered during a storm will.
Blatt 7 Fig.15 zeigt ein Anwendungsbeispiel, wie mehrere Elemente in einer Anlage summiert erhöhte Leistung verspricht. Alle 9 Kugelschalen lassen sich beim Schließen zu einer einzigen Kugel ineinander klappen.Sheet 7 Fig.15 shows an application example of how several elements in a system, totaled increased performance promises. Leave all 9 spherical shells when closed, fold into a single ball.
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