DE102009013161A1 - Hub-airfoil system e.g. video system and camera system, for controlling e.g. wind energy, in wind turbine, has energy convertors and energy storing device arranged under base of base body in closed housing - Google Patents

Hub-airfoil system e.g. video system and camera system, for controlling e.g. wind energy, in wind turbine, has energy convertors and energy storing device arranged under base of base body in closed housing Download PDF

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Abstract

The system (2) has three energy converters, where one of the energy converters is arranged in an upper end of a base body. Another energy converter e.g. hydraulic motor, converts an energy temporarily stored in the energy storing device and generates a mechanically rotational energy. A protective housing is located in a surface or a ground or on a platform or cover of a vessel and protects operator and the system. The energy converters and energy storing device are arranged under a base of the base body in a closed housing.

Description

1. Die Erfindung1. The invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hubflügelsystem zur Nutzung von Windenergie und anderen Strömungsenergien. Die Erfindung ist für alle Leistungsklassen geeignet. Der Schwerpunkt liegt jedoch bei der zuverlässigen Beherrschung von Leistungen im zweistelligen Megawattbereich, insbesondere offshore.The The invention relates to a lift wing system for use of wind energy and other flow energies. The invention is suitable for all performance classes. The focus lies however with the reliable mastery of achievements in the double-digit megawatt range, especially offshore.

2. Stand der Technik und Kritik des Standes der Technik2. State of the art and criticism of the state of the technique

In der Fachwelt besteht Konsens, dass der Trend bei zukünftigen Windenergieanlagen, ganz besonders offshore, aus zwingenden wirtschaftlichen Gründen zu höheren Anlagenleistungen geht. Sechs Megawatt bei Enercon und REpower sind zurzeit die Spitze des Standes der Technik. Anlagen bis 8 MW sind in Planung, 10 MW und mehr werden angedacht. Die Machbarkeit von Turbinen bis 20 Megawatt wird im größten europäischen Forschungsprogramm für Großturbinen ”Upwind” erörtert. Aus Sicht des Standes der Technik ist das noch „Stratosphäre”. Dabei ist eines sicher: einfaches Hochskalieren herkömmlicher Technik reicht für derart hohe Leistungsbereiche nicht aus. Die denkbare Strategie „Mehr Stahlt”, um alle Elemente und Aggregate robuster und steifer zu machen, verschiebt das Problem ein Stück, löst es aber nicht und gerät in Konflikt mit den hochrangigen Zielen „Weniger Gewicht” und „Reduktion der Kosten”. Dabei müssen immer die Gesamtkosten im Blick gehalten werden. Dazu gehören Forschungs-, Entwicklungs- und Testphasenkosten, Prüfkosten, Herstellungskosten, Transport- und Aufbaukosten, Betriebs- und Wartungskosten, Kosten von Nichtverfügbarkeiten bei Produktionsausfällen, Reparaturkosten, Versicherungskosten sowie, nicht zu vergessen, die Abbau- und Entsorgungskosten am Ende der Lebenszeit einer Anlage.In the experts agree that the trend for future Wind turbines, especially offshore, from compelling economic Reasons for higher plant performance. six Megawatts at Enercon and REpower are currently at the top of the stand of the technique. Systems up to 8 MW are planned, 10 MW and more being considered. The feasibility of turbines up to 20 megawatts will be in largest European research program for large turbines "Upwind" discussed. From the point of view of the state of the art this is still "stratosphere". One thing is certain: easy upscaling conventional Technology is not enough for such high output ranges out. The conceivable strategy "More steel", um making all elements and aggregates sturdier and stiffer, shifting the problem a piece, but it does not solve and is in conflict with the high-level objectives "Less Weight "and" cost reduction ". The overall costs must always be kept in mind. These include research, development and testing costs, Testing costs, production costs, transport and installation costs, Operating and maintenance costs, costs of unavailability in case of production losses, repair costs, insurance costs and, last but not least, the costs of dismantling and disposal the lifetime of a plant.

Ist das gegenwärtige Standardkonzept für Windenergieanlagen mit einer dreiflügeligen Turbine auf einem hohen Turm oder Mast für den zweistelligen Megawattbereich technisch und wirtschaftlich tragfähig genug? Nach Analysen des Autors sind die Anforderungen an den Triebstrang bei Leistungen im zweistelligen Megawattbereich durch innovative Lösungen durchaus beherrschbar, ohne Massen und Kosten überproportional in die Höhe zu treiben. Das eigentliche Problem liegt bei den Rotoren.is the current standard concept for wind turbines with a three-bladed turbine on a high tower or Mast for the double-digit megawatt range technical and economically viable enough? After analyzes by the author are the requirements for the powertrain for services in the double-digit megawatt range completely controllable by innovative solutions, without masses and disproportionately increase costs. The real problem is with the rotors.

Kontinuierliche Forschung und Entwicklung kann zwar Leistungs- und Ertragssteigerungen durch Erhöhung des aerodynamischen, des mechanischen, des elektrischen Wirkungsgrades sowie durch optimale Betriebsführung erzielen, Leistungssteigerungen in den angepeilten Größenordnungen jedoch erfordern eine erhebliche Vergrößerung der Winderntefläche. Folglich müssen die Rotordurchmesser wachsen. Dazu müssen die Blattlängen, die Blatttiefen, die Durchmesser der Blattwurzeln, der Durchmesser der Nabe und damit die Massen und die Kosten des Rotors wachsen. Die Druck-, Zug- und Biegebeanspruchungen alleine schon durch Schwer- und Fliehkraft steigen überproportional. Dazu kommen die dynamischen Lasten, Wechsellasten und Lastspitzen durch die größer werdenden Differenzen der Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen (mit Differenzwinkeln bis über 100°) zwischen der unteren und der oberen Zone der Rotorfläche sowie durch lokale Böen, dazu kommen Unwuchten. Zu alledem muss die Bahngeschwindigkeit der Blattspitzen unterhalb kritischer Grenzen gehalten werden. Deshalb muss bei wachsenden Radien die Drehzahl gesenkt werden. In der Fachwelt wird erörtert, ob man zur Kostenreduktion nicht wieder von drei auf zwei Rotorblätter rückbauen und das schlechtere Azimut-Drehverhalten in Kauf nehmen sollte. Es wird überlegt, ob man nicht von der relativ komplizierten Pitch-Regelung wieder auf die einfachere Stall-Regelung der Rotorblätter zurückgehen sollte. Die sich aus alldem ergebende Ertragsminderung wiederum müsste durch Erhöhung des Drehmoments kompensiert werden, was die Rotorblätter wegen der Vergrößerung der Blatttiefen wieder schwerer macht. Ein weiteres Problem ergibt sich aus Prüfung, Wartung und Instandhaltung der Rotorblätter. In Kenntnis der Probleme, die bereits die heutigen Rotorblätter insgesamt verursachen, wenn man die Gesamtszene betrachtet, so muss für die Zukunft mit gewaltigen Aufgaben gerechnet werden, die zu lösen sind. Die Lösungen werden teuer.continuous Although research and development can improve performance and earnings by increasing the aerodynamic, the mechanical, the electrical efficiency and optimal operation achieve performance improvements in the targeted dimensions however, they require a considerable increase the wind harvest area. Consequently, the rotor diameter must to grow. For this, the blade lengths, the blade depths, the diameters of the leaf roots, the diameter of the hub and thus the Masses and the cost of the rotor grow. The compressive, tensile and bending stresses alone by gravity and centrifugal force increase disproportionately. Added to this are the dynamic loads, alternating loads and load peaks by the increasing differences in wind speeds and wind directions (with differential angles up to more than 100 °) between the lower and the upper zone of the rotor surface as well as local gusts, in addition there are imbalances. For all that the web speed of the blade tips must be more critical below Limits are kept. Therefore, with growing radii the Speed can be lowered. In the professional world is discussed, whether to reduce costs again from three to two rotor blades dismantle and the poorer azimuth turning behavior in purchase should take. It is considered, if not from the relatively complicated Pitch control back to the simpler stall control of the rotor blades should go back. The result from all this yield reduction in turn would have to by increasing the torque be compensated, what the rotor blades because of the magnification makes the leaf depths heavier again. Another problem arises arising from testing, maintenance and servicing of the rotor blades. Knowing the problems already affecting today's rotor blades total, when looking at the overall scene, so must for the future will be faced with daunting tasks that solve are. The solutions are expensive.

Nach allen Erfahrungen mit großen technischen Problemen ist die Annahme vernünftig, dass Rotorblattprobleme, rein technisch betrachtet, in Zukunft gelöst werden können, wenn auch mit enormen Anstrengungen. Ein ganz anderes Problem ist jedoch die Wirtschaftlichkeit: Ab wie viel Megawatt Leistung ist eine Einzelanlage nicht mehr wirtschaftlich konkurrenzfähig gegen zwei Anlagen mit je der halben Leistung? Niemand kann heute diese Frage genau beantworten. Es gibt aber Indizien, die darauf hinweisen, dass das Konzept „Turbine”, also eine Anlage mit Rotor, früher an wirtschaftliche Grenzen stoßen wird, als befürchtet.To all experiences with major technical problems the assumption reasonable that rotor blade problems, purely technical considered, in the future can be solved, if also with enormous efforts. However, a completely different problem is the economy: From how many megawatts of power is a single investment no longer economically competitive against two plants with half the power? Nobody can answer that question exactly today answer. But there are indications that indicate that Concept "Turbine", ie a system with rotor, will soon reach economic limits, as feared.

Die Erfindung geht aus den erörterten Gründen vom Turbinenkonzept ab und setzt auf das im Kern schon uralte, vor mehreren tausend Jahren schon in Persien bekannte Konzept eines vom Wind auf und ab bewegten aerodynamischen Körpers, ein Konzept, das als simple „Schlagflügelpumpe” begann und nun entsprechend der Erfindung als Hubflügelsystem für Leistungen bis 20 Megawatt ausgelegt wird. Von großem Zusatznutzen ist dabei die robuste und zuverlässige hydraulische Umformung der hin und her gehenden Hubbewegung über einen Speicher in eine Drehbewegung mit konstanter Drehzahl zur Produktion an „Premiumstrom” als „Netzbetreibers Liebling”.The invention is based on the discussed reasons of the turbine concept and relies on the core already ancient, already several thousand years ago in Persia known concept of a wind up and down moving aerodynamic body, a concept that began as a simple "flapping pump" and now ent According to the invention is designed as a lift wing system for power up to 20 megawatts. Of great added benefit here is the robust and reliable hydraulic deformation of the reciprocating stroke movement via a memory into a rotary motion with a constant speed for production at "Premiumstrom" as "Netzbetreibers Liebling".

Im Zuge der Recherchen wurde eine große Zahl einschlägiger Patente und Gebrauchsmuster in Betracht gezogen und geprüft. Sie reichen zurück bis ins 19. Jahrhundert. Es folgt eine Auswahl der aufgefundenen und geprüften Patentdokumente, die sich auf oszillierende aerodynamische Antriebe beziehen in zeitlicher Ordnung nach Prioritätsdatum: US 148,927 24.03.1874 US 1,281,618 15.01.1918 US 3,109,494 13.04.1961 US 170,326A 23.11.1875 US 1,302,889 06.05.1919 US 3,508,840 09.04.1968 US 237,851 15.02.1881 FR 510,435 21.02.1920 US 3,584,811 30.04.1968 US 258,650A 30.05.1882 US 1,486,040 24.08.1921 US 3,783,858 01.09.1971 US 276,939A 01.05.1883 US 1,490,787 20.03.1922 US 4,024,409 07.01.1975 US 640,003 26.12.1899 DE 433 513 17.05.1924 DE 2 524 145 30.05.1975 US 717,110 30.12.1902 US 2,151,172 19.04.1938 US 3,995,972 07.12.1976 US 804,676 14.11.1905 US 2,465,285 23.12.1944 US 4,184,805 09.03.1978 US 995,419 13.06.1911 US 2,622,686 27.02.1948 US 474,839 17.05.1982 US 1,000,351 08.08.1911 US 2,465,285 22.03.1949 US 4,470,770 28.06.1982 US 1,221,090 03.04.1917 US 3,040,976 17.08.1959 US 4,595,336 17.08.1984 WO 2004/110859 23.12.2004 WO 2008/144938 30.05.2008 In the course of the research, a large number of relevant patents and utility models were considered and examined. They go back to the 19th century. Below is a selection of the patent documents found and tested relating to oscillating aerodynamic drives in time order by priority date: US 148,927 03/24/1874 US 1,281,618 01/15/1918 US 3,109,494 04/13/1961 US 170,326A 23/11/1875 US 1,302,889 06/05/1919 US 3,508,840 09/04/1968 US 237,851 02/15/1881 FR 510,435 02/21/1920 US 3,584,811 04/30/1968 US 258,650A 05/30/1882 US 1,486,040 08/24/1921 US 3,783,858 09/01/1971 US 276,939A 05/01/1883 US 1,490,787 03/20/1922 US 4,024,409 01/07/1975 US 640,003 26/12/1899 DE 433 513 05/17/1924 DE 2 524 145 05/30/1975 US 717,110 30/12/1902 US 2,151,172 04/19/1938 US 3,995,972 07/12/1976 US 804,676 14/11/1905 US 2,465,285 23/12/1944 US 4,184,805 09/03/1978 US 995,419 06/13/1911 US 2,622,686 02/27/1948 US 474,839 17.05.1982 US 1,000,351 08/08/1911 US 2,465,285 03/22/1949 US 4,470,770 06/28/1982 US 1,221,090 04/03/1917 US 3,040,976 08/17/1959 US 4,595,336 17.08.1984 WO 2004/110859 23.12.2004 WO 2008/144938 30/05/2008

Unter den vorgeschlagenen Lösungen sind windgetriebene Flügel, die sich an Hebeln oder komplizierteren Trägersystemen auf und ab bewegen können. Die Anstellwinkel werden zwischen der Auf- und der Abbewegung meist mechanisch umgestellt. Unter diesen Vorschlägen ist keiner, der für Anwendungen im ein- oder gar zweistelligen Megawattbereich vorgesehen ist, oder auch nur entfernt geeignet wäre. Weder die Flügelsysteme noch vor allem die Trägersysteme werden den Anforderungen solch hoher Leistungen gerecht. Die vorgesehenen Trägersysteme sind allenfalls für Kleinwindanlagen nicht jedoch für Hubhöhen in der Größenordnung von 80 bis 200 m geeignet. Die Vorschläge nach Stand der Technik sind, bei allem Respekt, Spielzeuge gemessen am Anspruch der Aufgabenstellung, die der Erfindung zugrunde liegt.Under the proposed solutions are wind-driven wings, which are attached to levers or more complicated carrier systems can move up and down. The angles of attack are between the up and the down movement mostly changed mechanically. Under these Suggestions is none for applications in the one or even two-digit megawatt range is provided, or even remotely would be suitable. Neither the wing systems especially the carrier systems are the requirements such high performances. The intended carrier systems are at best for small wind turbines but not for Lifting heights of the order of 80 up to 200 m. The proposals of the prior art are, with all due respect, toys measured by the demands of the task, which is the basis of the invention.

5. Die Aufgaben, die der Erfindung zu Grunde liegen5. The tasks of the invention Basically lying

Der Erfindung liegen die folgenden Aufgaben zu Grunde: Es soll eine technische Vorrichtung für die Nutzung der Strömungsenergie eines fluiden Mediums, vorrangig des Windes, geschaffen werden, die folgenden Eigenschaften hat:

  • 1. Sie soll im hohen Megawattbereich arbeiten können und ein Potenzial bis 20 MW oder mehr haben.
  • 2. Sie soll einen hohen Erntegrad sowie einen hohen aerodynamischen, mechanischen und elektrischen Wirkungsgrad haben.
  • 3. Sie soll sogar bei Sturm sicher arbeiten können.
  • 4. Sie soll besonders netzfreundlich sein. Sie soll „Premiumstrom” liefern, d. h. Strom mit präziser Sinusform, mit konstanter Frequenz und konstanter Spannung.
  • 5. Sie soll zuverlässig vor Blitz-, Hagelschlag oder Sandstürmen geschützt werden können.
  • 6. Sie soll ein geringes Masse/Leistungs-Verhältnis haben.
  • 7. Sie soll einen niedrigen, breit aufgestellten und standsicheren Grundkörper (z. B. Mast) haben und dauerhaft sicher gegründet werden können.
  • 8. Sie soll robust, zuverlässig, wartungsarm und langlebig sein.
  • 9. Sie soll besonders wartungs- und reparaturfreundlich sein.
  • 10. Sie soll dem Servicepersonal die Arbeit leicht machen.
  • 11. Sie soll leicht und zu niedrigen Kosten versicherbar sein.
  • 12. Die Kosten pro kWh sollen über die gesamte Lebenszeit kleiner sein als bei den fortschrittlichsten Anlagen nach Stand der Technik.
The invention is based on the following objects: It is a technical device for the use of the flow energy of a fluid medium, primarily the wind, can be created, which has the following characteristics:
  • 1. It should be able to work in the high megawatt range and have a potential of up to 20 MW or more.
  • 2. It should have a high degree of harvesting and high aerodynamic, mechanical and electrical efficiency.
  • 3. It should be able to work safely even during storms.
  • 4. It should be particularly network friendly. It is intended to deliver "premium current", ie current with precise sinusoidal shape, with constant frequency and constant voltage.
  • 5. It should be able to be reliably protected against lightning, hailstorm or sandstorms.
  • 6. It should have a low mass / performance ratio.
  • 7. It should have a low, broad and stable basic body (eg mast) and can be permanently established safely.
  • 8. It should be robust, reliable, low maintenance and durable.
  • 9. It should be particularly maintenance and repair friendly.
  • 10. It should make the service staff's work easy.
  • 11. It should be easy to insure and at low cost.
  • 12. The costs per kWh should be smaller over the entire lifetime than with the most advanced state-of-the-art systems.

6. Die erfindungsgemäße Lösung6. The inventive solution

Eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung ist in Anspruch 1 detailliert beschrieben und besteht im Wesentlichen aus vier Komponenten:

  • 1. einem kurzen, gedrungenen kreis- oder polygonförmigen, durch seinen großen Durchmesser überaus standfesten Grundkörper 1, z. B. mit einer Gitterstruktur;
  • 2. einem Hubflügelsystem 2, das aus einem oder aus mehreren waagerecht übereinander gestaffelten, miteinander verbundenen Flügeln besteht, die eine Auf- und Abwärtsbewegung innerhalb eines Hubbereichs von ca. 80–200 Metern vollführen können;
  • 3. einem Falt-Hub-Gerüst 3, welches das Hubflügelsystem 2 mit dem Grundkörper 1 verbindet und das vorzugsweise mit einer Parallelogramm-Faltkinematik ”over-the-center” arbeitet;
  • 4. sowie aus vorzugsweise hydraulischen Energiewandlern 4, 5 und 6, welche die vom Falt-Hub-Gerüst 3 übertragene Hub-Energie über einen Kurz- oder Langzeitspeicher (z. B. Gasdruckspeicher) in eine Drehbewegung mit konstanter Drehzahl z. B. zur Produktion von „Premiumstrom” umwandeln.
A device according to the invention is described in detail in claim 1 and consists in Essentially four components:
  • 1. a short, squat circular or polygonal, extremely stable by its large diameter body 1 , z. B. with a grid structure;
  • 2. a lift wing system 2 consisting of one or more horizontally stacked interconnected wings capable of moving up and down within a range of approximately 80-200 meters;
  • 3. a folding hub scaffolding 3 which is the lift wing system 2 with the main body 1 connects and which preferably works with a parallelogram folding kinematics "over-the-center";
  • 4. as well as preferably hydraulic energy converters 4 . 5 and 6 which are the ones from the folding hub scaffolding 3 transferred stroke energy via a short or long-term memory (eg gas pressure accumulator) in a rotary motion at a constant speed z. B. for the production of "premium stream" convert.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein so ausgeführtes Hubflügelkonzept dem Turbinenkonzept aus folgenden Gründen fundamental überlegen ist:

  • – Ein Hubflügelsystem, das sich parallel zu sich selbst im Wind auf und ab bewegt, überstreicht aus rein geometrischen Gründen in einem „Arbeitstakt” eine über 27% größere Erntefläche als der Rotor einer Windturbine gleicher Größe. Zur Begründung soll ein Flügelsystem aus drei waagerechten, übereinander gestaffelten Flügeln mit einer dreiflügeligen Turbine verglichen werden. Jeder Flügel soll die Länge 1 und eine Hubhöhe von 2 haben. Der Vergleichsrotor soll einen Radius von r = 1 haben. Der Durchmesser von d = 2 entspricht dann genau der Hubhöhe. Beide Konzepte sind also direkt vergleichbar. Die von einem Rotorblatt bei einem „Arbeitstakt” (= einer vollen Umdrehung) überstrichene kreisförmige Erntefläche (π·r2) beträgt π·12 = π. Drei Rotorblätter überstreichen dann in einem „Arbeitstakt” eine Erntefläche von 3π. Das Flügelsystem mit drei Flügeln der Länge 1 überstreicht bei einem „Arbeitstakt” (= einmal auf und einmal ab) zweimal eine Fläche von 2·1, also die Gesamtfläche 3·2·2 = 12. 12 dividiert durch 3π ergibt 1,273239... Dies ist ein Mehr von über 27%, was zu beweisen war. Tatsächlich ist der Vergleich noch etwas ungünstiger für den Rotor, denn bei einem Rotorradius von 1 hat ein Rotorblatt eine Länge kleiner als 1, da der Nabenbereich, der ja keinen Auftrieb beisteuert, abgezogen werden muss. Dies verschiebt das Größenverhältnis der Ernteflächen noch einmal zusätzlich zu Gunsten des Flügelsystems. Das Hubflügelsystem 2 ist ferner nur halb so breit wie der Rotor eines vergleichbaren Turbinensystems, da es beim Auf und Ab dieselbe Fläche (von 2·1) zweimal überstreicht.
  • – Ein Hubflügelsystem, das sich parallel zu sich selbst und mit stets optimal eingestelltem Anstellwinkel sowie optimierter mehrteiliger Kontur im Wind auf und ab bewegt, hat einen höhe ren Auftrieb und damit Energieertrag als ein rotierendes Blatt einer Windturbine. Das Flügelsystem wird über seine gesamte Länge und immer ungestört mit derselben hohen Windgeschwindigkeit angeströmt. Der Flügel ist in seiner Mitte an einem von unten schräg nach vorne hoch ragenden Tragsporn angebracht, der den Auftrieb im Mittelbereich nahezu ungestört lässt. Die Rotorblätter der Windturbine hingegen haben keinen Vortrieb im Nabenbereich und durchlaufen dreimal pro Umdrehung die aerodynamisch gestörte Zone vor dem Turm.
  • – Das Hubflügelsystem ist erheblich robuster als ein Rotor. Jeder der drei Flügel aus dem obigen Beispiel mit der Länge 1 hat einen stabilen Holm als „Rückgrat”. Dieser erstreckt sich in jedem Flügel durchgehend von der einen bis zur anderen Flügelspitze. Das Flügelsystem wird in seiner Mitte von einem Tragsporn gehalten. Die Biegelänge eines Flügels ist also ½ und damit nur halb so groß wie die Biegelänge eines nur an einem Ende mit der Nabe befestigten Rotorblatts mit der Länge 1. Weiterhin demonstriert jedes Flugzeug, dass ein Flügel Windgeschwindigkeiten weit oberhalb der Orkanstärke im Dauerbetrieb unbeschadet aushalten kann. Ein Rotor hingegen muss schon ab etwa 25 m/sec (= 90 km/h) in Neutralstellung gebracht und abgeschaltet werden.
  • – Ein Hubflügelsystem kann mit wenig Zusatzaufwand in weiten Grenzen durch zusätzliche Flügel erweitert werden. Entsprechend erhöhen sich Leistung und Energieertrag des Systems. Der Rotor einer Turbine hingegen kann grundsätzlich nicht auf vier, fünf oder mehr Rotorblätter erweitert werden.
  • – Ein Flügel des Hubflügelsystems kann in leicht transportierbare und gut handhabbare Segmente unterteilt werden. Die Verbindungsflansche dieser Segmente können als aerodynamische Zäune genutzt werden. Jedes einzelne Segment 25 ist durch je ein eigenes hochzugfestes und schlagzähes Zugmittel 26 (z. B. ein Kevlarseil), das im Inneren des Flügels verläuft, mit dem Tragsporn 31 fest verbunden. Im unwahrscheinlichen Fall eines Flügelbruchs können die Teile nicht wegfliegen. Dieses Sicherheitsmittel ist vergleichbar den Sicherheitsseilen, mit denen die Räder von Formel-1 Rennwagen gesichert werden.
  • – Ein ”over-the-center” arbeitendes Falt-Hub-Gerüst 3 mit Rhombus- oder vorzugsweise Parallelogramm-Kinematik ist ein sehr effektives, robustes, technisch reifes und im Kranbau seit vielen Jahrzehnten erfolgreiches Mittel, um eine Last schnell über große Höhenunterschiede zu bewegen. Für Jedermann augenfällig und erlebbar ist das in der rhombischen Version bei der wohlbekannten „Nürnberger Schere”.
  • – Für die Energiewandlung von der hin und her gehenden Bewegung über die Kurz- oder Langzeitspeicherung zur Drehbewegung, die dann durch Generatoren (z. B. Permanentmagnet-Synchrongeneratoren) mit konstanter Drehzahl, ohne Umrichter und deren Verluste, in netzfreundlichen elektrischen Premiumstrom umgewandelt wird, ist die Industrie-Hydraulik das ideale Mittel. Sie hat seit vielen Jahrzehnten weltweit in millionenfachen Anwendungen auch unter widrigsten Einsatzbedingungen z. B. in der Bagger-, Hubzeug- und Krantechnik sowie in der Flugzeugtechnik (z. B. Einfahren, Ausfahren und Fixieren der großen Fahrgestel le) ihre enorme Robustheit und Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt.
  • – Ein herausragender Vorteil des Hubflügelkonzepts gegenüber dem Turbinenkonzept besteht darin, dass alle schweren Aggregate, die Hydraulik wie auch die Generatoren, nicht in 80 bis 160 m Höhe sondern direkt unten am Boden oder nahe der Meeresoberfläche in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht sind.
  • – Das Falt-Hub-Konzept eröffnet überaus vorteilhafte Möglichkeiten, wirtschaftlich erhebliche Schadensquellen zu eliminieren und die wirtschaftlich kritischen Servicekosten drastisch zu senken, was besonders offshore große Auswirkungen hat. Bei Gewitter, Eisregen, Hagelschlag, Sandsturm etc. oder aber für Wartungs- oder Reparaturarbeiten wird das Falt-Hub-Gerüst 3 mittels der sowieso schon vorhandenen Hydraulik um eine waagerechte Achse herab geschwenkt. Dort befindet sich ein Schutzgehäuse 8, welches über das Hubflügelsystem 2 gefahren oder geschwenkt oder geklappt oder über diesem entfaltet wird. Das Schutzgehäuse 8 befindet sich auf einer Fläche am Erdboden oder auf einer Plattform nahe der Meeresoberfläche oder auf Deck eines Schiffes oder Pontons zum Schutz des Hubflügelsystems 2 und zur Gewährleistung optimaler Arbeitsbedingungen für das Servicepersonal.
The invention is based on the finding that a lift wing concept designed in this way is fundamentally superior to the turbine concept for the following reasons:
  • - A lift wing system that moves up and down in the wind parallel to itself, sweeps over purely geometrical reasons in a "power stroke" over 27% larger harvesting area than the rotor of a wind turbine of the same size. To justify a wing system of three horizontal, staggered wings is compared with a three-bladed turbine. Each wing should have the length 1 and a lifting height of 2. The comparison rotor should have a radius of r = 1. The diameter of d = 2 then corresponds exactly to the lifting height. Both concepts are therefore directly comparable. The circular crop area (π · r 2 ) swept by a rotor blade at a "working cycle" (= one full revolution) is π · 1 2 = π. Three rotor blades then cover a harvesting area of 3π in a "work cycle". The wing system with three wings of length 1 passes twice over an area of 2x1 in a "work cycle" (= once up and down), so the total area is 3 · 2 · 2 = 12. 12 divided by 3π yields 1.273239. .. This is a more of over 27%, which was to prove. In fact, the comparison is a little less favorable for the rotor, because with a rotor radius of 1, a rotor blade has a length less than 1, since the hub area, which indeed contributes no buoyancy, must be deducted. This shifts the size ratio of the harvested areas once again in favor of the wing system. The lift wing system 2 Further, it is only half as wide as the rotor of a comparable turbine system, since it sweeps twice over the same area (2 x 1) during up and down.
  • - A lift wing system that moves up and down parallel to itself and with always optimally adjusted angle and optimized multi-part contour in the wind, has a higher ren buoyancy and thus energy output as a rotating blade of a wind turbine. The wing system is flown over its entire length and always undisturbed with the same high wind speed. The wing is mounted in its center on a cantilever from the bottom upwards projecting spur that leaves the buoyancy in the central area almost undisturbed. The rotor blades of the wind turbine, however, have no propulsion in the hub area and go through three times per revolution, the aerodynamically disturbed zone in front of the tower.
  • - The lift wing system is considerably more robust than a rotor. Each of the three wings from the above example with the length 1 has a stable spar as a "backbone". This extends in each wing continuously from one to the other wing tip. The wing system is held in its center by a support spur. The bending length of a wing is thus ½, and thus only half as large as the bending length of only one end attached to the hub rotor blade of length 1. Furthermore, each aircraft demonstrates that a wing can withstand wind speeds far above the hurricane force in continuous operation unscathed. On the other hand, a rotor must be brought into neutral position from about 25 m / sec (= 90 km / h) and switched off.
  • - A Hubflügelsystem can be extended with little additional effort within wide limits by additional wings. Accordingly, the performance and energy yield of the system increase. The rotor of a turbine, however, can not be extended to four, five or more rotor blades.
  • - One wing of the Hubflügelsystems can be divided into easily transportable and easy to handle segments. The connecting flanges of these segments can be used as aerodynamic fences. Every single segment 25 is by its own high-tensile and impact-resistant traction 26 (eg a kevlar rope), which runs inside the wing, with the supporting spur 31 firmly connected. In the unlikely event of a wing fracture, the parts can not fly away. This safety device is similar to the safety ropes that secure the wheels of Formula 1 racing cars.
  • - An over-the-center folding-lift scaffolding 3 with rhombus or preferably parallelogram kinematics is a very effective, robust, technically mature and successful in crane construction for many decades means to move a load quickly over large height differences. This rhombic version of the well-known "Nuremberg Scissors" is obvious and tangible for everyone.
  • - For the energy conversion of the reciprocating movement on the short or long term storage for rotary motion, which then by generators (eg permanent magnet synchronous generators) with constant speed, without converters and their losses, is converted into mains-friendly premium electric power, industrial hydraulics is the ideal medium. For many decades, it has been used in millions of applications worldwide, even under the most adverse operating conditions. B. in the excavator, Hubzeug- and crane technology and in aircraft technology (eg., Retracting, extending and fixing the large Fahrgestel le) their enormous robustness and reliability demonstrated.
  • - An outstanding advantage of the Hubflügel concept compared to the turbine concept is that all heavy aggregates, the hydraulics as well as the generators, are not located in 80 to 160 m altitude but directly below the ground or near the sea surface in a closed housing.
  • - The Fold-Hub concept offers highly advantageous opportunities to eliminate economically significant sources of damage and to drastically reduce the cost of service costs, which has a particularly large impact offshore. In the event of thunderstorms, freezing rain, hailstorms, sandstorms, etc., or for maintenance or repair work, the folding-hub scaffolding will be used 3 pivoted down by a horizontal axis by means of the already existing hydraulics. There is a protective housing 8th , which about the Hubflügelsystem 2 driven or pivoted or folded or unfolded over this. The protective housing 8th Located on a surface on the ground or on a platform near the sea surface or on the deck of a ship or pontoon to protect the lift wing system 2 and to ensure optimal working conditions for service personnel.

8. Ausgestaltungen der Erfindung8. embodiments of the invention

Die Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung sind in 17 Ansprüchen formuliert. Im Folgenden eine Auswahl der wichtigsten dargestellt:

  • Anspruch 2. ist eine Variante der Erfindung, bei der das Hubflügelsystem 2 an seinen seitlichen Enden mit senkrecht stehenden Winglets 21 ausgerüstet ist. Die Winglets sind zum Wind hin leicht pfeilförmig angeordnet. Sie sichern so die Azimutausrichtung des Hubflügelsystems 2 nach Lee auch bei geringer Exzentrizität des Windangriffsschwerpunktes. Wenn das Hubflügelsystemen 2 mehrere Flügel hat, verbinden die Winglets die äußeren Enden der Flügel und erhöhen so die Stabilität des ganzen Systems.
  • Anspruch 3. Ein ernst zu nehmendes Problem bei großen Windenergieanlagen ist ihre wachsende Höhe. Die Rotorspitze der zurzeit höchsten Anlage ragt über 200 m hoch. Zwar erhöht sich dadurch der Ertrag, aber die Kollisionsgefahr mit Flugzeugen wird erhöht, Vogelschwärme werden irritiert, Einschläge von Blitzen werden wahrscheinlicher und deren Folgen werden verschlimmert. Eine erfindungsgemäßes Hubflügelsystem 2 hat nach diesen Kriterien große Vorteile. Das Hubflügelsystem 2 kann mit einem kleinen Radarsystem ausgerüstet werden, welches bei jedem Hub oder in bestimmten Hubintervallen den umgebenden Luftraum überwacht und bei Annäherung eines Flugobjekts oder eines Vogelschwarms automatisch die Höhe der Hubbewegung so anpasst, dass keine Kollision geschehen kann. Das System ist ferner auch als Wetterradar ausgelegt, das sich nähernde Gewitter oder Hagelfronten feststellen kann. In einem solchen Fall kann die gesamte Windenergieanlage, auch vollautomatisch, um die Schwenkvorrichtung 32 herunter geschwenkt und unter dem Schutzgehäuse 8 in Sicherheit gebracht werden. Das Hubflügelsystem 2 kann auch in ein Flugüberwachungs-, Seeüberwachungs- oder in ein Wetterdatennetzwerk einbezogen werden.
  • Anspruch 11. ist eine Anwendung der Erfindung zur Nutzung von Schwachwind. Wenn die Windgeschwindigkeit so gering ist, dass das Hubflügelsystem 2 nur langsam oder gar nicht angehoben werden kann, so wird die Arbeitsweise des ersten Energiewandlers 4 in der Hubphase umgekehrt. Er arbeitet jetzt als Hydraulikmotor und unterstützt oder bewirkt aktiv den Aufwärtshub des Hubflügelsystems 2. Der Abwärtshub wird dann durch Wind und Gewicht gemeinsam getrieben. Ab einer gewissen Mindestwindgeschwindigkeit ist dann die Gesamtenergiebilanz positiv genug, um wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden zu können.
  • Anspruch 12. ist eine Ausgestaltung der Erfindung durch ein Verfahren zur Optimierung des Energieertrags in einem Windpark mit vielen solchen Anlagen. Weil das Hubflügelsystem 2 nur halb so breit ist wie eine vergleichbare Turbine, können Hubflügelsysteme 2 viel dichter nebeneinander aufgestellt werden als Turbinen. Ein weiterer fundamentaler Vorteil eines Hubflüge/systems 2 liegt in Folgendem: In einem Windpark mit Windturbinen nach Stand der Technik stören die in Windrichtung vorderen Anlagen die hinter ihnen stehenden Anlagen durch ihre Wirbelschleppe aus energiearmem und turbulentem Wind. Deshalb müssen die Turbinen in Hauptwindrichtung große Abstände voneinander haben. Trotzdem ist der Gesamtertrag des Windparks kleiner als die Summe der Erträge, welche die Anlagen einzeln stehend erbringen würden. Die Hubbewegung jeder erfindungsgemäßen Anlage in einem Windpark hingegen kann so gesteuert werden, dass sie gegenüber der Hubbewegung der Anlage, die in Windrichtung vor ihr liegt, phasenverschoben arbeitet. Anlagen, die in Windrichtung hintereinander liegen, arbeiten durch eine so synchronisierte Steuerung wie eine durchlaufende Welle von Auf- und Abbewegungen. Die Wirbelzone einer Anlage trifft auf diese Weise lediglich in der oberen und unteren Randzone kurz die hinter ihr liegenden Anlagen. Die bringt jedoch keinen Ertragsverlust, weil in diesen Zonen sowieso die Anstellwinkel der Flügel umgekehrt werden.
  • Anspruch 16. ist eine Anwendung der Erfindung, bei der jeder Flügel des Hubflügelsystems 2 durch einen waagerecht rotierenden zylinderförmigen Flettner-Rotor 22 ersetzt wird. Dieser rotiert im Aufwärtshub so, dass sich die Oberseite mit dem Wind und die Unterseite gegen den Wind bewegen. Im Abwärtshub rotiert er in Gegenrichtung. Ein Flettner-Rotor ist ein rotierender Zylinder. Wenn er vom Wind senkrecht zu seiner Längsachse angeströmt wird, entwickelt sich eine Kraft senkrecht zur Windrichtung und senkrecht zur Längsachse des Rotors in Richtung der Seite, auf der die Luft in Drehrichtung des Rotors strömt. Die Rotation kann vorteilhafter Weise durch den Wind selbst erzeugt werden. Dazu verfügt jeder zylinderförmige Flettner-Rotor 22 vorzugsweise an beiden Enden über zwei Paare von Savonius-Rotoren 23 und/oder Darrieus- Rotoren 24 mit waagerechten Achsen und einer Mehrzahl von vorzugsweise spiraligen Rotorblättern. Ein Paar ist für die Aufwärtsrotation zuständig. Das andere Paar hat Blattwinkel mit gegenteiliger Steigung und ist für die Abwärtsrotation zuständig. Das jeweils inaktive Paar wird durch ein Paar von Abdeckungen in Form von axial verschieblichen Zylindermänteln überdeckt und dadurch inaktiviert. Die Abdeckungen werden zu diesem Zweck durch Mittel nach Stand der Technik hin und her geschoben. Die Rotoren können noch zusätzlich temporär durch einen Elektroantrieb unterstützt werden.
The embodiments and variants of the invention are formulated in 17 claims. Below is a selection of the most important ones:
  • Claim 2. is a variant of the invention, in which the Hubflügelsystem 2 at its lateral ends with vertical winglets 21 equipped. The winglets are slightly arrow-shaped towards the wind. They thus ensure the azimuth orientation of the Hubflügelsystems 2 to Lee even with low eccentricity of the wind attack center of gravity. If the lift wing systems 2 has several wings, the winglets connect the outer ends of the wings, thus increasing the stability of the whole system.
  • Claim 3. A serious problem with large wind turbines is their growing height. The rotor tip of what is currently the tallest plant rises above 200 m. Although this increases the yield, but the risk of collision with aircraft is increased, bird swarms are irritated, impacts of lightning are likely and the consequences are aggravated. An inventive Hubflügelsystem 2 has great advantages according to these criteria. The lift wing system 2 can be equipped with a small radar system, which monitors the surrounding airspace at each stroke or in certain stroke intervals and automatically adjusts the height of the stroke movement when approaching a flying object or a bird swarm so that no collision can happen. The system is also designed as a weather radar that can detect approaching thunderstorms or hail fronts. In such a case, the entire wind turbine, even fully automatically, to the pivoting device 32 swung down and under the protective housing 8th be brought to safety. The lift wing system 2 can also be included in an air traffic control, maritime surveillance or weather data network.
  • Claim 11 is an application of the invention for the use of light wind. When the wind speed is so low that the lift wing system 2 can be raised only slowly or not at all, so does the operation of the first energy converter 4 reversed in the lifting phase. He now works as a hydraulic motor and actively supports or causes the upstroke of the lift wing system 2 , The downstroke is then driven together by wind and weight. From a certain minimum wind speed then the total energy balance is positive enough to be used economically useful.
  • Claim 12 is an embodiment of the invention by a method for optimizing the energy yield in a wind farm with many such facilities. Because the lift wing system 2 only half as wide as a comparable turbine, can lift wing systems 2 be placed much closer together than turbines. Another fundamental advantage of a Hubflüge / system 2 The following is true: in a wind park with state-of-the-art wind turbines, the wind turbines disrupt the turbines behind them with their turbulence from low-energy and turbulent winds. Therefore, the turbines in the main wind direction must have large distances from each other. Nevertheless, the total yield of the wind farm is smaller than the sum of the yields that the plants would provide individually. The lifting movement of each system according to the invention in a wind farm, however, can be controlled so that it operates out of phase with respect to the lifting movement of the system, which lies in front of her in the wind direction. Wind turbines one behind the other work through a synchronized control as a continuous wave of up and down movements. The vortex zone of a system meets in this way only briefly in the upper and lower marginal zone lying behind her plants. However, this brings no yield loss, because in these zones anyway the angles of attack of the wings are reversed.
  • Claim 16. is an application of the invention, wherein each wing of the Hubflügelsystems 2 by a horizontally rotating cylindrical Flettner rotor 22 is replaced. This rotates in the upstroke so that the top moves with the wind and the bottom against the wind. In the downhill he rotates in the opposite direction. A Flettner rotor is a rotating cylinder. When it is flowed by the wind perpendicular to its longitudinal axis, a force develops perpendicular to the wind direction and perpendicular to the longitudinal axis of the rotor in the direction of the side on which the air flows in the direction of rotation of the rotor. The rotation can be advantageously generated by the wind itself. Each cylinder has a Flettner rotor 22 preferably at both ends via two pairs of Savonius rotors 23 and / or Darrieus rotors 24 with horizontal axes and a plurality of preferably spiral rotor blades. One pair is responsible for the upward rotation. The other pair has pitch angles of opposite pitch and is responsible for downward rotation. The respective inactive pair is covered by a pair of covers in the form of axially displaceable cylinder shrouds and thereby inactivated. The covers are pushed back and forth by means of the prior art for this purpose. The rotors can additionally be supported temporarily by an electric drive.

7. Die Vorteile der Erfindung7. The advantages of the invention

Die Erfindung hat eine große Zahl von Vorteilen:

  • 1. Die Erfindung hat das Potenzial, technisch zuverlässig und vor allem wirtschaftlich erfolgreich in den zweistelligen Leistungsbereich bis 20 Megawatt vorzustoßen.
  • 2. Das Hubflügelsystem hat bei vergleichbaren Abmessungen eine um mehr als 27% größere Erntefläche als eine Windturbine.
  • 3. Hubflügel haben einen höheren aerodynamischen Wirkungsgrad und deshalb einen höheren Erntegrad als Rotorblätter gleicher Gesamtlänge.
  • 4. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt, gemessen an der Größenordnung, vergleichsweise geringe Entwicklungskosten, denn ihre drei Kernkomponenten sind, jede für sich, Stand der Technik. In jedem dieser Bereiche existiert bereits die volle Kompetenz in der einschlägigen Industrie: – Das Hubflügelsystem unterscheidet sich nur gering von Flugzeugtragflächen und kann von jedem Flugzeugbauer entwickelt und produziert werden. – Das Falt-Hub-Gerüst profitiert von der hohen Kompetenz, sowie von den bereits vorhandenen Komponenten bei der Kranbauindustrie. – Die Energiewandler sind allenfalls geringfügig angepasste Standardkomponenten aus dem Sortiment der Hydraulikindustrie.
  • 5. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung produziert ohne Umrichterverluste besonders netzfreundlichen elektrischen Strom, der als „Premiumstrom” bezeichnet wird. Es ist Strom mit präziser Sinusform, mit konstanter Frequenz und konstanter Spannung.
  • 6. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann sogar bei Sturm arbeiten. Bei einem Flugzeug hält eine Tragfläche Windgeschwindigkeiten aus, die weit über Sturmstärke liegen.
  • 7. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zuverlässig, wartungsarm und langlebig.
  • 8. Alles was schwer ist, befindet sich unten am Boden oder offshore nahe der Wasseroberfläche in einem geschlossenen Gehäuse und ist deshalb besonders wartungs- und reparaturfreundlich. Dem Servicepersonal wird die Arbeit besonders leicht gemacht. Die Servicekosten sind weit geringer als bei Windturbinen nach Stand der Technik.
  • 9. Auch alle Wartungsarbeiten am Hubflügelsystem werden unten am Boden oder offshore auf einer Serviceplattform nahe der Wasseroberfläche oder auf einem Serviceschiff in einem geschlossenen Schutzgehäuse gemacht. Das Hubflügelsystem kann dazu herunter geschwenkt und im Schutzgehäuse geborgen werden. Auf diese Weise kann es auch zuverlässig gegen Blitz- oder Hagelschlag geschützt werden, sogar vollautomatisch.
  • 10. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und zu niedrigen Kosten versicherbar.
  • 11. Die Kosten pro kWh sind über die gesamte Lebenszeit hin geringer als bei den fortschrittlichsten Windturbinen nach Stand der Technik.
The invention has a large number of advantages:
  • 1. The invention has the potential to advance technically reliable and above all economically successful in the double-digit power range up to 20 megawatts.
  • 2. The lift wing system has more than 27% larger harvesting area than comparable wind turbines with comparable dimensions.
  • 3. Lifting wings have a higher aerodynamic efficiency and therefore a higher harvesting degree than rotor blades of the same overall length.
  • 4. A device according to the invention requires, compared to the order of magnitude, comparatively low development costs, because their three core components are, each on its own, state of the art. In each of these areas already exists the full competence in the relevant industry: - The Hubflügelsystem differs only slightly from aircraft wings and can be developed and produced by any aircraft manufacturer. - The folding-hub scaffolding benefits from the high level of expertise and components already available in the crane construction industry. - The energy converters are at most slightly adapted standard components from the range of the hydraulic industry.
  • 5. A device according to the invention produces, without converter losses, particularly grid-friendly electrical current, which is referred to as "premium current". It is current with precise sinusoidal shape, with constant frequency and constant voltage.
  • 6. A device according to the invention can even work in storm. In an airplane, an airfoil can withstand wind speeds far beyond storm strength.
  • 7. A device according to the invention is reliable, low maintenance and durable.
  • 8. Anything that is heavy is located at the bottom of the ground or offshore near the water surface in a closed housing and is therefore very easy to maintain and repair. The service staff is the work very easy. The service costs are far lower than with prior art wind turbines.
  • 9. All maintenance on the lift wing system will also be done down to the ground or offshore on a service platform near the water surface or on a service ship in a closed protective housing. The lift wing system can be swung down and retrieved in the protective housing. In this way, it can also be reliably protected against lightning or hailstorms, even fully automatically.
  • 10. A device according to the invention is simple and insurable at low cost.
  • 11. Cost per kWh is lower over the lifetime than in the most advanced state-of-the-art wind turbines.

9. Anwendungsbereiche der Erfindung9. Areas of application of the invention

Die Erfindung dient vorrangig der Energiegewinnung aus Wind aber auch aus Gezeiten- und anderen Meeresströmungen. Sie ist für alle Leistungsklassen geeignet. Der Schwerpunkt liegt jedoch bei der zuverlässigen Beherrschung von Leistungen im zweistelligen Megawattbereich und der Erzeugung an Premiumstrom, d. h. Strom mit präziser Sinusschwingung, konstanter Spannung und konstanter Frequenz.The Invention is primarily the energy from wind but also from tidal and other ocean currents. She is for all performance classes suitable. However, the focus is on Reliable mastery of double-digit benefits Megawatt range and generation of premium electricity, d. H. Electricity with precise sine wave, constant voltage and constant Frequency.

11
Grundkörper oder in Anspruch 14 Pylonbody or claim 14 pylon
1111
Azimutlageryaw bearings
1212
Zugmitteltraction means
22
HubflügelsystemHubflügelsystem
2121
Wingletswinglets
2222
Flettner-RotorenFlettner rotors
2323
Savonius-RotorSavonius rotor
2424
Darrieus-RotorDarrieus rotor
2525
Flügelsegmentwing segment
2626
Zugmittel zum Festhalten eines einzelnen Flügelsegments am Tragsporn im Falle eines Flügelbruchstraction means for holding a single wing segment on the support spur in case of a wing fracture
33
Falt-Hub-GerüstFolding lifting scaffold
3030
mehrteilige Teleskopvorrichtung statt Falt-Hub-Gerüst (nach Anspruch 6.)multipart Telescopic device instead of folding hub scaffolding (according to claim 6.)
3131
Tragsporn am oberen Ende des Falt-Hub-Gerüsts, der das Hubflügelsystem 2 trägtSupport spur at the top of the folding-hub scaffolding, which is the Hubflügelsystem 2 wearing
3232
Schwenkvorrichtung, mit der das gesamte Falt-Hub-Gerüst nach unten geschwenkt werden kannSwivel device, with the entire Falt-Hub scaffolding swung down can be
3333
tribologisch und reibungsoptimierte Speziallagertribological and friction-optimized special bearings
44
erster Energiewandlerfirst energy converters
4141
Liftsystem mit dem der erste Energiewandler 4 zur Basis des Grundkörpers herunter gefahren werden kannLift system with the first energy converter 4 can be driven down to the base of the body
55
Energiespeicherenergy storage
66
zweiter Energiewandlersecond energy converters
77
dritter Energiewandler (z. B. ein oder mehrere Generatoren für Premiumstrom)third Energy converter (eg one or more generators for Premium Power)
88th
Schutzgehäusehousing

Erläuterungen zu den ZeichnungenExplanations to the drawings

1 Die Prinzipdarstellung zeigt Querschnitte eines einteiligen Einzelflügels in Aufwärts- und Abwärtsposition 1 The schematic diagram shows cross-sections of a one-piece single wing in up and down position

2 Die Prinzipdarstellung zeigt Querschnitte eines mehrteiligen Einzelflügels in Aufwärts- und Abwärtsposition 2 The schematic diagram shows cross sections of a multi-part single wing in upward and downward position

3 Prinzipdarstellung eines Hub-Faltgerüsts mit Hubflügel in Aufwärtsbewegung 3 Schematic representation of a lift folding stand with lift wing in upward movement

4 Prinzipdarstellung eines Hub-Faltgerüsts mit Hubflügel in Abwärtsbewegung 4 Schematic representation of a lift folding stand with lift wing in downward movement

5 Prinzipdarstellung eines Hub-Faltgerüsts mit Hubflügel in fast niedrigster Stellung 5 Schematic representation of a lift folding stand with lift wing in almost lowest position

6 Prinzipdarstellung eines Hub-Faltgerüsts mit Dreifach-Hubflügel in Abwärtsbewegung 6 Schematic representation of a lift folding stand with triple lift wing in downward movement

7 Prinzipdarstellung eines Hub-Faltgerüsts mit Hubflügel in herunter geschwenkter Stellung 7 Schematic representation of a lift folding stand with lift wing in lowered position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (17)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hubflügelsystem zur Nutzung von Windenergie und anderen Strömungsenergien. Sie ist für alle Leistungsklassen geeignet. Der Schwerpunkt liegt jedoch bei der zuverlässigen Beherrschung von Leistungen im zweistelligen Megawattbereich, insbesondere offshore. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale 1.1. bis 1.15.: 1.1. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus – einem Grundkörper 1, vorzugsweise einem kurzen Gittermast mit großem Basisumfang; – einem Hubflügelsystem 2, das die Windenergie in eine mechanische Auf- und Abbewegung parallel zu sich selbst umformt; – einem Falt-Hub-Gerüst 3 für große Hubhöhen; – einem ersten Energiewandler 4 (z. B. eine Mehrkolben-Hydraulikpumpe); – einem Energiespeicher 5 (z. B. ein Druckspeicher); – einem zweiten Energiewandler 6, z. B. zur Erzeugung mechanischer Rotationsenergie (z. B. ein Mehrkolben-Hydraulikmotor); – einem dritten Energiewandler 7 (z. B. einem oder mehreren Generatoren), welche die Rotationsenergie in elektrische Premium-Energie umwandeln; – einem Schutzgehäuse 8 auf dem Erdboden oder nahe der Meeresoberfläche, zum Schutz des Hubflügelsystems 2 vor Sturm sowie als geschützter Raum für Wartung und Reparatur. 1.2. Der Grundkörper 1 hat vorzugsweise die Form eines kurzen kreis- oder polygonförmigen Kegelstumpfs oder ist gleich oder ähnlich einem Rotations-Hyperboloid. Er hat eine sehr großflächige besonders standfeste Basis und ist nur mäßig hoch. Er ist wesentlich niedriger als die Türme oder Masten von Windenergieanlagen nach Stand der Technik. Eine typische Höhe des Grundkörpers 1 beträgt vorzugsweise weniger als 100 m, weiterhin vorzugsweise weniger als 50 m. 1.3. Der Grundkörper 1 ist vorzugsweise ein Gittermast. Er hat an seinem unteren Ende vorzugsweise mehrteilige separate Gründungsvorrichtungen. Das obere Ende des Grundkörpers 1 trägt ein Azimutlager 11 nach Stand der Technik, das für sehr hohe Kipplasten ausgelegt ist. Das erfindungsgemäße System ist ein vorzugsweise mit geringer Exzentrizität in Lee arbeitendes System. Das Falt-Hub-Gerüst 3 mit dem Hubflügelsystem 2 dreht sich passiv, oder eventuell zusätzlich aktiv unterstützt durch Azimut-Stellvorrichtungen nach Stand der Technik, nach Lee. 1.4. Das Hubflügelsystem 2 besteht aus einem oder vorzugsweise aus mehreren waagerechten Flügeln. Sie sind vorzugsweise positiv gepfeilt, sind übereinander gestaffelt und fest oder definiert beweglich miteinander verbundenen. 1.5. Jeder einzelne Flügel des Hubflügelsystems 2 kann einteilig und symmetrisch zu einer Flügelsehne oder zur besseren aerodynamischen Anpassung mehrteilig sein. Die Teile eines Einzelflügels sind miteinander beweglich verbunden durch Mittel, die vergleichbar den Befestigungen der verschiedenen aerodynamischen Vorrichtungen an den Tragflächen von Flugzeugen sind wie mehrteilige Landeklappen, Vorflügel, Querruder, Luftbremsen etc. Die Ausrichtung der Teile nach den jeweiligen aerodynamischen Erfordernissen der aufwärts oder abwärts gerichteten Bewegung erfolgt vorzugsweise durch hydraulische oder elektrische Stellmotoren. 1.6. Das Hubflügelsystem 2 verfügt über Sensoren (z. B. ein Staurohr etc.) zur Erfassung und eine Elektronik zur Auswertung von Richtung und Geschwindigkeit der Anströmung des Fluids (z. B. der Luft) sowie über Aktoren zur jeweils aerodynamisch optimalen Positionierung beweglicher Elemente des Hubflügelsystems 2. 1.7. Das Falt-Hub-Gerüst 3 ist die Verbindung zwischen Grundkörper 1 und Hubflügelsystem 2. Es dient dazu, das Hubflügelsystem 2 zu tragen, dieses stabil zu halten und dessen Bewegung zu kontrollieren sowie die Energie der Auf- und Abbewegung über einen großen Höhenbereich aufzunehmen und auf den ersten Energiewandler 4 zu übertragen. Das Falt-Hub-Gerüst 3 ist eine Gitter-, Rohr- oder vorzugsweise eine Schalenkonstruktion aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen gleichen Teilstücken, die sich bei jeder Hubbewegung durch eine Parallelogramm- oder Rhombus- oder sonstigen Kinematik nach Stand der Technik auseinander- und wieder zusammenfalten. Das Falt-Hub-Gerüst 3 ermöglicht so eine „Überkopf”-Hubbewegung des Hubflügelsystems 2 senkrecht oder ungefähr senkrecht über dem Grundkörper 1 oder auch eine nichtlineare Hubbewegung, z. B. eine in senkrechter Richtung langgezogene geschlossene Ellipse. Typische Hubhöhen über dem Grundkörper 1 liegen z. B. zwischen 80 und 200 m. Die Hubhöhe sowie das jeweils aktuelle Hubfeld innerhalb des möglichen Gesamthubbereichs sind variabel und können an die Windverhältnisse und deren Höhenstaffelung angepasst werden. 1.8. Das Falt-Hub-Gerüst 3 ist an seinem unteren Ende mit dem Grundkörper 1 über das Azimutlager 11 um eine senkrechte geometrische Achse drehfähig fest verbunden. An seinem oberen Ende trägt es einen Tragsporn 31. Dieser ist an seinem unteren Ende kinematisch so mit dem Falt-Hub-Gerüst 3 verbunden, dass er, unabhängig von der Faltstellung des Falt-Hub-Gerüsts 3, immer den gleichen Winkel zur Senkrechten bildet. Das obere Ende des Tragsporns 31 ist mit der waagerechten Mitte des Hubflügelsystems 2 in der Weise drehschwingfähig fest verbunden, dass dieses um eine waagerechte Achse innerhalb eines definierten Anstellwinkelbereichs gedreht und wieder fixiert werden kann. Der Tragsporn 31 ist so lang, dass das Hubflügelsystem 2 aerodynamisch nicht vom Falt-Hub-Gerüst 3 beeinflusst wird. 1.9. Das Falt-Hub-Gerüst 3 verfügt an seiner Basis über eine Schwenkvorrichtung 32. Diese ermöglicht ein Umschwenken des gesamten Falt-Hub-Gerüsts 3 zusammen mit dem Hubflügelsystem 2 um eine waagerechte Achse. Der Schwenkbereich ist so ausgelegt, dass das Hubflügelsystem 2 auf einer Fläche am Erdboden oder offshore nahe der Meeresoberfläche auf einer Plattform oder auch in Lee beweglich auf dem Deck eines Schiffes oder Pontons abgelegt werden kann. Dort kann dann das Hubflügelsystem 2 durch das Schutzgehäuse 8 geschützt werden. 1.10. Das Falt-Hub-Gerüst 3 verfügt über tribologisch und reibungsoptimierte Speziallager 33 entsprechend einer weiteren Erfindung des Autors. 1.11. Der erste Energiewandler 4 ist am oberen Ende des Grundkörpers 1 unter der Basis des Falt-Hub-Gerüsts 3 angebracht. Er wandelt die mechanische Hubbewegung des Hubflügelsystems 2, die durch das Falt-Hub-Gerüst 3 übertragen wird, in der Weise um, dass sie im Energiespeicher 5, z. B. in Form von Gasdruck oder in Form der elastischen Spannung eines Festkörpersystems, gespeichert werden kann. Der erste Energiewandler 4 ist vorzugsweise ein Kolben-Hydrauliksystem. Er ist in ein Liftsystem 41 eingebaut, dass es erlaubt, ihn nach Lösen seiner mechanischen und hydraulischen Verbindungen zu Wartungszwecken an die Basis des Grundkörpers 1 in ein geschlossenes Gehäuse herunterzufahren. 1.12. Der Energiespeicher 5 basiert auf der Volumenänderung eines Gases oder der Verformung eines elastischen Mittels. Er ist vorzugsweise ein je nach Anwendungsfall für kurze oder lange Speicherzeiten ausgelegter Druckspeicher. 1.13. Der zweite Energiewandler 6 wandelt die im Energiespeicher 5 zwischengespeicherte Energie in die jeweils gewünschte Nutzenergie um. Der zweite Energiewandler 6 kann z. B. ein Hydromotor sein, der mechanische Rotationsenergie erzeugt. Diese wiederum treibt den dritten Energiewandler 7 an, z. B. einen oder mehrere Generatoren (z. B. Permanentmagnet-Synchrongeneratoren), die mit konstanter Drehzahl elektrischen Premiumstrom (= präzise Sinusform, konstante Spannung und konstante Frequenz) erzeugen. 1.14. Das Schutzgehäuse 8 befindet sich auf einer Fläche am Erdboden oder auf einer Plattform nahe der Meeresoberfläche oder auf Deck eines Schiffes oder Pontons. Es dient dem Schutz des Wartungspersonals und des Hubflügelsystems 2, wenn dieses z. B. bei Gewitter, Eisregen, Sandsturm etc. oder für Wartungs- oder Reparaturarbeiten, herab geschwenkt wurde. Es wird über das mittels der Schwenkvorrichtung 32 abgesenkte Hubflügelsystem 2 gefahren oder geschwenkt oder geklappt oder über diesem entfaltet. 1.15. Der zweite 6 und dritte Energiewandler 7 sowie der Energiespeicher 5 sind unten an der Basis des Grundkörpers 1 in einem geschlossenen Gehäuse angebracht. UnteransprücheThe invention relates to a Hubflügelsystem for the use of wind energy and other flow energies. It is suitable for all performance classes. However, the focus is on the reliable control of double-digit megawatt power, especially offshore. The invention is characterized by the combination of the following features 1.1. to 1.15 .: 1.1. A device according to the invention consists of a base body 1 , preferably a short lattice mast with a large base circumference; - a lift wing system 2 converting the wind energy into a mechanical up-and-down motion parallel to itself; - a folding-hub scaffolding 3 for high lifting heights; - a first energy converter 4 (eg, a multi-piston hydraulic pump); - An energy storage 5 (eg a pressure accumulator); - a second energy converter 6 , z. For generating mechanical rotational energy (eg, a multi-piston hydraulic motor); - a third energy converter 7 (eg, one or more generators) that convert the rotational energy into premium electrical energy; - a protective housing 8th on the ground or near the sea surface, to protect the lift wing system 2 before storm and as a protected space for maintenance and repair. 1.2. The main body 1 is preferably in the shape of a short circular or polygonal truncated cone, or is the same or similar to a rotational hyperboloid. He has a very large area particularly stable base and is only moderately high. It is much lower than the towers or masts of prior art wind turbines. A typical height of the main body 1 is preferably less than 100 m, more preferably less than 50 m. 1.3. The main body 1 is preferably a lattice mast. He has at its lower end preferably multi-part separate foundation devices. The upper end of the main body 1 carries an azimuth bearing 11 according to the prior art, which is designed for very high tipping loads. The system of the present invention is a leeward low eccentric system. The folding hub scaffolding 3 with the lift wing system 2 rotates passively, or possibly additionally actively assisted by azimuth actuators according to the prior art, to Lee. 1.4. The lift wing system 2 consists of one or preferably several horizontal wings. They are preferably positively swept, staggered one over the other and fixed or defined movably interconnected. 1.5. Every single wing of the lift wing system 2 can be one-piece and symmetrical to a wing chord or for better aerodynamic adaptation in several parts. The parts of a single wing are movably connected together by means comparable to the attachments of the various aerodynamic devices on the wings of aircraft such as multi-part flaps, slats, ailerons, air brakes, etc. The orientation of the parts according to the respective aerodynamic requirements of the upwards or downwards Movement is preferably carried out by hydraulic or electric servomotors. 1.6. The lift wing system 2 has sensors (eg, a pitot tube, etc.) for detection and electronics for evaluating the direction and velocity of the fluid (eg, the air) as well as actuators for aerodynamically optimal positioning of movable elements of the Hubflügelsystems 2 , 1.7. The folding hub scaffolding 3 is the connection between basic body 1 and lift wing system 2 , It serves, the Hubflügelsystem 2 to carry this stable and to control its movement and to absorb the energy of the up and down movement over a large altitude range and the first energy converter 4 transferred to. The folding hub scaffolding 3 is a lattice, pipe or preferably a shell construction of a plurality of substantially equal sections, which fold apart and re-fold with each stroke movement by a parallelogram or rhombus or other kinematics according to the prior art. The folding hub scaffolding 3 thus enables an "overhead" stroke movement of the Hubflügelsystems 2 perpendicular or approximately perpendicular above the body 1 or a non-linear lifting movement, z. B. a long drawn in the vertical direction closed ellipse. Typical lifting heights above the main body 1 lie z. B. between 80 and 200 m. The lifting height and the respective current lifting field within the possible total stroke range are variable and can be adapted to the wind conditions and their height graduation. 1.8. The folding hub scaffolding 3 is at its lower end with the main body 1 over the azimuth camp 11 connected to a vertical geometric axis rotatable fixed. At its upper end it carries a Tragsporn 31 , This is kinematically at its lower end with the Falt-Hub scaffold 3 connected to it, regardless of the folding position of the folding-hub scaffolding 3 , always forms the same angle to the vertical. The upper end of the Tragsporns 31 is with the horizontal center of the lift wing system 2 in the manner of torsionally vibrating firmly connected, that this about a horizontal axis within a defined Anstell angle range can be rotated and fixed again. The supporting spur 31 is so long that the lift wing system 2 aerodynamically not from the folding-hub scaffolding 3 being affected. 1.9. The folding hub scaffolding 3 has a swivel device at its base 32 , This allows a swiveling of the entire folding-hub scaffolding 3 together with the lift wing system 2 about a horizontal axis. The swivel range is designed so that the lift wing system 2 on a surface on the ground or offshore near the sea surface on a platform or in leeward movable on the deck of a ship or pontoon can be stored. There then can the Hubflügelsystem 2 through the protective housing 8th to be protected. 1.10. The folding hub scaffolding 3 has tribological and friction-optimized special bearings 33 according to another invention of the author. 11.1. The first energy converter 4 is at the top of the main body 1 under the base of the folding-hub scaffolding 3 appropriate. It converts the mechanical lifting movement of the lift wing system 2 passing through the folding hub scaffolding 3 is transferred in the way that they are in energy storage 5 , z. B. in the form of gas pressure or in the form of the elastic voltage of a solid state system can be stored. The first energy converter 4 is preferably a piston hydraulic system. He is in a lift system 41 built-in, allowing it to be released to the base of the body after maintenance of its mechanical and hydraulic connections for maintenance purposes 1 to shut down in a closed housing. 1.12. The energy storage 5 based on the volume change of a gas or the deformation of an elastic means. It is preferably a depending on the application for short or long storage times designed pressure accumulator. 1.13. The second energy converter 6 converts the energy storage 5 cached energy into the respective desired useful energy. The second energy converter 6 can z. B. be a hydraulic motor that generates mechanical rotational energy. This in turn drives the third energy converter 7 on, for. B. one or more generators (eg., Permanent magnet synchronous generators) that produce constant-speed electrical Premiumstrom (= precise sinusoidal shape, constant voltage and constant frequency). 1.14. The protective housing 8th Located on a surface on the ground or on a platform near the sea surface or on the deck of a ship or pontoon. It serves to protect the maintenance personnel and the lift wing system 2 if this z. B. during thunderstorms, freezing rain, sandstorm, etc., or for maintenance or repair work, was pivoted down. It is about that by means of the pivoting device 32 lowered lift wing system 2 drove or swung or folded or unfolded over this. 1.15. The second 6 and third energy converters 7 as well as the energy storage 5 are down to the base of the body 1 mounted in a closed housing. under claims Variante der Erfindung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass das Hubflügelsystem 2 an seinen seitlichen Enden über Winglets 21 verfügt, die im Wesentlichen senkrecht stehen und nach oben und unten symmetrisch zur waagerechten Mittelebene des Hubflügelsystems 2 liegen. Die Winglets können weiterhin Steuerklappen tragen vergleichbar dem Seitenruder eines Flugzeugs. Die im Wesentlichen senkrecht stehenden Winglets 21 an den Enden des Hubflügelsystems 2 haben, von oben gesehen, eine zum Wind hin leicht pfeilförmige Anordnung, um auch bei geringer Exzentrizität des Windangriffsschwerpunktes die Azimutausrichtung des Hubflügelsystems 2 nach Lee zu sichern. Bei Hubflügelsystemen 2 mit mehreren Flügeln verbinden die Winglets zur Stabilitätserhöhung die äußeren Enden der Flügel. Sie sind dabei so nach Stand der Technik geformt, dass sie die Randwirbel und deren induzierten Widerstand vermindern.Variant of the invention according to claim 1, characterized in that the Hubflügelsystem 2 at its lateral ends via winglets 21 has substantially vertical and up and down symmetrical to the horizontal center plane of the Hubflügelelsystems 2 lie. The winglets can continue to carry control flaps similar to the rudder of an aircraft. The essentially vertical winglets 21 at the ends of the Hubflügelsystems 2 have, seen from above, a slightly arrow-shaped arrangement towards the wind, in order to maintain the azimuth orientation of the lift wing system even with low eccentricity of the wind attack center of gravity 2 to secure Lee. For lift wing systems 2 with several wings, the winglets to increase the stability connect the outer ends of the wings. They are shaped in the state of the art in such a way that they reduce the edge vortexes and their induced resistance. Variante der Erfindung nach Anspruch 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, dass das Hubflügelsystem 2 mit einem Radarsystem ausgerüstet ist, welches bei jedem Hub oder in anderen Hubintervallen den umgebenden Luftraum überwacht und bei Annäherung eines Flugobjekts oder eines Vogelschwarms automatisch die Höhe der Hubbewegung so anpasst, dass keine Kollision geschehen kann. Das System ist ferner auch als Wetterradar ausgelegt, das sich nähernde Gewitter oder Hagelfronten feststellen kann. In einem solchen Fall kann die gesamte Windenergieanlage, wenn nötig auch automatisch, um die Schwenkvorrichtung 32 herunter geschwenkt und unter dem Schutzgehäuse 8 in Sicherheit gebracht werden. Das Hubflügelsystem 2 kann auch in ein Flugüberwachungs-, Seeüberwachungs- oder in ein Wetterdatennetzwerk einbezogen werden.Variant of the invention according to claim 1 and 2, characterized in that the Hubflügelsystem 2 equipped with a radar system which monitors the surrounding airspace at each stroke or in other Hubintervallen and automatically adjusts the height of the lifting movement when approaching a flying object or a bird swarm that no collision can happen. The system is also designed as a weather radar that can detect approaching thunderstorms or hail fronts. In such a case, the entire wind turbine, if necessary, automatically to the pivoting device 32 swung down and under the protective housing 8th be brought to safety. The lift wing system 2 can also be included in an air traffic control, maritime surveillance or weather data network. Ausgestaltung nach den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubflügelsystem 2 mit einem Leuchtfeuersystem ausgerüstet ist, welches dem Windenergiesystem einen Zusatzfunktion und einen Zusatznutzen gibt.Design according to the claims, characterized in that the Hubflügelsystem 2 equipped with a beacon system, which gives the wind energy system an additional function and an added benefit. Variante der Erfindung nach den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubflügelsystem 2 mit einem Video- oder Kamerasystem ausgerüstet ist.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that the Hubflügelsystem 2 equipped with a video or camera system. Variante der Erfindung nach den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Falt-Hub-Gerüst 3 durch eine mehrteilige Teleskopvorrichtung 30 nach Stand der Technik ersetzt wird.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that the folding-lifting scaffold 3 by a multi-part telescopic device 30 is replaced by the prior art. Eine Variante der Erfindung nach den Voransprüchen, die durch folgendes gekennzeichnet ist: Der erste Energiewandler 4 ist ein Lineargenerator zur Erzeugung nach Stand der Technik. Der Energiespeicher 5 ist ein System zur Speicherung elektrischer Energie nach Stand der Technik. Der zweite 6 und dritte Energiewandler 7 sind System zur Umwandlung des erzeugten elektrischen Strom in netzfähigen Strom.A variant of the invention according to the pre-claims, which is characterized by the following: The first energy converter 4 is a linear generator for generating according to the prior art. The energy storage 5 is a system for storing electrical energy according to the prior art. The second 6 and third energy converters 7 are system for converting the generated electricity into grid-capable electricity. Ausgestaltung der Erfindung nach den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel des Hubflügelsystems 2 mit aerodynamischen Zäunen und/oder Vortexgeneratoren und/oder Grenzschichtenanblasung und/oder Grenzschichtenabsaugung ausgerüstet sind.Embodiment of the invention according to the pre-claims, characterized in that the wings of the Hubflügelsystems 2 equipped with aerodynamic fences and / or vortex generators and / or Grenzschichtenanblasung and / or Grenzschichtabsaugung. Ausgestaltung der Erfindung nach den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel des Anstellwinkels des Hubflügelsystems 2 durch eine rein mechanische Kinematik nach Stand der Technik erfolgt.Embodiment of the invention according to the pre-claims, characterized in that the change of the angle of attack of the Hubflügelsystems 2 by a purely mechanical kinematics according to the prior art. Ausgestaltung der Erfindung nach den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des Hubflügelsystems 2 mit Solarzellen (z. B. Dünnschichtzellen) zur Stromerzeugung ausgerüstet sind.Embodiment of the invention according to the pre-claims, characterized in that the surfaces of the Hubflügelsystems 2 equipped with solar cells (eg thin-film cells) for power generation. Ausgestaltung der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, mit einem Verfahren zur Nutzung von Schwachwind, gekennzeichnet durch folgendes: Wenn der Wind so schwach ist, dass das Hubflügelsystem 2 nur langsam oder gar nicht angehoben werden kann, so wird die Arbeitsweise des ersten Energiewandlers 4 in der Hubphase umgekehrt. Er arbeitet jetzt als Hydraulikmotor und unterstützt oder bewirkt aktiv den Aufwärtshub des Hubflügelsystems 2. Der Abwärtshub wird dann durch Wind und Gewicht gemeinsam getrieben. Ab einer gewissen Mindestwindgeschwindigkeit ist dann die Gesamtenergiebilanz positiv genug, um wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden zu können.Embodiment of the invention according to the pre-claims, with a method for using low wind, characterized by the following: When the wind is so weak that the Hubflügelsystem 2 can be raised only slowly or not at all, so does the operation of the first energy converter 4 reversed in the lifting phase. He now works as a hydraulic motor and actively supports or causes the upstroke of the lift wing system 2 , The downstroke is then driven together by wind and weight. From a certain minimum wind speed then the total energy balance is positive enough to be used economically useful. Ausgestaltung der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, mit einem Verfahren zur Optimierung des Energieertrages eines Windparks mit vielen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegung einer Anlage in einem Windpark so gesteuert wird, dass sie phasenverschoben arbeitet gegenüber der Hubbewegung einer Anlagen, die in Windrichtung vor ihr liegt.Embodiment of the invention according to the pre-claims, with a process for optimizing the energy yield of a wind farm with many systems, characterized in that the lifting movement of a Plant in a wind farm is controlled so that it is out of phase works against the lifting movement of a plant, which in Wind direction lies in front of her. Variante der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erfindungsgemäßes System auf Wasserströmungen statt auf Wind angewendet wird. Solche Wasserströmungen können Gezeiten- und andere Meeresströmungen oder Flussströmungen sein.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that an inventive System is applied to water currents rather than to wind. Such water currents can tidal and others Be ocean currents or river currents. Variante der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper 1 durch einen schlanken, vorzugsweise umschwenkbaren Pylon 1 ersetzt wird, der rundum in mehrere (z. B. in acht) Richtungen durch Zugmittel 12 (z. B. Drahtseile) abgespannt ist. Die Zugmittel 12 sind in einem großen Radius um den Pylon 1 durch Anker im Boden oder im Meeresgrund befestigt.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that the basic body 1 through a slender, preferably swing-around pylon 1 is replaced all round in several (eg in eight) directions by traction means 12 (eg wire ropes) is taut. The traction means 12 are in a big radius around the pylon 1 anchored by anchors in the ground or in the seabed. Variante der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiewandler 4 nicht am oberen Ende des Grundkörpers 1 sondern an dessen Basis angebracht ist. Die mechanische Energie aus den Hubbewegungen des Falt-Hub-Gerüsts 3 wird durch Schub- oder Zugmittel auf den ersten Energiewandler 4 übertragen.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that the first energy converter 4 not at the upper end of the body 1 but attached to its base. The mechanical energy from the lifting movements of the folding-hub scaffolding 3 is by pushing or pulling means on the first energy converter 4 transfer. Variante der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flügel des Hubflügelsystems 2 aus leicht transportierbaren und gut handhabbaren Segmenten 25 besteht. Die Verbindungsflansche dieser Segmente 25 werden als aerodynamische Zäune genutzt. Jedes einzelne Segment 25 ist durch je ein eigenes hochzugfestes und schlagzähes Zugmittel 26 (z. B. ein Kevlarseil), das im Inneren des Flügels verläuft, mit dem Tragsporn 31 fest verbunden.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that a wing of the Hubflügelsystems 2 made of easily transportable and easy to handle segments 25 consists. The connecting flanges of these segments 25 are used as aerodynamic fences. Every single segment 25 is by its own high-tensile and impact-resistant traction 26 (eg a kevlar rope), which runs inside the wing, with the supporting spur 31 firmly connected. Variante der Erfindung entsprechend den Voransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flügel des Hubflügelsystems 2 durch einen waagerecht rotierenden Flettner-Rotor 22 ersetzt wird, der im Aufwärtshub so rotiert, dass die Oberseite nach hinten und die Unterseite nach vorne läuft und im Abwärtshub in Gegenrichtung. In jeden der zylinderförmigen Flettner-Rotoren 22 sind vorzugsweise zwei an beiden Enden sitzende Paare von Savonius-Rotoren 23 und/oder Darrieus-Rotoren 24 mit waagerechten Achsen und einer Mehrzahl von Rotorblättern integriert. Ein Paar ist für die Aufwärtsrotation zuständig. Das andere Paar hat Blattwinkel mit gegenteiliger Steigung und ist für die Abwärtsrotation zuständig. Das jeweils inaktive Paar wird durch ein Paar von Abdeckungen in Form von axial verschieblichen Zylindermänteln überdeckt und dadurch inaktiviert. Die Abdeckungen werden zu diesem Zweck durch Mittel nach Stand der Technik hin und her geschoben. Die Rotoren können noch zusätzlich temporär durch einen Elektromotor unterstützt werden.Variant of the invention according to the pre-claims, characterized in that each wing of the Hubflügelsystems 2 through a horizontally rotating Flettner rotor 22 which rotates in the upstroke so that the top runs backwards and the bottom forward and in the downstroke in the opposite direction. In each of the cylindrical Flettner rotors 22 are preferably two pairs of Savonius rotors seated at both ends 23 and / or Darrieus rotors 24 integrated with horizontal axes and a plurality of rotor blades. One pair is responsible for the upward rotation. The other pair has pitch angles of opposite pitch and is responsible for downward rotation. The respective inactive pair is covered by a pair of covers in the form of axially displaceable cylinder shrouds and thereby inactivated. The covers are ge for this purpose by means of the prior art back and forth postponed. The rotors can additionally be supported temporarily by an electric motor.
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