DE102007054660A1

DE102007054660A1 - Wind-powered wheel for use as e.g. drive of pump in agricultural application, has floating body pulled onto return path by cable technique for positioning of rotor, and moved by floating cable car technique in flow manner

Info

Publication number: DE102007054660A1
Application number: DE200710054660
Authority: DE
Inventors: Ronald Wrede
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-05-20

Abstract

Technisches Gebiet: Es geht um die umweltschonende Energiegewinnung. Mit der Klimadebatte ist das Interesse zur Nutzung alternativer Energie weltweit gestiegen. Der Ölpreis befindet sich auf einem Rekordhoch. Die horizontalen (allgemein bekannten) Windräder sind eine echte Alternative zur Energiegewinnung und setzen sich weltweit immer mehr durch. Die hier angemeldete Erfindung knüpft an dem Erfolg der Ausnutzung der Windkraft an und hat das Ziel, einerseits einige Nachteile und Grenzen an horizontalen Windrädern durch den Einsatz neu gestalteter (vertikaler) Windräder auszugleichen und andererseits durch die Erhöhung des Wirkungsgrades die Vorteile der bereits bekannten vertikalen Windräder sich zunutze zu machen. Inhalt der Erfindung: Die Erfindung besteht in einem neuartigen Aufbau und einer neuartigen Funktionsweise eines Windrades. Die Erfindung befaßt sich mit der Gestaltung von Windrädern, so daß diese nicht mehr als störend empfunden werden. Die vielseitigen Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Größe und der Anpassung der Windradform an die jeweilige Umgebung ist dem Erfinder genau so wichtig wie die inneren Gestaltungselemente hinsichtlich einzelner Bauteile sowie die technische Funktionalität und Effektivität der Windräder. Verwendungsmöglichkeiten: . Anwendung auf Schiffen und Booten zur Energiegewinnung, zum Segel- und/oder Schiffsschraubenantrieb und zur Stabilisierung von Booten bei Wellengang. Einsatz in der Landwirtschaft zur ...Technical field: It is about the environmentally friendly production of energy. With the climate debate, the interest in using alternative energy has increased worldwide. The price of oil is at a record high. The horizontal (well-known) wind turbines are a real alternative to energy and are gaining more and more acceptance worldwide. The invention registered here is based on the success of the exploitation of wind power and has the goal, on the one hand to compensate for some disadvantages and limits on horizontal wind turbines by using newly designed (vertical) wind turbines and on the other hand by increasing the efficiency of the advantages of the already known vertical wind turbines to take advantage of. Summary of the Invention: The invention consists in a novel construction and a novel mode of operation of a wind turbine. The invention is concerned with the design of wind turbines, so that they are no longer perceived as disturbing. The versatile design possibilities with regard to the size and the adaptation of the windmill shape to the respective environment is just as important to the inventor as the internal design elements with regard to individual components as well as the technical functionality and effectiveness of the windmills. Uses:. Application on ships and boats for power generation, for sailing and / or propeller propulsion and stabilization of boats in waves. Use in agriculture for ...

Description

1. Technisches Gebiet1. Technical area

Hier geht es um die Erzeugung nutzbarer Energie aus der Windkraft. Die in der Luftmassenbewegung kostenfrei gespeicherte Energie kann mit den nachfolgend beschriebenen Anlagen in Antriebsdrehbewegungen zur mechanischen Nutzung, oder zur Stromerzeugung umgewandelt werden.Here is about the generation of usable energy from wind power. The Energy stored free of charge in the air mass movement can also be used the plants described below in drive rotary motions be converted for mechanical use, or for power generation.

2. Stand der Technik2. State of the art

Die zur Zeit am effektivsten arbeitenden und wohl auch am häufigsten eingesetzten Anlagen sind die horizontalen Windkrafträder. Sie werden deshalb als horizontal bezeichnet, weil die Achse des Rotors horizontal gelagert ist und in Windrichtung steht. Diese Schnelläufer haben gerade an den Flügelenden sehr hohe Geschwindigkeiten und nutzen vorrangig die Wirkungsweise des Auftriebs einer Tragflächenform.The currently the most effective and probably the most common The plants used are the horizontal wind turbines. she are therefore called horizontal because the axis of the rotor is horizontal is stored and is in the wind direction. These speedsters have especially at the wingtips very much high speeds and use primarily the mode of action of Buoyancy of an airfoil shape.

Die hier beschriebenen Windkraftanlagen gehören zu den vertikalen Windkrafträdern. Die Achse des Rotors ist vertikal angeordnet. Dies bringt einige Vorteile mit sich, die erzeugte Drehbewegung ohne komplizierte bauliche Aufwendungen beispielsweise auch in Bodennähe nutzen zu können. Die nachfolgend beschriebenen Anlagen haben gegenüber den horizontalen Windkrafträdern eine andere Wirkungsweise, sie machen sich die Verdrängungskraft des Windes zunutze. Dabei setzen Segel, die sich durch eine einfache Bauweise auszeichnen, den Rotor in Bewegung und nicht die Auftriebswirkung, die erst durch bestimmte Flügelformen und Geschwindigkeiten entstehen kann.The Wind turbines described here belong to the vertical wind turbines. The Axis of the rotor is arranged vertically. This brings some advantages with it, the rotary motion generated without complicated building expenses for example, near the ground to be able to use. The plants described below have the opposite horizontal wind turbines another mode of action, they make themselves the repressive force take advantage of the wind. Sails set by a simple Design, the rotor in motion and not the buoyancy, the only through certain wing shapes and speeds can arise.

3. Erläuterung3. Explanation

Die Zahl der Windräder steigt weltweit. Deren Nutzen ist unumstritten. Doch die Gestaltung ganzer Landschaften mit Windparkanlagen und die Nähe von Windrädern zu Wohngebieten und Erholungsgebieten wird zunehmend kritisch diskutiert. Auch die Argumente der Tierschützer spielen bei den Schnelläufern eine Rolle.The Number of wind turbines rises worldwide. Their benefits are undisputed. But the design of whole Landscapes with wind farms and the proximity of wind turbines too Residential areas and recreational areas are increasingly being discussed critically. Also the arguments of animal rights activists play at the fast runners a role.

Dies brachte mich dazu, Windräder anders gestalten zu wollen. Die Nutzung der Windenergie bleibt das Kernthema in meinen nachfolgenden Ausführungen. Die Idee, Windenergie zu nutzen ist nicht neu, wir brauchen nur an die historischen Windmühlen, oder an Segelboote zu denken.This got me to wind turbines to want to shape differently. The use of wind energy remains that Core issue in my subsequent remarks. The idea, wind energy It is not new to use, we only need to visit the historic windmills, or to think of sailboats.

Und damit bin ich bei meiner Idee, mehrere Segel immer wieder so in Position zu bringen, daß sie über eine bestimmte Strecke vom Wind angetrieben werden, schließlich umklappen, wieder in ihre Ausgangspositionen zurückgebracht werden und zur Energiegewinnung erneut in Segelposition gesetzt werden. Doch bei dieser streckenförmigen Segelführung wird es aufgrund schwankender Windrichtungen nicht bei einer festgelegten Strecke bleiben. Vielmehr erfordert diese Technik sehr viel Platz, wenn die Streckenführung der Windrichtung angepaßt werden soll. Wo das Flächenangebot keine wesentliche Rolle spielt, z. B. auf der Meeresoberfläche, auf den Eisflächen der Polkappen, oder in der Wüste, kann diese Windkraftanlage zur effektiven Arbeitweise ständig der Windrichtung angepaßt werden und so kostengünstig nutzbare Energie liefern. Diese flächenraubende Arbeitsweise beschreibe ich genauer unter Punkt 9.7 „schwimmende vertikale Windkraftanlagen".And that's my idea, several sails always in so Position them over one driven by the wind, finally fold down, be returned to their original position and for energy be set in sailing position again. But with this track-shaped sailing guide is it due to fluctuating wind directions not at a fixed Stay on track. Rather, this technique requires a lot of space, if the route adapted to the wind direction shall be. Where the space supply does not play a significant role, eg. B. on the sea surface, on the ice rinks the polar caps, or in the desert, This wind turbine can constantly be used to effectively work Wind direction adapted become and so cost-effective deliver usable energy. Describe this space-consuming way of working I'll take a closer look at point 9.7 "floating vertical wind turbines ".

Um die vertikalen Windkraftanlagen überall einsetzen zu können, möchte ich einfach die Segel um einen Mast rotieren lassen, was auch meinen Überlegungen zur Anwendbarkeit in bebauten Gebieten entgegenkommt.Around to use the vertical wind turbines everywhere to be able to would like to I just let the sails rotate around a mast, as well as my considerations complies with applicability in built-up areas.

4. Aufbau4. Construction

Das nachfolgend beispielhaft beschriebene Windrad besteht aus einem sich um seine vertikale Längsachse drehenden Trägerkörper für drei Segel. Dieser Trägerkörper ist der Rotor, von dem ähnlich wie bei anderen Windrädern die Energie abgenommen wird. (Skizze 1, Trägerkörper = Rotor)The below described by way of example wind turbine consists of a around its vertical axis rotating carrier for three sails. This Carrier body is the rotor, similar to the one from on other wind turbines the energy is removed. (Sketch 1, carrier body = rotor)

Die drei Segel sind jeweils wiederum um ihre vertikalen Längsachsen drehbar in dem Rotor gelagert. Die Gestaltung der Segel in auftriebwirkenden Profilen (Tragflächenprofilen) ist nicht erforderlich, da mit jeder Umdrehung des Rotors die Flügel abwechseln einmal „von vorn" und einmal „von hinten" umströmt werden. Eine sehr flache Ellipsenform scheint am besten geeignet [Skizzen, Segel (1 von 3 Stück)]. Da die Segel als Biegeträger mit einer Flächenbelastung berechnet werden müssen, eignet sich die Ellipsenform sowohl zur Unterbringung einer leichten Gitterträgerkonstruktion, als auch zur Unterbringung der Steuerungstechnik.The three sails are in turn around their vertical longitudinal axes rotatably mounted in the rotor. The design of the sails in lift-acting profiles (Airfoils) is not necessary, as with each revolution of the rotor, the blades alternate once "from around the front and once from the back. A very flat ellipse shape seems to be the most suitable [sketches, Sails (1 of 3 pieces)]. There the sails as bending beams with a surface load have to be calculated The elliptical shape is suitable both for accommodating a light Truss construction, as well as to accommodate the control technology.

Diese Segel könnte man auch als Flügel bezeichnen, vergleichbar mit den Flügeln der horizontalen Windräder. Ich möchte jedoch bei der Bezeichnung Segel bleiben, weil dieser Begriff die Wirkungsweise, nämlich die Verdrängung und den Luftwiderstand näher spezifiziert.These Sails could one also as a wing denote, comparable to the wings of horizontal wind turbines. I would like to however, stay with the term sail, because this term the Mode of action, namely the repression and the air resistance closer specified.

5. Funktionsweise5. Functioning

Alle folgenden Erläuterungen und Skizzen beziehen sich auf eine Drehung in Rechtsrichtung, also einer Drehrichtung des Rotors im Uhrzeigersinn.All following explanations and sketches refer to a rotation in the right direction, ie one direction of rotation of the rotor in a clockwise direction.

Gedanklich teilen wir den Trägerkörper nun genau in der Vertikalachse und erhalten zwei Seiten. Die linke Seite des Trägerkörpers wird vom Wind mitgenommen, hier entstehen die Antriebskräfte. Die rechte Seite des Trägerkörpers bewegt sich gegen den Wind zurück, um dann links erneut vom Wind angetrieben zu werden.

a) Während der Zeit, in der sich der Trägerkörper um 180° dreht, werden die Segel auf der linken Seite des Trägerkörpers in ihrer eigenen Bewegungsmöglichkeit gebremst oder arretiert. Dabei stehen sie mit ihrer maximalen Oberfläche dem Wind entgegen und werden so vom Wind mitgenommen. Diese Segel, die sich arretiert auf der linken Seite befinden, übertragen die Windkraft auf den Trägerkörper, der sich um seine Vertikalachse dreht.

We now divide the carrier body exactly in the vertical axis and get two sides. The left side of the carrier body is taken away by the wind, here are the driving forces. The right side of the carrier body moves back against the wind, to be driven on the left again by the wind.

a) During the time in which the carrier body rotates through 180 °, the sails on the left side of the carrier body are braked or locked in their own movement possibility. They stand with their maximum surface to the wind and are thus taken by the wind. These sails, which are locked on the left side, transfer the wind power to the carrier body, which rotates about its vertical axis.

Die Arretierung der Segel kann mechanisch (siehe 6.1), elektromagnetisch (siehe 6.2), oder elektronisch (siehe 6.3) gesteuert werden.The Locking of the sails can be mechanical (see 6.1), electromagnetic (see 6.2), or controlled electronically (see 6.3).

Diese linke Seite möchte ich als Arbeitsseite bezeichnen.

b) Während der Zeit, in der sich der Trägerkörper um 180° auf der rechten Seite zurückdreht, müssen die Segel zurückgebracht werden. Um den Widerstand so gering wie möglich zu halten, befinden sich die Segel jetzt auf der rechten Seite im Freilauf. Sie können sich also um ihre eigenen Achsen drehen und stehen jetzt parallel zur Windrichtung.

I would like to call this left side a working page.

b) During the time in which the carrier body turns back by 180 ° on the right side, the sails must be returned. To keep the drag as low as possible, the sails are now freewheeling on the right side. So you can turn around their own axes and are now parallel to the wind direction.

Aufgrund der sich ständig verändernden Strömungslinien durch die Rotation des Trägerkörpers, werden die beweglichen Segel auf der rechten Seite beeinflußt und nicht ständig ideal parallel zur Windrichtung stehen. Dies kann unter Umständen zur Vermeidung ungewollter Verwirbelungen genutzt werden. Um ein Flattern, Schwingen oder Eigenrotieren der Segel zu vermeiden, kann eine Dämpfungsbremse eingesetzt werden. Die kontrollierte Steuerung und Stellung der Segel auf der rechten Seite während der Rückholphase kann ebenfalls mechanisch (siehe 6.1), elektromagnetisch (siehe 6.2), oder elektronisch (siehe 6.3) erfolgen. Optimierungsmöglichkeiten zur Vermeidung von Verwirbelungen und zur Erreichung der maximalen Effektivität werden auch unter den Punkten 9.2 und 9.3 beschrieben.by virtue of constantly changing streamlines by the rotation of the carrier body, be the moving sails on the right side are affected and not constantly ideally parallel to the wind direction. This may be for Avoid unwanted turbulence. To a flutter, To avoid rocking or self-rotation of the sails, a damping brake can be used be used. The controlled control and position of the Sail on the right side during the return phase can also be mechanical (see 6.1), electromagnetic (see 6.2), or electronically (see 6.3). optimization options to avoid turbulence and to reach the maximum effectiveness are also described under points 9.2 and 9.3.

zu a) Arbeitstakteto a) work cycles

Der Wind drückt den schräg nach vorn stehenden Flügel zur Seite, Skizze 3.1. Der Wind drückt den nach links stehenden Flügel nach hinten (maximale Windangriffsfläche), Skizze 3.2.Of the Wind pushes the oblique forward wing to the side, sketch 3.1. The wind pushes to the left wing to the rear (maximum wind attack area), sketch 3.2.

Der Wind drückt den schräg nach hinten stehenden Flügel wieder zur Seite, jedoch jetzt nach rechts, Skizze 3.3.Of the Wind pushes the oblique rear wing back to the side, but now to the right, sketch 3.3.

Die gesamte Arbeitweise wird in der Draufsicht Skizzen 4.1 bis 4.4 dargestellt. Dabei ist die linke Seite jeweils die Arbeitsphase und die rechts dargestellte, schraffierte Seite jeweils die Rückholphase.The entire working method is shown in plan view sketches 4.1 to 4.4. The left side is the working phase and the right side illustrated, hatched side each the return phase.

Um die Wirkungsweise des Verdrängens nutzen zu können, müssen die Segel gesteuert werden. Sie sind im Rotor beweglich gelagert und können sich um ihre Längsachse drehen. Die Segel können nun so gesteuert werden, daß sie bei einer 360° Drehung des Rotors ständig eine andere Stellung in bezug auf den Rotor haben. Der Zeitpunkt des Einrastens der Verriegelung, um die Segel für den Arbeitstakt zu arretieren, ist in der Skizze 5.1 dargestellt. Alternativ kann eine Bremse angezogen werden.Around use the mode of suppression to be able to have to the sails are controlled. They are movably mounted in the rotor and can around its longitudinal axis rotate. The sails can now be controlled so that they at a 360 ° turn the rotor constantly have a different position with respect to the rotor. Point of time latching the latch to lock the sails for the power stroke, is shown in sketch 5.1. Alternatively, a brake can be applied become.

In der Skizze 5.2 findet die Antriebsbewegung im arretierten, bzw. gebremsten Zustand statt.In the sketch 5.2 finds the drive movement in locked, resp. braked state instead.

Der Zeitpunkt des Lösens der Verriegelung, um die Segel freizustellen, ist in der Skizze 5.3 dargestellt. Alternativ können jetzt die Bremsen gelöst werden.Of the Time of release The lock to release the sails is in the sketch 5.3 shown. Alternatively you can now the brakes are released.

Und schließlich werden die Segel in der Skizze 5.4 im nicht arretierten Zustand wieder in ihre Ausgangsposition zurückgeführt.And after all The sails in sketch 5.4 are in the unlocked state returned to its original position.

6. Bestimmung der Windrichtung zur Steuerung der Segel6. Determination of the wind direction for control the sail

6.1 mechanische Steuerung6.1 mechanical control

Ein „Wetterhahn" bzw. eine Windfahne (Skizze 6, Position 1) richtet einen Ring auf dem Trägermast immer nach dem Wind aus. Der Ring kann sich also um 360° um den Trägermast drehen, wird aber ständig nur in eine Richtung, nämlich der Windrichtung gehalten. Der Ring ist auf seiner linken Seite (der Arbeitsseite) dicker ausgebildet, um die Funktion eines Nockens über 180° zu übernehmen. Diesen Ring möchte ich als Nockenring bezeichnen, (Skizze 6, Position 2). Über diesem Nockenring dreht sich die eine Lagerungsscheibe des Trägerkörpers, in der die Segel gelagert sind, (Skizze 6, Position 3). In dieser Lagerungsebene befinden sich im Trägerkörper Stößelstangen, die den Nockenring abtasten. Jedes Segel hat seine eigene Stößelstange, (Skizze 6, Position 4). Immer, wenn in Windrichtung gesehen der Trägerkörper in den linken Bereich des Nockenrings kommt, werden die Stößelstangen vom Nockenring nach außen gedrückt. Durch diese Bewegung der Stößelstange wird die Arretierung über eine 90° Umlenkung in das entsprechende Segel geschoben. Verläßt der Trägerkörper den linken Teil, also den Antriebsbereich, wird die Stößelstange aufgrund der Form des Nockenrings zurückgeführt und so die Arretierung des jeweiligen Segels gelöst. Die Skizze 6.1 und 6.2 zeigen das Prinzip jeweils als Draufsicht und als Vertikalschnitt.A "weathercock" or a wind vane (Sketch 6, position 1) straightens a ring on the support post always after the wind. The ring can thus be 360 ° around the support pole turn, but is constantly only in one direction, namely held the wind direction. The ring is on its left side (the Working side) thicker to take over the function of a cam over 180 °. I want this ring I call cam ring, (sketch 6, position 2). About this Cam ring rotates the one bearing disc of the carrier body, in the sails are stored (sketch 6, position 3). In this storage level are located in the carrier body pushrods, which scan the cam ring. Each sail has its own pushrod, (Sketch 6, position 4). Whenever seen in the wind direction of the Carrier body in the left portion of the cam ring comes, the pushrods are from the cam ring to the outside pressed. By this movement of the push rod is the locking over a 90 ° deflection pushed into the appropriate sail. The carrier body leaves the left part, so the drive area, the push rod is due to the shape of the cam ring returned and so the lock solved the respective sail. Sketches 6.1 and 6.2 show the principle in plan view and as a vertical section.

Die in diesen Skizzen dargestellte Windfahne (Position 1) soll symbolisch verdeutlichen, daß der Nockenring stets nach der Windrichtung ausgerichtet wird. Es scheint sinnvoll, den Nockenring mit Hilfe eines Motors und eines Getriebes zu steuern, die nach den Signalen eines Windrichtungsgebers arbeiten. Dadurch kann man einerseits ein Pendeln des Nockenringes vermeiden und gewährleistet andererseits einen ruhigen Lauf des Windrades. Denn jedesmal, wenn eine Stößelstange auf den Nocken läuft, könnte der Ring durch Kraftübertragung in eine Drehbewegung versetzt werden und so in seiner Position zum Wind beeinflußt werden.The The wind vane (position 1) shown in these sketches should be symbolic make it clear that the cam ring always aligned with the wind direction. It seems sensible to control the cam ring by means of a motor and a gearbox, which work on the signals of a wind direction generator. Thereby On the one hand, it is possible to avoid and guarantee oscillation of the cam ring on the other hand, a quiet run of the wind turbine. Because every time a pushrod could run on the cam, the Ring by power transmission be placed in a rotary motion and so in its position to Wind affected become.

6.2 elektromagnetische Steuerung6.2 electromagnetic control

Auf dem Ring, der stets nach der Windrichtung ausgerichtet ist und jetzt nicht mehr als Nockenring ausgeführt werden muß, befinden sich Kontakte. Diesen Ring möchte ich jetzt als Kontaktring bezeichnen. Überschreitet der Trägerkörper den Kontakt 1, wird das jeweilige Segel arretiert, z. B. durch ein Relais. Kommt der Trägerkörper mit seinem Segel aus dem Arbeitsbereich heraus, überschreitet er also den Kontakt 2, wird die Arretierung jeweils in dem entsprechenden Segel wieder gelöst, dargestellt in der Skizze 7.On the ring, which is always aligned to the wind direction and now no longer designed as a cam ring must become, there are contacts. I now want this ring as a contact ring describe. exceeds the carrier body the Contact 1, the respective sail is locked, z. B. by a relay. Will the carrier body with his sail out of the work area, so he exceeds the contact 2, the catch is in each case in the corresponding sail again solved, shown in the sketch 7.

6.3 elektronische Steuerung6.3 electronic control

Natürlich läßt sich die Stellung der Segel auch elektronisch steuern und eventuell auf elektronischem Wege sogar noch besser optimieren. Innovativ kann hier die „Segway-Technik" zur Anwendung kommen. Diese Erfindung aus den USA wird in einachsigen Elektrorollern verwendet. Die Berechnung des Computersystems hält den Roller während der Fahrt, beim Bremsen, im Stand und während des Beschleunigens in einer optimalen aufrechten Position. Dieses Steuerungsprinzip kann zur Einhaltung der optimalen Position der Segel im Windrad sowohl in der Arbeitsphase, als auch in der Rückholphase eingesetzt werden. Beim Segway-Roller ist die zu berechnende Größe das Gleichgewicht, also der minimale Widerstand. Im Windrad ist die zu berechnende Größe im Arbeitstakt der maximale Windwiderstand, bzw. die maximale Oberflächenausrichtung des Segels. Im Rückholtakt heißen die Rechengrößen zur Segelstellung hingegen minimaler Windwiderstand, bzw. minimale Oberflächenausrichtung der Segel. Die berechnete Antriebs- und Kraftübertragung zur Positionshaltung der Windradsegel kann ebenfalls genauso mittels Elektromotoren erfolgen, wie sie zur Antriebs- und Kraftübertragung auf die Räder des einachsigen Elektrorollers bereits erfolgreich eingesetzt wird. In der Skizze 8.1 wird die Rechenaufgabe des Segway-Rollers „optimale Positionshaltung; nicht umkippen" dargestellt. Die Skizzen 8.2 und 8.3 stellen den Arbeitstakt und den Rückholtakt dar. Im Arbeitstakt (Skizze 8.2) heißt die Rechenaufgabe der Segelsteuerung „maximalen Widerstand halten" und im Rückholtakt (Skizze 8.3) heißt die Rechenaufgabe entsprechend „minimalen Widerstand halten".Of course you can control the position of the sails also electronically and eventually on electronic way even better optimize. Innovative can here the "Segway technology" come to the application. This invention from the USA is used in uniaxial electric scooters. The calculation of the computer system keeps the scooter while driving, when braking, while stationary and during accelerating in an optimal upright position. This Control principle can be used to maintain the optimal position of Sails in the wind turbine both in the working phase, as well as in the return phase be used. With the Segway scooter, the size to be calculated is the balance, So the minimum resistance. In the wind turbine is the size to be calculated in the power stroke the maximum wind resistance, or the maximum surface orientation of the sail. In the return stroke be called the computational variables for feathering however, minimal wind resistance or minimal surface alignment the sail. The calculated drive and power transmission for position keeping the wind turbine sail can also be done by electric motors, as they drive and power transmission on the wheels the uniaxial electric scooter is already successfully used. In sketch 8.1 the calculation task of the Segway-Rollers "optimal Position attitude; do not tip over ". Sketches 8.2 and 8.3 represent the work cycle and the retrieval cycle In the working cycle (sketch 8.2) the calculation task of the sail control is called "maximum Resisting "and im return stroke (Sketch 8.3) is called the arithmetic task correspondingly "keep minimal resistance".

Weitere Informationen über Optimierungen zur Segelstellung sowohl in der Arbeits- als auch in der Rückholphase, die auch elektronisch gesteuert werden können, sind unter den Punkten 9.2 und 9.3 aufgeführt.Further information about Optimizations for feathering both in the working as well as in the return phase, which can also be controlled electronically are among the points 9.2 and 9.3.

7. Anwendungsbereiche7. Applications

7.1 Strom- und Wärmeerzeugung7.1 Electricity and heat generation

Hier möchte ich keine weiteren Ausführungen machen, da diese Nutzung identisch mit den allgemein bekannten Windkrafträdern ist.Here would like to I have no further comments make, because this use is identical to the well-known wind turbines.

7.2 Landwirtschaft7.2 Agriculture

Neben der Stromerzeugung in der Landwirtschaft eignen sich diese vertikalen Windräder zum Antrieb von Pumpen. An den erforderlichen Stellen aufgebaut, können diese vertikalen Windräder Be- und Entwässerungsaufgaben übernehmen. Die Bewässerung erfolgt über eine Einrichtung im Windrad, die Entwässerung über den Antrieb von Pumpen. Vorteilhaft ist dabei, daß die Antriebswelle vertikal bis auf den Boden geführt werden kann.Next Electricity generation in agriculture is suitable for these verticals wind turbines for driving pumps. Built in the required places, can these vertical windmills Take over loading and drainage tasks. The irrigation over a device in the windmill, drainage via the drive of pumps. Advantageous is that the Drive shaft can be guided vertically down to the ground.

Wird das Windrad flach, aber dafür sehr breit ausgeführt, kann über eine durchs Windrad geführte Wasserleitung das Wasser direkt vom vertikalen Windrad verteilt werden. Aufgrund der Rotationsbewegung kann das Wasser vom Windrad geschleudert und flächig über das Feld verteilt werden. Man erhält eine Bewässerungsanlage, natürlich bei gleichzeitiger Stromerzeugung.Becomes the windmill flat, but for that very wide, can over a guided by the wind turbine water pipe the water will be distributed directly from the vertical windmill. by virtue of The rotation of the water can be thrown from the wind turbine and flat over the Field are distributed. You get one Irrigation system, Naturally with simultaneous power generation.

7.3 Transporttechnik7.3 Transport technology

Neben der Stromerzeugung im Transportwesen eignen sich diese vertikalen Windräder als Transporthilfen von Flüssigkeiten, oder flüssigen und gasförmigen Energieträgern. So können Zwischenpumpstationen an Trassen fernab vom Stromnetz errichtet werden. Auch hier bietet die vertikal auf den Boden geführte Antriebswelle Vorteile gegenüber horizontalen Windkrafträdern.Next Electricity generation in transport is suitable for these vertical ones wind turbines as transport aids for liquids, or liquid and gaseous Fuels. So can Intermediate pumping stations built on routes away from the mains become. Here, too, offers the vertically driven to the ground drive shaft Advantages over horizontal wind turbines.

7.4 Schiffsantrieb7.4 Ship propulsion

Neben der Stromerzeugung auf Schiffen eignen sich diese vertikalen Windräder als klassische Segelantriebe. Sie können als sehr leichte Ausführung gestaltet werden, indem als Segel tatsächlich Stoffe oder Folien gespannt werden. Diese lassen sich so gestalten, daß sie wie herkömmliche Segel eingezogen werden können.Next The power generation on ships are suitable as vertical wind turbines classic sail drives. You can as a very light version be designed by actually stretched as a sail fabrics or foils become. These can be designed to be as conventional Sails can be recovered.

Durch die Anbringung zusätzlicher Segel um das vertikale Windrad herum, kann nicht nur die gesamte Segeloberfläche vergrößert werden, sondern auch ein Windtrichter gebaut werden. Der Wind wird dabei aus einer größeren Umgebung, die insgesamt als Segel dient, konzentriert auf die Arbeitsseite des vertikalen Windrades geleitet, so daß dieses effektiver ausgenutzt werden kann. Die Rückholseite wird dabei durch ein Segel abgedeckt, so daß der Rückholwiderstand im Windschatten geringer ist. Das vertikale Windrad hat bei dieser Anwendung zwei große Vorteile: Erstens kann es in seinem Durchmesser sehr gering, aber dafür sehr hoch gestaltet werden, und zweitens kann der Hauptsegelmast gleichzeitig als Trägermast für das Windrad dienen.By the attachment of additional Sails around the vertical windmill can not only do the whole sail surface to be enlarged but also a wind funnel to be built. The wind will be there from a larger environment, which serves as a sail, concentrated on the working side passed the vertical wind turbine, so that this exploited more effectively can be. The return side is covered by a sail, so that the return resistance in the slipstream is lower. The vertical wind turbine has two in this application big advantages: First, it can be very small in diameter, but very high in diameter and secondly, the main sail mast can simultaneously as carrier mast for the Serve windmill.

Darüber hinaus kann die mechanische Drehbewegung der vertikalen Windräder auch direkt in ein Getriebe eingeleitet werden, welches wiederum die Antriebswelle der Schiffsschraube antreibt, ohne Energie umwandeln zu müssen.Furthermore Also, the mechanical rotary motion of vertical windmills can be introduced directly into a transmission, which in turn the drive shaft the propeller drives without having to convert energy.

Wird der Trägerkörper in den Lagerbereichen der Segel als zwei massive kreisrunde Scheiben ausgebildet, können diese während ihrer Rotation aufgrund ihrer Masse und ihrer Fliehkraft vielleicht als Stabilisator dienen. Da die Scheiben um eine vertikale Achse rotieren, könnte bei entsprechender Masse und Geschwindigkeit des vertikalen Windrades im geeigneten Verhältnis zur Bootsmasse das seitliche Schaukeln des Bootes und auch das Schaukeln in Fahrtrichtung kompensiert werden.Becomes the carrier body in the storage areas of the sails as two massive circular discs trained, can this while its rotation due to its mass and centrifugal force perhaps as Serve stabilizer. Since the disks rotate about a vertical axis, could with appropriate mass and speed of the vertical wind turbine in the appropriate ratio to the boat mass the lateral rocking of the boat and also the rocking be compensated in the direction of travel.

Gestaltungsmöglichkeiten gibt es hierbei durch sehr flach gehaltene vertikale Windräder, die einen großen schweren Rotordurchmesser haben und relativ dicht über dem Boot rotieren.design options There are here by very flat held vertical wind turbines, the one huge have heavy rotor diameter and relatively close above the Rotate the boat.

Interessant werden die vertikalen Windräder mit gesteuerten beweglichen Segeln im Schiffbau durch die Kombinationsmöglichkeiten der Segeltechnik + des Elektroantriebs + des direkten Schiffsschraubenantriebs aus der Drehbewegung des Rotors ohne Energieumwandlung + Strom- und Wärmegewinnung.Interesting will be the vertical wind turbine with controlled moving sails in shipbuilding by the combination possibilities sailing technique + electric propulsion + direct propeller propulsion from the rotational movement of the rotor without energy conversion + current and heat recovery.

8. Gestaltungsmöglichkeiten8. Design options

Teile der Segel können durch Glaseinsätze durchsichtig gestaltet werden.parts the sails can transparent through glass inserts be designed.

Die Segel können aus den zur Zeit bekannten Materialien der Flugzeugtechnik (Aluminium und Kohlefasern), der Windradtechnik, des Maschinenbaus, oder aus Stoffen und Folien der Ballonfahrt, der Fallschirm- und Bootssegelherstellung zusammengebaut werden. Die Segel können als Gitterträger gebaut werden, die anschließend zu bespannen sind. Die Berechnung der Segel kann relativ einfach als Trägerkonstruktion erfolgen. Die Segel erfordern keine besonderen Querschnitte und Profile. Bei diesen Gestaltungsmöglichkeiten sprechen sicher die Herstellkosten für diese vertikalen Windkraftanlagen.The Sails can from the currently known materials of aircraft technology (aluminum and carbon fibers), wind turbine technology, mechanical engineering, or off Fabrics and foils of ballooning, parachute and boat sail manufacture be assembled. The sails can be built as lattice girders that will be subsequently to be covered. The calculation of the sails can be relatively easy as a support structure respectively. The sails do not require special cross sections and Profiles. With these design options certainly speak the manufacturing costs of these vertical wind turbines.

Die Segel haben lediglich die Aufgabe, den Wind einzufangen. Sie müssen also nur eine effektive Fläche zur Energienutzung bereitstellen. Weitere Anforderungen gibt es fast nicht. So können sich diese vertikalen Windkrafträder in ihrer Form jeweils der Umgebung und der gewünschten Ästhetik einordnen. Diese Windräder können als Türme oder als flachgehaltene Rotationskörper gestaltet werden und lassen sich vielfältig der Örtlichkeit anpassen.The Sails have only the task to capture the wind. So you have to only an effective area to provide energy. There are other requirements almost not. So can These vertical wind turbines in their form each of the environment and the desired aesthetics classify. These windmills can as Towers or as a flat rotational body be designed and can be varied to adapt to the location.

Einsatzmöglichkeiten in hohen schlanken Ausführungen zeigen die Skizzen 9.1 bis 9.5. Dies können sein: freistehende Windräder, Leuchttürme, auf Rettungstürmen an Küsten, an Feuerwachtürmen im Lande, an Schornsteinen in Gewerbegebiete, auf Videoüberwachungsmasten an Autobahnen, in oder auf A-Masten für Freileitungen, oder die horizontale Anordnung an Gebäuden. Die vertikalen Windräder können oben draufgesetzt, außen anmontiert, außen herummontiert, oder ins Bauwerk integriert werden.applications in tall slim versions show the sketches 9.1 to 9.5. These can be: freestanding wind turbines, lighthouses, on rescue storms on coasts, at fire towers in the Land, on chimneys in industrial areas, on video surveillance pylons on highways, in or on A-masts for overhead lines, or the horizontal arrangement on buildings. The vertical windmills can be up put on, outside mounted, externally reassembled, or integrated into the building.

Rotoren in flach ausgebildeter Bauweise können in Gebieten mit günstigen Windverhältnissen auch auf Bergkuppen, Hallendächer oder auf Flachdächer montiert werden, Skizze 10.rotors in flat-formed construction can be used in areas with favorable Wind conditions too on hilltops, hall roofs or on flat roofs to be mounted, sketch 10.

9. Optimierungen9. Optimizations

9.1 Breiten-Höhenverhältnis und Rotationsgeschwindigkeit9.1 Width-height ratio and rotational speed

Die Leistung der Windräder hängt von der Größe der windfangenden Segel ab. Das Höhen-Breitenverhältnis läßt sich individuell gestalten. Dabei entstehen jedoch unterschiedliche Geschwindigkeiten des Rotors. Ein hohes schlankes Turmwindrad wird sich schneller drehen können, als ein flaches breites Windrad. Zur Optimierung der Effektivität sollten die Erfahrungen mit den Rotationsgeschwindigkeiten der allgemein bekannten Horizontalwindrädern herangezogen werden.The Power of the wind turbines depends on the size of the wind-catching Sail off. The height-width ratio can be design individually. However, different speeds occur of the rotor. A tall, slim tower windmill will get faster can turn, as a flat wide windmill. To optimize the effectiveness should the experience with the rotational speeds of the general known horizontal wind wheels be used.

9.2 ungewolltes Eigenrotieren der Segel, Schwingen und Windparallelität9.2 involuntary self-rotation of the sails, Swinging and wind parallelism

Zur Vermeidung von ungewolltem Eigenrotieren oder Schwingen der Segel im Freilauf auf der rechten Seite können auf mechanischem Wege Zahnrad-, Zahnriemen-, oder Kettensteuerungen eingesetzt werden. Diese werden in den Trägerscheiben der Rotoren eingebaut, in denen die Segel ihre Lagerung haben.to Avoidance of unwanted self-rotation or swinging of the sails in the freewheel on the right hand side gear, Timing belt, or chain controls are used. These will in the carrier disks of the Installed rotors in which the sails have their storage.

Es kann die Ausführungsvarianten mit Kupplungen geben. Während die Stößelstange auf der Arbeitsseite das Segel arretiert, kann sie bei entgegengesetzter Stellung auf der Rückholseite dafür verwendet werden, eine Kupplung zu steuern. Diese Kupplung verbindet das Segel auf der rechten Seite kraftschlüssig über ein Getriebe mit einem Zahnkranz, welcher starr auf dem Trägermast sitzt. Das Getriebe gewährleistet, daß das Segel auf seinem halbkreisförmigen Weg rechts um den Mast herum immer parallel zur Windrichtung steht. Wird die Stößelstange zu Beginn der Arbeitsphase in Arretierungsrichtung des Segels bewegt, trennt die Kupplung das Getriebe wieder vom Trägermast, das Getriebe steht durch die Arretierung des Segels im Rotor still und „rutscht" ohne kraftschlüssige Verbindung auf der linken Seite am Zahnkranz des Trägermastes vorbei.There may be the variants with couplings. While the push rod on the working side locks the sail, it can counter set position on the return side can be used to control a clutch. This coupling connects the sail on the right side non-positively via a gear with a ring gear, which sits rigidly on the support mast. The transmission ensures that the sail is always parallel to the wind direction on its semicircular path to the right around the mast. If the push rod is moved at the beginning of the working phase in the locking direction of the sail, the clutch separates the gear again from the support mast, the gear is stopped by the locking of the sail in the rotor and "slips" without positive connection on the left side of the sprocket of the support pole over.

Es kann aber auch Ausführungsvarianten ohne Kupplungen geben. Hierzu wird ein halber Zahnkranz auf der rechten Seite, z. B. unter der Stößelstangenführung am Nockenring angebracht. Im Unterschied zur Variante mit Kupplungen dient jetzt nicht mehr der feststehende Trägermast als Bezugspunkt für das Getriebe, sondern der Nockenring. Denn die Position des halbseitigen Zahnkranzes muß je nach Windrichtung mitgesteuert werden. Wird die Segelarretierung beim Eintreten in die Rückholphase gelöst, greift das Getriebe in die ersten Zähne des halbseitigen Zahnkranzes. Durch das Abrollen über diesen halben Zahnkranz steuert das Getriebe die Parallelität des Segels zur Windrichtung und sorgt somit für einen minimalen Windwiderstand des Segels in dieser Phase. Verläßt das Getriebe die letzten Zähne des halben Zahnkranzes und tritt das Segel in seinen Arbeitsbereich ein, wird es im Rotor arretiert und das Getriebe „hängt" bei seiner jetzt beginnenden 180° Drehung in der Luft und wird nicht gebraucht.It but can also design variants without Give clutches. For this purpose, a half sprocket on the right Page, z. B. under the push rod guide on Cam ring attached. In contrast to the variant with couplings is no longer the fixed support mast as a reference point for the transmission, but the cam ring. Because the position of the half-sided sprocket must be depending on Wind direction to be mitgesteuert. Will the sail lock during Entering the return phase solved, engages the gear in the first teeth of the half-sided sprocket. By rolling over this half sprocket, the transmission controls the parallelism of the sail to the wind direction and thus ensures a minimal wind resistance of the sail in this phase. Leaves the transmission the last teeth half of the sprocket and kick the sail into his workspace a, it is locked in the rotor and the gearbox "hangs" at its now beginning 180 ° rotation in the air and is not needed.

Bei der Verwendung von zusätzlichen Steuerungseinrichtungen lassen sich diese vertikalen Windräder optimieren und steuern. Solche zusätzlichen Steuerungseinrichtungen können sein: selbstregelnde Bremsen, Hilfsmotoren zur Arretierung der Segel links und zur Einstellung der Windparallelität rechts, computergesteuerte Berechnungen zur Stellung der Segel, elektronische Messung und Überwachung entscheidender Windradsteuerungen usw.. Der Energieverbrauch solcher zusätzlichen Steuerungs- und Hilfseinrichtungen muß jedoch genauso wie der Reibungsverlust bei mechanischen Steuerungen (Zahnrad oder Kettensteuerung) dem Nutzen der vertikalen Windkraftanlagen mit gesteuerten Segeln in einem sinnvollen Verhältnis gegenüberstehen.at the use of additional Control devices can optimize these vertical wind turbines and control. Such additional Control devices can be: self-regulating brakes, auxiliary motors for locking the sails left and to adjust the wind parallelism right, computer controlled Calculation of the position of the sails, electronic measurement and monitoring crucial wind turbine controls, etc. The energy consumption of such additional Control and auxiliary equipment must, however, as well as the friction loss in mechanical controls (gear or chain control) the Benefits of vertical wind turbines with controlled sails in a meaningful relationship face.

9.3 Wirkungsgradoptimierungen9.3 Efficiency optimization

Der Wirkungsgrad kann sich durch bestimmte Segelstellungen sowohl auf der Arbeits-, als auch auf der Rückholseite optimieren lassen. Es kann durchaus sein, daß ein Windrad mit exakt axial arretierten Segeln in der Arbeitsphase und exakt windparallel gehaltenen Segeln in der Rückholphase nicht am effektivsten läuft. Darauf können unterschiedliche Windgeschwindigkeiten Einfluß haben. Zu beachten sind sicher die Strömungslinien. Durch die Rotation ändern diese sich ständig und reißen ständig irgendwo ab. Ein wichtiger Punkt ist wohl das Entstehen von Verwirbelungen.Of the Efficiency can vary due to certain feathering positions the working, as well as on the return side optimize. It may well be that a wind turbine with exactly axial locked sails in the working phase and kept exactly wind-parallel Sailing in the return phase not the most effective. On it can different wind speeds influence. To be sure are the streamlines. Change by the rotation these are constantly and tear constantly somewhere off. An important point is probably the emergence of turbulence.

Nun ist die Wirkungsweise dieser vertikalen Windräder aber nicht eine strömungsideale Führung von Flügelprofilen im Wind, um durch entsprechende Querschnittsformen entsprechende Auftriebswirkungen nutzen zu können. Nein, die Wirkungsweise bei diesen vertikalen Windkraftanlagen ist, in der Arbeitsphase dem Wind einen maximalen Widerstand entgegen zu bringen, indem ganz plump gesagt irgendeine Fläche dem Wind in den Weg gestellt wird. Verwirbelungen scheinen da sogar hilfreich, um den maximalen Widerstand zu erhalten.Now However, the mode of action of these vertical wind turbines is not a flow ideal Leadership of airfoils in the wind, to corresponding by corresponding cross-sectional shapes Be able to use buoyancy effects. No, the effect of these vertical wind turbines is, in the working phase the wind maximum resistance to bring, by quite plump said any area the Wind is put in the way. Turbulence even seems there helpful to get the maximum resistance.

In der Rückholphase gilt allerdings, die Segel so stromlinienförmig wie möglich wieder nach vorne zu holen. Nun bewegen sich ständig die Arbeitsphase und die Rückholphase in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbei. Dadurch beeinflussen sie sich gegenseitig. So könnte es sein, daß eine bestimmte Stellungsveränderung des Segels in seiner Arbeitsphase genauso sinnvoll ist, wie eine bestimmte Stellungsveränderung des Segels gegenüber seiner Windparallelität in der Rückholphase.In the return phase However, the sails as streamlined as possible back to the front pick up. Now constantly moving the work phase and the return phase in the opposite direction past each other. Thereby influence they each other. So could it be that one certain change in position the sail in his working phase is just as useful as a certain change in position of the sail opposite its wind parallelism in the return phase.

Um das optimale Verhältnis zwischen dem maximalen Widerstand und dem geringsten Widerstand zu erhalten, müssen nicht nur die Strömungslinien betrachtet werden, die in den natürlichen Luftbewegungen der Natur vorkommen, sondern auch die eigenerzeugten Strömungslinien und Störlinien der vertikalen Windkraftanlage in Überlagerung mit der natürlichen Windströmung.Around the optimal ratio between the maximum resistance and the lowest resistance to receive not just the streamlines considered in the natural air movements of the Nature occur, but also the self-generated streamlines and interference lines the vertical wind turbine in overlay with the natural Wind flow.

9.4 Kopplung mit Solartechnik in und auf den Segeln9.4 Coupling with solar technology in and on the sails

Hier möchte ich nur die Möglichkeit der Ergänzung mit Solartechnik in und auf den Segeln und auf dem Rotor nennen, aber keine weiteren Ausführungen machen, da diese Nutzung identisch mit den allgemein bekannten Kombinationen zur Energieerzeugung ist.Here would like to I only have the opportunity the supplement with solar technology in and on the sails and on the rotor, but no further comments make this use identical to the well-known combinations for power generation.

9.5 Anzahl und Form der Segel9.5 Number and shape of the sails

Denkbar sind Zwei-Segel-Windräder, Drei-Segel-Windräder, Vier-Segel-Windräder, oder eine beliebige Anzahl der Segel, wenn es die örtliche Gestaltung erfordert oder zuläßt. Die Anzahl der Segel sollte bei Untersuchungen zur Optimierung einbezogen werden.Conceivable are two-sail windmills, three-sail windmills, four-sail windmills, or one any number of sails, if required by the local design or allows. The Number of sails should be included in optimization studies become.

Denkbar ist auch, die Segel in der Form eines zusätzlichen Windfängers zu gestalten. Begriffe wie Windsäcke, Wölbsegel, Halbschalen oder Bremsfallschirme treffen das Gemeinte wohl am deutlichsten. Möglich ist auch, daß sich aus den Segeln in der Arbeitsphase weitere Segel oder Windfänger ausklappen. In der Rückholphase könnten sich die so ausgeklappten Segel dann zu konkaven oder konvexen Querschnitten zusammenfalten und sich in die Stromlinienförmigkeit integrieren.Conceivable Also, the sails are in the form of an additional wind catcher shape. Terms like wind socks, Wölbsegel, Half shells or brake parachutes probably hit the mark most clearly. Possible is also that From the sails in the working phase unfold more sails or wind catcher. In the return phase could then the outstretched sails then to concave or convex cross-sections fold up and integrate into the streamline.

9.6 Gegenläufigkeit mehrerer Windräder9.6 Oppositeness of several wind turbines

Bei mehreren Windrädern an oder auf einem Bauwerk, z. B. einem Industrieschornstein, ist auch eine Gegenläufigkeit der Windräder denkbar, jeder zweite Rotor könnte entgegen dem Uhrzeigersinn laufen. Selbstverständlich ist wie bei allen Veränderungen an vorhandenen Gebäuden die Statik zu beachten.at several wind turbines on or on a building, z. As an industrial chimney is also a contradiction the wind wheels conceivable, every second rotor could run counterclockwise. Of course, as with all changes on existing buildings to observe the statics.

Wenn mehrere Windkraftanlagen weit genug auseinander sind, werden sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Interessant wird die Betrachtung zweier gegenläufig rotierender vertikaler Windkraftanlagen, die auf gleicher Höhe nebeneinander stehen. Liegen bei gegenläufigen Windanlagen die beiden Arbeitsphasen dicht genug aneinander, können sie sich wirkungsgradsteigernd aufeinander auswirken. Schwieriger wird die Sache allerdings mit der Ausrichtung, wenn sich der Wind dreht. Auch interessant ist die Betrachtung ganzer Windparkanlagen. Lassen sie sich so aufstellen, daß sich ständig eine Vielzahl darin enthaltener Windkraftanlagen durch optimierte Strömungsführung wirkungsgradsteigernd beeinflussen, egal aus welcher Richtung der Wind eintritt, liegt der Nutzen auf der Hand.If several wind turbines are far enough apart they will do not affect each other. The viewing becomes interesting two in opposite directions rotating vertical wind turbines, the same height next to each other stand. Lying in opposite directions Wind turbines the two working phases close enough together, they can increase efficiency to one another. The more difficult is the However, with the orientation, when the wind turns. Also interesting is the consideration of whole wind farms. Let Stand up so that constantly a multiplicity of wind turbines contained therein by means of optimized flow guidance efficiency-increasing affect, no matter from which direction the wind enters, is the Benefit at hand.

9.7 auf der Wasseroberfläche schwimmende vertikale Windkraftanlagen9.7 floating on the water surface vertical wind turbines

Abschließend möchte ich auf meine eingangs genannten Überlegungen zur streckenförmigen Segelführung zurückkommen. Vorteilhaft scheint mir die Anwendung auf einer Wasseroberfläche.Finally, I want to to my considerations mentioned above to the track-shaped sails Come back. Advantageous to me seems the application on a water surface.

Der Rotor befindet sich schwimmend an einem fest verankerten Standort irgendwo inmitten eines Gewässers. Mehrere bootsförmige Schwimmkörper mit darauf automatisch gesteuerten Segeln werden über eine Seilführung mit dem Rotor verbunden. Der Wind wird die gesetzten schwimmenden Segel vom Rotor wegtreiben wollen. Das soll er auch, aber nicht, ohne dabei über die Seilführung Energie an den Rotor abzugeben. Die windenergienutzenden wegsegelnden Schwimmkörper ziehen gleichzeitig über die Seilführung die bereits vorher weggesegelten Schwimmkörper wieder zurück zum Rotor. In dieser Rückholphase sind die Segel natürlich nicht gesetzt. Das Ganze funktioniert wie eine Seilbahn, die auf eine Wasseroberfläche gelegt wird. In der Skizze 11 ist die Draufsicht einer solchen vertikalen Windkraftanlage dargestellt. Der Rotor mit seinem festen Standort ist links dargestellt. Als Umlenkrolle am windabgelegenen Ende dieser Wasserseilbahn kann ein weiterer frei schwimmender Rotor zur Energiegewinnung eingesetzt werden. Dieser lose Rotor ist in der Skizze 11 rechts dargestellt. Einerseits um das Seil zu spannen und andererseits um eine sich nicht drehende Bezugsachse zum losen Rotor zu erhalten, wird auch auf diesem frei schwimmenden Rotor ein Segel gesetzt, das nun ständig wie eine Fahne im Wind steht und nicht gesondert gesteuert werden muß.Of the Rotor is floating in a firmly anchored location somewhere in the middle of a water. Several boat-shaped float with automatically controlled sails on one cable guide connected to the rotor. The wind becomes the set floating sails want to expel from the rotor. He should, but not without over it the rope guide To give energy to the rotor. The wind power-using off-road sailing float move at the same time the rope guide the previously sailed floats back to the rotor. In this return phase the sails are natural not set. The whole thing works like a cable car going on a water surface is placed. In the sketch 11 is the top view of such a vertical Wind turbine shown. The rotor with its fixed location is shown on the left. As a pulley at the windward end of this Funicular may be another free-floating rotor for energy production be used. This loose rotor is in sketch 11 right shown. On the one hand to tension the rope and on the other hand to get a non-rotating reference axis to the loose rotor is Also set a sail on this free-floating rotor, now constantly how a flag is in the wind and does not need to be controlled separately.

Befindet sich ein Schwimmkörper am feststehenden Rotor, erhält er ein Signal, um das Segel zu setzen. Erreicht dieser angetriebene Schwimmkörper den frei beweglichen schwimmenden Rotor am anderen Ende, erhält er das Signal, sein Segel einzuholen oder umzuklappen, um sich für den Rücktransport bereit zu machen.is a float on the fixed rotor, receives He sends a signal to set the sail. Achieved this powered float the floating floating rotor at the other end, he gets that Signal to catch up or fold down his sails to sign up for the return transport to get ready.

Auf dem Weg vom feststehenden Rotor zum beweglichen Rotor werden die Segel automatisch so gesteuert, daß sie sich maximal gewinnbringend mit dem größten ermittelbaren Widerstand in den Wind stellen. Solche Steuerungsmöglichkeiten wurden bereits unter den Punkten 6.1, 6.2 und 6.3 beschrieben. Da jedoch die Schwimmkörper bereits über die stets nach dem Wind ausgerichtete Seilführung immer parallel zum Wind gehalten werden, können die Segel auch ohne Steuerung einfach quer zur Schwimmkörperlängsachse gesetzt werden. Die aufgestellten Segel können ruhig so bemessen werden, daß sie einige Tonnen Windkraft aufnehmen können. Für die Stromerzeugung bedeutet dies, je Quadratmeter Segel dem Wind so viel Energie (in Watt je m²) zu entnehmen, wie er gerade liefert. Wenn die Schwimmkörper als Pontons in Schiffsform, oder als Katamaran ausgebildet werden, ist relativ leicht zu berechnet, wieviel Tonnen solche Schwimmkörper aufnehmen, bevor sie über die Kragarmwirkung des Segels vornüber ins Wasser gedrückt werden. Denkbar sind die Schwimmkörper auch in Form von Tragflächenbooten oder Rennbooten, um den Wasserwiderstand so gering wie möglich zu halten und die Geschwindigkeiten zu erhöhen. Damit die längs- und stromlinienförmigen Schwimmkörper im Rotorbereich nicht quer durchs Wasser gezwängt und um den Rotor herumgezogen werden müssen, werden Annahme- und Abgabestationen eingerichtet. Diese Endbereiche vor den Rotoren funktionieren wie Sackbahnhöfe, in denen die Zugseile mit Hilfe von Aushänge- und Mitnehmervorrichtungen für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung umgehängt werden. Diese Sackbahnhöfe sind in der Skizze 11 direkt vor den Rotoren dargestellt.On the way from the fixed rotor to the movable rotor, the sails are automatically controlled so that they are maximally profitable with the largest detectable resistance in the wind. Such control options have already been described under points 6.1, 6.2 and 6.3. However, since the floats are always kept parallel to the wind via the always oriented towards the wind rope guide, the sails can also be easily placed without control transverse to the floating body longitudinal axis. The erected sails can be quietly sized so that they can take a few tons of wind. For power generation, this means that per square meter of sail the wind needs to ^draw as much energy (in watts per m ² ) as it is currently delivering. If the floats are designed as pontoons in ship form, or as a catamaran, it is relatively easy to calculate how many tons of such floats record before they are pushed over the cantilever effect of the sail forward into the water. The floats are also conceivable in the form of hydrofoils or racing boats in order to keep the water resistance as low as possible and to increase the speeds. So that the longitudinal and streamlined floats in the rotor area do not have to be forced transversely through the water and pulled around the rotor, receiving and discharging stations are set up. These end areas in front of the rotors function like sack stations in which the traction cables are relocated by means of trailing and carrier devices for the opposite direction of movement. These sack stations are shown in the sketch 11 directly in front of the rotors.

Die in der Bildmitte zwischen den Führungsseilen dargestellte Konstruktion ist eine Seilführung. Die Seilführung kann hier über ein „Bojenfloß" erfolgen. Das dargestellte Bojenfloß ist über ein zusätzliches Seil am Rotor verankert.The one in the middle of the picture between the guide ropes shown construction is a cable guide. The rope guide can be made here via a "buoy raft." The buoy raft shown is anchored to the rotor via an additional rope.

Diese Art der Energiegewinnung dient auch dem Erholungswunsch vieler Leute, am Ufer zu verweilen und einer Segelregatta zuzusehen.These Type of energy generation also serves the desire of many people to relax to stay on the shore and watch a sailing regatta.

Diese streckenförmige Segelführung könnte auch auf dem Land, z. B. in der Wüste, genutzt werden. Dazu müssen die Schwimmkörper durch entsprechende Fahrzeuge ersetzt werden. Wesentliche Nachteile gegenüber der Anwendung auf dem Wasser bestehen in den höheren Reibungsverlusten und der komplizierteren und kostenaufwendigeren Fahrzeugausbildung.These stretch like sails could also in the country, z. In the desert, be used. To do this the floats be replaced by appropriate vehicles. Major disadvantages across from The application on the water consists in the higher friction losses and the more complicated and more expensive vehicle training.

In der Hoffnung, mit meiner Idee zu den vertikalen Windkraftanlagen auf der Basis gesteuerter Segel den Grundstein für den Bau eines neuartigen Typs von Windkraftanlagen gelegt zu haben, möchte ich meine Beschreibung beenden.In the hope, with my idea to the vertical wind turbines On the basis of controlled sails the foundation stone for the construction of a new kind of wind turbines, I would like my description break up.

Ich wünsche mir, einen Beitrag zur Umwelt, zur Wirtschaftlichkeit und zur baldigen gewerblichen Anwendung geleistet zu haben.I Wishes me, a contribution to the environment, to economic efficiency and to the near future commercial use.

Claims

Rotating vertical wind turbines Sails as vertical wind turbines with controllable movable wings, marked by 1. Their special construction, arrangement and storage the wing and the carrier body (rotor) to each other 2. the mobility of their wings in vertically rotating support bodies Third Rotatability of the wings around its own longitudinal axis (vertical) 4th three different control ideas (mechanical, electromagnetic and electronic) and various control techniques of the wings, as well Locking, braking, damping, Optimization and "fold-away" of the wings 5th seven different wind turbine optimization ideas 6th Distribution of the wind turbine function in work and return cycles 7. steady resizing the surface of the wings facing the wind between working and retrieving cycles 8th. no requirements for cross section, shape, size and slenderness of the wings, main they serve as a "windscreen" (but should be at a turn of 90 ° significant difference in the size of the visible surfaces exist), many design options, wings can also be made transparent 9. execution and design of the entire vertical wind turbines in different shapes, different sizes and different numbers the wing, as well contrariness and variations in the page height ratios, to adapt to the environment 10. Application on ships and boats to combine the energy with the sailing and / or Propeller propulsion and stabilization of boats in waves, and with the increase in effectiveness by wind funnel design 11. use as "water slingshot" in agriculture, with simultaneous power generation 12. Possible use on and on buildings, Facilities and construction, as well as installation or integration in this, rotation of the vertical axis in the horizontal direction conceivable 13th applications also in inhabited areas, use as an advertising medium, use of various Effects when used as a neon sign, use as "city wind wheel" 14. Wind turbines on the water, where all floating bodies due to the anchored rotor location set sail driven, drive the rotor via a rope technique. On the way back become the floats with folded sails over the rope technology was again used for the rotor location. use a floating cable car technology with sack station guidance for the flow-friendly Movement of the floats and use the Segway control to keep the sails maximally in the wind to keep. Application also conceivable on land.