DE2908761A1 - Fluegel fuer windmotore die nach aerodynamischen grundsaetzen konstruiert und bekannte elemente, die zur erhoehung des auftriebs des fluegels dienen (start- und landehilfen) eingebaut haben - Google Patents

Fluegel fuer windmotore die nach aerodynamischen grundsaetzen konstruiert und bekannte elemente, die zur erhoehung des auftriebs des fluegels dienen (start- und landehilfen) eingebaut haben

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DE2908761A1 DE19792908761 DE2908761A DE2908761A1 DE 2908761 A1 DE2908761 A1 DE 2908761A1 DE 19792908761 DE19792908761 DE 19792908761 DE 2908761 A DE2908761 A DE 2908761A DE 2908761 A1 DE2908761 A1 DE 2908761A1
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0232—Adjusting aerodynamic properties of the blades with flaps or slats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Description

  • B e s c h r e i b u n g
  • 1. Seit Jahrhunderten ist die BoS und die Holländer- W i n d a ii h 1 e bekannt.
  • Sie wurde für die verschiedensten Zwecke eingesetzt. Ihre Leistung ist für heutige Verhältnisse zu gering.
  • Bei 12 m Flügekkreisdurchmesser und 8 m/s Wind leistet sie 5 kW. (1) 21 Seit etwa 100 Jahren sind amerikanische Windräder ii Gebrauch. Ihre Leistung konnen nach der Formel N = k . F . v3 (in PS) berechnet werden. (2) Ein Windrad mit 12 m Flügelkreis und 8 m/s Wind leistet 13,2 kW (18 PS).
  • 3) Otto Lilienthal (3) hat 1873 gefunden, daß gewölbte Flächen, wenn sie von einer Seite angeblasen werden, an der gewölbten Fläche eine Kraft entwickeln, die weit größer ist, als der Widerstand den die Fläche dem Winde bietet. Dieser Tatsache ist es überhaupt erat su verdanken, daß wir fliegen können. Diese grdßere Kraft, die die Fläche zu heben versucht, nennt man Auftrieb, die andere, rechtwinklig zu ihr, wird Widerstand genannt. Lilienthal berechnete den Auftrieb seiner Flugzeuge nach folgender Formel L = 0,18 . F . v2.
  • In desl zwanziger Jahren tauchten die ersten Windmotore auf1 deren Flügel den Flugzeugflügeln nachgebidet waren. Sie entsprachen aerodynamischen Gesetzen.
  • Prof. Prandtl, der diese Zusammenhänge um den Flügel untersuchte und beschrieb, kam auf die Formel A - Ca . F/#/2 . v2 (in kp).
  • Hierin ####/# /2 (= Masse des Luftgewichts / 2) und v2 von der Fläche unabhängige Größen sind. Die Flächengröße kann nach dem Verwendungszweck verändert werden, während Ca, der Auftriebsbeiwert, im Windkanal festgelgt wird und die aerodynamische Güte der Fläche darstellt. Für Segelflugzeu##Profile liegt ## zwischen 1,0 und 1,3. (4) Nach dem Kr#ege hat Prof. Rütter die Erkenntnisse aus dem Segelflugzeugbau für die Konstruktion der Flügel fur Windmotore ausgenutzt. Die Flügel dieser motore werd### einen Ca-Wert von 1,3 besitzen.
  • I)er vielbesprochene Windmotor auf Sylt leistet bei 11 m » und 8 m/s Wind 12 kg (5).
  • Da mir keine weiteren vergleichbaren, genaueren Werte bekannt sind, habe ich die Flächen eines Windmotors Bit Segelfluzeugflächen nachgerechnet und kam bei einem Flügelkreisdurchmesser von 12 m und 8 m/s Wind auf 14,2 kW.
  • 4. Flügel für Windmotore nach dem Patenanspruch sind übliche Flügel, die nach aerodynamischen Grundsätzen aufgebaut sind aber dadurch gekennzeichnet, daß sie bekannte Elemente enthalten, die der Auftriebserhöhung dienen und als "Start- oder Landehilfen" bekannt sind. Z.B. Klappen, Vorflügel und auch Vorrichtungen zumAbsaugen der Grenzschicht oder zum Anbl@en Strömung auf der Oberseite der Fläche.
  • Als Beispiele möchte ich anführen:(4): Wölbungsklappe eit Spalt, sie erreicht ein Ca - 2,0 Fig. 1, Fowler-Flügel mit Spalt, er erreicht ein Ca w 3,15 Fig. 2 und einen besonders hohen Flügel an dem die Grenzschicht abgesaugt werden kann, er erreicht einen Ca= 5,1 Fig. 3 Das Absaugen der Luft kann durch einen Injektor am freien Flügelende oder durch den hohlen Flügelholm erfogen. Der geringe Kraftaufwand dafir fällt gegenüber dem Leistungsgewinn kaum ins Gewicht.
  • Aufstellung lfd. Art Flügel- Wind Leistung effektive Leistung Nr. # v kW bezogen auf den Ansellwinkel 1 Windmühle 12 m 8 5 2 Windrad 12 m 8 13,2 5 Windmotor (Sylt) 11 m 8 12 4 Windmotor, errechnet 12 m 8 14,2 Wölbungsklappe mit Spalt 12 m 8 22 12° = 0,98 . æ 22 - 21,5 kW Fowler-Flügel mit Spalt 12 m 8 45,7 160 = 0,96 . 43,7 = 41,7 kW Sonderprofil 12 m 8 55 33° = 0,84 . 55 = 46 kW Somit ergibt sich eine Leistungssteigerung von maximal auf den dreifachen Wert.
  • Quellenangabe (1) Sonnenenergie 6/78, Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie, München (2) Hütte,II, Ausgabe 1908 (3) Strömungslehre von Ludwig Prandtl 2. Auflage, S. 178 (4) Elementare Aerodynamik und Flügphysik, Günter Meyer, Leipzg, S.
  • ( wie (1), S. 19 L e e r s e i t e

Claims (1)

  1. Patent anspruch Flügel für Windmotore nach dem Patentanspruch sind Flügel, die nach üblichen aerodynamischen Grundsätzen aufgebaut sind, aber dadurch gekennzeichnet sind, daß sie die bekannten ßlemente enthalten, die der Auftriebserhöhung dienen und als "Start- und Landehilfen" bekannt sind.
DE19792908761 1979-03-06 1979-03-06 Fluegel fuer windmotore die nach aerodynamischen grundsaetzen konstruiert und bekannte elemente, die zur erhoehung des auftriebs des fluegels dienen (start- und landehilfen) eingebaut haben Withdrawn DE2908761A1 (de)

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