[发明专利]用于风能利用的捆绑式机翼系统

说明书

本发明涉及一种用于将流动能量转化为电能的捆绑式被动的机翼系统，所述机翼系统针对较安全和高效的驱动而具有优化的空气动力方面和机械方面的特性并且此外只是通过一个或多个牵拉元件和转化单元相连接并且包括刚性的、不易弯曲的结构元件例如梁和壳结构与柔性的易弯曲的面构形例如膜、箔、层的优化的组合。

技术领域

本发明涉及一种捆绑式机翼系统和针对风力发电设备例如用于将流动能量转化为电能的所述机翼系统的制造，所述机翼系统针对较安全和高效的驱动而具有优化的空气动力方面和机械方面的特性并且尤其只是通过一个或多个牵拉元件与转化单元相连接并且包括具有柔性的易弯曲的面构形例如膜、箔、层的刚性的、不易弯曲的结构元件例如杆和壳结构的优化的组合。根据本发明的机翼具有非常有利的物理特性例如面负载、面重量和电力收益。

背景技术

飞行风力发电设备不在高的地面固定的结构例如塔和杆上连接，所述结构将风的流动能量借助于捆绑式飞行仪器转化为机械和电能。这样的系统的优点首先在于，高的能量供应和高的风的均匀性在大的高度中例如高于100m利用较小的材料费用和很小的花费是可能的。具有在地面固定的结构上的转子的风能发电设备以现今的现有技术不仅出自技术方面的也出自经济方面的原因几乎整体高度不大于200m地实施。基础和塔结构的质量和花费构成费用的很大部分并且几乎完全分摊在飞行风力发电设备中。因此对相对于杆或者说塔连接的风力发电设备的飞行风力发电设备来说很小的相对花费的可能性在于，将设备在较小的风的名义速度或者说较高的名义可支配负载上设计。这导致风力电流供应的均衡化并且在使用内陆地点时降低储存技术和分配网方面的花费。

存在这样的飞行风力发电设备的多个不同的方案。例如从US 20100295303已知这样的，即将已经在飞行仪器中的风能转化为电能并且通过导引电的丝线导引到地面的方案。还存有的方案是，可运动的地面站从飞行仪器通过地面的轨道曲线或路段在地面上牵拉，例如欧洲的专利文件EP 2 075 461B1，以及具有竖直轴的位于地面的转子通过牵拉性的飞行仪器借助于固定长度的丝线被置于转动中的方案。

在转子驱动的风力发电设备中面负载典型地位于100-150kg/m²，所述面负载必须通过弯矩而传递到轮毂中。这里在尺寸方面除了平均的静态的负载，尤其由于狂风的风梯度和塔结构(Turmvorstau)的自重以及负载峰值的机翼根上的交变的弯矩。在这里机翼在纤维粘合结构方式中利用对小型风力发电设备来说的5-15kg/kW的关于功率的质量并且对巨型风力发电设备来说的10-25kg/kW的关于功率的质量而应用。这便出现具有针对小型设备20-60kg/m²的或者说针对大型设备50-150kg/m²的面重量，从而设置了对所述结构形式的尺寸增长来说的自然的限制。作为替代方案所述结构具有捆绑式机翼或伞结构。捆绑式机翼典型地布设在30-60kg/m²之间的面负载上并且具有包括躯干和传导面在内的大约100kg/m²的面重量。尤其应用在运动区域中的伞结构典型地布设在3-10kg/m²之间的面负载并且具有大约0.1-0.2kg/m²的面重量。

织物的结构方式中的捆绑式的机翼被粗略地划分，所述结构方式在下述方式上获得其形状稳定性：