Windrotor-Flügel als Segel verwenden?H-Darrieus-Rotor

H-Rotor in Dülmen-Rorup (Nordrhein-Westfalen)        photo taken by Stahlkocher
H-Rotoren (linkes Bild) haben schmale, senkrechte Flügel mit symmetrischem, stromlinienförmigem Profil (Bild unten). Will man sie auf dem Schiff bei angehaltenem Rotor als Segel verwenden, müssten Sie mehr oder weniger quer zur Windrichtung ausgerichtet und ebenfalls arretiert werden. Aber auch dann bieten die Flügel dem Wind nur eine kleine Fläche dar und haben nicht das typische Profil eines Segels; dieses ist idealerweise asymmetrisch mit  konkaver Wölbung auf der Luv-Seite.

1. Flügel mit veränderlicher Breite und veränderlichem Profil

Meine Erfindung sieht vor, dass Teile der Außenschale des Flügels (rot dargestellt in der Abbildung unten) aufklappbar sind um
 
H-Rotor-Flügel-Profil
Rotorflügel als Segel

ein Scharnier an der hinteren, spitz
zulaufenden Kante des Flügels. Beim Segeln am Wind wird die rechte oder linke Schale ausgeklappt, beim Segeln vor dem  Wind aber beide Schalen ( Abbildung oben). Voraussetzung der ganzen Anordnung 
ist es, dass jeder Flügel individuell um die eigene Längsachse drehbar und in jeder Position arretierbar ist.
 

2. Minimierung der Beschattung der Solarzellen

Um die Beschattung der Solarzellen auf dem Dach des Öko-Trimarans durch den H-Rotor (in seiner Funktion als Segel) zu minimieren, muss auch der Rotor als Ganzes in jeder beliebigen Drehposition arretierbar sein.

Beide Regulierungen - die der einzelnen Flügel um ihre Längsachse und die Arretierungsposition der Rotoren - müssten von einem Prozessrechner gesteuert werden. Eingangsdaten für ihn sind die Windrichtung in der Relaltion zum Kurs des Schiffes und der Sonnenstand. Der Rechner ermittelt automatisch und mit ständiger Nachregulation 1. Den Umschalt-Zeitpunkt von Rotor- auf Segelfunktion und umgekehrt sowie das Ein- und Ausfahren der beweglichen Außenschalen des Flügels,
2. die Arretierungsposition der Rotoren, bei welcher die als Segel umfunktionierten Flügel die Solarzellen minimal beschatten und 3. die optimale Ausrichtung der Segel zum Wind.

3. Optimierung des H-Rotors

Da nun ohnehin die Rotorflügel in ihrer Funktion als Segel mit Stellmotoren zur Regulierung ihres Anstellwinkels versehen sind, ist zu überlegen, ob diese Steuermöglichkeit nicht auch zur Optimierung (Steigerung des Wirkungsgrades) der Windturbine verwendet werden könnte. Bei der herkömmlichen Form ist der Anstellwinkel der Rotorflügel ausschließlich durch die Umkreisung der senkrechten Achse definiert, also unabhängig von der Windrichtung. In der neuen Ausführung könnte der Anstellwinkel zusätzlich auf die Windrichtung in der Relation zum Kurs des Schiffes ausgerichtet werden. Um die Stellmotoren nicht übermäßig zu
beanspruchen, könnte diese Regulierung auch über einen im Mast eingebauten Exzenter und entsprechendem Gestänge zur Flügelachse erreicht werden. Es genügt dann ein einziger, ebenfalls im Mast eingebauter Stellmotor, der nur auf den Exzenter einwirken muss, wenn sich die Windrichtung und/oder der Kurs des Schiffes ändert.
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