DE10136079A1 - Ship with electric motor drive has wind power system driving charging station generator with air turbine(s) immediately above deck fittings with turbine wheel in form of radial fan wheel - Google Patents
Ship with electric motor drive has wind power system driving charging station generator with air turbine(s) immediately above deck fittings with turbine wheel in form of radial fan wheelInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Schiff mit einem elektromotorischen Antrieb, dessen Stromversorgung aus einer bordeigenen Akkumulatorenstation erfolgen, zu deren Aufladung eine fotovoltaische Stromerzeugungsanlage sowie eine mindestens einen elektrischen Generator einer Ladestation antreibende Windkraftanlage vorgesehen ist. The invention relates to a ship with an electric motor drive, the Power supply from an on-board battery station their charging a photovoltaic power plant and a driving at least one electric generator of a charging station Wind turbine is provided.
Sonnenlicht als Primärenergie wird zunehmend bei kleineren "Ausflugs"- Schiffen genutzt, mit denen nur relativ kurze Fahrstrecken zu bewältigen sind, so daß eine vergleichsweise gering dimensionierte Akkumulatoreneinheit für die Speisung des elektrischen Schiffsantriebes ausreicht, die erforderlichenfalls auch aus dem an Land vorhandenen Stromversorgungsnetz wieder aufgeladen werden kann. Sunlight as primary energy is increasingly used for smaller "excursions" - Ships used to manage only relatively short distances are, so that a comparatively small dimension Accumulator unit for the supply of the electric ship propulsion sufficient if necessary also from the on-site power supply network can be recharged.
Es ist auch, um von der Sonnenstrahlung als Energiequelle absehen zu können, bekannt, ein Schiff mit Elektroantrieb durch eine auf diesem installierte Windkraftanlage mit Strom zu versorgen und die dafür erforderlichen Windräder, die insgesamt sehr hoch bauen, so in den Wind zu drehen, daß dieser möglichst günstig als Energiequelle ausnutzbar ist. Die dafür erforderlichen Schiffsaufbauten sind hoch und führen zu einer ungünstigen Lastverteilung. It is also too to refrain from solar radiation as an energy source can, known, a ship with an electric propulsion on this to supply installed wind turbines with electricity and the necessary Wind turbines, which build very high overall, in the wind so that this can be used as cheaply as possible as an energy source. The one for that required ship superstructures are high and lead to an unfavorable Load distribution.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiff der eingangs genannten Art anzugeben, das bei vergleichsweise niedriger Aufbauhöhe sowohl eine effektive Ausnutzung der Solarenergie als auch der Windenergie ermöglicht. The object of the invention is to provide a ship of the type mentioned to indicate that with a comparatively low construction height, both an effective Utilization of solar energy as well as wind energy enables.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
Durch die hiernach vorgesehene Gestaltung einer Luftturbine mit einem "liegend" angeordneten, d. h. um eine vertikale Achse drehenden Laufrad innerhalb einer axialsymmetrischen Luftleiteinrichtung, die den Wind auf das Lüfterrad konzentriert, derart, daß dieses, unabhängig von der Windrichtung, stets gleichsinnig rotatorisch angetrieben wird, wobei die Luftleiteinrichtung zusätzlich als großflächiger Träger für die Solarzellen der fotovoltaischen Stromerzeugungseinrichtung genutzt wird, wird insgesamt ein niedriger Aufbau der gesamten mit den verschiedenen Primärenergien Licht und Windkraft arbeitenden Stromerzeugungsanlage erzielt, der trotzdem eine wirksame Nutzung dieser Energiequellen ermöglicht und, dank dieser kombinierten Nutzung, in günstigen Fällen für die Stromversorgung des Schiffes ausreichend ist. Ein Nachladen der Akkumulatoren ist weit seltener erforderlich, und das Schiff kann, eine hinreichend hohe Windgeschwindigkeit vorausgesetzt, ggf. auch ohne Solarstrom betrieben werden. Due to the design of an air turbine with a arranged "lying", i.e. H. impeller rotating about a vertical axis within an axially symmetrical air guide that directs the wind onto the The fan wheel concentrates in such a way that, regardless of the wind direction, is always rotated in the same direction, the air guide additionally as a large-area support for the solar cells of the photovoltaic Electricity generating device is used, the total will be lower Building the whole with the different primary energies light and Achieved wind power generating plant, which still has a enables effective use of these energy sources and, thanks to these combined Use, in favorable cases for the power supply of the ship is sufficient. It is far less necessary to recharge the batteries, and the ship can, a sufficiently high wind speed provided that they can also be operated without solar power if necessary.
Durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 sind in Relation zu den Abmessungen des Schiffes günstige geometrische Auslegungen sowohl der Windkraftanlage als auch der fotovoltaischen Stromerzeugungsanlage angegeben. The features of claims 2 to 4 are in relation to the Dimensions of the ship favorable geometric designs of both the Wind turbine as well as the photovoltaic power generation system specified.
In der bevorzugten Gestaltung des Schiffes gemäß Anspruch 5 ist das Schiff auch mit einer Wellenkraftanlage ausgestattet, mittels derer im Wellenschlag des Gewässers enthaltene Bewegungsenergie zur Stromerzeugung für die Aufladung der Akkumulatoren nutzbar ist. In the preferred embodiment of the ship according to claim 5, the ship also equipped with a wave power plant, by means of which in the waves of the water contained kinetic energy to generate electricity for the Charging the batteries is usable.
Das Grundprinzip dieser Wellenkraftanlage besteht darin, daß Schwimmerelemente, die in einer statisch stabilen Anordnung den Schiffsaufbau tragen und im Abstand von der Wasseroberfläche halten, relativ zu diesem, dem Wellenschlag entsprechend, auf- und abwärtsgerichtete Hub- und Senkbewegungen ausführen können, wobei zur Übertragung der an den Schwimmerelementen angreifenden Auftriebskräfte auf den Schiffskörper bzw. zu dessen Lastabstützung Hydrozylinder vorgesehen sind, zwischen denen bei gegenphasigen Bewegungen der Schwimmerelemente Druckmittelausgleichsströme fließen, die zum Antrieb von Hydromotoren, vorzugsweise Rotationshydromotoren genutzt werden, die ihrerseits elektrische Generatoren antreiben, mittels derer zur Aufladung der Akkumulatoren geeignete elektrische Energie gewonnen wird. The basic principle of this wave power plant is that Float elements that support the ship's structure in a statically stable arrangement and keep away from the surface of the water, relative to this, the Corresponding waves, upward and downward lifting and Can perform lowering movements, whereby to transfer the to Buoyant forces attacking float elements on the hull or towards whose load support hydraulic cylinders are provided, between which at opposite phase movements of the float elements Pressure medium compensation flows flow, which preferably drive hydraulic motors Rotary hydromotors are used, which in turn are electrical Drive generators, by means of which suitable ones for charging the accumulators electrical energy is obtained.
Im Hinblick auf eine Stabilisierung des Schiffes sowohl gegen Stampfbewegungen als auch gegen Rollbewegungen ist es besonders vorteilhaft, wenn das Schiff, wie gemäß Anspruch 6 vorgesehen, in Katamaranbauweise ausgeführt ist, mit zwei jeweils durch eine Mehrzahl von Schwimmerelementen vorzugsweise gleicher Tragkraft bestehenden mehrgliedrigen Tragrümpfen deren Schwimmerelemente gleichsam unabhängig voneinander die Berg- und Talkonfiguration der Wasserwellen abreiten können, unabhängig davon, in welcher Richtung die Wellen zur Schiffslängsrichtung verlaufen. With a view to stabilizing the ship both against Pounding movements as well as rolling movements, it is particularly advantageous if the ship, as provided according to claim 6, in catamaran construction is carried out, each with a plurality of float elements preferably the same load capacity existing multi-membered hulls whose float elements are the mountain and can ride the valley configuration of the water waves, regardless of in which direction the waves run to the ship's longitudinal direction.
Die gemäß Anspruch 8 vorgesehene Anordnung der Hydrozylinder mit einseitig nach oben austretenden Kolbenstangen ist zweckmäßig, um deren empfindliche Oberflächen gegen Spritzwasser zu schützen, wobei diese oberen Kolbenstangenabschnitte auch von Schächten des Schiffsaufbaues aufgenommen sein können. The arrangement of the hydraulic cylinders provided according to claim 8 Piston rods exiting upwards on one side is expedient to their protect sensitive surfaces against splashing water, taking this upper piston rod sections also from shafts of the ship's superstructure can be included.
In der gemäß den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 vorgesehenen, bevorzugten Gestaltung der mehrgliedrigen Tragrümpfe ergibt sich für diese eine strömungstechnisch besonders günstige Form, in der sich beide Tragrümpfe des "Katamaran"-Schiffes gleichsam stets an den Wellenverlauf anschmiegen können. In accordance with the features of claims 9 and 10, preferred design of the multi-section hulls results for this a particularly favorable fluidic form, in which both The hulls of the "catamaran" ship are always at the waves can nestle.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Schiffstyps geben sich aus dessen nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigen Further details of the type of ship according to the invention are provided its subsequent description based on the drawing. Show it
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schiff in schematisch stark vereinfachter Seitenansicht; Fig. 1 shows an inventive vessel in schematically highly simplified side view;
Fig. 2 das Schiff gemäß Fig. 1 in ebenfalls stark vereinfachter Ansicht seiner Heckseite; FIG. 2 the ship according to FIG. 1 in a likewise greatly simplified view of its stern side;
Fig. 3 eine modellhaft vereinfachte Darstellung einer Wellenkrafteinrichtung, mittels derer im Wellenschlag enthaltene Energie in elektrische Energie umsetzbar ist, die in einem Schiff gemäß den Fig. 1 und 2 zur Speisung eines Elektroantriebes desselben nutzbar ist; . A model simplified illustration of a wave-power device by means of which energy in the waves is converted into electrical energy, which it in a vessel in accordance with Figures 1 and 2 for the supply of an electric drive is available Fig. 3;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der in dem Schiff gemäß den Fig. 1 und 2 vorgesehenen Wellenkrafteinrichtung mit in der Art einer Gliederkette gelenkig miteinander verbundenen Schwimmerelementen, Fig. 4 is a schematic side view of the provided in the ship according to FIGS. 1 and 2 wave power device with hinged together in the manner of a link chain float elements,
Fig. 5 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Schwimmerelements der Gliederkette gemäß Fig. 5; und Fig. 5 is a simplified perspective view of a float element of the link chain shown in FIG. 5; and
Fig. 6 das Schiff gemäß Fig. 1 in Draufsicht, teilweise im Schnitt längs einer horizontalen Quermittelebene der Windkrafteinrichtung. Fig. 6 shows the ship according to FIG. 1 in top view, partly in section along a horizontal transverse central plane of the wind power device.
Das in den Fig. 1, 2 und 6 insgesamt jeweils mit 10 bezeichneten Schiff ist in der Art eines Katamarans mit zwei "parallelen" mehrgliedrigen Tragrümpfen 11 1 und 11 2 ausgebildet, die durch eine insgesamt mit 12 bezeichnete Traverse miteinander verbunden sind, die die beiden Tragrümpfe in der Art einer Brücke miteinander verbindet, die der Träger für die Schiffsaufbauten und weitere Funktionseinrichtungen des Schiffes 10 ist. The ship designated in FIGS. 1, 2 and 6 products respectively with 10 is formed in the manner of a catamaran with two "parallel" multi-member support hulls 11 1 and 11 2, which are interconnected by a generally designated 12 traverse the connects two hulls together in the manner of a bridge, which is the carrier for the ship superstructures and other functional devices of the ship 10 .
Das Schiff ist seiner äußeren Gestaltung nach symmetrisch bezüglich seiner vertikalen, zwischen den Tragrümpfen verlaufenden Längsmittelebene 13 ausgebildet. Es hat einen insgesamt mit 14 bezeichneten elektromotorischen Antrieb, der in der Darstellung der Fig. 2 durch ein sogenanntes Azipodmodul repräsentiert ist, das einen in einer äußerlich als Stromlinienkörper ausgebildeten Gondel 16 dicht gekapselten Elektromotor und eine von diesem antriebbare Antriebsschraube 17 umfaßt. Das Azipodmodul 14 ist zu Steuerungszwecken um seine vertikale Hochachse 18, die in der Symmetrieebene 13 des Schiffes verläuft, in beliebige Orientierungen drehbar. Das Azipodmodul 14 ist zweckmäßigerweise im Heckbereich des Schiffes 10 angeordnet. Ein zweites Azipodmodul analoger Gestaltung und Funktion kann zur Verbesserung der Manövrierbarkeit des Schiffes 10 auch im vorderen Bereich des Schiffes 10 vorgesehen sein. The outer shape of the ship is symmetrical with respect to its vertical longitudinal center plane 13 , which runs between the support hulls. It has an electric motor drive, generally designated 14, which is represented in the illustration in FIG. 2 by a so-called azipod module, which comprises an electric motor tightly encapsulated in a nacelle 16 , which is designed as a streamlined body, and a drive screw 17 which can be driven by it. For control purposes, the azipod module 14 can be rotated in any orientation about its vertical vertical axis 18 , which runs in the plane of symmetry 13 of the ship. The azipod module 14 is expediently arranged in the stern area of the ship 10 . A second azipod module of analog design and function can also be provided in the front area of the ship 10 to improve the maneuverability of the ship 10 .
Zur "direkten" Stromversorgung des elektrischen Antriebes 14 dient eine Ladungsspeichereinheit 19, z. B. eine Station von Akkumulatoren. For "direct" power supply to the electric drive 14 is a charge storage unit 19 , for. B. a station of accumulators.
Zur Aufladung der Ladungsspeichereinheit 19 werden die folgenden
Primärenergien genützt:
- 1. Energie des Sonnenlichts, das mittels einer insgesamt mit 20 bezeichneten fotovoltaischen Stromerzeugungsanlage in für sich bekannter Technik in elektrischen Strom umgewandelt wird;
- 2. Windenergie, zu deren Umsetzung in elektrische Energie eine einen lediglich schematisch angedeuteten Generator 22 antreibende Luftturbine 23 vorgesehen ist und
- 3. die im Wellenschlag des das Schiff 10 tragenden Wassers enthaltene kinetische Energie.
- 1. Energy of the sunlight, which is converted into electrical current by means of a photovoltaic power generation system, designated as a whole by 20;
- 2. Wind energy, for the conversion of which into electrical energy, an air turbine 23 which drives a generator 22, which is only indicated schematically, is provided, and
- 3. The kinetic energy contained in the waves of the water carrying the ship 10 .
Zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus und der wesentlichen Funktion einer insgesamt mit 25 bezeichneten Wellenkrafteinrichtung, mittels derer im Wellenschlag enthaltene "kinetische" Energie in elektrische Energie umwandelbar ist, sei zunächst auf die Fig. 3 Bezug genommen. For an explanation of the basic structure and the essential function of a wave force device, designated overall by 25, by means of which "kinetic" energy contained in the wave impact can be converted into electrical energy, reference is first made to FIG. 3.
Bezüglich der in der Fig. 3 dargestellten Wellenkraftanlage 25 wird im Sinne
einer modellhaften Vereinfachung von den folgenden Annahmen
ausgegangen:
Das Schiff 10 hat auf jeder Längsseite eine Anzahl von
Schwimmerelementen 26 i(i=1,2,. . .,n) gleicher Dimensionierung, die gleichsam in der Kiellinie
jeweils eines der Katamarantragrümpfe 11 1 bzw. 11 2 äquidistant angeordnet
sind. Die Traverse 12 ist an den Schwimmerelementen 26 i über je einen
insgesamt mit 27 bezeichneten Hydrozylinder mit einseitig aus dem Gehäuse
28 desselben austretender Kolbenstange 29 abgestützt, deren äußeres,
gemäß der Darstellung oberes Ende 31 fest mit der Traverse 12 des Schiffes
10 verbunden ist, wobei die Befestigungsstellen der Enden 31 der
Kolbenstangen 29 in einer horizontalen Referenzebene 32 liegen, die traversenfest
ist. Die Zylindergehäuse 28 sind mit den jeweiligen Schwimmerelementen 26 i
gelenkig verbunden. Die Gelenkachsen 40 der diesbezüglichen Gelenke
verlaufen parallel zu der Referenzebene 32 und rechtwinklig zu der
"vertikalen" Längsmittelebene 13 des Schiffes 10.
With regard to the wave power plant 25 shown in FIG. 3, the following assumptions are made to simplify the model:
The ship 10 has on each long side a number of float elements 26 i (i = 1,2,..., N) of the same dimensions, which are arranged equidistantly in the keel line of one of the catamaran hulls 11 1 and 11 2 . The cross member 12 is supported on the float elements 26 i by a hydraulic cylinder, designated overall by 27, with a piston rod 29 emerging from the housing 28 on one side thereof, the outer end 31 of which, as shown, is firmly connected to the cross member 12 of the ship 10 , whereby the fastening points of the ends 31 of the piston rods 29 lie in a horizontal reference plane 32 which is fixed to the crossbar. The cylinder housing 28 is articulated to the respective float elements 26 i . The hinge axes 40 of the relevant joints run parallel to the reference plane 32 and at right angles to the "vertical" longitudinal center plane 13 of the ship 10 .
Die Gestaltung der Schwimmerelemente 26 i sowie der Hydrozylinder 27 ist so realisiert, daß die Schwimmerelemente 26 i Relativbewegungen zur Traverse 12 nur in der zur Referenzebene 32 senkrechten Richtung ausführen können und sich auch nicht um die zentralen Längsachsen 33 der Hydrozylinder 27 drehen können. Die Hydrozylinder 27 sind hinsichtlich der möglichen Hübe ihrer Kolben 34 und der Kolbenflächen 36 und 37, welche die axial beweglichen Begrenzungen der bodenseitigen Druckräume 38 bzw. der stangenseitigen Druckräume 39 Hydrozylinder 27 bilden, gleich dimensioniert. Ausgehend von einer "neutralen" Mittelstellung können die Kolben 34 Hübe gleichen Betrages in Richtung auf die Traverse 12 zu und von dieser weg ausführen. The design of the float elements 26 i and the hydraulic cylinder 27 is realized such that the float elements 26 i relative movements to the crossmember 12 can only execute in the direction perpendicular to the reference plane 32 and also cannot rotate about the central longitudinal axes 33 of the hydraulic cylinders 27 . The hydraulic cylinders 27 are dimensioned identically with regard to the possible strokes of their pistons 34 and the piston surfaces 36 and 37 , which form the axially movable boundaries of the pressure chambers 38 on the bottom side and the pressure chambers 39 of the hydraulic cylinders 27 on the rod side. Starting from a "neutral" central position, the pistons 34 can carry out strokes of the same amount in the direction of the crossbar 12 and away from it.
Die mit Hydrauliköl verfüllten bodenseitigen Druckräume 38 der Hydrozylinder 27 sind über je einen Rotationshydromotor 41 an eine Ausgleichsleitung 42 angeschlossen und stehen insoweit untereinander in kommunizierender Verbindung. The bottom-side pressure chambers 38 of the hydraulic cylinders 27, which are filled with hydraulic oil, are each connected to a compensating line 42 via a rotary hydraulic motor 41 and are in this respect communicating with one another.
Auf entsprechende Weise sind die ebenfalls mit Hydrauliköl verfüllten, stangenseitigen Druckräume 39 der Hydrozylinder 27 über je einen Rotationshydromotor 41 an eine weitere Ausgleichsleitung 43 angeschlossen und insoweit ebenfalls kommunizierend miteinander verbunden. Mit den Hydromotoren 41 sind elektrische Generatoren 44 antriebsgekoppelt, deren elektrische Ausgangsleistung - bei geeigneter elektronischer Verarbeitung - zur Aufladung der Akkumulatoren 19 ausnutzbar ist. Die Ankopplung der Generatoren an die Rotationshydromotore 41 kann über nicht dargestellte Freilaufeinrichtungen so getroffen sein, daß ein Antrieb des jeweiligen Generators 44 nur dann erfolgt, wenn der mit ihm antriebsgekoppelte Rotationshydromotor in derjenigen Drehrichtung arbeitet, die mit einer Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus dem jeweils direkt angeschlossenen bodenseitigen Druckraum 38 bzw. stangenseitigen Druckraum 39 des jeweiligen Hydrozylinders 27 heraus verknüpft ist. In a corresponding manner, the rod-side pressure chambers 39 of the hydraulic cylinders 27 , which are also filled with hydraulic oil, are each connected to a further compensating line 43 via a rotary hydraulic motor 41 and, in this respect, are likewise connected to one another in a communicating manner. Electrical generators 44 are drive-coupled to the hydraulic motors 41 , the electrical output power of which - with suitable electronic processing - can be used to charge the accumulators 19 . The coupling of the generators to the rotary hydraulic motors 41 can be made via freewheel devices (not shown) in such a way that the respective generator 44 is only driven when the rotary hydraulic motor coupled to it operates in the direction of rotation that displaces hydraulic fluid from the directly connected one bottom-side pressure chamber 38 or rod-side pressure chamber 39 of the respective hydraulic cylinder 27 is linked out.
Dargestellt ist ein Abschnitt des Schiffes, innerhalb dessen die bodenseitigen Druckräume 38 von insgesamt vier Hydrozylindern 27 zu einem hydraulischen Ausgleichskreis verbunden sind, zu dem auch vier Hydromotore 41 gehören, die durch die Ausgleichsströme, die zwischen den bodenseitigen Druckräumen 38 antreibbar sind, und die stangenseitigen Druckräume 39 dieser Hydrozylinder 24 auf analoge Weise zu einem Ausgleichskreis gekoppelt sind, zu dem vier weiteren Hydromotore 41 gehören, die durch die zwischen den stangenseitigen Druckräumen fließenden Ausgleichsströme antreibbar sind. A section of the ship is shown, within which the bottom-side pressure chambers 38 of a total of four hydraulic cylinders 27 are connected to form a hydraulic compensation circuit, which also includes four hydraulic motors 41 , which are driven by the compensation currents that can be driven between the bottom-side pressure chambers 38 and the rod-side Pressure chambers 39 of these hydraulic cylinders 24 are coupled in an analogous manner to a compensation circuit, to which four further hydraulic motors 41 belong, which can be driven by the compensation currents flowing between the pressure chambers on the rod side.
Zum Zweck einer weiteren Vereinfachung der Erläuterung sei nunmehr davon ausgegangen, daß sich das Schiff 10 in Richtung des Pfeils 46 der Fig. 3 bewegt, daß die Bewegungsrichtung der Wellenberge 47 und Wellentäler 48 der - stehenden - Wasserwellen die entgegengesetzte Richtung sei, und daß die Wellenlänge λ der Wasserwellen gleich dem Abstand des in Fahrtrichtung gesehen bugnächsten Hydrozylinders 27 1 von dem hecknächsten Hydrozylinder 27 4 sei. Treten Oberflächenwellen 47, 48 auf, so werden die Schwimmerelemente 26 i periodisch abwechselnd angehoben und abgesenkt. Diese Bewegungen erfolgen bei der angenommenen Wellenlänge der Oberflächenwellen so, daß die beiden endständigen Schwimmerelemente gleichphasige Bewegungen ausführen, derart, das sie sich gleichsinnig und mit gleichen Amplituden heben und senken. Die Hebe- und Senkbewegungen der dazwischen angeordneten Schwimmerelemente 27 2 und 27 3 erfolgen teils gleichphasig teils gegenphasig mit den jeweils benachbarten Schwimmerelementen. Diese Bewegungen der Schwimmerelemente führen zu Ausgleichsströmungen sowohl zwischen den bodenseitigen Druckräumen 38 der Hydrozylinder 27 i untereinander als auch zwischen den stangenseitigen Druckräumen 39 derselben. Durch diese Ausgleichsströmungen werden die Läufer der Hydromotore 41 in Rotation versetzt und damit auch die Läufer der mit diesen bewegungsgekoppelten Generatoren 44. For the purpose of further simplifying the explanation, it is now assumed that the ship 10 is moving in the direction of the arrow 46 in FIG. 3, that the direction of movement of the wave crests 47 and wave troughs 48 of the standing water waves is the opposite direction, and that the Wavelength λ of the water waves is equal to the distance of the hydraulic cylinder 27 1 closest to the nose in the direction of travel from the rear hydraulic cylinder 27 4 . If surface waves 47 , 48 occur, the float elements 26 i are periodically alternately raised and lowered. These movements take place at the assumed wavelength of the surface waves in such a way that the two terminal float elements perform in-phase movements in such a way that they rise and fall in the same direction and with the same amplitudes. The lifting and lowering movements of the float elements 27 2 and 27 3 arranged therebetween take place partly in phase and partly in opposite phase with the respectively adjacent float elements. These movements of the float elements lead to equalizing flows both between the bottom-side pressure chambers 38 of the hydraulic cylinders 27 i with one another and between the rod-side pressure chambers 39 thereof. These compensating flows cause the rotors of the hydraulic motors 41 to rotate and thus also the rotors of the generators 44 coupled to them in motion.
Die anhand der Fig. 3 geschilderte Anordnung mehrerer Schwimmerelemente 26 i entlang einer gemeinsamen Kiellinie entspricht in ihrer Gesamtheit, d. h. einschließlich ihrer kinematischen Kopplung mit der die Schiffsaufbauten tragenden Traverse 12 einem mehrgliedrigen Tragrumpf eines Schiffs 10, der es ermöglicht, Wasserwellen gleichsam abzureiten, derart, daß der auf den einzelnen Schwimmerelementen abgestützte Lastanteil des Schiffes 10 nahezu konstant bleibt, mit dem Ergebnis, daß Stampfbewegungen der Traverse 12 im Sinne einer Dämmung und Dämpfung reduziert werden. The arrangement of a plurality of float elements 26 i along a common keel line described with reference to FIG. 3 corresponds in its entirety, ie including its kinematic coupling with the cross member 12 carrying the ship superstructures, to a multi-unit hull of a ship 10 , which makes it possible, as it were, to ride off water waves, such that that the load portion of the ship 10 supported on the individual float elements remains almost constant, with the result that ramming movements of the crossmember 12 are reduced in the sense of insulation and damping.
Dies gilt - im Prinzip - sowohl dann, wenn nur eine Reihe von Schwimmerelementen vorgesehen ist, die symmetrisch zur vertikalen Längsmittelebene 13 des Schiffes und weiter so "breit genug" ausgebildet sind, daß sie das Schiff gegen Rollbewegungen, d. h. Schwingungsbewegungen um die Schiffslängsachse zu stabilisieren geeignet sind, als auch dann, wenn zwei Reihen von Schwimmerelementen in seitlichem Abstand voneinander angeordnet sind, die durch jede dieser Reihen mehrgliedrige Katamaranrümpfe 11 1 und 11 2 bilden, die auf Grund ihres großen lateralen Abstands von der Längsmittelebene 13 des Schiffes eine wirksame Stabilisierung gegen derartige Rollbewegungen vermitteln. In dem zweitgenannten zur Erläuterung gewählten Fall gilt das zur Thematik der Ausgleichsströmungen und deren Ausnutzung zur Gewinnung elektrischer Energie aus dem Wellenschlag des das Schiff tragenden Wassers anhand der Fig. 3 Aufgeführte sinngemäß für jeden der - mehrgliedrigen - Katamaranrümpfe 11 1 und 11 2. This applies - in principle - both when only a series of float elements are provided, which are symmetrical to the vertical longitudinal median plane 13 of the ship and further so "wide enough" that they stabilize the ship against rolling movements, ie oscillatory movements around the ship's longitudinal axis are suitable, as well as when two rows of float elements are arranged at a lateral distance from one another, which form multi-unit catamaran hulls 11 1 and 11 2 through each of these rows, which, owing to their large lateral distance from the longitudinal median plane 13 of the ship, provide effective stabilization against convey such rolling movements. In the second case chosen for explanation, the same applies to the subject of compensating currents and their utilization for the generation of electrical energy from the waves of the water carrying the ship on the basis of FIG. 3 for each of the - multi-unit - catamaran hulls 11 1 and 11 2 .
Zur Erläuterung eines mehrgliedrigen Katamaranrumpfes des Schiffes 10 gemäß den Fig. 1 und 2 sei nunmehr auf die Fig. 4 bezug genommen, in der in einer der Fig. 3 entsprechenden Ansicht einer der Katamarantragrümpfe des Schiffes 10 mehr im Einzelnen dargestellt ist, entsprechend der "Heckansicht" der Fig. 2 der rechte Tragrumpf 11 2 des Schiffes 10, wobei wiederum die Bewegungsrichtung gemäß Pfeil 46 der Fig. 3 unterstellt wird. For explaining a multi-limbed catamaran hull of the vessel 10 according to FIGS. 1 and 2 is now made to Figs. 4, in the in one of the Fig. 3 view corresponding to one of the catamaran carrying hulls of the vessel 10 is shown in more detail, according to the " rear view "of Fig. 2, the right support hull 11 2 of the vessel 10, again with the direction of motion arrow is assumed as 46 of FIG. 3.
Dieser Tragrumpf 11 2 umfaßt bei dem zur Erläuterung gewählten, speziellen Ausführungsbeispiel insgesamt sieben Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7, die im wesentlichen dieselbe Tragkraft - Auftriebskraft - entfalten, die, bezogen auf eines der Schwimmerelemente 26 i signifikant höher ist als 1/14 des Schiffsgewichtes und z. B. dem doppelten Wert hiervon entspricht. In the particular exemplary embodiment chosen for explanation, this support hull 11 2 comprises a total of seven float elements 26 1 to 26 7 , which develop essentially the same load capacity - buoyancy force - which, based on one of the float elements 26 i, is significantly higher than 1/14 of the ship's weight and Z. B. corresponds to twice the value thereof.
Abgesehen von dem bugseitigen Schwimmerelement 26 1 und dem heckseitigen Schwimmerelement 26 7 des Katamarantragrumpfes 11 2 sind dessen Schwimmerelemente 26 2 bis 26 6 identisch ausgebildet, wobei die zwischen dem bugseitigem Schwimmerelement 26 1 und dem heckseitigem Schwimmerelement 26 7 angeordneten Schwimmerelemente 26 2 bis 26 6 die aus der Fig. 5 ersichtliche Form haben. Apart from the bow-side float element 26 1 and the stern-side float element 26 7 of the catamaran support hull 11 2 , its float elements 26 2 to 26 6 are of identical design, the float elements 26 2 to 26 6 arranged between the bow-side float element 26 1 and the stern-side float element 26 7 have from FIG. 5 apparent form.
Diese - identisch ausgebildeten - Schwimmerelemente 26 2 bis 26 6 sind, der Grundform nach, als im wesentlichen quaderförmige Hohlkörper ausgebildet, deren großflächige obere und untere Begrenzungsflächen 49 und 51 (Fig. 2) parallel zueinander verlaufen und rechtwinklig an die seitlichen Begrenzungsflächen 52 und 53 anschließen. These - identically designed - float elements 26 2 to 26 6 are, according to the basic shape, designed as essentially cuboid hollow bodies, the large-area upper and lower boundary surfaces 49 and 51 ( FIG. 2) of which run parallel to one another and at right angles to the lateral boundary surfaces 52 and 53 connect.
Abweichend von einer "reinen" Quaderform der Schwimmerelemente 26 2 bis 266 ist jedoch deren eine, z. B. bugseitige, Begrenzungswand 54 zylindrisch konvex und deren heckseitige Begrenzungswand 56 zylindrisch konkav gewölbt, wobei dieser konkav gewölbte Bereich seitlich von Augfortsätzen 57 und 58 der seitlichen Begrenzungswände 52 und 53 der Schwimmerelemente überragt wird, die zur gelenkigen Verbindung der Schwimmerelemente untereinander vorgesehen sind. Auch das bugseitige Schwimmerelement 26 1 hat eine derartige konkav gewölbte, dem ersten "mittleren" Schwimmerelement 26 2 zugewandte Querbegrenzungswand 56, die von seitlichen Lageraugen 57 und 58 überragt ist. Dementsprechend ist die dem letzten "mittleren" Schwimmerelement 26 6 zugewandte Schwimmerbegrenzungswand 54 des heckseitigen Schwimmerelements 26 7 konvex gewölbt. Deviating from a "pure" cuboid shape of the float elements 26 2 to 266 , however, one, z. B. bow-side, boundary wall 54 cylindrically convex and its rear-side boundary wall 56 cylindrically concave, this concave region being laterally protruded by eye extensions 57 and 58 of the lateral boundary walls 52 and 53 of the float elements, which are provided for the articulated connection of the float elements to one another. The bow-side float element 26 1 also has such a concavely curved transverse boundary wall 56 facing the first “middle” float element 26 2 , which is surmounted by lateral bearing eyes 57 and 58 . Accordingly, the float boundary wall 54 of the rear-side float element 26 7 facing the last “middle” float element 26 6 is convexly curved.
Im Bereich der Lageraugen 57 und 58 sind die Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7 um parallel zueinander verlaufende, "horizontale" Achsen 59 1 bis 59 6, die parallel zu der Referenzebene 32 der Traverse 12 des Schiffes und rechtwinklig zu dessen vertikaler Längsmittelebene 13 verlaufen, schwenkbar miteinander verbunden. Die Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7 sind somit in der Art einer Gliederkette gelenkig miteinander verbunden. In the area of the bearing eyes 57 and 58 , the float elements 26 1 to 26 7 are about "horizontal" axes 59 1 to 59 6 which run parallel to one another and run parallel to the reference plane 32 of the traverse 12 of the ship and at right angles to its vertical longitudinal center plane 13 , pivotally connected. The float elements 26 1 to 26 7 are thus articulated to one another in the manner of a link chain.
Die Schwimmkörperelemente sind über Hydrozylinder 61 1 bis 61 8, die nach Aufbau und Funktion den Hydrozylindern 27 1 bis 27 4 des "Modell"-Schiffes gemäß Fig. 3 analog sind, an der Traverse 12 des Schiffes 10 abgestützt, die in der Fig. 4 durch einen Tragrahmen 12' für die Aufbauten des Schiffes veranschaulicht ist. The float elements are supported by hydraulic cylinders 61 1 to 61 8 , which are similar in structure and function to the hydraulic cylinders 27 1 to 27 4 of the "model" ship according to FIG. 3, on the crossbar 12 of the ship 10 , which is shown in FIG. 4 is illustrated by a support frame 12 'for the superstructures of the ship.
Im Unterschied zu dem "Modell"-Schiff 10 gemäß Fig. 3 sind die Stützhydrozylinder 61 1 bis 61 8 sowohl mit den Schwimmerelementen 26 1 bis 26 7 als auch mit der Traverse 12 gelenkig verbunden, wobei sowohl die Gelenkachsen 62 1 bis 62 8 der die Zylindergehäuse mit den Schwimmerelementen verbindenden Gelenke als auch die Gelenkachsen 63 1 bis 63 8 der die Kolbenstangen der Hydrozylinder 61 1 bis 61 8 mit der Traverse gelenkig verbindenden Gelenke parallel zu den Schwenkachsen 59 1bis6 der Schwimmergelenke verlaufen. In contrast to the "model" ship 10 according to FIG. 3, the supporting hydraulic cylinders 61 1 to 61 8 are connected in an articulated manner both to the float elements 26 1 to 26 7 and to the traverse 12 , both the articulated axes 62 1 to 62 8 the cylinder housing with the joints connecting the float elements as well as the joint axes 63 1 to 63 8 of the joints articulatedly connecting the piston rods of the hydraulic cylinders 61 1 to 61 8 with the cross member run parallel to the pivot axes 59 1 to 6 of the float joints.
Eines der Schwimmerelemente, am zweckmäßigsten das mittlere Schwimmelement 26 4, ist mit der Traverse 12 über einen insgesamt mit 64 bezeichneten Stabilisator kinematisch verbunden, der bewirkt, daß das durch die Traverse 12, die Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7 und die diese an der Traverse abstützenden - schwenkbaren - Hydrozylinder 61 1 bis 61 8 gebildete Tragwerk nicht zusammenklappen sondern seine fachwerkartige Stützfunktion im Sinne eines formschlüssig wirkenden Gelenkvielecks erfüllen kann. One of the float elements, most suitably the middle floating element 26 4 , is kinematically connected to the cross member 12 via a stabilizer, generally designated 64, which causes the cross member 12 , the float elements 26 1 to 26 7 and these to the cross member supporting - swiveling - hydraulic cylinder 61 1 to 61 8 formed structure can not collapse but can fulfill its framework-like support function in the sense of a positive-locking articulated polygon.
Der Stabilisator 64 ist bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel durch ein mit der Traverse 12 starr verbundenes Führungsrohr 66 und eine in diesem auf- und abverschiebbar geführte Führungsstange 67 gebildet, die mittels einer zentral am mittleren Schwimmerelement 64 angeordneten Gelenkeinrichtung 68 mit diesem gelenkig verbunden ist. Die Gelenkachse 69 der Gelenkeinrichtung 68 verläuft parallel zu den Gelenkachsen 59 1 bis 59 6 der Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7. Der Stabilisator 64 ist so angeordnet, daß seine zentrale Achse 71 in der vertikalen Quermittelebene 72 (Fig. 6) des Schiffes 10 verläuft, in der dessen Schwerpunkt liegt. In the exemplary embodiment chosen for explanation, the stabilizer 64 is formed by a guide tube 66 rigidly connected to the crossbeam 12 and a guide rod 67 which can be moved up and down in the latter and which is articulated to the central float element 64 by means of an articulated device 68 . The hinge axis 69 of the hinge device 68 runs parallel to the hinge axes 59 1 to 59 6 of the float elements 26 1 to 26 7 . The stabilizer 64 is arranged so that its central axis 71 extends in the vertical transverse center plane 72 ( FIG. 6) of the ship 10 , in which its center of gravity lies.
Als zusätzliche Stabilisierungselemente, die an den Tragrümpfen 11 1 und 11 2 angreifende Kräfte auffangen, die die Tendenz haben, den jeweiligen Tragrumpf 11 1 bzw. 11 2 um die Hochachse 71 des zentral angeordneten Stabilisators 64 zu drehen, sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel dem bugseitigen Schwimmerelement 26 1 und dem heckseitigen Schwimmerelement 26 7 zugeordnete Lenkeranordnungen 89 vorgesehen, die je einen an der Traverse 12 angelenkten Lenkerstab 91 und einen an dem Schwimmerelement 26 1 bzw. 26 7 angelenkten - winkelförmigen - Lenker 92 umfassen, die ihrerseits durch ein "Knie"-Gelenk 93 gelenkig miteinander verbunden sind. As additional stabilizing elements, which absorb the forces acting on the support hulls 11 1 and 11 2 , which have the tendency to rotate the respective support hull 11 1 or 11 2 about the vertical axis 71 of the centrally arranged stabilizer 64 , the bow-side float element in the illustrated embodiment 26 1 and the rear-side float element 26 7 associated handlebar assemblies 89 are provided, each comprising a link rod 91 articulated on the crossbeam 12 and an angle-shaped link arm 92 articulated on the float element 26 1 and 26 7 , which in turn are supported by a "knee" - Joint 93 are hinged together.
Pro Schwimmerelement 26 1 bzw. 26 7 sind zwei solcher Lenkeranordnungen 89 vorgesehen, die an den einander gegenüberliegenden Längsseiten der Schwimmerelemente angeordnet sind. Die Lenkerstäbe 91 und die winkelförmigen Lenker 92 der Lenkeranordnungen 89 des jeweiligen Schwimmerelements 26 1 bzw. 26 7 können durch - nicht dargestellte - Querstäbe jeweils fest miteinander verbunden sein. Two such link assemblies 89 are provided for each float element 26 1 or 26 7 and are arranged on the opposite longitudinal sides of the float elements. The handlebars 91 and the angular handlebars 92 of the handlebar assemblies 89 of the respective float element 26 1 and 26 7 can be connected to each other by - not shown - cross bars.
Die Gelenkachsen der diesbezüglichen Gelenke verlaufen wiederum parallel zur Referenzebene 32 und rechtwinklig zur vertikalen Längsmittelebene 13 des Schiffes 10. The articulation axes of the relevant joints in turn run parallel to the reference plane 32 and at right angles to the vertical longitudinal center plane 13 of the ship 10 .
Die Gelenkeinrichtung 68 des Stabilisators 64 ist an dem sie tragenden Schwimmerelement 26 4 "mittig" so angeordnet, daß ihre Gelenkachse 69 von den Gelenkachsen 59 3 und 59 4 der Gelenke, über die das mittlere Schwimmerelement 26 4 mit den benachbarten Schwimmerelementen 26 3 und 26 5 gelenkig verbunden ist, jeweils denselben Abstand hat. The articulation device 68 of the stabilizer 64 is arranged "centrally" on the float element 26 4 carrying it so that its articulation axis 69 extends from the articulation axes 59 3 and 59 4 of the joints, via which the central float element 26 4 with the adjacent float elements 26 3 and 26 5 is articulated, each has the same distance.
Die Stützzylinder 61 2 bis 61 6, über die die "mittleren" Schwimmerelemente 26 2 bis 26 6 direkt an der Traverse 12 abgestützt sind, sind so angeordnet, daß der horizontale Abstand ihrer schwimmerseitigen Gelenkachsen 62 2 bis 62 6 von den jeweils benachbarten Gelenkachsen 59 1 bis 59 5 der Schwimmergelenke, über die je zwei Schwimmerelemente miteinander verbunden sind, möglichst gering ist. The support cylinders 61 2 to 61 6 , by means of which the "middle" float elements 26 2 to 26 6 are supported directly on the cross member 12 , are arranged such that the horizontal distance between their float-side joint axes 62 2 to 62 6 from the respectively adjacent joint axes 59 1 to 59 5 of the float joints, via which two float elements are connected to one another, is as small as possible.
Die Stützzylinder 61 1 bis 61 8 sind so angeordnet und an der Traverse 12 sowie den Schwimmerelementen 26 1 bis 26 7 angelenkt, daß in der gestreckten Konfiguration des "Ketten"-Rumpfes 11 2, die dem Zustand wellenfreier Wasseroberfläche entspräche, die zentralen Längsachsen 73 1 bis 73 8 der Stützzylinder 61 1 bis 61 8 senkrecht auf der "Referenz"-Ebene 32 stehen, in der die Gelenkachsen 63 1 bis 63 8 der Gelenke verlaufen, mittels derer die Kolbenstangen 76 der Stützzylinder 61 1 bis 61 8 an der Traverse 12 des Schiffes 10 angelenkt sind. The support cylinders 61 1 to 61 8 are arranged and articulated on the cross member 12 and the float elements 26 1 to 26 7 in such a way that in the extended configuration of the "chain" hull 11 2 , which corresponds to the state of the wave-free water surface, the central longitudinal axes 73 1 to 73 8 of the support cylinders 61 1 to 61 8 are perpendicular to the "reference" plane 32 , in which the joint axes 63 1 to 63 8 of the joints run, by means of which the piston rods 76 of the support cylinders 61 1 to 61 8 on the crossmember 12 of the ship 10 are articulated.
Die traversenseitigen Anlenkstellen der Zylinderkolbenstangen sind äquidistant angeordnet. Sind Wellen vorhanden, die von den Schwimmerelementen 26 1 bis 26 7 mit im wesentlichen gleicher Eintauchtiefe gleichsam abgeritten werden, treten, bedingt durch die Schrägstellungen von Schwimmelementen geringfügige Verringerungen der horizontalen Abstände der Schwenkachsen 59 1 bis 59 6 der Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7 auf, die mit hiermit korrelierten - in praxi relativ geringfügigen - Schrägstellungen der beidseits des Stabilisators angeordneten Stützzylinder 61 1 bis 61 4 sowie 61 5 bis 61 8 und entsprechenden periodischen Verkürzungen der beidseits des Stabilisators angeordneten Tragrumpfabschnitten verknüpft sind. The crossbar-side articulation points of the cylinder piston rods are arranged equidistantly. Are waves present which are ridden by the float elements 26 1 to 26 7 having substantially the same depth of immersion as it were, join the horizontal distances conditioned by the inclinations of floating elements slight reductions of the pivot axes 59 1 to 59 6, the float elements 26 1 to 26 7 , which are linked with the correlated - in practice relatively minor - oblique positions of the support cylinders 61 1 to 61 4 and 61 5 to 61 8 arranged on both sides of the stabilizer and corresponding periodic shortenings of the supporting body sections arranged on both sides of the stabilizer.
Bei dem Katamaranrumpf 11 2 gemäß Fig. 4 sind die bodenseitigen Druckräume der vier Hydrozylinder 61 1 bis 61 4, die die am Bugsegment 26 1, dem diesen benachbarten Zwischensegment 26 2, dem mit diesem gelenkig verbundenen weiteren Zwischensegment 26 3 und an der diesem zugewandten Seite des mittleren Segments 26 4 gelenkig abgestützt sind, d. h. zwischen dem Stabilisator 64 und dem Bug des Katamaranrumpfes angeordnet sind, zu einem Ausgleichskreis zusammengefaßt, wie anhand der Fig. 3 erläutert. Desgleichen sind die stangenseitigen Druckräume der genannten vier Hydrozylinder 61 1 bis 61 4 zu einem entsprechenden Ausgleichskreis zusammengefaßt. Are in the catamaran hull 11 2 of FIG. 4 the bottom-side pressure chambers of the four hydraulic cylinders 61 1 to 61 4, the most Bugsegment 26 1, the said adjacent intermediate segment 26 2, which faces this articulated further intermediate segment 26 3 and to this Side of the middle segment 26 4 are articulated, that is, arranged between the stabilizer 64 and the bow of the catamaran hull, combined to form a compensation circle, as explained with reference to FIG. 3. Likewise, the rod-side pressure chambers of the four hydraulic cylinders 61 1 to 61 4 are combined to form a corresponding compensation circuit.
Auf analoge Weise sind die bodenseitigen Druckräume der vier zwischen dem Stabilisator 64 und dem Heck des Katamaranrumpfes 11 2 angeordneten Hydrozylinder 61 5 bis 61 8 und die stangenseitigen Druckräume dieser vier Hydrozylinder 61 5 bis 61 8 zu je einem eigenen Ausgleichskreis zusammengekoppelt, was einer "mittigen" Trennung der bugseitigen Ausgleichskreise von den heckseitigen Ausgleichskreisen entspricht. In an analogous manner, the bottom pressure chambers of the four hydraulic cylinders 61 5 to 61 8 arranged between the stabilizer 64 and the stern of the catamaran hull 11 2 and the rod-side pressure chambers of these four hydraulic cylinders 61 5 to 61 8 are each coupled together to form a separate compensation circuit, which is a "center "Separation of the bow-side equalization circles from the stern-side equalization circles corresponds.
Diese hydraulische Trennung der bug- und heckseitigen Ausgleichskreise ist notwendig, damit der Bugbereich oder der Heckbereich des Schiffskörpers bei asymmetrischer Belastung des Schiffes bezüglich seiner Quermittelebene nicht absinken kann, was zu einem Funktionsausfall der Wellenkrafteinrichtung 25 führen würde. This hydraulic separation of the bow and stern compensation circles is necessary so that the bow area or the stern area of the hull cannot sink in relation to its transverse center plane when the ship is asymmetrically loaded, which would lead to a failure of the wave force device 25 .
Die Füllungen der insgesamt vier Ausgleichskreise, in denen die bodenseitigen Druckräume und die stangenseitigen Druckräume der Hydrozylinder 61 1 bis 61 8 jeweils gruppenweise zusammengefaßt sind, sind so bemessen, daß bei ebenem Wasserspiegel - ohne Wellenschlag - die Kolben der Hydrozylinder ihre Mittelstellungen einnehmen. The fillings of the total of four equalizing circles, in which the pressure chambers on the bottom and the pressure chambers on the rod side of the hydraulic cylinders 61 1 to 61 8 are each grouped together, are dimensioned so that the pistons of the hydraulic cylinders take up their central positions at a flat water level - without waves.
Ist andererseits ein zu hoher Wellenschlag vorhanden, der zu einer Beschädigung der Schwimmerelemente 26 1 bis 26 7, z. B. durch Anschlagwirkung, führen könnte, werden die Kolben der Hydrozylinder 61 1 bis 61 8 in ihrer Mittelstellung arretiert. Hierzu können in der Fig. 3 schematisch angedeutete Absperrschieber 40 vorgesehen sein, mittels derer die zwischen je zwei Anschlußstellen, an denen die Hydromotore 41 an die jeweilige Ausgleichsleitung angeschlossen sind, verlaufenden Abschnitte derselben absperrbar sind. Die Fahreigenschaften des Schiffes 10 entsprechen dann denjenigen eines Katamarans mit starren Katamaranrümpfen. On the other hand, there is too high a wave, which leads to damage to the float elements 26 1 to 26 7 , for. B. could cause by stop action, the pistons of the hydraulic cylinder 61 1 to 61 8 are locked in their central position. For this purpose, in FIG. 3, schematically indicated gate valves 40 can be provided, by means of which the sections thereof running between two connection points at which the hydraulic motors 41 are connected to the respective compensating line can be blocked. The driving properties of the ship 10 then correspond to those of a catamaran with rigid catamaran hulls.
Die anhand der Fig. 3 dem Grundprinzip nach und anhand der Fig. 4 in einer
bevorzugten Ausführungsform erläuterte Einrichtung 25 zur
Energiegewinnung aus dem Wellenschlag eines von dem Schiff 10 befahrenen
Gewässers arbeitet um so effektiver,
- 1. je mehr Schwimmerelemente 26 i, innerhalb einer Wasserwellenlänge zum Tragen kommen, wobei innerhalb einer solchen mindestens drei Schwimmerelemente 26 i, besser mehr, angeordnet sein sollten,
- 2. je höher die Amplituden der Wasserwellen sind und
- 3. je kleiner die Wellenlänge der Wasserwellen im Vergleich zur Schiffslänge ist.
- 1. the more float elements 26 i that come into play within a water wavelength, wherein at least three float elements 26 i , better more, should be arranged within such,
- 2. the higher the amplitudes of the water waves and
- 3. The smaller the wavelength of the water waves compared to the length of the ship.
Die Wellenkrafteinrichtung 25 des Schiffes 10 kann unter günstigen Bedingungen einen erheblichen Beitrag zur elektrischen Antriebsenergie des Schiffes liefern, ist jedoch, für sich allein gesehen, in praxi nicht in der Lage, dessen Energiebedarf zu decken, selbst wenn davon ausgegangen wird, daß Liegezeiten des Schiffes, die zur Aufladung der Akkumulatorenstation 19 genutzt werden können, groß gegen Fahrtzeiten des Schiffes sind. Dasselbe gilt sinngemäß für die Windkraftanlage 22, 23 und auch für die fotovoltaische Stromerzeugungsanlage 20. The wave power device 25 of the ship 10 can make a significant contribution to the electrical propulsion energy of the ship under favorable conditions, but is in itself not able in practice to meet its energy requirements, even if it is assumed that the ship's idle times that can be used to charge the accumulator station 19 are large compared to the ship's travel times. The same applies analogously to the wind power plant 22 , 23 and also to the photovoltaic power generation plant 20 .
Bei der in den Fig. 1 und 6 in ausgezogenen Linien dargestellten Windkraftanlage mit einer zentral angeordneten Luftturbine 23 umfaßt diese ein in der Art des Laufrades eines Radiallüfters ausgebildetes, insgesamt mit 77 bezeichnetes Turbinenrad, das unmittelbar oberhalb eines zentralen Deckenbereiches 78 (Fig. 1) der Schiffsaufbauten um eine vertikale zentrale Achse 79 (Fig. 6) drehbar gelagert ist, die, abgesehen von marginalen Abweichungen, die durch den Beladungszustand des Schiffes bedingt sein können, durch dessen Schwerpunkt geht. In the case of the wind power plant with a centrally arranged air turbine 23 shown in solid lines in FIGS. 1 and 6, this comprises a turbine wheel designed in the manner of the impeller of a radial fan, generally designated 77, which is located directly above a central ceiling area 78 ( FIG. 1). the ship's superstructure is rotatably mounted about a vertical central axis 79 ( FIG. 6) which, apart from marginal deviations which may be caused by the loading condition of the ship, passes through its center of gravity.
Das Turbinenrad 77 ist im Zentrum einer insgesamt mit 81 bezeichneten Luftleiteinrichtung angeordnet, die es ermöglicht, einen das Schiff in Höhe der Luftturbine 23 anströmenden Luftstrom so auf das Turbinenrad 77 zu konzentrieren, daß, gleichgültig aus welcher Richtung der Wind bläst, jeweils annähernd die Hälfte der beim dargestellten Ausführungsbeispiel vorwärts gekrümmten Turbinenradschaufel 82 einen Beitrag zur Drehmomententfaltung des Turbinenrades erbringt, der, über dessen Umfang hinweggesehen, zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert variiert. The turbine wheel 77 is arranged in the center of an air guide device, designated overall by 81, which makes it possible to concentrate an air stream flowing towards the ship at the level of the air turbine 23 onto the turbine wheel 77 such that, regardless of the direction from which the wind blows, approximately half each of the turbine wheel blade 82, which is curved forward in the illustrated exemplary embodiment, makes a contribution to the torque development of the turbine wheel, which, viewed over its circumference, varies between a minimum value and a maximum value.
Die Luftleiteinrichtung 81 ist in der Art eines feststehenden Leitrades ausgebildet, dessen Leitschaufeln 83 in der qualitativ aus den Fig. 2 und 6 ersichtlichen Anordnung durch "konkav" gekrümmte, vertikal von dem das Turbinenrad 77 umgebenden Deckenbereich 84 aufragende Luftleitwände gebildet sind, die fest mit einem das Turbinenrad 77 überquerenden "horizontalen" Leitdecke 86 verbunden sind, das einen großflächigen Träger für, die fotoelektrischen Elemente 87 der fotovoltaischen Stromerzeugungsanlage 20 bildet. The air guide device 81 is designed in the manner of a fixed guide wheel, the guide vanes 83 of which, in the arrangement which can be seen qualitatively from FIGS . 2 and 6, are formed by "concave" curved guide vanes 84 which project vertically from the ceiling area 84 surrounding the turbine wheel 77 and which are fixed with a "horizontal" guide cover 86 crossing the turbine wheel 77 is connected, which forms a large-area support for the photoelectric elements 87 of the photovoltaic power generation system 20 .
Das Leitrad 81 der Luftturbine 23 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß der Außendurchmesser des Leitrades annähernd gleich der Breite b des Leitdecks 86 ist. Das Leitdeck 86 ist seinerseits so ausgebildet, daß seine rechtwinklig zur Längsmittelebene 13 des Schiffes gemessene Breite b annähernd gleich der Breite B der Traverse 12 ist, die die Schiffsaufbauten trägt, und daß seine Länge L annähernd der Länge der Traverse 12 entspricht. Bei den etwa den Fig. 1 und 6 entnehmbaren Dimensionsrelationen L/B des Schiffes 10 kann, wie gestrichelt angedeutet, anstelle der zentral angeordneten Luftturbine 23 eine bugseitig und eine heckseitig angeordnete Luftturbine 23' und 23" vorgesehen werden, die zumindest bei Seitenwind signifikant mehr elektrische Energie erzeugen können als die zentral angeordnete Luftturbine 23 gleicher Auslegung. The stator 81 of the air turbine 23 is expediently designed such that the outer diameter of the stator is approximately equal to the width b of the guide deck 86 . The guide deck 86 is in turn designed so that its width b, measured at right angles to the longitudinal median plane 13 of the ship, is approximately equal to the width B of the cross member 12 , which supports the ship superstructures, and that its length L approximately corresponds to the length of the cross member 12 . In the dimension relations L / B of the ship 10, which can be seen in FIGS. 1 and 6, as indicated by dashed lines, instead of the centrally arranged air turbine 23, an air turbine 23 'and 23 "arranged on the bow side and a rear side can be provided, which significantly more, at least in cross winds can generate electrical energy than the centrally arranged air turbine 23 of the same design.
Das anhand der Fig. 1 bis 6 erläuterte Schiff erscheint insbesondere als Auto- und Passagierfähre mit einer Bruttoraumzahl (BRZ) von 5.500 oder mehr geeignet, sowie für Einsatzfälle, in denen die Akkumulatorenstation 19 im voll aufgeladenen Zustand als Energiequelle ausreichend ist, um die Fahrstrecke bewältigen zu können. Die zur Nutzung dreier verschiedener Primärenergien vorgesehenen Anlagen 20, sowie 22, 23 und 25 sind so ausgelegt, daß sie unter günstigen Bedingungen diesen Energiebedarf insgesamt ebenfalls decken können, selbstverständlich je nach Wetterlage und Tageszeit mit unterschiedlichen Beiträgen. The ship explained with reference to FIGS. 1 to 6 appears to be particularly suitable as a car and passenger ferry with a gross tonnage (GT) of 5,500 or more, as well as for applications in which the accumulator station 19 is sufficient as an energy source to cover the travel distance when fully charged to be able to cope. The systems 20 , 22, 23 and 25 provided for the use of three different primary energies are designed in such a way that, under favorable conditions, they can also cover this energy requirement as a whole, of course depending on the weather conditions and the time of day with different contributions.
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