DD201820A5 - Anlage zur erhoehung der stroemungsgeschwindigkeit von wasser oder von wasserhaltigen fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die Mittel zur Erhoehung der Stroemungsgeschwindigkeit so auszugestalten, dass die Wirtschaftlichkeit und Flexibilitaet von Anlagen fuer die Stromerzeugung und Abtrennung von Wasseroberflaechenverunreinigung erhoeht werden kann. Die Anlage besteht aus einem Strukturelement in dem Stroemungsweg des stroemenden Wassers oder sich relativ zu dem Wasser bewegend.Das Strukturelement beeinhaltet weningstens eine Seitenwand, die longitudinal von einer Ablenkungs-bzw. Verteilungsstelle aus an ihrem auesseren Ende zu einer schtittweise abgflachten Kruemmung an ihrem inneren Ende gekruemmt ist.Die Wand ist transversal von einer im allgemeinen ebenen Oberflaeche an ihrem auesseren Ende zu einer fast runden Kruemmung an ihrem inneren Ende gekruemmt. Die Stroemungsgeschwindigkeit des Wassers oder die Fluessigkeit wird dadurch wesentlich vergroessert. Eine solche Vergroesserung der Stroemuungsgeschwindigkeit kann fuer die Erzeugung von elektrischer Energie oder fuer das Sammeln und Abtrennen vonOel oder von anderen Verunreinigungen aus dem Wasser ausgenutzt werden.

Description

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Berlin, den 3.3.1982 59 686/16

Anlage zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser oder von wasserhaltigen Flüssigkeiten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wasseraufbereitungsanlagen. Entsprechend einer Form der Erfindung werden ihre umfangreichen Ideen zur Stromerzeugung durch Wellenwirkungskräfte, Gezeiten und Wassermassen mit einer Strömung in einer Eichtung, wie bei Flüssen, ausgenutzt. Dies geschiebt durch Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers für den Antrieb von Stromerzeugungsanlagen. In einer weiteren Form der Erfindung werden dieselben Anlagen zur Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser dazu benutzt, Wasser von Verunreinigungen zu trennen, wie etwa bei öl oder chemischen Abfallstoffen,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wellenwirkungsgeneratoren für die Elektroenergieerzeugung sind auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt. Solche Generatoren arbeiten häufig nach dem Prinzip der Ausnutzung der vertikalen Bewegung der Bildung und Bewegung der Wellen zur Erzielung einer vertikalen Bewegung einer Komponente des Erzeugungssystems. Ein typisches System gemäß dem Stande der Technik überträgt eine solche vertikale Bewegung in eine Drehbewegung für den direkten oder indirekten Antrieb einer Generatorwelie oder dgl., wodurch axe Eieü^roenergie erzeugt wird. Beispiele für solche Systeme, bei denen eine vertikale Bewegung in eine Drehbewegung umgewandelt wird, werden in

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den US-Patenten Nr. 870 706 (H. P. Woodard), Nr. 389424-1 (S. Kaplan) und Nr. 3959663 (J. V. Hubsy) beschrieben. Andere Systeme nutzen die vertikale Wellenbewegung aus, um Pumpen für das Pumpen des Wassers in ein Bassin oder Speicherbecken zu betreiben. Das gespeicherte Wasser setzt dann durch seinen hydrostatischen Druck einen Turbogenerator oder dgl. in Belegung, durch den Elektroenergie direkt gewonnen werden kann.

Eine Hauptschwierigkeit bei den bekannten Wellenwirkungs-Erzeugungssystemen gemäß dem Stande der Technik liegt in ihrer relativ komplizierten und daher teuren Konstruktion. Infolgedessen ist der notwendige Kapitalaufwand für Systeme dieser Art ei*¹ wesentlicher Nachteil bei der kommerziellen Ausnutzung der Systeme gewesen. Im besonderen gilt dies, wo die Energieausgangsleistung die Installationskosten nicht rechtfertigt. In diesem Zusammenhang ist einzusehen, daß Systeme konstruiert werden müssen, die dem maximalen Wellengang standhalten und damit in zufriedenstellendem Maße arbeiten müssen. Die Konstruktionen der Systeme müssen ebenfalls so beschaffen sein, auf wirtschaftlicher Basis an Wellen mit normalem oder kleinerem Wellengang angepaßt zu werden und mit diesen Wellenzuständen zufriedenstellend zu arbeiten. Installationen in Salzwasser bringen das zusätzliche Problem der Korrosion mit sich, dem bei den früheren Systemen in keiner zufriedenstellenden Weise Rechnung getragen worden ist.

In der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 127990, amtlich eingereicht am 7. März 1980, mit dem Titel "Wellenwirkungs-Erzeugungssystem" (Peter M. Borgren und Albert J, Amatuzio), wird ein Wellenwirkungs-Erzeugungssystem beschrieben, bei dem eine Stützkonstruktion

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verwendet wird, die die Form eines Absperrdammes oder einer siloartigen Konstruktion aufweist. Die Anbringung dieser Stützkonstruktion erfolgt relativ zu der Wassermasse, um diese in ein relativ flaches Speicherbecken, welches durch die Absperrkonstruktion begrenzt wird, und die offene Viassermasse mit dem normalen Wasserstand zu trennen, die der Wellenwirkung unterliegt. Die Differenz der Wasserspiegel zwischen dem Speicherbecken und der offenen Wassermasse erzeugt ein kontrollierbares hydrostatisches Druckgefälle. Eine Vielzahl von Pumpen befindet sich um die siloartige Konstruktion herum oder an den Wänden des AbsperrdammeB angeordnet. Der Kolben jeder Pumpe ist während des Betriebes mit einem Schwimme le ment verbunden, welches der V/ellenwirkung ausgesetzt ist. Wenn die Wellenkräfte die Schwimmelemente berühren, werden diese angehoben, verschieben den Kolben der Pumpe nach oben und erzeugen in der unteren Pumpenkammer einen Unterdruck, durch den Wasser aus dem Speicherbecken in diese unteren Pumpenkammern gelangt» Infolgedessen wird dei Wasserstand des Speicherbeckens reduziert. Durch den relativ zu dem Wasser um die siloartige Konstruktion herum oder längs des Absperrdammes derart erzeugten hydrostatischen Druck gelangt das Wasser durch die Turbogeneratoren hindurch und erzeugt Energie· Das aus den Turbinen austretende Wasser wird anschließend in das Speicherbecken zurückgeführt und schließt den Kreislauf, Hierdurch kann eine wesentliche Menge an Elektroenergie erzeugt werden« Obwoh}. das beschriebene System für Wellenwirkungs-Erzeugungssysteme dieser Art von wesentlicher Bedeutung ist, ist es für den praktischen Gebrauch sehr wesentlich auf Zustandsbedingungen beschränkt, bei denen eine wirkliche wellenwirkungsaktivität angetroffen wird. D_as System läßt sich an keine Gezeitenbedingungen anpassen, wo die Wellenwirkung minimal ist, noch kann das System beschrieben werden, wo das

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Wasser in einer Bichtung strömt, wie bei Flüssen, bei denen es keine Wellenwirkung gibt.

Betreifs der Gezeitenwirkungsgeneratoren ist die Grundkonzeption der Ausnutzung von Differenzen der Wasserstände auf Grund der Gezeitenbedingungen zur Erzeugung von Elektroenergie auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt. Umfangreiche Forschungen sind auf diesem Gebiet seit vielen Jahren betrieben «orden, um die Übereinstimmung der Gezeitenbewegungen und die Unterscheidungsmerkmale bei hohen und niedrigen Gezeiten an besonderen Stellen zu ermitteln. Es sind jedoch auch Gezeitengeneratoren gebaut worden, die zum größten Teil Konstruktionen oder Vorrichtungen enthalten halben, durch die der vertikale Wasserfall in eine Drehbewegung umgewandelt wird, um Energieerzeugungsanlagen anzutreiben.

Desgleichen ist ebenfalls billige Energie einer in einer Richtung strömenden Wassermasse für Energieerzeugungsanlagen ausgenutzt worden. Gemeint sind dabei natürlich Dämme, bei denen die Wassermassen senkrecht beraubstürzen, was für die Energieerzeugung ausgenutzt wird.

Betreffs des Erfindungsgedankens zur Ausnutzung der Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers für die Trennung von Oberflächenverunreinigungen von dem Wasser, wie etwa bei öl, ist das Problem der ö!verschmutzung in den letzten Jahren außerordentlich angewachsen und stellt eine ernsthafte Umweltangelegenheit dar. Die ö!verschmutzung kann mehrere Ursachen haben. Die beiden Haupt Ursachen bestehen vielleicht in dem Ausbruch des Öls in Bohrlochanlagen dicht an der Küste und in den Leckverlusten der öltanker auf

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ihrer Fahrt unterwegs zu den Hafenanlagen. Die Entwicklung dicht an der Küste zielt auf eine kontinuierliche Erhöhung der Produktion ab, um mehr Ölquellen zu erhalten. Dies betrifft soviohl die Gewässer an unseren Küsten als auch andere Stellen auf der ganzen Welt. Das Problem wird durch die weiterhin zunehmende Tonnage der öltanker verschlimmert, wobei der Verlust von teilweisen oder vollständigen Tankerladungen riesige Mengen an Erdöl umfaßt.

Durch das zunehmende Umweltbewußtsein mit Blickrichtung auf die ökologischen Schäden durch ölverschmutzungen ist kürzlich eine große Anzahl von Anlagen für die Behandlung von ölverunreinigungen entwickelt worden. Einige dieser Anlagen ermöglichen die Aufnahme des Öls von der Wasseroberfläche. Anschließend wird das aufgenommene öl aufbereitet oder ausgesondert. Chemische Lösungen sind ebenfalls versucht worden. Versuche gemäß dem Stande der Technik zur Lösung des Problems sind jedoch vorliegend auf Anlagen beschränkt, die versuchen, das öl von der Wasseroberfläche abzuschöpfen oder ein Gemisch aus öl und Wasser aufzufangen und anschließend das öl von dem Wasser an Ort und Stelle zu trennen. Ein typisches Beispiel für eine solche Anlage wird in dem US-Patent Nr. 4182679 (Paul van Hekle) beschrieben. Es handelt sich um eine ölabschöpfanlage, bei der Öl und Wasser als Gemisch aufgefangen und anschließend physikalisch getrennt werden. Das öl wird entfernt und das Wasser ausgetragen. Eine Vielzahl von Öffnungen befindet sich auf der Vorderseite der Anlage und dient dazu, das Öl/Wasser-Gemisch in die Trennzone zu leiten. Die Trennung srfolgt in der Hauptsech? durch die unterschiedlichen Wichten des Öls und des Wassers. Sowohl das Öl als auch das Wasser werden getrennt für sich einer Schute zugeleitet und dort gelagert, mit der die Schöpfanlage wirkungsmäßig verbunden ist.

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Das US-Patent Nr. 4120793 (P. G. Strain) beschreibt ein Schiff mit einem Bug mit öffnungen, durch die öl und Wasser hindurchgeleitet -werden. Das Gemisch aus dem öl und dem Wasser durchläuft dann Rohrleitungen, die das Gemisch zu der Trennanlage hinführen.

Das US-Patent Nr. 4058461 (T. I. Gaw) beschreibt ebenfalls ein Schiff, bei dem der Bug eine spezifische Konstruktion aufweist. Das Öl/Wasser-Gemisch gelangt in eine Sammelzone und wird sodann in Absetzbehälter gepumpt. Nach erfolgtem Absetzen wird das Wasser von dem öl getrennt, wobei das Öl gesammelt und das Wasser durch Ablaufrohre aus den Behältern abgepumpt wird.

Das US-Patent Nr. 3890234 (Galicia, Frank) beschreibt eine Trenn- und Bückgew innungsanlage für öl, bei der das eintretende Öl/Gas-Gemisch über gewellte Mulden geleitet wird, die nach oben und nach vorne geneigt sind, um die Trennung des Öls von dem Wasser zu erleichtern. Das öl wird nach dem Trennen auf Grund seines Auftriebes gesammelt und durch ein Ablaufrohr gepumpt.

Bs ist ebenfalls bekannt, an Ort und Stelle Trennanlagen hauptsächlich in Form von Zentrifugalabscheidern einzusetzen. Diese trennen das Öl von dem Wasser auf Grund der Wichteunterschiede. Es wird auf das US-Patent Nr, 3666099 (Frank Galicia) verwiesen, in dem entsprechende Angaben enthalten s ind.

In allen weiter oben beschriebenen Anlagen gemäß dem Stande der Technik und in weiteren Anlagen, mit denen der Anmelder vertraut ist, werden die Anlagen zum Trennen und Rückgewinnen des Öls durch ihre ziemlich komplizierte und teure

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Konstruktion gekennzeichnet. Normalerweise sind Pampen erforderlich, um das gesammelte Öl/Wasser-Gemisch zu einer Trennzone zu pumpen, wodurch die Anlagen unter normalen Bedingungen relativ langsam arbeiten. Bei Anlagen, bei denen einfacberweise versucht wird, das öl von der Wasseroberfläche abzuschöpfen, sind die Ergebniese unbefriedigend gev»esen. Dies kommt durch die vorhandene Schwierigkeit zustande, gerade das öl zu sammeln im Gegensatz zu einem ölA/asser-Gemisch. V/o spezielle Bugkonstruktionen vorliegen, um eine Sammlung des Öl/Wasser-Gemisches zu erleichtern, dienen diese in der Hauptsache dem Zvieck, das Gemisch, vielches in das Schiff gelangt, nach und nach zu begrenzen, statt eine Oberfläche vorzusehen, die das Schiff verändert oder andere Charakteristiken des Gemisches.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Wirtschaftlichkeit und Flexibilität von Anlagen für die Stromerzeugung und für die Trennung von Oberflächenverunreinigungen von Wasser zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mittel zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser oder wasserhaltigen Flüssigkeiten in geeigneter Weise auszugestalten.

Die Aufgabe wird ѳrfindungsgemäß dadurch gölöeti, daß in einer Wasser- oder Flüssigkeitsströmung ein Strukturelement angeordnet ist. Das Wasser strömt mit einer variablen Geschwindigkeit als Folge der relativen Bewegung zwischen

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dem Wasser und dem Strukturelement. Das Strukturelement besteht aus wenigstens einer Seitenwand, die longitudinal von einer Ablenkstelle an ihrem äußeren Ende bis zu einer schrittweise abgeflachten Krümmung an ihrem inneren Ende gekrümmt ist. Eine vertikale Ebene durch die Kanten der Wand steht im allgemeinen senkrechter zu einem derartigen Strömungsweg. Die Krümmung der Wand verläuft kontinuierlich von ihrem äußeren zum inneren Ende. Die Wand weist ebenfalls eine transversale Krümmung von einer im allge_r meinen ebenen Oberfläche an ihrem äußeren Ende bis zu einer fast runden Krümmung an ihrem inneren Ende auf. Das Wasser oder die Flüssigkeit wird im wesentlichen beschleunigt, wenn es bzw, sie an der Wand entlangströmt. Ferner sind Elemente für die Aufnahme und Ausnutzung des Wassers oder der Flüssigkeit bei einer solchen vergrößerten Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen.

Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung liegt, wenn diese zur Erzeugung von Elektroenergie verwendet wird, in der Anpassungsfähigkeit der Erfindung an die Umweltbedingungen, unter denen eine Wellenwirkung, Gezeitenwirkungen oder ein Strömen des Wassers in einer Richtung in einem beaerkenswerten Ausmaße vorhanden Bind oder Kombinationen dieser Wasserkräfte, Es leuchtet ein, daß bei jeder dieser Umweltbedingungen ein besonderes Installationssystem bevorzugt wird, obwohl in jedem Falle die gewonnenen Ergebnisse auf derselben wissenschaftlichen Prämisse beruhen. Im besonderen wird in jedem Fasse Wasser längs eines gekrümmten Weges geleitet, an dessen Ende sich eine Verkleidung mit einem reduzierten Durchmesser in Richtung Austritt befindet. Das Austrittsende ist direkt mit einer Turbine verbunden, die die Elektroenergie erzeugt. Dieser Weg des Wassers ist nicht nur longitudinal gekrümmt, sondern die Oberfläche, auf

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die das Wasser auf trifft, ist auch transversal in allmählich größerem Umfange gekrümmt, wenn sich der Weg des Wassers der Verkleidung nähert. Dadurch kommt es zu einer Wirbelbewegung, die die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers erhöht. Diese größere Strömungsgeschwindigkeit des Wassers läßt sich natürlich direkt in eine Kraft umwandeln, was gut fundierte wissenschaftliche Prinzipien beweisen.

Die Erfindung ist speziell auf unveränderliche Wasserzustandsbedingungen anwendbar. Wo eine Wellenwirkung als Quelle dient, die zur Energieerzeugung herangezogen wird, wird eine im allgemeinem V-förmige Konstruktion an der geeigneten Stelle in den Küstengewässern errichtet, wobei die Spitze des V in Richtung nach außen weist. Bs ist für die Umgebung von Wellen gut bekannt, daß die Bewegung des Wassers im wesentlichen auf die Tiefe der Welle begrenzt ist. Die Wellen werden durch die Spitze des V aufgespalten und bewegen sich längs der Seiten der V-förmigen Konstruktion. Es wurde bereits weiter oben bemerkt, daß die Seiten sowohl longitudinal als auch transversal gekrümmt sind. Infolgedessen kommt es zu einer wesentlichen Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des.Wassers, wenn es an der gekrümmten Wand vorbeiströmt. In der Nähe des inneren Endes jeder Wand befindet sich eine Verkleidung, deren äußeres Ende im allgemeinen komplementär zu der Form der Wand gestaltet ist, die unmittelbar an das Eintrittsende der Verkleidung angrenzt. Die Verkleidung ist im Inneren in Richtung des Austragsendes verjüngt, wo sich die Turbine befindet, die durch das Wasser angetrieben werden soll. Die Verkleidung kann ein gesondert gestaltetes Konstruktionselement oder die Seitenwand so geformt sein, eine im allgemeinen runde, sich nach innen verjüngende Öffnung zu ergeben, durch die das Wasser mit hoher Geschwindigkeit in die Turbine eintritt. "Es ist empirisch bestimmt worden, daß die Ge-

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schwindigkeit des Wassers beim Durchlaufen der Verkleidung und dem Eintreten in die Turbine ungefähr 914,4 era pro Sekunde ausmacht.

Wo die Erfindung in einer Umgebung unter Ausnutzung der Tidenwirkung verwendet wird, entsprechen die Grundprinzipien den weiter oben beschriebenen. Hierbei wird jedoch eine zweite, im allgemeinen V-förmige Konstruktion entweder getrennt von der ersten oder aus einem Stück bestehend damit hinter der ersten Konstruktion angeordnet, um Bücklaufgezeiten auszunutzen. Dabei wird ein weiteres Paar gekrümmter Seitenwände mit einer Spitze derart angeordnet, daß die "Strömung der Kücklaufgezeiten direkt in gesonderte Verkleidungen gelangt, die sich am Ende der longitudinal und transversal gekrümmten Wände befinden und an ihren äußeren Enden mit den Turbinen zur Energieerzeugung kommunizieren.

Die Erfindung läßt sich ал die Verhältnisse bei Flüssen anpassen, indem eine einzelne longitudinal und transversal gekrümmte Wandoberfläche vorgesehen wird, an deren Ende der Turbogenerator angeordnet ist, wie weiter oben beschrieben wurde. Bei einem Fluß wird die Wasserströmung aufgespalten, wobei ein Teil der Strömung weiterhin stromabwärts fließt und der andere an der gekrümmten Wasseroberfläche entlanggeleitet wird. Das aus der Turbine austretende Wasser wird gleichfalls stromabwärts weitergeleitet.

Es gibt natürlich Umstände, bei denen sowohl Fluß- als auch Gezeitenströmungen existieren. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Konstruktion modififiziert, um die beiden Richtungen die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers zu erhöhen, wenn es sich der Konstruktion

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nähert.

Auch hierbei sind mehrere Seitenvtände vorgesehen, deren longitudinale und transversale Anordnung wenigstens einer Seitenband ähnlich ist. Das äußere Ende der zweiten Seitenband ist von der ersten Seitenwand räumlich getrennt angeordnet. Die Krümmung der Seitenwand ist derart, eine im allgemeinen trichterförmige öffnung für die Aufnahme des strömenden Wassers zu bilden. An der zweiten Seitenwand ist eine Verkleidung angebracht. An den Austritt der Verkleidung schließt sich ein Turbogenerator an. Gegenüber den ersten und zweiten Seitenwänden sind dritte und vierte Seitenwände angeordnet. Die dritten und vierten Seitenwände bilden eine im allgemeinen trichterförmige Öffnung für das strömende Wasser. Sie sind wie die ersten und zweiten Seitenwände longitudinal und transversal gekrümmt. An den dritten und vierten Seitenwänden sind Verkleidungen angebracht. Diese münden in die Turbogeneratoren ein. Dadurch strömt bei einer Gezeitenumgebung das Wasser an den ersten und zweiten Seitenwänden entlang und anschließend durch die Turbogeneratoren, die mit diesen verbunden sind, Während des entgegengesetzten Gezeitenzustandes strömt das Wasser an den dritten und vierten Seitenwänden entlang in Richtung der Verkleidungen und gelangt in die Turbogeneratoren, die mit den dritten und vierten Seitenwänden zusammenhängen.

Falls gewünscht, können die Seitenwände und die Turbinen, die der Strömung des WaBэегаДп einer Richtung ausgesetzt sind, vertikal versetzt werden. Dies geschieht relativ zu den Seitenvsänden und Turbinen in den Seitenwänden, die der Strömung des Wassers in der entgegengesetzten Strömungsrichtung ausgesetzt sind. So läßt sich Raum sparen.

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Vorteilhaft besteht die Verkleidung aus einem gesonderten Verkleidungselement, angebracht am innersten Ende der zugehörigen Seitenband. Dia Seitenwand тле ist unmittelbar vor der Verkleidung im allgemeinen einen runden Querschnitt auf und ist geschlossen. In jeder Verkleidung sind Filter eingebaut.

Um zu unterbinden, daß Geröll in die Turbogeneratoren gelangt, werden die Richtungsverkleidungen an geeigneten Stellen vorzugsweise mit Gittern oder Filtern versehen, um eine ziemlich saubere Strömung des Wassers in die Turbinen zu gewährleisten.

Wird die Anlage für das Sammeln und Entfernen einer Verunreinigung/Wasser-Gemisches von der Oberfläche einer Wassermasse eingesetzt, umfaßt sie ein Fangschiff und Maschinen für den Antrieb des Schiffes. Das Schiff weist eine querliegende längere Öffnung im Bug in Höhe der Wasseroberfläche auf. Die Fanganlage befindet sich in dieser Öffnung und schneidet den Weg des strömenden Wassers. Die Sammelanlage enthält «ärste und zweite Seitenwände, wobei die zweite Seitenwand ebenfalls longitudinal und transversal nach innen von ihrem äußeren Ende zu einer schrittweise verstärkten Krümmung an ihrem inneren Ende gekrümmt ist. Eine vertikale Ebene durch die Kante der zweiten Wand steht im allgemeinen senkrechter zu einem derartigen Strömungsweg. Die longitudinale Krümmung der zweiten Wand verläuft kontinuierlich von ihrem äußeren zu ihrem inneren Ende. Die zweite Wand weist ebenfalls eine transversale Krümmung von einer im allgemeinen vertikalen oberen Oberfläche an ihrem äußeren Ende bis zu einer im allgemeinen halbrunden Krümmung an ihren inneren Enden auf. Die inneren Enden der ersten und zweiten Seitenwände sind räumlich getrennt angeordnet und

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bilden für das Gemisch eine Austrittsöffnung, Obere und untere Wände definieren die vertikale Abmessung der Öffnung, Mit den Seitenwänden bilden sie eine trichterförmige Sammelzone, die an der Austrittsöffnung endet. Rohrleitungen schließen sich an die Austrittsöffnungen an und erstrecken sich in Richtung nach hinten in dem Schiff zwecks Aufnahme des Gemisches und dessen Weiterbeförderung. Weitere Hilfsmittel werden nicht eingesetzt. Das Gemisch gelangt in einen Abscheider zur Trennung der Verunreinigung von dem V/asser. Der Abscheider ist mit Einrichtungen zum Austragen des Wassers nach außenbords ausgerüstet, nachdem die Verunreinigung abgetrennt und gesammelt wurde.

Des weiteren sind dritte und vierte Seitenwände in der längeren Öffnung in dem Bug des Schiffes vorgesehen. Diese sind gegenüber den ersten und zweiten Seitenwänden angeordnet, Die dritten und vierten Seitenwände sind longitudinal und transversal nach innen von ihrem äußeren Ende bis zu einer schrittweise verstärkten Krümmung an ihrem inneren Ende gekrümmt. Eine vertikale Ebene durch die Kanten der Seitemsände steht im allgemeinen senkrechter zu einem derartigen Strömungsweg. Die longitudinal Krümmung der. dritten und vierten Seitenwände verläuft kontinuierlich von ihren äußeren zu ihren inneren Enden. Die Dritten und vierten Seitenwände weisen ebenfalls eine transversale Krümmung von einer im allgemeinen vertikalen ebenen Oberfläche an ihren äußeren Enden bis zu einer im allgemeinen halbrunden Krümmung an ihren inneren Enden auf. Die inneren Enden der dritten und vierten Seitenviände sind räumlich getrennt angeox-dnei; und bilden für das Gemisch eine Austrittsöffnung. Die aneinandergrenzenden ersten, zweiten, dritten und vierten Seitenwände werden durch einen Verteiler voneinander getrennt. Dieser bildet die äußersten Enden der benachbarten

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Seitenwände. Er dient dazu., das Verunreinigung/Wasser-Gemisch in die Sammel- und Fangzone zu bringen, die durch die ersten und zweiten oder durch die dritten und vierten Seitenwände gebildet wird. Eine weitere trichterförmige Sammelzone endet an ihren Austrittsöffnungen. Rohrleitungen schließen sich an die Austrittsöffnung an, die zu den dritten und vierten ^seitenwänden gehört, und erstrecken sich in Richtung nach hinten in dem Schiff zwecks Aufnahme des Gemisches und dessen Weiterbeförderung, Es werden keine weiteren Hilfsmittel eingesetzt. Die Weiterleitung des Gemisches erfolgt zu dem Abscheider.

Die Rohrleitungen von den Austrittsöffnungen laufen nach hinten und erstrecken sich im allgemeinen parallel und im wesentlichen horizontal zur Wasseroberfläche bis zu einer Stelle, die sich im allgemeinen in der Mitte des Schiffes befindet. Von hier aus verlaufen die Rohrleitungen nach oben über die Ebene des Schiffsdecks hinaus und weiter in Richtung nach hinten zu dem Abscheider,

Um öl vom 7/asser zu trennen, kann ein Zentrifugalabscheider eingesetzt werden, der in einer vom Schiff geschleppten Schute angeordnet ist. Dabei umfassen die Einrichtungen zum Ausbringen des Wassers ein Rohr in Verbindung mit dem Abscheider zur Aufnahme des Wassers und zu dessen Austragung in das Wasser außerhalb der Schute,

Die Einrichtungen für die Aufnahme des abgetrennten Öls bestehen aus einem Sammelbehälter auf der Schute und aus Rohrleitungen zwischen dem Zentrifugalabscheider und dem Sammelbehälter,

Des weiteres sind in der Öffnung des Bugs des Schiffes

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Mechanismen zum Schließen der Öffnung vorgesehen, durch die das Schiff für andere Verwendungszwecke umgerüstet werden kann.

An der unteren Wand der Öffnung und dem Bug des Schiffes sind Mechanismen angebracht, die die untere Wand und somit die oberen und die Seitenwände der Öffnung bewegen, wodurch die Höhe der Öffnung in dem Bug variiert wird, um den Eintritt des Verunreinigung/Wasser-Gemisches in die Bugöffnung maximal zu verstärken.

Wo die vorliegende Erfindung dazu dient, um Verunreinigungen vom Wasser zu trennen, wie bei öl, wird sie durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet, das eintretende Öl/Wasser-Qemisch so zu behandeln, als ob die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches &n den gerkümmten Strömungswegen beschleunigt oder vergrößert wird. Es ergibt sich dabei eine Durchlaufgeschwindigkeit des gesammelten Gemisches derart, daß dieses ohne weitere Hilfe durch das Schiff in eine Schute oder dgl. transportiert wird, die von dem Schiff bugsiert wird. Der Bug des Schiffes ist derart geformt, einen vorderen Scheitel zu liefern. Longitudinal sind gekrümmte Seitenwände angeordnet, die relativ an die Seiten des Schiffes auf der Vorderseite angrenzen. Die innersten Enden jedes angrenzenden Paares der Wände enden in einer in der Mitte gelegenen Öffnung, durch die das Gemisch in eine Schute oder einen ähnlichen Kahn gelangt, die von dem Schiff geschleppt werden. Die Geschwindigkeit des Schiffes und die Beschleunigung des Öl/Wasser-Gemisches ermöglicht der Beschreibung nach einen 'transport des liemiscues zu einer trennanlage ohne die Benutzung von Pumpen, die entweder im Bug des Schiffes oder in den Bohren oder Bohrleitungen anzuordnen sind, durch die das Gemisch hindurchläuft.

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Die Erfindung wird des weiteren gekennzeichnet durch ein gesondertes, geschlepptes Schiff mit trennanlageη, durch die das Öl/Wasser-Gemisch getrennt werden kann. Das Öl wird einem transportschiff zugeleitet und das Wasser außenbords. So kann die gesamte Trennung und Sammlung während der Fahrt des Schiffes durchgeführt werden.

Sin weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich das Schiff für die Aufnahme des Öl/Wasser-Gemisches aus einer Vielzahl von kommerziell zur Verfügung stehenden Booten zusammensetzen kann. G_eQig_nete Modifikationen sind einschließlich der Sammelkonstruktion und der Rohre oder Rohrleitungen möglich, durch die das Gemisch unter den erreichten Drücken in die Schute transportiert wird, die in der Praxis von dem Schiff geschleppt wird. Die Schute kann eine vereinfachte Konstruktion aufweisen. Sie enthält eine Trennanlage zur Aufnahme des Gemisches, einen Lagerbehälter, dem das getrennte Öl zur Lagerung zugeleitet werden kann, und ein Ablaufrohr für den Austrag des Wassers außenbords. Die gesamte Anordnung einschließlich der Schute kann zu relativ niedrigen Kosten hergestellt werden.

Das zum Auffangen und Trennen eingesetzte Schiff eignet sich ebenfalls gut zur Entfernung anderer Verunreinigungen von der Wasseroberfläche. Zum Beispiel ist allgemein bekannt, daß sich verschiedenartige Chemikalien, wie das DDT, in konzentrierten Mengen in den oberen 6,35 mm bis 12,7 mm der Wasseroberfläche ansammeln. Die Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung kann solche konzentrierten Mengen an Verunreinigungen sammeln und sie aufbereiten, um die Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen, das dann anschließend von dem Schiff außenbords ausgetragen wird. In dem Falle des DDT können solche Verunreinigungen mit er-

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höhten Geschwindigkeiten durch die erfindungsgemäße Aufbereitungsanlage hindurchgeführt werden, die sich in der Trailerschute befindet, um die Verunreinigungen zu sammeln. Eine solche Anlage kann zum Beispiel Schichten aus Aktivkohle aufweisen, an denen die Verunreinigungen haften bleiben. Diese Aktivkohleschichten lassen sich abbauen oder erneuern, um zu einem frischen&dhäsionsfähigen Material zu gelangen. Falls gewünscht, kann das Aufbereitungsmaterial, wie die Aktivkohle, aus der Trailerschute entfernt und an Land aufgearbeitet werden.

Die Ortsbeweglichkeit des Fangschiffes stellt natürlich einen signifikanten Vorteil dar. Die heutigen Fangschiffe werden durch ihre relativ große Dimensionierung und eingeschränkte Auslastung gekennzeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft andererseits ein relativ kleines Schiff, das ein modifiziertes Boot von vergleichsweise kleinen Abmessungen und demzufolge niedrigen Kosten darstellt. Das Schiff kann per Flugzeug oder Hubschrauber ohne Schwierigkeiten zu der Stelle der Ölverschmutzung oder anderer Verschmutzungen gebracht werden. Hierdurch wird den Vorteilen der vorliegenden Erfindung offensichtlich eine wünschenswerte Dimension hinzugefügt.

A us führungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht einer Ausführungsform, im oesonderen konstruiert für eine WellenwirkungsUmgebung;

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Fig. 2: eine A us führungs form, im besonderen konstruiert für eine Gezeitenumgebung;

Fig. 3: eine Ausführungsform, im besonderen konstruiert für Wasserströmungsbedingungen mit einer Strömung in einer Richtung, wie etwa bei Flüssen;

Fig. 4: eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, im besonderen konstruiert für Flußströmungsbedingungen mit Gezeigenwirkung;

Fig. 5ϊ eine teilweise schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Ausführungsform von Fig. 1, der die Krümmung und die Konstruktion der Seitenwände des Stützwerkes detaillierter zu entnehmen ist;

Fig. 6: eine fragmentarische Vorderansicht, die die Eichtungsverkleidung detaillierter wiedergibt, die sich am Ende der Seitenwand angrenzend an den Turbogenerator befindet;

Fig. 7: eine Schnittzeichnung auf der Linie 7-7 der Fig. unter Wiedergabe der Querkrümmung der Seitenwand an der Schnittflächenschraffurlinie;

Fig. 8: eine Schnittzeichnung auf der Linie 8-8 der Fig. 5; Fig. 9: eine Schnittzeichnung auf der Linie 9-9 der Fig. 5;

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Fig. 10: eine Draufsicht eines Fangschiffes gemäß den grundlegenden Erfindungsgedanken unter Wiedergabe einer von dem Fangschiff in der Praxis geschleppten Schute;

Fig. 11: eine Seitenansicht der in Fig. 10 viiedergegebenen Kombination aus Fangschiff und Schute;

Fig. 12: eine Vorderansicht des Fangschiffes unter Wiedergabe der angrenzenden Sammelhohlräume und des sich verändernden Querschnittes längs der Seitenwände der Hohlräume;

Fig. 13: eine Schnittzeichnung auf der Linie 13 - 13 von Fig. 12;

Fig. 14: eine Schnittzeicbnung längs der Linie 14 - 14 von Fig. 12.

In der Zeichnung der Patentanmeldung sind gleiche Teile gleich numeriert. Den Aasgang bildet dabei die in den Fig. 1 bis 9 wiedergegebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, von denen für die B_rZeugung von Elektroenergie Gebrauch gemacht wird. In den beiden Fig. 1 und 5 handelt es sich um die Wiedergabe einer Anlage 10, welche in Ufernähe als feste Anlage errichtet wird. Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Fig. 1 ist im besonderen an Umgebungen anzupassen, wo Wellenwirkungskräfte anzutreffen sind. Die Anlage 10 kann als feste Anlage an der gewünschten Stelle errichtet werden, gekennzeichnet durch den Abstand vom Ufer und die Wassertiefe derart, daß die Seitenwände der Anlage maximalen ^ellenwirkungskräften ausgesetzt werden. Die Anlage 10 kann aus irgendeinem geeigneten Baustoff her-

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gestellt werden, zum Beispiel aus gegossenem Beton, aus entweder mit einem Überzug versehenen oder mit einer Deckschicht überzogenen Baustahl zur Verhinderung einer Korrosion oder aus Kombinationen dieser Werkstoffe oder aus anderen geeigneten Baumaterialien. Gleichfalls kann äie Oberfläche der Anlage einschließlich der Oberfläche der Seitenwände, von der jetzt die Hede sein soll, überzogen werden, falls erwünscht, um die Baukosten zu reduzieren und die Lebensdauer der Anlage zu verlängern oder im Falle der Seitenwände die Reibung des Wassers beim Entlangströmen an diesen zu verringern.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Anlage 10 beinhaltet zwei longitudinal und transversal gekrümmte Seitenwände 12 und 14, von denen sich die äußeren Enden in einem Scheitelpunkt 16 vereinigen. Am Ende jeder Wand befindet sich eine Verkleidung 18, die in Fig. 1 schematisch wiedergegeben ist. Das Austrittsende jeder Verkleidung kommuniziert mit einem Turbogenerator 20, durch den aus der Energie des Wassers beim Entlangströmen an den ^seitenwänden Elektroenergie erzeugt wird.

Die Pfeile in Fig. 1 veranschaulichen den Umgehungsvieg des Wassers bei der Annäherung an die Anlage 10. Die Welle, die unmittelbar auf die Seitenwände 12 und 14 einwirkt, wird an diesen entlangströmen, wie nun mit Bezug auf Fig. 5 näher beschrieben wird. Die Welle, die im Bereich des Scheitelpunktes 16 die Anlage berührt, wird aufgespalten. Dabei wird sie entweder auf die eine oder die andere Seite der Seitenwände gelangen. Bs ist einzusehen, daß die Anlage 10 zu dem Zweck vorgesehen ist, um die Kraft der Wellenwirkung nur insofern aufzunehmen, als die Wellenwirkung die Seitenwände

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der Anlage berührt. Die Anlage dient nicht dem Zweck, die Wellen einzuschränken oder sie in irgendeiner Weise daran zu hindern, auf jede Seite der Anlage zu gelangen.

Die Turbinen bilden für sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung, wobei jeder befriedigende Generator für den vorgesehenen Verwendungszweck herangezogen werden kann. Beispiele für Turbinenkonstruktionen, die in zufriedenstellender Weise gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind die "Türe"-Turboeinheiten¹¹, hergestellt von der Abteilung für Wasserturbinen der Firma Allis-Chalmers, York, Pennsylvania, und die Turbinenpumpen, hergestellt von der Firma Johnston Pump Company, Glendora, Kalifornien, wobei die Turbinenpumpen mit den Nr. 27CC und 27DC als typisch anzusehen sind. Letztere weisen Flügelräder auf, die einen Durchmesser von ungefähr 48,26 bis 53»34 cm haben. Sie eignen sich ganz besonders gut in relativ flachen Wellenwirkungsumgebungen. Es ist einzusehen, daß Turbinen mit größeren Flüge lracTdurchmessern ebenfalls verwendet werden können. Dies hängt von den jeweiligen Umgebungsbedingungen ab.

In der Fig. 5 ist eine detailliertere schematische perspektivische Ansicht einer longitudinalen und transversalen Krümmung der Seitenwände 12 bzw. 14 wiedergegeben. Die Verkleidung 18 an den inneren Enden jeder Seitenband befindet sich innerhalb des inneren Endes der Seitenwände. Jede Verkleidung kommuniziert an ihrem inneren Ende mit einer Turbine 20, Es ist ersichtlich, daß die Seitenwände longitudinal vom Scheitelpunkt ab in Richtung Turbine gekrümmt sind, wobei der Neigungswinkel angrenzend an jeae Wand relativ gestreckt ist, d. h., unter Annäherung an eine Ebene, die im allgemeinen senkrecht zu dem Weg der Fortbewegung der Welle liegt. Jede Wand 12 und 14 relativ an-

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grenzend an den Scheitelpunkt 16 ist im wesentlichen ebener, wobei die transversale Krümmung in Richtung auf das Turbinenende der Wand zunimmt. Dia Art und Weise, in der die Seitenwände schrittweise transversal gekrümmt sind, ist in den Fig. 7, S und 9 in einer Schnittzeichnung wiedergegeben. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weisen die Seitenwände unmittelbar vor der Verkleidung 18 im wesentlichen einen geschlossenen runden Querschnitt auf. Als Folge der longitudinalen und transversalen Krümmung erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in Form der sich relativ rasch bewegenden Wellen allmählich, wenn es längs jeder Seitenwand entlangströmt. Dieser Vorgang ist sowohl den vertikalen als auch den horizontalen Wellenkräften zuzuschreiben. Bs gehört zu den elementaren Grundlagen, das Wasser, welches die Turbine 20 erreicht, dieselbe Zeit benötigt, wie Wasser, das direkt unbehindert zur Küste strömt. Dies führt zu einer Zunahme der Geschwindigkeit des V/assers, wenn es an jeder gekrümmten Wand entlangströmt. So werden sowohl die kinetische als auch die potentielle Energie der vertikalen und horizontalen Wellenkräfte ausgenutzt. Die longitudinale Krümmung ist, wie weiter oben erwähnt wurde, kontinuierlich und die transversale Krümmung in zunehmendem Maße stärker ausgeprägt, was den Fig. 7 bis 9 entnommen werden kann. Diese transversale und longitudinale Krümmung führt zu einem raschen Umrollen des Wassers, wenn es an den Seitenwänden entlangströmt. Pfeile längs jeder Seitenwand 12 und 14 geben diesen Zustand wieder.

In Fig. 6 ist die Verkleidung 18 in einem etwas größeren Maßstab wiedergegeben. Vorzugsweise stellt diese Verkleidung ein gesondertes Konstruktionselement dar, welches sich innerhalb des geschlossenen, verjüngten Endes der Seitenwand befindet. Die Verkleidung verjüngt sich im Durchmesser vom äußeren Ende zum inneren und Filter 22 und 24 sind vor-

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zugsweise an den Eintritts- und Austrittsenden vorgesehen. Abhängig von der Form des geschlossenen inneren Endes jeder Wand wird der Querschnitt der Verkleidung variieren, aber in der wiedergegebenen Form weist die Verkleidung im allgemeinen einen runden Querschnitt auf. Die Verjüngung erfolgt von einem größeren zu einem kleinen Durchmesser, wie angegeben. Die beiden Filtereinsätze 22 und 24 dienen zur Entfernung von Geröll oder dgl. aus dem Wasser vor dessen Einströmen in den Turbogenerator, vias schematisch jeweils in den Fig. 5 und 6 wiedergegeben ist.

Obwohl die Verkleidung 18 in den Fig. 1, 5 ш^ 6 als gesondertes Konstruktionselement wiedergegeben ist, ist einzusehen, daß das innerste Ende jeder Seitenwand derart zusammengesetzt sein kann, eine verjüngte Öffnung zu ergeben, die ihrer Form nach der Verkleidung 18 ähnlich ist. Dies würde die Notwendigkeit für eine gesonderte Konstruktion der Verkleidung überflüssig machen, obwohl Filter vorzugsweise noch für den angegebenen Zweck einzusetzen sein würden. Wie angegeben, befindet sich die Verkleidung innerhalb des inneren Endes der Wand, obwohl eine.totale Ummantelung absolut nicht notwendig sein würde. Das Ummanteln der Seitenwand an ihrem inneren Ende oder das Vorsehen einer gesonderten Verkleidung oder beides ergibt sich aus der Notwendigkeit, das wirbelnde Wasser beim Entlangströmen an jeder Seitenwand in seinem Zustand beizubehalten, und solange eine wesentliche Wassermenge zu dem Zweck zurückgehalten wird, um die Turbine anzutreiben, reicht dies aus.

Wie obsn erwähnt, können die Seitenviände 12 längs der Anlage 10 aus irgendeinem geeigneten Baumaterial hergestellt werden, wobei Beton ein Beispiel ist. Um die Reibung des

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Wassers beim Entlangströmen längs der Wand zti reduzieren, können die Oberflächen der Wände mit einem die Eeibung reduzierenden Überzug beschichtet werden, wie etwa mit Glasfaserstoff oder dgl. Bs ist ersichtlich, daß die horizontalen Kräfte der Welle, die direkt auf die Seiterniände zwischen dem Scheitelpunkt und der Turbine auftreffen, in Eichtung der Krümmung der Wände abgelenkt werden, woraus sich erhebliche Reibungskräfte ergeben. Das Anbringen einer die Eeibung reduzierenden Oberfläche würde solche Keibungskräfte möglichst weitgehend reduzieren. Dadurch würden die horizontalen Wellenkräfte maximiert, die längs der gekrümmten Seitenwändegerichtet sind.

Wie erwähnt, entspricht Fig. 1 einer spezifischen Konstruktion für eine y/ellenwirkungsUmgebung, wobei die allgemeinen Erfindungsgedanken für die Bedingungen bei einem Fluß und/ oder bei Gezeiten desgleichen anwendbar sind. Fig. 2 bis 4 veranschaulichen solche anderen Umgebungen: Fig. 2 gibt schematisch eine Ansicht einer Anlage im Grundriß wieder, wobei die Gezeitenwirkung ausgenutzt oder daraus Vorteil gezogen wird; Fig. 3 veranschaulicht ein System in einer Wassermasse, zum Beispiel in einem Fluß, wobei die Strömung im wesentlichen oder vollständig in einer Eichtung erfolgt; und Fig. 4 enthält ein System unter besonderer Anwendung auf eine Flußumgebung, bei der die Gezeitenbedingungen ebenfalls existieren.

In Fig. 2 enthält die schematisch gezeichnete Anlage 30 die Seitenwände 32, 34, 36 und 38. Die Seitenwände 32 und 34 treffen sich mit ihren äußeren Enden in einem Scheitelpunkt 40 und die gegenüberliegenden Wände 36 und 3S desgleichen mit ihren äußeren Enden in einem Scheitelpunkt 42. Die Ver-

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kleidungen 18 befinden sich am inneren Ende jeder gekrümmten Seitenwand, wie beschrieben. Dabei kommuniziert jede Verkleidung der Keihe nach mit einem gesonderten Turbogenerator 20.

Die longitudinal und transversale Krümmung jeder Seitenwand ist vorzugsweise mit der Krümmung der ^seitenwände 12 und 14 in Fig. 5 identisch oder ähnlich. Es ist ersichtlich, daß unter Gezeitenbedingungen des Wassers zunächst in einer Richtung strömt und dann in der anderen zurückkehrt, was durch Pfeile in Fig. 2 oben und unten angegeben ist. Während hoher Gezeiten trifft das Wasser zum Beispiel auf die Seitenwände 36 und 38 auf und vergrößert dabei seine Strömungsgeschwindigkeit. Die zugehörigen Turbogeneratoren 20 werden angetrieben. Das verbrauchte Wasser strömt anschließend hinter der Anlage flußabwärts weiter.

Während niedriger Gezeiten ist die Strömung natürlich entgegengesetzt. Die Wassermasse trifft auf die Seitenwände 32 und 34 auf. Die sich aus dem Wasser durch das Entlangströmen an den Wänden ergebenden Kräfte treiben die zugehörigen Turbogeneratoren 20 an. Es wird natürlich angenommen, daß die Anlage 30 in Fig. 2 in einer Umgebung ausgenutzt werden würde, wo eine ausreichende GeZeitenwirkung.vorhanden ist, um die Errichtung der Anlage zu rechtfertigen. Es können auch Wellenwirkungskräfte vorhanden sein, wo die Anlage in Umgebungen errichtet wird, bei denen normalerweise eine Wellenwirkung hervorgerufen wird.

Die Anlage gemäß Fig. 2 wird vorzugsweise in einer offenen Wassermasse errichtet und das System kann als feste Anlage in irgendeiner geeigneten Art und Weise und mit irgendwelchen geeigneten Materialien installiert werden. Wie oben beschrie-

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Ьѳп, können die ^seitenwände, falls gewünscht, mit einem die Reibung reduzierenden Überzug beschichtet werden, um die Reibungsverluste zu reduzieren, die sich ergeben, wenn das Wasser auf die Seitenwände in beiden Bewegungsrichtungen des Wassers auf trifft. Hierdurch wird die horizontale Kraftkomponente des Wassers beim Auftreffen auf die Seitenwände hinsichtlich der Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit des V/assers beim Entlangströmen an den Seitenwänden maximal ausgenutzt. Die Ausgangsleistung der Turbogeneratoren wird auf diese Weise maximiert.

Es versteht sich, daß.in den beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen in Fig. 1 und 2 sowie desgleichen in Pig. 3 und 4 die durch die Turbogeneratoren erzeugte Energie in jeder geeigneten Art und V/eise entnommen werden kann. Diese elektrische Energie kann direkt oder indirekt verwendet werden. Ein Beispiel für die indirekte Ausnutzung der Energie ist die Wasserstoffumwandlung. In jedem Falle bildet die Ausnutzung der elektrischen Energie keinen Teil der vorliegenden Erfindung,

In Fig. 3 ist eine typische Anlage wiedergegeben, bei der die Erfindungsgedanken zur Verwendung in Flüssen ausgenutzt werden, in denen die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers ausreicht, um Elektroenergie zu erzeugen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 bildet die Anlage 50 im wesentlichen eine Hälfte der Doppel3eitenwandanordnung von Fig. 1, die Seitenwand 52 kommuniziert an ihrem inneren Ende mit einer Verkleidung 18 und einem Turbogenerator 20. Die ^seitenwand 52 endet an ihrem äußeren Ende in einem Scheitelpunkt 54· gemeinsam mit der angrenzenden Wand 56 der Anlage. Der Scheitelpunkt 54 verteilt das Wasser an den Seitenwänden und läßt das unbehinderte Wasser hinter die angrenzende Wand 56 der Anlage

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strömen. Wiederum ist die longitudinal und die transversale Krümmung der Seitenwand 52 vorzugsweise mit der Anordnung in Fig. 5 identisch oder ähnlich. Es kommt zu einer Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit des Y/assers und somit der Kraft, ν»ie oben beschrieben.

In Fig. 4 ist ein System dargestellt, im besonderen konstruiert für Flüsse, Gezeitenzonen oder andere Umgebungen, bei denen natürliche Ströme vorhanden sind. Das System enthält gesonderte Bauwerke 60 und 62. Die Anlage 60 beinhaltet die gekrümmten Seitenwände 64 und 66, während die Anlage die gekrümmten Seitenwände 68 und 70 aufweist. Statt die Strömung wie bei den weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformeη zu verteilen, dienen die Anlagen und 62 in Fig. 4 ihrer angrenzenden Lage nach dazu, das eintretende Wasser in Eichtung der relativ engen öffnung zwischen den mittleren gekrümmten Teilen der Anlagen zu lenken. Am Ende ^eder gekrümmten Wand in dem mittleren Bereich des Systems sind Verkleidungen 18 sowie ein Turbogenerator oder Turbogeneratoren 20 vorgesehen. Diese kommunizieren der schematischen Wiedergabe nach mit den Austrittsenden der Verkleidungen.

Wie bekannt, ist das System in Fig. 4- im besonderen auf Umgebungen anwendbar, bei denen eine Gezeitenwirkung vorliegt. Es besteht in vieler Hinsicht eine Ähnlichkeit mit Fig. 2. Die longitudinal und transversal gekrümmten Seitenwände sind so angeordnet, an ihren inneren Enden zu konvergieren statt zu divergieren, wie der Fig. 2 zu entnehmen ist.

Es versteht sich, daß die vertikale Lage der Seitenvsände und 70 zu einer optimalen Energieerzeugung beitragen wird. Diese Wände können eine Lage über oder unter der Hauptaus-

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dehnung der gegenüberliegenden Wände 64 und 68 aufweisen. Dasselbe gilt natürlich für die erfindungsgemäße Ausführungsform nach Fig. 2, die ebenfalls besonders für eine Gezeitenumgebung konstruiert ist. Wo ein Höhenunterschied zwischen den Wänden 66 und 70 und den Wänden 64 und 68 besteht, ist einzusehen, daß ein Paar simultan geschalteter Turbinen benutzt werden kann. Die eine Turbine wird von dem Wasser angetrieben, das von den Wänden 66 und 70 herrührt, die andere von dem Wasser, das mit hoher Strömungsgeschwindigkeit an den Wänden 64 und 68 entlangströmt.

Obwohl der Krümmungswinkel der Seitenwände in den zahlreichen beschriebenen Ausführungf3formen absolut nicht kritisch ist, scheint es der Fall zu sein, als ob eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Wassers erzielt wird, wenn die longitudinale Krümmung parabolisch ist. Es ist schwierig, die Gesamtgeschwindigkeitszunahme zu berechnen. Dieser Umstand ist den Reibungskräften und der Tatsache zuzuschreiben, daß das Wasser, ob nun in Wellenform oder bei einer einfachen Strömung, die longitudinal Seitenwand im wesentlichen längs der gesamten Oberfläche der Krümmung berührt. Wasser, welches sich beispielsweise wellenförmig bewegt, wird jedoch längs der gekrümmten Wände 12 und 14 (Fig. 1) in exakt derselben Zeit strömen, die von der Welle benötigt werden würde, um auf geradem Wege von dem Scheitelpunkt 16 eine Strecke zurückzulegen, die im allgemeinen parallel zu den Turbogeneratoren 20 verläuft. Da der Strömlings weg längs der gekrümmten S_Qitenwände offensichtlich viel länger ist, zum Beispiel 2 bis 3n*^al so lang, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entsprechend größer sein. Wenn sich zum Beispiel eine Welle mit 487,68 cm ge Sekunde bewegt, einer typischen Geschwindigkeit, wird sich das Wasser einer solchen Welle beim Eintritt in die Turbogeneratoren

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mit ungefähr 1219,2 cm je Sekunde bewegen. Die transversale Krümmung der Seitenviände dient dazu, um den Strömungsweg zu begrenzen. Sie nimmt zu mit größer werdender Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, Es wird dabei ausgeschlossen oder verhindert, daJB das Wasser von der Oberfläche der Seitenwand entfernt wird. Es ist nachgewiesen worden, daß diese Kombination aus einer longitudinalen und transversalen Krümmung der Seitenwände bei der vorliegenden Erfindung von grundlegender Bedeutung ist.

Die zur Verfügung stehende potentielle Energie der zahlreichen ѳ rf ind tings ge mäße η Ausführungsformen kann ohne Schwierigkeit berechnet werden. Es ist natürlich gut bekannt, daß die Energie einer sich bewegenden Masse oder eines in Bewegung befindlichen Gegenstandes wie folgt ausgedrückt wird:

(1) E a 1/2mv²

wobei: E = Energie m = Masse

ν = Geschwindigkeit der Masse, in diesem Falle Geschwindigkeit des Arbeitsmediums

Es gehört ebenfalls zu den elementaren Grundlagen, daß die Dichte (p) einer Masse als Betrag der Masse in einem spezifischen Volumen definiert wird, oder:

(2) p= m/Volumen

Wenn ν?ir von 6er Annahme ausgehen, daß ein sich bewegendes Arbeitsmedium durch eine Öffnung von spezifizierter Größe hindurchströmt, würde daher das Volumen des Arbeitsmediums in einer angenommenen oder vorbestimmten Zeitspanne dem

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Produkt aas der Querschnittaflache (A) der Öffnung mal der Geschwindigkeit (v) des Arbeitsmediums mal der Zeitspanne (t) sein, oder:

(3) Volumen = Avt

Wenn wir die Gleichung (3) in Gleichung (2) einsetzen, wird die folgende Gleichung erhalten:

(4) ρ = m/Avt oder m =: pAvt

Wenn ^тлir nun die Äquivalenz von m gemäß Gleichung (4) für m in Gleichung (1) einsetzen, ergibt sich die folgende Gleichung:

(5) E =: 1/2(pAvt)v² я 1/2pAv³t oder E/t = 1/2pAv³

Da die Leistung (P) als Energie je Zeiteinheit definiert wird (E/t), ergibt sich:

(6) P = 1/2pAv³, was auch wie folgt ausgedrückt werden kann:

(7) P/A = 1/2pv³

Mit Gleichung (7) kann die vergügbare Energiemenge ohne weiteres berechnet werden, wobei bestimmte bekannte Tatsachen und Annahmen berücksichtigt werden. Beispielsweise ist bekannt, daß die Dichte des Wassers zwischen 0 ⁰C und

ο —λ λ

18 C gleich 1000 kgm ^J ist, denn 1 cnr Wasser viiegt 1 g_# Unter der Annahme, daß sich das Arbeitsmedium mit 9Ή,4- cm/§ec durch eine Turbinenverkleidung mit einem Durchmesser von

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609,6 cm hindurchbevjegt, und unter Zugrundelegung eines Wirkungsgrades der Turbine von 100 % ergeben sich die Berechnungen viie folgt:

(8) P/A = 1/2pv³

wobei: P = Leistung

A =: Querschnitt

ρ =: Dichte des Arbeitsmediums

ν = Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums ist.

Daher ergibt sich P = 1/2pAv^

1000 kg 9,144 ш о (ausgedrückt in

P = 1/2 χ =5 χ ( У metrischen Einheiten

nr see mit "see" gleich

Sekunden)

_o 1000 kg 9,144 m _ч

= 29,2пГ χ ч χ ( У

m-⁵ sec

= 11162488,4 kgm²/sec³

Da per Definition 1 Watt = 1 Joule/sec und ein Joule einem Nevitonmeter (1 kgm/sec ) entspricht, ergibt sich:

1 Watt з 1 Joule/sec

= 1 Nevjtonmeter/sec

=: 1 kgm/sec (m/seс)

2 І

= 1 kgm/^

Daher v?ird:

P = 11162488,4 Watt

= 11162,5 kW als in dem Wasser verfügbare Gesamtenergie.

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Dabei strömt das Wasser durch eine Verkleidung mit einem Durchmesser von 609,4- cm hindurch und gelangt von dort in den Turbogenerator. Um die je m verfügbare Leistung zu berechnen, viird die Gesamt;leistung durch die Gesamtfläche dividiert oder:

P/A ausgedrückt in Watt je Quadratmeter P/A = 111624,4 Watt/29,2 m²

я 382,276 Watt je m²

s 382 kW je m²

Bs ergibt sich somit, daß wesentliche Mengen an elektrischer Energie gemäß der vorliegenden Erfindung gewonnen werden können. Sogar unter Annahme eines Wirkungsgrades der Turbine von 60 % kann eine solche mit einem Durchmesser von 304,8 cm (ungefähr 7 m ) ungefähr 1,56 MW erzeugen, ausreichend zur Versorgung von ungefähr 600 Wohnungen. In Turbinen mit einem größeren Durchmesser wird die erzeugte Energie natürlich wesentlich größer sein, sie nimmt proportional zur Fläche der Turbine zu.

In den Fig. 10 bis 14 sind die grundlegenden Erfindungsgedanken in Anwendung auf Anlagen für die wirksame und billige Trennung von Oberflächenverunreinigungen, zum Beispiel ölschichten, von dem Wasser wiedergegeben. Diese Anwendungen der vorliegenden Erfindung machen in ähnlicher Weise von den Eigenschaften der Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit Gebrauch, die in so einzigartiger Weise die vorliegende Erfindung von dem früheren Stand der Technik unterscheiden.

Das Fangschiff 100 beinhaltet einen Schiffskörper 102 und eine Brücke 104, die nur in den Fig. 11 und 12 wieder-

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gegeben ist. Das Schiff 100 kann in irgendeiner geeigneten Art konstruiert sein und wird nachfolgend modifiziert, um den Fang- und Sammeleigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung zu genügen.

Im Bug 106 des Schiffes befindet sich eine längere Öffnung 108 und in dieser erstrecken sich Seitenwände 110, 112, 114 und 116 in Richtung nach hinten. Ein Strömungsverteiler 118 befindet sich zwischen den Seitenwänden 112 und 114 und da ja die Wände 112 und 114 longitudinal nach hinten zusätzlich zu ihrer transversalen Krümmung gekrümmt sind, dient der Verteiler 118 dazu, das eintretende ölA/asser-Gemisch in die Fang- und Sammelbereiche aufzuspalten. Diese sind durch die Wände 110 bis 112 und 114 bis 116 definiert. Die longitudinale oder von vorne nach hinten verlaufende Krümmung der Seitenvsände kann der Fig. 10 entnommen werden, viobei die Krümmung in Richtung des Bereiches stärker ausgeprägt wird, in dem die angrenzenden Wände aufeinandertreffen. Die transversale Krümmung der Seitenwände verjüngt sich in Richtung nach hinten von einer sehr allmählichen Krümmung bei dem Verteiler 118 in Fig. 13 zu einer stärker ausgeprägten transversalen Krümmung am Ende jeder Seitenwand in Fig. 14. Obgleich die Fig. 13 und 14 Schnittzeichnungen längs der Wand 114 sind, ist ersichtlich, daß die transversale Krümmung der Seitenwände 110, 112 und 116 ähnlich verläuft.

In Fig. 10 wird die öffnung der jeweiligen Paare von Wänden 110 bis 112 und 114 bis 116 oben und unten durch die Wände 120 und 122 geschlossen. Wie dieser Fig. zu entnehmen ist, verjüngen sich die nach hinten verlaufenden Wände 120 und 122 nach unten bzw. nach oben. Dadurch wird das eintretende Gemisch in der ^Tat trichterförmig durch die Rohrleitungen

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124 und 126 hindurchgeleitet. Der Durchmesser jeder Rohrleitung weist am vorderen Ende einen Querschnitt auf, der dem am inneren Ende der Seitenwände und der oberen und unteren Wände 120 und 122 gebildeten ähnlich ist. Die Rohrleitungen 124- und 126 erstrecken sich im allgemeinen horizontal von der Fang- und Sammelzone und verlaufen dann nach oben (126' in Fig. 11). Damit v?ird das Эеок des Schiffes angrenzend an das Heck freigehalten. Die Rohrleitungen nehmen einen im allgemeinen horizontalen Verlauf 127 vor der Vereinigung zu einer einzelnen Rohrleitung 13O in Fig.

Die Rohrleitung 13О reicht bis zu einem Abscheider 132, der sich auf einer Schute 134 befindet. Der Abscheider bildet für sich keinen ^eil der vorliegenden Erfindung und kann einen Zentrifugalabscheider in einer kommerziell verfügbaren Konstruktion beinhalten. Durch diesen gelangen die schwereren Wasserbestandteile auf die Außenseite des Abscheiders und das öl bleibt in der Mitte oder im Wirbelbereich zurück. Das öl wird aus dem Abscheider durch ein Austragrohr 136 in einen Lagerbehälter 13S ausgetragen. Ein Was s e raust rags X¹O hr 140 kommuniziert mit dem Abscheider relativ angrenzend an dessen Boden zum Austragen des Wassers aus dem Abscheider außenbords. Das öl "viird also in dem Lagerbehälter 138 gesammelt und bei Vollsein des Behälters kann ein Abpumpen vorgenommen werden, um die.Anlage zur weiteren Trennung und Sammlung vorzubereiten.

Das Schiff 100 -wird durch zwei Motore E angetrieben, von denen jeder einen Propeller 15Ο in bekannter Art antreibt. Die Konstruktion der Motore bildet keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung, obwohl sie vorzugsweise eine ausreichende Größe aufweisen müssen, um das Schiff mit einer Geschwindigkeit von 15 Meilen je Stunde oder größer vorwärtszutreiben.

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Die Schute 134 kann von dem Schiff 100 mit Schlepptrossen oder mittels anderer Schleppeinrichtongen, falls gewünscht, geschleppt werden. Obgleich es einzusehen ist, daß die ^schute 134 derart konstruiert und angeordnet sein könnte, als Antriebsschiff zu dienen, wobei das Schiff 100 geschoben wird, gilt als bevorzugt, daß das Schiff 100 angetrieben und die Schute 134 geschleppt vaird.

Wenn das Schiff nicht für ölfangzwecke eingesetzt wird, kann die Öffnung 108 durch eine Vielzahl von Zylindern 160 und Sperren 162 in Verbindung ^mi* d^Q<3em Zylinder abgedeckt werden. In Fig. 10 sind vorzugsweise vier Zylinder und zugehörige Sperren vorgesehen. Die Sperren sind in Fig. 11 heruntergelassen, wodurch die Öffnungen geschlossen werden. Wenn das Schiff zum Sammeln von ölA/asser-Gemischen vorbereitet wird, werden die Sperren 162 durch die Zylinder 160 angehoben, so daß die Aufnehmeröffnung 108 zugänglich gemacht wird,

Hydraulikzylinder 164 befinden sich auf der oberen Wand 120, wobei die Kolbenstangen 166 der Zylinder mit den oberen und unteren Wänden 120 und 122 in Verbindung stehen. Durch eine richtige Einstellung der Zylinder 164 kann die Höhenlage der Wände 120 und 122 derart einreguliert werden, damit die Öffnung 108 eine optimale Höhe zum Auffangen des Öl/Wasser-Gemiscbes aufweist.

Wie erwähnt, entspricht ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung der Art und Weise, in der das Gemisch beschleunigt wird, wenn es an den gekrümmten Wänden 110 bis 116 ent längs tröiat. Es gshcrt zu den grundlcgandsn Eigenschaften, daß das Wasser die gekrümmten Wände 110 bis 116 in ihrer gesamten Länge in exakt derselben Zeit entlangströmt,

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die das Wasser benötigen würde, um auf geradem Wege von der Spitze des Verteilers 118 zu einer rückwärtigen Stelle parallel zu den vorderen Enden der Rohrleitungen 124 und zu gelangen. Da die gesamte Strecke längs der gekrümmten Seitenwände wesentlich länger ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entsprechend vergrößert. Das Wasser wird natürlich in die Öffnung 108 mit einer Geschwindigkeit gleich der Schiffsgeschwindigkeit eintreten. Es sind die transversal und longitudinal gekrümmten Oberflächen, die die Beschleunigung oder die größere Strömungsgeschwindigkeit des Wassers ergeben, im Gegensatz beispielsweise zu einfachen geraden Wänden, die das Wasser in die Sammelrohrleitungen bringen.

Obwohl die exakte Krümmung longitudinal und transversal nicht absolut kritisch sein kann, scheint es der Fall zu sein, wie oben erwähnt wurde, daß eine maximale Geschwindigkeit erzielt werden wird, wenn die longitudinal Krümmung parabolisch ist. Es ist schwierig, die gesamte Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers zu berechnen. Dies hängt mit den Reibungskräften und der Tatsache zusammen, daß das Wasser die longitudinalen ^eitenwände im wesentlichen längs der gesamten Oberfläche der Wandkrümmung berührt.

Wie erläutert, ist vorzuziehen, das Schiff 100 mit Geschwindigkeiten von Λ5 Meilen je Stunde oder größer vorwärtszutreiben. Solche Geschwindigkeiten dienen zwei vorteilhaften Zwecken. Zunächst wird die Produktion oder Menge des behandelten Öl/Wasser-Gemisches vergrößert, da die Menge des gesammelten Gemisches offensichtlich der Schiffsgeschwindigkeit proportional ist. Zum zweiten bildet die Geschwindigkeit des Schiffes und folglich die relative

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Geschwindigkeit zwischen dem Wasser und dem Schiff die Basis für die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch die transversale und longitudinal Krümmung der Wände 110 bis 116. Bei derartigen Geschwindigkeiten und ohne eine Zuhilfenahme von Pumpen strömt das Gemisch durch die Rohrleitungen 124, 126, 126«, 127 und 130 in den Abscheider 132. Das Schiff kann daher mit minimalen Aufwand hergestellt oder modifiziert werden. Nur die Öffnung 108, die Seitenwände 110 bis 116 und die Rohrleitungen 124-, 126 und 126¹ sind zu installieren. Ein Schiff mit einem gewöhnlichen Antrieb kann schnell und billig umgerüstet werden, um zu einem Schiff mit der zusätzlichen Funktion des Sammelns von Öl/Wasser-Gemischen bei ölverschmutzungen zu gelangen. ^wenn das so umgerüstete Schiff für Jenen Zweck nicht eingesetzt werden muß, können die Sperren 162 geschlossen werden und das Schiff wird für normale Freizeitzwecke benutzt.

Die Seitenwände 110 bis 116 können aus jedem geeigneten Material gefertigt werden. Als Beispiel kann Glasfaserstoff erwähnt werden. Dieser ergibt eine Oberfläche mit einer geringen Reibung, wodurch die Reibungsverluste reduziert werden. Wenn für die Seitenwände Holz oder Metall eingesetzt wird, werden die exponierten Oberflächen vorzugsweise mit einem die Reibung reduzierenden Material überzogen. Die Rohrleitungen 124, 126, 126«, 127 und 130 können gleichfalls aus jedem geeigneten Material bestehen, vorzugsweise ebenfalls mit der Eigenschaft der möglichst weitgehenden Verminder ur.g der Reibung,

Obgleich die Schute 134 in der Zeichnung der Beschreibung und in der obigen Beschreibung für eine !Trennung und Lagerung an Ort und Stelle vorgesehen ist, ist einzusehen, daß andere Trenn- und ^anganlagen desgleichen eingesetzt werden könnten.

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Wenn die ölverschmutzung relativ nahe der Küste vorkommt, könnte außerdem das Öl/Wasser-Gemisch möglicherweise durch Pampen zu ^Trenn- und Sammelanlagen an der Küste gepumpt werden.

Die Menge an öl/Wasser-Gemisch, die aufbereitet werden kann, hängt eindeutig von der Größe und Geschwindigkeit des Schiffes ab. Bei einer Geschwindigkeit von 15 Meilen je Stunde als der bevorzugten Mindestgeschwindigkeit der Betriebsweise und bei einem Durchmesser jeder Eohrleitung 124 und 126 von 30,48 cm können jedoch ungefähr fünfundzwanzig (25) Tonnen des Öl/Wasser-Gemisches je Minute aufgefangen und aufbereitet werden. Die Arbeitskapazität des Zentrifugalabscheiders muß offensichtlich dem aufbereiteten Volumen angemessen sein«

Wie oben angegeben, kann das ^schiff auf Wunsch hin per Flugzeug oder Hubschrauber zum Sinsatzort befördert werden. Dies stellt einen klaren Vorteil dar im Vergleich zu den relativ großen Fanganlagen, von denen gegenwärtig für denselben Zweck Gebrauch gemacht wird. Obwohl die obige Beschreibung in erster Linie für die Behandlung und Aufbereitung von ölverschmutzungen gilt, kann sie ebenfalls auf die Behandlung von anderen Oberflächenverunreinigungen angewendet werden.

Claims (17)

233168 59 686/16 Erfind lings ansprach

1. Anlage zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser oder von wasserhaltigen Flüssigkeiten, gekennzeichnet dadurch, daß in einer V/asser- oder Flüssigkeitsströmung ein Strukturelement angeordnet ist, das Wasser mit einer variablen Geschwindigkeit als Folge der relativen Bewegung zwischen dem Wasser und dem Strukturelement strömt, das Strukturelement aus wenigstens einer Seitenwand, die longitudinal von einer Ablenkstelle an ihrem äußeren Ende bis zu einer schrittweise abgeflachten Krümmung an ihrem inneren Ende gekrümmt ist, besteht, eine vertikale Ebene durch die Kanten der Y/and im allgemeinen senkrechter zu einem derartigen Strömungsweg steht, die Krümmung der %nd kontinuierlich von ihrem äußeren zum inneren Ende verläuft, die Wand ebenfalls eine transversale Krümmung von einer im allgemeinen ebenen Oberfläche an ihrem äußeren Ende bis zu einer fast runden Krümmung an ihrem inneren Ende aufweist, das Wasser oder die Flüssigkeit im wesentlichen beschleunigt wird, wenn es bzw. sie an der Wand entlangströmt, und daß Elemente für die Aufnahme und Ausnutzung des Yiassers oder der Flüssigkeit bei einer solchen vergrößerten Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen sind·

2. Anlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung von elektrischer Energie das Strukturelement eine im wesentlichen feste Einrichtung darstellt, eine Berührung mit einer Masse strömenden Wassers oder strömender Flüssigkeit cft&ttxiiiddu, weiterhin Verkleidungen am inneren Ende der Seitenwand vorgesehen sind, welche eine im allgemeinen konische Form aufweisen und sich von einem größeren Durchmesser an der Übergangsstelle mit

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3.3.19Q2 59 686/16

Aufnahme des Gemisches und dessen Weiterbeförderung, keine weiteren Hilfsmittel eingesetzt werden und daß die Weiterleitung des Gemisches zu dem Abscheider erfolgt.

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Einrichtungen zum Austragen des Wassers außenbords ausgerüstet ist,

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strömende Wasser bilden, sie wie die-ersten und zweiten longitudinal und transversal gekrümmt sind, an den dritten und vierten ^seitenwänden Verkleidungen angebracht sind und diese in die Turbogeneratoren einmünden, wodurch bei einer Gezeitenumgebung das Wasser an den ersten und zweiten Seitenwänden entlang und anschließend durch die Turbogeneratoren strömt, die mit diesen verbunden sind, während des entgegengesetzten Gezeitenzustandes das Wasser an den dritten und vierten Seitenwänden entlang in Richtung der Verkleidungen strömt und in die Turbogeneratoren gelangt, die mit den dritten und vierten Seitenwänden zusammenhängen.

3. Anlage nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verkleidung aus einem gesonderten Verkleidungselement besteht, das am inneren Ende der Seitenwand angebracht ist, wobei der Querschnitt der Seitenwand unmittelbar vor der Verkleidung im allgemeinen rund und geschlossen ist, wodurch das gesammelte Wasser in die Verkleidung hineinströmt.

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der Seitenband zu einem relativ kleineren entgegengesetzten Durchmesser verjüngen, an dem entgegengesetzten Ende der Verkleidung sich ein Turbogenerator befindet, am äußeren Ende der Seitenwand es zu einer Verteilung des Wassers kommt, die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers vergrößert wird und somit die Kraft, mit der das Wasser die longitudinal, und transversal gekrümmte Seitenband entlangströmt, und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers des weiteren während des Hindurchetrömens durch die Verkleidung vor dem Erreichen des Turbogenerators vergrößert wird.

4·. Anlage nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß Filter in der Verkleidung in der Nähe ihrer äußeren und inneren Enden vorgesehen sind, durch die Geröll und dgl, beim Entlanglaufen längs der Seitenwand entfernt werden, bevor das Wasser in den Turbogenerator gelangt.

5. Anlage nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Strukturelement eine zvjeite Seitenwand aufweist, deren anderes Ende mit dem äußeren Ende der ersten Seitenwand einen Scheitelpui.kt bildet, die aweite Seitenwand eine ähnliche longitudinal und transversale Krümmung aufweist, an dem inneren Ende der zweiten Saitenwand sich eine Verkleidung befindet, diese im allgemeinen

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konisch ist und sich verjüngt von einem größeren Durchmesser an der Übergangsstelle zu der zweiten Seitenwand zu einem relativ kleineren entgegengesetzten Durchmesser, ein Turbogenerator sich am entgegengesetzten Ende der Verkleidung in Verbindung mit der zweiten Seitenwand befindet, im Scheitelpunkt des Strukturelementes eine Verteilung der Wasserströmung erfolgt, wobei das Wasser an jeder der beiden Seitenwände entlangströmt, die longitudinal und transversale Krümmung der jeweiligen Seitenwand und die Konstruktion jeder Verkleidung die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers vergrößern, bevor dieses.in die Turbogeneratoren eintritt und diese antreibt.

6. Anlage nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Strukturelement eine zweite Seitenwand aufweist, die im allgemeinen hinsichtlich ihrer longitudinalen und transversalen Konstruktion der ersten Seitenwand ähnelt, das äußere Ende der zweiten Seitenwand sich mit dem äußeren Ende der ersten Seitenwand in einem Scheitelpunkt vereinigt, dieser der Verteilung des Wassers längs der Scheitelwände dient, eine Verkleidung am Ende der zweiten Seitenwand vorgesehen ist, mit dem Austrittsende der Verkleidung ein Turbogenerator verbunden ist, das Strukturelement des weiteren dritte und vierte Seitenwände aufweist, die einander relativ zu den ersten und zweiten Seitenwänden der Anordnung gegenüberliegen, die inneren Enden der dritten und vierten Seitenwände sich in einem Scheitelpunkt zur Verteilung des Wassers vereinigen, die dritten und vierten Seitenwände ähnliche longitudinale u^d transversale Krümmungen aufweisen, diese die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers längs der Wände vergrößern, Verkleidungen und Turbogeneratoren am inneren

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Snde der jeweiligen dritten und vierten Seitenwände vorgesehen sind, wodurch das strömende Wasser während eines Gezeitenzustandes die ersten und zweiten Seitenwände berührt und die Turbogeneratoren an den inneren Enden der ersten und zweiten Seitenwände antreibt, während des anderen Gezeitenzustandes das strömende Wasser in der entgegengesetzten Eichtung die dritten und vierten Seitenwände berührt und die Turbogeneratoren antreibt, welche sich an dem inneren Ende der dritten und vierten Seitenwände befinden.

7. Anlage nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Strukturelement der Wassermasse derart errichtet ist, daß das äußere Ende der Seitenwand als Verteiler- bzw. Ablenkelement dient, wobei ein Teil des V/assers längs der Seitenwände strömt und das nicht abgelenkte Wasser hinter dem Strukturelement unbehindert flußabwärts weiterfließt,

8, Anlage nach Puakt 2, gekennzeichnet dadurch, daß des weiteren das Strukturelement eine zweite Seitenwand aufweist, deren longitudinals und transversale Anordnung wenigstens einer Seitenwand ähnlich ist, das äußere Snde der zweiten Seitenwand von der ersten Seitenwand räumlich getrennt angeordnet ifjt, die Krümmung der Seitenwand ist derart, eine im allgemeinen trichterförmige Öffnung für die Aufnahme des strömenden Wassers zu bilden, eine Verkleidung an der zweiten Seitenwand angebracht ist, an den Austritt der Verkleidung sich ein Turbogenerator anschließt, gegenüber den ersten und zweiten Seitenwänden die dritten und vierten Seitenwände angeordnet sind, die dritten und vierten Seitenwände gemeinsam eine ähnliche, im allgemeinen trichterförmige öffnung für das

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9. Anlage nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Strukturelement mit den ersten, zweiten, dritten und vierten Seitenwänden in einer Wassermasse derart angeordnet ist, einen Teil des strömenden Wassers zu verteilen, wobei das durch das Strukturelement nicht abgeleitete Wasser unbehindert hinter dem Strukturelement weiter fließt und es sich um eine spezielle Anpassung des Strukturelementes auf Flüsse, in denen eine Gezeitenwirkung existiert, handelt,

10. Anlage nach einem der Punkte 5 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Verkleidung aus einem gesonderten Verkleidungselement besteht, angebracht am innersten Ende der zugehörigen Seitenwand, die Seitenwand unmittelbar vor der Verkleidung im allgemeinen einen runden Querschnitt aufweist und geschlossen ist, in jeder Verkleidung Filter eingebaut sind, um Geröll ouu dgl. aus dem Wasser zu entfernen, was vor dem Eintritt des Wassers in die Turbogeneratoren geschieht.

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11. Anlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anlage für das Sammeln und Entfernen eines Verunreinigungs/Wasser-Gemisches von der Oberfläche einer Wassermasse ein Fangschiff und Maschinen für den Antrieb des Schiffes zur Fahrt durch die Wassermassen umfaßt, das Schiff eine querliegende längere Öffnung im Bug in Höhe der Wasseroberfläche aufweist, die Fanganlage sich in dieser Öffnung befindet und den ^weg des strömenden Wassers schneidet, die Sammelanlage erste und zweite Seitenwände enthält, wobei die zweite Seitenwand ebenfalls longitudinal und transversal nach innen von ihrem äußeren Ende zu einer schrittweise verstärkten Krümmung an ihrem inneren Ende gekrümmt ist, eine vertikale Ebene durch die Kante der zweiten Wand im allgemeinen senkrechter zu einem derartigen Strömungsweg steht, die longitudinale Krümmung der zweiten Wand kontinuierlich von ihrem äußeren zu ihrem inneren Ende verläuft, die zweite Wand ebenfalls eine transversale Krümmung von einer im allgemeinen vertikalen ebenen Oberfläche an ihrem äußeren Ende bis zu einer іщ allgemeinen halbrunden Krümmung an ihren inneren Enden aufweist, die inneren Enden der ersten und zweiten Seitenwände räumlich getrennt angeordnet sind und für das Gemisch eine AustrittsÖffnung bilden, obere und untere Wände die vertikale Abmessung der Öffnung definieren, die mit den Seitenwänden eine trichterförmige Sammelzone bilden, die an der AustrittsÖffnung endet, Rohrleitungen sich an die AustrittsÖffnung anschließen und sich in Richtung nach hinten in dem Schiff zwecks Aufnahme des Gemisches ш.<3 dessen Weiterbeförderung erstrekken, keine weiteren Hilfsmittel eingesetzt sind, das Gemisch in einen Abscheider zur trennung der Verunreinigung von dem Wasser gelangt und der Abscheider mit

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12. Anlage nach Punkt 11 , gekennzeichnet dadurch, daß des weiteren dritte und vierte Seitenwände in der längeren Öffnung in dem Bug des Schiffes vorgesehen sind, die gegenüber den ersten und zweiten Seitenwänden angeordnet sind, die dritten und vierten Seitenwinde longitudinal und transversal nach innen von ihrem äußeren Ende bis zu einer schrittweise verstärkten Krümmung an ihrem inneren Ende gekrümmt sind, eine vertikale Ebene durch die Kanten der Seitenwände im allgemeinen senkrechter zu einem derartigen Strömungsweg steht, die longitudinale Krümmung der dritten und vierten Seitenwände kontinuierlich von ihren äußeren zu ihren inneren Enden verläuft, die dritten und vierten Seitenwände ebenfalls eine transversale Krümmung von einer im allgemeinen vertikalen ebenen Oberfläche an ihren äußeren Enden bis zu einer im allgemeinen halbrunden Krümmung an ihren inneren Enden aufweisen, die inneren Enden der dritten und vierten ^seitenwände räumlich getrennt angeordnet sind und für das Gemisch eine Austrittsöffnung bilden, die aneinandergrenzenden ersten, zweiten, dritten und vierten Seitenwände durch einen Verteiler voneinander getrennt werd/»en, der die äußersten Enden der benachbarten Seitenwände bildet und dazu dient, das Verunreinigung/Wasser-Gemisch in die Sammel- und Fangzone zu bringen, die durch die ersten und zweiten oder durch die dritten und vierten Seitenwände gebildet wird, eine weitere trichterförmige Sammeizone an ihren Austrittsöfx'nungen endet, Rohrleitungen sich an die Austrittsöffnung anschließen, die zu den dritten und vierten Seitenwänden gehört, und sich in Richtung nach hinten in dem Schiff erstrecken zwecks

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13. Anlage nach Punkt 12,, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohrleitungen von den Austrittsöffnungen nach hinten laufen und sich im allgemeinen parallel und im -wesentlichen horizontal zur Wasseroberfläche bis zu einer Stelle erstrecken, die sich im allgemeinen in der Mitte des ^schiffes befindet, von hier aus die Rohrleitungen nach oben über die Ebene des Schiffsdecks hinaus verlaufen und weiter in Richtung nach hinten zu dem Abscheider,

14. Anlage nach Punkt 11 oder 12, gekennzeichnet dadurch, daß, wenn es sich bei der Verunreinigung des Wassers um Öl handelt, der Abscheider einem Zentrifugalabscheider entspricht, untergebracht in einer Schute, die von dem Schiff geschleppt wird, der Zentrifugalabscheider dazu dient, das öl von dem Wasser zu trennen.^ was aufgrund der unterschiedlichen Wichten des Öls und des Wassers geschieht, die Einrichtungen zum Austragen des Wassers ein Rohr umfassen in Verbindung mit dem Abscheider zur Aufnahme des Wassers und zu dessen Austragung außenbords in das Wasser außerhalb der Schute,

15. Anlage nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtungen für die Aufnahme des abgetrennten Öls aus einem Sammelbehälter auf der Schute und aus Rohrleitungen zwischen dem Zentrifugalabscheider und dem Sammelbehälter zur 3eförderung des Öls in diesen bestehen.

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16. Anlage nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß des weiteren in der Öffnung des Bugs des Schiffes Mechanismen zum Schließen der Öffnung vorgesehen sind, durch die das Schiff für andere Verwendungszwecke umgerüstet werden kann.

17. Anlage nach Ри:ЛгЬ 11, gekennzeichnet dadurch, daß des weiteren Mechanismen an der unteren Wand der Öffnung und dem Bug des Schiffes angebracht sind, die in der Praxis die untere Viand und somit die oberen und die Seitenwände der öffnung belegen, wodurch die Höhe der öffnung in dem Bug variiert wird, um den Eintritt des Verunreinigung/Wasser-G-emisches in die Bugöffnung maximal zu verstärken.

Hierzu... ü. Selten Zeichnungen