DE102014016254A1 - Kraftwerk, Kraftanlage und Wasserversorgungswerk mit beschleunigter horizontaler Wassergeschwindigkeit und dazugehörige schwimmende Stadt im Meer - Google Patents

Kraftwerk, Kraftanlage und Wasserversorgungswerk mit beschleunigter horizontaler Wassergeschwindigkeit und dazugehörige schwimmende Stadt im Meer Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich der Hydromechanik und betrifft ein Kraftwerk, bei dem unter Anwendung des Gesetzes der Bewegungsumwandlung und der Bernoulli-Gleichung die Turbine 2 und somit der Generator 1 durch einen Wasserstrom mit hoher Geschwindigkeit, welche durch einen an einem speziellen Schiff oder einer schwimmenden Stadt im Meer vorgesehenen Wassertunnel 3 zur Beschleunigung der horizontalen Geschwindigkeit von einer Geschwindigkeit des natürlichen Wasserstroms V1 ≤ 1 m/sek auf V2 ≥ 200 m/sek erhöht wird, betrieben werden; eine Kraftanlage, die durch verschiedene mittels der Turbine 2 betriebene Lastmaschinen gebildet wird; und ein durch den mit dem Hubschlauch 26 verbundenen Ausgang 6 des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 gebildetes Wasserversorgungswerk, welches ohne zusätzliche Triebwerke oder Wasserpumpen das Wasser aus der Bohai See nach Westen zur Bewässerung der Taklamakan Wüste in Xinjiang oder das Wasser aus der Atlantik nach Norden zur Bewässerung der Wüste Sahara in Nordafrika liefern kann, um das globale Klima vollständig zu verbessern. Somit kann die vorliegende Erfindung als eine Alternative für selten vorkommende Höhenstaudämme eingesetzt werden, um die horizontale hydrodynamische Energie aus verschiedenen Flüssen und Meeren in unerschöpfliche, preisgünstige, umweltfreundliche und nachhaltige Energie umzuwandeln, was ein Thema von gravierender Bedeutung für die dritte industrielle Revolution darstellt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich der Hydromechanik und betrifft ein Kraftwerk, bei dem unter Anwendung des Gesetzes der Bewegungsumwandlung und der Bernoulli-Gleichung die Turbine 2 und somit der Generator 1 durch einen Wasserstrom mit hoher Geschwindigkeit, welche durch einen an einem speziellen Schiff oder einer schwimmenden Stadt im Meer vorgesehenen Wassertunnel 3 zur Beschleunigung der horizontalen Geschwindigkeit von einer Geschwindigkeit des natürlichen Wasserstroms V1 ≤ 1 m/sek auf V2 ≥ 200 m/sek erhöht wird, betrieben werden; eine Kraftanlage, die durch verschiedene mittels der Turbine 2 betriebene Lastmaschinen gebildet wird; und ein durch den direkt (oder über die ringförmige Hauptwasserzuleitung 22) mit dem Hubschlauch 26 verbundenen Ausgang 6 des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 gebildetes Wasserversorgungswerk, welches ohne zusätzliche Triebwerke oder Wasserpumpen das Wasser aus der Bohai See nach Westen zur Bewässerung der Taklamakan Wüste in Xinjiang oder das Wasser aus der Atlantik nach Norden zur Bewässerung der Wüste Sahara in Nordafrika liefern kann, um das globale Klima vollständig zu verbessern. Somit kann die vorliegende Erfindung als eine Alternative für selten vorkommende Höhenstaudämme eingesetzt werden, um die horizontale hydrodynamische Energie aus verschiedenen Flüssen und Meeren in unerschöpfliche, preisgünstige, umweltfreundliche und nachhaltige Energie umzuwandeln, was ein Thema von gravierender Bedeutung für die dritte industrielle Revolution darstellt.
  • Wasserkraftwerk, insbesondere ein Wasserkraftwerk in Flüssen und Meeren, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Wasserkraftwerk mit einer Leistung von < 1000 KW bis > 1000000 KW pro Aggregat und Wassertunnel zur Beschleunigung der Wassergeschwindigkeit als Grundelemente ein Generator 1 und eine Wasserturbine 2 vorgesehen sind, wobei sich an dem Wassereingang der Wasserturbine der Ausgang oder die Ausgänge 6 eines oder mehrerer zur Erhöhnung der natürlichen horizontalen Wassergeschwindigkeit V1 ≤ 1 m/sec in Flüssen und Meeren auf V2 ≥ 200 m/sec dienenden Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel 3 befindet bzw. befinden, das Querschnittsgehäuse des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 umlaufend abgedichtet ist, dessen Eingang 5 sich stets unterhalb des Wasserstands befindet, die Querschnittsfläche F1 >> F2 – Ausgang 6, der Wassertunnel eine Einstellungseinrichtung der radialen oder umlaufende Öffnung zur Gewährleistung konstanter Drehzahl des Generators aufweist, und sich der Ausgang 6 des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 sowohl in der gleichen Ebene wie der Eingang 5 als auch unterhalb oder oberhalb des Eingangs befinden kann. Das Querschnittsgehäuse des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 kann kreisförmig, rechteckig oder ovalförmig ausgebildet sein. Bei der Befestigungsgrundplatte 15 der Wasserturbine 2 handelt es sich um eine Plattform an einer schwimmenden Stadt im Meer oder einem speziellen Schiff 4. Der Eingang 5 und der Ausgang 6 jedes Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 weisen jeweils eine einzeln betätigte und einstellbare Tür 16 bzw. 17 auf. Die Längsachse des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 kann linienförmig, als eine Spirale auf einer gemeinsamen Ebene, eine logarithmische oder nicht-logarithmische Spirale oder mit axialen Schrägkanten auf verschiedenen Ebenen ausgebildet sein. Bevorzugt werden zwei Aggregate eingesetzt, um einen Wasserdruckausgleich an beiden Seiten der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs 4 zu erzielen. Bei fester Verbindung der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs 4 mit einer unterseeischen Pfahlgründung 9 ist ein in Richtung des Wasserstroms gerichteter Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel 3 oder sind mehrere derartige Wassertunnel radial zu jeder Wasserturbine 2 vorgesehen. Wenn sich die schwimmende Stadt im Meer oder das spezielle Schiff 4 um die Achse der unterseeischen Pfahlgründung 9 zur Anpassung an die Richtung des Wasserstroms drehen kann, ist für jede Wasserturbine 2 ein Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel 3 vorgesehen, wobei die Abstützstelle der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs 4 über ein gigantisches und axial bewegbares Kugelgelenklager 10 mit dem Kopf der unterseeischen Pfahlgründung 9 verbunden ist. Die Erfindung betrifft zudem ein spezielles Schiff 4, bei dem an Steuer- und Backbordseite ein Anbauteil mit einem bestimmten Tiefgang zum Ausgleich des Anpralls der Wogen und zur Erhöhung der Kippstabilität der Steuer- und Backbordseite vorgesehen ist, und eine schwimmede Stadt im Meer, die groß genug für Bewohnung sowie Aufnahme von Transporteinrichtungen und landwirtschaftlichen, industriellen und kaufmänischen Anlagen ist. Bei der vorliegeden Erfindung können sowohl horizontale als auch vertikale Turbinen, darunter Pelton-Turbinen (eindüsige und mehrdüsige Turbinen) mit einer Wassergeschwindigkeit von 60~120 m/sec an dem Ausgang des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3, Francis-Turbinen und Diagonal-Turbinen mit einer Geschwindigkeit von 20~117 m/sec, Bulb-Turbinen und S-förmige Standard-Turbinen mit einer Geschwindigkeit von 5~32 m/sec, zum Einsatz kommen. Die Turbinenwelle triebt bei einem Kraftwerk den Generator und bei einer Kraftanlage verschiedene Lastmaschinen an. Bei einem Wasserversorgungswerk kann der Ausgang 6 des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 direkt (oder über die ringförmige Hauptwasserzuleitung 22) mit dem Hubschlauch 26 verbunden sein, um Wasser in einen Wasserversorgungskanal 27 einzufülllen, beispielsweise das Wasser aus der Bohai See nach Westen zur Bewässerung der Taklamakan Wüste in Xinjiang zu heben und zu liefern.
  • Für die schwimmende Stadt im Meer oder das spezielle Schiff vorgesehene Schiffsschraube und dazugehörige Getriebe, mit der Ankerkette 21 verbundene unterseeische Bodenpfahlgruppe 19 und Leuchtturm-förmiges bewegliches Stromversorgungszentrum zur Verbindung mit elektrischen Kabeln am Meeresgrund.
  • Beim Einsatz mehrerer Hauptgeneratoraggregate für eine schwimmende Stadt im Meer sind die einzelnen Turbine-Generatoraggregate jeweils in dessen Mitte kreisförmig angeordnet, radial über die Zulaufleitung 24 an der ringförmigen Hauptwasserzuleitung 26 angeschlossen und mittels dessen Außenseite über den Ausgang 6 des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 mit dem Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel 3 verbunden. Das abgeleitete Wasser aus einzelnen Wasserturbinen 2 wird über die jeweilige Abflussleitung(-rinne) 25 in die ringförmige Ablaufleitung(-rinne) 23 abgeführt oder jeweils zur freien Wasseroberfläche oder zur schwimmenden Stadt im Meer mit den oben genannten Anlagen abgelassen.
  • Bei einem als eine schwimmende Stadt im Meer dienenden Hauptkraftwerk kann dieses über mehrere oder Dutzende Wasserturbinen 2 und Generatoren 1 sowie ein dazugehöriges Stromnetz-, Stromspeicher- und Transformatorsystem verfügen.
  • Denkbare Materialien des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 umfassen eine Stahlstruktur, eine Stahlverbundplatte oder eine einschichtige Stahlplatte, einen technischen Kunststoff und eine Aluminiumlegierung.
  • Bei der die schwimmende Stadt im Meer oder das spezielle Schiff 4 umlaufenden Bremseinrichtung kann es sich um ein von einer Antriebsmaschine mit eigener Energiequelle (Dieselmotor oder Elektromotor mit eigener Stromversorgung) angetriebenes Untersetzungsgetriebe (beispielsweise einen Turbinensatz) mit Selbstverriegelung handeln, dessen langsame Welle die beiden Enden der Stahldrahtseilrolle 11 zum Aufwickeln des äußeren Randes der unterseeischen Pfahlgründung 9 mit mehreren Kreisen des Stahldrahtseils antreibt, und die umlaufende Bremseinrichtung erfasst das Signal der Wasserstromsrichtung zur Orientierung der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs 4 zu bestimmter Richtung.
  • Das gigantische radiale Lager 10 wird mittels des Innendurchmessers des Innenrings 12 an dem äußeren Rand der Pfahlgründung 9 befestigt. Der Außendurchmesser ist von dem Innendurchmesser des mittleren Rings 13 beabstandet und nach oben bzw. unten bewegbar. Bei dem Außendurchmesser des mittleren Rings 13 handelt es sich um einen konvexen ballförmigen Teil, welcher auf den Innenring 12 des Außenrings 14 mit einem konkaven ballförmigen Teil abgestimmt ist, wobei der Außendurchmesser des Außenrings 14 an der Befestigungsgrundplatte 15 befestigt ist.
  • Die Plattform an der schwimmenden Stadt im Meer oder Steuer- und Backbordseite des speziellen Schiffs 4 kann mit dem Schiffkörper einteilig zusammengeschweißt oder über eine Gruppe von Scharnieren verbunden sein, während die Plattform mit der Pfahlgründung sowohl über ein ballförmiges radiales Lager 10 als auch fest verbunden sein kann, wobei die Anzahl und Lage der Pfahlgründung 9 von den lokalen Verhältnissen abhängen.
  • Für die schwimmende Stadt im Meer oder das spezielle Schiff vorgesehene Schiffsschraube und dazugehöriges Getriebe, mit der Ankerkette 21 verbundene unterseeische Bodenpfahlgruppe 19 und Leuchtturm-förmiges bewegliches Stromversorgungszentrum zur Verbindung mit elektrischen Kabeln am Meeresgrund.
  • Technischer Hintergrund:
  • Die Erfindung und Anwendung von Wasserturbinen, vor allem radialen Wasserturbinen zur landwirtschaftlichen Bearbeitung und Bewässerung in China erstrecken sich über Jahrtausende. Sie lassen sich heutzutage noch in Gebirgsregionen mit bestimmter Anzahl finden und ein Symbol und den Stolz der alten Zivilisation Chinas darstellen.
  • Wasserturbinen-Generatoren verfügen weltweit auch über eine lange Geschichte. Laut einem Bericht habe Benoit Fournezyron, ein französischer Ingenieur, 1830 einen Wasserturbinen-Generator mit einer Leistung von etwa 50 kW, einer Drehzahl von 2300 rpm und einem Wirkungsgrad von über 80% entworfen.
  • James B Francis, ein amerikanischer Ingenieur, entwurf den ersten radialen Wasserturbinen-Generator mit einer Förderhöhe von 10–100 m, welcher breite Anwendung findet. Die Pelton-Turbine, benannt nach dem amerikanischen Erfinder Lester A. Pelton, ist eine radiale Einrichtung mit mehreren Schaufeln, einer oder mehreren Düse(n) und einer Förderhöhe von bis zu 2000 m.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten Wasserturbinen stammt die Energiequelle aus statischem Druck des Wassers in einer hohen Position. Wie auf Seite 307 des Buches mit dem Titel „Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbo machinery" erwähnt wird, beträgt die Förderhöhe der Pelton-Turbine 200–2000 m, die Förderhöhe der Francis-Turbine 50–700 m und die Förderhöhe der Diagonal-Turbine 5–50 m, die bei der vorliegenden Erfindung jeweils in eine Wassergeschwindigkeit m/sec umgewandelt wird.
  • Prinzipien der Erfindung:
  • Nach einem der Prinzipien der Erfindung wird unter Anwendung der Bernoulli-Gleichung der Strömungsmechanik und des Gesetzes der Bewegungsumwandlung (siehe das Gesetz der Bewegungsumwandlung (
    Figure DE102014016254A1_0002
    F1V1 = F2V2 = const) auf Seite 19 des Buches mit dem Titel
    Figure DE102014016254A1_0003
    Figure DE102014016254A1_0004
    ) die natürliche horizontale Wassergeschwindigkeit von V1 ≤ 1 m/sec auf ein der statischen Förderhöhe verschiedener Wasserturbinen nach dem Stand der Technik entsprechendes Niveau, nämlich V2 = 10~200 m/sec, erhöht. Der endgültige Formelausdruck dieses Gesetzes lautet F1V1 = F2V2 = eine Konstante, wobei F1V1 für die Querschnittsfläche des Eingangs (5) des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (1) und die Wassergeschwindigkeit steht, während F2V2 für die Querschnittsfläche des Ausgangs (6) des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (1) und die Wassergeschwindigkeit steht. Wie sich aus der Formel ergibt, ist die Masse m des Wasserstroms auf jedem Querschnitt des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3 identisch, während sich dessen kinetische Energie E = ½mv2 voneinander unterscheidet.
  • Die bekannte Umrechnungsformel zwischen der dynamischen Geschwindigkeit V und der statischen Förderhöhe des Wassers lautet V = √ 2gh , wobei h für die statische Förderhöhe m und g für die Fallbeschleunigung von 9,81 m/sec2 steht. Wie der Formel zu entnehmen ist, beträgt die Geschwindigkeit 48 m/sec bei dem Stausee von dem Drei-Schluchten-Staudamm Chinas mit einer Wasserstandshöhe von 176 m und einer nutzbaren Fallhöhe von anzunehmenderweise 120 m.
  • Ähnlich eines Windkraftwerks gehört ein Wasserkraftwerk ebenfalls zu dem Anwendungsbereich der Strömungsmechanik. Aus diesem Grund steht die Flächenleistung der Eingabescheibe unter beiden Fällen in direktem Verhältnis zu der Geschwindigkeit V3, während sich die Dichte voneinander unterscheidet: die Dichte des Wassers beträgt ρ = 1000 kg/m3 und die Dichte der Luft 1,25 kg/m3, so dass das Gewicht pro Einheit des Wassers das 1000 / 1.25 = 800-fach des Gewichtes der Luft beträgt. Im Vergleich zu beschränktem Vorrat der Höhenstauseen an Flüssen sind die meisten Teile der Oberfläche der Erde vom Meer bedeckt und unter Einwirkung der Anziehungskraft des Mondes wird die Bewegung der Gezeiten ständig angetrieben, so dass die Entwicklung des Gezeitenkraftwerks einen wichtigen Teil der Entwicklung grüner Energie darstellt und somit eine bedeutende Rolle in der dritten industriellen Revolution spielen soll.
  • Ein derartiges Staudruck-Wasserkraftwerk an Flüssen und Meeren zeichnet sich dadurch aus, dass unter Anwendung des Gesetzes der Bewegungsumwandlung als Grundelemente ein Generator 1 und eine Wasserturbine 2 vorhanden sind, wobei an dem Wassereingang der Wasserturbine ein oder mehrere zur Erhöhung der natürlichen horizontalen Wassergeschwindigkeit V1 ≤ 1 m/sec in Flüssen und Meeren auf V2 ≥ 200 m/sec dienende Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel 3 vorgesehen ist/sind, so dass die kinetische Energie am Ein/Ausgang um I = ( V₂ / V₁ )2 erhöht wird. In diesem konkreten Fall I = 2002 = 40000-fach. Somit kann dies als eine Alternative für selten vorkommende Höhenstaudämme eingesetzt werden, um die horizontale Gezeitenströmung aus verschiedenen Flüssen und Meeren in unerschöpfliche, preisgünstige, umweltfreundliche und nachhaltige Energie umzuwandeln, was ein Thema von gravierender Bedeutung für die dritte industrielle Revolution darstellt.
  • Vorteile der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung gehört zu dem Bereich grüner Energie und stellt eine nachhaltige Entwicklungsmöglichkeit mit größter Verbreitung und reichstem Energienvorrat dar. Diese Energie ist unerschöpflich, solang die Flüsse fließen und der Mond um die Erde umkreist. Bei Überbevölkerung der Landoberfläche der Erde ist es denkbar, auf eine schwimmende Stadt im Meer mit der erfindungsgemäßen Anlage umzuziehen. Auch bei einem speziellen Schiff mit der erfindungsgemäßen Anlage ist es möglich, über elektrische Kabeln am Meeresgrund das Land mit Strom zu versorgen.
  • Im Vergleich zu Staudamm-Wasserkraftwerk, welches auf hohen Wasserstand und große Fallhöhe angewiesen ist, sind die Investitionskosten für einen Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel (3) der Erfindung ziemlich niedrig. Bei einem speziellem Schiff gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei 700 MW-Generatoren und einer Wasserverdrängung von 40 kt beträgt die gesamte Kostensumme, ausgehend von einer Annahme von 10,000 RMB pro Tonne, nur 400 Millionen RMB, während sich ein Wasserversorgungswerk aufgrund des Fehlens der Turbinen und Pumpen kostengünstiger gestalten lässt.
  • Die Erfindung benötigt keinen hoch liegenden Staudamm am Fluss und bei wichtigen Bestandteilen wie z. B. Hochleistungs-Wasserturbinen und dazugehörigen Generatoren können Anlagen nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommen. Mit einer breiten Anwendung der Erfindung lässt sich der Krieg um Energien weitgehend vermeiden. Der 82-jährige Erfinder hat genau 60 Jahre an Maschinenbau und mechanischer Forschung gearbeitet und möchte hierbei darauf hinweisen, dass eine derartige Anordnung für das Meer den Krieg um Energien ausschließen kann und sich die politischen Führer aller Länder und Kollegen darum bemühen sollen.
  • Es gibt lediglich einen einzigen Jangtse-Fluss, welcher nur einen Drei-Schluchten-Staudamm bereitstellen kann, während aus dem großflächigen Meer Chinas sich unzählige Wassserkraftwerke mit einer mit dem Drei-Schluchten-Staudamm vergleichbaren Stromerzeugungskapazität aufbauen lassen, geschweige denn die weltweite ablehnende Haltung gegenüber dem Kernkraftwerk.
  • Ausführungsbeispiel: zwei 200 MW Vertikalachsen-Francis-Turbinen mit einem Rotationsdurchmesser von 5 m und einer nutzbaren Förderhohe von 110 m sind an einem speziellen Schiff (4) parallel angeordnet, so dass die gesamte installierte Kapazität 400 MW beträgt. Beim Vorsehen von 24 700 MW Aggregaten kann die gesamte installiete Kapazität schon die Gesamtkapazität des Drei-Schluchten-Staudamms erreichen. Eine schwimmende Stadt im Meer gemäß der vorliegende Erfindung mit mehreren Hauptgeneratorenaggregaten kann die oben genannte Anforderung erfüllen.
  • Nachfolgend werden die Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung eines speziellen Schiffs oder einer schwimmenden Stadt im Meer mit linienförmigen Wassertunneln zur Geschwindigkeitsbeschleunigung für ein Wasserkraftwerk mit zwei symmetrisch angeordneten Generatorenaggregaten;
  • 2 eine schematische Darstellung eines speziellen Schiffs oder einer schwimmenden Stadt im Meer mit Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunneln in Form einr logarithmischen oder nicht-logarithmischen Spirale für ein Wasserkraftwerk mit einem Generatorenaggregat;
  • 3 eine schematische Darstellung eines speziellen Schiffs oder einer schwimmenden Stadt im Meer mit multidirektionalen linienförmigen Wassertunneln zur Geschwindigkeitsbeschleunigung für ein Wasserkraftwerk mit einem Generatorenaggregat;
  • 4 einen Teilschnitt der unterseeischen Bodenpfahlgruppe 19 und der Ankerkette 21 des speziellen Schiffs 4 und der unterseeischen Pfahlgründung 9;
  • 5 einen Einbauschnitt der Wasserturbine 2 und des Generators 1;
  • 6 einen Teil-Anordnungsplan einer schwimmenden Stadt im Meer, insbesondere einer schwimmenden Stadt im Meer mit mehreren Hauptwasserkraftgeneratoraggregaten; und
  • 7 eine schematische Darstellung eines Wasserversorgungswerks eines speziellen Schiffs oder einer schwimmenden Stadt im Meer.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    steht für den Generator
    2
    steht für die Wasserturbine
    3
    steht für den Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel
    4
    steht für das spezielle Schiff oder die schwimmende Stadt im Meer
    5
    steht für den Eingang des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels
    6
    steht für den Ausgang des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels
    7
    steht für den Längsschnitt des Generators
    8
    steht für den Längsschnitt der Wasserturbine
    9
    steht für die unterseeische Pfahlgründung
    10
    steht für das gigantische radiale Lager
    11
    steht für das Stahlseil der umlaufenden Bremseinrichtung
    12
    steht für den Innenring
    13
    steht für den mittleren Ring
    14
    steht für den Außenring
    15
    steht für die Befestigungsgrundplatte der Wasserturbine
    16
    steht für die Tür zur Einstellung und zum Schließen/Öffnen des Eingangs des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3
    17
    steht für die Tür zur Einstellung und zum Schließen/Öffnen des Ausgangs des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels 3
    18
    steht für den Ruder am Hinterschiff
    19
    steht für die unterseeische Bodenpfahlgruppe
    20
    steht für den unterseeischen Boden
    21
    steht für die spezielle Ankerkette für Schiff
    22
    steht für die ringförmige Hauptwasserzuleitung
    23
    steht für die ringförmige Ablaufleitung(-rinne)
    24
    steht für die Zulaufleitung
    25
    steht für die Abflussleitung(-rinne)
    26
    steht für den Hubschlauch
    27
    steht für den Wasserversorgungskanal
    H
    steht für die Förderhöhe
  • In der besten Ausführungsmöglichkeit der Erfindung kommen verschiedene bewährte Wasserturbinen und Generatoren mit einer Kapazität von bis zu 700 MW pro Aggregat als Grundkrafteinheit zum Einsatz auf der Grundlage der Schiffsbauindustrie in Zusammenarbeit mit der Stromversorgung und -verteilungsindustrie, voran getrieben von der Mission der dritten industriellen Revolution. Die Verwirklichung der Erfindung soll durch die Regierungen aller Länder weltweit unterstützt werden und eine breite Anwendung der Erfindung ist realisierbar, wenn sich alle Kollegen, die die Zukunft und Interessen der nächsten Generationen im Auge haben, gemeinsam darum bemühen. Der Erfinder will alles daran setzen, sich an der zugehörigen Entwicklung und Konstruktion teilzunehmen.
  • Es wird ausdrücklich erklärt, dass alle Merkmale die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart sind, dazu gedacht sind, getrennt und unabhängig voneinander zum Zwecke der ursprünglichen Offenbarung und ebenso zum Zwecke des Beschränkens der beanspruchten Erfindung, unabhängig von der Zusammenstellung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen, offenbart zu werden. Es wird ausdrücklich erklärt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Gesamtheiten jeden möglichen Zwischenwert und jede Zwischengesamtheit zum Zwecke der ursprünglichen Offenbarung und ebenso zum Zwecke des Beschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Seite 307 des Buches mit dem Titel „Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbo machinery” [0014]

Claims (7)

  1. Hydromechanisches Werk, insbesondere ein Kraftwerk, eine Kraftanlage, ein Wasserversorgungswerk mit einem Wassertunnel zur Beschleunigung der Wassergeschwindigkeit in Flüssen und Meeren sowie eine dazugehörige schwimmende Stadt im Meer, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kraftwerk um ein Wasserkraftwerk mit einer Leistung von < 1000 KW bis > 1000000 KW pro Aggregat und Wassertunnel zur Beschleunigung der Wassergeschwindigkeit handelt, wobei als Grundelemente ein Generator (1) und eine Wasserturbine (2) vorgesehen sind, wobei sich an dem Wassereingang der Wasserturbine ein Ausgang (6) des zur Erhöhnung der natürlichen horizontalen Wassergeschwindigkeit V1 ≤ 1 m/sec in Flüssen und Meeren auf V2 ≥ 200 m/sec dienenden Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) befindet, das Querschnittsgehäuse des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) umlaufend abgedichtet ist, dessen Eingang (5) sich stets unterhalb des Wasserstands befindet, die Querschnittsfläche F1 >> F2 – Ausgang (6), der Wassertunnel eine Einstellungseinrichtung der radialen oder umlaufende Öffnung zur Gewährleistung konstanter Drehzahl des Generators aufweist, und sich der Ausgang (6) des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) sowohl in der gleichen Ebene wie der Eingang (5) als auch unterhalb oder oberhalb des Eingangs befinden kann; wobei das Querschnittsgehäuse des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) kreisförmig, rechteckig oder ovalförmig ausgebildet sein kann; bei der Befestigungsgrundplatte (15) der Wasserturbine (2) es sich um eine Plattform an einer schwimmenden Stadt im Meer oder einem speziellen Schiff (4) handeln kann; der Eingang (5) und der Ausgang (6) jedes Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) jeweils eine einzeln betätigte und einstellbare Tür (16 bzw. 17) aufweisen; die Längsachse des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) linienförmig, als eine Spirale auf einer gemeinsamen Ebene, eine logarithmische oder nicht-logarithmische Spirale, oder mit axialen Schrägkanten auf verschiedenen Ebenen ausgebildet sein kann; wobei bevorzugt zwei Aggregate eingesetzt werden, um einen Wasserdruckausgleich an beiden Seiten der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs (4) zu erzielen; bei fester Verbindung der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs (4) mit einer unterseeischen Pfahlgründung (9) ein in Richtung des Wasserstroms gerichteter Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel (3) oder ist bzw. sind mehrere derartige Wassertunnel radial zu jeder Wasserturbine (2) vorgesehen; wenn sich die schwimmende Stadt im Meer oder das spezielle Schiff (4) um die Achse der unterseeischen Pfahlgründung (9) zur Anpassung an die Richtung des Wasserstroms drehen kann, für jede Wasserturbine (2) ein Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel (3) vorgesehen ist, wobei die Abstützstelle der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs (4) über ein gigantisches und axial bewegbares Kugelgelenklager (10) mit dem Kopf der unterseeischen Pfahlgründung (9) verbunden ist; die Erfindung betrifft zudem ein spezielles Schiff (4), bei dem an Steuer- und Backbordseite ein Anbauteil mit einem bestimmten Tiefgang zum Ausgleich des Anpralls der Wogen und zur Erhöhung der Kippstabilität der Steuer- und Backbordseite vorgesehen ist, und eine schwimmede Stadt im Meer, die groß genug für Bewohnung sowie Aufnahme landwirtschaftlicher, industrieller und kaufmänischer Anlagen ist; bei der vorliegenden Erfindung können sowohl horizontale als auch vertikale Turbinen, darunter Pelton-Turbinen (eindüsige und mehrdüsige Turbinen) mit einer Wassergeschwindigkeit von 60~120 m/sec an dem Ausgang des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3), Francis-Turbinen und Diagonal-Turbinen mit einer Geschwindigkeit von 20~117 m/sec, Bulb-Turbinen und S-förmige Standard-Turbinen mit einer Geschwindigkeit von 05~32 m/sec zum Einsatz kommen; die Turbinenwelle triebt bei einem Kraftwerk den Generator und bei einer Kraftanlage verschiedene Lastmaschinen an; bei einem Wasserversorgungswerk kann der Ausgang (6) des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) direkt (oder über die ringförmige Hauptwasserzuleitung (22)) mit dem Hubschlauch (26) verbunden sein, um Wasser in einen Wasserversorgungskanal (27) einzufülllen; beim Einsatz mehrerer Hauptgeneratoraggregate für eine schwimmende Stadt im Meer sind die einzelnen Turbine-Generatoraggregate jeweils in dessen Mitte kreisförmig angeordnet, radial über die Zulaufleitung (24) an der ringförmigen Hauptwasserzuleitung (26) angeschlossen und mittels dessen Außenseite über den Ausgang (6) des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) mit dem Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnel (3) verbunden; das abgeleitete Wasser aus einzelnen Wasserturbinen (2) wird über die jeweilige Abflussleitung(-rinne) (25) in die ringförmige Ablaufleitung(-rinne) (23) abgeführt oder jeweils zur freien Wasseroberfläche oder zur schwimmenden Stadt im Meer mit den oben genannten Anlagen abgelassen.
  2. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hauptkraftwerk mit mehreren Generatorsystemen dieses über mehrere oder Dutzende Wasserturbinen (2) und Generatoren (1) sowie ein dazugehöriges Stromnetz-, Stromspeicher- und Transformatorsystem verfügt.
  3. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Geschwindigkeitsbeschleunigungs-Wassertunnels (3) eine Stahlstruktur, eine Stahlverbundplatte oder eine einschichtige Stahlplatte, einen technischen Kunststoff und eine Aluminiumlegierung umfassen.
  4. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der die schwimmende Stadt im Meer oder das spezielle Schiff (4) umlaufenden Bremseinrichtung um ein von einer Antriebsmaschine mit eigener Energiequelle (Dieselmotor oder Elektromotor mit eigener Stromversorgung) angetriebenes Untersetzungsgetriebe (beispielsweise einen Turbinensatz) mit Selbstverriegelung handelt, dessen langsame Welle die beiden Enden der Stahldrahtseilrolle (11) zum Aufwickeln des äußeren Randes der unterseeischen Pfahlgründung (9) mit mehreren Kreisen des Stahldrahtseils antreibt, und die umlaufende Bremseinrichtung das Signal der Wasserstromsrichtung zur Orientierung der schwimmenden Stadt im Meer oder des speziellen Schiffs (4) zu bestimmter Richtung erfasst.
  5. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gigantische radiale Lager (10) mittels des Innendurchmessers des Innenrings (12) an dem äußeren Rand der Pfahlgründung (9) befestigt und der Außendurchmesser von dem Innendurchmesser des mittleren Rings (13) beabstandet und nach oben bzw. unten bewegbar ist, und dass es sich bei dem Außendurchmesser des mittleren Rings (13) um einen konvexen ballförmigen Teil handelt, welcher auf den Innenring (12) des Außenrings (14) mit einem konkaven ballförmigen Teil abgestimmt ist, wobei der Außendurchmesser des Außenrings (14) an der Befestigungsgrundplatte (15) befestigt ist.
  6. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform an der schwimmenden Stadt im Meer oder Steuer- und Backbordseite des speziellen Schiffs (4) mit dem Schiffkörper einteilig zusammengeschweißt oder über eine Gruppe von Scharnieren verbunden ist, während die Plattform mit der Pfahlgründung sowohl über ein ballförmiges radiales Lager (10) als auch fest verbunden sein kann, wobei die Anzahl und Lage der Pfahlgründung (9) von den lokalen Verhältnissen abhängen.
  7. Für eine schwimmende Stadt im Meer oder ein spezielles Schiff vorgesehene Schiffsschraube und dazugehöriges Getriebe, mit einer Ankerkette (21) verbundene unterseeische Bodenpfahlgruppe (19) und Leuchtturm-förmiges bewegliches Stromversorgungszentrum zur Verbindung mit elektrischen Kabeln am Meeresgrund.
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