DE10300599A1 - Multi-hull ocean-going ship with movable float body wave power plant, converts float body movement relative to columns caused by wave motion to energy available on board, including for ship's drive - Google Patents

Multi-hull ocean-going ship with movable float body wave power plant, converts float body movement relative to columns caused by wave motion to energy available on board, including for ship's drive

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DE10300599A1 DE2003100599 DE10300599A DE10300599A1 DE 10300599 A1 DE10300599 A1 DE 10300599A1 DE 2003100599 DE2003100599 DE 2003100599 DE 10300599 A DE10300599 A DE 10300599A DE 10300599 A1 DE10300599 A1 DE 10300599A1
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    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/59Other propulsion concepts for reducing greenhouse gas emissions, e.g. wave-powered

Abstract

The ship has at least 3 movably attached float bodies (2a-2c) that carry a platform (1) (ship's body) on tubular columns (3a,3b) attached at their centers of buoyancy, where appropriate fitted with structures for persons, payloads, control devices and other ship's equipment. Movements of the float bodies relative to the columns caused by wave motion is used to convert energy that is made available on board, including for the ship's drive.

Description

  • Die Erfindung betrifft hochseetüchtige Schiffe mit drei (Trimarane) oder mit mehr als drei beweglich angebrachten Schwimmkörpern, die sich den jeweiligen Wellenbewegungen anpassen und auf diese Weise einen Teil der Wellenenergie in eine Form umwandeln, die an Bord zur Verfügung steht und unter anderem auch für den Schiffsantrieb verwendet werden kann. The invention relates to seagoing vessels with three (trimarans) or with more than three movably mounted floating bodies, which adapt to the respective undulations and convert this way a part of the wave energy in a form which is available on board and among others, for the ship drive can be used.
  • 1. Stand der Technik 1. PRIOR ART
  • 1.1 Wellenkraftwerke 1.1 wave power plants
  • Bei der Nutzung der Energie von Wasserbewegungen an den Meeresoberflächen müssen zunächst die Tidenkraftwerke von den hier ausschließlich interessierenden Wellenkraftwerken unterschieden werden. In the use of energy from water movements on the sea surface initially Tidenkraftwerke must be distinguished from here only the relevant wave power plants. Hier sind wiederum zwei Formen bekannt: Wellenkraftwerke, welche die Auf- und Abbewegung der Wellen nutzen und solche, bei denen die sich ständig ändernde Wellenform in nutzbare Energie umgesetzt wird. Here two forms are known, again, wave power plants, which use the up and down motion of the waves and those in which the waveform constantly changing is converted into usable energy. Quer zu dieser Einteilung ist noch zu unterscheiden zwischen ortsfesten und nicht-ortsfesten Anlagen; Transversely to this classification is not to distinguish between stationary and non-stationary installations; zu den letzteren gehören insbesondere die Wellenkraftwerke, die auf Schiffen installiert sind und deren Energie z. the latter include in particular the wave energy devices that are installed on ships and their energy for. B. auch zur Fortbewegung des Schiffes verwendet werden kann. B. can also be used to propel the ship. Das sind in der Regel gleichzeitig die Anlagen, welche die Wellenformen insoweit nutzen, als sie sich auf den Schiffskörper durch Rollen, Gieren und Stampfen auswirken. These are usually the same time the investments that extent use the waveforms as they impact on the hull by roll, yaw and pitch. Hierzu wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, die sich jedoch bisher überwiegend auf die übliche einrumpfige Schiffsform beziehen. For this purpose, numerous proposals have been made, but so far relate primarily to the usual einrumpfige ship shape. Sofern hier Anlagen mit mehreren Schwimmkörpern in Betracht gezogen wurden, sind es wiederum zum größten Teil ortsfeste Off-Shore-Kraftwerke, welche die nutzbar gemachte Energie an Land liefern. Unless this equipment consisting of several floats were considered, it is again fixed for the most part off-shore power plants, which supply the energy harnessed on land.
  • Nicht-ortfeste Wellenkraftwerke mit drei Schwimmkörpern (Trimarane) oder mehr als drei Schwimmkörpern, die auch zum Schiffsantrieb verwendet werden können, sind nicht bekannt. Non-ortfeste wave power plants with three floats (trimarans) or more than three floats, which can also be used for marine propulsion, are not known. Am nächsten kommen der hier vorgestellten Erfindung noch nicht-ortsfeste Wellenkraftwerke für Katamarane (Schiffe mit zwei Schwimmkörpern): Ein japanisches Patent von 1985 ( The next of the invention presented here are still non-stationary wave power plants for catamarans (ships with two floats): A Japanese Patent 1985 ( JP0060104491 AA JP0060104491 AA ) setzt einen Katamaran mit sog. halb-untergetauchten („semi-submerged"), starr befestigten Schwimmkörpern voraus. Es wird vorgeschlagen, die Stabilierungsflossen, die sich unter Wasser an den beiden Schwimmkörpern befinden, beweglich anzuordnen. Wellenbewegungen übertragen sich auf die Stabilisierungsflossen und von dort auf je eine Zahnstange, die wiederum mittels eines Energiewandlers (z. B. Stromgenerator) zusätzliche Energie für den Schiffsantrieb beisteuert. ) Sets a catamaran with so-called. Semi-submerged ( "semi-submerged"), rigidly mounted floats ahead. It is suggested that Stabilierungsflossen that are underwater at the two floating bodies, mobile to arrange. Undulations transferred to stabilizing fins and contributes additional energy for the propulsion from there to a respective toothed rack, which in turn by means of an energy converter (z. B. current generator).
  • Kritik dieses Standes der Technik: Hierdurch kann nur ein kleiner Teil der Wellenenergie genutzt werden und es stellt sich die Frage, ob der Aufwand in einem angemessenen Verhältnis zum Effekt steht. Criticism of this prior art: This can be used only a small part of the wave energy, and it raises the question of whether the effort is proportionate to the effect. Außerdem haben halb-untergetauchte Schwimmkörper zwar den Vorteil, dass sie dem Spiel der Wellen weitgehend entzogen sind; In addition, semi-submerged floating bodies, who have the advantage that they are largely removed from the play of the waves; dafür wirken aber die aus dem Wasser ragenden Teile des Schiffs umso mehr als starrer Widerstand gegenüber den anbrandenden Wellen und dem Wind, so dass insbesondere bei Sturm und schwerer See die Gefahr von Beschädigungen groß ist. but act the rising from the water parts of the ship even more as a rigid resistance to the surging waves and the wind, so that especially during storms and heavy seas the risk of damage is great.
  • 1.2 Mehrrumpfige Schiffe mit beweglichen Schwimmkörpern 1.2 Mehrrumpfige ships with moving floats
  • Es gibt zahlreiche Vorschläge, Katamarane oder Trimarane mit Schwimmkörpern auszustatten, die gegeneinander bzw. gegenüber dem von den Schwimmkörpern getragenen Schiffskörper bzw. der Plattform beweglich sind. There are numerous proposals, catamarans or trimarans equipped with floating bodies, the hull or against each other or against the carried by the floats of the platform are movable. Diese Konstruktionen sollen a) den Strömungswiderstand bei stärkerem Seegang verringern, b) ein Trimmen der Plattform ermöglichen oder c) bessere Transportmöglichkeiten an Land (bei kleineren Ausführungen der Boote) gewährleisten. These designs are to a) reduce the flow resistance in strong sea conditions, b) enable trimming of the platform, or c) ensure better transportation (land in smaller embodiments of the boats). Die Nutzung solcher Konstruktionsformen zur Energiegewinnung ist bisher nicht bekannt geworden. The use of such forms of construction for energy is not yet known.
  • 2. Aufgabe 2. task
  • Durch die Erfindung sollen die durch den Wellengang ausgelösten Bewegungen der beweglich angebrachten Schwimmkörper eines Schiffes mit mindestens drei Schwimmkörpern in eine Energieform umgewandelt werden, die dem Schiffsantrieb zur Verfügung steht oder auch für den sonstigen Energiebedarf an Bord verwendet werden kann. By the invention, the triggered by the swell motions of the movably mounted float a vessel to be converted into a form of energy having at least three floating bodies available to the marine propulsion available or can also be used for other power needs aboard. Gleichzeitig sollen die bereits bekannten Vorteile beweglicher Schwimmkörper erhalten bleiben, nämlich ein geringerer Strömungswiderstand des Schiffs bei stärkerem Seegang und beim Kurvenfahren sowie ein geringerer konstruktiver Aufwand zur Sicherstellung einer ausreichenden Stabilität im Vergleich zu einer starren Konstruktion. At the same time, the already known benefits of movable floating bodies are to be retained, namely a lower flow resistance of the ship in rough seas and in cornering and a less constructive effort to ensure adequate stability compared to a rigid structure. Insgesamt soll neben der Energienutzung erreicht werden, dass die Schwimmkörper den jeweiligen örtlichen, durch den Seegang bedingten Wasserströmungen nachgeben, anstatt ihnen einen starren Widerstand entgegenzusetzen. Total is to be achieved in addition to the energy that the floating body give in to the respective local requirements relating to the sea state water currents, rather than oppose them a rigid resistance.
  • 3. Lösung der Aufgabe 3. Solution of the task
  • Die Lösung der Aufgabe besteht aus einem Schiff mit mindestens drei stromlinienförmigen Schwimmkörpern, die im Mittelpunkt ihres Auftriebes jeweils einen aufrecht stehenden röhrenförmigen Pfeiler oder eine Säule tragen. The object consists of a vessel with at least three streamlined floating bodies, each of which carries the an upstanding tubular post or a column in the center of their buoyancy. Auf ihnen ruht oberhalb der Wasseroberfläche eine Plattform – ggf. mit Ausbauten für die Personen, Nutzlasten, Steuervorrichtungen und sonstigen Schiffseinrichtungen, die im Folgenden auch als „Schiffskörper" bezeichnet wird. Die Schwimmkörper sind beweglich befestigt, so dass sie sich in ihrer Längsachse der jeweiligen Wellenform und den örtlichen Oberflächenströmungen anpassen können. Insoweit ist die Konstruktion Stand der Technik. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Bewegungen der Schwimmkörper im Wellengang zu einer Energieform umgewandelt werden, die an Bord genutzt werden kann. On them rests above the water surface with a platform - possibly with extensions for the persons payloads, control devices and other shipboard equipment, referred to hereinafter as "hull" The floating bodies are movably mounted so that it extends in the longitudinal axis of the respective. can adjust waveform and the local surface currents. in this respect, the construction of the prior art. the invention is characterized in that the movements of the floating body in waves are converted to a form of energy that can be used on board.
  • Die Schwimmkörper können sich erstens um eine zur Fahrtrichtung rechtwinklig liegende horizontale Achse drehen, welche nahe an der Wasserlinie liegt und jeden Schwimmkörper im Mittelpunkt seines Auftriebs schneidet. The floating bodies can rotate about a first right angles to the direction of travel horizontal axis which is close to the waterline and intersect each floating body at the center of its buoyancy. Zweitens ist jeder Schwimmkörper um eine vertikale Achse drehbar, die ebenfalls durch den Mittelpunkt seines Auftriebs geht und die mit der Achse der röhrenförmigen Säule zusammenfällt. Second, each floating body is rotatable about a vertical axis, which also passes through the center of its buoyancy and which coincides with the axis of the tubular column.
  • Die Befestigungsstellen bzw. Lager der Säulen an oder in dem Schiffskörper liegen nicht auf einer Linie. The mounting points or bearings of the columns on or in the vessel body does not lie on a line. Bei der dreirumpfigen Ausführung (Trimaran) bilden sie in der waagrechten Ebene ein gleichschenkliges (nach Belieben auch ein gleichseitiges) Dreieck, und zwar derart, dass sich eine zur Vertikalebene durch die Fahrtrichtung bei Geradeausfahrt seitensymmetrische Anordnung der Schwimmkörper ergibt. In the dreirumpfigen embodiment (trimaran) they form in the horizontal plane is an isosceles (as desired also an equilateral) triangle, in such a way that one side is symmetrical to the vertical plane through the direction of travel when traveling straight arrangement of the floating body is obtained. Bei mehr als drei Schwimmkörpern ist ebenfalls eine nicht-lineare Anordnung der Befestigungsmittelpunkte bzw. Lagerung der Schwimmkörpersäulen zu wählen, welche die zur Vertikalebene durch die Fahrtrichtung bei Geradeaus fahrt seitensymmetrische Ausführung und eine stabile Unterstützung des Schiffskörpers gewährleistet. If more than three floating bodies must be chosen also a non-linear arrangement of the fastening means points or storage of the floating bodies columns, which ensures the drive side is symmetrical to the vertical plane through the direction of travel in straight execution and a stable support of the hull.
  • Die Schwimmkörper haben die klassische stromlinienförmige Gestalt mit dem größten Querschnitt im vorderen Drittel. The floats have the classic streamlined shape with the largest cross section in the front third. Dadurch liegt auch der Mittelpunkt des Auftriebes und somit der Drehpunkt um die vertikale Achse in diesem vorderen Teil. Thereby is also the center of buoyancy, and thus the pivot point about the vertical axis in this front part. Wenn das Schiff Fahrt aufnimmt, ergibt sich durch diese Anordnung eine automatische Rückstellwirkung, welche die Schwimmkörper immer parallel zur Fahrtrichtung ausrichtet. If the ship picks up speed, results from this arrangement an automatic return action, which aligns the floating body always parallel to the direction of travel. Bei örtlichen Seitenströmungen, wie sie bei stärkerem Seegang an der Meeresoberfläche auftreten können (z. B. bei Brechern), richtet sich der Schwimmkörper automatisch parallel zur Resultante aus einer solchen Seitenströmung und der Fahrtströmung aus. In local side currents, as may occur in rough seas on the sea surface (z. B. at breakers), the float automatically aligns parallel to the resultant of such a side flow and the drive current. Dadurch wird der Strömungswiderstand automatisch minimiert. Thus, the flow resistance is minimized automatically. Auf ähnliche Weise ergibt sich beim Kurvenfahren eine automatische Minimierung des Strömungswiderstandes. Similarly, an automatic reduction in the flow resistance arises when cornering.
  • Die Umwandlung in eine nutzbare Energieform beruht darauf, dass sich der Winkel zwischen der in den Schwimmkörper hineinragenden Säule und der Längsachse des Schwimmkörpers mit den Wellenbewegungen ändert: Wenn sich der Schwimmkörper auf einen Wellenberg zu bewegt, wird der Bug angehoben und der Winkel wird kleiner; The conversion into a usable form of energy based on the fact that the angle between the protruding into the floating body pillar and the longitudinal axis of the float varies with the wave motions: when the floating body moves toward a wave crest, the bow is raised and the angle is smaller; ein umgekehrter Effekt mit einem größer werdenden Winkel tritt auf, wenn sich der Schwimmkörper vom Wellenberg aus wieder abwärts bewegt. a reverse effect with an increasing angle occurs when the float of the wave crest of moved downwardly again. Die genannten Winkelveränderungen können über ein geeignetes Getriebe in eine Drehbewegung oder über eine Pleuelstange in eine hin- und hergehende Bewegung umgeformt werden. The angle changes mentioned can be converted via a suitable transmission into a rotational movement or by a connecting rod in a reciprocating motion. Die Drehbewegung kann z. The rotational movement z can. B. mittels eines Generators in elektrische Energie umgeformt werden. B. be converted by a generator into electrical energy. Die hin- und hergehende Bewegung kann z. The reciprocating movement z can. B. mittels eines Kompressors zur Kompression von Luft, eines anderen gasförmigen oder flüssigen Mediums oder von Meerwasser (zur Gewinnung von Trinkwasser) verwendet werden. B. be used by a compressor for compressing air, another gaseous or liquid medium or from sea water (for the production of drinking water).
  • Ob auch die Bewegungen der Schwimmkörper um die vertikale Achse zur Gewinnung einer nutzbaren Energieform verwendet werden sollte, kann erst nach praktischen Untersuchungen entschieden werden. If the movements of the floating body about the vertical axis to obtain a usable form of energy should be used can be decided only after practical tests. Insgesamt dürften diese Bewegungen kleiner ausfallen als die um die horizontale Achsen, sodass sich die Frage nach dem Verhältnis von Nutzen und Aufwand stellt. Overall, these movements are likely to be than the about the horizontal axis small, so that the question of the relation of benefit and expense is. Die Bewegungsmöglichkeit der Schwimmkörper um eine vertikale Achse sollte aber auch dann beibehalten werden, wenn sich eine Energiegewinnung als unrentabel erweisen sollte. but the possibility of movement of the floating body about a vertical axis should be maintained even if a power generation should turn out to be unprofitable. Neben den oben beschriebenen strömungstechnischen Vorteilen spricht auch die Tatsache dafür, dass seitlich auf den Bug oder das Heck eines Schwimmkörpers auftreffende örtliche Oberflächenströmungen (insbesondere bei Brechern) eine außerordentlich große Hebelwirkung im Sinne einer Torsion des röhrenförmigen Trägers entfalten können. Besides the above described flow-technical advantages, the fact indicates that laterally on the bow or stern of a floating body impinging local surface flows (in particular in breakers) can exert an extremely high degree of leverage in the sense of twist of the tubular carrier. Wollte man dem mit einer starren Konstruktion begegnen, wäre ein deutlich größerer konstruktiver und materieller Aufwand erforderlich als bei nachgebenden Schwimmkörpern. If one were to meet with a rigid structure, a significantly greater constructive and material costs would be required than in declining floats.
  • Je mehr nutzbare Energie aus den Bewegungen der Schwimmkörper gewonnen wird, desto stärker werden die Bewegungen der Schwimmkörper im Wellengang gehemmt; The more useful energy is extracted from the movements of the float, the more the movements of the floating body are inhibited in waves; die Einrichtungen zur Energiewandlung (Kompressoren oder Generatoren) wirken als Schwingungsdämpfer und bewirken eine Phasenverschiebung der Schwimmkörper- in Bezug auf die Wellenbewegungen. the means for energy conversion (compressors or generators) act as vibration dampers and cause a phase shift of Schwimmkörper- in relation to the wave movements. Das ist während der Liegezeiten bzw. beim Abschalten des Schiffsantriebes unerheblich. This is irrelevant during idle periods or when switching off the ship propulsion. Während der Fahrt kann die Schwingungsdämpfung und Phasenverzögerung bis zu einem gewissen Grad erwünscht sein; While driving, the vibration damping and phase delay can be up to a certain extent desired; sie findet seine Grenze allerdings da, wo die Einschränkung der Beweglichkeit der Schwimmkörper den Strömungswiderstand des Schiffes derart erhöht, dass der Energiegewinn wieder aufgezehrt wird. it finds its limit because however where the limitation of movement of the floating body increases the flow resistance of the ship so that the energy gain is eroded. Dieser Punkt in der Effektivitätscharakteristik ist von der Fahrgeschwindigkeit und den jeweiligen Wellengrößen und -Formen abhängig und muss wohl empirisch ermittelt werden. This point in the efficiency characteristic is dependent on the driving speed and the respective shaft sizes and shapes and must probably be determined empirically. Jedenfalls ist es zweckmäßig, das Ausmaß der Energieumwandlung an den Schwimmkörpern steuerbar zu gestalten und sie bei bestimmten Zuständen ganz abzuschalten, was kein besonderes technisches Problem darstellt. Anyway, it is convenient to make the amount of energy conversion to the floating bodies controllable and they all turn off at certain states, which is of no particular technical problem.
  • 4. Ausführungsbeispiel der Erfindung 4. embodiment of the invention
  • Als Ausführungsbeispiel wird die dreirumpfige Variante, also ein Trimaran gewählt. As an exemplary embodiment, the dreirumpfige variant, so chose a trimaran. 1 1 ist eine perspektivische Darstellung des Schiffs mit Fahrtrichtung nach links. is a perspective view of the ship with the direction of travel to the left. Zu erkennen ist die Plattform (der Schiffskörper) Evident is the platform (the hull) 1 1 , die drei Schwimmkörper The three floats 2a 2a - 2c 2c , sowie zwei der rohrförmigen Säulen And two of the tubular columns 3a 3a und and 3b 3b , welche die Schwimmkörper mit dem Schiffskörper verbinden. Connecting the floating body to the hull. Ferner sind die horizontalen Achsen ahab und ahc dargestellt (unterbrochene Linien – die beiden hinteren Schwimmkörper drehen sich um die gleiche Achse, sodass insgesamt nur zwei Achsen erforderlich sind) und die drei vertikalen Achsen ava, avb und avc. Further, the horizontal axes are shown ahab ahc (broken lines - the two rear floating body rotate about the same axis, so that a total of only two axes are needed) and the three vertical axes ava, AVB and AVC.
  • 2 2 zeigt den Trimaran von der Seite bei stärkerem Seegang. shows the trimaran from the side in rough seas. Die Schwimmkörper The floating bodies 2a 2a - 2c 2c haben sich der jeweiligen Wellenform angepasst. the respective waveform have adjusted. Bei dem vorderen Schwimmkörper In the front float 2c 2c ist auch der Schiffsantrieb mit dem Steuerruder is also the ship's drive to the rudder 4 4 zu erkennen. to recognize. Beides ist tiefergelegt, damit diese Teile auch dann unter Wasser bleiben, wenn das Heck des Schwimmkörpers bei starkem Seegang zeitweise aus dem Wasser herausragen sollte. Both are lowered, so that these parts remain under water if the stern of the floating body should protrude in heavy seas temporarily from the water. Der Motor befindet sich in einem eigenen stromlinieförmigen Behälter The engine is in its own streamlined container 5 5 , der über einen plattenförmigen Steg , Via a plate-shaped web 6 6 mit dem Schwimmkörper verbunden ist und am Ende den Propeller is connected to the float and at the end of the propeller 7 7 trägt. wearing.
  • Die Steuerung des Schiffs erfolgt derart, dass die Bewegungen des Steuerrades die Stellung des Steuerruders The control of the ship is such that the movements of the steering wheel, the position of the rudder 4 4 nur relativ zum Schwimmkörper only relative to the float 2c 2c , nicht relativ zum Schiffskörper , Not relative to the hull 1 1 verändert. changed. Das kann mittels elektromechanischer, elektronischer oder mechanischer Übertragung der Steuerimpulse erreicht werden, letzteres z. This can be accomplished by means of electromechanical, of electronic or of mechanical transmission of the control pulses, the latter z. B. mit einer Biegewelle oder einer Welle mit Kardangelenken. B. with a bending shaft or a shaft with universal joints. Bei einem Steuerimpuls dreht sich deshalb zunächst nur der Schwimmkörper When a control pulse is therefore at first only the float turns 2c 2c in die gewünschte Fahrtrichtung und zieht erst dann, weil er gleichzeitig mit dem Antrieb ausgestattet ist, auch den Schiffskörper pulling in the desired direction and then, because he is also equipped with the drive, and the hull 1 1 in diese Richtung. in this direction. Während dieses Manövers bleibt die passive Beweglichkeit des Schwimmkörpers During this maneuver the passive mobility of the float remains 2c 2c durch seitlich auftreffende Strömungen erhalten. obtained by laterally impinging flows.
  • 3 3 zeigt den Trimaran von oben mit dem Schiffskörper shows the trimaran from above with the hull 1 1 . , Die Schwimmkörper The floating bodies 2a 2a - 2c 2c ragen teilweise unter ihm hervor. partially project out from under him. Die vertikalen Achsen, um die sich die Schwimmkörper drehen können, projizieren sich in die Punkte Pa, Pb und Pc. The vertical axes around which can rotate the floats, project themselves into the points Pa, Pb and Pc.
  • In In 4 4 blickt man durch eine seitliche Öffnung in einen der Schwimmkörper looking through a lateral opening in one of the floating body 2a 2a oder or 2b 2 B . , Gezeigt wird eine Möglichkeit, die durch den Seegang verursachten Bewegungen des Schwimmkörpers in einer Vertikalebene in Energie umzuwandeln, die an Bord verfügbar ist. Shown is a way to convert the movement of the float caused by the waves in a vertical plane into energy that is available on board. Mit der von oben in den Schwimmkörper hineinragenden röhrenförmigen Säule By projecting from above into the floating body tubular column 3a 3a bzw. or. 3b 3b ist eine Riemenscheibe a pulley 8a 8a starr verbunden. rigidly connected. Ihr Mittelpunkt liegt auf der waagrechten Achse ahab, um die sich der Schwimmkörper im Seegang drehen kann. Its center is located on the horizontal axis ahab to which can rotate the float in a seaway. In der Zeichnung projiziert sich diese Achse in den Punkt Pab. In the drawing, this axis projected in the point Pab. Von der Riemenscheibe führt ein Treibriemen From the pulley, a drive belt leads 9a 9a zu einem Stromgenerator a current generator 10a 10a , der mit dem Schwimmkörper fest verbunden ist. Which is fixedly connected to the floating body. Dreht sich der Schwimmkörper im Seegang aus der Horizontalen heraus, führt die Riemenscheibe the float turns out from the horizontal in a seaway, the pulley leads 8a 8a relativ zum Schwimmkörper eine Drehbewegung aus, die den Stromgenerator relative to the floating body a rotary movement from the current generator to 10a 10a antreibt. drives. Sollte es schwierig sein, einen Stromgenerator zu beschaffen bzw. zu konstruieren, der in beiden Drehrichtungen arbeitet, kann mittels eines Freilaufs sichergestellt werden, dass der Stromgenera tor If it is difficult to obtain a current generator and to construct that operates in both directions of rotation, can be secured by means of a freewheel, that the gate Stromgenera 10a 10a nur in eine Richtung gedreht wird. is rotated in one direction only. In diesem Fall ist ein zweiter Stromgenerator In this case, a second current generator 10b 10b vorgesehen, der von einer weiteren Riemenscheibe provided that a further pulley 8b 8b – ebenfalls über einen Freilauf – angetrieben wird, die an der anderen Seite der röhrenförmigen Säule - is driven, the on the other side of the tubular column - also via a freewheel 3a 3a bzw. or. 3b 3b fest angebracht ist. is fixedly mounted. Dreht sich der Schwimmkörper im Seegang aus der Horizontalen nach oben oder unten heraus, wird abwechselnd einer der beiden Generatoren angetrieben. the float rotates from the horizontal swell up or down out of one of the two generators is driven alternately.
  • 5. Erreichte Vorteile 5. Achieved Benefits
    • – Die aus strömungstechnischen Gründen ohnehin vorteilhafte bewegliche Anordnung der Schwimmkörper wird mit vergleichsweise geringem Aufwand zusätzlich zur Energiegewinnung genutzt. - The fluidic reasons anyway favorable mobile arrangement of the float will be used at relatively low cost in addition to produce energy.
    • – Gegenüber den halb-untergetauchten („semi-submerged") Formen mehrrumpfiger Schiffskonstruktionen mit starrer Befestigung der Schwimmkörper hat die hier vorgeschlagene Konstruktion einen geringeren Tiefgang und ist insoweit auch für Rettungsfahrzeuge besonders geeignet. - Compared with the semi-submerged ( "semi-submerged") forms mehrrumpfiger ship designs with rigid mounting the float the proposed construction here has a shallower draft and in this respect particularly suitable for emergency vehicles.
    • – Anstatt sich mit starren Formen der Wucht der anbrandenden Wellen entgegenzustellen, gibt die hier vorgeschlagene Konstruktion dem Spiel der Kräfte nach. - Rather than confront with rigid forms of the force of the surging waves, the proposed construction herein are according to the interplay of forces. Brecher können unter dem Schiffskörper hindurchrollen und treffen nur auf den vergleichsweise geringen Widerstand der röhrenförmigen Säulen, mit dem die Schwimmkörper befestigt sind. Breakers may pass rolling under the ship body, and apply only to the relatively low resistance of the tubular columns, with the floating bodies are attached. Brecher können auch leicht über die Schwimmkörper hinwegrollen, weil diese nur geringfügig über die Wasserlinie hinausragen. Breakers can also easily roll over the floats because these protrude only slightly above the waterline.
    • – Weil sich die Schwimmkörper um vertikale Achsen drehen können, die sie im vorderen Bereich schneiden, passen sie sich automatisch der Resultante aus Fahrströmung und örtlichen Seitenströmungen an und minimieren so den Strömungswiderstand. - Because the float can rotate about vertical axes, which intersect the front, they adjust automatically the resultant of the driving flow and local side flows and, thus minimizing the flow resistance. Auch bei Kurvenfahrten nehmen die Schwimmkörper automatisch eine Stellung ein, welche den Strömungswiderstand minimiert. Even when turning the floating bodies automatically adopt a position that minimizes drag.
    • – Form und Anordnung der Schwimmkörper ermöglicht eine flache, eher scheibenförmige Konstruktion des Schiffskörpers. - the shape and arrangement of the float body enables a flat, rather disk-shaped design of the hull. Daraus resultiert eine geringe Neigung zum Kentern und eine geringe Seiten- bzw. Gegenwindempfmdlichkeit. This results in a low tendency to capsize and a low side and Gegenwindempfmdlichkeit.
    • – Diese beiden Eigenschaften zusammen ermöglichen die Installation vergleichsweise großer Segelflächen oder einer großen Windkraftanlage (Windrad). - These two properties together allow installation comparatively large sail areas or a large wind turbine (windmill).
    • – Der flache und eher scheibenförmige Schiffskörper bietet große waagrechte oder nahezu waagrechte Flächen, die für die Installation von Solarzellen und/oder Sonnenkollektoren (Warmwassergewinnung) geeignet sind. - The flat and rather disk-shaped hull offers great horizontal or nearly horizontal surfaces for the installation of solar panels and / or solar panels (hot water) are suitable. Wird zur Ausnutzung der Windenergie eine Windkraftanlage gewählt, ist auch der Beschattungseffekt im Vergleich zu Segeln gering. Selecting a wind turbine for the utilization of wind energy, and the shading effect compared to sailing is low.
    • – Die Kombination der Energiegewinnung mittels Wellenkraftwerk, Windkraftanlage und Solarzellen hat den Vorteil, dass auch während der Liegezeiten des Schiffes Energie gespeichert werden kann. - The combination of the energy by means of wave power plant, wind turbines and solar cells has the advantage that also during the idle periods of the vessel energy can be stored. Neben einer Speicherung in Akkumulatoren ist auch an die Gewinnung und Speicherung von Wasserstoffgas durch die Hydrolyse von Meerwasser zu denken. In addition to a storage in batteries is also to think of the production and storage of hydrogen gas by the hydrolysis of seawater. Damit kann dann ein Verbrennungsmotor oder eine Dampfmaschine bzw. -Turbine angetrieben werden. For an internal combustion engine or a steam engine or -Turbine can then be driven.
  • Die Kombination verschiedener Formen der Energiegewinnung auch während der Liegezeiten und die Energiespeicherung an Bord lassen es als möglich erscheinen, dass dieses Schiff energiemäßig autark ist. The combination of different forms of energy even during idle times, and the energy storage on board leave it as possible appear that this ship is energetically self-sufficient. Es hat damit – zumindest was die Antriebsenergie betrifft, evtl. auch hinsichtlich des Trinkwassers – einen unbegrenzten Aktionsradius, benötigt keine fossilen Treibstoffe mehr und bietet insoweit auch ökologische Vorteile. It has thus - at least in terms of drive energy, possibly in terms of drinking water - an unlimited range, requires no fossil fuels more and insofar also offers environmental benefits.
  • ahab ahab
    horizontale Achse, um die sich die Schwimmkörper horizontal axis, around which the floating body 2a 2a und and 2b 2 B drehen können can turn
    ahc ahc
    horizontale Achse, um die sich der Schwimmkörper horizontal axis about which the float 2c 2c drehen kann can turn
    ava ava
    vertikale Achse, um die sich der Schwimmkörper vertical axis about which the float 2a 2a drehen kann can turn
    avb avb
    vertikale Achse, um die sich der Schwimmkörper vertical axis about which the float 2b 2 B drehen kann can turn
    avc aVC
    vertikale Achse, um die sich der Schwimmkörper vertical axis about which the float 2c 2c drehen kann can turn
    Pa Pa
    Projektion der Achse ava auf die horizontale Ebene Projection of the axis ava to the horizontal plane
    Pb pb
    Projektion der Achse avb auf die horizontale Ebene Projection of the axis avb to the horizontal plane
    Pc pc
    Projektion der Achse avc auf die horizontale Ebene Projection of the axis avc to the horizontal plane
    Pab Pab
    Projektion der horizontalen Achse ahab auf die vertikale Ebene Projection of the horizontal axis to the vertical plane ahab
    1 1
    Schiffskörper oder Plattform Hull or deck
    2a 2a
    linker hinterer Schwimmkörper left rear float
    2b 2 B
    rechter hinterer Schwimmkörper right rear float
    2c 2c
    vorderer Schwimmkörper front float
    3a 3a
    rohrförmige Säule am Schwimmkörper tubular column on the floating body 2a 2a
    3b 3b
    rohrförmige Säule am Schwimmkörper tubular column on the floating body 2b 2 B
    4 4
    Steuerruder rudder
    5 5
    Motorbehälter motor vessel
    6 6
    Plattenförmiges Verbindungsstück zwischen Schwimmkörper und Motorbehälter Plate-shaped connecting piece between the floating body and motor vessel
    7 7
    Propeller propeller
    8a 8a
    Riemenscheibe für Stromgenerator Pulley for power generator 10a 10a
    8b 8b
    Riemenscheibe für Stromgenerator Pulley for power generator 10b 10b
    9a 9a
    Treibriemen für Stromgenerator Belts for power generator 10a 10a
    9b 9b
    Treibriemen für Stromgenerator Belts for power generator 10b 10b
    10a 10a
    Stromgenerator power generator
    l0b l0b
    Stromgenerator power generator

Claims (10)

  1. Hochseetüchtiges Schiff mit mindestens drei beweglich befestigten Schwimmkörpern, die auf je einer im Mittelpunkt ihres Auftriebes befestigten röhrenförmigen Säule eine einige Meter über der Wasseroberfläche befindliche Plattform (Schiffskörper) – ggf. mit Ausbauten für die Personen, Nutzlasten, Steuereinrichtungen und sonstigen Schiffseinrichtungen tragen, dadurch gekennzeichnet , dass die durch den Wellengang ausgelösten Bewegungen der Schwimmkörper relativ zu der röhrenförmigen Säule bzw. der Plattform zur Umwandlung von Energie genutzt werden, die an Bord zur Verfügung steht und auch für den Schiffsantrieb verwendet werden kann. Oceangoing ship having at least three movably mounted floating bodies having a platform a few meters above the water surface, located on either fastened in the center of their buoyancy tubular column (hull) - if necessary carry with extensions for the persons payloads, control devices and other shipboard equipment, characterized that caused by the swell movements of the floats are used relative to the tubular column and the platform for the conversion of energy that is available on board and can also be used for ship propulsion.
  2. Hochseetüchtiges Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Schwimmkörper um eine horizontale Achse drehen kann, die zur Fahrtrichtung des Schiffes einen rechten Winkel bildet und in der Nähe der Wasserlinie liegt. Oceangoing ship according to claim 1, characterized in that each floating body can rotate about a horizontal axis which forms a right angle to the traveling direction of the ship and situated in the vicinity of the water line.
  3. Hochseetüchtiges Schiff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmkörper stromlinienförmig gestaltet sind mit dem maximalen Querschnitt etwa am Ende des vorderen Drittels und dass damit auch der Mittelpunkt des Auftriebes deutlich vor der Mitte des Schwimmkörpers liegt. Oceangoing ship according to claim 1 and 2, characterized in that the floating bodies are streamlined designed approximately at the end of the front third, and that this is the maximum cross-section and the center of lift well ahead of the center of the floating body.
  4. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Schwimmkörper um eine vertikale Achse drehen kann, die durch den Mittelpunkt seines Auftriebes geht und die mit der Längsachse der röhrenförmigen Säule zusammenfällt. Oceangoing ship according to claims 1 to 3, characterized in that each floating body can rotate about a vertical axis passing through the center of its buoyancy and which coincides with the longitudinal axis of the tubular column.
  5. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungen der röhrenförmigen Säulen an der Plattform nicht in einer Linie liegen, sondern, sofern es sich um drei Schwimmkörper handelt, auf den Eckpunkten eines gleichseitigen oder gleichschenkligen Dreiecks oder, bei mehr als drei Schwimmkörpern, auf den Eckpunkten eines Polygons, wobei in allen Fällen gewährleistet sein muss, dass das Schiff bei allen Windrichtungen eine etwa gleich geringe Neigung zum Kentern aufweist und dass die Anordnung der Schwimmkörper symmetrisch ist zu der vertikalen Ebene durch die Fahrtrichtung bei Geradeausfahrt. Oceangoing ship according to claims 1 to 4, characterized in that the attachments of the tubular columns do not lie on the platform in a line, but as long as it is three floating body, on the corners of an equilateral or isosceles triangle or, if more than three floating bodies, the vertices of a polygon, whereby it must be ensured in all cases that the ship in all directions has an approximately equal low tendency to capsize, and that the arrangement of the floating body is symmetrical about the vertical plane through the traveling direction when driving straight ahead.
  6. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlung im Zusammenhang mit der Drehung der Schwimmkörper um die horizontale Achse mittels eines in jedem Schwimmkörper fest montierten Stromgenerators erfolgt, und zwar mit Hilfe eines Getriebes, dessen Antriebswelle starr mit dem unteren, in den Schwimmkörper hineinragenden Teil der röhrenförmigen Säule verbunden ist, wobei die Drehachse dieser Welle identisch ist mit der horizontalen Achse, um die sich der Schwimmkörper drehen kann; Oceangoing ship according to claims 1 to 5, characterized in that the energy conversion in conjunction with the rotation of the floating body about the horizontal axis by means of a fixedly mounted in each float power generator takes place, with the aid of a transmission, the drive shaft rigidly lower with, is connected projecting into the floating body portion of the tubular column, the axis of rotation of this shaft is identical to the horizontal axis around which can rotate the floating body; wenn sich der Bug eines Schwimmkörpers im Wellengang hebt und senkt, dreht sich der Stromgenerator – beim Heben des Bugs in die eine Richtung, beim Senken des Bugs in die andere. when the bow of the floating body raises and lowers in the wave gear, the current generator turns - during lifting of the bow in one direction, during the lowering of the bow to the other.
  7. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Anspruchs 6 in jedem Schwimmkörper zwei Stromgeneratoren installiert werden, wenn es schwierig sein sollte, Stromgeneratoren zu beschaffen oder zu konstruieren, die in beiden Drehrichtungen arbeiten; Oceangoing ship according to claims 1 to 5, characterized in that two current generators are used instead of Claim 6 in each floating body is installed, if it should be difficult to obtain power generators or to construct, operate in both directions of rotation; beide Generatoren werden mit je einem eigenen Getriebe mit Freilauf so in Drehung versetzt, so dass der eine Generator nur beim Heben des Bugs ange trieben wird und der andere Generator nur beim Senken des Bugs; both generators are so displaced each with its own gear with freewheel in rotation, so that the generator is driven only a lifting of the bow is and the other generating only when lower the bow; jeder Generator wird auf diese Weise nur in einer Drehrichtung betrieben. each generator is operated in this way only in one rotational direction.
  8. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Ansprüche 6 oder 7 die Bewegungen der Schwimmkörper im Wellengang in eine andere als die elektrische Energieform umgewandelt werden, die an Bord zur Verfügung steht, zum Beispiel durch die Kompression eines geeigneten Mediums (Flüssigkeit oder Gas), welches durch flexible Druckleitungen von den Schwimmkörpern zur Plattform geleitet werden kann. Oceangoing ship according to claims 1 to 5, characterized in that are converted to other than the electric power form instead of Claims 6 and 7, the movements of the floating body in the waves, which is available on board, for example by compression of a suitable medium (liquid or gas) which can be guided by the floating bodies to the platform by flexible pressure lines.
  9. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass optional auch die durch den Wellengang ausgelösten Bewegungen der Schwimmkörper um eine vertikale Achse gemäß Anspruch 4 in eine an Bord verfügbare Energieform umgewandelt werden können, und zwar analog zu der in den Ansprüchen 6 oder 7 oder 8 dargestellten Form. Oceangoing ship according to claims 1 to 5, characterized in that the triggered by the swell motions of the floating body about a vertical axis in accordance with claim 4 can be converted to an available on-board energy form optional, analogous to that described in the claims 6 or form shown or 7. 8
  10. Hochseetüchtiges Schiff nach den Ansprüchen 1 bis 5 und einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzung der Wellenenergie gut mit weiteren erneuerbaren Energiequellen, die auf dem Meer zur Verfügung stehen und die auch während der Liegezeiten speicherbare Energie liefern, kombiniert werden kann, und es dadurch möglich wird, von fossilen Treibstoffen (Öl, Benzin) unabhängig zu werden; Oceangoing ship according to claims 1 to 5 and one or more of claims 6 to 9, characterized in that the use of wave energy combined well with other renewable energy sources, which stand on the sea available and provide the storable energy, even during the idle periods, can be, and it is thereby possible to fossil fuel (oil, gas) to be independent; insbesondere bietet sich an: a) Die Nutzung der Windenergie durch ein Windrad, wobei die breite und flache Form des Schiffskörpers und die dadurch bedingte geringe Neigung zum Kentern (im Vergleich zu konventionellen einrumpfigen Schiffskonstruktionen mit gleicher Wasserverdrängung) größere Windräder ermöglicht; in particular provides in: a) The use of wind energy by a wind turbine, wherein the wide and flat shape of the hull and the resulting low tendency to capsize (compared to conventional einrumpfigen ship constructions with equal displacement) allows for larger wind turbines; b) die gleiche breite und flache Form des Schiffskörpers mit relativ großen waagrechten oder nahezu waagrechten Dach- und Deckflächen bietet besonders viel Platz für Solarzellen und Sonnenkollektoren. b) the same broad and flat shape of the hull with relatively large horizontal or nearly horizontal roof and deck areas offers extra space for solar cells and solar panels.
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