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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehbrücke, die dazu vorgesehen ist, ein Gewässer mit einer Strömung zu überspannen. Die Drehbrücke umfasst wenigstens eine Drehlagereinheit mit einer Drehachse und eine Tragkonstruktion, wobei wenigstens ein Tragwerk der Tragkonstruktion um die Drehachse drehbar an der Drehlagereinheit aufgenommen ist. Darüber hinaus ist wenigstens eine Dreheinrichtung vorhanden, um eine Drehbewegung des Tragwerks um die Drehachse zu erzeugen.
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Allgemein kommt eine solche Drehbrücke dort zum Einsatz, wo der Verkehr für Wasserfahrzeuge und Landfahrzeuge ermöglicht werden soll. Dabei können abwechselnd Wasserfahrzeuge und Landfahrzeuge einen Verkehrsweg passieren.
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Drehbrücken dieser Art kommen besonders bevorzugt an Flüssen, Seen, Meerengen usw. mit einer insbesondere maßgeblichen Strömung zum Einsatz, bei denen die zu überspannende Länge eines Tragwerks insbesondere in einem kleinen bis mittleren Bereich von einigen Metern oder einigen Zehn Metern (z. B. Drehbrücke im Rheinauhafen in Köln mit knapp 50 m Länge) bis zu insbesondere einigen Hundert Metern (z. B. in Wilhelmshafen) und darüber hinaus liegt.
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Bevorzugtes Anwendungsgebiet liegt vor allem im städtischen Bereich von Flüssen mit einer Strömung, wobei eine solche Drehbrücke auch in ländlichen Bereichen oder an der Küste Einsatz finden kann.
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Die Drehbrücke und insbesondere das Tragwerk umfassen bevorzugt wenigstens eine Nutztrasse. Die Nutztrasse umfasst insbesondere wenigstens einen Gehweg, eine Straße und/oder Schienen oder Gleise, um eine Überquerung der Drehbrücke durch Landfahrzeuge in einem geschlossenen Zustand zu ermöglichen.
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Durch die Dreheinrichtung kann wenigstens ein Tragwerk der Drehbrücke um die Drehachse der Drehlagereinheit in einen offenen Zustand gedreht werden, sodass wenigstens ein Teil einer überspannten Länge zwischen wenigstens zwei Uferabschnitten nicht mehr durch die Drehbrücke überspannt wird und eine kollisionsfreie Durchfahrt für Wasserfahrzeuge möglich ist.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Dreheinrichtungen für Drehbrücken an strömenden Gewässern bekannt geworden.
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Es sind vor allem solche Dreheinrichtungen bekannt geworden, welche wenigstens einen Elektromotor, einen Verbrennungsmotor und/oder auch einen mittels (Wasser-)Dampf angetrieben Motor (im folgenden Dampfmotor genannt) als Teil einer Antriebseinheit umfassen. Die Motoren sind an der Drehlagereinrichtung gelagert. Eine erzeugte Bewegung wird über ein Getriebe in eine Drehbewegung der Drehbrücke übersetzt.
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Vorteilhaft an Drehbrücken ist, dass auch hohe Schiffe problemlos passieren können, da bei geöffneter Drehbrücke die Nutztrasse aus der Fahrrinne der Wasserfahrzeuge herausgeschwenkt ist und die Brücke an sich keine Höhenbegrenzung mehr darstellt. Nachteilig ist aber, dass für die Erzeugung der Drehbewegung des Tragwerks Energie benötigt wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine Drehbrücke einen höheren Wartungsaufwand verursacht, da der Drehmechanismus gewartet werden muss. Im Ergebnis führt dies zu höheren Betriebskosten. Dafür ist eine Drehbrücke bei geringeren Herstellkosten auch für hohe Wasserfahrzeuge passierbar.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drehbrücke mit wenigstens einer Dreheinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein strömendes Gewässer überspannt, und welche geringere Betriebskosten ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch eine Drehbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
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Eine erfindungsgemäße Drehbrücke überspannt wenigstens ein Gewässer mit wenigstens einer Strömung insbesondere wenigstens abschnittsweise. Die Drehbrücke umfasst, wenigstens eine Drehlagereinheit, welche eine insbesondere im Wesentlichen quer zu einer Wasseroberfläche angeordnete Drehachse aufweist, und eine Tragkonstruktion. Wenigstens ein Tragwerk der Tragkonstruktion ist an der Drehlagereinheit um die Drehachse drehbar aufgenommen. Es ist wenigstens eine Dreheinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des Tragwerks um die Drehachse vorhanden. Erfindungsgemäß umfasst die Dreheinrichtung wenigstens eine an dem Tragwerk angeordnete Leiteinheit mit wenigstens einem innerhalb der Strömung schwenkbar angeordneten Leitelement, um durch ein gezieltes Verschwenken des Leitelements um eine Schwenkachse insbesondere die Energie der Strömung zu nutzen, um die Drehbewegung des Tragwerks zu unterstützen und vorzugsweise zu erzeugen.
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An dem Tragwerk ist insbesondere bevorzugt eine Nutztrasse in Form eines Gehwegs, einer Straße und/oder von Gleisen oder auch Schienen aufgenommen, um Landverkehr über die Drehbrücke im geschlossenen Zustand zu ermöglichen.
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Die Leiteinheit ist vorzugsweise kraftschlüssig mit dem Tragwerk verbunden. Die Schwenkachse der Leiteinheit ist insbesondere nicht koaxial bzw. koinzident zur Drehachse des Tragwerks. Die Energie der Strömung, welche auf das Leitelement der Leiteinheit einwirkt, wird durch die Leiteinheit auf das drehbare Tragwerk übertragen. Durch eine gezielte Schwenkstellung des Leitelements wird die Strömung zur Erzeugung der Drehbewegung des Tragwerks an dem Leitelement umgeleitet. Die Energie der Strömung wird genutzt, um die Drehbewegung zu erzeugen.
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Die erfindungsgemäße Drehbrücke hat viele Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass ein wesentlicher Teil der Primärenergie, welche zur Erzeugung der Drehbewegung der Drehbrücke und des Tragwerks notwendig ist, aus der Strömung des überspannten Gewässers durch die Leiteinheit und das Leitelement entnommen wird. Dies senkt vor allem den Primärenergiebedarf, der extern zugeführt werden muss. Die Verwendung eines Leitelements, welches wenigstens teilweise innerhalb der Strömung des überspannten Gewässers angeordnet ist, ist zudem kostengünstig und konstruktiv einfach realisierbar. Durch die Entnahme eines wesentlichen Anteils der notwendigen Primärenergie aus der Strömung des überspannten Gewässers werden so vor allem die Betriebskosten der Drehbrücke gesenkt. Dadurch ist die erfindungsgemäße Drehbrücke vor allem sehr umweltfreundlich. Ein weiterer Vorteil ist, dass bereits im Stand der Technik vorhandenen Drehbrücken zu einer erfindungsgemäßen Drehbrücke umgebaut werden können.
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Es sind weniger oder sogar gar keine Zuleitungen erforderlich, durch welche die wesentlichen Energieträger bzw. die Energie über gegebenenfalls längere Distanzen zur Drehbrücke transportiert werden muss. Außerdem kann gegebenenfalls auf Speichereinrichtungen verzichtet werden, um Primärenergie zwischenzuspeichern. Es kann auch Bauraum für Antriebskomponenten eingespart werden. Insofern können gegebenenfalls sogar Zusatzgebäude für den Antrieb eingespart werden.
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Im Ergebnis führt dies zu einem erheblich geringeren Bedarf an Primärenergie und damit zu einer deutlichen Verringerung der Betriebskosten und zu einer maßgeblichen Reduktion der Belastung für die Umwelt.
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Es ist sehr vorteilhaft, dass wenigstens ein Teil der zum Betrieb und insbesondere die vollständige zur Erzeugung der Drehbewegung erforderliche Energie regenerativ gewonnen wird.
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Vorteilhaft umfasst die Dreheinrichtung wenigstens einen Hilfsantrieb zur Unterstützung und/oder zur bedarfsweisen Unterstützung oder zur selbstständigen bzw. alleinigen Erzeugung der Drehbewegung. Der Hilfsantrieb ist insbesondere als Hilfsantriebseinheit ausgebildet und dient insbesondere dazu die Drehbewegung des Tragwerks zu unterstützen bzw. generell unabhängig von den Leitelementen zu ermöglichen. Der Hilfsantrieb ist insbesondere als Elektromotor, als Verbrennungsmotor und/oder auch als Dampfmotor ausgebildet. Insbesondere ist der Hilfsantrieb an der Drehlagereinheit gelagert bzw. abgestützt und über bevorzugt über wenigstens eine Getriebeeinheit an dem Tragwerk angeschlossenen. Durch den Hilfsantrieb kann die Drehbewegung des Tragwerks vorteilhaft allein in beide Drehrichtungen erzeugt werden. Dies besonders vorteilhaft, wenn eine Leiteinheit ausfällt und/oder aufgrund von insbesondere niedrigen Wasserständen nicht nutzbar ist. Darüber hinaus kann der Hilfsantrieb die Erzeugung einer Drehbewegung durch das Leitelement insbesondere bei geringer Strömung unterstützen.
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Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Drehbrücke wenigstens zwei verschwenkbare Leiteinheiten und/oder wenigstens zwei Leitelemente. Insbesondere umfasst jede Leiteinheit wenigstens zwei Leitelemente. Bevorzugt sind die Leitelemente wenigstens teilweise und insbesondere vollständig innerhalb der Strömung und vorzugsweise unterhalb der Wasseroberfläche in der Strömung angeordnet. Durch zwei Leiteinheiten bzw. auch zwei Leitelemente wird die zur Erzeugung der Drehbewegung notwendige lokale Krafteinwirkung durch die Strömung reduziert. Vorteilhaft kann so auch eine Drehbewegung bei geringer Strömung und/oder Wassertiefe in dem Gewässer erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist die Belastung einer Leiteinheit bzw. eines Leitelements geringer. Besonders vorteilhaft wird die Kraftleitung optimiert.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist das Tragwerk so an der Drehachse der Drehlagereinheit drehbar aufgenommen, dass die Drehachse das Tragwerk in eine erste Seite und eine zweite Seite unterteilt. Insbesondere ist auf der ersten Seite wenigstens eine Leiteinheit angeordnet. Besonders bevorzugt ist auf der zweiten Seite wenigstens eine Leiteinheit angeordnet. Vorteilhaft wird so insbesondere eine Drehbewegung in zwei Drehrichtungen ermöglicht. Insbesondere kann die Drehbrücke so von einer geschlossenen Stellung in einen geöffneten Zustand und auch zurück in den geschlossenen Zustand gedreht werden. Die Erzeugung der Drehbewegung in beide Richtungen kann dann allein durch die Strömung des Gewässers und die Leiteinheiten erfolgen.
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Vorzugsweise ist die Schwenkachse wenigstens eines Leitelements im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Drehlagereinheit. Die Drehachse der Drehlagereinheit ist insbesondere im Wesentlichen quer zur Wasseroberfläche. Die Drehachse ist somit im Wesentlichen vertikal bzw. lotrecht ausgerichtet. Insbesondere ist die Schwenkachse eines Leitelements im Wesentlichen vertikal bzw. lotrecht bzw. senkrecht ausgerichtet. Vorteilhaft wird eine zur Verfügung stehende Leitfläche eines Leitelements so besonders effektiv genutzt. Besonders bevorzugt wird die der Strömung entnommene Energie so besonders effizient in die Drehbewegung des Tragwerks gewandelt.
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In allen möglichen Weiterbildungen ist bevorzugt wenigstens ein Leitelement als ein Leitruder, welches auch die Form eines Querruders umfasst, ausgebildet. Besonders vorteilhaft sind alle Leitelemente wenigstens teilweise und/oder vollständig als Leitruder ausgebildet. Insbesondere weisen die Leitelemente im Wesentlichen die Form eines Leitruders auf.
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Ein Leitruder weist insbesondere eine strömungsgünstige Form auf und ist zum Beispiel ähnlich wie ein Schiffsruder ausgebildet. Vorteilhaft ist das Leitruder als flächiger dünner Körper ausgebildet. Besonders bevorzugt weist das Leitruder eine strömungsgünstige Form auf. Insbesondere weist das Leitruder besonders gute Leiteigenschaften und eine insbesondere glatte Oberfläche auf. Das Material des Leitruders ist besonders vorteilhaft besonders witterungsbeständig und insbesondere beständig gegen Rost und den Einfluss des Wassers.
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Darüber hinaus kann das Leitelement insbesondere in einem einfachen Fall einen brettförmigen Körper, einen Flachstahl oder auch einen Blechkörper umfassen, welcher in die Strömung des Gewässers eintaucht. Die Aufzählung ist nicht abschließend.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird durch die Drehbewegung des Tragwerks wenigstens ein Drehwinkelbereich von 45° abgebildet. Der Drehwinkelbereich umfasst hierbei vorteilhaft wenigstens den Drehwinkel des Tragwerks zwischen dem offenen und dem geschlossen Zustand. Darüber hinaus können auch größere Drehwinkel zum Beispiel für Wartungsarbeiten möglich sein. In vorteilhaften Weiterbildungen sind wenigstens Drehwinkel von 60° und mehr möglich. Besonders bevorzugt umfasst der Drehwinkelbereich des Tragwerks (bis zu) 90° und mehr, besonders bevorzugt auch bis zu 120°.
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Vorzugsweise ist der offene Zustand der Drehbrücke bzw. des Tragwerks in einem 90° Winkel zum geschlossenen Zustand definiert. Vorteilhaft ist durch eine definierte Stellung des Leitelements ein beliebiger Drehwinkel im möglichen Drehwinkelbereich einstellbar. So kann die Drehbrücke besonders vorteilhaft für den Landverkehr und den Wasserverkehr nutzbar gemacht werden. Wenn beispielsweise nur ein kleines Wasserfahrzeug die Drehbrücke passieren will, muss die Drehbrücke vorteilhaft nicht in den vollständig geöffneten Zustand gedreht werden.
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Die Leiteinheit umfasst insbesondere wenigstens eine Antriebseinheit, um vorteilhaft eine Schwenkstellung des Leitelements anzupassen. Vorteilhaft umfasst die Antriebseinheit wenigstens einen Elektromotor und insbesondere ein daran angeschlossenes Getriebe. Ein Elektromotor ist besonders effizient und insbesondere günstig. Durch einen als Stellmotor oder Schrittmotor ausgebildeten Elektromotor kann das Leitelement schnell und/oder sicher verschwenkt werden. Daher eignet sich ein Elektromotor besonders vorteilhaft, um die Schwenkstellung des Leitelements anzupassen.
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Darüber hinaus kann die Antriebseinheit auch eine rein mechanische und per Hand zu bedienende Antriebseinheit umfassen. Dadurch kann die Drehbrücke wenigstens teilweise unabhängig von einer außen zugeführten Primärenergie gedreht werden. So ist es möglich die Leitelemente durch eine Handkurbel direkt oder insbesondere ein Getriebe zu verschwenken.
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Darüber hinaus kann die Antriebseinheit insbesondere auch einen Verbrennungsmotor und/oder einen Dampfmotor umfassen. Weitere Ausführungsformen sind möglich.
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Darüber hinaus kann die Antriebseinheit auch eine Höhenverstelleinrichtung umfassen, um insbesondere eine Eintauchtiefe des Leitelements in der Strömung an den vorhandenen Wasserstand anzupassen.
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In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Dreheinrichtung wenigstens eine Energieerzeugungseinheit zur Erzeugung von bevorzugt elektrischer Energie für die Antriebseinheit. Besonders vorteilhaft kann so die Energie für Erzeugung der Drehbewegung der Drehbrücke direkt vor Ort der Strömung entnommen werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Energieerzeugungseinrichtung wenigstens eine Wasserturbine. Eine Wasserturbine kann besonders vorteilhaft direkt an dem Tragwerk der Drehbrücke angeordnet. Insbesondere ist die Wasserturbine direkt in der Strömung und bevorzugt wenigstens teilweise unterhalb der Wasseroberfläche des Gewässers angeordnet werden. Durch eine Wasserturbine kann die elektrische Energie für die Antriebseinheit der Dreheinrichtung direkt durch die Strömung des überspannten Gewässers an der Drehbrücke erzeugt werden.
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Darüber hinaus kann die Energieerzeugungseinrichtung besonders vorteilhaft auch eine Solaranlage und/oder eine Windkraftanlage umfassen. Vorteilhaft wird so sichergestellt, dass wenigstens der wesentliche Teil der erforderlichen Primärenergie durch erneuerbare Energieträger bereitgestellt wird.
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In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst die Dreheinrichtung wenigstens eine Energiespeichereinheit. Die Energiespeichereinheit umfasst vorteilhaft wenigstens einen Akkumulator. Durch die Energiespeichereinheit kann so bevorzugt die für die Antriebseinheit benötigte Energie bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit wenigstens einer Wasserturbine als Energieerzeugungseinheit.
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Vorzugsweise umfasst das Tragwerk wenigstens einen Unterbau. Der Unterbau ist bevorzugt wenigstens teilweise als Schwimmkörper ausgebildet. Insbesondere ist der Unterbau des Tragwerks als schwimmfähiger Ponton ausgebildet, welches wenigstens teilweise unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist. So kann die Drehbrücke auch als Pontonbrücke bezeichnet werden. Durch den Auftrieb des Schwimmkörpers wird ein Teil des Gewichts des Tragkörpers durch das Gewässer getragen. Entsprechend verringert sich die erforderliche Energie zur Erzeugung der Drehbewegung. Außerdem kann so eine Belastung der Drehlagereinheit reduziert werden. Dadurch können insbesondere die erforderlichen Materialstärken des Unterbaus und der Drehbrücke geringer gewählt werden. Vorteilhaft kann gleichzeitig die Lebensdauer der Drehbrücke erhöht werden und/oder ein Wartungsaufwand kann reduziert werden. Insgesamt sinken vorteilhaft die Betriebskosten.
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Die Drehbrücke umfasst insbesondere wenigstens eine Sperreinheit zur Feststellung in einem geschlossenen Zustand. Vorteilhaft kann eine Sperreinheit auch genutzt werden, um die Drehbrücke in einem geöffneten Zustand festzustellen, d. h. insbesondere gegen eine ungewollte Drehbewegung zu sichern. Die Sperreinheit ist insbesondere bevorzugt als eine mechanische Sperreinheit ausgebildet, wie zum Beispiel einen Haken und/oder ein Hakenelement, welche die Drehbewegung des Tragwerks insbesondere mechanisch sperrt bzw. verhindert. Vorteilhaft kann durch die Sperreinheit auf eine mechanische Regelung verzichtet werden, um das Tragwerk beispielsweise im offenen und/oder geschlossenen Zustand zu fixieren. Eine Beeinflussung der Strömung des Gewässers auf die Drehposition der Drehbrücke, insbesondere in einem geschlossenen Zustand, wird verhindert bzw. unterbunden.
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Insbesondere eine Nachregelung der Schwenkstellung der Leitelemente zum Halten der Position, durch die Antriebseinheit wird verhindert.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Sperreinheit durch einen wenigstens im Wesentlichen parallelogrammartigen Grundriss des Tragwerks gebildet. Besonders vorteilhaft kann der Drehwinkelbereich durch den parallelogrammartigen Grundriss insbesondere formschlüssig begrenzt werden. Außerdem kann vorzugsweise durch den parallelogrammartigen Grundriss eine bevorzugt mögliche Drehrichtung des Tragwerks vorgegeben werden.
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Vorteilhaft umfasst die Tragkonstruktion außerdem wenigstens ein Widerlager zur Kraftabstützung des Tragwerks im geschlossenen Zustand. Das Widerlager ist bevorzugt als Brückenlager ausgebildet, welches insbesondere am Ufer des überspannten Gewässers angeordnet ist. Das Widerlager ermöglicht einen definierten Übergang des Tragwerks und der Nutztrasse zum Ufer im geschlossenen Zustand der Drehbrücke. Mögliche Sperreinheiten können direkt an dem Widerlager angeordnet und/oder ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine rein schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke;
- 2 eine rein schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke mit einer Straße als Nutztrasse;
- 3 eine rein schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke in verschiedenen Positionen des Drehwinkelbereichs;
- 4 eine rein schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drehbrücke im geschlossenen Zustand;
- 5 eine rein schematische perspektivische Ansicht einer eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drehbrücke im geschlossenen Zustand;
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1 zeigt eine rein schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke 1 im geschlossenen Zustand 29. Die Drehbrücke 1 überspannt hier ein Gewässer 2 mit einer Strömung 3. Die Drehbrücke 1 umfasst eine Drehlagereinrichtung 4 mit einer Drehachse 5.
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An der Drehlagereinrichtung 4 ist ein Tragwerk 8 der Tragkonstruktion 7 drehbar aufgenommen. Die Dreheinrichtung 6 umfasst zwei Leiteinheiten 9, die jeweils wiederum ein Leitelement 10, eine Antriebseinheit 18 und eine Energieerzeugungseinrichtung 19. Die Energieerzeugungseinrichtung 19 umfasst eine Wasserturbine 23, die innerhalb der Strömung 3 des Gewässers 2 angeordnet ist.
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Die Leitelemente 9 sind als Leitruder 14 ausgebildet, welche um die Schwenkachse 13 verschwenkbar sind. Bei Veränderung der Schwenkstellung 15 der Leitelemente 10 wird die Energie der Strömung 3 genutzt, um die Drehbewegung 11 der Drehbrücke 1 und des Tragwerks 8 zu erzeugen. Die Leiteinheiten 9 sind wenigstens teilweise an dem Tragwerk 8 oder darunter angeordnet, sodass eine gestrichelte Darstellung gewählt wurde.
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Das Tragwerk 8 ist an der Drehlagereinrichtung 4 so angeordnet, dass die Drehachse 5 das Tragwerk 8 in eine erste Seite 81 und eine zweite Seite 82 teilt. Eine Leiteinheit 9 ist auf der ersten Seite 81 und eine Leiteinheit 9 ist auf der zweiten Seite 82 des Tragwerks 8 angeordnet. Durch verschwenken der Leitelemente 10 um die jeweilige Schwenkachse 13 kann das Tragwerk 8 vom dargestellten geschlossenen Zustand 29 in den offenen Zustand 28 gedreht werden.
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Der Drehwinkelbereich 17 der Drehbrücke beträgt hier 90°. Zusätzlich ist ein Hilfsantrieb 30 vorhanden, um die Erzeugung der Drehbewegung 11 bei einem niedrigen Wasserstand des Gewässers 2 oder nur einer unzureichenden Stärke der Strömung 3 zu unterstützen. Der Hilfsantrieb 30 ist hier als Elektromotor mit einem Getriebe ausgebildet. Der Hilfsantrieb 30 ist dabei so ausgebildet und dimensioniert, dass er die Drehbewegung 11 des Tragwerks 8 auch selbstständig und allein erzeugen kann, ohne Nutzung der Leiteinheiten 9.
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Hier ist weist die Drehbrücke eine Breite von ca. 8 m und eine Länge von ca. 35 m auf.
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2 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Drehbrücke 1. Hier ist ebenfalls die Nutztrasse 12 dargestellt, welche als Straße mit mehreren Fahrbahnen ausgeführt ist. In 2 ist der parallelogrammartige Grundriss 26 des Tragwerks 8 gut zu erkennen, welcher als Sperreinheit 25 arbeitet. Durch die Sperreinheit wird der Drehwinkelbereich 17 des Tragwerks 8 begrenzt. Eine Drehbewegung 11 ist hier nur gegen den Uhrzeigersinn möglich. Gleichzeitig dient die Sperreinrichtung 25 zum Feststellen des Tragwerks 8 im geschlossenen Zustand 29. Am Ufer des überspannten Gewässers 3 sind Widerlager 27 vorgesehen. Durch die Widerlager 27 wird die Nutztrasse 12 mit dem Ufer verbunden. Die Widerlager 27 und die Straße am Ufer sind dabei entsprechend zu dem parallelogrammartigen Grundriss 26 ausgebildet.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke 1 in mehreren verschiedenen Drehpositionen dargestellt. Die verschiedenen abgebildeten Drehpositionen sind hierbei mit römischen Ziffern entsprechend der Drehbewegung 11 gekennzeichnet. Hier ist der Übergang vom geschlossenen Zustand 29 der Drehbrücke 1 in einen geöffneten Zustand 28 dargestellt. Wie bei den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen ist auf der ersten Seite 81 und auf der zweiten Seite 82 je eine Leiteinheit 9 angeordnet. Die Leitelemente 10 sind als Leitruder 14 ausgebildet. Durch Änderung der Schwenkstellung 15 der Leitruder 14 wird die Energie der Strömung 3 genutzt, um eine Drehbewegung 11 des Tragwerks 8 der Drehbrücke 1 um die Drehachse 5 zu erzeugen. Die Leiteinheit 9 auf der ersten Seite 81 ermöglicht die Drehbewegung 11 vom geschlossenen Zustand 29 in den offenen Zustand 28 des Tragwerks. Der Drehwinkelbereich 17 beträgt auch hier 90°. Im offenen Zustand 28 können Wasserfahrzeuge die Drehbrücke 1 kollisionsfrei passieren. Im geschlossenen Zustand 29 ist die Drehbrücke 1 durch Landfahrzeuge passierbar. Die Leiteinheit 9 auf der zweiten Seite 82 dient vornehmlich dazu, das Tragwerk 8 wieder in den geschlossenen Zustand 29 zu drehen.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke 1 in einer perspektivischen Ansicht. Hier sind vor allem die beiden vorhandenen Leitelemente 10, welche auf der ersten Seite 81 und auf der zweiten Seite des Tragwerks 82 verschwenkbar angeordnet sind. Auch hier umfasst das Tragwerk 8 einen parallelogrammartigen Grundriss 26, der als Sperreinheit 25 dient. Darüber hinaus sind die Wasserturbinen 23 der Energieerzeugungseinrichtungen 19 deutlich zu erkennen. Durch die Wasserturbinen 23 wird direkt aus der Strömung 3 elektrische Energie gewonnen. Die elektrische Energie wird zur Änderung der Schwenkstellung des Leitelements 10 genutzt. Wie in der perspektivischen Ansicht deutlich zu erkennen, ist die Nutztrasse 12 an einem Unterbau 20 des Tragwerks 8 aufgenommen.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehbrücke 1 dargestellt. Hierbei ist der Unterbau 20 als Schwimmkörper 21 ausgebildet. Der Schwimmkörper 21 nutzt den Auftrieb innerhalb des Gewässers 2 zur Kraftabstützung. Dadurch werden vor allem die Betriebskosten zur Erzeugung der Drehbewegung verringert.
Ein Ziel der Erfindung ist es eine Brücke zur Verfügung zu stellen, die sowohl die Überfahrt eines Kanals/Flusses, als auch die Durchfahrt des Flussverkehrs ermöglicht. Vorteilhafte Kriterien sind dabei die Einfachheit und die Betriebssicherheit der Konstruktion, die Klimaneutralität und die Realisierbarkeit.
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Ein Ziel ist es, die Drehung einer solchen Brücke vorzugsweise ohne die Nutzung äußerer Energie (elektrischen Strom) zu ermöglichen.
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Eine Drehbrücke an sich bietet schon viele Vorteile: Sie kann zum Beispiel große Segelschiffe durchlassen - die Höhe des Schiffes ist nicht begrenzt.
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Generell ist eine Drehbrücke eine bewegliche Brücke, bei welcher der in der Mitte des Gewässers stehende Brückenpfeiler über eine Einrichtung verfügt, den Fahrweg um 90 Grad zu drehen und hierdurch den Schiffen auf der Wasserstraße eine freie Fahrt zu ermöglichen.
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Im geschlossenen Zustand kann die Drehbrücke dazu dienen, Fußgänger, Autos oder Züge passieren zu lassen. Im Falle der Notwendigkeit, Schiffe passieren zu lassen, wird die Bewegung auf der Brücke gestoppt (in der Regel durch Verkehrszeichen und Barrieren), dann dreht der Motor die Brücke in einer horizontalen Ebene um etwa 90 Grad.
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Es gibt schon viele solcher Drehbrücken. Man kann solche Drehbrücken auch modifizieren, sodass sie vor allem klimaneutraler, aber auch sicherer und preisgünstiger in der Herstellung und im Betrieb werden.
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Ein Aspekt ist die Verwendung von Leitrudern bzw. Querrudern, die es ermöglichen, die Energie des Flusses während der Drehung zu nutzen. Die einzige Voraussetzung für den Betrieb einer solchen Brücke ist eine gewisse und vorzugsweise ausreichend starke Strömung des Flusses.
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Durch die zusätzliche und optionale Benutzung von kleinen Wasserkraftanlagen (insbesondere kleine Turbinen unterhalb der Wasseroberfläche, die auch drehbar sein können) und zusätzliche Solarmodule (optional), ist es sogar möglich, noch mehr Strom zu produzieren, als es für die Drehung der Querruder nötig ist. Der damit erzeugte Strom kann mit Hilfe von Akkumulatoren, die sich im Inneren der Drehbrücke befinden, gespeichert werden.
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Eine Modifikation der „normalen“ Drehbrücke besteht darin, dass sich zwei (oder auch mehr) kleine Querruder unterhalb befinden. Weiterhin können sich innerhalb der Brücke kleine Elektromotoren befinden, die ihre Wendung gewährleisten.
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Noch eine wichtige, aber optionale Änderung, ist, dass die Drehbrücke nicht rechteckig ist, sondern die Form eines Parallelogramms aufweist. Kleine dreieckige Plattformen, die die Fahrbahn der Drehbrücke mit der Fahrbahn auf dem Ufer verbinden, sorgen dafür, dass die Drehbrücke sich bei der Rückkehr in ihre Ausgangsposition nicht weiterdreht. Das ist eine gute Sicherheitsmaßnahme gegen spontane Brückendrehung.
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Eine weitere Modifikation ist ein schwimmender Ponton, dessen Konstruktion so leicht ist, dass er nach dem archimedischen Prinzip auf dem Wasserspiegel schwebt. Der Ponton ist vorzugsweise in der Mitte auf einer Achse befestigt, um die er sich drehen kann. Es gibt insbesondere zwei Querruder, im rechten und im linken Teil der Brücke, die sich unter der Brücke im Wasser befinden und anfangs in Richtung der Flussströmung positioniert sind. Wenn eins der Querruder ins Wasser gedreht wird und gegen die Flussströmung ausgerichtet wird, wird die Brücke um z. B. 90 Grad gedreht. Durch eine Drehbewegung beider Querruder um einen bestimmten Grad bzw. einen bestimmten Winkel kehrt die Brücke in ihre Ausgangsposition zurück.
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Der Ponton schwebt auf der Wasseroberfläche und wird nach dem archimedischen Prinzip nach oben emporgehoben. Das heißt, dass die Belastung auf den Brückenpfeilern bzw. einer Drehlagereinrichtung geringer wird / sinkt. Und das bedeutet, dass hier wieder die Eigenschaften des Wassers genutzt werden, um die Sicherheit gegen den Zusammenbruch und die Nutzungsdauer der Brücke zu erhöhen.
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Das Prinzip der Drehung ist vorzugsweise in der Regel gleich: Insgesamt gibt es zwei (oder mehr) Querruder in z. B. gleicher Entfernung rechts und links der Achse. Diese Querruder werden durch einen Elektromotor in Bewegung gesetzt.
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In der Ausgangsposition sind die Querruder in die gleiche Richtung wie die Strömung positioniert/folgen die Querruder der Strömung des Flusses. So ist der entstehende Widerstand am kleinsten.
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Wenn die Brücke gedreht werden muss, dann wird zuerst das linke Querruder (bei der Drehung nach links) gedreht.
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Wegen des Druck- und Widerstandsunterschiedes dreht sich die Drehbrücke um die eigene Achse.
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Beide Querruder werden weiter so gedreht, dass auf einer Seite ein maximaler Widerstand entsteht und auf der anderen kein Widerstand mehr vorhanden ist.
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Nach einer 90-Grad-Drehung wird die Drehbrücke bis zur Rückwärtsdrehung des vorderen und hinteren Querruders gesperrt.
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Erfindungsgemäße Versionen der Drehbrücken und deren Weiterbildungen bieten diverse Vorteile gegenüber gewöhnlichen Drehbrücken.
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Vorteile sind zum Beispiel:
- - Die Drehung erfolgt ausschließlich durch die Nutzung der Kraft/Energie der Flussströmung
- - Selbstversorgung mit Strom
- - Sehr kurze Bauzeit (im Vergleich zu einer „normalen“ Brücke)
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Die Verwendung moderner Materialien (zum Beispiel Kompositwerkstoffe) kann die Produktion vereinfachen und deren Qualität verbessern. Die Produktionsgeschwindigkeit kann dadurch auch positiv beeinflusst werden.
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Zusammenfassend kann man sagen, dass aufgrund der schon genannten Argumente klar ist, dass solche Drehbrücken in zahlreichen Fällen, in denen es problematisch ist andere Typen von Brücken zu bauen, benutzt werden können.
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Mit der Nutzung solcher Drehbrücken wird Schiffen (oder andersherum Landfahrzeugen) ermöglicht, Flüsse oder Kanäle zu passieren, die normalerweise für sie gesperrt sind, weil solche Brücken, wie oben schon erwähnt, eine in der Höhe unbegrenzte Durchfahrt ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehbrücke
- 2
- Gewässer
- 3
- Strömung
- 4
- Drehlagereinheit
- 5
- Drehachse
- 6
- Dreheinrichtung
- 7
- Tragkonstruktion
- 8
- Tragwerk
- 81
- erste Seite Tragwerk
- 82
- zweite Seite Tragwerk
- 9
- Leiteinheit
- 10
- Leitelement
- 11
- Drehbewegung/Drehrichtung
- 12
- Nutztrasse
- 13
- Schwenkachse Leitelement
- 14
- Leitruder
- 15
- Schwenkstellung
- 17
- Drehwinkelbereich
- 18
- Antriebseinheit
- 19
- Energieerzeugungseinheit
- 20
- Unterbau
- 22
- Schwimmkörper
- 23
- Wasserturbine
- 24
- Energiespeichereinheit
- 25
- Sperreinheit
- 26
- parallelogrammartiger Grundriss
- 27
- Widerlager
- 28
- offener Zustand
- 29
- geschlossener Zustand
- 30
- Hilfsantrieb
