DE2837186C2 - Schwimmendes Wasserkraftwerk, insbesondere Meereswasserkraftwerk - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein schwimmendes Wasserkraftwerk der im Oberbegriff des Anspruches I genannten Art.

Ein derartiges schwimmendes Wasserkraftwerk ist aus der FR-PS 8 91732 bekannt. Dieses besteht im wesentlichen aus einem pontonartigen Hauptschwimmkörper, in welchem ein unterschlächtig betriebenes t>"> Wasserrad gelagert ist. zwei mit diesem Hauptschwimmkörper fest verbundenen, sich im wesentlichen in senkrechter Richtung erstreckenden Seiter.schwimmkörpern und einem unteren mit den übrigen Schwimmkörpern einen sich zum Wasserrad hin verengenden Tunnel für das das Kraftwerk durchströmende und das Wasserrad beaufschlagende Wasser bildenden Boden, der seinerseits wieder fest mit den beiden Seitenschwimmkörpern verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schwimmendes Wasserkraftwerk der eingangs genannten Art 50 zu verbessern, daß es möglichst unanfällig gegen Einflüsse des Meeres ist, die über die üblichen Strömungs- und Wellenverhältnisse hinausgehen, d. h. daß eine Steuerungsmöglichkeit für den den Tunnel des Kraftwerkes durchfließenden Wasserstromes, eine Möglichkeit zum Trimmen des das Kraftwerk bildenden Gesamtschwimmkörpe.-s, eine entsprechende Ausbildung des Wasserrades und eine Möglichkeit zur Verankerung des ganzen Kraftwerkes am gewünschten Ort hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein schwimmendes Wasserkraftwerk der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Dabei ist zur Minderung der Steuerung der Einflüsse von Strömung, Wellenbild und insbesondere Dünung vorgesehen, in den Seitenschwimmkörpern im wesentlichen quer verlaufende Tunnels geringeren Durchmessers zwischen ihre<r- Außenwandungen und den Seitenwandungen des Haupttunnels anzuordnen, die mit außen angesetzten, um eine senkrechte Seitenkante schwenkbaren Klappen verschlossen sind. Diese Klappen, die zum TeK automatisch druckabhängig und zum Teil gesteuert öffnen, dienen dem sicheren Betrieb des Kraftwerkes. Sie verhindern, daß etwa durch starke Dünung oder einzelne große Wellen verursachte Stoßwirkungen vollständig auf das Wasserrad übertragen werden. Die gesteuerten Klappen können den Druck im Haupttunnel stromauf zum Wasserrad bei Öffnung erhöhen und stromab vom Wasserrad eine schnellere Druckminderung ergeben.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Vor und hinter dem Wasserrad können im Hauptschwimmkörper, ausgehend von der die obere Begrenzungswand des Tunnels bildenden Unterseite desselben, hydropneumatisch^ Ausgleichskamine vorgesehen sein. Auch diese dienen der Aufnahme und dem Ausgleich von durch Dünung oder große Wellen verursachten Stoßen, soweit die Energie dieser Stöße nicht schon durch die automatischen Klappen abgeleitet werden konnte.

Gegebenenfalls kann im den Boden des Tunnels bildenden unteren Schwimmkörper in dessen Mittelbereich unter dem Wasserrad eine rechteckige Abstromöffnung vorgesehen sein, deren Vorder- und Hinterkanten des weiteren mit schwenkbaren Klappen ausgestattet werden können. Damit ergibt sich zumindest unter bestimmten Betriebsverhältnissen eine bessere Abführung des dem Wasserrad zugeführten Wassers. Die Klappen können jeweils abhängig von flut- oder ebbebedingter Strömung /ur günstigsten Einstellung des Wasserablaufes verstellt werden.

Auch der untere, als Schwimmkörper ausgebildete Boden des Tunnels kann als Ballastträger ausgebildet sein. Damit kann die Längs- und Querstabilität des schwimmenden Kraftwerkes gewährleistet werden.

Vorteilhaiterweise ist das schwimmende Wasserkraftwerk mit Mitteln zur Verankerung am gewünsch-

ten Einsatzort versehu:. Ls koni:cr j^rdoch auch im Untergrund gegründete Pfeiler zur Festlegung des schwimmenden Wasserkraftwerkes vorgesehen sein, wobei zwischen Pfeiler und schwimmendem Wasserkraftwerk automatisch arbeitende, unter ständigem Zug stehende Winden vorgesehen sind, die durch Stoßdämpfer ergän?t sind.

Mit dem vorgeschlagenen schwimmenden Wässerkraftwerk können abwechselnd oder gleichzeitig alle zur Verfugung stehende Strömungsenergien ausgewertet werden, wobei durch die vorgesehenen Mittel zur StabiL-i-.njr.j und die Erhöhung von Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsdruck unter Abschirmung gegen Dünung oder übergroße Wellen ein optimaler Wirkungsgrad erreicht werden kann. Dabei ist wichtig, daß ein sehr großes Wasservolumen in einem nur kurzen Tunnel von großer Querschnittsfläche zur Verfugung steht.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen einer rein schematisch und beispielsweise dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 das schwimmende Wasserkraftwerk <n ds> Seitenansicht, teilweise im Schnitt.

Fig. 2 eine Draufsicht auf das schwimmende Wasserkraftwerk,

F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt mit Einzelheiten einer variierten Ausführungsform.

Das schwimmende Wasserkraftwerk weist einen Hauptschwimmkörper 1 auf, der etwa pontonartig ausgebildet ist und im wesentlichen eine rechteckige Grundfläche aufweisL Seine untere Begrenzungsfläche ist in dei Zeichnung gestrichelt dargestellt, da sie in der Seitenansicht durch den dem Beschauer zugekehrten Seitenschwimmkörper 2 abgedeckt ist. Die zwei Seitenschwimmkörper 2 und 2a haben erheblichen Tiefgang und sind in ihrem unteren Bereich durch einen unteren Schwimmkörper 3 miteinander verbunden.

Der Hauptschwimmkörper 1 dient /ur Aufnahme der später zu beschreibenden wesentlichen Teile des Kraftwerkes. D'e Seitenschwimmkörper 2 und 2a sowie der untere Schwimmkörper 3 können zur Ballastaufnahme ausgestattet sein um den jeweils günstigsten Tiefgang für das schwimmende Kraftwerk einstellen zu können. Der untere Schwimmkörper 3 und die unteren Seitenkanten der Seitenschwimmkörper 2 und 2a sind darüber hinaus in ihren mittleren Beziehen mit einer Verstärkung 4 ausgestattet, die als Schutz, insbesondere beim Aufsetzen des schwimmenden Kraftwerkes auf Grund, dienen soll.

Die über das Oberdeck d*s Hauptschwimmkörpers 1 hinausragenden Teile sind durch eine strömungsgünstige Abdeckung 5 als Windschutz und zur zusätzlichen Festigkeit überdeckt.

Der Hauptschwimmkörper 1. die beiden Seitenschwimmkörper 2 uwd 2a sowie der untere Seitenschwimmkörper 3 schließen einen Strömungstunnel 6 ein, der vom jeweiligen Einlaß an der Stirnseite der schwimmenden Plattform zu einem unterschlächtig beaufschlagten Wasserrad 10 hin konvergiert und von diesem /um an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Auslaß hin divergiert. Dies wird insbesondere durch die abgeschrägten, die Wandungen des Kanales bildenden Wandbereiche der verschiedenen Schwimmkörper erreicht.

In den Seitenschwiminkörpern 2 und 2a sind Durchlässe 7 und 8 vorgesehen, die in der Zeichnung nur im Sehenschwimmkörper 2 angedeutet sind. Die Durchlässe 7 sind mit Klappen 7a und die Durchlässe 8 mit Klappen 8a an der Außenseite der Seitenschwimmkörper 2 und 2a verschlosser Die Klapp-ofs Ti dienen als automatisch wirkende Überdruckklappen, während die "<:appen 8a abhängig von den Betriebsverhältnissen gesteuert werden können. Durch die auf der Einströmi':·!·.· Sieget Jen Klappen 8a kann zusätzlich Wasser einströmen, durch die auf der Abflußseite liegenden Klappen 8a strömt es aus.

Im Hauptschwimmkörper 1 sind unmittelbar vor und hinter dem Wasserrad 10 Lastausgleichskamine 9 vorgesehen, durch die z. B. bei starker Dünung oder bei Stößen durch hohe Wellen das Wasser hochsteigen kann, so daß die Beaufschlagung des Wasserrades 10 vergleichmäßigt wird.

Das Wasserrad 10 weist eine spezielle Ausbildung seiner Schaufeln 11 auf. Diese schließen jeweils zwischen sich und Seitenwangen 13 des Wasserrades 10 Zellen 12 ein, die im radialen Schnitt Spitzbogenform (etwa wie ein gotischer Spitzbogen) haben. Dergestalt bilden die Schaufeln 11 mit ihren diese Zellen 12 begrenzenden Wandungen Auftriebskörper, die wasserdicht abgeschlossen sind.

Der untere Schwimmkörper 3 ist in der Formgebung seines dem Wasserrad 10 gegenüberliegenden Innwandungsbereiches der kreisförmigen Peripherie des Wasserrades so weit wie möglich angepaßt und angenähert, um eine möglichst gute Dichtung zu erreichen und so den Anteil des nutzlos am Wasserrad vorbeiströmenden Wassers so gering wie möglich zu halten. Ebenso sind auch die Innenwandungen der Seitenschwimmkörper 2 und 2a in ihren den Stirnseiten des Wasserrades gegenüberliegenden Bereichen so eng wie möglich an dieses herangeführt. Das gilt schließlich auch für die Kreissegmentbereiche des Hauptschwimmkörpers 1. die das Wasserrad 10 umschließen.

In den die unteren Begrenzungen des Tunnels 6 bildenden Innenwandungen des unteren Schwimmkörpers 3 können kurz vor dem Wasserrad 10 quer zur Strömungsrichtung des Wassers im Tunnel verlaufende Ablagerungsrinnen 17 vorgesehen sein.

Der untere Schwimmkörper 3 ist mit seinem Wandurigsbereich 14. der der Peripherie des Wasserrades 10 gegenüberliegt, so nahe wie möglich an diese, der

■•5 Krümmung des Wasserradumfanges folgend, herangeführt, um eine möglichst gute Dichtung zwischen diesem Wandungsteil 14 und den Schaufeln 11 des Wasserrades 10 zu erreichen. Dasselbe gilt für die den Seitenwangen 13 des Wasserrades 10 gegenüberliegenden Wandungs· bereiche 15 der beiden Seitenschwimmkörper 2 und 2a sowie für die wiederum der Peripherie des Wasserrades 10 gegenüberliegend», η Wandungsbereiche 16 des Hauptschwimmkörpers i.

Die Kraftübertragung von der Welle des Wasserra· des '0 ajf vorgesehene Generatoren erfolgt über rein schematisch dargestellte Drehmomentenverteiler iH, z. B. in Gestalt von i^vlanetengetrieben und Übertragungswellen 19 auf die genannten Generatoren 20. Diese können in Bdttehen unterschiedlicher Leistung angeordnet und zusammengefaßt sein.

Ein Verankerungsseil 21 führt zu einer an sich beliebigen Verankerung unter Zwischenschaltung automatischer Winden. Es kann aber auch st?tt der Verankerung oder zusätzlich zu dieser Verankerung ein Verankerungspfeiler 22 vorgesehen sein, an welchem die schwimmende Plattform über Zwischengeschäfte^ dreieckförmige, federnde Stoßdämpfer 23 verankert sein kann.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, kann im Miitelhereich des unteren Schwimmkörpers 1 unterhalb des Wasserrades IO ein rechteckiger Durchbi ich 24 vorgesehen sein, in welchem zwei Klappen 25 und 26 an dessen Querkanten schwenkbar angebracht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schwimmendes Wasserkraftwerk, insbesondere Meereskraftwerk, mit einem pontonartigen Hauptschwimmkörper mit in diesem gelagertem unter- s schlächtig betriebenen Wasserrad, zwei mit diesem Hauptschwimmkörper fest verbundenen, sich im wesentlichen senkrecht erstreckenden Seitenschwimmkörpern und einem unteren die Seitenschwimmkörper verbindenden und mit den Schwimmkörpern einen sich vom jeweils wahlweisen Ein- und/oder Auslaß zum Wasserrad hin verengenden Tunnel für das das Kraftwerk durchströmende und das Wasserrad beaufschlagende Wasser bildenden Boden, wobei der Tunnel mit einer ι ä der Strömung beeinflussenden Klappeneinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschwimmkörper (2 und 2a) mit im wesentlichen querverlaufenden Durchlässen (7) und (8) geringeren Querschnittes zwischen ihren Außenwandung?*> und den Seitenwandungen des Tunnels (6) durchiirtzt sind, die mit außen angesetzten, um eine senkrechte Seitenkante schwenkbaren Klappen (7a) und (8a) verschlossen sind und zum Teil automatisch und zum Teil gesteuert öffnen und schließen.

2. Schwimmendes Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptschwimmkörper (1) vor und hinter dem Wasserrad (10) von der oberen Begrenzungswand des Tunnels (6) ausgehend, hydropneumatisch^ Lastausgleichskamine (9) vorgesehen sind.

3. Schwimmendes Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß im Mittelbereich des un.eren Schwimmkörpers (3) unter dem Wasserrad (10) eine ichteckige Abströmöffnung (24) vorgesehen ist, deren Vorder- und Hinterkanten mit schwenkbaren Klappen (25 und 26) ausgestattet sind.

4. Schwimmendes Wasserkraftwerk nach einem «> der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß Seitenschwimmkörper (2 und 2a) und unterer Schwimmkörper (3) als Ballastträger ausgebildet sind.

5. Schwimmendes Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Untergrund gegründete Pfeiler (22) zur Festlegung des schwimmenden Wasserkraftwerkes vorgesehen sind, wobei zwischen Pfeiler (22) und schwimmendem Wasserkraftwerk automatisch arbettende, unter ständigen Zug stehende und durch Stoßdämpfer (23) ergänzte Winden vorgesehen sind.