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Zusatz zu der Anmeldung Akz. P 28 20 760.5
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Wasserkraftwerk Wasserkraftwerk dessen vom wasser betriebenen Drehteile
zur Stromerzeugung verwand werden, mit jeweils zwischen zwei - V - angelenkt ist,
nach der Hauptpatent - Anmeldung 2 28 20 76o.5 Nach dieser voranstehenden Kennzeichnung
stellt die vorliegende Erfindung eine Erweiterung und Vervollkommung dar, bei der
nach dfen vorangegangenen Patentanmeldungen sowohl die von den bJellenfronten und
Gezeiten bestimmten küstennahen Strömungen, als auch die der offenen Meere, mittels
baukastenartig zusammensetzbaren Strömungsmaschinen, erfaßt werden.
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Solche als ein Wasserkraftwerk konzipierte Strömungsmaschinen zeichnen
sich u.a. dadurch aus, daß ihre leistungsbezogene Energieumwandlung, von potentieller
Strömungsenergie in abnehmbare kinetische Energie, keine rotationssymmetrischen
Strömungskräfte bedarf, und weit vor den, die Strömungsgeschwindigkeit verzögernden,
vertikalen Staudruckflächen eine stetige longitudinale Strömung, als ungestörter
stahl (e 1/1 für n = 90°), ungeteilt auf einen verformbaren (auch zur Strömungsrichtung
parallelen) Flächenwiderstand auftrifft.
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Analog hierzu trifft bei einer Turbine ein Flüssigkeitsstrahl auf
die auf dem Umfang eines Laufrades angeordneten Drehschaufeln, wobei die Turbinenleistung,
von der in einer Zeiteinheit auf eine Drehschaufelinenseite auftreffende, als eine
nur von der Ströinung erzeugten Kraft gebildet wird.
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So basieren die bekannten technischen Konzepte der Strömungsenergienutzung
(Wasser, Wind) auf Turbinen cdgl., welche jewells über ein Getriebe mit einem elektr.
Generator kraftschlüssig gekoppelt sind, wobei nur die Strömungskomponente zur Energieumsetzung
ausschlaggebend ist, die in einer senkrechten zur jeweiligen kreisförmigen Beschaufelung
steht.
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Hierbei ergibt sich der flachteil, daß von der Größe eines rotierenden
gegenständlichen Kreisdurchmessers, die primäre Leistung abhängig ist.
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In dieser Zusammenhang st der Einsatz von großdimensionierten Unterwasserturbinen
in küstennahen turbulenten Gewässern, mit Oberflächenströmung, bauphysikalisch und
wirtschaftlich nicht tragbar.
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Desweiteren sind die Vorhaben, die longitudinalen Meeresströmungen
mittels unnachgiebigen übergroßen Unterwasserturbinen zu nutzen ohl ökologisch -,
aber nicht wirtsonaftlich - technisch problemlos.
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Auch in dem vorgeschlagenen aber nach der Lange und Nachgiebigkeit
konzipierten Wasserkraftwerk entsteht die Nutzkraft infolge Geschwindigkeitsänderung,
bzw. aus Masse m = Kp sec²/m mal beschleunigung dasStrömungsvolums in m³/sec.
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je Zeiteinheit, d.h. daß eine geringe negative Beschleunigung bzw.
Verzögerung, durch ein stetig uneingeschränktes Angebot an Masse, posetiv ausgeglicher
wird.
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Es beinhaltet das kinetische Energiepotential der Ozeane, bestehend
aus Strömungen und Oberflächenwellen, ein solches Angebot an "Energietransport-Masse".
Abgesehen von Bojen, Leuchttürmen, Tidemühlen und Gezeitenkraftwerken, ist es ungenutzt.
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Desweiteren konnten nach dem "Stand der Technik", die gewaltigen in
schlauchartigen Buchten und Fjorden sich horizontal bewegenden Gezeitsn- und Malströme
sowie die ab 1,5 m/ s zu zählenden offenen Meereströmungen bzw. die auf den Festlandsockeln
auflaufenden Wellenfronten, bisher nicht wirtschaftlich genutzt werden, Auch ist
es unmöglich, die am Seeboden oder/und schwimmenden Plattformen befestigten Turbinen
- Strömungskraftwerke oder thermische Oberflächen-Meerwasserkraftwerke, bei extremen
Seegang bzw. Sturm, in strömungsgünstiger Kantenstellung zu versetzen.
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Ihre verankerten kasten- oder/und rohrförmigen Gehäuse stellen somit
bei Sturmwellen stets einen unnachgiebigen Viiderstand dar, welcher zwangsläufig
zur Beschädigung bzw. zu Ausfällen führt. ("Die schwimmende Ente" odgl.) Desweiteren
besitzen die bekannten Wellenenergiekonverter auch den gemeinsamen Nachteil, daß
ihre Einlaß- und Ausla3-ö<nungen, den, vorwiegend im günstigen küstennahen Standort
vorherrschenden funktionshemmenden bzw. verschleiRfördernden, Verschmutzungsgraden
ausgeliefert sind.
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Zusammenfassend ergibt sich die Tatsache, daR die bekannten Wellenenergiekonverter,
trotz eines Leistungsangebotes von ca. 70 kw pro Meter Länge einer Meereswelle,
nicht zur praktischen Nutzung versand werden konnten.
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Demgegenübe- wird vorgeschlagen, daß eine Energieentnahme aus den
Oberflächenwellen, deren orbitale Tiefenwirkung mit einer gemessenen halben Wellenlänge
aufhört, mittels verhältnismäßig zur Länge schmalen Widerstandflächen, bewirkt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendungsmöglichkeiten
zur Nutzung des ozeanischen Energietransports mittels neuer Techniken zu erweitern,
die eine sichere Umwandlung von freier Strömungsenergie, in ein Drehmoment gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einerseits an tauchfähigen
Innen- und Außenschwimmkörpern scherenartige bogenförmige Faltenbälge angelenkt
befestigt sind und die eine voluminöse Formveränderung des jeweiligen Faltenbalges,
von den einen an ihm angeordnetem Klappenrahmen mit den daran, über den einen Scherenbolzen
angelenkten Armen sowie mittels des eines auf der Gleitstange zugbeaufschlagten
Mittelrohres gebildet wird; und andererseits die im wesentlichen von zwei, dem Auftrieb
nach unterschiedlichen, Schwimmholmen mit daran
an Gleitseilen angeordneten
Schwimmbalken getragenen, aus biegsamen Spanten und Folie bestehenden Widerstandfläche
ihre jeweilig vertikale Flächenstellung sowie horizontale Kantenstellung, der an
den Umkehrseilen sowie Gleitseilen befestigten Widerstandsfläche, von den an entgegengesetzten
Fixpunkten angeordneten Umkehrstoppern oder Umkehrseilen pendelrhythmisch erzwungen
wird, wobei das ein von dem Schwimmbalken ausgehende, über die Rückolseiltrommel
kraftschlüssig verbundene Generator-Antriebsseil mit dem aufzugartigem Rückholgewicht,
die Gegenstrom-Rückholphase, bei Kantenstellung der Widerstandfläche, stets erwirkt
um so nachfolgend, die Umlenkung in die flächenbezogene Strömungsphase, einzuleiten.
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Damit die faltenartig sich zusammenlegenden Flächen einem gemeinsamen
Drehpunkt besitzen und schwimmend gehalten sind, enden die auslaufenden Flächen
des Faltenbalges in einen Klapprahmen, welcher in einem beiden Scheitelpunkten jeweils
ein Drehlager aufweist, daß auf den Enden einer Hor#izontalachse aufgebracht ist
und von einem lunenschwimmkörper, sowie den beiden Außenschwimmkörpern, gehalter
wird.
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@@ die Druckänderung bzw. die durch Geschwindigkeitsverzögerung den
Volumenstrober aufgeblä@@@ @altenbalg vor der Strömungsendphase zu verkleinern,
bildet der Klapprahmen mit den daran angelenkt befestigten Armen ein Scherenkreuz,
welches ein horizontales Mittelrohr aufnimmt an dem nicht nur das am Fixpunkt befestigte,
den Klapprahmen schließende Umkehrseil angeordnet ist, sondern es führt durch das
Mittelrohr auch die an den Innenschwimmkörper mittig befestigte Gleitstange, mit
eingelassener Federsperrklinke und angeschlossenem Generator-Antriebsseil.
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Damit die mittels eines Rückholgewichtes erwirkte Gegenstrom-Rückholphase
mit dem spitzförmig verkleinerten Faltenbalg umkehrend als großflächiger Widerstand
wieder in die triftende Strömungsphase wechselt, trifft die mit einer Federsperrklinke
versehene Gleitstange sowie das mit der Schere angelenkt befestigte Mittelrohr auf
einer die Sperrklinke lösende
Schiebemuffe auftrifft, welche auf
dem Generator-Antriebsseil und dem Aggregat-Schwimmkörper angeordnet ist, um so
infolge des Auftreffens bzw. des nachfolgenden Einströmdrucks, den Faltenbalg bis
zu seinen Spreizanschlägen zu öffnen.
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ird auf eine solche Ausbildung dieser nicht rotierenden Bauteile,
bspw. wegen geringerer Strömungsgeschwindigkeit verzichtet, so bestehen u.a. die
Widerstandflächen aus einer an federelastischen Spanten befestigten Folie odgl.
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Nach dieser Ausbildung sind jeweils die beiden Unoen der Spanten mit
den linearen Enden der Folienfläche, in einem, mit dem jeweiligen Schwimmholmen
verbundenen Festholm, in Festsitz vergossen.
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Damit die Verforziung der Spanten und Folie aus dem strömungsgekrümmten
in den federgestreckten Zustand, d.h. in Strömungs-und Gegenströmrichtung und umgekehrt,
gewährleistet ist, sind die beiden, dem Auftrieb nach unterschiedlichen, Schwimmholme
mit eine Schwimmbalken mittels Gleitseile so abständig verbunden, daß die vorzugsweise
an dem unteren Schwimmholm endbefestigten Umkehrseile die Schwimmnolme, mit der
Widerstandfläche in beiden Umkehrphasen, jeweils um 900 bis zu den Stop pern, schwimmend
drehen.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind statt der Umkehrseile,
an den jeweiligen Fipunkten angelenkte, stangenförmige Umkehrstopper, mit daran
angeordneten Schwimmtanks, befestigt, welche bei extremer Wetterlage, gleich dem
Lösen der jeweiligen Umkehrseile, um 900 geschwenkt werden, damit die Widerstandfläche
in Kantenstellung verbleibt. Damit solche vo Wasser getragenen lang- und großflächigen
Widerstandflächen nicht nur von Oberflächenströmungen bewegt werden, sondern auch
mit ihnen Energie aus den turbulenzarmen horizontalen Tiefenströmungen entnommen
wird, weist der Schwimmbalken und der verankerte Aggregat-Schwimmkörper,
mit
Ausström- und Flutventile versehene Reserverdruckbehälter auf, welche mittels der
bekannten Schwebetanktechnik in gewünschter Tauchtiefe gehalten sind.
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Erfindungsgemäß nimmt der,
| 4 ee er ke;e |
| i-EverankeLt;e , |
pontonartige oder an einer künstlichen Insel angelenkt, befestigte Aggregat - Schwimmkörper
bekannte Antriebs-Getriebe- und Generatortechniken gegenständlich auf, wobei der
maschinelle Energieumwandlungsprozeß, von gebräuchlichen Prozeßsteueranlagen mit
einstellbaren, von den Prozeßbedingungen abhängigen, Grenz- bzw. Sollwerten geregelt
ist; und der daraus resultierende Gleichstrom von Unterseekabeln über Gleichrichtern
und Verbundnetzen zu den Verbrauchern geleitet wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß statt der in Horizontalebene mittels Gleitrohre, SSpannseile bzw. Rollenwagen
schwimmend geführten, widerstandflächigen Gleitschaufeln odgl., nur von Seilen gehaltene
und um 90° drehbare Widerstandflächen einerseits mit der Strömung frei triften um
andererseits, mittels der aus dem Triften gespeicherten Rückholkraft, die jeweiligen
Widerstandflächen in Kantenstellung gegen die Strömung, bei stetiger Leistungsabgabe
an das Getriebe, pendelrhythmisch in zwei Richtungen zu bewegen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es eigen Fig. 1 die schematisch-funktionelle
Darstellung des Wasserkraftwerks in Seitenansicht mit einer faltenbalkenartigen
Ausführung der Widerstandflächen, Fig. 2 eine Vorderansicht im vertikalen Teilschnitt,
3 3 die Draufsicht, Fig. 4 eine Federelastische Widerstandfläche bei Beginn der
Gegenstrom - Rückholphase aus seitlicher Sicht, Fig. 5 die Gleiche Widerstandfläche
bei Beginn der triftigen Strömungsphase, mit einem Umkehrstopper,
Fig.
6 eine perspektivische Darstellung einer längenverkürzten federelastischen Widerstandfläche
in der Strömungsphase, mit den Anordnungen von Seil- und stabilisierenden Schwimmelementen.
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In ftg. 1 ist 1 den zylinderförmige Faltenbalg, der sich, nach Art
der Umhüllung einer Laterne, in Längsrichtung falten läßt.
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Die linear auslaufenden Flächen des Faltenbalg 1 enden in den Klapprahmen
2.
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An dem Klapprahmen 2 und dem Scherenbolzen 3 sind die, eine Art Schere
bildenden, Arme 4 angelenkt befestigt.
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Am Scherenbolzen 3 ist mittig das horizontale Mittelrohr 5 geschweißt,
daß das an einem Fixpunkt arretierte Umkehrseil 6 und die an dem Innenschwimmkörper
7 befestigte und nit der Federsperrklinke 8 versehen Gleitstange 9, aufnimmt, wobei
die Federsperrklinke 3 durch daß Auftreffen auf die Schiebemuffe 10 gelöst wird
und den Klapprahmen 2 öffnet. Der Klapprahmen 2 weist in seinen beiden Scheitelpunkten
dieDrehlager 11 auf, welche auf den Enden der horizontalachse 12 aufgebracht sind.
(Nach £Ig. 2 und 3) Damit der längliche faltenbalg 1 und die Scherenzugkonstruktion
stabil und in jeder Bewegungsphase schwimmföhig bleiben, sind die äußeren Enden
der Horizontalachse 12 einerseits mit den beiden Außenschwimmkörpern 13 fest verbunden,
während ihre jeweiligen inneren Enden 14, von den spitzförmigen Innenschwimmkörper
7, aufgenommen werden.
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Funktionsgemäß öffnet der durch die Geschwindigkeitsverzögerung erwirkte
Staudruck, den sich dabei aufblähenden Faltenbalg 1 nur in der Strömungsphase, während
das längenbemessene Umkehrseil 6 mit dem Generator-Antriebsseil 15 als Zugseile,
die Gegenstrom-Rückholphase, bei linsenförmiger Querschnitts-Verkleinerung des Faltenbalgs
1, stets erwirkt.
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Hierbei wird die rückholende Zugkraft, des an dem Innenschwimmkörper
14 indirekt befestigte Generator-Antriebsseil l5, von dem, an seiner Rückholseiltrommel
16 annähenden, Rückholgewicht 17, gebildet.
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Desweiteren werden die in dea reversiblen Bewegungsablauf gestreckten
und an dem Scherenbolzen 3 angelenkten Arme 4, durch das auf die Schiebemuffe 1c
auflaufende Mittelrohr 5, in Vertikal ebene aufgerichtet und damit auch der Faltenbalg
1 geöffnet.
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Großdimensinierte bogenförmige Faltenbälge, nach Eisenbahnwaggonart
odgl., stellen herstellungsmäßig kein Problem dar.
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Wird auf die Verwendung von Faltenbälge verzichtet, so bilden abgefederte
Flächen als Widerstandflächen 18 eine Variante.
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Eine solche Widerstandfläche besteht im wesentlichen aus einer an
federelastischen vertikalen Spanten 19 befestigten Folie 20 wobei die horizontalen
linearen Enden der Folienfläche in dem jeweiligen. mit den beiden Schwimmholmen
21 verbundenen, Festholmen 22, in Festsitz vergossen sind (Nach Fig. 4, 5 und 6)
Hierbei wird die strömungstechnische Verformung optimal vereinfacht und ist Basis
für den reversiblen Prozeß der Umwandlung potentieller in kinetischer Energie (Drehmoment).
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Damit die Verformung der Spanten 19 und Folie 20 aus dem von der Strömung
gekrümmten in den federgestreckten Zustand, d.h.
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in Strömungs- und Gegenstromrichtung und umgekehrt - gewährleistet
ist, sind die beiden Schwimmholme 21 mit dem Schwimmbalken 23 mittels der Gleitseile
24 abständig verbunden. Die vorzugsweise an den unteren Schwimmholm 21 und an den
beiden gegenseitigen @i@punkten 25 endbefestigten Umkehrseile 6 drehen den in der
jeweiligen Umkehr- bzw. Endphase befindlichen Schwimmbalken 23 mit den Spanten 19
um ca. 90°, wobei die Halteösen 26 der Gleitseile 24 den Drehpunkt bilden.
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Die so geschaffene wechselseitige Drehrichtung von der Flächen- in
Kantenstellung der Widerstandfläche 18 wird von den Stoppern 27 begrenzt. Vorzugsweise
können die entsprechenden Fest- und Hohlkörper aus Acrylglas, sowie die Seile aus
Perlon bestehen.
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Nach einer weiteren Ausbildung, können statt der schwimmfähigen Umkehrseile
6, an den jeweiligen Fixpunkten 23 oder Aggregat-Schwimmkörpern 28, stangenförmige
Umkehrstopper 29, mit daran angeordneter Schwimmtanks 30, verwand werden.
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Schwimmt oder schwebt der u.a. alle Drehteile aufnehmende tauchbootartige
Aggregat-Schwimmkörper 28, von den Grundseilen 31 gehalten, in Tiefenwasser, so
ist die den des vorkürsende Rückhol-Seiltr @el @@ mit der Gegen @@ @ seiltromel
32 @@@@schlü@si ; verbunder.
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@a nicht nur die durch wird bzw. Wellen entstehenden herflächenströmung
Energie abgeben, sondern auch die, meist konstante und turbulenzarme longitudinale
Meeresströmung im Tiefenwasser, für eine ö@ologisch problemlose Energieabgabe verwand
werden soll, ist es erforderlich, daß der Schwimmbalken 23 als Ballast-Schwebetank
entsprechende Reservedruckbehälter 33 aufweist, welche mittels der bekannt gesteuerten
Ausström- undFlutenventile 34, die gewünschte Tiefe der Widerstandflächen 18, stets
einhalten läßt.
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Zu Transport- und Montagezwecken, bzw. einer angepaßten Längenerstellung,
der Widerstandflächen 18, sind an den jeweiligen Enden der Fest- und Schwimmholme
21 die Schraubflansche 35 angeordnet.
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Ungeachtet des Standortes eines solchen nachgiebigen Wasserkraftwerks,
kann nach vorangegangenen Anmeldungen des Anmelders auf das Zurückholen der Widerstandflächen
18 odgl.
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mittels der Rückhol-Seiltrommeln 16 bzw. des Rückholgewichts 17, verzichtet
werden.
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nie @rfindun ist nicht ntr? auf die vorstehend im eirzelnen beschriebenen
und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschrängt, sondern es sind demgegenüber
Anderungen möglich, ohne ihren Grundgedanken zu verlassen.