DE3125908A1

DE3125908A1 - Wasserfahrzeug zur umwandlung von windenergie in elektrische energie

Info

Publication number: DE3125908A1
Application number: DE19813125908
Authority: DE
Inventors: Ernst 2800 Bremen Bauer
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-01-20

Description

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Wasserfahrzeug zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wasserfahrzeug zur Um-Wandlung von Windenergie in elektrische Energie.

Die auf der Erde zur Verfugung stehenden fossilen Primärenergieträger, wie Kohle, Erdöl und Erdgas werden in absehbarer Zeit erschöpft sein. Daher werden seit einiger Zeit Überlegungen nach Ersatzenergien angestellt. Neben der Kernenergie kommen dabei vor allem natürliche Energiequellen, wie Sonnen- und Windenergie in Betracht. Während die Nutzung der Sonnenenergie sich erst im Anfangsstadium befindet, ist die Windenergie in früheren Zeiten insbesondere in den Küstenregionen der Erde stark genutzt worden. Ursache für die früher dort stark genutzte Energieart ist die Tatsache, daß die ausnutzbare Windenergie in diesen Regionen, vor allem aber auf dem Meer stets hinreichende Durchschnittswerte erreicht. Die Ausnutzung der Windenergie auf dem Meer verspricht daher einen Ausbeute zu vernünftigen Bed i η g u η g e η .

Zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windenergie ist bereits ein Wasserfahrzeug bekannt ( DE - AS 26 17 023-.),..bei dem v.on Windrotoren angetriebene Generatoren Strom erzeugen. Mit diesem Strom werden als Motor geschaltete und zum Antrieb von Schwungrad^eichern vorgesehene elektrische Synchronmasch i nen versorgt, die bei der Stromabgabe in ein Netz z. B. in einem Hafen, als von den Schwungradspeichern angetriebene Generatoren umschaltbar sind. Ob dieses Wasserfahrzeug tatsächlich in der Lage sein wird einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung beizutragen bleibt abzuwarten.

Festzustellen bleibt insbesondere die große Masse der Schwungradenergiespeicher trotz der besonderen Bauweise und des benutzten Werkstoffes und damit ein nachteiliger Einfluß auf den Schiffsantrieb. Zu beachten ist auch der Antrieb selbst, welcher bekannter Weise mit einem Schiffspropeller aber elektromotorisch betrieben d. h. mit der erzeugten Energie erfolgt. Die Energiebilanz verpricht daher keine günstigen Werte.
10

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art zur wirtschaftlichen Energiegewinnung vorzusehen. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst·, daß das mit Vortriebsflächen zur Windbeaufschlagung versehene Wasserfahrzeug an seinem Schwimmkörper Wasserrot ore. aufweist, die bei Fahrbewegungen aufgrund der entstehenden Wasserströmung rotieren und Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie antreiben.

Bei dem erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug wird die elektrische Energie aus der Bewegungsenergie des mit Hilfe der von Vortriebsflächen angetriebenen Wasserfahrzeuges gewonnen. Zwar ist es nicht möglich die gesamte Bewegungsenergie eines Wasserfahrzeuges in elektrische Energie umzusetzen, sondern nur einen Teilbetrag, weil die verlustbehaftete Bewegung des Wasserfahrzeuges Voraussetzung für die Energieerzeugung ist, aber durch günstigere Windbedingungen auf dem Meer bzw. durch Wasserfahrzeuge mit entsprechend vergrößerten Vortriebsflachen, wird die gewinnbare elektrische Energie auch wirtschaf1 ich nutzbar werden.

Die Vortriebsflächen eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs.-können dabei tragflU gelform ig ausgebildet sein, oder die Form von überdimensionalen Turbinenschaufeln aufweisen und zusätzlich mittels Zug- und/oder Stützelementen versteift sein

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Durch Verdrehen können die bei Wirrd' wirksamen, tragflügel artigen Vortriebsflächen in eine zur Windrichtung günstige Position verstellt werden. Die tragflügeiförmig ausgebildeten Vortriebsflächen können dabei noch mit Klappen und/ oder Vorflügeln versehen sein zur Steigerung und/oder Umkehrung des Vortriebes. Damit bei einer Umkehrung des Vortriebes die Energieerzeugung aufrechterhalten bleibt, sind die Wasserrotore drehbar am Schwimmkörper befestigt, und können mittels eines entsprechenden Antriebes und/oder Ausig nutzung der Wasserströmung bei der Umkehrung des Vortriebes in die Arbeitsstellung verdreht werden.

Es ist zweckmäßig ein Wasserfahrzeug aus mehreren parallel liegenden und untereinander verbundenen Schwimmkörpern zu bilden und jedem Schwimmkörper ein Wasserrotor zuzuordnen.

Die Wasserrotore können dabei die Form eines Schiffspro-J pellers aufweisen und am Heck oder am Bug des jeweiligen Schwimmkörpers angeordnet sein. Es ist aber auch möglich ξ einen Mantelschraubenantrieb zu benutzen und dies err am Kiel i. 20 des Schwimmkörpers zu befestigen. Bei einer weiteren An- :' triebsart sind die Schwimmkörper mit Durchgangskanälen und « darin eingebauten Wasserturbinen versehen. Schließlich ist Ϊ es auch möglich zu beiden Seiten der Schwimmkörper Schaufelräder anzuordnen und antrie^ bsmäßig zu nutzen. Zur Verringerung der hydrodynamischen Widerstandsver.l uste ist es dabei sinnvoll das Volumen und die Form der Schwimmkörper so zu berresssen, daß diese völlig im Wasser eintauchen. Ein derartig ausgebildetes Wasserfahrzeug besitzt dann eine aus dem Wasser hervorstehende Plattform,auf der neben den Vorrichtungen zur Energiespeicherung, Energieverwertung und/oder Energieübertragung die notwendigen Aufbauten zur Steuerung und Unterbringung der Mannschaft angeordnet sind.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher \ erläutert.Es zeigen:

Fig. 1 ein Wasserfahrzeug in drei Ansichten mit tragflügel- ; artigen Vortriebsflächen,

Fig. 2 ein Wasserfahrzeug in drei Ansichten mit Vortriebs- ;

flächen in der Art einer Turbinenschaufel, I

Sj

Fig. 3a ein Wasserfahrzeug mit 2 Schwimmkörpern, 1

Fig. 3b ein Wasserfahrzeug mit 3 Schwimmkörpern, \

Fig. 4 ein Wasserfahrzeug mit vollkommen eingetauchten _;

Schwimmkörpern,"

Fig. 5 ein Wasserfahrzeug mit Versteifungen für die Vortriebsflächen,
20

Fig. 6 das Prinzip der Vortriebsbeeinflussung mit drehbaren
Vortriebsflächen,

Fig. das Prinzip "der Vortriebsbeeinflußung mit Klappen
und Vorflügeln,

Fig. 8 das Prinzip der Vortriebsumkehrung,

Fig. 9 ein Wasserfahrzeug mit einem über eine Gondel am
Kiel des Schwimmkörpers angebrachten Schiffspropeller,

Fig. 10 ein Wasserfahrzeug mit elektr. Verbindungs1 eitungen zu
einer Laridstation,

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- ίο

Fig. 11 ein Mutterfahrzeug mit elektrischen Verbindungen zu einer Landstation und weiteren Wasserfahrzeugen,

Fig. 12 ein Wasserfahrzeug mit Mikrowel lenübertragungseinrichtungen,

Fig. 13 ein Wasserfahrzeug mit Mikrowellenübertragungseinrichtungen und einer Weltraumstation,

Fig. 14 ein Wasserfahrzeug mit elektrochemischer Energiespeicherung,

Fig. 15 ein Wasserfahrzeug mit Vorrichtungen zur Erzeugung industrieller Vorprodukte,

15

Fig. 16 ein Wasserfahrzeug mit Schaufelrädern,

Fig. 17 ein Wasserfahrzeug mit einer Wasserturbine in einem Strömungskanal des Schwimmkörpers,

20

Fig. 18 ein Wasserfahrzeug mit einer Propellerturbine am Kiel des Schwimmkörpers,

Fig. 19 ein Wasserfahrzeug mit ausgesteiften turbinenschaufelartigen Vortriebsflächen

In Fig. 1 ist-ein Wasserfahrzeug = ¹! "in drei·-Ansichten zu sehen, η bestehend aus einem Schwimmkörper 2 mit Heckruder 3 und einem am Bugwust 4 angeordneten und als Schiffspropeller ausgebildeten Wasserrotor 5. Auf dem Deck dieses Wasserfahrzeuges 1 sind vier in nicht dargestellter Weise drehbar ausgebildete Masten 6 mit je einer tragflügeiförmig ausgebildeten Vortriebsflächen 7 angeordnet. Die Pfeile Vw deuten die Windgeschwindigkeiten an, während V_R die resultierenden Anströmungsgeschwindigkeit der Vor triebsf1ächen bezeichent. V ist die Geschwindigkeit mit welcher sich das Wasserfahrzeug 1 bewegt. Aufgrund dieser Geschwindigkei

V wird der Schiffspropeller 5 in Drehungen versetzt und treibt über eine Antriebswelle 8 und ein Getriebe 9 einen Generator 10 zur Stromerzeugung an. Das Getriebe 9 kann dabei als Regelgetriebe zur Erzielung eines konstanten Antriebs für den Generator 10 ausgelegt sein.

Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Wasserfahrzeug 1 mit einem Schwimmkörper 2, Heckruder 3 und einem als Schiffspropeller ausgebildeten Wasserrotor 5 am Bugwüst 4. Das Deck dieses Wasserfahrzeuges 1 trägt dreimal fünf Masten 14 wobei je 3 Maste eine Votriebsflache 15 in Form von Turbinenschaufeln tragen. Zur Vortriebsbeeinflussung wird unter Beachtung der Windrichtung eine entsprechende Kursänderung des gesuchten Wasserfahrzeuges vorgenommen.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, können die Wasserfahrzeuge 1 aus zwei oder auch aus drei parallel zueinander angeordneten Schwimmkörpern aus Platz- oder Stabilitätsgründen bestehen» Fig. 3 a zeigt ein Wasserfahrzeug mit zwei gleich großen und durch Streben 20 miteinander verbundenen Schwimmkörpern 2, die jeweils mit einem Wasserrotor versehen sind. Fig. 3 b zeigt dagegen ein Wasserfahrzeug 1 bestehend aus einem Schwimmkörper 2 und zwei zu beiden Seiten mittels Streben 10 parallel angeordneten Nebenschwimmkörpeiti 2. Bei diesem Wasserfahrzeug ist lediglich der mittlere Schwimmkörper 2 mit einem Wasserrotor 5 versehen. Die Vortriebsflächen können hierbei a ls^;i tragflügel artige , Vor tr i ebsf lachen i 7' oder* h'n-der Λ-·--¹· Form eins* Turbinenschaufel 15 ausgebi 1 üet^; sein ; ■ ' -¹- '

In der Darstellung nach Fig. 4 ist ein Wasserfahrzeug 1 in zwei Ansichten zu sehen, das aus zwei parallelen Unterwasserschwimmkörpern 25 besteht. Diese durch Streben 26 miteinander verbundenen Unterwasserschwimmkörper 25 tragen über Streben eine aus dem Wasser hervorstehende gemeinsame Palttform 27, auf der tragflügelartigen Vortriebsflächen 7 wie zuvor beschrieben angebracht sind. Fig. 5 zeigt in drei Ansichten ein

BAD ORIGINAL J

31259C

^, Wasserfahrzeug 1 bei dem die Masten 6 mit den Vortriebsflächen 7 mittels Seile 30 versteift sind. Am Bug des Schwimmkörpers 2 sind zu diesem Zweck zwei Ausleger 31 vorgesehen, welche die Verspannung des vordersten Mastes 6 ermöglichen. 5

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist es möglich den erzielbaren Vortrieb durch Drehen der Vortriebsflächen 7 zu verändern. In der Prinzipdarstellung nach Fig. 6 a bedeuten Vw die Windgeschwindigkeit, V die Fahrzeuggeschwindigkeit und V^ die auf die Vortriebsflächen 7 wirkende resultierende Windgeschwindigkeit. Fig. 6 b zeigt in vergrößerter Darstellung die verschiedenen Vortriebsgeschwindigkeiten V bei gleicher Windgeschwindigkeit Vw jedoch unterschiedlicher Anströmung der Vortriebsflächen je nach Drehwinkels . Der Vortrieb und damit die gewinnbare elektirsche Energie läßt sich damit den jeweils bestehenden Möglichkeiten auf See durch eine regelbare Verstellung der Vortriebsflächen anpassen.

Eine weitere Möglichkeit zur Vortriebseinstel1ung für ein Wasserfahrzeug 1 zeigen Fig. 7. Hier ist ein Wasserfahrzeug mit einem Wasserrotor 5 am Bugwulst 5 abgebildet, bei dem tragflügel arti ge Vortriebsflächen 7 Vorflügel 35 und Klappen 36 zur Vergrößerung der Flügelfläche bzw. zur Umlenkung der Strömung aufweisen. In Fig. 7 a sind Vorflügel 35 sowie Klappen 36 in eingefahrener und in Fig. 7b in voll ausgefahrener Stellung dargestellt.

Fig. 7 "c zeigt vergrößert zwei tragflügelartige Vortriebsflächen 7 mit eingefahrenen bzw. angefahrenen Klappen 36 und Vorflügel 35. Neben der Einstellung des Vortriebes ist es auch möglich den Vortrieb umzukehren. Wie Fig. 8 zeigt kann dies mit am Mast 6 drehbar angebrachten tragflügelartigen Vortriebsflächen 7 erzielt werden, deren Klappen 37 nach beiden Seiten schwenkbar ausgebildet sind,, In Fig. 8 a ist ein Wasserfahrzeug 1 zu sehen, deren Vortriebsflächen 7 zur Erzielung eines nach links gerichteten Vortriebes eingestellt sind,

bad or:s?!\5AL

₁₃ _ . 3 1 2 5 9 Ü

während Fig. 8 b die Einstellung für einen nach rechts gerichteten Vortrieb zeigt. Fig. 8 c zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Vortriebsfläche 7, die zur Erzielung eines umkehrebaren Vortriebes einstellbar ist. Die Klappe 37 ist dabei wie dargestellt nach beiden Seiten schwenkbar an der am Mast 6 drehbar angebrachten Vortriebsfläche 7 angebracht, wobei Verkleidungen 38 für eine ungestörte Strömung sorgen. Je nach herrschenden Windverhältnissen auf See kann daher der Vortrieb sowohl eingestellt als auch umgekehrt werden.

Die Darstellung nach Fig. 9 zeigt ein Wasserfahrzeug 1 in zwei Ansichten mit an Masten 6 angebrachten tragflügel artigen Vortriebsflächen 7, die nach Fig. 8 zur Umkehrung des Vortriebes ausgebildet sind. Bei einer Umkehrung des Vortriebes ist es aber auch notwendig den Wasserrotor 5 umzukehren, damit dieser währencnFahrt von der Relativströmung des Wassers angetrieben werden kann. In Fig. 9 ist daher der Wasserrotor 5 an einer Gondel 40 vorgesehen, die verdrehbar am Kiel des Wasserfahrzeuges 1 angebracht ist. Das Drehen der Gondel 40 kann um _+ 360 wie durch den Pfeil angedeutet, mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Antriebes durchgeführt werden. Es ist daher möglich das Wasserfahrzeug 1 hin und her zu fahren zu lassen und die dabei gewinnbare Energie zu.eine ortsfesten Station zu übertragen. Ein Wasserfahrzeug, das für eine derartige Mis sion vorgesehen ist, zeigt z. B. Fig. 10 . Dieses zur Vortriebsumkehr ausgerüstete Wasserfahrzeug 1 besitzt gemäß der Fig. 9 einen Kabelmast 45 von dem aus elektrische Verbindungsleitungen

46, z.* B. Kabel zu einer Landstat ion 51 über fahrbare Kabelmaste

47, 48, 49 und einen drehbaren Zentralmast 50 führen. Der drehbare Zentralmast 50 und die Landstat ion 51 können eine an der Küste vorgesehene Station sein, aber es ist auch möglich eine Station in der Form einer künstlichen Insel zu betreiben. Von einer Landstation läßt sich die gewinnbare elektrische Energie, wie dargestellt, nach gegebenenfalls erforderlicher Umwandlung in ein Netz einspeisen oder direkt in entsprechenden Anlagen 52 verbrauchen. Wie Fig. 11 zeigt, können dabei mehrereWasserfahrzeuge 1 mit einem Mutterfahrzeug 1 M gekoppelt sein, von dem

,, die elektrische Energie zur Landstation 51 übertragen wird.

Die Übertragung der erfindungsgemäß gewinnbaren elektrischen Energie kann auch mit Hilfe von Mikrowellen nach Fig. 12 erfolgen. Das Wasserfahrzeug 1 nach diesem Ausführungsbeispiel ist hierzu mit einer Mikrowellensendeantenne 55 versehen , welche in einer kardanischen Aufhängung 56 am Heck angeordnet ist. Diese Mikrowellensendeantenne 55 kann daher auf die Empfangsantenne 58 einer schwimmenden aber verankerten Empfans-Station 57 ausgerichtet sein, von der die elektrische Energie nach Urnsetzung mit Hilfe von Leitungen zum Verbrauch weiter transportiert wird. Neben der Übertragung zu einer schwimmenden Empfangsstation ist es auch möglich, die Mikrowellen auf eine Empfangsantenne 61 einer orstsfesten Empfangsstation 60 auszurichten. Von dieser ortsfesten Empfangsstation wird die Energie nach Umwandlung in e'in Netz eingespeist.

Eine weitere Möglichekit zur Übertragung der elektrischen Erergie mit Hilfe von Mikrowellen zeigt Fig. 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in Mikrowellen umgewandelte elektrische Energie von der kardanisch aufgehängten Sendeantenne 55 des Wasserfahrzeuges 1 zur Empfangsantenne 63 einer Weltraumstation 62 übertragen und anschließend von einer mit der Empfangsantenne 63 in elektrischer Verbindung stehenden Sendeantenne 64 zur Empfangsantenne 65 einer ortsfesten Bodenstation 66 gesendet. Nach Umwandlung wird diese Energie dann in ein Netz zum Verbrauch eingespeist.

Neben d.er Verwendung von Mikrowellen kann bei Fig. 12 und 13 zur Energieübertragung auch eine entsprechende Laserstrahlung verwendet werden. Neben der Möglichkeit die erzeugte elektrische Energie zum Verbrauch am Festland auf eine der angegebenen Arten zu übertragen, ist es auch möglich die elektrische Energie zu speichern oder zu verwerten. Fig. 14 zeigt ein dafür vorge-, _ς sehenes . Wasserfahrzeug 1 bei dem die erzeugte elektrische Energie unmittelbar zur Versorgung elektromechanischer Anlagen und zwar zur Erzeugung chemischer Energieträger benutzt wird. Der Generator 10 speist zu diesem Zweck unmittelbar einen elek-

5trochemischen Analysenraum 70, um ζ. Β. Wasserstoff oder Wasserstoffsuperoxyd ( H_? 0« ) zu erzeugen. Die bei einem derartigen Analysenprozeß gewonnen chemischen Energieträger werden dann in Speichertanks 71 gespeichert. Wasserstoff kann in einer Verflüssigungsanlage 72 hierzu noch verflüssigt werden. Die so erzeugten chemischen Energieträger können dann von Tankschiffen von Zeit zu Zeit zum Verbrauch an Land von einem erfindungsgemäßen eingesetzten Wasserfahrzeug abgeholt werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht in einer unmittelbaren Ver-Wertung der erzeugten elektrischen Enrgie in vielfältiger Art |] und Weise zur Herstellung industrieller Vor- und Fertigproduk- Jj te. Hierfür bietet sich beispielsweise die Herstellung vop Alu- "■; H minium wie bereits vorgeschlagen und die Erzeugung von Chlor- ?! gas an. . p

· .j^:;

Fig. 15 zeigt z. B. ein Wasserfahrzeug 1 dessen Wasserrotor J;

5 über eine Antriebswelle 8 und ein Getriebe 9 einen Genera- Π tor 10 antreibt.Der Generator 10 führt die elektrische Ener- f; gie einem Fabrikationsraum 75 direkt zu um z. B. Chlorgas aus -Ii einer Kochsalzlösung zu erzeugen. Ein Tankraum 76 ist dabei in der Lage, das erzeugte Chlorgas zu speichern, welches ebenfalls wie chemische Energieträger von Zeit zu Zeit von Tankschiffen abgeholt werden kann. Zu diesem Zusammenahng muß erwähnt werden, daß Chlorgas ein wichtiger und gefragter Grundstoff für die chemische Industrie ist.

Fig. 16 bis Fig. 18 zeigen noch drei weitere Möglichkeiten zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeuges 1. Fig. 16 zeigt in drei Ansichten ein Wasserfahrzeug 1 mit üblichen Segeln 81 und Masten 80. Im Unterschied zu den Wasserrotoren der bisherigen Ausführungsbeispiele sind hier jedoch Schaufelräder 82 zu beiden Seiten des Schwimmkörpers 2 vorgesehen, die antriebsmäßig nutzbar sind und über eine Welle 8 und ein Getriebe 9 einen Generator 10 antrieben. Die beim Vortrieb damit erzeugbare elektrische Energie kann auf eine der zuvor beschriebenen Weisen verwertet werden.

BAD GrtiG.r-öAi- £,;■'! CX)PY"

;4 - 16

* In der Darstellung nach Fig. 17 ist ein Wasserfahrzeug 1 zu sehen, dessen Schwimmkörper 2 einen vom Bug ausgehenden Kanal 85 aufweist, welcher zu einer mitschiffs angeordneten Wasserturbine 86 führt. Der Wasserablauf 85 führt zum Kiel dieses Wasserfahrzeuges. Mit der Wasserturbine 86 ist ein Generator 10 direkt verbunden. Der Vortrieb des Wasserfahrzeuges 1 und die Verwertung der erzeugten elektrischen Energie erfolgen auf eine der zuvor beschriebenen Weisen.

Beim folgenden Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. ist ein Wasserfahrzeug abgebildet, dessen Schwimmkörper 2 unterhalb seines Kiels einen Mantelschraubenantrieb 90 bestehend aus einer Rotorturbine 91 und einem Wasserführungsrohr 92 besitzt. Über eine Welle 93 einen UmIenkungsantrieb 94 und eine Welle 8 wird wie zuvor beschrieben ein Generator 10 über ein Getriebe 9 angetrieben. Vortriebserzeugung und Energieverwertung erfolgen auf eine der zuvor beschriebenen Weisen.

Die letzte Fig. 19 zeigt die Versteifungen von turbinenschaufeiartigen Vortriebsflächen ( 15 ). Durch Streben ( 16 ) und Zugsälauskreuzungen ( 28 ) lassen sich die betr. Vortriebs· flächen besonders groß ausführen, d. h. damit die Wirtschaftlichkeit des betr. Fahrzeuges steigern.

Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug kann zur Ausnutzung der Wi ndenergi e üb6'r<a>l(loi dort- ei tigesetzt werden,-two das-iW-in-.vo r.*< vorkommen hinreichend¹ und di'e Wassertief e-'ausreichend-- ist; ■ ' Obwohl diese Bedingungen in erster Linie auf den Weltmeeren vorhanden sind, ist der Einsatz auch auf größeren Binnenmeeren möglich.

1 Wasserfahrzeug

IM Mutterfahrzeug

2 Schwimmkörper

3 Heckruder

4 Bugwulst

5 Wasserrotor / Schiffspropeller

6 Mast

7 Vortriebsfläche / tragflügelartig

8 Antriebswelle

9 Getriebe

10 Generator

14 Mast

15 Vortriebskörper / turbinens'chauf el arti g

16 Streben 20 Streben.

25 Unterwasserschwimmkörper

26 Streben

27 .-.Plattform

28 Diagonalseile

■Λ!?-

20 Seil

31 Ausleger.

35 Vorflügel

35 Klappen

37 Klappe

•3 Verkleidung

48

49

Gondel

45 Kabelmast

46 elektr. Verbindungs1 eitungen 47 fahrbarer Mast

50 drehbarer Zentralmast 51 Landstation 52 Anlage 55 Mikrowel1ensenderantenne 56 kardanische Aufhängung 57 schwimmende Empfangsstation 58 Empfangsantenne 59 kardanische Aufhängung 60 ortsfeste Empfangsstation

61 Empfangsantenne 62 Weltraumstation 63 Empfangsantenne 64 Sendeantenne 65 Empfangsantenne 66 Bodenstation 70 Analyseraum 71 Speichertank 72 Verflüssigungsanlage 75 Fabrikationsraum

76 Tankraum 80 Mast 81 Segel 82 Schaufelrad 85 Strömungskanla 86 Wasserturbine 87 Wasserablauf

90 Mantelschraubenantrieb

91 Rotorturbine 92 Wasserführungsrohr 93 Welle

94 Umlenkungsantrjjeb

Claims

8123-E-16 Bremen, den 24. Juni 1981

SM / He

ERNO - Raumfahrttechnik GmbH

Wasserfahrzeug zur Umwandlung von Windenergie in elektrische

Energie

Patentansprüche

(l.l Wasserfahrzeug zur Umwandlung von Windenergie

in elektrische Energie, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das mit Vortriebsflächen ( 7, 15, 81 ) zur Windbeaufschlagung versehene Wasserfahrzeug ( 1 ) an seinem Schwimmkörper ( 2 ) Wasserrotore ( 5, 86, 91 ) aufweist, die bei Fahrbewegungen aufgrund der entstehenden Wasserströmungen rotieren und Generatoren ( 10 ) zur Erzeugung elektrischer Energie antreiben.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch g e -

k e η η ζ e i c h η e t, daß die Vortriebsflächen ( 7 ) tragflügel form ig ausgebildet sind.
3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 und 2 dadurch g e- '} kennzeichnet, daß die Vortriebsflächen durch regelbare Antriebssysteme um die vertikale Achse dreh- und einstellbar s i η d.
4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsflächen ( 15 ) die Form überdimensionaler Turbinenschaufeln aufweisen.
5. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

• dadurch gekennzeichnet, daß die besonders groß

ausgebildeten Vortriebsflächen ( 7, 15 ) mittels Zug- und/oder

; Stützelementen ( 16, 30, 28 ) versteift sind.
6. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennz.eich n-e t, daß die tragf lügelförmi g ausgebildeten Vortriebsflächen ( 7 ) verstellbare Klappen (36) und/oder Vorflügel ( 35 ) aufweisen zur Steigerung und/oder Umkehrung des Vortriebes.
7. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzei chh net, daß die Wasserrotore (5) J drehbar am Schwimmkörper befestigt sind und mittels eines Antriebes und/oder strömungsabhängig zur-Umkehrung des Vortriebes in Arbeitsstellung verstellbar sind.
8. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

'rl dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel liegende und untereinander verbundene Schwimmkörper ( 2 ) ein ]■ 30 Wasserfahrzeug ( 1 ) bilden, das mehrere Wasserrotore ( 5 ) Ir aufweist.

,■
9. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

[ dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserrotor die

ί· 35 Form eines Schiffspropellers ( 5 ) aufweist und vorzugsweise i" am Bug des jeweiligen Schwimmkörpers ( 2 ) angeordnet ist.
10. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Wasserrotor als Rotorturbine ( 91 ) ausgebildet und am Kiel des Schwimmkörpers ( 2 ) befestigt ist.
11. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Wasserrotor, als Schiffspropeller ( 5 ) ausgebildet ist und mit einer drehbaren Gondel ( 40 ) am Kiel des Schwimm· körpers angeordnet ist.
12. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Schwimmkörper ( 2 ) einen in Längsrichtung angeordneten Strömungskanal ( 85 ) mit einem als Wasserturbine ( 86 ) ausgebildeten Wasserrotor aufweist.
13. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Schwimmkörper ( 2 ) zu beiden Seiten angeordnete Schaufelräder ( 82 ) als Antrieb aufweisen.
14. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 13, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Form und das Volumen der Schwimmkörper (2) zum völligen Wassereintauchen und damit zur Verminderung des hydrodynamischen Widerstandes entsprechend bemessen sind.
15. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserfahrzeug ( 1 ) Vorrichtungen zur Energiespeicherung ( 70, 71, 72 ) Energieverwertung ( 75,76 ) und/oder Energieübertragung ( 46, 47, ...,65,66 ) aufweist.
16. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 15, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Wasserfahrzeug durch Umkehrung der Fahrrichtung mit Hilfe der an den Vortriebsflächen ( 7 ) vorgesehenen Klappen ( 36) eine hin und her gehende Bahn um eine Landstation (51 ) beschreibt, und daß die erzeugte elektrische Energie mittels Leitungen ( 46 ) zur Landstat ion ( 51 ) und Weiterleitung in ein Netz übertragen wird.
17. Wasserfahrzeug nach Anspruch 16, dadurch

gekennzeichnet, daß mehrere Wasserfahrzeuge ( 1 ) über elektrische Verbindungs1 eitungen mit einem Mutterfahrzeug ( 1 M ) in fester Verbindung stehen, von dem die elktrische Energie mittels Leitungen ( 46 ) zu einer ortsfesten Station übertragen wird! *
18. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte elektrische Energie über einen Mikrowellenwandler einem Mikrowellensender ( 55 ) zur Übertragung zu einem ortsfesten Mikrowellenempfänger ( 60, 61, 65 ) zugeführt ist, der die Mikrowellenenergie über einen Wandler in ein Netz einspeist.
19. Wasserfahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Mikrowellensender

( 55 ) des Wasserfahrzeugs ( 1 ) abgestrahlte Energie über !§ eine Wetiraumsatel1itenstation ( 62 ) zu einer ortsfesten ¹I Empfangsstation ( 65, 66 ) übertragen wird. I

,;. 30
20. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 15, dadurch gekennzei chn-et, daß die er- ^ zeugte elektrische Energie für die Versorgung elektrochemi- ^:: scher Anlagen ( 70, 71, 72 ) insbesondere zum Herstellen B chemisch regenerierbarer Energieträger an Bord eingesetzt ist.
21. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche

1 bis 15, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die erzeugte elektrische Energie zur Produktion industrieller Produkte wie Aluminium, Elektrostahl, Chlorgas usw. deren Herstellungsverfahren ( 75, 76 ) einen hohen elektr. Energiebebedarf haben, an Bord eingesetzt ist.
22. Wasserfahrzeug entsprechend den Ansprüchen 18 oder 19, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß für die Energie-Übertragung, Laserstrahlen eingesetzt sind.