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B schreibung
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"Fallklappen-Flußunterwasser-Kraftanlage" kurz " F U K A" Zweck von
Fallklappen-Flußunterwasser-Kraftanlagen ist es, elektrischen Strom aus den langsam
aber unaufhaltsam abfließenden, nicht aufgestauten Wassermassen der klimatisch besonders
energiereichen deutschen Flüsse zu gewinnen.
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Die heutige Lage ist, daß nur zirka fünf Prozent des gesamten Stromverbrauchs
aus der Flußkraft gewonnen wird.
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Der jährliche Gesamtverbrauch der letzten Jahre liegt etwas über 300
Milliarden kW/h.
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Diese fUnf Prozent werden mit den bekannten Laufwasserkraftwerken
gewonnen, die zu diesem Zweck das Gefälle aufgestauter Flüsse nutzen. Eine gewisse
Steigerung kann noch an der Saar erwartet werden. Dieser Fluß soll zur Großwasserstraße
ausgebaut werden, was bedeutet, daß die Saar eine Staustufenkette ähnlich der Moselstaustufenkette-
erhalten wird, iun sie für sogenannte Europaschiffe befahrbar zu machen. Als Abfallprodukt
läßt sich dann das Gefälle aller Stufen für die Stromgewinnung nutzen, Physikalisch
gesehen ist jedoch mit dieser Form der Nut@ung das tatsächlich noch vorhandene Energiepotential
dtr Fliisse nicht erschöpft, wie das von vielen Zeitgenossen angenommen wird.
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Bekannt ist eine Anlage, mit der ebenfalls das bisher nicht genutzte
Energiepotential genutzt werden soll. Es handelt sich um die Ertindung des Herrn
Wieczoreck, Patentnummer 30 06 950, Klasse E 02 3 9/00. Diese Anlage wird quer über
kleinere Flüsse befestigt, von Ufer zu Ufer, und soll die Energie nutzen, welche
an der Wasseroberfläche
anfällt.
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Obwohl diese Erfindung mit meiner in einzelnen Punkten eine gewisse
Ähnlichkeit aufweist, ist sie doch in den entscheidenden von meiner verschieden,
wie ich anschließend beschreibe.
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Figuren 1 bis 4 Zur Stromgewinnung wird die Fallklappen-Flußunterwasser-Kraftanlage
(F U K A) (Fig.1=Seitensicht; Fig.2=Draufsicht; J?ig.3=Vordersicht; Fig.4=FUKA auf
Flußgrund verankert) so mittels Ankerseile(2) und Ankerdorn(21) auf der Flußsohle
(22) verankert, daß das anströmende Wasser(1) auf die herabgefallenen Klappen(18)
angreifen und sie in Fließrichtung(1) bewegen kann.
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Die angreifenden Bewegungskräfte werden von den Pallklappen(18) auf
das Endlos-Transportband(6) übertragen und von diesem auf die hintere Umlenkwelle(13),
die mit dem Übersetzungsrad(13) fest verbunden. ist.
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Von diesem werden die Bewegungskräfte mittels Kette oder Riemen(14)
auf den angesetzten Generator(16) oder auf einen auf dem Ufer stehenden Generator
mittels biegsamer Welle übertragen, der sie in elektrischen Strom umwandelt Dieser
wird per Kabel(15) an einen Verbraucher in Ufernähe geleitet oder ins allgemeine
Stromnetz eingespeist Nach diesem Arbeitsgang(1) legen sich die Fallklappen an der
hinteren Umlenkwelle(13) an, gleiten auf dem Transportband(6) liegend(7) gegen die
Strömung(10) zur vorderen Umlenkwelle(4), wo sie durch ihr eigenes Gewicht herabfallen
zum Arbeitsgang(1).
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Fangbügel(9), die am Transportband(6) befestigt sind, gebenden Fallklappen(18)
nur soviel Spiel, daß sie ;;ich anlegen oder bis zur Arbeitsposition(18) bewegen
können.
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Zur Minderung des Widerstandes an der Welle(4) sind die Fallkiappen
quer haltiert. Scharniere verbinden beide Hälften. Führungsscheiben(24), die an
der Welle(13)
beiderseits angesetzt ind, verhindern, daß das Transportband(6)
schräg laufen kann.
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Figuren 5 bis 10 Der notwendige Zusammenhalt der Anlage wird durch
ihre starren Teile gebildet, (Fig.5=Seitensicht; Fig.6=Draufsicht; Fig.7=Vordersicht;
Fig.8=Vordersicht Tragstütze; Fig.9= Tragstiitze in Schrägsicht; Fig.10= Tragstüzte
in Draufsicht). Zum starren Teil gehören die Grundplatte(20), an welcher die Verankerung(2),-
der Generator(16), sowie die beiden vorderen(3) und die beiden hinteren Stützen(17)
befestigt sind.
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Der Tragrahmen(11) für das Transportband(6) ist mit den Stützen(3
und 17) fest verbunden. Auf dem Tragrahmen(11) sind Walzen(8) beweglich gelagert,
die ein zu starkes Durchhängen des oberen Bandlaufs(6) verhindern soll.
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Tragstützen(12) sind seitlich am Tragrahmen(11 ) angesetzt.
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Sie sollen die beiden Ränder des Transportbandes(6)- während des Unterlaufss
tragen, damit sie nicht zu stark durchhängen.
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Die Tragestützen(12) werden mittels Klemmschellen(12c und 12b) und
Schrauben(12d) am Tragrahmen(11) angeschraubt.
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Der Transportbandrand rollt auf der Tragwalze(12a).
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Mit der Spannvorrichtung(5), die in den vorderen Stitzen (3) eingebaut
ist, kann die vordere Umlenkwelle(4) so eingestellt werden, daß das Transportband(6)
weder schräg läuft, noch daß es auf der hinteren Triebwelle(13) rutscht.
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Die Ösen(19), an jeder der vier Stiitzen(3 und 17) eine, sind f das
Einsetzen und für das Anlandhieven der Fallhl appen- Pl.ußunterwas ser-graftanlage
vorgesehen.
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Die Verankerung von FUKA erfolgt , je nach Härte des Flußgrundes,
der Fließgeschwindigkeit und der Anlagengröße
auf vier Arten mit
Ankerdorn, Doppelklauenanker, Hochwasser-Sicherheitsverankerung oder mit einer Schienenanlage.
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Figuren 11 bis 13 Der Ankerdorn (Fig.11=Draufsicht; Fig.12=Seitensicht;
Fig.13=Vordersicht) wird Anlagen unter 10 Metern Länge und Fließgeschwindigkeiten
unter 1 m/S eine ausreichende Verankerung in festem Grund gewährleisten. Hierbei
wird ein Ankerdorn(21) von ausreichender Größe und Festigkeit in den Flußgrund(22)
getrieben und dann das Ankeraeil(2) über das noch herauaragende Ankerdornstück gestülpt.
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Figuren 14 bis 16 Der Doppelklauenanker(25) (Fig.14=Draufsicht; Fig.1
5= Seitensicht; Fig.1 6--Vordersicht) wird vorzugsweise in weichem Flußgrund(22)
angewendet. Die Ankerklauen(25) sind beweglich gelagert, krallen sich selbsttätim
beim Aufdengrundsetzen in den Flußgrund(22), verankern so die FUKA und halten sie
zugleich in einem optimalen Anströmwinkel. Die Doppelklauen(25) klappen von unten
her an die Grundplatte(20) an, wenn sie zur Überholung auf Land gesett werden muß.
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Figur 4 Die Hochwasser-Sicherheitsverankerung(26), ist für FUKA vorgesehen,
die entweder mit Ankerdorn(21) oder mit Doppelklauenanker(25) verankert werden.
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Sie soll ein unkontrolliertes Fortbewegen der FUKA verhindern, das
durch Ankerausspülung oder außergewöhnliche Anströmkräfte, wie sie bei direkter
Schiffsschrauben-Ab.
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strömung oder bei starkem Hochwasser erfolgen könnten.
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Zugleich ermöglicht sie ein schnelles Auffinden der FUKA vom Ufer
aus, da das eine Ende der Verankerung an der FUKA und das andere oberhalb der Wasserlinie
am Ufer verankert wird.
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Nach Ankerdorn(21), Doppelklauenanker(25) und Hochwasser-
Sicherheitsverankerung(28)
stellt die Schienenanlage die vierte Verankerungsform dar.
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Figuren 17 bis 19 Die Schienenanlage (Fig.17-Seitensicht; Fig.18=Draufsicht;
Fig.19=Vordersicht) verleiht der PUKA zugleich feste Verankerung wie auch feste
Transportmöglichkeit zum Wassern oder Anlandbringen.
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Sie besteht aus zwei Schienen(47) für Tragen, Verankern und Bewegen
der FUKA; den Sockeln(46), die teilweise in den Grund(22) ragen, auf welche die
Schienen(47) montiert sind und aus der Windenanlage, bestehend aus Winde(58), dem
Zug- und Halteseil(48) und der Umlenkiolle(42), die auf dem Querträger(41)sitzt,
welcher die Schienenanlage flußseitig abschließt.
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Für die Gewinnung von größeren Mengen elektrischer Energie aus langsam
fließenden Wasserläufen ist vorgesehen, erstens FUKA wesentlich zu verlängern und
zu verbreitern und zweitens sie mit Strömungsbeschleunigern zu versehen.
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Figuren 20 bis 23 Diese Figuren stellen eine FUKA dar, die verbreitert
und mit seitlich angesetzten Strömungsbeschleunigern versehen ist. (Fig.20=Draufsicht
auf FUKA ohne Transport band(6)); Fig.21=Seitensicht; Fig.22=FUKA mit Dransportband;
Fig.23=Vordersicht) Die seitliche Strömungsbeschleunigungsanlage besteht aus einem
rechtem und einem linken Strömungsbeschleuniger.
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Der einzelne seltliche Strömungsbeschleuniger setzt sich zusammen
aus dem Rahmen(53), dem vorderen und hinteren Befestigungsteil(55) sowie aus den
Einströmschächten(51) mit Vorderkanten(52) und verlängerten Strömungsleitflächen(54).
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Zweck der seitlichen Strömungsbeschleunigungsanlage ist es, die FUKA
erstens von beiden Seiten her wassermäßig
abzuschließen, damit
das von vorn anströmende Wasser nicht seitlich. ausweichen kann und zweitens sollen
sie den Fallklappen (18 und 56b) zusätzliches Flußwasser von den Seiten her zufuhren,
damit sich die asserfließgeschwindigkeit im Arbeitsschacht erhöht.
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Anlagen dieser Art werden überwiegend in solchen Flossen e-ingesetzt,
die-auch unter extremen Bedingungen kaum über 5 m/s fließen. Zumal die Einströmschächte
starr sind und viel höhere Ånströmgeschwindigkeiten nicht ableiten könnten. Dafür
werden ihre Entstehungskosten auch weit unter denen liegen die für die richterkasten-Beschleunigungsanlage
aufzuwenden sein werden.
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Figuren 24 bis 26 Der Trichterkasten-Strömungsbeschleuniger ist nachfolgend
dargestellt. (FIg.2=Seitensicht; Fig.25=Draufsicht; Fig.26=Vordersicht).
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Diese Anlage umhüllt die Fallklappen-Flußunterwasser-Kraftanlage.
Sie besteht aus dem Einlauftrichter (30;31;32;44;45), dem Strömungskasten(33;38;39;49)
und der automatischen Überdrucköffnungsanlage(34;35;36;37;43).
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Zweck des- Einlauftrichters ist es, den Volumenstrom langsamer Flüsse.
beim FUKA-Durchlauf zu beschleunigen, um eine größere Elektrizitätsmenge zu gewinnen.
Andererseits ist der Einlauftrichter mit einem Klappensystem (31;44) ausgerüstet,
welches bei übermäßig starkenAnströmdrücken selbsttätig öffnen kann, (Hochwasser;Schraubenwasser).
Auf diese Weise soll verhindert werden, daß die FUKA von der Verankerungsschiene(47)
losgerissen werden kann Im Normalbetrieb sind die Seitenklappen(44) geschlossen(44b).
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Hierbei drückt das Flußwasser auf die vier Zuhaltebleche(37) und hält
die Seitenklappen(44) über das Seilsystem(36) und die Flaschenzugrollen(34) geschlossen.
Die obere Klappe(31) wird durch das Gewicht(32) geschlossen gehalten.
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Bei extremen Flie ßge schwind igkei ten überwindet das anströmende
Wasser das Gewicht(32) sowie das Zuhaltevermögen der Zuhaltebleche(37) und preßt
die Klappen(31 und 44) auf.
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Dadurch verringert sich-der Volumenstrom auf den Querschnitt der Fall
klappenfläche(1 8) und das sonst absichtlich in die FUKA hineingelenkte Wasser strömt
außen vorbei.
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Im Zustand "geöffnete Klappen"(44)" haben sich die Zuhaltebleche in
den Führungsschienen nach vorne bewegt.
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Eine Seilzuganlage, bestehend aus Zugseil(48), Winde(Fig.17 (58)),
Umlenkrolle(42) und dem Querträger(41) erlaubt das Wassern oder Anlandhieven bzw.-ziehen
der FUKA.
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Zwei Prellböcke(50) am Ende der Schienen(47) verhindern, daß die FUKA
beim Wassern über die Schienen-Enden hinausgleitet und runterfällt.
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Zur Vervielfachung der Stromgewinnung aus ungestauten Wasserläufen
ist neben der besonderen Konstruktion der Anlage, als Fallklappen-Flußunterwasser-Kraftanlage;
neben den zwei Arten von Strömungsbeschleunigern und neben der Anlagengröße auch
von miterbscheidender Bedeutung, wie oft solche FUKA neben- und vor allen Dingen
wie oft sie hintereinander auf dem Flußgrund verankert werden können.
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Da Flußwasser auf seinem oft viele hunderte Kilometer langen Wege
von der Quelle bis zur Einmiidung ins Meer an jedem einzelnen Meter, den es durchströmen
muß, einen Teil seiner ENERGIE der LAGE abgeben muß, ist es möglich, Flüsse auf
ihrer gesamten Länge, in Abständen von etwa 1 0 0 Metern Energie zu entnehmen, imine
noch häufigere Energie-Entnahme erscheint un zwec kmäßig, weil das fließende Potential
Zeit zum Entwirbeln und anch zum erneuten Beschleunigen bis zur allgemeinen Gefälle-Fließgeschwindigkeit
braucht.
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Figur 27 Die Einzelanordnung von FUKA auf dem Flußgrund(22) in Ufernähe
zeigt
Fig.27. Diese Anordnung erlaubt die "kleine Stromgewinnung", , FUKA(60) werden in
Abständen von 100 m hintereinander auf dem PluBgrund(22) verankert. Die Wasseroberfläche(29)
bedeckt sie völlig; Schiffsverkehr und Landschaftsbild werden nicht im geringsten
beeinträchtigt.
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Figur 28 Das Uferblock-Kraftwerk(61) veranschäulicht Fig.28.
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Hierbei wird der nackte FUKA, ohne Grundplatte(20) Stiitzen(3 und
17), Aggregat(16) und Strömungsbeschleunigern in ein großes wabeflartiges Gestell
eingesetzt.
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Im Verbund mit anderen FUKA wird so eine größere Strommenge gewonnen.
Das Stromerzeugungs-Aggregat kann sowohl am Uferblock(61) angesetzt sein oder auch
auf dem Ufer(65) stehen, Im letzteren Falle ist die gewonnene Energie mittels Wellen,
Riemen odgl. ans Land zu leiten. T)argestellt ist Gewinnung im Wasser und Ableitung
ueber ein Kabel(15) Auch solche Uferblock-Kraftwerke(61) lassen sich beiderseits
von Wasserläufen alle 100 m auf den Flußgrund(22) verankern.
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Sie werden geeignet sein, größere Strommengen zu gewinnen, mit denen
man bereits Dörfer oder mittlere Fabriken versorgen kann; erforderlichenfalls durch
Zusammenschaltung mehrerer solcher Uferblock-Kraftwerke.
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Auch diese Anordnungsform behindert weder Schiffsverkehr noch stört
sie im Landschaftsbild.
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Figur 29 Diese Figur veranschAulicht das sogenannte FUKA-Flußkraftwerk(62).
Es ist eine flußbettfüllende Anordnung und als solche eine Erweiterung des FUKA-Uferblockkraftwerks(61).
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Ihre Kraftausbeute wird noch gesteigert durch die rechte und linke
Sperrmauer(63). Der großen Strommenge wegen, die bereits von einem Kraftwerk(62)
dieser Art gewonnen werden kann, wird die genvonnene Energie ausschließlich über
Wellen etc. an die Oberfläche in ein Generatorenhaus (65) übertragen. Die Kraftübertragung
erfolgt durch unterirdische Schächte hindurch.
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Wirtschaftliche Nutzung Da die FUKA-Bauweise einerseits ziemlich einfach
ist und es andererseits Gewerbezweige gibt, die ganz ähnliche Geräte -nur mit gänzlich
anderer Auslegung und Anwendungherstellen, sehe ich für die technische Verwirklichung
keine Schwierigkeiten. Ich denke hier an Hersteller von Föderbändern.
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Die wirtschaftliche Nutzbarkeit von Fallklappen-Flußunterwasserkraftanlagen
sehe ich in besonderer Weise durch seine Vorteile als günstig an: 1.FUKA sind einfache
und daher billige Geräte.
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2.Sie neben für ihren Betrieb keine Landfläche in Anspruch.
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3.Die FUKA-Technik ist einfach. Sie bedarf deshalb keiner Milliardenbeträge
für Forschung und Entwicklung.
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4.Beim Betrieb entstehen keine Schadstoffe, die Wasser, Land oder
Luft schädigen könnten.
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5.Der Rohstoff "Flußwasser" steht kostenlos zur Verfgung.
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6.Aufgrund des Vorhandenseins von vielen Millionen Kubikmetern Flußwassers,
das unaufhörlich talwärts abfließt, lassen sich mit entsprechend vielen und entsprechend
dimensionierten FUKA vermutlich 50 und mehr des gegenwärtigen Stromverbradchs aus
der Wasserkraft gewinnen.
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7.Unsere Abhängigkeit von ausländischen Lieferungen an Kohle, Kernbrenhsboffen,
Erdöl und Erdgas wirde sich beträchtlich verringern und schlielich 8.würde sich
bei voller Entfaltung der FUKA-Technologie ein neuer Berufszweig auftun, der zur
Belebung des Arbeitsmarktes beitragen kann.
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Zeichnungen zur Fallklappen-Flußunterwasser-Kraftanlage Pauspapier
Seite Figur Darstellung 1 1 Seitensicht, F U K A 2 Draufsicht, " 3 Vordersicht,
" 4 FUKA auf Flußgrund verankert 2 5 Seitensicht, FUKA ohne Transportband 6 Draufsicht,
" " " 7 Vordersicht, " " " 8 Seitensicht, untere StUtze (Detail) 9 Schrägsicht,
" " " 10 Draufsicht, " " " 3 11 Draufsicht, FUKA mit Ankerdorn 12 Seitensicht,"
" " 13 Vordersicht," n Vf 14 Draufsicht, FUKA mit Doppelklauenanker 15 Seitensicht,
" " " 16 Vordersicht, " " " 4 17 Seitensicht FtJKA auf Schienenanlage 18 Draufsicht,
" " " 19 Vordersicht, " " " 5 +20 Draufsicht, FUKA mit seitlich angesetzten Strömungsbeschleunigern
und 21 Seitensicht, " Mittelstütze 22 Draufsicht, FUKA mit Mittelstütze 23 Vordersicht,"
(wie Fig. 20 und 22) 6 24 Seitensicht,FUKA im Strömungsbeschleunigergehäuse 25 Drausicht,
" " 26 Vordersicht," " 7 27 Ansicht, FUKA-Einzelanordnung im Fluß 28 Ansicht, "
-Uferblockkraftwerk im Fluß 29 Ansicht, " -Flußkraftwerk
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen zur F U K A
| verwendet auf |
| Zeichnungs-Seite |
| lfd |
| Nr. Rurzbeschreibung lt2 3 j4 5 6| 7 |
| ~ ~~s ~ * . ~ S * |
| 1 Fließ- und Arbeitsrichtung |
| 2 Ankersei 1 |
| 3 Stiitzen, vorne rechts und links |
| 4 Welle mit Lager, vorn |
| 5 Spannvorrichtung fiir vordere Welle z |
| 6 Transportband, endlos |
| 7 Pallkl.appen, angelegt, Ruhegatng |
| b Stitzwellen fiir oberen Transporthandlauf X k |
| 9 Fangbijgel fiir Fallklappe |
| 10 Richtung des oberen Transportbapdlaufs X LXL |
| 11 '1 ragrahmen fiir Transportband (6) |
| 12 Untere Stützen Zum Tragen des Transportband |
| randes im unteren Lauf, beidseitig vorh. |5 |
| 13 Hintere Triebwelle mit Lager und SYjerset- kZk, ! |
| zungsrad |
| 14 Craftiibertragung (Kette ,Riemen ) zum Gene- |
| rator |
| 15 Stromkabel vom Generatur zum Abnehmer X |
| 16 generator zum Unterwasserbetrieb )<j -- |
| 17 Stiitzen, hinten rechts und links |
| 18 Fallklappe, herabgefallen, Arbeitsgang Ü |
| 19 Öse, an jeder StÜtze (3;17), zum Einsetzen |
| in den Fluß oder zum Anlandhieven |
| 20 Grundplatte oder -rahmen |
| 21 Ankerdorn, in Flußgrund(22) getrieben, x; X ; |
| 22 ilußgrund |
| 23 Flußböschung |
| 24 Transortband-i'ijhrungsscheiben an Welle(13) |
| 25 T)oppelkauenanker l X::. |
| 26 Hochwasser-Sicherheitsanker a | |
| 27 Mittelstiitze auf Grundplatte(20) zum Mittrai 5< |
| gen ijberbreiter Transportbänder(6) |
| 28 Rolle auf Mittelstiitze(27) Y |
| 29 oberer Flußwasserstand -- |
| 30 Rahmen des Einströmtrichters |
| lfd ,Seiten-Nre |
| Nr. - KurbesChreibun |
| 31 Obere bewegliche Klappe des Einströ.mtrjch- |
| ters, öffnet bei überdruck r)--: |
| 32 Gewicht auf Klappe(31) zum Niederhalten |
| 73 Abdeckung zur Widerstandsminderung der her- x |
| abfallenden Klappen(l8) X |
| 34 Flaschenzugrollen mit Zuhalteseil(36), beid-'! |
| seitig ½-. |
| 35 Führungssehiene für Zuhaltebleche(37) j I L X |
| 36 Seilsystem.der Seitenklappen(44) |
| 37 Zuhaltebleche, wasserangeströmt |
| 38 oberer Kanal für Transportbandlauf(10) 1 |
| 39 Trennblech zwischen Kanäle (1 und 10) |
| 1 |
| 40 Gleitschuhe |
| 41 Querträger am Schienenende(47) t X |
| 42 Umlenkrolle auf Querträger(41) ' |Fl X |
| 43 Winkelstück fiir Seilsystem(36) At |
| 44 Seitenklappe, 44a=geöff.net, 44b-a.u » |
| 45 Scharniere am Rahmen(30) , ' i |
| 46 Sockel, trägt Schienenanlage(47) ;)' X |
| 47 Schienenanlage |
| 48 Zugseil, für Transport'der FUKA ,, |
| 49 Abdeckung des oberen Kanals(8) |
| 50 Prallböcke am Ende der Schienen(47) # z - |
| 51 Ei nuitrömschacht, , seitlich angesetzt |
| 52 Vorderkanten des Einströmschachts(51 ) x. |
| 53 Rahmen des seitlichen Strömu:;beschlu- |
| nigers |
| 54 Strömungsleitblech am Einstromctiacht(51) |
| 55 Befest;igung für seitl.StrömunR::eschleu- |
| niger( |
| 56a Fallkappen-Paar, angelegt :L ; k |
| 56b " ff , herabgefallen |
| 57 Zwischenraum für Mittelstiitze(27) ; |
| 58 Winde für Zugseil(48) |
| 59 ----- |
| 60 FUKA-Einzelanordnung im Fluß ~ ~ X |
| 61 FUKA-Uferbld>ckkraftwerk |
| 62 FUKA-Flußkraftwerk |
| 63 Sperrmauer > - |
- Leerseite -