DE3719265A1

DE3719265A1 - Wellenkraftwerk oder schaukelschiff zur erzeugung elektrischen stroms

Info

Publication number: DE3719265A1
Application number: DE19873719265
Authority: DE
Inventors: Albrecht Zumbruch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1987-10-29

Description

Gattung des Anmeldungsgegenstandes:

Die Schaukelbewegung des schiffs- oder brettähnlichen Schwimmkörpers wird in eine Drehbewegung umgewandelt, die einen Dynamo antreibt und somit Strom liefert. Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Die Erfinder vor mir haben die Kraft des fließenden Was sers von Bächen, Flüssen und Stauseen benutzt, um über Schaufelräder oder Turbinen Dynamos anzutreiben.

Aufgabe

Meine Erfindung nutzt dagegen die Wellenbewegung des Was sers in Küstennähe - insbesondere die der Meere oder großer Seen - aus, um elektrischen Strom zu erzeugen. Dieser wird durch ein Unterwasserkabel zur Küste geleitet.

Lösung:

Wirft man beispielsweise ein Brett ins Wasser, so beob achtet man, daß es sich sogleich der Länge nach parallel zu den Wellen ausrichtet und auf den Wellen nach Luv und nach Lee schaukelt. Diese Beobachtung hat mich da zu bewogen, ein Modell des Wellenkraftwerks oder Schau kelschiffes aus Holz und Kunststoff zu entwickeln. Das Modell ist die Basis meiner Erkenntnisse.

Allgemeine Beschreibung:

Das Schaukelschiff besteht u. a. aus einem schiffsähnlichen Schwimmkörper, dem Rotor und einem u-förmigen Rahmen, dem Stator. Der Rotor schaukelt wie ein Brett auf den Wellen, je nach Seegang, vollzieht aber keinesfalls Umdrehungen von 360°. Der Stator,der unten mit einem Gewicht be schwert ist, steht senkrecht im Wasser, auch bei hohem Seegang. Stator und Rotor sind mit je einem Zapfen am rechten und linken Querende des Schwimmkörpers (Mitte) drehbar verbunden. Die Verbindungsstellen sind die Dreh punkte des Schaukelschiffes.

Der Schwimmkörper ist in der Mitte quer geteilt und läßt Raum für einen Mast, der senkrecht auf dem Stator in der Mitte angebracht ist. Lediglich eine schmale Leiste auf beiden Längsseiten des Schwimmkörpers verbindet die bei den getrennten Teile. Am oberen Ende des Mastes ist der Dynamo senkrecht angebracht. Parallel zum Spalt für den Mast, auf beiden Längsseiten des Schwimmkörpers, sind je zwei senkrechte Stangen angebracht, die durch je zwei Streben gestützt werden. Diese vier Stangen halten zu sammen mit den Spannseilen einen kleiderbügelartigen Bogen, der quer zum Schwimmkörper verläuft. Der Bogen hat auf jeder Seite eine Zahnleiste, die die beiden Zahnräder und diese wiederum den gezahnten Dynamokopf zwischen ihnen antreiben.

Sobald die Wellen den Schwimmkörper zum Schaukeln bringen, neigt sich der Bogen nach Luv und nach Lee. Die Zahnräder und der Dynamokopf drehen sich. Elektrischer Strom wird er zeugt. Dieser wird durch ein Unterwasserkabel zur Küste ge leitet. Das Schaukelschiff ist im Wasser verankert und unbe mannt.

Beschreibung im Detail:

Der brettartige Schwimmkörper:

Das Verhältnis der Breite zur Länge ist 1 : 4. Mit diesen Proportionen richtet er sich am besten parallel zu den Wellen aus. Die Ober- und Unterseite ist flach, weder konkav noch konvex. Ein flacher Boden ergibt die stärksten Schaukelbewegungen. Die Luvseite ist in Wasserlinie rund und oberhalb dieser abgeschrägt, um beim Anprall der Wellen einen ruckartigen Zug auf Ketten und Anker zu vermeiden. Die Leeseite und die beiden Querseiten sind senkrecht, die Kan ten abgerundet. Der Schwimmkörper ist nur so dick, daß er das Wellenkraftwerk mit Leichtigkeit trägt, zuzüglich des überschwappenden Wassers. Bei meinem Modell beträgt die Dicke des Schwimmkörpers ein 0,22stel seiner Breite.

Die Größe des Schwimmkörpers:

Seine Größe richtet sich ausschließlich nach dem Abstand der Wellen, von Wellenkamm zu Wellenkamm gemessen. Vor dem Bau eines Wellenkraftwerks für eine bestimmte Küstenregion müßte man zunächst den Wellenabstand im Jahresdurchschnitt ermitteln. Beträgt er beispielsweise 5 m, so ist die Breite des Schwimmkörpers 5 m, seine Länge 20 m. (B : L = 1 : 4) Wellen unter 5 m Abstand zu einander bringen den Schwimm körper zwar auch zum Schaukeln. Die Schaukelbewegung ist dann lediglich geringer und somit auch die Stromerzeugung. Will man nun eine Strommenge erzeugen, die die Leistung eines Schaukelschiffes der als Beispiel genannten Größe bei weitem übersteigt, so müssen mehrere Schaukelschiffe auf dem Meer in seiner Nachbarschaft verankert werden.

Der Drehpunkt:

Meine Modellversuche haben ergeben, daß der Schwimmkörper am sensibelsten auf Wellen reagiert, wenn der Drehpunkt oberhalb der Wasserlinie liegt. Deshalb ist an den bei den Querseiten des Schwimmkörpers - Mitte - jeweils eine Lasche senkrecht angebracht, die das Bohrloch für den Zapfen enthält. Der Abstand vom Boden des Schwimmkörpers bis zum Bohrloch beträgt ein 0,281stel der Breite des Schwimmkörpers. An diesem Punkt, mit dem Stator drehbar verbunden, kippelt der Schwimmkörper auf dem Wellenkamm wie ein Seiltänzer auf dem Seil.

Das Gestänge mit Streben, Bogen und Spannseilen:

Das Gestänge und die Stützstreben sind rund, um dem Wind wenig Angriffsfläche zu bieten. Sie sind parallel zum Schlitz für den Mast an den Längsseiten des Schwimmkör pers zur Mitte hin angebracht. Der Bogen ist an den vier senkrechten Stangen durch Querverbindungen und Spann seile befestigt. Er hat auf jeder Seite eine Zahnleiste für die beiden Antriebszahnräder des Dynamos. Der Bogen vollzieht die Schaukelbewegungen des Schwimmkörpers, d. h. er neigt sich nach Luv und nach Lee. Je höher der Bogen über dem Schwimmkörper angebracht ist, um so geringer wird seine Antriebskraft. Demnach richtet sich die Höhe der Anbringung nach dem Kraftaufwand, der zum Drehen des Dynamokopfes benötigt wird.

Bei meinen Modellversuchen mit Dynamoattrappen ergab sich eine Bogenhöhe von maximal dem 2,125fachen der Schwimmkörperbreite, vom Boden aus gemessen.

Der u-förmige Stator mit dem Mast in der Mitte:

Das Gestänge für den Stator sowie der Mast sind eben falls rund, damit den Wellen wenig Widerstand entgegenge setzt wird. Wichtig ist, daß der Abstand zwischen Schwimm körper und den beiden waagerechten unteren Stangen mög lichst groß gehalten wird, damit die Wellen ungehindert unter dem Schwimmkörper hindurchlaufen können. Anderen falls beginnt der Stator mit Mast an zu schwanken. Wenn die Tiefe eines Werfthafens nicht ausreicht, muß eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, den Mast nach unten hin zu verlängern. Das Verlängerungsstück wird am Ankerplatz abgesenkt. Am unteren Ende befindet sich ein Gewicht, das den Stator mit seinem Mast stets senkrecht hält.

Nach meinen Modellversuchen ist eine Tiefe des 2,3125 fachen der Schwimmkörperbreite ausreichend, - vom Schwimm körperboden aus gemessen - um den Stator stets senkrecht zu halten.

An den beiden senkrechten Teilen des Rahmens befinden sich oben die Zapfen, die Stator und Rotor drehbar ver binden. Die beiden Zapfen sind auch gleichzeitig die Stellen, an denen die Ankerketten befestigt sind.

Der Antrieb des Dynamos:

Am oberen Ende des Mastes ist der Dynamo mit Drehkopf und seinen beiden Antriebszahnrädern senkrecht ange bracht. Beide Zahnräder greifen rechts und links in die jeweilige Zahnleiste des Bogens und in die Zähne des Dynamokopfes, der sich zwischen den beiden befindet. Beide Antriebszahnräder sind quer zur Achse in der Mitte geteilt und besitzen eine Aus- bzw. Einrastevorrichtung. Neigt sich nun der Bogen nach Luv, so treibt nur das rechte Zahnrad den Dynamo an. Die obere Hälfte des linken Zahnrades rastet aus und läuft im Leerlauf gegenläufig mit. Neigt sich der Bogen nach Lee, so rastet das Oberteil wieder ein und treibt den Kopf an. Die obere Hälfte des rechten Zahnrades rastet jetzt aus und läuft nun im Leer lauf gegenläufig mit. Gleichgültig, ob der Bogen nach Luv oder nach Lee schwankt, der Dynamokopf dreht sich stets in einer Richtung um seine Achse.

Die Verankerung:

Das Schaukelschiff wird an zwei Ketten, die zu einem Anker führen, drehbar verankert, so daß es stets parallel zu den Wellen steht, gleichgültig aus welcher Richtung sie kommen. Der Anker kann ein eiserner Pfahl sein, der in den Grund gerammt wird, aber auch ein Schiffsanker oder Scheibenanker.

Das Unterwasserkabel:

Es führt vom Dynamo den Mast hinunter bis zum Anker und von dort an Land.

Vorteile der Erfindung:

Das Wellenkraftwerk oder Schaukelschiff stellt eine Alter native dar zur herkömmlichen Nutzung der Naturkräfte wie Wasserkraft, Windenergie und zur lebensbedrohenden Atom kraft. Es arbeitet fast immer, weil das Meer stets bewegt ist, wie beispielsweise die windstille Äquatorgegend. Es ist, bei innen ausgeschäumtem Schwimmkörper, unsinkbar. Bei einem so tief liegenden Schwerpunkt kann es auch nicht kentern. Es ist unbemannt und umweltfreundlich.

Fig. 1

1 Schwimmkörper
2 abgerundete und abgeschrägte Luvseite
3 schmale Verbindungsleiste
4 Raum für den Mast
5 Lasche mit Drehpunkt und Zapfen
6 Gestänge
7 Stützstrebe
8 Querverbindung
9 Bogen mit Zahnleisten rechts und links
10 Spannseil
11 Mast
12 Dynamo
13 Antriebszahnräder mit Dynamokopf in der Mitte
14 Wasserlinie
15 u-förmiger Stator
16 Verlängerungsstück
17 Gewicht
18 Ankerkette
19 Unterwasserkabel

Fig. 2

1 Dynamo
2 Bogen mit Zahnleisten rechts und links
3 Dynamokopf
4 Antriebszahnrad
5, 6 Aus- bzw. und Einrastevorrichtung
7 Mast

Claims

1. Das Wellenkraftwerk oder Schaukelschiff zur Erzeugung elektrischen Stroms ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaukelbewegung des schiffs- oder brettähnlichen Schwimm körpers in eine Drehbewegung umgewandelt wird, die einen Dynamo antreibt.

2. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenbewegung des Wassers - insbesondere die der Meere oder großer Seen - für die Stromerzeugung genutzt werden kann.

3. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der gewonnene Strom durch ein Unterwasserkabel über den Anker zur Küste ge leitet wird.

4. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß es parallel zu den Wellen durch Ketten an einem Anker oder Ankerpfahl dreh bar verankert ist.

5. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem schiffs ähnlichen, rechteckigen Schwimmkörper, dem Rotor und einem u-förmigen Rahmen, dem Stator besteht.

6. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stator durch ein Gewicht in der Mitte senkrecht im Wasser steht und mit dem Rotor durch zwei Zapfen am rechten und linken Querende des Schwimmkörpers drehbar verbunden ist.

7. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mast in der Mitte des Stators senkrecht angebracht ist und oben senkrecht den Dynamo trägt.

8. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper in der Mitte quer geteilt ist, um Raum für den Mast zu ge ben, und durch zwei schmale Leisten an den Längsseiten miteinander verbunden ist.

9. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß es parallel zum Spalt für den Mast auf den beiden Längsseiten des Schwimmkörpers zur Mitte hin je zwei senkrechte Stangen mit je zwei Stützstreben hat, die den Bogen tragen, der quer über den Schwimmkörper führt. Spannseile halten den Bogen an seinen Enden zusätzlich am Gestänge fest.

10. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen rechts und links eine Zahnleiste für die Antriebszahnräder des Dynamos hat.

11. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge von Stator und Rotor rund ist.

12. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Breite zu Länge des Schwimmkörpers 1 : 4 ist.

13. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Fläche des Schwimmkörpers flach, die Luvseite in Wasserlinie rund und oberhalb dieser abgeschrägt ist. Die drei anderen Seiten sind senkrecht mit abgerundeten Kanten.

14. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper nur so dick ist, daß er das Wellenkraftwerk mit Leichtigkeit trägt.

15. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite des Schwimmkörpers nach dem Wellenabstand von Wellenkamm zu Wellenkamm im Jahresdurchschnitt richtet. Die Länge des Schwimmkörpers errechnet sich, indem man die Breite × 4 nimmt.

16. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt des Schwimmkörpers oberhalb der Wasserlinie liegt.

17. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Höhe der Anbringung des Bogens nach dem Kraftaufwand richtet, der zum Drehen des Dynamokopfes benötigt wird.

18. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Schwimmkörper und den beiden waagerechten unteren Stan gen des Stators möglichst groß gehalten wird.

19. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß ein absenkbares Ver längerungsstück mit einem Gewicht den Mast nach unten hin verlängert, so daß der Stator mit dem Mast stets senkrecht im Wasser steht.

20. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zapfen, die sich an den beiden senkrechten Teilen des Stators oben befinden, auch die Stellen sind, an denen die Ankerketten befestigt sind.

21. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebs zahnräder rechts und links vom Dynamokopf quer zur Achse geteilt sind und eine Aus- bzw. Einrastevorrichtung haben. Sie ermöglichen, daß beim Hin- und Herschwanken des Bogens, der Dynamokopf sich stets in einer Richtung um seine Achse dreht.