DE3742756A1 - Vorrichtung zum foerdern von sauerstoffreichem oberflaechenwasser in das sauerstoffarme tiefenwasser in stehenden gewaessern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von sauerstoffreichem Oberflächenwasser in das sauerstoffar­ me Tiefenwasser in stehenden Gewässern mit einem mit ei­ ner über eine Welle angetriebenen Propeller, wie sie aus der DE-OS 23 50 467 vorbekannt ist.

Es ist bekannt, daß die Anreicherung des Tiefenwassers mit Sauerstoff insbesondere bei stehenden Gewässern die Selbstreinigung der Gewässer unterstützt. Dabei ist - insbesondere aus energetischen Gesichtspunkten - das Fördern von sauerstoffreichem Oberflächenwasser in das sauerstoffarme Tiefenwasser durch die sich im Sommer ausbildende Temperatursprungschicht hindurch vorteilhaft gegenüber der Sauerstoffanreicherung des Tiefenwassers mit Luft.

Der aus der DE-OS 23 50 467 bekannte, mit einem Propel­ ler versehene Schwimmkörper verbleibt während des Be­ triebes an einem Ort. Bei Betrieb wird an dieser Stelle das Tiefenwasser mit sauerstoffreichem Oberflächenwasser vermischt. Die dabei erreichbare Flächenwirkung ist re­ lativ gering. Nachteilig ist auch, daß mit dem Pumpwas­ ser auch organische Substanz in die Tiefe gefördert wird, wodurch bakterielle Aktivitäten angeregt werden, die ihrerseits Sauerstoff verbrauchen - man spricht von einer "Zehrung". Ein Ausgleich ist mit größerem Pump­ volumen möglich, allerdings wird damit auch die Auf­ triebstendenz des relativ warmen und damit spezifisch leichteren Pumpwassers vergrößert. Letzteres soll aber keineswegs wieder durch die Temperatursprungschicht hin­ durch an die Oberfläche gelangen, da es mit seiner aus dem Tiefenbereich mitgebrachten Nährstofffracht dort ei­ ne zusätzliche Algenproduktion veranlassen würde.

Die Auftriebstendenz des Pumpwassers bringt es ferner mit sich, daß bei stationärem Pumpbetrieb eine großflä­ chige Sauerstoffanreicherung unmittelbar über Grund nicht erreicht wird. Diese aber ist ökologisch sehr erwünscht, um den "Redoxfaktor" zur Wirkung kommen zu lassen, der besagt, daß ein über dem Sediment befind­ licher Sauerstoffspiegel verhindert, daß Phosphat aus dem Sediment wieder in Lösung geht, was den Phosphatanteil im Tiefenwasser in unerwünschter Weise erhöhen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekann­ te Vorrichtung derart weiterzubilden, daß großräumig ei­ ne Sauerstoffanreicherung des Tiefenwassers insbesondere unmittelbar über dem Grund bewirkt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schwimmkörper als Boot ausgebildet ist, an das die Welle zwischen einer im wesentlichen vertikalen Ausrich­ tung in eine im wesentlichen horizontale Ausrichtung verschwenkbar angelenkt ist, wobei das Boot ein über die Welle den Propeller antreibenden Motor aufnimmt und die Welle in einer leicht zur Vertikalen geschwenkten Aus­ richtung mit dem Propeller zugleich den Antrieb für das Boot bildet.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Erfindungsgemäß wird also als Träger der Pumpanlage ein Boot vorgesehen, das einen regelbaren Motor trägt, der über ein Kegelradgetriebe oder dgl. eine mit einem Pro­ peller versehene Welle antreibt. Die Welle steht beim Pumpvorgang leicht zur Senkrechten geschwenkt, der Pro­ peller dreht unterhalb des Kiels des Bootes, wobei das Kegelgetriebe den Kraftschluß unabhängig von dem Ausmaß der Schwenkung der Welle sicherstellt. Die geschwenkte Welle erzeugt beim Pumpbetrieb zugleich einen Antriebs­ schub für das Boot.

Es wird also eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der das Oberflächenwasser nicht mehr von einer stationären Pump­ anlage sondern von einem über das Gewässer verfahrbaren Boot in den Tiefenwasserbereich gepumpt wird. Dabei wird ein Wasserstrahl in mehr oder weniger senkrechter Rich­ tung durch die Temperatursprungschicht hindurch in Rich­ tung auf den Boden des Gewässers gepumpt. Dabei ist - in an sich bekannter Weise - ein an einer Welle gehalterter Propeller vorgesehen, der sich bei nach unten geschwenk­ ter Welle einige Meter unter dem Kiel des Bootes befin­ det. Die Propellerwelle kann kraftschlüssig von der Senkrechten aus in achterliche Richtung (ggf. auch leicht nach voraus) geschwenkt werden und liefert damit eine Kraftkomponente, die das Boot in Vorausrichtung (oder aber achteraus) antreibt. Die Pumpleistung wird somit gleichzeitig zur Fortbewegung des Bootes benutzt.

Vorzugsweise trägt das Brunnenrohr an seinem unteren En­ de mehrere Leitflächen, die die Rotation des vom Propel­ ler erzeugten Wasserstrahls aufheben und somit eine Dre­ hung des Bootes aufgrund der Reaktion verhindern.

Die erforderliche Energie wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als einen Diesel- oder Ottomotor geliefert, der die um das Kegelgetriebe schwenkbare Propellerwelle antreibt.

Um eine Anpassung an die jeweilige Tiefe des Gewässers zu ermöglichen, wird die Drehgeschwindigkeit des Pro­ pellers über eine Drehzahlregelung des Motors entspre­ chend eingestellt. Dabei ist auch zu beachten, daß eine Aufwirbelung der Sedimentschicht des Gewässers vermie­ den werden soll. Bevorzugt ist eine Vorrichtung zur Er­ fassung der Tiefe des Gewässers vorgesehen, die eine entsprechende Regelung automatisch bewirkt. Dabei kann es sich um ein Tiefenlot handeln.

Der senkrechte Pumpvorgang und der ständige Ortswechsel stehen funktionell in einem günstigen Zusammenhang. Der auf den Grund auftreffende senkrechte Pumpstrahl ver­ teilt sich zwangsläufig unmittelbar über den Grund in alle Richtungen und vermischt sich dabei mit dem vom Pumpwasser verdrängten Tiefenwasser. Im Dauerbetrieb würde das Volumen des spezifisch leichteren (wärmeren) Pumpwassers überwiegen und dies aufsteigen. Dieser uner­ wünschte Vorgang wird durch den ständigen Ortswechsel vermieden, indem der Pumpstrahl auf immer neue Grundpar­ tien auftrifft und sich dort mit noch nicht beaufschlag­ ten Grundwassermengen mischt. Das Mischungsverhältnis bleibt dabei auch bei sehr großem Pumpvolumen mehr oder weniger konstant. Der ökologische Vorteil liegt darin, daß großflächig und zwar unmittelbar über Grund eine Sauerstoffanreicherung des Tiefenbereichs bewerkstelligt wird.

Die Längenverstellbarkeit des Brunnenrohrs wird mit Hil­ fe des dargestellten und bevorzugten Ausführungsbei­ spiels, einem Balg 20, bewerkstelligt. Er dient dazu, falls erforderlich, die Stabilität der Temperatursprung­ schicht zu sichern, indem er den Wasserstrahl bis zur Sprungschicht oder sogar durch sie hindurch leitet.

Um die Grundbeaufschlagung des Gewässers gleichmäßig zu gestalten, werden Mittel vorgeschlagen, die den Weg des Bootes bestimmen. Dabei kommen Trägheitsnavigationssy­ steme in Betracht in Verbindung mit Programmgebern und einer automatischen Steueranlage. In Betracht kommen auch elektronische Ortungsverfahren.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Boot über ein Spill mit einem Seil - vorzugsweise einem Schwimmseil - verbunden, an dessen freien Ende eine An­ kerboje befestigt ist. Nachdem das Boot die Ankerboje über Bord geworfen hat, läßt es sich vom Wind treiben und wird bei ständigem Abrollen des Schwimmseiles vom Spill einen Weg in Windrichtung nehmen. Mit Verlegung der Ankerboje kann das Boot sich auf Parallelkursen treiben lassen. Eine andere Möglichkeit besteht, daß das Boot mit auf dem Spill eingestellten Schwimmseillängen als Radius konzentrische Kreise mit dem Mittelpunkt Ankerboje beschreibt. Eine Automatik kann benutzt werden, wenn das Spill auf dem Bug des Bootes steht. Das sich straffende Schwimmseil wird den Bug des Bootes in den Kreis hineinziehen und das Boot hindern, in Richtung der Tangente aus dem Kreis herauszulaufen.

Schließlich kann dieserart auch eine Spiralfahrt des Bootes bewerkstelligt werden, indem man die Radiusver­ größerung durch das Ablaufen des Schwimmseiles vom Spill reguliert. Das Spill kann durch ein Gerät, welches die jeweilig ausgefahrene Schwimmseillänge anzeigt, vervoll­ ständigt sein.

Zum wechselnden Einsatz in verschiedenen Gewässern ist die Vorrichtung mit Rädern versehen, die einen Transport über Land ermöglichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die vorge­ schlagene Vorrichtung.

Die Vorrichtung ist als Boot 16 ausgebildet. Auf diesem Boot 16 ist eine Halterung 13 schwenkbar gelagert, die eine Welle 10 mit einem Propeller 12 trägt und an der ein den Propeller 12 ummantelndes Brunnenrohr 14 befe­ stigt ist. Der Schwenkbereich der Halterung 13 erstreckt sich von im wesentlichen vertikaler Ausrichtung in eine Stellung mit im wesentlichen horizontaler Ausrichtung. Die den Propeller 12 drehende Welle 10 wird auch bei Schwenkungen von einem Kegelradgetriebe 28 oder derglei­ chen kraftschlüssig angetrieben, das seinerseits von ei­ nem regelbaren Motor 18 seinen Antrieb erhält.

Erfindungsgemäß wird eine Längenverstellbarkeit des Brunnenrohres 14 vorgesehen, hier im dargestellten An­ wendungsbeispiel durch einen Balg 20, um die Stabilität der Temperatursprungschicht - falls erforderlich - zu sichern. Sie kann von Jahr zu Jahr und von einem Gewäs­ ser zu einem anderen sich in unterschiedlicher Tiefe (im Sommer) ausbilden. Um die Stabilität zu sichern, emp­ fiehlt es sich, den Wasserstrahl bis zur Sprungschicht oder besser noch durch sie hindurch zu führen und Rand­ wirbel des Strahles nicht zur Auswirkung kommen lassen. Der ausziehbare Balg 20 (es kommt jedoch alternativ auch eine teleskopische Ausbildung des Brunnenrohres in Be­ tracht) ermöglicht die gewünschte Anpassung.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiter ein Chemikalientank 24 vorgesehen, aus dem ggf. Chemikalien über eine Pumpe und Rohrleitung dem Wasserstrahl zuge­ geben werden. Die Verfahrbarkeit der Vorrichtung bietet dabei die Möglichkeit für einen gezielten Einsatz, bei dem in Flachwassergebiet keine Chemikalieneinleitung erfolgt.

Erkennbar ist weiter ein angetriebenes Spill 26, das zur Aufnahme eines Schwimmseiles dient, das - wie oben ge­ zeigt - Hilfsstellungen beim Abfahren des Gewässers er­ möglicht.

Räder 22 erleichtern den Transport des Bootes über Land.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Fördern von sauerstoffreichem Ober­ flächenwasser in das sauerstoffarme Tiefenwasser in ste­ henden Gewässern, mit einem Schwimmkörper und einer über eine Welle (10) angetriebenen Propeller (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper als Boot (16) ausgebildet ist, an das die Welle (10) zwischen einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung in eine im wesentlichen horizontale Ausrich­ tung verschwenkbar angelenkt ist, wobei das Boot (16) ein über die Welle (10) den Propeller (12) antreibenden Motor (18) aufnimmt und der Propeller (12) in einer leicht zur Vertikalen geschwenkten Ausrichtung der Welle (10) zugleich den Antrieb für das Boot (16) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (12) von einem längenverstellbaren Brunnenrohr (14) ummantelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Brunnenrohr (14) mehrere Leitflächen (11) trägt, welche die Rotation des vom Propeller (14) erzeugten Wasserstrahls aufheben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brunnenrohr (14) als Teleskoprohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brunnenrohr (14) mit einem Balg (20) versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Boot (16) mit einem Che­ mikalientank (24) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Boot (16) mit einen Transport über Land ermöglichenden Rädern (22) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Boot (16) mit einem Tie­ fenlot versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Boot (16) mit einer Na­ vigationseinrichtung und einer vollautomatischen Pro­ grammsteuerung versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Boot (16) im Bereich seines Bugs mit einem Spill (26) versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (18) eine Verbren­ nungskraftmaschine ist, die mit der schwenkbaren Propel­ lerwelle (12) über ein Kegelradgetriebe (28) verbunden ist.