DE4308892C2 - Strömungskörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungskörper nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Strömungskörper in Form einer Klappe ist zur Verwendung bei einer Vorrichtung zum Nutzbarmachen von hydrome­ chanischer Energie bereits aus der DE 34 40 499 A1 bekannt, auf die weiter unten noch näher eingegangen werden wird.

Strömungskörper wie beispielsweise Schiffsrümpfe lassen sich bei der Bewegung im Wasser durch ein als Lenkvorrichtung dien­ dendes Ruder lenken. Durch Verstellen des Ruders gegenüber der Längsebene des Rumpfes prallt die Strömung gegen das Ruder, was zu einer einseitigen Erhöhung des Strömungswiderstandes der Kombination aus Rumpf und Ruder führt, wodurch sich der Rumpf im Wasser dreht. Die Erhöhung des Strömungswiderstandes führt jedoch zu einer unerwünschten Geschwindigkeitserniedrigung und somit zu einer Vergeudung von kinetischer Energie.

Ein derartiges Ruder, welches als Anhang an einem Rumpf eines Wasser- oder Luftfahrzeugs angebracht ist, ist aus dem DE-GM 78 02 290 bekannt. Das Ruder besteht dabei aus einem tragenden Ge­ rüst und einer das Gerüst umgebenden elastischen Haut, die einen Hohlraum begrenzt. Durch Ruderlegen wird dann die Haut einseitig tragflächenartig eingebeult und die Gegenseite ausge­ beult. Dieses Ruder hat daher einen geringeren Strömungswider­ stand als übliche Ruder mit starren Steuerflächen. Dennoch führt auch dieses bekannte Ruder dazu, daß, wie vorstehend er­ läutert, beim Verstellen des Ruders der gesamte Strömungswider­ stand der Kombination aus Rumpf (d. h. Strömungskörper und Ru­ der deutlich erhöht wird und zu einer unerwünschten Geschin­ digkeitserniedrigung und somit zu einer Vergeudung von ki­ netischer Energie führt.

Bei der aus der bereits erwähnten DE 34 40 499 A1 bekannten Vorrichtung steht der Strömungskörper üblicherweise schräg in einem fließenden Gewässer. Der Strömungs­ körper besteht im wesentlichen aus einer drehbaren Klappe und einer an deren stromabwärtigen Ende schwenkbar befe­ stigten Steuerflosse, die eine Lenkvorrichtung bildet. Das Auftreffen der Strömung auf Klappe und Steuerflosse führt zu einer Drehung derselben, die zur Energieerzeugung genützt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung dient le­ diglich die Kraft zur Energieerzeugung, die durch das Auf­ treffen der Strömung auf den schräg zu der Strömung ste­ henden Strömungskörper erzeugt wird. Der durch den Strö­ mungskörper erzeugte Strömungswiderstand ist, wie bei ei­ nem Ruder, relativ hoch, obwohl nur relativ wenig Energie gewonnen wird. Insbesondere bei niedrigen Strömungsge­ schwindigkeiten hat die Vorrichtung daher keinen sehr ho­ hen Wirkungsgrad.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungskörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß die­ ser leichter lenkbar ist und dennoch einen geringen Strö­ mungswiderstand hat und daß durch das Lenken weniger Ener­ gie verbraucht wird. Bei seinem Einsatz beim Nutzbarmachen von hydromechanischer Energie soll der Strömungskörper einen höheren Wirkungsgrad ergeben.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Der Strömungskörper nach der Erfindung, der einen Rumpf mit zwei gegenüberliegenden seitenwandteilen aufweist, benötigt als Lenkvorrichtung kein gesondertes Ruder. Auf­ grund der Formveränderlichkeit seiner äußeren Seitenwand­ teile kann dem Strömungskörper nämlich mittels einer Stelleinrichtung eine unsymmetrische Form gegeben werden, die zu einem Drehen des gesamten Rumpfes führt. Der Rumpf lenkt sich damit durch seine Formveränderung im Wasser selbst und kann durch die Stelleinrichtung nach Bedarf ge­ krümmt werden, so daß er eine strömungsgünstige Form bei­ behält und dem Wasser wenig Widerstand entgegensetzt. Es ist auch möglich, lediglich einzelne Seitenwandteile form­ veränderlich und andere nichtformveränderlich auszuge­ stalten. Der Übergang zwischen formveränderlichen Seiten­ wandteilen und nichtformveränderlichen seitenwandteilen sollte stets kontinuierlich sein, so daß keine Verwirbe­ lungen entstehen und Strömungsverluste minimal gehalten werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Ge­ genstände der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 2 und 3 sind die Seitenwandteile so verstellbar, daß der Rumpf praktisch stufenlos einstellbare unterschiedliche Flügelprofile erhält. Durch Ausbildung des Strömungskör­ pers als Flügelprofil wird der Strömungswiderstand stark erniedrigt.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 wird die Auftriebswirkung eines Flügelprofils zum Lenken ver­ wendet. Das Flügelprofil hat ein rechtes und ein linkes Seitenwandteil mit unterschiedliche Krümmungen. Dadurch ergeben sich in einer Strömung unterschiedliche Drücke an den seitenwandteilen des Flügelprofils, so daß die Form jedes Seitenwandteils je nach gewünschter Lenkrichtung eine Druck- oder eine Saugseite des Flügelprofils ergibt. Der Druckunterschied an den seitenwandteilen des Strömungskörpers unterstützt noch die Lenkbewegung des Strömungskörpers, die sich allein schon durch seine unsym­ metrische Form ergibt. Damit wird erfindungsgemäß eine leichte Lenkbarkeit des Strömungskörpers bei geringstem Strömungswiderstand ermöglicht.

Die formveränderlichen Seitenwandteile können dabei aus mehreren segmentartig zusammengesetzten starren Teilen be­ stehen, die durch eine geeignete Stelleinrichtung wie Stellmotoren unterschiedliche Gesamtformen bilden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 die formveränderlichen Sei­ tenwandteile flexibel sind und somit stets eine möglichst glatte Form des gesamten Rumpfes beibehalten wird. Für die Lenkung des erfindungsgemäßen Strömungskörpers ist es nicht erforderlich, daß der gesamte Rumpf formveränderlich ist, es genügen bereits formveränderliche Seitenwandteile. Die flexiblen Seitenwandteile können beispielsweise band­ förmig um den Rumpf verlaufen und eine geringe Höhe haben.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 kann die Stelleinrichtung, durch die die Kammern unterschiedlich aufgeweitet und verengent und somit deren Außenseiten unterschiedlich geformt werden können, beispielsweise eine pneumatische oder hydraulische Pumpvorrichtung sein.

Die beiden Kammern können in der Ausgestaltung der Erfin­ dung nach Anspruch 8 zumindest eine Verbindungsleitung aufweisen, über die der Kammerinhalt, der vorteilhafter­ weise Luft ist, jedoch ganz allgemein ein beliebiges Fluid sein kann, von einer Kammer zur seitlich gegenüberliegen­ den Kammer strömen kann. Steht der Strömungskörper gering­ fügig schräg zur Strömung, so drückt das Wasser die Luft von einer Kammer in die andere und erzeugt dadurch selbst eine Formveränderung des Strömungskörpers und lenkt die­ sen.

Eine Störklappe, die in der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 am Bug des Rumpfes angebracht ist, kann die Strömung an den seitenwandteilen zusätzlich ändern und das Lenken erleichtern, insbesondere wenn in der Ausge­ staltung der Erfindung nach Anspruch 11 die Strömung von einem Seitenwandteil zu dem anderen Seitenwandteil umlenk­ bar ist. Aus Stabilitätsgründen ist es zwar vorteilhaft, wenn die Störklappe am Bug des Rumpfes und die formverän­ derlichen Seitenwandteile hinter der Störklappe, d. h. in Richtung Rumpfende angeordnet sind, im Rahmen der Erfin­ dung wäre die umgekehrte Anordnung jedoch ebenfalls mög­ lich.

Die Störklappe soll den Strömungswiderstand möglichst ge­ ring erhöhen, was in der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 12 dadurch erreicht wird, daß die Störklappe aus zwei gegenüberliegenden, vorzugsweise nicht formveränder­ lichen, äußeren Seitenwänden besteht, die bei Betätigung der Störklappe in der Ausgestaltung der Erfindung Anspruch 13 in den Rumpf bewegbar sind.

Wird der erfindungsgemäße Strömungskörper zur Nutzbarma­ chung von hydromechanischer Energie verwendet oder bei­ spielsweise selbst als Ruder mit geringem Strömungswider­ stand eines herkömmlichen Schiffsrumpfes, so besitzt der Strömungskörper eine Drehachse. Deren Position ist in der Ausgestaltung nach Anspruch 19 in Längsrichtung des Rumpfes verstellbar, so daß das Verhältnis der Kräfte, die vor der Drehachse und nach der Drehachse auf den Strömungskörper einwirken, einstellbar ist. Je weiter die Drehachse zum Rumpfende hin angeordnet ist, de­ sto leichter dreh- und lenkbar, aber desto labiler liegt der Strömungskörper im Wasser.

Die Drehachse ist in der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 20 mit verstellbaren Anschlägen versehen, um eine 180°-Drehung, also ein vollständiges Umdrehen des Strö­ mungskörpers zu vermeiden. Dies wird in der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 21 so gestaltet, daß die Drehachse in Längsrichtung des Rumpfes so ein­ stellbar ist, daß bei maximalem Drehwinkel des Strömungs­ körpers an diesem annähernd Momentengleichgewicht herrscht.

Damit sich durch die unterschiedlichen Formen, die die Seitenwandteile einnehmen können, bei flexiblen Seiten­ wandteilen eine Änderung der axialen Länge der Seitenwand­ teile einstellen kann, ist in der Ausgestaltung der Erfin­ dung nach Anspruch 22 zumindest ein Ende jedes Seitenwand­ teiles axial verschiebbar in einer formschlüssigen Führung am Rumpfende gelagert.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Strömungs­ körpers werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausfüh­ rungsform eines Strömungskörper nach der Erfindung, der als Rumpf eines Schiffes ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Querschnittansicht einer zweiten Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Strö­ mungskörpers, in der er zur Nutzbarmachung von hydromechanischer Energie in einem Flußkraftwerk einsetzbar ist,

Fig. 2a eine Endansicht nach der Linie IIa-IIa in Fig. 2,

Fig. 3 den Strömungskörper nach Fig. 2 in Seiten­ ansicht,

Fig. 3a den Strömungskörper nach Fig. 2 in Frontansicht,

Fig. 3b eine weitere Ausführungsform des Strö­ mungskörpers mit mehreren beweglichen Störklappen,

Fig. 4 als vergrößerte Einzelheit den Bug des Strömungskörpers nach Fig. 2,

Fig. 4a den Strömungskörper nach Fig. 2 mit ver­ schiedenen Stellungen der betätigten Stör­ klappe, und

Fig. 5a-5c drei aufeinanderfolgende Phasen einer Dre­ hung des Strömungskörpers nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Strömungskörper in Form eines Rumpfes 10 eines Schiffes. Der Rumpf 10 hat ein rechtes und ein linkes Seitenwandteil 12 bzw. 14, die voneinander beab­ standet sind und einen Hohlraum oder Rumpfinnenraum be­ grenzen. Die Seitenwandteile 12, 14 sind flexibel ausge­ bildet und mittels einer Stelleinrichtung 22, die in dem Hohlraum angeordnet und in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet ist, formveränderlich. Die Seitenwandteile 12, 14 und die Stelleinrichtung 22 bilden zusammen eine Lenk­ vorrichtung. In Fig. 1 besteht die Stelleinrichtung 22 aus mehreren Hydraulikzylindern, von denen nur einer gezeigt ist. Das Schiff besitzt kein Ruder, sondern wird durch die Lenkvorrichtung im Wasser gelenkt. Bei Geradeausfahrt sind die Seitenwandteile 12, 14 durch die Stelleinrichtung 22 so eingestellt, daß sich ein bezüglich einer Längsebene A des Rumpfes 10 symmetrisches Querschnittsprofil ergibt. Wenn der Rumpf 10 jedoch eine Linkskurve fahren soll, wird die Form des rechten Seitenwandteils 12 durch die diesem zugeordnete in Fig. 1 nicht gezeigte Stelleinrichtung in Richtung der Längsebene A nach innen verformt. Zugleich verformt die dem linken Seitenwandteil 14 zugeordnete Stelleinrichtung 22 dieses so, daß das Seitenwandteil 14 weiter nach außen gekrümmt wird. Der Strömungswiderstand des unsymmetrisch geformten Rumpfes 10 ist damit auf bei­ den Seiten der Längsebene A unterschiedlich und führt zu der gewünschten Linkskurvenfahrt des Rumpfes. Bereits ge­ ringste Verstellungen der Seitenwandteile 12, 14 reichen für eine Lenkung des Strömungskörpers aus, ohne daß dieser seine strömungsgünstige Gesamtform wesentlich verändert.

Noch strömungsgünstiger ist die in Fig. 2 gezeigte Form des Rumpfes 10. Der Strömungskörper hat hier ein Flügel­ profil, d. h. er ist an seinem Bug 20 stärker gekrümmt und läuft zu seinem Rumpfende 21 hin mit geringer Krümmung spitz zu. Dieser Strömungskörper soll in dem hier be­ schriebenen Ausführungsbeispiel in einem Flußkraftwerk der Nutzbarmachung von hydromechanischer Energie dienen. Er besteht im wesentlichen aus einem Rumpf 10, der an seinem Bug 20 aus nichtformveränderlichen, starren Seitenwänden und daran anschließend in Richtung zu seinem Rumpfende 21 hin aus einem formveränderlichen rechten und einem form­ veränderlichen linken Seitenwandteil 12 bzw. 14 besteht.

Im Inneren des Strömungskörpers ist ein T-trägerartiges Gerüst 24 angeordnet, mit einem kurzen Flansch 25 und ei­ nem dazu rechtwinkeligen langen Steg 26 der sich in der Längsebene A des Rumpfes 10 erstreckt. An den Steg 26 grenzen seitlich zwei Kammern an, nämlich eine rechte und eine linke Kammer 16 bzw. 18, die aus zusammenfaltbaren Bälgen bestehen und mit Luft gefüllt sind. Die Außenseiten der Kammern 16, 18 bestehen aus den formveränderlichen Seitenwandteilen 12 bzw. 14, welche aus flexiblem Material hergestellt sind. Im vorliegenden Fall ist dies glas­ faserverstärktes Polycarbonat. Die Seitenwandteile 12, 14 sind an dem Rumpfende 21 in einer formschlüssigen Führung 50, die in Fig. 2a zu erkennen ist, axial verschiebbar gelagert. Die Führung 50 ist als Schwalbenschwanzführung ausgebildet. In Fig. 2 ist die Stelleinrichtung 22 eine Verbindungsleitung 52 in dem Steg 26, über die Luft von einer Kammer in die andere strömen kann. Die Kammern 16, 18 selbst sind nach außen hin luftdicht abgeschlossen. Bei Verwendung des Strömungskörpers nach Fig. 2 als Rumpf ei­ nes Schiffes, was ebenso möglich ist, ist es vorteilhaft, wenn die Stelleinrichtung 22 neben der Verbindungsleitung 52 eine zusätzlich darin angeordnete pneumatische oder hydraulische Pumpvorrichtung aufweist, (je nachdem, ob die Kammern mit Luft oder Flüssigkeit gefüllt sind), die Luft oder Flüssigkeit von einer Kammer zu anderen Kammer pumpt und damit die Form der Seitenwandteile 12, 14 verändert.

Am Bug 20 des Rumpfes 10 ist eine Störklappe 30 zum Verän­ dern der Strömung an den Seitenwandteilen 12, 14 angeord­ net. Die Störklappe 30 besteht aus zwei gegenüberliegen­ den, nichtformveränderlichen äußeren Seitenwänden, nämlich einer rechten Seitenwand 32 und einer linken Seitenwand 34, die über einen Kniehebel 40 miteinander verbunden und um eine Bugachse 38 gemeinsam drehbar sind.

In der Seitenansicht des Strömungskörpers nach Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Seitenwandteile 12, 14 sich nicht über die gesamte Höhe des Rumpfes 10 erstrecken, sondern lediglich eine Art Mittelteil zwischen starren Teilen 54, 56 bilden. Die Kammer 18 hat ein Ventil 57, über das beide Kammern 16, 18 mit Luft gefüllt werden. Sollten die Kam­ mern 16, 18 nach längerer Betriebsdauer einen gewissen Mindestdruck unterschreiten, kann über das Ventil 57 wie­ der Luft eingepumpt werden. Auch die Seitenwände 32, 34 der Störklappe 30 erstrecken sich nicht über die gesamte Höhe des Rumpfes 10, wie in Fig. 3a zu erkennen ist. Es ist möglich, daß die Seitenwände 32, 34 selbst ebenso wie die Seitenwandteile 12, 14 selbst in feststehende und be­ wegliche Teile unterteilt sind. Letzteres ist in Fig. 3b für das Seitenwandteil 12 gezeigt. Dieses ist unterteilt in beweglichen Seitenwandteilen 12 und 12′ und ein fest­ stehendes Seitenwandteil 13. Am Teil 54, das zur Was­ seroberfläche hin gerichtet ist, ist der Rumpf 10 an einer Drehachse 42 befestigt, über die die Bewegung des Strö­ mungskörpers im Wasser auf das Flußkraftwerk übertragen und in Energie umgewandelt werden kann. Diese Bewegung des Strömungskörpers kann eine translatorische (in die und aus der Zweichenebene von Fig. 3, wofür eine nicht darge­ stellte Führung vorgesehen ist) und/oder eine rotatorische Bewegung (um die Drehachse 42) sein und die Drehachse 42 kann somit gegebenenfalls als Welle dienen. Durch ver­ stellbare Anschläge 44, 46 an der Drehachse 42 ist ein ma­ ximaler Drehwinkel α des Strömungskörpers einstellbar, der zwischen 15 und 25 Grad liegt, um einen Stall-Effekt zu verhindern.

In Fig. 4 ist der Bug 20 des Strömungskörpers ausführli­ cher dargestellt. Die Drehachse 42 ist an dem Teil 54 in verschiedenen axialen Positionen befestigbar und damit je nach Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in ihrer Posi­ tion optimierbar. Der Kniehebel 40 ist über eine Steuereinrichtung in Form eines Hydraulik- oder Pneumatik- Arbeitszylinders 36, der zwischen der Bugachse 38 und dem Kniehebel 40 drehbar befestigt ist, betätigbar, wie es aus der Darstellung in den Fig. 2, 4, 4a und 5c ohne weiteres ersichtlich ist. Zwischen dem Kniehebel 40 und einer An­ strömfläche 28, die quer zum Rumpf 10 liegt und durch eine dem Bug 20 zugewandte Stirnfläche des kurzen Flansches 25 des Gerüsts 24 gebildet ist, erstreckt sich ein mit einer Kolbenstange des Arbeitszylinders 36 verbundener Verriege­ lungsbolzen 58. Der Verriegelungsbolzen 58 rastet, wenn er in der Längsebene A ausgerichtet ist, in eine Bohrung 59 in der Anströmfläche 28 ein und unterbindet somit eine Be­ wegung der Störklappe 30.

Fig. 4a zeigt zwei Stellungen der Störklappe 30. Wird der Zylinder 36 betätigt und der Verriegelungsbolzen 58 rastet aus der Bohrung 59 aus (mittlere Stellung der Störklappe 30 in Fig. 4a), kann sich die Störklappe 30 um die Bugachse 38 mitsamt dem Zylinder 36 drehen und sich annä­ hernd in Strömungsrichtung W einstellen (nach rechts ge­ drehte Stellung der Störklappe 30 in Fig. 4a).

Anhand von Fig. 4 und den Fig. 5a bis 5c soll nun die Funktionsweise des Strömungskörpers erläutert werden.

Die Strömungsrichtung des Wassers ist in den Fig. 5a-5c durch einen Pfeil W angegeben. Zu Beginn der Bewegung des Strömungskörpers ist dieser schräg zur Strömungsrichtung w ausgerichtet und die Störklappe 30 ist nicht betätigt, d. h. der Kniehebel 40 ist gestreckt (Fig. 2 oder Fig. 4) und die Seitenwände 32, 34 geben zusammen mit allen übri­ gen Teilen des Rumpfes 10 diesem das Profil eines stromli­ nienförmigen Körpers, der einen niedrigen Strömungswi­ derstand hat. Durch die schräge Lage des Strömungskörpers gemäß Fig. 5a wird das linke Seitenwandteil 14 direkt von Wasser angeströmt und nach innen in Richtung der Längsebene A zusammengedrückt. Es ergibt sich eine konkave Form des Seitenwandteils 14. Das Volumen der linken Kammer 18 wird damit verringert. Die so verdrängte Luft strömt über die Verbindungsleitung 52 in die rechte Kammer 16 und vergrößert deren Volumen. Da das Gerüst 24 starr ist, kann die Volumenvergrößerung nur dadurch bewerkstelligt werden, daß sich das rechte Seitenwandteil 12 nach außen hin kon­ vex verformt und stärker konvex gekrümmt ist, als es bei einer Lage des Strömungskörpers exakt in Strömungsrichtung W, wie in Fig. 2 gezeigt, der Fall ist. Dadurch, daß das rechte Seitenwandteil 12 eine konvexe und das linke Sei­ tenwandteil 14 eine konkave Krümmung hat, ergeben sich un­ terschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten an beiden Sei­ tenwandteilen 12, 14. Das Seitenwandteil 12 wird zur Saug­ seite und das Seitenwandteil 14 zur Druckseite des zuvor stromlinienförmigen und nunmehr flügelprofilartig ge­ formten Strömungskörpers. Der gesamte in Strömungsrichtung hinter der Drehachse 42 gelegene Teil des Rumpfes 10 er­ fährt damit in Fig. 5a eine starke, nach rechts gerichtete Kraft, die den Strömungskörper entgegen dem Uhrzeigersinn drehen will. Die Kraft ergibt sich einerseits aus der auf das linke Seitenwandteil 14 aufprallenden Strömung und an­ dererseits aus dem Druckunterschied zwischen Seitenwand­ teil 12 und 14. Zwischen den Kammern 16 und 18 ist keine Pumpvorrichtung oder dergleichen nötig, denn die Strömung, die das Seitenwandteil 14 verformt, stellt selbst die op­ timale Flügelprofilform her, indem sie die Luft in die rechte Kammer 16 drückt und auch das Seitenwandteil 12 verformt. Die Stelleinrichtung 22 besteht hier also ledig­ lich aus der Verbindungsleitung 52.

Die auf den Strömungskörper hinter der Drehachse 42 wir­ kende, nach rechts gerichtete Kraft ergibt ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn. Diesem Drehmoment steht ein Drehmoment im Uhrzeigersinn gegenüber, das sich durch die Kraft, die vor der Drehachse 42 auf den Strömungskörper wirkt, ergibt. Je nach axialer Lage der Drehachse 42 kann die Differenz dieser Drehmomente erhöht (Drehachse 42 nä­ her zum Bug 20 gelegen) oder wenn die Drehachse 42 in ei­ nem Schwerpunkt des Flügelprofils liegt, fast ausgeglichen (Drehachse 42 näher zum Rumpfende 21 hin gelegen) werden.

Die optimale Position der Drehachse 42 hängt von der Strö­ mungsgeschwindigkeit und von der Art des Flußkraftwerks ab, bei dem der Strömungskörper eingesetzt wird. Mit zu­ nehmender Strömungsgeschwindigkeit wird die jeweils ange­ strömte Kammer stärker konkav und die gegenüberliegende Kammer stärker konvex gekrümmt. Dadurch ergeben sich an­ dere Flügelprofilformen mit anderen Schwerpunktlagen. Die Drehachse 42 ist zur optimalen Positionierung deshalb über einem axial verstellbaren Schlitten 43 mit dem Rumpf 10 verbunden. Die Drehachse 42 kann durch Verstellung des Schlittens 43 dem sich mit der Profiländerung verlagernden Schwerpunkt nachgeführt werden. Nutzt das Flußkraftwerk ausschließlich die Drehbewegung des Strömungskörpers, ist die Drehachse 42 näher zum Rumpfende 21 hin angeordnet. Nutzt das Flußkraftwerk jedoch hauptsächlich die oben ge­ nannte translatorische Bewegung des Strömungskörpers, der dann zwischen den Ufern eines Flusses quer verfahrbar ist, ist die Drehachse 42, wie in den Fig. 2 bis 5c gezeigt, im Schwerpunkt angeordnet, d. h., daß an dem Strömungskör­ per annähernd ein Momentengleichgewicht vorhanden ist und eine maximale seitliche Kraft auf die Drehachse 42 aufge­ bracht wird. In Fig. 5a erfährt der gesamte Strömungskör­ per, dessen Drehachse 42 auf einem transversal verschieb­ baren Schlitten (nicht dargestellt) gelagert ist, eine starke resultierende Kraft, die nach rechts gerichtet ist. Der Strömungskörper verfährt somit transversal zur Strö­ mung, ohne sich dabei um die Drehachse 42 zu drehen.

Wenn der Strömungskörper gedreht werden soll, beispiels­ weise wenn er ein Ufer erreicht hat und wieder zurück zu dem gegenüberliegenden Ufer fahren soll, fährt der Arbeitszylinder 36 seine Kolbenstange ein, der Kniehebel 40 klappt zusammen und die Seitenwandteile 32 und 34 bewe­ gen sich aufeinander zu und in den Rumpf 10, wie es die Darstellungen in den Fig. 2 bzw. Sb ohne weiteres erkennen lassen. Sobald der Verriegelungsbolzen 58 aus der Bohrung 59 in der Anströmfläche 28 ausgerastet ist, ist die Stör­ klappe 30 frei um die Bugachse 38 drehbar. Die Störklappe 30 stellt sich selbst in Strömungsrichtung W ein. Da je­ doch die Anströmfläche 28, die leicht konkav gekrümmt ist, nunmehr direkt der Strömung ausgesetzt ist, ergibt sich ein Staudruck zwischen Anströmfläche 28 und linker Seiten­ wand 34, so daß die Strömungsklappe 30 insgesamt weiter entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird und nicht mehr ex­ akt symmetrisch in Strömungsrichtung W liegt, wie es in Fig. Sb gezeigt ist. Damit kann Wasser, das eigentlich zu dem linken Seitenwandteil 14 strömen würde, durch einen im Rumpf 10 gebildeten Spalt 60 zwischen der Anströmfläche 28 und einem Ende der linken Seitenwand 34 zu dem Seitenwand­ teil 12 strömen. Das durch den Spalt 60 hindurchströmende Wasser führt zu einem Strömungsabriß an dem Seitenwandteil 12 und damit zu einem starken Druckabfall. Der Strömungskörper beginnt sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Der Spalt 60 schließt sich dadurch wieder und der Zylinder 36 wird angesteuert und streckt den Kniehebel 40 annähernd durch (wie in Fig. 2). Ein rechter Teil der Anströmfläche 28 wird wieder durch die linke Seitenwand 34 verdeckt, und ein noch nicht verdeckter, linker Teil der Anströmfläche 28 unterstützt die zügige Drehung des Strö­ mungskörpers über die Lage exakt in Strömungsrichtung w hinaus. Die Volumina der rechten und der linken Kammer 16 und 18 gleichen sich während der Drehung immer mehr aus, bis schließlich die rechte Kammer 16 ein geringeres Volu­ men als die linke Kammer 18 hat. Kurz nachdem der Strö­ mungskörper sich über eine Lage exakt in Strömungsrichtung W hinausgedreht hat, liegt der Verriegelungsbolzen 58 wie­ der in Richtung Längsebene A und rastet ein. Der Strö­ mungskörper hat damit eine zur Darstellung in Fig. 5a spiegelbildliche Form und Lage und dreht sich in seine Endlage (Fig. 5c), die durch die Anschläge 44 und 46 an der Drehachse 42 begrenzt wird. Der Strömungskörper er­ fährt in dieser Lage eine nach links gerichtete Kraft und verfährt zurück zu dem gegenüberliegenden Ufer, wobei sich die zuvor geschilderten Bewegungsvorgänge umgekehrt ab­ spielen. Sobald sich der Strömungskörper dann erneut dre­ hen soll, wird in der in Fig. 5cgezeigten Stellung die Störklappe 30 wieder betätigt, wobei die Seitenwände 32 und 34 wieder aufeinanderzu und in den Rumpf 10 bewegt werden.

Die Anschläge 44, 46 sind zum Einstellen des maximalen Drehwinkels α des Strömungskörpers verstellbar, da es bei zu schräger Lage des Strömungskörpers zur Strömung zu ei­ ner übermäßigen Biegebelastung des gesamten Strömungskör­ pers und zum Strömungsabriß kommen könnte.

Bei extrem langen Strömungskörpern sind mehrere gegenüber­ liegende Kammern 16, 18 vorteilhaft.

Claims (22)

1. Strömungskörper, insbesondere für ein Flußkraftwerk zum Nutzbarmachen von hydromechanischer Energie, mit einem Rumpf (10) und einer Lenkvorrichtung zum Lenken des Strö­ mungskörpers in Wasser, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lenkvorrichtung im Strömungskörper selbst inte­ griert ist und aus formveränderlichen, wenigstens einen inneren Hohlraum des Rumpfes (10) nach außen begrenzenden veränderlichen Seitenwandteilen (12, 14) und einer Stell­ einrichtung (22) zum Verstellen der Form der Seitenwand­ teile (12, 14) besteht,
daß der Hohlraum zumindest zwei gegenüberliegende, seitli­ che Kammern (16, 18) hat, deren jeweilige Außenseiten aus den Seitenwandteilen (12, 14) bestehen, und
daß die Stelleinrichtung (22) die Kammern (16, 18) unter­ schiedlich aufweiten und verengen kann.

2. Strömungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mittels der Stelleinrichtung (22) die Form der Seitenwandteile (12, 14) so verstellbar ist, daß der Rumpf (10) ein Flügelprofil erhält.

3. Strömungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit den Seitenwandteilen (12, 14) unter­ schiedliche Flügelprofile einstellbar sind.

4. Strömungskörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch die Form jedes Seitenwandteils (12, 14) eine Seite des Flügelprofils als Druckseite und die andere als Saugseite ausbildbar ist, und umgekehrt.

5. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die formveränderlichen Seiten­ wandteile (12, 14) flexibel sind.

6. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch ein symmetrisches T-trägerartiges Ge­ rüst (24), mit einem kurzen Flansch (25) und einem dazu rechtwinkeligen langen Steg (26), der sich in einer Längsebene (A) des Rumpfes (10) zwischen den Kammern (16, 18) erstreckt.

7. Strömungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stelleinrichtung (22) zumindest eine pneuma­ tische oder hydraulische Pumpvorrichtung aufweist.

8. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (22) zum Verstellen der Form der formveränderlichen Seitenwandteile (12, 14) eine Verbindungsleitung (52) zwischen den gegen­ überliegenden, seitlichen Kammern (16, 18) aufweist.

9. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammern (16, 18) aus zusam­ menfaltbaren Bälgen bestehen.

10. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß am Bug (20) des Rumpfes (10) we­ nigstens eine Störklappe (30) vorgesehen ist zum Verändern der Strömung an den Seitenwandteilen (12, 14).

11. Strömungskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Störklappe (30) um wenigstens eine Bugachse (38) schwenkbar ist, so daß die Strömung von einer Seite des Rumpfes (10) durch den Rumpf (10) hindurch zu dem an­ deren Seitenwandteil (12, 14) auf der anderen Seite des Rumpfes (10) umlenkbar ist.

12. Strömungskörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Störklappe (30) aus zwei gegenüber­ liegenden, äußeren Seitenwänden (32, 34) besteht.

13. Strömungskörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seitenwände (32, 34) um die Bugachse (38) aufeinander zu- und voneinander wegschwenkbar sind.

14. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (36) zum Ver­ schwenken der Störklappe (30).

15. Strömungskörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seitenwände (32, 34) über einen Kniehebel (40) miteinander verbunden sind, der durch die Steuerein­ richtung (36) betätigbar ist.

16. Strömungskörper nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (36) einen Hydrau­ lik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder aufweist.

17. Strömungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die formveränderlichen Seitenwandteile (12, 14) des Rumpfes (10) aus glasfaserverstärktem Polycarbonat be­ stehen.

18. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch eine quer zum Rumpf (10) hinter der Störklappe (30) angeordnete Anströmfläche (28), die bei betätigter Störklappe (30) anströmbar ist.

19. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rumpf (10) auf einer Drehachse (42) befestigt ist, deren Position in Längsrich­ tung des Rumpfes verstellbar ist.

20. Strömungskörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Drehachse (42) verstellbare Anschläge (44, 46) so angebracht sind, daß durch diese ein maximaler Drehwinkel α des Rumpfes (10) einstellbar ist.

21. Strömungskörper nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehachse (42) in Längsrichtung des Rumpfes (10) so einstellbar ist, daß bei maximalem Dreh­ winkel α des Rumpfes (10) an dem Strömungskörper annähernd Momentengleichgewicht herrscht.

22. Strömungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß die formveränderlichen Seiten­ wandteile (12, 14) am Ende (21) des Rumpfes (10) in einer formschlüssigen Führung (50) verschiebbar sind.