DEP0055326DA - Freiluft-Stromwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromwerk, das ist ein mehreren Zwecken, vor allem der Schiffahrt und der Wasserkraftnutzung dienendes Wasserbauwerk. Es besteht demgemäß aus mindestens drei zu einem Objekt zusammengefaßten Teilen, nämlich dem Stauwerk, der Schiffahrtsschleuse und dem Kraftwerk.

Bisher bekannte Bauwerke dieser Art wiesen in der Regel eine durch die Wehrbedienungshäuse die Kraftwerkshochbauten, Schleusentürme u.dgl. bedingte erhebliche Bauhöhe und bei der zumeist gegebenen seitlichen Beengtheit des natürlichen Flußquerschnittes auch eine große Längenentwicklung des Objektes auf, welche Umstände einen mit sehr hohen Kosten verbundenen Bauaufwand zur Folge hatten. Überdies fügten sich Stromwerke der üblichen Bauart infolge der störenden Aufbauten nur schwer in das gegebene natürliche Landschaftsbild ein, so daß auch den berechtigten Erfordernissen des Landschaftsschutzes in den meisten Fällen nicht oder nicht ausreichend entsprochen werden konnte.

Die Erfindung vermeidet alle vorerwähnten Übelstände in einfachster und sparsamster Weise, indem alle Anlagenteile des als Freiluftstromwerk ausgebildeten Bauobjektes, unter Vermeidung jeglicher Aufbauten, hinsichtlich ihrer Bauhöhe und -länge auf das für die Wasserführung notwendige Ausmaß beschränkt und von einem einzigen, zur Bedienung der Wehr- und Schleusenverschlüsse, zu Montage- und Verladearbeiten geeigneten Hebezeug bestrichen sind, dessen sich über die ganze Breite des Bauwerkes erstreckende, durchlaufende Fahrbahn auf die Krone der Gesamtanlage verlegt ist.

Vorzugsweise ist ein, je nach der Größe des Bauwerkes aus einem oder aus zwei miteinander starr kuppelbaren Portalkranen bestehender Universalkran vorgesehen, dessen Laufwerk auf zwei über das ganze Objekt verlegten Einbahnbrücken geführt ist, deren tiefste Lage einerseits durch die lichte Durchfahrtshöhe für Schiffe beim höchsten schiffbaren Wasserstand bzw. die Durchgangshöhe über der Schleusenplattform, andererseits durch die Sicherheitshöhe beim Höchstwasserstand bestimmt ist. Außerdem sind in den Schiffahrtsschleusen durch den Universalkran bedienbare Hochwassertore vorgesehen, um die Schleusen auch dann zur Hochwasserabfuhr mitheranziehen zu können, wenn diese mit Betriebstoren ausgerüstet sind, die nur bei nahezu ausgespiegeltem Wasserstand zu bewegen sind.

Weitere, auf eine sparsame Bauführung gerichtete Merkmale des Erfindungsgegenstandes betreffen, wie später näher ausgeführt, die vereinfachte Ausgestaltung des Kraft- werkes, sowie die Mitheranziehung des natürlichen Felsuntergrundes bei der Bauherstellung.

Die Zeichnung stellt den Erfindungsgegenstand in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dar und zwar zeigen die Figuren 1 und 2 Grundrisse in Draufsicht von symmetrischen Freiluft-Stromwerken mit außenseitigen Schiffahrtsschleusen und im einen Falle zweifach, im anderen Fall mehrfach unterteiltem Kraftwerk, die Figuren 3 und 4 je einen Schnitt nach III-III bzw. IV-IV der Fig. 1, Fig. 5 eine Variante zu Fig. 4 und Fig. 6 schließlich einen Schnitt nach VI-VI der Fig. 1.

Das Freiluft-Stromwerk nach Fig. 1 weist in der Mitte, das als Schützenwehr a ausgeführte Stauwerk, mit den Wehrpfeilern a(sub)1, den zwischen diesen geführten Wehrverschlüssen a(sub)2 der festen Wehrschwelle a(sub)3 und einer Beruhigungswelle a(sub)4 auf. Die Schiffahrtsschleuse besteht aus zwei uferseitig angeordneten Kammerschleusen b, deren jeweiliges Ober- und Unterhaupt b(sub)1 und b(sub)2 Stemmtore b(sub)3 bzw. b(sub)4, feste Schwellen b(sub)5 und Beruhigungsschwellen b(sub)6 aufweist. b(sub)7 bezeichnet die Ober- und Unterhaupt b(sub)1 und b(sub)2 verbindende Kammersohle. Zwischen Schützenwehr a und den Kammerschleusen b sind die beiden Kraftwerkteile c eingebaut, wobei die Kraftwerksdecke c(sub)1, unter Verzicht auf eine Maschinenhalle, möglichst tief gelegt ist, so daß die Generatoren c(sub)2 diese zum Teil (Fig. 4) oder ganz überragen (Fig. 5). Im ersten Fall sind auf dem Generatorboden c(sub)3 die elektrischen Regeleinrichtungen und auf dem darunterliegenden Reglerboden c(sub)4 die hydraulische Regulierung untergebracht, im zweiten Fall sind unter der als Generatorboden dienenden Kraftwerksdecke c(sub)1 die elektrischen und hydraulischen Regelorgane auf dem Reglerboden angeordnet und die Generatoren c(sub)2 von einem Beton- oder Blechmantel c(sub)5 umgeben.

Über die ganze Breitenausdehnung des Stromwerkes erstreckt sich erfindungsgemäß eine durchlaufende Kranbahn d, oberhalb welcher keinerlei feste Aufbauten vorhanden sind un deren tiefste Lage einerseits durch die für den Schiffsverkehr erforderlich lichte Durchfahrthöhe h beim höchsten schiffbaren Wasserstand HSW, bzw. die nötige Durchgangshöhe über der Schleusenplattform, andererseits durch die erwünschte Sicherheitshöhe bei dem zu erwartenden Höchstwasserstand bestimmt ist.

Zur Durchführung aller sich beim Stromwerk ergebenden Arbeiten und Aufgabe, wie das Einsetzen und Ziehen der Wehrverschlüsse, der Notverschlüsse an der Stauanlage und im Kraftwerk, der Hochwassertore, der Schleusennotverschlüsse, der Rechen und Rechenreinigungsmaschinen, der Ein- und Ausbau der Kraftwerksmaschinen, die Bedienung der Trafos, ferner die Übernahme und das Abstellen der bei den Durchfahrten ankommenden Lasten u.a.m., sind, je nach der Größe der Anlage, ein, vorzugsweise aber zwei miteinander starr kuppelbare, im folgenden als Universalkran bezeichnete, im Freien laufende Portalkrane e vorgesehen. Die für die Kranbahn d erforderlichen Brücken können gleichzeitig auch dem Dienst- und dem öffentlichen Verkehr dienen, und z.B. als Einbahnbrücken d(sub)1 ausgeführt sein, die je nach den örtlichen Gegebenheiten in gleicher, oder, wie aus den Figuren 3 und 6 ersichtlich, in verschiedener Höhe liegen. Diese Universalkrane e enthalten ein komplettes Windwerk e(sub)1 (Ketten- Seil- oder Spindel- windwerk) mit elektrischem Antrieb, mittels dessen die Wehrverschlüsse a(sub)2 u.dgl. nacheinander bedient werden können. Dadurch erübrigen sich die ortsfesten Antriebe für die Verschlüsse der einzelnen Wehröffnungen, wodurch die Wehrpfeiler a(sub)1 schmäler und niedriger gehalten werden können.

Diese Wehrverschlüsse sind z.B. als Rolldammbalkenelemente a(sub)2 so ausgebildet, daß das Ziehen und Einsetzen der Elemente unter Wasser mit aller Sicherheit, sei es mit Zangenbalken oder durch Anbringen beweglicher, bis über Wasser reichender Glieder zum Befestigen der Huborgane bewerkstelligt werden kann. Es könnten aber auch Doppelschützen, Hakensegmente oder andere bekannte Wehrverschlüsse angewendet werden. Absetzvorrichtungen ermöglichen, die Verschlußteile a(sub)2 in beliebiger Höhe festzuhalten, um sie so zu einer ausreichend genauen Regelung des Durchflusses heranziehen zu können.

Die Rolldammbalken a(sub)2 haben eine hydraulisch günstige Überfallform und erhalten im übrigen die statisch vorteilhafte Kastenform, so daß auch zwischen den einzelnen Elementen ein betriebssicheres Durchströmen gewährleistet ist, was für die Energieverzehrung von Nutzen ist.

Eine weitere Einsparung an Durchflußquerschnitt bei der Wehranlage A und damit an der Längenausdehnung des Stromwerkes wird erreicht, wenn die Schiffahrtsschleusen bei einer den höchsten, schiffbaren Wasserstand HSW überschreitenden Wasserführung zur Hochwasserabfuhr mitherangezogen werden.

Dies wird durch den erfindungsgemäß auf der ganzen Breite des Stromwerkes einsatzfähigen Universalkran e ermöglicht, mit- tels dessen im Bedarfsfall hinter oder vor dem unterwasserseitigen Betriebstor b(sub)4 jeder Kammerschleuse b ein aus einem oder mehreren Elementen bestehendes, vorzugsweise als Rolldammbalken der schon bei den Wehrverschlüssen besprochenen Art ausgeführtes, sogenanntes Hochwassertor b(sub)9 eingesetzt wird.

Die in Zeiten normaler Schiffahrt als Betriebsverschlüsse der Kammerschleusen b dienenden Stemmtore b(sub)3 und b(sub)4 (oder andere, nur bei nahezu ausgespiegeltem Wasserstand zu bewegende Tore ohne Aufbauten) werden im Hochwasserfall nach Einsetzen der Hochwassertore b(sub)9 geöffnet und letztere dann je nach Erfordernis ganz oder teilweise gezogen. Nach Rückgang des Hochwassers wird durch umgekehrte Reihenfolge der Betätigung der normale Kammerschleusenbetrieb wieder hergestellt.

Die Schleusen können außer zur Hochwasserabfuhr auch zur Eis- und Geschiebeabfuhr herangezogen und nötigenfalls gespült werden.

Für die Eisabfuhr wird der obere Teil der Betriebstore umklappbar eingerichtet oder das zweite Element des Hochwasserdammbalkensatzes b(sub)9 mit einem zur Eisabfuhr geeigneten, abgerundeten Rücken versehen.

Für die Geschiebeabfuhr werden die baulichen Teile und die Tore gegen Abnützung geschützt.

Zur Freihaltung der Vertiefungen, Nischen oder dergl. von Geschiebe, sind Spülleitungen vorhanden. Diese werden an jene Stellen geführt, welche von Geschiebe freizuhalten sind. Es kann dies z.B. durch Anordnung von Kanälen b(sub)11 mit Austrittsöffnungen b(sub)12 in den Drempeln der Häupter geschehen oder durch Anordnung einer spülbaren Schwelle b(sub)13 im Bereich des Vorhafens.

Bei Vorhandensein von gutem Felsuntergrund kann eine Einsparung an Betonbauten und damit eine Verbilligung des Objektes erzielt werden, wenn der Felsuntergrund in der Schleusenkammersohle b(sub)7 und unterwasserseitig der festen Wehrschwelle a(sub)3 bloßgelegt oder entsprechend vertieft, gegebenenfalls torkretiert wird und in einem angemessenen Abstand von der festen Wehr- bzw. Schleusenhaupt-Schwelle a(sub)3 bzw. b(sub)5 eine Energieverzehrungs-Schwelle a(sub)4 bzw. b(sub)6 so angeordnet ist, daß dazwischen ein Beruhigungsbecken a(sub)5 bzw. b(sub)8 mit einem Sturzbett aus Fels entsteht. An der Wehrschwelle a(sub)3 bzw. der Schwelle b(sub)5 der Schleusenhäupter b(sub)1 und b(sub)2 sind Ablenknasen a(sub)3 bzw. b(sub)5 vorgesehen.

Das in Fig. 2 veranschaulichte Stromwerk unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 1 hauptsächlich dadurch, daß die Wehrpfeiler a(sub)1 so verbreitert und ausgebildet sind, daß jeder von ihnen einen zwei Maschinensätze umfassenden Teil des Kraftwerkes c mit frei auf der Kraftwerksdecke c(sub)1 angeordneten Generatoren c(sub)2 aufnehmen kann, so daß zwischen den uferseitig gelegenen Kammerschleusen b die Wehrverschlüsse a(sub)2 des Stauwerkes und die Kraftwerksteile c in symmetrischer Anordnung abwechselnd aufeinanderfolgen.

Sind beim Stromwerk nach Fig. 1 auf der Kranbahn d beide Krane e auf einer Uferseite bereitgestellt, wogegen auf der anderen Uferseite ein Montageraum d(sub)2 und eine Straßendurchfahrt d(sub)3 vorgesehen sind, ist gemäß Fig. 2 auf beiden Uferseiten je ein Kran e abgestellt.

Die beiden auf der Zeichnung dargestellten symmetrischen Anordnungen von Freiluft-Stromwerken mit zwei- bzw. mehrteiligem Kraftwerk c und je einer Kammerschleuse b auf den Ufern sind lediglich als Ausführungsbeispiele anzusehen. Insbesondere kann es sich auf Grund strömungstechnischer, navigatorischer oder anderer Erwägungen unter Umständen als vorteilhaft erweisen, die Schleusenkammern b und Leitmauern b(sub)10 schräg zur Achse des Stromwerkes verlaufend, allenfalls gekrümmt anzuordnen. Die Erfindung ist bei jeder beliebig anderen Bauweise von Stromwerken oder Flußkraftwerken zu verwirklichen.

Claims (11)

1.) Freiluft-Stromwerk, bestehend aus Stauwerk, Schiffahrtsschleuse und Kraftwerk, dadurch gekennzeichnet, daß alle die Anlagenteile, unter Vermeidung jeglicher Aufbauten, von einem einzigen, eventuell zweiteiligen, zur Bedienung der Wehr- und Schleusenverschlüsse, zum Ein- und Ausbau der Maschinensätze und zu sonstigen Montage- und Verladearbeiten geeigneten Hebezeug bestrichen sind, dessen sich über die ganze Breite des Bauwerkes erstreckende, durchlaufende Fahrbahn auf die Krone der Gesamtanlage verlegt ist.

2.) Stromwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen aus einem oder zwei miteinander starr kuppelbare Portalkranen bestehenden Universalkran, dessen Fahrbahn auf zwei über das ganze Objekt führende Einbahnbrücken verlegt ist.

3.) Stromwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schiffahrtsschleusen durch den Universalkran bedienbare Hochwassertore vorgesehen sind, um die Schleusen auch bei Vorhandensein nur bei nahezu ausgespiegeltem Wasserstand bewegbarer Betriebstore zur Hochwasserabfuhr mit heranziehen zu können.

4.) Stromwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den als Kammerschleusen mit Stemmtoren ausgeführten Schiffahrtsschleusen, aus Rolldammbalkenelementen aufgebaute Hochwassertore verwendet sind.

5.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusen auch zur Eisabfuhr benützt werden können, indem der obere Teil der Betriebstore umklappbar ist oder das zweite Element des Hochwasserdammbalkensatzes einen zur Eisabfuhr geeigneten abgerundeten Rücken aufweist.

6.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusen auch zur Geschiebeabfuhr benützt werden können, indem die Tore, Kammerwände und Tosbecken, mit entsprechenden Panzerungen versehen sind.

7.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Freihaltung von Geschiebe im Bereich der Schiffahrtsschleusen vorhanden sind, indem eine oder mehrere Spülleitungen, Kanäle oder frei verlegte Rohre unbeweglich unterhalb des Oberwasserspiegels an jenen Stellen angeordnet sind, die von Geschiebe frei zu halten sind und dort eine oder mehrere Öffnungen besitzen, von wo das Geschiebe unter der Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterwasser abgeführt wird.

8.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch symmetrische Anordnung seiner Anlagenteile, insbesondere auch der Schiffahrtsschleusen.

9.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammern und Leitmauern zur Bauwerksachse schräg verlaufend, allenfalls gekrümmt angeordnet sind.

10.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Schleusen und Wehrfelder mit Abstürzen und Beruhigungsbecken versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß letztere oberwasserseitig durch eine Ablenknase des Betonunterbaues und unterwasserseitig durch Betonschwellen abgegrenzt sind, wobei die Sturzbett- und die Schleusenkammersohle durch den natürlichen oder vertieften, allenfalls torketierten Felsuntergrund gebildet sind (Fig. 3 und 6).

11.) Stromwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnete, daß die Kraftwerksdecke in der Höhe der unterwasserseitigen Kranbrücke und gegebenenfalls so tief gelegt ist, daß die Generatoren oberhalb der Kraftwerksdecke zu liegen kommen.