WO2023174520A1 - Flow power plant - Google Patents

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WO2023174520A1
WO2023174520A1 PCT/EP2022/056712 EP2022056712W WO2023174520A1 WO 2023174520 A1 WO2023174520 A1 WO 2023174520A1 EP 2022056712 W EP2022056712 W EP 2022056712W WO 2023174520 A1 WO2023174520 A1 WO 2023174520A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rope
flow
stations
conveyor
cable
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/056712
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Glasl
Original Assignee
Enrope Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enrope Gmbh filed Critical Enrope Gmbh
Priority to PCT/EP2022/056712 priority Critical patent/WO2023174520A1/en
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction

Definitions

  • the invention relates to a flow power plant for generating electricity in an aquatic flow field with two stations spaced apart from one another, each comprising a rope pulley which is rotatably mounted about a deflection axis, and with a rope loop guided in a frictional and/or form-fitting manner around the rope pulleys of the stations.
  • a large number of individual drive elements are attached to a conveyor rope of this rope loop so that they can be trimmed.
  • Countless water turbines are known from practice. These usually have a system of blades, rotors, rotors or the like, which are installed at a location in water with a suitably strong current in order to extract energy from the fluid and deliver power to a shaft.
  • Classic examples include: B. Constant-pressure or positive-pressure hydroelectric power plants, which use natural or artificially created potential energy between two water reservoirs by converting the flow energy created by the gradient into electrical energy.
  • hydroelectric power plants in which the turbine - similar to a wind turbine - is located directly in a suitably fast running water or a strong tidal current are rare.
  • the flow power plant for generating electricity by converting the flow energy or kinetic energy of the flow into electrical current in an aquatic flow field includes two stations spaced apart from one another.
  • the stations can be “reversal stations”, i.e. H. These are stations that have neither gears, brakes nor drives. There then essentially a reversal of a rope loop explained below takes place. In the simplest case there are at least two of them.
  • the flow power plant can be used as stations but also as “diversion stations”, i.e. H. include so-called “intermediate stations”.
  • the rope loop is at least slightly deflected and supported or guided in a supportive manner.
  • the rope loop can be supported upwards or downwards. In which case upward support or downward support makes sense will be explained further below. The same can happen with the stations e.g. B.
  • tensioning stations at which the rope loop is pre-tensioned
  • generator stations at which generators for generating electricity and/or energy conversion (as explained in more detail below) are located.
  • the term “stations” initially includes each of these variants. It should also be mentioned that, for example, both a bias voltage and a reversal or generation or conversion of energy can take place in a station.
  • the “aquatic flow field” can be a flow of continental as well as maritime waters, ie rivers, canals, seas, etc.
  • the flow power plant can - as will be explained below - be aligned or arranged essentially perpendicular to the expected main flow directions of the flow field in order to optimize the possible energy generation, ie in a river or body of water, for example.
  • An installation, e.g. B. in inlet and outlet channels of run-of-river power plants is particularly advantageous because the necessary framework conditions with regard to safety, approval and service as well as with regard to grid connection and grid supply, ie the feeding of the electricity generated, have already been created.
  • this orientation and arrangement can also be particularly advantageous for the stability of a possible construction in the sea, since the main current directions there, namely the tidal currents, are essentially oriented in opposite directions.
  • the flow power plant can z. B. be aligned or arranged perpendicular to the tidal currents in order to be able to alternately use both currents optimally to generate energy.
  • the water flows in a first direction of flow, when the water retreats, i.e. "runs down", and at high tide, it flows in a second, opposite direction of flow, when the water then comes back, i.e. "runs up".
  • the stations each also include a pulley, which is rotatably mounted in the station in question about a deflection axis.
  • a “deflection axis” (unless otherwise stated) is generally understood to mean a (virtual) axis in the mathematical sense or axis of rotation, i.e. a straight line that describes a rotation.
  • the deflection axis can be mechanical, for example by a stationary axis on which z. B. the pulley is mounted, or by a rotating shaft, which z. B. is firmly coupled to the pulley, can be realized, or by the pulley being mounted on the reverse side in a corresponding bearing so that it can rotate radially on the outside. If the pulley is connected directly or indirectly to generators (explanation below) in order to drive them, as explained below, the deflection axis is a “drive axis”.
  • the pulleys of the two stations of the hydroelectric power plant can preferably be of identical construction, that is, for example, of the same size. Furthermore, between the stations there is an endless, non-positive or frictional rope loop, usually spliced, around the sheaves of the stations.
  • the term “forced or frictionally guided around the rope sheaves of the stations” means that the rope loop - when it is driven or moved during operation as indicated and explained below - transfers its kinetic energy to the rope sheaves via friction or a frictional connection and thus drives it.
  • Endlessly spliced means that the rope ends of the rope loop are formed into a continuous rope loop without an end or continuously or are intertwined, e.g. B. by means of a longitudinal splice or connecting splice or wire splice, so that the rope loop can be driven continuously in a circle.
  • the rope loop could in principle also be guided in a form-fitting manner around the station sheaves.
  • the rope loop in turn comprises or can be formed by a conveyor rope, to which a large number of individual drive elements are attached in a trimmable manner.
  • the drive elements mean elements having wings or similar elements that generate or effect a force on their attachment point on the conveyor rope when the flow occurs in an aquatic flow field. This force can then be transmitted via the conveyor rope, to which the drive elements are fixed in place, to the pulleys and ultimately to generators coupled to them, in order to start the generators and keep them moving in order to generate electricity.
  • the electricity generated can in turn z. B. introduced into a power grid via power lines or stored in batteries in order to be transferred or fed into the power grid later at a more suitable time.
  • “Trimmable attached” means that the drive elements are attached to the conveyor rope in such a way that they can be trimmed to the current prevailing flow or the angle of attack can be adjusted.
  • the drive elements can preferably be arranged distributed at regular intervals over the entire conveyor rope.
  • the drive elements can - as preferred - e.g. B. be distributed “like the brackets of a drag lift” along the conveyor rope, without restricting the invention to this.
  • This has the advantage that the same number of drive elements are in the flow at all times and the conveyor cable is therefore constantly kept in motion or driven.
  • the drive elements can be designed in a profile shape, that is, as mentioned, with a supporting surface. Their shape can be designed in such a way that they support the conveyor rope in a certain flow direction, e.g. B. in a river or possibly a current directed downstream or into the sea (or out to the open sea) in exactly one rope drive direction.
  • the drive elements are designed in such a way that they drive the conveyor cable in a predetermined direction of rotation with a certain direction of flow, i.e. z. B. have an asymmetrical profile or a curved skeleton line, as will be explained below.
  • Figure 1 shows a typical state of an exemplary embodiment of a flow power plant in use in a moment without flow, i.e. during the so-called “capsizing”, i.e.
  • Figure 2 shows the exemplary embodiment of the flow power plant with existing flow.
  • the flow power plant can also include one or possibly several intermediate stations between the two outer stations. These are useful, for example, when very long rope loops are used, but the “chain curve” or “sag” of the conveyor rope of the rope loop cannot be increased arbitrarily, i.e. H. the conveyor rope cannot sag upwards or downwards as desired, which, for example, B.
  • the rope loop does not sag in a deep “fundamental vibration”, but rather, for example, at an intermediate station in the first “harmonic”, i.e. H. in two flatter, slightly curved arches.
  • the drive elements can also preferably each be attached to a head of a hanger, particularly preferably to a head of a hanger rod, of the drive elements in a trimmable manner on the conveyor rope of the rope loop.
  • the rope pulleys are pivotally mounted in the stations in such a way that the rope loop can be aligned with the drive elements in the flow field and so that the rope pulleys can be effectively driven in the aligned position.
  • the “pivoting bearing” is carried out in such a way that the rope loop can be pivoted to a corresponding roll angle or angle of attack to the direction of flow and then z. B. when the flow strength changes or e.g. B.
  • the rope pulleys with the rope loop with the conveyor rope are basically (for the theoretical case that such a flow direction would exist) 360 ° by a z.
  • the rope loop aligns itself, for example, in a parabolic shape based on a currently prevailing flow strength or flow speed, essentially vertically in the direction of flow, if the flow flows strongly enough against the rope loop with the drive elements as desired with a substantially vertical flow direction.
  • the rope loop in a rectilinear force field or flow field over the entire length (depending on the rope tension), it is always more or less curved in an arc, it is not possible for the flow power plant, especially the rope loop , to be aligned perpendicular to the flow throughout its entire length. In fact, the flow only hits the flow power plant perpendicularly in the middle area of the cable loop. However, this is still at least approximately the case in the direction of the stations, so that a longitudinal direction of the flow power plant is oriented essentially perpendicular to the respective main flow direction.
  • the swivel or rolling bearing according to the invention has the advantage that the cable pulleys with the cable loop guided around them and the drive elements can always be aligned in the direction of the greatest flow speed, so that the flow power plant according to the invention always has the best possible efficiency (that which can be achieved with the existing flow is) works and therefore always converts a maximum amount of flow energy into mechanical energy and/or electrical energy.
  • the construction according to the invention also has the advantage that it prestresses itself in the no-flow state, as will be explained further below.
  • An additional advantage is that the construction only requires a single rope loop with a single conveyor rope, which not only saves material and costs, but also replaces the extremely complex, almost impossible production of two ropes of exactly the same length.
  • the construction according to the invention also does not fight against existing forces, for example B. as described in EP 2 459 869 B1, an attempt is made to somehow keep the wings or ropes parallel in the long term, but rather they are designed and arranged in the aquatic flow field in such a way that they can optimally adapt to the existing forces can align in the most favorable position.
  • construction according to the invention also requires only a single pulley per station, since the drive elements are not stretched between two parallel conveyor cables.
  • the flow power plant can be positioned very flexibly in the aquatic flow field.
  • a flowing water possibly a flowing inland water, such as. B. a canal, river or stream or the like, it can be relatively easily anchored at both stations at essentially the same water depth or on the respective bank, since the structure is then positioned perpendicular to the downstream flow direction of the watercourse.
  • a rope loop which essentially consists of a conveyor rope with a large number of individual drive elements attached to it in a trimmable manner, is guided around two rope pulleys, each of which a deflection axis is rotatably mounted at two stations spaced apart from one another.
  • a conveyor rope with a large number of individual drive elements attached to it in a trimmable manner means that the rope loop can also include additional parts or accessories known to those skilled in the art, such as: B. a splice as a rope connection.
  • the rope pulleys are also mounted in the stations so that they can pivot about an alignment axis, so that the rope loop aligns with the drive elements attached to the conveyor rope in the flow field and the rope pulleys are each driven in the aligned position by the drive elements.
  • the stations can preferably be anchored in the ground, i.e. H. e.g. B. at the bottom of a river or during a maritime operation on the seabed.
  • the stations when used in inland waterways, can be located in inlet and outlet channels of river power plants or when used in tidal areas on various offshore systems, preferably offshore wind turbines, e.g. B. be anchored to the existing infrastructure.
  • offshore wind turbines e.g. B. be anchored to the existing infrastructure.
  • the use or installation according to the invention of a flow power plant according to the invention in inland flowing waters in inlet and outlet channels of river power plants or between the anchors of planned or existing offshore systems, in particular offshore wind turbines makes it possible to switch to renewable energies or sustainable energy production of fossil fuels can be significantly accelerated by installing large numbers of hydroelectric power plants.
  • massive costs and time can be saved.
  • At least one of the sheaves or both sheaves e.g. B. mechanically, adjustable and pivotably mounted in the stations in order to align the rope loop with the drive elements consciously or controlled in the flow field.
  • At least one of the cable pulleys can be freely and automatically pivoted in the stations about the alignment axis or pivot axis to the flow, so that the cable loop with the drive elements in the flow field aligns itself with the flow and thus the Can drive pulleys even more effectively in the aligned position.
  • “Free” means that the rope loop with the drive elements, for example parabolic (in the form of a highly compressed parabola), automatically aligns or shifts in the direction of flow when the flow flows towards the rope loop with the drive elements from a substantially vertical flow direction.
  • “Swivelly mounted” means that the rope loop swings freely, forming a balance of forces, to a corresponding swivel angle or angle of attack to the direction of flow and then z. B. when the flow strength changes or e.g. B. oscillates freely into a different pivot angle or angle of attack when the flow direction changes.
  • a free swivel or rolling bearing has the advantage that the cable pulleys with the cable loop guided around them and the drive elements automatically align themselves in the direction of the flow speed, i.e. H. with its largest possible effective area to the flow field, so that the flow power plant according to the invention always works with the best possible efficiency (which can be achieved with the existing flow) and thus always converts a maximum amount of flow energy into mechanical energy and / or electrical energy.
  • the drive elements can flow freely, which also prevents the drive elements from shadowing each other or being exposed to turbulence.
  • such a pivot or rolling bearing ensures that the flow power plant is exposed to less unfavorable loads and can therefore go without maintenance for significantly longer than, for example. This is the case, for example, in constructions with parallel double rope loops.
  • the preferred construction does not require mechanisms on the drive elements, which are otherwise necessary to mechanically or control-technically adapt the drive elements to a changed or changing flow direction.
  • the conveyor rope of the rope loop can be designed to be guided around the two rope pulleys to form two load strands.
  • Endless has the advantage that the conveyor rope can be driven continuously or endlessly in a circle.
  • “trum” is understood to be a part or cable strand of a rotating component that exerts tensile force, here the flow power plant. This is just the part of the endless or non-ending conveyor rope of the rope loop, which is not resting on the rope pulleys, i.e. is not supported, i.e. runs freely or loosely in the flow.
  • empty strand refers to the pulling rope strand of a conveyor device or system.
  • the flow power plant has two load strands, but no slack strand.
  • Exactly two rope pulleys (one per deflection station) have proven to be particularly material and cost-saving, as the number of necessary stations, their anchors and generators, etc. can be reduced to a minimum. With this number, the flow force according to the invention can probably be operated particularly economically and with a high level of efficiency.
  • the drive elements are also advantageously designed in such a way that they align themselves with the direction of flow, only two sheaves are sufficient to "stretch" the rope loop with its two load strands between the two sheaves essentially perpendicular to the aquatic flow field.
  • the conveyor rope with the drive elements in such a way that it extends in a kind of “floating position” between the rope pulleys without any relevant flow.
  • the rope pulleys could, if necessary, have suitable securing devices so that the conveyor rope always remains guided around the rope pulleys.
  • the construction of the conveyor rope with the drive elements is preferably carried out in such a way that the conveyor rope essentially always remains in a certain pre-tension between the stations, even without current (e.g. during a tidal change).
  • a chain line is understood to mean a curved cable path, which here is not, however, limited exclusively to a curvature (possibly similar to a “sag” in cable car construction) with the force of gravity pointing downwards.
  • the curvature of the cable course can also be referred to as sag, regardless of the direction in which the cable course is curved.
  • the conveyor rope can then preferably be a wire rope consisting of several strands or cardoons, particularly preferably with an insert or “soul”.
  • the wire rope is beaten, twisted or braided from several strands or cardoons around the core to form a finished rope.
  • it can be a wire rope with or entirely made of normally unalloyed steel, i.e. a steel rope.
  • a steel cable for example, it hangs in a chain line around the pulleys between the stations due to gravity (as a vector component) concave through.
  • Steel cables also have the advantage that, on the one hand, they are easily scalable in terms of thickness.
  • the conveyor rope can preferably be a closed wire rope, which comprises outer layers of profile wires which interlock in such a way that the conveyor rope has a substantially smooth surface and is largely protected from the ingress of moisture or water and dirt.
  • the construction is preferably designed in such a way that it is pre-tensioned by the conveyor rope of the rope loop, which sags freely downwards in the form of a chain curve, by the weight of the conveyor rope and the drive elements and therefore does not necessarily require a tensioning system, unlike this This is the case, for example, with all designs from the prior art, with two “parallel” rope loops between which the drive elements are clamped.
  • the rope loop aligns itself from the rest position hanging convexly in the chain curve downwards into an increasingly horizontal working position with the rope loop tensioned convexly in the direction of the flow speed and begins to drive the rope pulleys by itself through the frictional connection of the conveyor rope to the rope pulleys.
  • the conveyor rope with the drive elements can be designed in such a way that it aligns itself in the flow-free flow field due to the external gravity field in a chain line that is convexly curved upwards against gravity, that is, it floats in an upwardly curved “sag”.
  • the conveyor rope with the drive elements attached to it is manufactured in such a way that, due to its design, it floats in relation to the surrounding water and/or consists of a suitably selected material that floats relative to the surrounding water.
  • the conveyor rope of the rope loop could be a nylon fiber rope or high-tech rope with carbon or carbon fibers or the like, which floats in the water if constructed accordingly.
  • the drive elements could then also be designed as hollow bodies or the like, e.g. B. made of or with (preferably recycled) plastic or Plastic (which is sealed or coated in such a way that it does not dissolve in water).
  • the construction is therefore designed in such a way that it is pre-tensioned by the rope loop floating freely upwards in the water in the form of a chain curve due to the greater buoyancy of the conveyor rope with the drive elements compared to the water and does not require any additional or further pre-tensioning here either.
  • the stations can float at the top (on the surface of the water) with the rope loop guided around the pulleys or be sunk at the bottom of the water. It is even conceivable that one or more stations are arranged at the top and one or more stations at the bottom.
  • the pulleys of all stations could be designed accordingly or mounted on a boom so that they are approximately on a horizontal line in the water. For example, in a comparatively shallow body of water, the two outer stations could float on the surface of the water and an intermediate station could be sunk in between.
  • the rope loop then pivots from the rest position, which floats upwards convexly in the chain curve or chain line, into an increasingly horizontal working position with the rope loop tensioned convexly in the direction of the flow speed, and in doing so begins to pull the rope pulleys through the frictional and/or positive connection of the conveyor rope to drive pulleys by themselves.
  • the cable pulleys can preferably be pivotally mounted with the conveyor cable of the cable loop relative to the stations about a substantially horizontal connecting axis between the two stations.
  • D H. which in the no-flow state e.g. B. strands or load strands that run essentially one above the other are pivotally mounted about the essentially horizontal pivot axis in such a way that, when there is a flow, they pivot or are displaced essentially one behind the other through the flow into a position in the flow direction.
  • the cable pulleys pivot from a substantially vertical position into an increasingly horizontal position around the connecting axis.
  • the sheaves can be pivotally mounted with the conveyor rope of the rope loop relative to the stations about an alignment axis or pivot axis running at right angles to the respective deflection axis of the sheaves.
  • the flow direction of the flow can be essentially perpendicular to a center point of a (virtual) surface spanned between the rope strands of the rope loop.
  • “Substantially perpendicular” means that the flow direction of the flow, apart from the gravity components, is perpendicular to the center of said surface. Due to the slight deviation caused by the influence of gravity and the tensile forces in the rope, the direction of flow is not exactly vertical, but rather slightly offset on this surface.
  • a drive element can preferably comprise a wing, which preferably has a curved skeleton line between a profile nose and a profile trailing edge.
  • the wing is designed asymmetrically, ie not mirror-symmetrically, along its longitudinal axis from the front profile nose to the rear trailing edge of the profile.
  • Such an asymmetry has the advantage that it specifies a specific cable drive direction of the conveyor cable for a flow direction.
  • a drive element can align itself at an ideal, slightly oblique angle of attack to the direction of flow.
  • a wing can have a semi-symmetrical profile or a lobe profile. Such a drive element is very stable and ensures effective guidance of the rope loop in the flow.
  • the hanger or the hanger rod of a drive element can be attached or suspended on the conveyor rope at certain positions, preferably uniformly (i.e. in a fixed grid dimension), by means of a rotatable, simple rope clamp, relative to which rope clamp on the conveyor rope the drive elements for adjusting a Angle of attack to the flow can be trimmed.
  • a simple rope clamp is a coupling of a drive element at essentially just one point, e.g. B. to understand a point or a relatively small section along the conveyor rope. One could therefore speak of a “single point” rope clamp or simply a simple rope clamp.
  • the hanger or the hanger rod of a drive element can be clamped to the conveyor rope at the position already mentioned above by means of the rope clamp.
  • the hanger holds securely on the conveyor rope, but can be used, for example, if necessary.
  • B. solved for repair purposes and, for example, replaced.
  • Clamping in one position using the rope clamp also has the advantage that a drive element can safely transmit its force to the conveyor rope. It is naturally the case that every rope clamp always slips slightly under load despite being clamped, e.g. B. rotates slightly around the rope or slowly “walks” in the longitudinal direction of the rope. Since this usually applies equally to all rope clamps, this effect is not particularly problematic.
  • the clamping can be done by means of the rope clamp on the conveyor rope in such a way that the conveyor rope is enclosed or encompassed at least on one side, in particular approximately two thirds, by means of the rope clamp, as is known in principle in particular from the field of cable car technology.
  • the drive element in particular the wing
  • the drive element can be connected to the conveyor rope, advantageously with the rope clamp on the conveyor rope, to adjust an angle of attack to the flow via a, particularly preferably freely automatic, trimming mechanism.
  • the trimming mechanism can include, among other things, the hanging rod already mentioned, a trimming arm, pivot bearings, pivot bolts, etc., as will be explained further below.
  • the trimming mechanism can preferably comprise a multi-link joint arrangement, particularly preferably an at least four-link kinematic chain, via which it or the drive element is connected to the conveyor cable.
  • a wing e.g. B. on the underside, at two coupling points spaced apart essentially along the skeleton line, be articulated via at least one hanger with the rope clamp on the conveyor rope of the rope loop.
  • the said coupling points one can be closer to a profile nose and the other closer to a profile trailing edge of the wing.
  • the coupling point which is closer to the profile trailing edge than the other, can advantageously be located closer to a wing center of gravity of the wing than to the profile trailing edge.
  • tension and/or pressure means can extend between the wing and its cable clamp in order to adjust an angle of attack of the wing to the flow and/or a curvature and/or depth of a wing relative to a conveyor rope speed of the conveyor rope on the hanger.
  • the hanger can comprise a hanger rod as part of the trimming mechanism, which is rotatably mounted at one end on the wing and at an opposite end in the cable clamp of a drive element.
  • the rotatable bearing can be realized by means of a pivot pin mounted in a respective pivot bearing.
  • the trimming mechanism can also have a trimming arm that is shorter, for example when viewed relative to the hanging rod, e.g. B. as a kind of "toggle lever", which is coupled to the rope clamp at one end in a rotationally fixed manner at a fixed angle to the conveyor rope and at the other end, away from the rope clamp, articulated to the wing via a trimming rod or a trimming train connected to the wing at a point spaced from the center of gravity of the wing.
  • a trimming arm that is shorter, for example when viewed relative to the hanging rod, e.g. B. as a kind of "toggle lever", which is coupled to the rope clamp at one end in a rotationally fixed manner at a fixed angle to the conveyor rope and at the other end, away from the rope clamp, articulated to the wing via a trimming rod or a trimming train connected to the wing at a point spaced from the center of gravity of the wing.
  • all of the previously described advantageous developments or configurations of a drive element can be installed on a majority of the drive elements, particularly preferably on every drive element or at least almost every drive element, i.e. H. More than 90% of all drive elements must be realized or realized, for example e.g. B. be connected to the conveyor rope as described above.
  • the trimming mechanism of the drive elements can preferably each have at least one twist stop on the rope clamp on the conveyor rope, on which the hanger rod inevitably hits at the front and / or back when the hanger rod is twisted if the angle reaches a certain limit angle reached.
  • the specific or critical limit angle between the hanging rod and the trimming arm can be approximately 45°. i.e. the critical angle is achieved when the hanger rod, viewed from the fixed or non-rotatable trim arm, is either rotated backwards by 45° against the cable drive direction, or when the hanger rod is rotated forward by 45° with the cable drive direction.
  • the angle does not have to be equal, i.e. H. there are e.g. B. different sized angles possible.
  • the angles do not necessarily have to be 45°. It is particularly important that in the “front” rope drive direction there is no collision of the drive elements with the conveyor rope, the inlet rollers or inlet guides or the rope pulleys and that in the “rear” rope drive direction the drive elements do not kick back in the event of a “conveyor rope” “Empty journey” is prevented.
  • the stations can preferably have speed-controllable generators which allow the rope loop, in particular the conveyor rope of the rope loop, to work or run at a controllable conveyor rope speed depending on the flow speed of the flow.
  • a controllable conveyor rope speed depending on the flow speed of the flow.
  • the drive elements can be switched or aligned to the flow with almost no load, initiated by regenerative braking of the conveyor rope (“conveyor rope stop”), as will be explained in more detail below.
  • the stations can preferably include an electric motor in order to be able to additionally drive the rope loop with the drive elements if necessary, e.g. B. for an empty run for test purposes, to consume excess energy and / or to prevent overloading of the flow power plant, as just mentioned.
  • the conveyor rope can also simply be driven with the generators for an empty journey, for example for assembly or for test purposes.
  • the stations can preferably be designed to float. “Fitted to float” means that the stations have enough buoyancy so that they do not sink in the water. For example, they can be designed in such a way that they float on the water surface or at least near the water surface below the water surface, essentially keeping the intended water depth constant.
  • the stations in such a way that they float at a specified water depth has the advantage that the water surface is suitable for watercraft, such as. B. ships etc. essentially remains free, ie except for possibly a few buoys that mark the position of the flow power plant.
  • the flow power plant can regularly emit acoustic or other signals so that the flow power plant can be located.
  • the stations can each be stored or mounted on a floating platform that floats in the water.
  • a swimming platform could, for example, be made of buoyant, lightweight materials such as: B. plastics, and / or built as cavities.
  • the swimming platforms can preferably be anchored or anchored using maritime technology at the site of use on the ground or in the ground below the aquatic flow field.
  • they can include, for example, hawsers with anchors or anchor ropes or lines with anchors or mooring lines, which can be lowered to the seabed via a winch for anchoring.
  • hawsers are ropes with a large diameter made of steel cable, plant fibers or synthetic material, e.g. B. wire hawser, steel hawser, rope hawser, manila hawser or similar.
  • the stations can preferably have a lowering device.
  • the rope pulleys and the rope loop around them are z. B. very good against waves close to the surface or surface waves, e.g. B. in heavy or rough seas, and floating debris is protected.
  • Another advantage is that normal shipping traffic is hardly hindered, as all ships can sail over or pass between the marked swimming platforms undisturbed.
  • the lowering device can be designed in such a way that it only lowers or swings the rope loop down to such an extent that the rope loop, with the existing slack in the conveyor rope, hangs low enough that it does not block watercraft (with the exception of submarines). .
  • the entire system is designed very flexibly through the anchoring using maritime technology, the lowering device, the swivel bearing and the flexible conveyor rope of the sheaves, which in particular prevents swaying, i.e. H. pitching, yaw and rolling of the swimming platforms is greatly dampened in the construction.
  • the stations can preferably include variably fillable or emptyable hollow bodies (trim or ballast tanks) to generate buoyancy or downforce depending on the degree of filling or filled quantity.
  • the stations can then be moved to an intended operating position under water, e.g. B. to bring to the seabed, air released and at the same time z.
  • B. Water can be let in in a controlled manner.
  • ballast tanks can be removed from the ballast tanks using compressed air so that they have just enough buoyancy to rise to the water surface in a controlled manner.
  • a gas could also be used, for example. This would then be collected when drained so that it can be used again.
  • the stations can also include sinking hollow bodies when empty.
  • the hollow bodies have such a heavy casing that they cannot float on their own without appropriate air or gas filling, i.e. they will sink in the water.
  • the hollow bodies can be designed or cast as hollow concrete foundations. Concrete as a building material has the advantage that it is sufficiently heavy to keep the stations on the seabed permanently in position or in place, even without anchoring. In addition, it is very robust in the long term and easily available. Concrete here is understood to mean a mixture of cement, water, sand or the like and, if necessary, other additional components. Such additional components come e.g. B. iron, plastic granules, carbon fibers etc. in question, which are known to the person skilled in the art in this field, for example. B. to improve the stability of the concrete or to increase or reduce the specific weight.
  • B. to improve the stability of the concrete or to increase or reduce the specific weight.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of a flow power plant according to the invention in a body of water, in the flow-free state
  • Figure 2 is a schematic side view of the exemplary embodiment from Figure 1, now with existing cross flow transverse to the longitudinal direction of a cable loop of the flow power plant,
  • FIG. 3 shows a schematic view of the exemplary embodiment from FIG. 2 from above
  • FIG. 4 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the flow power plant according to the invention according to FIG. 1, this time in a floating lightweight construction of the rope loop, on the left half of the figure in the flow-free state and on the right half with existing cross flow,
  • FIG. 5 shows a detailed representation of a part of FIG.
  • FIG. 6 shows a detailed representation of a part of FIG.
  • Figure 7 shows a detailed representation of one of the stations from Figure 2 (with existing cross flow),
  • Figure 8 is a view of Figure 7 from above, 9 shows a further detailed view, shown diagonally from above, of a part of the flow power plant according to FIG.
  • Figure 10 is a side view of Figure 9,
  • FIG. 11 shows an even more detailed view of a drive element on the conveyor rope of the rope loop from FIG. 1, showing different angles of attack to the conveyor rope,
  • FIG. 12 shows an even more detailed side view of a drive element on the conveyor rope of the rope loop from FIG. 1, to show the setting of a trimming mechanism during an empty conveyor rope run,
  • FIG. 13 shows a sectional view of FIG. 12, shown partially in section along the section line AA from FIG. 12, namely in an extension direction of the conveyor rope,
  • Figure 14 is a schematic side view of a section of a flow power plant according to Figure 4 with a rope loop guided through an intermediate station, on the left half of the figure in the flow-free state and on the right half with existing cross flow.
  • the flow power plant 1 is z. B. arranged near the coast in a maritime flow field Fs, in which the water level periodically rises and falls again due to the tidal forces or attractive forces of the moon (distance between the earth and the moon), especially in the middle latitudes.
  • the direction of flow regularly changes particularly strongly between an inland direction of flow at high tide (ie “oncoming” water) and one in the opposite direction Direction of flow directed towards the sea at low tide (i.e. “draining” water).
  • the (true) tidal current Vc ⁇ 0 m/s
  • the main components of the flow power plant 1 include two circular, rotatable and tiltable rope pulleys 25 (as part of the stations 2) mounted in the stations 2, as well as a rope loop 4, which includes an endless conveyor rope 41, which the two pulleys 25 of the stations 2 are guided around in a ring in order to drive them for energy consumption and electricity generation by means of speed-controllable generators 21 on the pulleys 25, here for example frictionally.
  • the conveyor cable 41 is guided in a U-shaped, radially outwardly open grooves 26 of the cable pulleys 25 so that it cannot derail or slip off the cable pulleys 25.
  • inlet rollers or inlet guides can be arranged shortly before or shortly after the cable pulleys, as indicated in FIG. 10, for example. These direct the conveyor rope 41 into the grooves 26 of the rope pulleys and can additionally prevent “derailment”.
  • the conveyor cable 41 itself comprises, as an attack surface for the true flow or flow Vc, the drive elements 5 or kites 5, which have already been mentioned several times and are arranged at equal distances along the conveyor cable 41, which, when the flow Vc is present, as in Figure 2 and increasingly more detailed in 7 to 13 show that the conveyor cable 41 is set in motion or driven in an annular manner in a cable drive direction VR essentially perpendicular to the flow direction of the flow Vc.
  • the cable drive direction VR is independent of the current flow direction, as will be explained in more detail below in the context of the shape and design of the drive elements 5.
  • the stations 2 are anchored in the seabed G by means of maritime technology 24 on sides facing away from one another (ie directed away from the conveyor rope 41) in the seabed G, e.g. B. using lines, ropes or chains Anchors 24 or the like, as shown schematically in Figure 1.
  • the flow power plant 1 can preferably be fastened near the coast and/or between existing offshore wind turbines to their existing foundations, for example anchored using relatively short lines or chains.
  • the cable pulleys 25 and the cable loop 4 are mounted in the flow field Fs in such a way that they always align themselves at an ideal angle to the flow Vc. Ideal not only means the best possible efficiency, but also a favorable alignment in which the acting forces are distributed as equally as possible across all components.
  • the cable pulleys 25 are tilted in the stations 2 using a special tilting technology, so that the cable loop 4 can align itself at any time in the balance of forces.
  • the rope loop 4 or route hangs i.e. H. the conveyor rope 41 with the drive elements 5 in a chain curve Ko or weight chain curve Ko.
  • the pre-tension maintains the The system or the flow power plant 1 is positioned stably in a defined position in the flow field Fs. In particular, it also holds the conveyor rope 41 securely in the grooves 26 of the rope pulleys 25, so that additional securing on the rope pulleys 25 for the conveyor rope 41 can be dispensed with.
  • the drive elements 5 shift the rope loop 4 to the “side”, ie into an eccentric position relative to a straight connecting axis V between the stations 2, in which the rope loop 4 is slightly convex or slightly convex with the flow direction of the flow Vc .
  • curved in an arc to form a “parabola” from the sagging catenary line Ko into a more horizontal sag Ki).
  • the schematic representations of the figures are an “ideal fair” in which, without restricting the invention to this, a longitudinal direction of the flow power plant 1 (which, as mentioned, is essentially determined by the longitudinal extent of the Rope loop is defined in the “capsizing situation” described above) is aligned essentially perpendicular to the expected flow direction of the flow Vc.
  • the pulleys 25 of the stations 2 pivot or tilt with it.
  • An associated alignment axis, pivot or roll axis R ax is chosen so that when tilting, a pivot angle (p of the chain curve Ko changes increasingly towards the horizontal or horizontal in the sag Ki (where an exactly horizontally aligned sag due to gravity, which vectorially vertically downwards, is logically never fully achieved).
  • the initially low preload increases significantly due to the dynamic pressure on the drive elements 5 in the flow Vc.
  • the dynamic pressure corresponds to the dynamic pressure, since it corresponds to the increase in the pressure at the stagnation point of a body around which flow occurs, here the conveyor cable 41 with the drive elements 5, compared to the static pressure of the fluid.
  • the “stagnation point of a body around which the flow flows” is the point on the surface of the body or profile that flows against, where the flowing fluid, here water, theoretically hits perpendicularly. The speed of the flow disappears at the stagnation point, so that the kinetic energy (in the idealized case completely) is converted into pressure energy.
  • a necessary contact pressure is created between the conveyor rope 41 and the sheaves 25 so that the conveyor rope 41 can transfer the resulting tensile forces to the sheaves 25, here via friction, in order to drive the generators 21 of the stations 2 or generator stations. If necessary in the event of an overload, the conveyor cable 41 can be braked, i.e.
  • the rope loop 4 guides the drive elements 5 in a desired predetermined “trajectory” or circular path from one (first) station 2 to the other (second) station 2 and back to the (first) station 2 in a continuous cycle .
  • at least one intermediate station can be integrated between the first and the second station, at which the conveyor rope of the rope loop is supported and guided in between.
  • Such an intermediate station is shown as an example in Figure 14.
  • it is suitable for use in a further alternative embodiment of a flow power plant T, which will be explained later. But it is not limited to that.
  • the flow power plant 1 it could also be “turned around”, e.g. B. floating on the water surface W, anchored. In both cases it reduces a “deep” sag (up or down) on a long rope loop 4, 4’.
  • the drive elements 5 align themselves again according to a respective curve around the pulleys 25 at an angle of attack ⁇ to the flow Vc.
  • the “return path” from one rope pulley 25 back to the other they do not have to be turned specifically, as is usually the case in the prior art, but due to the design, they rotate by themselves by 180 ° in comparison due to the already mentioned advantageous rope clamp 51 to the previous “outward journey” to this rope pulley 25.
  • the rope clamp 51 or single-point clamping 51 represents a particularly robust attachment or suspension of the drive elements 5 on the conveyor rope 41, through which the conveyor rope 41 can be safely driven and easily guided around the stations 2.
  • the construction can preferably be designed in such a way that due to a slight continuous movement of the clamps along the conveyor cable 41, no displacement of the clamps or a regular clamp offset is necessary, since the clamped points are subject to greater stress in the cable deflections, as is known to those skilled in the art.
  • the shape and design of the drive elements 5 or kites 5 will be briefly discussed below, which can be seen particularly well in Figures 11 and 12 and partly in section along the section line AA in Figure 13.
  • the features described below also apply to the drive element 5′ mentioned below in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the drive elements 5 each include a wing 50 with an asymmetrical skeleton line 53 or with an asymmetrical profile 53 with a rounded profile nose 50a at the front (right in Figure 11) and a tapered profile rear edge 50b at the rear (left in Figure 11).
  • the support surface 50 is attached or attached to an elongated hanger 52, as a kind of “arm”, so that it can be trimmed by means of a trimming mechanism 58 or joint arrangement.
  • the hanger 52 or the elongated arm here in the form of a hanger rod 52 as part of the trimming mechanism 58, is pivotally attached and clamped in a pivoting plane to an end section of the hanger 52 remote from the wing by means of the rope clamp 51 on the conveyor rope 41.
  • the end section of the arm or hanger 52 can also be referred to as the head of the hanger 52.
  • the hanger rod 52 is articulated to the wing 50 at a coupling point 56a, here designed as a pivot pin 56a.
  • the coupling point 56a was chosen here as preferred so that it corresponds to a wing center of gravity of the wing 50, which promotes rotation or trimming of the wing 50 around this wing center of gravity in order to set an angle of attack ⁇ of the wing 50 to the flow Vc by means of the trimming mechanism 58.
  • the trimming mechanism 58 also includes a trimming arm 54 (see FIG. 12 and again in FIG. 13 in the longitudinal direction of the conveyor cable 41), which is coupled to the cable clamp 51 in a rotationally fixed manner at one end section and to which in FIG the rope clamp 51 rotatably mounted hanger rod 52 protrudes at an angle.
  • the trim arm 54 is articulated by means of a pivot pin 56d via a trim rod 55 or a trim cable 55 with a further coupling point 56c, here also designed as a pivot pin 56c, with the wing 50 (in the direction of the profile nose 50a spaced from the center of gravity of the wing).
  • the support surface 50 (here in Figure 11, for example diagonally to the top right) is ideally aligned with the apparent flow away from the conveyor rope 41 in an intended working trimming range (angular range) ⁇ automatically, since the apparent flow here in Figure 11 z. B. “flows” diagonally to the top left.
  • a favorable angle of attack ßi, ß2 of the wing 50 to the apparent flow is automatically established (the true flow Vc flows here in Figure 11, for example, from bottom to top along the plane of the drawing).
  • a tensile force FLI, FL2 is created, which is transmitted via the hanging rod 52 and the rope clamp 51 on the conveyor rope 41 as propulsion to the conveyor rope 41.
  • the shown section of the conveyor rope 41 is pulled in the already mentioned rope drive direction VR (here in Figure 11 to the right) and thus the rope pulleys 25 are driven at the stations 2 via friction, i.e. z. B. rotates in one direction of rotation about the deflection axis RG, so that a torque MG or generator torque MG can be transmitted to the generators 21 by means of the generators 21 connected to it (see Figures 9 and 10) and electricity can thus be generated.
  • the deflection axis RG of the pulleys 25 can also be referred to as a drive axis RG of the generators 21.
  • the wing 50 of a kite 5 With a rather “hard” angle of attack ßi in relation to the apparent flow, the wing 50 of a kite 5 is brought relatively “close” and a tensile force FLI acts on the conveyor cable 41. With a relatively “loose” angle of attack ß2 in relation to the apparent flow On the other hand, the wing 50 of a kite 5 “freezes” and a tensile force FL2 acts on the conveyor rope 41.
  • the speed-controllable generators 21, as already mentioned several times above, can also make the conveyor rope 41 "run" faster, for example if the flow Vc is too strong, in order to react immediately to a possible overload in a very easily controllable manner without delay and to prevent it can.
  • the angle of attack ⁇ of the wings 50 of the drive elements 5 to the flow Vc can also remain more or less constant within the working trim range ⁇ , which means that a complex and expensive externally controlled control mechanism on each of the drive elements, for example to be able to react to flow fluctuations etc., is simple can be omitted, which is never the case with the prior art constructions mentioned at the beginning.
  • the above-mentioned braking can, for example, be initiated as a generator, with the rope pulleys being braked accordingly.
  • brakes can be applied to the generator line or generator or directly to the cable pulleys in order to completely stop the propulsion movement of the conveyor cable 41.
  • an overload protection for the drive elements 5 is integrated or installed in the cable clamp 51 of each drive element 5 on the conveyor cable 41.
  • the overload protection 57 is designed here as a two-legged twist stop 57.
  • the hanging rod 52 strikes the rotation stop 57 at a critical limit angle Q cr it of 45 ° between the hanging rod 52 and the trimming arm 54.
  • the twist stop 57 forces the drive elements 5 to pivot out of a working trim range ⁇ into a respective dead center into an angle of attack a or an angle of attack y, which means that the forces on the system immediately decrease sharply.
  • the stations 2 include a swimming platform 23, which here z. B. consists of two supports 23 arranged at an angle to one another, each of which has hollow bodies 27 (e.g. which can be filled with air) at the ends.
  • the swimming platform is not limited to this exact design, for example to supports arranged at an angle to one another.
  • the swimming platform could, for example, also have two parallel supports, which can be connected to further struts, for example. B.y- are connected in a shape or a V-shape.
  • the swimming platform could include buoyant carriers 23.
  • the carriers 23 converge at one end section 27b on a hollow body 27 and are connected to one another at another, opposite end section 27a via a tapering bipod 28 which stands in the middle between two further hollow bodies 27 and stands obliquely upwards towards the sky connected or coupled.
  • the bipod 28 carries a lowering device 22 and centers it above the water surface W, centrally between the two hollow bodies 27 at the end section 27a of the struts 23.
  • the lowering devices 22 of the station 2 serve to lower the cable pulleys 25 to a suitable water depth below the water surface W or . the surface waves W, so that the cable pulleys 25 and the cable loop 4 running around them are protected from the rough surface waves W.
  • a cable winch 29 with a lowering cable 30 is located as part of this lowering device 22 at the upper converging end of the bipod 28.
  • the lowering cable 30 has a hook 30h.
  • the hook 30h holds an eye plate or an eyelet 31e of a lowerable carrier 31.
  • the lowerable carrier 31 is mounted near the end section 27b in a pivot bearing 32 so that it can rotate or pivot relative to the struts 23 and includes the lower end in FIG on the top side the said eyelet 31 e for the hook 30h of the lowering rope 30, so that the carrier 31 of the lowering device 22 can be raised on one side from an initial assembly position above the water surface W (see Figure 5) into an operating position below the water surface W (see Figure 6 ) can be lowered.
  • the pulley 25 of the station 2 which has already been mentioned several times, is coupled to be pivotable by a pivot angle (p about an alignment axis R ax or pivot axis R ax .
  • the pivot axis R ax extends for the rope pulley 25 together with the rope loop 4 in the axial direction of the carrier 31, so that the rope pulley 25 is theoretically mounted on a circular path, practically on a lower semicircular path, so that it can be pivoted or tilted around the carrier 31. That is, the rope pulley 25 “rolls”.
  • a flow Vc together with the rope loop 4 around the alignment axis R ax or roll axis R ax into a swivel angle cp, which essentially depends on the flow speed.
  • the swivel angle (p is defined so that it is in the rest position in the flow-free State according to Figure 6, in which the rope loop 4 sags vertically downwards in a chain curve Ko with gravity, is exactly 0°.
  • the pivot angle (p is therefore almost 90°.
  • the pulley 25 comprises a rotating shaft (which is aligned radially to the above-mentioned circular path) with a turntable coupled to the shaft in a rotationally fixed manner at one end and a generator 21 at the other end of the shaft.
  • the generator 21 (see Figures 9 and 10) generates electricity through the relative movement of the shaft relative to the generator 21.
  • the pulley 25, the shaft and the generator 21 are, as mentioned, mounted so that they can be pivoted or tilted about the pivot axis R ax on the said circular path around the carrier 31.
  • each station 2 is first pre-assembled on a floating or buoyant swimming platform 23, as close as possible to the desired location.
  • the swimming platforms 23 with the hollow bodies 27 are then towed or transported to the place of use.
  • a prefabricated rope loop 4 with drive elements 5 is placed over two stations 2, or more precisely their rope pulleys 25.
  • the swimming platforms 23 are then anchored and moved in the seabed G using the maritime technology 24 already mentioned. This creates the necessary pretension to hold the rope loop 4 permanently in the rope pulleys 25 and make it ready for operation.
  • the pulleys 25 together with the generators 21 for the operation of the flow power plant 1 are lowered below the water surface by the lowering device 22 described. For inspection and maintenance, these can be raised or swiveled into dry land above the water surface, as already mentioned above.
  • the system is anchored using maritime technology 24, the lowering device 22, the tiltable storage Flow Vc and the rope loop 4 with a steel rope 41 are constructed very flexibly overall and are therefore very resistant in the long term to the required long-term loads to which it is increasingly exposed, especially in the sea. Furthermore, lurching, i.e. “pitching, yaw and rolling” of the swimming platforms 23 is greatly dampened in the lowered operating position of the rope pulleys 25 with the generators 21 and the rope loop 4.
  • the lowering and curvature of the cable section 4 in a chain line Ko also ensures that watercraft, such as. B. Ships can easily pass between the stations 2 of the hydroelectric power plant 1, i.e. H. passage is not hindered, which is particularly advantageous when installing in delta areas at river mouths, between the anchorings of offshore facilities or in artificial canal mouths into the sea, since the desired currents or flow speeds are usually present there, but at the same time there is often busy ship traffic prevails.
  • a flow power plant 1 according to the invention can be attached or assembled in a particularly cost-efficient and resource-saving manner, which keeps the required investment costs relatively low, especially in the early days - in which the technology, like any other, still has to mature - and therefore could be particularly useful from an economic perspective.
  • synergies in approval, assembly, grid connection, infrastructure and service could be used to further promote this fundamentally particularly clean, sustainable and endlessly available technology for generating electricity. In particular, this could also significantly speed up and simplify the assembly of demonstration systems.
  • such a flow power plant 1 can be exposed to high forces or flows and can also be repaired or repaired relatively inexpensively even if the conveyor cable 41 of the cable loop 4 breaks off, since the stations 2 cannot be lost in the process they are arranged on buoyant swimming platforms 23 that do not sink. In this way, the relatively expensive components are always retained, as they are, for example, B. not sink to the bottom of the sea without being found or swim away into the vastness of the sea or be carried away.
  • Figure 4 now shows a further exemplary embodiment of a flow power plant 1 'according to the invention - on the left half of Figure 4 in the flow-free moment, on the right half of Figure 4 with the flow Vc present, which except for a few constructive differences described below has essentially the same components as the exemplary embodiment described in detail above.
  • This exemplary embodiment of the flow power plant 1' differs structurally essentially in that it is partly designed with a hollow body construction and partly with a lightweight construction, so that, like the previously described exemplary embodiment, it initially (e.g. during assembly and transport up to to the place of use) still floats on the water surface W (not shown), but can then be positioned and operated in an intended operating position at the bottom G of the body of water, for example also in the sea, in a river or the like. During operation, this ensures that the shipping traffic taking place above is no longer hindered, since the stations 2' are no longer floating on the water surface W.
  • Another advantage of this arrangement on the base G is that it also allows a large distance to be created from the (comparatively rough) surface waves W, which means that the flow power plant 1 'is exposed to significantly lower loads overall.
  • the stations 2' of the flow power plant 1' can be brought into the mentioned intended operating position on the ground G at the site of use, the stations 2' are each mounted on two hollow bodies 27' with air chambers, here designed as heavy concrete hollow foundations 27'.
  • This assembly process can e.g. B. can be carried out beforehand in a shipyard or can only be carried out on site on a ship or in the water. So that the stations 2 'with the heavy concrete hollow foundations 27' do not sink directly (if they are not yet at the place of use and in order to control the lowering to the ground G), the air chambers of the concrete hollow foundations 27' are initially filled with sufficient air , e.g. B.
  • stations 2 ' float stably on the water surface W. If the stations 2' are not yet at the site of use, they can easily be used in this floating state, e.g. B. from a shipyard to be towed to the site.
  • the air chambers of the concrete hollow foundations 27 'of the stations 2' can be filled again with compressed air and / or pumped empty, so that stations 2 'float back to the water surface W and can be maintained there very easily and inexpensively .
  • a possible return transport or towing back to a shipyard is then again possible without any problems.
  • smaller inspections and maintenance could also be carried out underwater using divers or submarines, e.g. B. not to interrupt the operation of the flow power plant T for long.
  • the conveyor rope 4T of this exemplary embodiment also differs structurally from the conveyor rope 41 of the previously described exemplary embodiment due to its lightweight and hollow body construction.
  • the drive elements 5' also differ structurally from the drive elements 5, at least in that they are constructed in such a way that they float or want to float in the water, i.e. at least in the current-free state.
  • the drive elements 5' can include chambers or pores filled with air or the like, so that a situation in which the drive elements 5' come into unintentional contact with the seabed G does not normally arise at all.
  • the drive elements 5 could also be used in combination with the conveyor rope 4T, namely if the conveyor rope 4T is light enough that the rope loop 4' still floats as a whole.
  • This structural design ensures that the conveyor cable 41 'and the drive elements 5' on it float in the water in an arc that is arched or curved upwards towards the water surface W and therefore does not come into contact with the ground G.
  • the length can be chosen so that the curved arc does not come too close to the water surface W, and tends to do so rather runs close to the bottom G, so that there is still enough space for watercraft to pass over it, depending on local conditions and needs.
  • At least one intermediate station 2z' can be integrated between the first and the second station 2', at which the conveyor rope 41 'of the rope loop 4' is in between by means of several rollers (e.g . B. like a cable car support) is supported and guided, as can be seen in Figure 14 (on the left half in the flow-free state and on the right half with existing cross flow).
  • rollers e.g . B. like a cable car support
  • the hollow bodies such as. B. to fill the concrete hollow foundations of the stations with water in exactly the same way, i.e. to leave just enough air in them so that the flow power plant is kept in suspension or floating in the water at a certain, desired water depth above the ground, without actually being on the ground to put on.
  • maritime technology such as. B. be anchored to the bottom by means of cables with anchors or anchor cables so that it maintains its position and does not drift away and the distance between the stations remains essentially constant during operation.
  • the flow power plant is not limited to operation as a tidal power plant, even if it has previously been described primarily in this context. As already briefly mentioned, it can be used, for example, in inland waters such as lakes, rivers, canals, etc.
  • the trimming arm for trimming the drive elements could alternatively be controlled via a mechanical rotating gate or gate control.
  • stations floating on the water surface could also be combined with stations sunk into the seabed, which could be particularly useful if the bottom of the body of water slopes down or is sloping in a direction essentially perpendicular to the current used, so that it may then be easier is a station e.g. B. to sink in the comparatively shallow section of water and to anchor the other floating in the comparatively deep section of water.
  • the use of the indefinite articles “a” or “an” does not exclude the fact that the characteristics in question can be present multiple times.
  • Ki sag from weight, dynamic pressure and tension during flow

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Abstract

The invention relates to a flow power plant (1, 1') for generating power in an aquatic flow field (FS), comprising: two mutually spaced stations (2, 2'), which can preferably be anchored in the ground (G) and which each comprise a cable pulley (25) mounted for rotation about a deflection axis (RG); and a cable loop (4), which is frictionally and/or positively guided around the cable pulleys (25) of the stations (2, 2') and which has a conveying cable (41, 41'), on which conveying cable (41, 41') a plurality of individual drive elements (5) is trimmably suspended, preferably in each case at a head of a hanger (52), particularly preferably a hanger rod (52), of the drive elements (5); wherein the cable pulleys (25) are mounted in the stations (2, 2') for pivoting about an orientation axis (Rax), such that the cable loop (4, 4') with the drive elements (5) is oriented in the flow field and can drive the cable pulleys (25) in the oriented positioned.

Description

Strömungskraftwerk Flow power plant
Die Erfindung betrifft ein Strömungskraftwerk zur Stromerzeugung in einem aquatischen Strömungsfeld mit zwei voneinander beabstandeten Stationen umfassend je eine Seilscheibe, die um eine Umlenkachse drehbar gelagert ist, und mit einer reibschlüssig und/oder formschlüssig um die Seilscheiben der Stationen geführten Seilschleife. An einem Förderseil dieser Seilschleife sind eine Vielzahl an einzelnen Antriebselementen trimmbar angehängt. The invention relates to a flow power plant for generating electricity in an aquatic flow field with two stations spaced apart from one another, each comprising a rope pulley which is rotatably mounted about a deflection axis, and with a rope loop guided in a frictional and/or form-fitting manner around the rope pulleys of the stations. A large number of individual drive elements are attached to a conveyor rope of this rope loop so that they can be trimmed.
Aus der Praxis sind unzählige Wasserturbinen bekannt. Zumeist verfügen diese über ein System aus Schaufeln, Läufern, Rotoren oder dergleichen, welche an einem Einsatzort im Wasser mit geeignet starker Strömung eingebaut werden, um dem Fluid Energie zu entziehen und Leistung an eine Welle abzugeben. Klassische Beispiele sind z. B. Gleichdruck- oder Überdruck-Wasserkraftwerke, welche eine natürliche oder künstlich geschaffene potenzielle Energie zwischen zwei Wasserreservoiren nutzen, indem sie die durch das Gefälle entstehende Strömungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Selten sind hingegen Strömungskraftwerke bei denen sich die Turbine - ähnlich einer Windkraftanlage - direkt in einem geeignet schnellen Laufwasser oder einer starken Gezeitenströmung befindet. Countless water turbines are known from practice. These usually have a system of blades, rotors, rotors or the like, which are installed at a location in water with a suitably strong current in order to extract energy from the fluid and deliver power to a shaft. Classic examples include: B. Constant-pressure or positive-pressure hydroelectric power plants, which use natural or artificially created potential energy between two water reservoirs by converting the flow energy created by the gradient into electrical energy. However, hydroelectric power plants in which the turbine - similar to a wind turbine - is located directly in a suitably fast running water or a strong tidal current are rare.
Der besondere Vorteil aller Wasserkraftwerke gegenüber anderen Kraftwerkstypen, wie z. B. Atom-, Gas- oder Kohle-Kraftwerken liegt darin, dass sie umweltfreundlichen klimaneutralen Strom produzieren und keine nur begrenzt auf der Erde vorhandenen Brennstoffe benötigen. Lediglich zur Herstellung der Kraftwerksbauteile wird dabei überhaupt CO2 ausgestoßen. Sind die Strömungskraftwerke einmal am Einsatzort im Betrieb kommen sie gänzlich ohne Schadstoffausstoß aus und erzeugen somit sehr sauberen Strom. The special advantage of all hydroelectric power plants compared to other types of power plants, such as: B. Nuclear, gas or coal power plants are because they produce environmentally friendly, climate-neutral electricity and do not require any limited fuels available on earth. CO2 is only emitted to produce the power plant components. Once the flow power plants are in operation on site, they emit no pollutants at all and therefore generate very clean electricity.
Leider sind die geographischen Voraussetzungen für den Ausbau der klassischen Wasserkraft, insbesondere in Europa, so gut wie ausgereizt. Beim Bau von Strömungsturbinen kann es in den nächsten Jahren einige Entwicklungen geben, jedoch werden die für eine wirtschaftliche Ausbeutung notwendigen hohen Fließgeschwindigkeiten nur in wenigen Binnen- und Seegebieten erreicht. Damit Wasserkraft einen entscheidenden Beitrag zur Energiewende leisten kann, muss die weltweit gigantische Ressource der moderaten Fluss- und Meeresströmungen durch geeignete Anordnungen mit großflächiger Nutzung erschlossen werden. Zwar gibt es bereits viel Stand der Technik, um die Energie einer Vielzahl von Antriebselementen über Seile zu bündeln. Es ist aber absehbar, dass die bisherigen Konstruktionen den vorherrschenden Bedingungen konstruktionsbedingt nur sehr kurz bis überhaupt nicht Stand halten, da sie meistens nicht ausreichend robust bzw. stabil gestaltet sind. Sie taugen daher oftmals höchstens in der Theorie, sind jedoch nicht für den tatsächlichen Einsatz geeignet, da sie den realen Bedingungen in der Praxis schlichtweg nicht ausreichend lange widerstehen bzw. trotzen können. Unfortunately, the geographical conditions for the expansion of classic hydropower, especially in Europe, are almost exhausted. There may be some developments in the construction of flow turbines in the next few years, but the high flow velocities necessary for economic exploitation will only be achieved in a few inland and maritime areas. In order for hydropower to make a decisive contribution to the energy transition, the world's gigantic resource of moderate river and ocean currents must be developed through suitable arrangements with large-scale use. There is already a lot of state-of-the-art technology for bundling the energy of a large number of drive elements via ropes. However, it is foreseeable that the existing designs will only be able to withstand the prevailing conditions for a very short time or not at all due to their design, as they are usually not designed to be sufficiently robust or stable. They are therefore often only suitable in theory, but are not suitable for actual use because they simply cannot withstand or withstand the real conditions in practice for a long enough time.
So ist beispielsweise aus der EP 2 459 869 B1 eine Konstruktion bekannt, bei der mehrere Flügel als Antriebselemente zwischen zwei parallellaufenden Seilschleifen gehalten werden sollen. In der Praxis ist es jedoch auf Dauer nur schwer oder gar nicht möglich, zwei exakt gleich lange, synchron laufende Seilschleifen beizubehalten. Die Folge sind extreme Verspannungen, störende Verwindungen, erhöhter Verschleiß sowie unausweichliche Schäden und damit ein unwirtschaftlicher Wartungsaufwand. For example, from EP 2 459 869 B1 a construction is known in which several wings are to be held as drive elements between two parallel rope loops. In practice, however, it is difficult or even impossible to maintain two rope loops that are exactly the same length and run synchronously in the long term. The result is extreme tension, disruptive torsion, increased wear and inevitable damage and thus uneconomical maintenance effort.
Aus der US 9,777,709 B2 ist eine Konstruktion mit steuerbaren Flügeln als Antriebselementen entlang einer Seilschleife, die um mehrere Seilscheiben läuft, bekannt. Bei dieser Konstruktion pendelt eine Gruppe solcher an einem Abschnitt der Seilschleife angebrachter Flügel zwischen zwei der Seilscheiben hin und her, wobei die Seilschleife, kurz bevor die Gruppe von Flügeln eine der Seilscheiben erreicht, jeweils abgebremst werden muss und die Flügel aus einer ersten Anstellwinkelposition entsprechend in eine zweite Anstellwinkelposition gesteuert werden, so dass die Seilschleife wieder in die entgegengesetzte Richtung, bis die Gruppe von Flügeln eine andere Seilscheibe erreicht hat, angetrieben wird. Diese Konstruktion ist damit erst ab einer extremen Länge möglicherweise rentabel und damit stark beschränkt auf lokale Voraussetzungen bzw. Begebenheiten, wie z. B. zwei durch ein breites Tal getrennte steile Berghänge über Wasser, zwischen denen eine starke Strömung herrscht, um diese dann nutzen zu können. Zudem ist die Konstruktion relativ instabil und konstruktiv eigentlich nur für den Betrieb mittels Windkraft, also mit einer Luftströmung ausgelegt. Bei einer Länge, bei welcher die Konstruktion möglicherweise rentabel sein könnte, ist sie aufgrund ihrer Länge dann jedoch umso anfälliger und instabiler und damit im maritimen Umfeld nicht mehr ausreichend sicher. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter anderem die besagten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein verbessertes Strömungskraftwerk für moderate Strömungen anzugeben, welches robust genug ist, um mit möglichst geringem Wartungsaufwand wirtschaftlich und rentabel betrieben werden zu können. From US 9,777,709 B2 a construction with controllable wings as drive elements along a rope loop that runs around several rope pulleys is known. In this construction, a group of such wings attached to a section of the rope loop oscillates back and forth between two of the rope pulleys, with the rope loop having to be braked shortly before the group of wings reaches one of the rope pulleys and the wings from a first angle of attack position accordingly a second angle of attack position can be controlled so that the rope loop is driven again in the opposite direction until the group of wings has reached another sheave. This construction is therefore only potentially profitable from an extreme length and is therefore very limited to local conditions or circumstances, such as. B. two steep mountain slopes over water, separated by a wide valley, between which there is a strong current in order to be able to use it. In addition, the construction is relatively unstable and is actually only designed for operation using wind power, i.e. with an air flow. However, at a length at which the construction could potentially be profitable, its length makes it even more vulnerable and unstable and therefore no longer sufficiently safe in the maritime environment. It is therefore an object of the present invention, among other things, to overcome the said disadvantages of the prior art and to provide an improved flow power plant for moderate flows, which is robust enough to be operated economically and profitably with as little maintenance as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Strömungskraftwerk nach Patentanspruch 1 gelöst. This task is achieved by a flow power plant according to claim 1.
Wie eingangs erwähnt umfasst das Strömungskraftwerk zur Stromerzeugung durch Energieumwandlung der Strömungsenergie bzw. kinetischen Energie der Strömung in elektrischen Strom in einem aquatischen Strömungsfeld zwei voneinander beabstandete Stationen. As mentioned at the beginning, the flow power plant for generating electricity by converting the flow energy or kinetic energy of the flow into electrical current in an aquatic flow field includes two stations spaced apart from one another.
Bei den Stationen kann es sich um „Umkehr-Stationen“ handeln, d. h. um Stationen, die weder ein Getriebe noch Bremsen noch Antriebe aufweisen. Dort findet dann im Wesentlichen eine Umkehrung einer weiter unten noch erläuterten Seilschleife statt. Im einfachsten Fall gibt es hiervon dann mindestens zwei. Zusätzlich kann das Strömungskraftwerk als Stationen aber auch noch „Umlenk-Stationen“, d. h. sogenannte „Zwischenstationen“ umfassen. An diesen wird die Seilschleife zumindest leicht umgelenkt und gestützt bzw. unterstützend geführt. Dabei kann die Seilschleife nach oben oder nach unten abgestützt werden. In welchem Fall eine Abstützung nach oben oder eine Abstützung nach unten Sinn ergibt, wird weiter unten noch erläutert. Genauso kann es sich bei den Stationen z. B. um „Spann-Stationen“ handeln, an welchen die Seilschleife vorgespannt wird oder „Generator-Stationen“, an welchen sich Generatoren zur Stromerzeugung und/oder Energieumwandlung (wie weiter unten noch genauer erläutert) befinden. Sofern nichts anders Lautendes erwähnt ist, umfasst der Begriff „Stationen“ also erst einmal jede dieser Varianten. Hierzu sei außerdem noch erwähnt, dass beispielsweise in einer Station sowohl eine Vorspannung als auch eine Umkehrung oder Erzeugung bzw. Umwandlung von Energie stattfinden kann. The stations can be “reversal stations”, i.e. H. These are stations that have neither gears, brakes nor drives. There then essentially a reversal of a rope loop explained below takes place. In the simplest case there are at least two of them. In addition, the flow power plant can be used as stations but also as “diversion stations”, i.e. H. include so-called “intermediate stations”. On these, the rope loop is at least slightly deflected and supported or guided in a supportive manner. The rope loop can be supported upwards or downwards. In which case upward support or downward support makes sense will be explained further below. The same can happen with the stations e.g. B. these are “tensioning stations” at which the rope loop is pre-tensioned or “generator stations” at which generators for generating electricity and/or energy conversion (as explained in more detail below) are located. Unless otherwise stated, the term “stations” initially includes each of these variants. It should also be mentioned that, for example, both a bias voltage and a reversal or generation or conversion of energy can take place in a station.
Bei dem „aquatischen Strömungsfeld“ kann es sich um eine Strömung kontinentaler als auch maritimer Gewässer, d. h. Flüsse, Kanäle, Meere etc. handeln. Das Strömungskraftwerk kann - wie weiter unten noch erläutert wird - im Wesentlichen senkrecht zu den zu erwartenden Hauptströmungsrichtungen des Strömungsfelds ausgerichtet bzw. angeordnet sein, um die mögliche Energiegewinnung hierbei zu optimieren, d. h. in einem Fluss oder Gewässer z. B. senkrecht zur Fluss- bzw. Gewässerströmung. In Fließgewässern ist eine Installation, z. B. in Zu- und Ablaufkanälen von Flusskraftwerken besonders vorteilhaft, da dort die nötigen Rahmenbedingungen hinsichtlich Sicherheit, Genehmigung und Service sowie auch hinsichtlich Netzanbindung bzw. Netzversorgung, d. h. der Einspeisung des erzeugten Stroms ohnehin bereits geschaffen sind. Eine dortige Installation beeinflusst die Leistung der vorhandenen Flusskraftwerke, wenn überhaupt nur unmerklich. Damit könnte die bisher meist überhaupt nicht genutzte hydrokinetische Energie der Strömung genutzt werden, da Flusskraftwerke meistens lediglich die potenzielle Energie des Wassers durch den Höhenunterschied zwischen Oberwasser am Zulaufkanal und Unterwasser am Ablaufkanal des Flusskraftwerks zur Energiegewinnung mittels Turbine nutzen. In der Regel wird das Wasser hierfür zur Erhöhung der Fallhöhe zusätzlich aufgestaut. Dies wäre bei der vorgesehenen Konstruktion nicht notwendig. The “aquatic flow field” can be a flow of continental as well as maritime waters, ie rivers, canals, seas, etc. The flow power plant can - as will be explained below - be aligned or arranged essentially perpendicular to the expected main flow directions of the flow field in order to optimize the possible energy generation, ie in a river or body of water, for example. B. perpendicular to the river or water flow. An installation, e.g. B. in inlet and outlet channels of run-of-river power plants is particularly advantageous because the necessary framework conditions with regard to safety, approval and service as well as with regard to grid connection and grid supply, ie the feeding of the electricity generated, have already been created. An installation there influences the performance of the existing run-of-river power plants, if at all only imperceptibly. In this way, the hydrokinetic energy of the flow, which has so far not been used at all, could be used, since run-of-river power plants usually only use the potential energy of the water due to the difference in height between the upper water at the inlet canal and the lower water at the outflow canal of the run-of-river power plant to generate energy using a turbine. As a rule, the water is additionally dammed up to increase the fall height. This would not be necessary with the intended design.
Weiter kann diese Ausrichtung und Anordnung auch für die Stabilität einer möglichen Konstruktion im Meer besonders vorteilhaft sein, da dort die Hauptströmungsrichtungen, nämlich die Gezeitenströmungen im Wesentlichen entgegengesetzt orientiert sind. D. h. das Strömungskraftwerk kann z. B. senkrecht zu den Gezeitenströmungen ausgerichtet bzw. angeordnet sein, um im Wechsel beide Strömungen optimal zur Energiegewinnung nutzen zu können. Dabei strömt das Wasser bei Ebbe in eine erste Strömungsrichtung, wenn sich das Wasser nämlich zurückzieht, also „abläuft“ und bei Flut in eine zweite, entgegengesetzte Strömungsrichtung, wenn das Wasser dann wiederkommt, also „aufläuft“. Furthermore, this orientation and arrangement can also be particularly advantageous for the stability of a possible construction in the sea, since the main current directions there, namely the tidal currents, are essentially oriented in opposite directions. I.e. the flow power plant can z. B. be aligned or arranged perpendicular to the tidal currents in order to be able to alternately use both currents optimally to generate energy. At low tide, the water flows in a first direction of flow, when the water retreats, i.e. "runs down", and at high tide, it flows in a second, opposite direction of flow, when the water then comes back, i.e. "runs up".
Die Stationen umfassen weiter je eine Seilscheibe, die in der betreffenden Station jeweils um eine Umlenkachse drehbar gelagert ist. Unter einer „Umlenkachse“ ist (wenn nicht anders erwähnt) hier allgemein eine (virtuelle) Achse im mathematischen Sinne bzw. Rotationsachse zu verstehen, also eine Gerade, die eine Rotation beschreibt. Die Umlenkachse kann mechanisch beispielsweise durch eine stehende Achse, auf der z. B. die Seilscheibe gelagert ist, oder durch eine rotierende Welle, die z. B. fest mit der Seilscheibe gekoppelt ist, realisiert sein, oder indem die Seilscheibe umseitig in einem entsprechenden Lager radial außen drehbar gelagert ist. Ist die Seilscheibe dabei direkt oder indirekt an Generatoren (Erläuterung weiter unten) angeschlossen, um diese anzutreiben, wie unten noch erläutert, handelt es sich bei der Umlenkachse um eine „Antriebsachse“. The stations each also include a pulley, which is rotatably mounted in the station in question about a deflection axis. A “deflection axis” (unless otherwise stated) is generally understood to mean a (virtual) axis in the mathematical sense or axis of rotation, i.e. a straight line that describes a rotation. The deflection axis can be mechanical, for example by a stationary axis on which z. B. the pulley is mounted, or by a rotating shaft, which z. B. is firmly coupled to the pulley, can be realized, or by the pulley being mounted on the reverse side in a corresponding bearing so that it can rotate radially on the outside. If the pulley is connected directly or indirectly to generators (explanation below) in order to drive them, as explained below, the deflection axis is a “drive axis”.
Die Seilscheiben der beiden Stationen des Strömungskraftwerks können vorzugsweise baugleich realisiert sein, d. h. beispielsweise gleich groß dimensioniert sein. Ferner verläuft zwischen den Stationen eine kraft- bzw. reibschlüssig endlos, üblicherweise gespleißt, um die Seilscheiben der Stationen geführte Seilschleife. Unter „kraft- bzw. reibschlüssig um die Seilscheiben der Stationen geführt“ ist zu verstehen, dass die Seilschleife - wenn sie wie angedeutet und nachfolgend noch erläutert, im Betrieb angetrieben bzw. bewegt wird - ihre Bewegungsenergie über Reibung bzw. einen Kraftschluss an die Seilscheiben abgibt und diese damit antreibt. Endlos gespleißt meint, dass die Seilenden der Seilschleife zu einer durchgängigen Seilschleife ohne Ende bzw. fortlaufend ausgebildet bzw. ineinander verflochten sind, z. B. mittels Längsspleiß bzw. Verbindungsspleiß oder Drahtspleiß, so dass die Seilschleife kontinuierlich im Kreis angetrieben werden kann. The pulleys of the two stations of the hydroelectric power plant can preferably be of identical construction, that is, for example, of the same size. Furthermore, between the stations there is an endless, non-positive or frictional rope loop, usually spliced, around the sheaves of the stations. The term “forced or frictionally guided around the rope sheaves of the stations” means that the rope loop - when it is driven or moved during operation as indicated and explained below - transfers its kinetic energy to the rope sheaves via friction or a frictional connection and thus drives it. Endlessly spliced means that the rope ends of the rope loop are formed into a continuous rope loop without an end or continuously or are intertwined, e.g. B. by means of a longitudinal splice or connecting splice or wire splice, so that the rope loop can be driven continuously in a circle.
Alternativ oder in Kombination mit einer kraft- bzw. reibschlüssigen Kopplung an die Seilscheiben der Stationen könnte die Seilschleife grundsätzlich auch formschlüssig um die Seilscheiben der Stationen geführt werden. Alternatively or in combination with a non-positive or frictional coupling to the station sheaves, the rope loop could in principle also be guided in a form-fitting manner around the station sheaves.
Die Seilschleife wiederum umfasst ein Förderseil oder kann durch dieses gebildet werden, an welchem eine Vielzahl an einzelnen Antriebselementen trimmbar angehängt sind. The rope loop in turn comprises or can be formed by a conveyor rope, to which a large number of individual drive elements are attached in a trimmable manner.
Unter dem Förderseil ist z. B. eine aus Fasern oder Drähten hergestellte starke Schnur zu verstehen, welche darauf ausgelegt ist, Zugbelastungen in Längsverlaufsrichtung des Förderseils, insbesondere aber auch Zugbelastungen schräg, vorzugsweise quer, zum Förderseil in Strömungsrichtung auszuhalten. Under the conveyor rope is z. B. to understand a strong cord made of fibers or wires, which is designed to withstand tensile loads in the longitudinal direction of the conveyor rope, but in particular also tensile loads obliquely, preferably transversely, to the conveyor rope in the direction of flow.
Mit den Antriebselementen sind Tragflächen oder dergleichen aufweisende Elemente gemeint, die bei einer Anströmung in einem aquatischen Strömungsfeld eine Kraft auf ihren Anhängepunkt am Förderseil erzeugen bzw. bewirken. Diese Kraft kann dann über das Förderseil, an dem die Antriebselemente dafür ortsfest befestigt sind, auf die Seilscheiben und letztlich an daran gekoppelte Generatoren übertragen werden, um somit die Generatoren in Gang zu bringen und in Bewegung zu halten, um damit Strom zu erzeugen. Der erzeugte Strom kann wiederum z. B. über Stromleitungen in ein Stromnetz eingeleitet oder in Akkus gespeichert werden, um später zu einem geeigneteren Zeitpunkt ins Stromnetz überführt bzw. eingespeist zu werden. „Trimmbar angehängt“ meint, dass die Antriebselemente derart am Förderseil angebracht sind, dass sie sich zur gerade vorherrschenden Strömung trimmen bzw. im Anstellwinkel einstellen lassen. The drive elements mean elements having wings or similar elements that generate or effect a force on their attachment point on the conveyor rope when the flow occurs in an aquatic flow field. This force can then be transmitted via the conveyor rope, to which the drive elements are fixed in place, to the pulleys and ultimately to generators coupled to them, in order to start the generators and keep them moving in order to generate electricity. The electricity generated can in turn z. B. introduced into a power grid via power lines or stored in batteries in order to be transferred or fed into the power grid later at a more suitable time. “Trimmable attached” means that the drive elements are attached to the conveyor rope in such a way that they can be trimmed to the current prevailing flow or the angle of attack can be adjusted.
Um die Zugkraft auf das Förderseil bei einer gewissen Strömung möglichst immer gleichmäßig über das gesamte Förderseil zu verteilen, können die Antriebselemente bevorzugt in regelmäßigen Abständen über das gesamte Förderseil verteilt angeordnet sein. In order to distribute the tensile force on the conveyor rope as evenly as possible over the entire conveyor rope at a certain flow, the drive elements can preferably be arranged distributed at regular intervals over the entire conveyor rope.
Als ein Beispiel können die Antriebselemente - wie bevorzugt - z. B. „wie die Bügel eines Schlepplifts“ entlang des Förderseils verteilt sein, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Dies hat den Vorteil, dass jederzeit dieselbe Anzahl an Antriebselementen gerade in der Strömung steht und damit das Förderseil konstant in Bewegung gehalten bzw. angetrieben wird. As an example, the drive elements can - as preferred - e.g. B. be distributed “like the brackets of a drag lift” along the conveyor rope, without restricting the invention to this. This has the advantage that the same number of drive elements are in the flow at all times and the conveyor cable is therefore constantly kept in motion or driven.
Damit kommt es eben nicht zu ungewollten Geschwindigkeitsschwankungen, die z. B. auftreten könnten, wenn sich Antriebselemente gerade vermehrt im Bereich der Wendeschleifen bzw. Seilscheiben und weniger im Strömungsfeld dazwischen befinden würden, wie dies beispielsweise bei der Konstruktion der US 9,777,709 B2 der Fall ist. Zusätzlich verhindert diese Konstruktion auch eine ungleichmäßige Belastung des Förderseils entlang der gesamten Länge, die bei nur wenigen vereinzelten, insbesondere ungleichmäßig, entlang der Länge des Förderseils verteilten Antriebselementen zumindest temporär auftreten würde, wie dies bei der US 9,777,709 B2 ebenfalls der Fall ist. Temporär kann es bei der besagten Konstruktion der US 9,777,709 B2 nämlich in den Seilabschnitten um die Flügel herum zu lokalen Spannungserhöhungen im Seil kommen, durch welche das Seil unter Umständen lokal sehr stark gestrafft bzw. belastet wird. Insbesondere bei einem oftmaligen Wiederanfahren des Seils (also einem andauernden Wiederaufbauen der Spannungen) - was bei dieser Konstruktion ja so vorgesehen ist - wirkt sich dies sehr strapazierend auf die Langlebigkeit des Seils aus. This means that there are no unwanted fluctuations in speed, which can occur, for example. B. could occur if drive elements were located more in the area of the turning loops or pulleys and less in the flow field in between, as is the case, for example, in the construction of US 9,777,709 B2. In addition, this construction also prevents uneven loading of the conveyor rope along the entire length, which would occur at least temporarily with only a few isolated drive elements, in particular unevenly distributed along the length of the conveyor rope, as is also the case with US 9,777,709 B2. In the said construction of US 9,777,709 B2, there can temporarily be local increases in tension in the rope in the rope sections around the wings, which may cause the rope to be locally very strongly tightened or stressed. Particularly if the rope is restarted frequently (i.e. the tension is continually rebuilt) - which is intended in this design - this has a very stressful effect on the longevity of the rope.
Aus Gewichts- und Kostengründen sowohl für die Herstellung als auch für die Montage, den Betrieb und eine potenzielle Instandsetzung ist es zudem von Vorteil, lieber eine größere Anzahl kleinerer Antriebselemente als eine geringere Anzahl größerer Antriebselemente zu verwenden, um dieselbe Antriebsleistung zu erzielen. Vorzugsweise können die Antriebselemente profilförmig, also wie erwähnt mit einer Tragfläche, ausgebildet sein. Dabei kann ihre Form derart gestaltet sein, dass sie das Förderseil bei einer bestimmten Strömungsrichtung, z. B. im Fluss oder gegebenenfalls einer stromabwärts oder ins Meer (bzw. auf das offene Meer hinaus) gerichteten Strömung in genau eine Seilantriebsrichtung ziehen. D. h. die Antriebselemente sind derart ausgebildet, dass sie bei einer gewissen Anströmrichtung das Förderseil in eine vorgegebene Umlaufrichtung antreiben, also z. B. ein asymmetrisches Profil bzw. eine gebogene Skelettlinie aufweisen, wie weiter unten noch erläutert wird. For weight and cost reasons for both manufacturing and assembly, operation and potential repair, it is also advantageous to use a larger number of smaller drive elements rather than a smaller number of larger drive elements to achieve the same drive performance. Preferably, the drive elements can be designed in a profile shape, that is, as mentioned, with a supporting surface. Their shape can be designed in such a way that they support the conveyor rope in a certain flow direction, e.g. B. in a river or possibly a current directed downstream or into the sea (or out to the open sea) in exactly one rope drive direction. i.e. the drive elements are designed in such a way that they drive the conveyor cable in a predetermined direction of rotation with a certain direction of flow, i.e. z. B. have an asymmetrical profile or a curved skeleton line, as will be explained below.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich relative Richtungsangaben wie „stromabwärts“, „stromaufwärts“, „ins Meer gerichtet“, „landeinwärts gerichtet“, „oben“, „unten“, „oberhalb“, „unterhalb“, „oberseitig“, „unterseitig“, „seitlich bzw. links/rechts“, „horizontal“, „vertikal“, „vorne“, „hinten“ etc. hierbei, wie auch in der gesamten Schrift, willkürlich auf die Darstellung in den Figuren beziehen. Später zeigt nämlich Figur 1 einen typischen Zustand eines Ausführungsbeispiels eines Strömungskraftwerks im Einsatz in einem strömungsfreien Moment, also beim sogenannten „Kentern“, sprich einem Zeitpunkt des Wechsels von auflaufendem und ablaufendem Wasser, so dass es für kurze Zeit zu einem Stillstand der Gezeitenströmung kommt und die Seilschleife mit dem Förderseil zwischen den Stationen in einer Kettenkurve bzw. Kettenlinie aufgrund des geringeren Auftriebs relativ zum Wasser mit der Schwerkraft in einem Bogen nach unten durchhängt. Demgegenüber zeigt Figur 2 das Ausführungsbeispiel des Strömungskraftwerks bei vorhandener Strömung. Wie oben bereits erwähnt, kann das Strömungskraftwerk zwischen den beiden äußeren Stationen zusätzlich noch eine oder ggf. auch mehrere Zwischenstationen umfassen. Diese bieten sich beispielsweise dann an, wenn sehr lange Seilschleifen verwendet werden, aber die „Kettenkurve“ bzw. der „Durchhang“ des Förderseils der Seilschleife nicht beliebig gesteigert werden kann, d. h. das Förderseil nicht beliebig nach oben oder unten durchhängen kann, was z. B. bei vergleichsweise flachen Gewässern der Fall sein kann. Metaphorisch gesprochen, hängt die Seilschleife dann nicht in einer tiefen „Grundschwingung“ durch, sondern beispielsweise bei einer Zwischenstation in der ersten „Oberschwingung“, d. h. in zwei flacheren, wenig stark gekrümmten Bögen. At this point it should be noted that relative directions such as “downstream”, “upstream”, “facing into the sea”, “facing inland”, “up”, “down”, “above”, “below”, “upside” , “underside”, “side or left/right”, “horizontal”, “vertical”, “front”, “back” etc. here, as in the entire text, arbitrarily refer to the representation in the figures. Later, Figure 1 shows a typical state of an exemplary embodiment of a flow power plant in use in a moment without flow, i.e. during the so-called “capsizing”, i.e. a time when the incoming and outgoing water changes, so that the tidal flow comes to a standstill for a short time and the rope loop with the conveyor rope between the stations in a chain curve or chain line sags downwards in an arc due to the lower buoyancy relative to the water with gravity. In contrast, Figure 2 shows the exemplary embodiment of the flow power plant with existing flow. As already mentioned above, the flow power plant can also include one or possibly several intermediate stations between the two outer stations. These are useful, for example, when very long rope loops are used, but the “chain curve” or “sag” of the conveyor rope of the rope loop cannot be increased arbitrarily, i.e. H. the conveyor rope cannot sag upwards or downwards as desired, which, for example, B. can be the case in comparatively shallow waters. Metaphorically speaking, the rope loop does not sag in a deep “fundamental vibration”, but rather, for example, at an intermediate station in the first “harmonic”, i.e. H. in two flatter, slightly curved arches.
Im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik können die Antriebselemente zudem vorzugsweise jeweils an einem Kopf eines Gehänges, besonders bevorzugt an einem Kopf einer Gehängestange, der Antriebselemente trimmbar am Förderseil der Seilschleife angehängt sein. Erfindungsgemäß sind die Seilscheiben, derart in den Stationen schwenkbar gelagert, dass sich die Seilschleife mit den Antriebselementen im Strömungsfeld ausrichten lässt und damit die Seilscheiben effektiv in der ausgerichteten Stellung angetrieben werden können. Die „schwenkbare Lagerung“ erfolgt also so, dass die Seilschleife in einen entsprechenden Rollwinkel bzw. Anstellwinkel zur Strömungsrichtung verschwenkbar ist und dann z. B. bei einer Änderung der Strömungsstärke oder z. B. einem Wechsel der Strömungsrichtung in einen anderen Rollwinkel bzw. Anstellwinkel pendelt. Dabei sind die Seilscheiben mit der Seilschleife mit dem Förderseil grundsätzlich (für den theoretischen Fall, dass eine solche Strömungsrichtung vorliegen würde) um 360° um eine z. B. horizontal ausgerichtete Ausrichtungs- bzw. Schwenkachse, welche weiter unten noch erläutert wird, in den Stationen schwenkbar gelagert. Praktisch bewegen sie sich im Wesentlichen in einem Bereich von 200° bzw. sind bei einer Einstellung in einem Bereich von ca. 200° bewegbar, da Strömungen nicht immer horizontal verlaufen und somit auch ein Schwenkwinkel knapp über 180° auftreten kann. Die Seilschleife richtet sich dabei beispielsweise parabelförmig anhand einer gerade vorherrschenden Strömungsstärke bzw. Strömungsgeschwindigkeit passend im Wesentlichen senkrecht in Strömungsrichtung aus, wenn die Strömung die Seilschleife mit den Antriebselementen wie erwünscht mit einer im Wesentlichen senkrechten Strömungsrichtung stark genug anströmt. Bedingt durch die Natur einer Seilkonstruktion, hier der Seilschleife, sich in einem geradlinigen Kraftfeld bzw. Strömungsfeld über die gesamte Länge (abhängig von einer Seilspannung) stets mehr oder weniger in einem Bogen gekrümmt auszurichten, ist es nicht möglich, das Strömungskraftwerk, insbesondere die Seilschleife, über seine gesamte Längserstreckung überall senkrecht zur Strömung auszurichten. Tatsächlich trifft die Strömung lediglich im mittleren Bereich der Seilschleife senkrecht auf das Strömungskraftwerk. In Richtung zu den Stationen ist dies allerdings zumindest immer noch näherungsweise der Fall, so dass also eine Längsrichtung des Strömungskraftwerks im Wesentlichen senkrecht zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung orientiert ist. In contrast to the prior art mentioned at the outset, the drive elements can also preferably each be attached to a head of a hanger, particularly preferably to a head of a hanger rod, of the drive elements in a trimmable manner on the conveyor rope of the rope loop. According to the invention, the rope pulleys are pivotally mounted in the stations in such a way that the rope loop can be aligned with the drive elements in the flow field and so that the rope pulleys can be effectively driven in the aligned position. The “pivoting bearing” is carried out in such a way that the rope loop can be pivoted to a corresponding roll angle or angle of attack to the direction of flow and then z. B. when the flow strength changes or e.g. B. oscillates when the flow direction changes to a different roll angle or angle of attack. The rope pulleys with the rope loop with the conveyor rope are basically (for the theoretical case that such a flow direction would exist) 360 ° by a z. B. horizontally aligned alignment or pivot axis, which will be explained below, pivotally mounted in the stations. In practice, they essentially move in a range of 200° or can be moved in a range of approx. 200° when adjusted, since flows do not always run horizontally and a swivel angle of just over 180° can therefore occur. The rope loop aligns itself, for example, in a parabolic shape based on a currently prevailing flow strength or flow speed, essentially vertically in the direction of flow, if the flow flows strongly enough against the rope loop with the drive elements as desired with a substantially vertical flow direction. Due to the nature of a rope construction, here the rope loop, in a rectilinear force field or flow field over the entire length (depending on the rope tension), it is always more or less curved in an arc, it is not possible for the flow power plant, especially the rope loop , to be aligned perpendicular to the flow throughout its entire length. In fact, the flow only hits the flow power plant perpendicularly in the middle area of the cable loop. However, this is still at least approximately the case in the direction of the stations, so that a longitudinal direction of the flow power plant is oriented essentially perpendicular to the respective main flow direction.
Bei einem Gezeitenwechsel im strömungsfreien Zustand, bei dem die Seilschleife wie erwähnt in einer Kettenkurve geradlinig zwischen den beiden Stationen mit der Schwerkraft in einem Bogen nach unten durchhängt, erstreckt sich die Seilschleife zumindest aus einer Vogelperspektive von oben betrachtet temporär geradlinig entlang der kürzesten Verbindungsachse zwischen den beiden Stationen. Daher wird diese Erstreckungsrichtung des Strömungskraftwerks in diesem momentanen strömungsfreien Zustand des Kenterns bzw. bei einem Gezeitenwechsel nachfolgend stellvertretend als „Längsrichtung des Strömungskraftwerks“ gesehen bzw. bezeichnet. Diese Längsrichtung steht nämlich tatsächlich senkrecht zu der sich anschließend wiedereinstellenden jeweiligen Hauptströmungsrichtung. During a tidal change in the current-free state, in which the rope loop, as mentioned, sags downward in a straight line in a chain curve between the two stations with the force of gravity, the rope loop extends temporarily in a straight line along the shortest connecting axis between the two stations, at least from a bird's eye view from above both stations. Therefore, this direction of extension of the flow power plant in this current, flow-free state of capsizing or in the event of a tidal change is subsequently seen or referred to as the “longitudinal direction of the flow power plant”. This longitudinal direction stands namely actually perpendicular to the respective main flow direction that then re-establishes itself.
Die erfindungsgemäße Schwenk- bzw. Rolllagerung hat den Vorteil, dass die Seilscheiben mit der darum geführten Seilschleife und die Antriebselemente immer in Richtung der größten Strömungsgeschwindigkeit ausgerichtet sein können, so dass das erfindungsgemäße Strömungskraftwerk stets mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad (der mit der vorhandenen Strömung gerade erzielbar ist) arbeitet und damit stets maximal viel Strömungsenergie in mechanische Energie und/oder elektrische Energie umwandelt. Die erfindungsgemäße Konstruktion hat zudem den Vorteil, dass sie sich im strömungslosen Zustand von selbst vorspannt, wie weiter unten noch weiter erläutert wird. The swivel or rolling bearing according to the invention has the advantage that the cable pulleys with the cable loop guided around them and the drive elements can always be aligned in the direction of the greatest flow speed, so that the flow power plant according to the invention always has the best possible efficiency (that which can be achieved with the existing flow is) works and therefore always converts a maximum amount of flow energy into mechanical energy and/or electrical energy. The construction according to the invention also has the advantage that it prestresses itself in the no-flow state, as will be explained further below.
Ein zusätzlicher Vorteil besteht zudem darin, dass die Konstruktion mit nur einer einzelnen Seilschleife mit einem einzelnen Förderseil auskommt, was nicht nur Material und Kosten einspart, sondern auch eine äußerst aufwändige, nahezu unmögliche Herstellung von zwei exakt gleichlangen Seilen ersetzt. Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird zudem nicht gegen bestehende Kräfte angekämpft, indem, z. B. wie in der EP 2 459 869 B1 beschrieben, versucht wird, die Flügel bzw. Seile auf Dauer irgendwie parallel zu halten, sondern sie wird derart ausgebildet und im aquatischen Strömungsfeld angeordnet, dass sie sich mit den bestehenden Kräften optimal in der für sie günstigsten Stellung ausrichten kann. An additional advantage is that the construction only requires a single rope loop with a single conveyor rope, which not only saves material and costs, but also replaces the extremely complex, almost impossible production of two ropes of exactly the same length. The construction according to the invention also does not fight against existing forces, for example B. as described in EP 2 459 869 B1, an attempt is made to somehow keep the wings or ropes parallel in the long term, but rather they are designed and arranged in the aquatic flow field in such a way that they can optimally adapt to the existing forces can align in the most favorable position.
Vorteilhaft ist weiter, dass die erfindungsgemäße Konstruktion zugleich auch mit nur einer einzelnen Seilscheibe je Station auskommt, da die Antriebselemente eben nicht zwischen zwei parallellaufenden Förderseilen aufgespannt sind. It is also advantageous that the construction according to the invention also requires only a single pulley per station, since the drive elements are not stretched between two parallel conveyor cables.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, dass sich das Strömungskraftwerk sehr flexibel im aquatischen Strömungsfeld positionieren lässt. Bei einer Verwendung in einem Fließgewässer, gegebenenfalls einem fließenden Binnengewässer, wie z. B. einem Kanal, Fluss bzw. Strom oder dergleichen kann es relativ einfach an beiden Stationen im Wesentlichen in derselben Wassertiefe oder am jeweiligen Ufer verankert werden, da die Konstruktion dann senkrecht zur stromabwärts gerichteten Fließrichtung des Fließgewässers positioniert wird. Another advantage of the design according to the invention is that the flow power plant can be positioned very flexibly in the aquatic flow field. When used in a flowing water, possibly a flowing inland water, such as. B. a canal, river or stream or the like, it can be relatively easily anchored at both stations at essentially the same water depth or on the respective bank, since the structure is then positioned perpendicular to the downstream flow direction of the watercourse.
Bei einer Verwendung in Tidengewässern kann es sowohl vor der Montage bzw. Verankerung vor Ort sehr variabel zu einer bzw. zwei entgegengesetzten gemessenen Strömungsrichtungen im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet werden als auch danach mit einmal zu den Hauptströmungsrichtungen abweichender Strömungsrichtung weiter betrieben werden, da es sich flexibel anpassen lässt. Dadurch, dass es mit seiner Längsrichtung (die im Wesentlichen durch die Längserstreckung der Seilschleife in der oben beschriebenen „Kentersituation“ definiert ist) im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptströmungsrichtungen bzw. Gezeiten-Strömungsrichtungen, sprich einer vereinfacht gesprochen landeinwärts gerichteten Strömung bei Flut und einer ins Meer hinaus gerichteten Strömung bei Ebbe, in der Regel im Wesentlichen entlang der Küste bzw. parallel zur Küstenlinie positioniert ist, kann es an beiden Stationen nahezu in derselben Wassertiefe im Boden verankert werden. Somit muss es also nicht an einem Ende weiter draußen im Meer weg von der Küste und damit verbunden üblicherweise weitaus tiefer mit exponentiell mehr Montageaufwand bzw. in einer tieferen Wassertiefe im Boden verankert werden. When used in tidal waters, it can be very variable to have one or two opposite measurements before assembly or anchoring on site Flow directions can be aligned essentially vertically and then continue to be operated with a flow direction that deviates from the main flow directions, since it can be flexibly adjusted. Because its longitudinal direction (which is essentially defined by the longitudinal extent of the rope loop in the “capsizing situation” described above) is essentially perpendicular to the main current directions or tidal current directions, i.e., to put it simply, an inland current at high tide and an ins Due to the current directed out to sea at low tide, usually positioned essentially along the coast or parallel to the coastline, it can be anchored in the ground at almost the same water depth at both stations. This means that it does not have to be anchored at one end further out in the sea away from the coast and therefore usually much deeper with exponentially more assembly effort or in a deeper water depth in the ground.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Stromerzeugung in einem aquatischen Strömungsfeld, insbesondere mit einem solchen, oben bereits beschriebenen Strömungskraftwerk, wird eine Seilschleife, welche im Wesentlichen aus einem Förderseil mit einer Vielzahl daran trimmbar angehängten, einzelnen Antriebselementen besteht, um zwei Seilscheiben herumgeführt, die jeweils um eine Umlenkachse an zwei, voneinander beabstandeten Stationen drehbar gelagert sind. „Im Wesentlichen aus einem Förderseil mit einer Vielzahl daran trimmbar angehängten, einzelnen Antriebselementen“ meint, dass die Seilschleife zusätzlich noch dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Zusatzteile bzw. Zubehör umfassen kann, wie z. B. einen Spleiß als Seilverbindung. In a method according to the invention for generating electricity in an aquatic flow field, in particular with such a flow power plant already described above, a rope loop, which essentially consists of a conveyor rope with a large number of individual drive elements attached to it in a trimmable manner, is guided around two rope pulleys, each of which a deflection axis is rotatably mounted at two stations spaced apart from one another. “Essentially consisting of a conveyor rope with a large number of individual drive elements attached to it in a trimmable manner” means that the rope loop can also include additional parts or accessories known to those skilled in the art, such as: B. a splice as a rope connection.
Die Seilscheiben sind zudem in den Stationen schwenkbar um eine Ausrichtungsachse gelagert, so dass sich die Seilschleife mit den am Förderseil angehängten Antriebselementen im Strömungsfeld ausrichtet und die Seilscheiben in der ausgerichteten Stellung jeweils durch die Antriebselemente angetrieben werden. The rope pulleys are also mounted in the stations so that they can pivot about an alignment axis, so that the rope loop aligns with the drive elements attached to the conveyor rope in the flow field and the rope pulleys are each driven in the aligned position by the drive elements.
Vorzugsweise können die Stationen im Boden verankert werden, d. h. z. B. am Grund eines Flusses oder bei einem maritimen Einsatz am Meeresgrund. The stations can preferably be anchored in the ground, i.e. H. e.g. B. at the bottom of a river or during a maritime operation on the seabed.
Alternativ oder zusätzlich können die Stationen bei einem Einsatz in Binnen- Fließgewässern in Zu- und Ablaufkanälen von Flusskraftwerken oder bei einem Einsatz in Gezeitengebieten an verschiedenen Offshore-Anlagen, vorzugsweise Offshore- Windkraftanlagen, z. B. an der schon vorhandenen Infrastruktur verankert werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung bzw. Montage eines erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks in Binnen-Fließgewässern in Zu- und Ablaufkanälen von Flusskraftwerken oder zwischen den Verankerungen von geplanten oder bereits vorhandenen Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, kann der Umstieg auf erneuerbare Energien bzw. nachhaltige Energiegewinnung weg von fossilen Brennstoffen durch Installation von Strömungskraftwerken in großen Stückzahlen erheblich beschleunigt werden. Denn durch Nutzung der Synergien bei Genehmigung, Montage, Netzanbindung bzw. Netzversorgung und Service können massiv Kosten und Zeit eingespart werden. Alternatively or additionally, when used in inland waterways, the stations can be located in inlet and outlet channels of river power plants or when used in tidal areas on various offshore systems, preferably offshore wind turbines, e.g. B. be anchored to the existing infrastructure. The use or installation according to the invention of a flow power plant according to the invention in inland flowing waters in inlet and outlet channels of river power plants or between the anchors of planned or existing offshore systems, in particular offshore wind turbines, makes it possible to switch to renewable energies or sustainable energy production of fossil fuels can be significantly accelerated by installing large numbers of hydroelectric power plants. By using the synergies in approval, installation, network connection or network supply and service, massive costs and time can be saved.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen bzw. Beschreibungsteilen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können. Further, particularly advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims and the following description, whereby the independent claims of one claim category can also be developed analogously to the dependent claims and exemplary embodiments or parts of the description of another claim category and in particular also individual features of different exemplary embodiments or variants can be combined to form new exemplary embodiments or variants.
Grundsätzlich könnte zumindest eine der Seilscheiben oder auch beide Seilscheiben, z. B. mechanisch, einstellbar in den Stationen schwenkbar gelagert sein, um die Seilschleife mit den Antriebselementen bewusst bzw. gesteuert im Strömungsfeld auszurichten. In principle, at least one of the sheaves or both sheaves, e.g. B. mechanically, adjustable and pivotably mounted in the stations in order to align the rope loop with the drive elements consciously or controlled in the flow field.
Bevorzugt kann aber zumindest eine der Seilscheiben, besonders bevorzugt können beide Seilscheiben, frei selbsttätig in den Stationen schwenkbar um die Ausrichtungsachse bzw. Schwenkachse zur Strömung gelagert sein, so dass sich die Seilschleife mit den Antriebselementen im Strömungsfeld von selbst mit der Strömung ausrichtet und damit die Seilscheiben noch effektiver in der ausgerichteten Stellung antreiben kann. „Frei“ meint, dass sich die Seilschleife mit den Antriebselementen, beispielsweise parabelförmig (in Form einer stark gestauchten Parabel), automatisch passend in Strömungsrichtung ausrichtet bzw. verlagert, wenn die Strömung die Seilschleife mit den Antriebselementen aus einer im Wesentlichen senkrechten Strömungsrichtung anströmt. Unter „schwenkbar gelagert“ ist zu verstehen, dass die Seilschleife frei unter Bildung eines Kräftegleichgewichts in einen entsprechenden Schwenkwinkel bzw. Anstellwinkel zur Strömungsrichtung schwingt und dann z. B. bei einer Änderung der Strömungsstärke oder z. B. einem Wechsel der Strömungsrichtung frei in einen anderen Schwenkwinkel bzw. Anstellwinkel pendelt. Preferably, however, at least one of the cable pulleys, particularly preferably both cable pulleys, can be freely and automatically pivoted in the stations about the alignment axis or pivot axis to the flow, so that the cable loop with the drive elements in the flow field aligns itself with the flow and thus the Can drive pulleys even more effectively in the aligned position. “Free” means that the rope loop with the drive elements, for example parabolic (in the form of a highly compressed parabola), automatically aligns or shifts in the direction of flow when the flow flows towards the rope loop with the drive elements from a substantially vertical flow direction. “Swivelly mounted” means that the rope loop swings freely, forming a balance of forces, to a corresponding swivel angle or angle of attack to the direction of flow and then z. B. when the flow strength changes or e.g. B. oscillates freely into a different pivot angle or angle of attack when the flow direction changes.
Eine freie Schwenk- bzw. Rolllagerung hat den Vorteil, dass sich die Seilscheiben mit der darum geführten Seilschleife und die Antriebselemente automatisch in Richtung der Strömungsgeschwindigkeit ausrichten, d. h. mit ihrer größtmöglichen Wirkungsfläche zum Strömungsfeld, so dass das erfindungsgemäße Strömungskraftwerk stets mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad (der mit der vorhandenen Strömung gerade erzielbar ist) arbeitet und damit stets maximal viel Strömungsenergie in mechanische Energie und/oder elektrische Energie umwandelt. Denn durch die freie Schwenk- bzw. Rolllagerung können die Antriebselemente frei angeströmt werden, womit zugleich verhindert wird, dass sich die Antriebselemente gegenseitig abschatten bzw. Turbulenzen aussetzen. Zugleich sorgt eine solche Schwenk- bzw. Rolllagerung dafür, dass das Strömungskraftwerk weniger ungünstigen Belastungen ausgesetzt ist und damit deutlich länger ohne Wartung auskommt, als dies z. B. bei Konstruktionen mit parallelen Doppelseilschleifen der Fall ist. A free swivel or rolling bearing has the advantage that the cable pulleys with the cable loop guided around them and the drive elements automatically align themselves in the direction of the flow speed, i.e. H. with its largest possible effective area to the flow field, so that the flow power plant according to the invention always works with the best possible efficiency (which can be achieved with the existing flow) and thus always converts a maximum amount of flow energy into mechanical energy and / or electrical energy. Because of the free pivoting or rolling bearing, the drive elements can flow freely, which also prevents the drive elements from shadowing each other or being exposed to turbulence. At the same time, such a pivot or rolling bearing ensures that the flow power plant is exposed to less unfavorable loads and can therefore go without maintenance for significantly longer than, for example. This is the case, for example, in constructions with parallel double rope loops.
Weiterhin kommt die bevorzugte Konstruktion ohne Mechanismen an den Antriebselementen aus, welche sonst nötig sind, um die Antriebselemente mechanisch bzw. regelungstechnisch einer veränderten oder wechselnden Strömungsrichtung anzupassen. Furthermore, the preferred construction does not require mechanisms on the drive elements, which are otherwise necessary to mechanically or control-technically adapt the drive elements to a changed or changing flow direction.
Für die Ausgestaltung des Förderseils gibt es verschiedene Möglichkeiten. There are various options for designing the conveyor rope.
Vorzugsweise kann das Förderseil der Seilschleife um die zwei Seilscheiben geführt unter Ausbildung zweier Lasttrume ausgebildet sein. Endlos hat den Vorteil, dass das Förderseil kontinuierlich bzw. endlos im Kreis angetrieben werden kann. Unter „Trum“ wird hier wie im Maschinenbau üblich ein Teil bzw. Seilstrang eines umlaufenden, Zugkraft ausübenden Bauteils, hier des Strömungskraftwerks verstanden. Es handelt sich dabei lediglich um den Teil des endlosen bzw. nicht-endenden Förderseils der Seilschleife, welcher gerade nicht auf den Seilscheiben aufliegt, also nicht unterstützt wird, sprich frei bzw. locker in der Strömung verläuft. „Lasttrum“ bezeichnet gegenüber dem Begriff „Leertrum“ den ziehenden Seilstrang einer Fördereinrichtung bzw. -anlage. Da bei der erfindungsgemäßen Konstruktion beide Seilstränge ziehen, weist das Strömungskraftwerk zwei Lasttrume, jedoch keinen Leertrum auf. Genau zwei Seilscheiben (eine pro Umlenk-Station) haben sich dabei als besonders material- und kostensparend erwiesen, da damit auch die Anzahl an notwenigen Stationen, deren Verankerungen sowie Generatoren etc. auf ein Mindestmaß reduziert werden kann. Mit dieser Anzahl lässt sich das erfindungsgemäße Strömungskraft voraussichtlich besonders wirtschaftlich rentabel sowie mit einem hohen Wirkungsgrad betreiben. Da auch die Antriebselemente vorteilhaft so konstruiert sind, dass sie sich selbst mit der Strömungsrichtung ausrichten, reichen hier ohne Weiteres nur zwei Seilscheiben aus, um die Seilschleife mit ihren zwei Lasttrumen zwischen den beiden Seilscheiben im Wesentlichen senkrecht zum aquatischen Strömungsfeld „aufzuspannen“. Preferably, the conveyor rope of the rope loop can be designed to be guided around the two rope pulleys to form two load strands. Endless has the advantage that the conveyor rope can be driven continuously or endlessly in a circle. As is usual in mechanical engineering, “trum” is understood to be a part or cable strand of a rotating component that exerts tensile force, here the flow power plant. This is just the part of the endless or non-ending conveyor rope of the rope loop, which is not resting on the rope pulleys, i.e. is not supported, i.e. runs freely or loosely in the flow. In contrast to the term “empty strand”, “load strand” refers to the pulling rope strand of a conveyor device or system. Since both rope strands pull in the construction according to the invention, the flow power plant has two load strands, but no slack strand. Exactly two rope pulleys (one per deflection station) have proven to be particularly material and cost-saving, as the number of necessary stations, their anchors and generators, etc. can be reduced to a minimum. With this number, the flow force according to the invention can probably be operated particularly economically and with a high level of efficiency. Since the drive elements are also advantageously designed in such a way that they align themselves with the direction of flow, only two sheaves are sufficient to "stretch" the rope loop with its two load strands between the two sheaves essentially perpendicular to the aquatic flow field.
Grundsätzlich wäre es möglich, das Förderseil mit den Antriebselementen so zu fertigen, dass es sich ohne relevante Strömung in einer Art „Schwebestellung“ zwischen den Seilscheiben erstreckt. Hierfür könnten die Seilscheiben gegebenenfalls geeignete Sicherungen aufweisen, damit das Förderseil stets um die Seilscheiben geführt verbleibt. In principle, it would be possible to manufacture the conveyor rope with the drive elements in such a way that it extends in a kind of “floating position” between the rope pulleys without any relevant flow. For this purpose, the rope pulleys could, if necessary, have suitable securing devices so that the conveyor rope always remains guided around the rope pulleys.
Vorzugsweise erfolgt die Konstruktion des Förderseils mit den Antriebselementen aber so, dass das Förderseil auch ohne Strömung (z. B. bei einem Gezeitenwechsel) im Wesentlichen immer in einer gewissen Vorspannung zwischen den Stationen bleibt. However, the construction of the conveyor rope with the drive elements is preferably carried out in such a way that the conveyor rope essentially always remains in a certain pre-tension between the stations, even without current (e.g. during a tidal change).
Wenn das Förderseil in Summe mit den Antriebselementen eine höhere (Gesamt- bzw. mittlere) Dichte als Wasser aufweist - was meist der Fall ist - kann es sich im strömungsfreien Strömungsfeld durch ein externes Schwerkraftfeld in einer bogenförmigen Kettenlinie um die Seilscheiben geführt zwischen den Stationen ausrichten. Unter einer Kettenlinie ist wie üblich ein gekrümmter Seilverlauf zu verstehen, der hier allerdings nicht ausschließlich auf eine Krümmung (ggf. ähnlich wie ein „Durchhang“ beim Seilbahnbau) mit der Schwerkraft nach unten beschränkt ist. Im Folgenden kann daher hier die Krümmung des Seilverlaufs, unabhängig davon, in welche Richtung der Seilverlauf gekrümmt ist, auch als Durchhang bezeichnet werden. If the conveyor rope, together with the drive elements, has a higher (total or average) density than water - which is usually the case - it can align itself between the stations in the flow-free flow field through an external gravity field in an arcuate chain line guided around the rope pulleys . As usual, a chain line is understood to mean a curved cable path, which here is not, however, limited exclusively to a curvature (possibly similar to a “sag” in cable car construction) with the force of gravity pointing downwards. In the following, the curvature of the cable course can also be referred to as sag, regardless of the direction in which the cable course is curved.
Vorzugsweise kann es sich dann bei dem Förderseil um ein aus mehreren Litzen bzw. Kardeelen, besonders bevorzugt mit einer Einlage bzw. „Seele“, bestehendes Drahtseil handeln. Dazu wird das Drahtseil aus mehreren Litzen bzw. Kardeelen um die Einlage zu einem fertigen Seil geschlagen bzw. gedreht, oder geflochten. Beispielsweise kann es sich um ein Drahtseil mit oder gänzlich aus normalerweise unlegiertem Stahl handeln, also ein Stahlseil handeln. Als Stahlseil hängt es beispielsweise in einer Kettenlinie um die Seilscheiben geführt zwischen den Stationen schwerkraftbedingt (als eine vektorielle Komponente) konkav durch. Stahlseile haben zudem den Vorteil, dass sie zum einen leicht in der Dicke bzw. Stärke skalierbar sind. Zum anderen haben sie den Vorteil, dass sie im Vergleich zu Ketten, Schaufelradkonstruktionen oder dergleichen, wie sie beispielsweise in der CN 106089555 A, DE 101 62 516 B4 und US 407,123 A verwendet werden, vom Gewicht relativ leicht, verhältnismäßig günstig in der Herstellung sowie bruchsicher sind. The conveyor rope can then preferably be a wire rope consisting of several strands or cardoons, particularly preferably with an insert or “soul”. To do this, the wire rope is beaten, twisted or braided from several strands or cardoons around the core to form a finished rope. For example, it can be a wire rope with or entirely made of normally unalloyed steel, i.e. a steel rope. As a steel cable, for example, it hangs in a chain line around the pulleys between the stations due to gravity (as a vector component) concave through. Steel cables also have the advantage that, on the one hand, they are easily scalable in terms of thickness. On the other hand, they have the advantage that, compared to chains, paddle wheel constructions or the like, as used, for example, in CN 106089555 A, DE 101 62 516 B4 and US 407,123 A, they are relatively light in weight and relatively inexpensive to manufacture are break-proof.
Beim Förderseil kann es sich vorzugsweise um ein verschlossenes Drahtseil handeln, welches äußere Lagen aus Profildrähten umfasst, die so ineinandergreifen, dass das Förderseil eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist und weitgehend vor dem Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Wasser und Schmutz geschützt ist. The conveyor rope can preferably be a closed wire rope, which comprises outer layers of profile wires which interlock in such a way that the conveyor rope has a substantially smooth surface and is largely protected from the ingress of moisture or water and dirt.
Wie oben bereits erwähnt, ist die Konstruktion nämlich bevorzugt so konzipiert, dass sie sich durch das frei nach unten in Form einer Kettenkurve durchhängende Förderseil der Seilschleife durch die eigene Gewichtskraft des Förderseils sowie der Antriebselemente vorspannt und somit nicht zwingend einer Spannanlage bedarf, anders als dies beispielsweise bei sämtlichen Konstruktionen aus dem Stand der Technik, mit zwei „parallelen“ Seilschleifen zwischen denen die Antriebselemente eingespannt sind, der Fall ist. As already mentioned above, the construction is preferably designed in such a way that it is pre-tensioned by the conveyor rope of the rope loop, which sags freely downwards in the form of a chain curve, by the weight of the conveyor rope and the drive elements and therefore does not necessarily require a tensioning system, unlike this This is the case, for example, with all designs from the prior art, with two “parallel” rope loops between which the drive elements are clamped.
Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit richtet sich die Seilschleife aus der konvex in der Kettenkurve nach unten hängenden Ruheposition in eine zunehmend horizontale Arbeitsposition mit konvex in Richtung der Strömungsgeschwindigkeit gespannter Seilschleife aus und beginnt dabei die Seilscheiben durch die reibschlüssige Verbindung des Förderseils zu den Seilscheiben von selbst anzutreiben. As the flow speed increases, the rope loop aligns itself from the rest position hanging convexly in the chain curve downwards into an increasingly horizontal working position with the rope loop tensioned convexly in the direction of the flow speed and begins to drive the rope pulleys by itself through the frictional connection of the conveyor rope to the rope pulleys.
Alternativ kann das Förderseil mit den Antriebselementen so ausgebildet sein, dass es sich im strömungsfreien Strömungsfeld durch das externe Schwerkraftfeld in einer entgegen der Schwerkraft konvex nach oben gebogenen Kettenlinie ausrichtet, d. h. in einem nach oben gewölbten „Durchhang“ aufschwimmt. Für diese Anordnung wird das Förderseil mit den daran befestigten Antriebselementen derart gefertigt, dass es konstruktionsbedingt im Verhältnis zum umgebenden Wasser aufschwimmt und/oder aus einem geeignet gewählten Material besteht, das relativ zum umgebenden Wasser aufschwimmt. Ebenso könnte das Förderseil der Seilschleife ein Nylon-Faserseil oder Hightech-Seil mit Kohlenstoff bzw. Carbonfasern oder dergleichen sein, was bei entsprechender Konstruktion im Wasser aufschwimmt. Die Antriebselemente könnten dann ebenfalls als Hohlkörper oder dergleichen ausgebildet sein, z. B. aus oder mit (vorzugsweise recyceltem) Plastik bzw. Kunststoff (welches derart versiegelt bzw. beschichtet ist, dass es sich möglichst nicht im Wasser auflöst). Alternatively, the conveyor rope with the drive elements can be designed in such a way that it aligns itself in the flow-free flow field due to the external gravity field in a chain line that is convexly curved upwards against gravity, that is, it floats in an upwardly curved “sag”. For this arrangement, the conveyor rope with the drive elements attached to it is manufactured in such a way that, due to its design, it floats in relation to the surrounding water and/or consists of a suitably selected material that floats relative to the surrounding water. Likewise, the conveyor rope of the rope loop could be a nylon fiber rope or high-tech rope with carbon or carbon fibers or the like, which floats in the water if constructed accordingly. The drive elements could then also be designed as hollow bodies or the like, e.g. B. made of or with (preferably recycled) plastic or Plastic (which is sealed or coated in such a way that it does not dissolve in water).
Damit ist die Konstruktion derart konzipiert, dass sie sich durch die frei nach oben in Form einer Kettenkurve im Wasser auftreibende Seilschleife durch die im Vergleich zum Wasser größere Auftriebskraft des Förderseils mit den Antriebselementen von selbst vorspannt und auch hier keiner zusätzlichen bzw. weiteren Vorspannung bedarf. The construction is therefore designed in such a way that it is pre-tensioned by the rope loop floating freely upwards in the water in the form of a chain curve due to the greater buoyancy of the conveyor rope with the drive elements compared to the water and does not require any additional or further pre-tensioning here either.
An dieser Stelle sei noch einmal darauf verwiesen, dass sich die erwähnten Ausführungsbeispiele im Grunde genommen lediglich strukturell etwas voneinander unterscheiden, nicht jedoch hinsichtlich des gewünschten Effekts bzw. Ergebnisses. Beim zuerst erwähnten Ausführungsbeispiel überwiegt eine Schwerkraftkomponente gegenüber einer Auftriebskomponente. Beim anschließend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es genau andersherum. Vereinfacht gesagt verhalten sich die beiden Ausführungsbeispiele physikalisch ähnlich. At this point it should be pointed out once again that the exemplary embodiments mentioned basically only differ slightly from one another structurally, but not in terms of the desired effect or result. In the first-mentioned exemplary embodiment, a gravity component predominates over a buoyancy component. In the exemplary embodiment described below, it is exactly the other way around. To put it simply, the two exemplary embodiments behave physically similarly.
Grundsätzlich unabhängig davon können die Stationen mit der um die Seilscheiben geführten Seilschleife oben (an der Wasseroberfläche) aufschwimmen oder unten am Grund des Gewässers versenkt sein. Es ist sogar denkbar, dass eine oder mehrere Stationen oben und eine oder mehrere Stationen unten angeordnet sind. Hierfür könnten die Seilscheiben sämtlicher Stationen jeweils entsprechend ausgelegt bzw. an einem Ausleger gelagert sein, so dass sie sich in etwa auf einer horizontalen Linie im Wasser befinden. Beispielsweise in einem vergleichsweise flachen Gewässer könnten die beiden äußeren Stationen an der Wasseroberfläche schwimmen und eine Zwischenstation dazwischen versenkt sein. In principle, regardless of this, the stations can float at the top (on the surface of the water) with the rope loop guided around the pulleys or be sunk at the bottom of the water. It is even conceivable that one or more stations are arranged at the top and one or more stations at the bottom. For this purpose, the pulleys of all stations could be designed accordingly or mounted on a boom so that they are approximately on a horizontal line in the water. For example, in a comparatively shallow body of water, the two outer stations could float on the surface of the water and an intermediate station could be sunk in between.
Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit schwenkt die Seilschleife dann aus der konvex in der Kettenkurve bzw. Kettenlinie nach oben auftreibenden Ruheposition in eine zunehmend horizontale Arbeitsposition mit konvex in Richtung der Strömungsgeschwindigkeit gespannter Seilschleife und beginnt dabei die Seilscheiben durch die reibschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung des Förderseils zu den Seilscheiben von selbst anzutreiben. As the flow speed increases, the rope loop then pivots from the rest position, which floats upwards convexly in the chain curve or chain line, into an increasingly horizontal working position with the rope loop tensioned convexly in the direction of the flow speed, and in doing so begins to pull the rope pulleys through the frictional and/or positive connection of the conveyor rope to drive pulleys by themselves.
Für eine optimale Anordnung in der Strömung können die Seilscheiben vorzugsweise mit dem Förderseil der Seilschleife relativ zu den Stationen um eine im Wesentlichen horizontale Verbindungsachse zwischen den zwei Stationen schwenkbar gelagert sein. D. h. die im strömungslosen Zustand z. B. im Wesentlichen übereinander verlaufenden Trume bzw. Lasttrume sind so schwenkbar um die im Wesentlichen horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagert, dass sie bei vorhandener Strömung durch die Strömung in eine Position in Strömungsrichtung im Wesentlichen hintereinander schwenken bzw. verlagert werden. Die Seilscheiben schwenken dabei zugleich aus einer im Wesentlichen senkrechten Stellung in eine zunehmend horizontale Stellung um die Verbindungsachse herum. For an optimal arrangement in the flow, the cable pulleys can preferably be pivotally mounted with the conveyor cable of the cable loop relative to the stations about a substantially horizontal connecting axis between the two stations. D H. which in the no-flow state e.g. B. strands or load strands that run essentially one above the other are pivotally mounted about the essentially horizontal pivot axis in such a way that, when there is a flow, they pivot or are displaced essentially one behind the other through the flow into a position in the flow direction. At the same time, the cable pulleys pivot from a substantially vertical position into an increasingly horizontal position around the connecting axis.
Alternativ oder zusätzlich können die Seilscheiben mit dem Förderseil der Seilschleife relativ zu den Stationen um eine im rechten Winkel zur jeweiligen Umlenkachse der Seilscheiben verlaufende Ausrichtungsachse bzw. Schwenkachse schwenkbar gelagert sein. Alternatively or additionally, the sheaves can be pivotally mounted with the conveyor rope of the rope loop relative to the stations about an alignment axis or pivot axis running at right angles to the respective deflection axis of the sheaves.
Vorzugsweise kann im Betrieb (d. h., wenn das Förderseil angetrieben wird) die Strömungsrichtung der Strömung im Wesentlichen senkrecht auf einem Mittelpunkt einer zwischen den Seiltrumen der Seilschleife aufgespannten (virtuellen) Fläche stehen. „Im Wesentlichen senkrecht“ meint, dass die Strömungsrichtung der Strömung abgesehen von den Schwerkraft-Komponenten senkrecht auf dem Mittelpunkt der besagten Fläche steht. Bedingt durch die leichte Abweichung durch den Einfluss der Schwerkraft und der Zugkräfte im Seil, steht die Strömungsrichtung der Strömung nicht exakt senkrecht, sondern eben dadurch leicht versetzt auf dieser Fläche. Preferably, during operation (i.e. when the conveyor rope is driven), the flow direction of the flow can be essentially perpendicular to a center point of a (virtual) surface spanned between the rope strands of the rope loop. “Substantially perpendicular” means that the flow direction of the flow, apart from the gravity components, is perpendicular to the center of said surface. Due to the slight deviation caused by the influence of gravity and the tensile forces in the rope, the direction of flow is not exactly vertical, but rather slightly offset on this surface.
Auch für die Anbringung und Ausgestaltung, insbesondere Form, der Antriebselemente gibt es verschiedene Möglichkeiten: There are also various options for the attachment and design, especially shape, of the drive elements:
Vorzugsweise kann ein Antriebselement wie erwähnt eine Tragfläche umfassen, die bevorzugt zwischen einer Profilnase und einer Profilhinterkante eine gebogene Skelettlinie aufweist. Damit ist gemeint, dass die Tragfläche entlang ihrer Längsachse von der vorderen Profilnase zur hinteren Profilhinterkante asymmetrisch, d. h. nicht spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Eine derartige Asymmetrie hat den Vorteil, dass sie bei einer Strömungsrichtung eine bestimmte Seilantriebsrichtung des Förderseils vorgibt. Weiterhin kann sich ein Antriebselement von selbst in einem idealen, leicht schrägen Anstellwinkel zur Strömungsrichtung ausrichten. Besonders bevorzugt kann eine Tragfläche ein halbsymmetrisches Profil oder ein Keulenprofil aufweisen. Ein solches Antriebselement ist sehr kursstabil und sorgt für eine wirkungsvolle Führung der Seilschleife in der Strömung. As mentioned, a drive element can preferably comprise a wing, which preferably has a curved skeleton line between a profile nose and a profile trailing edge. This means that the wing is designed asymmetrically, ie not mirror-symmetrically, along its longitudinal axis from the front profile nose to the rear trailing edge of the profile. Such an asymmetry has the advantage that it specifies a specific cable drive direction of the conveyor cable for a flow direction. Furthermore, a drive element can align itself at an ideal, slightly oblique angle of attack to the direction of flow. Particularly preferably, a wing can have a semi-symmetrical profile or a lobe profile. Such a drive element is very stable and ensures effective guidance of the rope loop in the flow.
Vorzugsweise kann jeweils das Gehänge bzw. die Gehängestange eines Antriebselements mittels einer drehbaren, einfachen Seilklemme an bestimmten Positionen, bevorzugt gleichmäßig (d. h. in einem festen Rastermaß), am Förderseil befestigt bzw. aufgehängt sein, relativ zu welcher Seilklemme am Förderseil die Antriebselemente zur Einstellung eines Anstellwinkels zur Strömung trimmbar sind. Unter einer einfachen Seilklemme ist eine Kopplung eines Antriebselements an im Wesentlichen nur einem Punkt, z. B. einer Stelle oder einem verhältnismäßig kleinen Abschnitt entlang des Förderseils zu verstehen. Man könnte hier deshalb von einer „Einpunkt“-Seilklemme oder eben einfachen Seilklemme sprechen. Preferably, the hanger or the hanger rod of a drive element can be attached or suspended on the conveyor rope at certain positions, preferably uniformly (i.e. in a fixed grid dimension), by means of a rotatable, simple rope clamp, relative to which rope clamp on the conveyor rope the drive elements for adjusting a Angle of attack to the flow can be trimmed. A simple rope clamp is a coupling of a drive element at essentially just one point, e.g. B. to understand a point or a relatively small section along the conveyor rope. One could therefore speak of a “single point” rope clamp or simply a simple rope clamp.
An dieser Stelle sei hierzu jedoch erwähnt, dass es sich grundsätzlich auch um zwei, in unmittelbarer Nähe zueinander befindliche Aufhängungspunkte am (selben) Förderseil handeln könnte, die allerdings wie ein einzelner Aufhängungspunkt bzw. eine einfache Seilklemme wirken. Hiermit ist z. B. eine Doppel-Seilklemme bzw. Zweipunkt-Seilklemme gemeint. At this point, however, it should be mentioned that in principle there could also be two suspension points on the (same) conveyor rope that are in close proximity to one another, but which act like a single suspension point or a simple rope clamp. This is e.g. B. meant a double rope clamp or two-point rope clamp.
Vorzugsweise kann das Gehänge bzw. die Gehängestange eines Antriebselements mittels der Seilklemme an der oben bereits erwähnten Position am Förderseil festgeklemmt sein. Durch das Festklemmen hält das Gehänge sicher am Förderseil, kann aber bei Bedarf z. B. zur Reparaturzwecken gelöst und beispielsweise ausgetauscht werden. Das Festklemmen mittels der Seilklemme an einer Position hat außerdem den Vorteil, dass ein Antriebselement sicher seine Kraft auf das Förderseil übertragen kann. Dabei ist es natürlicherweise so, dass jede Seilklemme unter Belastung trotz Klemmung stets leicht rutscht, also z. B. leicht um das Seil rotiert oder in Seillängsrichtung langsam „wandert“. Da dies in der Regel für sämtliche Seilklemmen gleichermaßen gilt, ist dieser Effekt jedoch nicht sonderlich problematisch. Preferably, the hanger or the hanger rod of a drive element can be clamped to the conveyor rope at the position already mentioned above by means of the rope clamp. By clamping, the hanger holds securely on the conveyor rope, but can be used, for example, if necessary. B. solved for repair purposes and, for example, replaced. Clamping in one position using the rope clamp also has the advantage that a drive element can safely transmit its force to the conveyor rope. It is naturally the case that every rope clamp always slips slightly under load despite being clamped, e.g. B. rotates slightly around the rope or slowly “walks” in the longitudinal direction of the rope. Since this usually applies equally to all rope clamps, this effect is not particularly problematic.
Beispielsweise kann das Festklemmen mittels der Seilklemme am Förderseil derart erfolgen, dass das Förderseil zumindest halbseitig, insbesondere zu in etwa zwei Dritteln, mittels der Seilklemme eingefasst bzw. umfasst ist, wie dies vom Prinzip insbesondere aus dem Gebiet der Seilbahntechnik bekannt ist. Vorzugsweise kann das Antriebselement, insbesondere die Tragfläche, zur Einstellung eines Anstellwinkels zur Strömung über eine, besonders bevorzugt frei selbsttätige, Trimmmechanik mit dem Förderseil, vorteilhafterweise mit der Seilklemme am Förderseil, verbunden sein. Zur Trimmmechanik können unter anderem die bereits erwähnte Gehängestange, ein Trimm-Arm, Drehlager, Drehbolzen etc. gehören, wie weiter unten noch erläutert wird. For example, the clamping can be done by means of the rope clamp on the conveyor rope in such a way that the conveyor rope is enclosed or encompassed at least on one side, in particular approximately two thirds, by means of the rope clamp, as is known in principle in particular from the field of cable car technology. Preferably, the drive element, in particular the wing, can be connected to the conveyor rope, advantageously with the rope clamp on the conveyor rope, to adjust an angle of attack to the flow via a, particularly preferably freely automatic, trimming mechanism. The trimming mechanism can include, among other things, the hanging rod already mentioned, a trimming arm, pivot bearings, pivot bolts, etc., as will be explained further below.
Vorzugsweise kann die Trimmmechanik eine mehrgliedrige Gelenkanordnung, besonders bevorzugt eine mindestens viergliedrige kinematische Kette, umfassen, über die sie bzw. das Antriebselement mit dem Förderseil verbunden ist. The trimming mechanism can preferably comprise a multi-link joint arrangement, particularly preferably an at least four-link kinematic chain, via which it or the drive element is connected to the conveyor cable.
Vorzugsweise kann eine Tragfläche, z. B. unterseitig, an zwei im Wesentlichen entlang der Skelettlinie voneinander beabstandeten Kopplungspunkten gelenkig über mindestens ein Gehänge mit der Seilklemme am Förderseil der Seilschleife verbunden sein. Von den besagten Kopplungspunkten kann dabei einer näher an einer Profilnase und der andere näher an einer Profilhinterkante der Tragfläche liegen. Preferably, a wing, e.g. B. on the underside, at two coupling points spaced apart essentially along the skeleton line, be articulated via at least one hanger with the rope clamp on the conveyor rope of the rope loop. Of the said coupling points, one can be closer to a profile nose and the other closer to a profile trailing edge of the wing.
Bei einer besonders langgezogenen Tragfläche kann sich der Kopplungspunkt, welcher näher an der Profilhinterkante liegt als der andere, vorteilhafterweise näher an einem Tragflächenschwerpunkt der Tragfläche befinden als an der Profilhinterkante. In the case of a particularly elongated wing, the coupling point, which is closer to the profile trailing edge than the other, can advantageously be located closer to a wing center of gravity of the wing than to the profile trailing edge.
Vorzugsweise können sich zwischen der Tragfläche und deren Seilklemme Zug- und/oder Druckmittel erstrecken, um am Gehänge einen Anstellwinkel der Tragfläche zur Strömung und/oder eine Wölbung und/oder Tiefe einer Tragfläche relativ zu einer Förderseilgeschwindigkeit des Förderseils einzustellen. Preferably, tension and/or pressure means can extend between the wing and its cable clamp in order to adjust an angle of attack of the wing to the flow and/or a curvature and/or depth of a wing relative to a conveyor rope speed of the conveyor rope on the hanger.
Damit lässt sich eine potenzielle Überlastung, z. B. bei einem noch erwähnten Abbremsen des Förderseils der Seilschleife verhindern, indem die Tragflächen der Antriebselemente beim Abbremsen des Förderseils automatisch in eine in Förderseilantriebsrichtung vordere Fahnenstellung jenseits eines Vortriebfensters der Tragflächen eingekippt werden. In dieser Fahnenstellung stehen die Tragflächen dann in einem sogenannten Gierwinkel von annähernd 0° zur Strömung, d. h. sie sind nahezu lastfrei ausgerichtet und erzeugen somit keinen wesentlichen Vortrieb mehr, da sie keinen wesentlichen Strömungswiderstand mehr bieten. Vorzugsweise kann das Gehänge als Teil der Trimmmechanik eine Gehängestange umfassen, welche an einem Ende an der Tragfläche sowie an einem gegenüberliegenden Ende in der Seilklemme eines Antriebselements drehbar gelagert ist. This allows potential overload, e.g. B. prevent the rope loop from braking when the conveyor rope is braked, as mentioned above, by automatically tilting the wings of the drive elements into a front flag position in the conveyor rope drive direction beyond a propulsion window of the wings when the conveyor rope is braked. In this flag position, the wings are then at a so-called yaw angle of approximately 0° to the flow, ie they are aligned with almost no load and therefore no longer generate any significant propulsion because they no longer offer any significant flow resistance. Preferably, the hanger can comprise a hanger rod as part of the trimming mechanism, which is rotatably mounted at one end on the wing and at an opposite end in the cable clamp of a drive element.
Besonders bevorzugt kann die drehbare Lagerung dabei jeweils mittels eines in einem jeweiligen Drehlager gelagerten Drehbolzens realisiert sein. Particularly preferably, the rotatable bearing can be realized by means of a pivot pin mounted in a respective pivot bearing.
Dabei kann die T rimmmechanik zusätzlich einen, beispielsweise relativ zur Gehängestange gesehen kürzeren, Trimm-Arm, z. B. wie eine Art „Kniehebel“ umfassen, welcher an einem Ende drehfest in einem fixen Winkel zum Förderseil mit der Seilklemme gekoppelt ist und am anderen Ende entfernt von der Seilklemme gelenkig über eine T rimm-Stange oder einen Trimm-Zug mit der Tragfläche an einem Punkt beabstandet vom Tragflächenschwerpunkt mit der Tragfläche verbunden ist. The trimming mechanism can also have a trimming arm that is shorter, for example when viewed relative to the hanging rod, e.g. B. as a kind of "toggle lever", which is coupled to the rope clamp at one end in a rotationally fixed manner at a fixed angle to the conveyor rope and at the other end, away from the rope clamp, articulated to the wing via a trimming rod or a trimming train connected to the wing at a point spaced from the center of gravity of the wing.
Für die drehbare Lagerung der Gehängestange um den drehfest an der Seilklemme gekoppelten Trimm-Arm bietet es sich konstruktiv beispielweise an, den Trimm-Arm fest mit einem, z. B. mittels der Seilklemme, am Förderseil befestigten Bolzen bzw. Drehbolzen zu koppeln, relativ zu dem bzw. an welchem die Gehängestange jedoch drehbar gekoppelt ist. Mit einer solchen Konstruktion lässt sich ein Anstellwinkel der Tragfläche zur Strömung besonders einfach einstellen bzw. trimmen. Zudem ist sie dabei besonders stabil und trimmt sich von selbst passend in einem Arbeits-Trimmbereich. For the rotatable mounting of the hanger rod around the trim arm, which is non-rotatably coupled to the rope clamp, it is a good idea, for example, to secure the trim arm firmly with a, for example. B. by means of the rope clamp, to couple the bolt or pivot pin attached to the conveyor rope, relative to or to which the hanging rod is rotatably coupled. With such a construction, an angle of attack of the wing to the flow can be adjusted or trimmed particularly easily. It is also particularly stable and trims itself to fit in a work trimming area.
Vorzugsweise können sämtliche der zuvor beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen eines Antriebselements, insbesondere einer Tragfläche, an einem Großteil der Antriebselemente, besonders bevorzugt an jedem Antriebselement oder zumindest nahezu jedem Antriebselement, d. h. mehr als 90% aller Antriebselemente, realisiert bzw. verwirklicht sein, also beispielhaft z. B. wie zuvor beschrieben mit dem Förderseil verbunden sein. Preferably, all of the previously described advantageous developments or configurations of a drive element, in particular a wing, can be installed on a majority of the drive elements, particularly preferably on every drive element or at least almost every drive element, i.e. H. More than 90% of all drive elements must be realized or realized, for example e.g. B. be connected to the conveyor rope as described above.
Um das Strömungskraftwerk vor Schäden zu schützen, kann die Trimmmechanik der Antriebselemente vorzugsweise jeweils zumindest einen Verdreh-Anschlag an der Seilklemme am Förderseil aufweisen, an welchem die Gehängestange bei einem Verdrehen der Gehängestange zwangsläufig vorne und/oder hinten anschlägt, wenn der Winkel einen bestimmten Grenzwinkel erreicht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der bestimmte bzw. kritische Grenzwinkel zwischen Gehängestange und Trimm-Arm jeweils in etwa 45° betragen. D. h. der kritische Winkel wird erreicht, wenn die Gehängestange zum fixen bzw. drehfesten Trimm-Arm gesehen entweder um 45° nach hinten entgegen der Seilantriebsrichtung rotiert wird, oder wenn die Gehängestange um 45°, nach vorne mit der Seilantriebsrichtung rotiert wird. In order to protect the flow power plant from damage, the trimming mechanism of the drive elements can preferably each have at least one twist stop on the rope clamp on the conveyor rope, on which the hanger rod inevitably hits at the front and / or back when the hanger rod is twisted if the angle reaches a certain limit angle reached. In a preferred exemplary embodiment, the specific or critical limit angle between the hanging rod and the trimming arm can be approximately 45°. i.e. the critical angle is achieved when the hanger rod, viewed from the fixed or non-rotatable trim arm, is either rotated backwards by 45° against the cable drive direction, or when the hanger rod is rotated forward by 45° with the cable drive direction.
An dieser Stelle sei diesbezüglich erwähnt, dass die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel allein beschränkt ist. So muss der Winkel beispielsweise nicht gleich sein, d. h. es sind z. B. unterschiedlich große Winkel möglich. Ebenso müssen die Winkel nicht zwangsläufig 45° betragen. Es kommt hierbei insbesondere darauf an, dass es in Seilantriebsrichtung „vorne“ nicht zu einer Kollision der Antriebselemente mit dem Förderseil, den Einlaufrollen bzw. Einlauf-Führungen oder den Seilscheiben kommt und in Seilantriebsrichtung „hinten“ ein Zurückschlagen der Antriebselemente bei einer „Förderseil-Leerfahrt“ verhindert wird. At this point it should be mentioned that the invention is not limited to this exemplary embodiment alone. For example, the angle does not have to be equal, i.e. H. there are e.g. B. different sized angles possible. Likewise, the angles do not necessarily have to be 45°. It is particularly important that in the “front” rope drive direction there is no collision of the drive elements with the conveyor rope, the inlet rollers or inlet guides or the rope pulleys and that in the “rear” rope drive direction the drive elements do not kick back in the event of a “conveyor rope” “Empty journey” is prevented.
Um das Strömungskraftwerk noch sicherer gegenüber Überlastung zu schützen, können die Stationen vorzugsweise drehzahlsteuerbare Generatoren aufweisen, die die Seilschleife, insbesondere das Förderseil der Seilschleife, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Strömung mit einer steuerbaren Förderseilgeschwindigkeit arbeiten bzw. laufen lassen. Speziell bei einer außergewöhnlich starken Strömung, d. h. in einem drohenden Überlastfall, bei welchem die Konstruktion potenziell Schäden erleiden könnte, können sie das Förderseil der Seilschleife beispielsweise durch sukzessives Reduzieren des Drehmoments am Generator laufen lassen und so auf eine bestimmte Förderseilgeschwindigkeit („Förderseil-Leerfahrt“) beschleunigen, um so die Last auf die Antriebselemente bzw. das Förderseil mit den Antriebselementen der Seilschleife zu reduzieren. Alternativ lassen sich die Antriebselemente, eingeleitet durch generatorisches Abbremsen des Förderseils („Förderseil-Stopp“), nahezu lastfrei zur Strömung schalten bzw. ausrichten, wie weiter unten auch noch genauer erläutert wird. In order to protect the flow power plant even more reliably against overload, the stations can preferably have speed-controllable generators which allow the rope loop, in particular the conveyor rope of the rope loop, to work or run at a controllable conveyor rope speed depending on the flow speed of the flow. Especially when there is an exceptionally strong current, i.e. H. In the event of an impending overload, in which the structure could potentially suffer damage, you can let the conveyor rope of the rope loop run, for example, by gradually reducing the torque on the generator and thus accelerate it to a certain conveyor rope speed (“conveyor rope empty run”) in order to reduce the load to reduce the drive elements or the conveyor rope with the drive elements of the rope loop. Alternatively, the drive elements can be switched or aligned to the flow with almost no load, initiated by regenerative braking of the conveyor rope (“conveyor rope stop”), as will be explained in more detail below.
Für die weitere Ausgestaltung der Stationen gibt es verschiedene Möglichkeiten. There are various options for further designing the stations.
Sofern gewünscht können die Stationen vorzugsweise einen Elektromotor umfassen, um die Seilschleife mit den Antriebselementen bedarfsweise zusätzlich antreiben zu können, z. B. für eine Leerfahrt zu Testzwecken, zum Verbrauch überschüssiger Energie und/oder um eine Überlastung des Strömungskraftwerks, wie soeben erwähnt, zu verhindern. Alternativ kann das Förderseil aber für eine Leerfahrt beispielsweise für die Montage oder zu Testzwecken aber auch einfach mit den Generatoren angetrieben werden. Vorzugsweise können die Stationen schwimmfähig ausgebildet sein. „Schwimmfähig ausgebildet“ meint, dass die Stationen über genügend Auftrieb verfügen, dass sie im Wasser nicht absinken. Beispielsweise können sie derart gestaltet sein, dass sie an der Wasseroberfläche oder zumindest in der Nähe der Wasseroberfläche unterhalb der Wasseroberfläche eine vorgesehene Wassertiefe im Wesentlichen konstant haltend schwimmen. Die Stationen derart auszubilden, dass sie eine vorgesehene Wassertiefe haltend schwimmen, hat den Vorteil, dass die Wasseroberfläche für Wasserfahrzeuge, wie z. B. Schiffe etc. im Wesentlichen, d. h. bis auf möglicherweise ein paar Bojen, welche die Position des Strömungskraftwerks kennzeichnen, frei bleibt. Für Wasserfahrzeuge, wie z. B. U-Boote kann das Strömungskraftwerk regelmäßig akustische oder andere Signale abgeben, so dass das Strömungskraftwerk zu orten ist. If desired, the stations can preferably include an electric motor in order to be able to additionally drive the rope loop with the drive elements if necessary, e.g. B. for an empty run for test purposes, to consume excess energy and / or to prevent overloading of the flow power plant, as just mentioned. Alternatively, the conveyor rope can also simply be driven with the generators for an empty journey, for example for assembly or for test purposes. The stations can preferably be designed to float. “Fitted to float” means that the stations have enough buoyancy so that they do not sink in the water. For example, they can be designed in such a way that they float on the water surface or at least near the water surface below the water surface, essentially keeping the intended water depth constant. Designing the stations in such a way that they float at a specified water depth has the advantage that the water surface is suitable for watercraft, such as. B. ships etc. essentially remains free, ie except for possibly a few buoys that mark the position of the flow power plant. For watercraft, such as B. Submarines, the flow power plant can regularly emit acoustic or other signals so that the flow power plant can be located.
Besonders bevorzugt können die Stationen auf je einer im Wasser aufschwimmenden bzw. schwimmenden Schwimmplattform gelagert bzw. montiert sein. Eine solche Schwimmplattform könnte zum Beispiel aus schwimmfähigen, leichten Materialien, wie z. B. Kunststoffen, und/oder als Hohlräume gebaut sein. Particularly preferably, the stations can each be stored or mounted on a floating platform that floats in the water. Such a swimming platform could, for example, be made of buoyant, lightweight materials such as: B. plastics, and / or built as cavities.
Dabei können die Schwimmplattformen vorzugsweise am Einsatzort am Grund bzw. im Boden unterhalb des aquatischen Strömungsfelds mit maritimer Technik verankerbar sein bzw. verankert werden. Hierzu können sie beispielsweise Trossen mit Anker bzw. Ankertrossen oder Leinen mit Anker bzw. Festmacherleinen umfassen, welche über eine Winde zur Verankerung zum Meeresboden abgelassen werden können. Wie dem Fachmann bekannt, handelt es sich bei Trossen um Taue mit großem Durchmesser aus Stahlseil, Pflanzenfasern oder synthetischem Material, also z. B. Drahttrosse, Stahltrosse, Tautrosse, Manilatrosse oder Ähnliche. The swimming platforms can preferably be anchored or anchored using maritime technology at the site of use on the ground or in the ground below the aquatic flow field. For this purpose, they can include, for example, hawsers with anchors or anchor ropes or lines with anchors or mooring lines, which can be lowered to the seabed via a winch for anchoring. As is known to those skilled in the art, hawsers are ropes with a large diameter made of steel cable, plant fibers or synthetic material, e.g. B. wire hawser, steel hawser, rope hawser, manila hawser or similar.
Um die Seilscheiben mit der Seilschleife sowie die Generatoren zur Stromerzeugung für den Betrieb bequem in eine Position unter Wasser - z. B. mehrere Meter unter der Wasseroberfläche - abzusenken, können die Stationen vorzugsweise eine Absenkvorrichtung aufweisen. In dieser Position sind die Seilscheiben und die darum geführte Seilschleife dann z. B. sehr gut gegen oberflächennahe Wellen bzw. Oberflächenwellen, z. B. bei schwerer bzw. rauer See, und herumtreibendes Treibgut geschützt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass somit auch der normale Schiffsverkehr nahezu nicht behindert wird, da sämtliche Schiffe zwischen den gekennzeichneten Schwimmplattformen ungestört darüber hinweg fahren bzw. diese passieren können. Z. B. kann die Absenkvorrichtung hierfür derart ausgebildet sein, dass sie die Seilschleife gerade nur so weit absenkt bzw. nach unten schwenkt, dass die Seilschleife mit dem vorhandenen Durchhang des Förderseils tief genug hängt, dass sie Wasserfahrzeuge (mit Ausnahme von U-Booten) nicht blockiert. In order to conveniently move the rope pulleys with the rope loop and the generators for generating electricity into a position under water - e.g. B. several meters below the water surface - the stations can preferably have a lowering device. In this position, the rope pulleys and the rope loop around them are z. B. very good against waves close to the surface or surface waves, e.g. B. in heavy or rough seas, and floating debris is protected. Another advantage is that normal shipping traffic is hardly hindered, as all ships can sail over or pass between the marked swimming platforms undisturbed. For example, the lowering device can be designed in such a way that it only lowers or swings the rope loop down to such an extent that the rope loop, with the existing slack in the conveyor rope, hangs low enough that it does not block watercraft (with the exception of submarines). .
Zusätzlich ist das gesamte System über die Verankerung mittels maritimer Technik, die Absenkvorrichtung, die Schwenklagerung und das flexible Förderseil der Seilscheiben sehr flexibel aufgebaut, womit insbesondere ein Schlingern, d. h. ein Stampfen, Gieren und Rollen der Schwimmplattformen in der Konstruktion stark abgedämpft wird. In addition, the entire system is designed very flexibly through the anchoring using maritime technology, the lowering device, the swivel bearing and the flexible conveyor rope of the sheaves, which in particular prevents swaying, i.e. H. pitching, yaw and rolling of the swimming platforms is greatly dampened in the construction.
Um das Strömungskraftwerk, insbesondere die Stationen sowie die Seilschleife in einer beliebigen Wassertiefe, z. B. in Küstennähe am Meeresgrund positionieren zu können, können die Stationen vorzugsweise variabel befüllbare bzw. entleerbare Hohlkörper (Trimm- bzw. Ballasttanks) zur Erzeugung von Auf- oder Abtrieb je nach Befüllungsgrad bzw. befüllter Füllmenge umfassen. Im einfachsten Fall kann z. B. Luft bzw. Pressluft in die Hohlkörper gepumpt werden bzw. es kann Wasser abgepumpt werden, damit diese an der Wasseroberfläche aufschwimmen. Am Einsatzort kann dann, um die Stationen an eine bestimmungsgemäße Betriebsposition unter Wasser, z. B. am Meeresgrund zu bringen, Luft abgelassen und zugleich z. B. Wasser kontrolliert eingelassen werden. Sollen die Stationen später für eine Wartung an die Wasseroberfläche gebracht werden, kann wiederum mittels Pressluft etwas Wasser aus den Ballasttanks entfernt werden, so dass sie gerade genügend Auftrieb aufweisen, um kontrolliert zur Wasseroberfläche aufzusteigen. Alternativ könnte beispielsweise auch ein Gas verwendet werden. Dieses würde dann beim Ablassen entsprechend aufgefangen werden, um es wieder verwenden zu können. To keep the flow power plant, especially the stations and the rope loop, at any water depth, e.g. B. to be able to position near the coast on the seabed, the stations can preferably include variably fillable or emptyable hollow bodies (trim or ballast tanks) to generate buoyancy or downforce depending on the degree of filling or filled quantity. In the simplest case, e.g. B. air or compressed air can be pumped into the hollow bodies or water can be pumped out so that they float on the surface of the water. At the site of use, the stations can then be moved to an intended operating position under water, e.g. B. to bring to the seabed, air released and at the same time z. B. Water can be let in in a controlled manner. If the stations are later to be brought to the water surface for maintenance, some water can be removed from the ballast tanks using compressed air so that they have just enough buoyancy to rise to the water surface in a controlled manner. Alternatively, a gas could also be used, for example. This would then be collected when drained so that it can be used again.
Bei bestimmten Einsatzbedingungen können die Stationen aber auch im entleerten Zustand sinkende Hohlkörper umfassen. Damit ist gemeint, dass die Hohlkörper eine derart schwere Ummantelung aufweisen, dass sie ohne entsprechende Luft- bzw. Gasbefüllung von alleine nicht schwimmfähig sind, also im Wasser absinken. Beispielsweise können die Hohlkörper als Beton-Hohlfundamente ausgebildet bzw. gegossen werden. Beton als Baustoff hat den Vorteil, dass er ausreichend schwer ist, um die Stationen am Meeresboden auch ohne Verankerung dauerhaft in Position bzw. an Ort und Stelle zu halten. Zudem ist er auf Dauer sehr robust und leicht erhältlich. Unter Beton wird hier eine Mischung aus Zement, Wasser, Sand oder Ähnlichem und gegebenenfalls weiteren Zusatzkomponenten verstanden. Als solche Zusatzkomponenten kommen z. B. Eisen, Kunststoffgranulat, Kohlenstofffasern etc. in Frage, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind, um damit z. B. Stabilität des Betons zu verbessern oder das spezifischen Gewicht zu erhöhen oder zu reduzieren. Under certain operating conditions, the stations can also include sinking hollow bodies when empty. This means that the hollow bodies have such a heavy casing that they cannot float on their own without appropriate air or gas filling, i.e. they will sink in the water. For example, the hollow bodies can be designed or cast as hollow concrete foundations. Concrete as a building material has the advantage that it is sufficiently heavy to keep the stations on the seabed permanently in position or in place, even without anchoring. In addition, it is very robust in the long term and easily available. Concrete here is understood to mean a mixture of cement, water, sand or the like and, if necessary, other additional components. Such additional components come e.g. B. iron, plastic granules, carbon fibers etc. in question, which are known to the person skilled in the art in this field, for example. B. to improve the stability of the concrete or to increase or reduce the specific weight.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich und lediglich als schematische Darstellung zu verstehen. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures using exemplary embodiments. The same components are provided with identical reference numbers in the various figures. The figures are generally not to scale and are only to be understood as a schematic representation. Show it:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks in einem Gewässer, im strömungsfreien Zustand, 1 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of a flow power plant according to the invention in a body of water, in the flow-free state,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 1 , nun mit vorhandener Querströmung quer zur Längsrichtung einer Seilschleife des Strömungskraftwerks, Figure 2 is a schematic side view of the exemplary embodiment from Figure 1, now with existing cross flow transverse to the longitudinal direction of a cable loop of the flow power plant,
Figur 3 eine schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 2 von oben, 3 shows a schematic view of the exemplary embodiment from FIG. 2 from above,
Figur 4 eine schematische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks nach Figur 1 , diesmal in aufschwimmender Leichtbauweise der Seilschleife, auf der linken Hälfte der Figur im strömungsfreien Zustand und auf der rechten Hälfte mit vorhandener Querströmung, 4 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the flow power plant according to the invention according to FIG. 1, this time in a floating lightweight construction of the rope loop, on the left half of the figure in the flow-free state and on the right half with existing cross flow,
Figur 5 eine Detaildarstellung eines Teils von Figur 1 , mit Blick auf eine der beiden Stationen, hier mit (z. B. für eine Wartung) angehobener Seilscheibe samt Seilschleife und gelichtetem Anker, 5 shows a detailed representation of a part of FIG.
Figur 6 eine Detaildarstellung eines Teils von Figur 1 , mit Blick auf eine der beiden Stationen (mit für den Betrieb abgesenkter Seilscheibe samt Seilschleife) im strömungsfreien Zustand mit gesetztem Anker, 6 shows a detailed representation of a part of FIG.
Figur 7 eine Detaildarstellung einer der Stationen aus Figur 2 (mit vorhandener Querströmung), Figure 7 shows a detailed representation of one of the stations from Figure 2 (with existing cross flow),
Figur 8 eine Ansicht von Figur 7 von oben, Figur 9 eine perspektivisch von schräg oben dargestellte weitere Detaildarstellung auf ein Teil des Strömungskraftwerks gemäß Figur 2 mit Blick auf eine der durch die Strömung (hier nach oben) mithilfe von Antriebselementen an einem umlaufenden Förderseil der Seilschleife angetriebenen Seilscheiben, Figure 8 is a view of Figure 7 from above, 9 shows a further detailed view, shown diagonally from above, of a part of the flow power plant according to FIG.
Figur 10 eine Seitenansicht von Figur 9, Figure 10 is a side view of Figure 9,
Figur 11 eine noch detailliertere Ansicht eines Antriebselements am Förderseil der Seilschleife aus Figur 1 , zur Darstellung unterschiedlicher Anstellwinkel zum Förderseil, 11 shows an even more detailed view of a drive element on the conveyor rope of the rope loop from FIG. 1, showing different angles of attack to the conveyor rope,
Figur 12 eine nochmals detailliertere Seitenansicht eines Antriebselements am Förderseil der Seilschleife aus Figur 1 , zur Darstellung der Einstellung einer Trimmmechanik während einer Förderseil-Leerfahrt, 12 shows an even more detailed side view of a drive element on the conveyor rope of the rope loop from FIG. 1, to show the setting of a trimming mechanism during an empty conveyor rope run,
Figur 13 eine teilweise im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A aus Figur 12 dargestellte Schnittansicht von Figur 12, nämlich in einer Erstreckungsrichtung des Förderseils, 13 shows a sectional view of FIG. 12, shown partially in section along the section line AA from FIG. 12, namely in an extension direction of the conveyor rope,
Figur 14 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines Strömungskraftwerks gemäß Figur 4 mit einer durch eine Zwischenstation geführten Seilschleife, auf der linken Hälfte der Figur im strömungsfreien Zustand und auf der rechten Hälfte mit vorhandener Querströmung. Figure 14 is a schematic side view of a section of a flow power plant according to Figure 4 with a rope loop guided through an intermediate station, on the left half of the figure in the flow-free state and on the right half with existing cross flow.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks 1 im montierten Zustand in einem vereinfachten aquatischen, durch die Gezeiten bzw. Tiden bestimmten Strömungsfeld Fs im Meer, wobei hier gerade der strömungslose bzw. strömungsfreie Zustand, also das sogenannte „Kentern“ bei nicht vorhandener bzw. nur geringer (wahrer) Strömung Vc = 0 gezeigt ist, also der Zeitpunkt des Wechsels von auflaufendem zu ablaufendem Wasser oder umgekehrt. Figure 1 shows an exemplary embodiment of a flow power plant 1 according to the invention in the assembled state in a simplified aquatic flow field Fs in the sea determined by the tides, whereby here the currentless or flow-free state, i.e. the so-called “capsizing” in the absence or only a small (true) flow V c = 0 is shown, i.e. the time of change from incoming to outgoing water or vice versa.
Wie bevorzugt, ist das Strömungskraftwerk 1 nämlich z. B. in Küstennähe in einem maritimen Strömungsfeld Fs angeordnet, in welchem der Wasserspiegel durch die Gezeitenkräfte bzw. Anziehungskräfte des Mondes (Abstand zwischen Erde und Mond) insbesondere in den mittleren Breiten periodisch steigt und wieder fällt. Dabei wechselt die Strömungsrichtung regelmäßig besonders stark zwischen einer landeinwärts gerichteten Strömungsrichtung bei Flut (d. h. „auflaufendes“ Wasser) und einer entgegengesetzt ins Meer hinaus gerichteten Strömungsrichtung bei Ebbe (d. h. „ablaufendes“ Wasser). Dazwischen beim sogenannten Kentern der Tide kommt es für kurze Zeit in einem gewissen Zeitfenster zu einem „Stillstand“ der (wahren) Gezeitenströmung (Vc « 0 m/s). Dieser Zustand ist wie gesagt hier in Figur 1 und noch einmal vergrößert in Figur 6 gezeigt. In Figur 6 ist dabei auch die Stellung der Seilschleife 4 bzw. Seilstrecke 4 sowie der Antriebselemente 5 bzw. Kites 5 am Förderseil 41 bzw. Zugseil 41 der Seilschleife 4 zu sehen, die ohne nennenswerte Strömung (Vc « 0 m/s) mit der Schwerkraft nach unten in Richtung Boden G bzw. Grund G (hier dem Meeresboden G bzw. -gründ G) durchhängen. As preferred, the flow power plant 1 is z. B. arranged near the coast in a maritime flow field Fs, in which the water level periodically rises and falls again due to the tidal forces or attractive forces of the moon (distance between the earth and the moon), especially in the middle latitudes. The direction of flow regularly changes particularly strongly between an inland direction of flow at high tide (ie “oncoming” water) and one in the opposite direction Direction of flow directed towards the sea at low tide (i.e. “draining” water). In between, when the tide capsizes, the (true) tidal current (Vc < 0 m/s) “stands still” for a short time within a certain time window. As I said, this state is shown here in Figure 1 and again enlarged in Figure 6. 6 also shows the position of the rope loop 4 or rope section 4 as well as the drive elements 5 or kites 5 on the conveyor rope 41 or pull rope 41 of the rope loop 4, which without any significant flow (Vc < 0 m/s) with the Gravity sag downwards towards the bottom G or bottom G (here the seabed G or bottom G).
Neben zwei einzelnen, voneinander beabstandeten Stationen 2 gehören dabei zu den Hauptkomponenten des Strömungskraftwerks 1 zwei kreisrunde, drehbar und neigbar in den Stationen 2 gelagerte Seilscheiben 25 (als Teil der Stationen 2) sowie eine Seilschleife 4, welche ein endloses Förderseil 41 umfasst, das um die beiden Seilscheiben 25 der Stationen 2 ringförmig herumgeführt ist, um diese zur Energieabnahme und Stromerzeugung mittels drehzahlsteuerbaren Generatoren 21 an den Seilscheiben 25, hier beispielsweise reibschlüssig, anzutreiben. Das Förderseil 41 wird hierzu in u-förmig radial nach außen offenen Rillen 26 der Seilscheiben 25 geführt, damit es möglichst nicht entgleisen bzw. von den Seilscheiben 25 abrutschen kann. Zusätzlich können kurz vor bzw. kurz nach den Seilscheiben 25 Einlaufrollen bzw. Einlauf-Führungen angeordnet sein, wie sie beispielsweise Figur 10 angedeutet sind. Diese lenken das Förderseil 41 in die Rillen 26 der Seilscheiben und können ein „Entgleisen“ zusätzlich verhindern. In addition to two individual, spaced-apart stations 2, the main components of the flow power plant 1 include two circular, rotatable and tiltable rope pulleys 25 (as part of the stations 2) mounted in the stations 2, as well as a rope loop 4, which includes an endless conveyor rope 41, which the two pulleys 25 of the stations 2 are guided around in a ring in order to drive them for energy consumption and electricity generation by means of speed-controllable generators 21 on the pulleys 25, here for example frictionally. For this purpose, the conveyor cable 41 is guided in a U-shaped, radially outwardly open grooves 26 of the cable pulleys 25 so that it cannot derail or slip off the cable pulleys 25. In addition, 25 inlet rollers or inlet guides can be arranged shortly before or shortly after the cable pulleys, as indicated in FIG. 10, for example. These direct the conveyor rope 41 into the grooves 26 of the rope pulleys and can additionally prevent “derailment”.
Das Förderseil 41 selbst umfasst als Angriffsfläche für die wahre Strömung bzw. Strömung Vc wiederum die bereits mehrfach erwähnten, in gleichmäßigen Abständen entlang des Förderseils 41 angeordneten Antriebselemente 5 bzw. Kites 5, welche bei vorhandener Strömung Vc, wie in Figur 2 und zunehmend detaillierter in Figur 7 bis 13 gezeigt, das Förderseil 41 in eine Seilantriebsrichtung VR im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Strömung Vc ringförmig in Bewegung setzen bzw. antreiben. Die Seilantriebsrichtung VR ist dabei unabhängig von der gerade vorhandenen Strömungsrichtung, wie weiter unten noch im Rahmen der Form und Ausgestaltung der Antriebselemente 5 genauer erläutert wird. The conveyor cable 41 itself comprises, as an attack surface for the true flow or flow Vc, the drive elements 5 or kites 5, which have already been mentioned several times and are arranged at equal distances along the conveyor cable 41, which, when the flow Vc is present, as in Figure 2 and increasingly more detailed in 7 to 13 show that the conveyor cable 41 is set in motion or driven in an annular manner in a cable drive direction VR essentially perpendicular to the flow direction of the flow Vc. The cable drive direction VR is independent of the current flow direction, as will be explained in more detail below in the context of the shape and design of the drive elements 5.
Damit die von der Strömung Vc in Bewegung gesetzten Antriebselemente 5 sich mit dem Förderseil 41 relativ zu den Stationen 2 bewegen, sind die Stationen 2 mittels maritimer Technik 24 auf voneinander abgewandten Seiten nach außen (d. h. vom Förderseil 41 weg gerichtet) im Meeresboden G verankert, z. B. mithilfe von Leinen, Trossen oder Ketten mit Ankern 24 oder dergleichen, wie in Figur 1 schematisch dargestellt. Um die Verankerung im Meeresgrund G zu vereinfachen, d. h. kostengünstiger und einfacher zu gestalten, ist das Strömungskraftwerk 1 bevorzugt in Küstennahe und/oder zwischen vorhandenen Offshore-Windanlagen an deren bereits vorhandenen Fundamenten befestigbar, beispielsweise mittels relativ kurzer Leinen oder Ketten verankerbar. So that the drive elements 5 set in motion by the flow Vc move with the conveyor rope 41 relative to the stations 2, the stations 2 are anchored in the seabed G by means of maritime technology 24 on sides facing away from one another (ie directed away from the conveyor rope 41) in the seabed G, e.g. B. using lines, ropes or chains Anchors 24 or the like, as shown schematically in Figure 1. In order to simplify the anchoring in the seabed G, ie to make it more cost-effective and simpler, the flow power plant 1 can preferably be fastened near the coast and/or between existing offshore wind turbines to their existing foundations, for example anchored using relatively short lines or chains.
Damit das Strömungskraftwerk 1 auf Dauer möglichst robust und widerstandsfähig ist und auch möglichst über die gesamte Betriebsdauer so bleibt, sind die Seilscheiben 25 und die Seilschleife 4 derart im Strömungsfeld Fs gelagert, dass sie sich von selbst stets in einem idealen Winkel zur Strömung Vc ausrichten. Ideal meint nicht nur einen bestmöglichen Wirkungsgrad, sondern auch eine günstige Ausrichtung, bei welcher die wirkenden Kräfte möglichst auf alle Komponenten gleich verteilt werden. Die Seilscheiben 25 sind hierzu mit einer besonderen Neigetechnik in den Stationen 2 neigbar gelagert, so dass sich die Seilschleife 4 jederzeit im Kräftegleichgewicht ausrichten kann. Im strömungslosen Ruhezustand (siehe Figur 1) hängt die Seilschleife 4 bzw. Strecke, d. h. das Förderseil 41 mit den Antriebselementen 5 in einer Kettenkurve Ko bzw. Gewichts-Kettenkurve Ko durch. Die wirkende Schwerkraft bei Stillstand der Gezeitenströmung (beim Kentern) sowie das Gewicht der Seilschleife 4 selbst erzeugen dabei durch den Einfluss der Gravitation eine ausreichende Vorspannung auf das System aus den beiden Seilscheiben 25 der Stationen 2 sowie der dazwischen verlaufenden Seilschleife 4. Die Vorspannung hält die Anlage bzw. das Strömungskraftwerk 1 in einer definierten Position stabil positioniert im Strömungsfeld Fs. Insbesondere hält sie auch das Förderseil 41 sicher in den Rillen 26 der Seilscheiben 25, so dass auf eine zusätzliche Sicherung an den Seilscheiben 25 für das Förderseil 41 verzichtet werden kann. So that the flow power plant 1 is as robust and resistant as possible in the long term and remains that way over the entire operating period, the cable pulleys 25 and the cable loop 4 are mounted in the flow field Fs in such a way that they always align themselves at an ideal angle to the flow Vc. Ideal not only means the best possible efficiency, but also a favorable alignment in which the acting forces are distributed as equally as possible across all components. For this purpose, the cable pulleys 25 are tilted in the stations 2 using a special tilting technology, so that the cable loop 4 can align itself at any time in the balance of forces. In the no-flow rest state (see Figure 1), the rope loop 4 or route hangs, i.e. H. the conveyor rope 41 with the drive elements 5 in a chain curve Ko or weight chain curve Ko. The force of gravity when the tidal current is at a standstill (when capsizing) and the weight of the rope loop 4 itself generate, through the influence of gravity, a sufficient pre-tension on the system consisting of the two sheaves 25 of the stations 2 and the rope loop 4 running between them. The pre-tension maintains the The system or the flow power plant 1 is positioned stably in a defined position in the flow field Fs. In particular, it also holds the conveyor rope 41 securely in the grooves 26 of the rope pulleys 25, so that additional securing on the rope pulleys 25 for the conveyor rope 41 can be dispensed with.
Baut sich dann Strömung Vc auf, verlagern die Antriebselemente 5 die Seilschleife 4 zur „Seite“, d. h. in eine, bezogen auf eine geradlinige Verbindungsachse V zwischen den Stationen 2 außermittige Position, in der die Seilschleife 4 mit der Strömungsrichtung der Strömung Vc leicht konvex bzw. bogenförmig zu einer „Parabel“ gekrümmt (aus der durchhängenden Kettenlinie Ko in einen eher horizontalen Durchhang Ki) aufgeschwungen ist. An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass es sich bei den schematischen Darstellungen der Figuren um einen „Idealfair handelt, bei dem, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, eine Längsrichtung des Strömungskraftwerks 1 (die wie erwähnt im Wesentlichen durch die Längserstreckung der Seilschleife in der oben beschriebenen „Kentersituation“ definiert ist) im Wesentlichen senkrecht zur zu erwartbaren Strömungsrichtung der Strömung Vc ausgerichtet ist. Die Seilscheiben 25 der Stationen 2 schwenken bzw. neigen sich also mit. Im Förderseil 41 entsteht eine Überlagerung von Gewichts-Kettenkurve Ko und bogenförmiger bzw. konvexer Parabel durch den Staudruck der Strömung Vc auf die Antriebselemente (vergleichbar mit einem „Vordwindkurs“ beim Segeln, da die Antriebselemente zu anfangs noch wie beim einem Rahsegeln ausgerichtet sind) und die Zugwirkung der Antriebselemente (vergleichbar mit einem „Raumwindkurs“). Je stärker die Strömung Vc in der Tide bzw. Gezeit wird, umso mehr bzw. weiter neigt sich die Anlage, genauer gesagt neigen sich die Seilschleife 4 mit den Antriebselementen 5 sowie die Seilscheiben 25 in eine horizontale Position bzw. einen Durchhang Ki. Eine zugehörige Ausrichtungsachse, Schwenk- bzw. Rollachse Rax ist dabei so gewählt, dass sich beim Neigen ein Schwenkwinkel (p der Kettenkurve Ko zunehmend zur Horizontalen bzw. Waagrechten in den Durchhang Ki verändert (wobei ein exakt horizontal ausgerichteter Durchhang aufgrund der Schwerkraft, welche vektoriell vertikal nach unten wirkt, logischerweise nie ganz erreicht wird). If flow Vc then builds up, the drive elements 5 shift the rope loop 4 to the “side”, ie into an eccentric position relative to a straight connecting axis V between the stations 2, in which the rope loop 4 is slightly convex or slightly convex with the flow direction of the flow Vc . curved in an arc to form a “parabola” (from the sagging catenary line Ko into a more horizontal sag Ki). At this point, for the sake of completeness, it should be noted that the schematic representations of the figures are an “ideal fair” in which, without restricting the invention to this, a longitudinal direction of the flow power plant 1 (which, as mentioned, is essentially determined by the longitudinal extent of the Rope loop is defined in the “capsizing situation” described above) is aligned essentially perpendicular to the expected flow direction of the flow Vc. The pulleys 25 of the stations 2 pivot or tilt with it. In the conveyor rope 41, a superposition of the weight chain curve Ko and the arcuate or convex parabola is created by the dynamic pressure of the flow Vc on the drive elements (comparable to a “downwind course” when sailing, since the drive elements are initially aligned as in square sailing) and the pulling effect of the drive elements (comparable to a “space wind course”). The stronger the flow Vc becomes in the tide, the more or further the system tilts; more precisely, the rope loop 4 with the drive elements 5 and the rope pulleys 25 tilt into a horizontal position or a sag Ki. An associated alignment axis, pivot or roll axis R ax is chosen so that when tilting, a pivot angle (p of the chain curve Ko changes increasingly towards the horizontal or horizontal in the sag Ki (where an exactly horizontally aligned sag due to gravity, which vectorially vertically downwards, is logically never fully achieved).
Die anfangs geringe Vorspannung erhöht sich durch den Staudruck auf die Antriebselemente 5 in der Strömung Vc erheblich. Der Staudruck entspricht dabei dem dynamischen Druck, da er der Erhöhung des Drucks am Staupunkt eines umströmten Körpers, hier des Förderseils 41 mit den Antriebselementen 5, gegenüber dem statischen Druck des Fluids entspricht. Bei dem „Staupunkt eines umströmten Körpers“ handelt es sich per Definition um den Punkt auf der Oberfläche des angeströmten Körpers bzw. Profils an dem das strömende Fluid, hier Wasser, theoretisch senkrecht auftrifft. Die Geschwindigkeit der Strömung verschwindet im Staupunkt, so dass die kinetische Energie (im idealisierten Fall vollständig) in Druckenergie umgewandelt wird. Es entsteht ein notwendiger Anpressdruck zwischen Förderseil 41 und Seilscheiben 25, damit das Förderseil 41 die entstehenden Zugkräfte auf die Seilscheiben 25, hier über Reibung abgeben kann, um die Generatoren 21 der Stationen 2 bzw. Generator-Stationen anzutreiben. Sofern im Überlastfall notwendig, kann das Förderseil 41 hierrüber gebremst, also negativ beschleunigt oder durch Laufenlassen, d. h. durch Reduzierung der Drehmomentabnahme an den Generatoren, (positiv) beschleunigt werden, um zum Schutz des Strömungskraftwerks 1 vor einer Havarie die Antriebselemente derart zu fieren, dass diese so gut wie keine Vortriebskräfte mehr erzeugen, indem ein Anstellwinkel der Antriebselemente 5 zur Strömung Vc gezielt mittels einer Trimmmechanik 58 über einen jeweiligen Totpunkt hinaus aus dem Arbeits-Trimmbereich ß, in einen Anstellwinkel y - „Förderseil-Stopp“ oder in einen Anstellwinkel a - „Förderseil-Leerfahrt“ gebracht bzw. verstellt wird. Eine genauere Erläuterung hierzu sowie zu den Antriebselementen 5 folgt weiter unten noch. The initially low preload increases significantly due to the dynamic pressure on the drive elements 5 in the flow Vc. The dynamic pressure corresponds to the dynamic pressure, since it corresponds to the increase in the pressure at the stagnation point of a body around which flow occurs, here the conveyor cable 41 with the drive elements 5, compared to the static pressure of the fluid. By definition, the “stagnation point of a body around which the flow flows” is the point on the surface of the body or profile that flows against, where the flowing fluid, here water, theoretically hits perpendicularly. The speed of the flow disappears at the stagnation point, so that the kinetic energy (in the idealized case completely) is converted into pressure energy. A necessary contact pressure is created between the conveyor rope 41 and the sheaves 25 so that the conveyor rope 41 can transfer the resulting tensile forces to the sheaves 25, here via friction, in order to drive the generators 21 of the stations 2 or generator stations. If necessary in the event of an overload, the conveyor cable 41 can be braked, i.e. accelerated negatively, or (positively) accelerated by running, ie by reducing the torque reduction on the generators, in order to protect the flow power plant 1 from an accident, the drive elements in such a way that These generate virtually no propulsive forces any more by deliberately increasing the angle of attack of the drive elements 5 to the flow Vc by means of a trimming mechanism 58 beyond a respective dead center from the working trimming range ß, into an angle of attack y - "conveyor rope stop" or into an angle of attack a - “Empty conveyor rope run” brought or is adjusted. A more detailed explanation of this and the drive elements 5 follows below.
Wie bei einem typischen Sessellift, führt die Seilschleife 4 die Antriebselemente 5 in einer gewünschten vorgegebenen „Flugbahn“ bzw. Kreisbahn von einer (ersten) Station 2 zur anderen (zweiten) Station 2 und wieder zurück zur (ersten) Station 2 in einem fortwährenden Kreislauf. An dieser Stelle sei erwähnt, dass bei einer besonders langen Seilschleife zwischen der ersten und der zweiten Station zumindest eine Zwischenstation integriert sein kann, an welcher das Förderseil der Seilschleife zwischendrin gestützt und geführt wird. Eine solche Zwischenstation ist beispielhaft in Figur 14 gezeigt. In der dort dargestellten Form bietet sie sich zur Verwendung in einem, später noch erläuterten, weiteren alternativen Ausführungsbeispiel eines Strömungskraftwerks T an. Sie ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise könnte sie im Strömungskraftwerk 1 genauso auch „umgedreht“, z. B. an der Wasseroberfläche W schwimmend, verankert sein. In beiden Fällen verringert sie bei einer langen Seilschleife 4, 4‘ einen „tiefen“ Durchhang (nach oben oder nach unten). As with a typical chairlift, the rope loop 4 guides the drive elements 5 in a desired predetermined “trajectory” or circular path from one (first) station 2 to the other (second) station 2 and back to the (first) station 2 in a continuous cycle . At this point it should be mentioned that in the case of a particularly long rope loop, at least one intermediate station can be integrated between the first and the second station, at which the conveyor rope of the rope loop is supported and guided in between. Such an intermediate station is shown as an example in Figure 14. In the form shown there, it is suitable for use in a further alternative embodiment of a flow power plant T, which will be explained later. But it is not limited to that. For example, in the flow power plant 1 it could also be “turned around”, e.g. B. floating on the water surface W, anchored. In both cases it reduces a “deep” sag (up or down) on a long rope loop 4, 4’.
Dabei richten sich die Antriebselemente 5 nach einer jeweiligen Kurve um die Seilscheiben 25 von selbst wieder in einem Anstellwinkel ß zur Strömung Vc aus. Für den „Rückweg“ von der einen Seilscheibe 25 wieder zur anderen zurück müssen sie nicht extra gedreht werden, wie dies im Stand der Technik zumeist der Fall ist, sondern drehen sich konstruktionsbedingt aufgrund der bereits erwähnten vorteilhaften Seilklemme 51 von selbst um 180° im Vergleich zum vorangegangenen „Hinweg“ zu dieser Seilscheibe 25. Die Seilklemme 51 oder auch Einpunktklemmung 51 stellt eine besonders robuste Befestigung bzw. Aufhängung der Antriebselemente 5 am Förderseil 41 dar, durch welche das Förderseil 41 sicher angetrieben und problemlos um die Stationen 2 geführt werden kann. Die Konstruktion kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass durch ein leichtes kontinuierliches Wandern der Klemmen entlang des Förderseils 41 kein Versetzen der Klemmen bzw. ein regelmäßiger Klemmenversatz notwendig ist, da die geklemmten Stellen bei den Seilumlenkungen wie dem Fachmann bekannt stärker beansprucht werden. The drive elements 5 align themselves again according to a respective curve around the pulleys 25 at an angle of attack β to the flow Vc. For the “return path” from one rope pulley 25 back to the other, they do not have to be turned specifically, as is usually the case in the prior art, but due to the design, they rotate by themselves by 180 ° in comparison due to the already mentioned advantageous rope clamp 51 to the previous “outward journey” to this rope pulley 25. The rope clamp 51 or single-point clamping 51 represents a particularly robust attachment or suspension of the drive elements 5 on the conveyor rope 41, through which the conveyor rope 41 can be safely driven and easily guided around the stations 2. The construction can preferably be designed in such a way that due to a slight continuous movement of the clamps along the conveyor cable 41, no displacement of the clamps or a regular clamp offset is necessary, since the clamped points are subject to greater stress in the cable deflections, as is known to those skilled in the art.
Im Folgenden wird kurz auf die Form und Ausgestaltung der Antriebselemente 5 bzw. Kites 5 eingegangen, welche insbesondere in Figur 11 und 12 sowie teilweise im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in Figur 13 besonders gut zu erkennen sind. Die im Folgenden beschriebenen Merkmale treffen gleichermaßen auch für das weiter unten noch erwähnte Antriebselement 5‘ bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 zu. Die Antriebselemente 5 umfassen jeweils eine Tragfläche 50 mit einer asymmetrischen Skelettlinie 53 bzw. mit einem asymmetrischen Profil 53 mit einer abgerundeten Profilnase 50a vorne (in Figur 11 rechts) und einer spitz zulaufenden Profilhinterkante 50b hinten (in Figur 11 links). Die T ragfläche 50 ist an einem länglichen Gehänge 52, als eine Art „Arm“, mittels einer Trimmmechanik 58 bzw. Gelenkanordnung trimmbar angehängt bzw. befestigt. The shape and design of the drive elements 5 or kites 5 will be briefly discussed below, which can be seen particularly well in Figures 11 and 12 and partly in section along the section line AA in Figure 13. The features described below also apply to the drive element 5′ mentioned below in the exemplary embodiment according to FIG. The drive elements 5 each include a wing 50 with an asymmetrical skeleton line 53 or with an asymmetrical profile 53 with a rounded profile nose 50a at the front (right in Figure 11) and a tapered profile rear edge 50b at the rear (left in Figure 11). The support surface 50 is attached or attached to an elongated hanger 52, as a kind of “arm”, so that it can be trimmed by means of a trimming mechanism 58 or joint arrangement.
Das Gehänge 52 bzw. der längliche Arm, hier in Form einer Gehängestange 52 als Teil der Trimmmechanik 58 ausgeführt, ist an einem tragflächenfernen Endabschnitt des Gehänges 52 mittels der Seilklemme 51 am Förderseil 41 in einer Schwenkebene schwenkbar angehängt und festgeklemmt. Der Endabschnitt des Arms bzw. Gehänges 52 kann auch als Kopf des Gehänges 52 bezeichnet werden. An einem tragflächenseitigen Endabschnitt (also gegenüber dem Kopf) des Gehänges 52 ist die Gehängestange 52 in einem Kopplungspunkt 56a, hier als Drehbolzen 56a ausgebildet, gelenkig mit der Tragfläche 50 verbunden. Der Kopplungspunkt 56a wurde hier wie bevorzugt so gewählt, dass er einem Tragflächenschwerpunkt der Tragfläche 50 entspricht, was ein Drehen bzw. Trimmen der Tragfläche 50 um diesen Tragflächenschwerpunkt herum zur Einstellung eines Anstellwinkels ß der Tragfläche 50 zur Strömung Vc mittels der Trimmmechanik 58 begünstigt. The hanger 52 or the elongated arm, here in the form of a hanger rod 52 as part of the trimming mechanism 58, is pivotally attached and clamped in a pivoting plane to an end section of the hanger 52 remote from the wing by means of the rope clamp 51 on the conveyor rope 41. The end section of the arm or hanger 52 can also be referred to as the head of the hanger 52. At a wing-side end section (i.e. opposite the head) of the hanger 52, the hanger rod 52 is articulated to the wing 50 at a coupling point 56a, here designed as a pivot pin 56a. The coupling point 56a was chosen here as preferred so that it corresponds to a wing center of gravity of the wing 50, which promotes rotation or trimming of the wing 50 around this wing center of gravity in order to set an angle of attack β of the wing 50 to the flow Vc by means of the trimming mechanism 58.
Zur Trimmmechanik 58 gehört weiter ein Trimm-Arm 54 (siehe Figur 12 und noch einmal in Figur 13 in Längsrichtung des Förderseils 41), welcher an einem Endabschnitt drehfest mit der Seilklemme 51 gekoppelt ist und zu welchem in Figur 12 gerade die um einen Drehbolzen 56b der Seilklemme 51 drehbar gelagerte Gehängestange 52 winklig absteht. Am anderen, gegenüberliegenden Endabschnitt ist der Trimm-Arm 54 mittels eines Drehbolzens 56d über eine Trimm-Stange 55 bzw. einen Trimm-Zug 55 gelenkig mit einem weiteren Kopplungspunkt 56c, hier als ebenfalls Drehbolzen 56c ausgeführt, mit der Tragfläche 50 (in Richtung Profilnase 50a beabstandet vom Tragflächenschwerpunkt) verbunden. The trimming mechanism 58 also includes a trimming arm 54 (see FIG. 12 and again in FIG. 13 in the longitudinal direction of the conveyor cable 41), which is coupled to the cable clamp 51 in a rotationally fixed manner at one end section and to which in FIG the rope clamp 51 rotatably mounted hanger rod 52 protrudes at an angle. At the other, opposite end section, the trim arm 54 is articulated by means of a pivot pin 56d via a trim rod 55 or a trim cable 55 with a further coupling point 56c, here also designed as a pivot pin 56c, with the wing 50 (in the direction of the profile nose 50a spaced from the center of gravity of the wing).
Durch die längenstabilen Komponenten (Gehängestange 52, Trimm-Arm 54 sowie Trimm- Stange bzw. -Zug 55) der T rimmmechanik 58 richtet sich die T ragfläche 50 (hier in Figur 11 z. B. nach schräg rechts oben) ideal zur scheinbaren Strömung weg vom Förderseil 41 in einem vorgesehenen Arbeits-Trimmbereich (Winkelbereich) ß selbsttätig aus, da die scheinbare Strömung hier in Figur 11 z. B. nach schräg links oben „strömt“. Insbesondere stellt sich automatisch ein günstiger Anstellwinkel ßi, ß2 der Tragfläche 50 zur scheinbaren Strömung ein (die wahre Strömung Vc strömt hier in Figur 11 beispielhaft von unten nach oben entlang der Zeichenebene). Hierbei entsteht je nach exaktem Anstellwinkel ßi , ß2 eine Zugkraft FLI , FL2, die über die Gehängestange 52 und die Seilklemme 51 am Förderseil 41 als Vortrieb auf das Förderseil 41 übertragen wird. Due to the length-stable components (hanging rod 52, trimming arm 54 and trimming rod or cable 55) of the trimming mechanism 58, the support surface 50 (here in Figure 11, for example diagonally to the top right) is ideally aligned with the apparent flow away from the conveyor rope 41 in an intended working trimming range (angular range) β automatically, since the apparent flow here in Figure 11 z. B. “flows” diagonally to the top left. In particular A favorable angle of attack ßi, ß2 of the wing 50 to the apparent flow is automatically established (the true flow Vc flows here in Figure 11, for example, from bottom to top along the plane of the drawing). Depending on the exact angle of attack ßi, ß2, a tensile force FLI, FL2 is created, which is transmitted via the hanging rod 52 and the rope clamp 51 on the conveyor rope 41 as propulsion to the conveyor rope 41.
Dadurch wird der dargestellte Abschnitt des Förderseils 41 in die bereits erwähnte Seilantriebsrichtung VR (hier in Figur 11 nach rechts) gezogen und damit die Seilscheiben 25 an den Stationen 2 über Reibung angetrieben, also z. B. in einer Drehrichtung um die Umlenkachse RG rotiert, so dass mittels der daran angeschlossenen Generatoren 21 (siehe Figuren 9 und 10) ein Moment MG bzw. Generator-Moment MG auf die Generatoren 21 übertragen und damit Strom erzeugt werden kann. Insofern kann hierbei bei der Umlenkachse RG der Seilscheiben 25 zugleich auch von einer Antriebsachse RG der Generatoren 21 gesprochen werden. Bei einem eher „harten“ Anstellwinkel ßi an der scheinbaren Strömung ist die Tragfläche 50 eines Kites 5 relativ „dicht“ geholt und es wirkt dabei eine Zugkraft FLI auf das Förderseil 41. Bei einem im Verhältnis dazu eher „raumen“ Anstellwinkel ß2 zur scheinbaren Strömung ist die Tragfläche 50 eines Kites 5 dagegen „gefiert“ und es wirkt eine Zugkraft FL2 auf das Förderseil 41. As a result, the shown section of the conveyor rope 41 is pulled in the already mentioned rope drive direction VR (here in Figure 11 to the right) and thus the rope pulleys 25 are driven at the stations 2 via friction, i.e. z. B. rotates in one direction of rotation about the deflection axis RG, so that a torque MG or generator torque MG can be transmitted to the generators 21 by means of the generators 21 connected to it (see Figures 9 and 10) and electricity can thus be generated. In this respect, the deflection axis RG of the pulleys 25 can also be referred to as a drive axis RG of the generators 21. With a rather “hard” angle of attack ßi in relation to the apparent flow, the wing 50 of a kite 5 is brought relatively “close” and a tensile force FLI acts on the conveyor cable 41. With a relatively “loose” angle of attack ß2 in relation to the apparent flow On the other hand, the wing 50 of a kite 5 “freezes” and a tensile force FL2 acts on the conveyor rope 41.
Bei Bedarf können die drehzahlsteuerbaren Generatoren 21 , wie oben bereits mehrfach erwähnt, zudem das Förderseil 41 , beispielsweise bei zu starker Strömung Vc schneller „laufen“ lassen, um so auf eine mögliche Überlastung stets auch sehr leicht steuerbar ohne Verzögerung unmittelbar reagieren und diese verhindern zu können. Der Anstellwinkel ß der Tragflächen 50 der Antriebselemente 5 zur Strömung Vc kann innerhalb des Arbeits- Trimmbereichs ß obendrein mehr oder weniger konstant bleiben, womit eine aufwändige und kostspielige extern gesteuerte Steuermechanik an jedem der Antriebselemente, um beispielsweise auf Strömungsschwankungen etc. reagieren zu können, einfach entfallen kann, was bei den eingangs genannten Konstruktionen des Stands der Technik nirgends der Fall ist. If necessary, the speed-controllable generators 21, as already mentioned several times above, can also make the conveyor rope 41 "run" faster, for example if the flow Vc is too strong, in order to react immediately to a possible overload in a very easily controllable manner without delay and to prevent it can. The angle of attack β of the wings 50 of the drive elements 5 to the flow Vc can also remain more or less constant within the working trim range β, which means that a complex and expensive externally controlled control mechanism on each of the drive elements, for example to be able to react to flow fluctuations etc., is simple can be omitted, which is never the case with the prior art constructions mentioned at the beginning.
An dieser Stelle sei zudem auf ein periodisch im Meer auftretendes Phänomen hingewiesen, währenddessen herkömmliche Anlagen typischerweise sicherheitshalber abgestellt werden müssen. Insbesondere bei einer Springtide, also bei kurz nach Vollmond bzw. Neumond mit Mond, Erde und Sonne im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Linie, wenn die die Anlage bzw. das Strömungskraftwerk 1 sozusagen „überpowert“ wird, d. h. überlastet, können durch eine geringe Erhöhung der Förderseilgeschwindigkeit die Kräfte im System sofern notwendig quasi einfach bis auf null reduziert werden, so dass also das Strömungskraftwerk 1 damit besonders sicher gegen Überlastung geschützt ist und es diesbezüglich nicht zu einer Überlastung mit Havarie etc. kommen kann. At this point, we should also point out a phenomenon that occurs periodically in the sea, during which conventional systems typically have to be shut down for safety reasons. In particular during a spring tide, i.e. shortly after the full moon or new moon with the moon, earth and sun essentially on a common line, when the system or the flow power plant 1 is, so to speak, “overpowered”, ie overloaded, can be achieved by a small increase in the conveyor rope speed the forces in the system, if necessary, can simply be reduced to zero, so that the flow power plant 1 is particularly securely protected against overload and an overload with an accident etc. cannot occur in this regard.
Soll die Anlage bzw. das Strömungskraftwerk 1 , z. B. für eine Wartung etc. gestoppt bzw. angehalten werden, ist dies auch kein Problem, da es beim Stoppen bzw. Abbremsen des Förderseils 41 zu einem „Überholen“ der Antriebselemente 5 bzw. Kites 5, genauer gesagt der Tragflächen 50 relativ zur jeweiligen Seilklemme 51 der Antriebselemente 5 am Förderseil 41 kommt und folglich beim Erreichen des vorderen Totpunkts außerhalb des Arbeits-Trimmbereichs ß, nämlich bei einem Anstellwinkel y einfach zu einer Fahnenstellung der Antriebselemente 5 kommt. Dabei sinken die Kräfte auf das System sofort stark ab. Diese Position ist in Figur 13 rechts für das Gelenkviereck, bestehend aus den Punkten 56a, 56b, 56c, 56d schematisch dargestellt. Das oben erwähnte Abbremsen kann hierzu beispielsweise generatorisch eingeleitet werden, wobei die Seilscheiben entsprechend gebremst werden. Zum Schluss, also am Ende des Bremsvorgangs, können sofern notwendig Bremsen am Generatorstrang bzw. Generator oder direkt an den Seilscheiben einfallen, um die Vortriebsbewegung des Förderseils 41 vollständig zu stoppen. If the system or the flow power plant 1, e.g. B. for maintenance etc., this is not a problem, since when stopping or braking the conveyor cable 41, the drive elements 5 or kites 5, more precisely the wings 50, are “overtaken” relative to the respective one Rope clamp 51 of the drive elements 5 comes to the conveyor rope 41 and consequently when the front dead center is reached outside the working trim range ß, namely at an angle of attack y, the drive elements 5 simply come to a flag position. The forces on the system immediately drop sharply. This position is shown schematically in Figure 13 on the right for the four-bar linkage, consisting of points 56a, 56b, 56c, 56d. The above-mentioned braking can, for example, be initiated as a generator, with the rope pulleys being braked accordingly. At the end, i.e. at the end of the braking process, if necessary, brakes can be applied to the generator line or generator or directly to the cable pulleys in order to completely stop the propulsion movement of the conveyor cable 41.
Um noch sicherer zu sein, ist wie bereits erwähnt ein Überlastungsschutz für die Antriebselemente 5 in der Seilklemme 51 eines jeden Antriebselements 5 am Förderseil 41 integriert bzw. verbaut. Der Überlastungsschutz 57 ist hier als ein zweischenkliger Verdreh- Anschlag 57 ausgeführt. Die Gehängestange 52 schlägt jeweils bei einem kritischen Grenzwinkel Qcrit von 45° zwischen Gehängestange 52 und Trimm-Arm 54 am Verdreh- Anschlag 57 an. Der Verdreh-Anschlag 57 erzwingt damit im drohenden Überlastfall ein Ausschwenken der Antriebselemente 5 aus einem Arbeits-Trimmbereich ß in einen jeweiligen Totpunkt in einen Anstellwinkel a oder einen Anstellwinkel y, womit wieder die Kräfte auf das System sofort stark abnehmen. In order to be even safer, as already mentioned, an overload protection for the drive elements 5 is integrated or installed in the cable clamp 51 of each drive element 5 on the conveyor cable 41. The overload protection 57 is designed here as a two-legged twist stop 57. The hanging rod 52 strikes the rotation stop 57 at a critical limit angle Q cr it of 45 ° between the hanging rod 52 and the trimming arm 54. In the event of an impending overload, the twist stop 57 forces the drive elements 5 to pivot out of a working trim range β into a respective dead center into an angle of attack a or an angle of attack y, which means that the forces on the system immediately decrease sharply.
Wie unter anderem in den Figuren 5 bis 8 besonders gut zu sehen, umfassen die Stationen 2 eine Schwimmplattform 23, welche hier z. B. aus zwei winklig zueinander angeordneten Trägern 23 besteht, welche an den Enden jeweils (z. B. mit Luft befüllbare) Hohlkörper 27 aufweisen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Schwimmplattform jedoch nicht auf diese genaue Ausgestaltung beschränkt ist, also beispielsweise auf winklig zueinander angeordnete Träger. Alternativ könnte die Schwimmplattform diesbezüglich beispielsweise auch zwei parallele Träger aufweisen, welche mit weiteren Streben z. B. y- förmig bzw. v-förmig verbunden sind. Genauso könnte die Schwimmplattform schwimmfähige Träger 23 umfassen. Wie in Figur 8 zu sehen ist, laufen die Träger 23 an einem Endabschnitt 27b an einem Hohlkörper 27 zusammen und sind an einem anderen, gegenüberliegenden Endabschnitt 27a über ein mittig zwischen zwei weiteren Hohlkörpern 27, schräg nach oben zum Himmel stehendes, zulaufendes Zweibein 28 miteinander verbunden bzw. gekoppelt. Das Zweibein 28 trägt dabei eine Absenkvorrichtung 22 und zentriert diese oberhalb der Wasseroberfläche W, mittig zwischen den zwei Hohlkörpern 27 am Endabschnitt 27a der Streben 23. Die Absenkvorrichtungen 22 der Station 2 dienen dem Absenken der Seilscheiben 25 in eine geeignete Wassertiefe unterhalb der Wasseroberfläche W bzw. der Oberflächenwellen W, so dass die Seilscheiben 25 sowie die darum laufende Seilschleife 4 vor den rauen Oberflächenwellen W geschützt sind. As can be seen particularly well in Figures 5 to 8, among others, the stations 2 include a swimming platform 23, which here z. B. consists of two supports 23 arranged at an angle to one another, each of which has hollow bodies 27 (e.g. which can be filled with air) at the ends. At this point it should be noted that the swimming platform is not limited to this exact design, for example to supports arranged at an angle to one another. Alternatively, the swimming platform could, for example, also have two parallel supports, which can be connected to further struts, for example. B.y- are connected in a shape or a V-shape. Likewise, the swimming platform could include buoyant carriers 23. As can be seen in Figure 8, the carriers 23 converge at one end section 27b on a hollow body 27 and are connected to one another at another, opposite end section 27a via a tapering bipod 28 which stands in the middle between two further hollow bodies 27 and stands obliquely upwards towards the sky connected or coupled. The bipod 28 carries a lowering device 22 and centers it above the water surface W, centrally between the two hollow bodies 27 at the end section 27a of the struts 23. The lowering devices 22 of the station 2 serve to lower the cable pulleys 25 to a suitable water depth below the water surface W or . the surface waves W, so that the cable pulleys 25 and the cable loop 4 running around them are protected from the rough surface waves W.
Wie in Figur 6 zu sehen ist, befindet sich als ein Teil dieser Absenkvorrichtung 22 am oberen zusammenlaufenden Ende des Zweibeins 28 eine Seilwinde 29 mit einem Absenkseil 30. Das Absenkseil 30 weist einen Haken 30h auf. Der Haken 30h hält eine Augplatte bzw. eine Öse 31 e eines absenkbaren Trägers 31. Der absenkbare Träger 31 ist nahe des Endabschnitts 27b in einem Drehlager 32 drehbar bzw. schwenkbar zu den Streben 23 gelagert und umfasst am anderen lagerfernen, in Figur 6 unteren Ende oberseitig die besagte Öse 31 e für den Haken 30h des Absenkseils 30, so dass der Träger 31 der Absenkvorrichtung 22 einseitig in der Höhe aus einer anfänglichen Montageposition oberhalb der Wasseroberfläche W (siehe Figur 5) in eine Betriebsposition unterhalb der Wasseroberfläche W (siehe Figur 6) abgesenkt werden kann. As can be seen in Figure 6, a cable winch 29 with a lowering cable 30 is located as part of this lowering device 22 at the upper converging end of the bipod 28. The lowering cable 30 has a hook 30h. The hook 30h holds an eye plate or an eyelet 31e of a lowerable carrier 31. The lowerable carrier 31 is mounted near the end section 27b in a pivot bearing 32 so that it can rotate or pivot relative to the struts 23 and includes the lower end in FIG on the top side the said eyelet 31 e for the hook 30h of the lowering rope 30, so that the carrier 31 of the lowering device 22 can be raised on one side from an initial assembly position above the water surface W (see Figure 5) into an operating position below the water surface W (see Figure 6 ) can be lowered.
Am stirnseitigen Ende des einzelnen Trägers 31 ist die bereits mehrfach erwähnte Seilscheibe 25 der Station 2 schwenkbar um einen Schwenkwinkel (p um eine Ausrichtungsachse Rax bzw. Schwenkachse Rax gekoppelt. Wie in Figur 6 zu sehen ist, erstreckt sich die Schwenkachse Rax für die Seilscheibe 25 samt Seilschleife 4 in axialer Richtung des Trägers 31 , so dass also die Seilscheibe 25 theoretisch auf einer Kreisbahn, praktisch auf einer unteren Halbkreisbahn um den Träger 31 schwenkbar bzw. neigbar gelagert ist. D. h. die Seilscheibe 25 „rollt“ sozusagen unter Einfluss einer Strömung Vc zusammen mit der Seilschleife 4 um die Ausrichtungsachse Rax bzw. Rollachse Rax herum in einen Schwenkwinkel cp, welcher im Wesentlichen von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt. Der Schwenkwinkel (p ist so definiert, dass er in der Ruheposition im strömungsfreien Zustand gemäß Figur 6, in der die Seilschleife 4 mit der Schwerkraft senkrecht nach unten in einer Kettenkurve Ko durchhängt, exakt 0° beträgt. In der Position gemäß Figur 7, in der die Seilschleife 4 durch eine entsprechend starke Strömung Vc in einem gebogenen, fast horizontal verlaufenden Durchhang Ki heraufgeschwenkt bzw. geneigt ist, beträgt der Schwenkwinkel (p damit fast 90°. At the front end of the individual carrier 31, the pulley 25 of the station 2, which has already been mentioned several times, is coupled to be pivotable by a pivot angle (p about an alignment axis R ax or pivot axis R ax . As can be seen in Figure 6, the pivot axis R ax extends for the rope pulley 25 together with the rope loop 4 in the axial direction of the carrier 31, so that the rope pulley 25 is theoretically mounted on a circular path, practically on a lower semicircular path, so that it can be pivoted or tilted around the carrier 31. That is, the rope pulley 25 “rolls”. so to speak, under the influence of a flow Vc together with the rope loop 4 around the alignment axis R ax or roll axis R ax into a swivel angle cp, which essentially depends on the flow speed. The swivel angle (p is defined so that it is in the rest position in the flow-free State according to Figure 6, in which the rope loop 4 sags vertically downwards in a chain curve Ko with gravity, is exactly 0°. In the position according to Figure 7, in which the rope loop 4 is caused by a correspondingly strong flow Vc in a curved, almost horizontal sag Ki is pivoted or inclined, the pivot angle (p is therefore almost 90°.
Die Seilscheibe 25 umfasst eine sich drehende Welle (welche radial zur oben genannten Kreisbahn ausgerichtet ist) mit einer drehfest an der Welle gekoppelten Drehscheibe an einem Ende und einem Generator 21 am anderen Ende der Welle. Der Generator 21 (siehe Figur 9 und 10) erzeugt durch die relative Bewegung der Welle relativ zum Generator 21 Strom. Genauer gesagt sind also die Seilscheibe 25, die Welle sowie der Generator 21 wie erwähnt um die Schwenkachse Rax schwenkbar bzw. neigbar auf der besagten Kreisbahn um den Träger 31 gelagert. The pulley 25 comprises a rotating shaft (which is aligned radially to the above-mentioned circular path) with a turntable coupled to the shaft in a rotationally fixed manner at one end and a generator 21 at the other end of the shaft. The generator 21 (see Figures 9 and 10) generates electricity through the relative movement of the shaft relative to the generator 21. To be more precise, the pulley 25, the shaft and the generator 21 are, as mentioned, mounted so that they can be pivoted or tilted about the pivot axis R ax on the said circular path around the carrier 31.
Bei einer Montage wird jede Station 2 zunächst auf einer schwimmenden oder schwimmfähigen Schwimmplattform 23 möglichst in der Nähe des gewünschten Einsatzortes vormontiert. Anschließend werden die Schwimmplattformen 23 mit den Hohlkörpern 27 an den Einsatzort geschleppt bzw. transportiert. Über je zwei Stationen 2, genauer gesagt deren Seilscheiben 25 wird eine vorgefertigte Seilschleife 4 mit Antriebselementen 5 gelegt. Die Schwimmplattformen 23 werden daraufhin mit der bereits erwähnten maritimen Technik 24 im Meeresboden G verankert und verholt. Dabei entsteht die nötige Vorspannung, um die Seilschleife 4 auf Dauer in den Seilscheiben 25 zu halten und betriebsfertig zu machen. Schlussendlich werden die Seilscheiben 25 zusammen mit den Generatoren 21 für den Betrieb des Strömungskraftwerks 1 durch die beschriebene Absenkvorrichtung 22 unter die Wasseroberfläche abgesenkt. Für Inspektion und Wartung können diese ins Trockene oberhalb der Wasseroberfläche angehoben bzw. geschwenkt werden, wie oben bereits erwähnt wurde. During assembly, each station 2 is first pre-assembled on a floating or buoyant swimming platform 23, as close as possible to the desired location. The swimming platforms 23 with the hollow bodies 27 are then towed or transported to the place of use. A prefabricated rope loop 4 with drive elements 5 is placed over two stations 2, or more precisely their rope pulleys 25. The swimming platforms 23 are then anchored and moved in the seabed G using the maritime technology 24 already mentioned. This creates the necessary pretension to hold the rope loop 4 permanently in the rope pulleys 25 and make it ready for operation. Finally, the pulleys 25 together with the generators 21 for the operation of the flow power plant 1 are lowered below the water surface by the lowering device 22 described. For inspection and maintenance, these can be raised or swiveled into dry land above the water surface, as already mentioned above.
Wie ebenfalls bereits erwähnt, wird durch das Absenken unter die Wasseroberfläche in eine geeignete Wassertiefe von einigen Metern, z. B. 20 m, verhindert, dass die Seilscheiben 25 mit den Generatoren 21 sowie die Seilschleife 4 bzw. Seilstrecke 4 den raueren oberflächennahen Oberflächenwellen W bei stürmischer See und ggf. herumschwimmendem Treibgut ausgesetzt sind. Denn auch bei schwerer See steigt die Gezeitengeschwindigkeit der Strömung Vc unterhalb der Wasseroberfläche W nur moderat an, d. h. in einer gewissen Wassertiefe unterhalb der Wasseroberfläche W treten keine überproportional ansteigenden Strömungen mehr auf. Damit ist die Konstruktion auch bei Sturm bzw. schwerer See im Allgemeinen recht gut geschützt, so dass diesbezüglich das Risiko für Schäden minimiert werden kann. Zudem ist das System über die Verankerung mittels maritimer Technik 24, die Absenkvorrichtung 22, die neigbare Lagerung zur Strömung Vc sowie die Seilschleife 4 mit einem Stahlseil 41 insgesamt sehr flexibel aufgebaut und damit auf Dauer sehr resistent gegen die geforderten Dauerbelastungen, denen es ja gerade im Meer vermehrt ausgesetzt ist. Weiterhin wird ein Schlingern, also ein „Stampfen, Gieren und Rollen“ der Schwimmplattformen 23 in der für den Betrieb abgesenkten Betriebsposition der Seilscheiben 25 mit den Generatoren 21 und der Seilschleife 4 stark abgedämpft. As already mentioned, lowering below the water surface to a suitable water depth of a few meters, e.g. B. 20 m, prevents the rope pulleys 25 with the generators 21 and the rope loop 4 or rope section 4 from being exposed to the rougher surface waves W near the surface in stormy seas and possibly floating debris. Even in heavy seas, the tidal speed of the current Vc below the water surface W only increases moderately, ie at a certain water depth below the water surface W, disproportionately increasing currents no longer occur. This means that the structure is generally well protected, even in storms or heavy seas, so that the risk of damage can be minimized. In addition, the system is anchored using maritime technology 24, the lowering device 22, the tiltable storage Flow Vc and the rope loop 4 with a steel rope 41 are constructed very flexibly overall and are therefore very resistant in the long term to the required long-term loads to which it is increasingly exposed, especially in the sea. Furthermore, lurching, i.e. “pitching, yaw and rolling” of the swimming platforms 23 is greatly dampened in the lowered operating position of the rope pulleys 25 with the generators 21 and the rope loop 4.
Zusätzlich wird durch das Absenken und die Krümmung der Seilstrecke 4 in einer Kettenlinie Ko auch erreicht, dass Wasserfahrzeuge, wie z. B. Schiffe problemlos zwischen den Stationen 2 des Strömungskraftwerks 1 hindurchfahren können, d. h. ein Passieren nicht behindert wird, was gerade bei einer Montage in Deltagebieten an Flussmündungen, zwischen den Verankerungen von Offshore-Anlagen oder in künstlichen Kanalmündungen ins Meer besonders vorteilhaft ist, da dort zumeist die gewünschten Strömungen bzw. Strömungsgeschwindigkeiten vorliegen zugleich aber oft auch ein reger Schiffsverkehr herrscht. In addition, the lowering and curvature of the cable section 4 in a chain line Ko also ensures that watercraft, such as. B. Ships can easily pass between the stations 2 of the hydroelectric power plant 1, i.e. H. passage is not hindered, which is particularly advantageous when installing in delta areas at river mouths, between the anchorings of offshore facilities or in artificial canal mouths into the sea, since the desired currents or flow speeds are usually present there, but at the same time there is often busy ship traffic prevails.
Insbesondere zwischen den Verankerungen von Offshore-Anlagen, wie z. B. Offshore- Windkraftanlagen, lässt sich ein erfindungsgemäßes Strömungskraftwerk 1 besonders kosteneffizient und ressourcen-schonend anbringen bzw. montieren, was gerade in Anfangszeiten - in denen die Technologie, wie jede andere auch, zunächst noch ausreifen muss - die erforderlichen Investitionskosten verhältnismäßig geringhält und daher aus wirtschaftlicher Sicht besonders nützlich sein könnte. Obendrein könnten dabei Synergien bei Genehmigung, Montage, Netzanbindung, Infrastruktur und Service genutzt werden, um diese grundsätzlich besonders saubere, nachhaltige und endlos vorhandene Technologie zur Stromerzeugung, weiter zu fördern. Insbesondere könnte dies auch die Montage von Demonstrationsanlagen erheblich beschleunigen und vereinfachen. In particular between the anchorages of offshore systems, such as B. offshore wind turbines, a flow power plant 1 according to the invention can be attached or assembled in a particularly cost-efficient and resource-saving manner, which keeps the required investment costs relatively low, especially in the early days - in which the technology, like any other, still has to mature - and therefore could be particularly useful from an economic perspective. On top of that, synergies in approval, assembly, grid connection, infrastructure and service could be used to further promote this fundamentally particularly clean, sustainable and endlessly available technology for generating electricity. In particular, this could also significantly speed up and simplify the assembly of demonstration systems.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann ein solches Strömungskraftwerk 1 insgesamt hohen Kräften bzw. Strömungen ausgesetzt werden und ist zudem auch bei einem möglichen Abriss des Förderseils 41 der Seilschleife 4 relativ kostengünstig wieder reparierbar bzw. instandsetzbar, da die Stationen 2 dabei nicht verloren gehen können, da sie auf schwimmfähigen Schwimmplattformen 23 angeordnet sind, die nicht untergehen. Auf diese Weise bleiben, die im Verhältnis besonders kostspieligen Komponenten stets erhalten, da sie z. B. nicht unauffindbar zum Meeresgrund absinken oder in die Weiten des Meeres davonschwimmen bzw. davongetragen werden. Wie bereits angekündigt, zeigt Figur 4 nun noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks 1‘ - auf der linken Hälfte der Figur 4 im strömungsfreien Moment, auf der rechten Hälfte der Figur 4 bei vorhandener Strömung Vc, welches bis auf ein paar nachfolgend beschriebene konstruktive Unterschiede im Wesentlichen dieselben Komponenten aufweist, wie das zuvor ausführlich beschriebene Ausführungsbeispiel. Due to the construction according to the invention, such a flow power plant 1 can be exposed to high forces or flows and can also be repaired or repaired relatively inexpensively even if the conveyor cable 41 of the cable loop 4 breaks off, since the stations 2 cannot be lost in the process they are arranged on buoyant swimming platforms 23 that do not sink. In this way, the relatively expensive components are always retained, as they are, for example, B. not sink to the bottom of the sea without being found or swim away into the vastness of the sea or be carried away. As already announced, Figure 4 now shows a further exemplary embodiment of a flow power plant 1 'according to the invention - on the left half of Figure 4 in the flow-free moment, on the right half of Figure 4 with the flow Vc present, which except for a few constructive differences described below has essentially the same components as the exemplary embodiment described in detail above.
Dieses Ausführungsbeispiel des Strömungskraftwerks 1‘ unterscheidet sich konstruktiv im Wesentlichen dadurch, dass es teilweise mit einer Hohlkörperbauweise sowie teilweise mit einer Leichtbauweise konzipiert ist, so dass es zwar wie auch das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel zunächst einmal (z. B. bei der Montage und Verbringung bis zum Einsatzort) noch an der Wasseroberfläche W aufschwimmt (nicht dargestellt), in einer vorgesehenen Betriebsposition dann jedoch am Grund G des Gewässers, beispielsweise ebenfalls im Meer, in einem Fluss oder dergleichen, positioniert und betrieben werden kann. Im Betrieb wird damit erreicht, dass der darüber stattfindende Schiffsverkehr gar nicht mehr behindert wird, da nun auch die Stationen 2‘ nicht mehr an der Wasseroberfläche W schwimmen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung am Grund G ist, dass sich damit aber auch ein großer Abstand zu den (vergleichsweise rauen) Oberflächenwellen W herstellen lässt, womit das Strömungskraftwerk 1‘ insgesamt erheblich geringeren Belastungen ausgesetzt ist. This exemplary embodiment of the flow power plant 1' differs structurally essentially in that it is partly designed with a hollow body construction and partly with a lightweight construction, so that, like the previously described exemplary embodiment, it initially (e.g. during assembly and transport up to to the place of use) still floats on the water surface W (not shown), but can then be positioned and operated in an intended operating position at the bottom G of the body of water, for example also in the sea, in a river or the like. During operation, this ensures that the shipping traffic taking place above is no longer hindered, since the stations 2' are no longer floating on the water surface W. Another advantage of this arrangement on the base G is that it also allows a large distance to be created from the (comparatively rough) surface waves W, which means that the flow power plant 1 'is exposed to significantly lower loads overall.
Damit die Stationen 2‘ des Strömungskraftwerks 1‘ am Einsatzort in die erwähnte vorgesehene Betriebsposition am Grund G gebracht werden können, sind die Stationen 2‘ auf je zwei Hohlkörpern 27‘ mit Luftkammern, hier als schwere Beton-Hohlfundamente 27‘ ausgeführt, aufmontiert. Dieser Montagevorgang kann z. B. zuvor in einer Werft durchgeführt werden oder aber auch erst vor Ort auf einem Schiff oder im Wasser erfolgen. Damit die Stationen 2‘ mit den schweren Beton-Hohlfundamenten 27‘ nicht direkt absinken (sofern sie sich noch nicht am Einsatzort befinden und um das Absenken zum Grund G kontrolliert zu gestalten), werden die Luftkammern der Beton-Hohlfundamenten 27‘ zunächst mit ausreichend Luft, z. B. mittels Pressluft gefüllt bzw. befüllt, so dass die Stationen 2‘ erst einmal stabil an der Wasseroberfläche W aufschwimmen. Befinden sich die Stationen 2‘ noch nicht am Einsatzort können sie in diesem schwimmenden Zustand im Übrigen problemlos, z. B. von einer Werft, zum Einsatzort geschleppt werden. So that the stations 2' of the flow power plant 1' can be brought into the mentioned intended operating position on the ground G at the site of use, the stations 2' are each mounted on two hollow bodies 27' with air chambers, here designed as heavy concrete hollow foundations 27'. This assembly process can e.g. B. can be carried out beforehand in a shipyard or can only be carried out on site on a ship or in the water. So that the stations 2 'with the heavy concrete hollow foundations 27' do not sink directly (if they are not yet at the place of use and in order to control the lowering to the ground G), the air chambers of the concrete hollow foundations 27' are initially filled with sufficient air , e.g. B. filled or filled using compressed air, so that the stations 2 'float stably on the water surface W. If the stations 2' are not yet at the site of use, they can easily be used in this floating state, e.g. B. from a shipyard to be towed to the site.
Am Einsatzort angekommen, werden die Luftkammern der Beton-Hohlfundamente 27‘ dann kontrolliert mit Wasser geflutet, so dass die Beton-Hohlfundamente 27‘ aufgrund ihres Eigengewichts im Wasser nach unten sinken und schließlich an einer vorgesehenen Betriebsposition am Grund G kontrolliert abgesetzt werden können. Dort stehen die Stationen 2‘ mit den Beton-Hohlfundamenten 27‘ dann dauerhaft sehr stabil (der Meeresgrund kann hierfür vorab entsprechend untersucht werden). Dieser Zustand ist in Figur 4 gezeigt. Once at the place of use, the air chambers of the concrete hollow foundations 27 'are then flooded with water in a controlled manner, so that the concrete hollow foundations 27' due to their Its own weight sinks down in the water and can finally be set down in a controlled manner at a designated operating position on the bottom G. There the stations 2' with the concrete hollow foundations 27' are permanently very stable (the seabed can be examined accordingly in advance). This condition is shown in Figure 4.
Zu größeren Instandsetzungen - sofern notwendig - können die Luftkammern der Beton- Hohlfundamente 27‘ der Stationen 2‘ wieder mit Pressluft gefüllt und/oder leergepumpt werden, so dass Stationen 2‘ zurück an die Wasseroberfläche W schwimmen und dort sehr einfach und kostengünstig gewartet werden können. Auch ein möglicher Rücktransport bzw. ein Zurückschleppen in eine Werft ist dann wieder problemlos möglich. Kleinere Inspektionen und Wartungen könnten jedoch auch unter Wasser mittels Tauchern oder U- Booten durchgeführt werden, um z. B. den Betrieb des Strömungskraftwerks T nicht lange zu unterbrechen. For larger repairs - if necessary - the air chambers of the concrete hollow foundations 27 'of the stations 2' can be filled again with compressed air and / or pumped empty, so that stations 2 'float back to the water surface W and can be maintained there very easily and inexpensively . A possible return transport or towing back to a shipyard is then again possible without any problems. However, smaller inspections and maintenance could also be carried out underwater using divers or submarines, e.g. B. not to interrupt the operation of the flow power plant T for long.
Damit dabei die Seilschleife 4‘ zwischen den Stationen 2‘ nicht am Grund aufliegt bzw. mit dem Grund G kollidiert, d. h. beispielsweise daran entlangschrammt, sondern frei in dem Wasservolumen darüber, also zwischen Grund und Wasseroberfläche treibt, unterscheidet sich auch das Förderseil 4T dieses Ausführungsbeispiels konstruktiv durch eine Leichtbau- und Hohlkörperbauweise von dem Förderseil 41 des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Ebenso wie auch das Förderseil 4T unterscheiden sich auch die Antriebselemente 5‘ konstruktiv von den Antriebselementen 5, zumindest dahingehend, dass sie so konstruiert sind, dass sie im Wasser, also zumindest im strömungsfreien Zustand aufschwimmen bzw. aufschwimmen wollen. Beispielsweise können die Antriebselemente 5‘ hierfür mit Luft oder Ähnlichem gefüllte Kammern oder Poren umfassen, so dass es normalerweise überhaupt nicht erst zu einer Situation kommt, in der die Antriebselemente 5‘ ungewollt in Kontakt mit dem Meeresgrund G geraten. Wie oben bereits erwähnt könnten - sofern gewollt - allerdings auch die Antriebselemente 5 in Kombination mit dem Förderseil 4T verwendet werden, wenn nämlich das Förderseil 4T leicht genug ist, dass die Seilschleife 4‘ in Summe dennoch aufschwimmt. So that the rope loop 4 'between the stations 2' does not rest on the ground or collide with the ground G, i.e. H. For example, scrapes along it, but floats freely in the water volume above it, i.e. between the ground and the water surface, the conveyor rope 4T of this exemplary embodiment also differs structurally from the conveyor rope 41 of the previously described exemplary embodiment due to its lightweight and hollow body construction. Just like the conveyor rope 4T, the drive elements 5' also differ structurally from the drive elements 5, at least in that they are constructed in such a way that they float or want to float in the water, i.e. at least in the current-free state. For example, the drive elements 5' can include chambers or pores filled with air or the like, so that a situation in which the drive elements 5' come into unintentional contact with the seabed G does not normally arise at all. As already mentioned above, if desired, the drive elements 5 could also be used in combination with the conveyor rope 4T, namely if the conveyor rope 4T is light enough that the rope loop 4' still floats as a whole.
Diese konstruktive Gestaltung sorgt dafür, dass das Förderseil 41 ‘ sowie die Antriebselemente 5‘ daran in einem nach oben zur Wasseroberfläche W gewölbten bzw. gekrümmten Bogen im Wasser schwimmt und somit nicht mit dem Grund G in Kontakt kommt. Dabei kann die Länge abhängig vom Wasservolumen so gewählt sein, dass der gekrümmte Bogen nicht zu nah an die Wasseroberfläche W gelangt, tendenziell also eher nahe am Grund G entlang verläuft, so dass abhängig von den lokalen Begebenheiten und Bedürfnissen noch genügend Platz zum Passieren von Wasserfahrzeugen darüber besteht. This structural design ensures that the conveyor cable 41 'and the drive elements 5' on it float in the water in an arc that is arched or curved upwards towards the water surface W and therefore does not come into contact with the ground G. Depending on the water volume, the length can be chosen so that the curved arc does not come too close to the water surface W, and tends to do so rather runs close to the bottom G, so that there is still enough space for watercraft to pass over it, depending on local conditions and needs.
Hierzu kann - z. B. bei einer besonders langen Seilschleife 4‘ und/oder in vergleichsweise flachen Gewässern - zwischen der ersten und der zweiten Station 2‘ zumindest eine Zwischenstation 2z‘ integriert sein, an welcher das Förderseil 41 ‘ der Seilschleife 4‘ zwischendrin mittels mehrerer Rollen (z. B. wie bei einer Seilbahnstütze) gestützt und geführt wird, wie in Figur 14 (auf der linken Hälfte im strömungsfreien Zustand und auf der rechten Hälfte mit vorhandener Querströmung) zu sehen ist. Dies verringert eine stark gekrümmte bzw. „tiefe“ Kettenlinie Ko bzw. einen entsprechenden „Durchhang“ Ki zur Wasseroberfläche W hin. For this purpose - e.g. B. in the case of a particularly long rope loop 4 'and / or in comparatively shallow waters - at least one intermediate station 2z' can be integrated between the first and the second station 2', at which the conveyor rope 41 'of the rope loop 4' is in between by means of several rollers (e.g . B. like a cable car support) is supported and guided, as can be seen in Figure 14 (on the left half in the flow-free state and on the right half with existing cross flow). This reduces a strongly curved or “deep” chain line Ko or a corresponding “sag” Ki towards the water surface W.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Hohlkörper, wie z. B. Beton-Hohlfundamente der Stationen exakt so mit Wasser zu befüllen, also gerade genügend Luft darin zu belassen, dass das Strömungskraftwerk in einer bestimmten, gewünschten Wassertiefe über dem Grund im Wasser in der Schwebe gehalten wird bzw. schwebt, ohne dabei tatsächlich am Grund aufzusetzen. Damit würde der Grund selbst weitestgehend verschont werden, das Strömungskraftwerk könnte in einer strömungsreichen Wasserschicht positioniert werden und es könnte zumindest so tief gehalten werden, dass der Schiffsverkehr nicht behindert wird. Zur Absicherung könnte es dann vorteilhafterweise wiederum mittels maritimer Technik, wie z. B. mittels an Trossen mit Ankern bzw. Ankertrossen am Grund verankert werden, damit es seine Position hält und nicht wegtreibt und der Abstand zwischen den Stationen im Übrigen während des Betriebs im Wesentlichen konstant bleibt. In principle, it is also conceivable to use the hollow bodies, such as. B. to fill the concrete hollow foundations of the stations with water in exactly the same way, i.e. to leave just enough air in them so that the flow power plant is kept in suspension or floating in the water at a certain, desired water depth above the ground, without actually being on the ground to put on. This would largely spare the ground itself, the flow power plant could be positioned in a layer of water with strong currents and it could at least be kept deep enough that shipping traffic is not hindered. To secure this, it could then advantageously be done using maritime technology, such as. B. be anchored to the bottom by means of cables with anchors or anchor cables so that it maintains its position and does not drift away and the distance between the stations remains essentially constant during operation.
An dieser Stelle soll noch einmal betont werden, dass das Strömungskraftwerk nicht auf einen Betrieb als Gezeitenkraftwerk beschränkt ist, auch wenn es zuvor vorwiegend in diesem Zusammenhang beschrieben worden ist. So kann es wie auch schon kurz erwähnt beispielsweise in Binnengewässern, wie Seen, Flüssen, Kanälen etc. eingesetzt werden. At this point it should be emphasized again that the flow power plant is not limited to operation as a tidal power plant, even if it has previously been described primarily in this context. As already briefly mentioned, it can be used, for example, in inland waters such as lakes, rivers, canals, etc.
Insbesondere bietet es sich dabei an, dass Strömungskraftwerk bei bereits bestehenden Wasserkraftwerken, wie Speicherkraftwerken oder Laufwasserkraftwerken vorgeschaltet einzusetzen, da insbesondere Speicherkraftwerke zur Stromerzeugung lediglich den Wasserdurchfluss sowie die Fallhöhe nutzen, nicht aber die natürlich vorhandene Fließgeschwindigkeit des Wassers. Mit einem erfindungsgemäßen Strömungskraftwerk, vorgeschaltet vor einem bereits bestehenden Wasserkraftwerk könnte allerdings zusätzlich auch die natürlich vorhandene Fließgeschwindigkeit zur Stromerzeugung genutzt werden, ohne dabei die Leistung des Wasserkraftwerks wesentlich zu verringern. Auch hier können dann wieder (wie auch oben bereits erwähnt bei der Anbringung an bereits vorhandenen Offshore-Windkraftanlagen) Synergien bei Genehmigung, Montage, Netzanbindung bzw. Netzversorgung und Service genutzt werden, um massiv Kosten und Zeit einzusparen. Daher sind auch der Einsatz bzw. die Verwendung eines erfindungsgemäßen Strömungskraftwerks in Flüssen, insbesondere vorgeschaltet zu (u. II. bereits vorhandenen) üblichen Wasserkraftwerken, besonders bevorzugt. In particular, it is advisable to use the flow power plant upstream of existing hydropower plants, such as storage power plants or run-of-river power plants, since storage power plants in particular only use the water flow and the head to generate electricity, but not the naturally existing flow speed of the water. With a flow power plant according to the invention, connected upstream of an existing hydroelectric power plant, the naturally existing flow speed could also be used to generate electricity. without significantly reducing the performance of the hydroelectric power plant. Here too (as already mentioned above when attaching to existing offshore wind turbines) synergies can be used in approval, assembly, grid connection or grid supply and service in order to save massive costs and time. Therefore, the use of a flow power plant according to the invention in rivers, in particular upstream of (and II. already existing) conventional hydroelectric power plants, is particularly preferred.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedensterWeise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte der Trimm-Arm zur Trimmung der Antriebselemente alternativ auch über eine mechanische Drehkulisse bzw. Kulissensteuerung angesteuert werden. Ebenso könnten beispielsweise auch an der Wasseroberfläche schwimmende Stationen mit am Meeresgrund versenkten Stationen kombiniert werden, was sich insbesondere dann anbieten könnte, wenn der Grund des Gewässers in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur genutzten Strömung abfällt bzw. abschüssig ist, so dass es dann gegebenenfalls leichter ist eine Station z. B. in dem vergleichsweise flachen Gewässerabschnitt zu versenken und die andere in dem vergleichsweise tiefen Gewässerabschnitt schwimmend zu verankern. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Finally, it should be pointed out once again that the devices described in detail above are merely exemplary embodiments which can be modified in a variety of ways by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. For example, the trimming arm for trimming the drive elements could alternatively be controlled via a mechanical rotating gate or gate control. Likewise, for example, stations floating on the water surface could also be combined with stations sunk into the seabed, which could be particularly useful if the bottom of the body of water slopes down or is sloping in a direction essentially perpendicular to the current used, so that it may then be easier is a station e.g. B. to sink in the comparatively shallow section of water and to anchor the other floating in the comparatively deep section of water. Furthermore, the use of the indefinite articles “a” or “an” does not exclude the fact that the characteristics in question can be present multiple times.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 , 1‘ Strömungskraftwerk 1, 1' flow power plant
2, 2‘ Stationen 2, 2' stations
2z‘ Zwischenstation 2z' stopover
4, 4‘ Seilschleife / Seilstrecke 4, 4' rope loop / rope route
5, 5‘ Antriebselemente / Kites 5, 5' drive elements/kites
21 Generator 21 generator
22 Absenkvorrichtung 22 lowering device
23 Schwimmplattform / Träger 23 swim platform/carrier
24 maritime Technik / Verankerung 24 maritime technology / anchoring
25 Seilscheibe 25 pulley
26 Rillen 26 grooves
27 Hohlkörper 27 hollow bodies
27‘ Hohlkörper / Beton-Hohlfundamente 27' hollow bodies / concrete hollow foundations
27a Endabschnitte der Hohlkörper 27a End sections of the hollow bodies
28 Zweibein 28 bipod
29 Seilwinde 29 winch
30 Absenkseil 30 lowering rope
30h Haken 30h hook
31 Trägerkonstruktion 31 support structure
31e Öse 31e eyelet
32 Absenklager 32 lowering bearings
41 , 4T Förderseil 41, 4T conveyor rope
50 T ragfläche 50 wing area
50a Profilnase der Tragfläche 50a profile nose of the wing
50b Profilhinterkante der Tragfläche 50b Profile trailing edge of the wing
51 Seilklemme 51 rope clamp
52 Gehänge / Gehängestange 52 hangers / hanging rod
53 Skelettlinie / Profil der Tragfläche 53 Skeleton line / profile of the wing
54 Trimm-Arm 54 trim arm
55 Trimm-Stange / -Zug 55 trim rod/cable
56a Kopplungspunkt / Drehbolzen an der Tragfläche 56a Coupling point / pivot pin on the wing
56b Drehbolzen an der Seilklemme 56b Pivot pin on the rope clamp
56c Kopplungspunkt / Drehbolzen am Tragflächentrimmpunkt der Tragfläche56c Coupling point / pivot pin at the wing trim point of the wing
56d Drehbolzen am Trimm-Arm 57 Verdreh-Anschlag 56d pivot pin on trim arm 57 twist stop
58 Trimmmechanik a Anstellwinkel - Förderseil-Leerfahrt ß Arbeits-Trimmbereich ßi Anstellwinkel - „Hart“ an der scheinbaren Strömung, Kite „dicht“ ß2 Anstellwinkel - „Raume“ scheinbare Strömung, Kite „gefiert“58 Trim mechanics a Angle of attack - hoist rope empty travel ß Working trim range ßi Angle of attack - "Hard" on the apparent current, kite "tight" ß2 Angle of attack - "Room" apparent current, kite "freeze"
Y Anstellwinkel - Förderseil-Stopp Y angle of attack - conveyor rope stop
(p Schwenkwinkel der Seilschleife aus der Ruhelage zur Strömung(p Swivel angle of the rope loop from the rest position to the flow
FLI erste Zugkraft bei Anstellwinkel „Hart“ FLI first tractive force at angle of attack “Hard”
FL2 zweite Zugkraft bei Anstellwinkel „Raume“ FL2 second pulling force at angle of attack “Room”
Fs aquatisches Strömungsfeld Fs aquatic current field
G Grund / Boden / Meeresboden G ground / soil / seabed
Ko Kettenlinie / Krümmung ohne Strömung Ko chain line / curvature without flow
Ki Durchhang aus Gewicht, Staudruck und Zug bei StrömungKi sag from weight, dynamic pressure and tension during flow
MG Generator-Moment MG generator moment
Rax Ausrichtungsachse / Schwenkachse Rax alignment axis / pivot axis
RG Umlenkachse der Seilscheiben / Antriebsachse der Generatoren c wahre Strömung R Seilantriebsrichtungen RG deflection axis of the rope pulleys / drive axis of the generators c true flow R rope drive directions
V horizontale Verbindungsachse zwischen den Stationen V horizontal connecting axis between the stations
W Wasseroberfläche / Oberflächenwellen W Water surface / surface waves

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Strömungskraftwerk (1 , 1 ‘) zur Stromerzeugung in einem aquatischen Strömungsfeld (Fs) mit 1 . Flow power plant (1, 1 ') for generating electricity in an aquatic flow field (Fs).
- zwei voneinander beabstandeten, vorzugsweise im Boden (G) verankerbaren, Stationen (2, 2‘) umfassend je eine Seilscheibe (25), die um eine Umlenkachse (RG) drehbar gelagert ist, - two stations (2, 2') spaced apart from each other, preferably anchorable in the ground (G), each comprising a pulley (25) which is rotatably mounted about a deflection axis (RG),
- und mit einer reibschlüssig und/oder formschlüssig um die Seilscheiben (25) der Stationen (2, 2‘) geführten Seilschleife (4) mit einem Förderseil (41 , 41 ‘), an welchem Förderseil (41 , 41 ‘) eine Vielzahl an einzelnen Antriebselementen (5), vorzugsweise jeweils an einem Kopf eines Gehänges (52), besonders bevorzugt einer Gehängestange (52), der Antriebselemente (5), trimmbar angehängt sind, wobei die Seilscheiben (25) derart in den Stationen (2, 2‘) schwenkbar um eine Ausrichtungsachse (Rax) gelagert sind, dass sich die Seilschleife (4, 4‘) mit den Antriebselementen (5) im Strömungsfeld (Fs) ausrichtet und die Seilscheiben (25) in der ausgerichteten Stellung antreiben kann. - and with a rope loop (4) guided frictionally and/or positively around the rope pulleys (25) of the stations (2, 2') with a conveyor rope (41, 41'), on which conveyor rope (41, 41') a large number of individual drive elements (5), preferably each on a head of a hanger (52), particularly preferably a hanger rod (52), of the drive elements (5), are trimmably attached, the rope pulleys (25) being in the stations (2, 2 ' ) are pivotally mounted about an alignment axis (R ax ) so that the cable loop (4, 4 ') aligns with the drive elements (5) in the flow field (Fs) and can drive the cable pulleys (25) in the aligned position.
2. Strömungskraftwerk nach Anspruch 1 , wobei die Seilscheiben (25) frei selbsttätig in den Stationen (2, 2‘) schwenkbar um die Ausrichtungsachse (Rax) gelagert sind, so dass sich die Seilschleife (4, 4‘) mit den Antriebselementen (5) im Strömungsfeld (Fs) von selbst mit der Strömung (Vc) ausrichtet und die Seilscheiben (25) in der ausgerichteten Stellung antreiben kann. 2. Flow power plant according to claim 1, wherein the cable pulleys (25) are freely and automatically pivotally mounted in the stations (2, 2') about the alignment axis (R ax ), so that the cable loop (4, 4') is connected to the drive elements ( 5) aligns itself with the flow (Vc) in the flow field (Fs) and can drive the pulleys (25) in the aligned position.
3. Strömungskraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Förderseil (41 , 41 ‘), vorzugsweise ein aus mehreren Litzen bzw. Kardeelen, vorzugsweise mit einer Einlage, bestehendes Förderseil (41 , 4T), vorzugsweise ein Drahtseil, insbesondere ein Stahlseil (41), oder ein Nylon-Faserseil (4T), der Seilschleife (4, 4‘) um die zwei Seilscheiben (25) geführt zwischen den Stationen (2, 2‘) ausgebildet ist und sich im strömungsfreien Strömungsfeld (Fs) durch ein externes Schwerkraftfeld in einer bogenförmigen Kettenlinie (Ko) schwerkraftbedingt ausrichtet. 3. Flow power plant according to claim 1 or 2, wherein the conveyor rope (41, 41 '), preferably a conveyor rope (41, 4T) consisting of several strands or cardoons, preferably with an insert, preferably a wire rope, in particular a steel rope (41 ), or a nylon fiber rope (4T), the rope loop (4, 4 ') is formed around the two rope pulleys (25) between the stations (2, 2') and is in the flow-free flow field (Fs) through an external gravity field aligned in an arcuate chain line (Ko) due to gravity.
4. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Seilscheiben (25) mit dem Förderseil (41 , 41 ‘) der Seilschleife (4, 4‘) relativ zu den Stationen (2, 2‘)4. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the cable pulleys (25) with the conveyor cable (41, 41 ') of the cable loop (4, 4') relative to the stations (2, 2')
- um eine im Wesentlichen horizontale Verbindungsachse zwischen den zwei Stationen (2, 2‘), und/oder - um eine im rechten Winkel zur jeweiligen Umlenkachse (RG) der Seilscheiben (25) verlaufende Ausrichtungsachse (Rax) schwenkbar gelagert sind. - about a substantially horizontal connecting axis between the two stations (2, 2'), and/or - are pivotally mounted about an alignment axis (R ax ) which runs at right angles to the respective deflection axis (RG) of the cable pulleys (25).
5. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes der Antriebselemente (5) eine Tragfläche (50) umfasst, wobei vorzugsweise jede Tragfläche (50) zwischen einer Profilnase (50a) und einer Profilhinterkante (50b) der Tragfläche (50) eine gebogene Skelettlinie (53), besonders bevorzugt ein halbsymmetrisches Profil (53) oder ein Keulenprofil aufweist. 5. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein each of the drive elements (5) comprises a wing (50), each wing (50) preferably having a curved skeleton line between a profile nose (50a) and a profile trailing edge (50b) of the wing (50). (53), particularly preferably has a semi-symmetrical profile (53) or a club profile.
6. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehänge (52) eines Antriebselements (5) mittels einer Seilklemme (51) an einer bestimmten Position am Förderseil (41 , 4T) befestigt und vorzugsweise festgeklemmt ist, relativ zu welcher Seilklemme (51) am Förderseil (41 , 4T) die Antriebselemente (5) zur Einstellung eines Anstellwinkels zur Strömung (Vc) trimmbar sind. 6. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the hanger (52) of a drive element (5) is attached to a specific position on the conveyor cable (41, 4T) by means of a cable clamp (51) and is preferably clamped, relative to which cable clamp (51) on the conveyor rope (41, 4T) the drive elements (5) can be trimmed to set an angle of attack to the flow (Vc).
7. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Antriebselement (5), vorzugsweise die Tragfläche (50), zur Einstellung eines Anstellwinkels zur Strömung (Vc) über eine, vorzugsweise frei selbsttätige, Trimmmechanik (58), vorzugsweise mit einer mehrgliedrigen Gelenkanordnung mit dem Förderseil (41 , 4T) verbunden ist. 7. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the drive element (5), preferably the wing (50), for adjusting an angle of attack to the flow (Vc) via a, preferably freely automatic, trimming mechanism (58), preferably with a multi-part joint arrangement the conveyor rope (41, 4T) is connected.
8. Strömungskraftwerk nach Anspruch 5 sowie einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei eine Tragfläche (50) an zwei im Wesentlichen entlang der Skelettlinie (53) voneinander beabstandeten Kopplungspunkten (56a, 56c) gelenkig über mindestens ein Gehänge (52) mit der Seilklemme (51) am Förderseil (41 , 4T) der Seilschleife (4, 4‘) verbunden ist, von welchen Kopplungspunkten (56a, 56c) einer näher an einer Profilnase (50a) und der andere näher an einer Profilhinterkante (50b) der Tragfläche (50) liegt, wobei sich vorzugsweise zwischen der Tragfläche (50) und deren Seilklemme (51) Zug- und/oder Druckmittel (54, 55) erstrecken, um am Gehänge (52) einen Anstellwinkel der Tragfläche (50) zur Strömung (Vc) und/oder eine Wölbung und/oder Tiefe einer Tragfläche (50) relativ zu einer Förderseilgeschwindigkeit des Förderseils (41 , 4T) einzustellen. 8. Flow power plant according to claim 5 and one of claims 6 or 7, wherein a wing (50) is articulated at two coupling points (56a, 56c) spaced apart substantially along the skeleton line (53) via at least one hanger (52) with the cable clamp ( 51) is connected to the conveyor rope (41, 4T) of the rope loop (4, 4'), of which coupling points (56a, 56c) one is closer to a profile nose (50a) and the other is closer to a profile trailing edge (50b) of the wing (50 ). / or to adjust a curvature and / or depth of a wing (50) relative to a conveyor rope speed of the conveyor rope (41, 4T).
9. Strömungskraftwerk nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Gehänge (52) als Teil der Trimmmechanik (58) eine Gehängestange (52) umfasst, welche an einem Ende an der Tragfläche (50) sowie an einem gegenüberliegenden Ende in der Seilklemme (51) eines Antriebselements (5), vorzugsweise jeweils mittels eines in einem jeweiligen Drehlager gelagerten Drehbolzens (56a, 56b), drehbar gelagert ist, wobei die T rimmmechanik (58) zusätzlich einen T rimm-Arm (54) umfasst, welcher an einem Ende drehtest in einem fixen Winkel zum Förderseil (41 , 4T) mit der Seilklemme (51) gekoppelt ist und am anderen Ende entfernt von der Seilklemme (51) gelenkig über eine Trimm-Stange (55) oder einen Trimm-Zug (55) mit der Tragfläche (50) an einem Punkt beabstandet vom Tragflächenschwerpunkt mit der Tragfläche (50) verbunden ist. 9. Flow power plant according to claim 7 or 8, wherein the hanger (52) as part of the trimming mechanism (58) comprises a hanger rod (52) which is attached at one end to the wing (50) and at an opposite end in the cable clamp (51). one Drive element (5), preferably each by means of a pivot pin (56a, 56b) mounted in a respective pivot bearing, is rotatably mounted, the trimming mechanism (58) additionally comprising a trimming arm (54), which rotates at one end in one fixed angle to the conveyor rope (41, 4T) is coupled to the rope clamp (51) and at the other end, away from the rope clamp (51), articulated via a trim rod (55) or a trim train (55) to the wing (50 ) is connected to the wing (50) at a point spaced from the center of gravity of the wing.
10. Strömungskraftwerk nach Anspruch 9, wobei die Trimmmechanik (58) einen Verdreh- Anschlag (57) an der Seilklemme (51) am Förderseil (41 , 4T) aufweist, an welchem die Gehängestange (52) bei einem Verdrehen der Gehängestange (52) zwangsläufig anschlägt, wenn ein Winkel zwischen Gehängestange (52) und Trimm-Arm (54) einen bestimmten Grenzwinkel (QCnt) erreicht. 10. Flow power plant according to claim 9, wherein the trimming mechanism (58) has a twist stop (57) on the rope clamp (51) on the conveyor rope (41, 4T), on which the hanger rod (52) is twisted when the hanger rod (52) is twisted. inevitably stops when an angle between the hanger rod (52) and the trim arm (54) reaches a certain limit angle (Q C nt).
11. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stationen (2, 2‘) drehzahlsteuerbare Generatoren (21) aufweisen, die die Seilschleife (4, 4‘), insbesondere das Förderseil (41 , 4T) der Seilschleife (4, 4‘), abhängig von einer Strömungsgeschwindigkeit der Strömung (Vc) mit einer steuerbaren Förderseilgeschwindigkeit arbeiten lassen. 11. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the stations (2, 2 ') have speed-controllable generators (21) which the rope loop (4, 4'), in particular the conveyor rope (41, 4T) of the rope loop (4, 4' ), depending on a flow speed of the flow (Vc), allow it to work at a controllable conveyor rope speed.
12. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stationen (2) schwimmfähig ausgebildet sind, vorzugsweise auf je einer schwimmenden Schwimmplattform (23) gelagert sind, wobei vorzugsweise die Schwimmplattformen (23) am Einsatzort mit maritimer Technik (24) verankerbar sind. 12. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the stations (2) are designed to be buoyant, preferably each mounted on a floating swimming platform (23), the swimming platforms (23) preferably being anchorable at the place of use using maritime technology (24).
13. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stationen (2) eine Absenkvorrichtung (22) aufweisen, um die Seilscheiben (25) mit der Seilschleife (4) sowie gegebenenfalls die Generatoren (21) zur Stromerzeugung für den Betrieb in eine Position unter der Wasseroberfläche (W) abzusenken. 13. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the stations (2) have a lowering device (22) in order to lower the cable pulleys (25) with the cable loop (4) and optionally the generators (21) for generating electricity for operation into a position the water surface (W).
14. Strömungskraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stationen (2‘) variabel befüllbare, vorzugsweise im entleerten Zustand sinkende, Hohlkörper (27‘), besonders bevorzugt Beton-Hohlfundamente (27‘), zur Erzeugung von Auf- oder Abtrieb je nach Befüllungsgrad umfassen und/oder wobei die Seilschleife (4‘), insbesondere das Förderseil (41 ‘) und/oder die Antriebselemente (5) derart ausgebildet sind, dass sie ausreichend Auftrieb aufweisen, um im Wasser nach oben zu treiben. 14. Flow power plant according to one of the preceding claims, wherein the stations (2 ') are variably fillable, preferably sinking in the empty state, hollow bodies (27'), particularly preferably concrete hollow foundations (27'), to generate up or down force depending on Filling level include and/or wherein the rope loop (4 '), in particular the conveyor rope (41 ') and / or the drive elements (5) are designed such that they have sufficient buoyancy to float upwards in the water.
15. Verfahren zur Stromerzeugung in einem aquatischen Strömungsfeld (Fs), insbesondere mit einem Strömungskraftwerk (1 , 1‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14, bei dem eine Seilschleife (4), welche im Wesentlichen aus einem Förderseil (41 , 41 ‘) mit einer Vielzahl daran trimmbar angehängten, einzelnen Antriebselementen (5) besteht, um zwei Seilscheiben (25) herumgeführt wird, die jeweils um eine Umlenkachse (RG) an zwei voneinander beabstandeten Stationen (2, 2‘) drehbar gelagert sind und zudem in den Stationen (2, 2‘) schwenkbar um eine Ausrichtungsachse (Rax) gelagert sind, so dass sich die Seilschleife (4, 4‘) mit den am Förderseil (41 , 4T) angehängten Antriebselementen15. A method for generating electricity in an aquatic flow field (Fs), in particular with a flow power plant (1, 1 ') according to one of the preceding claims 1 to 14, in which a rope loop (4), which essentially consists of a conveyor rope (41, 41 ') with a large number of individual drive elements (5) attached to them in a trimmable manner, is guided around two cable pulleys (25), each of which is rotatably mounted about a deflection axis (RG) at two stations (2, 2 ') spaced apart from one another and also in the stations (2, 2') are pivotally mounted about an alignment axis (R ax ), so that the rope loop (4, 4') is connected to the drive elements attached to the conveyor rope (41, 4T).
(5) im Strömungsfeld (Fs) ausrichtet und die Seilscheiben (25) in der ausgerichteten Stellung jeweils durch die Antriebselemente (5) angetrieben werden, wobei vorzugsweise die Stationen (2, 2‘) an verschiedenen Offshore-Anlagen, vorzugsweise Offshore-Windkraftanlagen, verankert werden. (5) is aligned in the flow field (Fs) and the cable pulleys (25) are each driven in the aligned position by the drive elements (5), preferably the stations (2, 2 ') on different offshore systems, preferably offshore wind turbines, be anchored.
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