WO2002044557A1 - Hydraulic power plant - Google Patents

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WO2002044557A1
WO2002044557A1 PCT/DE2001/004444 DE0104444W WO0244557A1 WO 2002044557 A1 WO2002044557 A1 WO 2002044557A1 DE 0104444 W DE0104444 W DE 0104444W WO 0244557 A1 WO0244557 A1 WO 0244557A1
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Albert Blum
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Albert Blum
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/08Tide or wave power plants
    • 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
    • F03B13/14Adaptations 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 wave energy
    • F03B13/141Adaptations 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 wave energy with a static energy collector
    • F03B13/144Adaptations 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 wave energy with a static energy collector which lifts water above sea level
    • F03B13/145Adaptations 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 wave energy with a static energy collector which lifts water above sea level for immediate use in an energy converter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/18Air and water being simultaneously used as working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to a Stro ungskrafttechnik with an anchored floating body, in which at least one flow channel is provided with at least one converter device, wherein hydraulic converter energy into mechanical energy can be converted with the converter device.
  • a generic power plant is disclosed in DE 30 48 290 AI.
  • a hull is provided here as a floating body, through which a flow channel referred to as an inlet pipe penetrates from the bow with a slope to the stern.
  • a flow channel referred to as an inlet pipe penetrates from the bow with a slope to the stern.
  • a wide bow is provided for this purpose, which builds up water and serves as a funnel for the inlet pipe.
  • the invention has for its object to improve the efficiency of a generic power plant.
  • this object is achieved in that the flow channel is designed to utilize the flow energy of surf waves and that the entry of the flow channel for this purpose is arranged above the water line of the floating body on a longitudinal side of the floating body facing the surf and with a favor towards one the outlet arranged on the opposite long side of the floating body.
  • the current power plant primarily uses the kinetic energy of the surf waves that hit the coast.
  • the flow channel of the current power plant has a height difference between the entry and the exit, whereby the flow rate is additionally increased.
  • the entry of the flow channel is arranged so high above the water line that part of the amount of water from a wave crest m can enter the flow channel and flows to the exit with a favor.
  • the surf waves with high kinetic energy are channeled at the entrance and part of the amount of water withdrawn from the wave crest is conducted in the flow channel.
  • the flow channel is cyclically flowed through with each wave crest, so that there is a discontinuous conversion of the flow energy into mechanical energy.
  • the degree of discontinuity can be reduced, for example, by using part of the flow energy to accelerate a flywheel mass, which maintains the movement of the converter device during the absence of water flow.
  • the power station can serve in various forms as an energy store. With the mechanical energy gained, compressed air or pressurized water can be produced and stored, for example.
  • the flow power plant can in principle be placed close to the consumer. It can also be placed near the disposal company if the later disposal costs for the power plant are considered to be a decisive economic aspect.
  • the floating power plant is therefore very easy to move to another berth at any time. For example, it can be subtracted very easily from development areas close to the coast to avoid noise pollution. This is particularly simple if a separate drive is provided which makes the power plant maneuverable, fuel for a drive motor being able to be stored in the ballast space.
  • a further design of the current power plant provides a large number of flow channels lying side by side in the floating body.
  • the float can be anchored to the wave front of the surf waves via an anchoring device so that the wave crest of an incoming surf wave reaches one flow channel after the other and water successively into the adjacent reached and water successively enters the adjacent flow channels.
  • the flow energy is converted discontinuously, but the degree of discontinuity can be drastically reduced by interconnecting the mechanical energy. With this construction, almost a continuous mechanical performance can be tapped.
  • the efficiency of the power plant can be improved in that the flow channel has a cross-sectional profile from the inlet to the outlet, with which an acceleration effect for the water flowing through can be achieved.
  • the geometry of the flow channel and the acceleration effect that can be generated for the water flowing through it can be matched to the converter device in such a way that it works with high efficiency under optimal operating conditions.
  • each flow channel is arranged in the floating body in such a way that when the floating body is anchored in the medium inclined position to the wavefront, it lies approximately in the direction of propagation of the wavefront.
  • the amount of water diverted from a wave crest can thus flow through the flow channel almost in the direction of propagation, namely approximately at right angles to the wave front. This simple measure largely avoids energy losses by redirecting the flow in the flow channel.
  • each flow channel or the width of the hull to be flown through is expediently designed such that there is always a trough at the outlet of the flow channel when water flows out. Since the flow power plant also achieves an acceleration effect from the height difference between the entry and exit of the flow channel in addition to the kinetic energy of a surf wave, a large height difference is sought and the exit is intended to be relatively far below the level of the entry of the flow channel.
  • the width of the float it is possible to design the flow channel so that the water, which comes out cyclically with the frequency of the surf wave, only ever leaves the flow channel when there is a trough at the outlet and the outlet is above the current one Waterline is located.
  • a backflow flap is arranged at each outlet of a flow channel. This prevents water from entering at the outlet of a flow channel if the outlet is in the area of a wave crest below the water line. If there is a trough in the area of the outlet, such water would only run out slowly and hinder the outlet of the amount of water accelerated in the flow channel.
  • the simple measure of arranging a back pressure flap reliably prevents water from penetrating on the side of the outlet of the flow channel.
  • both entrances and exits of flow channels are arranged on each long side of the floating body.
  • This allows the float to be brought from an initial position oriented in the direction of propagation of the wavefront for operation either to one side or the other m an oblique position to the wavefront.
  • This is particularly advantageous when a wavefront runs across a coast.
  • entry for flow channels on both long sides part of the flow channels can always be brought into the direction of propagation of the wavefront, regardless of whether the surf waves hit a coast transversely from one side or transversely from the other side.
  • the anchoring device has a footbridge attached to the bottom of the coastal water or on land. indicates that the web is designed to be non-rotatable about vertical axes but can be raised and lowered with the tide stroke, and that the floating body is connected to the web with its rear facing away from the surf via a joint. Due to the articulated connection to the web, the floating body can be brought into the desired inclined position relative to the surf waves. For example, it can be held in the desired inclined position using an anchor chain, which is favorably attached to the bow of the floating body. For this purpose, the anchor chain is fixed with its end facing away from the bow. The inclination of the float can be varied by shortening or lengthening the anchor chain.
  • At least one generator is simply provided, to which the mechanical energy can be supplied and with which the mechanical energy can be converted into electrical energy.
  • This embodiment of the power plant is applicable, for example, for hydrogen production. Both the required raw material water and the required electrical energy are advantageously present at the berth of the power plant, so that hydrogen can be split off from water by electrolysis. Wastewater treatment is another application. Waste water or clear substrate supplied via lines can be buffered in the ballast room and pumped back to the power plant after treatment.
  • An alternative embodiment provides that a separate generator is connected to each converter device.
  • Another alternative of the power plant provides that the mechanical energy of several converter devices is supplied to a generator.
  • several converter devices can be combined in groups with one generator, or all converter devices Devices feed a single generator.
  • the best compromise can always be found between the generator size and the installation and maintenance costs for the generator or generators. The more converter devices supply mechanical energy to the generator, the larger or more powerful it must be.
  • converter devices are connected via a transmission shaft that drives a generator.
  • the converter devices which are not currently flowed through are kept in motion by the flowed through converter devices.
  • each converter device has a free-flow impeller with a radial flow, since this type of flow impeller is very adaptable to strongly fluctuating water flows and can already convert relatively low water flows and fall heights well into mechanical energy.
  • Such a converter device is known, for example, under the name "Ossberger turbine”. It uses fall heights of around 1 meter very effectively.
  • the function of the current power plant can be further improved by providing a ballast space in the floating body.
  • the ballast room is preferably arranged in the lower region of the floating body. It prevents the floating body from floating and rocking through the individual surf waves. Due to the ballast, the floating body is always in an approximately horizontal swimming position despite the waves.
  • the fill level of the ballast space also allows the depth of the float to be varied. In this way, the float is in a stable position. Floating up and down between individual surf waves is thereby prevented. prevents.
  • the level of the entry and the exit of the flow channel above the water line can be set by the fill level of the ballast space.
  • a further improvement provides that the ballast space is divided in the longitudinal direction of the floating body, so that a different skewing around the longitudinal axis of the floating body can be generated by different filling.
  • the height difference between the entry and the exit of a flow channel can be changed by means of a specific inclined position. This pays off, for example, when surf waves with low wave heights do not reach the entry of the current channel when the hull was swimming without an inclined position.
  • a targeted inclined position it is possible with the proposed construction to reduce the height of the entry relative to the water line, so that the entry of the flow channel can also flow from wave crests with lower wave height.
  • the exit of the flow channel is of course increased by lowering the entry, so that the overall height difference between the entry and the exit of the flow channel is reduced.
  • the height difference can also be increased by bringing the floating body into an opposite oblique position. Since the kinetic energy of the water mass of an incoming surf wave is essentially used in the current power plant, the entry of the current channel can always be maneuvered to an optimal altitude. If the height of the wave is large, it is advisable to raise the inlet by deliberately sliding the float and thereby lower the outlet, whereby a compromise is found between the inlet height and the height difference in order to ensure that the amount of water flowing through can flow freely.
  • the floating body is formed from a ship's hull. It is aimed at the Hull of disused ships, for example converting from ocean ships with large hull lengths to a power plant and not to be scrapped.
  • the wave fronts of which are 250 meters long and longer it is useful to use extremely long hulls. Since the ship's hull is anchored to the wave front of the surf wave, the usable length of the wave front is in any case less than the length of the ship's hull. In order to take advantage of a wave front of 250 meters long, the hull had to have a length of 350 to 400 meters depending on the angle of inclination to the wave front.
  • the design effort is low if, from the point of view of the integral design, several of the flow channels are brought together and merge into a common turbine channel. Instead of many small converter devices, namely in each flow channel, these are combined into one or a few correspondingly large converter devices, one of which is arranged as a common converter device in the turbine channel.
  • the turbine channel is to be regarded as part of each flow channel that penetrates the floating body.
  • a large number of flow channels can be accommodated in a floating body. If all were brought together and used via a converter device, this had to be relatively large. In order to limit the size of a converter device to a manageable size, it is advisable to provide several groups of flow channels that are brought together.
  • the flow channels can, for example, be merged into groups of 2-10 and each transferred to a turbine channel in which the common converter device is arranged.
  • the converter devices required for this level of integration can be dimensioned very simply in such a way that handling and transportation are easy to handle.
  • the converter device preferably has at least one axial turbine impeller.
  • the construction of the power plant is particularly small if the axial turbine impeller is arranged on the free end of a generator shaft.
  • the generator shaft protrudes through a wall of the turbine duct. In ⁇ nerrenz the turbine channel no storage of the turbine runner, however, is required.
  • FIG. 1 is a perspective view of a power plant that is anchored in the surf waves of a coast
  • FIG. 2 shows a side view of the power plant according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a plan view of the power plant according to FIG. 1,
  • FIG. 4 is a front view of the power plant according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows the cross section of a flow channel according to FIG. 4,
  • FIG. 7 is a perspective view of the power plant according to FIG. 6,
  • FIG. 8 is a partial perspective view of a a power plant with merged flow channels
  • FIG. 9 is a side view of the power plant according to FIG. 8 with an inlet funnel for the entrances to the flow channels.
  • the power plant 1 consists of a floating body which is formed from an old ship's hull 2.
  • Eight flow channels 3, 7 and 8 are provided in the hull 2.
  • the flow channels 3, 7 and 8 are each equipped with a converter device 4 with which hydraulic flow energy can be converted into mechanical energy.
  • the entrances 3a of the flow channels 3, 7 and 8 lie above the water line on the longitudinal side 2d of the hull facing the surf 5.
  • Each flow channel 3, 7 and 8 runs with a slope to an outlet 3b arranged on the opposite longitudinal side 2e of the hull 2.
  • the hull 2 is anchored via an anchoring device 6 in an inclined position to the wavefront 5a of the surf waves.
  • the anchoring device 6 has a land 6a fastened on land, which can be raised and lowered with the tide stroke.
  • the ship's hull 2 is connected with its stern 2a facing away from the surf 5 via a joint 6b to the web 6a.
  • the anchoring device 6 has an anchor chain 6c, which is attached at one end to the bow 2b of the hull 2 and the other end (not shown) is attached to a fixed point, for example a support anchored to the bottom and standing in the surf 5 ,
  • the waves that hit the surf 5 on the long side 2d against the hull 2 push it towards the coast.
  • the anchor chain 6c holds back the ship's hull 2 and secures the desired inclination angle ⁇ .
  • a wave crest joins an incoming surf wave. next in the first flow channel 3, which is closest to the bow 2b. Part of the branched-off amount of water flows through the first flow channel 3 and actuates the converter device.
  • the wave crest of the surf wave continues to run onto the coast and successively reaches the second flow channel 7, the third flow channel 8 and each further flow channel.
  • the degree of discontinuity in the conversion of flow energy into mechanical energy decreases. The degree of discontinuity can become so low that electrical energy can be generated almost continuously.
  • the power plant shown in Figures 1 to 4 is designed as a hybrid power plant, therefore additional measures are shown that reduce the discontinuity in the generation of electrical energy.
  • a so-called wind energy converter 9 is provided on the deck of the ship's hull 2 for utilizing the flow energy of the wind.
  • This wind energy converter 9 takes advantage of the increased flow velocity of the air in the vicinity of a flow around the body.
  • the mechanical energy obtained is also converted into electrical energy.
  • the same device is used for converting the mechanical energy of the wind energy converter 9, which also converts the mechanical energy obtained in the flow channels.
  • solar cells 10 are also integrated which generate electrical energy in a photovoltaic manner if there is sufficient solar radiation.
  • the solar cells 10 form a wind deflector for the air that flows around the ship's hull.
  • the air gradually becomes a radial wind turbine 9 a of the wind energy converter 9 through the wind guiding device distracting.
  • the flow rate of the wind is increased with the help of the wind control device.
  • a total of eight flow channels 3, 7 and 8 are provided in the side view of the current power plant according to FIG. 1 shown in FIG. 2.
  • the converter devices arranged in the flow channels 3, 7 and 8 each have a free-flow impeller 3c, 7c and 8c through which there is a radial flow and also guide devices not shown here.
  • the shafts of the free jet impellers 3c, 7c and 8c are advantageously in alignment and are therefore very easy to connect to one another.
  • the shafts of the free jet impellers 3c, 7c and 8c are coupled to one another.
  • FIG 3 shows the top view of the power plant. This shows how the flow channels 3, 7 and 8 run through the hull 2. In this construction, namely vertically from one long side 2d of the hull 2 to the opposite long side 2e.
  • the width of each flow channel 3, 7 and 8 corresponds to the length of the radial free jet impeller 3c, 7c and 8c.
  • a surf wave that enters the flow channels 3, 7 and 8 of a ship's hull 2 inclined to the wave front cannot flow through the flow channels 3, 7 and 8 in this construction in the direction of propagation A. Rather, it must be about the tion angle ⁇ of the hull 2 are deflected.
  • FIG. 4 shows a front view of the power plant.
  • the bow 2d of the hull 2 can be seen, which converges to a tip composed of five bow segments.
  • the flow channel 3, in which the radial free-jet impeller 3c is arranged, is hidden and shown in dashed lines. It is a simplified schematic representation in which the position of the free jet impeller 3c is not exactly entered.
  • the free jet impeller 3c is preferably arranged closer to the outlet 3b of the flow channel 3 so that the potential gradient of the flow channel 3 by the acceleration of the water passing through fully ⁇ uses can be.
  • the side view shows the radial wind turbine 9a of the wind energy converter 9, which transmits mechanical energy to the common generator 11 via the traction means 9b.
  • a ballast space is provided in the bottom of the hull 2 and extends along the hull
  • ballast space halves 13a and 13b extends and is divided into two ballast halves 13a and 13b.
  • the ballast space halves 13a and 13b are to be filled and emptied separately.
  • An uneven filling of the ballast space halves 13a and 13b can cause the ship's hull 2 to heel about its longitudinal axis. This possibility is provided in order to be able to change the otherwise fixed height difference between the inlet 3a and the outlet 3b of the flow channel 3 and the other flow channels.
  • FIGS. 6 and 7 An alternative embodiment of the power plant is shown in simplified form in FIGS. 6 and 7. Identical features are provided with the same reference symbols as in the previous described embodiment.
  • Figure 6 shows the top view of a floating body of the power plant. This is also a ship's hull 2.
  • the flow power plant differs from the above-described embodiment by the geometry of the flow channels 3, 7 and 8.
  • FIG. 7 the hull 2 is shown in a reduced perspective.
  • an axial impeller is provided in the construction of FIGS. 6 and 7.
  • the axes of rotation of the individual axial impellers 3c, 7c and 8c each lie in the direction of flow of the flow channels 3, 7 and 8. Because the mechanical movement coupling of the axial impellers 3c, 7c and 8c of several flow channels 3, 7 and 8 would only be possible via complex gears, coupling is dispensed with in this embodiment and instead a separate generator is provided for each converter device.
  • each flow channel 3, 7 and 8 m is arranged in the ship's hull 2 in such a way that when the ship's hull 2 is at an average inclination relative to the wavefront, the water flows exactly in the direction of propagation A through the flow channels 3, 7 and 8 can flow without being redirected.
  • FIG. 8 shows a partial perspective illustration of a power plant 1 with merged flow channels 3, 7 and 8, which merge into a turbine channel 14.
  • Several groups of flow channels 3, 7 and 8 combined in this way are arranged in a large floating body.
  • the turbine channel 14, which forms part of each flow channel 3, 7 and 8, ends in an outlet 3b on a longitudinal side 2e of the floating body 2 or ship's hull 2.
  • the merging of the three flow channels 3, 7 and 8 shown is only an example. Another number of merged flow channels can prove expedient for reasons of space or because of the advantageous use of energy.
  • FIG. 8 also shows a converter device which has a generator 11.
  • the generator 11 is arranged outside the flow channel or the turbine channel 14.
  • the effort of this construction is considerably less than with a construction with many small converter devices.
  • the inlet of the flow channels 3, 7 and 8 is preceded by an inlet funnel 17 which covers most of the side surface of the floating body 2 and in this way increases the amount of water which is fed to the flow channels 3, 7 and 8.
  • the inlet funnel 17 can best be seen in the illustration according to FIG. 9, in which the cross section of the inlet funnel 17 is shown.
  • Such an inlet funnel 17 can equally be provided in the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 7.
  • Anchoring device a bridge b joint c anchor chain
  • Wind energy onverter a radial wind turbine 0 solar cell 1 generator 2 traction means 3a ballast half 3b ballast 4 turbine channel 5 generator shaft 6 axial turbine 7 inlet funnel inclination angle

Abstract

The invention relates to a hydraulic power plant (1) comprising an anchored floating body (2), provided with at least one flow channel (3, 7, 8) with at least one converting device (4), wherein mechanical energy is converted into hydraulic kinetic energy by said converting device. The flow channel (3, 7, 8) is constructed in such a manner that it exploits the kinetic energy from the wave breakers. The inlet (3a) of the flow channels (3, 7, 8) is disposed above the waterline of the floating body (2) on a longitudinal side (2d) of said floating body (2) orientated towards the breakers (5) and extends with a gradient in relation to an outlet (3b) arranged on the opposite longitudinal side (2e) of the floating body (2).

Description

Strömungskraftwerk; Current power plant;
Die Erfindung betrifft ein Stro ungskraftwerk mit einem verankerten Schwimmkörper, in dem wenigstens ein Stromungskanal mit wenigstens einer Konvertervorrichtung vorgesehen ist, wobei mit der Konvertervorrichtung hydraulische Stromungsenergie in mechanische Energie umsetzbar ist.The invention relates to a Stro ungskraftwerk with an anchored floating body, in which at least one flow channel is provided with at least one converter device, wherein hydraulic converter energy into mechanical energy can be converted with the converter device.
Ein gattungsgemaßes Stromungskraftwerk ist in der DE 30 48 290 AI offenbart. Als Schwimmkörper ist hier ein Schiffskörper vorgesehen, den ein als Einlaufrohr bezeichneter Stromungskanal vom Bug mit Gefalle zum Heck durchdringt. Mit dieser Vorrichtung sollen Wasserstromungen an der Küste, in Seen, Strömen o- der Flüssen zur Energiegewinnung genutzt werden. Hierfür ist ein breiter Bug vorgesehen, der Wasser aufstaut und als Trichter für das Einlaufröhr dient.A generic power plant is disclosed in DE 30 48 290 AI. A hull is provided here as a floating body, through which a flow channel referred to as an inlet pipe penetrates from the bow with a slope to the stern. With this device, water currents on the coast, in lakes, streams or rivers are to be used for energy generation. A wide bow is provided for this purpose, which builds up water and serves as a funnel for the inlet pipe.
Da mit dem bekannten Stromungskraftwerk Wasser vor dem Bug aufgestaut wird, befindet sich bei dieser Konstruktion sowohl der Eintritt des Stromungskanals als auch der Austritt unterhalb der Wasserlinie. Unklar ist, wozu das Gefalle des Stromungskanals dienen soll. Es lenkt die Strömung zwar um bewirkt jedoch keine ausnutzbare Geschwindigkeits- oder Druckanderung der Strömung. Vielmehr erfahrt die Strömung durch den Einbau einer Konvertervorrichtung in dem Stromungskanal einen erhöhten Widerstand. Dieser ist großer als der Stromungswiderstand außerhalb des Stromungskanals. Somit ist die Stromungsenergie in dem Stromungskanal gering und das bekannte Stromungskraftwerk wenig effektiv.Since water is dammed up in front of the bow with the well-known power plant, this entry has both the entry of the flow channel and the outlet below the water line. It is unclear what the gradient of the flow channel should serve. Although it redirects the flow, it does not cause any usable speed or pressure change in the flow. Rather, the flow experiences increased resistance through the installation of a converter device in the flow channel. This is greater than the flow resistance outside the flow channel. Thus the flow energy is in the Flow channel low and the well-known power plant little effective.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines gattungsgemaßen Stromungskraftwerks zu verbessern.The invention has for its object to improve the efficiency of a generic power plant.
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelost, dass der Stromungskanal dazu ausgelegt ist, die Stromungsenergie von Brandungswellen auszunutzen, und dass der Eintritt des Stromungskanals zu diesem Zweck oberhalb der Wasserlinie des Schwimmkörpers auf einer der Brandung zugewandten Längsseite des Schwimmkörpers angeordnet ist und mit Gefalle zu einem auf der gegenüberliegenden Längsseite des Schwimmkörpers angeordneten Austritt verlauft.According to the invention, this object is achieved in that the flow channel is designed to utilize the flow energy of surf waves and that the entry of the flow channel for this purpose is arranged above the water line of the floating body on a longitudinal side of the floating body facing the surf and with a favor towards one the outlet arranged on the opposite long side of the floating body.
Die Energie von Brandungswellen ist außerordentlich hoch. Bereits bei einer Wellenhohe von nur 1,5 Metern beinhaltet eine Brandungswelle eine Leistung von 1,66 Kilowatt je Meter der Wellenfront, wie Untersuchungen an der Westküste der britischen Inseln ergeben haben.The energy of surf waves is extremely high. Already at a wave height of only 1.5 meters, a surf wave has an output of 1.66 kilowatts per meter of wave front, as studies on the west coast of the British Isles have shown.
Vorrangig wird mit dem Stromungskraftwerk die kinetische Energie der auf die Küste auflaufenden Brandungswellen ausgenutzt. Der Stromungskanal des Stromungskraftwerks weist eine Höhendifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt auf, wodurch die Stromungsgeschwindigkeit zusatzlich erhöht wird. Der Eintritt des Stromungskanals ist so hoch über der Wasserlinie angeordnet, dass ein Teil der Wassermenge eines Wellenbergs m den Stromungskanal eintreten kann und mit Gefalle zu dem Austritt strömt.The current power plant primarily uses the kinetic energy of the surf waves that hit the coast. The flow channel of the current power plant has a height difference between the entry and the exit, whereby the flow rate is additionally increased. The entry of the flow channel is arranged so high above the water line that part of the amount of water from a wave crest m can enter the flow channel and flows to the exit with a favor.
Mit der vorgeschlagenen Konstruktion werden die mit hoher kinetischer Energie auflaufenden Brandungswellen an dem Eintritt kanalisiert und ein Teil der von dem Wellenberg entnommenen Wassermenge in dem Stromungskanal geleitet. Der Stromungskanal wird mit jedem auflaufenden Wellenberg zyklisch durchströmt, so dass sich eine diskontinuierliche Umsetzung der Stromungsenergie in mechanische Energie ergibt. Der Grad der Diskontinuität lasst sich beispielsweise dadurch verringern, dass ein Teil der Stromungsenergie zur Beschleunigung einer Schwungmasse aufgewendet wird, die wahrend des Ausbleibens der Wasserstromung die Bewegung der Konvertervorrichtung aufrechterhalt. Das Stromungskraftwerk kann in vielfaltiger Form als Energiespeicher dienen. Mit der gewonnen mechanischen Energie kann beispielsweise Druckluft oder Druckwasser hergestellt und vorgehalten werden.With the proposed construction, the surf waves with high kinetic energy are channeled at the entrance and part of the amount of water withdrawn from the wave crest is conducted in the flow channel. The flow channel is cyclically flowed through with each wave crest, so that there is a discontinuous conversion of the flow energy into mechanical energy. The degree of discontinuity can be reduced, for example, by using part of the flow energy to accelerate a flywheel mass, which maintains the movement of the converter device during the absence of water flow. The power station can serve in various forms as an energy store. With the mechanical energy gained, compressed air or pressurized water can be produced and stored, for example.
Ferner wird ein Vorteil darin gesehen, dass sich das Strömungskraftwerk grundsätzlich nahe am Verbraucher platzieren lasst. Ebenfalls kann es nahe dem Entsorger platziert werden, wenn der spatere Entsorgungsaufwand für das Stromungskraftwerk als entscheidender wirtschaftlicher Aspekt angesehen wird. Das schwimmende Stromungskraftwerk ist daher jederzeit sehr einfach an einen anderen Liegeplatz verlegbar. Es kann zum Beispiel sehr einfach von in Küstennahe liegenden Bebauungsgebieten abgezogen werden, um eine Gerauschbelastigung zu vermeiden. Besonders einfach ist dies, wenn ein eigener Antrieb vorgesehen ist, der das Stromungskraftwerk manövrierfähig macht, wobei in dem Ballastraum Kraftstoff für einen Antriebsmotor gespeichert werden kann.Another advantage is seen in the fact that the flow power plant can in principle be placed close to the consumer. It can also be placed near the disposal company if the later disposal costs for the power plant are considered to be a decisive economic aspect. The floating power plant is therefore very easy to move to another berth at any time. For example, it can be subtracted very easily from development areas close to the coast to avoid noise pollution. This is particularly simple if a separate drive is provided which makes the power plant maneuverable, fuel for a drive motor being able to be stored in the ballast space.
Für die Installation ist kein Bauland notig, wodurch sich der Genehmigungsaufwand und die Kosten reduzieren. Gunstigerweise können mehrere Stromungskraftwerke in Stufen nach Bedarf installiert werden.No building land is required for the installation, which reduces the approval effort and costs. Conveniently, multiple power plants can be installed in stages as needed.
Eine weitere Ausbildung des Stromungskraftwerks sieht nebeneinanderliegend in dem Schwimmkörper eine Vielzahl von Stro- mungskanalen vor. Dabei ist der Schwimmkörper über eine Verankerungseinrichtung in Schragstellung zur Wellenfront der Brandungswellen verankerbar, so dass der Wellenberg einer auflaufenden Brandungswelle einen Stromungskanal nach dem anderen erreicht und Wasser aufeinanderfolgend in die benach- erreicht und Wasser aufeinanderfolgend in die benachbarten Stromungskanale eintritt. In edem einzelnen Stromungskanal wird die Stromungsenergie diskontinuierlich umgewandelt, wobei jedoch durch Zusammenschaltung der mechanischen Energie der Grad der Diskontinuität drastisch reduziert werden kann. Es lasst sich mit dieser Konstruktion nahezu eine kontinuierliche mechanische Leistung abgreifen.A further design of the current power plant provides a large number of flow channels lying side by side in the floating body. The float can be anchored to the wave front of the surf waves via an anchoring device so that the wave crest of an incoming surf wave reaches one flow channel after the other and water successively into the adjacent reached and water successively enters the adjacent flow channels. In each individual flow channel, the flow energy is converted discontinuously, but the degree of discontinuity can be drastically reduced by interconnecting the mechanical energy. With this construction, almost a continuous mechanical performance can be tapped.
Zusatzlich kann der Wirkungsgrad des Stromungskraftwerkes dadurch verbessert werden, dass der Stromungskanal vom Eintritt zum Austritt einen Querschnittsverlauf aufweist, mit dem eine Beschleunigungswirkung für das durchströmende Wasser erzielbar ist. Die Geometrie des Stromungskanals und die dadurch erzeugbare Beschleunigungswirkung für das durchströmende Wasser lasst sich so auf die Konvertervorrichtung abstimmen, dass diese unter optimalen Betriebsbedingungen mit hoher Effizienz arbeitet.In addition, the efficiency of the power plant can be improved in that the flow channel has a cross-sectional profile from the inlet to the outlet, with which an acceleration effect for the water flowing through can be achieved. The geometry of the flow channel and the acceleration effect that can be generated for the water flowing through it can be matched to the converter device in such a way that it works with high efficiency under optimal operating conditions.
Ein weiterer Nutzen ergibt sich dann, wenn jeder Stromungskanal so in dem Schwimmkörper angeordnet ist, dass er dann, wenn der Schwimmkörper in mittlerer Schragstellung zur Wellenfront verankert ist, etwa in Ausbreitungsrichtung der Wellenfront liegt. Die von einem Wellenberg abgezweigte Wassermenge kann auf diese Weise nahezu in der Ausbreitungsrichtung, nämlich etwa rechtwinklig zur Wellenfront, durch den Stromungskanal fließen. Durch diese einfache Maßnahme werden Energieverluste durch Umleitung der Strömung in dem Stromungskanal weitestgehend vermieden.A further benefit is obtained when each flow channel is arranged in the floating body in such a way that when the floating body is anchored in the medium inclined position to the wavefront, it lies approximately in the direction of propagation of the wavefront. The amount of water diverted from a wave crest can thus flow through the flow channel almost in the direction of propagation, namely approximately at right angles to the wave front. This simple measure largely avoids energy losses by redirecting the flow in the flow channel.
Zweckmäßig ist die Lange jedes Stromungskanals bzw. die zu durchströmende Breite des Schiffskörpers so ausgelegt, dass sich stets dann ein Wellental an dem Austritt des Stromungskanals befindet, wenn Wasser ausströmt. Da das Stromungskraftwerk außer der kinetische Energie einer auflaufenden Brandungswelle auch aus der Höhendifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Stromungskanals eine Beschleunigungswirkung erzielt, wird eine große Höhendifferenz angestrebt und der Austritt relativ weit unter dem Niveau des Eintritts des Stromungskanals vorgesehen. Durch die Anpassung der Breite des Schwimmkörpers ist es möglich, den Stromungskanal so auszulegen, dass das zyklisch mit der Frequenz der Brandungswelle austretende Wasser den Stromungskanal immer nur dann verlasst, wenn sich an dessen Austritt gerade ein Wellental befindet und sich der Austritt dadurch oberhalb der momentanen Wasserlinie befindet.The length of each flow channel or the width of the hull to be flown through is expediently designed such that there is always a trough at the outlet of the flow channel when water flows out. Since the flow power plant also achieves an acceleration effect from the height difference between the entry and exit of the flow channel in addition to the kinetic energy of a surf wave, a large height difference is sought and the exit is intended to be relatively far below the level of the entry of the flow channel. By adjusting the width of the float, it is possible to design the flow channel so that the water, which comes out cyclically with the frequency of the surf wave, only ever leaves the flow channel when there is a trough at the outlet and the outlet is above the current one Waterline is located.
Ein Zusatznutzen wird erreicht, wenn an jedem Austritt eines Stromungskanals eine Ruckstauklappe angeordnet ist. Diese verhindert, dass am Austritt eines Stromungskanals dann Wasser einlauft, wenn sich der Austritt im Bereich eines Wellenberges unterhalb der Wasserlinie befindet. Solches Wasser wurde dann, wenn sich ein Wellental im Bereich des Austritts befindet, nur langsam auslaufen und das Austreten der in dem Stromungskanal beschleunigten Wassermenge behindern. Durch die einfache Maßnahme, eine Ruckstauklappe anzuordnen, kann das Eindringen von Wasser auf der Seite des Austritts des Stromungskanals zuverlässig verhindert werden.An additional benefit is achieved if a backflow flap is arranged at each outlet of a flow channel. This prevents water from entering at the outlet of a flow channel if the outlet is in the area of a wave crest below the water line. If there is a trough in the area of the outlet, such water would only run out slowly and hinder the outlet of the amount of water accelerated in the flow channel. The simple measure of arranging a back pressure flap reliably prevents water from penetrating on the side of the outlet of the flow channel.
Gunstigerweise sind auf jeder Längsseite des Schwimmkörpers sowohl Eintritte als auch Austritte von Stromungskanalen angeordnet. Dies erlaubt es, den Schwimmkörper aus einer in Ausbreitungsrichtung der Wellenfront orientierten Anfangslage für den Betrieb entweder zu der einen oder anderen Seite m eine Schragstellung zur Wellenfront zu bringen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Wellenfront quer auf eine Küste auflauft. Mit Eintritten für Stromungskanale auf beiden Längsseiten lasst sich stets ein Teil der Stromungskanale m Ausbreitungsrichtung der Wellenfront bringen, unabhängig davon, ob die Brandungswellen quer von einer Seite oder quer von der anderen Seite auf eine Küste auflaufen.Favorably, both entrances and exits of flow channels are arranged on each long side of the floating body. This allows the float to be brought from an initial position oriented in the direction of propagation of the wavefront for operation either to one side or the other m an oblique position to the wavefront. This is particularly advantageous when a wavefront runs across a coast. With entries for flow channels on both long sides, part of the flow channels can always be brought into the direction of propagation of the wavefront, regardless of whether the surf waves hit a coast transversely from one side or transversely from the other side.
Hilfreich ist es, wenn die Verankerungseinrichtung einen an dem Grund des Kustengewassers oder an Land befestigten Steg auf- weist, dass der Steg um vertikale Achsen drehfest aber mit dem Tidehub heb- und senkbar ausgelegt ist, und dass der Schwimmkörper mit seinem der Brandung abgewandten Heck über ein Gelenk mit dem Steg verbunden ist. Durch die gelenkige Verbindung mit dem Steg kann der Schwimmkörper in die gewünschte Schragstellung relativ zu den Brandungswellen gebracht werden. Er lasst sich beispielsweise über eine Ankerkette, die gunstigerweise am Bug des Schwimmkörpers angebracht ist, in der gewünschten Schragstellung halten. Die Ankerkette ist zu diesem Zweck mit ihrem dem Bug abgewandten Ende fixiert. Durch Verkürzung oder Verlängerung der Ankerkette kann dabei die Schragstellung des Schwimmkörpers variiert werden.It is helpful if the anchoring device has a footbridge attached to the bottom of the coastal water or on land. indicates that the web is designed to be non-rotatable about vertical axes but can be raised and lowered with the tide stroke, and that the floating body is connected to the web with its rear facing away from the surf via a joint. Due to the articulated connection to the web, the floating body can be brought into the desired inclined position relative to the surf waves. For example, it can be held in the desired inclined position using an anchor chain, which is favorably attached to the bow of the floating body. For this purpose, the anchor chain is fixed with its end facing away from the bow. The inclination of the float can be varied by shortening or lengthening the anchor chain.
Einfacherweise ist wenigstens ein Generator vorgesehen, dem die mechanische Energie zufuhrbar und mit dem die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelbar ist.At least one generator is simply provided, to which the mechanical energy can be supplied and with which the mechanical energy can be converted into electrical energy.
Anwendbar ist diese Ausfuhrungsform des Stromungskraftwerks beispielsweise für die Wasserstoffproduktion. Vorteilhaft ist sowohl der benotigte Rohstoff Wasser als auch die benotigte e- lektrische Energie an der Liegestelle des Stromungskraftwerks vorhanden, so dass Wasserstoff auf elektrolytischem Wege von Wasser olekulen abgespaltet werden kann. Als weitere Anwendung ist die Abwasserbehandlung zu nennen. Dabei kann über Leitungen zugefuhrtes Abwasser oder Klarsubstrat in dem Ballastraum gepuffert und nach der Behandlung auf dem Stromungskraftwerk zu- ruckgepumpt werden.This embodiment of the power plant is applicable, for example, for hydrogen production. Both the required raw material water and the required electrical energy are advantageously present at the berth of the power plant, so that hydrogen can be split off from water by electrolysis. Wastewater treatment is another application. Waste water or clear substrate supplied via lines can be buffered in the ballast room and pumped back to the power plant after treatment.
Eine alternative Ausbildung sieht vor, dass an jeder Konvertervorrichtung ein separater Generator angeschlossen ist.An alternative embodiment provides that a separate generator is connected to each converter device.
Eine andere Alternative des Stromungskraftwerks sieht vor, dass die mechanische Energie mehrerer Konvertervorrichtungen zusam- mengefasst einem Generator zugeführt ist. Nach diesem Vorschlag können mehrere Konvertervorrichtungen zu Gruppen zusammenge- fasst mit einem Generator verbunden sein oder alle Konverter- Vorrichtungen einen einzigen Generator speisen. Je nach Große des Schwimmkörpers und Anzahl der Stromungskanale und Konvertervorrichtungen lasst sich stets der beste Kompromiss zwischen Generatorgroße sowie Montage und Wartungsaufwand für den oder die Generatoren finden. Je mehr Konvertervorrichtungen mechanische Energie an den Generator liefern, desto großer bzw. leistungsfähiger muss dieser sein.Another alternative of the power plant provides that the mechanical energy of several converter devices is supplied to a generator. According to this proposal, several converter devices can be combined in groups with one generator, or all converter devices Devices feed a single generator. Depending on the size of the float and the number of flow channels and converter devices, the best compromise can always be found between the generator size and the installation and maintenance costs for the generator or generators. The more converter devices supply mechanical energy to the generator, the larger or more powerful it must be.
Vorteilhafterweise sind mehrere Konvertervorrichtungen ber eine Transmissionswelle verbunden, die einen Generator antreibt. Bei dieser Konstruktion werden die momentan nicht durchströmten Konvertervorrichtungen von den durchströmten Konvertervorrichtungen in Bewegung gehalten. Dadurch treten nahezu keine Anlaufverluste bei einer erneuten Durchstromung einer unbeauf- schlagten Konvertervorrichtungen auf.Advantageously, several converter devices are connected via a transmission shaft that drives a generator. With this construction, the converter devices which are not currently flowed through are kept in motion by the flowed through converter devices. As a result, there are almost no start-up losses when there is renewed flow through an unpressurized converter device.
Ein weiterer Nutzen ergibt sich, wenn jede Konvertervorrichtung ein radial durchstromtes Freistrahllaufrad aufweist, da diese Bauart eines Stromungslaufrads sehr anpassungsfähig an stark schwankende Wasserstrome ist und bereits relativ geringe Was- serstro e und Fallhohen gut m mechanische Energie umsetzen kann. Bekannt ist beispielsweise eine solche Konvertervorrichtung unter der Bezeichnung "Ossberger-Turbine" . Sie nutzt schon Fallhohen von etwa 1 Meter sehr effektiv aus.There is a further benefit if each converter device has a free-flow impeller with a radial flow, since this type of flow impeller is very adaptable to strongly fluctuating water flows and can already convert relatively low water flows and fall heights well into mechanical energy. Such a converter device is known, for example, under the name "Ossberger turbine". It uses fall heights of around 1 meter very effectively.
Die Funktion des Stromungskraftwerks lasst sich dadurch weiter verbessern, dass in dem Schwimmkörper ein Ballastraum vorgesehen ist. Der Ballastraum ist vorzugsweise im unteren Bereich des Schwimmkörpers angeordnet. Er verhindert, dass der Schwimmkörper nicht durch die einzelnen Brandungswellen aufschwimmen und wippen kann. Durch den Ballast ist der Schwimmkörper trotz des Wellengangs stets in einer etwa waagerechten Schwimmlage. Durch den Füllstand des Ballastraums ist außerdem der Tiefgang des Schwimmkörpers variierbar. Auf diese Weise ist eine stabile Lage des Schwimmkörpers gegeben. Ein Auf- und Abschwimmen zwischen einzelnen Brandungswellen wird dadurch ver- hindert. Außerdem kann durch den Füllstand des Ballastraums die Hohe des Eintritts sowie des Austritts des Stromungskanals über der Wasserlinie eingestellt werden.The function of the current power plant can be further improved by providing a ballast space in the floating body. The ballast room is preferably arranged in the lower region of the floating body. It prevents the floating body from floating and rocking through the individual surf waves. Due to the ballast, the floating body is always in an approximately horizontal swimming position despite the waves. The fill level of the ballast space also allows the depth of the float to be varied. In this way, the float is in a stable position. Floating up and down between individual surf waves is thereby prevented. prevents. In addition, the level of the entry and the exit of the flow channel above the water line can be set by the fill level of the ballast space.
Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass der Ballastraum in Längsrichtung des Schwimmkörpers geteilt ist, so dass durch unterschiedliche Befüllung eine gezielte Schieflage um die Langsachse des Schwimmkörpers erzeugbar ist. Durch eine gezielte Schiefläge kann die Höhendifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt eines Stromungskanals verändert werden. Dies zahlt sich zum Beispiel dann aus, wenn Brandungswellen mit geringer Wellenhohe auflaufen, die dann, wenn der Schiffskörper ohne Schieflage schwimmen wurde, nicht bis an den Eintritt des Stromungskanals heranreichen wurden. Durch eine gezielte Schiefläge ist es mit der vorgeschlagenen Konstruktion möglich, die Hohe des Eintritts relativ zur Wasserlinie zu verringern, damit auch von Wellenbergen mit geringerer Wellenhohe Wasser m den Eintritt des Stromungskanals fließen kann. Der Austritt des Stromungskanals wird selbstverständlich durch eine Absenkung des Eintritts angehoben, so dass sich insgesamt die Höhendifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Stromungskanals verringert. Ebenso kann die Höhendifferenz vergrößert werden, indem der Schwimmkörper in eine entgegengesetzte Schieflage gebracht wird. Da bei dem Stromungskraftwerk im wesentlichen die kinetische Energie der Wassermasse einer auflaufenden Brandungswelle ausgenutzt wird, kann der Eintritt des Stromungskanals stets in eine optimale Höhenlage manövriert werden. Bei einer großen Wellenhohe ist es zweckmäßig, den Eintritt durch gezielte Schiefläge des Schwimmkörpers anzuheben und den Austritt dadurch abzusenken, wobei hier ein Kompromiss zwischen Eintrittshohe und Höhendifferenz gefunden wird, um zu gewahrleisten, dass die durchströmende Wassermenge frei ausströmen kann.A further improvement provides that the ballast space is divided in the longitudinal direction of the floating body, so that a different skewing around the longitudinal axis of the floating body can be generated by different filling. The height difference between the entry and the exit of a flow channel can be changed by means of a specific inclined position. This pays off, for example, when surf waves with low wave heights do not reach the entry of the current channel when the hull was swimming without an inclined position. By means of a targeted inclined position, it is possible with the proposed construction to reduce the height of the entry relative to the water line, so that the entry of the flow channel can also flow from wave crests with lower wave height. The exit of the flow channel is of course increased by lowering the entry, so that the overall height difference between the entry and the exit of the flow channel is reduced. The height difference can also be increased by bringing the floating body into an opposite oblique position. Since the kinetic energy of the water mass of an incoming surf wave is essentially used in the current power plant, the entry of the current channel can always be maneuvered to an optimal altitude. If the height of the wave is large, it is advisable to raise the inlet by deliberately sliding the float and thereby lower the outlet, whereby a compromise is found between the inlet height and the height difference in order to ensure that the amount of water flowing through can flow freely.
Ein weiterer Nutzen wird darin gesehen, dass der Schwimmkörper aus einem Schiffsrumpf gebildet ist. Es wird angestrebt, die Schiffsrumpfe ausgedienter Schiffe, beispielsweise von Ozeanschiffen mit großen Rumpflangen zu einem Stromungskraftwerk umzurüsten und nicht zu verschrotten.Another benefit is seen in the fact that the floating body is formed from a ship's hull. It is aimed at the Hull of disused ships, for example converting from ocean ships with large hull lengths to a power plant and not to be scrapped.
Da vielerorts starke Brandungswellen auftreten, deren Wellenfronten eine Lange von 250 Meter und mehr aufweisen, ist es nutzlich, außerordentlich lange Schiffsrumpfe zu verwenden. Da der Schiffsrumpf in Schragstellung zu der Wellenfront der Brandungswelle verankert werden uss, ist die ausnutzbare Lange der Wellenfront in jedem Fall geringer als die Lange des Schiffsrumpfes . Um etwa eine Wellenfront von 250 Metern Lange auszunutzen, musste der Schiffsrumpf je nach Schragstellungswinkel zur Wellenfront eine Lange von 350 bis 400 Metern aufweisen.Since strong surf waves occur in many places, the wave fronts of which are 250 meters long and longer, it is useful to use extremely long hulls. Since the ship's hull is anchored to the wave front of the surf wave, the usable length of the wave front is in any case less than the length of the ship's hull. In order to take advantage of a wave front of 250 meters long, the hull had to have a length of 350 to 400 meters depending on the angle of inclination to the wave front.
Der konstruktive Aufwand ist gering, wenn nach den Gesichtspunkten der Integralbauweise mehrere der Stromungskanale zusammengeführt sind und in einen gemeinsamen Turbinenkanal übergehen. Anstelle vieler kleiner Konvertereinrichtungen, namlich in jedem Stromungskanal, sind diese zu einer oder wenigen entsprechend großen Konvertereinrichtungen zusammengefasst, von denen je eine als gemeinsame Konvertervorrichtung in dem Turbinenkanal angeordnet ist. Dabei ist der Turbinenkanal als Teil eines jeden Stromungskanals anzusehen, der den Schwimmkörper durchdringt .The design effort is low if, from the point of view of the integral design, several of the flow channels are brought together and merge into a common turbine channel. Instead of many small converter devices, namely in each flow channel, these are combined into one or a few correspondingly large converter devices, one of which is arranged as a common converter device in the turbine channel. The turbine channel is to be regarded as part of each flow channel that penetrates the floating body.
In einem Schwimmkörper können eine Vielzahl von Stromungskanälen untergebracht sein. Wenn alle zusammengeführt und über eine Konvertereinrichtung ausgenutzt wurden, musste diese relativ groß ausgebildet sein. Um die Große einer Konvertereinrichtung auf ein gut handhabbares Maß zu begrenzen ist es zweckmäßig mehrere Gruppen zusammengeführter Stromungskanale vorzusehen. Die Stromungskanale können beispielsweise in Gruppen zu 2-10 zusammengeführt und in je einen Turbinenkanal überführt werden, in dem die gemeinsame Konvertereinrichtung angeordnet ist. Die für diese Integrationsstufe benotigten Konvertereinrichtungen können sehr einfach so bemessen werden, dass bei der Herstel- lung und dem Transport leicht hand zu haben sind.A large number of flow channels can be accommodated in a floating body. If all were brought together and used via a converter device, this had to be relatively large. In order to limit the size of a converter device to a manageable size, it is advisable to provide several groups of flow channels that are brought together. The flow channels can, for example, be merged into groups of 2-10 and each transferred to a turbine channel in which the common converter device is arranged. The converter devices required for this level of integration can be dimensioned very simply in such a way that handling and transportation are easy to handle.
Vorzugsweise weist die Konvertereinrichtung zumindest ein axiales Turbinenlaufrad auf. Der konstruktive Aufbau des Stromungskraftwerk ist besonders gering, wenn das axiale Turbinenlaufrad auf dem freien Ende einer Generatorwelle angeordnet ist. Dabei ragt die Generatorwelle durch eine Wand des Turbinenkanals. In¬ nerhalb des Turbinenkanals ist hingegen keine Lagerung des Turbinenlaufrads erforderlich.The converter device preferably has at least one axial turbine impeller. The construction of the power plant is particularly small if the axial turbine impeller is arranged on the free end of a generator shaft. The generator shaft protrudes through a wall of the turbine duct. In ¬ nerhalb the turbine channel no storage of the turbine runner, however, is required.
Nachstehend ist die Erfindung in einer Zeichnung beispielhaft dargestellt und anhand der einzelnen Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated by way of example below in a drawing and described in detail with reference to the individual figures. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Stromungskraftwerk, das m den Brandungswellen einer Küste verankert ist,1 is a perspective view of a power plant that is anchored in the surf waves of a coast,
Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Stromungskraftwerk gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a side view of the power plant according to FIG. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Stromungskraftwerk gemäß Fig. 1,3 is a plan view of the power plant according to FIG. 1,
Fig. 4 eine Vorderansicht auf das Stromungskraftwerk gemäß Fig. 1,4 is a front view of the power plant according to FIG. 1,
Fig. 5 den Querschnitt eines Stromungskanals gemäß Fig. 4,5 shows the cross section of a flow channel according to FIG. 4,
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines Stromungskraftwerks,6 shows a second embodiment of a power plant,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Stromungskraftwerks gemäß Fig. 6,7 is a perspective view of the power plant according to FIG. 6,
Fig. 8 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung ei- nes Stromungskraftwerks mit zusammengeführten Stromungskanalen,8 is a partial perspective view of a a power plant with merged flow channels,
Fig. 9 eine Seitenansicht des Stromungskraftwerks gemäß Fig. 8 mit Zulauftrichter für die Eintritte der Stromungskanale .FIG. 9 is a side view of the power plant according to FIG. 8 with an inlet funnel for the entrances to the flow channels.
Nach der Zeichnung besteht das Stromungskraftwerk 1 aus einem Schwimmkörper, der aus einem alten Schiffsrumpf 2 gebildet ist. In dem Schiffsrumpf 2 sind acht Stromungskanale 3, 7 und 8 vorgesehen. Die Stromungskanale 3, 7 und 8 sind mit je einer Konvertervorrichtung 4 ausgestattet, mit der hydraulische Stromungsenergie in mechanische Energie umsetzbar ist. Die Eintritte 3a der Stromungskanale 3, 7 und 8 liegen oberhalb der Wasserlinie auf der der Brandung 5 zugewandten Längsseite 2d des Schiffsrumpfs. Jeder Stromungskanal 3, 7 und 8 verlauft mit Gefalle zu einem auf der gegenüberliegenden Längsseite 2e des Schiffsrumpfs 2 angeordneten Austritt 3b.According to the drawing, the power plant 1 consists of a floating body which is formed from an old ship's hull 2. Eight flow channels 3, 7 and 8 are provided in the hull 2. The flow channels 3, 7 and 8 are each equipped with a converter device 4 with which hydraulic flow energy can be converted into mechanical energy. The entrances 3a of the flow channels 3, 7 and 8 lie above the water line on the longitudinal side 2d of the hull facing the surf 5. Each flow channel 3, 7 and 8 runs with a slope to an outlet 3b arranged on the opposite longitudinal side 2e of the hull 2.
Der Schiffsrumpf 2 ist über eine Verankerungseinrichtung 6 in Schragstellung zur Wellenfront 5a der Brandungswellen verankert. Die Verankerungsvorrichtung 6 weist einen an Land befestigten Steg 6a auf, der mit dem Tidehub heb- und senkbar ist. Der Schiffsrumpf 2 ist mit seinem der Brandung 5 abgewandten Heck 2a über ein Gelenk 6b mit dem Steg 6a verbunden. Weiterhin weist die Verankerungseinrichtung 6 eine Ankerkette 6c auf, die mit einem Ende an dem Bug 2b des Schiffsrumpfes 2 angebracht ist und deren anderes Ende (nicht dargestellt) an einem Fixpunkt, beispielsweise einer auf dem Grund verankerten, in der Brandung 5 stehenden Stutze befestigt ist. Die Wellen, die auf der der Brandung 5 zugewandten Längsseite 2d gegen den Schiffsrumpf 2 treffen, drucken diesen zur Küste hin. Die Ankerkette 6c halt den Schiffsrumpf 2 zurück und sichert den gewünschten Schragstellungswinkel α. In dieser schraggestellten Lage tritt ein Wellenberg einer auflaufenden Brandungswelle zu- nächst in den ersten Stromungskanal 3, der dem Bug 2b am nächsten liegt. Dabei fließt ein Teil der abgezweigten Wassermenge durch den ersten Stromungskanal 3 hindurch und betätigt die Konvertervorrichtung. Währenddessen lauft der Wellenberg der Brandungswelle weiter auf die Küste auf und erreicht nacheinander den zweiten Stromungskanal 7, den dritten Stromungskanal 8 und jeden weiteren Stromungskanal. Je nach Anzahl der Stromungskanale und der Wellenlange zwischen zwei Wellenbergen kann es sein, dass dann, wenn der erste Wellenberg den dritten, vierten, etc. Stromungskanal erreicht, bereits der folgende Wellenberg schon wieder in den ersten Stromungskanal 3 eintritt. Es ist so leicht verstandlich, dass mit steigender Anzahl der Stromungskanale der Grad der Diskontinuität bei der Umwandlung der Stromungsenergie in mechanische Energie abnimmt. Der Grad an Diskontinuität kann so gering werden, das nahezu kontinuierlich elektrische Energie erzeugbar ist.The hull 2 is anchored via an anchoring device 6 in an inclined position to the wavefront 5a of the surf waves. The anchoring device 6 has a land 6a fastened on land, which can be raised and lowered with the tide stroke. The ship's hull 2 is connected with its stern 2a facing away from the surf 5 via a joint 6b to the web 6a. Furthermore, the anchoring device 6 has an anchor chain 6c, which is attached at one end to the bow 2b of the hull 2 and the other end (not shown) is attached to a fixed point, for example a support anchored to the bottom and standing in the surf 5 , The waves that hit the surf 5 on the long side 2d against the hull 2 push it towards the coast. The anchor chain 6c holds back the ship's hull 2 and secures the desired inclination angle α. In this inclined position, a wave crest joins an incoming surf wave. next in the first flow channel 3, which is closest to the bow 2b. Part of the branched-off amount of water flows through the first flow channel 3 and actuates the converter device. In the meantime, the wave crest of the surf wave continues to run onto the coast and successively reaches the second flow channel 7, the third flow channel 8 and each further flow channel. Depending on the number of current channels and the wavelength between two wave crests, it may happen that when the first wave crest reaches the third, fourth, etc. current channel, the following wave crest already re-enters the first current channel 3. It is so easy to understand that as the number of flow channels increases, the degree of discontinuity in the conversion of flow energy into mechanical energy decreases. The degree of discontinuity can become so low that electrical energy can be generated almost continuously.
Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Stromungskraftwerk ist als Hybridkraftwerk ausgebildet, daher sind zusatzliche Maßnahmen dargestellt, welche die Diskontinuität in der Erzeugung elektrischer Energie mindern. Zum einen ist auf dem Deck des Schiffsrumpfes 2 ein sogenannter Windenergiekonverter 9 zur Ausnutzung der Stromungsenergie des Windes vorgesehen. Dieser Windenergiekonverter 9 macht sich die in der Nahe eines umströmten Korpers erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Luft zu Nutze. Die gewonnene mechanische Energie wird ebenfalls in e- lektrische Energie umgewandelt. Vorteilhafterweise wird zur Umwandlung der mechanischen Energie des Windenergiekonverters 9 die gleiche Einrichtung verwendet, die auch die in den Stro- mungskanalen gewonnene mechanische Energie umwandelt. In dem Windenergiekonverter 9 sind ferner Solarzellen 10 integriert, die bei ausreichender Sonneneinstrahlung auf photovoltaischem Wege elektrische Energie erzeugen. Die Solarzellen 10 bilden eine Windleiteinrichtung für die Luft, die den Schiffsrumpf umströmt. Die Luft wird durch die Windleiteinrichtung allmählich zu einem radialen Windlaufrad 9a des Windenergiekonverters 9 ablenkt. Die Stromungsgeschwindigkeit des Windes wird mit Hilfe der Windleiteinrichtung erhöht.The power plant shown in Figures 1 to 4 is designed as a hybrid power plant, therefore additional measures are shown that reduce the discontinuity in the generation of electrical energy. On the one hand, a so-called wind energy converter 9 is provided on the deck of the ship's hull 2 for utilizing the flow energy of the wind. This wind energy converter 9 takes advantage of the increased flow velocity of the air in the vicinity of a flow around the body. The mechanical energy obtained is also converted into electrical energy. Advantageously, the same device is used for converting the mechanical energy of the wind energy converter 9, which also converts the mechanical energy obtained in the flow channels. In the wind energy converter 9, solar cells 10 are also integrated which generate electrical energy in a photovoltaic manner if there is sufficient solar radiation. The solar cells 10 form a wind deflector for the air that flows around the ship's hull. The air gradually becomes a radial wind turbine 9 a of the wind energy converter 9 through the wind guiding device distracting. The flow rate of the wind is increased with the help of the wind control device.
In der in Figur 2 dargestellten Seitenansicht des Stromungskraftwerkes gemäß Figur 1 sind insgesamt acht Stromungskanale 3, 7 und 8 vorgesehen. Die in den Stromungskanalen 3, 7 und 8 angeordneten Konvertereinrichtungen weisen je ein radial durch- stromtes Freistrahllaufrad 3c, 7c und 8c auf sowie hier nicht gezeigte Leiteinrichtungen. Vorteilhafterweise liegen die Wellen der Freistrahllaufrader 3c, 7c und 8c in einer Flucht und sind daher sehr einfach miteinander zu verbinden. In dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel sind die Wellen der Freistrahllaufrader 3c, 7c und 8c miteinander gekuppelt. Selbst- verstandlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere Freistrahllaufrader 3c, 7c und 8c gruppenweise oder alle Freistrahllaufrader 3c, 7c und 8c auf einer gemeinsamen Transmissionswelle anzuordnen. Die Freistrahllaufrader 3c, 7c und 8c treiben gemäß der Fig. 4 und 5 einen einzigen Generator 11 an, der in dem Bug 2b des Schiffsrumpfes 2 angeordnet ist.A total of eight flow channels 3, 7 and 8 are provided in the side view of the current power plant according to FIG. 1 shown in FIG. 2. The converter devices arranged in the flow channels 3, 7 and 8 each have a free-flow impeller 3c, 7c and 8c through which there is a radial flow and also guide devices not shown here. The shafts of the free jet impellers 3c, 7c and 8c are advantageously in alignment and are therefore very easy to connect to one another. In the exemplary embodiment shown, the shafts of the free jet impellers 3c, 7c and 8c are coupled to one another. Of course, there is also the possibility of arranging several free jet impellers 3c, 7c and 8c in groups or all free jet impellers 3c, 7c and 8c on a common transmission shaft. The free jet impellers 3c, 7c and 8c drive a single generator 11 according to FIGS. 4 and 5, which is arranged in the bow 2b of the hull 2.
Dasselbe gilt für das in fünf Sektionen eingeteilte radiale Windlaufrad 9a des Windenergiekonverters 9, das sein Drehmoment über ein Zugmittel 9b ebenfalls auf den im Bug 2b angeordneten Generator 11 leitet.The same applies to the radial wind impeller 9a of the wind energy converter 9, which is divided into five sections and which also transmits its torque via a traction means 9b to the generator 11 arranged in the bow 2b.
In Fig. 3 ist die Draufsicht auf das Stromungskraftwerk dargestellt. Darin ist erkennbar, wie die Stromungskanale 3, 7 und 8 durch den Schiffsrumpf 2 verlaufen. Bei dieser Konstruktion namlich senkrecht von einer Längsseite 2d des Schiffsrumpfes 2 zur gegenüberliegenden Längsseite 2e. Die Breite jedes Stromungskanals 3, 7 und 8 entspricht der Lange des radialen Freistrahllaufrades 3c, 7c und 8c. Eine Brandungswelle, die in den Stromungskanal 3, 7 und 8 eines zur Wellenfront schräg gestellten Schiffsrumpfes 2 einlauft, kann bei dieser Konstruktion nicht in ihrer Ausbreitungsrichtung A durch den Stromungskanal 3, 7 und 8 fließen. Sie muss vielmehr etwa um den Schragstel- lungswinkel α des Schiffsrumpfes 2 umgelenkt werden.3 shows the top view of the power plant. This shows how the flow channels 3, 7 and 8 run through the hull 2. In this construction, namely vertically from one long side 2d of the hull 2 to the opposite long side 2e. The width of each flow channel 3, 7 and 8 corresponds to the length of the radial free jet impeller 3c, 7c and 8c. A surf wave that enters the flow channels 3, 7 and 8 of a ship's hull 2 inclined to the wave front cannot flow through the flow channels 3, 7 and 8 in this construction in the direction of propagation A. Rather, it must be about the tion angle α of the hull 2 are deflected.
In Figur 4 ist eine Vorderansicht auf das Stromungskraftwerk dargestellt. Zu erkennen ist der Bug 2d des Schiffsrumpfes 2, der zu einer aus fünf Bugsegmenten zusammengesetzten Spitze zusammenlauft. Verdeckt und in gestrichelter Linie dargestellt, ist der Stromungskanal 3, in dem das radiale Freistrahllaufrad 3c angeordnet ist. Es handelt sich um eine vereinfachte schematische Darstellung, in der die Position des Freistrahllaufrades 3c nicht exakt eingetragen ist. Das Freistrahllaufrad 3c ist bevorzugt naher an dem Austritt 3b des Stromungskanals 3 angeordnet, damit die durch das Gefalle des Stromungskanals 3 mögliche Beschleunigung des durchströmenden Wassers voll ausge¬ nutzt werden kann. Weiterhin ist in der Seitenansicht das radiale Windlaufrad 9a des Windenergiekonverters 9 zu sehen, das über das Zugmittel 9b mechanische Energie auf den gemeinsamen Generator 11 übertragt. In dem Boden des Schiffsrumpfes 2 ist ein Ballastraum vorgesehen, der sich entlang des SchiffsrumpfesFIG. 4 shows a front view of the power plant. The bow 2d of the hull 2 can be seen, which converges to a tip composed of five bow segments. The flow channel 3, in which the radial free-jet impeller 3c is arranged, is hidden and shown in dashed lines. It is a simplified schematic representation in which the position of the free jet impeller 3c is not exactly entered. The free jet impeller 3c is preferably arranged closer to the outlet 3b of the flow channel 3 so that the potential gradient of the flow channel 3 by the acceleration of the water passing through fully ¬ uses can be. Furthermore, the side view shows the radial wind turbine 9a of the wind energy converter 9, which transmits mechanical energy to the common generator 11 via the traction means 9b. A ballast space is provided in the bottom of the hull 2 and extends along the hull
2 erstreckt und in zwei Ballastraumhalften 13a und 13b unterteilt ist. Die Ballastraumhalften 13a und 13b sind getrennt voneinander zu befullen und zu entleeren. Durch eine ungleich- maßige Befullung der Ballastraumhalften 13a und 13b lasst sich eine Krängung des Schiffsrumpfes 2 um seine Langsachse herbeifuhren. Diese Möglichkeit ist vorgesehen, um die ansonsten feste Höhendifferenz zwischen dem Eintritt 3a und dem Austritt 3b des Stromungskanals 3 und der übrigen Stromungskanale verandern zu können.2 extends and is divided into two ballast halves 13a and 13b. The ballast space halves 13a and 13b are to be filled and emptied separately. An uneven filling of the ballast space halves 13a and 13b can cause the ship's hull 2 to heel about its longitudinal axis. This possibility is provided in order to be able to change the otherwise fixed height difference between the inlet 3a and the outlet 3b of the flow channel 3 and the other flow channels.
In Figur 5 ist schematisch der Querschnitt des StromungskanalsIn Figure 5, the cross section of the flow channel is schematic
3 in verkleinert dargestellt sowie die Lage des radialen Freistrahllaufrades 3c innerhalb des Stromungskanals 3.3 shown in reduced form and the position of the radial free jet impeller 3c within the flow channel 3.
Eine alternative Ausfuhrungsform des Stromungskraftwerkes ist in den Figuren 6 und 7 vereinfacht dargestellt. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in dem vor- beschriebenen Ausführungsbeispiel .An alternative embodiment of the power plant is shown in simplified form in FIGS. 6 and 7. Identical features are provided with the same reference symbols as in the previous described embodiment.
Figur 6 zeigt die Draufsicht auf einen Schwimmkörper des Stromungskraftwerks. Auch hierbei handelt es sich um einen Schiffsrumpf 2. Das Stromungskraftwerk unterscheidet sich von der vor- beschriebenen Ausfuhrungsform durch die Geometrie der Stromungskanale 3, 7 und 8. Außerdem durch die Anordnung der Stromungskanale 3, 7 und 8 in dem Schiffsrumpf 2 sowie durch die Art der Konvertervorrichtungen 4, die die Stromungsenergie in mechanische Energie umwandeln.Figure 6 shows the top view of a floating body of the power plant. This is also a ship's hull 2. The flow power plant differs from the above-described embodiment by the geometry of the flow channels 3, 7 and 8. In addition, by the arrangement of the flow channels 3, 7 and 8 in the ship's hull 2 and by the type the converter devices 4 which convert the flow energy into mechanical energy.
In Figur 7 ist der Schiffsrumpf 2 in einer verkleinerten Perspektive gezeigt. Der wesentliche Unterschied zu der vorbeschriebenen Ausfuhrungsform ergibt sich durch die Verwendung einer anderen Konvertervorrichtung 4. Anstelle eines radialen Freistrahllaufrades ist m der Konstruktion der Figuren 6 und 7 ein axiales Laufrad vorgesehen. Die Drehachsen der einzelnen Axiallaufrader 3c, 7c und 8c liegen jeweils in Stromungsrich- tung der Stromungskanale 3, 7 und 8. Weil die mechanische Bewegungskoppelung der Axiallaufrader 3c, 7c und 8c mehrerer Stromungskanale 3, 7 und 8 nur über aufwendige Getriebe zu realisieren wäre, ist bei dieser Ausfuhrungsform auf die Koppelung verzichtet und stattdessen für jede Konvertervorrichtung ein separater Generator vorgesehen. Die Konstruktion nutzt die kinetische Energie sehr effektiv aus, weil jeder Stromungskanal 3, 7 und 8 m dem Schiffsrumpf 2 so angeordnet ist, dass bei einer mittleren Schragstellung des Schiffsrumpfes 2 relativ zu der Wellenfront das Wasser genau in Ausbreitungsrichtung A durch die Stromungskanale 3, 7 und 8 fließen kann ohne umgelenkt zu werden. Nach dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figuren 1 bis 5 ist es hingegen aus konstruktiven Gründen nicht vorgesehen, die Stromungskanale 3, 7 und 8 schräg in dem Schiffsrumpf 2 anzuordnen. Dies wegen der Maßgabe, dass alle Freistrahllaufrader 3, 7 und 8 in einer Flucht angeordnet sein sollen, um die Konstruktion einfach zu halten. Damit in dem Ausfuhrungsbeispiel der Figuren 6 und 7 bei der zyklischen Durchstromung jedes Stromungskanals 3, 7 und 8 keine hohen Anlaufverluste auftreten, weil die Axiallaufra- der 3c, 7c und 8c aus dem Stillstand beschleunigt werden müssen, ist den Stromungskanalen 3, 7 und 8 eine Schwungmasse zugeordnet. Die Schwungmasse halt eine abklingende Rota¬ tion des jeweiligen Axiallaufrades 3c, 7c und 8c in der Zeit zwischen zwei Wasserdurchstromungen aufrecht.In Figure 7, the hull 2 is shown in a reduced perspective. The essential difference to the embodiment described above results from the use of another converter device 4. Instead of a radial free jet impeller, an axial impeller is provided in the construction of FIGS. 6 and 7. The axes of rotation of the individual axial impellers 3c, 7c and 8c each lie in the direction of flow of the flow channels 3, 7 and 8. Because the mechanical movement coupling of the axial impellers 3c, 7c and 8c of several flow channels 3, 7 and 8 would only be possible via complex gears, coupling is dispensed with in this embodiment and instead a separate generator is provided for each converter device. The construction makes very effective use of the kinetic energy because each flow channel 3, 7 and 8 m is arranged in the ship's hull 2 in such a way that when the ship's hull 2 is at an average inclination relative to the wavefront, the water flows exactly in the direction of propagation A through the flow channels 3, 7 and 8 can flow without being redirected. According to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 5, on the other hand, it is not provided for structural reasons to arrange the flow channels 3, 7 and 8 obliquely in the hull 2. This is because of the requirement that all free jet impellers 3, 7 and 8 should be arranged in alignment in order to keep the construction simple. So that in the exemplary embodiment of FIGS. 6 and 7, during the cyclical flow through each flow channel 3, 7 and 8, no high startup losses occur because the axial loaders 3c, 7c and 8c have to be accelerated from standstill, the flow channels 3, 7 and 8 assigned a flywheel. The flywheel holding a decaying Rota ¬ tion of the respective axial impeller 3c, 7c and 8c maintained in the time between two Wasserdurchstromungen.
Fig. 8 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines Stromungskraftwerks 1 mit zusammengeführten Stromungskanalen 3, 7 und 8, die in einen Turbinenkanal 14 übergehen. In einem großen Schwimmkörper sind mehrere Gruppen derart zusam- mengefasster Stromungskanale 3, 7 und 8 angeordnet. Der Turbinenkanal 14, der einen Teil eines jeden Stromungskanals 3, 7 und 8 bildet, mundet in einen Austritt 3b an einer Längsseite 2e des Schwimmkörpers 2 beziehungsweise Schiffsrumpfes 2. Die dargestellte Zusammenfuhrung der drei Stromungskanale 3, 7 und 8 ist nur beispielhaft. Eine andere Anzahl zusammengeführter Stromungskanale kann sich aus Platzgrunden oder wegen vorteilhafter Energieausnutzung als zweckmäßig erweisen.FIG. 8 shows a partial perspective illustration of a power plant 1 with merged flow channels 3, 7 and 8, which merge into a turbine channel 14. Several groups of flow channels 3, 7 and 8 combined in this way are arranged in a large floating body. The turbine channel 14, which forms part of each flow channel 3, 7 and 8, ends in an outlet 3b on a longitudinal side 2e of the floating body 2 or ship's hull 2. The merging of the three flow channels 3, 7 and 8 shown is only an example. Another number of merged flow channels can prove expedient for reasons of space or because of the advantageous use of energy.
In Fig. 8 ist weiterhin eine Konvertervorrichtung gezeigt, die einen Generator 11 aufweist. Der Generator 11 ist außerhalb des Stromungskanals respektive des Turbinenkanals 14 angeordnet. In den Turbinenkanal 14 ragt ein freies Wellenende der Generatorwelle 15, auf dem ein axiales Turbinenlaufrad 16 angeordnet ist. Der Aufwand dieser Konstruktion ist erheblich geringer als bei einer Konstruktion mit vielen kleinen Konvertereinrichtungen . Den Eintritten der Stromungskanale 3, 7 und 8 ist ein Zulauftrichter 17 vorgeschaltet, der den größten Teil der Seitenflache des Schwimmkörpers 2 bedeckt und auf diese Weise die Wassermenge erhöht, die den Stromungskanalen 3, 7 und 8 zugeführt wird. Der Zulauftrichter 17 ist am besten in der Darstellung gemäß Fig. 9 zu erkennen, in der der Querschnitt des Zulauftrichters 17 dargestellt ist. Ein solcher Zulauftrichter 17 kann gleichermaßen in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 7 vorgesehen sein. FIG. 8 also shows a converter device which has a generator 11. The generator 11 is arranged outside the flow channel or the turbine channel 14. A free shaft end of the generator shaft 15, on which an axial turbine impeller 16 is arranged, projects into the turbine channel 14. The effort of this construction is considerably less than with a construction with many small converter devices. The inlet of the flow channels 3, 7 and 8 is preceded by an inlet funnel 17 which covers most of the side surface of the floating body 2 and in this way increases the amount of water which is fed to the flow channels 3, 7 and 8. The inlet funnel 17 can best be seen in the illustration according to FIG. 9, in which the cross section of the inlet funnel 17 is shown. Such an inlet funnel 17 can equally be provided in the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 7.
StrömungskraftwerkCurrent power plant
BezuqzeichenlisteBezuqzeichenliste
StromungskraftwerkStromungskraftwerk
Schiffsrumpf a Heck b Bug d Längsseite e LängsseiteHull a stern b bow d long side e long side
Stromungskanal a Eintritt b Austritt c FreistrahllaufradFlow channel a inlet b outlet c free jet impeller
Brandung a WellenfrontSurf a wavefront
Verankerungseinrichtung a Steg b Gelenk c AnkerketteAnchoring device a bridge b joint c anchor chain
Stromungskanal a Eintritt c FreistrahllaufradFlow channel a inlet c free jet impeller
Stromungskanal a Eintritt c FreistrahllaufradFlow channel a inlet c free jet impeller
Windenergie onverter a radiales Windlaufrad 0 Solarzelle 1 Generator 2 Zugmittel 3a Ballastraumhalfte 3b Ballastraumhalfte 4 Turbinenkanal 5 Generatorwelle 6 axiales Turbinenlaufrad 7 Zulauftrichter Schragstellungswinkel Wind energy onverter a radial wind turbine 0 solar cell 1 generator 2 traction means 3a ballast half 3b ballast 4 turbine channel 5 generator shaft 6 axial turbine 7 inlet funnel inclination angle

Claims

Strömungskraftwerk Current power plant
1. Stromungskraftwerk (1) mit einem verankerten Schwimmkörper (2) , in dem wenigstens ein Stromungskanal (3, 7, 8) mit wenigstens einer Konvertervorrichtung (4) vorgesehen ist, wobei mit der Konvertervorrichtung (4) hydraulische Stromungsenergie in mechanische Energie umsetzbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Stro- mungskanal (3, 7, 8) dazu ausgelegt ist, die Stromungsenergie von Brandungswellen auszunutzen, dass der Eintritt (3a) des Stromungskanals (3, 7, 8) oberhalb der Wasserlinie des Schwimmkörpers (2) auf einer der Brandung (5) zugewandten Längsseite (2d) des Schwimmkörpers (2) angeordnet ist und mit Gefalle zu einem auf der gegenüberliegenden Längsseite (2e) des Schwimmkörpers (2) angeordneten Ausstritt (3b) verlauft.1. Power plant (1) with an anchored floating body (2), in which at least one flow channel (3, 7, 8) with at least one converter device (4) is provided, with the converter device (4) being able to convert hydraulic current energy into mechanical energy , characterized in that the flow channel (3, 7, 8) is designed to utilize the flow energy of surf waves that the entry (3a) of the flow channel (3, 7, 8) above the water line of the floating body (2) on a the surf (5) facing the long side (2d) of the floating body (2) is arranged and extends with a favor to an outlet (3b) arranged on the opposite long side (2e) of the floating body (2).
2. Stromungskraftwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, dass in dem Schwimmkörper (2) nebeneinanderliegend eine Vielzahl von Stromungskanalen (3, 7, 8) vorgesehen ist, dass der Schwimmkörper (2) über eine Verankerungseinrichtung (6) m Schragstellung zur Wellenfront der Brandungswellen verankerbar ist, so dass der Wel- lenberg einer auflaufenden Brandungswelle einen Stromungskanal (3, 7, 8) nach dem anderen erreicht und Wasser aufeinanderfolgend in die benachbarten Stromungskanale (3, 7, 8) eintritt.2. Power plant according to claim 1, dadurchge - indicates that in the floating body (2) side by side a plurality of flow channels (3, 7, 8) is provided that the floating body (2) via an anchoring device (6) m inclined to the wavefront Surf waves can be anchored so that the wave crest of an incoming surf wave reaches one flow channel (3, 7, 8) after the other and water successively into the adjacent flow channels (3, 7, 8) occurs.
3. Stromungskraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Stromungskanal (3, 7, 8) vom Eintritt zum Austritt einen Querschnittsverlauf aufeist, mit dem eine Beschleunigungswirkung für das durchströmende Wasser erzielbar ist.3. Power plant according to claim 1 or 2, so that the flow channel (3, 7, 8) has a cross-sectional profile from the inlet to the outlet, with which an acceleration effect for the water flowing through can be achieved.
4. Strömungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jeder Stromungskanal (3, 7, 8) so in dem Schwimmkörper (2) angeordnet ist, dass er dann, wenn der Schwimmkörper (2) in mittlerer Schragstellung zur Wellenfront verankert ist, etwa in Aus- breitungsrichtung (A) der Wellenfront liegt.4. Flow power plant according to one of claims 1 to 3, - characterized in that each flow channel (3, 7, 8) is arranged in the floating body (2) so that it is when the floating body (2) in a medium inclined position to the wavefront is anchored, approximately in the direction of propagation (A) of the wavefront.
5. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lange jedes Stromungskanals (3, 7, 8) beziehungsweise die zu durch- stromende Breite des Schwimmkörpers (2) so ausgelegt ist, dass sich stets dann ein Wellental an dem Austritt des Stromungskanals (3, 7, 8) befindet, wenn Wasser ausströmt.5. Power plant according to one of claims 1 to 4, since - characterized in that the length of each flow channel (3, 7, 8) or the width of the floating body (2) to be flowed through is designed such that a wave trough is always present the outlet of the flow channel (3, 7, 8) when water flows out.
6. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an jedem Austritt (3b) eines Stromungskanals (3, 7, 8) eine Ruckstauklappe angeordnet ist.6. Power plant according to one of claims 1 to 5, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that at each outlet (3b) of a flow channel (3, 7, 8) a back pressure flap is arranged.
7. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf jeder7. Power plant according to one of claims 1 to 6, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that on each
Längsseite (2d, 2e) des Schwimmkörpers (2) sowohl Eintritte (3a) als auch Austritte (3b) von Stromungskanalen (3, 7, 8) angeordnet sind.On the long side (2d, 2e) of the float (2), both inlets (3a) and outlets (3b) of flow channels (3, 7, 8) are arranged.
8. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Veranke- rungseinrichtung (6) einen am Grund oder an Land befestigten Steg (6a) aufweist, dass der Steg (6a) um vertikale Achsen drehfest aber mit dem Tidehub heb- und senkbar aus- gelegt ist, und dass der Schwimmkörper (2) mit einem der Brandung (5) abgewandten Heck (2a) über ein Gelenk (6b) mit dem Steg (6a) verbunden ist.8. Power plant according to one of claims 2 to 7, characterized in that the anchoring tion device (6) has a web (6a) fastened to the ground or on land, that the web (6a) is designed to be non-rotatable about vertical axes but can be raised and lowered with the tide stroke, and that the floating body (2) is designed with one of the Surf (5) facing away from the stern (2a) is connected to the web (6a) via a joint (6b).
9. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens ein Generator (11) vorgesehen ist, dem die mechanische Energie zufuhrbar und mit dem die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelbar ist.9. Power plant according to one of claims 1 to 8, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that at least one generator (11) is provided, to which the mechanical energy can be supplied and with which the mechanical energy can be converted into electrical energy.
10. Stromungskraftwerk nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an jeder Konvertervorrichtung (4) ein separater Generator angeschlossen ist.10. Current power plant according to claim 9, that a separate generator is connected to each converter device (4).
11. Stromungskraftwerk nach Anspruch 9, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, dass die mechanische Energie mehrerer Konvertervorrichtungen (4) zusammengefasst einem Generator (11) zugeführt ist.11. The power plant according to claim 9, that the mechanical energy of a plurality of converter devices (4) is supplied to a generator (11).
12. Stromungskraftwerk nach Anspruch 11, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, dass mehrere Konvertervorrichtungen (4) über eine Transmissionswelle miteinander verbunden sind, die an einem Generator (11) angeschlossen ist.12. A power plant according to claim 11, so that a plurality of converter devices (4) are connected to one another via a transmission shaft which is connected to a generator (11).
13. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jede Konvertervorrichtung (4) ein radial durchstromtes Freistrahllaufrad (3c, 7c, 8c) oder ein Axiallaufrad (3c, 7c, 8c) aufweist.13. Current power plant according to one of claims 1 to 12, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that each converter device (4) has a radially flowed free jet impeller (3c, 7c, 8c) or an axial impeller (3c, 7c, 8c).
14. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Schwimmkörper (2) ein Ballastraum (13a, 13b) vorgesehen ist.14. Power plant according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the Floating body (2) a ballast space (13a, 13b) is provided.
15. Stromungskraftwerk nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ballastraum (13a, 13b) in Längsrichtung des Schwimmkörpers (2) geteilt ist, so dass durch unterschiedliche Befullung ein gezielte Schieflage um die Langsachse des Schwimmkörpers (2) erzeugbar ist.15. Current power plant according to claim 14, so that the ballast space (13a, 13b) is divided in the longitudinal direction of the floating body (2), so that a specific inclined position about the longitudinal axis of the floating body (2) can be generated by different filling.
16. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schwimmkörper (2) aus einem Schiffsrumpf (2) gebildet ist.16. Current power plant according to one of claims 1 to 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the floating body (2) is formed from a ship's hull (2).
17. Stromungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere der Stromungskanale (3, 7, 8) zusammengeführt sind und in einen gemeinsamen Turbinenkanal (14) übergehen.17. Power plant according to one of claims 1 to 16, that a plurality of flow channels (3, 7, 8) are brought together and merge into a common turbine channel (14).
18. Stromungskraftwerk nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Turbinenkanal (14) wenigstens eine gemeinsame Konvertervorrichtung angeordnet ist .18. The power plant according to claim 17, which also has at least one common converter device arranged in the turbine channel (14).
19. Stromungskraftwerk nach Anspruch 17 oder 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere Gruppen zusammengeführter Stromungskanale vorgesehen sind.19. Power plant according to claim 17 or 18, so that several groups of merged flow channels are provided.
20. Stromungskraftwerk nach Anspruch 18 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Konvertereinrichtung zumindest ein axiales Turbinenlaufrad (16) aufweist.20. A power plant according to claim 18 or 19, so that the converter device has at least one axial turbine impeller (16).
21. Stromungskraftwerk nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das axiale Turbinenlaufrad (16) auf dem freien Ende einer Generatorwelle (15) angeord 21. Power plant according to claim 20, characterized in that the axial turbine impeller (16) on the free end of a generator shaft (15) is arranged
2. Strömungskraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 21, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass den Eintritten (3a, 7a, 8a) der Strömungskanäle ein Zulauftrichter (17) vorgeschaltet ist. 2. Flow power plant according to one of claims 1 to 21, since ¬ characterized in that an inlet funnel (17) is connected upstream of the inlets (3a, 7a, 8a) of the flow channels.
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