DD202325A5 - DEVICE FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY BY USING AND CONTROLLING THE POTENTIAL ENERGY OF THE SEAWATER - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Meereswassers, die eine untere schwimmende Plattform (1) und ein Hauptdeck (5) aufweist, die durch Traeger (2) und (3) miteinander verbunden sind, wobei sich im Zentrum der Vorrichtung zwischen der unteren Plattform (1) und dem Hauptdeck (5) ein Fluegelrad (16) mit vertikaler Achse (14) befindet, durch die die Bewegungsenergie des Fluegelrades (16) auf eine Einrichtung zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie uebertragen wird, die sich auf dem Hauptdeck (5) befindet. Die Traeger (2) weisen unterschiedlich gekruemmte Seitenwaende (11) auf. Sie unterteilen die Vorrichtung in mehrere Sektoren und konzentrieren die Bewegung des Wassers in Richtung auf das Fluegelrad (16). Am Eingang zu dem Raum, in dem sich das Fluegelrad (16) befindet, sind Tore (20) vorgesehen, mit denen der Zutritt und Ausgang des Wassers gesteuert wird.The invention relates to a device for generating electrical energy by utilizing and controlling the energy of the seawater, comprising a lower floating platform (1) and a main deck (5), which are interconnected by carriers (2) and (3), wherein at the center of the device between the lower platform (1) and the main deck (5) is a vertical axis (14) impeller (16) through which the kinetic energy of the impeller (16) to a means for converting kinetic energy into electrical Energy is transferred, which is located on the main deck (5). The carriers (2) have differently curved side walls (11). They divide the device into several sectors and concentrate the movement of the water in the direction of the impeller (16). At the entrance to the room in which the impeller (16) is located, gates (20) are provided, with which the access and exit of the water is controlled.
Description
Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der potentiellen Energie desDevice for generating electrical energy by utilizing and controlling the potential energy of the
Meerwassersseawater
Die Anwendung der Erfindung erfolgt auf dem Gebiet der Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Meereswassers.The application of the invention is in the field of generating electrical energy by utilizing and controlling the energy of the seawater.
Die Umwandlung der Bewegungsenergie eines sich drehenden Flügelrades oder Rotors mittels eines Generators in elektrische Energie ist bekannt. Wenn jedoch das Flügelrad oder der Rotor durch das Meereswasser in eine Drehbewegung versetzt werden soll, ergeben sich eine Reihe von Schwierigkeiten, wenn die Erzeugung von elektrischer Energie in größerem Maßstab beabsichtigt ist. Dann sind nämlich großdimensionierte Anlagen erforderlich, um eine ausreichende Menge an bewegtem Wasser und damit an Energie erfassen zu können. Insbesondere infolge der ungleichmäßigen Stärke der Bewegungen des Meereswassers treten bei Anlagen mit großen Dimensionen erhebliche Probleme mit der Stabilität der Anordnungen auf. Bei starkem Seegang besteht überdies die Gefahr, daß großdimensionierte Anlagen zerstört werden, falls sie nicht über ausreichende Stabilität verfügen.The conversion of the kinetic energy of a rotating impeller or rotor by means of a generator into electrical energy is known. However, when the impeller or the rotor is to be rotated by the sea water, there are a number of difficulties when the generation of electric energy on a larger scale is intended. In that case, large-scale systems are required in order to be able to detect a sufficient amount of moving water and thus of energy. In particular, as a result of the uneven strength of the movements of the seawater, installations of large dimensions have considerable problems with the stability of the arrangements. In heavy seas, there is also the risk that large-scale plants are destroyed if they do not have sufficient stability.
Die Gewinnung von elektrischer Energie durch Ausnutzung der Energie des Meereswassers ist derzeit aus den vorstehend genannten Gründen auf Anlagen beschränkt, in denen dieThe exploitation of electricity by exploiting the energy of the seawater is currently restricted, for the reasons stated above, to installations in which the
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potentielle Energie des durch die Flut angehobenen Wassers beim Bückströmen ausgenutzt wire!. Derartige Gezeitenkraftwerke sind jedoch auf wenige Stellen der Meeresküsten beschränkt, an denen ein ausreichender Unterschied in der Wasserhöhe zwischen Ebbe und Flut besteht.potential energy of the water raised by the tide is used in the reverse flow! However, such tidal power plants are limited to a few places on the sea coasts, where there is a sufficient difference in the height of the water between low tide and high tide.
Ziel dar Erfindung ist es, elektrische Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Bewegungsenergie des Meereswassers zu geviinnen.The aim of the invention is to geviinnen electrical energy by utilizing and controlling the kinetic energy of the seawater.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Meereswassers zu schaffen, die in stabiler Bauweise als großdimensionierte Anlage ausgeführt werden kann und bei der die Strömungen und Bewegungen des Meereswassers unabhängig von Ebbe und Flut zur Energiegewinnung ausgenutzt werden können, und zwar unabhängig von der Pachtung, aus der die Bewegungen oder Strömungen des Meereswassers· kommen. Die angestrebte Vorrichtung soll überdies ausreichende Stabilität aufweisen, um auch schwerem Seegang standhalten zu könne n\,., Diese ,Aufgabe wird, durch, die-Erfindung gelöst.The invention has for its object to provide a device for generating electrical energy by utilizing and controlling the energy of the seawater, which can be executed in a stable design as a large-scale system and in which the currents and movements of the sea water regardless of low tide and high tide can be exploited to generate energy, regardless of the lease from which the movements or currents of the sea water come from. The desired device should also have sufficient stability to be able to withstand severe swell n \ ,., This task is solved by the invention.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Meereswassers, die gekennzeichnet ist durch eine untere schwimmende Plattform und ein Hauptdeck, die durch Träger miteinander verbunden sind, und ein im Zentrum der Vorrichtung zwischen der unteren Plattform undThe subject of the invention is therefore an apparatus for generating electrical energy by utilizing and controlling the energy of the seawater, characterized by a lower floating platform and a main deck interconnected by beams and one in the center of the device between the lower platform and
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dem Hauptdeck angeordnetes Flügelrad, das eine vertikale Achse aufweist, durch die die Bewegungsenergie des Flügelrades auf eine Einrichtung zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Bnargie übertragen wird.the main deck arranged impeller having a vertical axis, by which the kinetic energy of the impeller is transmitted to a means for converting kinetic energy into electrical energy.
Die Einrichtung zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie besteht aus einem Getriebe, einer Einrichtung zur automatischen Steuerung der Drehzahl und Generatoren zur Erzeugung der elektrischen Energie.The device for converting kinetic energy into electrical energy consists of a transmission, a device for automatically controlling the rotational speed and generators for generating the electrical energy.
Die Träger sind Hohlkörper, deren seitliche Wände von außen in Richtung auf das Zentrum der Anlage hin auseinanderlaufen, dabei in horizontaler Richtung unterschiedlich gekrümmt sind und sich vor dem Raum, in dem sich das Flügelrad befindet, wieder vereinigen, wobei sie den Raum bilden.·The carriers are hollow bodies whose lateral walls diverge from the outside in the direction of the center of the plant, are curved differently in the horizontal direction and reunite in front of the space in which the impeller is located, forming the space.
Das in die Vorrichtung einströmende Wasser findet einen '//eg mit sich verengendem Querschnitt'vor, der durch, die Oberseite der unteren Plattform und die Unterseite des Hauptdecks, welche in Richtung auf das Zentrum hin trichterförmig nach oben bzw. nach unten verlaufen, sowie durch die unterschiedlich gewölbten vertikalen seitenwände von zwei gegenüberliegenden Trägern begrenzt wird und sich in der Öffnung des Eingangs in den Kaum konzentriert, in dem sich das Flügelrad befindet.The inflowing water into the device will have a 'narrowing cross-section' passing through the top of the lower platform and the underside of the main deck, which are funnel-shaped upwards and downwards towards the center, respectively is limited by the different vertical curved s eitenwände of two opposed sources and hardly concentrated in the opening of the entrance in the one in which the impeller is located.
Die Krümmung der vertikalen Wände der Träger ist derart ausgebildet, daß das Wasser auf die konkaven Oberflächen der Flügel des Flügelrades geleitet und konzentriert wird.The curvature of the vertical walls of the carriers is designed such that the water is conducted and concentrated on the concave surfaces of the vanes of the impeller.
Es sind vier Träger vorgesehen, die die Torrichtung in vier Sektoren unterteilen.There are four supports, which divide the gate direction into four sectors.
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Die öffnung zwischen der unteren Plattform und dem Hauptdeck sowie den z^ei gegenüberliegenden vertikalen Seiten-TS and θ η von zwei Trägern am Eingang in den Raum, in dem sich das Flügelrad befindet, ist verschließbar,The opening between the lower platform and the main deck and the two opposite vertical sides TS and θ η of two beams at the entrance to the space in which the impeller is located, is closable,
Bas Verschließen erfolgt mit Hilfe von Schiebetoren, die mechanisch oder hydraulisch bewegt werden.Bas closing takes place with the help of sliding gates, which are moved mechanically or hydraulically.
Die Schiebetüren verschwinden beim öffnen in Schlitzen, welche in den Trägern vorgesehen sind.The sliding doors disappear when opened in slots, which are provided in the carriers.
Das Flügelrad besteht aus nur in einer Richtung gekrümmten, zerlegbaren Flügeln, die über horizontale Platten mit der Achse verbunden sind.The impeller consists of only in one direction curved, collapsible wings, which are connected by horizontal plates with the axis.
Den Generatoren sind zweckmäßig Wechselstromerzeuger nach-r geschaltet.The generators are appropriately switched alternator alternator-r.
Die Vorrichtung der Erfindung ermöglicht die Erzeugung -von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Meeres-wassers in wirtschaftlicher Weise, da durch die Vorrichtung eine Regulierung und Konzentration der Bewegungen des Wassers in Richtung auf das Flügelrad erreicht wird. Infolge der Konzentrierung gelangt das Wasser in der Vorrichtung der Erfindung mit einer im Vergleich zur Umgebung erheblich erhöhten Geschwindigkeit auf das Flügelrad. Durch die an den Eingängen zum.Raum des Flügelrades vorgesehenen Tore kann der Zutritt des Wassers je nach Bedarf gesteuert werden. Ein besonders wesentliches Merkmal der Erfindung besteht schließlich darin, daß das Wasser durch die Konstruktion der Vorrichtung, insbesondere die" Krümmung der Seitemjände der Träger in Richtung auf die konkaven Flächen der Flügel des Flügelrades geleitet und konzentriertThe device of the invention enables the generation of electrical energy by utilizing and controlling the energy of the seawater in an economical manner, since the device achieves regulation and concentration of the movements of the water in the direction of the impeller. As a result of the concentration, the water in the device of the invention reaches the impeller at a speed significantly higher than that in the environment. By the gates provided at the entrances to the space of the impeller, the access of the water can be controlled as needed. A particularly important feature of the invention is finally that the water is directed and concentrated by the construction of the device, in particular the "curvature of the Seitemjände the wearer in the direction of the concave surfaces of the blades of the impeller
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wird. Schließlich ist auch das Flügelrad selbst durch seine Konstruktion ein wesentliches Merkmal der Erfindung, da es zur Verbindung der Flügel untereinander und mit der Achse großdimensionierte horizontale Platten aufweist, die gleichzeitig als Schwungräder wirken.becomes. Finally, the impeller itself by its construction is an essential feature of the invention, since it has for connecting the wings with each other and with the axis large-sized horizontal plates, which act as flywheels at the same time.
Infolge ihrer stabilen Bauart ermöglicht die Vorrichtung der Erfindung eine Ausführung in verhältnismäßig großer Dimension und damit die Gewinnung einer erheblichen Menge an elektrischer Energie durch Nutzbarmachung einer großen Menge an Energie des bewegten Meereswassers. Die Reibungsverluste der Vorrichtung der Erfindung werden durch die vorgesehene Ausführung des Flügelrades möglichst gering gehalten, so daß ein hoher Wirkungsgrad der Umwandlung der Bewegungsenergie des-Flügelrades in elektrische Energie erreicht werden kann. ' ·As a result of its stable construction, the device of the invention allows a relatively large dimension design and thus the recovery of a significant amount of electrical energy by utilizing a large amount of energy of the moving seawater. The friction losses of the device of the invention are kept as low as possible by the intended design of the impeller, so that a high efficiency of the conversion of the kinetic energy of the impeller into electrical energy can be achieved. '·
Eine. Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Meereswassers ist in den beiliegenden Fig, dargestellt. Es zeigen:A. Embodiment of the device of the invention for generating electrical energy by utilizing and controlling the energy of the seawater is shown in the accompanying figures. Show it:
Fig. 1: eine Seitenansicht;Fig. 1: a side view;
Fig. 2: einen vertikalen Querschnitt durch die Vorrichtung längs der Linie A-A von Fig. 3»2 shows a vertical cross section through the device along the line A-A of Fig. 3 »
Fig. 3ϊ einen horizontalen Querschnitt durch die Vorrichtung in Höhe der Linie B-B von Fig. 2jFig. 3ϊ a horizontal cross section through the device in the amount of the line B-B of Fig. 2j
Fig. 4: einen horizontalen Querschnitt durch die Vorrichtung in Höhe der Linie C-C von Fig. 2.4 shows a horizontal cross section through the device in the height of the line C-C of Fig. 2nd
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Die Vorrichtung der Erfindung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Bewegung des Meereswassers vsird vorzugsweise an Orten aufgestellt, die geographisch für das Vorherrschen von verhältnismäßig starken Bewegungen oder Strömungen des Meeres^assers bekannt sind, beispielsweise in der Nähe von Landzungen und Küstenvorsprüngen mit ausreichender Tiefe und geeigneter Entfernung von der Küste.' Der Grund für letzteres Erfordernis besteht darin, daß die Länge der unterseeischen Kabel, welche die gewonnene elektrische Energie zu den Transformatoren leiten, die sich auf dem Festland befinden, möglichst kurz gehalten vsird.The apparatus of the invention for generating electrical energy by utilizing and controlling the movement of the seawater is preferably placed in locations which are geographically known for the prevalence of relatively strong movements or currents of the sea, for example in the vicinity of promontories and coastal promontories sufficient depth and suitable distance from the coast. ' The reason for the latter requirement is that the length of the undersea cables, which conduct the recovered electrical energy to the transformers located on the mainland, should be kept as short as possible.
Die Vorrichtung der Erfindung besteht aus einem Schwimmkörper aus Metall, der ein Höchstmaß an Sicherheit bietet. Sie wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, bei der die untere schwimmende Plattform eine viereckige Oberfläche aufweist und sich auf ihr vier schwimmende Hauptträger befinden, die die Vorrichtung in vier Sektoren unterteilen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern es sind auch andere polygonale Formen der Vorrichtung mit einer entsprechenden Anzahl von Trägern'und Sektoren" möglich und"Gegenstand der Erfindung«The device of the invention consists of a floating body made of metal, which offers maximum safety. It will be explained below with reference to a preferred embodiment in which the lower floating platform has a quadrangular surface and there are four floating main beams which divide the device into four sectors. However, the invention is not limited to this embodiment, but other polygonal shapes of the device with a corresponding number of carriers and sectors are also possible and subject of the invention.
Die Bugteile der Träger gehen von jeder Ecke der schwimmenden Plattform aus und sind ,radial auf das Zentrum-der Anlage hin ausgerichtet. In der Mitte jeder Seite der schwimmenden Plattform befinden sich weitere vier schwimmende Träger, die einen Teil des gesamten Aufbaus bilden. Sie weisen geringere horizontale Oberflüchen auf als diejenigen, Vielehe die Sektoren teilen. Sie stehen senkrecht zur betreffenden Seite der unteren Plattform.The nose parts of the girders emanate from each corner of the floating platform and are oriented radially towards the center of the plant. In the middle of each side of the floating platform are four more floating beams that form part of the overall structure. They have less horizontal surface than those that divide many sectors. They are perpendicular to the relevant side of the lower platform.
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Am oberen linde sind die Träger mit dem Hauptdeck verbunden, das ebenfalls eine viereckige. Oberfläche aufweist. Neben anderen Funktionen verbindet und verspreizt das Hauptdeck den ganzen Aufbau der schwimmenden Träger. Auf diesem Hauptdeck befindet sich die Hauptebene der Maschinenanlage einschließlich der Generatoren zur Erzeugung der elektrischen Energie. Ihre Oberfläche ist kreisförmig, und ihr Dach wird von einer Kuppel gebildet, deren Bauform so gestaltet ist, daß sie dem ^ind möglichst wenig Widerstand bietet und daß sie gleichzeitig die Versteifung der gesamten schwimmenden Anlage im kreisförmigen Sinn verstärkt.On the upper linden the supports are connected to the main deck, which is also a quadrangular one. Surface has. Among other functions, the main deck connects and expands the entire structure of the floating girders. On this main deck is the main level of the machinery including the generators for generating the electrical energy. Its surface is circular, and its roof is formed by a dome, which is designed to resist as little resistance as possible, and at the same time reinforces the stiffening of the whole floating structure in a circular sense.
Die Hauptebene der Maschinenanlage ist in ihrem gesamten äußeren Umfang von einem weiten Deck umgeben, welches Teil der Struktur des gesamten Aufbaus ist und die Funktion eines Kais für jede Art von Seefahrzeugen hat, die beispielsweise irgendwelche Maschinen der Anlage transportieren müssen.The main plane of the machinery is surrounded in its entire outer periphery by a wide deck, which is part of the structure of the entire structure and has the function of a quay for any type of maritime vehicles, for example, have to transport any machinery of the plant.
Zwischen der unteren schwimmenden Plattform und dem Hauptdeck befindet sich innerhalb eines-Raumes mit vier Toren zum Öffnen oder Schließen für den Ein- und Austritt des bewegten Wassers ein Flügelrad. Die Oberseite der unteren schwimmenden Plattform und die Unterseite des Hauptdecks weisen eine gegenüber dem Meeresspiegel geneigte, in Richtung auf das Zentrum der Vorrichtung hin nach oben bzw. unten zusammenlaufende Form auf. Dadurch sorgen sie zusammen mit den verschieden gekrümmten Seitenwänden der schwimmenden Träger, welche die Anlage in vier Sektoren aufteilen, für eine Regulierung und Konzentration der Bewegungen des Meer- wassers in Richtung auf den Raum, in dem sich das Flügelrad befindet.Between the lower floating platform and the main deck is located within a room with four gates for opening or closing for the entry and exit of the moving water, an impeller. The upper surface of the lower floating platform and the lower surface of the main deck have a shape inclined with respect to the sea level, converging upward and downward toward the center of the device. As a result, together with the various curved sidewalls of the floating girders dividing the plant into four sectors, they regulate and concentrate the movements of the seawater towards the space in which the impeller is located.
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Die Teilung der Vorrichtung der Erfindung in vier Zonen, welche sich zwischen der unteren schwimmenden Plattform und dem Hauptdeck befinden, erlaubt eine feste Anbringung des schwimmenden Elektxazitätswerkes, da dieses die Strömungen oder Bewegungen des Meereswassers unabhängig von der Richtung aufnimmt, aua der sie kommen. Die Vorrichtung der Erfindung ist an dem Ort, wo sie sich befindet, mit vier großen Zementblöcken verankert, die vorher auf dem Festland hohl gefertigt viurden, um sie schwimmend zu ihrem Bestimmungsort zu bringen und dort mit der entsprechenden Füllung fertigzustellen, Dabei werden sie auf den Meeresboden abgesenkt, nachdem die entsprechenden Verankerungsringe und Signaleinrichtungen eingebaut wurden.The division of the device of the invention into four zones located between the lower floating platform and the main deck allows for a fixed mounting of the floating electric power station as it absorbs the currents or movements of the sea water, regardless of the direction in which they come. The device of the invention is anchored in the place where it is located, with four large blocks of cement, previously made hollow on the mainland, in order to bring them floating to their destination and finish there with the corresponding stuffing Seabed lowered after the appropriate anchoring rings and signaling devices were installed.
Zur Steuerung der Menge und Energie des bewegten Meereswassers sind in der Vorrichtung der Erfindung vier Schiebetore vorgesehen, die mechanisch oder hydraulisch betätigt worden. Jeweils eines befindet sich in jedem Sektor am Eingang des Baumes j in dem sich das Flügelrad oder der Rotor befindet. Damit läßt sich beispielsweise, wenn der Wellengang oder die Meeresströmungen auf den nördlichen Sektor auftreffen, durch dessen Tor der Eintritt des Wassers nach seiner Geschwindigkeit oder Stärke regulieren.. Die Tore« der Sektoren, die nach Osten und Westen gerichtet sind, bleiben in.diesem Fall geschlossen. Das -Tor.des südlichen Sektors wird in dem Maße offengehalten, das erforderlich ist, um sehr/annäherungsweise-eine konstante Umdrehungs-.-:. zahl des Flügelrades zu erreichen, das sich in dem genannten Baum befindet und das Kernstück des Antriebs der Vorrichtung der Erfindung zur Erzeugung von elektrischer Energie darstellt.To control the amount and energy of the moving seawater four sliding gates are provided in the apparatus of the invention, which has been mechanically or hydraulically operated. One is located in each sector at the entrance of the tree j in which the impeller or the rotor is located. Thus, for example, when the waves or the ocean currents strike the northern sector, the entrance of the water can be regulated by its gate according to its speed or strength. The gates of the sectors directed to the east and west remain in it Case closed. The gate of the southern sector is kept open to the extent required to reach very / approximately a constant revolution. Reach number of the impeller, which is located in said tree and represents the core of the drive of the device of the invention for generating electrical energy.
Von besonderer Bedeutung innerhalb der Vorrichtung der Er-Of particular importance within the apparatus of the
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findung ist demnach die Konstruktion des Schwimmkörpers mit den folgenden Hauptelementen:Accordingly, the design of the floating body with the following main elements:
a) die untere schwimmende Plattform, deren Oberseite von außen in Eichtung auf das Zentrum der Vorrichtung ansteigt;a) the lower floating platform, the top of which rises from the outside in the direction of the center of the device;
b) das Hauptdeck, dessen Unterseite von außen in Eichtung auf das Zentrum der Anlage nach unten verläuft;b) the main deck, the underside of which runs downwards from the outside in the direction of the center of the installation;
c) die Hauptträger, die zwischen der unteren schwimmenden Plattform und dem Hauptdeck senkrecht zu diesen angeordnet und mit ihnen verbunden sind und die radial von den Ecken der unteren schwimmenden Plattform bz^. des Hauptdeckes aus in Eichtung auf das Zentrum der Anlage hin verlaufen;c) the main beams, which are arranged and connected between the lower floating platform and the main deck perpendicular to them and which extend radially from the corners of the lower floating platform. from the main deck, towards the center of the facility;
d) das Flügelrad mit vertikaler Achse und in horizontaler Eichtung gekrümmten Flügeln oder Schaufeln, das im Zentrum der Vorrichtung zwischen der unteren schwimmenden Plattform und dem Hauptstück angeordnet ist in einem Baum, der teilweise von den Wänden der Hauptträger begrenzt isird;d) the vertical-axis and horizontal-arc curved blades or vanes disposed in the center of the device between the lower floating platform and the main body in a tree partially bounded by the walls of the main beams;
e) die unterschiedliche Krümmung der Seitenwände der Haupt-· träger, die für die Eegulierung und Konzentrierung des bewegten Wassers in Eichtung auf die konkaven Oberflächen der Flügel des Flügelrades sorgen;e) the different curvature of the side walls of the main carriers, which provide for the regulation and concentration of the moving water in the direction of the concave surfaces of the blades of the impeller;
f) die Tore, die an den Eingängen zu dem Eaum vorgesehen sind, in dem sich das Flügelrad befindet, und die durch ihre öffnung bzw, Schließung die Steuerung des Zutritts des Wassers zum Flügelrad ermöglichen, wobei sie beim(f) the gates provided at the entrances to the compartment where the impeller is located and which, by their opening or closing, allow control of the inlet of the water to the impeller, during
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öffnen in Schlitzen verschwinden, die in den Hauptträgern vorgesehen sind.to disappear into slits provided in the main girders.
Die vorstehend erläuterte Bauweise des Schwimmkörpers der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglich!" infolge der reiten Öffnungen der Sektoren an ihrer Außenseite die Aufnahme einer groBen Menge Meereswasser, dessen Bewegung bz-wi. Strömung durch die rasche Abnahme des Querschnittes seines Strömungsweges stark beschleunigt wirdr^Damit wird auch bei einem Wellengang, der in der Umgebung der Anlage als verhältnismäßig schwach erscheint, die Nutzbarmachung einer großen Menge an Bewegungsenergie und ihre Umwandlung in elektrische Energie in wirtschaftlicher Weise ermöglichet.The design of the floating body of the device according to the invention as explained above makes it possible to take up a large amount of seawater due to the riding openings of the sectors on its outside, the movement of which is greatly accelerated by the rapid decrease in the cross section of its flow path in a swell that appears relatively weak in the vicinity of the plant, the utilization of a large amount of kinetic energy and its conversion into electrical energy in an economical manner allows.
Das Flügelrad im Zentrum der Vorrichtung der Erfindung besteht aus zerlegbaren Elementen, Seine Flügel oder Schaufeln sind in horizontaler Richtung gekrümmt. Ihre Anzahl ist nicht besonders begrenzt. Bevorzugt sind jedoch Flügelräder mit einer größeren Zahl von Flügeln, beispielsweise mindestens 10. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit 12 Flügeln. Die Flügel sind mit ihrer zentralen Achse verbunden und durch Platten aus Stahl horizontal versteift, welche zugleich ^-die Funktion von Schwungrädern haben und dem Flügelrad eine höhere Trägheit verleihen. Auch die'Anzahl dieser versteifenden1 Platten ist nicht,besonders begrenzt. Eine Ausführungsform der Erfindung weist beispielsweise vier derartige .Platten auf. An ihrer Unterkante werden die Flügel auf Lagerstreifen gehalten, die der Führung des Flügelrades bei seiner Drehung dienen. Sie sind mit dem Aufbau derart verbunden, daß die Reibung des Flügelrades auf diesen Schienen so gering wie möglich ist, während gleichzeitig große Sicherheit in Führung und Stabilität erreicht ν) ird.The impeller in the center of the device of the invention consists of separable elements, its wings or blades are curved in the horizontal direction. Their number is not particularly limited. However, impellers with a larger number of vanes, for example at least 10, are preferred. An embodiment with 12 vanes is particularly preferred. The wings are connected to their central axis and horizontally stiffened by plates of steel, which at the same time have the function of flywheels and give the impeller a higher inertia. Also, the number of these stiffening 1 plates is not, especially limited. An embodiment of the invention has, for example, four such plates. At its lower edge, the wings are held on bearing strips, which serve to guide the impeller during its rotation. They are connected to the structure in such a way that the friction of the impeller on these rails is as low as possible, while at the same time achieving great safety in guiding and stability ν) ird.
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Zur Übertragung der Bewegungsenergie des Flügelrades dient seine zentrale Achse. Diese ist an ihrem unteren Ende in einem Lager abgestützt, das sich in der unteren schwimmenden Plattform befindet. Mit ihrem oberen Ende durchstößt die Achse das Hauptdeck. Auch in diesem Bereich sind Lager für das reibungsvermindernde Drehen der Achse vorgesehen. Die Achse endet in einem zentralen Getriebe auf dem Maschinendeck der Vorrichtung. Von diesem isird die Bewegung über horizontale Achsen auf Einrichtungen zur automatischen Steuerung der Drehzahl des Flügelrades und/oder der nachgeschalteten Generatoren zur Erzeugungfron elektrischer Energie übertragen, um optimale Betriebsbedingungen im Hinblick auf die gegebene Stärke der Belegung des Meereswassers zu erzielen. Falls diese Generatoren Gleichstromgeneratoren sind, können ihnen elektro-mechanisch oder elektronisch·· arbeitende Wechselstromerzeuger, is ie' Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler ('Gleichstrommotor mit nachgeschaltetem Wechselstromgenerator) oder Wechselrichter, nachgeschaltet werden. Die erzeugte Energie wird über unterseeische Kabel zu einem Transformatorenpark geleitet, der sich auf dem Festland befindeteTo transmit the kinetic energy of the impeller serves its central axis. This is supported at its lower end in a bearing, which is located in the lower floating platform. With its upper end, the axle pierces the main deck. Also in this area bearings are provided for the friction-reducing rotation of the axle. The axle ends in a central gearbox on the machine deck of the device. From this, the movement is transmitted via horizontal axes to means for automatically controlling the speed of the impeller and / or the downstream generators for generating electrical energy in order to achieve optimum operating conditions with regard to the given strength of the occupancy of the seawater. If these generators are DC generators, they can be followed by electro-mechanically or electronically powered alternators, the DC / AC converters (DC motors with AC generator connected downstream) or inverters. The energy generated is routed via undersea cables to a transformer park located on the mainland
Die Vorrichtung der Erfindung wird nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsfoi'm näher erläutert.The device of the invention will now be explained in more detail with reference to the Ausführungsfoi'm shown in the drawing.
Fig« 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung der.Erfindung mit Blick auf die Öffnung eines von vier Sektoren, Mit 1 ist die untere schwimmende Plattform bezeichnet, die den Boden der Vorrichtung bildet. Auf ihr befinden sich die Hauptträger 2, von denen zwei Seitenwände 11 zu sehen sind. Mit 3 ist einer der zusätzlichen Träger bezeichnet, die sich in der Mitte jeder Seite der unteren schwimmenden Plattform befinden und die Oberseite der unteren PlattformFig. 1 shows schematically a side view of the device of the invention with a view of the opening of one of four sectors. 1 designates the lower floating platform forming the bottom of the device. On it are the main beams 2, two of which side walls 11 can be seen. Denoted at 3 is one of the additional supports located in the middle of each side of the lower floating platform and the top of the lower platform
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1 mit der Unterseite des Hauptdecks 5 verbinden« Sie dienen ,der Stabilisierung der gesamten Anlage. Mit 4- sind die Verstärkungen des Eauptdecks 5 bezeichnet, die unter anderem der "Verbindung und Verstrebung des gesamten Aufbaus der Träger 2 und 3 dienen« Durch diesen strukturellen Aufbau wird die Stabilität der Anlage erreicht. Das Eauptcleck 5 ist zugleich Abdeckung des schwi amend en Teils der Vorrichtung. Is enthält die Plattform, auf^Ler sich der Maschinenpark zur Erzeugung von Elektrizität befindet. Das Hauptdeck 5 dient außerdem als Anlegeplatz.1 to connect to the underside of the main deck 5 «They serve to stabilize the entire system. 4- designates the reinforcements of the main deck 5, which inter alia serve to "connect and brace the entire structure of the beams 2 and 3." This structural design achieves the stability of the rig Part of the device is the platform on which the machinery for generating electricity is located, and the main deck 5 also serves as a berth.
Auf dem Hauptdeck 5 befindet sich ein kuppeiförmiger Aufbau 6, der die Maschinenanlage aufnimmt. 7 bezeichnet die Unterseite der unteren schwimmenden Plattform bzw. den Kiel des Schwimmkörpers. Zwischen den Trägern 2 und 3 und den in Eichtung auf das Zentrum der Vorrichtung geneigten Oberflächen der unteren Plattform 1 und des Hauptdecks 5 befinden sich Verstärkungen 8 mit dreieckigem Querschnitt, die den Aufbau zusammenhalten.On the main deck 5 is a dome-shaped structure 6, which receives the machinery. 7 indicates the underside of the lower floating platform or keel of the float. Between the supports 2 and 3 and the surfaces of the lower platform 1 and the main deck 5 inclined in the direction of the center of the device are reinforcements 8 of triangular cross-section which hold the structure together.
In Fig. 1 sind die Licht- und Belüftungsöffnungen des kuppeiförmigen Aufbaus 6 mit 32 bezeichnet. 33 steht für die äußere Oberfläche des kuppeiförmigen Aufbaus 6. Eine um das Hauptdeck umlaufende Reeling trägt die Bezeichnung 34-· Die gesamte ' Vorrichtung ist über Ketten 35 aus Stahl an Beton-'blöcken 36 und 37 verankert, die ihrerseits auf dem Meeresgrund 38 befestigt sind. 39 bezeichnet die Meeresoberfläche,.In Fig. 1, the light and ventilation openings of the dome-shaped structure 6 are designated 32. 33 represents the outer surface of the dome-shaped structure 6. A railing running around the main deck is designated 34. The entire device is anchored by steel chains 35 to concrete blocks 36 and 37, which in turn are fastened to the seabed 38 are. 39 denotes the sea surface.
Mit 40 werden in Fig. 1 die Kanten zwischen den schwimmenden Trägern 2 und der unteren schwimmenden Plattform 1 bzw. dem Hauptdeck 5 bezeichnet, während 4-6 für die Unterseite des Hauptdecks 5 steht.With 40 in Fig. 1, the edges between the floating beams 2 and the lower floating platform 1 and the main deck 5 are designated, while 4-6 stands for the underside of the main deck 5.
/ . _13_ 21.12.1981/. _ 13 _ 21.12.1981
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Auf dem kuppeiförmigen Aufbau 6 befindet sich ein Mast 45, der.eine Plattform 44 trägt, auf der sich eine Einrichtung 41 zur Messung der Windgeschwindigkeit,.ein Leuchtfeuer 42 und eine Nachrichtenantenne 43 befinden.On the dome-shaped structure 6 is a mast 45 which carries a platform 44 on which there are a device 41 for measuring the wind speed, a beacon 42 and a message antenna 43.
Fig, 2 zeigt schematisch einen vertikalen Querschnitt durch die Vorrichtung der Erfindung in diagonaler Richtung längs der Linie A-A von Fig. 3· In dieser Fig, ist das Flügelrad 16 mit seiner vertikalen Achse 14 zu sehen*. Diese besteht aus Stahl und ist in einem Lager 15 aus SpezialStahl in der unteren schwimmenden Plattform 1 gelagert. Oberhalb des Flügelrades 16 durchstößt sie das Hauptdeck 5« In diesem Bereich sind Lager 21 vorgesehen.Fig. 2 shows schematically a vertical cross-section through the device of the invention in the diagonal direction along the line A-A of Fig. 3. In this figure, the impeller 16 can be seen with its vertical axis 14 *. This is made of steel and is stored in a bearing 15 made of special steel in the lower floating platform 1. Above the impeller 16, it penetrates the main deck 5. "In this area bearings 21 are provided.
Die Flügel oder Schaufeln des Flügelrades 16 sind in horizontaler Richtung gekrümmt. Sie bestehen aus abnehmbaren Teilen aus Spezialstahl,. die mit der Achse 14 über Stahlplatten 17 verbunden sind, die in horizontaler Ebene angeordnet sind. Diese Platten 17 zur Verankerung der Flügel des Flügelrades 16 bestehen aus Spezialstahl, Sie halten die Flügel untereinander und mit der Achse in Verankerung und dienen gleichzeitig als Schwungräder und Elemente der Festigkeit des Flügelrades 16.The vanes or blades of the impeller 16 are curved in the horizontal direction. They consist of removable parts made of special steel. which are connected to the axis 14 via steel plates 17, which are arranged in a horizontal plane. These plates 17 for anchoring the wings of the impeller 16 are made of special steel, they hold the wings with each other and with the axis in anchorage and serve as flywheels and elements of the strength of the impeller 16th
12 bezeichnet einen Teil der vertikalen Wände der Träger 2. Mit 20 sind die Schiebetore bezeichnet, die sich in den Schlitzen 19 befinden. Die Anordnung dieser Elemente wird im Zusammenhang mit Fig. 3 näher erläutert.12 designates a part of the vertical walls of the supports 2. Denoted at 20 are the sliding gates located in the slots 19. The arrangement of these elements will be explained in more detail in connection with FIG.
Innerhalb des kuppeiförmigen Aufbaus 6, dessen Eingänge in Fig. 2 mit 3I und dessen Stützrippen mit 29 bezeichnet werden, befindet sich der mit 22 bis 26 bezeichnete Maschinenpark, der im Zusammenhang mit Fig. 4 näher erläutert wird.Within the dome-shaped structure 6, the inputs are designated in Fig. 2 with 3I and its support ribs with 29, there is the designated 22 to 26 machinery, which is explained in more detail in connection with FIG.
L· O Ut \ \J *J I _^__ 21.12.1981 L · O Ut \ \ J * JI _ ^ __ 21.12.1981
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Fig. 3 zeigt schematisch einen horizontalen Querschnitt durch die Vorrichtung dar Erfindung in Höhe der Linie B-B von Fig. 2. In dieser Fig. sind die Träger 2 und 3 im Querschnitt zu erkennen. Der Eintritt des Wassers in die Vorrichtung wird durch die Pfeile 9» der Austritt durch die Pfeile 10 angezeigt. Durch die gewölbten vertikalen Seitenwände 11 der Träger 2 erfolgt eine Konzentrierung und Steuerung des Wassers in Richtung auf den Baum 13, in dem sich das Flügelrad 16 befindet. Der Baum 13 wird teilweise von den Bereichen 12 der vertikalen Flächen der Träger 2 und zum anderen Teil von den Schiebetoren 20 begrenzt. In Fig. 3 sind das obere und das untere Schiebetor offen, während das linke und das rechte geschlossen sind. Dies entspricht der angegebenen Strömung des Wassers. Beim öffnen der Schiebetore 20, das mit mechanischen oder hydraulischen Mitteln bewirkt werden kann, werden diese auf Schienen bewegt und verschwinden in Schlitzen 19 innerhalb der Träger 2.Fig. 3 shows schematically a horizontal cross-section through the device of the invention at the level of the line B-B of Fig. 2. In this figure, the carriers 2 and 3 can be seen in cross-section. The entry of the water into the device is indicated by the arrows 9 "the exit by the arrows 10. Due to the curved vertical side walls 11 of the carrier 2, a concentration and control of the water takes place in the direction of the tree 13, in which the impeller 16 is located. The tree 13 is bounded in part by the areas 12 of the vertical surfaces of the beams 2 and partly by the sliding gates 20. In Fig. 3, the upper and lower sliding doors are open while the left and right are closed. This corresponds to the specified flow of water. When opening the sliding gates 20, which can be effected by mechanical or hydraulic means, they are moved on rails and disappear in slots 19 within the carrier second
Fig. 4 zeigt schematisch einen horizontalen Querschnitt durch die Vorrichtung der Erfindung in Höhe der Linie C-C von Fig. 2. In dieser Fig. ist der kreisförmige Grundriß 30 des kuppeiförmigen Aufbaus 6 mit seinen Eingängen131 und den tragenden Rippen.29 zu sehen. Dieser kuppeIförmige Aufbau befindet -sich auf dem Haüptdeck 5 ,das von der!;Röeling ; 34 umgeben ist. In dem kuppeiförmigen Aufbau 6 befindet sich der Maschinenteil der'Anlage "auf einer Plattform'27, die-; vom Rest des Hauptdecks 5 isoliert ist, um Vibrationen absorbieren zu können.Fig. 4 shows schematically a horizontal cross-section through the device of the invention at the level of the line CC of Fig. 2. In this figure the circular plan 30 of the dome-shaped structure 6 with its entrances 1 31 and the supporting ribs 29 can be seen. This dome-shaped structure is located on the hatch deck 5, which is from the!; Röeling; 34 is surrounded. In the dome-shaped structure 6, the machine part of the installation is located on a platform 27, which is insulated from the rest of the main deck 5 in order to be able to absorb vibrations.
Mittelteil der Maschinenanlage ist ein zentrales Getriebe 22, das die Bewegung ^qx. vertikalen Achse 14 des Flügelrades 16 aufnimmt. Von dort gelangt die BewegungsenergieCentral part of the machinery is a central gear 22, the movement ^ q x . vertical axis 14 of the impeller 16 receives. From there comes the kinetic energy
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über eine horizontale Acbse 26 zu Einrichtungen 23 für die automatische Steuerung der Drehzahl und dann zu Generatoren 24 zur Erzeugung von elektrischer Energie. Mit 25 werden Wechselstromerzeuger und Verbindungskasten für die Kabel bezeichnet, die die elektrische Energie abführen und über üntermeereskabel zu einer ^ransformatorstation leiten, die sich auf festem Boden befindet.via a horizontal axis 26 to means 23 for the automatic control of the rotational speed and then to generators 24 for the generation of electrical energy. With 25 W e chselstromerzeuger and connection box for the cable are called, which dissipate the electrical energy and pass over to a üntermeereskabel ^ ransformatorstation, which is on firm ground.
In einer konkreten Ausführungsform hat die Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Ausnutzung und Steuerung der Energie des Heereswassers die in den Fig. dargestellte Form. Die untere schwimmende Plattform und das Hauptdeck weisen quadratische Form auf. Die Vorrichtung wird durch vier Stützen in vier Sektoren eingeteilte Die <. öffnung jedes Sektors hat an ihrer Außenseite eine Breite von etwa 150 m und eine Höhe von etwa 16 m. Diese für den Eintritt des Wassers offene Fläche verengt sich in Richtung auf das Zentrum der Anlage, so daß die Öffnung an der Stelle, 7JO sich das Tor befindet, nunmehr 12 χ 12 m ausmacht. Auf diese Weise wird eine erhebliche Erhöhung der Geschwindigkeit des bewegten Wassers erreicht.In a specific embodiment, the device for generating electrical energy by utilizing and controlling the energy of the army water has the form shown in the figures. The lower floating platform and the main deck have square shape. The device is divided into four sectors by four columns. Opening of each sector has on its outside a width of about 150 m and a height of about 16 m. This area, open to the entrance of the water, narrows towards the center of the complex, so that the opening at the point where the gate is located now amounts to 12 × 12 m. In this way, a considerable increase in the speed of the moving water is achieved.
Das Flügelrad im Zentrum der Vorrichtung hat einen Durchmesser von 21 m und eine Höhe von 8 m. Es besteht aus zerlegbaren Elementen und weist 12 Flügel und 4 horizontale Verstrebungs-Platten, auf.The impeller in the center of the device has a diameter of 21 m and a height of 8 m. It consists of demountable elements and has 12 wings and 4 horizontal bracing plates.
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