DE3518516C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H13/00—Marine propulsion by wind motors driving water-engaging propulsive elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
- B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
- B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
- B63H9/02—Marine propulsion provided directly by wind power using Magnus effect
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
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Description
Die Erfindung betrifft eine Windantriebsvorrichtung für Schiffe
unter Verwendung von Flettner-Rotoren und konventionellen Segeln.
Eine derartige Windantriebsvorrichtung ist aus der GB-Z. "The Motor
Ship", Jan. 1984, Seite 34 bekannt.
Es handelt sich hierbei um eine Windantriebsvorrichtung für Han
delsschiffe, insbesondere Tanker, bei der die konventionelle Se
geltechnologie in Verbindung mit Flettner-Rotoren unter Ausnutzung
des Magnuseffektes ihre Anwendung findet. Dabei wird zwischen zwei
- auf einer säulenartigen Tragkonstruktion - senkrecht angeordneten
Flettner-Rotoren ein rechteckiges, blähbares Segel derart aufge
spannt, daß über Leitstücke von den Rotoren der Luftstrom leicht
in das Segel geleitet werden kann, so daß eine derartige Anordnung
wirkungsvoller arbeitet als die Rotoren allein. Eines der Leit
stücke ist hohl ausgebildet, um einerseits das Reffen des Segels
und andererseits die Stauung desselben zu ermöglichen. Die bekannte
Anordnung, die entweder nur zur Entlastung des Hauptantriebes oder
aber auch als alleiniges Antriebsmittel eingesetzt werden kann, er
zielt ihre beste Wirkung jedoch nur bei halbem bis achterlichem
Wind. Bei vorlichem Wind ist sie dagegen überhaupt nicht einsetz
bar, vielmehr bilden die Rotoren dann einen erheblichen Windwider
stand.
Bekannt sind ferner Windkraftanlagen für Schiffe mit einem auf dem
Deck des Schiffes angeordneten, um eine vertikale Achse drehbaren
Rotor, der über ein Winkelgetriebe und eine Wellenleitung mit einem
in üblicher Weise am Heck des Schiffes vorgesehenen Propellers ver
bunden ist (DE-OS 25 40 167). Derartige Windantriebsvorrichtungen
sind unabhängig von der Windrichtung betreibbar, können also auch
noch bei Wind von vorn betrieben werden, wenn Segel und Flettner-
Rotor überhaupt keinen Vortrieb mehr liefern - allerdings mit ge
ringerem Wirkungsgrad als bei den übrigen Windrichtungen.
Der Erfindung liegt - ausgehend von der Windantriebsvorrichtung der
eingangs genannten Art - die Aufgabe zugrunde, eine solche Windan
triebsvorrichtung für Schiffe derart auszubilden, daß sie bei jeder
Windrichtung betreibbar ist, und dabei die Vorteile von Segel,
Flettner-Rotor und Windkraftanlage konstruktiv in einer Vorrichtung
so vereinigt, daß wahlweise der Betrieb mit Segel, Flettner-Rotor
oder Windkraftanlage ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Windantriebsvorrichtung
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Durch die konstruktive Vereinigung von Segel, Flettner-Rotor und
Windkraftanlage in einem Gerät, bei gleichzeitiger funktioneller
Trennung in drei Betriebsarten, kann jeweils die nach Windrichtung
günstigste Betriebsart gewählt werden, nämlich bei achterlichem
Wind: Segelbetrieb, bei seitlichem Wind: Flettner-Rotor-Betrieb
und bei vorlichem Wind: Windkraftanlagen-Betrieb.
Die erfindungsgemäße Windantriebsvorrichtung nutzt die verfügbare
Windenergie somit bei jeder Windrichtung optimal und bewirkt damit
eine hohe Durchschnittsgeschwindigkeit des Schiffes.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung nach Anspruch
2 sieht vor, daß der Propeller ein Voith-Schneider-Propeller ist,
der direkt mit dem Rotor verbindbar ist. Hierdurch entfallen Win
kelgetriebe und lange Wellenleitungen wie bei herkömmlichen Wind
kraftanlagen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
übrigen Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und wird nachstehend erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines mit drei Windan
triebsvorrichtungen ausgerüsteten Schiffes,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Schiff,
Fig. 3 eine Heckansicht des Schiffes,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Schiffes,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Rotor der Windantriebsvor
richtung mit Voith-Schneider-Propeller (links der Mittel
achse in der Betriebsstellung als Windkraftanlage, rechts
davon als Segel bzw. Flettner-Rotor)
und
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen aerodynamisch profilierten
Flügel des Rotors mit Laufwagen und Bespannung.
In der nachfolgenden Beschreibung werden folgende Abkürzungen ver
wendet:
- SFWG =Segel-/Flettner-Rotor-/Windkraftanlage-Gerät für die
Windantriebsvorrichtung
WKA = Windkraftanlage
VSP = Voith-Schneider-Propeller.
In den Fig. 1 bis 4 ist als Schiff 1, 2 jeweils ein Katamaran
- bestehend aus zwei Schwimmkörpern 1 und einer zu verbindenden
Plattform 2 - mit drei Segel-/Flettner-Rotor-/Windkraftanlage-
Geräten - SFWG - 11, 17, 22 in verschiedenen Ansichten dargestellt.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, ein Schiff mit einem ein
zelnen SFWG anzutreiben. Die hier dargestellte Anlage beinhaltet
in jedem einzelnen SFWG 11, 17, 22 die Segelfläche eines Fünfmast-
Segelschiffes. Diese Segelfläche erbringt beim Wasserwiderstand
eines Schwimmkörpers 1 eine akzeptable Geschwindigkeit, jedoch ist
aus Stabilitätsgründen ein zweiter Schwimmkörper notwendig, was zum
Katamaran führt.
Die Segelfläche des zweiten SFWG gleicht den zusätzlichen Wasser
widerstand des zweiten Schwimmkörpers 1 aus, während der zusätz
liche Luftwiderstand der Plattform 2 und die größere Eintauchung
der Schwimmkörper 1 das dritte SFWG erfordern, das aber nebenher
auch eine höhere Geschwindigkeit ermöglicht.
Durch die in Fig. 2 dargestellte Anordnung der drei SFWG 11, 17,
22 wird deren gegenseitige Abschattung bei den vier Hauptwind
richtungen vermieden. Lediglich jeweils ein SFWG wird bei Winden
30° von vorn steuerbords und 60° von achtern backbords abgeschat
tet.
Die Fig. 3 zeigt in der Heckansicht des Schiffes die drei mög
lichen Betriebszustände - SFWG 11 als Segel, SFWG 17 als Fettner-
Rotor und SFWG 22 als Windkraftanlage - mit den dazugehörigen
Eintauchtiefen des Voith-Schneider-Propellers VSP 6. Der gezeigte
Hilfsantrieb 23 wird jedoch nur beim Anfahren des Schiffes benutzt.
Die in Fig. 5 dargestellte turmartige Rotorachse 4 des SFWG, die
zusammen mit den aerodynamisch profilierten Flügeln 21 den gerüst
artigen Rotor 4, 21 bildet, hat aus Festigkeitsgründen am Fuß einen
großen Durchmesser mit einer entsprechenden Lagerung 5. Die Größe
des Fußes der Rotorachse 4 erlaubt die Anordnung des VSP 6 im
Innern.
Das Ausfahren und Einziehen des VSP 6 geschieht durch Hydraulik
zylinder 7 und -stempel 8.
Die Bremse 9 dient der Positionierung des SFWG bei Segelbetrieb und
zum Festsetzen des SFWG bei Extremwinden und Windstille.
Der E-Motor/Generator (10) ermöglicht die Feinpositionierung des
SFWG bei Segelbetrieb bzw. die elektrische Abbremsung sowie die
Nutzung des Leistungsüberschusses im WKA-Betrieb. Die Drehenergie-
Übertragung geschieht formschlüssig im Bereich des größten Durch
messers des Drehlagers 5 bzw. des Fußes der Rotorachse 4, z. B.
durch Verzahnung.
Für die verschiedenen Betriebsmöglichkeiten der SFWG 11, 17, 22
gilt:
Bei Wind von achtern geschieht das "Segelsetzen" durch Bespan
nung 20 des halben SFWG 11; der Wind wird in einer offenen Halb
schale "eingefangen", der VSP 6 ist völlig eingezogen (Fig. 3
links).
Die Bespannung 20 wird dabei mittels Laufwagen 12, halbkreis
förmigen Stützreifen 13 sowie Straffseilen 14 und -rollen 15
vorgeheißt, wie aus der in Fig. 6 gezeigten vergrößerten Dar
stellung eines Querschnitts im Bereich eines Flügels 21 des
Rotors 4, 21 des FSWG hervorgeht. Die Laufwagen 12 haben elek
trischen Einzelradantrieb 16. Die Höhe der Bespannung 20 richtet
sich nach der jeweiligen Windstärke.
Bei seitlichen Winden wird durch gleichzeitiges Hochfahren aller
Laufwagen 12 ein voll umschlossener Zylinder gebildet, wobei zuvor
jeweils zwei halbkreisförmige Stützreifen 13 mittels der Verbin
dungsbolzen 18 an den Verbindungsstellen zu einem Vollkreis zusam
mengefügt werden. Die Höhe des von der Bespannung 20 gebildeten
Zylinders ist dann eine Regelgröße, wenn bei Teilbespannung der als
WKA arbeitende obere, nicht bespannte Teil des Rotors 4, 21 eine
Drehrichtung erzeugt, die der des Schiffsvortriebes entspricht.
Grundsätzlich wird jedoch die Drehung des Flettner-Rotors durch
das Eintauchen des VSP 6 in das Wasser, dessen Anströmung und die
Relativbewegung des Wassers zum Schiff aufgebracht. Die Drehge
schwindigkeit des Rotors 4, 21 des SFWG wird dabei vor allem über
die Eintauchtiefe des VSP 6 in das Wasser, die Drehrichtung des
Rotors dagegen durch die übliche Verstellvorrichtung 19 am VSP 6
geregelt.
Beim Anfahren des Schiffes kann die Rotation entweder mittels des
E-Motors/-Generators 10 erreicht werden oder indirekt über den
Hilfsantrieb 23.
Bei Wind von vorn werden die die Bespannung 20 tragenden Laufwagen
12, an den vier Flügeln 21 des Rotors 4, 21 des SFWG 22 bis in den
Bereich der Verkleidung 3 hinuntergefahren, so daß der Rotor nur
vom Wind in Rotation versetzt werden kann.
Der VSP 6 wird in das Wasser gesenkt. Das Schiff erfährt durch
seine Rotation den Vortrieb. Die Anlage wird wie vorher beschrieben
geregelt.
Claims (10)
1. Windantriebsvorrichtung für Schiffe unter Verwendung von
Flettner-Rotoren und konventionellen Segeln,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flettner-Rotor aus einem
gerüstartigen Rotor (4, 21) besteht, an dessen Umfang
eine Bespannung (20) anbringbar ist, die in über den Umfang
geschlossener Form den Zylindermantel des Flettner-
Rotors bildet und die in offener, nur teilweise über den
Umfang gespannter Form sowie bei gegen Drehung gesichertem
Rotor (4, 21) als Segel dient, und daß auf dem
Umfang des Rotors (4, 21) angeordnete vertikale Streben
als aerodynamisch profilierte Flügel (21) ausgebildet
sind, so daß der Rotor (4, 21) bei geborgener Bespannung (20)
den Rotor einer Windkraftanlage bildet, die mit einem
Propeller des Schiffes (1, 2) verbindbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Propeller ein Voith-Schneider-Propeller (6) ist,
der direkt mit dem Rotor (4, 21) verbindbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Voith-Schneider-Propeller (6) höhenverstellbar ange
ordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Voith-Schneider-Propeller (6) in einen vom Drehlager
(5) des Rotors (4, 21) umgebenen Hohlraum einziehbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der bei Fahrt des Schiffes (1, 2) vom
umgebenden Wasser angeströmte Voith-Schneider-Propeller
(6) als Dreheinrichtung für den Flettner-Rotor dient.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Bespannung (20) mit horizontalen
Stützreifen (13) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützreifen (13) jeweils aus zwei halbkreisförmigen
Stützreifen zu einem Vollkreis zusammensetzbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützreifen (13) mit Laufwagen
(12) versehen sind, die auf den Flügeln (21) des Rotors
(4, 21) vertikal verfahrbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufwagen (12) jeweils mit einem elektrischen
Einzelantrieb (16) versehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor (4, 21) mit einem E-Motor/Genera
tor (10) kuppelbar ist.
Priority Applications (2)
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3518516A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4024126A1 (de) * | 1990-07-30 | 1991-05-08 | Franz Husnik | Ein schiff, das nur von windenergiekonvertern elektrisch betrieben wird und durch seinen besonderen baustil mit einen enorm geringeren bugwiderstand umweltfreundlich die ozeane durchfaehrt |
DE19855282A1 (de) * | 1998-11-25 | 2000-06-08 | Bernd Krueger | Segelschiff mit klappbarem Mast und zusätzlichem Schraubenantrieb |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3600513C2 (de) * | 1985-05-23 | 1997-02-06 | Herbert Zeretzke | Windantriebsvorrichtung für Schiffe |
US5509866A (en) * | 1994-06-28 | 1996-04-23 | Univerg Research Netwerg, Ltd. | Epicyclical galactic cluster gearing system |
US5850108A (en) * | 1996-10-04 | 1998-12-15 | Bernard; Samuel | Fluid flow power generation system with foil |
WO2018042451A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | V narayanan | A method to provide dynamic lift and draft reduction in ships |
CN106976539A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-25 | 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) | 船用筒式风帆 |
CN111547215B (zh) * | 2020-05-15 | 2021-04-02 | 宁波大学 | 一种基于风洞原理的高聚风转筒风帆结构及其使用方法 |
FR3125016A1 (fr) * | 2021-07-06 | 2023-01-13 | Farwind Energy | Navire et système adaptés à la collecte d’énergie éolienne distante et nomade |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2540167A1 (de) * | 1975-09-09 | 1977-03-17 | Angelo De Dr Ing Angelis | Antrieb fuer ein schiff |
-
1985
- 1985-05-23 DE DE19853518516 patent/DE3518516A1/de active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4024126A1 (de) * | 1990-07-30 | 1991-05-08 | Franz Husnik | Ein schiff, das nur von windenergiekonvertern elektrisch betrieben wird und durch seinen besonderen baustil mit einen enorm geringeren bugwiderstand umweltfreundlich die ozeane durchfaehrt |
DE19855282A1 (de) * | 1998-11-25 | 2000-06-08 | Bernd Krueger | Segelschiff mit klappbarem Mast und zusätzlichem Schraubenantrieb |
DE19855282C2 (de) * | 1998-11-25 | 2001-04-19 | Bernd Krueger | Segelschiff mit kippbarem Mast und zusätzlichem Schraubenantrieb |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3518516A1 (de) | 1986-11-27 |
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