DE4024126A1 - Ein schiff, das nur von windenergiekonvertern elektrisch betrieben wird und durch seinen besonderen baustil mit einen enorm geringeren bugwiderstand umweltfreundlich die ozeane durchfaehrt - Google Patents

Description

Bei dieser Erfindung handelt es sich um ein verändertes Schiffbausystem und einen Energieantriebssystem, wobei bisher angewendete Bestandteile ihre Wie­ deverwendung finden. Die Hauptschwerpunkte richten sich auf den Bugwider­ stand, der Energiegewinnung auf dem Schiff und dem Antriebsystem. Das Schiff selbst besteht aus vier fest miteinander verbundenen Schiffskörpern, wobei das Mittelschiff am längsten ist und am Bug und Heck die spitze Nase hervor­ steckt. Auf der Backbord- und Steuerbordseite wird das Mittelschiff von je einen Seitenschiff flankiert, wobei der Abstand zwischen den Schiffskörpern hierbei fünf Meter beträgt. Diese Schiffskombination ist für alle Frachtarten geeignet, Passagiere mit einbezogen, wobei das von zwei Seiten geschützte Mit­ telschiff ein genialer Öltanker wäre. Zwischen den drei Schiffskörpern ent­ stehen zwei Wasserrinnen von je fünf Meter Breite, die den Bugwiderstand enorm verringern. In diese Wasserrinnen wird vom oberen Deckschiff aus je einer der Hauptantriebe in die Rinnen versenkt, wobei der Wirkungsgrad der Schraube in­ folge der seitlichen Begrenzung die Schubleistung verbessert. Die drei Schiffs­ körper werden mit einem stabilen Doppeldeck zusammen montiert, dessen Zwischen­ raum eine Ladehöhe ab drei Meter aufwärts beinhalten sollte, eine Norm ist da nicht erforderlich, wenn bei veränderten Wünschen der Auftraggeber die Sicherheit mit einbezogen wird. Im Oberdeck können auch alle Maschinenräume und sonstigen technischen Einrichtungen mit untergebracht werden, so daß die drei darunter liegenden Schiffskörper für andere Frachten verfügbar bleiben. Auf alle Fälle darf das Oberdeck bei zu starker Befrachtung nicht ins Wasser eintauchen, da sich der Bugwiderstand sofort vergrößern würde, was ja einen großen Teil der Energieeinsparung ausmacht. Der Durchzug des Wassers in den Rinnen hält auch das Schiff mit auf den Kurs. Das Oberdeck bietet genug Platz, um fünf Windenergiekon­ verter zu montieren, in meinen Fall habe ich drei vorgesehen, das hängt ja auch davon ab, wie schnell das Schiff vom Auftraggeber gewünscht wird. Das Mittelschiff beherbergt im Heck einen kleinen Maschinenraum, von wo aus eine Schraube betrieben wird, welche von beiden Seiten durch das Ruder begrenzt wird. Die beiden kleinen Schiffskörper verfügen im Heck über einen kleinen Maschinenraum zum betrei­ ben einer kleinen Schraube, die nur ab und zu zur Kurskorrektur beitragen sollen. Ferner ist auch eine Elektrolyseanlage mit vorgesehen, in welcher anfallende Über­ kapazitäten in Wasserstoff umgewandelt und in einen stabilen Tank gespeichert werden und bei Flaute mit Hilfe der Wasserstoffmotoren weiterfahren kann. Bei der Größe dieser Windenenergiekonverter ist es erforderlich, daß das obere Lager für die Vertikalachse mit Diagonalverstrebungen in fester Verbindung mit den vom Deck aus nach oben führenden Säulen gebracht wird. Alle noch nicht er­ wähnten Details werden bei den später folgenden Ausführungen erklärt. Nun wollen wir uns mit einigen Maßen befassen, welche selbstverständlich vom Betreiber oder Hersteller jederzeit verändert werden können.

Das Mittelschiff verfügt über eine Länge von 350 Meter, 12 Meter Breite und einen Tiefgang von 10 Metern: Die beiden Seitenschiffe sind 300 m lang, 10 Meter breit und 10 m Tiefgang. Die Wasserrinnen zwischen den Schiffen sind fünf Meter breit, das darüber montierte Deck ist 350 Meter lang, 42 Meter breit und im Innern eine Ladehöhe von drei Metern, doch nach oben erweiterbar. Nach Abzug der Räume für technische Einrichtungen verbleiben etwa 130 000 m³ nutzbarer Innenraum bei Größenordnung.

Maße für den Windenergiekonverter:
Windwirksame Flügelhöhe 4,5 Meter
Windwirksame Flügellänge 18 Meter
Windwirksame Flügelfläche 81 m²

Auf einen Windenergiekonverter entfallen 14 Flügel, wobei ständig sieben Flügel windwirksam arbeiten=567 m² je Konverter

Drei Konverter=1701 m²
Fünf Konverter=2835 m²

Berechnungsformel=p½ · pv · F=W

Windstärken:

40 m/s=3351456 W=3351,456 Kw=4556,7042 Ps
50 m/s=6545812,5 W=6545,8125 Kw=8899,813 Ps

Sieben Einbaustufen=ein Konverter mit 567 m² windwirksamer Flügelfläche:
Windstärken:

40 m/s=23460192 W=23460,192 Kw=31896,929 Ps
50 m/s=45820687 W=45820,687 Kw=62298,690 Ps

Drei Konverter erbringen 3×567 m²=1701 m² windwirksame Flügelflächen:

40 m/s=70380576 W=70380,576 Kw=95690,789 Ps
50 m/s=13746206 W=137462,06 Kw=186896,07 Ps

Fünf Konverter erbringen 5×567 m²=2835 m² windwirksame Flügelflächen:

40 m/s=11730096 W=117300,96 Kw=159484,64 Ps
50 m/s=239343375 W=23934375 Kw=239343,375 Kw=325415,86 Ps

Dieses Schiffbausystem bietet ausreichend Raum für unterschiedliche Be­ frachtung und den Windenergiekonvertern kann man den Platz, den sie benötigen, gönnen, die Gegenleistung in Fom von Energie sollte auch die Öko­ nomie zufriedenstellen und der gefährdeten Umwelt ist auch gedient.

Es zeigt

Fig. 1=Draufsicht auf drei nebeneinander liegender Schiffskörper, wobei der mittlere (1) die beiden anderen (1a und 1b) um je 25 m, insgesamt 50 m am Bug und Heck hervorsteht, die beiden Schiffskörper (1a und 1b) liegen links und rechts je 5 m vom Mittelschiff (1) ent­ fernt und bilden zwei Wasserrinnen, in welchen je einer der Haupt­ antriebe (5 und 5a) vom darüber montierten Deck aus ins Wasser versenkt (Fig. 2) und erbringt infolge der seitlichen Begrenzung eine bessere Schubleistung der Schraube, sowie auch einen enorm geringeren Bugwiderstand. Die eingeplanten drei Maschinen­ räume (4, 4a und 4b) im Mittelschiff können ebensogut im darüber­ liegenden Deck untergebracht werden, sowie auch die Elektrolysean­ lage, dann bleiben die Schiffskörper (1, 1a und 1b) für eine andere Befrachtung verfügbar, wobei das Mittelschiff (1) ein von zwei Seiten geschützter Öltanker wäre. Alle drei Heckseiten werden mit je einen kleinen Maschinenraum belegt (4c, 4d und 4E), welche je eine kleine Schraube betreiben (Fig. 4) (5b, 5c und 5d), wobei (5c und 5d) nur der Kurskorrektur dienen.

Fig. 2=bietet ebenfalls eine Draufsicht auf das Oberdeck (2) mit einer veränderten Raumaufteilung in bezug auf die eingeplanten Windener­ giekonverter (3, 3a und 3b), den Ladeluken (6), der Elektrolyseanlage (4F), den Maschinenräumen (4, 4a und 4b) und die Durchgangstunnel (6a) neben den Konvertern.

Fig. 3=ein Elektromotor mit Schiffsschraube, welcher an seinen Halterungen am Deck (2) befestigt wurde und in beiden Wasserrinnen versenkt, den Hauptantrieb des Schiffes übernimmt,

Fig. 4=die hinteren Heckteile von den Schiffskörpern (1, 1a, und 1b) mit den Schrauben (5b, 5c und 5d) und den Ruder (5G),

Fig. 5=zeigt die aus sieben Teilen zusammengefügte Säule, bestehend aus dem Mittelstück (11) und den Flanschen (11a), unten führt dann die Ver­ tikalachse (9a) durch das Deck (2), Fig. 6, durch das Antriebszahn­ rad (9) und mündet in das Bodenlager (10), über der Deckfläche ist der Flansch (11a) mit der oberen Halbschale vom Kugellager (10b) verschraubt,

Fig. 6=zeigt den vergrößerten Teil der Vertikalachse, welche bereits in der Fig. 5 beschrieben wurde,

Fig. 7=zeigt das oberste Teilstück der Vertikalachse mit dem auf dem Flansch aufgeschweißten Kegel und Lager (11c),

Fig. 8=zeigt das obere Lager (11c) mit den Diagonalverstrebungen (11d),

Fig. 9=zeigt eine fertige Einbaustufe mit den Flügeln (12), fest montiert an der Manschette (12d), der linke Flügel zeigt eine Gitterrostver­ kleidung um auf der negativ windwirksamen Seite den Luftwiderstand zu verringern, rechts auf der windwirksamen Seite wird der Flügel mit Segeltuchstreifen wieder abgedichtet, damit von der Windströmung nichts verloren geht,

Fig. 10=zeigt ein Schema, wie die Einbaustufen übereinander verteilt einge­ baut werden sollen, so daß immer sieben Flügel voll im Wind stehen, wobei jeder Flügel die Möglichkeit hat, einen halben Umfang lang den Wind zu nutzen,

Fig. 11=das obere Achslager (11c) mit der daran montierten Diagonalverstrebung, welche auf den vier Säulen (11E) sitzen und unten auf dem Deck fest verankert werden, denn sie müssen jeden Sturm schadlos überstehen können, es lohnt sich nicht nur für die Umwelt, die Energiegeschenke der Natur zu verwerten, es wird früher als wir denken, lebensnotwendig werden, es hat keinen Sinn zu behaupten, es wäre ja schon zu spät, das Dasein auf dieser Erde mußte schon seit seiner Entstehung erkämpft werden, das gilt auch heute noch.

Positionsliste:

1 = das im Wasser liegende Mittelschiff,
1a = das in Abstand von 5 m daneben liegende linke Schiff,
1b = das in Abstand von 5 m daneben liegende rechte Schiff,
2 = das über den drei Schiffen montierte Deck,
3 = der in der Mitte des Decks montierte Windenergiekonverter,
3a = der in Hecknähe montierte Konverter,
3b = der in Bugnähe montierte Konverter,
3c = die Stelle auf dem Deck (2), wo die Vertikalachse (9) durch das Deck in den Maschinenräumen hineinführt,
4 = der unter den Konverter (3) liegende Maschinenraum,
4a = der unter den Konverter (3a) liegende Maschinenraum,
4b = der unter den Konverter (3b) liegende Maschinenraum,
4c = ein kleiner Maschinenraum im Heck vom Mittelschiff (1),
4d = ein kleiner Maschinenraum im Heck vom linken Seitenschiff,
4e = ein Maschinenraum im Heck vom rechten Seitenschiff,
4f = ein Raum für die Elektrolyseanlage,
5 = ein in der rechten Wasserrinne an Halterungen (5E) hängender Elektro­ motor,
5a = ein in der linken Wasserrinne hängender Elektromotor,
5b = eine am Heck vom Mittelschiff (1) montierte Schiffsschraube,
5c = die am Heck vom linken Seitenschiff (1a) montierte Schiffsschraube,
5d = die am Heck vom rechten Seitenschiff (1b) montierte Schiffsschraube,
5E = Halterungen für den versenkbaren Elektromotor mit Schraube,
5F = sind die Schrauben, welche von den Elektromotoren (5 und 5a) betrieben,
5G = das Steuerruder am Heck vom Mittelschiff (1),
6 = die auf dem Deck (2) befindlichen Ladeluken,
6a = ein an den Konvertern vorbeiführender Durchgang,
7 = der vom Antriebszahnrad (9) betriebene rechte Generator mit Ritzel,
7a = der vom Antriebsrad (9) linke Generator mit Ritzel,
7b = der über die Fliehkraftkupplung (8a) betriebene linke Generator,
7c = der über die Fliehkraftkupplung (8) betriebene rechte Generator,
8 = die rechte Fliehkraftkupplung,
8a = die linke Fliehkraftkupplung,
9 = das Antriebszahnrad für die Generatoren,
9a = die Vertikalachse,
9b = ein an der Achse angeschweißter Ring, im Lager (10) beherbergt, dient er der Entlastung dieser Anlage,
10 = das auf dem Deckboden montierte Lager,
10a = das unter dem Deckboden montierte Lager
11 = das Mittelstück, an der die Manschette (12d) mit den Flügeln (12) mon­ tiert wird und eine Einbaustufe bilden,
11a = die zum Mittelstück gehörenden Flansche,
11c = das obere Lager mit dem Kegel,
11d = die Diagonalverstrebungen in Verbindung mit den zum Deck (2) führenden Säulen (11E),
11E = die Säulen, welche das obere Lager mit den Diagonalverstrebungen tragen,
12 = die Windflügel,
12a = die Einbaustützen zur Stabilisierung der Flügel,
12b = die Gitterverkleidung zur Verringerung des Luftwiderstandes,
12c = die Segeltuchstreifen zur Abdeckung des luftdurchlässigen Gitters auf der windwirksamen Seite,
12d = die Manschette, welche über die Halterung (12E) mit den Flügeln (12) verschweißt wird und zur Einbaustufe wird,
12E = die Halterungen.

Diese hier aufgeführten Teile sind nicht alle Gegenstand des Patentanspruchs, dieser bezieht sich nur auf den Baustil des Schiffes für geringeren Bugwi­ derstand und der Anwendung von Windenergiekonvertern bei der Seefahrt.

Claims (1)

1. Will man die Verbrennung fossiler Treibstoffe reduzieren, bietet die Seefahrt unterschiedliche Möglichkeiten, wovon ich eine patentieren lassen will, be­ stehend aus

   • - 3 nebeneinander im Wasser liegenden langen schmalen Schiffen, wobei das Mit­ telschiff länger ist als die zu beiden Seiten in 5 m Abstand befindlichen Schiffe, über alle drei Schiffe wird
   • - 1 Doppeldeck mit einer inneren Ladehöhe ab 3 m und mehr montiert und mit
   • - 3 Windenergiekonvertern ausgestattet, es dürfen auch fünf sein, welche an
   • - 12 Generatoren die Energie liefern und vorwiegend
   • - 5 Elektromotoren beschicken für die
   • - 5 Schiffsschrauben, wovon zwei wasserdichte Elektromotoren mit Schraube vom Deck aus an stabilen Halterungen in die zwischen den Schiffen entstandene Wasser­ rinne versenkt werden und infolge seitlicher Begrenzung mehr Schubleistung erbringen, die anderen drei Motoren befinden sich im Heck der drei Schiffe und betreiben die drei Schrauben, wobei die Backbord- und Steuer­ bordschraube nur zur Kurskorrektur dienen sollen, aber die Schraube vom Mittelschiff ständig mitläuft und zu beiden Seiten von
   • - 1 Ruder begrenzt wird, für die Generatoren sind zwischen dem Deck noch
   • - 3 kleine Maschinenräume vorgesehen, ferner noch
   • - 1 Elektrolyseraum der Raum bietet für
   • - 1 großen Wasserstofftank, worin nicht gebrauchte Energie gespeichert werden kann, entstanden infolge Überkapazität und bei Liegezeiten, ferner noch
   • - 2 Wasserstoffmotoren, betrieben von den vorhandenen Wasserstoffvorräten, die ausreichend vorhanden sein sollen, alle weiteren Einrichtungen sollen im Einvernehmen mit den Schiffsgesellschaften und -hestellern vereinbart werden, da ein solches Schiff für unterschiedliche Frachten geeignet ist, besonders das Mittelschiff, das von den Seitenschiffen geschützt flankiert wird, wäre der sicherste Öltanker.