WO2015000964A1

WO2015000964A1 - Hydroelectric turbine for use in a flowing body of water

Info

Publication number: WO2015000964A1
Application number: PCT/EP2014/064075
Authority: WO
Inventors: Harald TÜRCK; Peter FRÖDE
Original assignee: Smart Hydro Power Gmbh
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2015-01-08
Also published as: DE102013107122A1

Abstract

The invention relates to a hydroelectric turbine (10) for use in a flowing body of water (100) for generating electrical current, having a housing (20), a turbine (30), an electricity generator (40) connected to the turbine (30) in a torque-transmitting manner, and an anchor device (50) for anchoring the hydroelectric turbine (10) to the bed (110) of the body of water (100), said turbine being fastened to an anchor interface (52), the anchor device (50) having an anchor (54) and an anchor line (56), which is fastened to the anchor (54) and extends between the anchor (54) and the anchor interface (52), the anchor line (56) having a length (L) such that an anchor angle (α) that causes the hydroelectric turbine (10) to descend in order to achieve a force equilibrium is set between the anchor line (56) and the bed (110) of the body of water (100).

Description

Wasserkraftturbine für den Einsatz in einem fließenden Gewässer Hydropower turbine for use in a flowing water

B e s c h r e i b u n g Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserkraftturbine für den Einsatz in einem fließenden Gewässer zur Erzeugung von elektrischem Strom. The present invention relates to a hydropower turbine for use in a flowing water to generate electricity.

Grundsätzlich ist es bekannt, dass Wasserkraftturbinen zur Erzeugung von elektrischem Strom eingesetzt werden. Hierfür weisen bekannte Wasserkraftturbinen eine Turbine und einen damit drehmomentübertragend verbundenen Stromgenerator auf, um aus der Wasserkraft eine Rotation der Turbine und durch die Rotation der Turbine Strom im Generator zu erzeugen. Auch ist es grundsätzlich bekannt, solche Wasserkraftturbinen für den Einsatz in einem fließenden Gewässer auszustatten. So sind beispielsweise in Flüssen Wasserkraftturbinen anordbar, welche dort schwimmend eine Erzeugung von elektrischem Strom zur Verfügung stellen. Bekannte Wasserkraftturbinen weisen dabei Auftriebskörper auf, um die Wasserkraftturbine an der Oberfläche des Wassers zu halten. In principle, it is known that hydropower turbines are used to generate electricity. For this purpose, known hydropower turbines on a turbine and a torque transmitting connected thereto power generator to generate from the hydropower rotation of the turbine and by the rotation of the turbine power in the generator. It is also generally known to equip such hydropower turbines for use in a flowing body of water. For example, hydropower turbines can be arranged in rivers, which provide floating production of electric current there. Known hydropower turbines have buoyancy bodies to keep the hydropower turbine at the surface of the water.

Negativ bei bekannten Wasserkraftturbinen ist es, dass die Schwimmlage im Bereich der Oberfläche des fließenden Gewässers mit Nachteilen behaftet ist. So führt eine oberflächennahe Anordnung der Wasserkraftturbine dazu, dass störende Einflüsse und Störfaktoren von der Oberfläche, z. B. Verwirbelungen oder Strudelbildungen, die Effizienz der Stromerzeugung mit der Wasserkraftturbine stören. A disadvantage of known hydropower turbines is that the floating position in the area of the surface of the flowing water has disadvantages. Thus, a near-surface arrangement of the hydropower turbine causes disturbing influences and disturbing factors from the surface, for. As turbulence or vortex formations that interfere with the efficiency of power generation with the hydropower turbine.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Effizienz der Turbine zu steigern. It is an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to increase the efficiency of the turbine in a cost-effective and simple manner.

Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Wasserkraftturbine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Unteransprüchen zur Wasserkraftturbine und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The above object is achieved by a hydropower turbine with the features of claim 1. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the hydropower turbine according to the invention are, of course, also in connection with the sub-claims to the hydropower turbine according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be made.

Eine erfindungsgemäße Wasserkraftturbine dient dem Einsatz in einem fließenden Gewässer zur Erzeugung von elektrischem Strom. Hierfür weist die Wasserkraftturbine ein Gehäuse, eine Turbine und einen mit der Turbine drehmomentübertragenden Stromgenerator auf. Darüber hinaus ist eine Ankervorrichtung für die Verankerung der Wasserkraftturbine am Grund des Gewässers vorgesehen, welche an einer Ankerschnittstelle befestigt ist. Eine erfindungsgemäße Wasserkraftturbine zeichnet sich dadurch aus, dass die Ankervorrichtung einen Anker und ein am Anker befestigtes Ankerseil aufweist, welches sich zwischen dem Anker und der Ankerschnittstelle erstreckt. Dabei weist das Ankerseil eine Länge auf, dass sich zwischen dem Ankerseil und dem Grund des Gewässers ein Ankerwinkel einstellt, welcher, insbesondere in Abhängigkeit der Fließgeschwindigkeit des Gewässers, ein Abtauchen der Wasserkraftturbine zum Erreichen eines Kraftgleichgewichts bewirkt. A hydropower turbine according to the invention serves for use in a flowing body of water for the generation of electric current. For this purpose, the hydropower turbine on a housing, a turbine and a turbine with the torque transmitting power generator. In addition, an anchoring device for the anchoring of the hydropower turbine is provided at the bottom of the water body, which is attached to an anchor interface. A hydropower turbine according to the invention is characterized in that the anchoring device has an armature and an armature rope fixed to the armature, which extends between the armature and the armature interface. In this case, the anchor rope has a length that sets an anchor angle between the anchor rope and the bottom of the water, which, in particular as a function of the flow velocity of the water, causes a descent of the hydropower turbine to achieve a force equilibrium.

Eine erfindungsgemäße Wasserkraftturbine ist also ähnlich ausgebildet wie grundsätzlich auch bekannte Wasserkraftturbinen. Sie ist in üblicher Weise mit Auftriebskörpern ausgestattet, um eine definierte Schwimmlage im Wasser zu erzielen. Diese Auftriebskörper können z. B. Teil des Gehäuses sein. Unter einem Gehäuse ist jedoch nicht zwangsläufig ein geschlossener Strömungskanal zu verstehen, wie er später noch erläutert wird. So kann ein Gehäuse auch als Rahmenstruktur ausgebildet werden, um ausschließlich die mechanische Lagerung der einzelnen Bauteile, insbesondere der Turbine, des Stromgenerators und der Ankervorrichtung zu gewährleisten. A hydropower turbine according to the invention is thus designed in a similar manner as in principle known hydropower turbines. It is equipped in the usual way with buoyancy bodies to achieve a defined floating position in the water. These buoyancy bodies can, for. B. be part of the housing. However, a housing is not necessarily to be understood as a closed flow channel, as will be explained later. Thus, a housing can also be designed as a frame structure in order to ensure exclusively the mechanical mounting of the individual components, in particular of the turbine, of the current generator and of the anchor device.

Eine erfindungsgemäße Wasserkraftturbine wird ebenfalls von oben in das Gewässer eingesetzt. Das kann z. B. mithilfe eines Krans geschehen. Wird die Wasserkraftturbine in das Wasser abgelassen, so wird sich zwischen der Auftriebskraft aller Bauteile der Turbine und der Gewichtskraft aller Bauteile der Turbine eine Kraftsituation einstellen, die z. B. direkt durch größeren Auftrieb als die Gewichtskraft ausgebildet ist und ein Schwimmen der Wasserkraftturbine erzeugt. Dieses Schwimmen muss jedoch zusätzlich im Kraftgleichgewicht eine Korrelation zur Fließgeschwindigkeit des Wassers mit sich bringen. So ist die Wasserkraftturbine mithilfe der Ankervorrichtung für eine stationäre Anordnung im fließenden Gewässer ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Wasserkraftturbine nicht mit der Strömung mitbewegt werden, sondern stellt sich der Fließkraft des fließenden Gewässers entgegen. Die Ankervorrichtung muss also entsprechend eine Widerstandskraft bzw. eine Zugkraft gegen die Wasserkraft zur Verfügung stellen. A hydroelectric turbine according to the invention is also used from above into the water. This can z. B. done using a crane. If the hydropower turbine is discharged into the water, then a force situation will occur between the buoyancy of all components of the turbine and the weight of all components of the turbine, the z. B. is directly formed by greater buoyancy than the weight and generates a swim of the hydropower turbine. However, in addition to swimming, this swimming must correlate with the flow velocity of the water. Thus, the hydropower turbine is formed using the anchor device for a stationary arrangement in the flowing water. In other words, the hydropower turbine can not handle it the flow are moved, but contrary to the flow of the flowing water. The anchor device must therefore provide a resistance force or a tensile force against the hydropower accordingly.

Erfindungsgemäß ist die Ankervorrichtung ausgebildet mit einem Anker oder auch einer Schraube oder einer anderen Vorrichtung für die Befestigung am Grund des Gewässers. Wird die Wasserkraftturbine in das Gewässer eingesetzt, erstreckt sich also das Ankerseil von der eingesetzten und vorzugsweise schwimmenden Wasserkraftturbine nach unten in Richtung des Grundes des Gewässers. Es stellt sich damit, durch die Länge des Ankerseils vorgegeben, eine geometrische Korrelation und damit auch die Ausrichtung der Zugkraft, welche durch das Ankerseil der Ankervorrichtung aufgebracht werden kann, ein. Je nach Fließgeschwindigkeit ist auch die Wasserkraft, welche auf die Wasserkraftturbine wirkt, unterschiedlich. Bei größerer Wasserkraft wird die Gegenkraft in Richtung der Wasserkraft vom Zugseil in der geometrischen Korrelation im Schwimmbetrieb der Wasserkraftturbine nicht mehr aufrechterhalten. Dies führt dann dazu, dass die Wasserkraftturbine abtaucht. Das Abtauchen geschieht solange, bis sich ein Kraftgleichgewicht zwischen der Auftriebskraft, der Gewichtskraft, der angreifenden Wasserkraft und der Zugkraft im Ankerseil einstellt. Hierfür verändert sich ausschließlich der Ankerwinkel, welcher sich zwischen dem Ankerseil und dem Grund des Gewässers ausbildet. According to the anchor device is formed with an anchor or a screw or other device for attachment to the bottom of the water. If the hydropower turbine is used in the water, so the anchor rope extends from the used and preferably floating hydropower turbine down in the direction of the bottom of the water. It thus sets, given by the length of the anchor rope, a geometric correlation and thus also the orientation of the tensile force, which can be applied by the anchor rope of the anchor device, a. Depending on the flow rate, the hydropower, which acts on the hydropower turbine, varies. With larger hydropower, the counterforce in the direction of hydropower from the traction cable in the geometric correlation in the floating operation of the hydropower turbine is no longer maintained. This then causes the hydropower turbine to submerge. The descent occurs until a force balance between the buoyancy force, the weight, the attacking hydropower and the tension in the anchor rope sets. For this purpose, only the anchor angle, which forms between the anchor rope and the bottom of the water body, changes.

Wird sich die Wasserkraft und damit die Fließgeschwindigkeit des fließenden Gewässers ändern, so ändert sich auch die Kraftgleichgewichtskorrelation. Wenn die einzige variable Größe, nämlich die Wasserkraft, steigt, so wird auf diese Weise auch eine größere Gegenkraft als Zugkraft im Ankerseil notwendig sein. Da die Kräfte für den Auftrieb und das Gewicht konstant bleiben, ist der Ausgleich nur durch eine Veränderung der geometrischen Korrelation möglich. Dies führt dazu, dass sich der Ankerwinkel verkleinert, wodurch automatisch die Wasserkraftturbine weiter abtaucht. Verringert sich die Fließgeschwindigkeit im strömenden Gewässer, findet der umgekehrte Vorgang statt. Die Wasserkraft reduziert sich, sodass auch eine reduzierte Korrespondenzkraft in entgegengesetzter Richtung durch die Zugkraft im Ankerseil zur Verfügung gestellt werden muss. Die reduzierte Zugkraft führt zu einem veränderten Kraftgleichgewicht, welches ebenfalls durch eine Veränderung, hier durch eine Vergrößerung des Ankerwinkels, erreicht wird. Mit anderen Worten wird durch eine Zunahme der Fließgeschwindigkeit im fließenden Gewässer der Ankerwinkel sich verkleinern und durch eine Reduktion der Fließgeschwindigkeit im fließenden Gewässer der Ankerwinkel sich vergrößern. Eine Zunahme der Fließgeschwindigkeit entspricht also einem Abtauchen der Wasserkraftturbine, während eine Reduktion der Fließgeschwindigkeit einem Auftauchen der Wasserkraftturbine entspricht. If the hydropower and thus the flow velocity of the flowing water change, so does the force equilibrium correlation. If the only variable variable, namely the water power increases, so will be necessary in this way, a greater drag than pulling force in the anchor rope. Since the forces for the buoyancy and the weight remain constant, the compensation is only possible by changing the geometric correlation. As a result, the armature angle is reduced, which automatically causes the hydropower turbine to continue dipping. If the flow velocity in the flowing water decreases, the reverse process takes place. The hydropower is reduced, so that a reduced correspondence in the opposite direction by the tension in the anchor rope must be provided. The reduced tensile force leads to a changed force equilibrium, which is also achieved by a change, here by an increase in the anchor angle. In other words, an increase in the flow velocity in the flowing water will reduce the anchor angle and increase the anchor angle by reducing the flow velocity in the flowing water. An increase in the flow rate thus corresponds to one Submerge the hydropower turbine, while a reduction in the flow rate corresponds to an emergence of the hydropower turbine.

Dabei kann das Verhältnis zwischen Auftriebskraft und Gewichtskraft so eingestellt werden, dass bei Regulärbetrieb bei üblichen Pegelständen die Wasserkraftturbine sogar an der Oberfläche des fließenden Gewässers angeordnet ist. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Wasserkraftturbine im Wesentlichen bei allen oder im Wesentlichen allen Einsatzsituationen abtaucht und nicht mehr an der Oberfläche des fließenden Gewässers angeordnet ist. Die Anordnung an der Oberfläche ist ausschließlich dann notwendig, wenn im fließenden Gewässer ein Niedrigwasserpegelstand vorherrscht, bei welchen ein weiteres Absinken unerwünscht wäre, da ansonsten ein Aufsetzen auf dem Grund des Gewässers erfolgen würde. In this case, the ratio between buoyancy force and weight force can be adjusted so that in regular operation at usual water levels, the hydropower turbine is even located on the surface of the flowing body of water. However, it is preferred that the hydropower turbine substantially submerge in all or substantially all operational situations and is no longer located on the surface of the flowing body of water. The arrangement on the surface is only necessary if a low water level prevails in the flowing water, in which a further lowering would be undesirable, otherwise it would take place on the bottom of the water.

Durch die Ausbildung in erfindungsgemäßer Weise wird es bei der Wasserkraftturbine möglich, diese mit höherer Effizienz zu betreiben. So wird durch das Aufsteigen der Wasserkraftturbine automatisch und sozusagen in durch die Natur geregelter Weise eine Anordnung der Wasserkraftturbine in einem Strömungsbereich des fließenden Gewässers erreicht, in welchem verbesserte Effizienzbedingungen für die Stromerzeugung bestehen. Insbesondere wird durch das Absinken die Wasserkraftturbine aus einem Störeinflussbereich im Bereich der Oberfläche des fließenden Gewässers herausbewegt. Mögliche an der Oberfläche befindliche Wirbelbildungen oder Strudelbildungen können somit nicht mehr oder nur in geringerer Weise in die Turbine gelangen und damit auch nur geringeren Einfluss oder überhaupt keinen Einfluss mehr auf die Stromerzeugung ausüben. By training in accordance with the invention, it is possible in the hydropower turbine to operate this with higher efficiency. Thus, by the rising of the hydropower turbine automatically and, so to speak, in a controlled manner by nature, an arrangement of the hydropower turbine in a flow region of the flowing water reaches, in which there are improved efficiency conditions for power generation. In particular, the hydropower turbine is moved out of an area of disturbing influence in the area of the surface of the flowing body of water by the fall. Possible on the surface located vortex formations or vortex formations can thus no longer or only to a lesser extent get into the turbine and thus exert less influence or no influence on the power generation.

Eine erfindungsgemäße Wasserkraftturbine ist auch insbesondere unabhängig von jeglichem Pegelstand innerhalb des fließenden Gewässers. So kann der Betrieb der Wasserkraftturbine vorzugsweise unabhängig von dem Pegelstand durchgeführt werden, da selbst in extremen Hochwassersituationen die Wasserkraftturbine tief abtaucht. Dementsprechend ist für die Länge des Ankerseils insbesondere nur eine grundsätzliche Beachtung von Pegelständen notwendig, da das Abtauchen der Wasserkraftturbine nun keinen Fehlerfall mehr darstellt, sondern vielmehr ein erwünschtes Verhalten ist. A hydropower turbine according to the invention is also particularly independent of any level within the flowing water. Thus, the operation of the hydropower turbine can preferably be carried out independently of the water level, since even in extreme flood situations, the hydropower turbine is deeply immersed. Accordingly, for the length of the anchor rope, in particular only a fundamental consideration of water levels is necessary, since the descent of the hydropower turbine now no longer represents an error case, but rather is a desired behavior.

Bei dem Anker kann es sich z. B. um einen Schwerkraftanker handeln, welcher durch hohe Gewichtskraft am Grund des Gewässers eine entsprechende Lagerkraft zur Verfügung stellen kann. Der Stromgenerator kann grundsätzlich vor oder nach der Turbine angeordnet sein. Insbesondere sind die Turbine und der Stromgenerator in direkter Weise, also getriebefrei, drehmomentübertragend verbunden. The anchor may be z. B. can be a gravity anchor, which can provide a corresponding bearing force by high weight at the bottom of the water. The power generator can in principle be arranged before or after the turbine be. In particular, the turbine and the power generator in a direct manner, so transmission-free, torque transmitting connected.

Unter einer Turbine ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Rotor mit Turbinenschaufeln zu verstehen, welche mit Wasser angeströmt werden. Durch Anstellwinkel zu den Turbinenschaufeln erfolgt durch das Anströmen mit Wasser eine Rotation der Turbine und damit die gewünschte Stromerzeugung im Stromgenerator. For the purposes of the present invention, a turbine is to be understood as meaning a rotor with turbine blades, which are supplied with water. By approach angle to the turbine blades takes place by the flow of water, a rotation of the turbine and thus the desired power generation in the power generator.

Unter einer Ankerschnittstelle ist im Sinne der vorliegenden Erfindung z. B. ein mechanischer Lageranschluss zu verstehen, in welchem das Ankerseil eingehängt werden kann. Hierfür können z. B. Ösen oder Karabinerhaken am Gehäuse ausgebildet werden. Auch ist es möglich, dass am Gehäuse eine Seilstruktur angeordnet ist, welche zwischen der Ankerschnittstelle und dem Rest des Gehäuses eine Aufteilung der Kraft ermöglicht. So kann eine Verteilung bzw. eine einfache und vor allem kostengünstige Verschiebung der Ankerschnittstelle hinsichtlich der Relativposition zum Schwerpunkt der Wasserkraftturbine erfolgen. Under an anchor interface is in the context of the present invention z. B. to understand a mechanical bearing connection in which the anchor rope can be hung. For this purpose, for. B. eyelets or snap hooks are formed on the housing. It is also possible that a cable structure is arranged on the housing, which allows a division of the force between the armature interface and the rest of the housing. Thus, a distribution or a simple and, above all, cost-effective displacement of the armature interface with respect to the relative position to the center of gravity of the hydropower turbine can take place.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine die Auftriebskraft der Wasserkraftturbine größer als die Gewichtskraft der Wasserkraftturbine ausgebildet ist. Ohne aktivierte Ankervorrichtung führt dies dazu, dass die Wasserkraftturbine auf der Oberfläche des Gewässers aufschwimmt. Erst durch die bereits erläuterte Korrelation der Länge eines Ankerseils der Ankervorrichtung erfolgt nun das Abtauchen der Wasserkraftturbine. In einem stehenden Gewässer bzw. bei sehr niedriger Fließgeschwindigkeit im fließenden Gewässer schwimmt die Wasserkraftturbine also wieder an der Oberfläche des Gewässers. Durch eine konstruktive Einstellung der Korrelation zwischen Auftriebskraft und Gewichtskraft ist es möglich, eine Grundvorgabe für das Schwimmverhalten und vor allem das Abtauchverhalten der Wasserkraftturbine zur Verfügung zu stellen. Der entscheidende konstruktive Eingriff für die gewünschte Variation unterschiedlicher Schwimmlagen bzw. unterschiedlicher Kennlinien für das Abtauchverhalten wird hier durch die Variation der Länge des Ankerseils zur Verfügung gestellt. Beispielsweise kann durch die erfindungsgemäß ausgebildete Auftriebskraft eine schwimmende Positionierung der Wasserkraftturbine am Einsatzort erfolgen. So ist es möglich, dass die Wasserkraftturbine am Ufer eines fließenden Gewässers eingesetzt und z. B. bis in den Bereich der Flussmitte mit einem Schiff gezogen wird. An diesem Ort in der Mitte des Flusses wird der Anker der Ankervorrichtung versenkt und damit ein stationärer Betrieb der Wasserkraftturbine möglich. Erst durch die Positionierung des Ankers am Grund des Gewässers bildet sich die erfindungsgemäße Wasserkraftturbine aus, sodass sich nun ein Abtauchen der Wasserkraftturbine ergibt. It may be advantageous if, in a hydropower turbine according to the invention, the buoyancy force of the hydropower turbine is greater than the weight of the hydropower turbine. Without activated anchor device, this will cause the hydropower turbine to float on the surface of the water. Only through the already explained correlation of the length of an anchor rope of the anchor device is now the descent of the hydropower turbine. In a stagnant water or at very low flow velocity in flowing water, the hydropower turbine floats again on the surface of the water. By constructive adjustment of the correlation between buoyancy force and weight, it is possible to provide a basic specification for the swimming behavior and especially the Abtauchverhalten the hydropower turbine. The decisive constructive intervention for the desired variation of different floats or different characteristics for the immersion behavior is made available here by the variation of the length of the anchor rope. For example, by the buoyancy force formed according to the invention, a floating positioning of the hydropower turbine can take place at the place of use. So it is possible that the hydropower turbine used on the banks of a flowing water and z. B. is pulled into the area of the middle of the river with a ship. At this location in the middle of the river, the anchor of the anchor device is sunk and thus a stationary operation of Hydropower turbine possible. Only by positioning the anchor at the bottom of the water body, the hydropower turbine according to the invention is formed, so that now results in a descent of the hydropower turbine.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine die Ankerschnittstelle um eine Tiefe unterhalb des Schwerpunkts der Wasserkraftturbine, insbesondere auf oder oberhalb der tiefsten Erstreckung der Wasserkraftturbine, angeordnet ist. Je tiefer die Ankerschnittstelle angeordnet ist, umso höher befindet sich die Wasserkraftturbine dementsprechend relativ zur Ankerschnittstelle. Insbesondere bei hohen Fließgeschwindigkeiten führt dies dazu, dass in Richtung des Grundes des Gewässers Raum gewonnen werden kann. Darüber hinaus wird durch diese Anordnung ein Kippmoment erzeugt, welches ebenfalls eine Stabilisierung der Schwimmlage der Wasserkraftturbine zur Verfügung stellt. It may also be advantageous if, in a hydropower turbine according to the invention, the armature interface is arranged at a depth below the center of gravity of the hydropower turbine, in particular on or above the deepest extent of the hydropower turbine. The deeper the armature interface is located, the higher the hydropower turbine is relative to the armature interface. Especially at high flow rates, this can lead to room being made in the direction of the bottom of the water. In addition, a tilting moment is generated by this arrangement, which also provides a stabilization of the floating position of the hydropower turbine.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine die Ankerschnittstelle entgegen der Strömungsrichtung des Gewässers um einen Abstand vor dem Schwerpunkt der Wasserkraftturbine, insbesondere vor dem Angriffspunkt der Wasserkraft, angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein sogenannter Treibankereffekt bzw. Schleppankereffekt erzielt. Der Hebel, welcher sich zwischen der Ankerschnittstelle und dem Schwerpunkt der Wasserkraftturbine gegen seitliche Auslenkungen ausbildet, wird durch diesen Abstand definiert. Je größer dieser Abstand ausgebildet ist, umso kleinere Kräfte reichen für die Stabilisierung aus. Im Umkehrschluss werden auch große seitliche Einflusskräfte auf den Schwerpunkt der Wasserkraftturbine durch einen vergrößerten Hebel mit großem Abstand vom Schwerpunkt stabilisiert und damit die Schwimmlage der Wasserkraftturbine verbessert. It may be advantageous if, in a hydropower turbine according to the invention, the armature interface is arranged counter to the direction of flow of the water by a distance in front of the center of gravity of the hydropower turbine, in particular in front of the point of application of the hydraulic power. In this way, a so-called sea anchor effect or drag anchor effect is achieved. The lever, which forms between the anchor interface and the center of gravity of the hydropower turbine against lateral deflections is defined by this distance. The greater this distance is formed, the smaller forces are sufficient for the stabilization. Conversely, large lateral forces on the center of gravity of the hydropower turbine are stabilized by an enlarged lever with a large distance from the center of gravity and thus improves the floating position of the hydropower turbine.

Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine das Gehäuse einen Strömungskanal für die Strömung des Gewässers aufweist, wobei im Strömungskanal die Turbine angeordnet ist. Ein Strömungskanal ist z. B. als Saugkanal bzw. als Saugmantel durch das Gehäuse ausgebildet. Zum Beispiel kann der Einlassquerschnitt des Gehäuses und damit des Strömungskanals kleiner als der gegenüberliegende Auslassquerschnitt für den Auslass der Wasserströmung ausgebildet sein. Damit ergibt sich eine Diffusorwirkung, die sozusagen hinter der Turbine durch einen Saugeffekt mögliche Verwirbelungen hinter der Turbine vermeidet. Auch können im Strömungskanal seitliche Unterstützungsschlitze vorgesehen sein, welche zur Strömungsunterstützung vor der Turbine, an der Turbine, aber insbesondere der Turbine nachgeordnet dienen. Sie dienen dazu, von der Außenseite des Saugmantels strömendes Wasser in den Saugmantel einzuleiten, um durch unterstützte Strömung hinter der Turbine eine wirbelfreie Abfuhr des strömenden Gewässers zur Verfügung zu stellen. A further advantage is when, in a hydropower turbine according to the invention, the housing has a flow channel for the flow of the water, wherein the turbine is arranged in the flow channel. A flow channel is z. B. as a suction channel or as a suction jacket formed by the housing. For example, the inlet cross section of the housing and thus of the flow channel may be smaller than the opposite outlet cross section for the outlet of the water flow. This results in a diffuser effect, which avoids, as it were, behind the turbine through a suction effect possible turbulence behind the turbine. Also, lateral support slots may be provided in the flow channel, which for flow support in front of the Turbine, serve on the turbine, but in particular the turbine downstream. They serve to introduce water flowing from the outside of the suction jacket into the suction jacket in order to provide, by assisted flow behind the turbine, a vortex-free removal of the flowing water.

Ebenfalls von Vorteil ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine das Ankerseil eine Variationsvorrichtung für die Variation der Länge des Ankerseils aufweist. Damit kann kostengünstig und einfach eine Einstellung der Länge des Ankerseils vor Ort, in besonderen Einsatzsituationen sogar innerhalb des Einsatzes im fließenden Gewässer, erfolgen. Die Variationsvorrichtung kann z. B. eine Variation einer Kettenlänge mit unterschiedlichen Karabinerhaken sein. Auch ist es möglich, dass eine aktivierbare Variationsvorrichtung innerhalb des Gewässers eine Variation der Länge des Ankerseils während des Betriebs ermöglicht. Da die Länge des Ankerseils sozusagen die Kennlinie des Auf- und Abtauchverhaltens der Wasserkraftturbine vorgibt, kann durch die Variationsvorrichtung direkt die Länge des Ankerseil und auf diese Weise indirekt die Kennlinie für das Abtauch- und das Auftauchverhalten der Wasserkraftturbine variiert werden. It is also advantageous if, in a hydropower turbine according to the invention, the anchor rope has a variation device for the variation of the length of the anchor rope. This can be cost-effective and easy adjustment of the length of the anchor rope on site, in special situations, even within the use of running water. The variation device can, for. B. be a variation of a chain length with different snap hooks. It is also possible that an activatable variation device within the body of water allows variation of the length of the anchor rope during operation. Since the length of the anchor rope so to speak, the characteristic of the up and Abtauchverhaltens hydropower turbine, can be varied by the variator directly the length of the anchor rope and in this way indirectly the characteristic curve for the immersion and the Aufaufauchverhalten the hydropower turbine.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine die Länge des Ankerseils ausgebildet ist, um bei Niedrigwasserstand die Wasserkraftturbine an der Oberfläche des Gewässers zu halten. Wie bereits erläutert worden ist, soll mit hoher Sicherheit ein Aufsetzen der Wasserkraftturbine am Grund des Gewässers vermieden werden. Dies wird durch Verlängerung des Ankerseils dahingehend erzielt, dass sich nun ein Ankerwinkel ausbildet, welcher bei mit Niedrigwasserstand korrelierender Fließgeschwindigkeit ein Aufschwimmen der Wasserkraftturbine an der Oberfläche mit sich bringt. Damit wird ein Aufsetzen auf den Grund und damit ein Versinken im Grundsediment am Grund des Gewässers vermieden. Trotzdem wird sichergestellt, dass bis zum Trockenfallen bei einem minimalen Pegelstand noch eine ausreichende Leistungsabgabe bei der Stromerzeugung erzielbar wird. It is also advantageous if, in a hydropower turbine according to the invention, the length of the anchor rope is designed to hold at low water level, the hydropower turbine on the surface of the water. As has already been explained, a placement of the hydropower turbine at the bottom of the water body should be avoided with a high degree of certainty. This is achieved by extending the anchor rope to the effect that now forms an anchor angle, which brings at a low water level correlated flow velocity, a floating of the hydropower turbine at the surface with it. This avoids landing on the bottom and thus sinking in the sediment at the bottom of the water. Nevertheless, it is ensured that until dry traps at a minimum water level still a sufficient power output in the power generation can be achieved.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine der Ankerwinkel in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Gewässers zwischen ca. 30° und ca. 5°, insbesondere zwischen ca. 17° und ca. 9°, variiert. Dies sind besonders bevorzugte Ankerwinkel, da sie insbesondere im Bereich zwischen ca. 5° und ca. 9° eine zusätzliche automatische Stabilisierung ausbilden. Je geringer der Ankerwinkel ausgebildet sein wird, umso größer ist der Einfluss von auch kleinen Änderungen des Ankerwinkels auf die Kraftgleichgewichtssituation. So werden insbesondere geringe Ankerwinkel dazu führen, dass im abgetauchten Zustand eine höhere Stabilität vorherrscht. Auslenkungen hinsichtlich der Schwimmtiefe der Wasserkraftturbine führen bei geringen Ankerwinkeln dementsprechend zu starken Veränderungen der Kraftsituation, sodass hohe Rückstellkräfte ein schnelles und sicheres Erreichen der Kraftgleichgewichts zur Verfügung stellen. It is likewise advantageous if, in the case of a hydropower turbine according to the invention, the armature angle varies as a function of the flow velocity of the body of water between approximately 30 ° and approximately 5 °, in particular between approximately 17 ° and approximately 9 °. These are particularly preferred anchor angles, since they form an additional automatic stabilization, in particular in the range between approximately 5 ° and approximately 9 °. The lower the anchor angle is formed will be, the greater the influence of even small changes of the anchor angle on the force equilibrium situation. In particular, low anchor angles will result in greater stability in the submerged condition. Deflections with respect to the floating depth of the hydropower turbine lead at low anchor angles accordingly to strong changes in the force situation, so that high restoring forces provide a fast and safe achievement of force balance.

Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine die Ankervorrichtung eine Anhebehilfe, insbesondere am Gehäuse, für ein aktives Anheben der Schwimmlage der Wasserkraftturbine aufweist. Dabei kann es sich z. B. um ein mit einer Boje versehenes zusätzliches Anhebekabel handeln. Dieses ist z. B. am Gehäuse vorgesehen, sodass trotz abgetauchter Turbine eine Boje an der Oberfläche des fließenden Gewässers die Position der Wasserkraftturbine anzeigt. Zum Anheben der Wasserkraftturbine kann z. B. mithilfe eines Krans an der Boje die Anhebehilfe befestigt werden. Durch ein Anheben vorzugsweise zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung des fließenden Gewässers wird nun ein Auftauchen der Wasserkraftturbine erzwungen. In der nun aufgetauchten Wasserkraftturbine kann eine Wartung stattfinden. Auch kann durch weiteres Anheben mit einem Kran ein Entfernen der Wasserkraftturbine aus dem fließenden Gewässer erfolgen. A further advantage can be achieved if, in a hydropower turbine according to the invention, the anchoring device has a lifting aid, in particular on the housing, for an active lifting of the floating position of the hydropower turbine. It may be z. B. act with a buoy provided additional lifting cable. This is z. B. provided on the housing, so that despite the submerged turbine, a buoy on the surface of the flowing water indicates the position of the hydropower turbine. To raise the hydropower turbine can, for. For example, the lifting aid can be attached to the buoy by means of a crane. By lifting preferably at least partially against the flow direction of the flowing water now emergence of the hydropower turbine is enforced. In the now emerging hydropower turbine maintenance can take place. Also can be done by further lifting with a crane removal of the hydropower turbine from the flowing water.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine das Gehäuse wenigstens eine Anströmfläche mit einem Anstellwinkel zur Strömungsrichtung des Gewässers für eine Krafteinwirkung quer zur Strömungsrichtung aufweist. Eine solche Anströmfläche kann z. B. durch Flügelflächen gebildet werden. Solche Flügelflächen oder auch an der Oberseite angeordnete Anströmflächen können eine zusätzliche Krafteinwirkung auf die bereits bestehende Kraftgleichgewichtssituation ausbilden. Insbesondere können sie dazu dienen, die Stabilisierung der Wasserkraftturbine hinsichtlich ihrer Schwimmlage im fließenden Gewässer zu verbessern. Anströmflächen, welche insbesondere an der Oberseite der Wasserkraftturbine ausgebildet sein können, können auch der Abwehr von Treibgut in oberflächennahen Schwimmlagen dienen. It is also advantageous if in a hydropower turbine according to the invention the housing has at least one inflow surface with an angle of attack to the flow direction of the water body for a force acting transversely to the flow direction. Such inflow can z. B. are formed by wing surfaces. Such wing surfaces or also on the upper side arranged inflow surfaces can form an additional force on the already existing force equilibrium situation. In particular, they can serve to improve the stabilization of the hydropower turbine with respect to its floating position in flowing water. Onflow surfaces, which may be formed in particular on the upper side of the hydropower turbine, can also serve to defend against flotsam in near-surface floats.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. It can in the Claims and features mentioned in the description in each case be essential to the invention individually or in any combination. They show schematically:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine, 1 shows a first embodiment of a hydropower turbine according to the invention,

Fig. 2 die Ausführungsform der Fig. 1 in einem ersten stationären Zustand, 2 shows the embodiment of FIG. 1 in a first stationary state, FIG.

Fig. 3 die Ausführungsform der Fig. 1 und 2 in einem zweiten stationären Zustand, 3 shows the embodiment of FIGS. 1 and 2 in a second stationary state,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine in zwei unterschiedlichen Zuständen, 4 shows a further embodiment of a hydropower turbine according to the invention in two different states,

Fig. 5a eine Darstellung des Kraftgleichgewichts im stationären Zustand und Fig. 5a is a representation of the force equilibrium in the stationary state and

Fig. 5b eine Darstellung eines veränderten Kraftgleichgewichts. Fig. 5b is a representation of an altered force balance.

In Fig. 1 ist schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserkraftturbine 10 dargestellt. Diese weist ein Gehäuse 20 auf, wobei dieses Gehäuse 20 mit einem Strömungskanal 22 in Diffusorbauart ausgebildet ist. Im Strömungskanal 22 ist eine Turbine 30 mit Turbinenschaufeln angeordnet. Den Turbinenschaufeln der Turbine 30 nachgeordnet ist getriebefrei und drehmomentübertragend ein Stromgenerator 40 mit der Turbine 30 verbunden. In Fig. 1, a first embodiment of a hydropower turbine 10 according to the invention is shown schematically. This has a housing 20, wherein this housing 20 is formed with a flow channel 22 in Diffusorbauart. In the flow channel 22, a turbine 30 is arranged with turbine blades. Downstream of the turbine blades of the turbine 30, a power generator 40 is connected to the turbine 30 in a gear-less and torque-transmitting manner.

Der Fig. 1 ist ebenfalls zu entnehmen, dass am Schwerpunkt S der Wasserkraftturbine 10 eine Auftriebskraft A und eine Gewichtskraft G angeordnet sind. Durch die Pfeillänge ist die jeweilige Größe zu erkennen, sodass bei dieser Ausführungsform der Wasserkraftturbine 10 eine höhere Auftriebskraft A im Vergleich zur Gewichtskraft G besteht. It can also be seen from FIG. 1 that a buoyancy force A and a weight force G are arranged at the center of gravity S of the hydropower turbine 10. By the arrow length, the respective size can be seen, so that in this embodiment of the hydropower turbine 10 is a higher buoyancy force A compared to the weight G exists.

Auch ist bei dieser Ausführungsform ein Auftriebskörper 26 an der Oberseite des Gehäuses 20 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Anströmfläche 24 vorgesehen, welche auch ein Abweisen von Treibgut bei oberflächennahem Betrieb der Wasserkraftturbine 10 zur Verfügung stellt. Also, in this embodiment, a buoyant body 26 is disposed at the top of the housing 20. In addition, an inflow surface 24 is provided, which also provides a repelling of flotsam at near-surface operation of the hydropower turbine 10.

Ebenfalls gut zu erkennen ist eine Ankerschnittstelle 52, welche durch zwei seilartige Verbindungen mit dem Gehäuse 20 bzw. einem Vorbau vor dem Gehäuse 20 verbunden ist. Die Lage der Ankerschnittstelle 52 ist um eine Tiefe T unterhalb des Schwerpunkts S versetzt. Gleichzeitig ist die Ankerschnittstelle 52 um einen Abstand B entgegen der Strömungsrichtung R vor dem Schwerpunkt S angeordnet. An der Ankerschnittstelle 52 ist das Ankerseil 56 der Ankervorrichtung 50 angeordnet. Also clearly visible is an armature interface 52, which is connected by two cable-like connections to the housing 20 and a stem in front of the housing 20. The position of the armature interface 52 is offset by a depth T below the center of gravity S. At the same time, the armature interface 52 is arranged at a distance B opposite to the flow direction R in front of the center of gravity S. At the anchor interface 52, the anchor rope 56 of the anchor device 50 is arranged.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei unterschiedliche Schwimmsituationen. Wird die Wasserkraftturbine 10 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in das Gewässer 100 an der Wasseroberfläche 120 eingesetzt, so bildet sich eine Kraftsituation in Relation zur Wasserkraft W aus, wie sie nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 5a und 5b zusätzlich erläutert wird, in welcher Kraftvektoren dargestellt sind. Figs. 2 and 3 show two different swimming situations. If the hydropower turbine 10 of the embodiment according to FIG. 1 is inserted into the body of water 100 at the water surface 120, then a force situation develops in relation to the water power W, as will be explained in greater detail below with reference to FIGS. 5a and 5b, in which FIG Force vectors are shown.

Die Wasserkraft W kann aufgrund der rein vertikalen Wirkung von Auftriebskraft A und Gewichtskraft G ausschließlich durch eine entsprechende Ausbildung einer Zugkraft Z in der Ankervorrichtung 50 aufgefangen werden. Dies ist in Fig. 5a dargestellt, wobei die Auftriebskraft A und die Gewichtskraft G konstant ausgebildet sind. Um im Kraftgleichgewicht zu bleiben, teilt sich die Zugkraft Z, welche durch die Richtung des Ankerseils 56 vorgegeben ist, in die zwei Komponenten der Zugkraft in X-Richtung Zx und der Zugkraft in Y-Richtung Zy auf. Ist die Summe aller Kräfte A, G, Zy, Zx und W gleich Null, so befindet sich die Wasserkraftturbine 10 in der stationären Position. Eine solche stationäre Position zeigen die Fig. 2 und 3. Due to the purely vertical effect of buoyancy force A and weight G, hydropower W can only be absorbed by a corresponding design of a tensile force Z in anchoring device 50. This is shown in Fig. 5a, wherein the buoyant force A and the weight G are formed constant. In order to remain in force equilibrium, the tensile force Z, which is predetermined by the direction of the anchor rope 56, divides into the two components of the tensile force in the X direction Zx and the tensile force in the Y direction Zy. If the sum of all forces A, G, Zy, Zx and W is equal to zero, then the hydropower turbine 10 is in the stationary position. Such a stationary position is shown in FIGS. 2 and 3.

Ändert sich durch eine Variation der Fließgeschwindigkeit des Gewässers 100 nun die Wasserkraft W, so kann sich diese z. B. vergrößern, wie dies Fig. 5b zeigt. Eine vergrößerte Wasserkraft W wird hier durch einen längeren Kraftvektor für die Wasserkraft W dargestellt. Die einzige Kraftkomponente, welche dieser Vergrößerung der Wasserkraft W entgegenwirken kann, ist die Zugkraft in X-Richtung Zx, wie dies ebenfalls die Fig. 5b zeigt. Da jedoch sämtliche anderen Kräfte, insbesondere die Kraft in Y-Richtung Zy, vorgegeben sind, kann die Vergrößerung der Zugkraft in X-Richtung Zx nur durch eine Veränderung der Ankerwinkels α stattfinden. Dies führt also dazu, dass durch eine Vergrößerung der Wasserkraft W auf Basis einer vergrößerten Fließgeschwindigkeit des Gewässers 100 die Reduktion des Ankerwinkels α stattfindet. Die Fig. 5a stellt also z. B. das Kraftgleichgewicht gemäß Fig. 2 dar, während die Fig. 5b das veränderte Kraftgleichgewicht gemäß Fig. 3 darstellt. In den Fig. 2 und 3 ist darüber hinaus eine Anhebehilfe 51 zu erkennen, welche am Gehäuse 20 befestigt ist. Über eine Bergeboje ist auch die Position der Anhebehilfe 51 und indirekt auch der Wasserkraftturbine 10 zu erkennen. Beim Anker 54 dieser Ankervorrichtung 50 handelt es sich um einen Schwerkraftanker am Grund 1 10 des Gewässers 100. Gut zu erkennen ist hier auch die Länge L des Ankerseils 56. Changes by a variation of the flow velocity of the water body 100 now the water power W, so this z. B. enlarge, as Fig. 5b shows. An enlarged hydropower W is represented here by a longer force vector for the water power W. The only force component which can counteract this increase in the hydraulic power W is the tensile force in the X direction Zx, as likewise shown in FIG. 5b. However, since all other forces, in particular the force in the Y direction Zy, are predetermined, the increase in the tensile force in the X direction Zx can take place only by a change in the anchor angle α. This therefore leads to the reduction of the armature angle α taking place by increasing the hydraulic power W on the basis of an increased flow velocity of the water body 100. Fig. 5a thus provides z. B. represents the force equilibrium of FIG. 2, while FIG. 5b represents the changed force equilibrium of FIG. 3. In FIGS. 2 and 3, a lifting aid 51 can also be seen, which is fastened to the housing 20. About a Bergeboje is also the position of the lifting aid 51 and indirectly also the hydropower turbine 10 can be seen. The anchor 54 of this anchor device 50 is a gravity anchor on the bottom 1 10 of the water 100. Good to see here is also the length L of the anchor rope 56th

In Fig. 4 ist schematisch die Wirkung einer Variationsvorrichtung 58 dargestellt. So ist hier eine aktive Variationsvorrichtung 58 vorgesehen, welche während des Betriebs der Wasserkraftturbine 10 eine Reduktion der Länge L des Ankerseils 56 durchführen kann. Im abgetauchten Zustand wird also bei einer Wasserkraft W in Strömungsrichtung R der stationäre Zustand der Wasserkraftturbine 10 im Kraftgleichgewicht erreicht. Um ein Auftauchen zu erzwingen, ohne dass sich die Fließgeschwindigkeit und damit die Wasserkraft W ändert, kann hier die Länge L des Ankerseils 56 durch die Variationsvorrichtung 58 vergrößert werden. In Fig. 4, the effect of a variation device 58 is shown schematically. Thus, here an active variation device 58 is provided, which can perform a reduction of the length L of the anchor rope 56 during operation of the hydropower turbine 10. In the submerged state, the stationary state of the hydropower turbine 10 is thus achieved in the force equilibrium with a water power W in the direction of flow R. In order to force an emergence, without the flow velocity and thus the water force W changes, the length L of the anchor rope 56 can be increased by the variation device 58 here.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.

B ez u g s ze i c h e n l i s te S e c tio n s ia s

10 Wasserkraftturbine 10 hydropower turbine

20 Gehäuse 20 housing

22 Strömungskanal 22 flow channel

24 Anströmfläche 24 flow area

26 Auftriebskörper 26 buoyancy bodies

30 Turbine 30 turbine

40 Stromgenerator 40 power generator

50 Ankervorrichtung 50 anchor device

51 Anhebehilfe 51 Lifting aid

52 Ankerschnittstelle 52 anchor interface

54 Anker 54 anchors

56 Ankerseil 56 anchor rope

58 Variationsvorrichtung 58 Variation device

100 Gewässer 100 waters

110 Grund 110 reason

120 Oberfläche 120 surface

A Auftriebskraft A buoyancy

G Gewichtskraft G weight

R Strömungsrichtung des Gewässers R flow direction of the water body

W Wasserkraft W hydropower

Z Zugkraft im Ankerseil Z Traction in the anchor rope

Zx Zugkraft in X-Richtung Zx tensile force in X direction

Zy Zugkraft in Y-Richtung Zy tensile force in Y direction

L Länge des Ankerseils L Length of the anchor rope

T Tiefe der Ankerschnittstelle T depth of the anchor interface

B Abstand der Ankerschnittstelle B Distance of the anchor interface

S Schwerpunkt der Wasserkraftturbine S focus of hydropower turbine

α Ankerwinkel α anchor angle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims

1 . Wasserkraftturbine (10) für den Einsatz in einem fließenden Gewässer (100) zur Erzeugung von elektrischem Strom, aufweisend ein Gehäuse (20), eine Turbine (30), einen mit der Turbine (30) drehmomentübertragend verbundenen Stromgenerator (40) und eine Ankervorrichtung (50) für die Verankerung der Wasserkraftturbine (10) am Grund (1 10) des Gewässers (100), welche an einer Ankerschnittstelle (52) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankervorrichtung (50) einen Anker (54) und ein am Anker (54) befestigtes Ankerseil (56) aufweist, welches sich zwischen dem Anker (54) und der Ankerschnittstelle (52) erstreckt, wobei das Ankerseil (56) eine Länge (L) aufweist, dass sich zwischen dem Ankerseil (56) und dem Grund (1 10) des Gewässers (100) ein Ankerwinkel (a) einstellt, welcher ein Abtauchen der Wasserkraftturbine (10) zum Erreichen eines Kraftgleichgewichts bewirkt. 1 . A hydropower turbine (10) for use in a flowing body of water (100) for generating electric power, comprising a housing (20), a turbine (30), a power generator (40) torque-transmittingly connected to the turbine (30) and an anchor device (10) 50) for anchoring the hydropower turbine (10) to the base (110) of the body of water (100) attached to an anchor interface (52), characterized in that the anchor device (50) comprises an anchor (54) and anchor (54) has secured anchor rope (56) extending between the anchor (54) and the anchor interface (52), the anchor rope (56) having a length (L) that extends between the anchor rope (56) and the ground (10) of the body of water (100) sets an anchor angle (a) which causes the hydro-electric turbine (10) to descend to achieve a force balance.

2. Wasserkraftturbine (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskraft (A) der Wasserkraftturbine (10) größer als die Gewichtskraft (G) der Wasserkraftturbine (10) ausgebildet ist. Second hydropower turbine (10) according to claim 1, characterized in that the buoyancy force (A) of the hydropower turbine (10) is greater than the weight force (G) of the hydropower turbine (10) is formed.

3. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerschnittstelle (52) um eine Tiefe (T) unterhalb des Schwerpunkts (S) der Wasserkraftturbine (10), insbesondere auf oder oberhalb der tiefsten Erstreckung der Wasserkraftturbine (10), angeordnet ist. 3. hydropower turbine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the armature interface (52) by a depth (T) below the center of gravity (S) of the hydropower turbine (10), in particular at or above the lowest extension of the hydropower turbine (10 ) is arranged.

4. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerschnittstelle (52) entgegen der Strömungsrichtung (R) des Gewässers (100) um einen Abstand (B) vor dem Schwerpunkt (S) der Wasserkraftturbine (10), insbesondere vor dem Angriffspunkt der Wasserkraft, angeordnet ist. 4. hydropower turbine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature interface (52) counter to the flow direction (R) of the water body (100) by a distance (B) in front of the center of gravity (S) of the hydropower turbine (10), especially in front of the point of application of water power is arranged.

5. Wasserkraftturbine (10) nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) einen Strömungskanal (22) für die Strömung des Gewässers (100) aufweist, wobei im Strömungskanal (22) die Turbine (30) angeordnet ist. 5. hydropower turbine (10) according to claims 3 and 4, characterized in that the housing (20) has a flow channel (22) for the flow of the body (100), wherein in the flow channel (22) the turbine (30) is arranged ,

6. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerseil (56) eine Variationsvorrichtung (58) für die Variation der Länge (L) des Ankerseils (56) aufweist. 6. hydropower turbine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the anchor rope (56) has a variation device (58) for the variation of the length (L) of the anchor rope (56).

7. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Ankerseils (56) ausgebildet ist, um bei Niedrigwasserstand die Wasserkraftturbine (10) an der Oberfläche (120) des Gewässers (100) zu halten. 7. hydropower turbine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the length (L) of the anchor rope (56) is formed to hold at low water level, the hydropower turbine (10) on the surface (120) of the body of water (100) ,

8. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerwinkel (a) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Gewässers (100) zwischen ca. 30° und ca. 5°, insbesondere zwischen ca. 17° und ca. 9°, variiert. 8. hydropower turbine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the armature angle (a) in dependence of the flow velocity of the water body (100) between about 30 ° and about 5 °, in particular between about 17 ° and about 9 °, varies.

9. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankervorrichtung (50) eine Anhebehilfe (51 ), insbesondere am Gehäuse (20), für ein aktives Anheben der Schwimmlage der Wasserkraftturbine (10) aufweist. 9. hydropower turbine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the anchor device (50) has a lifting aid (51), in particular on the housing (20) for an active lifting the floating position of the hydropower turbine (10).

10. Wasserkraftturbine (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) wenigstens eine Anströmfläche (24) mit einem Anstellwinkel zur Strömungsrichtung (R) des Gewässers (100) für Krafteinwirkung quer zur Strömungsrichtung (R) aufweist. 10. hydropower turbine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (20) has at least one inflow surface (24) with an angle of attack to the flow direction (R) of the body (100) for force transverse to the flow direction (R).