RECHENVORRICHTUNG UND KINETISCHES STRÖMUNGSKRAFTWERK

Abstract

 Die vorliegende Erfindung schafft eine Rechenvorrichtung für ein kinetisches Strömungskraftwerk, mit: mehreren Gitterelementen, welche sich entlang einer Strömungsrichtung von einem ersten Körper zu einem zweiten Körper erstrecken, wobei die mehreren Gitterelemente jeweils mit einem ersten Ende an dem ersten Körper und mit einem zweiten Ende an dem zweiten Körper befestigt und derart gebogen vorgesehen sind, dass sie zusammen mit dem ersten und dem zweiten Körper einen Hohlraum umgeben.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rechenvorrichtung für ein kinetisches Strömungskraftwerk sowie ein kinetisches Strömungskraftwerk mit einer solchen Rechenvorrichtung.

[0002] Um den stetig steigenden Bedarf an Energie zu decken, wird weltweit an Methoden zur Energiegewinnung entwickelt. Dabei wächst gleichzeitig das Bedürfnis, die Energiegewinnung möglichst umweltfreundlich zu gestalten, damit die Natur weniger Schaden nimmt. Bei diesen Anforderungen spielt die Wasserkraft eine bedeutende Rolle als erneuerbare Energiequelle.

[0003] Bisher wird Strom nahezu ausschließlich aus künstlich gestautem Wasser, zumeist in Flusstälern, in je nach Fallhöhe schnell oder langsam laufenden Turbinen erzeugt. Auf diese Weise findet ein starker Eingriff in die Natur statt, da unter anderem für Fische die Staumauern eine kaum zu überwindende Hürde bilden oder Wassertiere durch die Generatoren hindurch geschleust werden. Ein weiterer Ausbau mit solchen Kraftwerken ist daher aus verschiedenen Gründen nicht mehr gewünscht, oder nur schwer und teuer und gegen viele Widerstände möglich.

[0004] Eine alternative Möglichkeit der Nutzung von Wasserkraft besteht darin, Elektrizität in einem Fließgewässer zu erzeugen, ohne dabei ein Wehr, wie etwa eine Staumauer zu bauen. Dies wird beispielsweise mit sogenannten kinetischen Wasserkraftwerken versucht, die ein schwimmendes Strömungskraftwerk ausbilden, welches die kinetische Energie eines frei fließenden, ungestauten Flusses in elektrische Energie umsetzt, wobei die Kraftwerkseinheit leicht unterhalb der Wasseroberfläche schwimmt.

[0005] Beispielsweise beschreibt die EP 1 747 373 A1 eine Freistromturbinenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie in frei fließenden Gewässern mit langsam laufenden, axial beaufschlagten Turbinenlaufrädern mit einem Generator in einem ringförmigen Schwimmkörper.

[0006] Jedoch schwimmen in frei fließenden Gewässern sowohl Lebewesen als auch sonstiges Treibgut insbesondere in Oberflächennähe an der Strom-Boje vorbei, was zu Kollisionen führen kann.

[0007] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rechenvorrichtung bereitzustellen, die einen verbesserten Schutz eines Strömungsgenerators in einem Strömungskraftwerk gewährleistet.

[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

[0009] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Rechenvorrichtung für ein kinetisches Strömungskraftwerk vorgesehen. Die Rechenvorrichtung umfasst mehrere Gitterelemente, welche sich entlang einer Strömungsrichtung von einem ersten Körper zu einem zweiten Körper erstrecken. Dabei sind die mehreren Gitterelemente jeweils mit einem ersten Ende an dem ersten Körper und mit einem zweiten Ende an dem zweiten Körper befestigt und derart gebogen vorgesehen, dass sie zusammen mit dem ersten und dem zweiten Körper einen Hohlraum umgeben.

[0010] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein kinetisches Strömungskraftwerk vorgesehen. Das Strömungskraftwerk umfasst einen Strömungsgenerator und eine Saugmantelvorrichtung, welche entlang einer Strömungsrichtung stromabwärts des Strömungsgenerators angeordnet ist und deren Strömungseinlassöffnung mit den Außenmaßen des Strömungsgenerators korrespondiert. Darüber hinaus umfasst das Strömungskraftwerk eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung, welche stromaufwärts vor einem Strömungseinlass des Strömungsgenerators angeordnet ist.

[0011] Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, den Strömungseinlass eines Strömungsgenerators durch eine Rechenvorrichtung derart vor Fremdkörpern zu schützen, dass neben schädigenden Festkörpern auch Wasserlebewesen, wie beispielsweise Fische, die durch den Strömungseinlass des Strömungsgenerators hindurch gezogen werden könnten, verringert werden. Dabei ist die Rechenvorrichtung ausgebildet, eine hinreichende Fluidströmung in der Strömungsrichtung durchzulassen und dem Strömungsgenerator bereitzustellen, damit dieser in einem optimalen Betriebspunkt betreibbar ist.

[0012] Die Gitterelemente sind nicht auf ein bestimmtes Material, eine bestimmte Form oder einen bestimmten Querschnitt beschränkt. Die Gitterelemente können beliebig Metall, Leichtmetall, Kunststoff, Holz oder ähnliches oder Verbundmaterialien aufweisen. Ferner können die Gitterelemente einen vieleckigen, runden, ovalen, röhrenartigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen. Einzelne der mehreren Gitterelemente können in ihrer Ausgestaltung von den anderen Gitterelementen verschieden sein und/oder entlang ihrer Längserstreckung in Material und/oder Form bzw. Querschnitt variieren.

[0013] Die Strömungsrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist definiert als die vorbestimmte Richtung der Strömung eines Fluids von dem ersten Körper zu dem zweiten Körper. Das bedeutet, dass die Strömungsrichtung der Längsrichtung der Rechenvorrichtung entspricht. Zusätzlich korrespondiert die Längsrichtung der Rechenvorrichtung mit der Längsrichtung des kinetischen Strömungskraftwerks, das heißt der Begriff Längsrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung trifft sowohl auf die Rechenvorrichtung als auch auf das Strömungskraftwerk zu.

[0014] Der Hohlraum im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen Volumenraum, welcher von den mehreren Gitterelementen sowie gegebenenfalls zusätzlich von dem ersten und/oder zweiten Körper derart umgeben ist, dass dieser Hohlraum/Volumenraum von einem Fluid in der Strömungsrichtung durchströmbar ist, wobei feste Fremdkörper ab einer gewissen Größe von der Rechenvorrichtung daran gehindert werden, in den Hohlraum einzudringen.

[0015] Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

[0016] Gemäß einer Ausführungsform der Rechenvorrichtung beträgt ein Abstand der mehreren Gitterelemente zueinander, das heißt nebeneinander quer zu der Strömungsrichtung, jeweils maximal 10 mm. Auf diese Weise können Fremdkörper ab einer definierten Größe von der Rechenvorrichtung abgelenkt werden.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung weisen die mehreren Gitterelemente einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt auf. Somit können die Gitterelemente einfach und günstig herstellbar sein. Darüber hinaus kann das Verhältnis zwischen Höhe und Breite eines Gitterelements frei gewählt und variiert werden.

[0018] Gemäß einer Weiterbildung der Rechenvorrichtung weist der viereckige Querschnitt ein Seitenverhältnis von Breite im Vergleich zu Höhe von mindestens 2 auf. Auf diese Weise bildet die Rechenvorrichtung in einer Querrichtung quer zur Strömungsrichtung eine optisch undurchlässigere Barriere, während sie in einer relativ zu der Querrichtung um 90 ° um die Strömungsrichtung geschwenkte Querrichtung eine im Vergleich dazu durchlässigere Barriere bildet. Dadurch kann die Rechenvorrichtung zum Beispiel von den seitlichen Seiten sowie von vorne betrachtet optisch durchlässig sein, um die Strömung nur gering zu beeinflussen. Dabei kann die Rechenvorrichtung von unten beziehungsweise oben optisch kaum bis überhaupt nicht durchlässig sein, d.h. eine optische Barriere darstellen, sodass die Fische dazu veranlasst werden die Rechenvorrichtung zu umschwimmen. Die optische Barriere wird kontinuierlich abgeschwächt, wenn die Blickrichtung ausgehend von der Querrichtung um die Strömungsrichtung geschwenkt wird bis die Blickrichtung um 90° relativ zur Querrichtung verdreht ist und die Rechenvorrichtung optisch durchlässig ist.

[0019] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung sind die mehreren Gitterelemente parallel zueinander angeordnet. Somit kann Schmutz und Treibgut besser durch die Gitterelemente abgelenkt werden, ohne dass dabei Treibgut zwischen den Gitterelementen hängen bleibt.

[0020] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung sind die mehreren Gitterelemente relativ zueinander derart seitlich überlappend angeordnet, dass die Rechenvorrichtung aus einem Winkelbereich von etwa 5 ° bis etwa 175 °, insbesondere aus einem Winkelbereich von etwa 15 ° bis etwa 165 °, in Bezug auf die Strömungsrichtung betrachtet eine geschlossene optische Barriere aufweist. Somit kann für einen Winkelbereich von etwa 5 ° bis etwa 175 ° in Bezug auf die Strömungsrichtung betrachtet ein unpassierbares Hindernis optisch vorgetäuscht werden, welches Fische veranlasst dies zu umschwimmen.

[0021] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung weist zumindest einer der mehreren Gitterelemente entlang seiner Längserstreckung von dem ersten zu dem zweiten Ende eine variierende Breite und/oder Höhe auf.

[0022] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung ist der von den mehreren Gitterelementen umgebende Hohlraum eier-, kegel-, kugelförmig oder dergleichen ausgebildet. Somit kann die Rechenvorrichtung eine stromlinienartige Form ausbilden, deren Strömungswiderstand im Vergleich zu kantigen/eckigen Formen geringer ist.

[0023] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung sind die ersten Enden in Bezug auf die Strömungsrichtung in einem spitzen Winkel ausgerichtet. Insbesondere sind die ersten Enden in Bezug auf die Längsrichtung in einem Winkelbereich von 1 ° bis 45 ° ausgerichtet. Auf diese Weise kann die Rechenvorrichtung eine stromlinienartige Form ausbilden und Treibgut zunächst leicht ablenken. Somit werden Aufprallstöße durch das Treibgut beim Kontakt mit der Front der Rechenvorrichtung vermindert.

[0024] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rechenvorrichtung sind die mehreren Gitterelemente als Blechstreifen, Stäbe oder dergleichen ausgebildet.

[0025] Gemäß einer Ausführungsform weist das kinetische Strömungskraftwerk ferner einen Frontkörper auf, welcher stromaufwärts des Strömungsgenerators angeordnet und mit dem Strömungsgenerator und/oder der Saugmantelvorrichtung verbunden ist. Somit kann der Frontkörper die Stabilität des Strömungskraftwerks erhöhen. Zusätzlich kann der Frontkörper Stöße mit Treibgut aufnehmen und die anderen Komponenten des Strömungskraftwerks dadurch vor Beschädigungen schützen.

[0026] Gemäß einer Weiterbildung des kinetischen Strömungskraftwerks entspricht der erste Körper dem Frontkörper und der zweite Körper dem Strömungsgenerator oder der Saugmantelvorrichtung. Auf diese Weise kann die Anzahl der Bauteile sowie das Gesamtgewicht reduziert werden.

[0027] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das kinetische Strömungskraftwerk ferner ein regelbares Tiefenruder zur Regulierung der Schwimmtiefe im Gewässer auf, welches in einem Randbereich bezogen auf die Längsrichtung des Strömungskraftwerks angeordnet ist. Somit kann auf sich verändernde Umgebungsbedingungen reagiert werden. Insbesondere können bei außergewöhnlichen Zuständen, wie Hochwasser oder Vereisungen Beschädigungen oder Betriebsstörungen verringert werden.

[0028] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des kinetischen Strömungskraftwerks ist der Frontkörper als Auftriebskörper zum Verhindern des Sinkens des Strömungskraftwerks ausgebildet. Dabei kann der Frontkörper aus einem Material oder einer Materialkombination mit einer Dichte von weniger als 997 KG/m³ hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Frontkörper Gaseinschlüsse enthalten, deren Auftriebswirkung groß genug ist, um das Gesamtgewicht des Strömungskraftwerks zu kompensieren.

[0029] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des kinetischen Strömungskraftwerks weist die Betriebsspannung maximal 60 V auf. Somit können die Kosten für elektronische Komponenten verringert und elektrische Gefahren durch Defekte reduziert werden.

[0030] Die obigen Ausführungsformen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausführungsformen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

[0031] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1

eine schematische Seitenansicht eines kinetischen Strömungskraftwerks mit einer Rechenvorrichtung, deren mehrere Gitterelemente in variierenden Abständen zueinander angeordnet sind, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2A, 2B

schematische Draufsichten jeweils eines Gitterelements einer Rechenvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, wobei das Gitterelement in Fig. 2A eine konstante Breite und das Gitterelement in Fig. 2B eine variierende Breite aufweist;

Fig. 3

eine schematische Vorderansicht einer Rechenvorrichtung im Schnitt A-A (siehe Darstellung in Fig. 4A) mit seitlich überlappend angeordneten Gitterelementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 4A, 4B, 4C

schematische Ansichten (Fig. 4A: Seitenansicht; Fig. 4B: Draufsicht; Fig. 4C: isometrische Ansicht) eines kinetischen Strömungskraftwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0032] In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Gegenteiliges ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0033] Obwohl vorliegend spezifische Ausführungsformen und Weiterbildungen dargestellt und beschrieben sind, wird der Fachmann bevorzugen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichartigen Ausführungen die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzukehren. Diese Anmeldung soll allgemein alle Abwandlungen oder Änderungen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken.

[0034] Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung vermitteln und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Zeichnungen sind lediglich als schematische Zeichnungen zu verstehen und die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Richtungsangebende Terminologie wie etwa "oben", "unten", "links", "rechts", "über", "unter", "horizontal", "vertikal", "vorne", "hinten" und ähnliche Angaben werden lediglich zu erläuternden Zwecken verwendet und dienen nicht der Beschränkung der Allgemeinheit auf spezifische Ausgestaltungen wie in den Figuren gezeigt.

[0035] Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines kinetischen Strömungskraftwerks 1 mit einer Rechenvorrichtung 20, deren mehrere Gitterelemente 21 in variierenden Abständen 25 zueinander angeordnet sind. Dabei können die Gitterelemente 21 zum Beispiel zu den jeweils daneben erstreckenden Gitterelementen 21 einen unterschiedlichen Abstand 25 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Gitterelemente 21 variierende Abstände 25 entlang ihrer Längserstreckung aufweisen, wie insbesondere in Fig. 1 dargestellt ist. Somit kann sich der Abstand 25 zweier nebeneinander angeordneter Gitterelemente 21 in der Strömungsrichtung A beispielsweise erhöhen, damit sich zwischen den Gitterelementen 21 keine Festkörper einklemmen, wenn die Festkörper an der Rechenvorrichtung vorbeiströmen.

[0036] Optional kann das Strömungskraftwerk 1 einen Frontkörper 5 umfassen. Der Frontkörper 5 erstreckt sich beispielweise in einem Winkelbereich von etwa 20 ° bis etwa 70 °, insbesondere in einem Winkelbereich von etwa 35 ° bis etwa 55 ° in Bezug auf die Strömungsrichtung A. Dabei ist der Frontkörper 5 zumindest teilweise insbesondere stromaufwärts der Rechenvorrichtung 20 angeordnet. Wie Fig. 1 exemplarisch illustriert ist, können die ersten Enden 22 der Gitterelemente 21 an dem Frontkörper 5 derart befestigt sein, dass die ersten Enden 22 in Bezug auf die Strömungsrichtung A eine keilartige Form zur Reduktion des Strömungswiderstands des Strömungskraftwerks 1 bilden.

[0037] Fig. 2A und 2B zeigen schematische Draufsichten jeweils eines Gitterelements 21 einer Rechenvorrichtung 20. Dabei ist das Gitterelement 21 entlang seiner Längserstreckung zwischen einem ersten Ende 22 und einem zweiten Ende 23 gebogen vorgesehen. Beispielhaft weist das Gitterelement 21 in Fig. 2A eine konstante Breite zwischen dem ersten Ende 22 und dem zweiten Ende 23 auf. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2B weist das Gitterelement 21 eine variierende Breite entlang seiner Längserstreckung von dem ersten Ende 22 zu dem zweiten Ende 23 auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Gitterelement 21 in Fig. 2B auch eine variierende Höhe aufweisen.

[0038] Fig. 3 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Rechenvorrichtung 20 im Schnitt A-A mit seitlich überlappend angeordneten Gitterelementen 21. Der Schnittverlauf durch die Rechenvorrichtung 20 beziehungsweise durch das Strömungskraftwerk 1 ist anhand der Darstellung in Fig. 4A gezeigt.

[0039] Die gebogen ausgebildeten Gitterelemente 21 sind zum Beispiel in einer ringförmigen Anordnung um einen Hohlraum 24 herum vorgesehen. Der Hohlraum 24 enthält ein Fluidvolumen, welches geeignet ist, stromabwärts der Strömungsrichtung A einen Strömungsgenerator zu durchströmen. Das heißt, der Hohlraum 24 enthält ein von der Rechenvorrichtung 20 gefiltertes Fluid, damit die Anzahl von störenden Festkörpern in dem gefilterten Fluid reduziert ist. Somit umgeben die Gitterelemente 21 zusammen mit dem ersten und dem zweiten Körper 5, 10 den Hohlraum 24. Dabei kann der von den Gitterelementen 21 umgebende Hohlraum 24 gemäß Fig. 3 beispielsweise eierförmig ausgebildet sein. Alternativ kann der Hohlraum 24 kegel-, kugelförmig oder dergleichen ausgebildet sein. Die genannten Formen sind vom Fachmann als angenäherte Formen zu verstehen, die im Wesentlichen stromlinienartig ausgebildet sind, in ihrer tatsächlichen Form von den oben genannten Formen leicht abweichen und ebenso mit anderen Formen kombiniert werden können.

[0040] Ferner können insbesondere die in Fig. 3 beispielhaft eingezeichneten fünf Gitterelemente 21 in Bezug auf eine Querrichtung B quer zu der Strömungsrichtung A seitlich überlappend angeordnet sein. Durch die seitlich überlappende Anordnung weist die Rechenvorrichtung 20 aus dieser Querrichtung B betrachtet eine geschlossene optische Barriere auf. Somit werden Fische, die in etwa aus der Querrichtung B an die Rechenvorrichtung 20 heranschwimmen dazu veranlasst, ihren Kurs zu ändern.

[0041] Des Weiteren kann ein Abstand 25 der Gitterelemente 21 quer zu der Strömungsrichtung A jeweils maximal 50 mm, insbesondere jeweils maximal 10 mm betragen. Dabei ist es unerheblich welchen Querschnitt die Gitterelemente 21 aufweisen. Egal ob bei runden oder eckigen Querschnitten wird beispielsweise der geringste vertikale, horizontale oder diagonale Abstand zwischen benachbarten Gitterelementen 21 herangezogen. Dies kann der Fachmann entsprechend festlegen.

[0042] In Fig. 3 weisen die Gitterelemente 21 zum Beispiel einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt auf, wobei die Kanten abgerundet sein können. Dabei weist der viereckige Querschnitt insbesondere ein Seitenverhältnis von Breite im Vergleich zu Höhe von mindestens 2 auf.

[0043] Fig. 4A, 4B und 4C zeigen schematische Ansichten eines kinetischen Strömungskraftwerks 1. Das Strömungskraftwerk 1 umfasst einen Strömungsgenerator 2, eine Saugmantelvorrichtung 10 und eine Rechenvorrichtung 20.

[0044] Der Strömungsgenerator 2 weist beispielsweise einen Rotor 3 auf, dessen Rotationsachse in etwa der Strömungsrichtung A bzw. der Längsachse des Strömungskraftwerks 1 entspricht. Der Rotor 3 kann abschnittsweise von der Saugmantelvorrichtung 10 umgeben sein.

[0045] Die Saugmantelvorrichtung 10 ist entlang einer Strömungsrichtung A stromabwärts des Strömungsgenerators 2 angeordnet. Beispielhaft kann die Saugmantelvorrichtung 10 eine Strömungseinlassöffnung 11 und eine Strömungsauslassöffnung 12 umfassen. Die Strömungsauslassöffnung 12 ist exemplarisch insbesondere entlang der Strömungsrichtung A stromabwärts der Strömungseinlassöffnung 11 angeordnet. Zusätzlich korrespondiert die Strömungseinlassöffnung 11 der Saugmantelvorrichtung 10 mit den Außenmaßen des Strömungsgenerators 2. Ferner kann die Saugmantelvorrichtung 10 mehrere Mantelgehäusesegmente 13 enthalten, welche sich zwischen der Strömungseinlassöffnung 11 und der Strömungsauslassöffnung 12 im Wesentlichen in der Strömungsrichtung A erstrecken. Darüber hinaus können die mehreren Mantelgehäusesegmente 13 derart vorgesehen sein, dass sie gemeinsam einen konisch ausgebildeten Mantelkörper formen. Dabei sind die mehreren Mantelgehäusesegmente 13 relativ zueinander zwischen einer ersten und einer zweiten Extremalstellung derart kontinuierlich beweglich, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Inneren der Saugmantelvorrichtung 10 im Vergleich zur Umgebungsströmung regelbar ist.

[0046] Auf diese Weise kann eine variabel verstellbare Saugmantelvorrichtung 10 bereitgestellt werden, die sich in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit des die Saugmantelvorrichtung 10 anströmenden Fluids derart einstellt, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Inneren der Saugmantelvorrichtung 10, insbesondere an der Strömungseinlassöffnung 11, im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit des anströmenden Fluids geringer von einem vorbestimmten Sollwert abweicht. Somit kann die Saugmantelvorrichtung 10 beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit für ein in der Strömungseinlassöffnung 11 anordenbares Strömungskraftwerk 1 in einem gewünschten Geschwindigkeitsbereich bereitstellen, unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des anströmenden Fluids. Insbesondere ist es dadurch möglich, einen optimalen Betriebspunkt des Strömungskraftwerks 1 zu bewirken.

[0047] Der Begriff Extremalstellung bezeichnet einen Zustand der mehreren Mantelgehäusesegmente 13, in welchem die Beweglichkeit der relativ zueinander beweglichen Mantelgehäusesegmente der mehreren Mantelgehäusesegmente 13 in zumindest einer Bewegungsrichtung eingeschränkt ist. Das bedeutet, dass zum Beispiel zwei aufeinanderzu schwenkende Mantelgehäusesegmente bis zum Kontakt miteinander verschwenkt sind und somit in diesem Zustand lediglich voneinanderweg schwenkbar sind. Die Extremalstellung liegt ebenso vor, wenn die Bewegungsrichtung durch dritte Komponenten, wie etwa den begrenzten Hub eines Dämpfers oder einer Feder oder sonstige bewegungssperrende Einrichtungen, blockiert ist. Dabei weisen die mehreren Mantelgehäusesegmente 13 insbesondere auch dann eine Extremalstellung auf, wenn lediglich ein Freiheitsgrad vorgesehen ist und innerhalb dieses Freiheitsgrades eine der beiden Bewegungsrichtungen, zum Beispiel eine lineare Bewegung nach links im Gegensatz zur linearen Bewegung nach rechts blockiert ist.

[0048] Ferner weist die Saugmantelvorrichtung 10 vorzugsweise sechs, acht oder zehn Mantelgehäusesegmente 13 auf, ist darauf jedoch nicht beschränkt. Dabei weist zumindest eines der Mantelgehäusesegmente 13 an seiner Außenseite 17 jeweils eine Strömungsablenkungseinrichtung 18 auf, wie insbesondere in Fig. 4A und 4B dargestellt ist. Die Strömungsablenkungseinrichtung 18 ist dazu ausgebildet, den fluidmechanischen Widerstand gegen ein vorbeiströmendes Fluid zu erhöhen. Auf diese Weise wird das vorbeiströmende Fluid gebremst, folglich wählt das Fluid zum Beispiel den Weg des geringeren Widerstands und strömt durch den Strömungsgenerator 2 in die Saugmantelvorrichtung 10, was die Leistungsausbeute des Strömungsgenerators 2 erhöht.

[0049] Insbesondere kann der zweite Körper dem Strömungsgenerator 2 oder der Saugmantelvorrichtung 10 entsprechen.

[0050] Die Rechenvorrichtung 20 ist stromaufwärts vor einem Strömungseinlass 4 des Strömungsgenerators 2 angeordnet. Dabei zeigt Fig. 4A, dass die Gitterelemente 21 beispielsweise parallel zueinander angeordnet sein können.

[0051] Darüber hinaus ist insbesondere in Fig. 4B gezeigt, dass die ersten Enden 22 in Bezug auf die Strömungsrichtung A in einem spitzen Winkel ausgerichtet sind. Der spitze Winkel ist insbesondere in einem Winkelbereich von etwa 1 ° bis etwa 45 ° definiert.

[0052] Zusätzlich kann das Strömungskraftwerk 1 einen Frontkörper 5 umfassen. Insbesondere kann der erste Körper dem Frontkörper 5 entsprechen. Der Frontkörper 5 ist beispielsweise stromaufwärts des Strömungsgenerators 2 angeordnet und mit dem Strömungsgenerator 2 verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann der Frontkörper 5 mit der Saugmantelvorrichtung 10 verbunden sein. Somit kann der Frontkörper die Stabilität des Strömungskraftwerks erhöhen. Ferner kann der Frontkörper 5 beispielsweise als Auftriebskörper zum Verhindern des Sinkens des Strömungskraftwerks 1 ausgebildet sein. Dabei kann der Frontkörper zum Beispiel aus einem Material oder einer Materialkombination mit einer Dichte von weniger als 997 kg/m³ hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Frontkörper Gaseinschlüsse enthalten, deren Auftriebswirkung groß genug ist, um das Gesamtgewicht des Strömungskraftwerks zu kompensieren. Darüber hinaus kann das Strömungskraftwerk 1 ein regelbares Tiefenruder 6 zur Regulierung der Schwimmtiefe im Gewässer aufweisen. Das regelbare Tiefenruder ist beispielsweise in einem vorderen Bereich bezogen auf die Längsrichtung A des Strömungskraftwerks 1 angeordnet. Insbesondere kann das Tiefenruder 6 zum Beispiel als Flosse ausgebildet sein, die horizontal ausgerichtet ist.

[0053] Des Weiteren kann die Betriebsspannung vorzugsweise maximal 60 V aufweisen.

[0054] Optional kann das Strömungskraftwerk 1 eine Befestigungseinrichtung 7 aufweisen. Die Befestigungseinrichtung 7 ist beispielsweise im vorderen Bereich, insbesondere an einer Nase, des Strömungskraftwerks 1 positioniert. Insbesondere kann die Befestigungseinrichtung 7 als Öse, Haken, Schlaufe oder ähnliches ausgebildet sein. Somit ist das Strömungskraftwerk 1 an einem Fixpunkt in der Umgebung befestigbar.

[0055] In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.

[0056] Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe "beinhaltend" und "aufweisend" als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe "umfassend" verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe "ein", "einer" und "eine" eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.

Bezugszeichenliste

[0057] 

1

Strömungskraftwerk

2

Strömungsgenerator

3

Rotor

4

Strömungseinlass

5

Frontkörper

6

Tiefenruder

7

Befestigungseinrichtung

10

Saugmantelvorrichtung

11

Strömungseinlassöffnung

12

Strömungsauslassöffnung

13

Mantelgehäusesegmente (elastische 13A)

14

Federeinrichtung

15

Aktuator

16

Überlappungsbereich

17

Außenseite

18

Strömungsablenkungseinrichtung

20

Rechenvorrichtung

21

Gitterelemente

22

erstes Ende

23

zweites Ende

24

Hohlraum

25

Abstand

A

Strömungsrichtung/Längsrichtung

B

Querrichtung

Ansprüche

1. Rechenvorrichtung (20) für ein kinetisches Strömungskraftwerk (1), mit:
mehreren Gitterelementen (21), welche sich entlang einer Strömungsrichtung (A) von einem ersten Körper (5) zu einem zweiten Körper (2; 10) erstrecken, wobei die mehreren Gitterelemente (21) jeweils mit einem ersten Ende (22) an dem ersten Körper (5) und mit einem zweiten Ende (23) an dem zweiten Körper (2; 10) befestigt und derart gebogen vorgesehen sind, dass sie zusammen mit dem ersten und dem zweiten Körper einen Hohlraum (24) umgeben.

2. Rechenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Abstand (25) der mehreren Gitterelemente (21) zueinander jeweils maximal 10 mm beträgt.

3. Rechenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Gitterelemente (21) einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweisen.

4. Rechenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der viereckige Querschnitt ein Seitenverhältnis von Breite im Vergleich zu Höhe von mindestens 2 aufweist.

5. Rechenvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Gitterelemente (21) parallel zueinander angeordnet sind.

6. Rechenvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Gitterelemente relativ zueinander derart seitlich überlappend angeordnet sind, dass die Rechenvorrichtung (20) aus einem Winkelbereich von etwa 5 ° bis etwa 175 ° in Bezug auf die Strömungsrichtung (A) betrachtet eine geschlossene optische Barriere aufweist.

7. Rechenvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der mehreren Gitterelemente (21) entlang seiner Längserstreckung von dem ersten zu dem zweiten Ende (22, 23) eine variierende Breite und/oder Höhe aufweist.

8. Rechenvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von den mehreren Gitterelementen (21) umgebende Hohlraum (24) eier-, kegel-, kugelförmig oder dergleichen ausgebildet ist.

9. Rechenvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Enden (22) in Bezug auf die Strömungsrichtung (A) in einem spitzen Winkel, insbesondere in einem Winkelbereich von 1 ° bis 45 °, ausgerichtet sind.

10. Rechenvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Gitterelemente (21) als Blechstreifen oder Stäbe ausgebildet sind.

11. Kinetisches Strömungskraftwerk (1) mit:

einem Strömungsgenerator (2);

einer Saugmantelvorrichtung (10), welche entlang einer Strömungsrichtung (A) stromabwärts des Strömungsgenerators (2) angeordnet ist und deren Strömungseinlassöffnung (11) mit den Außenmaßen des Strömungsgenerators (2) korrespondiert; und

einer Rechenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche stromaufwärts vor einem Strömungseinlass (4) des Strömungsgenerators (2) angeordnet ist.

12. Strömungskraftwerk nach Anspruch 11, ferner aufweisend einen Frontkörper (5), welcher stromaufwärts des Strömungsgenerators (2) angeordnet und mit dem Strömungsgenerator (2) und/oder der Saugmantelvorrichtung (10) verbunden ist.

13. Strömungskraftwerk nach Anspruch 12, wobei der erste Körper dem Frontkörper (5) und der zweite Körper dem Strömungsgenerator (2) oder der Saugmantelvorrichtung (10) entspricht.

14. Strömungskraftwerk nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner aufweisend ein regelbares Tiefenruder (6) zur Regulierung der Schwimmtiefe im Gewässer, welches in einem Randbereich bezogen auf die Längsrichtung (A) des Strömungskraftwerks (1) angeordnet ist.

15. Strömungskraftwerk nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Frontkörper (5) als Auftriebskörper zum Verhindern des Sinkens des Strömungskraftwerks (1) ausgebildet ist.

Zeichnung