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begin quoting, "Ulrich G. Kliegis" schrieb:
Ich frage mich gerade, wie sinnvoll das ist. Die (eine) Alternative wäre nämlich, den Wasserstrom an Deck zu bringen und dort eine Maschine hinzustellen. Der Staudruck beträgt geschwindigkeitsabhängig
p(v) = 132 Pa * v^2
(mit v: Geschwindigkeit durch das Wasser in Knoten),
mit einem Eintrittsquerschnitt von A ergibt sich aus dem aufgenommenen Wasserstrom daraus eine Leistung von
P(v) = 0,68 W * A * v^3
v: Geschwindigkeit durch das Wasser in Knoten A: Querschnittsfläche in (dm)^2
Bei einem Eintrittsquerschnitt von 100 cm^2 (1 dm^2) und einer Geschwindigkeit von 5 kn wären das beispielsweise 85 W.
Davon sind mit vernünftigem Aufwand ca. 60-80 % nutzbar, also im Beispiel ca. 60 W (entsprechend andere Zahlenwerte bei anderen Geschwindigkeiten oder Anströmquerschnitten).
Die Durchflußmenge ist natürlich v*A, also im Beispiel bei 5 kn 1,55 m^3/min - das ist schon ziemlich fett viel Wasser, wenn man sich mal überlegt, daß aus einem normalan Wasserhahn gerade mal 5 l/min, also
1/300 der erforderlichen Durchflußmenge, herauskommt. (Da die auftretenden Drucke gering sind, könnte mn dafür allerdings dünnwandige Plastikrohre verwenden.)Angebracht werden müßte die ganze Geschichte natürlich außerhalb der dichten Schiffshülle, also z. B. auf Deck, damit sich das Boot bei einem Leck nicht mit der entsprechenden Zulaufmenge in ein U-Boot verwandelt, wobei das Risiko allerdings klein ist: Selbst bei 20 kn wäre der Staudruck gerade mal 53 kPa entsprechend 530 mm WS, weswegen an Deckshöhe Unterdruck herrscht (und entsprechend ein Saugrohr zurück ins Wasser für den Fortwasserstrom erforderlich ist, mit deutlich größerem Querschnitt, weil das abströmende Wasser eine sehr viel kleinere Geschwindigkeit hat als das zulaufende). Als Arbeitsmaschinen gäbe es dann verschiedene Möglichkeiten: Rotations- oder Hubkolben, oder angepaßte Durchströmungsmaschinen: .
Insgeamt kommt es mir suspekt vor: Erst wird mit einem riesenhaften technischen Aufwand aus Wind Vortriebskraft erzeugt, und dann will man eine Bremse ins Wasser hängen, mit der man davon wieder etwas wegfrißt.
Da würde es sich doch anbieten, etwas Segelfläche durch eine WEA zu ersetzen, wie schon mehrfach vorgeschlagen. Wobei so gesehen Segelantrieb ohnehin eine Museumstechnik ist: Wenn man den Wind optimal nutzen wollte, dann müßte man das Bettzeug daheim lassen, an Deck WEA aufstellen und mit dem erzeugten Strom einen Elektromotor antreiben, der dann den Vortriebspropeller dreht. Man wäre dann bei der Kurswahl weitgehend unabhängig von der Windrichtung, und die Höchstgeschwindigkeit könnte man so bei Gegenwind erreichen - am miesesten geht es dann ironischerweise bei achterlichem Wind voran, aber immer noch flotter als mit Segeln entsprechender Fläche. (Und noch flotter ginge es mit einem angeleinten Flugdrachen, der die WEA trägt.)
Aber moderne Technik wollt Ihr Segler ja nicht...
Kann man auf dem Meer eigentlich nicht Wellenenergie nutzen? So ein Sportboot ist gegenüber der Wellenlänge vergleichsweise klein und wird daher "am Stück" und weitgehend unverbogen von den Wellen auf und ab bewegt - das soll auch so. Wenn ich mir jetzt mal vorstelle, daß man an den Seiten an langen Auslegern Schwimmkörper anbringt (wie bei einem Trimaran), dann wird die See die auf- und abbewegen wollen - diese Bewegung könnte man mit "Stoßdämpfern" in Fluiddruck umsetzen und damit dann Energie erzeugen. Da diese Leistung nicht aus dem Fahrwiderstand stammt, würde sie die Fahrleistung auch nicht reduzieren. Etwas abgespeckt, könnte man dafür auch die wechselnden Wasserdrucke am Schiff verwenden, die sich ergeben, weil das Schiff wegen seiner Massenträgheit der Wellenbewegung nicht instantan, sondern nur verzögert folgt.
Also so: Ein Rohr ragt ins Wasser und ist komplett mit Wasser gefüllt. Am Rohr ist ein Zylinder angeschlossen, der darin befindliche Kolben wird durch den veränderlichen Wasserdruck bewegt (das sind bei 1 m Wellenhöhe ca. 0,1 bar), und dieser Kolben bewegt wiederum den Kolben einer hydraulischen Pumpe mit wesentlich geringerem Querschnitt (z. B.
1/10 Durchmesser), die dann die Druckschwankungen auf entsprechend höhere Drucke (ca. 10 bar) übersetzt. Diese Druckspitzen werden dann mit Ventilen gesammelt und einem Windkessel abgepuffert, und mit dem anstehenden konstanten Druck wird ein Generator angetrieben. Der sekundäre hydraulische Kreislauf ist geschlossen und kann deswegen mit verträglichen Substanzen (normales Hydrauliköl) befüllt werden.Etwas weiter gedacht müßte man bei entsprechend großer Dimensionierung sogar Schiffsantriebe mit Wellenenergie realisieren können: Leichte Schwimmkörper sind miteinander mit einer möglichst starren Leichtbaukonstruktion (so ähnlich wie ein Hallendachtragegerüst) über eine relativ große Meeresfläche (groß im Verhältnis zur Wellenlänge) miteinander verbunden und können sich gegen eine Arbeitsmaschine (z. B. Hydraulikkolben) vertikal bewegen. Die so eingesammelte Leistung treibt dann die Schiffsmaschine an. Die Nutzlast und die Maschinen sind starr an der Tragekonstruktion befestigt und erzeugen so die träge Masse. (Statische Kräfte werden nicht übertragen: Die werden vom Auftrieb des Bootskörpers aufgenommen, der möglichst kompakt sein und möglichst weit unter der Wasseroberfläche liegen sollte, um selbst nicht von der Wellenbewegung beeinflußt zu werden.)
Das "Schiff" könnte dann ungefähr so aussehen:
Zwei ca. 200 m lange zylindrische Bootskörper mit 15-20 m Durchmesser sind im Abstand von ca. 100 m fest miteinander verbunden und liegen in ca. 50 m Wassertiefe. Sie tragen Maschinen und Nutzlast, ein Überwasserschiff im herkömmlichen Sinn gibt es praktisch nicht. Auf diesen Unterwasserkörpern sind Turmkonstruktionen ähnlich schwimmenden Bohrinseln angebracht, die oberhalb der Wasseroberfläche eine großflächige Tragekonstruktion (400 m lang, 300 m breit) tragen. Auf der befinden sich Windenergieanlagen, unter ihr sind über die ganze Fläche leichte Schwimmkörper (so ca. containergroß) verteilt, die die Pumpkolben bewegen, außerdem noch eine "Brücke" als Fahrstand für die Nautiker.
Das wäre dann ein moderner "Öko-Großtransporter" der ULCS-Klasse. Das Blöde an der Sache ist natürlich, daß der durch keinen Schiffahrtskanal paßt und entsprechende Tiefwasserhäfen benötigt. (Eine Lösung wäre vielleicht, daß sich der Frachtträger des Tauchbootteils von der ganzen Konstruktion lösen kann, ein paar Meilen von der Reede aus in einen normalen Hafen fährt bzw. geschleppt und dort dann gelöscht wird, während ein anderer bereits beladener Frachtträger an die Konstruktion andockt und dann auf die Reise geht.)
Äh, ja, x-post nach de.sci.ing.misc.Gruß aus Bremen Ralf