Die Erfindung betrifft ein Unterwasserkraftwerk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Unterwasserkraft werke sind bekannt. Sie können in Form von freistehenden Einheiten mit rotorförmigen Wasserturbinen zur Energiegewinnung aus einem Fließgewässer oder einer Meeresströmung, insbesondere einer

Gezeitenströmung, ausgebildet sein.

Typischerweise sind derartige Unterwasserkraft werke vollständig tauchende Anlagen, sodass die wenigstens eine Turbineneinheit des Unterwasserkraft werks in dessen Betrieb vollständig unter Wasser angeordnet ist. Es gibt auch

Tragstrukturen, die über den Wasserspiegel hinausragen. Die Turbineneinheit ist dabei von einer Gründungsstruktur getragen. Derartige Gründungsstrukturen sind üblicherweise Schwerkraftfundamente oder Fundamente aus Stahlkonstruktionen wie zum Beispiel Dreibeine oder Pfahl- oder Pfosten bauten. In der Regel sind solche Gründungsstrukturen zur Turbineneinheit als Pfosten oder Träger ausgeführt. Der Querschnitt dieser muss dabei nicht notwendigermaßen rund sein, denn auch ein eckiger, ovaler oder linienförmiger Querschnitt ist denkbar. Die vorliegende Erfindung betrifft derartige gattungsgemäßige

Unterwasserkraftwerke.

Die Gründungsstruktur nimmt dabei Kräfte und Momente auf, die durch die Anströmung des Unterwasserkraft werks entstehen. Sie leitet diese in das umgebende Erdreich, beispielsweise den Gewässergrund, weiter.

Die vorliegende Erfindung betrifft Gründungsstrukturen, die einen Pfahl umfassen. Der Pfahl ist mit seinem unteren Ende in eine Bohrung im Gewässergrund eingelassen und darin eingespannt, beispielsweise durch Einbetonieren, während er mit seinem oberen Ende die Gondel trägt, die ihrerseits die Wasserturbine und den Generator aufnimmt. Ein einziger Pfahl kann auch zwei oder mehrere

Energieeinheiten tragen, deren jede eine Wasserturbine und einen Generator umfasst. Die Gründung der Tragkonstruktion ist problematisch. Der Pfahl soll nach seiner Montage vertikal stehen. Zu diesem Zwecke wird er bei seinem Montieren von einer Positioniervorrichtung in vertikaler Position gehalten. Die

Positioniervorrichtung umgibt den Pfahl mit einem Führungsring oder Rohr. Der Führungsring ist seinerseits getragen von Streben, die in Draufsicht z.B.

sternförmig angeordnet sind und sich ihrerseits auf dem Gewässerboden abstützen. Nach dem Gründen des Pfahles muss die Positioniervorrichtung entfernt werden, und zwar durch Anheben und Abziehen über das obere Ende des Pfahles. Die Gondel darf somit noch nicht am oberen Pfahlende fixiert sein. Sie kann somit erst nach Gründen des Pfahles und nach Abziehen der

Positioniervorrichtung am oberen Ende des Pfahles fixiert werden. Das obere

Ende des Pfahles darf auch keine Konsole tragen, die ihrerseits die Gondel trägt, da sich dann die Positioniervorrichtung wiederum nicht nach oben abziehen Iässt. Die Verbindung zwischen dem oberen Ende des Pfahles und der Gondel ist somit nur eine punktförmige, und damit eine wenig stabile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Unterwasserkraft werk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass sich die Gründung des Pfahles und die Gesamtmontage leichter als bisher durchführen Iässt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Demgemäß wird Folgendes vorgenommen:

Der Pfahl wird in einen unteren und einen oberen Abschnitt unterteilt. Die beiden Abschnitte werden durch eine Schnapp- oder Steck- oder Klemmverbindung fest miteinander verbunden. Auch ist eine

Schraubverbindung, eine reibschlüssige Verbindung oder eine formschlüssige Verbindung möglich. Die Verbindung soll leicht und ohne Geschicklichkeit des Personals herstellbar sein und auch in situ durchführbar, somit auf dem Meer und womöglich bei Seegang. Damit wird Folgendes erzielt: Der untere Abschnitt des Pfahles lässt sich einwandfrei in vertikaler Ausrichtung montieren, und zwar mit Hilfe einer

Positioniervorrichtung der beschriebenen Art. Der untere Abschnitt des Pfahles ist zweckmäßigerweise derart bemessen, dass sein oberes Ende über den

Meeresboden hinaus ragt. Nach vollendeter Gründung lässt sich die

Positioniervorrichtung ohne Schwierigkeit nach oben über das obere Ende des unteren Abschnittes abziehen. Sodann wird der obere Abschnitt in den unteren Abschnitt durch die genannte einfache Schnellverbindung mit dem unteren Abschnitt verbunden.

Der obere Abschnitt des Pfahles kann ohne weiteres eine plattenförmige Konsole tragen, auf die die Gondel aufgesetzt wird. Damit wird eine stabile Verbindung zwischen dem oberen Abschnitt des Pfahles und der Gondel sichergestellt. Auch kann die Montage von Gondel, Konsole und oberem Abschnitt des Pfahles bereits an Land erfolgen. Jedenfalls muss sie nicht in situ hergestellt werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Gestaltung des Unterwasserkraft Werkes werden jegliche Unterwasserarbeiten vermieden. Dies ist ganz wichtig, da solche Arbeiten aufwändig und gefährlich sind und Spezialisten erfordern, eingeschlossen

Taucher und Tauchroboter.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung im Aufriss ein

Unterwasserkraftwerk mit einer Positioniervorrichtung vor dem Verbinden der beiden Pfahlabschnitte. veranschaulicht in vergrößertem Maßstab das obere Ende des unteren Abschnitts eines Pfahles. zeigt in schematischer Darstellung den Verbindungsbereich zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt eines Pfahles mit einer Stützvorrichtung. zeigt einen Teil des unteren Pfahlabschnittes 7.2 in Seitenansicht. zeigt eine weitere Ausführungsform eines Unterwasserkraftwerkes mit ausschwenkbaren Stützen.

Figur 6 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie VI - VI in Figur 5.

Das in Figur 1 gezeigte Unterwasserkraft werk umfasst eine Wasserturbine 1 mit einem Rotor 1 .1 . Der Rotor 1 .1 ist angeströmt, beispielsweise durch die Strömung eines Flusses oder durch Meeresströmung. Siehe Pfeil 2. Ein Generator 3 steht mit der Wasserturbine 1 in Triebverbindung, und zwar über eine Welle 4.

Zwischen diesen beiden kann auch ein Getriebe geschaltet sein.

Wasserturbine 1 und Generator 3 mit Welle 4 befinden sich in einer Gondel 5. Die Gondel 5 ruht auf einer plattenförmigen Konsole 6.

Das entscheidende Bauteil ist ein Pfahl 7, unterteilt in einen oberen Abschnitt 7.1 und einen unteren Abschnitt 7.2. Diese beiden sind fest miteinander verbunden, wie noch erläutert werden soll.

Der untere Pfahlabschnitt 7.2 ist in eine Bohrung 8 im Gewässergrund 9 eingelassen. Ein Zwischenraum zwischen der Laibung der Bohrung 8 und der Mantelfläche des unteren Pfahlabschnittes 7.2 ist mit einer Betonfüllung 10 ausgefüllt.

Es ist eine Positioniervorrichtung 1 1 vorgesehen. Diese umfasst einen

Führungsring 1 1 .1 sowie eine Anzahl von Streben 11 .2. Die Streben sind an den Führungsring angelenkt und mit ihren unteren Enden im Gewässergrund 9 verkrallt. Führungsring 1 1 .1 umschließt den unteren Pfahlabschnitt 7.2 mit einem gewissen Spiel, sodass ein gegenseitiges Verschieben zwischen dem unteren Pfahlabschnitt 7.2 und dem Führungsring 11 .1 beim Montieren möglich ist, gleichzeitig aber eine Führung des unteren Pfahlabschnittes 7.2 erzielt wird, sodass der untere Pfahlabschnitt 7.2 nach der Montage vertikal im Meeresgrund 9 steht und durch die Betonfüllung 10 im Gewässergrund 9 fest verankert ist.

In diesem Zustand ist der obere Pfahlabschnitt 7.1 mit der Konsole 6 und der Gondel 5 noch nicht auf den unteren Pfahlabschnitt 7.2 aufgesetzt und verbunden. Die Positioniervorrichtung 1 1 kann daher nach oben abgehoben werden, und somit über das obere Ende des unteren Pfahlabschnittes 7.2 abgezogen werden. Nunmehr werden die beiden Pfahlabschnitte 7.1 und 7.2 miteinander vereinigt. Dabei können der obere Pfahlabschnitt 7.1 , die Konsole 6 und die Gondel 5 bereits baulich miteinander vereinigt sein. Konsole 6 kann sich bis zum unteren Ende des oberen Pfahlabschnittes 7.1 erstrecken. Die Verbindung zwischen den beiden Pfahlabschnitten 7.1 und 7.2 soll extrem einfach herstellbar, aber sehr zuverlässig sein. Dies lässt sich auf verschiedene Weise erreichen. Eine Möglichkeit ist in Figur 2 veranschaulicht. Dort sieht man das obere Ende des unteren Pfahlabschnittes 7.2 in einem Längsschnitt. Der untere Pfahlabschnitt 7.2 weist demgemäß drei Unterabschnitte auf, nämlich die Unterabschnitte 7.2.1 , 7.2.2 und 7.2.3. Die drei Unterabschnitte verjüngen sich von oben nach unten. Der obere Unterabschnitt 7.2.1 ist stark trichterförmig, sodass der obere Pfahlabschnitt 7.1 von oben her kommend in diesen leicht einführbar ist. Der nachfolgende Unterabschnitt 7.2.2 verjüngt sich unter einem etwas geringeren Konuswinkel, als der vorausgegangene Unterabschnitt. Stößt die Unterkante des oberen Pfahlabschnittes 7.1 an den Unterabschnitt 7.2.2 an, so findet ein Klemmen zwischen den beiden Pfahlabschnitten 7.1 und 7.2 statt, was mit zunehmendem Einstecken des oberen in den unteren Pfahlabschnitt zu einem zunehmenden Klemmen führt, und damit zu einer zuverlässigen

Verspannung. Alternativ sind auch andere Verbindungen denkbar, so wie

Schnapp-, Steck-, Klemm- oder Schraubverbindungen sowie Kombinationen hiervon. Die Verbindungen lassen sich durch Reib-, Kraft- oder Formschluss herstellen. Auch kommen zusätzliche Elemente in Betracht, zum Beispiel

Passfedern oder andere Torsionsführungen, die die Pfahlabschnitte miteinander verbinden.

Es ist auch denkbar, einen Trichter vorzusehen, der die Gestalt aufweist, so wie in Figur 2 gezeigt, und der dem Einfüllen von Beton in den Zwischenraum zwischen der Laibung der Bohrung 8 und der Umfangsfläche des unteren Pfahlabschnittes 7.2 dient. In diesem Falle ist der Durchmesser des Abschnittes 7.2.3 derart bemessen, dass er in den genannten Zwischenraum einfügbar ist. Ein solcher Trichter kann Bestandteil der Positioniervorrichtung 1 1 sein. Nach dem Einfüllen von Beton wird er - genau wie die Positioniervorrichtung 1 1 - nach oben vom unteren Pfahlabschnitt 7.2 herausgezogen, damit die beiden Pfahlabschnitte 7.1 und 7.2 miteinander vereinigt werden können.

Verwendet man einen Schnappverschluss, so erfolgt ein plötzliches Eingreifen des einen Pfahlabschnittes in den anderen. Weitere Möglichkeiten des schnellen und zuverlässigen Verbindens sind denkbar, beispielsweise in Gestalt eines Schnappverschlusses, bei welchem ein plötzliches Eingreifen des einen

Pfahlabschnittes in den anderen erfolgt. Der untere Pfahlabschnitt 7.2 kann in einem spitzen Konus auslaufen. In jedem Falle können die beiden Pfahlabschnitte dadurch miteinander vereinigt werden, dass sich das untere Endes des oberen Pfahlabschnittes 7.1 mit dem oberen Ende des unteren Pfahlabschnittes 7.2 aufgrund der Schwerkraft verkeilt. Dadurch ist der obere Pfahlabschnitt bezüglich Form und Ausbildung völlig frei. Insbesondere lassen sich an ihn Stützkonstruktionen für Gondel oder Pfahl anbringen, wie zum Beispiel eine Schelle oder ein Flansch, an der weitere

Stützelemente angebracht werden können. Eine interessante Ausführungsform ergibt aus Figur 3. Hier ist der obere

Pfahlabschnitt 7.1 mit einer Dauer-Fixiervorrichtung 12 versehen. Der obere Pfahlabschnitt 7.1 ist von einer Schelle 12.1 fest umschlossen. Die Schelle kann fest oder lösbar mit dem Pfahlabschnitt verbunden sein. An der Schelle sind mehrere Stützen 12.2 mit ihren oberen Enden angelenkt. Es lassen sich

beispielsweise zwei, drei oder vier solcher Stützen verwenden. In Draufsicht gesehen sind diese strahlenförmig angeordnet.

An den unteren Enden der Stützen 12.2 befinden sich Behälter 12.3. Diese dienen der Aufnahme von Ballast, beispielsweise von Beton, dass in die Behälter 12.3 nach dem Zusammenfügen der beiden Pfahlabschnitte 7.1 , 7.2 eingegossen wird. Auch Steine können als Ballast verwendet werden.

Ist die Schelle 12.1 lösbar und damit unter Wasser montierbar, so kann sie an jeder Stelle eines der beiden Pfahlabschnitte angreifen. Die Behälter 12.3 können ihrerseits durch Pfähle im Gewässerboden verankert sein.

Die Stützen 12.2 mit den Behältern 12.3 können vor dem Zusammenstecken oder Zusammenfügen der beiden Pfahlabschnitte 7.1 , 7.2 hochgeklappt sein und am oberen Pfahlabschnitt 7.1 anliegen, sodass das Zusammenfügen der beiden Pfahlabschnitte nicht behindert wird. Nach dem Zusammenfügen werden die Stützen 12.2 mit den Behältern 12.3 heruntergeklappt. Es ist auch denkbar, die Stützen 12.2 erst nach dem Zusammenfügen der beiden Pfahlabschnitte zu montieren und erst dann umzuklappen.

Die beiden Pfahlabschnitte 7.1 und 7.2 werden im Allgemeinen als Rohre ausgeführt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass der andere Pfahlabschnitt wenigstens auf einem Teil seiner Länge massiv ist. Auch folgende Lösung ist denkbar: Wird der untere Pfahlabschnitt 7.2 rohrförmig ausgeführt, so kann die Wandung Löcher oder Durchbrüche aufweisen, beispielsweise wie in Figur 4 gezeigt. Dort sieht man eine Perforation - siehe die Löcher 7.3. Damit lässt sich folgendes durchführen: In den unteren Pfahlabschnitt 7.2 wird flüssiger Beton eingeführt. Dieser füllt nicht nur den Innenraum des unteren Pfahlabschnittes 7.2 a, sondern der flüssige Beton tritt auch durch die Löcher 7.3 nach außen hindurch in den Spaltraum zwischen der Mantelfläche des unteren Pfahlabschnittes 7.2 und der Laibung der Bohrung 8, und füllt auch diesen Zwischenraum aus. Der im Innenraum des unteren Pfahlabschnittes 7.2 befindliche Beton dient als Ballast und erhöht somit die Steifigkeit des gesamten Tragwerks.

Zurück zur Figur 1 mit der dort gezeigten Positioniervorrichtung 1 1 . Es ist denkbar, dass man diese Vorrichtung nach dem Gründen des unteren

Pfahlabschnittes 7.2 abzieht, oder nur einen Teil hiervon an Ort und Stelle lässt. Dabei sollte Führungsring 1 1 .1 den unteren Pfahlabschnitt fest umschließen; die Streben 1 1 .2 sollten zuverlässig im Gewässergrund 9 verankert werden. Auf diese Weise wird die Positioniervorrichtung 1 1 zu der in Figur 3 beschriebenen

Fixiervorrichtung 12.

Die Streben 1 1.2 gemäß Figur 1 können auch an ihren unteren Enden in den Boden gerammt werden - sogenannte Fixierpfähle. Die unteren Enden können Widerhaken aufweisen. In gleicher Weise können die Stützen 12.2 gemäß Figur 3 gestaltet sein. Das in den Figuren 5 und 6 gezeigte Unterwasserkraftwerk weist wiederum eine Gondel 5 auf, die eine Wasserturbine und einen Generator umfasst. Siehe Figur 1 .

Die Gondel ist von einer Tragkonstruktion getragen. Diese umfasst einen Pfahl 7. Pfahl 7 ist im vorliegenden Falle einteilig, somit nicht unterteilt wie bei der

Ausführungsform gemäß Figur 1 . Er kann jedoch auch in zwei oder drei

Pfahlabschnitte unterteilt sein.

Auch hier ist eine Positioniervorrichtung 13 vorgesehen. Diese umfasst eine Anzahl von Rammpfählen 13.1 - im vorliegenden Falle sind es vier; es könnte auch eine andere Zahl sein, beispielsweise drei oder sechs.

Die Rammpfähle weisen eine Schlagplatte 13.2 auf. Am oberen Ende eines jeden Rammpfahles 13.1 ist eine Stütze 13.3 angelenkt. Das Gelenk 13.4 befindet sich in einem gewissen Abstand von der Schlagplatte, um nicht durch Schläge beschädigt zu werden.

Die Stützen 13.3 sind um Gelenk 13.4 herum verschwenkbar. In der dargestellten, fast horizontalen Lage können ihre freien Enden einen gewissen minimalen Abstand zur Mantelfläche des Pfahles 7 haben, nämlich beim Einführen des

Pfahles in die Bohrung 8 im Meeresgrund. In dieser Stellung haben die Stützen 13.3 die Funktion des Positionierens des Pfahles 7. Ist der Pfahl voll und ganz in die Bohrung 8 eingelassen und steht senkrecht, so können die Stützen 13.3 um ihre Gelenke 13.4 derart verschwenkt werden, dass ihre freien Enden an der Mantelfläche des Pfahles 7 stramm anliegen. In dieser Lage haben die Stützen 13.3 eine Fixierfunktion.

Die Stützen 13.3 sind auch in die gestrichelt gezeichnete Lage verschwenkbar, somit annähernd senkrecht nach oben, oder noch weiter nach außen. Sie können somit in eine Lage verschwenkt werden, in der sie nicht stören, zum Beispiel bei Reparatur- oder Wartungsarbeiten im Bereich des Pfahlfußes des Pfahles 7 oder im Bereich der Bohrung 8.

Die Konsole 6, die die Gondel 5 trägt -siehe Figur 1 - kann auch gabelförmig sein. Dies hat den Vorteil, dass der sogenannte Schatteneffekt am Rotor minimiert wird.

Bezugszeichenliste

1 Wasserturbine

1 .1 Rotor

2 Strömung

3 Generator

4 Welle

5 Gondel

6 Konsole

7 Pfahl

7.1 oberer Pfahlabschnitt

7.2 unterer Pfahlabschnitt

7.2.1 Teil des unteren Pfahlabschnittes

7.2.2. Teil des unteren Pfahlabschnittes

7.2.3 Teil des unteren Pfahlabschnittes

7.3 Löcher

8 Bohrung

9 Gewässergrund

10 Betonfüllung

1 1 Positioniervorrichtung

1 1 .1 Führungsring

11.2 Streben

12 Fixiervorrichtung

12.1 Schelle

12.2 Stützen

12.3. Behälter

13. Positioniervorrichtung

13.1 Rammpfahl

13.2 Schlagplatte

13.3 Stütze

13.4 Gelenk