DE1488997C3 - Mit Ozeanwellen betriebene Kraftmaschine zum Antrieb eines elektrischen Generators - Google Patents

Description

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Die Anordnung 28 und der elektrische Generator 29 Wenn in dem Ozean Wellen auftreten, so bewegt sind auf diesem Raum aufgebaut. Das Verbindungs- sich die Boje nach oben und nach unten. Wenn die rohr 23, das zwischen den Räumen 22 und 25 liegt, Periodendauer T₁ der Welle kürzer ist als die Größe hat einen kleinen horizontalen Querschnitt und ist T₂, so wird die Boje durch die große Masse des Trägebenfalls wasserdicht ausgebildet. Der Luftpumpen- 5 heitsraumes 25 fast vollständig festgehalten, und es raum 24 ist an den oberen Raum 22 angesetzt und an kommt eine Relativbewegung zwischen der Boje und der Unterseite für Seewasser zugänglich. An der Ober- der Wasseroberfläche zustande. Wenn die Größe T₁ seite ist der Raum 24 jedoch über die Luftleitung 27 gleich der Größe T₂ ist, liegt der Resonanzfall vor für die Luft zugänglich. Der Trägheitsraum 25 hat und die Vertikalbewegung der Boje gegenüber dei eine Auftriebskraft und eine große Masse. Durch das io Wasseroberfläche wächst stark an. Wenn die Größe T₁ unterhalb des Trägheitsraumes 25 angebrachte Ge- größer ist als die Größe T₂, findet keine Relativbewewicht26 wird die Boje in vertikaler Lage gehalten. gung der Boje gegenüber der Wasseroberfläche statt. Über die Luftleitung 27 und über die Anordnung 28 Die Luft in dem Luftpumpenraum 24 wird infolge steht der Luftpumpenraum 24 mit der freien Luft in dieser Relativbewegung komprimiert und expandiert. Verbindung/Die Anordnung 28 enthält vier Flügel 15 Daher strömt Luft über die Luftleitung 27 aus dem oder Luftklappen, die in F i g. 2 und ,3 dargestellt Luftpumpenraum nach außen bzw. im umgekehrten sind. Der elektrische Generator 29 ist mit der Tür- auch in den Luftpumpenraum hinein. Die Luftklapbinenanordnung 28 gekuppelt, und seine Ausgangs- pen und die Turbine 28 werden durch diese Luftklemmen sind mit der Akkumulatorenbatterie 30 ver- ströme betätigt. F i g. 2 und 3 zeigen die entsprebunden. 20 chende Wirkungsweise.

Der Auftrieb der Räume 23 und 25 ist etwas größer Durch die vier Luftklappen 31, 32, 33 und 34 wird

als das Gewicht der ganzen Schwimmboje, so daß die die Richtung des Luftstroms jeweils in die gleiche

Wasseroberfläche etwa in der Höhe der Mitte des Richtung gelenkt. Wenn beispielsweise Luft aus dem

Verbindungsrohres 23 steht. Wenn die Schwimmboje Raum 24 nach außen austritt, so werden, wie F i g. 6

tiefer in das Wasser hineingedrückt wird und dann 25 zeigt, die Luftklappen 31 und 34 geöffnet, jedoch die

losgelassen wird, so wird sie Schwingungen in senk- Luftklappen 32 und 33 geschlossen, so daß die Luft

rechter Richtung ausführen. Die Periode T₂ dieser in der Richtung der in F i g. 6 eingetragenen Pfeile

(natürlichen) Schwingung ist in der folgenden Formel strömt. Wenn dagegen Luft aus dem Außenraum in

angegeben. den Luftpumpenraum 24 einströmt, werden die Luft-

■ 30 klappen 32 und 33 geöffnet und die Luftklappen 31

_ 2 π und 34 geschlossen, so daß der Luftstrom in der

-* · -— Richtung der in F i g. 3 eingetragenen Pfeile verläuft.

i -*" ^2) Q Durch die Leitschaufeln 35 wird diesem in die Tur-

M binenschaufeln 36 eintretenden Luftstrom eine ge-

35 wünschte Richtung gegeben. Der Generator 29 wird

In dieser Gleichung bedeutet _{also stets in der} glühen Richtung angetrieben.

T₂ die Periode der Eigenschwingung, Die dargestellte Einrichtung ist in ihrem Aufbau

π den Zahlen wert 3 14 ^senr einfach, da sie als bewegliche Teile lediglich die

S die horizontale Querschnittsfläche des Ver- ^vier Luftklappen 31 bis 34 und den an die Turbine

bindungsraumes 23, ⁴° ^gekoppelten Generator enthalt. Wenn dm Teile aus

„,.,. , _Λ ,·„, . _τί einem nichtrostenden Material hergestellt werden, ist

S₂ die horizontale Querschnittsflache des Luft- _{die Einric}htung für den Betrieb auf See gut geeignet,

,pumpenraumes 24, Versuche haben ergeben, daß eine elektrische Lei-

ρ das spezifische Gewicht des Seewassers und _stUng von mehr als 1 kW je Quadratmeter der hori-

M die Gesamtmasse einschließlich der von der 45 zontalen Querschnittsfläche der Boje bei einem WeI-

Boje eingeschlossenen zusätzlichen Wasser- lengang von 2 Meter Höhe und einer Wellendauer

masse. von 6 Sekunden erhalten werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 ■ ■;■ 2 ,.·..■■ schwingungen des Behälters und der Wassersäule im Patentansprüche: Standrohr schwingen. Aus der DT-PS 2 12 289 ist eine Wellenkraftanlage

1. Mit Ozeanwellen betriebene Kraftmaschine bekannt, bei der ein in bewegliches Wasser eintauzum Antrieb eines elektrischen Generators, mit 5 chender, unten offener Luftbehälter unter Zwischeneinem Schwimmkörper, der eine Luftpumpen- schaltung eines sich nach außen öffnenden Ventils kammer enthält, die am unteren Ende für das durch eine Druckluftleitung bzw. unter Zwischen-Seewasser offen und am oberen Ende für Luft schaltung eines sich nach innen öffnenden Ventils zugänglich ist, und mit einer Turbine, die von durch eine Saugleitung mit einer Luftkraftmaschine einer Luftströmung angetrieben wird, welche von io verbunden ist, so daß die Luft einen Kreislauf ausdem in der Luftpumpenkammer enthaltenen, als führt, in dem sie von der steigenden Wassersäule aus Kolben wirkenden Seewasser erzeugt wird, da- dem Luftbehälter herausgedrückt und von der fallendurch gekennzeichnet, daß die Periode den Wassersäule eingesogen wird und dabei die Kraftder vertikalen Eigenschwingung des Schwimm- maschine antreibt. In die Druckluftleitung ist ein sich körpers gleich der durchschnittlichen Schwin- 15 nach innen öffnendes Ventil zur Ergänzung der für gungsperiode der Ozeanwellen ist. den Betrieb der Anlage erforderlichen Luftmengen

2. Kraftmaschinenach Anspruch 1, dadurch ge- eingeschaltet, während in die Saugleitung ein sich kennzeichnet, daß der Schwimmkörper unterhalb nach außen öffnendes Ventil geschaltet ist, das bei der Luftpumpenkammer (24) eine weitere Kam- einem übermäßig hohen Steigen des Wassers im Bemer (25) aufweist, die am unteren Ende ein Ge- ao halter einen Austritt der Luft ermöglicht. Diese bewicht (26) enthält, welches den Schwimmkörper kannte Anlage ist aber nicht schwimmfähig.

in vertikaler Lage hält. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

3. Kraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da- Wellenkraftmaschine anzugeben, die eine höhere durch gekennzeichnet, daß ein System von vier elektrische Leistung erzeugt als die bisher bekannten Luftklappen (31 bis 34) vorgesehen ist, welches 35 Maschinen. Insbesondere soll die vertikale Relativdie aus dem Luftpumpenraum (24) ausströmende bewegung zwischen dem Schwimmkörper und der Luft und die in den Luftpumpenraum einstrÖ- Wasseroberfläche gesteigert werden.

mende Luft stets in der gleichen Richtung durch Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im die Schaufelanordnung (28) der Turbine hindurch- Patentanspruch 1 gekennzeichnete Kraftmaschine,
leitet. 30 Bei Bemessung des Schwimmkörpers gemäß der ' Erfindung schwingt der Schwimmkörper in Resonanz mit den Wellen, wodurch große Bewegungsamplituden erreicht werden.

Vorzugsweise weist der Schwimmkörper unterhalb

Die Erfindung betrifft eine mit Ozeanwellen be- 35 der Luftpumpenkammer eine weitere Kammer auf, triebene Kraftmaschine zum Antrieb eines elektri- die am unteren Ende ein Gewicht enthält, welches sehen Generators, mit einem Schwimmkörper, der eine den Schwimmkörper in vertikaler Lage hält. Hierbei Luftpumpenkammer enthält, die am unteren Ende hat die untere Kammer auch den Vorteil, daß sie den zugänglich ist, und mit einer Turbine, die von einer Auftrieb des Schwimmkörpers verstärkt.
Luftströmung angetrieben wird, welche von den in 40 Eine weitere Steigerung der elektrischen Leistung der Luftpumpenkammer enthaltenen, als Kolben wir- läßt sich dadurch erreichen, daß ein System von vier kenden Seewasser erzeugt wird. Luftklappen vorgesehen ist, welches die aus dem

Derartige Kraftmaschinen zum Umwandeln der Luftpumpenraum ausströmende Luft und die in den Energie der Ozeanwellen in elektrische Energie sind Luftpumpenraum einströmende Luft stets in der gleiz. B. aus der US-PS 30 64137 bekannt. Sie dienen 45 chen Richtung durch die Schaufelanordnung der vor allem zur Stromerzeugung in Bojen oder in Turbine hindurchleitet. Im Gegensatz hierzu strömt küstenfernen Stationen, wo auf die ausschließliche beispielsweise bei der aus der erwähnten US-PS Verwendung von Akkumulatorbatterien wegen der 30 64137 bekannten Maschine die Luft entweder nur fehlenden Auflademöglichkeit verzichtet werden muß, beim Heben des Wassers in der Luftpumpenkammer und wo eine Montage der Maschine auf dem Meeres- 50 durch die Turbine, oder es sind zwei gesonderte boden sehr schwierig oder unmöglich ist. Die Lei- Schaufelkränze erforderlich, die jeweils in einer Richstungsfähigkeit der bekannten schwimmenden Kraft- tung frei drehbar sein müssen.

maschinen zur gewünschten Nachladung der Batte- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung

rien ist jedoch in vielen Fällen nicht befriedigend, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
weil man dem Schwingungsverhalten des Schwimm- 55 F i g. 1 einen Schnitt durch die Kraftmaschine und körpers keine genügende Aufmerksamkeit gewidmet Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Konstruktion der

hat und deshalb häufig keine ausreichend starke ReIa- Maschine in ihrem oberen Teil,
tivbewegung zwischen Schwimmkörper und Wasser Die dargestellte Kraftmaschine eignet sich vor

erfolgt. allem für den Tiefseebereich. Sie besteht aus einem

Aus der DL-PS 25164 ist auch eine Einrichtung 6° oberen Raum 22, einem Verbindungsrohr 23, einem zur Umwandlung der Wellenenergie in elektrische Luftpumpenraum 24, einem unter Wasser- befind-Energie bekannt, bei der ein senkrecht in einem liehen Trägheitsraum 25, einem Gewicht 26, einer schwimmenden Behälter angeordnetes offenes Stand- Luftleitung 27, einer Leit- und Turbinenschaufelanrohr vorgesehen ist, in dem ein Schwimmer geführt Ordnung 28, einem elektrischen Generator 29 und ist, der zur Übertragung der Translationsbewegung 65 einer Akkumulatorenbatterie 30. Die gegenseitige auf einen Generator mit diesem durch eine Zahn- Lage dieser Teile geht aus F i g. 1 hervor. Der obere stange verbunden ist. Der Schwimmer soll entspre- Raum 22 ist wasserdicht ausgeführt und enthält die chend dem Phasenunterschied zwischen den Tauch- Luftleitung 27 und die Akkumulatorenbatterie 30.