DE202014003764U1 - Floating device and floating system comprising a plurality of devices for generating electrical energy by water waves - Google Patents

Floating device and floating system comprising a plurality of devices for generating electrical energy by water waves Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zu Gewinnung elektrischer Energie durch Wasserwellenbewegung enthaltend eine erste Vorrichtungseinheit (VE1) und eine zweite Vorrirchtungseinheit (VE2), wobei – die erste Vorrichtungseinheit (VE1) einen sich längs erstreckenden, bevorzugt rohrförmigen, Hohlkörper (3) enthält, dessen im Wasser einzutauchendes Ende offen ist und mindestens einen Schwimmkörper (5) der an der Aussenwand des Hohlkörpers (3) befestigt ist, sodass der Hohlkörper (3) der Aufwärts-/Abwärtsbewegung einer Wasserwelle folgen kann; – die zweite Vorrichtungseinheit (VE2) ist derart ausgestaltet, dass sie entlang des Innenraumes der ersten Vorirrchtungseinheit (VE1) gleiten kann, jedoch etwas beabstandet von der Innenwand des Hohlkörpers (3), sodass dazwischen ein Zwischenraum entstehet in dem Wasser fliessen kann; – an einem ersten Bereich (BE1) der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) und an einem zweiten Bereich (BE2) der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) ist mindestens ein Elektrogenerator (EG) elektromechanisch oder electromagnetisch angekoppelt, der durch die relative Gleitbewegung der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) entlang der Innenwände der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) elektrische Energie erzeugen kann; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit (VE2) über einen dritten voluminösen Bereich (7) mit einer niedrigeren Dichte als die Dichte des Wassers verfügt und mit einem verschlossenen voluminösen Bereich (6), der ein Wasserreservoir mit Einlass- und Auslassöffnungen sein kann, versehen ist, wobei die Durchschnittsdichte des verschlossenen voluminösen Bereichs, bzw. Wasserreservoirs (6) nahezu der Dichte des Wassers entspricht und das Gesammtvolumen des verschlossenen, voluminäsen Bereichs (6), mindestens halb so viel wie das Gesammtvolumen der Schwimmkörper (4) beträgt und dass der Innenquerschnitt „QS” der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) entlang der Region in der die verschlossenen, voluminösen Bereiche (6, 7) der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) gleiten so bemessen ist, dass das Produkt der Querschnitttfläche „QS”, berechnet in Quadtratmetern mal 12, beziehungsweise mal 8 oder 6, bevorzugt mal 4 oder mal 2 oder sogar mal 1, grösser als das Gesamtvolumen der Schwimmkörper (4), berechnet in Kubikmetern, ist und dass die Durschschnittsdichte der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) so bemessen, dass bei ruhendem Wasser die voluminäsen Bereiche (6, 7) dieser Vorirrchtungseinheit (VE2) mindestens um 0,3 m, bevorzugt mindestens um 0,6 m und noch mehr bevorzugt mindestens um 0,9 m über der Wasserlinie herausragt, sodass durch Eintauchen eines wesentlichen Teils dieses im ruhenden Zustand über der Wasserlinie herausragenden Teils der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2), über die Ankoppelung an dem mindestens einem Elektrogenerator (EG) eine Aufwärtskraft gegen die ersten Vorrichtungseinheit (VE1) wirkt und zwar so, dass unter der Wirkung von Wasserwellen, der mindestens eine Elektrogenerator (EG) elektrische Energie erzeugt sowohl während der Aufwärts- als auch während der Abwertsbewegung der ersten Vorrichtungseinheit (VE1).Device for generating electrical energy by means of water wave movement, comprising a first device unit (VE1) and a second device unit (VE2), the first device unit (VE1) containing a longitudinally extending, preferably tubular, hollow body (3), the end of which is to be immersed in water and at least one floating body (5) which is attached to the outer wall of the hollow body (3) so that the hollow body (3) can follow the up / down movement of a water wave; - The second device unit (VE2) is designed such that it can slide along the interior of the first pre-alignment unit (VE1), but somewhat spaced from the inner wall of the hollow body (3), so that an intermediate space can flow between them in the water; - At least one electric generator (EG) is coupled electromechanically or electromagnetically to a first area (BE1) of the first device unit (VE1) and to a second area (BE2) of the second device unit (VE2), which by the relative sliding movement of the second device unit (VE2 ) can generate electrical energy along the inner walls of the first device unit (VE1); characterized in that the second device unit (VE2) has a third voluminous region (7) with a lower density than the density of the water and with a closed voluminous region (6), which can be a water reservoir with inlet and outlet openings is, the average density of the closed voluminous area or water reservoir (6) almost corresponds to the density of the water and the total volume of the closed, voluminous area (6) is at least half as much as the total volume of the floating bodies (4) and that Internal cross section “QS” of the first device unit (VE1) along the region in which the closed, voluminous areas (6, 7) of the second device unit (VE2) slide is dimensioned such that the product of the cross-sectional area “QS”, calculated in square meters times 12 , or times 8 or 6, preferably times 4 or times 2 or even times 1, larger than the Gesa The volume of the floating bodies (4), calculated in cubic meters, is such that the average density of the second device unit (VE2) is such that, when the water is still, the voluminous areas (6, 7) of this device (VE2) prefer at least 0.3 m protrudes at least by 0.6 m and even more preferably by at least 0.9 m above the water line, so that by immersing a substantial part of this part of the second device unit (VE2) which projects above the water line in the resting state, via the coupling to the at least one Electrical generator (EG) an upward force acts against the first device unit (VE1) in such a way that under the action of water waves, the at least one electrical generator (EG) generates electrical energy both during the upward and downward movement of the first device unit (VE1 ).

Description

1. Bekanntes1. known

Es gibt bereits viele Erfindungen, die auf Energiegewinnung durch Wasser, insbesondere dessen Bewegung, basieren. Die bereits vorhandenen Ideen über Energiegewinnung durch die Bewegung des Meereswassers, beziehen ihre Energie entweder von der vertikalen bzw. der horizontalen Bewegung der Wassermassen entsprechend der Ausbreitung der Wellen an der Oberfläche, vgl. DE-A-4338103 ; US-A-4,110,630 ; WO-A-02/103881 ; CN201099347Y .There are already many inventions that are based on energy production by water, in particular its movement. The already existing ideas about energy production by the movement of the sea water, draw their energy either from the vertical or the horizontal movement of the water masses according to the propagation of the waves at the surface, cf. DE-A-4338103 ; US-A-4,110,630 ; WO-A-02/103881 ; CN201099347Y ,

Weiterhin beschreibt die Japanische Patentanmeldung JP55160967 eine schwimmende Vorrichtung, bestehend aus einem ersten, leicht beweglichen Teil, verbunden mit einem Schwimmkörper, welches mit den Wasserwellen eine relative Bewegung gegenüber einem zweiten schwereren Teil, der fast stationär im Wasser schwimmt, erfährt. Durch diese relative Bewegung, wird ein elektrischer Generator betrieben, der die mechanische Energie in Elektrizität umwandelt. Verschiedene Varianten wurden seitdem veröffentlicht, jedoch in keiner dieser Veröffentlichungen werden Angaben gemacht über Vorrichtungen, die in der Lage sein würden, eine Leistung von mehreren kW zu liefern.Furthermore, the Japanese patent application describes JP55160967 a floating device consisting of a first, easily movable part, connected to a floating body, which with the water waves relative movement to a second heavier part, which floats almost stationary in the water experiences. By this relative movement, an electric generator is operated, which converts the mechanical energy into electricity. Several variants have since been published, but none of these publications provide information on devices that would be capable of delivering several kW of power.

Im Jahr 2009 hat die Fa. Ocean Power Technologies ”Power Buoy” Vorrichtungen mit einem stationären Teil vorgestellt, die in der Lage waren, elektrische Energie im Bereich von mehreren kW zu produzieren.In 2009, Ocean Power Technologies introduced "Power Buoy" devices with a stationary part capable of producing several kW of electric power.

In unserer internationalen Patentanmeldung WO2011/120497 haben wir gezeigt, wie die Unterschiede an hydrostatischen Schwankungen an der Oberfläche des Wassers, gegenüber der minimalen Druckschwankungen in tieferen Meeresbereichen, ausgenutzt werden können, damit fast die vollständige Wellenenergie auch durch energieerzeugende Vorrichtungen ausgenutzt werden kann. Die Grundidee dahinter war eine sehr hohe Inertialmasse, die im Wasser schwimmt und deren Körperschwerpunkt minimale hydrostatische Druckschwankungen erfährt, als das unbewegliche Teil einer energieerzeugenden Vorrichtung zu verwenden. Es wurden zwei unterschiedliche Arten beschrieben, wie dieses Ziel erreicht werden kann.In our international patent application WO2011 / 120497 We have shown how the differences in hydrostatic fluctuations at the surface of the water, compared to the minimal pressure fluctuations in deeper sea areas, can be exploited, so that almost the complete wave energy can also be exploited by energy generating devices. The basic idea behind it was a very high inertial mass, which floats in the water and whose center of gravity experiences minimal hydrostatic pressure fluctuations, than to use the immovable part of a power-generating device. Two different ways of achieving this goal have been described.

Im Jahr 2012 hat die Fa. Ocean Power Technologies eine 45 kW Vorrichtung mit einem schwimmenden Inertialteil, der mehrere hundert Tonnen wiegt, vorgestellt (Link: http://www.oceanpowertechnologies.com/PDF/PB150 08292012 GFL.pdf veröffentlicht am 19.09.2012 ).In 2012 Ocean Power Technologies introduced a 45 kW device with a floating inertial part weighing several hundred tons (Link: http://www.oceanpowertechnologies.com/PDF/PB150 08292012 GFL.pdf published on 19.09.2012 ).

Kürzlich haben wir in einer Deutschen Patentanmeldung (Aktenzeichen: 10 2014 003 228.0 ) eine Vorrichtung vorgestellt, bei der, anstatt eines schwimmenden Inertialteils der mehrere Tonnen wiegt, eine wesentlich leichtere Vorrichtungseinheit verwendet wird, die innerhalb eines Rohres schwimmt und welche durch einen hydrostatischen Effekt die nötige Gegenkraft zu dem Auftrieb des beweglichen Teils erzeugt, damit ein elektrischer Generator, der an dieser Vorrichtung und an dem beweglichen Teil angekoppelt ist, elektrische Energie produzieren kann. Somit wird das Verhältnis der lieferbaren Leistung zum Gewicht der Gesamtvorrichtung erhöht.Recently, in a German patent application (file reference: 10 2014 003 228.0 ) a device in which, instead of a floating Inertialteils weighing several tons, a much lighter device unit is used, which floats within a tube and which generates the necessary counterforce to the buoyancy of the movable part by a hydrostatic effect, thus an electric generator Coupled to this device and to the moving part, can produce electrical energy. Thus, the ratio of the deliverable power to the weight of the overall device is increased.

2. Aufgabe der Erfindung2. Object of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausnutzung von hydrostatischen Effekten für die Entwicklung von Gesamtsystemen, die eine oder mehrere energieerzeugende Vorrichtungen, bei denen das Leistungs-/Gewichts-Verhältnis weiter gesteigert werden kann, enthalten.The object of the present invention is the utilization of hydrostatic effects for the development of complete systems, which contain one or more energy-generating devices, in which the power / weight ratio can be further increased.

Zunächst wird ein Weg beschrieben, damit die Vorrichtung, die in der Deutschen Patentanmeldung (Aktenzeichen: DE 10 2014 003 228.0 ) beschrieben und deren Funktionsmodus in der 1 erläutert wird, nicht nur während einer halben Periode der Wasserwelle, sondern während der Gesamtperiode der Welle, Energie liefert. Dadurch kann man die Abmessungen des wenig beweglichen Inertialteils weiter verkleinern.First, a way will be described so that the device described in the German patent application (file reference: DE 10 2014 003 228.0 ) and their functional mode in the 1 not only during half a period of the water wave, but during the entire period of the wave, provides energy. As a result, you can further reduce the dimensions of the little movable inertial part.

In einem anderen System wird vorgeschlagen, den Inertialteil, der von der vertikalen Bewegung der Wasserwellen nicht beeinflusst werden sollte, durch ausgeklügelte Mittel, innerhalb einer engen vertikalen Bandbreite, in einem tiefen Bereich des Meeres zu stabilisieren. Es ist ferner vorgesehen diesen, quasi-stationären Teil in Form von erheblichen lateralen Abmessungen derart auszugestalten, dass an diesem eine Vielzahl von energieerzeugenden Einheiten verbunden werden können, die jeweils über einen schwimmenden, beweglichen Teil verfügen, deren periodische, vertikale Schwankungen genutzt werden um Elektrogeneratoren anzutreiben und nützliche Energie zu erzeugen.In another system it is proposed to stabilize the inertial part, which should not be affected by the vertical movement of the water waves, by sophisticated means, within a narrow vertical bandwidth, in a deep area of the sea. It is further provided this quasi-stationary part in the form of significant lateral dimensions in such a way that at this a plurality of energy-generating units can be connected, each having a floating, movable part, the periodic vertical fluctuations are used to electric generators to drive and generate useful energy.

Das oben genannte Inertialteil, an dem mehrere Einheiten angebracht werden können, wird derart im Wasser stabilisiert, das sein Massenanteil pro energieerzeugende Einheit wesentlich kleiner ist, als ein Inertialteil der durch dynamische Effekte als Gegenstück eines mobilen Teils, entsprechend der Lehre in der internationalen Patentanmeldung WO2011/120497 und des Systems von Ocean Power Technologies wirkt.The above-mentioned inertial member to which a plurality of units can be mounted is stabilized in the water so that its mass fraction per unit power generating unit is substantially smaller than an inertial portion due to dynamic effects as a counterpart of a mobile member, as taught in the international patent application WO2011 / 120497 and the system of Ocean Power Technologies.

3. Das neue Prinzip 3. The new principle

Das relevante Prinzip, das in der kürzlich eingereichten Parallelanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2014 003 228.0 beschrieben wird, kann anhand der 1 kurz erläutert werden. Die folgenden Bezugszeichen werden herangezogen, um das zugrundeliegende hydrostatische Prinzip zu erklären. Die rechte Seite der 1 zeigt diagrammatisch das Verhalten einer Vorrichtung, entsprechend der Parallelanmeldung, im Wellental, das nahezu dem Verhalten des Ruhezustands entspricht. Die linke Seite der 1 stellt das Verhalten der Vorrichtung am Wellenberg dar.The relevant principle, which in the recently filed parallel application with the file number 10 2014 003 228.0 can be described on the basis of 1 will be briefly explained. The following reference numerals are used to explain the underlying hydrostatic principle. The right side of the 1 shows diagrammatically the behavior of a device, according to the parallel application, in the trough, which almost corresponds to the behavior of the idle state. The left side of the 1 represents the behavior of the device on the wave mountain.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

VE1VE1
erste Vorrichtungseinheit (leicht beweglicher Teil, versehen mit einem Schwimmkörper)first device unit (easily movable part provided with a float)
VE2VE2
zweite Vorrichtungseinheit (”immobiler” Teil)second device unit ("immobiler" part)
QSQS
Innenquerschnitt der VE1Inner cross-section of the VE1
DD
maximale Bewegungsstrecke der VE1 unter der Wellenwirkungmaximum movement distance of the VE1 under the wave effect
dd
maximale Bewegungsstrecke der VE2 unter der Wellenwirkungmaximum movement distance of the VE2 under the wave effect
BE1, BE2BE1, BE2
Bereiche von VE1 bzw. VE2 an denen ein Elektrogenerator mit den jeweiligen Vorrichtungseinheiten angekoppelt istAreas of VE1 or VE2 at which an electric generator is coupled to the respective device units
EGEC
diagrammatische Darstellung eines elektrischen oder elektromagnetischen StromgeneratorsDiagrammatic representation of an electric or electromagnetic current generator
VRVR
generelle Bezeichnung von elektrischen energieerzeugenden Vorrichtungen von Typen VR1, VR2 oder VR3General description of types VR1, VR2 or VR3 electrical power generating devices
LTLT
langförmiges Trägerelementlong-shaped carrier element
PTPT
plattformförmiges Trägerelementplatform-shaped carrier element
VGVG
Gerüste zur Befestigung von Vorrichtungseinheiten VR, insbesondere für Trägerelemente, die dazu bestimmt sind, in einer Tiefe grösser als 8 m versenkt zu werden.Frameworks for fixing device units VR, in particular for support elements, which are intended to be sunk in a depth greater than 8 m.
TRMTRM
optionale Türme auf den Trägerelementen (LT, PT)optional towers on the support elements (LT, PT)
M1, M2M1, M2
Module zur Zusammenstellung von erweiterten, länglichen oder plattformförmigen TrägerelementenModules for assembling extended, elongated or platform-shaped support elements
C1, C2C1, C2
Kupplungselemente (z. B. sphärisch oder bi-axial) zur Verbindung der Module M1, M2Coupling elements (eg spherical or bi-axial) for connecting the modules M1, M2
C3C3
bi-axial lenkbares oder gelenkiges KopplungselementBi-axially steerable or articulated coupling element
ZSZS
Verbindungs-ZugseilConnection rope
PFPF
Puffer/StoßdämpferBuffers / shock absorbers
SFSF
seitliche Traversen (Seitenflügel), quer zur langen Achse eines Moduls M1, M2 gerichtetlateral trusses (side wings), directed transversely to the long axis of a module M1, M2
MFMF
in der Mitte angeordnete Traverse (Mittelflügel), quer zur langen Achse eines Moduls M1, M2 gerichtetarranged in the middle traverse (center wing), directed transversely to the long axis of a module M1, M2
MTRMTR
kleine Türme zur Befestigung von Zugseilen SL, die der mechanischen Stützung eines Mittelflügels MF dienensmall towers for attachment of traction cables SL, which serve the mechanical support of a mid-wing MF
SLSL
Zugseil für GerüstelementeTraction rope for scaffolding elements
S1, S2S1, S2
Schwimmkörper zum Aufhängen die Trägerelement LT, PTFloat for hanging the support element LT, PT
K1K1
Komponente der Vorrichtung VR, die mit einem Trägerelement verbunden istComponent of the device VR, which is connected to a carrier element
K2K2
mobile Komponente der Vorrichtung VRmobile component of the device VR
VR1VR1
Vorrichtung, die unidirektional im Kompressionsmodus arbeitetDevice that works unidirectionally in compression mode
VR2VR2
Vorrichtung, die unidirektional im Zugmodus arbeitetDevice that operates unidirectionally in train mode
VR3VR3
Vorrichtung, die bidirektional arbeitet, sowohl bei Bildung eines Wellenberges als auch bei Bildung eines WellentalsDevice that works bidirectionally, both in the formation of a wave crest and in the formation of a wave trough
LK1LK1
an einem Träger LT, PT fixiertes Element, entlang dessen, das mobile Element LK2 gleiten kannon a support LT, PT fixed element along which, the mobile element LK2 can slide
LK2LK2
längliches, mobiles, gleitendes Element einer Vorrichtung VRelongated mobile sliding element of a device VR
WSWS
Schwimmkörper der Komponente K2Float of component K2
WSaWSa
optional mit Wasser gefüllter Bereich des Schwimmkörper WSoptionally filled with water area of the floating body WS
SL1SL1
Verbindungsseil zwischen EG und WS für eine Vorrichtung des Typs VR2Connecting cable between EC and WS for a device of type VR2
SL2SL2
Verbindungsseil zwischen EG und Ankoppellungskomponenten des Elektrogenerators EG in bestimmten Konstruktionen vom Typ VR1, VR2, VR3Connecting cable between EG and Ankoppellungskomponenten the electric generator EG in certain designs of the type VR1, VR2, VR3
WRWR
Wasserreservoir, agierend als erweiterte Inertialmasse der Trägerelemente LT, PTWater reservoir, acting as extended inertial mass of the support elements LT, PT
GWGW
optionale Gewichte mit einer Durchschnittsdichte, die wesentlich höher ist, als die Dichte von Wasser (enthaltend z. B. Zement- oder Metallblöcke)optional weights with an average density that is significantly higher than the density of water (containing, for example, cement or metal blocks)
VGVG
Verstärkungsgerüst für LT, PTReinforcement scaffolding for LT, PT
AXAX
Rotationsachse, an der Vorrichtungen VR befestigt werden können, damit sie nicht von Schaukelbewegungen des Trägerelements LT, PT beeinflusst wirdRotation axis on which devices VR can be attached so that it is not affected by rocking movements of the support element LT, PT
ALAL
Seilaufhängung, die die Schwimmkörper S1, S2 mit den Trägerelementen LT, PT verbindetCable suspension, which connects the floats S1, S2 with the support elements LT, PT
WFWF
Bezeichnung einer WellenfrontDesignation of a wavefront
11
Wasserspiegel (bzw. Wasserlinie) an der Oberfläche einer WelleWater level (or waterline) on the surface of a wave
22
diagrammatische Profildarstellungen der hydrostatischen Druckschwankung in einem tiefen Bereich des MeeresDiagrammatic profile representations of the hydrostatic Pressure fluctuation in a deep area of the sea
33
länglicher Hohlkörper von VE1elongated hollow body of VE1
44
Wandbereich von VE2Wall area of VE2
55
Schwimmkörper, der mit dem Hohlkörper 3 der VE1 verbunden istFloating body, with the hollow body 3 the VE1 is connected
66
verschlossener voluminöser Bereich von VE2, insbesondere Wasserreservoir, versehen mit nicht dargestellten Öffnungen für den Einlass/Auslass von Wasserclosed voluminous area of VE2, in particular water reservoir, provided with openings, not shown, for the inlet / outlet of water
77
Hohlraum zur Anpassung der durchschnittlichen Dichte von VE1, so dass in Ruhezustand ein kleiner Bereich des Gesamtraumes, bestehend aus den Räumen 6 und 7, außerhalb des Wasserspiegels herausragtCavity for adjusting the average density of VE1, so that at rest, a small area of the total space consisting of the spaces 6 and 7 , protruding outside the water level
88th
Platte, auf der Vorrichtungskomponenten fixiert werden könnenPlate on which device components can be fixed
99
GeräteraumMachinery room
10, 1110, 11
diagrammatische Darstellung eines Getriebemechanismus (Kolben, Getriebevorrichtung), zum Antreiben eines Generators EG (z. B. eines Dynamos EG)Diagrammatic representation of a transmission mechanism (piston, transmission device) for driving a generator EG (eg a dynamo EG)
1212
Ballast, der den Schwerpunkt der Gesamtvorrichtung tief verlagert und extreme Neigungen verhindertBallast that shifts the center of gravity of the overall device deeply and prevents extreme inclinations
1313
Befestigungsmaterial für Ballast 12 an VE2Fixing material for ballast 12 at VE2
1414
Wasserspiegel im RuhezustandWater level at rest
1515
mögliche minimale Schwankung des Wasserspiegels 14 innerhalb des Hohlkörpers 3, wenn sich VE1 in maximaler Höhe befindet; die Wasserlinie 15 kann knapp oberhalb oder knapp unterhalb des Wasserspiegels 14 liegenpossible minimal fluctuation of the water level 14 inside the hollow body 3 when VE1 is at maximum height; the waterline 15 may be just above or just below the water level 14 lie
1616
lenkbares Verankerungselement für die Komponente K1 einer Vorrichtung VRsteerable anchoring element for the component K1 of a device VR
1717
Wickelvorrichtungen für Seile Sl1, SL2Winding devices for ropes Sl1, SL2
1818
Rückspulmechanismus für Seile SL1, SL2Rewinding mechanism for ropes SL1, SL2
1919
Öffnungen zur Befüllung des Wasserreservoirs WR (optional verschließbar)Openings for filling the water reservoir WR (optionally lockable)
2020
Gleitvorrichtungslide
2121
Halterungbracket
2222
Kolben für die hydraulische Anordnung der 4 Piston for the hydraulic arrangement of the 4
2323
Betriebsflüssigkeit für die hydraulische Anordnung der 4 Operating fluid for the hydraulic arrangement of 4
2424
Ventil, das sich unter Überdruck in Pfeilrichtung öffnetValve that opens under pressure in the direction of the arrow
2525
Rotor, betrieben durch den Fluss der Flüssigkeit 23, der am Rotor des Generators EG angekoppelt istRotor, operated by the flow of fluid 23 , which is coupled to the rotor of the generator EG
2626
Rohrpipe
2727
großes Ventil, das sich unter Überdruck in Pfeilrichtung öffnetlarge valve, which opens under pressure in the direction of the arrow

Gemäß der Parallelanmeldung enthält der leicht bewegliche Teil (VE1) der Vorrichtung einen langen Hohlkörper (3), dessen Länge so groß ist, dass das untere offene Ende des Hohlkörpers sich stets in einer Tiefe des Meeres befindet, in der die lateralen Schwankungen des hydrostatischen Drucks sehr niedrig sind. Das hat die Konsequenz, dass unabhängig von der Tiefe, in der sich das untere offene Ende des Hohlkörpers befindet, der hydrostatische Druck an diesem Ende, der gleich dem atmosphärischen Druck plus ρ·g·h ist (wobei: ρ = Wasserdichte; g = Gravitationsbeschleunigung; h = Die Höhe der Wassersäule innerhalb des Hohlkörpers (3)), stets dem Durchschnittsdruck in der entsprechenden Meerestiefe entspricht. Deswegen kann der Wasserspiegel innerhalb des Hohlkörpers nur dann zeitliche Schwankungen erfahren, wenn in einer gewissen Tiefe des Meeres entsprechende Druckschwankungen herrschen. Da diese Druckschwankungen niedrig sind, ändert sich der Wasserspiegel innerhalb des Hohlkörpers im Vergleich zu den Wellenbewegungen kaum. Wie bei allen Vorrichtungen der gleichen Gattung, entsteht zwischen dem beweglichen und dem nahezu stationären Teil eine Kraft, die in der Lage ist, einen elektrischen Generator anzutreiben. Diese Kraft tendiert dazu, den ”immobilen” Teil aus dem Wasserspiegel herauszuziehen.According to the parallel application, the easily movable part (VE1) of the device contains a long hollow body ( 3 ) whose length is so great that the lower open end of the hollow body is always located at a depth of the sea in which the lateral variations of the hydrostatic pressure are very low. This has the consequence that, irrespective of the depth at which the lower open end of the hollow body is located, the hydrostatic pressure at this end, which is equal to the atmospheric pressure plus ρ · g · h (where: ρ = watertight; g = Gravitational acceleration, h = the height of the water column inside the hollow body ( 3 )), always corresponds to the average pressure in the corresponding sea depth. Therefore, the water level within the hollow body can only experience temporal fluctuations when corresponding pressure fluctuations prevail at a certain depth of the sea. Since these pressure fluctuations are low, the water level within the hollow body hardly changes in comparison to the wave movements. As with all devices of the same type, a force capable of driving an electric generator is generated between the movable and the stationary part. This force tends to pull the "immobile" part out of the water level.

Der Durchmesser des ”immobilen” Teils (VE2) wird ausreichend groß ausgewählt, sodass, wenn dieses Teil um eine Strecke (d), die lediglich einem kleinen Bruchteil der Wellenhöhe entspricht (z. B. 0,75 m bei einer Wellenhöhe von 4 m), hochgezogen wird, das verdrängte Wasservolumen einem Gewicht entspricht (gemäß dem Prinzip von Archimedes), das vollkommen der Auftriebskraft des beweglichen Teils (VE1) entgegenwirkt. Dieser hydrostatische Effekt ist so wirksam, wie der des dynamischen Inertialeffektes, der ansonsten von einer Inertialmasse von mehreren 100 Tonnen erreicht werden kann.The diameter of the "immobile" part (VE2) is chosen to be sufficiently large so that if this part corresponds to a distance (d) that is only a small fraction of the wave height (eg 0.75 m at a wave height of 4 m ), the displaced volume of water corresponds to a weight (according to the principle of Archimedes), which completely counteracts the buoyancy of the moving part (VE1). This hydrostatic effect is as effective as that of the dynamic inertial effect which otherwise can be achieved by an inertial mass of several hundred tons.

4. Detaillierte Beschreibung der Erfindung4. Detailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Gewinnung elektrischer Energie durch Wasserwellenbewegung enthaltend eine erste Vorrichtungseinheit (VE1) und eine zweite Vorrichtungseinheit (VE2), wobei

  • – die erste Vorrichtungseinheit (VE1) einen sich längs erstreckenden, bevorzugt rohrförmigen, Hohlkörper (3) enthält, dessen im Wasser einzutauchendes Ende offen ist und mindestens einen Schwimmkörper (5) der an der Außenwand des Hohlkörpers (3) befestigt ist, sodass der Hohlkörper (3) der Aufwärts-/Abwärtsbewegung einer Wasserwelle folgen kann;
  • – die zweite Vorrichtungseinheit (VE2) ist derart ausgestaltet, dass sie entlang des Innenraumes der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) gleiten kann, jedoch etwas beabstandet von der Innenwand des Hohlkörpers (3), sodass dazwischen ein Zwischenraum entstehet in dem Wasser fließen kann;
  • – an einem ersten Bereich (BE1) der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) und an einem zweiten Bereich (BE2) der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) ist mindestens ein Elektrogenerator (EG) elektromechanisch oder elektromagnetisch angekoppelt, der durch die relative Gleitbewegung der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) entlang der Innenwände der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) elektrische Energie erzeugen kann; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit (VE2) über einen dritten voluminösen Bereich (7) mit einer niedrigeren Dichte als die Dichte des Wassers verfügt und mit einem verschlossenen voluminösen Bereich (6), der ein Wasserreservoir mit Einlass- und Auslassöffnungen sein kann, versehen ist, wobei die Durchschnittsdichte des verschlossenen voluminösen Bereichs, bzw. Wasserreservoirs (6) nahezu der Dichte des Wassers entspricht und das Gesamtvolumen des verschlossenen, voluminösen Bereichs (6), mindestens halb so viel wie das Gesamtvolumen der Schwimmkörper (4) beträgt und dass der Innenquerschnitt „QS” der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) entlang der Region in der die verschlossenen, voluminösen Bereiche (6, 7) der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) gleiten so bemessen ist, dass das Produkt der Querschnittfläche „QS”, berechnet in Quadratmetern mal 12, beziehungsweise mal 8 oder 6, bevorzugt mal 4 oder mal 2 oder sogar mal 1, grösser als das Gesamtvolumen der Schwimmkörper (4), berechnet in Kubikmetern, ist und dass die Durchschnittsdichte der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) so bemessen, dass bei ruhendem Wasser die voluminösen Bereiche (6, 7) dieser Vorrichtungseinheit (VE2) mindestens um 0,3 m, bevorzugt mindestens um 0,6 m und noch mehr bevorzugt mindestens um 0,9 m über der Wasserlinie herausragt, sodass durch Eintauchen eines wesentlichen Teils dieses im ruhenden Zustand über der Wasserlinie herausragenden Teils der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2), über die Ankoppelung an dem mindestens einem Elektrogenerator (EG) eine Aufwärtskraft gegen die ersten Vorrichtungseinheit (VE1) wirkt und zwar so, dass unter der Wirkung von Wasserwellen, der mindestens eine Elektrogenerator (EG) elektrische Energie erzeugt sowohl während der Aufwärts- als auch während der Abwärtsbewegung der ersten Vorrichtungseinheit (VE1).
The present invention relates to a device according to claim 1 for obtaining electrical energy by water wave motion comprising a first device unit (VE1) and a second device unit (VE2), wherein
  • The first device unit (VE1) has a longitudinally extending, preferably tubular, hollow body ( 3 ), whose end to be immersed in the water is open and at least one floating body ( 5 ) on the outside wall of the hollow body ( 3 ) is attached, so that the hollow body ( 3 ) can follow the upward / downward movement of a water wave;
  • The second device unit (VE2) is designed such that it can slide along the interior of the first device unit (VE1), but slightly spaced from the inner wall of the hollow body (FIG. 3 ), so that there is a gap between them in which water can flow;
  • - At a first region (BE1) of the first device unit (VE1) and at a second region (BE2) of the second device unit (VE2) is at least one electric generator (EC) electromechanically or electromagnetically coupled by the relative sliding movement of the second device unit (VE2 ) can generate electrical energy along the inner walls of the first device unit (VE1); characterized in that the second device unit (VE2) extends over a third voluminous area ( 7 ) with a density lower than the density of the water and with a closed voluminous area ( 6 ), which may be a water reservoir with inlet and outlet openings, wherein the average density of the sealed voluminous area or water reservoir ( 6 ) is close to the density of the water and the total volume of the sealed voluminous area ( 6 ), at least half as much as the total volume of floats ( 4 ) and that the inner cross section "QS" of the first device unit (VE1) along the region in which the closed, voluminous areas ( 6 . 7 ) of the second device unit (VE2) is dimensioned such that the product of the cross-sectional area "QS", calculated in square meters by 12, or by 8 or 6, preferably by 4 or by 2 or even by 1, is greater than the total volume of the floating bodies ( 4 ), and that the average density of the second device unit (VE2) is such that, when the water is at rest, the voluminous areas ( 6 . 7 ) of this device unit (VE2) protrudes at least 0.3 m, preferably at least 0.6 m and even more preferably at least 0.9 m above the waterline, so that by dipping a substantial part of this protruding in the stationary state above the waterline part the second device unit (VE2) acts via the coupling to the at least one electric generator (EG) an upward force against the first device unit (VE1) in such a way that under the action of water waves, the at least one electric generator (EG) generates electrical energy both during the upward and downward movement of the first device unit (VE1).

Die Erfindung betrifft auch ein System zur Erzeugung elektrischer Energie durch Wasserwellenbewegung enthaltend

  • – ein längliches Trägerelement (LT) oder ein plattformförmiges Trägerelement (PT) dessen Durchschnittsdichte höher ist als die Dichte des Meerwassers, das jeweils mittels eines Gerüstes (GR) gegen Biegungsdeformation verstärkt sein kann, wobei das längliche Trägerelement (LT) oder das plattformförmige Trägerelement (PT) dazu bestimmt ist, in einer Meerestiefe versenkt zu werden, wo der hydrostatische Druck durch die Wasserwellen an der Meeresoberfläche unwesentlich schwankt,
  • – mindestens zwei Schwimmkörper (S1, S2), die mit dem länglichen Trägerelement (LT) beziehungsweise mit dem plattformförmigen Trägerelement (PT) verbunden sind, sodass dieses Trägerelement (LT, PT) durch die Auftriebskraft der an der Wasseroberfläche schwimmenden Schwimmkörper (S1, S2) schwebend in einer bestimmten Meerestiefe positioniert werden kann,
  • – und mindestens zwei unabhängigen Vorrichtungen (VR) zum Antreiben eines Elektrogenerators (EG), wobei jede Vorrichtung (VR) mit dem Trägerelement (LT, PT) an jeweils einer vorbestimmten Stelle fest verbunden ist und wobei jede Vorrichtung (VR) eine Komponente (K1) enthält, die mit dem Trägerelement (LT, PT) fest verbunden ist und auch eine bewegliche Komponente (K2) enthält, die mit einem eigenen Wasserschwimmer (WS) fest verbunden ist, wobei die mindestens eine Vorrichtung (VR) durch die relative Bewegung zwischen der festen Komponente (K1) und der beweglichen Komponente (K2), die aufgrund der vertikalen Bewegung des Wasserschwimmers (WS) unter dem Einfluss von Wasserwellen verursacht wird, einen eigenen oder einen gemeinsam mit mindestens einer anderen Vorrichtung (VR) angekoppelten Elektrogenerator (EG) antreibt,
  • – und gegeben falls eine oder mehrere Wasserreservoirs (WR) die an dem länglichen Trägerelement (LT) beziehungsweise an dem plattformförmigen Trägerelement (PT) befestigt ist beziehungsweise sind, damit die Inertialmasse des Trägerelements (LT, PT) erheblich erhöht wird.
The invention also relates to a system for generating electrical energy by water wave motion containing
  • An elongated support element (LT) or a platform-shaped support element (PT) whose average density is higher than the density of the seawater, which can each be reinforced by means of a frame (GR) against bending deformation, wherein the elongate support element (LT) or the platform-shaped support element (FIG. PT) is intended to be sunk at a sea depth where the hydrostatic pressure fluctuates insignificantly by the water waves at the sea surface,
  • - At least two floats (S1, S2), which are connected to the elongated support member (LT) or with the platform-shaped support member (PT), so that this support element (LT, PT) by the buoyancy of floating on the water surface floats (S1, S2 ) can be positioned floating in a certain depth of the sea,
  • And at least two independent devices (VR) for driving an electric generator (EG), each device (VR) being fixedly connected to the carrier element (LT, PT) at a respective predetermined location and each device (VR) comprising a component (K1 ) fixedly connected to the support element (LT, PT) and also containing a movable component (K2) fixedly connected to its own water float (WS), said at least one device (VR) being characterized by the relative movement between the fixed component (K1) and the movable component (K2), which is caused by the vertical movement of the water float (WS) under the influence of water waves, has its own or an electric generator (EG) coupled in common with at least one other device (VR) drives,
  • - And given if one or more water reservoirs (WR) which is attached to the elongated support member (LT) or to the platform-shaped support member (PT) or are, so that the inertial mass of the support member (LT, PT) is considerably increased.

4.1 Figuren:4.1 figures:

1: zeigt diagrammatisch das Arbeitsprinzip der Erfindung der Parallelanmeldung 1 : Diagrammatically shows the working principle of the invention of the copending application

2: zeigt diagrammatisch eine Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung 2 Fig. 1 shows diagrammatically an embodiment of the device according to the present invention

3a, b: zeigen elektrische energieerzeugende Vorrichtungen, die in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, die unidirektional entweder im Kompressions- oder im Zugmodus oder bidirektional angetrieben werden können 3a , b: show electrical power generating devices that can be used in a system according to the present invention that can be unidirectionally driven in either compression or traction modes, or bidirectionally powered

4: erläutert das Prinzip der Funktion einer energieerzeugenden Vorrichtung für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung, die hydraulisch im Kompressionsmodus angetrieben werden kann 4 FIG. 12 explains the principle of operation of a power generating device for a system according to the present invention which can be hydraulically driven in compression mode

6: zeigt ein System gemäß der vorliegenden Erfindung, das mehrere energieerzeugende Einheiten trägt 6 Figure 1 shows a system according to the present invention carrying a plurality of power-generating units

7: zeigt eine Variante des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung 7 : shows a variant of the system according to the present invention

8: erläutert den modularen Aufbau länglicher Trägerelemente LT; ein Modul ist mit querstehenden, länglichen Gerüsten (Seitenflügeln SF) versehen, an denen eine Vielzahl von Schwimmkörpern verbunden sind 8th : explains the modular design of elongate support elements LT; a module is provided with transverse standing, elongated frameworks (side wings SF) to which a plurality of floats are connected

9: zeigt ein Trägerelement LT mit einem besonders langen, querstehenden Gerüst (Mittenflügel MF), deren Länge wesentlich länger als die Länge einer Wasserwelle im Einsatzgebiet bemessen ist 9 shows a support element LT with a particularly long, cross-standing framework (center wing MF) whose length is measured much longer than the length of a water wave in the field

10, 11, 12a, 12b: erläutern diagrammatisch Beispiele der Zuordnung von Gruppen einzelner energieerzeugender Einheiten an länglichen bzw. plattformförmigen Trägerelementen von Systemen, gemäß der vorliegenden Erfindung 10 . 11 . 12a . 12b FIG. 12 diagrammatically illustrates examples of the assignment of groups of individual energy-generating units to elongate or platform-shaped support elements of systems according to the present invention

13a, 13b, 13c: erläutern Ausführungsbeispiel 1 13a . 13b . 13c : explain embodiment 1

14: erläutert die Vorteile des Systems 14 : explains the benefits of the system

15: erläutert das Prinzip der Ankoppelung mehrerer Vorrichtungen (VR) an einem einzigen Elektrogenerator (EG) 15 : explains the principle of coupling several devices (VR) to a single electric generator (EG)

4.2 Beschreibung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung4.2 Description of an embodiment of the device according to the invention

Ein Nachteil der Vorrichtung, deren Funktion anhand der 1 erläutert wurde, liegt darin, dass die gesamte potenzielle Energie, die durch die Wasserschwellung zur Bildung eines Wasserbergs zur Verfügung steht, nur während der Phase des Anstiegs des Wellenbergs ausgenutzt wird. Während dieser Phase taucht die Vorrichtungseinheit (VE2) zusätzlich über die Wasserlinie (14) im Inneren des Hohlkörpers (3) auf und das Gewicht entspricht jener Wassermasse, die dem Volumen von (VE2), die zusätzlich herausgezogen wurde, entspricht. Dieses Gewicht ist gleich einer Kraft die die Aufwärtsbewegung des Schwimmkörpers (5) samt Hohlkörper (3) bremst und zum Antrieb des Elektrogenerator EG benutzt wird. Während der Phase, in der die Welle abschwillt gibt es keine nennenswerte wechselwirkende Kraft zwischen den Vorrichtungseinheiten (VE1) und (VE2). Die Kraft, die die Aufwärtsbewegung des Schwimmkörpers (5) bremst, ist umso höher, je grösser der Querschnitt (QS) und je grösser das Maß (d) (vgl. 1) in dem die Vorrichtungseinheiten (VE2) über der Wasserlinie (14) zusätzlich aufgetaucht ist. Damit die Vorrichtungseinheit (VE2) nicht übermäßig aus dem Wasser auftauchen muss, ist es notwendig das VE2 einen relativ großen Querschnitt aufweist. Um diesen Nachteil zu überwinden, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen die Höhe des Leervolumens (7) zu erhöhen, den Querschnitt QS zu reduzieren und gleichzeitig das Gewicht der Vorrichtung (VE1) zu erhöhen, beispielsweise durch Befüllung eines Teils des Schwimmkörpers (5) mit Wasser, sodass eine nennenswerte wechselwirkende Kraft zwischen den Vorrichtungseinheiten VE1 und VE2, sowohl während die Vorrichtungseinheit (1) steigt als auch während ihrer Sinkbewegung, hervorgerufen wird. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass ähnlich, wie bei der ursprüngliche Konstruktion, während der Aufwärtsbewegung ein Teil der Vorrichtungseinheit oberhalb der Wasserlinie (14) herausgezogen wird und die Aufwärtsbewegung des Schwimmkörpers (5) gebremst wird, als auch, dass während der Sinkbewegung der Vorrichtungseinheit (VE1), über ihre Ankoppelung an dem Elektrogenerator (EG), die Vorrichtungseinheit (VE2), ins Wasser hineingedrückt wird bis ein wesentlicher Anteil des voluminösen Bereichs (7) ins Wasser, weit unterhalb seiner Gleichgewichtslage im ruhenden Wasser, versenkt wird. Somit entsteht eine Nettoauftriebskraft, die die Einheit (VE2) aufwärts schiebt, während die Einheit (VE1) durch ihrer Gewicht eine abwärts gerichtete Kraft über den angekoppelten Generator (EG) an die Vorrichtungseinheit (VE2) ausübt.A disadvantage of the device whose function is based on the 1 has been explained, that all the potential energy available to form a water mountain due to water swelling is only exploited during the wave crest phase. During this phase, the device unit (VE2) additionally dives over the waterline ( 14 ) in the interior of the hollow body ( 3 ) and the weight corresponds to the mass of water corresponding to the volume of (VE2) additionally extracted. This weight is equal to a force which is the upward movement of the float ( 5 ) together with hollow body ( 3 ) brakes and is used to drive the electric generator EG. There is no significant interaction force between the device units (VE1) and (VE2) during the phase in which the wave is decreasing. The force that causes the upward movement of the float ( 5 ), the higher the cross section (QS) and the larger the dimension (d) (cf. 1 ) in which the device units (VE2) above the waterline ( 14 ) has surfaced additionally. Thus, the device unit (VE2) does not have to emerge excessively from the water, it is necessary that VE2 has a relatively large cross-section. In order to overcome this disadvantage, it is now proposed according to the invention, the height of the void volume ( 7 ), to reduce the cross-section QS and at the same time to increase the weight of the device (VE1), for example by filling part of the float ( 5 ) with water, so that a significant interacting force between the device units VE1 and VE2, both during the device unit ( 1 ) as well as during their sinking, is evoked. By means of these measures it is achieved that, similar to the original design, during the upward movement, a part of the device unit above the waterline (FIG. 14 ) and the upward movement of the float ( 5 ) is braked, as well as that, during the sinking movement of the device unit (VE1), via its coupling to the electric generator (EG), the device unit (VE2) is pressed into the water until a substantial portion of the voluminous area ( 7 ) is sunk into the water far below its equilibrium position in the still water. Thus, there is a net buoyancy force which pushes the unit (VE2) upwards, while the unit (VE1) exerts by its weight a downward force on the coupled generator (EG) to the device unit (VE2).

Das Endergebnis ist, dass der Elektrogenerator (EG) über die Gesamtperiode einer Wasserwelle angetrieben wird. Ein vorbestimmter Sollwert an Durchschnittsleistung kann deswegen mit einer Vorrichtung kleineren Durchschnitts (QS) erzielt werden, als im Fall in dem nützliche Energie nur während einer halben Wellenperiode gewonnen werden kann.The end result is that the electric generator (EG) is driven over the entire period of a water wave. A predetermined average power value can therefore be achieved with a smaller average (QS) device than in the case where useful energy can only be obtained during one half wave period.

4.3 Ausführungsbeispiel 14.3 Embodiment 1

(I)(I)

Dieses Ausführungsbeispiel kann am besten mit Hilfe der 13a bis 13c verstanden werden. Die 13a erläutert annähernd die Arbeitsweise einer Vorrichtung mit einem ringförmigen Schwimmkörper (5) von Außendiameter 4 m, die in der Gleichgewichtslage und 0,5 m aus dem Wasser herausragt. Der Querschnitt QS beträgt 2,8 m, sodass er gleich groß wie der horizontale Querschnitt des Schwimmkörpers (5) ist (6,3 qm). In diesem Beispiel werden eine Wellenamplitude von 4 m und eine Wellenperiode von 12 s angenommen. Die maximale nützliche Energie zum Antrieb des Elektrogenerators (EG) bei konstantem Drehmoment (nicht gezeigt in den 13a bis 13c) ist in etwa die potentielle Energie, die im System gespeichert wird, nachdem die innere Vorrichtungseinheit VE2 um 0,5 m aus der Gleichgewichtslage herausgezogen wurde, d. h. nachdem die maximale Auftriebskraft auf den Schwimmkörper wirkt (dann ist er von Wasser gerade bedeckt). Es wird angenommen, dass lediglich während der halben Periode als der Schwimmkörper aufwärts aufgetrieben wird, nutzbare Energie zur Verfügung steht. Die maximale verfügbare Energie zum Antrieb des Generators (EG) unter konstanter Auftriebskraft ist gleich der verdrängten Wassermasse durch das Volumen des Schwimmkörpers (5) multipliziert mit der Wasserdichte (etwa 1) mal „g” (9,81 m s–2) mal der freien Aufwärtsstrecke von 3 m (4 m – 2 (0,5) m = 3 m; vgl. 13a rechts). Das Ergebnis ist 92,7 kJ. Über eine Periode von 12 s ergibt sich eine Durchschnittsleistung von 7,7 kW. Die maximale, variable Leistung ist sogar höher und entspricht dem Energiewert, errechnet durch die Multiplikation des Volumens des Schwimmkörpers (5) mal die Wasserdichte (etwa 1) mal „g” (9,81 m s–2) mal die Höhe des Wellenbergs (4 m), gemindert durch die erforderliche Energiemenge das Wasser durch den Schwimmkörper (5) und durch das „herausgezogene Volumen” der Vorrichtungseinheit VE2, die anschließend durch die Periode (12 s) dividiert wird. Die maximal mögliche Durchschnittsleistung unter der Bedingung einer variablen Auftriebskraft ist dann 9.2 kW.This embodiment may best with the help of 13a to 13c be understood. The 13a explains approximately the operation of a device with an annular float ( 5 ) of external diameter 4 m, which protrudes in the equilibrium position and 0.5 m from the water. The cross section QS is 2.8 m, so that it is equal to the horizontal cross section of the float ( 5 ) is (6.3 sqm). In this example, a wave amplitude of 4 m and a wave period of 12 s are assumed. The maximum useful energy to drive the electric generator (EG) at constant torque (not shown in FIGS 13a to 13c ) is approximately the potential energy stored in the system after the inner device unit VE2 has been pulled out of equilibrium by 0.5 m, ie after the maximum buoyancy force acts on the float (then it is just covered by water). It is believed that useful energy is available only during the half-period as the float floats upwards. The maximum available energy for driving the generator (EG) under constant buoyancy is equal to the volume of water displaced by the volume of the buoy ( 5 ) multiplied by the water density (about 1) times "g" (9.81 ms -2 ) times the free uplink of 3 m (4 m - 2 (0.5) m = 3 m; 13a right). The result is 92.7 kJ. Over a period of 12 s, the average power output is 7.7 kW. The maximum variable power is even higher and corresponds to the energy value calculated by multiplying the volume of the float ( 5 ) times the water density (about 1) times "g" (9.81 ms -2 ) times the height of the wave crest (4 m), reduced by the required amount of energy the water through the float ( 5 ) and the "extracted volume" of the device unit VE2, which is then divided by the period (12s). The maximum possible average power under the condition of a variable buoyancy force is then 9.2 kW.

(II)(II)

Das obige Beispiel wird nun wiederholt mit einer Vorrichtung bei der der Außendurchmesser des Schwimmkörpers (5) ebenso 4 m, jedoch der Hohlkörper (3) einen Durchmesser von nur 2 m aufweist, sodass der Querschnitt QS lediglich 3,14 qm beträgt. In diesem Fall beträgt die maximale Auftriebskraft, die auf den Schwimmkörper (5) wirken kann, etwa 46,2 kN und sie wirkt über eine freie Aufwärtsstrecke von nur 2 m (4 m – 0,5 m – 1,5 m = 2 m). Diesmal wird die Auftriebskraft von 46,2 kN erst ausgeglichen, wenn die innere Vorrichtungseinheit VE2 um 1,5 m aus dem Wasser herausgezogen wurde. Erneut errechnet unter konstanter Auftriebskraft wurde eine maximale Durchschnittsleistung von 7,7 kW, was nicht überraschend ist. Die maximal mögliche Durchschnittsleistung, unter Bedingungen einer variablen Auftriebskraft, ist in diesem Fall 13,5 kW. Auch in diesem Fall wird eine Periode von 12 s angenommen.The above example is repeated with a device in which the outer diameter of the float ( 5 ) 4 m, but the hollow body ( 3 ) has a diameter of only 2 m, so that the cross-section QS is only 3.14 square meters. In this case, the maximum buoyancy force exerted on the float ( 5 ) acts at about 46.2 kN and acts on a free uplink of only 2 m (4 m - 0.5 m - 1.5 m = 2 m). This time, the buoyancy force of 46.2 kN is only compensated when the inner device unit VE2 has been pulled out of the water by 1.5 m. Calculated again under constant buoyancy, the maximum average power was 7.7 kW, which is not surprising. The maximum possible average power, under conditions of variable buoyancy, in this case is 13.5 kW. Also in this case a period of 12 s is assumed.

(III)(III)

Nun werden die obigen Ergebnisse mit der potentiellen Energie, die erforderlich ist, einen Schwimmkörper vom Durchmesser 4 m und Höhe 0,5 m (und der mit Wasser überdeckt ist) bis auf die Spitze eines Wellenbergs von 4 m hoch zu heben (d. h. über eine freie Aufwärtsstrecke von 4 m – 0,5 = 3,5 m), verglichen. Wenn diese Energie (die unter den Bedingungen einer konstanten Auftriebskraft errechnet wird) durch 12 s dividiert wird, erhält man eine Durchschnittsleistung von 17,9 kW. Die maximal mögliche Durchschnittsleistung, unter der Bedingung einer variablen Auftriebskraft, ist in diesem Fall 19,2 kW. Diese Leistung entspricht der maximalen lieferbaren Leistung, einer im Stand der Technik bekannten Vorrichtung, ( http://www.oceanpowertechnologies.com/PDF/PB150 08292012 GFL.pdf ). Bei solchen Vorrichtungsarten braucht man jedoch einen dynamisch wirkenden immobilen Teil, der mehrere hunderte von Tonnen wiegen sollte. Sollte Vorrichtungen haben einen Leergewicht von weit über 100 Tonnen. Das Verhältnis 17,9:7,7 ist ungefähr 2,33. Die Verhältnisse 19,2:9,2 = 2,1 und 19,2:13,5 = 1,4 sind sogar kleiner. Vorrichtungen vom Typ entsprechend der Ausführungsformen (I) und (II) oben, wiegen erheblich unter 15 Tonnen. Der Wert 15 mal 2,33 oder sogar mal 1,4 ist erheblich kleiner als 100, was auf einen klaren Materialersparnisvorteil deutet. Vorrichtungen vom Typ betrachtet in den Beispielen (I) und (II) oben, wurden in der Parallelanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2014 003 228.0 beschrieben.Now the above results, with the potential energy required to lift a buoy 4 m in diameter and 0.5 m high (and covered with water) up to the top of a 4 m high crest (ie over one mast) free uplink of 4 m - 0.5 = 3.5 m) compared. If this energy (calculated under conditions of constant buoyancy) is divided by 12 s, the average power is 17.9 kW. The maximum possible average power, under the condition of a variable buoyancy, is 19.2 kW in this case. This power corresponds to the maximum deliverable power, a device known in the art, ( http://www.oceanpowertechnologies.com/PDF/PB150 08292012 GFL.pdf ). With such types of devices, however, one needs a dynamically acting immobile part, which should weigh several hundreds of tons. Should devices have a curb weight of well over 100 tons. The ratio 17.9: 7.7 is about 2.33. The ratios 19.2: 9.2 = 2.1 and 19.2: 13.5 = 1.4 are even smaller. Devices of the type according to embodiments (I) and (II) above weigh considerably less than 15 tons. The value 15 times 2.33 or even 1.4 is considerably smaller than 100, indicating a clear material saving advantage. Devices of the type considered in Examples (I) and (II) above have been incorporated in the copending application Serial Number 10 2014 003 228.0 described.

(IV)(IV)

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet, wie es in den 13b und 13c dargestellt wird, in zwei Phasen. Dafür ist es erforderlich, dass in der Gleichgewichtslage die innere Vorrichtungseinheit weit über die Wasserlinie (14) herausragt, sodass während der Abwärtsbewegung des Schwimmkörpers (5), die Räume (6, 7) unterhalb ihrer Gleichgewichtslage ins Wasser hineingedrückt werden können. Dafür ist es erforderlich dass auch der Hohlkörper (3) entsprechend gewichtig ist und dies kann (falls erforderlich) durch die Vergrößerung des Schwimmers (5) in länglicher Richtung erzielt werden, wobei ein Teil (5a) davon mit Wasser aufgefüllt wird. Während der Aufwärtsphase (vgl. 13b) funktioniert die Vorrichtung entsprechend den Beispielen (I) und (II). Während der Abwärtsphase kann man nun allerdings noch eine zusätzliche Energiemenge gewinnen (vgl. 13c). Die maximal errechnete Durchschnittsleistung bei konstanter Antriebskraft des Elektrogenerators (EG) ist nun 14,4 kW. Beim direkten Vergleich der Beispiele (I) und (IV) wird erkannt, dass bei identischen lateralen Bedingungen die Leistung der erfindungsgemässen Vorrichtung gegenüber der Vorrichtung, die in der Parallelanmeldung (Aktenzeichen 10 2014 003 228.0 ) beschrieben wird, zweimal so hoch ist.The device of the invention works, as it in the 13b and 13c is presented in two phases. For this, it is necessary that in the equilibrium position, the inner device unit far above the waterline ( 14 protruding so that during the downward movement of the float ( 5 ), the rooms ( 6 . 7 ) can be pushed into the water below their equilibrium position. For this it is necessary that also the hollow body ( 3 ) is correspondingly weighted and this can (if necessary) by the enlargement of the float ( 5 ) in an oblong direction, with a part ( 5a ) of which is filled up with water. During the upward phase (cf. 13b ), the device functions according to Examples (I) and (II). During the downward phase, however, one can still gain an additional amount of energy (cf. 13c ). The maximum calculated average power at constant driving force of the electric generator (EG) is now 14.4 kW. In a direct comparison of examples (I) and (IV), it is recognized that, given identical lateral conditions, the performance of the device according to the invention is greater than that of the device described in US Pat Parallel application (file reference 10 2014 003 228.0 ) is twice as high.

4.4 Allgemeine Beschreibung des erfindungsgemäßen Systems4.4 General description of the system according to the invention

(I)(I)

Das neue Konzept sieht vor, dass anstatt, die mobilen Vorrichtungselemente VE2 von schwimmenden elektrizitäterzeugenden Vorrichtungen individuell an vorrichtungseigenen relativ immobilen Vorrichtungselementen VE1 anzukoppeln, diese als mobile Komponenten K2, die an immobilen Komponenten K1 angekoppelt sind, auszugestalten, wobei die immobilen Komponenten K1 an gemeinsamen, schweren, tragenden Gerüsten fixiert werden, die über eine ausreichende Anzahl von ausreichend dimensionierten Schwimmkörpern S1, S2 in tiefen Gewässern schwimmen. Die jeweiligen tragenden Gerüste können als langförmige (LT) oder als plattformförmige (PT) Trägerelemente ausgestaltet sein. Diese Gerüste können eine modulare Struktur aufweisen und über einzelne, miteinander verbundene Module M1, M2 zu größeren Einheiten aufgebaut werden (vgl. 8, 10, 12).The new concept envisages instead of individually coupling the mobile device elements VE2 of floating electricity-producing devices to device-relative relatively immobile device elements VE1, designing them as mobile components K2, which are coupled to immobile components K1, wherein the immobile components K1 are connected to common, heavy, supporting scaffolds, which float over a sufficient number of sufficiently sized floats S1, S2 in deep waters. The respective supporting frameworks can be configured as long-shaped (LT) or as platform-shaped (PT) support elements. These frameworks may have a modular structure and be built up into larger units via individual interconnected modules M1, M2 (cf. 8th . 10 . 12 ).

Im Gegensatz zu den immobilen Elementen, die gemäß dem Stand der Technik (OPT, http://www.oceanpowertechnologies.com/PDF/PB150 08292012 GFL.pdf , WO2011/120497 ) tief unter den Wasserwellen schwimmen und aufgrund ihrer extrem hohen Inertialmasse von mehreren hundert Tonnen als dynamisch wirkende Gegenstücke von mobilen Elementen agieren um an sie angekoppelten Elektrogeneratoren anzutreiben, kann das anteilig zugerechnete Gewicht eines Trägerelements (LT, PT) zu den jeweiligen Vorrichtungen die über ihrer immobilen Komponenten K1 an ihn fixiert sind, unter zehn Tonnen liegen. Dies wird dadurch möglich, dass die langförmigen (LT), beziehungsweise plattformförmigen (PT) Trägerelemente mit langen Hubarmen (Seitenflügeln (SF) und/oder Mittelflügeln (MF)), die bevorzugt mindestens die Länge einer Wasserwellenlänge im beabsichtigten Einsatzgebiet aufweisen, versehen sind. Die über Schwimmern S1, S2 unter Wasser aufgehängten Hubarme der Trägerelemente erfahren eine Schaukelbewegung, die durch die Wasserwellen verursacht wird, wobei der Schwerpunkt der gesamten Anlage jedoch fast immobil bleibt (vgl. 14a). Falls die maximale Gesamtkraft aller Vorrichtungen (VR1, VR2, VR3) die in einer Richtung auf das Gerüst eines Moduls eines Trägerelements (LT, PT) wirken kann, nicht grösser als das Gewicht des Moduls ist und auch nicht grösser als das noch vorhandene Auftriebsvermögen der Schwimmer S1, S2 über die das entsprechende Trägerelement (LT, PT) aufgehängt wird, können die immobilen Komponenten K1 dieser Vorrichtungen fast an der gleichen Stelle bleiben als die entsprechenden mobilen Komponenten K2 mit der Frequenz der Wasserwellen auf und ab oszillieren und die an sie angekoppelten Elektrogeneratoren EG antreiben. Es ist lediglich wichtig, dass die modernen Konstruktionsmaterialien den Bau einer ausreichend stabilen Konstruktion ermöglichen, ohne, z. B. für ein Modul eines Trägerelements mit einer Länge von 25 m enthaltend zwei Seitenflügel ebenso von jeweils 25 m das Gesamtgewicht von 40 Tonnen zu überschreiten. Wenn man an solchen Modulen Zusatzgewichte (GW) von noch 20 Tonnen anbringt (z. B. aus Beton, Sand oder Schrott mit einer wesentlich höheren Dichte als die Dichte des Wassers), dann können auf ihnen vier elektrische energieerzeugende Vorrichtungen (VR1, VR2, VR3) befestigt werden, wobei jede einzelne von ihnen mit einer oszillierenden Kraft von bis 100 kN angetrieben werden kann. Je nach Wellengröße kann jede einzelne von solchen Vorrichtungen eine Durchschnittsleistung von 10 bis 60 kW herbringen.In contrast to the immobile elements, which according to the prior art (OPT, http://www.oceanpowertechnologies.com/PDF/PB150 08292012 GFL.pdf . WO2011 / 120497 ) float deep under the water waves and act as dynamically acting counterparts of mobile elements due to their extremely high inertial mass of several hundred tons to drive coupled to electric generators, the proportionately attributed weight of a support element (LT, PT) to the respective devices that over their immobilized components K1 are fixed to him, lying under ten tons. This is made possible by the fact that the long-shaped (LT) or platform-shaped (PT) support elements are provided with long lift arms (side wings (SF) and / or center wings (MF)) which preferably have at least the length of a water wavelength in the intended area of use. The suspended over floats S1, S2 under water lifting arms of the support elements experience a rocking motion, which is caused by the water waves, the center of gravity of the entire system, however, remains almost immobile (see. 14a ). If the maximum total force of all devices (VR1, VR2, VR3) that can act in one direction on the framework of a module of a support element (LT, PT), is not greater than the weight of the module and not greater than the remaining buoyancy of Floats S1, S2 via which the corresponding support element (LT, PT) is suspended, the immobile components K1 of these devices can remain almost in the same place as the corresponding mobile components K2 oscillate up and down with the frequency of the water waves and the coupled to them Power electric generators EG. It is only important that the modern construction materials allow the construction of a sufficiently stable construction, without, for. B. for a module of a support element with a length of 25 m containing two wings as well of 25 m each to exceed the total weight of 40 tons. If additional weights (GW) of still 20 tons are applied to such modules (eg concrete, sand or scrap with a density significantly higher than the density of the water), then four electric energy generating devices (VR1, VR2, VR3), each of which can be driven with an oscillating force of up to 100 kN. Depending on the size of the wave, each one of such devices can bring an average power of 10 to 60 kW.

(II)(II)

Alternativ, kann man einen Verbund von mehreren in Längsrichtung miteinander verbundenen Trägerelementen (LT, PT) mit einer Gesamtlänge von mehreren, d. h. von zwei bis drei oder mehr Wasserwellenlängen, schräg zu einer Wellenfront anordnen (vgl. 11 rechts und 14b oben). Wenn beispielsweise auf die einzelnen Modulen der Trägerelemente (LT, PT) bidirektional arbeitende Vorrichtung vom Typ VR3 angebracht sind, dann wirkt auf das Trägerelement eine Anziehungskraft, wenn die Vorrichtung VR3 sich vor einem Wellenberg befindet (wie es unten erklärt wird) und eine Kompressionskraft, wenn die Vorrichtung VR3 sich nach einem Wellenberg befindet. Hinzu kommt, dass über die Länge einer Wasserwellenlänge, fast die Hälfte des direkt darunter liegenden Gerüsts die Gravitationskraft entsprechend seiner Masse stärker erfährt (und zwar im Bereich eines Wellentals), wogegen die andere Hälfte eine starke Auftriebskraft in der entgegen gesetzten Richtung erfährt (und zwar im Bereich eines Wellenbergs). Der Gesamteffekt ist, dass jede einzelne Stelle, des im Wasser schwimmenden Gerüsts höchstens eine kleine vertikale Oszillation erfährt, wogegen die mobile Komponenten K2 der Vorrichtung VR3 schwingen mit einer Amplitude einer Größenordnung wie die Höhe eines Wellenbergs. Es ist bemerkenswert, dass bei solchen langen Ketten von miteinander angekoppelten Modulen M1, M2, die schräg zu einer Wellenfront gerichtet sind, ist es nicht einmal erforderlich sie mit besonders langen Hubarmen (Seitenflügeln (SF) und/oder Mittelflügeln (MF)) auszurüsten, da ohnehin in Längsrichtung der Anlage sich ein sich wiederholendes Muster von vertikalen, entgegenwirkenden Kräften ergibt.Alternatively, one can arrange a composite of a plurality of longitudinally interconnected support elements (LT, PT) with a total length of several, ie from two to three or more water wavelengths, obliquely to a wavefront (see. 11 right and 14b above). For example, if VR3 bidirectional devices are mounted on the individual modules of the support members (LT, PT), then the support member will be attracted when the device VR3 is in front of a wave crest (as explained below) and a compressive force, when the VR3 device is after a wave crest. In addition, over the length of one water wavelength, almost half of the framework immediately below it experiences the gravitational force more strongly according to its mass (in the area of one corrugation valley) whereas the other half experiences a strong buoyancy force in the opposite direction (ie in the area of a wave mountain). The overall effect is that every single point of the scaffold floating in the water experiences at most a small vertical oscillation whereas the mobile components K2 of the device VR3 oscillate with an amplitude of the order of magnitude of a wave crest. It is noteworthy that with such long chains of coupled modules M1, M2, which are directed obliquely to a wavefront, it is not even necessary to equip them with particularly long lift arms (side wings (SF) and / or middle wings (MF)), since anyway in the longitudinal direction of the system results in a repeating pattern of vertical, counteracting forces.

4.5 Arbeitsmodi der Energie erzeugenden Vorrichtungen (VR) 4.5 Working Modes of Energy Generating Devices (VR)

Eine elektrische energieerzeugende Vorrichtung (VR), die dazu bestimmt ist an einer immobilen Basis befestigt zu werden, kann prinzipiell in drei unterschiedlichen Modi arbeiten:An electric power generating device (VR) intended to be mounted on an immobile base can in principle operate in three different modes:

(I) Typ VR2 – Anziehungsmodus(I) Type VR2 - attraction mode

Schon vor einigen Jahren wurde vorgeschlagen einen Elektrogenerator am Meeresboden zu befestigen und ihn mit der Auftriebskraft zu betreiben, die auf einen Schwimmer durch einen Wellenberg ausgeübt wird, wobei die Unterseite des Schwimmers über einen Seil mit dem Generator verbunden ist ( WO2004/085843 ). Dieses Prinzip wird durch die Darstellung auf der rechten Seite der 5 erläutert. Aus Veranschaulichkeitsgründen wird in dieser Figur eine Wickelvorrichtung (17) für das Seil SL1 getrennt von einer Rückspulvorrichtung (RS) bekannter Art dargestellt. Als der Schwimmer (WS) sich in Aufwärtsbewegung befindet wird der Generator (EG) angetrieben. Während der Phase eines Wellentals wird das Seil (SL1) zurückgespult. Generatoren, die nur während der „Anziehungsphase” werden in dieser Anmeldung als Generatoren vom Typ VR2 bezeichnet.Several years ago, it was proposed to attach an electric generator to the bottom of the sea and operate it with the buoyancy force exerted on a float by a wave crest with the underside of the float connected to the generator via a cable ( WO2004 / 085843 ). This principle is illustrated by the illustration on the right 5 explained. For illustrative reasons, in this figure, a winding device ( 17 ) for the rope SL1 shown separately from a rewinding device (RS) of known type. As the float (WS) is in upward motion, the generator (EG) is driven. During the phase of a wave trough, the rope (SL1) is rewound. Generators that are only during the "attraction phase" are referred to in this application as VR2 type generators.

Alternativ kann sich der Elektrogenerator (EG) im Geräteraum (9), der in einem Bereich einer rohrförmigen Komponente (K1) angeordnet ist, befinden (vgl. 3a, 3b und 5 links). Wie schon in der Internationalen Patentanmeldung ( WO2011/120497 ) erklärt wird, wird nach passender Übersetzung der linearen Geschwindigkeit einer durch Wellenkraft vertikal oszillierenden Komponente (K2), die am Generator (EG) angekoppelt wird, eine ausreichend hohe Rotationszahl des Generatorrotors erzielt, damit die erwünschte Leistung erreicht wird. In den Figuren wird ein Kolben (11) als Teil eines Getriebemechanismus (10, 11) abgebildet, der nach einer Ausführungsform über Zähne verfügt, die in ein Zahnrad einer Getriebevorrichtung (10) nur während der Aufwärtsbewegung des Kolben (11) greifen, damit nach passender Übersetzung der Rotor des Elektrogenerators (EG) – bzw. Dynamos – in Rotationsbewegung gesetzt wird. Die Getriebevorrichtung ist so ausgestaltet, dass während der Abwärtsbewegung des Kolben (11), ihr Mechanismus sich im Freilaufmodus befinden, ähnlich wie bei der Rückwärtsbewegung des Pedals eines konventionellen Fahrrads. Die Aufwärtsbewegung des Kolben (11), der über einer Halterung (21) am mobilen gleitenden Element (LK2) der mobilen Komponente (K2) der Vorrichtung (VR, VR2) befestigt ist, erfolgt durch die Auftriebskraft, die auf den Schwimmkörper (5, WS) der mobilen Komponente (K2) ausgeübt wird.Alternatively, the electric generator (EG) in the equipment room ( 9 ) located in a region of a tubular component (K1) are (see. 3a . 3b and 5 Left). As in the International Patent Application ( WO2011 / 120497 ) is explained, after proper translation of the linear velocity of a shaft force vertically oscillating component (K2), which is coupled to the generator (EG), a sufficiently high rotational speed of the generator rotor is achieved in order to achieve the desired performance. In the figures, a piston ( 11 ) as part of a transmission mechanism ( 10 . 11 ), which according to one embodiment has teeth which engage in a toothed wheel of a transmission device ( 10 ) only during the upward movement of the piston ( 11 ), so that after appropriate translation of the rotor of the electric generator (EC) - or Dynamos - is set in rotational motion. The transmission device is designed such that during the downward movement of the piston ( 11 ), their mechanism is in freewheel mode, similar to the reverse movement of the pedal of a conventional bicycle. The upward movement of the piston ( 11 ), which over a bracket ( 21 ) is attached to the mobile sliding element (LK2) of the mobile component (K2) of the device (VR, VR2), by the buoyancy force exerted on the float ( 5 , WS) of the mobile component (K2) is exercised.

(II) Typ VR1 Kompressionsmodus(II) Type VR1 compression mode

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann alternativ nur im Kompressionsmodus arbeiten. Dafür ist es nötig, dass sich der Kolben (11) während seiner Aufwärtsbewegung im Freilaufmodus befindet, wogegen seine Zähne in die Zähne des Zahnrads der Getriebevorrichtung (10) nur währen seiner Abwärtsbewegung greifen. Die nötige Kraft während der Abwärtsbewegung des Kolben (11) kann dadurch erzielt werden, dass anstelle eines leeren Schwimmkörpers (5, WS) am mobilen Element (LK2) der mobilen Komponente (K2), eine Kombination vom Schwimmkörper (5) und eines massiven Körpers, z. B. eines mit Wasser gefüllten Gefäßes (5a) befestigt ist (vgl. 2). Während des Aufbaus eines Wellenbergs gewinnt der massive Körper, bzw. das mit Wasser gefüllte Gefäß (5a) an potentieller Energie, die während der Phase des Wellentals freigegeben wird.The device described above may alternatively operate only in compression mode. For this it is necessary that the piston ( 11 during its upward movement in the freewheeling mode, while its teeth in the teeth of the gear of the transmission device ( 10 ) only during its downward movement. The necessary force during the downward movement of the piston ( 11 ) can be achieved by replacing an empty float ( 5 , WS) on the mobile element (LK2) of the mobile component (K2), a combination of the float ( 5 ) and a massive body, z. B. a vessel filled with water ( 5a ) is attached (see. 2 ). During the construction of a wave mountain wins the massive body, or filled with water vessel ( 5a ) of potential energy released during the wave trough phase.

Alternativ kann ein entsprechend der vorstehend erläuternden Prinzipien mit potentieller Energie angereicherter, massiver Körper, bzw. ein mit Wasser gefülltes Gefäß (5a), die entsprechende Energie durch Druck auf den Kolben einer pneumatischer Vorrichtung freigeben, die nach den in der 4 dargestellten Prinzipien funktioniert (die Mittel zur Wechselwirkung zwischen Gefäß (5a) und Vorrichtung (VR2) werden in der 4 nicht abgebildet). Die Überdruckventile (24, 27) öffnen sich wie die Pfeile in der 4 zeigen. Wenn das Gefäß (5a) Druck auf den Kolben (22) ausübt fließt die Betriebsflüssigkeit vom linken ins rechte Gefäß. Der Rotor (25) dieser Vorrichtung, der am Rotor eines Elektrogenerators (26) angekoppelt ist wird in Rotationsbewegung gesetzt. Die Flüssigkeit fließt durch das Rohr (26) in den rechten Raum und von dort hydrostatisch durch das Ventil (27) nach links während der Phase, als auf den Kolben 22 kein Druck ausgeübt wird.Alternatively, a solid body enriched with potential energy or a vessel filled with water according to the principles explained above may be used ( 5a ), the corresponding energy release by pressure on the piston of a pneumatic device, according to the in the 4 illustrated principles works (the means for interaction between vessel ( 5a ) and device (VR2) are in the 4 not illustrated). The pressure relief valves ( 24 . 27 ) open like the arrows in the 4 demonstrate. When the vessel ( 5a ) Pressure on the piston ( 22 ), the working fluid flows from the left into the right vessel. The rotor ( 25 ) of this device, which on the rotor of an electric generator ( 26 ) is set in rotation. The liquid flows through the pipe ( 26 ) into the right room and from there hydrostatically through the valve ( 27 ) to the left during the phase, than to the piston 22 no pressure is exerted.

(III) Typ VR3 – bidirektionaler Modus(III) Type VR3 bidirectional mode

Die Vorrichtung die im ersten Absatz unter Punkt (II) oben beschrieben wurde, kann sowohl in Anziehungs- als auch in Kompressionsmodus arbeiten wenn der Schwimmkörper (5) entsprechend grösser als ein mit Wasser gefülltes Gefäß (5a) dimensioniert ist, wie es in Zusammenhang mit der Vorrichtung der 2 erklärt wurde, sofern die Zähne des Kolben (11) sowohl während seiner Aufwärts- als während seiner Abwärtsbewegung in die Zähne des Zahnrads der Getriebevorrichtung (10) greifen (vgl. 3a links und 5 links).The device described in the first paragraph under item (II) above can operate in both attraction and compression modes when the float ( 5 ) correspondingly larger than a vessel filled with water ( 5a ), as related to the device of 2 was declared, provided that the teeth of the piston ( 11 ) during its upward as well as its downward movement into the teeth of the gear of the transmission device ( 10 ) (cf. 3a left and 5 left).

Alternativ kann man die Ankoppelung des mobilen Elements (LK2) mit der Getriebevorrichtung (10) über Seile (SL2), die am zahnfreien Kolben (11) befestigt und um Wickel-/Rückspulvorrichtungen (17, RS) gewickelt sind, bewerkstelligen. Da in einem solchen Fall nur der schmale obige Bereich des Kolbens (11) Zugkräften ausgesetzt wird, ansonsten sich im Kompressionsmodus befindet wenn das Zugseil (SL2) rechts nach unten gezogen wird, muss nicht der ganze Kolben aus einem Material, das eine extrem hohe Zugfestigkeit aufweist, aufgebaut sein. Es ist ausreichend, wenn die Zugseile die erforderliche Zugfestigkeit aufweisen und dies ist leichter zu erreichen, da ein modernes Zugseil eine Zugfestigkeit von 2000 N/mm2 aufweisen kann.Alternatively, the coupling of the mobile element (LK2) to the transmission device ( 10 ) via ropes (SL2) attached to the tooth-free piston ( 11 ) and around winding / rewinding devices ( 17 , RS) are wound. Since in such a case only the narrow above area of the Piston ( 11 ) Is subjected to tensile forces, otherwise it is in compression mode when the pull cable (SL2) is pulled down to the right, the entire piston does not have to be constructed from a material which has an extremely high tensile strength. It is sufficient if the pull ropes have the required tensile strength and this is easier to achieve since a modern pull rope can have a tensile strength of 2000 N / mm 2 .

4.6 Langförmige und plattformförmige Trägerelemente (LT, PT) – Grundstruktur4.6 Long-shaped and platform-shaped support elements (LT, PT) - basic structure

Schwerlasttraverse und Hubarme aus Spezialstählen, die über eine Länge von 25 m verfügen, können punktuell verteilte Schwerlasten tragen, die insgesamt bis um einen Faktor 20 schwerer sein können, als das eigene Gewicht der Traverse. Ein Trägerelement (LT) mit einer Länge von 25 m, das von seinen zwei Enden im Wasser schimmernd gehalten wird und gleichzeitig in einer Richtung vier Mal je eine Kraft von 100 kN (d. h. von etwa 10 Tonnen) verteilt über vier Stellen entlang seines Körpers aushalten muss, wird erwartungsgemäß mindestens zwei Tonnen wiegen. Eine Konstruktion von fünf Tonnen soll jedenfalls ausreichend Stabil sein. Aus den gleichen Überlegungen reicht es, dass das Gesamtgewicht von zwei Seitenflügel (SF) die senkrecht zum Hauptkörper des Trägerelements an seinen zwei Enden befestigt sind, nicht über sechs Tonnen beträgt. Eine Rahmenkonstruktion, die eine Last von 40 Tonnen tragen sollte und eine Form, wie in der 6 oder 8 links, aufweisen sollte, muss nicht ein Gesamtgewicht von mehr als 12 Tonnen aufweisen. Die Komponenten (K1) und (K2) einer Vorrichtung (VR) inklusive aller Geräte und Halterungsmaterialien (vgl. 3a, 3b, 5, 6) können bei einer Höhe von bis 10 m weniger als 10 Tonnen pro Vorrichtung wiegen. Für eine Vorrichtung der Gattung, wie sie in der 5 links abgebildet ist, kann es vom Vorteil sein, dass Türme (TRM) auf den Stamm des Trägerelements (LT) oder eines der Module (M1, M2), aufgebaut werden, vor allem wenn die Trägerelemente (LT, PT) in relativ tieferen Lagen versenkt werden sollten. Wenn eine Stahlkonstruktion ein Gewicht von 50 Tonnen aufweist wird sie im Wasser ein Effektivgewicht von 44 bis 45 Tonnen haben, da die Dichte von Eisen etwa 7,8 beträgt. Unter solchen Umständen kann es von Vorteil sein, dass extra Gewichte (GW) aus einem preiswerten Material, wie Zementblöcke, am Trägerelement befestigt werden (vgl. 8).Heavy-duty cross-beams and lifting arms made of special steels with a length of 25 m can carry heavy loads that are distributed on a point-by-point basis, which can be up to 20 times heavier than the own weight of the traverse. A support element (LT) with a length of 25 m, which is shimmering in the water from its two ends and at the same time in one direction four times a force of 100 kN (ie of about 10 tons) distributed over four locations along its body must, as expected, weigh at least two tons. In any case, a construction of five tons should be sufficiently stable. For the same reason, it is sufficient that the total weight of two side wings (SF) fixed perpendicular to the main body of the support member at its two ends is not more than six tons. A frame structure that should carry a load of 40 tons and a shape as in the 6 or 8th should not have a total weight of more than 12 tons. The components (K1) and (K2) of a device (VR) including all devices and mounting materials (see. 3a . 3b . 5 . 6 ) can weigh less than 10 tons per device at a height of up to 10 meters. For a device of the genus, as described in the 5 On the left, it can be advantageous to construct towers (TRM) on the trunk of the support element (LT) or one of the modules (M1, M2), especially if the support elements (LT, PT) are in relatively lower positions should be sunk. If a steel structure weighs 50 tons, it will have an effective weight of 44 to 45 tons in the water, since the density of iron is about 7.8. In such circumstances, it may be advantageous to attach extra weights (GW) of inexpensive material, such as cement blocks, to the support member (see FIG. 8th ).

Die gesamte Konstruktion eines Trägerelements (LT), das vier leistungsfähige Vorrichtungen trägt, kann weniger als 60 Tonnen wiegen, was einem anteiligen Gewicht von 15 Tonnen pro Vorrichtung entspricht. Hinzu kommen die Schwimmkörper mit einem insgesamt erwünschten Leervolumen von etwa 80 m3. Auch unter Berücksichtigung des Gewichts der Schwimmkörper (S1, S2) und des dazugehörigen Befestigungsmaterials, die eine zylindrische Form haben können, wie in der 9 gezeigt wird, gelangt man nicht zu einem anteiligen Gewicht von mehr als 20 Tonnen pro Vorrichtung, was wesentlich weniger ist als 140 Tonnen, die erforderlich sind für schwimmende Vorrichtungen, deren immobile Teile, jedes einzelnd getrennt, mit dynamisch wirkendenden Inertialmassen versehen werden müssen (OPT PB150). Moderne Polyethylen-Schwimmkörper die zur Herstellung von Bootsstegen und Katamaranen verfügbar sind (und auch als Schwimmkörper S1, S2 benutzt werden können) haben ein Eigengewicht der wesentlich kleiner als ein Zehntel ihrer Tragfähigkeit ist.The entire construction of a carrier element (LT) carrying four powerful devices can weigh less than 60 tons, which corresponds to a proportional weight of 15 tons per device. In addition, the floats come with a total desired void volume of about 80 m 3 . Also taking into account the weight of the floats (S1, S2) and the associated fastening material, which may have a cylindrical shape, as in the 9 is shown, one does not get to a proportionate weight of more than 20 tons per device, which is substantially less than 140 tons, which are required for floating devices, the immobile parts, each individually separately, must be provided with dynamically acting inertial masses (OPT PB150). Modern polyethylene floating bodies, which are available for the production of boat jetties and catamarans (and can also be used as floats S1, S2) have a dead weight of substantially less than one-tenth of their carrying capacity.

Falls sich eine dynamische Dämpfung in Randbereichen, insbesondere eines Trägerelements (LT) bestehend aus mehreren Modulen, als vorteilhaft erweisen sollte (vgl. 14b oben), können Reservoirs (WR), die mit Wasser befüllbar sind, an den Rahmen einzelner Modulen (M1, M2) angebracht werden. Die Reservoirs verfügen über Öffnungen (19) durch die Wasser in ihr Inneres eindringt. Wenn die Zahl und die Größe der Öffnungen nicht sehr groß sind, dauert es eine gewisse Zeit bis die jeweiligen Reservoirs (WR) voll sind, jedoch muss man sie dann nicht zuschließen damit die Reservoirs als dämpfende Inertialmasse agieren (vgl. 6). Will man den Rahmen des Trägerelements in einer höheren Lage und die Reservoirs (WR) in einer Wassertiefe, in der die Wasserwellen kaum einen Einfluss haben (dies geschieht bereits in einer Tiefe entsprechend etwas mehr als die halbe Wasserwellenlänge), halten, ist es möglich eine Konstruktion entsprechend der 7 zu bevorzugen.If dynamic damping in edge regions, in particular of a carrier element (LT) consisting of several modules, should prove advantageous (cf. 14b above), reservoirs (WR) that can be filled with water can be attached to the frame of individual modules (M1, M2). The reservoirs have openings ( 19 ) through which water penetrates into its interior. If the number and size of the openings are not very large, it will take some time for the respective reservoirs (WR) to be full, but then they do not need to be closed to allow the reservoirs to act as a damping inertial mass (cf. 6 ). If you want the frame of the support element in a higher position and the reservoirs (WR) in a water depth in which the water waves have little influence (this already happens at a depth corresponding to slightly more than half the water wavelength), it is possible a Construction according to the 7 to prefer.

4.7 Modularer Aufbau4.7 Modular design

Es kann wünschenswert sein, dass die Abmessungen der langförmigen, beziehungsweise plattformförmigen Gesamtsysteme (LT, PT) die dreifache Länge der Wasserwellenlängen überschreiten, damit die lokalen Kräfte, die von den einzelnen Wellen verursacht werden, wenig Einfluss auf die Position des schwimmenden Gerüsts hat. Aus Gewichts-/Stabilitätsgründen kann es jedoch von Vorteil sein, dass die einzelnen, starren Elemente des Systems nicht wesentlich länger als 25 bis 30 m sind. Das Gesamtsystem kann deswegen aus einzelnen Modulen (M1, M2) unterschiedlicher Formen aufgebaut sein, wie es in den 8, 10 rechts und 12 gezeigt wird. Die Verbindungen zwischen den benachbarten Modulen sollten flexibel sein. Die nötige Rotationsfreiheit kann durch die Verwendung von kugelförmigen oder bi-axialen Anknüpfungen erzielt werden, wie die Kopplungselemente C1, C2 oder C3 in der 8 veranschaulichen. Flexible Verbindungen können auch preiswert und stabil erreicht werden, sodass die benachbarten Module über Zugseilen (ZS) miteinander verbunden sind, wobei zwischen ihren Enden stoßdämpfende Elemente, d. h. Pufferelemente (PF) eingesetzt werden. (vgl. 8).It may be desirable for the dimensions of the LT's (LT, PT) to exceed three times the water wavelengths so that the local forces caused by the individual waves have little effect on the position of the floating skeleton. However, for weight / stability reasons, it may be advantageous that the individual rigid elements of the system are not significantly longer than 25 to 30 meters. The entire system can therefore be made up of individual modules (M1, M2) of different shapes, as shown in the 8th . 10 right and 12 will be shown. The connections between the neighboring modules should be flexible. The necessary freedom of rotation can be achieved by the use of spherical or bi-axial links, such as the coupling elements C1, C2 or C3 in the 8th illustrate. Flexible connections can also be achieved inexpensively and stably, so that the neighboring modules over Traction cables (ZS) are interconnected, wherein between their ends shock-absorbing elements, ie buffer elements (PF) are used. (see. 8th ).

Die 12(a) zeigt eine längliche Struktur in der zwei Module, die je über zwei Seitenflügeln verfügen, mit einem Modul verbunden sind, das nur einen längeren Mittelflügel hat. Der Vorteil eines längeren Mittelflügels ist, dass er mehreren Wellentälern und Wellenbergen gleichzeitig ausgesetzt sein kann, wenn die Wasserwellenlänge wesentlich kleiner ist als die Länge des Mittelflügels (MF). In diesem Fall wirken mehrere senkrecht orientierte Kräfte in gegenseitigen Richtungen auf das Gerüst des Mittelflügels (MF) mit dem Nettoeffekt, dass er nicht in einer bestimmten Richtung wesentlich beschleunigt wird. Die Nachteile einer sehr langen Struktur sind mit Konstruktionsschwierigkeiten verbunden. Die 9 zeigt die Möglichkeit, lange Flügelstrukturen über Zugseile (wie bei Hängebrücken) zu stabilisieren. Zugseile (SL) sind an Minitürmern (MTR) und den Enden eines Flügelgerüsts befestigt. Der Vorteil der Verwendung von Zugseilen ist ihre höhere Zugfestigkeit im Vergleich zu starren Elementen (z. B. von Stahlprofilen).The 12 (a) shows an elongated structure in which two modules, each having two side wings, are connected to a module having only a longer center wing. The advantage of having a longer center wing is that it can be exposed to multiple troughs and wave crests simultaneously if the water wavelength is much smaller than the length of the center wing (MF). In this case, several perpendicularly oriented forces in opposite directions act on the framework of the center wing (MF) with the net effect that it is not significantly accelerated in any particular direction. The disadvantages of a very long structure are associated with design difficulties. The 9 shows the possibility of stabilizing long wing structures via pull ropes (as with suspension bridges). Traction Ropes (SL) are attached to mini-towers (MTR) and the ends of a wing scaffold. The advantage of using pull cords is their higher tensile strength compared to rigid elements (eg of steel profiles).

Die 10 (rechts) und 12(b) erläutern den modularen Aufbau von plattformförmigen Strukturen, die aus der Verbindung einzelner Modulen entstehen, die sowohl über die Enden ihrer Seitenflügeln als auch die Enden ihrer Grundkörper miteinander verbunden sind.The 10 (right) and 12 (b) illustrate the modular design of platform-shaped structures resulting from the connection of individual modules which are connected to each other both over the ends of their side wings and the ends of their basic body.

4.8 Ausführungsbeispiel 24.8 Embodiment 2

(I) Verwendung eines plattformförmiges Systems(I) Use of a platform-shaped system

In den bekannten schwimmenden elektrische energieerzeugenden Vorrichtungen müssen die relativ immobilen Elemente solcher Vorrichtungen selbst schwimmen können und deshalb müssen sie eine Durchschnittsdichte nahe der Dichte des Wassers aufweisen. Damit solche Elemente, die über eine sehr hohe Inertialmasse besitzen müssen, von der Wellenbewegung nicht wesentlich beeinflusst werden, muss der größte Teil ihres Volumens in einer Tiefe liegen in der der Einfluss von Wasserwellen gering ist ( WO2011/120497 ). Derartige Inertialmassen sollten in der Regel unter 8 bis 10 m, sogar unter 15 m liegen.In the known floating electric power generating devices, the relatively immobile elements of such devices must be able to float themselves and therefore must have an average density close to the density of the water. In order for such elements, which must have a very high inertial mass, to not be significantly influenced by the wave motion, most of their volume must be at a depth at which the influence of water waves is small ( WO2011 / 120497 ). Such inertial materials should generally be below 8 to 10 m, even below 15 m.

Eine solche Einschränkung existiert für die massiven Gerüste der länglichen und plattformförmigen Trägerelemente (LT, PT). Da solche Strukturen aus Materialien, die eine höhere Dichte als die Dichte des Wassers aufgebaut sind, ist die Kraftwirkung ihres eigenen Gewichts wesentlich bedeutsamer als der Auftrieb der aufsteigenden und absteigenden Wasserwellenmassen. Die Auftriebskraft, die solche Gerüste entsprechend der erfindungsgemäßen Konstruktionen weitestgehend erfahren, ist jene die durch die Schwimmkörper S1, S2, an welchen sie verbunden sind, übertragen wird. Diese Auftriebskraft ist stärker dort, wo momentan ein Wellenberg existiert; über einen längeren Zeitraum erfährt jede Stelle des Gerüsts an der ein entsprechender Schwimmkörper (S1, S2) verbunden ist, mehr oder weniger die gleiche Mittelkraft.Such a limitation exists for the solid frameworks of the elongate and platform-shaped support members (LT, PT). Because such structures are made of materials that have a higher density than the density of the water, the force of their own weight is much more significant than the buoyancy of the ascending and descending water wave masses. The buoyancy force that such scaffolds largely experience according to the structures of the present invention is that transmitted by the floats S1, S2 to which they are connected. This buoyancy force is stronger where there is currently a wave crest; Over a longer period of time, each point of the framework to which a corresponding floating body (S1, S2) is connected experiences more or less the same average force.

In einem Gebiet, in dem sich Wasserwellen mit einer Höhe zwischen 2 und 4 m ausbreiten, kann ein Gerüst, wie es in der 12(b) gezeigt wird in Längsrichtung gegen die Wellenront in einer Tiefe von 6 bis 8 m über Schwimmkörper (S1, S2) aufgehängt werden. Die einzelnen Module tendieren dazu eine Schaukelbewegung zu erfahren, wie es unter Punkt 4.4 (I) in Verbindung mit der Zeichnung der 14(a) erklärt wurde. Die Achse entlang an der die einzelnen Vorrichtungen (VR1, VR2) angeordnet sind bleibt jedoch nahezu in der gleichen Gleichgewichtslage. Durch die Ende-an-Ende Ankoppelung der einzelnen Module, wird ein Teil der Auftriebskraft, die augenblicklich ein bestimmtes Modul erfährt, an ein benachbartes Modul übertragen, sodass durchschnittlich die Schwankungstendenz an einer bestimmten Stelle gedämpft wird. In diesem Bespiel werden Vorrichtungen von den Typen VR1 und VR2 nach einem bestimmten Muster verwendet. Da die Vorrichtungen vom Typ VR1 (geschlossene Kreise) nur in Anziehungsmodus arbeiten, während ein Wasserberg entsteht, werden sie möglichst weg voneinander angeordnet damit jede dieser Vorrichtungen die maximal verfügbare Wellenenergie absorbieren kann. Zwischen solchen Vorrichtungen werden daher Vorrichtungen vom Typ VR2 angeordnet, die in Kompressionsmodus arbeiten. Die Einzelnen Vorrichtungen (VR1, VR2) werden an Schwenkachsen wie an Rotationsachsen (AX) befestigt oder direkt auf die vorhandenen Gerüste über lenkbare Verankerungselemente (16), die in Form von kugelförmigen oder von analogen Strukturen ausgebildet sein können.In an area in which water waves with a height between 2 and 4 m spread, a scaffold, as in the 12 (b) is shown suspended in the longitudinal direction against the shaft front at a depth of 6 to 8 m above floats (S1, S2). The individual modules tend to experience a rocking movement, as described in point 4.4 (I) in connection with the drawing of the 14 (a) was declared. However, the axis along which the individual devices (VR1, VR2) are arranged remains almost in the same equilibrium position. Due to the end-to-end coupling of the individual modules, a part of the buoyancy force, which momentarily experiences a certain module, is transmitted to an adjacent module, so that, on average, the fluctuation tendency is damped at a certain point. In this example, devices of types VR1 and VR2 are used according to a specific pattern. Since VR1 devices (closed circuits) operate only in attraction mode while creating a water mountain, they are located as far apart as possible so that each of these devices can absorb the maximum available wave energy. Between such devices, VR2 type devices operating in compression mode are therefore arranged. The individual devices (VR1, VR2) are attached to swivel axes as on axes of rotation (AX) or directly to the existing scaffolds via steerable anchoring elements (FIG. 16 ), which may be in the form of spherical or analogous structures.

Im System dieses Beispiels werden 24 unidirektional arbeitende Vorrichtungen vorgesehen. Jede dieser Vorrichtungen ist mit Schwimmkörper einer Tragfähigkeit von je 6 t (etwa 60 kN) versehen. In einem Wassergebiet mit 3 m hohen Wellen und einer Periode von 12 s ergibt sich ein durchschnittliches Leistungsvermögen von 360 kW.The system of this example provides 24 unidirectional devices. Each of these devices is equipped with floats each carrying 6 t (about 60 kN). In a water area with 3 m high waves and a period of 12 s, the average capacity is 360 kW.

Die erläutert welche Kräfte auf die einzelnen Module durch den Betrieb der einzelnen Vorrichtungen wirksam sind. Die offenen Pfeile zeigen die Kompressionskräfte, die durch Vorrichtungen der Typen VR1 und VR3 entstehen und die vollen Pfeile zeigen die Anziehungskräfte die durch Vorrichtungen der Typen VR2 und VR3 entstehen.The explains which forces are effective on the individual modules by the operation of the individual devices. The open arrows show the compressive forces generated by VR1 and VR3 devices and the solid arrows show the attractive forces created by VR2 and VR3 devices.

(II) Verwendung eines langförmiges Systems (II) Use of a long-shaped system

Ein langförmiges System enthaltend aus vier Modulen kann in Form von Anordnungen wie in den 12(a) und 8 gezeigt oder aus einer Aneinanderreihung von Gerüsten mit kurzen Seitenflügeln wie in der 7 dargestellt sind, ausgebildet sein. Inertialelemente in Form von Wasserreservoirs (WR) sind nicht notwendig, sie können jedoch als Oszillationsdämpfer von Vorteil sein, wenn sie an den Endmodulen des Gesamtgerüsts vorhanden sind.A long-shaped system comprising four modules may be in the form of arrangements as in FIGS 12 (a) and 8th shown or from a series of scaffolds with short side wings as in the 7 are shown, be formed. Inertial elements in the form of water reservoirs (WR) are not necessary, but they may be advantageous as oscillation dampers if they are present on the end modules of the overall framework.

Das System, das in der 14a diagrammatisch dargestellt ist (unten Draufsicht; oben Seitenansicht) enthält 4 Module, wobei jedes Modul vier Vorrichtungen vom Typ VR3 trägt. Das Gesamtsystem wird von Schwimmkörpern S1, S2 ins Wasser in einer Tiefe von 6 m bis 8 m aufgehängt, der Tragfähigkeit das Gewicht der Gerüste und die Kompressionskräfte der einzelnen Vorrichtung VR3 ausgleichen können. Das sich in die Länge erstreckende System wird schräg zu einer Wellenfront (z. B. durch Ankern) gerichtet, sodass die einzelnen Vorrichtungen der Wellenfrontwirkung voll ausgesetzt sind. Die Einzelnen Vorrichtungen sind direkt auf die vorhandenen Gerüste über lenkbare Verankerungselemente (16) befestigt. Jede Vorrichtung ist mit einem Schwimmkörper mit einer Tragfähigkeit von je 6 t (etwa 60 kN) versehen, der bidirektional aktiv ist, wie unter Punkt 4.5 (III) erklärt. Das System enthält 24 Vorrichtungen. In einem Wassergebiet mit 3 m hohen Wellen und einer Periode von 12 s ergibt sich ein durchschnittliches Leistungsvermögen von 640 kW.The system used in the 14a is shown diagrammatically (bottom plan view, top side view) contains 4 modules, each module carrying four VR3 type devices. The overall system is suspended by floats S1, S2 in the water at a depth of 6 m to 8 m, the bearing capacity can balance the weight of the scaffolding and the compression forces of the individual device VR3. The extending system is directed obliquely to a wavefront (eg, by anchoring) so that the individual devices are fully exposed to the wavefront effect. The individual devices are directly on the existing scaffolds via steerable anchoring elements ( 16 ) attached. Each device is provided with a floating body with a capacity of 6 t (about 60 kN), which is bidirectionally active, as explained in point 4.5 (III). The system contains 24 devices. In a water area with 3 m high waves and a period of 12 s, the average capacity is 640 kW.

4.9 Schlussbemerkungen4.9 Concluding remarks

Die modular aufgebauten Gesamtsysteme sind nicht nur wegen einer effizienteren Materialnutzung von Vorteil. Da mehrere Vorrichtungseinheiten auf solidem Untergrund montiert sind ist die Verkabelung zwischen den einzelnen Vorrichtungen einfacher. Da die Gerüstelemente getrennt von den energieerzeugenden Elementen aufgebaut werden, ist die Logistik von Service und Transport ebenso einfacher. Die 15 erläutert diagrammatisch ein weiteres Potential. Wenn die festen Komponenten (K1) benachbarter Vorrichtungen die asynchron arbeiten können (wie eine Vorrichtung vom Typ VR1 und eine vom Typ VR2) miteinander in Richtung der Rotationsachse (AX) verbunden sind und Kopplungsmechanismen wie in der 3a erläutert, verwendet werden, können die mechanischen Elemente einzelner Vorrichtungen an einem einzelnen, gemeinsamen Elektrogenerator (EG) angekoppelt werden. Dafür reicht es z. B. dass ein Drehmoment individuell von jeder Vorrichtung auf die Achse der Generatormotors übertragen wird, wie etwa über entsprechenden Wickel-/Rückspulvorrichtungen (17, RS), wobei das Seil (SL2) der einen Vorrichtung in seiner Abwärtsbewegung den Rotor antreibt und das Seil (SL2) einer anderen Vorrichtung in seiner Aufwärtsbewegung. Auch wenn es in den , und nicht gezeigt wird, ist es möglich dass die Konstruktion der einzelnen Vorrichtungen (VR) so modifiziert ist, dass der Geräteraum (9) der immobilen Komponente (K1) in einer tieferen Lage positionier wird, so dass der Kolben (11) sich in einer nicht gezeigten Hülle bis unterhalb der Lage des lateralen Gerüsts eines Moduls (M1, M2) bewegen kann. Diese Modifikation ist von Vorteil für Anwendungsgebiete in denen sehr hohe Wellen herrschen.The overall modular systems are not only advantageous for more efficient use of materials. Since several device units are mounted on solid ground, the wiring between each device is easier. Since the scaffold elements are built separately from the energy-generating elements, the logistics of service and transport is also simpler. The 15 diagrammatically explains another potential. When the fixed components (K1) of adjacent devices that can operate asynchronously (such as a VR1 type device and a VR2 type device) are connected to each other in the direction of the rotation axis (AX), and coupling mechanisms as in FIG 3a can be used, the mechanical elements of individual devices can be coupled to a single, common electric generator (EG). For this it is sufficient z. B. that a torque is transmitted individually from each device to the axis of the generator motor, such as via corresponding winding / rewinding devices ( 17 , RS), with the cable (SL2) of one device in its downward movement driving the rotor and the rope (SL2) of another device in its upward movement. Even if it is in the . and is not shown, it is possible that the construction of the individual devices (VR) is modified so that the equipment room ( 9 ) of the immobile component (K1) is positioned in a lower position, so that the piston ( 11 ) can move in an envelope, not shown, below the position of the lateral framework of a module (M1, M2). This modification is advantageous for applications in which very high waves prevail.

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Claims (2)

Vorrichtung zu Gewinnung elektrischer Energie durch Wasserwellenbewegung enthaltend eine erste Vorrichtungseinheit (VE1) und eine zweite Vorrirchtungseinheit (VE2), wobei – die erste Vorrichtungseinheit (VE1) einen sich längs erstreckenden, bevorzugt rohrförmigen, Hohlkörper (3) enthält, dessen im Wasser einzutauchendes Ende offen ist und mindestens einen Schwimmkörper (5) der an der Aussenwand des Hohlkörpers (3) befestigt ist, sodass der Hohlkörper (3) der Aufwärts-/Abwärtsbewegung einer Wasserwelle folgen kann; – die zweite Vorrichtungseinheit (VE2) ist derart ausgestaltet, dass sie entlang des Innenraumes der ersten Vorirrchtungseinheit (VE1) gleiten kann, jedoch etwas beabstandet von der Innenwand des Hohlkörpers (3), sodass dazwischen ein Zwischenraum entstehet in dem Wasser fliessen kann; – an einem ersten Bereich (BE1) der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) und an einem zweiten Bereich (BE2) der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) ist mindestens ein Elektrogenerator (EG) elektromechanisch oder electromagnetisch angekoppelt, der durch die relative Gleitbewegung der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) entlang der Innenwände der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) elektrische Energie erzeugen kann; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit (VE2) über einen dritten voluminösen Bereich (7) mit einer niedrigeren Dichte als die Dichte des Wassers verfügt und mit einem verschlossenen voluminösen Bereich (6), der ein Wasserreservoir mit Einlass- und Auslassöffnungen sein kann, versehen ist, wobei die Durchschnittsdichte des verschlossenen voluminösen Bereichs, bzw. Wasserreservoirs (6) nahezu der Dichte des Wassers entspricht und das Gesammtvolumen des verschlossenen, voluminäsen Bereichs (6), mindestens halb so viel wie das Gesammtvolumen der Schwimmkörper (4) beträgt und dass der Innenquerschnitt „QS” der ersten Vorrichtungseinheit (VE1) entlang der Region in der die verschlossenen, voluminösen Bereiche (6, 7) der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) gleiten so bemessen ist, dass das Produkt der Querschnitttfläche „QS”, berechnet in Quadtratmetern mal 12, beziehungsweise mal 8 oder 6, bevorzugt mal 4 oder mal 2 oder sogar mal 1, grösser als das Gesamtvolumen der Schwimmkörper (4), berechnet in Kubikmetern, ist und dass die Durschschnittsdichte der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2) so bemessen, dass bei ruhendem Wasser die voluminäsen Bereiche (6, 7) dieser Vorirrchtungseinheit (VE2) mindestens um 0,3 m, bevorzugt mindestens um 0,6 m und noch mehr bevorzugt mindestens um 0,9 m über der Wasserlinie herausragt, sodass durch Eintauchen eines wesentlichen Teils dieses im ruhenden Zustand über der Wasserlinie herausragenden Teils der zweiten Vorrichtungseinheit (VE2), über die Ankoppelung an dem mindestens einem Elektrogenerator (EG) eine Aufwärtskraft gegen die ersten Vorrichtungseinheit (VE1) wirkt und zwar so, dass unter der Wirkung von Wasserwellen, der mindestens eine Elektrogenerator (EG) elektrische Energie erzeugt sowohl während der Aufwärts- als auch während der Abwertsbewegung der ersten Vorrichtungseinheit (VE1).Device for obtaining electrical energy by water-wave movement, comprising a first device unit (VE1) and a second device (VE2), wherein - the first device unit (VE1) has a longitudinally extending, preferably tubular, hollow body ( 3 ), whose end to be immersed in the water is open and at least one floating body ( 5 ) on the outer wall of the hollow body ( 3 ) is attached, so that the hollow body ( 3 ) can follow the upward / downward movement of a water wave; The second device unit (VE2) is designed in such a way that it can slide along the interior of the first preclearing unit (VE1), but slightly spaced from the inner wall of the hollow body (FIG. 3 ), so that in between a gap arises in the water can flow; - At a first region (BE1) of the first device unit (VE1) and at a second region (BE2) of the second device unit (VE2) is at least one electric generator (EC) electromechanically or electromagnetically coupled by the relative sliding movement of the second device unit (VE2 ) can generate electrical energy along the inner walls of the first device unit (VE1); characterized in that the second device unit (VE2) extends over a third voluminous area ( 7 ) with a density lower than the density of the water and with a closed voluminous area ( 6 ), which may be a water reservoir with inlet and outlet openings, wherein the average density of the sealed voluminous area or water reservoir ( 6 ) is close to the density of the water and the total volume of the sealed, voluminous area ( 6 ), at least half as much as the total volume of the floats ( 4 ) and that the inner cross section "QS" of the first device unit (VE1) along the region in which the closed, voluminous areas ( 6 . 7 ) of the second device unit (VE2) is dimensioned so that the product of the cross-sectional area "QS", calculated in square meters times 12, or times 8 or 6, preferably times 4 or 2 or even times 1, greater than the total volume of the floating body ( 4 ), calculated in cubic meters, and that the average density of the second device unit (VE2) is such that, when the water is at rest, the voluminous areas ( 6 . 7 ) of this Vorirrchtungseinheit (VE2) protrudes at least 0.3 m, preferably at least 0.6 m, and more preferably at least 0.9 m above the waterline, so that by dipping a substantial part of this outstanding in the stationary state above the waterline part the second device unit (VE2) acts via the coupling to the at least one electric generator (EG) an upward force against the first device unit (VE1) in such a way that under the action of water waves, the at least one electric generator (EG) generates electrical energy both during the upward and downward movements of the first device unit (VE1). System zur Erzeugung elektrischer Energie durch Wasserwellenbewegung enthaltend – ein längliches Trägerelement (LT) oder ein plattformförmiges Trägerelement (PT) dessen Durchschnittsdichte höher ist als die Dichte des Meerwassers, das jeweils mittels eines Gerüstes (GR) gegen Biegungsdeformation verstärkt sein kann, wobei das längliche Trägerelement (LT) oder das plattformförmige Trägerelement (PT) dazu bestimmt ist, in einer Meerestiefe versenkt zu werden, wo der hydrostatische Druck durch die Wasserwellen an der Meeresoberflaäche unwesentlich schwankt, – mindestens zwei Schwimmkörper (S1, S2), die mit dem länglichen Trägerelement (LT) beziehungsweise mit dem plattformförmigen Trägerelement (PT) verbunden sind, sodass dieses Trägerelement (LT, PT) durch die Auftriebskraft der an der Wasseroberfläche schwimmenden Schwimmkörper (S1, S2) schwebend in einer bestimmten Meerestiefe positioniert werden kann, – und mindestens zwei unabhängige Vorrichtungen (VR) zum Antreiben eines Elektrogenerators (EG), wobei jede Vorrichtung (VR) mit dem Trägerelement (LT, PT) an jeweils einer vorbestimmten Stelle fest verbunden ist und wobei jede Vorrichtung (VR) eine Komponente (K1) enthält, die mit dem Trägerelement (LT, PT) fest verbunden ist und auch eine bewegliche Komponente (K2) enthält, die mit einem eigenen Wasserschwimmer (WS) fest verbunden ist, wobei die mindestens eine Vorrichtung (VR) durch die relative Bewegung zwischen der festen Komponente (K1) und der beweglichen Komponente (K2), die aufgrund der vertikalen Bewegung des Wasserschwimmers (WS) unter dem Einfluss von Wasserwellen verursacht wird, einen eigenen oder einen gemeinsam mit mindestens einer anderen Vorrichtung (VR) angekoppelten Elektrogenerator (EG) antreibt, – und gegebenfalls eine oder mehrere Wasserreservoirs (WR) die an dem länglichen Trägerelement (LT) beziehungsweise an dem plattformförmigen Trägerelement (PT) befestigt ist bezihungsweise sind, damit die Inertialmasse des Trägerelements (LT, PT) erheblich erhöht wird.System for generating electrical energy by water wave motion containing An elongated support element (LT) or a platform-shaped support element (PT) whose average density is higher than the density of the seawater, which can each be reinforced by means of a frame (GR) against bending deformation, wherein the elongate support element (LT) or the platform-shaped support element (FIG. PT) is intended to be sunk at a sea depth where the hydrostatic pressure fluctuates insignificantly by the water waves at the sea surface, - At least two floats (S1, S2), which are connected to the elongated support member (LT) or with the platform-shaped support member (PT), so that this support element (LT, PT) by the buoyancy of the floating on the water surface floats (S1, S2 ) can be positioned floating in a certain depth of the sea, And at least two independent devices (VR) for driving an electric generator (EG), each device (VR) being fixedly connected to the carrier element (LT, PT) at a respective predetermined location and each device (VR) comprising a component (K1 ) fixedly connected to the support element (LT, PT) and also containing a movable component (K2) fixedly connected to its own water float (WS), said at least one device (VR) being characterized by the relative movement between the fixed component (K1) and the movable component (K2), which is caused by the vertical movement of the water float (WS) under the influence of water waves, has its own or an electric generator (EG) coupled in common with at least one other device (VR) drives, - And optionally one or more water reservoirs (WR) which is attached to the elongate support member (LT) or to the platform-shaped support member (PT) are in relation to, so that the inertial mass of the support member (LT, PT) is considerably increased.
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