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Feld der Technologie
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf einen Stromgenerator und insbesondere auf einen hybriden Pendelwellen-Stromgenerator.
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Hintergrund
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Im Allgemeinen bezieht sich die Hydro-Stromerzeugung auf Speicherwasser-Stromerzeugung, da andere Formen von Hydro-Stromerzeugung, z. B. Tiden-Stromerzeugung, Pendelwellen-Stromerzeugung und Oberflächen-Strömungswasser-Stromerzeugung nur einen unbedeutenden Anteil auf dem Sektor der Wasser-Stromerzeugung beitragen. Die Entwicklung von wasserbetriebenen Stromerzeugungsprojekten verlangt enorme Investitionen und massive Bauarbeiten, z. B. die Unterbrechung eines Flusses, die Umleitung des Flusslaufs, die Zerstörung von Hügeln und Wäldern, die Beanspruchung und den Bau von Dämmen für Staubecken etc., wobei dies alles eine ernsthafte Beeinflussung der Umgebung bedeutet.
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Die Energie von Meereswellen ist weltweit enorm, übermässig und erschöpfend. Als solche ist die Gewinnung von Wellenenergie eines der heißesten Gebiete der Erkundung von Wasser-Stromerzeugung. Es gibt tausende von wellenbetriebenen Stromerzeugungsprojekten in China und im Ausland. Dennoch sind wellengesteuerte Stromerzeugungsprojekte im größeren Maßstab selten im gewerblichen Betrieb gesehen worden.
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Zusätzlich zum Bedarf erheblicher Kosten für Forschung und Entwicklung ist die wellengesteuerte Erzeugung immer begrenzt durch die Ortsauswahl, Umwelt- und finanzielle Aspekte. Bei ungünstigem Wetter kann eine Wellen-Gewinnungsvorrichtung durch Wellen beschädigt werden. Es gibt sogar Aufzeichnungen von Wellen-Gewinnungsvorrichtungen, die vor dem Ende des Projektversuchs auf den Meeresboden gesunken sind, so dass katastrophale Ergebnisse bei dem Projekt erzielt wurden. Da die Vorrichtung immer unter Wasser getaucht ist, ergeben sich Probleme aus der Arbeitsverlässlichkeit, Seewasser-Korrosion, Wachstum von Bio-Organismen, Verschleiß und Zerreißen von Gelenken und Lager, Wasserdichtungen, Stoßrammen und Strukturteilen, welche große Ansprüche an die Wartung stellen, die mit großen finanziellen Belastungen verbunden sind. Es gibt nur eine kleine Anzahl von wellenbetriebenen Projekten in der Welt, die bei der Stromerzeugung in großem Maßstab betrieben werden können, während alle anderen noch in Forschungs- und Experimentierphasen sind. Tatsächlich arbeiten alle gegenwärtigen wellengesteuerten Projekte mit Unterstützung der Regierung unter umweltverbessernden Ökostrategien.
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Zusammenfassung
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Gemäß der Patentanmeldung wird ein hybrider Pendelwellen-Stromgenerator vorgeschlagen. Der hybride Pendelwellen-Stromgenerator weist wenigstens ein pendelndes Schiff; erste und zweite Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen, die an jedem pendelnden Schiff montiert sind; und erste und zweite Strom-Erzeugungssysteme auf, die mit den ersten und zweiten Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen gekoppelt sind. Unter der Hin- und Herbewegung der Wellen bewegt sich das pendelnde Schiff auf und ab, um die ersten und zweiten Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen zu betätigen, welche wiederum die ersten und zweiten Strom-Erzeugungssysteme antreiben, um Elektrizität zu erzeugen.
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Wenigstens ein pendelndes Schiff wird in Position gehalten gegen ein Wegdriften durch Verankerung mit dem Meeresgrund über eine Ankerkette.
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Der erste Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus weist einen wassergefüllten, geschlossenen Wassertank auf, der schwenkbar gelagert ist in einem mittleren Abschnitt an einem oberen Ende einer vertikalen Halterung, die auf einem Plattform-Deck fixiert ist, wobei eine wassergefüllte Seite des Wassertanks auf dem Plattform-Deck bleibt, in Richtung einer gesunkenen Seite des Schiffs in einem Wellen-Trog und bei Aufschlag eines Wellenkamms erhebt sich die gesunkene Seite des Schiffs abrupt, wobei Wasser innerhalb des Wassertanks in Richtung einer gegenüberliegenden Seite des Wassertanks gezogen wird und der Impuls und das Gewicht des Wassers veranlasst den Wassertank, unmittelbar zu einer gegenüberliegenden Seite des Schiffs zu stürzen, wobei der Wassertank sich nach oben und unten bewegt wie eine Seesäge, wenn das Schiff sich auf hin und her bewegenden Wellen schwimmt und der Impuls des Wassertanks wird über wenigstens einen Verbindungsstab, der sich abwärts von dem Wassertank erstreckt, so abgegeben, dass das erste oder zweite Stromerzeugungssystem Elektrizität erzeugt.
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Der zweite Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus weist wenigstens ein invertiertes Pendel auf, das über einem Platten-Deck an einem oberen Ende eines Hebelarms aufgehängt ist, während ein unteres Ende davon an einem Drehpunkt in einem unteren Abschnitt des Schiffs gelagert ist, wobei der Hebelarm sich in Richtung einer gesunkenen Seite des Schiffs in einen Wellen-Trog lehnt und bei dem Aufschlag einer Welle bzw. dem Wellenkamm die gesunkene Seite des Schiffs abrupt nach oben steigt und das invertierte Pendel in Richtung einer gegenüber liegenden Seite des Schiffs durch den Impuls des invertierten Pendels gestoßen wird, wobei das invertierte Pendel zurück und vor schwingt, wenn das Schiff auf undulierenden Wellen schwimmt bzw. schwebt und ein Quer-Verbindungsstab schwenkbar zu dem Hebelarm verbunden ist, und der Impuls des hin und her gehenden Pendels über den Verbindungsstab abgegeben wird, um das erste oder zweite Stromerzeugungssystem zu bedienen, um Elektrizität zu erzeugen.
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Das erste Stromerzeugungssystem ist ein hydraulisches Stromerzeugungssystem, das zwei vertikal positionierte hydraulische Zylinder mit zwei Kolbenrammen aufweist, die an unteren Enden von zwei Verbindungsstäben gekoppelt sind, die sich von den zwei gegenüber liegenden Seiten des Wassertanks jeweils erstrecken, wobei der Impuls des Wassertanks über die zwei Verbindungsstäbe an die zwei Kolbenrammen abgegeben wird, um hydraulisches Öl innerhalb der zwei hydraulischen Zylinder zu komprimieren, und das druckbeaufschlagte hydraulische Öl wird dann durch ein Abgaberohr an eine hydraulische Turbine geleitet, um Elektrizität zu erzeugen.
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Das zweite Stromerzeugungssystem ist ein zahnradgetriebenes Stromerzeugungssystem, das einen Rahmen bzw. Zahnstangen aufweist, dessen zwei Enden mit zwei Verbindungsstäben gekoppelt sind, die sich von den zwei gegenüberliegenden Seiten des Wassertanks über zwei Stahldrähte erstrecken, die jeweils um zwei Riemenscheiben gewickelt sind, und ein bi-direktionales Zahnrad, das mit der Zahnstange in Eingriff steht und veranlasst wird, durch die bi-direktionale Bewegung der Zahnstange sich frei zu drehen, wenn sich der Wassertank seemäßig auf und ab bewegt, wobei das Drehmoment des bi-direktionalen Zahnrads auf ein Paar von Sperrklinken-Mechanismen über eine gemeinsame Achse übertragen wird, wodurch eine Vielzahl von Zahnrädern, ein Schwungrad und wiederum ein Generator angetrieben werden, um sich in einer Richtung zu drehen, um Elektrizität zu erzeugen.
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Das erste Stromerzeugungssystem ist ein hydraulisches Stromerzeugungssystem, das zwei horizontal positionierte Hydraulikzylinder aufweist, mit zwei Kolbenrammen, die mit den Enden von zwei Verbindungsstäben gekoppelt sind, die sich von den zwei Hebelarmen von zwei invertierten Pendeln erstrecken, wobei der Impuls der invertierten Pendel über die zwei Verbindungsstäbe auf die zwei Kolbenrammen abgegeben wird, um Hydrauliköl in den zwei Hydraulikzylindern zu komprimieren, und das druckbeaufschlagte Hydrauliköl wird dann über ein Abgaberohr an eine hydraulische Turbine geleitet, um Elektrizität zu erzeugen. Das zweite Stromerzeugungssystem ist ein zahnradgetriebenes Stromerzeugungssystem, das eine Zahnstange aufweist, dessen zwei Enden mit zwei Verbindungsstäben gekoppelt sind, die sich von zwei Hebelarmen der zwei invertierten Pendel jeweils erstrecken; und ein bidirektionales Zahnrad, das mit der Zahnstange in Eingriff steht und veranlasst wird, sich frei durch die seitliche bzw. Querbewegung der Zahnstange zu drehen, wenn die zwei invertierten Pendel zurück und vor schwingen, wobei das Drehmoment des bi-direktionalen Zahnrads auf ein Paar von Zahnklinken-Mechanismen über eine gemeinsame Achse übertragen wird, wodurch eine Vielzahl von Zahnrädern, ein Schwungrad und wiederum ein Generator angetrieben werden, um in einer Richtung zu drehen, um Elektrizität zu erzeugen.
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Das pendelnde Schiff kann in ein vereinfachtes Schiff transformiert werden, das einen Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus aufweist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die einen Wassertank oder ein invertiertes Pendel aufweist, und ein Stromerzeugungssystem, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die ein hydraulisches Stromerzeugungssystem oder ein zahnradgetriebenes Stromerzeugungssystem aufweist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Zur weiteren Erläuterung von Merkmalen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung soll auf die nachfolgenden Figuren Bezug genommen werden:
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1 ist eine schematische Ansicht eines pendelwellengesteuerten Erzeugungssystems einer Ausführungsform der Erfindung;
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2A ist eine erste erläuternde Seitenansicht eines pendelwellengesteuerten Erzeugungsschiffs, der in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung beschrieben wurde;
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2B ist eine zweite erläuternde Seitenansicht eines pendelwellengesteuerten Generatorschiffs mit einem vorderen Schutzkörper, der sich unter dem Einfluss eines Wellenkamms erhebt, beschrieben in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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2C ist eine Vorderansicht eines pendelwellengesteuerten Generatorschiffsystems, beschrieben in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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3A ist eine erste erläuternde Ansicht eines pendelwellengesteuerten Generatorschiffs unter dem Einfluss eines Wellen-Trogs bezüglich des zylindrischen Wassertanks und einem ersten Stromerzeugungssystem, gezeigt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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3B ist eine zweite erläuternde Ansicht eines pendelwellengesteuerten Generatorschiffs unter dem Einfluss eines Wellenkamms bezüglich eines zylindrischen Wassertanks und dem ersten Stromerzeugungssystem, das gezeigt wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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3C ist eine schematische Ansicht eines hydraulischen Stromerzeugungssystems mit Bezug auf die 3A und 3B;
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4A ist eine erste erläuternde Ansicht eines weiteren pendelwellengesteuerten Generatorschiffs unter dem Einfluss eines Wellen-Trogs mit Bezug auf einen zylindrischen Wassertank in Betrieb mit einem zahnradgesteuerten Generatorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4B ist eine zweite erläuternde Ansicht eines weiteren pendelwellengesteuerten Generatorschiffs unter dem Einfluss eines Wellenkamms bezüglich eines zylindrischen Wassertanks in Betrieb mit einem zahnradgesteuerten Generatorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4C ist eine perspektivische Ansicht eines zahnradgesteuerten Generatorsystems bezüglich der 4A und 4B;
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4D ist eine Vorderansicht eines zahnradgesteuerten Generatorsystems, das in 4C dargestellt ist mit der Position des frei sich drehenden Zahnrads mit anderen Komponenten, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt sind;
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5A ist eine schematische Ansicht eines invertierten pendelgesteuerten Generatorschiffs in Betrieb mit einem hydraulisch betriebenen Generator mit horizontal positionierten Hydraulikzylindern unter dem Einfluss eines Wellen-Trogs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5B ist eine zweite schematische Ansicht eines invertierten pendelbetriebenen Generatorschiffs in Betrieb mit einem hydraulisch betriebenen Generator mit horizontal positionierten Hydraulikzylindern unter dem Einfluss eines Wellenkamms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5C ist eine erläuternde Ansicht eines invertierten Pendels mit Bezug auf die 5A und 5B;
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5D ist eine schematische Ansicht eines hydraulisch betriebenen Generatorsystems in Betrieb mit invertierten Pendeln, die in 5A und 5B dargestellt sind;
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6A ist eine erste erläuternde Ansicht eines invertierten pendelbetriebenen Generatorschiffs in Betrieb mit einem zahnradbetriebenen Generatorsystem unter dem Einfluss eines Wellen-Trogs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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6B ist eine zweite erläuternde Ansicht eines invertierten pendelgesteuerten Generatorschiffs in Betrieb mit einem zahnradbetriebenen Generatorsystem unter dem Einfluss eines Wellenkamms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung;
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6C ist eine erste perspektivische Ansicht eines zahnradgesteuerten Generatorsystems mit einer Zahnstange, die sich von Position „B” zu Position „A” bezüglich der 6A bewegt; und
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6D ist eine zweite perspektivische Ansicht eines zahnradbetriebenen Generatorsystems mit einer Zahnstange, die sich von der Position „A” in die Position „B” bezüglich der 6B bewegt.
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Detaillierte Beschreibung
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Zum weiteren Verständnis der Merkmale und des Betriebs der Erfindung wird nachstehend eine detaillierte Erläuterung von besonderen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen geliefert.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine schematische Ansicht eines hybriden pendelwellengesteuerten Generatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung erläutert. Das hybride pendelwellengesteuerte Generatorsystem kann einen oder mehrere Pendelwellen-Stromgeneratoren 10 aufweisen, die durch eine Kette 91 verbunden und mit dem Meeresboden über einen Anker 9 gesichert sind. Jeder der Pendelwellen-Stromgeneratoren 10 kann sich frei auf und ab bewegen bzw. schwingen in Reaktion auf Seewellen 12, wodurch sich zwei eingebaute Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen 1, 8 betätigen lassen, die wiederum zwei Stromerzeugungssysteme 60, 70 antreiben, um Elektrizität zu erzeugen. Die durch die Pendelwellen-Stromgeneratoren erzeugte Elektrizität kann über ein gewöhnliches Unterwasserkabel an die Küste geleitet werden.
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2A und 2C sind erläuternde Ansichten eines Pendelwellen-Stromgenerators 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Pendelwellen-Stromgenerator 10 kann eine pendelnde Plattform oder ein Schiff 11 mit ersten und zweiten Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen 1, 8 an Bord aufweisen. Das Schiff 11 kann durch einen Anker 9 über eine Ankerkette 91 mit dem Meeresgrund verbunden sein.
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2A bis 2C und 3A bis 3C sind erläuternde Ansichten des ersten Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus, der einen zylindrischen Wassertank 1 in Betrieb mit dem ersten Stromerzeugungssystem 60 aufweist, mit vertikal positionierten Hydraulikzylindern 65. Der Wassertank 1 kann zylindrisch oder in einer anderen möglichen Form sein. Der wassergefüllte zylindrische Wassertank 1 kann schwenkbar gelagert sein in dem Mittelabschnitt an Schwenkpunkt 9 an einem oberen Ende der vertikalen Halterung 41, die an dem Plattformdeck 3 fixiert ist. Der zylindrische Wassertank 1 ist über dem Plattformdeck 3 angehoben, wobei die wassergefüllte Seite des zylindrischen Wassertanks 1 auf dem Plattformdeck 3 in Richtung einer gesunkenen Seite des Schiffs 11 verbleibt. Zwei Kurbelwellen oder Verbindungsstäbe 5a, die sich von zwei gegenüber liegenden Seiten des zylindrischen Wassertanks 1 erstrecken, können den Impuls des zylindrischen Wassertanks 1 und der eingeschlossenen Wassermasse 2 übertragen, um das erste Stromerzeugungssystem 60, das in 3A bis 3C gezeigt ist, zu betreiben. Das erste Stromerzeugungssystem 60, das ein hydraulisches Stromerzeugungssystem 60 ist, kann zwei vertikal positionierte Hydraulikzylinder 65 mit jeweiligen Kolbenrammen 64, Kolben 63 und Verbindungsstäbe 5a, eine hydraulische Turbine 61, einen hydraulischen Öltank 68, ein hydraulisches Ölabgaberohr 69 und einen hydraulischen Drucktank 62 aufweisen, der dabei hilft, einen Druckanstieg des hydraulischen Öls 67 zu absorbieren.
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3A und 3B erläutern den Betrieb des Pendelwellen-Stromgenerators 10. Unter den undulierenden Wellen 12 steigt eine Seite des Schiffs 11 bei Auftreffen eines Wellenkamms nach oben bzw. sinkt in einem Wellen-Trog. Somit wird die Masse von Wasser 2 innerhalb des zylindrischen Wassertanks 1 zurück und vor gestoßen und das Gewicht des Wassers 2 verursacht, dass sich der zylindrische Wassertank 1 zur anderen Seite neigt bzw. stürzt und vice versa, als wenn es eine Seesäge wäre. Der Impuls des Wassers 2 und des zylindrischen Wassertanks 1 kann zu den Hydraulikzylinder 65 über die Verbindungsstäbe 5a übertragen bzw. abgegeben werden, um das Hydrauliköl 67 zu komprimieren. Das druckbeaufschlagte Hydrauliköl 67 kann dann zur Hydraulikturbine 61 geliefert werden, um Elektrizität zu erzeugen, die dann über ein Unterwasserkabel an die Küste gefördert werden kann.
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Der Betrieb der zwei Arten von Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen, nämlich der zylindrische Wassertank 1 und die invertierten Pendel 8, ist digital und nicht analog, so dass eine Welle mit geringer Amplitude nicht geeignet ist, den Betrieb des Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus zu triggern. Dieser Betrieb wird erst beginnen, wenn eine vorbestimmte Wellenamplitude erreicht ist. Die Empfindlichkeit für die Operation des zylindrischen Wassertanks 1, um zu stürzen, kann eingestellt werden durch Änderung der Höhe der vertikalen Halterung 41. Eine kurze Halterung 41 kann die Empfindlichkeit erhöhen, während eine große Halterung eine große Wellenamplitude benötigt, um den Betrieb zu betätigen. Eine Erhöhung der Menge an Wasser 2, die in dem zylindrischen Wassertank gespeichert ist, kann mehr Impuls erzeugen, aber der zylindrische Wassertank 1 darf nicht vollständig gefüllt sein, da es sonst schwierig ist, dass das Wasser 2 vor und zurück in entgegen gesetzte Seiten fließt. Das in dem zylindrischen Wassertank 1 gespeicherte Wasser 2 kann über 100 Tonnen schwer sein, die in der Lage sind, unmittelbar enorme Impulse zu erzeugen. Es ist daher bevorzugt, dass das hydraulische Stromerzeugungssystem 60 in großmaßstäblichen Pendelwellen-Stromgeneratoren 10 eingesetzt wird, um den Verschleiß von Metallteilen zu vermindern, während ein zahnradgetriebenes Wellenstromerzeugungssystem 70 in der kleinmaßstäblichen Stromerzeugung eingesetzt werden kann, um Flexibilität und Einfachheit der Anwendung zu erreichen.
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4A bis 4D erläutern eine weitere Anwendung des Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus. Es ist ein zylindrischer Wassertank 1 in Betrieb mit einem zahnradgetriebenen Stromerzeugungssystem 70. Das zahnradbetriebene Stromerzeugungssystem 70 kann eine bi-direktionale Zahnstange 75, ein sich frei drehendes Zahnrad 76a, ein Paar von Sperrklinken 71a und 71b, eine Vielzahl von unidirektionalen Zahnrädern 76, ein Schwungrad 72 und einen Stromgenerator 73 aufweisen. Die zwei Enden der Zahnstangen 75 sind verbunden mit zwei Verbindungsstäben 5a durch Stahldrähte 77, welche jeweils um Riemenscheiben 74 gewickelt sind. Das Zahnrad 76a kämmt mit der Zahnstange 75 und veranlasst, sich frei zu drehen durch die seitliche bzw. Querbewegung der Zahnstange 75. Das Drehmoment des Zahnrads 76a wird dann abgegeben an das Paar von Sperrklinken 71a, 71b, von denen eine positioniert ist an zwei gegenüber liegenden Seiten des Zahnrads 76a über eine gemeinsame Achse, wodurch das Schwungrad 72, die Zahnräder 76, und hierdurch wiederum der Stromgenerator 73 angetrieben werden, sich in einer Richtung zu drehen, um Elektrizität zu erzeugen.
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Wie oben beschrieben, steigt und sinkt das Schiff 11 wechselseitig bei undulierenden Welle 12, die den ersten Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus 1 zur Operation veranlassen, der ein wassergefüllter zylindrischer Wassertank 1 ist. Das Wasser 2 innerhalb des zylindrischen Wassertanks 1 kann zurück und vor in entgegen gesetzte Seiten gezogen bzw. gedrückt werden, das Gewicht des Wassers 2 veranlasst den zylindrischen Wassertank 1, zu entgegen gesetzten Seiten zu drücken, als ob es eine hin und her gehende Säge wäre. Der Impuls des Wassers 2 und des zylindrischen Wassertanks 1 kann über vertikale Verbindungsstäbe 5a, Stahldrähte 77 und Riemenscheiben 74 übertragen werden, um zu veranlassen, dass sich die Zahnstange 75 quer bewegt, so dass sich das Antriebsrad 76a frei dreht. Das Drehmoment des Zahnrads 76a kann über eine gemeinsame Achse abgegeben werden, um das Paar von Sperrklinken 71a, 71b zu bedienen, die wiederum das Schwungrad 72, die Zahnräder 76 und wiederum den Generator 73 antreiben, um in einer Richtung zu drehen, um Elektrizität zu erzeugen.
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5A bis 5D sind erläuternde Ansichten der invertierten Pendel 8, was den zweiten Wellenenergie-Gewinnungsmechanismus 8 in Operation mit dem hydraulischen Stromerzeugungssystem 60 zeigt, das horizontal positionierte Hydraulikzylinder 65 aufweist. Ein invertiertes Pendel 8 kann gelagert und über das Plattformdeck 3 gehoben werden durch ein Ende des Hebelarms 81, während das andere Ende des Hebelarms 81 an einem Schwenkpunkt 82 gelagert ist, der an dem unteren Abschnitt des Schiffs 1 positioniert ist. Das invertierte Pendel kann vor und zurück und einerseits zu einer entgegen gesetzten Seite und umgekehrt schwingen in Reaktion auf die Wellenbewegung des Schiffs 11 unter dem Einfluss der Wellen 12. Auf dem Hebelarm 81 kann sich ein seitlicher Verbindungsstab 5b erstrecken und mit der Kolbenramme 64 koppeln. Der Impuls des schwingenden Pendels 8 kann abgegeben werden über einen seitlichen Verbindungsstab 5b an einen Kolben 63, um Hydrauliköl 67 innerhalb des Hydraulikzylinders 65 zu komprimieren, um Hochdrucköl 67 zu erzeugen, das sodann an eine Hydraulikpumpe 61 durch das Hydraulikabgaberohr 69 gegeben wird, um Elektrizität zu erzeugen, bevor diese an den Hydrauliköl-Speichertank 68 abgegeben wird. Der hydraulische Drucktank 62 kann dabei helfen, einen Druckanstieg des Hydrauliköls 67 zu absorbieren.
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Unter Bezugnahme auf 5C lehnt sich der Hebelarm 81 in Richtung der gesunkenen Seite des pendelwellengesteuerten Generatorschiffs 11. Die Einstellung des horizontalen Abstands zwischen dem Schwenkpunkt 82 und dem Schwerpunkt 83 des Pendels 8 kann die Empfindlichkeit für die Operation des Pendels 8 bezüglich der Wellenamplitude verändern.
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Ein kürzerer Abstand resultiert in einer größeren Empfindlichkeit, während ein längerer Abstand eine größere Wellenamplitude verlangt. Die Anpassung des vertikalen Abstand 85 zwischen dem Schwerpunkt 83 des Pendels 8 und dem Schwenkpunkt 82 kann den Impulsausgang des Pendels 8 verändern. Ein größerer Abstand kann mehr Impulsausgang erzeugen und das Gewicht des Pendels 8 kann auch den Impulsausgang erhöhen.
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6A bis 6D sind erläuternde Ansichten des invertierten Pendels 8 in Operation mit einem zahnradgetriebenen Stromerzeugungssystem 70. Das zahnradgetriebene Stromerzeugungssystem 70 kann eine Zahnstange 75, ein sich frei drehendes Zahnrad 76a, das mit einem Paar von Sperrklinken 71a, 71b über eine gemeinsame Achse verbunden ist, eine Vielzahl von Zahnrädern 76, ein Schwungrad 72 und einen Stromgenerator 72 aufweisen. Zwei Enden der Zahnstange 75 sind mit jeweiligen Enden der zwei Verbindungsstäbe 5b gekoppelt, während die anderen zwei Enden des Verbindungsstabs 5b schwenkbar in korrespondierender Weise verbunden sind mit zwei Hebelarmen 81. Das Zahnrad 76a kämmt mit der Zahnstange 75 und wird angetrieben, um sich frei zu drehen durch die Seitenbewegung der Verbindungsstäbe 5b, verursacht durch die Zurück- und Vorbewegung der zwei Hebelarme 81, wenn die zwei invertierten Pendel 8 so gestoßen werden, dass sie unter den undulierenden Wellen nach hinten und vorne schwenken. Der Impuls der schwenkenden invertierten Pendel 8 kann abgegeben werden an zwei horizontale Verbindungsstäbe 5b durch Hebelarme 81, um die Zahnstange 75 so anzutreiben, dass sie sich quer bewegt und wiederum das Zahnrad 76 veranlasst, sich frei zu drehen. Der durch das Zahnrad 76a erzeugte Drehmoment kann an das Paar von Sperrklinken 71a, 71b über eine gemeinsame Achse abgegeben werden, welche das Schwungrad 73, die Zahnräder 76 und wiederum den Generator 73 antreiben, um sich in einer Richtung zu drehen, um Elektrizität zu erzeugen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die zwei Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen 1, 8, nämlich der zylindrische Wassertank 1 und die invertierten Pendel 8, zusammen betrieben werden, um einen hybriden Pendelwellen-Stromgenerator 10 zu bilden. In einem anderen Ansatz können die zwei Wellenenergie-Gewinnungsmechanismen 1, 8 individuell betrieben werden, um zwei diskrete Wellenenergie-Gewinnungsysteme 1, 8 zu bilden, wobei der zylindrische Wassertank 1 in Operation mit einem hydraulischen Stromerzeugungssystem 60 oder einem zahnradbetriebenen Stromerzeugungssystem 70 gestellt werden kann; während die invertierten Pendel 8 in Operation mit dem hydraulischen Stromerzeugungssystem 60 oder einem zahnradbetriebenen Stromerzeugungssystem 70 gestellt werden können, wie es in den 3A und 4A bzw. 5A und 6A gezeigt ist.
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Die vorliegende Erfindung bietet einen hybriden Pendelwellen-Stromgenerator 10 an und ist doch einfach in der Auslegung mit allen mechanischen Einrichtungen und der Ausrüstung, die an Bord des Schiffs 11 aufgenommen sind. Somit hat es eine Reihe von Vorteilen gegenüber bekannten pendelwellengesteuerten Generatorsystemen hinsichtlich der geringen Ausrüstungskosten, der Einfachheit der Wartung, der Bequemlichkeit beim Einsatz durch einfaches Auswerfen eines Ankers 9 mit einer Ankerleine 91 mit dem Meeresgrund, einer minimalen Beaufschlagung bei Navigation und Umwelt, Unverwundbarkeit gegenüber stürmischen Wetterbedingungen und vor Allem einer verlässlichen Stromausgabe zu allen Zeiten. Eine Vielzahl von pendelwellengesteuerten Generatorschiffen 10, die durch eine Kette verbunden sind, wie beschrieben in 1, können eine enorme Stromversorgung liefern und eine Matrix einer großen Anzahl von pendelgesteuerten Schiffen 10 kann entwickelt werden in ein großmaßstäbliches regionales Stromerzeugungssystem. Ein einzelnes pendelwellengesteuertes Generatorschiff kann als Boje dienen, die geeignet ist, Strom einem Schiff oder einem kleinmaßstäblichen Stromerzeugungssystem für eine Forschungsstation oder dergleichen an entfernten oder isolierten Stellen zur Verfügung zu stellen. Abhängig von Erfordernissen der Anwendung kann ein hybrides pendelwellengesteuertes Generatorschiff 10 in ein vereinfachtes pendelwellengesteuertes Generatorschiff 10 in vier verschiedenen Konfigurationen wie folgt umgebaut werden:
- 1) Ein zylindrischer Wassertank 1 in Operation mit einem hydraulischen Generatorsystem 60.
- 2) Ein zylindrischer Wassertank 1 in Operation mit einem zahnradbetriebenen Generatorsystem 70.
- 3) Ein invertiertes Pendelsystem 8 in Operation mit einem hydraulischen Generatorsystem 60.
- 4) Ein invertiertes Pendelsystem 8 in Operation mit einem zahnradbetriebenen Generatorsystem 70.
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Es ist beabsichtigt, dass ein zylindrischer Wassertank 1 in Operation mit einem hydraulischen Generatorsystem 60 geeignet eingesetzt wird in großmaßstäblichen Stromerzeugungssystemen 60, wogegen ein invertiertes Pendelsystem 8 in Operation mit einem zahnradbetriebenen Generatorsystem 70 geeignet eingesetzt wird in kleinmaßstäblichen Stromerzeugungssystemen aus Gründen der Flexibilität und einfachen Konstruktion.
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Das Obige kombiniert mit den Zeichnungen beschreibt weiter die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht limitiert auf die oben genannten Ausführungsformen. Die Verfahren in den oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich erläuternd und nicht von beschränkender Natur. Die Fachleute auf diesem Gebiet können, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen und unter der Bedingung, dass die Ansprüche innerhalb des Schutzumfangs bleiben, viele andere Formen unter dem Geist der vorliegenden Erfindung ausführen, die alle innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung bleiben.
