DE2507373A1

DE2507373A1 - Verfahren und vorrichtung zur umformung von kinetischer energie der meeresbewegung in nutzenergie

Info

Publication number: DE2507373A1
Application number: DE19752507373
Authority: DE
Inventors: Romulo M Dr Ricafranca
Original assignee: DONATO AMANCIO S DR
Current assignee: DONATO AMANCIO S DR
Priority date: 1974-02-20
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1975-08-21
Also published as: JPS5831474B2; GB1502652A; JPS50121639A; IT1031869B; US4078382A

Description

ROMULO M. RICAPRANCA, Manila, Philippinen AMANCIO S. DONATO, Quezon City, Philippinen

Verfahren und Vorrichtung zur Umformung von kinetischer Energie der Meeresbewegung in Nutzenergie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umformung der kinetischen oder Bewegungsenergie der Wellenbewegung des Meeres in Nutzenergie in Form von elektrischem Strom.

Meereswellen stellen eine an sich unbegrenzte Energiequelle dar, die, umgesetzt in eine brauchbare Form, für mannigfache Zwecke benutzt werden könnte. Die Wellen sind in der Lage, Wassermassen in eine erhebliche Höhe zu transportieren. Das

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Produkt aus dem Gewicht der Wassermasse und ihrer Verschiebung stellt die Arbeit dar und damit die Energie, die in den Fällen, in denen das Gewicht in der Größenordnung von Tausenden von Tonnen liegt und die Höhe der Wellen mehrere Meter beträgt, beträchtliche Werte erreicht. Die potentielle Energie einer solchen Wanderwelle läßt sich natürlich nicht in dieser Form nutzen. Um diese im wesentlichen unerschöpfliche Energiequelle nutzbar zu machen, muß die Energie in die Drehbewegung einer Antriebswelle umgesetzt werden oder in eine andere geeignete Form, durch die beispielsweise Generatoren angetrieben werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur direkten und unmittelbaren Umwandlung der immensen potentiellen Energie von Meereswellen in eine nutzbare Form zu schaffen, und zwar mit Hilfe einer nur minimalen Anzahl von Teilen oder Elementen. In diesem Zusammenhang soll eine Möglichkeit geboten werden, zur Erzeugung eines möglichst hohen Wirkungsgrades eine Hin- und Herbewegung, also Longitudinal-Bewegung, in eine Drehbewegung zu verwandeln. Darüber hinaus soll eine Einrichtung zur Konzentrierung der Wellenenergie für bestimmte Anwendungszwecke geschaffen werden, und es soll auch eine Möglichkeit geboten werden, aus der Bewegung der Wanderwellen pneumatische Energie zu gewinnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch "Anzapfen"der Wellenimpulse des Meeres gelöst, wobei das Verfahren aus drei Schritten besteht, nämlich der Wellenamplitudenvergrößerung, der Pump- oder Saugwirkungserzeugung und der Erzeugung pneumatischer Energie, und wobei die Vorrichtung drei Elemente aufweist, nämlich ein Stauwerk, eine Druckkammer und eine doppelt-wirkende Turbine.

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In diesem Zusammenhang wird auf das Philippinische Patent No. 15202 verwiesen, das ein Meereskraftwerk beschreibt. Der Haupttmterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und diesem Meereskraftwerk liegt im wesentlichen darin, daß Dei der vorliegenden Erfindung kein Schwimmkörper verwendet wird, dagegen aber eine doppelt-wirkende Turbine.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht der Turbine,

Figur 2 eine Seitenansicht der Turbine,

Figur 3 eine Turbinenschaufel in vergrößerter Darstellung,

Figur k den Verwindungswinkel jeder Schaufel sowie die Anordnung der in Reihe liegenden Schaufeln,

Figur 5 die Druckkammer und die Anordnung des Turbogenerators, und

Figur 6 eine Ansicht des Kraftwerks aus der Vogelperspektive.

In Figur 6 ist ein Staudamm 9 dargestellt, der eine sich weit öffnende Mündung als Eintritt aufweist sowie einen sich nach innen zu verjüngenden Wasserweg, der in einer umschlossenen, zylindrischen Druckkammer 8 endet, und zwar nach Durchgang durch ein Tor 11. Im Inneren der Kammer 8 befindet sich eine doppelt-wirkende Turbine, die in den Figuren 1, 2, 3 und k dargestellt ist, während Figur 5 die Turbine im zusammengebauten Zustand zeigt.

Wie aus Figur 6 hervorgeht, durchlaufen die Wellen, die in den Staudamm 9 eintreten, eine weite offene Fläche vor diesem Damm. Aufgrund der äußeren Form des durch den Damm begrenzten Eintritts oder Wasserwegs werden die einlaufenden Wellen in dem engen Teil, der am Tor 11 endet, verstärkt und vergrößert.

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Die verstärkten und vergrößerten Wellen besitzen eine außerordentlich hohe Druckenergie, mit der sie eine stehende Welle innerhalb der Kammer 8 antreiben. Die stehende Welle wird dadurch in eine Wanderwelle versetzt, wodurch in der Kammer Überdruck und Unterdruck erzeugt wird und damit pneumatische Energie, deren Entstehungsbereich durch das Bezugszeichen 10 angedeutet ist. Diese pneumatische Energie wird durch den Außendruck unterstützt, der durch das Fenster 7 der Kammer 8 nach innen wirkt.

Kurz gesagt wirkt die Kammer 8 wie eine ungewöhnlich große Kolbenkammer, wobei die Wanderwelle den Kolbenkopf darstellt, Wie in einem Pascal-Gefäß bildet der Staudamm den einen Kolben, während die Kammer den anderen Kolben verkörpert. Das heißt, sobald Meereswasser durch die waagrechte Komponente der Welle in eine Druckkammer gepumpt wird, veranlaßt das so gepumpte Wasser die stehende Welle innerhalb der Kammer unter hohem Druck Wanderwellen auszusenden.

Da die Kammer 8 düsenförmig ausgebildet ist, wird die Geschwindigkeit der pneumatischen Ausstoß- und Ansaugbewegung weiter verstärkt oder vervielfacht. Diese vervielfachte Geschwindigkeit der pneumatischen Wirkung weist einen so großen Energieinhalt auf, daß sich damit mit Hilfe einer Windturbinen-Vorrichtung Drehenergie und damit also Antriebswellenenergie erzeugen läßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist als erstes Element einen Staudamm 9 auf, wie er in Figur 6 dargestellt ist, der so beschaffen ist, daß er die Wellen steuert und der üblicherweise am Eintrittsende breiter ist als am Austrittsende, da er die Aufgabe hat, die Wellen bei ihrer Bewegung in Richtung auf ihren Verengungspunkt zu konvergieren, also trichterförmig zusammenzuführen.

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Der Staudamm ermöglicht eine Verstärkung der Wellen, da sich Geschwindigkeit und Druck jeder Flüssigkeit hei einer Kanalisierung vergrößern.

Die Druckkammer 8 wirkt wie eine ungewöhnlich große Kolbenkammer, in der die von der verstärkten und konzentrierten Welle erzeugten Wanderwellen sich wie der Kolbenkopf verhalten. Das bedeutet, daß, obgleich die waagrechte Komponente der Welle im Vergleich zur senkrechten Komponente klein ist, diese waagrechte Komponente, verstärkt durch den Staudamm, große Wanderwellen oder Schwingungen des Wassers in der Kammer 8 auslösen kann. Es wird darauf hingewiesen, daß immer dann, wenn in einem geschlossenen Gefäß eine solche Schwingung oder Welle erzeugt wird, naturgemäß Druckwirkung und Saugwirkung entstehen. Bei der richtigen Düsenwirkung entsteht pneumatische Energie, die praktisch die umgeformte Energie der Wanderwellen ist, die durch das Antreiben der stehenden W_elle mit Hilfe der kinetischen Energie Tier Wellen am Staudamm erzeugt wird.

Diese pneumatische Energie dient zum Antrieb einer doppeltwirkenden Turbine, wodurch sie in Antriebsenergie der Turbinenwelle umgesetzt wird. Die eine Seite der in den Figuren 1, 2, 3» 4 und 5 gezeigten Turbine ist sehr glatt, während die andere aufgerauht ist. Dies ist aus Gründen eines guten Wirkungsgrades erforderlich. Die Schaufeln der Turbine sind vorzugsweise gebogen, und zwar in einem Viertelkreis. Eine derartige Krümmung ermöglicht einen Antrieb mit hoher Drehzahl. Wie aus Figur k ersichtlich ist, wird die Tangentialkraft durch Überdruck erhalten. Die Saugkraft oder der Unterdruck ist kleiner, könnte jedoch durch eine Änderung des Schaufelwinkels in bezug auf die Unterdruckwirkung fast genauso groß wie der Überdruck gemacht werden. Diese Art der Schaufelanordnung und -ausbildung ist neu.

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Da die Kraftwirkung der Wanderwellen impulsartig ist, kann erwartet werden, daß die Turbinendrehung ebenfalls stoßartig oder impulsartig verläuft. Einrichtungen, die diese stoßartige Bewegung in eine gleichförmige verwandeln, gehören zum Stande der Technik. Die Turbine läßt sich über übliche Vorrichtungen direkt an einen Generator anschließen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

<r 1J Verfahren zur Umwandlung der Meereswellenbewegung in Nutzenergie, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude einer Meereswelle durch Einführung dieser Welle in einen konvergierenden Kanal vergrößert wird, um dadurch die eintretende Welle zu verstärken, daß der Wellendruck einer stehenden Welle innerhalb einer Druckkammer zugeführt wird, so daß in dieser Kammer eine Wanderwelle entsteht, die pneumatischen Überdruck und Unterdruck erzeugt, und daß die pneumatische Energie des Überdrucks und Unterdrucks auf eine doppelt-wirkende Turbine übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt-wirkende Turbine an einen Generator angekuppelt wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt-wirkende Turbine über übliche Vorrichtungen an einen Generator angekuppelt wird. .
k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Energie zur direkten Erzeugung von Überdrücken und Unterdrücken von der doppelt-wirkenden Turbine aufgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Energie von der doppelt-wirkenden Turbine so aufgenommen wird, daß sich eine Drehbewegung einstellt, die durch übliche Vorrichtungen vergleichmäßigt worden ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen Staudamm(9) zur Vergrößerung der Amplitude von Meereswellen, mit einer

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weiten Eintrittsöffnung und einem sich verengenden Austritt, ferner duroh eine Druckkammer (8), in der eine stehende oder ständige Welle in eine Wanderwelle umgeformt wird und in der Überdruck und Unterdruck erzeugt wird, und durch eine doppelt-wirkende Turbine (l, 2, 3» k), die den pneumatischen Druck aus Überdruck und Unterdruck ausnutzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (δ) durch Düseneffekte die Überdrücke und Unterdrücke verstärkt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt-wirkenden Turbinenschaufeln (l, 2) so angeordnet sind, daß sie zur Erzeugung von Antriebewellenenergie die Überdrücke und Unterdrücke maximal nutzen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt-wirkende Turbine über eine herkömmliche Vorrichtung (5) an einen Generator (6) angekuppelt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruoh 6, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt-wirkende Turbine so gebaut ist, daß sie mit Hilfe üblicher Kompensationsvorrichtungen eine gleiohförmige Drehbewegung ausführt.

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