DE2740722A1 - Einrichtung zur ausnutzung der energie von meereswellen - Google Patents

Description

• Prof. Dr. Klaus Wagener
• Merkatorstr. 28 5170 Jülich und Dipl.-Ing. Dieter Jander Bäkestrasse 2 1000 Berlin 45 "Einrichtung zur Ausnutzung der Energie von Meereswellen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ausnutzung der Energie von Meereswellen, bestehend aus einem am Meeresgrund verankerten Schwimmkörper, der - vorzugsweise mit seiner Längsachse in Wellenfortpflanzungsrichtung orientiert - Schwingungen ausführt.
• Bei einem bekannten Generator dieser Art schwimmt der Schwimmkörper auf der Wasseroberfläche. Er ist insofern mitunter erheblichen Kräften ausgesetzt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Generator so auszubilden, daß er weniger leicht als der bekannte zerstört werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Schwimmkörper unterhalb der Wasseroberfläche befindet.
• Auf diese Weise wird erreicht, daß der Schwimmkörper weniger stark als der bekannte beansprucht wird. Hinzu kommt, daß er Schiffe nicht behindert.
• Die ihn zum Schwingen veranlassenden Kräfte resultieren aus den durch die Wellen bedingten Druckunterschieden.
• Die Schwingungsperiode ist im allgemeinen gleich der Periode der Wasserwellen.
• Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß der Schwimmkörper eine geradlinige oder weitgehend geradlinige horizontale Bewegung vollführt. Diese Bewegung ist energiemässig günstiger als Jede andere, z.B. eine Kreisbewegung.
• Ferner wird vorgeschlagen, daß die Gelenke der Einrichtung blattfederartige Platten sind, da Rollenlager, Gleitlager, Schienen usw. im Meer ungeeignet sind.
• Vorzugsweise ist ein Aufhängepunkt des Schwimmkörpers von vorzugsweise vieren über zwei gleich lange Stangen mit einem am Meeresboden verankerten Pfahl verbunden, welche Stangen in der Ruhelage des Schwimmkörpers nebeneinander und vorzugsweise unterhalb des Schwimmkörpers angeordnet sind. Das Ganze stellt also bei Vorsehung von federnd ausgebildeten Gelenken, z.B. Blattfedern, ein schwingungsfähiges Gebilde dar. Natürlich müssen die Federn aufeinander abgestimmt sein, damit der Schwimmkörper die bewußte horizontale geradlinige Bewegung vollführt. Sie müssen so geartet sein, daß beide Stangen gleiche Winkelausschläge nach verschiedenen Seiten, bezogen auf die durch ihr gemeinsames Gelenk gehende Vertikale, vollführen.
• Die Federn müssen also in erster Näherung gleich stark sein.
• Ist der Schwimmkörper nicht federnd aufgehängt, muß ein Anschlag mindestens in Wellenfortpflanzungsrichtung vorgesehen sein, der die Bewegung des Schwimmkörpers in Richtung der Wellenbewegung begrenzt.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigen: Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 die Einzelheit in dem mit II gekennzeichneten, mit gestrichelten Linien umrandeten Teil und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
• In Fig. 1 ist mit 1 ein Schwimmkörper, mit 2 zwei von vier im Meeresboden verankerten Pfählen, mit 3 und 4 Jeweils zwei Stangen und mit 5, 6 und 7 Gelenke bezeichnet, die u.a. aus Blattfedern bestehen. Der eine Drehpunkt (s. den mit II gekennzeichneten Teil in Fig. 1) ist in den Fig. 2 und 3 groß dargestellt. Er besteht aus einem Zapfen 8 und zwei Blattfedern 9 und 10, von denen Jede zu einer Stange 3 bzw. 4 führt. Die Gelenke 5 und 7 sind entsprechend aufgebaut: Sie bestehen ebenfalls aus einem Zapfen, der mit dem Pfahl 2 bzw. dem Schwimmkörper 1 verbunden ist, und aus einer Blattfeder, welche die Verbindung zwischen einer Stange und einem Zapfen bzw. einem Zapfen und einem Pfahl herstellt.
• In der Ruhelage, also ohne Wellenbewegung, befinden sich die Pfähle 2 und die Stangen 3 und 4 jeweils in einer Ebene, die senkrecht zur Zeichenebene angeordnet ist.
• Bei Wellenbewegung wird der Schwimmkörper 1 zunächst aus dieser Ruhelage herausbewegt, wobei sich die Blattfedern spannen. Schließlich rollt die Welle über den Schwimmkörper 1 hinweg, und der Schwimmkörper bewegt sich ein Stück in entgegengesetzter Richtung, bis er von dem nächstfolgenden Wellenberg aufgefangen wird. Das Spiel beginnt dann von neuem.
• Im Innern des Schwimmkörpers 1 befindet sich eine Einheit, die die Bewegungen des äußeren Teils des Schwimmkörpers nicht oder nur zum Teil mitmacht, wobei die Relativbewegungen der Einheit zu dem äußeren Teil des Schwimmkörpers zur Erzeugung elektrischer Energie ausgenutzt werden.

Claims (22)

1. Patentansprüche Einrichtung zur Ausnutzung der Energie von Meereswellen, bestehend aus einem am Meeresgrund verankerten Schwimmkörper, der - vorzugsweise mit seiner Längsachse in Wellenfortpflanzungsrichtung orientiert - Schwingungen ausführt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Schwimmkörper (1) unterhalb der Wasseroberfläche befindet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) etwa 6 m unterhalb der Wasseroberfläche im Bereich einer Tiefe von etwa 20 m aufgehängt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) eine Länge hat, die etwa der halben Wasserwellenlänge entspricht (h X - 51 m ).
4. 4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) eine geradlinige oder weitgehend geradlinige horizontale Bewegung vollführt.
5. 5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) über nicht rollende und/oder nicht gleitende Glieder verankert ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gelenke der Einrichtung blattfederartige Platten (9,10) aufweisen.
7. 7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gek e n n z e ich ne t , daß ein Aufhängepunkt des Schwimmkörpers (1) von vorzugsweise vieren über zwei gleich lange Stangen (3,4) mit einem am Meeresboden verankerten Pfahl (2) verbunden ist, welche Stangen (3,4) in der Ruhelage des Schwimmkörpers (1) nebeneinander und vorzugsweise unterhalb des Schwimmkörpers (1) angeordnet sind.
8. 8. Einrichtung nach einem oder mehreren der AnsprUche 1-7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) eine zylindrische Form besitzt.
9. 9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) eine Form hat, die bei der Bewegung in Wellenfortpflanzungsrichtung anders ist als in entgegengesetzter Richtung bzw. als auf einem Teil derselben.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) bei Bewegung in Wellenfortpflanzungsrichtung eine einer Zylinderform oder eine dieser angenäherte Form und auf der Rückbewegung zumindest in dem zweiten Teil derselben eine mehr strömungstechnisch günstige Form hat.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Haut des Schwimmkörpers (1) elastisch ist und durch Flächenstücke auf der Innenseite der Haut, die senkrecht oder etwa senkrecht zur Haut bewegbar sind, verformbar ist.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Flächenstücke durch Hubmagnete bewegt werden, die mit im Generator erzeugtem Strom gespeist werden.
13. 13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sich im Innern des Schwimmkörpers (1) mindestens eine Einheit befindet, die die Bewegungen des äußeren Teils des Schwimmkörpers nicht oder nur zum Teil mitmacht, und daß die Relativbewegungen der Einheit zu dem äußeren Teil des Schwimmkörpers zur Erzeugung elektrischer Energie ausgenutzt werden.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einheit eine träge Masse darstellt.
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Einheit von außen z.B. mittels eines den Schwimmkörper umgebenden Ringes od.dgl. magnetisch gehalten wird.
16. 16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 - 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Einheit ein Generator sitzt, der auf seiner Welle ein Zahnrad trägt, das in einer Zahnstange kämmt, die an dem äußeren Teil des Schwimmkörpers innen befestigt ist.
17. 17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Wechsel der Bewegungsrichtung eine Umpolung des vom Generator erzeugten Stroms erfolgt.
18. 18. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Zahnstange ein zweites nicht auf der Generatorwelle sitzendes Zahnrad kämmt, das mit einem dritten nicht mit der Zahnstange kämmenden, seitlich versetzt zu dieser angeordneten Zahnrad kämmt, das auf der Generatorwelle sitzt, wobei das erste Zahnrad und das dritte Zahnrad über Freilaufkupplungen in entgegengesetzte Richtungen auf die Welle wirken.
19. 19. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwimmkörper (1) auf einem drehbaren Sockel verankert ist derart, daß seine Längsachse stets in die Kichtung der Wellenbewegung gedreht wird.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Sockel durch ein Element, z.B.

    einen auf den Wellen schwimmenden Körper, mit dem er über ein Seil od.dgl. verbunden ist, gedreht wird.
21. 21. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Länge des Schwimmkörpers (1) der Jeweiligen Wellenlänge angepaßt wird.
22. 22. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Eigenfrequenz des Systems (etwa) gleich der Frequenz der Wasserwellen ist.