DE2809300A1 - Wellengetriebener generator - Google Patents

Wellengetriebener generator

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DE2809300A1 DE19782809300 DE2809300A DE2809300A1 DE 2809300 A1 DE2809300 A1 DE 2809300A1 DE 19782809300 DE19782809300 DE 19782809300 DE 2809300 A DE2809300 A DE 2809300A DE 2809300 A1 DE2809300 A1 DE 2809300A1
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Description

  • n Wellengetriebener Generator Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Energiegewinnung und Energieübertragung aus Wellenbewegung sowie auf zugeordnete Vorrichtungen. Die Erfindung bezieht sich somit auch allgemein auf Wellenkraftmaschinen und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Wellenkraftmaschinen, die eleXtrische Generatoren antreiben.
  • In der Technik der Energieerzeugung ist es lange schon bekannt, die potentielle Energie der Meereswellen zum Anheben eines Schwimmkörpers zu nutzen. Bei dem Versuch, die Energie der Meereswellen wirksam aufzufangen, wurde eine wahrlich verblüffende Anzahl kunstvoller Gelenkmechanismen entwickelt, vgl. z.B.
  • US-PSen 562 317, 632 139, 694 242, 738 996, 886 883, 917 411 und 986 629. Alle diese früheren Konstruktionen basieren auf mechanischen Gelenkverbindungen zwischen fixierten Schwimmkörern, um die Hin- und Herbewegungen, das Ansteigen, das Fallen oder die Longitudinalbewegung der Wellen aufzunehmen. Alle Maschinen, die in den genannten Vorveröffentlichungen beschrieben .werden, sind mechanisch komplex und von einem niedrigen Wirkungsgrad Während die obengenannten Vorveröffentlichungen zur Erzeugung von Bewegungsenergie auf der potentiellen Wellenenergle basieren, führen einige Wellenmotoren in der Vergangenheit die Ausnutzung der kinetischen Wellenenergie an, vgl hierzu zoBo US-PS 1 072 272.
  • Eine sorgfältige Untersuchung der bisherigen Technik zeigt, daß die meisten historischen Wellenmotoren entweder l) die kinetische Wellenenergie mittels Vorrichtungen wie Schaufelräder nutzen, oder 2) die potentielle Wellenenergie mittels eines oder einer Anzahl von Schwimmkörpern nutzen Wenige Vorrichtungen nutzen beide Formen der Energie.
  • Der Stand der Technik basiert, soweit er sich auf Wellentriebwerke bezieht, die auf der Anhebungsenergie der Wellen beruhen d.h. ihrer potentiellen Energie, entweder auf einzelnen Schwimmkörpern, z.B. US-PSen 1 202 742, l 471 222, l 647 025, l 746 613, 1 953 285 und l 962 047, oder gebraucht eine Anzahl Schwimmkörper von gleicher Größe, zB US-PSen 1 925 742, 1 867 780, 1 688 032, 1 567 470-und 1 408 094 Zusätzlich sind viele der früheren Wellenmotoren mechanisch äußerst komplex.
  • Siehe hierzu z.B. US-PSen l 528 165, 1 169 356 und 1 8l8 066 Nach dem Stand der Technik lehren alle Wellenmotoren die direkte lineare Kopplung der Schwimmkörperbewegung mittels mechanischer oder hydraulischer Ubertraguhgsvorricheung an die Bewegung einer Abtriebswelle oder eines Kolbens. Hieraus folgt, daß alle Wellenmotoren sehr kompakt und schwer sein müssen, um dem breiten Spektrum der Wellenenergie, das auf sie einfällt, widerstehen zu können. Zum Beispiel bestand ein Wellenmotor, der in Atlantic City, New Jersey, installiert wurde, aus 1,8 m (6 Fuß) langen Zylinderschwimmkörpern mit einem Durchmesser von 1,2 m (4 Fuß).
  • Jeder Schwimmkörper wog etwa 1406 kg (3100 lbs) und wurde pro Minute 11 mal 0,6 m (2 Fuß) hoch durch die Wellen angehoben.
  • Die Motoren trieben eine horizontale Welle mittels Ketten und Ratschen unter Entwicklung von ungefähr 8,2 kW (11 PS, Horsepower)an, wobei eine Vergleichmäßigung durch den Einsatz schwerer Schwungräder erreicht wurde. Der niedrige Wirkungsgrad, die Kapitalkosten und die Komplexität dieses Beispiels und aller sonstiger Wellenmotoren nach dem Stand der Technik sind der Grund dafür, daß sie nicht zum Zuge kamen (Power, 17. Januar 1911). (Ein ähnlicher Wellenmotor wurde durch Smith in Mechanical Engineering, September 1927, auf S. 995 vorgeschlagen).
  • Die modernsten Welenmotoren nach dem Stand der Technik unterscheiden sich nicht wesentlich in ihrer Arbeitsweise von Wellenmotoren, die zu Beginn dieses Jahrhunderts angeführt wurden.
  • Hingewiesen wird beispielsweise auf US-PS 3 879 950 Diese zeigt einen Wellengenerator, der in Verbindung mit einem Offshore-Atomkraftwerk genutzt. werden soll. Dieser moderne Wellenmotor nutzt eine Mehrzahl identischer Schwimmkörper, deren Bewegung linear mit einer Anzahl pneumatischer Kolben gekoppelt ist0 Unglücklicher weise kann ein solcher linear gekoppelter Sammler die Wellenenergie nicht wirksam aufnehmens Die Meereswellen variieren in ihrer Amplitude oder Wellenhöhe von Bruchteilen eines Meters bis über 15,2 m (50 Fuß) und in ihrer Frequenz von Wellenlängen mit weniger als 1,5 m (5 Fuß) bis über 304,8 m (7000 Fuß)0 Um die maximale potentielle Energie aus jeder vorhandenen Welle zu gewinnen, muß es einem Schwimmkörper möglich sein, dynamisch an die Wellenbewegung anzukoppeln. Eine genau vorgegebene Schwimmkörpergröße wird am wirkungsvollsten nur auf eine bestimmte Wellenlänge ansprechen Um wirkungsvoll zu -arbeiten, sollte ein Wellenmotor eine Mehrzahl unterschiedlicher Schwimmkörpergrößen umfassen, denen es möglich ist, eine wirksame Kopplung mit einem breiten Spektrum unterschiedlicher Wellenlängendurchzuführen, d.h. mit allen Wellen, aus denen Energie effizient entnommen werden soll Im asz meinen wird dieses Konzept als Resonanz bezeichnet.
  • Zusätzlich zur Resonanz mit einem breiten Spektrum von Wellenlängen sollte es den Schwimmkörpern eines wirkungsvollen Wellenmotors möglich sein, Energie aus beiden Amplitudenarten der Weile, nämlich niedrigen und hohen Amplituden, zu entnehmen. Da sich die Wellenamplituden um zwei Größenordnungen unterscheiden können, muß jegliche Apparatur die die Energie durch lineare Kopplung der Wellenbewegung auf Räder oder Kolben überträgt, unwirksam sein in der Energiegewinnung entweder aus dem Hoch-oder dem Niedrigampiitudenende des Wellenenergiespektrums.
  • Theoretisch kann ein einzelner Schwimmkörper, der allein arbeitet, sogar wenn er eine weignete Größe besitzt, nur etwa ein Drittel der möglichen Energie einer auf ihn auftreffenden Welle absorbieren. Dies beruht darauf, daß ein Drittelder Wellenenergie durch den Schwimmkörper absorbiert wird, ein weiteres Drittel vom Schwimmkörper zurückreflektiert wird und das letzte Drittel durch den Schwimmkörper auf an ihm angebrachte Anbauten übertragen wird. Diese Tatsache hat ebenso wie die Tatsache, daß die Wellenmotoren nach dem Stand der Technik nicht wirksam genug an das Frequenz- oder Amplitudenspektrum der Meereswellen ankoppeln,-bewirkt, daß alle Wellenmotoren nach dem Stand der Technik nicht wirkungsvoll genug sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energie, inbesondere hydraulische Nutzenergie, mit hohem Wirkungsgrad aus einem breiten Amplituden- und/oder Wellenlängenspektrum von Meereswellen oder Wellen eines anderen Fluids zu entnehmen.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren nach Anspruch 1 hinsichtlich des Amplitudenspektrums und nach Anspruch 2 hinsichtlich des Welenlängenspektrums gelöst. Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht ein Wellentriebwerk, das auf nicht-lineare Art und Weise an das Amplitudenspektrum der Meereswellen ankoppelt, so daß von beiden, den hohen und niedrigen Wellenamplituden, Energie wirkungsvoll entnommen werden kann, z.B. durch Pumpen eines nicht-linear angekoppelten hydraulischen (oder pneumatischen) Arbeitsmediums. Das Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht die Schaffung eines Wellengenerators, dessen Mehr- oder Vielzahl von Schwimmkörpern so zusammenwirkt, daß ein physikalisch schwarzer Körper" gebildet wirde der die gesamte auftreffende Wellenenergle entnimmt Die Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 ermöglicht die Schaffung eines Wellentriebwerks, das eine Zusammenfügung von Schwimmkörpern unterschiedlicher Größe beinhaltet und die zusammen als Wellenauffänger arbeiten, um etwa 80 % der Wellenenergle, die auf sie einfällt, in hydraulische Energie o.dgl. Nutzenergie eines Arbeitsfluids umzuwandeln.
  • Ein solcher Wellenmotor nach Anspruch 1 und/oder 2 kann zur billiegen Gewinnung einer großen Energiemenge leicht vergrößert werden und ist einfach genug konstruiert, damit ein niedriges Wartungsniveau erreicht wird0 Die US-PS 1 757 l66 zeigt schon eine Apparatur und ein Verfahren zur Energieentnahme aus Meereswellen, die der Erfindung am nAchstkommend erachtet wird0 Sie zeigt die Anwendung einer Mehrzahl einzelner nicht verbundener Schwimmkörper gleicher Größe, die jedoch nicht in einer flächenhaften Aufreihung wie bei der Erfindung eine Wellenfalle bilden, die die reflektierte und übertragene Wellbenenergie auffängt Es wurde kein Stand der Technik ermittelt, der eine nicht-lineare Kopplung von Schwimmkörpern mit ihren integrierten Energieentnahmeapparaturen aufzeigt. Als nächstkommend erachteten Stand der Technik siehe hierzu die US-PS 1 408 094, insbesondere Fig. 2 und 3.
  • Die Erfindung zeigt eine flächenhafte Aufreihung von Schwimmkörpern, die am Meeresboden, in einiger Entfernung von der Küste, verankert wird. Der optimale Abstand von der Küste wird im allgemeinen vor dem Punkt sein, an dem das Meer so seicht wird, daß ein wesentlicher Teil der Wellenenergie durch Turbulenz verlorengeht. Die Schwimmkörper sind so angeordnet, daß die Wellen erst auf die kleinsten Schwimmkörper der Aufreihung auftreffen. Diese kleinsten Schwimmkörper sind gelenkig mit progressiv größer verdenden Schwimmkörpern verbunden. Ebenso sind die Schwimmkörper durch hydraulische Pumpeinrichtungen verbunden, wie z.B.
  • Hydraulikzylinder, -hohlleitungen und Druckplatten. Diese hydraulischen Pumpeinrichtungen reagieren nicht-linear auf jede Relativbewegung zwischen den Schwimmkörpern. Sobald größere Wellenåmplituden auf die Schwimmkörper auftreffen, bewirkt jedes zusätzliche Anwachsen der. Relativbewegung zwischen den Schwimmkörpern proportional mehr Arbeit und bewegt eine zunehmend größere Menge an hydraulischem Fluid. Die wellenartige Bewegung der flächenhaften Aufreihung der Schwimmkörper wird auf diese Weise zur Erzeugung hydraulischer Druckenergie umgewandelt, die dann zum Betreiben eines Turbogenerators genutzt wird.
  • Der kleinste Schwimmkörper der Aufrethunq muß etwa halb so lang sein wie die kleinste Welle, aus der wirkungsvoll Energie entnommen werden soll. Entsprechend sollte der größte Schwimmkörper etwa halb so lang wie die Wellenlänge der größten Welle bemessen sein, welche das System noch signifikant abschwächen soll.
  • Wesentliche Unterschiede zwischen der Erfindung und den Wellentriebwerken nach dem Stand der Technik sind folgende: 1. Die Erfindung umfaßt eine flächenhafte Aufreihung von Schwimmkörpern unterschiedlicher Größen Diese Aufreihung entnimmt die Energie aus einem breiteren Frequenzspektrum der Wellen, als es nach dem Stand der Technik bekannt ist.
  • 2. Nach der Erfindung wird die Relativbewegung der Schwimmkörper nicht-linear in hydraulische Energie umgewandelt.
  • Dies ermöglicht es der Aufreihung der Schwimmkörper, wirksam auf sehr kleine Wellenamplituden zu reagieren, indem diesen ein sehr geringer Widerstand entgegengesetzt wird, während sie trotzdem auf große Wellenamplituden äußerst wirksam anspricht, indem sie einen wesentlich größeren Widerstand gegenüber einem zunehmenden Maß an Relativbewegung, das durch die Wellen verursacht ist, verkörpert.
  • 3. Schließlich ermöglicht es die Anwendung einer Mehrzahl von Schwimmkörpern, die innerhalb der flächenhaften Aufreihung zusammengekoppelt sind, der Erfindung0 die Wellenenergle aufzunehmen, die andernfalls durch Reflexion oder Übertragung von einzelnen Schwimmkörpern verloren gehen würde.
  • Nach der Erfindung stellt der Teil der Wellenenergie, der durch den Schwimmkörper übertragen wird, einen Teil der Gesamtenergie dar, die auf andere Schwimmkörper der Aufreihung einfällt. Ebenso stellt, mit Ausnahme der Peripherie der Aufreihung, die Energie, welche von einem Schwimmkörper reflektiert wird, einen Teil der Energie dar, die auf andere Schwimmkörper einfällt. Auf diese Art und Weise wird eine Welle, die auf die Aufreihung einfällt, in ihr verschluckt, so daß die Aufreihung als ein physikalisch "schwarzer Körper" arbeitet der wirkungsvoll alle einfallende Wellenenergie absorbiert.
  • Als Ergebnis dieser wirksamen Absorption der Wellenenergle ist das Gebiet direkt hinter der Aufreihung relativ ruhig.
  • Auf diese Art und Weise arbeitet die schwimmende Aufreihung der Wellenkraftmaschinen, die in der Erfindung dargelegt ist, als schwimmender Wellenbrecher, obwohl dies nicht der primäre Zweck der Erfindung ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer idealisierten Welle; Fig. 2 eine graphische Darstellung-der Gesamtenergie, die bei bestimmten Wellenamplituden und Wellenlängen in den Meereswellen enthaltan ist; Figc 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil der flächenhaften Schwimmkörperaufreihung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, zusammen mit einer schematischen Darstellung seiner angeschlossenen hydraulischen Akkumulatoren und Generatoren; Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf die gleiche Sektion der Wellenmotoraufreihung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist; Fig. 5 eine Ansicht entlang der Schnittlinie 5-5 in Fig. 4 unter Darstellung einer hydraulischen Pumpeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung; Fig. 6 eine schematische Darstellung der inneren Bewegung zwischen einer Welle und einem Teil einer Schwimmkörperaufreihung gemäß bevorzugter Ausführungsform der Erfindung; Fig. 7 eine alternative hydraulische Pumpeinrichtung, die zwei Schwimmkörper einer erfindungsgemäßen Anordnung verbindet; Fig. 8 eine andere Darstellung der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 7; und Fig. 9 eine isometrische Ansicht einer typischen erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaufreihung in Gestalt eines einzelnen Moduls eines Energieerzeugungssystems.
  • Fig. 1 zeigt e.ine idealisierte Meereswelle im Querschnitt. Die WellelO hat einen Wellenberg 12 und ein Wellental 14. Der Abstand zwischen zwei Wellenbergen oder zwei Wellentälern ist als die Wellenlänge bekannt, die eine Funktion der Gesamtenergie bzw.
  • der Gesamtleistung der Welle ist. Die Höhe oder Amplitude der Welle ist als die Differenz zwischen dem Wellenberg und dem Wellental definiert. Die Gesamtenergie bzw. Leistung ir Welle ist auch eine Funktion der Wellenhöhe.
  • Die Gesamtleistung einer Welle, ausgedrückt in kW pro Meter (P, Horsepower pro Fuß) der Wellenbreite, z.B. pro Meter (pro Fuß) der Wellenfront, die auf die Anordnung der Schwimmkörper einfällt, ergibt sich aus der Gleichung: Gesamtleistung = 1,569 x H2 x -Ll - 4,935 (H2/L2 )3 (bzw. N = 0,0329 x H²xVL [1 - 4,935 (H²/L²)] in HP/Fuß) Hierbei ist H die Wellenhöhe in m (in Fuß) und L die Wellenlänge in m (in Fuß). Albert W. Stahl, U.S.N., Transactions, American Society of Mechanical Engineering, Vol. 13, S. 438, umgerechnet in SI-Einheiten.
  • Das British Admiralty Weather Manual klassifiziert die Wellenhöhen wie folgt: Tabelle A Beschreibung der Meeresoberfläche mittlere Wellenhöhe m windstill; spiegelnd 0 windstill; gekräuselt 0,2 ruhig; wellig 0,3-0,8 leicht bewegt 1,5 bewegt 3 rauh 4 sehr rauh 6 hoch 8 sehr hoch 9-11 außergewöhnlich hoch 14 oder höher Gewöhnlich haben die Wellen des Nordatlantiks eine Wellenlänge von 48,8 bis 97,5 m (160 bis 320 Fuß), gelegentlich erreichen sie 152,4 bis 182,9 m (500 bis 600 Fuß) und eine Geschwindigkeit zwischen46 und 65 km/h (25 bis 35 Knoten). Im südlichen Pazifik wurden Wellen mit Wellenlängen bis zu 304,8 m (1000 Fuß) und Geschwindigkeiten bis zu 93 km/h (50 Knoten) festgestellt.
  • Die Ausführungen bei der weiteren Diskussion der Erfindung werden auf mittlere Wellen beschränkt, die Höhen zwischen 1,5 und 4,6m (5 und 15 Fuß) und Wellenlängen zwischen 30,5 und 91,4 m (100 und 300 Fuß) haben. Der Grund für diese Einschränkung ist nicht in irgendeiner Beschrankung der Erfindung zu sehen, sondern wurde aus Vereinfachungsgründen vorgenommen, da solche Wellen charakteristisch für die durchschnittlichen Wellen sind, die an der Küste der Vereinigten Staaten im Nordatlantik vorgefunden werden.
  • Fi. 2 zeigt eine graphische Darstellunc des Energieinhalts bzw. der Leistung von Meereswellen, die eine Wellenhöhe zwischen 1,5 und 4,6 m (5 und 15 Fuß) und Wellenlängen zwischen 30,5 und 91,4 m (100 und 300 Fuß) haben. Diese Darstellung wurde erhalten, indem aus dem Wert der Gesamtleistung einer Welle gemäß obiger Gleichung die Gesamtleistung in kW pro m (HP, Horsepower pro Fuß) der Wellenbreite berechnet wurde und dann umgerechnet wurde von kW pro m (HP, Horsepower pro Fuß) auf MW pro km (MW pro Meile). (Eine Welle mit einer Gesamtleistung von 2,446 kW pro m oder 1 HP pro Fuß besitzt eine Leistung von 3,94 MW pro Meile). Um eine Vorstellung zu geben sei erwähnt, daß das größte Atomkraftwerk der Vereinigten Staaten etwa eine Leistung von 1000 MW erzeugen kann.
  • In der weiteren Beschreibungwerden die Werte der Gesamtenergie bzw. Gesamtleistung, ausgedrückt in MW pro Kilometer, wie sie in vi. 2 dargestellt sind, benutzt. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Werte aus Vereinfachungs- oder Bequemlichkeitsgründen nur deshalb gewählt wurden, weil sie repräsentatv sind für typische Wellenhöhen und Wellenlängen von du-chschnittlichen Wellengrößen im Atlantik, vgl. "Modern Studies of Wind Generator Waves", Vol. 8, Contemporary Physics, S. 171-183, März 1967, oder auch R.A.R. Tricker, Boars, Breakers, Waves and Wakes: An Introduction to the Study of Waves on Water (1965).
  • Fig. 3 zeigt eine flächenhafte Aufreihung 30D die eInen ersten Schwimmkörper 32, einen zweiten Schwimmkörper 34, einen dritter Schwimmkörper 36 und einen Teil eines vierten Schwimmkörpers 38 darstellt. Die von der Anordnung 30 gebildete Sektion ist mittels einer hydraulischen Leitung 40 mit der Akkumulator-Generator-Sekti40 ver@@@den. Jeder Schwimmkörper stellt eine Einheit dar, die ein geringeres spezifisches Gewicht als Wasser hat und die eine hohle, wasserdichte Einheit sein kann, die einen schwimmenden Antriebshohlrahmen enthält, wie er beispielsweise durch den Schwimmkörper 32 und seinen zugeordneten schwimmenden Auftriebshohlraum 44 dargestellt ist.
  • Die Wasseroberfläche ist mit 46 bezeichnet Die Verdrängung des Schwimmkörpers auf der Wasseroberfläche entspricht den bekannten hydrostatischen Gesetzen, vglO im allgemeinen Hydraulics; R.L. Daugherty, McGraw Hill 1937. Der Schwimmkörper 32 kann jede gewünschte Form haben In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist der Schwimmkörper 32 in der Draufsicht rechteckig mit einer nach unten und nach rückwärts abfallenden Bug fläche 45 und einer vertikalen, flachen Heckfläche 48 Die Heckfläche 48 ist dem Bug 50 des Schwimmkörpers 34 benachbart0 er Bug 50 weist untere und obere Prismenoberflächen 52 bzw0 54 auf0 Das Heck des Schwimmkörpers 32 ist gelenkig mit dem Bug des Schwimmkörpers 34 mittels Klappgelenken 200 (Fig0 4), die vorzugsweise in der Nahe der seitlichen Enden der Schwimmkörper 32 und 34 und in der Mitte zwischen den Ober- und Unterseiten angeordnet sind, verbunden0 Die Zuflußleftung 56 des Hydraulikfluids ist durch ein Einwegventil 58 mit einer unteren pumpfähigen Hohl leitung 60 verbunden, Diese ist zwischen der prismenoberfläche 52 am Bug des Schwimmkörpers 34 und einer flachen Heckpartie 48 des Schwimmkörpers 32 gelegen. In gleicher Weise ist eine obere pumpfähige Hohlleitung 62 zwischen der oberen Prismenflace-54 zudes Schwimmkörpers 34 und der flachen Heckpartie 48 des Schwimmkörpers 32 gelegen0 Die obere Hohlleitung 62 ist durch ein Einwegventil 64 mit einer Hydraulikleitung 66 zum Akkumulator verbunden Der Schwimmkörper 34 ist etwa um 26 t länger als der Schwimmkörper32 Gleichermaßen ist zur Schwimmkörper 36 etwa um 26 t länger als der Schwimmkörper 34. Analog hierzu ist der Schwimmkörper 38 etwa um 26 % länger als der Schwimmkörper 36. Mit Ausnahme der kleinsten, vordersten Schwimmkörper hat jeder folgende Schwimmkörper in diesem Ausführungsbeispiel am Bug eine obere und eine untere Prismenfläche und eine vertikale Heckpartie, die jeweils mit den pumpfähiqen Hohlleitungen zusammenwirken, um das hydraulische Fluid zu pumpen.
  • Alle Schwimmkörper werden mit einfachen Klappgelenken, die mehr .im einzelnen weiterunten beschrieben werden, zusammengehalten.
  • Der Schwimmkörper 34 hat einen Auftriebshohlraum 68 und eine flache Heckfläche 70. Eine obere bzw. eine untere pumpfähige Hohlleitung 72 und 74 ist zwischen der oberen Prismenfläche des Schwimmkörpers 36 und der Heckfläche 70 und der unteren Prismenfläche des Schwimmkörpers 36 und der Heckfläche 70 gelegen. Wie schon im Zusammenhang mit der oberen und unteren pumpfähigen Hohlleitung zwischen den Schwimmkörpern 32 und 34 beschrieben wurde, steht die untere Hohlleitung 74 in Fluidverbindung durch ein Einwegventil 76 mit der Hydraulikzuflußleitung 56, desgleichen ist die obere pumpfähige Hohlleitung 72 durch ein Einwegventil 78 im Fluidaustausch mit der Hydraulikleitung 66 zum Akkumulator verbunden.
  • Die übrigen hydraulieri pumpfähigen Hohlleitungen zwischen den jeweiligen Schwimmkörperpaaren der Aufreihung sind in gleicher Weise durch Einwegventile mit dem hydraulischen Versorgungssystem und der leistungsübertrage-nden Hydraulikzuleitung des Akkumulators verbunden.
  • Eir erster Hydraulikakkumulator 82 ist durch eine Leitung 84 mit einer Dreiwege Umschaltvorrichtung 80, die insbesondere als Dreiwege-Ventil ausgebildet istg verbundenD Ein weiterer Hydraulikakkumulator 86 ist durch eine Leitung 88 mit der Umschaltvorrichtung 80 verbunden Der erste Hydraulikakkumulator ist über eine Leitung 92 an einen Turbineneintrittfangeschlossen. Des weiteren ist der erste Hydraulikakkumulator 82 mit einem Ablaßventil 94 ausgestattet. Auch der zweite Hydraulikakkumulator 86 ist mit dem Turbineneintritt 90 verbunden, jedoch über die Leitung 96.
  • Auch der zweite Hydraulikakkumulator ist mit einem Ablaßventil 98 ausgestattet. Der Turbineneintritt 90 befindet sich am Hochende druck-Eintritts/eines Turbogenerators 100. Der Austritt 102 des Hydraulikfluids aus dem Turbogenerator 100 liegt auf dessen Unterdruckseite Konstruktionsmäßig können die Schwimmkörper0 wie sie in Fig 3 dargestellt sind, aus jedem Material0 das- wasserdicht und in der Konstruktion schwimmfähig ist0 hergestellt sein. Es wird erwartete daß erste Versuchsmodelle des Wellenmotors aus Holz hergestellt werden0 während größere Modelle Schwimmkörper aus Beton haben werden Die oberen und unteren pumpfähigen Hohlleitungen und die gesamten hydraulischen Verbindungsleitungen können, wenn man von der Pumpfähigkeit der erstgenannten als zusätzliche Bedingung einmal absieht, von jeglicher Art hydraulischer Leitungssysteme gebildet sein, die einem Druck von 609 bis 15 bar (1oo bis 200 psi) standhalten0 wie er von der hydraulischen Energiekollektoranordnung gemäß der Erfindung erzeugt werden kann.
  • Die Schwimmkörper und die gesamte Hardware, die zur Verbindung untereinander benutzt werden, sollten aus korrosionsbeständigem Ma--terial bestehen.
  • Funktionsmäßig wird das Arbeitsfluid, das aus Wasser oder jedem anderen geeigneten hydraulischen Fluid bestehen kann, über die Zufluß leitung 56 durch die Einwegventile 58 und 76 in ihre zugeordneten unteren pumpfähigen Hohlleitungen angesaugt. Dies wird im einzelnen weiter unten anhand der Fig. 6 noch näher erläutert.
  • Jede Relativbewegqng der Schwimmkörper übt Kompressionskräfte auf die pumpfähigen Hohlleitungen aus und bewirkt, daß sie als hydraulische Pumpen arbeiten. Die Anordnung der Einwegventile arbeitet streng in einer Richtung und ist dazu bestimmt zu verhindern, daß das Fluid rückwärts fließt, sobald sich die Relativbewegung der Schwimmkörper umkehrt. In dem Maße, wie die Relativbewegung zwischen den Schwimmkörpern zunimmt, bewirkt jede zusätzliche Steigerung der Drehbewegung des Schwimmkörpers um seine Anlenkverbindung an einen anderen Schwimmkörper, daß die flache Heckpartie des vorderen Schwimmkörpers parallel näher zur oberen bzw. unteren Prismenfläche des folgenden Schwimmkörpers kommt.
  • Die beiden Flächen nähern sich auchtbei Vergrößerung des Winkels; Eine weniger starke Relativbewegung bewirkt, daß die pumpfähigen Hohlleitungen eine geringere Menge an hydraulischem Fluid pumpen.
  • Wenn erst einmal diese geringe Menge an hydraulischem Fluid gepumpt worden ist, wird eine weitere Zunahme der Relativbewegung eines bestimmten Schwimmkörperpaares eine sugewachsene größere Menge an hydraulischem Fluid pumpen. Wenn eine Welle eine ausreichende Amplitude besitzt, um noch eine weitere Relativbewegung zwischen zwei Schwimmkörpern zu bewirken, werden die Bugfläche des einen Schwimmkörpers und die Heckfläche des anderen noch mehr parallel aneinanderkommen, und ein noch größeres zugewachsenes Volumen an hydraulischem Fluid wird ausgepumpt.
  • Bei sehr ruhigem Wetter wird eine kleine Wasserwelle in der absorbierenden Aufreihung 30 auf einen geringen Widerstand treffen und wird eine wirksame Relativbewegung zwischen seinen Schwimmkörpern bewirken. Diese Relativbewegung wird hydraulisches Fluid pumpen, und auf diese Art wird die Energie von Wellen kleiner Amplitude wirksam absorbiert. Während eines Sturms, oder wann immer Wellen mit großer Amplitude auftreten, wird eine große Anzahl und/oder große Ausmaße von Relativbewegungen zwischen den Schwiinmkörperpaaren der Aufreihung auftreten. Dies wird weitaus schwieriger erreicht, und wenn es gelingt, dann wird die Anordnung effektiv einen größeren Betrag der verfügbaren Energie aus der größeren Amplitude der Welle absorbieren.
  • Das hydraulische Fluid, welches die Dreiwege-Umschalt-Vorrichtung 80 passiert, kann wahlweise entweder zum ersten oder zweiten Akkumulator geleitet werden0 Es ist Aufgabe dieser hydraulischen Akkumulatoren, EnergieschwankungenD die von der flächenhaften Aufreihung kommen, auszugleichen und den Turbogenerator lOO mit einem konstanten hydraulischen Druck zu versorgen. Die hydraulischen Akkumulatoren sind zweifach vorhanden und parallel an einem davon geschaltet, so daß Wartungsarbeiten/durchgefUhrt werden können, ohne Maß dadurch die Versorgung des Turbogenerators* 100 mit hydraulischer Energie unterbrochen wird.
  • Jeder Schwimmkörper, mit Ausnahme des oder der der ersten Reihe der Aufreihung'ist vorzugsweise 1,26 mal (oder 26%) länger als ein Schwimmkörper einer vorausgehenden Reihe bzw. ein vorhergehender Schwimmkörper, da 1,26 etwa die dritte Wurzel aus 2 ist. Auf diese Weise verdoppelt sich die Schwimmkörperlänge nach jeder dritten Schwimmkörperreihe, und durch Verdoppelung der Breite der oder des Schwimmkörper(s) einer dritten Reihe zur Aufrechterhaltung der baulichen Festigkeit kann ohne größere Schwierigkeit die flächenhafte Aufreihung bis zu jeder beliebigen Größe durch entsprechende Vervielfachung erweitert werden.
  • Nachdem das hydraulische Fluid durch den Turbogenerator geflossen ist und Elektrizität erzeugt hat, kann es in die Zuflußleitung 56 rUckgeführt werden. Auf diese Weise kann das System geschlossen werden. Alternativ kann die Erfindung dazu benutzt werden, Wasser aus einem Wasserbehälter in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen. Das Wasser des Reservoirs kann dann einen vorhandenen Turbogenerator zur Energieerzeugung antreiben.
  • Wie aus dem Vorhergehenden hervorgeht, entspricht Fig. 4 im Aufbau etwa der Fig. 3. Der Schwimmkörper 32 ist durch einklappgelenk 200 oder ein anderes hierfür geeignet konstruiertes - Gelenk mit dem Schwimmkörper 34 verbunden. Der Schwimmkörper 34 ist durch Klappgelenk 202 mit dem Schwimmkörper 36, dieser durch Klappgelenk 204 mit dem Schwimmkörper 38 verbunden.
  • Die Fig. 4 zeigt, wie eine flächenhafte Aufreihung der Schwimmkörper zusammengefügt wird. Schwimmkörper 32, 108, 110 und 112 bilden die erste Reihe der Schwimmkörpero 1 Die Schwimmkörper 34, 109, 111 und 114 bilden die zweite Reihe der Schwimskörper.
  • Die Schwimmkörper 108, 110 und 112 sind vorzugsweise gleichartig gestaltet wie der Schwimmkörper 32 Die Schwimmkörper 109, 111 und 114 sind vorzugsweise ähnlich oder gleichartig geformt wie der Schwimmkörper 34 und sind in dieser Reihenfolge, ähnlich wie die Gelenk-oder Klappgelenkverbindung zwischen den Schwimmkörpern 32 und 34, gelenkig mit den Schwimmkörpern 108 bzw0 110 und 112 verbunden0 Die Hecks der Schwimmkörper 34, 109, 111 und 114 sind in gleicher Weise gelenkig mit den Bugs der Schwimmkörper der dritten Reihe, zu der der Schwimmkörper 36 gehört, verbunden bzw. lateralen Zusätzlich zu den Klappgelenken in der Nähe der seitlichen/Enden der Schwimmkörper sind, aufgrund ihrer-größeren Breite, in derartigen dritten Reihen in der Nähe der mittleren Bugpartien der Schwimmkörper Klappgelenke erforderlich.
  • Die Hecks der Schwimmkörper in der dritten Reihe sind gleichartig gelenkig mit den Bugs der Schwimmkörper in der vierten Reihe, ZU der der Schwimmkörper 38 gehört, verbunden0 Dies wird fortgesetzt, bis eine flächenhafte Aufreihung von gewünschter Länge erreicht ist.
  • Die oberen pumpfahiqen Hohlleitunaen 62 und 72 sind deutlich zwischen ihren entsprechenden Schwimmkörperpaaren zu erkennen Sobald eine Welle auf die erste Gruppe oder Reihe der Schwimmkörper trifft, wird dann, wenn sie Relativbewegungen der Schwimmkörper verursacht, einige Weilenenergie absorbiert und das hydraulische Fluid gepumpt. Die in der auftreffenden Welle verbleibende Energie wird auf größere Schwimmkörper übertragen. Ein Teil dieser übertragenen Energie wird reflektiert und bewegt erneut die kleineren Schwimmkörper, wodurch ein zusätzlicher hydraulischer Pumpvorgang bewirkt wird. Ein anderer Teil der übertragenen Energie wird absorbiert und verursacht in der nächsten Gruppe der Schwimmkörper 34,109,111 und 114 Relativbewegungen. Hierdurch wird zusätzlich hydraulisches Fluid gepumpt. Die verbleibende Energie jedoch wird weiter übertragen, indem sie auf den Schwimmkörper 36 und die anderen seiner Reihe einwirkt, und pumpt dadurch zusätzlich hydraulisches Fluid. Erneut wird ein Teil der übertragenen Energie auf die Schwimmkörper 34, 109, 111 und 114und auf die kleinste Gruppe der Schwimmkörper reflektiert, wo er bewirkt, daß zusätzlich hydraulisches Fluid weitergepumpt wird.
  • Die flächenhafte Aufreihung funktioniert als ein Wellenabsorber und arbeitet wesentlich wirksamer als jede sonst noch bekanntgewordene Vorrichtung zur Gewinnung hydraulischer Energie aus der Wellenbewegung des Meeres. Die bevorzugte Ausführung der Erfindung kann etwa 80 % der Wellenenergie des Meeres, die, auf ihre Wellenmotor-Schwimmkörperanordnung einfällt, in hydraulische Energie umwandelnO Fig0 5 zeigt eine Ansicht entlang der Linie 5-5 von Fig0 4.
  • Die Klappgelenke 206 und 207 sind dazu bestimmt, den Bug des Schwimmkörpers 38 mit dem Heck-Klappgelenk 204 des Schwimmkörpers 36 zu verbinden. in der Darstellung sind die untere Priemenoberfläche 208 und die obere Prismenoberfläche 210 am Bug des Schwimmkörpers 38 in der zeichnerischen Darstellung von der oberen pumpfähigen Hohlleitung 212 und der unteren pumpfähigen Hohlleitung 214 verdeckte Die obere und untere pumpfähige Hohlleitung sind am Ende 216 miteinander verbunden und Uber is Ende 218 an ihre zugehörigen Einwegventile in der weiter oben beschriebenen Weise angeschlossen0 Fiq0 6 zeigt die Betriebsweise der oberen und unteren pumpfähigen Hohlleitungen. Wenn die Aufreihung 30 auf eine Welle 602 anspricht, werden die Schwimmkörper der Aufreihung 30 in Relativbewegungen zueinander versetzt0 Der Schwimmkörper 32 wurde angehoben und der Schwimmkörper 34 abgesenkt, da sie auf einen Wellenberg, respektive ein Wellental traufen. Dies bewirkt, daß die Heckfläche 48 nahezu eine parallele Position zur Bug-Prismenoberfläche 54 des Schwimmkörpers 34 einnimmt. Die dazwischenliegende pumpfähige Hohlleitung wurde zusammengedrückt und ihr hydraulisches Fluid dadurch gezwungen, durch das Einwegventil 64 in die Hydraulikleitung 66 zu fließen, wie eosin der Disdem Maße, wie kwsslon der Fig. 3 oben beschrieben wurde. In/der Schwimmkörper 34 abgesenkt wurde, wurde der Schwimmkörper 36 angehoben, jedoch wegen seiner größeren Abmessungen in einem geringeren Maß. Die Welle 602 hat etwa die richtige Größe, um sich wirksam an die Schwimmkörper 34 und 36 ankoppeln zu können. Wenn die Schwimmkörper in Relativbewegung zueinander versetzt werden, wird die untere pumpfähige Hohlleitung 74 durch die Heckfläche 70 des Schwimmkörpers 34 gegen die untere Prismenoberfläche des Bugs des Schwimmkörpers 36 zusammengepreßt.
  • Bis die Welle den Schwimmkörper 38 erreicht hat, ist die meiste Energie durch die Absorberanordnung aufgenommen worden. Jedoch wurde der Schwimmkörper 36 leicht angehoben, und dadurch der Schwimmkörper 36 in Relativbewegung zum Schwimmkörper 38 versetzt. Da die Heckfläche des Schwimmkörpers 36 noch etwas in Richtung der oberen Prismenoberfläcke 210 des Schwimmkörpers 38 bewegt wird, wird die obere pumpfähige Hydraulikhohlleitung 212 auch noch etwas deformiert und pumpt so noch eine kleine Menge des wdraulischen Fluidsdirch sein zugeordnetes Rückschlagventil. Die niedrige Restwellenamplitude ist auf diese Weise auch noch wirksam in hydraulische Energie umgewandelt worden.
  • Fig. 7 zeigt eine alternative Einrichtung zu einer nichtlinearen Verbindung von Schwimmkörperpaaren, die auf einer energieabsorbierenden Anordnung aufbaut, wie sie durch die bevorzugte Ausführung der Erfindung aufgezeigt ist. In Fig. 7 hat ein Sch..nmkörper 7C1 einen oberen Bolzen 703 und einen unteren Bolzen 705, die seitlich am Schwimmkörper nahe seiner Heckfläche angeordnet sind.
  • Seitlich an einem Schwimmkörper 707 ist ein einfachwirkender Hydraulikzylinder 709 angebracht, dem ein Einlaßrückschlagventil 771 und ein Auslaßrückschlagventil 713 zugeordnet sind. Das Ventil 711 ist an seinem Eintritt mit einer Quelle hydraulischen Arbeitsfluids und das Ventil 713 am Auslaß mit einem hydraulischen Åkkumulator, wie es in Fig. 3 dargelegt wurde, verbunden. Der einfachwirkende Hydraulikzylinder 709 hat eine Kolbenstange 715, die mit einer dreieckartigen Platte 717 starrverbunden ist. Wenn sich der Schwimmkörper 701 relativ zum Schwimmkörper 707 bewegt, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wird entweder der obere Bolzen 703 oder der untere Bolzen 705 auf die dreieckartige Platte 717 einwirken, wodurch die Kolbenstange 7X5 niedergedrückt wird. Dies veranlaßt den Hydraulikzylinder 709, das Hydraulikfluid zu pumpen.
  • Der Vorteil, einen einfachwirkenden Zylinder zu benutzen, liegt im Gegensatz zu einem zweifach wirkenden Typ darin, daß letzterer mit einer Kolbenstangendichtung aucge stattet sein muß, damit er nach beiden Enden hin komprimieren kann. Dies macht ihn wesentlich teurer. Zweifach wirkende Kolben zeigen auch eine größere Wartungstendenz, da die durch das Arbeitsvolumen geführte Kolbenstange der Beaufßchlagung durch das korrosiv wirkende Salzwasser ausgesetzt ist.
  • Von der Funktion her wird eine sehr geringe Bewegung des Schwimmkörpers 701 nur einen sehr kurzen Hub der Kolbenstange bewirken.
  • Die Weglänge der Kolbenstange, die pro Einheit der Relativbewegung der Schwimmkörper zurückgelegt wird, ist eine direkte Funktion des Kosinus des Winkels, der zwischen zwei Schwimmkörpern gebildet wird. Auf diese Weise erzeugt jede zusätzliche Steigerung der Relativbewegung, wenn die Schwimmkörper in größere Relativbewegung versetzt werden, eine differentiell bzw. progressiv zunehmende größere Weglänge der Kolbenstange. Der Hub des Hydraulikkolbens steht somit in nichtlinearer Beziehung zur-Relativbewegung der zwei Schwimmkörper. Da die Kolbenstange eine größere Strecke zurücklegt, wenn der Winkel zwischen den zwei Schwimmkörpern größer ist, verbraucht eine Welle mit großer Amplitude zur Erzeugung größerer Relativbewegungen mehr Energie.
  • Diese Anordnung ist als Alternative zur Ausführung mit pumpfähigen Hohlleitungen, wie sie vorher beschrieben. wurde, angeführt, da sie für bestimmte Anwendungen der Erfindung geeigneter sein kann. Jede nichtlineare Kopplungsvorrichtung arbeitet jedoch sinngemäß entsprechend der Erfindung. Ein guter Ingenieur kann sicherlich viele Antriebs- und Anlenkarten entwerfen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Fig. 8 zeigt die Ausführung der Erfindung, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, in Anordnung in ruhigem Wasser. In beiden Darstellungen bezeichnen gleiche Nummern die gleichen Teile.
  • Von der Funktion her erlaubt es diese alternative Vorrichtung zur nichtlinearen Energiegewinnung mit Schwimmkörpern einer flächenhaften Aufreihung einem einfachwfrkenden hydraulischen Zylj er, hydraulisches Fluid ohne Rücksicht auf die Richtung der Relativbewegung zwischen den zwei Schwimmkörpern wegzupumpen.
  • Dies ist weit weniger kostenintensiv als der Fall, in dem zwei hydraulische Zylinder benutzt werden und in Abhängigkeit von jedem Zylinder dann gepumpt wird, wenn die Relativbewegung zwischen zwei Schwimmkörpern in einer bestimmten Richtung erfolgt.
  • Die Turbine 100, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wird vorzugsweise ein "Pelton-Rad bzw. -Turbine" sein. Dieser Turbinentyp ist durch die Fähigkeit charakterisiert, eine synchrone Umdrehungszahl pro-Minute beizubehalten, solange ein konstanter Druck vorherrscht; er kann jedoch auch an ein schwankendes Durchflußvolumen Wasser durch geringfügige Größenänderung der Ausflußöffnungen seiner Düsen angepaßt werden. Die Größe dieser Ausfluß-Öffnung wird vorzugsweise durch den Druck im Akkumulator bestimmt.
  • Ein Regelkreis ist eingefügt, um genau den vorgeschriebenen Druck von z.B. 6,9 bar (100 psi) im System aufrechtzuerhalten. Das hat den Vorteil, das hydraulische System unabhängig vom elektrischen System halten zu können und verhindert gleichzeitig einen Ausfall der hydraulischen Energie, wenn elektrische Energie ausfällt.
  • Der Generator wird.vorzugsweise ein Convertertyp sein, der einerseits einen Gleichstronkommutator und andererseits Wechselstromschleifringe besitzt Dieser Generatortyp ist im Elaktromaschinenbau altbekannt und ist nur schematisch beschrieben, um seine Funktion in Verbindung mit der Erfindung darzulegen.
  • Der Gleichstromteil des Generators versorgt eine Batteriereihe oder -bank, die als Stabilisator arbeitet. Die Umdrehungszahl des Generators kann dadurch geregelt werden, daß die Größe der mechanischen Kräfte, die auf die Turbine einwirken, verändert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß mittels einesTachometers die Umdrehungszahl des Turbogenerators gemessen wird, um den Erregerstrom im Generator zu steuern. Sobald die Turbine anfängt, schneller zu drehen, wird über den Tachometer die Feldstärke des Generators erhöht. Dies verursacht eine Erhöhung der Gleichstromausgangsspannung, eine Erhöhung der Belastung der Turbine und reduziert dadurch die Drehzahl der Turbine auf eine geeignete Umdrehungszahl zur Erzeugung von synchronem Wechselstrom. Dieser Regelkreis ist völlig unabhängig vom Maß des Eintreffens hydraulischer Energie.
  • Schließlich wird der Wechselstromanteil des Generators in ein Versrgungsnetz an Land mittels eines regelbaren Transformätors eingespeist. Dies ergibt einen letzten Regelkreis. Der regelbare Transformator kann die Größenordnung variieren, in der Energie in das Energieversorgungsnetz geschickt wird. Diese Größenordnung wird durch den Ladezustand der Batteriereihe kontrolliert.
  • Wenn die Batterien vollständig geladen sind, hat die Wechselstromabgabe an das Landnetz ein Maximum. In diesem Zustand kann jegliche Energie,die in der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage erzeugt wird, auf das Energieversorgungssystem an Land übertragen werden.
  • Der prinzipielle Einwand, der der kommerziellen Anwendung eines Wellengenerators entgegengehalten wird beinhaltet Zweifachen Erstens, daß der Bau solcher Generatoren teuer wäre. Zweitens, daß sie einen sehr schlechten Wirkungsgrad haben und nicht leistungsfähig genug ausgebaut werden können, um Leistungen hoher Größenordnungen zu erzeugen.
  • Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten, indem sie einen :Wellenmotor einer Bauart vorsieht, bei derer zu jeder beliebigen Größe durch eine Mehrzahl von modularen Einheiten ausgebaut werden kann und diese Anordnung als Wellen-'falle" arbeitet, so daß die Leistungsfähigkeit der gesamten Kollektoranordnung vergrößert werden kann. Zum zweiten bietet die Erfindung einen hohen Wirkungsgrad, wenn sie als Wellenabsorber oder "-falle" arbeitet und auf diese Art etwa 80 % der einfallenden Wellenenergie in nutzbare hydraulische Energie umwandelt, und zwar im Vergleich mit den maximal 30 %, wie es mitfrüher beschriebenen Anordnungen erreicht wurde.
  • Fig. 9 zeigt eine isometrische Ansicht einer typischen energie erzeugenden flächenhaften Aufreihung, die entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist Diese Anordnung würda ein Modul eines Energieerzeugungssystems sein.
  • Eine flächenhafte Aufreihung 903 faßt eine Mehrzahl von Schwimmkörpern zusammen. Eine erste Reihe von Schwimmkörpemn913 besteht aus vier Schwimmkörpern, von denen jeder die Abmessungen 30,5 m X 30,5 m x 6,1 m (100 Fuß x 100 Fuß x 20 Fuß) hat. Sofern nichts anleres ausgesagt ist, haben alle Schwimmkörper dieses Beispiels eine Höhe von 6,1 m (20 Fuß). Die vier Schwimmkörper der Reihe 913 sind an ihren Hecks mit den Bugs einer Schwimmkörperreihe 915 gelenkig verbunden. Die Schwimmkörperreihe 915 besteht ebenso aus vier Schwimmkörpern, die die Abmessungen 38,4 m x 30,5 m (126 Fuß x 100 Fuß) haben. Die vier Schwimmkörper der Reihe 915 sind, wie es in Verbindung mit Fig. 4 bereits oben beschrieben wurde, mit einer Schwimmkörperreihe 917 gelenkig verbunden. Die Schwimmkörperreihe 917 umfaßt zwei Schwimmkörper, von denen jeder 48,2 m (158 Fuß) lang und 61,0 m (200 Fuß) breit ist. Jeder der Schwimmkörper der Reihe 917 ist mit zwei Schwimmkörpern der Reihe 915 verbunden. Jeder der Schwimmkörper der Reihe 917 ist am Heck ebensogelenkig mit der Front einer Reihe 919, die auch zwei Schwimmkörper umfaßt, verbunden. Jeder Schwimmkörper der Reihe 919 hat die Abmessungen 61,0 m x 61,0 m (200 Fuß x 200 Fuß).
  • Diese Anordnung ist übrigens ein gutes Beispiel dafür, wie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einfacher Weise zu einem größeren Wellengenerator ausgebaut werden kann.
  • Die Schwimmkörper der Reihen 913, 915, 917 und 919 bilden eine Anordnung, wie sie genau der Anordnung entspricht, die in Verbindung mit Fig. 4 bereits vorher erläutert wurde. Jeder der beiden Schwimmkörper der Reihe 919 kann daher als einer der ersten Schwimmkörper einer größeren flächenhaften Aufreihung betrachtet werden, die aus den Reihen 919, 921, 923 und 925 besteht.
  • Sofern größere Schwimmkörper erforderlich sind, kann der Scwimmkörper in Reihe 925 sogar an größere Einltei.ten angegliedert werten, und die Erweiterung kann bis zu jedem gewünschten Ausmaß weitergeführt werden. Sofern umgekehrt gewünscht wird, daß die Energie sogar aus kleineren Wellen absorbiert wird, kann die vordere Reihe 913 an ihrer Front seite mit noch kleineren Schwimmkörpern verbunden werden.
  • Die Schwimmkörperreihe 919 umfaßt zwei Schwimmkörper, die 61,o m (200 Fuß) lang und 61,o m (200 Fuß) breit sind. Diese sind an ihrem Heck gelenkig mit der Schwimmkörperreihe 9 2 1 die aus zwei Schwimmkörpern mit den Abmessungen 76,8 m (252 Fuß) Länge und 61,o m (200 Fuß) Breite besteht, verbunden. Die zwei Schwimmkörper der Reihe 921 sind an ihrem Heck gelenkig mit dem einzigen Schwimmkörper der Reihe 923, der eine Breite von 121,9 m (400 Fuß) und eine Lange von 96,6 rn (317 Fuß) hat, verbunden. Dieser Schwirninkörper ist an seinem Heck mittels Gelenk mit dem Schwimmkörper der Reihe 925, der den Endschwimmkörper in dieser flächenhaften Aufreihung darstellt und bei einer Breite von 121,9 m (400 Fuß)- 121,9 m (400 Fuß) lang ist, verbunden.
  • Ein Turbogenerator ist auf der Deckfläche des Schwimmkörpers 925 in einem Gehäuse 931 bzw. Aufbau installiert und liefert durch die Energieleitung 933 Energie an Land0 Das Ende des Schwirtunkörpers 925 ist an seinen Ecken durch Stränge 907 und 909 über zwei ferngesteuerte Winden verankert, die unterhalb der Kollektoranordnung im Meeresboden fest verankert sind Die Wasseroberfläche ist in dieser Darstellung durch eine unterbrochene Linie 9o1 gekennzeichnet.
  • Diese Kollektoranordnung zeigt eine einzige Ausführungsform 1, die weitaus länger als breit ist. In der Realität würde eine Anzahl dieser Anordnungen miteinander Seite an Seite verhakt werden und ihre Schwimmkörper würden gelenkig miteinander verbunden.
  • Diese Mehrzahl flächenhafter Schwimmkörperaufreihungen, die alle am äußersten Ende ihrer Heckpartie mit Winden verankert sind, würden sehr stabil und in Richtung auf die Wellenfront ausgerichtet sein. Allein zum Zwecke dieser Veranschaulichung ist ein Treib- oder Seeanker 929 dargestellt, der mittels einer Ankerkette t. dgl. 927 an der Front der Kollektoranordnung befestigt ist. Zweck des Treibankers o. dgl. ist es, die Front der Anordnung in den Wind zu halten.
  • Von der Funktion her gesehen sind alle Schwimmkörper in diesem Beispiel durch nicht-lineare hydraulische Pumpvorrichtungen verknüpft, wie es bereits weiter oben in Verbindung mit den Fig. 5, 6, 7 und 8 beschrieben wurde. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese in der Fig. 9 nicht dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß jede nicht-lineare Kopplungsvorrichtung benutzt werden kann, um die Schwimmkörper in dieser Anordnung betriebsmäßig mit ihrer zugeordneten hydraulischen Pumpvorrichtung zu verbinden.
  • Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung würde dann am leistungsfähigsten arbeiten, wenn sie Energie aus Wellen sammelt, die eine Wellenlänge zwischen 30,5 und 121,9 m (ioo und 400 Fuß) haben. Ein Turbogenerator ist innerhalb des Gehäuses 931 auf dem letzten Schwimmkörper der Kollektoranordnung 925 installiert, um die Energieverluste, die durch die hydraulische Reibung in den Hydraulikleitungen entstehen,zu minimieren. Der Schwimmkörper 925 ist beträchtlich größer als ein Football-Feld und sollte ohne größere Schwierigkeiten einen Turbogenerator, der auf der Ober seite installiert ist, tragen können. Zweck der Winden 912 und 911 ist es, die Ebbe- und Flutschwankungen auszugleichen und der Anordnung die Möglichkeit zu geben, einen schweren Sturm auszureiten.
  • Die vollständige Anordnung 903 ist etwa 121,9 m (400 Fuß) breit und 457,2 m (1500 Fuß) lang. Wie bereits vorher erwähnt, haben alle Schwimmkörper in diesem Beispiel eine Höhe von 6,1 m (20 Fuß). Eine energieerzeugende Anordnung, die Wellen in einer Gesamtbreite von 16,1 km (10 Meilen) aufnehmen sollte, würde 132 dieser Anordnungseinheiten erfordern. Genauer gesagt würde eine derartige Anordnung 528 Schwimmkörper mit 3o,5 m x 30,5 m (loo Fuß x loo Fuß), 528 Schwimmkörper mit 3ß,4 m x 30,5 m 026 Fuß x loo Fuß), 264 Schwiinrnkörper mit 61,o m x 48,2 m (200 Fuß x 158 Fuß), 264 Schwimmkörper mit 61,0 mx 61,0 m (200 Fuß x 2oo Fuß), 264 Schwimmkörper mit 61,0 m 76,8 m (200 Fuß x 252 Fuß), 132 Schwimmkörper mit 121,9 mx 96,6 m (400 Fuß x 317 Fuß) und 132 Schwimmkörper mit 121,9 m x 121,9 m (oo Fuß x 4oo Fuß) erordern Der Einsatz einer großen Anzahl identischer Schwimmkörper ist vorteilhaft, da dadurch die Herstellungskosten jedes einzelnen Schwimmkörpers sehr stark reduziert werden. Eine derartige Kollektoranordnung würde, sofern sie Standardanordnungsmodulen benutzt, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind, auch 264 Unterwasserwinden und 132 Turbogeneratoren erfordern.
  • Sofern typische Bedingungen des Nordatlantiks zugrundegelegt werden, d.h. Wellenhöhen von 1,5 m bis 4,6 m (5 bis 15 Fuß) und Wellenlängen von 30,5 m bis 91,4 m (1oo bis 300 Fuß),wirken auf die Modulaufreihung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, 23,86 MW Leistung ein. Hiervon werden 19 MW durch die Kollektoranordnung in nutzbare hydraulische Energie umgewandelt. Bei der Annahme von 50 % Verlusten im hydraulischen Kollektorsystem und dem Turbogenerator 931 bedeutet das im Durchschnitt, daß der Turbogenerator der Anordnung 9,5 MW durch die Energieleitung 933 in das Landversorgungsnetz abgibt.
  • Um ein kommerzielles Beispiel anzuführen, sei angenommen, daß eine Energieerzeugungseinheit, die entsprechend der bevorzugten Ausführung der Erfindung gebaut ist, 16,1 km (1o Meilen) Gesamtwellen-Breite aufnimmt und diese Wellen Durchschnittsgrößen des Nordatlantiks haben (Wellenhöhe mit 3,7 m (12 Fuß), Wellenlänge mit 61,0 m (200 Fuß)). Dann fällt eine totale Wellenenergie von 315 MW pro 1,6 km auf die Kollektoraufreihung ein. Dies entspricht einer Leistung von 3150 NW, die auf die Gesamtanordnung einwirkt. Die Anordnung wird 80 % dieser Energie aufnehmen, was 2520 MW an hydraulischer Energie entspricht. Schon wenn die Generatorausstattung zusammen mit dem hydraulischen Energiesammelsystem nur einen Wirkungsgrad von 50 % hat, was vorsorglich die Annahme eines sehr niedrigen Wirkungsgrades bedeutet, erzeugt die Station bereits eine Leistung von 1260 MW. Dies ist mehr als die gesamte Leistung, die vom derzeit größten existierenden Kernkraftwerk in den Vereinigten Staaten erzeugt wird.
  • Unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte berechnen große Elektrizitätswerke ca. 1,85 US-Cents für eine Kilowattstunde an Großkunden der Industrie (Houston Lighting and Power Company, Dezember 1975). Dieser Wert wird in den nächsten paar Jahren ansteigen, da die Energieversorgungsunternehmen gezwungen sind, von den billigen Resourcen an Kraftstoff, wie Naturgas, auf Kohle und Uran auszuweichen. Zu diesem Preis stellen 1260 MW einen Wert von 22 200 US- Dollar pro Stunde dar. Zugegebenermaßen wird die von der Station erzeugte Leistung schwanken, aber 1260 MW ist ein Durchschnittswert, der während des Jahres repräsentativ für die durchschnittliche Leistung einer derartigen Erzeugerstation sein sollte.
  • Wenn eine derartige Energiestation während 36c Tagen im Jahr arbeitet und täglich 23 Stunden in Betrieb ist, würde diese Station Energie pro Jahr erzeugen, die einen Wert von 183,8 Millionen Dollar darstellt. Solch eine Anlage würde 16.o93 laufende Meter (52 800 Fuß) Kollektoranordnung erfordern. Sicherlich kann der laufende (lineare) Fuß eines derartigen Kollektors für lo ooo Dollar gebaut werden. Bei einem Wert von 10 ooo Dollar pro laufendem Fuß würde die Kollektoranordnung etwa 500 Millionen Dollar kosten. Dies sind weniger Kosten als die vergleichbaren Kosten eines Atomkraftwerks mit gleicher Kapazität. Sogar wenn die zusammengefaßten Hydraulikakkumulatoren und Generatoren zwischen 50 Millionen Dollar und 70 Millionen Dollar kosten, ist eine derartige Energieerzeugungsanlage vom Kostenaspekt höchst interessant. Im Rahmen der Erfindung würden die Kapitalkosten pro Kilowatt etwa 450 Dollar betragen. Die laufenden Kosten betragen bei einem Atomkraftwerk pro Kilowatt etwa 9oo Dollar! Bei einer Lebensdauer von 40 Jahren und ohne Anfall von Kraftstoffkosten zeigt sich deutlich, daß die Erfindung einen beachtlichen Gewinn abwerfen würde. Darüber hinaus sind seine Umweltauswirkungen weniger gravierend als bei konventionellen oder atomar betriebenen Kraftwerken.
  • Der Einsatz einer solchen flächenhaften hydraulischen Generatoranordnung würde auch einen 16,1 km (10 Meilen) breiten Streifen ruhigen Wassers ergeben. Die Anordnung würde wie ein schwimmender Wellenbrecher wirken.
  • Es versteht sich, daß die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsart und die in diesem Zusammenhang angeführten Beispiele nur einen Weg zur Realisierung der Erfindung in der Praxis darstellen. Von Fachleuten auf diesem Gebiet können viele andere im Rahmen der Erfindung liegende Ausführungsformen leicht entworfen werden. Zum Beispiel kann eine kleine Insel vollständig von einer Kollektoranordnung umgeben sein, oder eine Kollektoranordnung in der Gestalt eines Kreises kann in ausreichend tiefem Wasser verankert werden, um eine ruhige Lagune zu erzeugen.

Claims (1)

  1. Patent a n s æ r ü c h e 7)1. Verfahren zur Energieumwandlung der Wellenbewegung eines Fluids mit Amplituden- und Wellenlängenspektrum durch Wandeln der kinetischen und/oder potentiellen Energie einer auf der Fluidwelle schwimmenden Körperanordnung in Nutzenergie eines zum Energietransport geeigneten Arbeitsfluids, dadurch g e k-e n n z e i c h n e t daß die Wandlung der kinetischen und/oder potentiellen Energie der schwimmenden Körper in Nutzenergie des Arbeitsfluidsnichtlinear zunehmend vorgenommen wird.
    2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, zur Energieaufnahme der Wellenbewegung eines Fluids mit Amplituden- und Wellenlängenspektrum als kinetische und/oder potentielle Energie einer auf der Fluidwelle schwimmenden Körperanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die anlaufende Fluidwelle nacheinander auf an verschiedene Wellenlängen ihres Wellenlängenspektrums resonanzmäßig angepaßte Körper der Körperanordnung herangeführt wird.
    3. Energiesammler zur Aufnahme von Wellenbewegungsenergie eines Fluids, dessen Wellenbewegung sowohl ein Amplituden- als auch ein Wellenlängenspektrum hat, mit einer flächenhaften Aufreihung einer Mehrzahl von Schwimmkörpern einer solchen Dichte, daß sie auf der Oberfläche des Fluids schwimmen und sich in Abhängigkeit von dessen Wellenbewegung bewegen können, mit einer solchen Verbindung mindestens eines ersten Schwimmkörpers mit mindestens einem zweiten Schwimmkörper der Mehrzahl, die Relativbewegungen zwischen dem ersten und zweiten Schwimmkörper in Abhängigkeit von der Wellenbewegung zuläßt, und mit einer Energieentnahmeeinrichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Energieentnahmeeinrichtung (903) auf die Relativbewegung nicht-linear ansprechend ausgelegt ist, derart, daß sie einem kleinen Wert der Relativbewegung einen kleinen Energiewert und jedem proportional größeren Wert der Relativbewegung einen unproportional größeren Energiewert entzieht.
    4. Energiesammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Wasser ist.
    5. Energiesammler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (32,34;36,38,108 t 109 t 110 t 112,114; 701, 707; 913, 915, 917, 919, 921, 923, 925) rechteckige feste Körper sind, daß die Verbindungen (200, 202, 204; 206, 207) Anlenkungen des Hecks (48) jeweils des ersten (32) mit dem Bug (50) des zweiten Schwimmkörpers (34) sind, und daß die Energieentnahmeeinrichtung auf die relative Gelenkbewegung (200) jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Schwimmkörper anspricht.
    6. Energiesammler insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (32, 34 bis 925) vschiedene Abmessungen haben, daß die unt~erschiedlich bemessenen Schwimmkörper (32, 34 bis 925) durch die Verbindungen (200, 202, 204; 206, 207) so miteinander verbunden sind, daß jeweils ein Schwimmkörper an seinem Heck (48, 70) mit dem Bug (50) eines größeren Schwimmkörpers verbunden ist, daß die flächenhafte Aufreihung (903) so ausgerichtet ist, daß der oder die kleinsten Schwimmkörper (32, 108, llO, 112) in die Richtung der auflaufenden Wellenbewegung zeigen, und daß das Heck des größten Schwimmkörpers (925) der flächenhaften Aufreihung (903) mit einem fixierten Objekt verbunden ist.
    7. - Energiesammler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Schwimmkörper (32, 34 bis 925) so gewählt sind, daß diese dynamisch an eine Mehrzahl der Wellenlängen der Wellenbewegung ankoppelbar sind.
    -8. Energiesammler nach einem der Ansprüche 3.bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-lineare Ansprechen der Energieentnahmeeinrichtung (903) auf die Relativbewegung so angepaßt ist, daß sie dem Amplitudenspektrum der Wellenbewegung entspricht.
    9. Energiesammler nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder nachfolgende Schwimmkörper (34 bis 925) eine vordere, feste Prismenoberfläche mit oberer (54) und unterer Fläche (52) hat, deren Scheitel parallel zur Fluidoberfläche (lO, 46, 602, 901) verläuft und nahe der Mittel-Die der Heckfläche (48, 70) des verbundenen vorderen Schwimmkörpers (32, 34) angeordnet ist, die nicht-lineare Energieenenahmeeinrichtung eine Hohlleitung (60,62,72,74;212,214) aufweist, die sich nahe an mindestens einer Fläche der Pri.smenoberfläche (52, 54) befindet und der Relativbewegung der Schwimmkörper so angepaßt ist, daß bei der Relativbewegung eine Veränderung wird, des Querschnitts der Hohlleitung (60,62,72,74;212,214) bewirkt / und daß die Hohlleitung mit Arbeitsfluid gefüllt und mit mindestens einem Rückschlagventil (58, 64, 76, 78) bzw. einem Einwegventil als Pumpe ausgelegt ist.
    10. Energiesammler nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Schwimmkörper (32 bis 925) durch mindestens einen Hydraulikzylinder (709) verbunden sind, der als Pumpe von Arbeitsfluid bei Relativbewegung der Schwimmkörper (701, 707) vorgesehen ist.
    11. Energiesammler nach Anspruch lO, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (709) ein einfach wirkender Hydraulikzylinder ist, der an einem der Schwimmkörper (701, 707) angebracht ist, und daß die Kolbenstange (715) des Hydraulikzylinders (709) auf den anderen Schwimmkörper (701) anspricht und arbeitet mäßig mit diesem mittels eines mechanischen Lenkgestänges (717) verbunden ist, das eine niht-lfn-are Umwandlung der Relativbewegung der Schwimmkörper (701, 707) in eine Linearbewegung der Kolbenstange (715) umsetzt.
    12. Energiesammler nach einem der Ansprüche 6 bis 31, durch qL, gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (32 bis 9258 eßi mit der n-ten Wurzel einer ganzen Zahl, die größer ist als einmal die Länge des kleinsten Schwimmkörpers der Aufreihung; wobei n größer 1 ist, als Vergrößerungsfaktor in ir Länge zunimmt.
    13. Energiesammler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die kleinsten Schwimmkörper (32, 108, 110, 112) der flächenhaften Aufreihung (903) ein Quadrat bildet und der Ubrgrößerungsfaktor die dritte Wurzel aus 2 ist .140 Energiesammler nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die kleinstenSchwimmkörper (32, 108, 110, 112) der flächenhaften Aufreihung (903) als Abmessung etwa das 0,5-Fache der Länge der kürzesten Wellenlänge, aus der Energie entnommen werden soll, hat und der größte Schwimmkörper (925) der flächenhaften Aufreihung (903) als Abmessung etwa die 0,5-fache Länge der längsten Wellenlänge, aus der Energie entnommen werden soll, hat t50 Energiesammler nach Anspruch 14 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genügend Schwimmkörper (32 bis 925) vorgesehen sind, um die Wellenbewegung des Fluids (10, 602) als physikalischer "schwar2er Körper"-Absorber auf zunehmen, derart, daß beide Energieformen irgendeines Schwimmkörpers (32 bis 925) der flächenhaften Aufreihung (903), die reflektierte und die übertragene Energieform, mindestens teilweise von anderen Schwimmkörpern (32 bis 925) der Aufreihung (90S) absorbiert werden 16. Energiesammler nach Anspruch 10 oder einem anderen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid, das durch den Hydraulikzylinder (709) gepumpt wird, auf ein höheres potentielles Energieniveau angehoben wird und dort für eine spätere Nutzung gespeichert wird.
    17. Energiesammler nach Anspruch 14 oder einem anderen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die kleinsten Schwimmkörper (32, 108, 110, 112) etwa zwischen 15,2 und 30,5 m (50 und 100 Fuß) und der größte Schwimmkörper (925) etwa 61,0 bis 121,9 m (200 bis 400 Fuß) lang sind.
    18. Energiesammler nach einem der Ansprüche 3 bis 17 als Wellenenergiegenerator, gekennzeichnet durch einen der Energieentnahmeeinrichtung wirkungsmäßig nachgeschalteten Wandler zur Wandlung der von der Energieentnahmeeinrichtung ahgegebenen Energie in mechanische und/oder elektrische Energie.
    als Wellenenergiegenerator 19. Energiesammler/nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler eine wassergetriebene Turbine (100) ist, die einen elektrischen Generator antreibt.
    20. Energiesammler als Wellenenergiegenerator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Energiewandlers (100) auf wenigstens einem der Schwimmkörper (32 bis 925) der flächenhaften Aufreihung (903) installiert ist.
    21. Energiesammler als Wellenenergiegenerator nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (lot) und der Generator auf dem größten Schwimmkörper (925) der flächen haften Aufreihung (903) untergebracht sind und daß die elektrische Energie des Generators durch ein energieübertragendes Seekabel (933) zur Küste übertragen wird 22 Energiesammier als Wellenenergiegenerator nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (100) ein Peltonrad bzw eine Peltonturhine ist 23. Energiesammler als Wellenenergiegenerator nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Regelkreis des Wasserzuflusses zur Peltonturbine (100) zur Regelung auf einen konstanten Wasserdruck 24o Energiesammler als Wellenenergiegenerator, insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 23, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl physikalisch parallel arbeitender Wellenenergiegeneratoren, die so untereinander verbunden sind, daß eine Entorientierung der einzelnen Einheiten aus der Richtung der Wellenbewegung verhindert wird
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009106213A3 (de) * 2008-02-26 2010-05-06 Hydac System Gmbh Energiewandlereinrichtung zur wandlung von wellenenergie in elektrische energie
US10823136B2 (en) 2018-04-27 2020-11-03 Pliant Energy Systems Llc Apparatuses, methods and systems for harnessing the energy of fluid flow to generate electricity or pump fluid
DE102020002898A1 (de) 2020-05-14 2021-11-18 Konrad Voigt Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung des Zustandes und der Art von Energie

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310997C2 (de) * 1993-04-03 1997-04-10 Jank Karl Hans Vorrichtung zur Nutzung der Wellenenergie eines Gewässers

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1078323A (en) * 1912-12-05 1913-11-11 Lyman A Trull Wave-motion motor.
DE1900544A1 (de) * 1969-01-07 1970-08-20 Fritz Pawlowski Wellenkraftmaschine
FR2309734A1 (fr) * 1975-04-28 1976-11-26 Wavepower Ltd Appareil a organes flottants soutenant une plaque immergee, destine a extraire de l'energie du mouvement des vagues

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1078323A (en) * 1912-12-05 1913-11-11 Lyman A Trull Wave-motion motor.
DE1900544A1 (de) * 1969-01-07 1970-08-20 Fritz Pawlowski Wellenkraftmaschine
FR2309734A1 (fr) * 1975-04-28 1976-11-26 Wavepower Ltd Appareil a organes flottants soutenant une plaque immergee, destine a extraire de l'energie du mouvement des vagues

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009106213A3 (de) * 2008-02-26 2010-05-06 Hydac System Gmbh Energiewandlereinrichtung zur wandlung von wellenenergie in elektrische energie
US8614522B2 (en) 2008-02-26 2013-12-24 Hydac System Gmbh Energy converting device
US10823136B2 (en) 2018-04-27 2020-11-03 Pliant Energy Systems Llc Apparatuses, methods and systems for harnessing the energy of fluid flow to generate electricity or pump fluid
DE102020002898A1 (de) 2020-05-14 2021-11-18 Konrad Voigt Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung des Zustandes und der Art von Energie

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