DE2934004A1

DE2934004A1 - Meereswellen-stromerzeugungsanlage

Info

Publication number: DE2934004A1
Application number: DE19792934004
Authority: DE
Inventors: Rolf Erik Albert Dr Toernkvist
Original assignee: SALEN ENERGY AB
Current assignee: SALEN ENERGY AB
Priority date: 1978-08-22
Filing date: 1979-08-22
Publication date: 1980-03-06
Also published as: SE7808856L; GB2028435B; NO792610L; JPS5564167A; GB2028435A; FI792544A; US4258270A; FR2434281A1

Description

SALfN ENERGY AB
Io6o9 Stockholm, Schweden

Meereswellen-Stromerzeugungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meereswellen-Stromerzeugungsanlage .

Meereswellen stellen die größte und wertvollste der sauberen und unerschöpflichen Energiequellen dar. Der daraus gewonnene Strom kann entweder allgemeinen Verteilungsnetzen zugeführt oder für Produktionszwecke in direkter Verbindung mit einem Meereswellen-Stromerzeuger eingesetzt werden.

Die Hälfte der in Meereswellen enthaltenen Energie bewegt sich mit dem Rollen der Wellen vorwärts, und diese potentielle Energiekomponente kann in einer Meereswellen-Stromerzeugungsanlage genutzt werden, während die andere Hälfte, also die in den Wassermassen enthaltene kinetische Energie, die Schwingungen unterhält, ohne Energie in Richtung der Wellenbewegung zu transportieren.

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Es wurden im Lauf der Zeit verschiedene Möglichkeiten zur Energiegewinnung aus Wellen vorgeschlagen, wobei die Auftriebskraft der Wellen genutzt werden sollte,um Schwimmkörper od. dgl. kontinuierlich auf- und abzubewegen, oder die Vorwärtstriebkraft der Wellen genutzt werden sollte, um Schaufeln od. dgl. kontinuierlich auf einer Endlosbahn zu bewegen, oder der Druck der Wellen dazu genutzt werden sollte, ein abwechselnd aufeinanderfolgendes Zusammendrücken und Ausdehnen elastischer Polster zu bewirken.

Die Tatsache, daß zwar der Energiegehalt von Meereswellen pro Masseneinheit niedrig ist, sich jedoch aufgrund der großen an der Bewegung teilnehmenden Wassermengen ein beträchtlicher Energiefluß durch jede Vertikalebene in der Bahn der ankommenden Wellen ergibt, wurde bisher nicht für die Energieerzeugung genutzt. Auch war die Energiegewinnung nicht darauf gerichtet, der Bewegung der Wasserteilchen in einer kontinuierlichen Wassermasse systematisch mit Kräften entgegenzuwirken, die die in der Gesamtwassermenge vorhandene hydrodynamische Energie gewinnen. Da bisher die Tatsache, daß der Wassertransport in Hochseewellen unbedeutend ist und die Wellenenergie nur in geringem Maß beeinflußt, nicht beachtet wurde, können die durch die Wellenenergie gebildeten natürlichen Vorräte bisher nicht rationell genutzt werden.

Nach der Erfindung werden große vertikale Platten, d. h. Dämpfer-Platten, die hauptsächlich unter der Oberfläche schwimmen, senkrecht zur Wellenrichtung und mehr oder weniger parallel zu der Hauptwellenfront orientiert. Die Dämpfer-Platten werden in ihrer Lage dadurch gehalten, daß sie mit ausreichender Elastizität verankert sind, so daß sie sich unter anomal hohen Belastungen nicht losreißen können. Mit den Dämpfer-Platten wirken Schwing- oder Schwenkelemente

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zusammen; deren Bewegung wirkt auf Hydraulikzylinder, so daß über einen Hydromotor Elektrizität erzeugbar ist.

Um einen Pumpeffekt auf das Wasser zwischen dem Schwingelement und der Dämpfer-Platte zu vermeiden, ist die Hinterfläche des Schwingelements gewölbt, und zwar bevorzugt zylindrisch gewölbt, wobei der zylindrische Mittelpunkt am Drehpunkt des Schwingelements liegt. Wenn die Wellen beträchtlich größer als Normalwellen sind, kann es vorkommen, daß die Fähigkeit des Schwingelements, sich zu bewegen und Wasser zu verdrängen, wobei gleichzeitig der zylindrische Mittelpunkt am Drehpunkt des Schwingelements gehalten wird, nicht ausreicht, um die Wellenenergie wirksam zu nutzen. Als Ausgleich hierfür ist das Schwingelement bevorzugt mit einem starren Verbindungsglied sowie mit einem längenverstellbaren Verbindungsglied an dem ortsfesten Drehpunkt an der Dämpfer-Platte gelagert, so daß der Krümmungsmittelpunkt vom Drehpunkt abweichend gemacht werden kann. Dies erzeugt zwar einen Pumpeffekt im Wasser zwischen dem Schwingelement und der Dämpfer-Platte; dieser Effekt ist Jedoch unbedeutend gegenüber den Vorteilen der wirksamen Ausnutzung der Energie großer Wellen. Die mechanische Energie in der Relativbewegung zwischen dem Schwingelement und der Dämpfer-Platte wird in den Hydraulikzylindern in Druck umgesetzt. Das Hydrauliköl in den Zylindern treibt einen Hydromotor, dessen Radian-Volumen von einem Servoventil und einer Schaltvorrichtung steuerbar ist. Die Bezeichnung "Radian-Volumen" bezeichnet die ölaenge, die durch einen Hydromotor während der Zeit geht, in der die Motorwelle eine Winkeldrehung von 1 rad ausführt.

Bei einer bestimmten mittleren Wellengröße, d. h. bei einem bestimmten mittleren Energiezufluß, ist es somit möglich, die Drehzahl des Hydromotors im wesentlichen gleichbleibend zu halten. Der Hydromotor treibt wiederum einen ein Schwungrad aufweisenden elektrischen Generator.

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Um die Wellenenergie wirksam nutzen zu können, ist es wichtig, daß sich das Schwingelement bezüglich jeder ankommenden Welle in der richtigen Weise bewegt. Selbst bei einer bestimmten mittleren Größe weichen die einzelnen Wellen stark voneinander ab, so daß das Schwingelement phasenverschoben wird und dadurch die Energieausbeute vermindert wird. Um das zu vermeiden, wird ein Fühler vor dem Schwingelement angeordnet, der kontinuierlich die Höhe der Wasseroberfläche erfaßt und einem Rechner Signale zuführt. Aufgrund der Signale kann der Rechner die Wellenform berechnen und die Istbewegung des Schwingelements mit der durch die Welle bestimmten Idealbewegung vergleichen. Aufgrund dieser Werte kann der Rechner das Hydrauliksystem so steuern, daß die zusätzliche Energie vom Generator-Schwungrad erhalten wird, um das Schwingelement momentan zu beschleunigen oder zu bremsen. Auf diese Weise ist die Bewegung des Schwingelements im wesentlichen an jede einzelne Welle anpaßbar.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Meereswellen-Stromerzeugungsanlage mit Verankerung;

Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf eine Grundeinheit der Stromerzeugungsanlage;

Fig. 3 eine Schnittansicht III-III nach Fig. 2; Fig. 4 das Blockschaltbild einer Steuerschaltung;

Fig. 5 eine Verbindungsvorrichtung zwischen zwei Grundeinheiten; und

Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt, wie eine Anzahl Grundeinheiten 1 mit elastischen Kupplungen 2 verbunden sind und einen Energieumsetzer in Form eines langen Balkens 3 bilden, der auf dem Meeres-

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grund mit einem Anker 6 od. dgl. über Ankerleinen 4, 5 verankert ist. Zur Erzielung einer gewissen Elastizität in der Verankerung, so daß diese nachgibt, wenn momentane große Beanspruchungen auftreten, sind die Ankerleinen 4, 5 zweckmäßigerweise mit Bojen 7 versehen.

Jede Grundeinheit umfaßt ein Rohr mit großer Verdrängung, das sich über die Gesamtbreite der Grundeinheit erstreckt und an seinen Enden Kupplungen 9 zum Verbinden mit jeweils benachbarten Grundeinheiten 1 aufweist. Ein Rohr 10 mit geringerer Verdrängung ist mit dem ersten Rohr 8 über Abstandsstangen 11 starr verbunden und an den Enden ebenfalls mit Kupplungen 9 zum Verbinden mit Jeweils benachbarten Grundeinheiten ausgerüstet. Von dem Rohr 8 verläuft nach vorn und unten eine Platte bzw. ein Schild 12, die sich ebenfalls über die Gesamtbreite der Einheit erstreckt und als Dämpfer-Platte für die Wellenbewegung dient. Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads ist es sehr wichtig, daß diese Dämpfer-Platte 12 sich so wenig wie möglich bewegt, d. h. daß die Wellen nach dem Energieumsetzer 3 einen möglichst geringen Energiegehalt hat. Die Dämpfer-Platte 12 sollte daher eine große Oberfläche haben und sich weit nach unten in das Wasser erstrecken, so daß große Wassermassen ihre Bewegung an ihr brechen. Die Dämpfer-Platte 12 ist aus Konstruktionsgründen zweckmäßigerweise gewölbt ausgebildet, so daß sie bei möglichst geringem Materialverbrauch hohe Festigkeit und Steifigkeit hat.

Vor der Dämpfer-Platte 12 ist ein Schwingelement 15 angeordnet, das über starre Verbindungsglieder 14 und hydraulisch verstellbare Verbindungsglieder 15 an einer Welle 16 gelagert ist, die in Haltearmen 17 an der Vorderseite der Dämpfer-Platte 12 angeordnet ist. Dadurch, daß die starren Verbindungsglieder 14 schräg nach innen zur Mitte des Schwingelements gerichtet sind, wird dieses nicht längs der

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Wellenfront verschoben, und außerdem ist das Schwingelement in gewissem Maß verdrehbar, was dann wichtig ist, wenn es nicht vollständig parallel zur Wellenfront verläuft. Über einen Pumpenzylinder 18 ist das Schwingelement 13 ferner an der Vorderseite der Dämpfer-Platte 12 befestigt, so daß die Schwingbewegungen eine Pumpwirkung hervorrufen, die z. B. mit Hydromotoren und elektrischen Generatoren, die in geeigneter Weise im Rohr 8 angeordnet sind, in elektrische Energie umsetzbar ist. Das Schwingelement 13 ist zweckmäßigerweise kürzer als die Dämpfer-Platte 12, so daß z. B. in jeder Grundeinheit drei Schwingelemente in einer Reihe vor der Dämpfer-Platte liegen. Das Schwingelement 13 ist bevorzugt keilförmig mit einer Vorderseite 19 und einer Hinterfläche 20 ausgebildet und im Inneren mit Wasser gefüllt. Die Hinterfläche 20 ist zylindrisch gewölbt, uni ihre Mitte befindet sich an der Welle 16, wenn die Verbindungsglieder 15 ihre Normallage haben. Die Hinterfläche 20 übt auf diese Weise keine Pumpwirkung innerhalb des Energieumsetzers aus. Durch Ändern der Einstellung der Verbindungsglieder 15 werden abweichende Wellengrößen ausgeglichen.

Die Vorderfläche 19 ist so geformt, daß bei der kontrollierten Bewegung für einen allgemeinen oder normalen Wellentyp Wasser in ähnlicher Weise verdrängt wird, wie das bei einer Folie oder einem Film, der in Wasser eintaucht, der Fall ist, wobei zwar die Wellenbewegung durch den Film geht, aber kein Wasser durch den Film fließt.

Die Bewegungen des Schwingelements werden entsprechend dem Blockschaltbild nach Fig. 4 gesteuert.

Von einem Fühler oder Erfasser 21, der vor dem Schwingelement 13 angeordnet ist, werden Impulse e_y einem Rechner 22 zugeführt, der die Wellencharakteristik berechnet und ein Signal e_s an ein elektrohydraulisches Servoventil im

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Motorsteller 23 des Hydromotors 24 abgibt. Dadurch werden zwei Hydraulikölströme Q mit einer Geschwindigkeit Q erzeugt, die die Kolben in den Zylindern des Motorstellers mit der Geschwindigkeit

τ; · *t

verdrängen, mit A_- = Kolbenfläche des Motorstellers.

Das Signal e_ wird zuerst mit einem Ubertragungsquotienten

^eso

d. h. dem Höchst-Durchfluß des Servoventils, dividiert durch den Höchstwert des Signals, multipliziert.

Die Integration der Kolbengeschwindigkeit über die Zeit ergibt die Kolbenstellung χ , die dem Rechner 22 als Signal e_r nach Multiplikation mit dem Übertragungsquotienten

fro ^xro

also dem Höchstwert des Signals e_r, dividiert durch die Maximallage des Kolbens, wieder zugeführt wird.

Durch Multiplikation von x_r mit

is

^xro

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also dem Höchstwert des Signals e_r, dividiert durch die Maximallage des Kolbens, wird das momentane Radian-Volumen Q des Hydromotors 24 erhalten. Das Moment M_h des Hydromotors ist gleich dem Produkt aus dem momentanen Radian-Volumen Q und dem Öldruck p. Der Hydromotor treibt den elektrischen Generator 25, von dem eine Leistung P₁ abgenommen wird. Die dem Generator zugeführte mechanische Leistung P_mej. wird durch die momentane Drehzahl Cf dividiert, und die Subtraktion des so erhaltenen Generatormoments M vom Moment Mj₁ des Hydromotors resultiert in dem Moment M_,_, das das Schwungrad 26 beaufschlagt.

Durch Dividieren von M durch das polare Trägheitsmoment I_,_ des Schwungrads wird die zeitliche Ableitung der Winkelst
geschwindigkeit, die Winkelbeschleunigung <f , erhalten, und durch deren Integration über die Zeit erhält man die Abweichung A*f von der vorgegebenen normalen Rotationsgeschwindigkeit -J^. Durch Addition von Δ Lf und ^₁ erhält man die Ist-Rotationtsgeschwindigkeit, die einerseits zur Erzielung des Generatormoments genutzt wird und andererseits mit Q_r multipliziert wird, so daß man Q erhält, was den Massendurchfluß durch das System bedeutet.

Ein Rückführsignal ecf wird dem Rechner über einen Tachometer 27 zugeführt.

Aus der Kolbenfläche A. des Pumpenzylinders 18 und dem Öl-

. ^c

durchfluß Q durch das System wird die Kolbengeschwindigkeit x^ im Zylinder 18 berechnet, und eine Integration von χ_Λ ergibt die Kolbenlage x„, die als Signal e_ zum Rechner

C CC

rückgeführt wird.

x_c wird ferner mit dem Verhältnis k zwischen den Längen des Schwingungsradius 14, 15 des Schwingelements 13 und des Schwingungsradius des Pumpenzylinders 18 multipliziert,

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so daß die entsprechende Bewegung Xj. des Schwingelements 13 erhalten wird.

Die Bewegung der ankommenden Wellen x„ erzeugt im Fühler 21 das dem Rechner zuzuführende Signal e_y, und aus x^ und x_k wird auch die auf das Schwingelement wirkende Kraft Pj^ berechnet. F^ wird mit dem Verhältnis k multipliziert zum Erhalt der auf den Zylinder wirkenden Kraft F„, und F„ wird mit dem Bezugswert für die Zylinderkraft

^eFco

co

multipliziert, so daß das dem Rechner zuzuführende Signal e_F erzeugt wird. Durch Dividieren der Kraft F durch die Kolbenfläche A„ wird der Druck ρ erhalten, der, wie bereits erwähnt,nach Multiplikation mit Q den Wert M_ ergibt.

Zusätzlich zu dem Signal e_s gibt der Rechner das Signal e_£ zum Regeln der elektrischen Ausgangsgröße ab.

Aus Gründen der Klarheit wurden bei der Erläuterung der Steuervorgänge die Verluste im System außer acht gelassen, so daß nur das Prinzip des Steuerverfahrens erläutert wurde.

Der Energiefluß der Wellen pulsiert innerhalb welter Grenzen,und die bedeutsame Periodizität ist lang, sie liegt zwischen 1-2 s bis zu 10-20 s. Damit 1st ein Schwungrad für das ordnungsgemäße Arbeiten des Systems erforderlich. Normalerweise ist der mittlere Energiegehalt der Wellen über eine relativ lange Zeit von einigen Stunden konstant; Änderungen treten jedoch mit der Zeit auf. Wenn daher die Wellen ihren Charakter ändern, wird der Normalwert für die Drehzahl </> durch automatische Steuerung des Änderungsbereiche für Q_r eingestellt. Dies erfolgt durch den Rechner, der e_fl in verschiedener Weise berechnet.

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Ferner kann sich die Ausgangsgröße der elektrischen Energie ändern, und wenn sie zu groß oder zu klein ist, wird die Drehzahl dadurch beeinflußt. Daher sendet der Rechner Steuerimpulse e_E aus, die die Ausgangsgröße der elektrischen Energie steuern.

Die gesteuerte Energieübertragung basiert auf der Tatsache, daß die Kolbenbewegung des Pumpenzylinders 18 praktisch ausschließlich vom Radian-Volumen des umlaufenden Hydromotors, multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit, abhängt, aber von der Last, d. h. dem hydraulischen Druck, unabhängig ist; ferner basiert sie auf der Tatsache, daß in dem mit dem Generator und dem Hydromotor verbundenen Schwungrad Energie gespeichert und davon abgegeben wird, so daß die Unregelmäßigkeitsgrade innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten werden. Grundsätzlich ist daher die Auswirkung die gleiche wie bei dem Schwungrad einer üblichen Viertakt-Wärmekraftmaschine. Der oder die Zylinder 18 sind doppeltwirkend und geben und nehmen die gleiche Hydraulikölmenge im unbelasteten Zustand und in sämtlichen Kolbenstellungen. Der Zylinder ist mit Schläuchen und Leitungen mit dem Hydromotor verbunden, und das Radian-Volumen des Hydromotors wird durch ein elektrohydraulisches Servoventil und einen Hydromotor-Schalter gesteuert. Eine Anzahl Schwingelemente ist mit dem gleichen Generator verbindbar, z. B. vier Zylinder mit Hydromotoren von Schwingelementen in der gleichen Grundeinheit.

Durch die Lagesteuerung des Schwingelements können sich die ankommenden Wellen ungestört bis zur Vorderfläche des Schwingelements bewegen, woraufhin sie in der angegebenen Weise in mechanische Energie umgesetzt werden, die über die Pumpenzylinder 18, die Hydromotoren 24, Generatoren 25 und Schwungräder 26 in elektrischen Strom umgewandelt und nutzbar gemacht wird.

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Im Fall einer zykloidenartigen Welle ist die reziprok schwingende Wassermenge pro Meter Wellenbreite

was mit λ. ■ 25 ι und H= 2 m

Q ■ 7,96 nr/m ergibt.

Da der Tiefeneffekt des Schwingelements begrenzt 1st, kann das Wasservolumen Q₁ ~ Q/2 angewandt werden.

In diesem Fall verdrängt das Schwingelement bei seiner Abwärtsbewegung ca. 4 m /m, wenn das Wasser la Wellental zurückgeht, und macht Platz für die gleiche Wassermenge, wenn der Wellenkamm auf das Schwingelement auftrifft und es wegschiebt.

Bei kleineren Wellen wird die Schwingungsamplitude vermindert, aber bei Wellen, die wesentlich größer als Normalwellen sind, reicht die Amplitude bei der Normallänge des Verbindungsglieds 15 nicht aus. Es ist aber z. B. durch hydraulische Verstellung möglich, Q₁ so zu vergrößern, daß der Energieumsetzer mehr Energie aufnehmen kann.

Die Meereswellen-Stromerzeugungsanlage wird in einer Entfernung zwischen einigen km und einigen 10 km von der Küste verankert, und zwar in einer nicht zu geringen Tiefe, die 100-300 m oder mehr betragen kann. Die Ankerleinen müssen fest am Meeresgrund verankert sein und ein Verdrehen um die Ankerstelle ermöglichen, so daß der Wellen-Umsetzer jeweils gegen die Wellenrichtung orientierbar ist. Vom Anker selbst führen einige Leinen oder Leinenbündel 5 zu Verzweigungsstellen 7, von denen eine größere Anzahl Leinen 4, z. B.

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jeweils eine Leine für drei oder vier Grundeinheiten, zur Stromerzeugungsanlage führen. Die Leinenlängen sind so einstellbar, daß ihr Biege-Effekt auf den Umsetzer kleingehalten wird. Bojen sind an den Verzweigungsstellen 7 befestigt, so daß, wenn die Leinen unter der Einwirkung der Zugkräfte vom Umsetzer gestreckt werden, sie unter die Oberfläche sinken und die erwünschte Elastizität zur Absorption der hohen Seekräfte aufweisen.

Zur Orientierung der Stromerzeugungsanlage senkrecht zur jeweils herrschenden Wellenrichtung kann die Anlage mit einer oder mehreren Steuerschrauben ausgerüstet sein.

Die Kräfte von den Ankerleinen und damit die auf den Balken 3, der aus den Grundeinheiten 1 zusammengesetzt ist, wirkenden Spannungen sind bedeutsam, wenn schwerer Seegang herrscht, da der Balken hohen horizontalen Momenten unterliegt. Der spezifische Auflagerwiderstand der Verdrängerrohre, insbesondere der Rohre 8, und das Gewicht der Dämpfer-Platten verhindern normalerweise ein Durchbrechen des Balkens nach unten oder oben, wo aber hohe Bruchgefahr besteht, kann zwischen den beiden Kupplungen zwischen 8-8 und 10-10 sowie unter diesen eine dritte Kupplung vorgesehen werden. Es ist erforderlich, die Kupplungen zwischen den Grundeinheiten elastisch auszubilden, und zu diesem Zweck sind Stahlfedern, hydraulische Federn oder Druckluftfedern einsetzbar. Hydraulische Federn sind in bezug auf Gewicht und Raumbedarf wesentlich vorteilhafter als Stahlfedern, sie erfordern jedoch eine große Anzahl Führungslager und Korrosionsschutz in Seewasser. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Grundeinheiten mit pneumatischen Kupplungen zu verbinden.

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Fig. 5 zeigt eine solche Kupplung unter Einsatz eines speziell ausgebildeten und verstärkten Gummirings 28, z. B. eines Autoreifens geeigneter Größe, der auch aus einem anderen starken und elastischen Werkstoff bestehen kann. Der Ring ist luftdicht zwischen zwei Scheiben 29 und 30 befestigt, und zwei Stahlringe 31, 32 sind auf Einzelflansche auf den Scheiben 29 und 30 geschoben. Ein System von Stellschrauben oder Drahtbügeln 33 verbindet die Scheibe mit dem Ring 32, und ein gleiches System hält die Scheibe 30 und den Ring 31 zusammen. Die Ringe 31 und 32 sind an einzelnen Grundeinheiten festgelegt.

Wenn die Kupplung einem Druck oder einer mechanischen Spannung ausgesetzt ist, werden die Scheiben gegeneinander gedrückt, und der Anfangsdruck im Gummiring steigt. Ebenso bietet die Kupplung einen federnd-elastischen Widerstand gegen schräg einwirkenden Druck bzw. Zugspannungskräfte (vgl. Fig. 5). Eine Kupplung dieser Art kann auch bis zu einem gewissen Grad Verdrehungskräfte aufnehmen. Als Sicherheit gegen Durchschlag kann die Druckkammer auch mit einer eingeschlossenen Gummiblase 35 versehen sein.

Bei einer speziellen Ausführungsform nach Fig. 6 ist das Schwingelement als Balg ausgeführt, der durch die ankommenden Wellen zusammengedrückt wird und sich wieder ausdehnt. In gleicher Weise wie bei der vorher erläuterten Ausführungsform wird die Vorrichtung von zwei Verdrängerrohren 8, 10, einer daran befestigten Dämpfer-Platte 12 und einem Schwingelement abgestützt. Das Schwingelement ist in diesem Fall an der Dämpfer-Platte 12 befestigt, wobei sein unterer Rand bei 36 schwenkbar an dieser angeordnet ist. Das Schwingelement umfaßg eine vordere bewegliche Platte 37, die innerhalb des Bereichs 38-39 schwingt, und diese Bewegung ist kinematisch über ein Verbindungsgestänge 40 mit dem Pumpenzylinder 18 gekoppelt.

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Schwenkzapfen 36 und 41 sind in der Dämpfer-Platte 12 festgelegt. Der doppeltwirkende Kolben im Pumpenzylinder 18 wird in gleicher Weise wie bei dem das Schwingelement 13 aufweisenden System durch die Wellenbewegung gesteuert, die Leistungsübertragung ist die gleiche, und die umlaufenden Maschinenteile befinden sich in dem Verdrängerrohr 8. Hinter der Platte 37 ist durch einen Balg 42 zwischen der Platte 37 und der Dämpfer-Platte 12 ein Luftraum gebildet. Dieser steht mit der Außenluft über einen Kanal 43 über die Gesamtbreite des Balgs in Verbindung. Der Tiefgang wird mit Wasser in der Kammer eingestellt.

0 3 0 0 1 0 / 0 3 i> Q

-Jit'

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Meereswellen-Stromerzeugungsanlage, bestehend aus

- einander benachbart angeordneten Grundeinheiten mit Verankerungen,

wobei

- jede Grundeinheit ein mit den Wellen bewegliches Element, ein damit zusammenwirkendes ortsfestes Element und ein hydraulisch-elektrisches System zum Umsetzen der Bewegungen des beweglichen Elements relativ zum ortsfesten Element in elektrische Energie aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- daß das bewegliche Element ein Verdrängerelement (13) ist, dessen der Wellenfront zugewandte Vorderfläche (19) bei ihrer Bewegung Platz für die mit einer Welle bewegten Wassermassen schafft und bei der Rückbewegung den freien Raum, der sich mit der Wasserbewegung zur Welle ergibt, füllt,

- daß das ortsfeste Element Verdrängerrohre (8, 10), die starr miteinander verbunden (11) sind, sowie eine im wesentlichen vertikale Platte (12) umfaßt, die so groß ist und sich in eine solche Tiefe erstreckt, daß ihr Widerstand gegen Bewegungen im Wasser hoch ist,

und

- daß Drehvorrichtungen (14, 15, 16, 17) so angeordnet sind, daß das bewegliche Element (13) schwingend an dem ortsfesten Element (12) befestigbar ist.

80-(7808856-4)-Schö

0 3 0 0 VO / 0 8 4 0

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2. Stromerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rückfläche (20) des beweglichen Elements um eine Krümmungsachse, die mit der Lagerwelle (16) am ortsfesten Element (12) zusammenfällt, zylindrisch gewölbt ist.

3. Stromerzeugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehvorrichtungen wenigstens ein Verbindungsglied (14) mit konstanter Länge und wenigstens ein längenverstellbares Glied (15), die vertikal voneinander beabstandet schwenkbar an der Rückfläche (20) des beweglichen Elements und auf der gleichen Welle (16) an der Vorderfläche des ortsfesten Elements (12) gelagert sind, umfassen, so daß der Krümmungsmittelpunkt der Fläche (20) in von dem Drehungsmittelpunkt (16) abweichende Lagen bringbar ist.

4. Stromerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das bewegliche Element (37) oberhalb des ortsfesten Elements (12) angeordnet ist und aus einer Platte (37) besteht, die zwischen zwei Stellungen (38, 39) um eine Lagerwelle (36) am ortsfesten Element schwingt, wobei der Zwischenraum zwischen der Platte (37) und dem ortsfesten Element (12) durch einen Balg (42) vom Wasser getrennt ist, jedoch über einen Kanal (43) zur Atmosphäre offen ist, und

daß ein Gestänge (40) so angeordnet ist," daß bei einer Bewegung der Platte (37) ein Hydraulikzylinder (18) einem Hydromotor (24) Hydraullköl zuführt (Fig. 6).

5. Stromerzeugungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennz e i chne t,

daß das hydraulisch-elektrische System einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (18) zwischen dem ortsfesten und dem

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beweglichen Element, einen umlaufenden verstellbaren Hydromotor (24), der mit einem elektrischen Generator (25) verbunden ist, einen Hydromotor-Steller (23), Verbindungsrohre und -schläuche sowie eine Steuereinrichtung umfaßt.

6. Stromerzeugungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hydraulikzylinder (18) hydraulisch symmetrisch ist.

7. Stromerzeugungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß auf dem Generator (25) ein Schwungrad (26) angeordnet ist, das mechanisch mit einem oder mehreren Hydroamotoren (24) verbunden ist.

8. Stromerzeugungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie das Radian-Volumen des Hydromotors (24), die elektrische Ausgangsleistung (Pqt) und die Schwingungen des beweglichen Elements (13; 37) in Abhängigkeit von den ankommenden Wellen steuert, und umfaßt:

einen Prozeßrechner (22), einen Fühler (21) vor dem beweglichen Element zum Erfassen der momentanen Wasserhöhe, den Hydromotor-Steller (23) mit einem elektrohydraulisehen Servoventil, das Schwungrad (26), einen Tachometer-Generator (27) für die Drehzahl des Generators (25), und Fühler für das bewegliche Element (13) beaufschlagende Kräfte sowie für die Lage des beweglichen Elements (13).

9. Stromerzeugungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

gekennzeichnet durch

eine oder mehrere Steuerschrauben, die die Anlage entsprechend den Wellenfronten in die erwünschte Lage drehen.

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