DE3117099A1

DE3117099A1 - Anordnung zur umwandlung hydromechanischer energie in elektrische energie

Info

Publication number: DE3117099A1
Application number: DE19813117099
Authority: DE
Inventors: Eberhard Prof. Dr.rer.nat. 6600 Saarbrücken Häusler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE3117099C2

Description

Best:I re i I)uiig - der rfi idung
Die Lrfiiidung betrifft eine Anordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Hochpolymerfolien (z.B. aus Polyvinyldifluorid) zeigen nach Vorbehandlung (Recken, Polarisierung) piezoelektrische Eigenschaften, die - im Gegensatz zu piezokeramischen Werkstoffen - sich für unkonventionelle hydromechanische Anwendungen anbieten.
Dabei werden elektrische Ladungen frei, wenn diese Folien ver formt werden. Durch Metallisierung der Oberfläche entsteht ein Kondensator, dessen Ladung durch den piezoelektrischen Effekt hervorgerufen wird. Diese Eigenschaften piezoelektrischer Folien werden schon benutzt zur Konstruktion von Mikrophonen, Lautsprechern (Sessler G.M., Fortschritte der Akustik DAGA'76, S. 81-95) und auch zur Messung physiologischer Grössen (Elastokardiogramm, Süssner H., Dissertation, München, 1976). Die Anwendung als Energiewandler wird erstmals in der Deutschen Patentauslegeschrift 2729223-35 vorgeschlagen.
Die hydromechanische Leistung von Meereswellen mittlerer Amplitude ( 3 m) bei einer Wellenlänge von 150 m (Frequenz: 0,1 Hz) beträgt pro Meter Wellenfront etwa 50 kW. Um diese Energie z.T. in elektrische Energie umzuwandeln, sollen piezoelektrische Folien so aufgewickelt werden, daß sie Trossen darstellen. Die Enden sollen durch Schellen festgeklemmt werden, wodurch mechanische Stabilität hergestellt und der Anschluß von Elektroden ermöglicht wird (vgl. Abb. 1 a und b).
Diese Trossen sollen cincrscits aiif dem Meeresboden befestigt werden, das- andere Ende soll mit dem Boden des Schwimmers verbunden werden. Schwimmer und Trosse bilden somit ein Masse-Federsystem, dessen Eigenfrequenz durch Vergrößerung der Masse (z.B. durch teilweises Fluten der Schwimmer) geändert und näherungsweise gleich der Frequenz der Meereswellen gemacht werden kann. Dieses Trosse-Schwimmersystem wird durch Meereswellen zu erzwungenen Schwingungen anregt, wodurch die Trosse gedehnt wird und- Ladungen an der metallisierten Oberfläche der Folien entstehen, die zur Aufladung eines (im Schwimmer angeordneten) Akkumulators nach Gleichrichtung dienen können.
Die Lage des Schwimmers zur Wasseroberfläche kann variiert werden, wenn zwischen dem oberen Ende der piezoelektrischen Trosse und dem Schwimmerboden noch eine weitere Trosse (nicht piezoelektrisch) variabler Länge angeordnet wird.
Durch einen Stellmotor in Verbindung mit einem elektrischen Spannungsfühler soll die Trossenlänge und damit die Eindringtiefe des Schwimmers so reguliert werden, daß die Ausgangsspannung den größtmöglichen Wert besitzt. Dadurch soll der Einfluß unterschiedlichen Wasserstandes (z.B. durch Ebbe und Flut) eliminiert werden.
Nach dem weiteren Erfindungsgedanken können im Innern eines Hohlkörpers (Schwimmer) Folientrossen der beschriebenen Art angeordnet werden, die eine Masse (z.B. den aufzuladenden Akkumulator) mit der Schwimmerwand verbinden. Dadurch entsteht ein seismisches System, dessen Eigenfrequenz näherungsweise gleich der Frequenz der Meereswellen sein soll, indem einzelne Folientrossen an- oder abgeschaltet werden, wodurch die Eigenfrequenz verändert werden kann. Die Folientrossen sollen so angeordnet werden, daß alle möglichen quasiperiodischen Bewegungen des Schwimmers (z.B. auch Schlingern oder Stampfen) zu einer Relativbewegung von Masse und Schwimmerwand führen und dadurch Ladungen von den Folientrossen erzeugt werden.

Claims

ANORDNUNG ZUR UMWANDLUNG HYDROMECHANISCHER ENERGIE IN ELEKTRISCHE ENERGIE ELEKTRISCtIE ENERGIE Patentansprüche: \%i. Anordnung zur Umwandlung hydromechanischer Energie in elektrische Energie mittels metallisierter piezoelektrischer Hochpolymerfolien, wobei aus diesen Polien durch Aufwickeln eine oder mehrere Trossen hergestellt werden, die an den Enden mit Klemmvorrichtungen zum Anschluß von Elektroden und zur mechanischen Halterung versehen sind.

Die Trossen sollen an einem Ende auf dem Meeresboden verankert sein. Das anderc Ende ist mit einem Schwimmer verbunden, der sich etwa in der Höhe des Meeresspiegels befinden soll. Die bei der Schwimmerbewegung - hervorgerufen durch Meereswellen - entstehende Dehnung der Trossen ruft elektrische Ladungen hervor, die wegen der Folien pazität eine elektrische Spannung erzeugen. Diese soll über eine Gleichrichterspannung zum Laden eines Akkumulators benutzt werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende der Folientrosse und Schwimmer ein Kabel variabler Länge angeordnet wird, dessen Länge durch einen von der Ausgangsspannung gesteuerten Servomotor automatisch so eingestellt wird, daß die Ausgangsspannung den größtmöglichen Wert hat.
3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei jedoch die Folientrossen im Innern des Schwimmers angeordnet sind. Diese sind an der Innenwand des Schwimmers befestigt und dienen zur Halterung einer Masse (Akkumulator). Schwimmer, Masse und Folientrosse bilden ein seismisches System, dessen Eigenfrequenz durch Zu- oder Abschalten einzelner Trossen (z.B.

durch elektromagnetische Kupplungen) mit der Frequenz der Mecrcswellen näherungsweise zur Übereinstimmung gebracht werden kann.