DE4310997C2 - Vorrichtung zur Nutzung der Wellenenergie eines Gewässers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzung der Wellenenergie eines Gewässers, mit mehreren gelenkig miteinander verbundenen Schwimmkörpern, deren aufgrund von Wellen bewirkte Schwenkbewegungen in Nutzenergie gewandelt werden.

Die Schwimmkörper sind mittels eines Gelenks schwenkbeweglich miteinander verbunden, wobei das Drehteil auf der Achse des Gelenks lagern kann. Dies führt zu einer sehr kompakten Bauform. Überdies ist aufgrund dieser Ausgestaltung gewährleistet, daß Mitnehmer von jeweils benachbarten Schwimmkörpern auf das gleiche Drehteil wirken können.

Aus der DE 36 42 060 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Schwimmkörper mit Kolbenpumpen zusammenwirken. Durch die Wellenbewegung werden die Kolbenpumpen betätigt und dadurch Druck in einem Druckkessel erzeugt. Der aufgebaute Druck wird zum Antrieb von Generatoren verwendet.

Die Umsetzung der Bewegungsenergie der Schwimmkörper in den Druck eines Mediums und die dann nochmals erfolgende Energieumwandlung des Drucks in eine Drehbewegung, beispielsweise mittels einer Turbine, um einen Generator zu betreiben, ist aufwendig und führt zu einem relativ schlechten Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Nutzung der Wellenenergie eines Gewässers anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine hohe Wellenenergieausnutzung gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Aufgrund der Wellen des Gewässers verschwenken die Schwimmkörper relativ zueinander, wodurch eine Drehbewegung des Drehteiles erfolgt. Hierzu greift der Mitnehmer in das Drehteil ein und nimmt es bei der Schwenkbewegung mit. Die Drehrichtung des Drehteiles wird aufgrund der Rücklaufsperre vorgegeben, das heißt, das Drehteil bewegt sich nur in eine Richtung. Bei der Aufwärtsbewegung eines der Schwimmkörper wird das eine Drehteil, bei der Abwärtsbewegung das gegenüberliegende Drehteil beaufschlagt. Dies gilt für den anderen Schwimmkörper genauso, nur seitenverkehrt.

Die Drehbewegung des Drehteils läßt sich direkt - ohne daß eine Umformung in eine andere Energieform notwendig ist - für den Antrieb eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen. Hierdurch liegt ein optimaler Wirkungsgrad vor.

Es sind mehrere Mitnehmer-Drehteil-Antriebe vorgesehen. Es könnten zwei, jedoch auch mehr als zwei Schwimmkörper aneinander gekoppelt sein. Es läßt sich bei mehreren Schwimmkörpern eine Schwimmkörperkette ausbilden.

Das Drehteil ist vorzugsweise als Treibrad ausgebildet. Es kann mit einer Schwungmasse versehen sein.

Mittels eines Getriebes läßt sich die Drehzahl der Achse in eine gewünschte Generator-Drehzahl umformen. Sofern ein verstellbares Getriebe zum Einsatz kommt, das heißt, ein Getriebe, dessen Übersetzung variabel einstellbar ist, so läßt sich - in Abhängigkeit von dem Wellengang - eine optimale Anpassung vornehmen.

Vorteilhaft ist ferner, wenn das Getriebe und/oder der Generator im Bereich der Achse angeordnet sind.

Drehteil, Getriebe und Generator sind vorzugsweise hintereinanderliegend aufgereiht angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, daß der Mitnehmer radial im Hinblick auf das Drehteil verlagerbar ist. Auf diese Art und Weise kann das zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Wellengang variiert werden. Die Verlagerung des Mitnehmers kann manuell, alternativ jedoch auch maschinell erfolgen. Bei einer maschinellen Verlagerung können hydraulische, pneumatische oder aber elektrische Verstellmittel zum Einsatz kommen.

Insbesondere ist vorgesehen, daß das Übersetzungsverhältnis des Getriebes mit der Verlagerung des Mitnehmers mitverstellt wird. Die Verstellung des Mitnehmers und auch die Einstellung der Übersetzung erfolgt dann stets so, daß ein optimaler Wirkungsgrad vorliegt.

Die Achse und/oder das Getriebe kann vorzugsweise mit einem Federspeicher zusammenwirken. Dieser Federspeicher ermöglicht eine mehr oder weniger kontinuierliche Drehbewegung, das heißt, die Drehbewegung wird durch die nur in einer Richtung erfolgende Mitnahme bei der Schwenkbewegung der Schwimmkörper vergleichmäßigt.

Der Federspeicher kann vorzugsweise als Torsionsfeder, insbesondere als Torsionswelle ausgebildet sein.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Mitnehmer mit einer Zahnung des Drehteils zusammenwirkt. Hierdurch wird ein sogenannter Ratschen-Antrieb geschaffen.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zwar zeigt:

Fig. 1

Eine Schwimmkörperkette in drei Ansichten. Bei den Schwimmkörpern (1), nachfolgend kurz als "SK" bezeichnet, kann es sich um geteilte Schwimmkörper oder auch um Teleskopschwimmkörper handeln. Die Form der SK und die Abmessungen sind variabel.

Dieser SK ist mindestens mit einem weiteren SK (1) gekoppelt. Die Lagerachse (2) befindet sich über der Wasserlinie (5) und verbindet die beiden SK (1) vertikal beweglich miteinander, wobei eine horizontale "Schwänzelbewegung" nicht möglich ist.

Die SK (1) sind mehrmals auf der gemeinsamen Lagerachse (2) beweglich miteinander verbunden. Dies erhöht die Seitenstabilität der Schwimmkörperkette. In Lagerachsrichtung befinden sich mindestens zwei Drehteile (14) oder Scheiben, die wiederum mit mindestens zwei Mitnehmern (17) je SK (1) beweglich gekoppelt sind.

Diese Mitnehmer (17) können als Ratschen ausgebildet sein, das heißt, sie bewegen das Drehteil (14) nur in einer Richtung und "ratschen" ohne Kraftübertragung an den Ausgangspunkt zurück. Wenn die SK (1) durch Wellen in vertikale Auf- und Abbewegungen versetzt werden (Wellenberg), so greifen die Mitnehmer (17) in die Rillen der Drehteile (14) und bewegen sie in eine Richtung. Bewegen sich die SK (1) nun in die entgegengesetze Richtung (Wellental), so greifen die Mitnehmer (17) am Drehteil (14) der Gegenseite in die Rillen ein und bewegen das Drehteil (14) weiter in die dort vorgesehene Richtung, so daß eine fast kontinuierliche Drehbewegung der Drehteile (14) stattfindet.

Um den jeweiligen oberen und unteren Totpunkt zu überwinden, ist nach dem Drehteil (14) ein Getriebe (15) zwischen Drehteil (14) und den Generatoren (16) vorgeschaltet.

Dieses Getriebe (15) befindet sich direkt nach jedem Drehteil (14) und könnte ein Federspeicher oder eine Torsionsübertragung sein.

Fig. 2

Den Ausschnitt eines Stoßes von zwei SK (1) in zwei Ansichten und dem Schnitt B-B. Drehteil (14), Drehachse (2), Getriebe (15) und Generatoren (16) befinden sich auf einer Achse zwischen den SK (1), die entsprechend der Form ausgespart sind. Die Generatoren können sich aber auch im Innern der SK (1) befinden, (so entfällt die Aussparung zum Teil). Auf der Lagerachse (2) befindet sich außerhalb der SK (1) das Drehteil (14).

Gleich hinter dem Drehteil (14) befinden sich die Mitnehmer (17), die bei Bewegung der SK (1) über die Rillen im Drehteil (14) die Kraft auf das Drehteil (14) übertragen.

Anschließend folgt das Getriebe (15), das ein Abfallen der Drehzahl im oberen und unteren Totpunkt der SK-Bewegung überbrücken soll.

Getriebe (15) und Generatoren (16) sind miteinander verbunden. Je nach Energieanfall können weitere Generatoren (16) dazugeschaltet oder abgekoppelt werden, um eine optimale Nutzung der Wellenenergie zu garantieren.

Das Zwischenlager (18) kann bei breiten SK (1) zusätzlich zur Stabilität beitragen.

Bei sehr hohem Wellengang oder extrem kleinem Wellengang ist es möglich, die Mitnehmer (17) zu verstellen das heißt, je höher der Wellengang (Kraft/Energie), desto weiter wird man die Mitnehmer (17) in Richtung Drehpunkt (2) verstellen/einfahren. Je kleiner der Wellengang, desto weiter nach außen wird der Mitnehmer (17) an dem Drehteil plaziert, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen.

Um die SK (1) vor Überlastung zu schützen, sind Sicherungen - hier nicht näher bezeichnet - ein­ gebaut (Bremsen/Auflaufpuffer). Ebenso nicht näher bezeichnet werden die Generatoren (16), durch Schürzen vor unnötigem Spritzwasser geschützt, oder im SK (1) untergebracht.

Desweiteren ist vorgesehen, daß weitere SK (1) angeflanscht werden können, um eine Verbreiterung der Schwimmkörperkette zu ermöglichen.

Fig. 3

Eine Schwimmkörperkette in Bewegung. Bei jeder Richtungsänderung (vertikal) der SK (1) greift jeweils das andere Mitnehmerpaar (17) in die Rillen des Drehteils (14) und überträgt die Kraft über ein Getriebe (15) auf die Generatoren (16).

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Nutzung der Wellenenergie eines Gewässers, mit mehreren Schwimmkörpern, deren durch Wellen bewirkte Relativbewegungen zueinander in Nutzenergie gewandelt werden, wobei die Schwimmkörper über Mitnehmer rücklaufgesperrte Drehteile bewegen, die über ein Getriebe einen Generator beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß jedes Drehteil (14) auf mindestens einen eigenen Generator (16) wirkt,
• b) daß die Drehteile (14) in Verlängerung der Lagerachse der Schwimmkörper (1) gelagert sind,
• c) daß die Mitnehmer (17) so angeordnet sind, daß sie bei der Aufwärtsbewegung eines Schwimmkörpers (1) ein Drehteil (14) beaufschlagen und bei der Abwärtsbewegung das gegenüberliegende Drehteil (14).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (14) als Treibrad ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe und/oder der Generator im Bereich der Lagerachse angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Drehteil, Getriebe und Generator hintereinanderliegend aufgereiht angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (17) radial verlagerbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung manuell oder maschinell erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis des Getriebes mit der Verlagerung des Mitnehmers (17) mitverstellt wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (14) und/oder das Getriebe mit einem Federspeicher zusammenwirken.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federspeicher als Torsionsfeder, insbesondere Torsionswelle, ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (17) ratschenartig mit einer Zahnung des Drehteils (14) zusammenwirken.