HU201829B - Combined wave power machine - Google Patents

Description

A találmány tárgya egy kombinált hullámerőgép hullámzó felszíni vizek energiájának hasznosítható kinyerésére, amely a hullámzó vízközegben legalább viszonylag helytállóan elrendezett alaptesthez csuklósán csatlakozó legalább egy lengőkar szabad végén rögzített legalább egy úszótestet, valamint egyrészt az alaptesthez, másrészt a lengőkarhoz csatlakoztatott, nyomóközeg szállítására alkalmas, előnyösen kettősműködésű dugattyús szivattyúként vagy sűrítőként kialakított dugattyús munkahengert, adott esetben az utóbbi mindenkori nyomótereire csatlakozó energia-, különösen nyomástárolót, és az energiatárolóról táplált energiaátalakító egységeket, előnyösen turbinát vagy hidromotort, továbbá az utóbbival meghajtott áramfejlesztő generátort tartalmaz, és az alaptest a lengőkar(ok) lengési síkjának legalább közelítőleg a mindenkori hullámterjedési irányba állását vagy állítását megengedő módon van kialakítva.

Tudományos igényű és megalapozottságú prognózisok, tanulmányok és munkák sokasága tanúskodik arról, hogy a világ energiaellátásának kérdése az olaj- és földgázkészletek kimerülése után válságossá válik. A fosszilis anyagok katasztrofálisnak mondható mértékű felhasználása mellett manapság egyre inkább előtérbe kerülnek a megújuló energiafajták hasznosításának kérdései.

Folyóvizek energiájának hasznosítására már évezredekkel ezelőtt is készítettek jól használható berendezéseket. A szél energiájának hasznosítására ugyancsak régi és igen eredményes módszer a vitorláshajók és szélmalmok használata. A napenergia hasznosítására készültek és napjainkban is készülnek jelentős teljesítményű berendezések. A napenergiából közvetlenül elektromos áram fejlesztésére szolgáló ún. napcellák alkalmazása is közismert. A mezőgazdaság ill. az állattenyésztés területén kifejlesztett biogáz hasznosító eljárások, berendezések eredményei, lehetőségei is számottevőek. (A geometrikus energiának a megújuló energiák közé sorolása vitatható.)

A tengerjárásokban megnyilvánuló és a szél által keltett vízmozgásban, a hullámzásban, áramlásban megjelenő energiák hasznosítására is történtek már próbálkozások. így például az edinburgi egyetem irányítása alatt 1980 óta folynak kísérletek az ún. imbolygó kacsa típusú hullámerőmű kialakítására. Ennek lényege, hogy egy a víz felületén úszó lehorgonyzóit est a hullámmozgás hatására ide-oda lengő, támolygó mozgást végez, és a belsejében levő karok a mozgás hatására hidraulikus szivattyút működtetnek. Az így nyert, nyomás alatt levő folyadékkal „pörgettyű hatást” is kifejtő lendítőkereket és hozzá csatlakoztatott áramfejlesztőt működtetnek.

Egy, a belfasti műszaki egyetemről származó másik megoldási javaslat két tartályt alkalmaz. Az egyik tartály a fenékhez van kábelekkel lekötve, és benne a hullámmozgásnak megfelelően a vízszint fel-le mozog. A rögzített tartályra úgy van rászerelve a ásik tartály, hogy a két tartály között viszonylag szűk keresztmetszetű átvezetés van, és abba egy ún. egyenirányító légturbinát építettek be. A hullámmozgásnak megfelelően az alsó tartályból a felsőbe fúvott ill. az onnan visszaszívott levegő a légturbinát mindig egyirányban forgatja. A turbina tengelyére szerelt generátor áramot fejleszt.

A 23 65 197. sz. DE szabadalmi publikációból ismeretes egy, a tárgykörben körvonalazotthoz közelálló olyan szerkezet, amely egy a tengerfenéken rögzített oszlopon vagy állványon lengő módon ágyazott karok szabad végein rögzített úszótesteket tartalmaz. Az úszótestek úgy vannak kialakítva, hogy a hullámzás függőleges amplitúdómozgását követik, és azt például egy sűrítő vagy szivattyú működtetése útján egy gáznemű vagy cseppfolyós munkaközeg helyzeti vagy belső nyomásenergiájának növelésére, majd ezzel egy további energiaátalakítót hajtva például villamos energiafejlesztésre hasznosítják. Ezen ismert megoldás tehát a vízenergia kinyerése szempontjából kizárólag a hullámzás amplitúdómozgását veszi figyelembe.

Egy másik, ugyancsak a tárgyköri szerkezeti megoldáshoz közelálló kialakítás szerint, amelyet a 29 21381 sz. DE nyilvánosságrahozatali irat ismertet, egy a vízfenékhez viszonylag helytállóan kikötött központi úszótesten sugárirányú karok vannak csuklósán ágyazva, és ezek végein vannak célszeren gömbalakú úszótestek rögzítve. A hullámzás amplitúdómozgását követő karok rendre egy folyékony munkaközeget lengőmozgásuk révén szállító és sűrítő dugattyús szivattyúkat, valamint energiatárolót tartalmazó zárt körfolyamatban dolgozó dugattyús szivattyúkat működtetnek, a komprimált hidraulikus közeget egy turbinában vagy hidromotorban expandáltatják, amely ugyancsak áramfejlesztő generátort hajt meg. Megállapítható, hogy ezen ismert megoldás is csupán a hullámmozgás függőleges amplitúdómozgásának kihasználására ill. hasznosítására alkalmas.

Ugyanez érvényes egy további, a 2 272 274. sz. FR szabadalmi bejelentésből megismerhető hullámenergia hasznosításra szánt berendezésre is, amely a mindenkori hullámterjedési irányra való beállás vagy beállíthatóság kivételével lényegében egyesíti a tárgykörben felsorolt ismert intézkedéseket.

A fentiekben felsorolt és vázolt korábbi megoldások rendre figyelmen kívül hagyják, hogy a hullámenergia jelentőségét nemcsak az adja, hogy a hullámmozgásban a szél energiája koncentrált formában jelentkezik, hanem az is, hogy a nagy távolságban keletkezett hullámzás szélcsendes területeken is még hasznosítható energiaértékkel jelentkezik. így pl. az Antarktisz környékén gyakori hatalmas viharok keltette 10-16 méter magas hullámok az óveánokon végighaladva még az északi sarkkörnél is 3-4 méter magas hullámmozgást adhatnak. A tengerfenék elmozdulásai, a vukánkitörések, földrengések hullámzás okozó hatását is indokolt figyelembe venni. (Japánban évente több mint ezer kisebb-nagyobb földrengést észlelnek. A Krakatoa vulkán kitörése 1883-ban Szumátra szigeteiére 35 méter ill. 22 méter magas hullámokat zúdított. A hullám mozgási sebessége - utólagos számítások szerint - mintegy 600 km/óra volt. A lökéshullám csökkenő erővel ugyan, de - háromszor járta körbe a Földet.)

Az óceánok, beltengerek ill. nagyobb tavak hullámmozgásban rejlő - az emberiség energiaszükségletét többszörösen meghaladó - energia haszno-2HU 201829 Β sításának kérdését az eddig ismert módszerek, szerkezetek nem oldották meg.

A hullámenergia komplex és jó hatásfokú hasznosíthatóságát az alábbi sajátos jellemzők, és az ezekkel kapcsolatosan jelentkező műszaki nehézségek gátolják:

A hullámmozgás intenzitásának és amplitúdójának változékonyságára jellemző, hogy az Atlanti óceánon pl. gyakori 3-4 méteres hullámok magassági viharok idején 14-16 métert is elér, és megfigyeltek már 18 méter feletti hullámokat is. A hullámzás időperiódusa 6-8 mp és 30-40 mp között változhat. A hullámmozgás jellege is igen összetett, így pl. a tarajos hullámoknak nemcsak emelő-, de kifejezetten rázkódást, rángatást okozó hatása is van. Az ún. lógóhullám magassága a nyílt tengeren sok esetben alig megfigyelhető, ugyanakkor előrehaladó mozgása olyan energiát képviselhet, hogy sziklának, kiépített partfalnak vetődve hatalmas víztömegeket a középvízszint fölé 25-30 méter magasságba is felcsap. A hullámtörés által kifejtett nyomás - mérések szerint - a középvízszint felett 7 méter magasságban elérheti a 11500 kp/m² értéket.

A hullámmozgás ill. a vele mozgó víztömegek mozgási irányának változása 180 fokot is elérhet. A mozgásirány kisebb értékű, de már jelentős irányváltozása, főleg kisebb vízmélységek esetében, óránként is bekövetkezhet.

A hullámzással általában együttjárő szél változó erejű, irányú és jellegű. A tengereken igen gyakran előforduló 100 km/ó feletti sebességű szél tolóereje 1000 kp/m² értéket is meghalad. Ez a szélhatás, főleg ha szakaszos, pöffös szél rángató hatásával együtt lép fel, igen súlyos következtményeket okozhat bármely műtárgyban. A nagy tengeri ciklonok okozta légörvények helyenként többszáz méteres vízoszlopokat ragadnak magukkal. Vihardagály hatására egy adott helyen és időben a szokásos vízszint 2-4 méterrel is megemelkedhet, amit az igen erős hullámzás hatása is súlyosbít. A vízmozgásból nyert - többnyire villamos - energia felhasználási helyre juttatása is gondokat okozhat. A fentiekhez társulnak még a hullámerőművek működési elvével, szerkezeti felépítésével, üzembiztonságával és karbantartásigényével kapcsolatos további nehézségek és követelmények is.

A fentiekben csupán nagy vonalakban összesítettjellemzők és nehézségek tükrében a jelen találmány alapját annak felismerése és messzemenő hasznosítása képezi, hogy a hullámzó felszíni vizek hullámenergiájának komplex, minden összetevőre kiterjedő hasznosítható kinyerésére alkalmas, viszonylag kisméretű olyan szerkezetek és ezekből rendszert képező szerkezet-együttesen kialakítására kell törekedni, amelyek egyaránt képesek a hullámzás függőleges irányú amplitúdómozgásának, a hullámmozgással együttjáró igen jelentős helyi vízáramlások energiájának és a dagályhullámok terjedési áramlási energiájának együttes, hasznosítható, és az ismert korábbi megoldásokhoz viszonyítva megnövelt hatásfokkal történő kinyerésére.

A találmány célja a fenti követelményrendszert maradéktalanul kielégítő olyan szerkezetek kialakítása, amelyek emellett még könnyen áttekinthető, egyszerű felépítésűek, az elhasználódásnak kitett és meghibásodott elemek könnyű, biztonságos és lehetőleg a telepítési helyszínen történő gyors cseréjét teszik lehetővé, hosszú élettartamú, csereszabatos alkatrészeket tartalmaznak, állandó felügyelet nélkül üzemeltethetők, és még abnormálisán magas vagy nagysebességű hullámok, lökéshullámok ill. vízáramlások, szélviharok, ciklonok stb. romboló hatását is károsodás nélkül elviselni képesek.

A kitűzött célt olyan tárgyi, hullámzó felszíni vizek energiájának hasznosítható kinyerésére alkalmas hullámerőgép kialakításával és alkalmazásával érjük el, amelynek a találmány szerint legalább az úszótest(ek) üzemi állapotban vízbe merülő, vízalatti tartományán elrendezett legalább egy járulékos áramlási energiaátalakító egysége is van, amely célszerűen egy áramlási forgógépet, különösen vízturbinát tartalmaz. Az áramlási forgógéppel, amely a hullámzó vízmozgással mindig együttjáró, bizonyos célszerű telepítési helyeken, például tengerszorosokban, folyamtorkolatokban stb. gyakran mérések és megfigyelések szerint - igen számottevő vízáramlási járulékos energiahasznosítását teszi lehetővé, előnyösen hajthatók a járulékos áramlási energiahasznosító egység részét képező villamos áramfejlesztő generátorok vagy hidraulikus szivattyúk. A hullámerőgép úszótestei előnyösen viharálló, csekély áramlási ellenállású áramvonalas kiképzésű üreges vagy habanyaggal kitöltött merev héjszerkezetű testekként lehetnek kialakítva, amelyek üzemi állapotban mindig vízbe merülő tartományán előnyösen állítható állásszögű legalább egy áramlási test, különösen terelőlapát ill. terelőszárny is el lehet rendezve.

A találmány szerinti hullámerőgép egyik típusú kiviteli alakjainál az alaptest egy a vízfenéken helytállóan és mereven rögzített oszlop ill. állvány, amelynek mindenkor vízfelszín fölé kinyúló tartományán egy függőleges tengelyvonal körül szabadonfutóan elforduló hídszerkezet van ágyazva, és a szabad végén úszőtesttel ellátott legalább egy lengőkar a hídszerkezetben elrendezett vízszintes tengely körül van függőleges síkú lengőmozgásra alkalmas módon csuklósán csapágyazva. Egy másik célszerű kiviteli lehetőséget képeznek az olyan hullámerőgépek, amelyeknél az alaptest egy a vízfenéken helytállóan rögzített, az uralkodó hullámterjedési és vízáramlás! iránnyal lényegében párhuzamos, a vízfelszín fölé kinyúló legalább egy fallal ellátott építmény, és a szabad végeiken rendre legalább egy úszótesttel ellátott lengőkarok a fal(ak közötti és) melletti függőleges síkokban lengőmozgásra alkalmas módon az építmény vízszint feletti tartományán rögzített legalább egy hídszerkezetben vannak csuklósán ágyazva. Az építmény alaptestén a vízáramlási viszonyokat befolyásoló legalább egy terelőfelület, különösen terelőgát is kiképezhető. Egy további, különösen mélyvízi telepítésre alkalmas kiviteli alakcsoportot képeznek az olyan hullámerőgépek, amelyeknél az alaptest a vízfenékhez legalább egy kikötőelem útján korlátozott relatívmozgást megengedő módon lehorgonyzóit, a mindenkori hullámterjedési áramlási és nyugalmi víztükör ingadozási viszonyok szerint önbeálló szabadságfokú úszó hordtestként van kialakítva.

-3HU 201829 Β

Célszerű, ha az ilyen hullámerőgépeknek több párhuzamos törzsű úszó hordtestként kialakított alapteste van, és a szabad végükön egy-egy úszótesttel ellátott lengőkarok az úszó hordtest párhuzamos törzseit azok vízszint fölé kinyúló tartományaiban egymással mereven összefpgó legalább egy hídszerkezetben vannak a hordtest törzsei közötti és/vagy melletti tartományokban függőleges síkú lengőmozgásra alkalmas módon csuklósán ágyazva. Az úszó hordtest törzsein szintén célszerű lehet állítható állásszögű terelőszárnyak elrendezése. Előnyösnek tűnik a találmány szerinti hullámerógépékből olyan hullámerőművek kialakítása, amely a hullámzó felszíni víz, különösen tenger, beltenger, tengeröböl, tengerszoros vagy jelentős kiterjedésű tó viszonylag partközeli tartományiaban telepített, a hullámzó és áramló felszíni víz energiájának hasznosítható kinyerésére alkalmas hullámerőgépek legalább egy csoportjából, és előnyösen partközeli szárazföldi telepítésű legalább egy villamos energia fogadó-, átalakító- és vezérlőállomásból állnak. Ez utóbbi célszerűen az egyes hullámerőgépekkel vagy ezek egy-egy csoportjával rendre legalább villamos energiaátvivő kábelek útján van összekötve. Az ilyen hullámerőművek előnyösen a mindenkori helyszíni topográfiai, valamint hullámterjedési és vízáramlási adottságoknak megfelelő eloszlásban, különösen pl. sakktáblaszerű elrendezében telepített kombinált hullámerógépeket ill. hullámerógépcsoportokat tartalmaznak, és az egyes vízenergia kinyerő hullámerőgépek ill. ilyenek csoportjai a fogadó-, átalakító- és vezérlőállomással vezérlő- és ellenőrzőjelek átvitelére alkalmas hírközlő rendszer útján is össze vannak kötve.

A hullámerőművek gazdaságos telepítési helyei a már rendelkezésre álló és további megfigyelési adatok alapján jól meghatározhatók.

A találmány lényegét az alábbiakban leegyszerűsített és csupán példaképpeni kiviteli alakok kapcsán a csatolt rajz segítségével ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra egy első példaképpeni találmány szerinti hullámerőgép vonalas oldalnézeti vázlata, a

2. ábra az 1. ábra szerinti hullámerógép felülnézete, a

3. ábra az 1. és 2. ábra szerinti hullámerőgép a nyíllal jelzett hullámterjedési ill. áramlási irányból vett előlnézete, a

4. ábra egy második példaképpeni találmány szerinti hullámerőgép 5. ábra szerinti IV-IV sík mentén vett hosszmetszeti vázlata, az

5. ábra a 4. ábra szerinti hullámerőgép vázlatos felülnézete, a

6. ábra a 4. és 5. ábra szerinti hullámerógép 4. ábrán bejelölt VI-VI sík mentén vett keresztmetszete, a

7. ábra egy további, harmadik példaképpeni találmány szerinti hullámerőgép 8. ábrán bejelölt VII-VII metszősík mentén vett keresztmetszete, a

8. ábra a 7. ábra szerinti hullámerőgép vonalas felülnézeti vázlata, míg a

9. ábra a 7. és 8. ábra szerinti hullámerőgép a nyíllal jelzett hullámterjedési ill. áramlási irányból vett elölnézeti vázlata.

Viszonylag kis vízmélységű, gyakran változó irá4 nyú szélmozgással és ennek megfelelően változó irányú hullámmozgással jellemzett felszíni víztartományokban célszerűen és előnyösen telepíthető és alkalmazható első példaképpeni hullámerőgépet mutatunk be a rajz 1-3. ábráin.

3. alaptestként a 2 vízfenéken példaképpeni 310 cövekek segítségével helytállóan és mereven lehorgonyzott 31 oszlop vagy állvány maximális dagályszint és hullámmagasság mellett is vízfeletti tartománya körül szabadon elforduló módon egy kelló szilárdságú és merevségű 30 hídszerkezet van csapágyazva. A 30 hídszerkezetben elrendezett 301 tengelyek körül egy-egy egymással párhuzamos függőleges síkokban lengőmozgás végzésére alkalmas, az ár-apály különbség figyelembevételével megfelelő hosszúságúra méretezett 4 lengőkar van csuklósán ágyazva. A 4 lengőkarok szabad végein rendre egy-egy csekély áramlási ellenállású, áramvonalas kiképzésű üreges, vagy habanyaggal kitöltött merev héjszerkezetű, kellő önsúlyú 5 úszótest van mereven rögzítve. A szerkezeti egységek kialakítása és méretezése olyan, hogy az 1. ábrán érzékeltetett 1 nyugalmi víztükör esetén az 5 úszótest a rajz szerinti állapotban, tehát meghatározott merülési mélységig a vízbe merülő helyzetben tartózkodik. Egyik végével az egykarú emelőként kiképzett 4 lengőkarhoz, míg másik végével a 30 hídszerkezethez egy előnyösen kettősműködésű dugattyús szivattyúként valamely hidraulikus folyadék, célszerűen olaj szállítására alkalmasan kialakított dugattyús munkahenger van csuklósán csatlakoztatva. Az úszótestek (üzemen kívüli, vízszint fölé kiemelt leállított állapotukat kivéve) mindenkor vízbe merülő tartományán, a jelen esetben az 5 úszótestek alján az 1. és 3. ábrán különösen érzékelhető módon három-három egymással párhuzamosan járulékos 7 áramlási energiaátalakító egység, az adott esetben vízturbinákkal hajtott áramfejlesztő genrátorok vannak elrendezve. Ehelyütt jegyezzük meg, hogy viszonylag csekély mélységű felszíni vizekbe 3 alaptestként a jelen kiviteli példában alkalmazott 31 oszlopok lehorgonyott telepítése a manapság főként olaj- vagy gázkinyerés céljára telepített fúrótornyok és termelőkutak létesítéséhez és üzemeltetéséhez kidolgozott magas színvonalú ún. off-shore telepítési technikák ismeretében műszaki és gazdaságossági szempontból egyaránt problémamentes műszaki feladat.

A fentiekben leírt példaképpeni találmány szerinti hullámerógép működésmódja a következő:

Könnyen belátható, hogy a szerkezet a 30 hídszerkezetnek a 31 oszlop körüli körbeforgatható szabadonfutó csapágyazása következtében bármely, az 1. és 2. ábrán a nyíllal érzékeltetett hullámterjedési és vízáramlási irány kialakulása és annak bármely megváltozása esetén is az a nyíl szerinti mindenkori terjedési és áramlási viszonyokhoz képest a rajzon feltüntetett helyzetbe áll be. Az a nyíl irányában haladó hullámok egyrészt magukkal viszik és ezzel lengőmozgásban tartják az 5 úszótestekkel mereven kapcsolt 4 lengőkarokat, amelyek viszont a 6 munkahengerek hosszváltozásaival arányos térfogatkiszorítás révén valamely (a rajzon nem feltüntetett) zárt folyadéktérből a kettősműködésű dugattyús szivattyú elvén hidraulika olajat

-4HU 201829 Β szállítanak egy pl. gázpufferes nyomástárolóba. A nyomástárolóban megfelelő nyomásra komprimált olajjal hidromotort hajtunk, amelynek forgó hajtott tengelyére áramfejlesztő generátor van catlakoztatva. A nyert villamos energiát ismert módon pl. energiaszállító kábelen egy célszerűen partközeiben a szárazföldön kiépített fogadó-, átalakító- és vezérlőállomáshoz vezetjük. Bizonyos esetekben a nyert villamos energia közvetlenül a felhasználóhoz is továbbítható. Lényegesnek ítéljük leszögezni, hogy a szerkezet fentiekben leírt funkcionális elemei és a víz hullámmozgásának függőleges irányú vízszintkövetéssel történő energianyerési kihasználása a fentebb ismertetett módon ma már a technika állását képező ismert intézkedések. A találmányunk alapját képező felismerés szerint azonban a hullámerőgép üzemi állapotban állandóan a víz alá merülő úszótesttartományain elrendezett járulékos 7 áramlási energiaátalakító egységekkel a hullámmozgással minden esetben együtt jelentkező, a hullámterjedési iránnyal azonos irányú igen jelentős vízáramlási energiát is hasznosítjuk olymódon, hogy 7 áramlási energiaátalakító egységként pl. csőturbinát alkalmazunk, amelyhez közvetlenül kapcsolunk egy áramfejlesztő generátort. A termelt villamos energiát a fentiekben már ismertetett módon a továbbfeldolgozó állomáshoz vagy közvetlenül a felhasználóhoz továbbítjuk. Alternatív megoldás lehet, ha a 7 áramlási energiaátalakító egység egy rotációs szivattyúmű, amely járulékos szállítószervként rásegíthet a 6 munkahengerekkel párhuzamos üzemben hidraulikus nyomóközegnek a nyomástárolóba történő komprimálására ill. annak a rendszerben való keringetésére. Ezzel a találmány szerinti intézkedés, nevezetesen járulékos 7 áramlási energiaátalakító egységek alkalmazása révén, a szerkezet hatásfoka és szállítási egyenletessége ugrásszerűen megnövekszik.

Az 5 úszótesteket mindenkor úgy kell kiképezni, hogy azok belső terébe víz ne juthasson, és vihar vagy ciklonok esetében fellépő különösen magas hullámok, vízfalak tömegén az 5 úszótestek áramvonalas alakjuk és megfelelő szilárdságuk következtében a szerkezet károsodása nélkül áthatolni képesek legyenek. A találmány szerinti hullámerőgép ellátható olyan biztonsági reteszelőberendezéssel is, amely az egyes 4 lengőkarokat pl. a 6 munkahenger hidraulikus reteszelése révén a vízszint fölé kiemelt helyzetben rögzíti, és ezzel a működést időlegesen leállítja. Ilyen leállítás szükségessé válhat pl. extrám erejű viharok fellépése esetén, vagy javítási, karbantartási beavatkozások elvégzésének idejére. Az üzemleállítás történhet pl. viharszünet szüksége esetén automatikus vezérléssel, és a vészhelyzet elmúltával a szerkezet automatikusan normál üzemre kapcsolható vissza.

A találmány szerinti hullámerőgép felszíni vizeknek a mindenkori telepítési helytől függően együttesen és időben és/vagy térben egymást kiegészítve változó, ár-apály mozgásban, hullámzásban és mindkettő, valamint a szélenergia által is keltett vagy felerősített áramlásban is jelentkező energiaösszetevőit igen kedvező komplex energiaátalakítás révén hasznosítja. Találmány szerinti hullámerőgépek nagyszámú csoportos telepítésével olyan hullámerőművek alakíthatók ki, amelyek a telepítési helyek fellépő fáziseltérések kölcsönös - vezérelt vagy akár spontán - kiegyenlítése ill. kiegyenlítődése következtében legalábbis kvázifolyamatos energiaszolgáltatást biztosítanak jelentős hasznosítható teljesítménnyel. Az előnyös telepítési helyek előzetes megfigyelések, mérések és számítások alapján a mindenkoi topográfiai és hullámteijedési, valamint áramlási adottságoknak és jellemzőknek megfelelően jól meghatározhatók. Ugyanígy a mindenkori telepítési helyeken uralkodó felsorolt paraméterek képezik alapját a szerkezeti méretek és szilárdsági jellemzők meghatározásának is. A pl. sakktáblaszerűen telepített egyes hullámerőgépek vagy -erőgépcsoportok a parti fogadó-, átalakító- és vezérlőállomással előnyösen vezérlő- és ellenőrzőjelek átvitelére alkalmas hírközlő rendszer révén is össze vannak kötve.

A találmány szerinti kombinált hullámerőgép egy második célszerű példaképpeni kiviteli alakját a 4-6. ábrákon mutatjuk be. Az azonos ill. funkcionálisan azonos szerkezeti elemeket és egységeket a korábbiakban használtakkal azonos hivatkozási számokkal jelöljük. Ezen második példaképpeni kivitelek főleg olyan telepítési helyeken létesíthetők és alkalmazhatók kedvező beruházási és üzemi jellemzőkkel, ahol ugyancsak viszonylag kis vízmélység mellett a hullámmozgás és a vízáramlás irányára viszonylagos állandóság jellemző, tehát ez utóbbiak iránya hosszabb időintervallumokban sem mutat célszerűen mintegy 15 foknál nagyobb irányváltozásokat.

A 4-6. ábrákon feltüntetett példaképpeni találmány szerinti hullámerőgépnél 3 alaptestként egy a 2 vízfenéken helytállóan rögzített, célszerűen vasbeton szerkezetként kiképzett 32 építmény szolgál, amely az adott esetben egymással lényegében párhuzamos 321 és 322 terelőfalakat tartalmaz. Ez utóbbiakon a legmagasabb vízszint feltételezésével is a víztükör fölé kinyúló tartományban egy keresztirányú 30 hídszerkezet van elhelyezve, és az 1-3. ábrán bemutatott kiviteli alakkal analóg módon ezen 30 hídszerkezetben levő 301 tengelyek körül vannak a szabad végeiken 5 úszótestekkel ellátott 4 lengőkarok csuklósán ágyazva. Belátható, hogy kettőnél több 321, 322,... terelőfal alkalmazásával az egyetlen szerkezetben foglalt 4 lengőkarok száma tetszés szerint növelhető. A 4 lengőkarok és a 30 hídszerkezet megfelelő pontjai közé itt is hidraulikus közeg térfogatkiszorításos nyomásfokozására és célszerűen zárt rendszerben történő keringetésére alkalmasan kiképzett kettősműködésű 6 munkahengerek vannak beiktatva, amelyek és a hozzájuk kapcsolódó energiatároló és energiaátalakító egységek felépítése, kapcsolása és működésmódja azonos az előző példában már részletesen leírtakkal. Az 5 úszótestek állandóan vízbe merülő tartományain itt is a találmány szerinti intézkedésnek megfelelően járulékos 7 áramlási energiaátalakító egységek vannak a rajzon jól látható módon elrendezve. Ez utóbbiak számára fokozottan kedvező, megnövelt áramlási sebességek elérése céljából a 32 építmény 323 alapelemén kiképezhető egy vagy több keresztmetszetszűkítő 324 terelőgát is. Az úszótestekre ható felhajtóerő a hidrosztatikus

-5HU 201829 Β komponens mellett növelhető még az áramlást hasznosító, adott esetben változtatható, beállítható állásszögű 51,52 terelőszárnyak alkalmazásával is, amelyek az 5 úszótestekre emelő értelemben ható dinamikus felhajtóerőt ébresztenek. Belátható, hogy kellően hosszú 321,322 és esetenként további terelőfalak kialakításával az utóbbiak által létesített „áramlási csatornákban” soros elrendezében egymást követően egynél több 4 lengőkar és az utóbbival együttdolgozó szerkezeti egység is elrendezhető. A 32 építmény létesíthető a telepítés helyszínén, de kisebb szerkezeteknél előgyártás és helyszínre vontatás, majd ezt követő merevlehorgonyzás útján is. A 321, 322 terelőfalak kialakíthatók többrészes és/vagy a párhuzamostól eltérő szögállású, megtört vagy ékalakú stb. kivitelben is. Az ilyen kialakítások a 324terelőgát(ak) fakultatív alkalmazásával együtt rendre a helyi vízáramlási, vízmozgási paraméterek energiakinyerés szempontjából optimális kedvező módosítását, befolyásolását szolgálják.

Jelentős, pl. száz métert meghaladó vízmélységek esetén kontinentális talapzatokon, tengerfenékhátságokon telepíthető példaképpeni találmány szerinti kombinált hullámerőgépet mutatunk be végül a csatolt rajz 7-9. ábráin. Az egyes szerkezeti elemeket és egységeket, amelyek funkcionálisan azonos kiképzésűek vagy rendeltetésnek, Itt is a korábbiakkal azonos hivatkozási jelekkel jelöltük, így a szerkezeti felépítés és a működésmód részletes ismertetésétől eltekintünk, minthogy az az előző kiviteli példák ismertetése alapján a szakember számára nyilvánvaló. A 7-9. ábrák szerinti példaképpen! találmány szerinti hullámerőgép a korábbiaktól abban különbözik, hogy az 5 úszótestekkel ellátott 4 lengőkarok itt 3 alaptestként egymással katamarán-szerűen mereven összekapcsolt 331,332 és 333 törzsekből felépített 33 úszó hordtesten elrendezett vízfeletti 30 hídszerkezetekhez vannak csuklósán csatlakoztatva. A 33 úszó hordtest megfelelő anyagú és kellő szilárdságú, valamint hosszúságú 330 kikötőelemmel, például korrozív hatásnak és a vizekben levő mikrobák és állatok károsító hatásának egyaránt jól ellenálló acéllánccal van a 3 vízfenéken lehorgonyozva, így a hullámerőgép a mindenkori szél-, hullámterjedési és áramlási viszonyoknak megfelelően a kihorgonyzási pont körül a 8. ábra szerinti b nyíllal érzékeltetett íves pályán elmozdulva a legkedvezőbb helyzetbe áll be. Az 1-3. ábrák kapcsán ismertetettel mindenben analóg energiaátalakítási folyamat eredményeképpen termelt villamos energiát előnyösen a 330 kikötőelemmel lazán összekapcsolt, majd a vízfenéki kihorgonyzási ponttól a 2 vízfenékre lefektetett vízalatti kábellel vezetjük el a mindenkori felhasználási helyre, előnyösen a szárazföldi telepítésű fogadó-, átalakító- és vezérlőállomásra. Olyan viszonylag mélyvízi telepítési helyeken, ahol a hullámterjedés ill. vízáramlás iránya nem változik jelentős, pl. 15 fokot meghaladó mértékben, célszerű lehet a hullámerőgép 33 úszó hordtestét egynél több vízfenéki ponthoz is 330 kikötőelemekkel kihorgonyozni. A hullámerőgép fenti kialakítása következtében minden nehézség nélkül követni képes akár tíz métert meghaladó ár-apály és hullámzás okozta vízszintváltozásokat Is. A 7-9. ábrán bemutatott úszó hordtestes találmány szerinti kombinált hullámerőgép kialakítható a rajzon láthatóból eltérően több vagy kevesebb 331,332,333,... törzzsel is, és ez utóbbiak egymással több vagy kevesebb 30 hídszerkezet és 302 áthidaló után lehetnek összekötve. Megjegyezzük, hogy a 331, 332, 333 törzsek állandóan vízbemerülő tartományain is elrendezhetek a találmány szerint javasolt járulékos 7 áramlási energiaátalakító egységek és különböző áramlásterelő lapátok, szárnyfelületek vagy hasonlók is. A hullámerőgép teljes egészében előregyártható parti gyártóművekben, majd vízrebocsátás után a telepítési helyszínre vontatható és lehorgonyozható. Ugyanez érvényes időszakos nagyjavítások, karbantartási beavatkozások végezhetőségére. Ilyen céljából a hullámerőgép pl. szárazdokkba vontatható. Várhatóan előnyös olyan szerkezeti méretek megválasztása, ahol pl. a 33 úszó hordtest hosszúsága a mindenkori telepítési hely szerint várható hullámhosszúság legalább kétszerese, mivel így a 3 alaptest viszonylagos stabil helyzete érhető el. _r

Általánosságban megjegyezzük, hogy az összes kiviteli alak esetében 301 tengelyek körüli csapágyazás helyett a 4 lengőkarok egyéb más, függőleges síkú lengőmozgást megengedő csuklós kapcsolattal is csatlakoztathatók.

Claims (13)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kombinált hullámerőgép hullámzó felszíni vizek energiájának hasznosítható kinyerésére, amely a hullámzó vízközegben legalább viszonylag helytállóan elrendezett alaptesthez csuklósán csatlakozó legalább egy lengőkar szabad végén rögzített legalább egy úszótestet, valamint egyrészt az alaptesthez, másrészt a lengőkarhoz csatlakoztatott, nyomóközeg szállítására alkalmas, előnyösen kettósműködésű dugattyús munkahengert, adott esetben az utóbbi mindenkori nyomótereire csatlakozó energia-, különösen nyomástárolót, és az eneglatárolóról táplált energiaátalakító egységeket, előnyösen turbinát vagy hidromotort, továbbá az utóbbival meghajtott áramfejlesztő generátort tartalmaz, és az alaptest a lengőkar(ok) lengési síkjának legalább közelítőleg a mindenkori hullámterjeldési irányba állását vagy állítását megengedő módon van kialakítva, azzal jellemezve, hogy legalább az úszótestiek) (5) üzemi állapotban vízbe merülő, vízalatti tartományán elrendezett legalább egy járulékos áramlási energlaátalakító egysége (7) is van, amely célszerűen egy áramlási forgógépet, különösen vízturbinát tartalmaz. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az alaptest (3) mindenkor vízalatti tartományán elrendezett legalább egy járulékos áramlási energiaátalakító egysége (7) is van. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy a járulékos áramási energiaátalakító egység (7) áramási forgógépet, különösen vízturbinát tartalmaz. (Elsőbbsége: 1986.06.21.)
4. 4. A 3. igénypont szerinti kombinált hullámerő-6HU 201829 Β gép, azzal jellemezve, hogy a járulékos energiaátalakító egység (7) az áramlási forgógéppel, különösen vízturbinával hajtott áramfejlesztő generátort is tartalmaz. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
5. 5. A 3. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy a járulékos energiaátalakító egység (7) az áramlási forgógéppel, különösen vízturbinával hajtott hidraulikus szivattyút is tartalmaz. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az úszótestiek) (5) áramvonalas kiképzésű üreges vagy habanyaggal kitöltött merev héjszerkezetű test(ek)ként van(nak) kialakítva. (Elsőbbsége: 1985.06.25.)
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az úszótestiek) üzemi állapotban víz alá merülő tartományán előnyösen állítható állásszögű legalább egy áramlási test, különösen terelőlapát ill. terelószárny (51, 52) is el van rendezve. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az alaptest (3) egy a vízfenéken (2) helytállóan és mereven rögzített oszlop (31) ill. állvány, amelynek mindkor vízfelszín fölé kinyúló tartományán egy függőleges tengelyvonal körül szabadon elforduló hídszerkezet (30) van ágyazva, és a szabad végén úszótesttel (5) ellátott legalább egy lengőkar (4) a hídszerkezetben (30) elrendezett vízszintes tengely (301) körül van függőleges síkú lengőmozgásra alkalmas módon csuklósán csapágyazva. (Elsőbbsége: 1985.06.25.)
9. 9. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kombinált hullámerőgép, azzaljellemezve, hogy az alaptest (3) egy a vízfenéken (2) helytállóan rögzített, az uralkodó hullámterjedési és vízáramlási iránnyal lényegében párhuzamos, a vízfelszín fölé kinyúló legalább egy fallal (321, 322) kialakított építmény (32), és a szabad végeiken rendre egy-egy úszótesttel (5) ellátott lengőkarok (4) a fal(ak) (321, 322) közötti és/vagy melletti függőleges síkokban lengőmozgásra alkalmas módon az építmény (32) vízszint feletti tartományán rögzített legalább egy hídszerkezetben (30) vannak csuklósán ágyazva. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
10. 10. A 9. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az építmény (32) alaplemezén (323) a lengőkarok (4) munkatartományaiban a vfeáramlási viszonyokat befolyásoló legalább egy terelőfelület, különösen terelőgát (324) is ki van képezve. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)
11. 11. Az 1-7. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az alaptest (3) a vízfenékhez (2) legalább egy kikötőelem (330) útján korlátozott relatívmozgást megengedő módon lehorgonyzóit, a mindekori hullámterjedési, áramási és nyugalmi víztükör (10) ingadozási viszonyok szerint önbeálló szabadságfokú úszó hordtestként (33) van kialakítva. (Elsőbbsége: 1985.06.25.)
12. 12. A 11. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy több párhuzamos törzsű (331,332, 333) úszó hordtestként (33) kialakított alapteste (3) van, és a szabad végükön egy-egy úszótesttel (5) ellátott lengőkarok (4) az úszó hordtest (33) párhuzamos törzseit (331, 332,333) azok vízszint fölé kiálló tartományaiban egymással mereven összefogó legalább egy hídszerkezetben (30) vannak a hordtest (33) törzsei (331, 332, 333) közötti és/vagy melletti tartományokban függőleges síkú lengőmozgásra alkalmas módon csuklósán ágyazva. (Elsőbbsége: 1985.06.25.)
13. 13. A 11. vagy 12. igénypont szerinti kombinált hullámerőgép, azzal jellemezve, hogy az úszó hordtestként (33) kialakított alaptest (3) törzsein (331, 332, 333) azok vízalatti tartományaiban előnyösen állítható állásszögű áramlási testek, különösen terelőlapátok ill. terelőszárnyak is el vannak rendezve. (Elsőbbsége: 1986.02.21.)