NL2005766C2

NL2005766C2 - DEVICE FOR CONVERTING WAVE MOVEMENTS IN ELECTRIC ENERGY, VESSEL EQUIPPED WITH SUCH A DEVICE, COMPOSITION THEREOF AND METHOD THEREOF.

Info

Publication number: NL2005766C2
Application number: NL2005766A
Authority: NL
Inventors: Marcel Jacobus Haasteren
Original assignee: Marcel Jacobus Haasteren
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-05-30

Description

Inrichting voor het omzetten van golfbewegingen in elektrische energie, vaartuig voorzien van een dergelijke inrichting, samenstel daarvan en werkwijze daarvoor 5 Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het omzetten van golfbewegingen in elektrische energie.Device for converting wave movements into electrical energy, vessel provided with such a device, assembly thereof and method thereof The present invention relates to a device for converting wave movements into electrical energy.

Onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op een vaartuig voorzien van een dergelijke inrichting.The present invention further relates to a vessel provided with such a device.

10 Onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een samenstel van twee of meer van dergelijke inrichtingen.The present invention also relates to an assembly of two or more of such devices.

Onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het omzetten van golfbewegingen in elektrische energie.The present invention further relates to a method for converting wave movements into electrical energy.

15 Sinds enkele jaren is de betrokkenheid bij het milieu en een duurzaam gebruik van de middelen die onze omgeving ons biedt sterk toegenomen. Dit heeft geleid tot een intensivering van de investeringen in diverse projecten ter bevordering van duurzame leven, zoals bijvoorbeeld het 20 opwekken van "groene" stroom. Bekende voorbeelden van groene stroom zijn, stroom verkregen uit zonne-energie, windenergie, verbranding van biomassa en waterkracht.15 In recent years, our commitment to the environment and sustainable use of the resources that our environment offers us has increased considerably. This has led to an intensification of investments in various projects to promote sustainable living, such as, for example, the generation of "green" electricity. Well-known examples of green electricity are electricity obtained from solar energy, wind energy, biomass combustion and hydropower.

Het doel van onderhavige uitvinding is het verschaffen van een alternatief voor het verkrijgen van 25 groene energie uit waterkracht door gebruik te maken van de golfbewegingen van water op open water.The object of the present invention is to provide an alternative for obtaining green energy from hydropower by making use of the wave movements of water on open water.

De uitvinding bereikt dit doel door een inrichting te verschaffen voor het omzetten van golfbewegingen in elektrische energie volgens conclusie 1. De inrichting 30 omvat: een eerste elektrische generator, en een roteerbaar aangebrachte massa, waarbij: wanneer de inrichting drijft, de rotatieas in hoofdzaak vertikaal geplaatst is, het zwaartepunt van de massa in hoofdzaak buiten de rotatieas 2 gelegen is, en een rotatie van de massa de eerste elektrische generator aandrijft. In een specifieke uitvoeringsvorm is de inrichting aangebracht aan boord van een vaartuig. In een alternatieve uitvoeringsvorm heeft de 5 inrichting zelf drijfvermogen. In een specifiekere uitvoeringsvorm van deze laatste is de inrichting voorzien van een anker om te voorkomen dat de inrichting door wind of stroming meegevoerd wordt. De inrichting is zodanig aan boord van een vaartuig aangebracht, of is zodanig gevormd 10 dat indien zij zelf drijft, de rotatieas hoofdzakelijk vertikaal georiënteerd is. Hierdoor is de massa draaibaar in een vlak dat hoofdzakelijk horizontaal georiënteerd is. Door de golfbewegingen van het water en/of de werking van wind op de inrichting of het vaartuig waarin de inrichting geplaatst 15 is, zal de inrichting een schommelende beweging maken. Hierdoor zal de rotatieas niet continu vertikaal georiënteerd zijn, maar rond de vertikale stand schommelen en zal het draaivlak van de massa een zekere mate van helling vertonen, waardoor de massa, onder invloed van de 20 zwaartekracht, naar het laagste punt van zijn draaicirkel zal draaien. Door de schommelingen zal de rotatieas steeds een andere stand aannemen en dientengevolge zal het laagste punt van de draaicirkel van de massa steeds verschuiven. Hierdoor zal de massa voortdurend naar het laagste punt van 25 de draaicirkel draaien. Deze draaibewegingen van de massa worden overgebracht op de elektrische generator, zodat de beweging omgezet wordt in een elektrische stroom.The invention achieves this object by providing a device for converting wave movements into electrical energy according to claim 1. The device 30 comprises: a first electrical generator, and a rotatably arranged mass, wherein: when the device is floating, the axis of rotation is substantially vertical is placed, the center of gravity of the mass is substantially outside the axis of rotation 2, and a rotation of the mass drives the first electric generator. In a specific embodiment, the device is arranged on board a vessel. In an alternative embodiment, the device itself has buoyancy. In a more specific embodiment of the latter, the device is provided with an anchor to prevent the device from being carried by wind or current. The device is arranged on board a vessel, or is shaped in such a way that if it is floating itself, the axis of rotation is mainly vertically oriented. This makes the mass rotatable in a plane that is mainly oriented horizontally. Due to the wave movements of the water and / or the effect of wind on the device or the vessel in which the device is placed, the device will make a fluctuating movement. As a result, the axis of rotation will not be continuously vertically oriented, but will fluctuate around the vertical position and the plane of rotation of the mass will exhibit a certain degree of inclination, as a result of which the mass, under the influence of gravity, will rotate to the lowest point of its rotation circle. . As a result of the fluctuations, the axis of rotation will always assume a different position and, as a result, the lowest point of the turning circle of the mass will always shift. As a result, the mass will constantly rotate to the lowest point of the turning circle. These rotational movements of the mass are transferred to the electric generator, so that the movement is converted into an electric current.

De inrichting omvat verder: een tweede elektrische generator; en een ontkoppelorgaan, waarbij het 30 ontkoppelorgaan de rotatie van de massa in een eerste richting overdraagt op de eerste elektrische generator en de rotatie van de massa in een tweede richting overdraagt op de tweede elektrische generator. In een specifieke 3 uitvoeringsvorm wordt de ontkoppeling gerealiseerd door een as te voorzien van een tweetal ratels die in tegengestelde richtingen vrijlopen.The device further comprises: a second electric generator; and a disconnector, wherein the disconnector transfers the rotation of the mass in a first direction to the first electric generator and transfers the rotation of the mass in a second direction to the second electric generator. In a specific embodiment the disconnection is realized by providing an axle with two ratchets that run free in opposite directions.

Verder omvat de inrichting: een eerste vliegwiel, 5 en een tweede vliegwiel, waarbij: het eerste vliegwiel zodanig met het ontkoppelorgaan verbonden is dat de rotatie van de massa in de eerste richting op het vliegwiel overgedragen wordt en dat de rotatie van het eerste vliegwiel de eerste elektrische generator aandrijft, en het 10 tweede vliegwiel zodanig met het ontkoppelorgaan verbonden is dat de rotatie van de massa in de tweede richting op het vliegwiel overgedragen wordt en dat de rotatie van het tweede vliegwiel de tweede elektrische generator aandrijft. Door de combinatie van de vliegwielen met het 15 ontkoppelorgaan, worden de frequentieslingeringen van de opgewekte stroom verminderd.The device further comprises: a first flywheel, 5 and a second flywheel, wherein: the first flywheel is connected to the decoupling member in such a way that the rotation of the mass in the first direction is transferred to the flywheel and that the rotation of the first flywheel drives the first electric generator, and the second flywheel is connected to the decoupling member in such a way that the rotation of the mass in the second direction is transferred to the flywheel and that the rotation of the second flywheel drives the second electric generator. Due to the combination of the flywheels with the decoupling member, the frequency oscillations of the generated current are reduced.

De onderhavige uitvinding verschaft in een verdere uitvoeringsvorm een inrichting, waarbij wanneer de inrichting zich in drijvende toestand bevindt, het 20 ontkoppelorgaan en de elektrische generators zich onder het vlak bevinden waarin de massa roteert en hun zwaartepunt zich in hoofdzaak in het verlengde van de rotatieas van de massa bevindt.In a further embodiment, the present invention provides a device, wherein when the device is in floating condition, the decoupler and the electric generators are below the plane in which the mass rotates and their center of gravity is substantially in line with the axis of rotation of the mass.

In weer een verdere uitvoeringsvorm wordt een 25 inrichting verschaft, waarbij de rotatieassen van ten minste twee van de massa, de vliegwielen, en de elektrische generators concentrisch zijn. Hierdoor wordt een compacte inrichting verkregen.In yet a further embodiment, a device is provided in which the axes of rotation of at least two of the mass, the flywheels, and the electric generators are concentric. A compact device is hereby obtained.

In wederom een verdere inrichting wordt het moment 30 van de vliegwielen op de elektrische generators overgebracht door een riemoverbrenging.In yet another device, the moment of the flywheels is transmitted to the electric generators by a belt transmission.

In een specifieke uitvoeringsvorm wordt een inrichting verschaft, waarbij de riemoverbrenging een 4 dubbele riemoverbrenging is, waarbij een overbrengingsverhouding anders dan 1:1 gerealiseerd wordt. Door een lage overbrengingsverhouding te realiseren, wordt het vliegwiel een hogere rotatiesnelheid gegeven.In a specific embodiment, a device is provided wherein the belt transmission is a 4 double belt transmission, whereby a transmission ratio other than 1: 1 is realized. By achieving a low gear ratio, the flywheel is given a higher rotational speed.

5 In een verdere uitvoeringsvorm verschaft de onderhavige uitvinding een inrichting, verder omvattende koppelmiddelen voor het niet-stijf koppelen van de inrichting aan een in hoofdzaak identieke inrichting om zodoende een samenstel van inrichtingen te verkrijgen. Door 10 de koppelmiddelen kunnen meerdere inrichtingen aan elkaar gekoppeld worden, om zodoende een met het water meegolvende structuur te vormen, waarbij elke inrichting individueel een aandeel levert in de productie van elektriciteit door het gehele samenstel.In a further embodiment, the present invention provides a device, further comprising coupling means for non-rigid coupling of the device to a substantially identical device so as to obtain an assembly of devices. By means of the coupling means, a plurality of devices can be coupled to each other, so as to form a structure flowing along with the water, wherein each device individually supplies a share in the production of electricity throughout the entire assembly.

15 In een specifieke, verdere uitvoeringsvorm wordt een inrichting verschaft, waarbij de horizontale dwarsdoorsnede in drijvende toestand in hoofdzaak een regelmatige zeshoek vertoont. Deze regelmatige vorm is bijzonder geschikt om meerdere inrichtingen aan elkaar te 20 koppelen om zo een samenstel van inrichtingen te vormen.In a specific, further embodiment, a device is provided, wherein the horizontal cross-section in the floating state essentially has a regular hexagon. This regular shape is particularly suitable for connecting a plurality of devices to each other in order to form an assembly of devices.

De onderhavige uitvinding verschaft een verdere uitvoeringsvorm, waarbij de zijde die in drijvende toestand de onderzijde vormt, in hoofdzaak convex gevormd is. Door de convexe vorm is de inrichting beter in staat de golvende 25 beweging van het water over te nemen, waardoor er een betere energieoverdracht is van water op de inrichting.The present invention provides a further embodiment, wherein the side that forms the bottom in floating condition is substantially convex. Due to the convex shape, the device is better able to take over the wavy movement of the water, so that there is a better energy transfer from water to the device.

In een specifiekere uitvoeringsvorm vormt de zijde die in drijvende toestand de onderzijde vormt, in hoofdzaak een omgekeerde piramide.In a more specific embodiment, the side that forms the bottom when floating, essentially forms an inverted pyramid.

30 In een alternatieve specifiekere uitvoeringsvorm vormt de zijde die in drijvende toestand de onderzijde vormt, in hoofdzaak een omgekeerde, afgeknotte piramide.In an alternative more specific embodiment, the side that forms the underside in floating condition essentially forms an inverted, truncated pyramid.

55

Onderhavige uitvinding verschaft ook een vaartuig voorzien van een van de hierboven beschreven inrichtingen.The present invention also provides a vessel provided with one of the devices described above.

De uitvinding verschaft ook een samenstel van twee of meer van bovengenoemde inrichtingen.The invention also provides an assembly of two or more of the above devices.

5 Volgens een ander aspect volgens de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het omzetten van golfbewegingen in elektrische energie door middel van een van bovengenoemde inrichtingen.According to another aspect according to the invention, a method is provided for converting wave movements into electrical energy by means of one of the above-mentioned devices.

Verdere voordelen en uitvoeringsvormen worden 10 beschreven in navolgende voorbeelduitvoeringsvormen aan de hand van de bijgevoegde figuren, waarin:Further advantages and embodiments are described in the following exemplary embodiments with reference to the accompanying figures, in which:

Figuur 1 een axonometrisch aanzicht van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding toont;Figure 1 shows an axonometric view of a device according to the present invention;

Figuur 2 een samenstel van inrichtingen volgens de 15 onderhavige uitvinding toont; enFigure 2 shows an assembly of devices according to the present invention; and

Figuur 3 een vaartuig omvattende een inrichting volgens de onderhavige uitvinding toont.Figure 3 shows a vessel comprising a device according to the present invention.

Een drijvend huis 10 (figuur 1) omvat een massa 12, in dit geval een cirkelsectievormige massa, welke 20 aangebracht is op een as. De massa 12 is draaibaar rond de as en het zwaartepunt van de massa 12 valt niet samen met de as, zodat indien de as niet volledig verticaal georiënteerd is, de massa zal draaien totdat hij zich in het laagste punt van zijn cirkelvormige baan bevindt.A floating housing 10 (Figure 1) comprises a mass 12, in this case a circular section-shaped mass, which is mounted on an axis. The mass 12 is rotatable about the axis and the center of gravity of the mass 12 does not coincide with the axis, so that if the axis is not fully vertically oriented, the mass will rotate until it is at the lowest point of its circular path.

25 Indien het huis 10 in het water wordt geplaatst, zal het blijven drijven. De golfbeweging van het water zal het huis 10 nu in een schommelbeweging brengen, waardoor de as waarop de massa 12 is aangebracht doorlopend rond zijn verticale stand zal bewegen. Hierdoor zal het huis 10 steeds 30 zodanig opgelicht worden dat de massa 12 zich niet langer in het laagste punt van zijn cirkelvormige baan bevindt. Tengevolge hiervan zal de massa 12 rond zijn as draaien totdat hij zich weer in de laagste stand bevindt. Zolang er β golfbeweging is zal deze beweging van de massa 12 voortduren.25 If the housing 10 is placed in the water, it will float. The wave movement of the water will now cause the housing 10 to swing, so that the axis on which the mass 12 is mounted will move continuously around its vertical position. As a result, the housing 10 will always be lifted in such a way that the mass 12 is no longer in the lowest point of its circular path. As a result, the mass 12 will rotate about its axis until it is again in the lowest position. As long as there is a β wave movement, this movement of the mass 12 will continue.

Deze beweging van de massa 12 wordt via de as overgebracht op een tweetal ratels 14 die de bewegingen van 5 de as overzetten op twee richtingsspecifieke assen, waarbij elke richtingsspecifieke as alleen een enkele draairichting van de as krijgt overgedragen. Draait de as waaraan de massa 12 zit met de klok mee, dan zal deze beweging alleen overgedragen worden op de eerste richtingsspecifieke as en 10 niet op de tweede. Draait de as met de massa 12 daarentegen tegen de klok in, dan zal deze beweging alleen overgedragen worden op de tweede richtingsspecifieke as en niet op de eerste. De twee richtingsspecifieke assen zijn bijvoorbeeld twee concentrisch opgestelde assen, waarbij ten minste een 15 van de assen buisvormig is, in de binnenruimte waarvan de tweede as is opgesteld.This movement of the mass 12 is transferred via the axis to two ratchets 14 which transfer the movements of the axis to two direction-specific axes, each direction-specific axis only being transmitted a single direction of rotation of the axis. If the axis on which the mass 12 is seated turns clockwise, this movement will only be transmitted to the first direction-specific axis and not to the second. On the other hand, if the axis with the mass 12 rotates counterclockwise, this movement will only be transmitted to the second direction-specific axis and not to the first. The two direction-specific shafts are, for example, two concentrically arranged shafts, at least one of the shafts being tubular, in the inner space of which the second shaft is arranged.

Elk van de richtingsspecifieke assen drijft een vliegwiel 16a, 16b aan. Door de ontkoppelende werking van de ratels 14 wordt de massa 12 niet een op een overgedragen op 20 de vliegwielen 16a, 16b, maar krijgen de vliegwielen 16a, 16b steeds een "zet" van de massa 12 zodra deze laatste beweegt. De beweging van de vliegwielen 16a, 16b wordt via een bovenste riem 22a, 22b overgebracht op een as 24a, 24b, waarna de beweging via een onderste riem 26a, 26b vervolgens 25 overgebracht wordt op een elektrische generator 18a, 18b. De elektrische generator is bijvoorbeeld een type zoals op de markt gebracht door www.WindGenKits.com. De omtrek van de vliegwielen 16a, 16b is groter dan de omtrek van de as van de elektrische generator 18a, 18b, zodat er een hoge 30 overbrengingsverhouding is en de elektrische generator 18a, 18b een hoger aantal omwentelingen per tijdseenheid maakt dan het vliegwiel 16a, 16b. Door de aanwezigheid van het vliegwiel 16a, 16b wordt de variatie van de 7 omwentelingssnelheid van de as van de elektrische generator 18a, 18b verminderd, zodat deze laatste een elektrische stroom binnen een beperkt frequentiebereik genereert.Each of the direction-specific axes drives a flywheel 16a, 16b. Due to the decoupling action of the ratchets 14, the mass 12 is not transferred one to one to the flywheels 16a, 16b, but the flywheels 16a, 16b always receive a "move" from the mass 12 as soon as the latter moves. The movement of the flywheels 16a, 16b is transmitted via an upper belt 22a, 22b to a shaft 24a, 24b, whereafter the movement via a lower belt 26a, 26b is subsequently transferred to an electric generator 18a, 18b. The electric generator is for example a type as marketed by www.WindGenKits.com. The circumference of the flywheels 16a, 16b is larger than the circumference of the axis of the electric generator 18a, 18b, so that there is a high transmission ratio and the electric generator 18a, 18b makes a higher number of revolutions per unit of time than the flywheel 16a, 16b. The presence of the flywheel 16a, 16b reduces the variation of the 7 revolution speed of the axis of the electric generator 18a, 18b, so that the latter generates an electric current within a limited frequency range.

De hierboven beschreven inrichting 100 is een 5 autonome eenheid voor het omzetten van golfbeweging in elektrische energie. Het is echter ook mogelijk meerdere inrichtingen 100 te combineren (figuur 2). Door de zijden van de inrichtingen 100 te voorzien van koppelmiddelen is het mogelijk de inrichtingen 100 te combineren tot een 10 samenstel 200. De koppelmiddelen dienen de schommelbewegingen van de individuele inrichtingen 100 zo min mogelijk te hinderen. Daarom dienen de koppelmiddelen een niet-stijve koppeling te realiseren die ten minste een scharnierende, maar ook tot op zekere hoge ook een 15 torderende beweging toelaten. Alhoewel iedere inrichting 100 voorzien kan zijn van een eigen anker om te voorkomen dat de inrichting 100 door golf- en windwerking afdrijft, heeft het de voorkeur om het samenstel 200 te voorzien van enkele gedeelde ankermiddelen. In het getoonde voorbeeld wordt het 20 samenstel op een aantal punten op de plaats gehouden door lijnen 32 die verbonden zijn met drijvende boeien 34. De boeien 34 zijn vervolgens door ankerlijnen 36 verbonden met ankers 38 die op of in de bodem zijn aangebracht.The device 100 described above is an autonomous unit for converting wave motion into electrical energy. However, it is also possible to combine several devices 100 (Figure 2). By providing the sides of the devices 100 with coupling means, it is possible to combine the devices 100 into an assembly 200. The coupling means must hinder the rocking movements of the individual devices 100 as little as possible. Therefore, the coupling means must realize a non-rigid coupling which allows at least a pivoting movement, but also to a certain extent also a twisting movement. Although each device 100 may be provided with its own anchor to prevent the device 100 drifting away due to wave and wind action, it is preferable to provide the assembly 200 with some shared anchor means. In the example shown, the assembly is held in place at a number of points by lines 32 which are connected to floating buoys 34. The buoys 34 are then connected by anchor lines 36 to anchors 38 which are arranged on or in the bottom.

In een alternatieve uitvoeringsvorm zijn een of 25 meerdere inrichtingen 100 aan boord van een vaartuig 300 (figuur 3) aangebracht. In dit geval is het niet noodzakelijk dat de inrichtingen 100 zelf drijfvermogen hebben.In an alternative embodiment, one or more devices 100 are provided on board a vessel 300 (Figure 3). In this case, it is not necessary for the devices 100 to have buoyancy themselves.

Het moge voor de vakman duidelijk zijn dat de 30 hierboven getoonde uitvoeringsvormen slechts voorbeelduitvoeringsvormen zijn en dat er velerlei aanpassingen en wijzigingen mogelijk zijn binnen de uitvinding. Zo is het zonder meer mogelijk kenmerken van de 8 getoonde uitvoeringsvormen te combineren om hiermee verdere uitvoeringsvormen volgens de uitvinding te verkrijgen. De getoonde uitvoeringsvormen zijn derhalve niet beperkend voor de gevraagde bescherming. De gevraagde bescherming wordt 5 slechts bepaald door de navolgende conclusies.It will be clear to those skilled in the art that the embodiments shown above are merely exemplary embodiments and that many modifications and changes are possible within the invention. Thus, it is without doubt possible to combine features of the 8 embodiments shown in order to obtain further embodiments according to the invention. The embodiments shown are therefore not restrictive of the protection required. The requested protection is only determined by the following claims.

Claims

A device for converting wave movements into electrical energy, the device comprising: a first electrical generator; and a rotatably arranged mass; wherein: when the device is floating, the axis of rotation 10 is positioned substantially vertically; - the center of gravity of the mass is substantially outside the axis of rotation; and - a rotation of the mass drives the first electric generator; 15 a second electric generator; and a decoupling member, wherein the decoupling member transfers the rotation of the mass in a first direction to the first electric generator and transfers the rotation of the mass in a second direction to the second electric generator; a first flywheel; and a second flywheel; wherein: the first flywheel is connected to the decoupling member such that the rotation of the mass in the first direction is transferred to the flywheel and that the rotation of the first flywheel drives the first electric generator; and the second flywheel is connected to the decoupling member in such a way that the rotation of the mass in the second direction is transferred to the flywheel and that the rotation of the second flywheel drives the second electric generator.

The device of claim 1, wherein the device has buoyancy.

3. Device as claimed in claim 1 or 2, wherein when the device is in floating condition, the decoupling member and the electric generators are below the plane in which the mass rotates and their center of gravity is substantially in line with the axis of rotation of the mass is located.

4. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the rotational axes of at least two of the mass, the flywheels, and the electric generators are concentric.

5. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the moment of the flywheels on the electric generators is transmitted by a belt transmission.

6. Device as claimed in claim 5, wherein the belt transmission is a double belt transmission, wherein a transmission ratio other than 1: 1 is realized.

7. Device as claimed in any of the claims 1-6, further comprising coupling means for non-rigid coupling of the device to a substantially identical device so as to obtain an assembly of devices.

Device as claimed in claim 7, wherein the horizontal cross-section in the floating state substantially has a regular hexagon.

Device as claimed in any of the claims 1-8, wherein the side that forms the bottom in floating condition is substantially convex.

10. Device as claimed in claim 9, wherein the side which forms the bottom side in floating state, substantially forms an inverted pyramid.

11. Device as claimed in claim 9, wherein the side which forms the bottom side in floating condition, substantially forms an inverted, truncated pyramid.

12. Vessel provided with a device according to one of claims 1-11.

An assembly of two or more devices according to any of claims 1-11.

14. Method for converting wave movements into electrical energy by means of a device according to one of claims 1-13.