NL2009951C2 - Inrichting voor het opwekken van energie op basis van golfslag. - Google Patents

Description

Titel: Inrichting voor het opwekken van energie op basis van golfslag

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opwekken van energie op basis van golfslag.

In de praktijk zijn diverse inrichtingen voor het opwekken van energie op basis van golfslag bekend. Een belangrijke oorzaak voor het ontstaan van golfslag in een 5 grote watermassa zoals een zee of een oceaan is de inwerking van wind op het wateroppervlak. Het water wordt onder invloed van de wind in beweging gezet, en is daardoor in staat om krachten uit te oefenen op lichamen die zich in het water bevinden, met name stuwende krachten. Dat gegeven kan gebruikt worden om energie op te wekken, aangezien beweging van een lichaam energie is die in een inrichting 10 ingebracht kan worden en desgewenst omgezet kan worden naar een andere vorm van energie, bijvoorbeeld elektriciteit.

Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat omwille van de duidelijkheid het begrip “zee” hiernavolgend gebruikt zal worden als totaalbegrip voor grote watermassa’s waarin golven kunnen ontstaan, met name zeeën en oceanen.

15 Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een inrichting die bedoeld is om op zee opgesteld te worden, en die in staat is om op een efficiënte en bedrijfszekere wijze energie op te wekken op basis van golfslag. Dit doel wordt bereikt door middel van een inrichting die de volgende onderdelen omvat: een roteerbaar opgesteld basislichaam; een langwerpig, staafvormig lichaam dat met het basislichaam verbonden 20 is, dat drijfvermogen ten opzichte van zeewater heeft, en dat bestemd is om onder invloed van golfslag, en van een rotatiebeweging van het basislichaam, in en uit het water bewogen te worden; een arm die zich tussen het basislichaam en het staafvormige lichaam uitstrekt en deze twee lichamen met elkaar verbindt; en een hoofdas die met het basislichaam verbonden is om door het basislichaam aangedreven te worden.

25 In de inrichting volgens de uitvinding is het staafvormige lichaam het eerder genoemde lichaam dat onder invloed van golfslag in beweging gezet kan worden. Het staafvormige lichaam strekt zich uit aan één kant van een roteerbaar opgesteld basislichaam, terwijl een hoofdas eveneens met het basislichaam verbonden is, en zich in praktische uitvoeringsvormen van de inrichting aan de andere kant van het 30 basislichaam uitstrekt. Wanneer het staafvormige lichaam beweegt, op een wijze die hieronder nader toegelicht zal worden, dan heeft dat een rotatie van het basislichaam tot 2 gevolg, waarbij tevens de hoofdas in rotatie gebracht wordt. Wanneer het basislichaam en de hoofdas eenmaal draaien, dan is er bewegingsenergie in de inrichting, die er voor een deel toe kan bijdragen dat de rotatiebeweging gewaarborgd wordt. Het staafvormige lichaam is bij voorkeur aanzienlijk langer dan dat de golven hoog kunnen 5 zijn. Als er al een tegengolf op het staafvormige lichaam inwerkt, dan is dat alleen op een eerste gedeelte van het staafvormige lichaam, in het bijzonder een gedeelte dat zich aan de kant het basislichaam bevindt. De primaire functie van het basislichaam is die van een omzetter van beweging van het staafvormige lichaam, zoals veroorzaakt door golfslag, naar de hoofdas. Ook functioneert het basislichaam als een vliegwiel.

10 Onregelmatigheden in de beweging van het staafvormige lichaam worden als het ware gedempt als gevolg van de massatraagheid van het basislichaam. Er kan hierbij gebruik gemaakt worden van een module met een massa die verschuifbaar langs het basislichaam opgesteld is, zoals verderop in deze beschrijving toegelicht zal worden.

In de hiernavolgende beschrijving van de beweging van het staafvormige lichaam 15 die tot een rotatie van het basislichaam leidt, wordt uitgegaan van het gegeven dat opeenvolgende golven in staat zijn om op een regelmatige, periodieke wijze een stuwende kracht op het staafvormige lichaam uit te oefenen. Tevens wordt er van uit gegaan, dat het staafvormige lichaam zodanig ten opzichte van de golven gepositioneerd is, dat een lengte-as van het genoemde lichaam zich in hoofdzaak 20 loodrecht op de golven uitstrekt. In dit verband wordt opgemerkt, dat het gunstig is wanneer de inrichting nabij de kust opgesteld wordt. Aangezien de golven nabij de kust evenwijdig aan de kustlijn zijn, is het gunstig wanneer de lengte-as van het staafvormige lichaam loodrecht ten opzichte van de kustlijn georiënteerd wordt. Verder is het gunstig wanneer de inrichting voorzien is van middelen om de golfkracht waar te 25 nemen, en bijvoorbeeld ook van middelen waarmee op een willekeurige bekende wijze een meting van de windrichting verricht kan worden Daarnaast kan het gunstig zijn als de inrichting in verticale richting verplaatsbaar is, zodat de positie van de inrichting eventueel op het waterpeil aangepast kan worden. Een andere mogelijkheid tot aanpassing is een oriëntatie van de rotatie-as van het basislichaam. De rotatie-as hoeft 30 zich niet evenwijdig met de zeespiegel uit te strekken. Er kan een kanteling van het basislichaam worden bewerkstelligd om de rotatie-as een hoek te laten maken met de zeespiegel, waarbij tevens de lengte-as van het staafvormige lichaam onder een hoek met de zeespiegel staat.

3

Verder heeft de hiernavolgende beschrijving betrekking op een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding waarin: - het staafvormige lichaam zich uitstrekt op een positie die in projectie op het basislichaam in de richting van een rotatie-as van het basislichaam excentrisch is ten 5 opzichte van de rotatie-as van het basislichaam, waarbij het staafvormige lichaam een groter moment op het basislichaam kan uitoefenen dan het geval zou zijn bij een positie van het staafvormige lichaam waarin een lengte-as van het staafvormige lichaam samen zou vallen met de rotatie-as van het basislichaam; - de arm met het basislichaam verbonden is op een positie die excentrisch is ten 10 opzichte van de rotatie-as van het basislichaam, waarbij de arm met het staafvormige lichaam verbonden is op een positie die op afstand van het basislichaam gelegen is, hetgeen tevens gunstig is ten aanzien van de grootte van het moment dat op het basislichaam wordt uitgeoefend; - middelen voorzien zijn om rotatie van het basislichaam in één richting toe te laten en 15 in de andere richting te blokkeren; en - een rotatie-as van de hoofdas in hoofdzaak samenvalt met een rotatie-as van het basislichaam.

Afhankelijk van de hoekpositie van het basislichaam heeft het staafvormige lichaam een hogere of een lagere positie ten opzichte van een niveau waarop de rotatie-20 assen van het basislichaam en de daarmee verbonden hoofdas zich bevinden. Als uitgangspositie van de beweging van het staafvormige lichaam geldt een hoogste positie. In deze positie strekt het staafvormige lichaam zich boven het gemiddelde watemiveau uit, en zal onder invloed van zijn eigen gewicht doorhangen, waardoor een schuinstelling van het genoemde lichaam verkregen wordt. Het gegeven dat het 25 staafvormige lichaam door middel van een arm aan het basislichaam verbonden is, draagt verder bij aan de schuinstelling. Er is een dusdanige verbinding dat een extra moment bij de beweging van het staafvormige lichaam verkregen kan worden. Overigens kunnen het staafvormige lichaam en de arm als één integraal geheel gevormd zijn.

30 Onder invloed van de zwaartekracht zal het staafvormige lichaam vanuit de hoogste positie naar een lagere positie bewegen. Tijdens deze beweging duikt het staafvormige lichaam het water in, komt steeds verder in het water terecht en zal daardoor ook steeds meer een stuwende werking van het water gaan ondervinden. Deze 4 stuwende werking wordt verkregen op basis van de golfslag, en daarnaast ook op basis van de opwaartse kracht die het gevolg is van de waterverplaatsing die het staafvormige lichaam teweegbrengt, waardoor het staafvormige lichaam minder gewicht inbrengt. Zolang het staafvormige lichaam zich nog buiten het water bevindt, wordt een relatief 5 groot moment door dit lichaam uitgeoefend. Met het staafvormige lichaam in het water zorgen de opwaartse kracht en de inmiddels opgeslagen energie in het basislichaam voor een betere rotatiebeweging van het basislichaam. De middelen die zijn voorzien om rotatie van het basislichaam in één richting toe te laten en in de andere richting te blokkeren, spelen een belangrijke rol in het waarborgen van de rotatiebeweging van het 10 basislichaam. Zodra het staafvormige lichaam zich op een laagste niveau begint, heeft de stuwende werking een ondersteunende functie bij de beweging van het staafvormige lichaam, in combinatie met de neiging van het basislichaam om verder te draaien en daarmee het staafvormige lichaam weer naar een hogere positie te trekken. Er van uitgaande dat de genoemde twee factoren voldoende kracht vertegenwoordigen om 15 tegen de zwaartekracht in te werken, komt het staafvormige lichaam uiteindelijk weer in de hoogste positie terecht en begint een volgende rotatiebeweging.

Door een handige combinatie van een staafvormig lichaam en een basislichaam met een zekere massa om in de inrichting een functie als vliegwiel te kunnen uitoefenen, waarbij genoemde lichamen door middel van een arm met elkaar verbonden 20 zijn, die bijvoorbeeld uitgevoerd kan zijn als een staaf die volgens een deel van een spiraal gevormd is, kan onder invloed van zwaartekracht, golfslag en opwaartse kracht een rotatie van het basislichaam gerealiseerd worden. De toepassing van de middelen om rotatie van het basislichaam in één richting toe te laten en in de andere richting te blokkeren draagt bij aan het realiseren van een continue rotatie van het basislichaam.

25 Ook wordt dan gewaarborgd dat de rotatie altijd in de juiste richting is om het eerder genoemde extra moment van de arm te hebben.

In de opzet van de inrichting volgens de uitvinding zorgt een rotatie van het basislichaam direct voor een rotatie van de hoofdas. Er zijn talrijke manieren bekend om van een roterende as energie af te nemen en om te zetten. Er kan gebruik gemaakt 30 worden van een tandwielkast, waarbij de hoofdas met één van de tandwielen van de tandwielkast verbonden is. Bij voorkeur worden maatregelen genomen om verliezen zoals wrijvingsverliezen in de tandwielkast te minimaliseren, zodat een zo hoog mogelijk rendement van de inrichting verkregen kan worden. Op een gebruikelijke 5 manier kan de inrichting voorts voorzien zijn van middelen voor het lageren van de hoofdas op ten minste één positie tussen het basislichaam en de tandwielkast. Hierbij geldt eveneens dat het gunstig is wanneer verliezen geminimaliseerd zijn. Voor optimaal rendement is in het algemeen de gedachte om verliezen op elke positie in de 5 inrichting te minimaliseren zeer van belang.

Zoals eerder opgemerkt is, is het basislichaam in staat om een functie als vliegwiel uit te oefenen. De energie uit het water zorgt voor de netto energietoevoer aan het systeem, waarbij het basislichaam een rol speelt in de juiste dosering van de energie op het juiste moment in de beweging van het staafvormige lichaam. Om de inrichting 10 op te starten en direct optimaal te laten werken, heeft het de voorkeur wanneer in een motor voor het aandrijven van de hoofdas voorzien is. Dit is dan een hulpmotor, die alleen voor het opstarten aangesproken wordt.

Voor verdere ondersteuning van de hierboven beschreven rotatiebeweging en extra toevoer van energie aan de inrichting kan de inrichting uitgerust zijn met een 15 windmolen en middelen voor het overbrengen van een rotatie van een uitgaande as van de windmolen op de hoofdas. Op een op zich bekende wijze kunnen middelen voorzien zijn om een positie van de windmolen, in het bijzonder van een rotor van de windmolen, optimaal op de actuele windrichting af te stemmen. De windenergie kan verder toegepast worden om de rotatiebeweging ook bij een zeer onregelmatig 20 golfpatroon doorgang te laten vinden.

Een andere vorm van ondersteuning van de rotatiebeweging behelst de toepassing van een module met een massa die verschuifbaar langs het basislichaam opgesteld is, en middelen voor het aandrijven van de massa, die bijvoorbeeld een tandheugel en een tandwiel voor het transleren van de tandheugel kunnen omvatten, waarbij in een 25 koppeling tussen het tandwiel en het basislichaam voorzien is, en waarbij de massa zich op de tandheugel bevindt. De massa zoals genoemd kan de vliegwielfunctie van het basislichaam ondersteunen door automatisch een extra moment uit te oefenen wanneer de tandheugel naar buiten toe verplaatst wordt. Wanneer het op een gegeven moment zo is dat de golfslag onvoldoende energie levert om het staafvormige lichaam van een 30 lagere naar een hogere positie te laten bewegen, dan kan de rotatiebeweging van het basislichaam toch voortgezet worden vanwege de massatraagheid ervan en het extra moment dat door de massa veroorzaakt wordt. Op deze wijze draagt de toepassing van de module met de verschuifbaar opgestelde massa ook bij aan continuïteit en stabiliteit 6 van de rotatiebeweging. Energie die al in de inrichting aanwezig is, wordt op een gunstige wijze ingezet om de rotatiebeweging op optimale wijze te realiseren.

Opgemerkt wordt, dat US 2009/108584 Al een golfturbine toont, die ingericht is om met behulp van turbine-elementen zoals bladen, schoepen of goten die in paren toe-5 gepast worden, zowel potentiële als kinetische energie uit golfslag te halen. Elk van de genoemde paren turbine-elementen is verbonden met een centrale as, waarbij de turbine-elementen van een paar op tegenoverliggende posities aan een omtrek van de centrale as door middel van een arm bevestigd zijn. De paren zijn achter elkaar opgesteld, waarbij opeenvolgende paren een onderlinge hoekverdraaiing van 90° hebben. De golf-10 turbine wordt zodanig ten opzichte van de golven opgesteld, dat alleen turbine-elementen die een onderste “zes-uur-positie” hebben, een interactie met de golven kunnen hebben. Zo kan worden bereikt dat wanneer een golf voorbij komt, deze golf een laagste turbine-element van een eerste paar van de “zes-uur-positie” naar een “negen-uur-positie” kan brengen, waardoor de centrale as roteert, en waardoor een turbine-element 15 van een tweede paar van een “drie-uur-positie” naar de “zes-uur-positie” beweegt. Terwijl de golf zich voortbeweegt, wordt door een ander deel van de golf het laagste turbine-element van het tweede paar van de “zes-uur-positie” naar een hogere positie bewogen, waardoor een turbine-element van een derde paar op de “zes-uur-positie” terecht komt voor interactie met een golf. Dit proces herhaalt zich langs de centrale as, 20 waardoor deze in rotatie komt.

Een belangrijk verschil tussen de inrichting volgens de uitvinding en de bekende golfturbine is dat in de golfturbine niet zoiets als een roteerbaar opgesteld basislichaam aan te wijzen is dat een functie heeft bij het in en uit het water bewegen van een staaf-vormig lichaam. Met andere woorden, er is geen onderdeel van de golfturbine aan te 25 wijzen dat ingericht is om een functie als vliegwiel uit te oefenen. In plaats daarvan heeft de golfturbine een complexe constructie met meerdere paren turbine-elementen, waarbij het inwerken van een golf op opeenvolgende paren moet zorgen voor een rota-tie-beweging van een centrale as die voor het onderling verbinden van de paren aanwezig is.

30 US 2010/140944 Al toont een omzetter van golfenergie die voorzien is van een dobber en een reactielichaam dat scharnierend aan de dobber opgehangen is en zich derhalve vanaf de dobber in het water uitstrekt. Onder invloed van golven beweegt de dobber op en neer, terwijl het reactielichaam een zwaaiende beweging in het water 7 maakt. Energie wordt afgenomen in een scharnierpunt tussen de dobber en het reactie-lichaam, ten opzichte waarvan de dobber en het reactielichaam een door de golven bepaalde onderlinge beweging uitvoeren. Anders dan bij de inrichting volgens de uitvinding is bij deze bekende inrichting geen enkele component aan te wijzen die be-5 stemd is om in en uit het water bewogen te worden, om een belangrijk verschilpunt te benoemen.

De genoemde aspecten, kenmerken en voordelen van de uitvinding worden nader verduidelijkt op basis van de figuren, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of ver-10 gelijkbare onderdelen aanduiden.

Figuur 1 toont schematisch een zijaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont eveneens schematisch een zijaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding, met daarin aangeduid een praktijktoestand van een staafvormig lichaam van 15 de inrichting en een richting van golven ten opzichte van het staafvormige lichaam.

Figuur 3 toont schematisch een perspectivisch aanzicht van een geheel van staafvormig lichaam, arm en basislichaam, dat deel uitmaakt van de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 4 toont schematisch een vooraanzicht van het geheel van staafvormig 20 lichaam, arm en basislichaam.

Figuur 5 toont schematisch een windmolen die bij de inrichting volgens de uitvinding gebruikt kan worden, en onderdelen die een uitgaande as van de windmolen aan een hoofdas van de inrichting koppelen.

Figuur 6 illustreert een binnenwerk van de windmolen.

25 Figuren 7-9 tonen schematisch onderdelen van een module die aan het basislichaam gekoppeld kan zijn ter ondersteuning van een rotatiebeweging ervan, in drie verschillende toestanden.

Figuren 10 en 11 illustreren een optie voor vormgeving van het basislichaam.

Figuur 12 toont een detail van figuur 10.

30 Figuren 13-18 illustreren een hydraulisch systeem en onderdelen van een dergelijk systeem, welk systeem dient ter ondersteuning van een rotatiebeweging van het basislichaam.

8

Figuur 1 geeft een totaalindruk van de inrichting 1 volgens de uitvinding, die bedoeld is om energie op te wekken op basis van golfslag. Ten behoeve van een juist functioneren van de inrichting 1 dient de inrichting 1 op zee geplaatst te worden, aan de kust, aangezien dat de omgeving is waarin golfslag aanwezig is. Een gunstig seizoen 5 om de inrichting 1 in te zetten is een seizoen met veel golven. In de praktijk kan een veelvoud aan inrichtingen 1 bij elkaar toegepast worden.

Zoals in figuur 1 te zien is, omvat de inrichting 1 volgens de uitvinding de volgende onderdelen: een basislichaam 10 dat roteerbaar opgesteld is, en dat in het getoonde voorbeeld cilindervormig is, een langwerpig, staafvormig lichaam 20 dat met 10 een eerste kopvlak 11 van het basislichaam 10 verbonden is, en dat bestemd is om met het water in aanraking te komen, een arm 30 die zich tussen het basislichaam 10 en het staafvormige lichaam 20 uitstrekt en die daarmee de verbinding tussen genoemde lichamen 10, 20 realiseert, en een hoofdas 40 die met een tweede kopvlak 12 van het basislichaam 10 verbonden is. De hoofdas 40 strekt zich uit door een lager 50 dat zich 15 op een basis 100 van de inrichting 1 bevindt. Een rotatie-as 41 van de hoofdas 40 valt in hoofdzaak samen met een rotatie-as 13 van het basislichaam 10. Wanneer het basislichaam 10 in rotatie is, roteert de hoofdas 40 daarom één op één met het genoemde lichaam 10 mee.

Omwille van de duidelijkheid zal een zijde van het basislichaam 10 waar het 20 staafvormige lichaam 20 zich bevindt, hiernavolgend als voorzijde aangeduid worden. Logischerwijze zal de andere zijde van het basislichaam 10, dat wil zeggen de zijde waar de hoofdas 40 zich bevindt, hiernavolgend als achterzijde aangeduid worden. Bij een relatieve plaatsaanduiding met de term “voor” of “achter” zal deze duiding van de zijdes van het basislichaam 10 als uitgangspunt genomen worden.

25 Op een positie achter het lager 50 bevindt zich een tandwielkast 60 die eveneens op de basis 100 opgesteld is. De hoofdas 40 strekt zich uit tot in de tandwielkast 60 en is verbonden met één van de tandwielen ervan. Achter de tandwielkast 60 bevindt zich een generator 70 die verbonden is met de tandwielkast 60, die eveneens op de basis 100 opgesteld is, en die ingericht is om mechanische energie om te zetten in elektrische 30 energie. Lagers, tandwielkasten en generators zijn algemeen bekend, en de werking van het lager 50, de tandwielkast 60 en de generator 70 van de inrichting 1 volgens de uitvinding zal daarom niet verder toegelicht worden. De elektrische energie die door de 9 generator 70 geleverd wordt, kan op een willekeurige geschikte manier van de positie van de inrichting 1 op zee naar land getransporteerd worden.

Het staafvormige lichaam 20 kan van een willekeurig geschikt materiaal gemaakt zijn, waarbij het van belang is dat het genoemde lichaam 20 drijfvermogen ten opzichte 5 van zeewater heeft. In het getoonde voorbeeld heeft het staafvormige lichaam 20 een rechte lengte-as 21. In de praktijk zal het staafvormige lichaam 20 echter doorhangen op basis van zijn eigen gewicht, zoals schematisch met streeplijnen aangeduid is in figuur 2. Dit gegeven zal verderop in deze beschrijving nogmaals benoemd worden en verder toegelicht worden. Een geschikte lengte voor het staafvormige lichaam 20 is 10 bijvoorbeeld 7 meter.

De arm 30 kan een integraal geheel vormen met het staafvormige lichaam 20. In het getoonde voorbeeld is de arm 30 met het kopvlak 11 van het basislichaam 10 ter plaatse van een buitenste randgebied van het basislichaam 10 verbonden. Dat neemt niet weg dat de arm 30 binnen het kader van de uitvinding op een willekeurige andere 15 plaats met het basislichaam 10 verbonden kan zijn, waarbij deze plaats niet perse op het genoemde kopvlak 11 hoeft te zijn. Bij voorkeur wordt bij het bepalen van een geschikte plaats rekening gehouden met de wens om de inrichting 1 optimaal rendement te laten hebben. Verder is in het getoonde voorbeeld de arm 30 gevormd als een slinger, meer in het bijzonder als een kwart van een spiraal. In figuren 1-3 is 20 duidelijk te zien dat de arm 30 het staafvormige lichaam 20 op afstand van het basislichaam 10 houdt. In figuur 4 is duidelijk te zien dat niet alleen de aanhechting van de arm 30 op het basislichaam 10 een excentrische positie ten opzichte van de rotatie-as 13 van het basislichaam 10 heeft. Van voren bezien, zoals getoond in figuur 4, houdt de arm 30 het staafvormige lichaam 20 vast op een positie die eveneens als een positie in 25 het buitenste randgebied van het basislichaam 10 aangemerkt kan worden. Het staafvormige lichaam 20 strekt zich vanaf die positie naar voren toe uit. De lengte-as 21 van het staafvormige lichaam 20 heeft derhalve een excentrische positie ten opzichte van de rotatie-as 13 van het basislichaam 10. De werking van de arm 30 zal verderop in deze beschrijving nader toegelicht worden.

30 In de inrichting 1 volgens de uitvinding spelen een aantal factoren een belangrijke rol in de opwekking van energie zoals voorzien bij de toepassing van de inrichting 1. In de eerste plaats is er de interactie tussen het staafvormige lichaam 20 en het water. Het staafvormige lichaam 20 is het onderdeel van de inrichting 1 dat rechtstreeks onder 10 invloed van golven gebracht kan worden. In de tweede plaats is er het gegeven dat de arm 30 een speciale vorm heeft en het staafvormige lichaam 20 op een excentrische positie ten opzichte van het basislichaam 10 houdt. Hierdoor worden effecten van vering en momentwerking op het basislichaam 10 verkregen. In de derde plaats is er 5 een werking als vliegwiel van het basislichaam 10. Wanneer het basislichaam 10 eenmaal draait, dan is het in staat om het staafvormige lichaam 20 mee te nemen in een beweging, ongeacht de verdere omstandigheden. Optioneel kan gebruik gemaakt worden van een windmolen en/of een extra massa bij het basislichaam 10, zoals verderop in deze beschrijving aangegeven zal worden.

10 De inrichting 1 volgens de uitvinding omvat een anti-terugslagmechanisme 15.

Dit kan bijvoorbeeld net achter het basislichaam 10 opgesteld zijn, tussen het genoemde lichaam 10 en het lager 50. Een dergelijk mechanisme grijpt dan aan op de hoofdas 40 en laat alleen een rotatie van de as in een enkele richting toe, terwijl een rotatie in tegenovergestelde richting door het mechanisme geblokkeerd wordt. Hierdoor 15 wordt bewerkstelligd dat de gewenste rotatiebeweging in de inrichting 1 altijd maar in een enkele richting kan plaatsvinden. Als er factoren zijn die dusdanig op het staafvormige lichaam 20 inwerken dat er een neiging ontstaat tot een beweging in een andere richting, dan wordt voorkomen dat het ook daadwerkelijk tot zo’n beweging komt. In die zin draagt een toepassing van een anti-terugslagmechanisme 15 bij aan een 20 bedrijfszeker functioneren van de inrichting 1 volgens de uitvinding, waarbij verstoringen van het proces van energie-opwekking beperkt worden.

Zoals eerder opgemerkt, is 7 meter een voorbeeld van een lengte van het staafvormige lichaam 20. Een voorbeeld van een diameter van het staafvormige lichaam 20 is circa 0,4 meter. Verder kan het basislichaam 10 een diameter hebben van 25 circa 2,4 meter. Bij een keuze voor materialen van de diverse onderdelen van de inrichting 1 volgens de uitvinding is het gunstig wanneer rekening gehouden wordt met diverse factoren, o.a. golfkracht en watertemperatuur. Vanzelfsprekend komen met name materialen in aanmerking die bestand zijn tegen de inwerking van zeewater. Materiaal dikte en de massa van o.a. het basislichaam 10 kunnen geoptimaliseerd 30 worden om de hoogst mogelijke efficiëntie voor de energie-opwekking te kunnen verkrijgen.

Voor een optimale werking van de inrichting 1 volgens de uitvinding wordt de inrichting 1 in verticale richting zodanig ten opzichte van het watemiveau 11 gepositioneerd, dat het staafvormige lichaam 20 in een hoogste stand boven het water hangt, althans een gedeelte bij de aanhechting aan de arm 30. In deze stand en ook bij een gang naar een lagere stand vanaf deze stand hangt het staafvormige lichaam 20 onder invloed van zijn eigen gewicht door, zoals door middel van streeplijnen in figuur 5 2 aangeduid is. Vanuit de hoogste stand zal het staafvormige lichaam 20 onder invloed van de zwaartekracht altijd een neiging hebben om een lagere stand aan te nemen.

Voor het op gang brengen van de inrichting 1 volgens de uitvinding kan een hulpmotor (niet getoond) toegepast worden, die de hoofdas 40 aandrijft, waarvoor het geheel van hoofdas 40, basislichaam 10, arm 30 en staafvormig lichaam 20 in 10 beweging komt. De rotatiebeweging kan daarna op gang gehouden worden door externe factoren, met name een stuwende werking van golfslag. Wanneer uitgegaan wordt van de hoogste stand van het staafvormige lichaam 20, dan vindt eerst een gang naar onder plaats onder invloed van de zwaartekracht en de bewegingsenergie in het basislichaam 10. Tijdens deze gang slaat het staafvormige lichaam 20 in het water, met 15 een extra moment vanuit de arm 30. Doordat het staafvormige lichaam 20 gebogen is, slaat het lichaam 20 gemakkelijker het water in dan wanneer dat niet het geval zou zijn. Verder is er hierdoor extra contact met het water, in het bijzonder tegemoetkomende golven. Op dat moment wordt het staafvormige lichaam 20 omlaag geduwd. De werking van de golven 22 in het water, die schematisch weergegeven zijn in figuur 2, is 20 echter ook van belang voor de gang van het staafvormige lichaam 20 terug omhoog. Golfslag brengt een stuwend effect met zich mee. Op grond daarvan kan het staafvormige lichaam 20 weer opgetild worden. De lengte van het staafvormige lichaam 20 is voldoende om deze werking van de golfslag te kunnen verkrijgen. Ook is er de opwaartse kracht van het water, waardoor het staafvormige lichaam 20 minder 25 gewicht inbrengt, en ondertussen is er verder het gegeven dat er bewegingsenergie in het basislichaam 10 zit opgeslagen. Een deel van deze energie wordt aangesproken in de opwaartse gang, eventueel ter aanvulling op de energie uit de golven 22, en zeker om het staafvormige lichaam 20 weer helemaal terug naar de hoogste stand te brengen, wanneer contact met het water steeds minder wordt.

30 Ten behoeve van een praktische toepassing van de inrichting 1 volgens de uitvinding kunnen afmetingen en andere aspecten van de inrichting 1 geoptimaliseerd worden. Een factor van betekenis is bijvoorbeeld een hoek die de arm 30 met het kopvlak 11 van het basislichaam 10 maakt.

12

Voor de volledigheid wordt opgemerkt, dat in het getoonde voorbeeld de arm 30 van voren bezien vanaf de verbinding met het basislichaam 10 tot aan de verbinding met het staafvormige lichaam 20 tegen de klok in gedraaid is. De juiste rotatiebeweging is eveneens in die richting, zoals met een pijl aangeduid is in figuur 4.

5 Het kan gewenst zijn om de rotatiebeweging in de inrichting 1 volgens de uitvinding extra te ondersteunen en/of te stabiliseren. Een eerste optie in dat verband is de toepassing van een windmolen 80, zoals hiernavolgend onder verwijzing naar figuren 5 en 6 toegelicht zal worden. Zoals op zich bekend is, is een windmolen 80 voorzien van een rotor 81 met een aantal rotorbladen 82. Onder invloed van wind wordt 10 de rotor 81 in rotatie gebracht. Voor een praktische werking van de windmolen 80 is de windmolen 80 van middelen voorzien om de rotor 81 op de juiste manier in de actuele richting van de wind te draaien.

In het getoonde voorbeeld is een uitgaande as 83 van de windmolen 80, dat wil zeggen, een as 83 die direct of indirect met de rotor 81 verbonden is, door middel van 15 een ketting 84 met de hoofdas 40 verbonden, waarbij op de hoofdas 40 een tandwielkrans 85 aangebracht is waar de ketting 84 op aangrijpt. Binnen het kader van de uitvinding zijn andere overbrengingsmechanismes mogelijk. Het getoonde overbrengingsmechanisme met de ketting 84 en de tandwielkrans 85 kan vormgegeven zijn om een vergelijkbare werking te hebben als een mechanisme met ketting en 20 tandwielkrans zoals zich dat doorgaans in een fiets bevindt, waarbij de wielen kunnen draaien zonder dat perse de pedalen bediend dienen te worden. In analogie hiermee wordt alleen als de rotor 81 draait, extra moment aan de hoofdas 40 overgebracht.

Zodra dit niet het geval is, draait de hoofdas 40 gewoon door zonder hierin belemmerd te worden.

25 In de praktijk kunnen afmetingen van de windmolen 80 in een orde grootte van enkele meters liggen. Verder kan de windmolen 80 een automatische versnellingsbak 86 omvatten die de ingaande snelheid reduceert en het ingaande moment verhoogt, waarbij de ketting 84 met de lagere snelheid en het hogere moment aangedreven wordt, en die eventuele schokken dempt en reduceert. In het getoonde voorbeeld is er een 30 indirecte koppeling tussen de uitgaande as 83 en de rotor 81, namelijk een tandwielkoppeling 87 met tandwielen die haaks ten opzichte van elkaar zijn opgesteld. In het kader van de uitvinding zijn alternatieve koppelingen mogelijk.

13

Een tweede optie voor het extra ondersteunen en/of stabiliseren van de rotatiebeweging van de inrichting 1 volgens de uitvinding is de toepassing van een module 90 met een massa 91 die verschuifbaar langs het basislichaam 10 opgesteld is, zoals getoond in figuren 7-9. De massa 91 is aangebracht op een tandheugel 92, die 5 aangedreven wordt door middel van een tandwiel 93 dat aan het basislichaam 10 gekoppeld is en zodoende een rotatiebeweging van het genoemde lichaam 10 kan volgen. Het genoemde tandwiel 93 grijpt in op een ander tandwiel 94 dat stationair in de inrichting 1 opgesteld is, en dat over slechts een gedeelte van de omtrek van tanden voorzien is. De module 90 omvat voorts een borging in de vorm van een veiligheidspen 10 95 die dient om te voorkomen dat de tandheugel 92 na uitschuiven terugschuift voordat een bepaalde hoekpositie van het basislichaam 10 bereikt is, een mechanische sensor 96 die met het stationaire tandwiel 94 verbonden is, en die ingericht is om de borging op een vooraf bepaalde hoekpositie van het basislichaam 10 op te heffen, een veer 97 die de tandheugel 92 naar een uitgangspositie terugbrengt wanneer de borging opgeheven 15 is, en een demper 98 om een harde slag van de tandheugel 92 bij het terugschuiven te voorkomen.

In figuren 7-9 zijn opeenvolgende toestanden van de module 90 getoond. De diverse onderdelen van de module 90, met uitzondering van het stationaire tandwiel 94 en de mechanische sensor 96 draaien over een gedeelte van een totale rotatieslag van 20 het basislichaam 10 met het genoemde lichaam 10 mee. Onder invloed van het tandwiel 93 dat over het stationaire tandwiel 94 loopt, schuift de tandheugel 92 uit, waarbij de massa 91 meer naar buiten bewogen wordt en zodoende een groter moment kan uitoefenen. Dit moment speelt dan een rol bij het waarborgen van de rotatiebeweging in de inrichting 1 volgens de uitvinding. De module 90 kan op eenvoudige wijze zodanig 25 ingericht worden, dat de massa 91 zich op de buitenste positie bevindt gedurende een periode van een totale rotatieslag dat een extra moment het meest wenselijk is, dat wil zeggen, een periode waarin het staafvormige lichaam 20 zich van een lager niveau naar een hoger niveau begeeft. Voordat de laagste positie van het staafvormige lichaam 20 bereikt is, is de massa 91 dan het grootste moment aan het uitoefenen. Wanneer de 30 borging opgeheven wordt, dan neemt de module 90 een uitgangspositie aan, waarbij de massa 91 weer meer naar binnen toe wordt bewogen. Per rotatieslag wordt de beweging van de massa 91 steeds herhaald, van binnen naar buiten toe en weer terug, teneinde de momentarm op een gunstige wijze te variëren.

14

In een praktische uitvoeringsvorm kan ten behoeve van het dragen van vast opgestelde onderdelen zoals de mechanische sensor 96 een stilstaande as toegepast worden, die bijvoorbeeld vastgezet kan zijn in de tandwielkast 60, en die zich door de hoofdas 40 heen uitstrekt. Een dergelijke as kan op één of meer plaatsen gelagerd zijn.

5 Binnen het kader van de uitvinding bestaan andere opties om een massa 91 heen en weer te laten bewegen, zoals verderop in deze beschrijving toegelicht zal worden.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de omvang van de uitvinding niet beperkt is tot de in het voorgaande besproken voorbeelden, maar dat diverse 10 wijzigingen en modificaties daarvan mogelijk zijn zonder af te wijken van de omvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies.

Diverse aspecten van de inrichting 1 volgens de uitvinding kunnen nog verder uitgewerkt worden. Er kan met behulp van simulatie en praktijktests een optimalisatie gerealiseerd worden. Zo kan bijvoorbeeld een ideaal gewicht voor het basislichaam 10 15 bepaald worden.

Vergeleken met bekende inrichtingen voor het opwekken van energie op basis van golfslag is de inrichting 1 volgens de uitvinding eenvoudig van opzet. De inrichting 1 kan gemakkelijk gebouwd worden, is onderhoudsarm en milieuvriendelijk. Op eenvoudige wijze kan voorkomen worden dat het lager 50, de tandwielkast 60 en de 20 generator 70 in contact komen met zeewater, wat de smering van deze onderdelen van de inrichting 1 vergemakkelijkt en de levensduur van deze onderdelen verhoogt, en wat tevens mogelijke vervuiling van het water voorkomt.

Binnen het kader van de uitvinding is het mogelijk dat de inrichting 1 van meer dan één staafvormige lichamen 20 voorzien is. Bij toepassing van twee of meer 25 staafvormige lichamen 20 kunnen deze rond het basislichaam gemonteerd worden, en kunnen deze verschillende lengtes hebben.

In verband met het basislichaam 10 wordt opgemerkt, dat het gunstig is wanneer het eerste kopvlak 11, dat wil zeggen, het kopvlak 11 waaraan de arm 30 en het staafvormige lichaam 20 zich bevinden, een convexe vorm heeft. Wanneer het kopvlak 30 11 vlak zou zijn, dan resulteert dat er in dat de golven 22 constant hard tegen het basislichaam 10 aan komen, hetgeen ongewenste druk op de inrichting 1 kan opleveren. Met een convexe vorm van het kopvlak 11 wordt dat effect verminderd. Bovendien kunnen opstaande randen 17 op het kopvlak 11 aangebracht worden om de golven 22 15 richting te geven en een bepaalde mate van energie uit de golven 22 op te kunnen nemen. De opstaande randen 17 kunnen bijvoorbeeld gekromd zijn en zich vanuit een centraal punt naar een buitenomtrek van het kopvlak 11 uitstrekken, zodat op het kopvlak 11 afgebakende vakken verkregen worden waarin de golven 22 terecht komen 5 en daardoor bij kunnen dragen aan een rotatiebeweging van het basislichaam 10. De mogelijke convexe vorm van het kopvlak 11 van het basislichaam 10 is geïllustreerd in figuur 10. Figuur 11 toont een mogelijk patroon van de randen 17 op het kopvlak 11. Figuur 12 toont een detail van figuur 10, in een ander aanzicht, en illustreert hoe de randen 17 vormgegeven kunnen zijn, namelijk met een oplopend vlak 18. Binnen het 10 kader van de uitvinding zijn andere vormgevingen van de randen 17 denkbaar, waaronder vormgevingen waarin een opstaand vlak 19 concaaf gekromd is. Voor de volledigheid wordt opgemerkt, dat een toepassing van de randen 17 optioneel is, en dat een dergelijke toepassing bij willekeurige vormen van het kopvlak 11 mogelijk is. Ook wordt opgemerkt, dat in plaats van opstaande randen 17 gleuven in het kopvlak 11 15 toegepast zouden kunnen worden, waarbij het tevens mogelijk is om een combinatie van randen 17 en gleuven te hebben.

Zoals eerder opgemerkt is, kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van een hydraulisch systeem om een massa 91 langs het basislichaam 10 heen en weer te laten bewegen. Een voorbeeld van een dergelijk systeem 110, dat o.a. een zuiger-20 /cilinderinrichting 111 omvat, die onder invloed van de rotatiebeweging van het basislichaam 10 aangestuurd kan worden, en waarvan een zuiger 112 fungeert als hefboom, is geïllustreerd in figuren 13-18.

Figuur 13 toont schematisch een aantal schijven die dienen als mechanische sensors in het systeem 110, zoals verderop in deze beschrijving toegelicht zal worden. 25 Figuur 14 toont schematisch de zuiger-/cilinderinrichting 111 met de massa 91 aan het uiteinde van de zuiger 112. Figuur 15 toont schematisch een oliereservoir 113 met een pomp 114 voor een zuiggedeelte van de cilinder 115 van de zuiger/-cilinderinrichting 111 en een pomp 116 voor een persgedeelte van de cilinder 115. Figuur 16 toont schematisch een mechanisch ventiel 117 voor het wijzigen van de doorstroming van de 30 zuig- naar de perszijde van de zuiger-/cilinderinrichting 111 of andersom. Figuur 17 toont schematisch een vaste as 118 die zich door de hoofdas 40 heen uitstrekt, en die dient om vast opgestelde onderdelen van het hydraulische systeem 110, in het bijzonder de eerder genoemde schijven, te dragen. Onder verwijzing naar figuur 13 wordt 16 opgemerkt, dat een eerste schijf 121 dienst doet voor het aansturen van het ventiel 117, dat een tweede schijf 122 dienst doet voor het verplaatsen van een hydraulische hendel van de pomp 114 voor het zuiggedeelte van de cilinder 115, en dat een derde schijf 123 dienst doet voor het verplaatsen van een hydraulische hendel van de pomp 116 voor het 5 persgedeelte van de cilinder 115.

In figuur 18 wordt een onderlinge samenhang van diverse onderdelen van het hydraulische systeem 110 geïllustreerd. Een belangrijke functie van het systeem 110 is het bevorderen van de eentonigheid van een rotatiesnelheid van het basislichaam 10.

Op een gegeven moment kan een extra rotatiemoment gewenst zijn. Dit kan worden 10 bewerkstelligd door een hefboom te gebruiken, die in het getoonde voorbeeld gevormd wordt door de zuiger 112 van de zuiger-/cilinderinrichting 111. Op een kritisch moment tijdens de rotatiebeweging van het basislichaam 10 is de zuiger 112 maximaal uitgeschoven, zodat de grootste kracht op het basislichaam 10 uitgeoefend kan worden. Op die manier kan het basislichaam 10 door een kritisch punt in de rotatiebeweging 15 heen komen.

In het bijzonder werkt het hydraulische systeem 110 als volgt. Tijdens de rotatiebeweging van het basislichaam 10 wordt de hydraulische hendel van de pomp 116 voor het persgedeelte van de cilinder 115 omhoog geduwd, zodat het oliereservoir 113 de olie via het ventiel 117 naar de cilinder 115 pompt, in het bijzonder naar de 20 perszijde ervan. Naarmate de hydraulische hendel verder omhoog gaat, schuift de cilinder 115 verder uit. Na het passeren van een hoogste punt van de derde schijf 123 zakt de hydraulische hendel op geleidelijke wijze weer. Op een gegeven moment wordt de hydraulische hendel van de pomp 114 voor het zuiggedeelte van de cilinder 115 geleidelijk omhoog geduwd. Dientengevolge zorgt de eerste schijf 121 ervoor dat het 25 ventiel 117 ingeschakeld wordt. Op dat moment gaat de richting van de oliedoorstroming wijzigen van persgedeelte naar zuiggedeelte van de zuiger-/cilinderinrichting 111, en gaat de zuiger 112 op geleidelijke wijze terug naar een meer ingeschoven positie. In deze positie is het voor een goede werking van belang dat de zuiger 112 een contrapositie van zijn gewicht in het basislichaam 10 heeft.

De uitvinding kan als volgt worden samengevat. Een inrichting 1 voor het opwekken van energie op basis van golfslag omvat een roteerbaar opgesteld basislichaam 10; een langwerpig, staafvormig lichaam 20 dat met het basislichaam 10 30 17 verbonden is, en dat drijfvermogen ten opzichte van zeewater heeft; een arm 30 die zich tussen het basislichaam 10 en het staafvormige lichaam 20 uitstrekt en deze twee lichamen 10, 20 met elkaar verbindt; en een hoofdas 40 die met het basislichaam 10 verbonden is om door het basislichaam 10 aangedreven te worden. Optioneel valt een 5 rotatie-as 41 van de hoofdas 40 in hoofdzaak samen met een rotatie-as 13 van het basislichaam 10. Verder kan de inrichting 1 voorzien zijn van middelen 15 om rotatie van het basislichaam 10 in één richting toe te laten en in de andere richting te blokkeren. Het staafvormige lichaam 20 is bestemd om onder invloed van golfslag, en van een rotatiebeweging van het basislichaam 10, dat tijdens werking van de inrichting 10 1 een vliegwielfunctie vervult, in en uit het water bewogen te worden. Hierdoor kan de genoemde rotatiebeweging, die de basis is van de energie-opwekking, in stand gehouden worden.

Claims (20)

1. Inrichting (1) voor het opwekken van energie op basis van golfslag, omvattende: 5. een roteerbaar opgesteld basislichaam (10); - een langwerpig, staafvormig lichaam (20) dat met het basislichaam (10) verbonden is, dat drijfvermogen ten opzichte van zeewater heeft, en dat bestemd is om onder invloed van golfslag, en van een rotatiebeweging van het basislichaam (10), in en uit het water bewogen te worden; 10. een arm (30) die zich tussen het basislichaam (10) en het staafvormige lichaam (20) uitstrekt en deze twee lichamen (10, 20) met elkaar verbindt; en - een hoofdas (40) die met het basislichaam (10) verbonden is om door het basislichaam (10) aangedreven te worden.

2. Inrichting (1) volgens conclusie 1, waarbij het staafvormige lichaam (20) zich uitstrekt op een positie die in projectie op het basislichaam (10) in de richting van een rotatie-as (13) van het basislichaam (10) excentrisch is ten opzichte van de rotatie-as (13) van het basislichaam (10).

3. Inrichting (1) volgens conclusie 1 of 2, waarbij de arm (30) met het basislichaam (10) verbonden is op een positie die excentrisch is ten opzichte van een rotatie-as (13) van het basislichaam (10), waarbij de arm (30) met het staafvormige lichaam (20) verbonden is op een positie die op afstand van het basislichaam (10) gelegen is. 25

4. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-3, waarbij het staafvormige lichaam (20) en de hoofdas (40) zich aan verschillende kanten van het basislichaam (10) uitstrekken.

5. Inrichting volgens een willekeurige der conclusies 1-4, waarbij het basislichaam (10) cilindervormig is, waarbij het staafvormige lichaam (20) met een eerste kopvlak (11) van het basislichaam (10) verbonden is, en waarbij de hoofdas (40) met een tweede kopvlak (12) van het basislichaam 10 verbonden is.

6. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-5, voorts omvattende middelen (15) om rotatie van het basislichaam (10) in één richting toe te laten en in de andere richting te blokkeren. 5

7. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-6, waarbij een rotatie-as (41) van de hoofdas (40) in hoofdzaak samenvalt met een rotatie-as (13) van het basislichaam (10).

8. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-7, waarbij het staafvormige lichaam (20) en de arm (30) als één integraal geheel gevormd zijn.

9. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-8, voorts omvattende een tandwielkast (60), waarbij de hoofdas (40) met één van de tandwielen van de 15 tandwielkast (60) verbonden is.

10. Inrichting (1) volgens conclusie 9, voorts omvattende middelen (50) voor het lageren van de hoofdas (40) op ten minste één positie tussen het basislichaam (10) en de tandwielkast (60). 20

11. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-10, voorts omvattende een motor voor het aandrijven van de hoofdas (40).

12. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-11, voorts omvattende 25 een generator (70) voor het omzetten van mechanische energie in elektrische energie.

13. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-12, voorts omvattende een windmolen (80) en middelen (84, 85) voor het overbrengen van een rotatie van een uitgaande as (83) van de windmolen (80) op de hoofdas (40). 30

14. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-13, voorts omvattende een module (90) met een massa (91) die verschuifbaar langs het basislichaam (10) opgesteld is, en middelen voor het aandrijven van de massa (91).

15. Inrichting (1) volgens conclusie 14, waarbij de middelen voor het aandrijven van de massa (91) een tandheugel (92) en een tandwiel (93) voor het transleren van de tandheugel (92) omvatten, waarbij in een koppeling tussen het tandwiel (93) en het 5 basislichaam (10) voorzien is, en waarbij de massa (91) zich op de tandheugel (92) bevindt.

16. Inrichting (1) volgens conclusie 15, waarbij de middelen voor het aandrijven van de massa (91) een hydraulisch systeem (110) met een zuiger-/cilinderinrichting 10 (111) omvatten.

17. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-16, waarbij een kopvlak (11) van het basislichaam (10) waaraan de arm (30) en het staafvormige lichaam (20) zich bevinden, een convexe vorm heeft. 15

18. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-17, waarbij zich op het kopvlak (11) een patroon van opstaande randen (17) bevindt.

19. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-18, waarbij het kopvlak 20 (11) van een patroon van gleuven voorzien is.

20. Inrichting (1) volgens een willekeurige der conclusies 1-19, opgesteld nabij een kust, waarbij een lengte-as van het staafvormige lichaam in hoofdzaak loodrecht ten opzichte van de kustlijn georiënteerd is. 25