NO151479B - Aggregat for utnyttelse av bevegelsesenergi. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et aggregat for utnyttelse av bevegelsesenergi som er bundet i vannets bølgebevegelse eller dønninger. Et slikt aggregat omfatter i det minste en flyteenhet som befinner seg ved vannflaten og som er forankret på en slik måte at den kan bevege seg fritt, uten begrens-ning i forbindelse med bølgebevegelsen og stort sett i vertikal retning. Aggregatet har i det minste en med flyteenheten forbundet, bevegelseshemmende og energiopptagende anordning, som består av propeller eller løpehjul.

Fra dansk patent nr. 31172 er det kjent et aggregat av denne type hvor den energiopptagende anordning kan beveges i en beholder som er fast forankret med sjøbunnen. Denne type anlegg for utnyttelse av den bevegelsesenergi som er bundet i vannets bølgebevegelse gir på grunn av de forholdsvis lave strømningshastigheter en lav effekt pr. overflateenhet av det energiopptagende system. Hvis større energimengder skal kunne utnyttes, krever anlegget store dimensjoner og dermed sammenhengende høye investeringsomkostninger samt blir van-skelig å betjene.

Fra US patent nr. 3 912 938 er det kjent et aggregat hvor flyteenheten er forankret til sjøbunnen slik at den ikke kan bevege seg i vertikal retning. Flyteenheten er forsynt med en rekke korte, vertikale rør i hvis nedkant det er anordnet en turbin som bølgene kan passere. Også her vil forholdsvis lave strømningshastigheter gi lav effekt pr. overflateenhet a<y>det energiopptagende system.

En ikke ubetydelig forbedring av effekten pr. overflateenhet kan oppnås dersom propellsystemet forsynes med tilførsels-

og utløpstrakter av venturitype som gir hastighetsøkning i propelltverrsnittet, slik det f.eks. er vist i svensk utleg-ningsskrift nr. 373 639. En slik anordning kan gi effektøk-ninger på fem å ti ganger, men effekten pr. overflateenhet er imidlertid stadig for lav i forhold til omkostningene for kon-struksjonen til å kunne anvendes annet enn i spesielle til-feller hvor investerings- og driftsomkostningene er av mindre betydning.

Foreliggende oppfinnelse har til formål å tilveiebringe et aggregat for utnyttelse av energi, som er bundet i vannets bølge-bevegelse, ved hvilket oppnås en betydelig trykkforskjell i den del av anlegget, hvor propellene ligger og dermed en kraftig akselerasjon av vannstrømmen gjennom og forbi propellene.

Det nye og karakteristiske for anlegget ifølge oppfinnelsen

er at løpehjulene er innbygget i et i begge ender åpent, og hovedsakelig vertikalt, langstrakt rør som er koblet til flyteenheten, og som følger med denne i vannets bølgebevegelse, idet det rundt løpehjulene tilveiebringes en trykkforskjell ved at det ved rørets bevegelse oppad oppstår et overtrykk under den del av væskesøylen som ligger ovenfor løpehjulene og et undertrykk ovenfor den del av væskesøylen som ligger under løpehjulene, og ved rørets bevegelse nedad oppstår et overtrykk ovenfor den del av væskesøylen som ligger under lø-pehjulene og et undertrykk under den del av væskesøylen som ligger ovenfor løpehjulene.

Røret vil utføre en i vertikal retning oscillerende bevegelse. Den innesluttede væskesøyle medbringes derved på grunn av den motstand mot gjennomstrømning som løpehjul og eventuelt anordnet fortrengning av rørarealet volder. Hvis f.eks. røret med fastsittende turbinenhet akselereres oppad, oppstår et overtrykk under den væskesøyle som ligger ovenfor løpehjulet og et undertrykk ovenfor den væskesøyle som ligger under løpe-hjulet. Summen av disse trykk gir drivkraften til løpehjulet.

Trykkforskjellen A p blir

A p = S ■ 1 • a

hvor = vannets densitet.

1 = rørets totale lengde

a = vannsøylens akselerasjon

For en bølge med høyde 2 m blir den maksimale akselerasjon ca.

1 m/s 2. Et 25 m langt rør bevirker da en trykkforskjell på

25 000 N/m 2. Dette tilsvarer et vannturbinanlegg med 2,5 m fallhøyde. Til. sammenligning kan nevnes at et løpehjul som på lignende måte oscilleres opp og ned i åpent vann bare kan utnytte det dynamiske trykk som for den antatte bølgehøyde 2 m blir maksimalt ca. 500 N/m 2. Dette tilsvarer en fallhøyde på bare 0,05 m.

Man finner således at innføringen av et rør med rimelige dimensjoner kan øke effektuttaket for en gitt turbinstørrelse 50 ggr. Anderledes uttrykt kan i den foretatte sammenligning turbindiameteren reduseres til 1/7 for like stor produsert effekt.

Ved at propellene ved anlegget ifølge oppfinnelsen nå kan arbeide med høyere turtall enn ved hittil kjente anlegg av dette slag, kan de gis mindre dimensjoner, hvilket letter den konstruktive utformning av anlegget samtidig som konstruk-sjonsomkostningene for anlegget kan reduseres.

Oppfinnelsen skal beskrives i detalj i det etterfølgende under henvisning til tegningene hvor utførelsesformer av oppfinnelsen er skjematisk vist som eksempler. Fig. 1 viser i perspektiv et aggregat ifølge oppfinnelsen med flyteenhet og to rør.

Fig. 2 viser et lengdesnitt av aggregatet i fig. 1.

Fig. 3 viser et lengdesnitt av et parti av en utførelsesform av et rør ved et aggregat ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser et lengdesnitt av et parti av en ytterligere ut-førelsesf orm av et rør ved et aggregat ifølge oppfinnelsen.

Det i fig. 1 viste aggregat har som hovedbestanddeler to rør

1 og en flyteenhet 2, hvilke er montert på en ramme 3, som er forankret i bunnen ved hjelp av en fortøyning 4. Flyteen-hetens 2 bæreevne er således dimensjonert og rørenes 1 lengde er således avpasset at rørenes 1 øvre ender 5 ligger under vannflaten 6.

I det i fig. 2 viste snitt av aggregatet ifølge fig. 1 vises en anordning 7 med propeller eller løpehjul 8 samt generator

9 som er montert inne i hvert av rørene 1. Anordningene 7

er montert inne i en struping 10 og i rørenes 1 øvre ender slik at de skal være lett tilgjengelige for vedlikehold og re-parasjon. Dessuten har propellene 8 i de to anordninger mot-satte rotasjonsretninger for å hindre at hele aggregatet roterer i vannet rundt sin vertikale akse.

Det i fig. 3 og 4 viste rør 11 resp. 21 er sirkulærsylindrisk og har vesentlig lengde i forhold til diameteren. Inne i røret 11, 21 og med sitt sentrum på rørets akse er det anordnet et turbin- eller løpehjul 12, 22 hvis rotasjonsakse fal-ler sammen med rørets akse. Røret 11, 21 kan således sies å danne et i begge ender åpent turbinhus. Turbin- eller løpe-hjulet er forsynt med mantler 13, 23 og 13', 23' som strekker seg på begge sider av dette og som er utformet for struping av vannstrømmen gjennom røret 11, 21. Ved utførelsesformen ifølge fig. 3 er begge strupemantlene 13, 13' fast forbundet med røret 11 og danner samtidig, en kapsling for en eller flere elektriske generatorer 14 som er koblet til turbinhjulets aksel 15 som roterer i lagre 16 og 17. Ved utførelsesformen ifølge fig. 4 er den nedre strupemantel 23 fast forbundet med røret 21 og inneslutter lagre 26 for turbinakselens 25 nedre ende. Den øvre strupemantel 23' er enten fast eller bevegelig forbundet med turbinakselen 25 via lageret 27 og roterer med akselen eller er stasjonær. Den elektriske generator, som er koblet til akselen 25, er i dette tilfelle plassert i flyteenheten ved vannflaten og er således ikke vist på tegningene. Turbin- eller løpehjulet 12, 22 er konstruert slik at dets blad omstilles av vannet når dette skifter bevegelses-retning i forhold til løpehjulet. Dette er antydet ved hjelp av den strekede markering 18', 28' på tegningene.

Claims (5)

1. Aggregat for utnyttelse av bevegelsesenergi som er bundet i vannets bølgebevegelse eller dønninger, omfattende en flyteenhet (2) og en med denne forbundet, energiopptagende anordning som består av løpehjul (8),karakterisert vedat løpehjulene er innbygget i et i begge ender åpent, og hovedsakelig vertikalt, langstrakt rør (1) som er koblet til flyteenheten (2), og som følger med denne i vannets bølgebevegelse, idet det rundt løpehjulene tilveiebringes en trykkforskjell ved at det ved rørets (1) bevegelse oppad oppstår et overtrykk under den del av væskesøylen som ligger ovenfor løpehjulene (8) og et undertrykk ovenfor den del av væskesøylen som ligger under løpehjulene (8), og ved rørets (1) bevegelse nedad oppstår et overtrykk ovenfor den del av væskesøylen som ligger under løpehjulene (8) og et undertrykk under den del av væskesøylen som ligger ovenfor løpehjulene (8).

2. Aggregat ifølge krav 1,karakterisertved at løpehjulene (8) er anordnet nær rørets øvre munning (5) .

3. Aggregat ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat rørets øvre ende (5) ligger under vannflaten (6).

4. Aggregat ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat forholdet mellom rørets lengde og dets diameter ligger mellom 1:1,25 og 1:2,5.

5. Aggregat ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat forholdet mellom akselerasjonsrørets lengde og dets diameter ligger mellom 5:1 og 20:1.