NO323274B1 - Utvinning av kraft fra vann i bevegelse - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen angår en kraftkilde, et apparat og fremgangsmåte for utvinning av kraft fra vann i bevegelse (innslagsvann), slik som tidevannsstrømmer og elvestrømmer.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en kraftkilde for utvinning av kraft fra vann i bevegelse: et legeme; en styredel tilpasset for neddykking i vannet for å generere skyv; og innretning for utvinning av kraft fra oscillerende bevegelse av legemet.

Videre angår oppfinnelsen et apparat for utvinning av kraft fra vann i bevegelse. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for utvinning av kraft fra en strøm av vann ved å benytte den ovenfor angitte kraftkilde.

Frem til nå har dette generelt blitt oppnådd ved hjelp av turbiner som er analoge med undervannsvindmøller. Bladene til disse vindmøller roterer som resultat av vannet som strømmer omkring en horisontal eller vertikal akse ved lave hastigheter i størrelsesorden av 10 til 30 omdreininger pr. minutt og ved høyt mo-ment. Girbokser er påkrevet for å overføre rotasjon véd slike hastigheter til de høye hastigheter nødvendig for elektriske generatorer. Girboksene er store, komp-lekse og kostbare med høye krafttap. Girboksene lider også av pålitelighetsprob-lemer og er vanskelig å vedlikeholde, spesielt når lokalisert under vann.

GB 1.604.372 omtaler en anordning for å utnytte tidevannsenergi som omfatter to sylindriske tankdeler som passer glidbart på innsiden av hverandre. An-ordningen er båret på en tripod som hviler på sjøbunnen. En flotasjonsmansjett gir den ytre tanken oppdrift, slik at den stiger og faller med vannivået som et resultat av hvilket er luft innen tankene komprimert ved hjelp av deres relative bevegelse. Forbindelser anordnet i dekslet av den indre tanken tillater at den komprimerte luften benyttes for å drive en luftturbin plassert ved et fjernt sted.

Den foreliggende oppfinnelse har som mål å tilveiebringe en kraftkilde (for å konvertere naturlig energi til mekanisk kraft), et apparat og en fremgangsmåte for å overføre kinetisk energi fra sakte rennende vann. Kraftkilden kan benyttes med ethvert passende energifjerningssystem. F. eks. kan det benyttes for å produsere elektrisk energi direkte eller for å tilveiebringe en nyttig form av mekanisk bevegelse. I et ytterligere aspekt av oppfinnelsen, er kinetisk energi fra vann som renner sakte overført til kinetisk energi med et fluid som beveger seg ved høy hastighet. Fortrinnsvis er fluidet luft.

Målene for oppfinnelsen oppnås ved en kraftkilde for utvinning av kraft fra vann i bevegelse som angitt i innledningen av beskrivelsen og som er kjennetegnet ved at kraftkilden er tilpasset for utvinning av kraft fra en strøm av vann; styredelen stikker frem fra en side av legemet for å generere skyv fra den nevnte strøm av vann; og innretninger er anordnet for repeterende reversering av retningen av nevnte skyv, som bevirker den nevnte oscillerende bevegelse av legemet.

Idet denne kraftkilden er ideelt tilpasset for utvinning av energi fra strøm-men av vann, er utvinning fra andre strømmende fluider mulig og betegnelsen «vann» bør tolkes som å dekke andre strømmende væsker og gasser ut gjennom dette dokument.

Fortrinnsvis er formen av legemet, slik at vann bevirkes å bevege seg hurtigere over et parti av overflaten til legemet og hvor én eller flere fremstikkende styredeler er plassert ved det partiet av overflaten til legemet.

Fortrinnsvis innbefatter legemet krummede sider som orienterer legemet med hensyn til en strømning av vann, slik at styredelen eller delene er vesentlig perpendikulære til retningen av strømmen.

Én eller flere styredeler omfatter fortrinnsvis hydroplan hvorved skyvret-ningen er reversert ved å reversere helningsvinkelen til minst et hydroplan.

I en ytterligere utførelse omfatter én eller flere styredeler en roterbar sylindrisk konstruksjon hvis rotasjonsretning kan reverseres for å generere en forandring i retningen av skyv. Som et eksempel kan den sylindriske konstruksjonen danne en kontinuerlige sylinder eller kan ha adskilte skovler.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved et apparat for utvinning av kraft fra vann i bevegelse, kjennetegnet ved at det omfatter en kraftkilde ifølge krav 1, 2,3, 4 og 5. Apparatet er videre utdypet i kravene 7,8 og 9.

Kraftkilden omfatter fortrinnsvis et nedoverforløpende rør som omgir

søylen.

Kraftkonversjonsinnretninger kan være anordnet for å konvertere oscille-ringene av kraftkilden til en annen form for kraft, slik som elektrisk kraft.

Kraftkilden kan være neddykket når den genererer kraft. Kraftkonversjonsinnretningene kan være anordnet omfattende én eller flere hydrauliske pumper, en veivaksel for å generere mekanisk rotasjon eller innretning for å generere elektrisitet slik som en elektrisk spole og magnet.

Kraftkonversjonsinnretninger kan være anordnet omfattende en fluidpumpe

for å pumpe fluid til et høyere nivå.

Apparatet kan være fortøyet til eller montert på en konstruksjon, slik som søyle på hvilken apparat for utvinning av kraft fra vind eller bølger er montert, kraftkilden utvinner således kraft fra tidevann eller elvestrømmen og kraft er også utvunnet fra vinder eller bølgér. Idet kraftkilden er ideelt tilpasset for å utvinne kraft fra tidevann og elvestrømmer, er den også tilpasset til å benyttes for å utvinne kraft fra bølger som det vil forklares nedenfor i forbindelse med en foretrukket ut-førelse.

Kraftkilden kan være anordnet med oppdrift. Typisk vil den flyte på overflaten med del av dens konstruksjon under overflaten.

Kraftkilden omfatter fortrinnsvis en tank med åpen bunn som når den oscillerer vekslende komprimerer og dekomprimerer et fluid på innsiden av denne mellom en lukket topp av tanken og vannoverflaten.

Det vil forstås at de som er faglært på området fra informasjon omtalt heri

at oppfinnelsen i denne foretrukne utførelsen kan operere i to tilstander.

I den første tilstanden er kraft utvunnet fra tidevann og elvestrømmer på den følgende måte. Etter som vann strømmer forbi styredelen, er oppover- og nedover skyv produsert som bevirker at kraftkilden beveger seg i et plan som krysser strømningsretningen (typisk er den omtrent perpendikulær). Reversering av styredelen bevirker at skyveretningen reverseres og når dette er repetert re-siproserer kraftkilden generelt i planet.

Denne resiproserende bevegelsen kan konverteres til en mer nyttig form av energi ved et passende energifjerningsarrangement. I denne foretrukne utførelsen er kraftkilden en tank som alternativt komprimerer og dekomprimerer et fluid.

I den andre tilstanden er kraft utvunnet fra bølger. Etter som bølger støter mot tanken, stiger og faller vannivået på innsiden av denne i forhold til toppen av oppsamleren. Vertikal bevegelse av tanken er dempet ved motstanden av hydroplanene. Denne motstanden kan være supplementer!, selv om dette ikke alltid er nødvendig, ved å reversere styredelen eller delene for å produsere skyv i en retning motstående til stigningen og fallet av vann i bølgene. Tanken tenderer således til å forbli stasjonær i forhold til et fast punkt, i kysten eller sjøbunnen, men fluidet på innsiden av tanken er vekslende komprimert og dekomprimert ved virkningen av bølgene.

En kanal i toppen av tanken kan tillate at fluidet alternativt strømmer ut av

og inn i tanken.

Fluidet som strømmer gjennom én eller flere kanaler kan drive en turbin.

Turbinen kan være montert på tanken. Turbinen opererer således i luft når fluidet som er valgt er luft. Turbinen kan være direkte drivbart forbundet til en elektrisk generator. Antallet og/eller størrelsen av kanaler som er åpne ved ethvert tidspunkt, eller valgt for å drive en valgt turbin ved et spesielt tidspunkt kan fortrinnsvis varieres, slik at strømningen av luft kan optimaliseres til effektivitetskravene av turbinen. En turbin kan være anordnet i en kanal. Fortrinnsvis er en generator, eller kombinert turbin og generator anordnet i kanalen.

Turbinen kan rotere i den samme retningen uavhengig av strømningen av fluid ut av eller inn i tanken.

Ventilinnretninger kan være anordnet slik at fluid passerer gjennom turbinen i den samme retningen uavhengig av strømningen av fluid ut av eller inn i tanken.

Fluidet kan være luft.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for utvinning av kraft ved en strøm av vann ved å benytte den omtalte kraftkilde, kjennetegnet ved at den omfatter neddykking av styredelen i en strøm av vann og repeterende reversering av retningen av skyv som genereres ved den nevnte styredel ved anvendelse av innretninger anordnet for det formål.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil nå beskrives, ved hjelp av kun eksempel, med referanse til de vedføyde tegningene som følger:. Fig. 1 er et perspektivriss av et aktivt vannsøyleapparat installert i arbeids: posisjon for å utvinne kraft fra vann i bevegelse.

Fig. 2 er et plånriss av apparatet i fig. 1.

Fig. 3 viser åtte tverrsnittriss (A-H) som viser operasjonssyklusen til apparatet. Fig. 4 er et diagram som viser hydroplanbevegelse, lufttrykk og hydroplan-akselerasjon som en funksjon av tid under operasjonssyklusen.

Fig. 5 viser et antall av repeterte sykluser i likhet med de i fig. 4.

Fig. 6 er et planriss av en alternativ utførelse av oppfinnelsen som viser flere luftutslipp/innløpskanaler. Fig. 7 er et tverrsnittriss gjennom apparatet i fig. 6 som viser dets forankring på en monopole.

Fig. 8 viser et plan og et tverrsnittriss av et kabelfortøyet apparat.

Fig. 9A og 9B viser et tverrsnittriss gjennom alternative hydroplan av apparatet i henhold til oppfinnelsen. Fig. 10 er et skjematisk elevasjonsriss av en side av et apparat i henhold til oppfinnelsen som viser faste hydroplan ved et sentralt sted og roterbare halehydroplan lokalisert i denne foretrukne utførelsen, mot det bakre av apparatet vis a vis strømningsretningen til vannet. Fig. 11 er et perspektivriss av en tank i henhold til oppfinnelsen som viser valgfrie langstrakte lågere benyttet for å montere tanken til en monopele. Adskilte ringlagere kan også. være benyttet som vist i tverrsnitt i fig. 7. Fig. 12 viser et skjematisk sideriss av en tank som detaljerer bruken av styredeler som vannreflektorer i steden for hydroplan. Fig. 13 viser et planriss av en tank i henhold til oppfinnelsen forankret ved hjelp av kabler når tidevannstrømning inn og ut er ved 180° og forankret ved en monopele når tidevannstrømning er ved en vinkel mellom inngående og utgående strømninger. Fig. 14 viser plan og tverrsnittriss av apparatet for generering av kraft fra en kraftkilde i henhold til oppfinnelsen som benytter en hydraulisk sylinder når forankret til en monopelestøttesøyle. Fig. 15 er lik med fig. 14, men en styre/génererende boks er flytende under overflaten og forankret ved hjelp av kabler. Fig. 16 viser plan- og tverrsnittriss av apparatet for å generere mekanisk kraft fra en neddykket kraftkilde forankret på en monopelébæresøyle. Apparatet kan rearrangeres på lignende måte til den i fig. 15, d.v.s. å benytte en styre/gene-reringsboks neddykket og forankret ved hjelp av kabler. Fig. 17 viser et skjematisk elevasjonsriss av apparatet for å generere elektrisitet direkte ved å benytte en kraftkilde. Fig. 18 viser et skjematisk elevasjonsriss av apparat for å pumpe vann til et høyere nivå for lagring av potensiell energi. Vannet er typisk det samme som det som strømmer forbi tanken 10. Fig. 19 viser et skjematisk perspektivriss av en alternativ tank i henhold til oppfinnelsen.

I fig. 1 inneholder en stor oppdrifts eller flytende tank 10 med åpen bunn luft som et arbeidsfluid (se 17 i fig. 3). Tank 10 har en vesentlig flat topp 12 og er ka-noformet i planriss. De konvekse sidene 14 til tank 10 møtes for å tilveiebringe en spisset kant. Sidene tjener til å orientere tanken slik at den spissede kanten peker inn i strømningen, slik at vann passerer over konvekssider 14. Vann beveger seg således over sider 14 mellom punkter P, Q og R. Ved punkt Q er strømmen av vann generelt homogen og er typisk hurtigere enn strømmen av vann vedpunkter P og R, på grunn av begrensningen produsert ved utvinning av tanken ved det punktet. Dette er et passende punkt for å plassere hydroplan 22 som stikker frem fra sider 14, og det kinetiske av vannenergien tilgjengelig for å utvinnes er propor-sjonal til med tredje potens av strømningshastigheten. Derfor er hydroplanet for-delaktig lokalisert ved dette punktet med maksimal hastighet.

Tank 10 omfatter typisk et nedoveriorløpende rør (ikke vist) som glidbart omgir en bæresøyle 16 festet under vann, vanligvis til sjøen av elvebunn 18, i en vertikal posisjon. Typisk er et plant lager 20 med stor diameter festet i toppen av røret og et lignende lager (ikke vist) er festet i bunnen av røret, slik at de to lager-ne i høy grad er adskilt fra hverandre. Således er lageme glidbare aksielt og roterbare i forhold til søylen 16. Ytterligere lagerbånd 20 kan være anordnet som et alternativ eller i tillegg til de sirkulære lageme som vist i fig: 11.

Hydroplan 22 er neddykket og dreibare i deres helhet, typisk omkring en nedre kant 23 omkring en akse generelt perpendikulær til sider 14 av tanken. De to øvre hydroplan 22 på motsatte sider av tanken er sammenbundet ved en aksel (ikke vist) og de to nedre hydroplan er likeledes sammenbundet. Helningen av hydroplanet er reversible unisont ved delvis rotering av de tilhørende aksler, f.eks. ved hydrauliske eller mekaniske midler. Slik forandring i helningen av hydroplanene er typisk under datastyring og i samsvar med flere parametere. Disse parame-tere innbefatter bevegelse av tanken, vannstrømningsretningen, kreftene på hydroplanene og/eller lufttrykk i tanken. Som det vil forklares nedenfor, er det opti-male arrangementet slik at luft i virkeligheten alltid strømmer inn i eller ut av tanken. Energien innen tanken ved et gitt tidspunkt er ekvivalent med lufttrykket og multiplisert med luftvolumet. Energien tilgjengelig for oppsamling er ekvivalent med volumforandringen over en gitt tidsperiode multiplisert med trykkdifferensialet over den samme perioden.

Den maksimale helningsvinkelen til hydroplanene 22 er også justerbar. Idet hydroplan 22 typisk virker som hydroplan som bevirker løft ved virkning av vann som strømmer over deres øyre og nedre overflater, kan styredeler 22 bevirkes til å virke som vanndeflektqrer mye på samme måte som en drage av avleder luft. Dette er vist i fig. 12 og vil beskrives mer detaljert senere.

To kanaler 25 er formet i toppen 12 til tank 10. Disse kanaler rommer høy-hastighetsluftturbiner og, også valgfritt generatorer som er direkte drivbare av strømmen av luft inn i og ut av tanken og kan tilføre rotasjon direkte til de elektriske generatorene (ikke vist) hvor disse enn er lokalisert. Turbiner 24, og generatorene, behøver derfor ikke være lokalisert under vann, men arbeider i luft og øker sikkerheten og tilgjengeligheten for vedlikehold. Ventilinnretning (ikke vist) kan være anordnet i hver kanal slik at luft passerer gjennom hver turbin 24 i den samme retningen uavhengig av strømningen av luft inn i eller ut av tanken. Alternativt er en spesiell turbin slik som en Wells turbin benyttet, slike turbiner dreier alltid i den samme retningen uavhengig av retningen av luftstrøm.

Under drift orienterer automatisk formen og spesielt de konvekse sidene 14 til tanken 10 den i likhet med en værskovl (værhane), slik at styredelene 22 er holdt vesentlig ved rette vinkler til vannstrømmen indikert ved pil 26! Denne orien-tering reduserer motstanden på tanken og øker hastigheten av strømmen som passerer langs spesielt det bredeste partiet av sidene og derfor over hydroplan 22.

Virkningen av vannstrøm 26 på hydroplan 22 bevirker at tanken beveger seg oppover og nedover på søyle 16 avhengig av helningen, for tilfellet av hydroplanene. Tanken er således bevirket til å oscillere som indikert ved pil 32, for på den måten å alternativt komprimere (etter som den beveger seg nedover) og de-komprimere (etter som den beveger seg oppover) luften holdt på innsiden av denne mellom topp 12 og vannoverflate 28.

Etter som tank 10 beveger seg nedover bevirker trykkdifferensialet at luft støtes ut gjennom kanalene. Under nedoverdelen av syklusen, motvirker ned-overkraften fra hydroplan 22 og vekten av tanken oppdriftskreftene, d.v.s. oppo-verskyv av vannet på tanken. Dette kan ses i trinn a og b i fig. 3. Lufttrykket på innsiden av tanken er større enn atmosfærisk trykk på utsiden og bevirker en liten forandring h i nivået av vann på innsiden av tanken sammenlignet med nivået av vann på utsiden av tanken. Denne vannhøyden koplet med ytterligere nedoverbe-vegelse av tanken i kraft av helningsvinkelen til hydroplanene bevirker det fortsatte trykkdifferensialet på innsiden og utsiden av tanken. Luft 30 støtes ut fra tanken via kanaler 25. Som det kan ses i fig. 4 og 5, starter ved T=T1 luft og støtes ut fra tanken. Dette fortsetter inntil T=T3 når nedoverkreftene på tanken er utbalansert av oppoverkreftene av vann, høyden h av vann er tapt og trykket på innsiden av tanken er lik atmosfærisk trykk. Ved dette punktet opphører strøm 30. Det er øns-kelig at den tiden som er brukt ved dette punktet er holdt på et minimum.

Derfor, mot bunnen av bevegelsen og fortrinnsvis før for mye tid er brukt ved bunnen av bevegelsen, er helningen av hydroplanet 22 bevirket til å reverseres slik at disse utøver en vertikal oppadrettet kraft. Tank 10 er akselert oppover

ved en kombinasjon av denne kraft og dens oppdrift (se trinn E i fig: 3).

Etter som tanken beveger seg oppover, faller trykket innen denne under atmosfærisk og en liten fallhøyde h er utviklet sammenlignet med nivået av vannet på utsiden av tanken. Luft er trukket inn gjennom kanalene (se trinn F). Ved toppen av bevegelsen forsvinner fallhøyden h og trykket på innsiden av tanken når igjen atmosfærisk trykk.

Således, hvis avstanden av tanken over vannoverflate 28 ved hvile er X1 og under vannoverflate 28 er X2 så har ved trinn G, toppen av bevegelsen, XI økt i forhold til X2.

I målingene vist i fig. 4 er det ikke noe topp i trykkmålingen for å indikere luftstrømning inn i tanken på grunn av begrensninger av måleutstyret. Ikke desto mindre var luft observert å strømme inn i tanken under den indikerte periode.

Syklusen er repetert og starter igjen med hydroplan 22 som skråstilles i den

andre retningen med hensyn til strøm 26.

Hastigheten av luften som går igjennom turbinene kan varieres ved å forandre størrelsen og/eller antallet av kanaler. Således, i fig. 6, av de seks kanalene som vist, kan én eller flere av disse være lukket av eller på annen måte fjernet fra strømmen av luft, slik at hastigheten av luft som passerer gjennom de gjenværen-de kanalene er økt. Således kan størrelsen og/eller antallet av kanalene varieres for så å skreddersy et spesielt apparat for et spesielt sted (siden strømnings-strømmer varierer fra sted til sted) eller for spesielle forhold. Selvfølgelig kan flere kanaler være avdelt gjennom en enkel turbin, slik at den opererer i sitt mest effek-tive område for kraftgenerering, når vannstrømning er liten, og gjenavdelt til flere kanaler (og således flere turbiner) når vannstrømning er hurtig. Typisk omfatter også luftturbinene en generator lokalisert i kanalene. Hastigheten av luft som passerer gjennom turbinene kan også varieres ved å forandre antallet og/eller størrel-sen av hydroplanene. Denne muligheten til å skreddersy tanken for sted og de opptredende forhold tillater en å operere ved optimal eller nær optimal effektivitet under gitte forhold.

Siden tanken 10 flyter og er glidbar i forhold til søyle 16 er den selvjusterende for forandringer i høyde av vannoverflate 28. Dessuten, siden den kan rotere på monopel 16 er den selvjusterende for forandringer i retninger av vannstrøm-ning. Dette kan være spesielt viktig for tidevannsstrømmer hvor inngående og utgående tidevannstrømmer ikke er ved omtrent 180° til hverandre. Dette er vist i detalj i fig. 13 hvor kabel 33 kan benyttes for å fortøye tank 10 på monopeler 25 når inngående og utgående strømninger er i motsatte retninger eller i elvestrøm-mer. En begrenset mengde av rotasjon kan være mulig ved anvendelse av fortøy-ningskabler hvis festepunktene til kablene er konstruert for dette. En sentral monopel 16 er imidlertid typisk benyttet for å montere tank 10 når inngående og utgående strømmer er ved vinkel (5 med hensyn til hverandre. Dette tillater rotasjon av tank 10 ved vinkel p å innrette selv med opptredende tidevannsstrømning.

Helningsvinkelen til hydroplanene i forhold til retningen og hastigheten av vannstrømmen avgjør størrelsen av løft og motstandskrefter på tanken. Således fungerer typiske styredeler 22 som hydroplan som virker som hydroplan som ge-nerer løft, men lite motstand. I fig. 12, er vannstrøm 26 omdirigert nedover ved styredel 22d som bevirker at tank 10 beveger seg i retningen av pil 32. Dette er lignende med den måten som en drage opprettholder sin høyde. Styredel 22D er rotert gjennom et vertikalt plan omkring en horisontal akse for å bevirke at tanken 10 reverserer sin bevegelsesretning. Styredeler 22D kan imidlertid forårsake motstand slik at deres bruk kan være begrenset til spesielle omstendigheter hvor motstand ikke er et problem, slik som når faste kabelforankringer er tilgjengelig.

Justering av vinkelen til hydroplan eller styredeler 22d slik som de i fig. 12 kan sørge for maksimal kraftutgang over et stort område av strømhastigheter. Det er således mange variabler som beskrevet ovenfor som kan optimaliseres for å øke effektiviteten og kraftutgahgen til apparatet. Dessuten kan apparatet være forbundet til land ved en kraftkabel og kan være neddykkbar under stormer og derved redusere risikoen for skade.

Fig. 6 viser styredeler 22C og 22B som typisk fungerer som hydroplan som opererer over et vinkelområde på 5 til 30° f.eks. er 2a tik med omtrent 60°. Fre-kvensen som planet er reversert med er typisk 5 til 20 sekunder, men kan være mindre eller større enn dette. Vinkelorienteringen av hydroplanene i en arbeidspo-sisjon er valgt fra et område av vinkelarbeidsposisjoner.

Hydroplan 22a er lokalisert på det bredeste partiet av tank 10. Alternative eller ytterligere hydroplan 22B og 22C kan være lokalisert ved andre punkter selv om dette er mindre foretrukket. Hydroplan 22B er likt adskilt hvorved hydroplan 22c ikke er likt adskilt. Ved å lokalisere hydroplan i en vertikal retning, den ene over den andre, grovt sett perpendikulært til vannstrømningen vil turbulensstrøm-ningen produsert nedstrøms ikke blande seg inn med sine naboer. Således er typisk en av rekkene 22A og 22B og 22C valgt i steden for å ha hydroplan adskilt fra langs tanken i strømningsretningen av vannet. Hydroplanene kan være avtrinnet, d.v.s. adskilt vertikalt men overlappende i en horisontal retning, slik som hydroplan 22E i fig. 8. Fig. 8 viser også en tank i likhet med den i fig. 6 og 7, men forankret ved kabler 33 til et passende forankringspunkt enten over eller under vannivået. Fig. 9A viser to symmetriske tverrsnitt, et mer aerodynamisk enn det andre, for bruk som hydroplan og en flyving i tverrsnitt for bruk som hydroplan. Typisk er symmetriske former foretrukket og aerodynamiske former er foretrukket fremfor alt. Fig. 10 viser faste hydroplan 22 som ikke roterer med hensyn til del 10. Roterbare halehydroplan 34 bevirker at tanken hever seg eller faller. Når denne stigningen har startet, skråstiller den tanken noe slik at hydroplan 22 nå er ved en vinkel med hensyn til vannstrøm 26 og så legges til kreftene som bevirker at tanken stiger eller faller. Andre hydroplan, eller monteringskonstruksjoner, festet med hensyn til tanken på hvilken reversible hydroplan er montert kan være benyttet.

Disse ligner på dreieklaffer på flyvinger. En ytterligere type av hydroplan som er passende for bruk med oppfinnelsen er vist i fig. 9B. Her er hydroplan 22F vist i tverrsnitt fleksibel og kan bøyes, slik at dets krumning er snudd (reversert) og bevirker løft 32A eller nedoverskyv 32B etter hva som er passende.

Fig. 14 til 18 viser bruken av en kraftkilde 40 montert omkring en monopele 16 eller forankret via kabel 33 og anordnet med hydroplan 22 som bevirker at

kraftkilde 40 stiger eller faller på det reverserende av disse hydroplan. Flere for-skjellige typer av kraftomdanningsinnretninger er anordnet for å konvertere dén

oscillerende bevegelsen til kraftkilden 40 til nyttbare former av kraft, enten dette er vann lagret ved et høyt nivå, mekanisk rotasjon, elektrisk kraft, vannkraft o.s.v.,

idet tank 10 typisk har oppdrift, har kraftkilde 40 typisk delvis oppdrift, slik at den er neddykket når den er i hvile. Kraftkilde 40 stiger og faller på nøyaktig den samme måte som tank 10 ved å reversere helningen av hydroplan 22 eller styredeler 22D som tidligere beskrevét. Kraftkilde 40 oscillerer således opp og ned i retningen av pil 32.

I fig. 14, pumper hydraulisk stempel fluid innen et styrekammer 40 for å generere kraft eller er forbundet til en veivaksel.

I fig. 15 er en lignende hydraulisk pumpe 42 benyttet selv om i dette tilfellet er styrekammer 44 lokalisert under overflaten og er forankret til sjøbunnen ved kabler 33. Kraftkilden 40 flyter her således over sjøbunnen. Typisk omfatter søyle 16A, omkring hvilken kraftkilde 40 er lokalisert, spor gjennom hvilke deler montert på kraftkilde 40 stikker frem til drivpumpe 42 og således bevirker at stemplet i hydraulisk apparat 42 stiger og faller. Søyle 16A er også åpen til overflaten for å tillate . adkomst til styre- og genereringskammeret 44 og slik at kraft kan utvinnes f.eks. ved kabler.

I fig. 16 stiger og faller aksel 42a og bevirker at et veivakselsystem 42 ge-nerer mekanisk rotasjon som kan konverteres til elektrisk kraft og bevirker til å drive en turbin.

I fig. 17 bærer avstivere 46 en spole 48 og beveger seg opp og ned i retningen av pilen 32 sammen med kraftkilde 40. Spole 48 er posisjonert over en magnet 40 for å tilveiebringe direkte en vekselstrøm.

I fig. 18, er vann pumpet ved hydraulisk apparat 42 og røret 52 inn i et he-vet lagringskammer 54. Vannet faller tilbake via rør 56 og kan benyttes for å generere elektrisk kraft i vannturbin 58.

I fig. 19 benytter en alternativ utførelse roterende sylindere for å generere oppover- og nedoverskyv. Sylindere 61 roterer i retningen av pil 62 med hensyn til strøm 26. Sylinderne produserer motstand 62, men også en nedadrettet kraft 60, eller en oppadrettet kraft når rotasjonen er reversert. Idet rotasjon kan produseres ved å drive forbindelsestank 64 ved å benytte elektrisitet, kan strøm 26 være benyttet for å tilveiebringe den nødvendige rotasjon via roterende hjul 70 som via forbindelsesinnretning 68 og girboks 66 bevirker at stang 64 roterer. Et vindmølle-typehjul som roterer omkring en horisontal akse (ikke vist) kan også benyttes. Gir-boksen kunne benyttes for å produsere reverseringen i rotasjon 63 uten å forandre retningen av bevegelse til rotasjonshjul 70.

Oppfinnelsen tilveiebringer således ikke kun ét apparat for konvertering av saktestrømmende vann eller andre passende fluider (både gasser og væsker) til hurtigbevegende luft, slik at rotasjonshastigheter på 1.000 til 3.000 omdreininger pr. minutt i turbiner kan være generert, men også kraftkilder som kan kombineres med ethvert passende energifjemingssystem. Passende væsker eller andre gasser kan være benyttet i steden for luft. Det hurtigbevegende fluidet er typisk tettere enn fluidet fra hvilket kraft er utvunnet. Tanken kan være uten oppdrift eller med naturlig oppdrift. Tanken eller kraftkilden kan være orientert ved kraftdrevne innretninger istedenfor i likhet med en værhane. Én eller flere ror eller andre vertikale styreoverflater kan være anordnet for å hjelpe til med orienteringen av tanken. Disse kan være kraftdrevet, men kan også være manuelt innstilt f.eks. på hver tidevannsforandring. Tanken og kraftkilden kan være lokalisert permanent under vann. Tanken kan ha en form forskjellig fra den som vist. En enkel tank eller flere tanker kan være benyttet.

Apparatet kan være benyttet for å tilveiebringe kraft for et tilhørende avsalt-ingsanlegg. Et ytterligere arrangement er for et kombinert apparat som reagerer på tidevannsstrømmer, bølger og vindkraft er fremskaffet. F.eks. kunne en vind-turbin montert på toppen av en bæresøyle være benyttet. Kraftgenerering er således utledbar fra virkningen av bølgeenergi på kraftkilden, spesielt når kraftkilden er en tank, tidevannsstrømmer på kraftkilden og vindkraft fra vindturbinen montert på toppen av bæresøylen. Kraftgenerering er mulig fra virkningen av bølger på en

av styreoverflatene som tilveiebringer motstand mot oppover- og nedoverbevegel-sen av tanken under påvirkning av bølgene. Kraftgenerering fra bølgevirkning på semioppdriftsoppsamleren bevirker at vannet på innsiden av oppsamlingsnivået stiger og faller i forhold til toppen av oppsamleren. Vertikalbevegelse av oppsamleren er dempet ved motstanden av hydroplanene. Kraften av det bevegelige vannet i vannsyklusen som skyver mot hydroplanet kan bevirke at oppsamleren beveger seg i motsatt fase med vannet på innsiden av oppsamleren og således bevirke at fluidet i denne vekslende komprimeres og dekomprimeres. Vinkelen til hydroplanene kan forandres for å øke denne effekten av bølgene som går inn i oppsamleren. Apparatet kan innbefatte innretning for lagring av energi eller kan benyttes for å tilveiebringe kraft for en autonom anordning slik som en bøye. En

ytterligere utførelse kan innbefatte to kraftkilder som tanker 10 med én eller flere hydroplan som forløper mellom kraftkildene. Dette gir stabilitet for hydroplanene siden begge ender av hvert hydroplan er støttet av tankene.

Styredeler i formen av hydroplan og roterende sylinderkortstruksjoher (enten hule, massive eller skovler adskilt omkring omtrentlig sylindrisk periferi o.s.v.) kan være benyttet i kombinasjon med en kraftkilde til oppfinnelsen. Kraftkilden kan være anordnet for å oscillere horisontalt. Helningsvinkelen behøver ikke å være den samme for de oppovergående og nedovergående deler av denne syklus (f .eks. ta i betraktning vekten av kraftkilden).

Claims (10)

1. Kraftkilde for utvinning av kraft fra vann i bevegelse omfattende: et legeme (40); en styredel (22,61) tilpasset for neddykking i vannet for å generere skyv; og innretning for utvinning av kraft fra oscillerende bevegelse av legemet (40);karakterisert ved at kraftkilden er tilpasset for utvinning av kraft fra en strøm av vann; styredelen (22, 61) stikker frem fra en side av legemet (40) for å generere skyv fra den nevnte strøm av vann; og innretninger er anordnet for repeterende reversering av retningen av nevnte skyv, som bevirker den nevnte oscillerende bevegelse av legemet (40).

2. Kraftkilde ifølge krav 1, karakterisert ved at formen av legemet (40) er slik at vann bevirkes og beveger seg hurtigere over et parti av overflaten av legemet (40) og i hvilken én eller flere fremstikkende styredeler (22, 61) er posisjonert ved det partiet av overflaten til legemet (40).

3.. Kraftkilde ifølge krav 2, karakterisert ved at legemet (40) omfatter krummede sider (14) som orienterer legemet (40) med hensyn til strømmen av vann, slik at styredelen eller delene (22, 61) er vesentlig perpendikulære til retningen av strømmen.

4. Kraftkilde ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at én eller flere styredeler (22,61) omfatter hydroplan (22) hvorved retningen av skyv er reversert ved helningsvinkelen til minst ett hydroplan (22).

5. Kraftkilde ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at én eller flere styredeler (22, 61) omfatter en roterbar sylindrisk konstruksjon (61), rotasjonsretningen til hvilken kan reverseres for på den måten å bevirke en forandring i retning av generert skyv.

6. Apparat for utvinning av kraft fra vann i bevegelse, karakterisert ved at det omfatter en kraftkilde ifølge ethvert av de foregående krav.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at kraftkilden er aksielt glidbart montert eller monter-bar til en søyle (16) festet eller festbar under vann i en vertikal posisjon.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at kraftkilden omfatter et nedoverforløpende rør som omgir søylen.

9. Apparat ifølge ethvert av kravene 6 til 8, karakterisert ved at kraftkilden omfatter en tank (10) med åpne bunn som når den oscillerer vekslende komprimerer og dekomprimerer et fluid på innsiden av denne mellom en lukket topp (12) av tanken (10) og vannoverflaten.

10. Fremgangsmåte for utvinning av kraft fra en strøm av vann ved å benytte en kraftkilde som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter neddykking av styredelen i en strøm av vann og repeterende reversering av retningen av skyv som genereres ved den nevnte styredel (22, 61) ved anvendelse av innretninger anordnet for det formål.