NO329152B1 - Device for a winch-operated crushing plant with a self-tightening winch - Google Patents
Device for a winch-operated crushing plant with a self-tightening winch Download PDFInfo
- Publication number
- NO329152B1 NO329152B1 NO20084372A NO20084372A NO329152B1 NO 329152 B1 NO329152 B1 NO 329152B1 NO 20084372 A NO20084372 A NO 20084372A NO 20084372 A NO20084372 A NO 20084372A NO 329152 B1 NO329152 B1 NO 329152B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- winch
- hydraulic
- pump
- accumulator
- energy
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 42
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 27
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 1
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 claims 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 10
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
- F03B13/1845—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
- F03B13/1865—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem where the connection between wom and conversion system takes tension only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/40—Transmission of power
- F05B2260/406—Transmission of power through hydraulic systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Oppfinnelsen vedrører et bølgekraftanlegg hvor en flytende bøye (23) er anordnet for energiabsorbering fra havbølger. Bøyen er forankret med en vaier (14) som går på en selvstrammende vinsj (12). Når bølgebevegelsene løfter bøyen, vil vinsjkabeltrommelen rotere for avspoling. Denne roterende kraftbevegelsen går til et mekanisk energiomformingssubsystem og til et hydraulisk subsystem (20, 21) hvor energien omformes ved hjelp av mekaniske og hydrauliske midler og så lagres i en hydraulisk akkumulator (8), hvorfra det kan gå en jevn strøm av energi til en hydraulisk kraftuttaksmotor (10) som er koblet med en elektrisk generator (28). De hydrauliske midlene for omforming av rotasjonsenergien innbefatter også mekanismen som spoler inn vinsjen og holder den stram, med bruk av noe av den lagrede energien i akkumulatoren for påspoling og med bruk av en pumpe/motor som et middel for å tvinge vinsjen til å rotere for påspoling, når bølgekreftene som har tvunget vinsjen til å rotere for avspoling, synker. Det hydrauliske subsystemet kan også gi en overbelastningsbeskyttelse for anlegget med bruk av en trykkbegrensningsventil (6), som begrenser det maksimale trykket som kan virke på kritiske komponenter. Det mekaniske energiomformingssubsystemet (20) kan videre innbefatte en slurekobling (16) mellom vinsjkabeltrommelen og det hydrauliske subsystemet, hvilken slurekobling beskytter kraftanlegget og dets komponenter mot ekstreme belastninger når anlegget påvirkes av kraftige bølger. Slurekoblingen bestemmer den energimengden pr. tidsenhet som kan absorberes fra en gitt bølge, ved at Slurekoblingen slurer når den påvirkes av et for stort dreiemoment eller en for stor hastighet. Vaieren blir derfor trukket ut uten øket motstand, og bøyen vil helt enkelt drive med bølgen helt til bølgen har passert, med det resultat at overskuddsenergien vil forbli i bølgen.The invention relates to a wave power plant in which a floating buoy (23) is arranged for energy absorption from ocean waves. The buoy is anchored with a wire (14) that goes on a self-tightening winch (12). When the wave motions lift the buoy, the winch cable drum will rotate for unwinding. This rotary force movement goes to a mechanical energy conversion subsystem and to a hydraulic subsystem (20, 21) where the energy is converted by mechanical and hydraulic means and then stored in a hydraulic accumulator (8), from which a uniform flow of energy can flow to a hydraulic PTO motor (10) connected by an electric generator (28). The hydraulic means for converting the rotational energy also includes the mechanism which coils the winch and keeps it tight, using some of the stored energy in the accumulator for winding and using a pump / motor as a means of forcing the winch to rotate for rewinding, when the wave forces that have forced the winch to rotate for rewinding decrease. The hydraulic subsystem can also provide an overload protection for the system with the use of a pressure relief valve (6), which limits the maximum pressure that can act on critical components. The mechanical energy conversion subsystem (20) may further include a slip coupling (16) between the winch cable drum and the hydraulic subsystem, which slip coupling protects the power plant and its components from extreme loads when the system is affected by strong waves. The slip coupling determines the amount of energy per unit of time that can be absorbed from a given wave, in that the slip clutch slips when it is affected by an excessive torque or an excessive speed. The wire is therefore pulled out without increased resistance, and the buoy will simply drift with the wave until the wave has passed, with the result that the excess energy will remain in the wave.
Description
I patentlitteraturen finnes det beskrevet mer enn 1000 innretninger for omforming av havbølgeenergien til utnyttbar energi. En kommersiell utnyttelse av havbølgeenergien er ennå ikke virkeliggjort. Mange av forslagene vil sannsynligvis virke, i den forstand at de vil kunne omforme noe av bølgeenergien til utnyttbar energi. Noen av de konseptene som har vært utprøvd i praksis, har vist seg å virke i denne forstand. Problemet er at ingen av de utprøvde konseptene har vært i stand til å produsere nok energi sammenlignet med kostnadene for byggingen og vedlikeholdet. Med andre ord: de spesifikke energikostnadene (kostnad pr. produsert kWt) er for høye i disse tidligere konseptene. In the patent literature, there are more than 1,000 devices described for converting ocean wave energy into usable energy. A commercial exploitation of the ocean wave energy has not yet been realized. Many of the proposals will probably work, in the sense that they will be able to transform some of the wave energy into usable energy. Some of the concepts that have been tested in practice have been shown to work in this sense. The problem is that none of the tested concepts have been able to produce enough energy compared to the costs of construction and maintenance. In other words: the specific energy costs (cost per produced kWt) are too high in these earlier concepts.
Patentsøknaden beskriver en utforming av en vinsj betjent bølgeenergiabsorberende bøye, hvor en selvstrammende vinsj, som er montert på eller på annen måte er forbundet med bøyen, tjener som forankringssystem, og samtidig tilveiebringer en energiabsorpsjon. Systemet innbefatter også en overbelastningsbeskyttelsesstrategi som baserer seg på det enkle prinsippet at det ikke føres mer energi inn i systemet enn systemet selv kan håndtere. Vinsjens selvstrammingsmekanisme er videre integrert i energiomformings- og kraftuttakssystemet, hvilket bidrar til å senke kostnadene for bølgekraftanlegget. The patent application describes a design of a winch-operated wave energy absorbing buoy, where a self-tightening winch, which is mounted on or otherwise connected to the buoy, serves as an anchoring system, and at the same time provides an energy absorption. The system also includes an overload protection strategy based on the simple principle that no more energy is fed into the system than the system itself can handle. The winch's self-tightening mechanism is further integrated into the energy conversion and power take-off system, which helps to lower the costs of the wave power plant.
Oppfinnelsen innbefatter de følgende elementer og undersystemer: en bølgeenergiabsorberende flytende bøye eller et slikt legeme, en vinsj, velkjente hydrauliske komponenter og standardiserte midler for omforming av hydraulisk strømning og trykk til elektrisitet, blant annet. Systemanordningen har visse karakteristika, som delene og undersystemene ikke har hver for seg. The invention includes the following elements and subsystems: a wave energy absorbing floating buoy or such body, a winch, well-known hydraulic components and standardized means for converting hydraulic flow and pressure into electricity, among others. The system arrangement has certain characteristics, which the parts and subsystems do not have individually.
Det viktige her er at når de ulike elementene settes sammen i det spesielle arrangementet, vil delene og undersystemene sammen danne den grunnleggende basisen for et bølgeenergiabsorpsjons- og -omformingssystem som kan overleve i ekstremt vær og som har et potensial til å kunne bli økonomisk bærbart, som følge av lavere byggekostnader. The important thing here is that when the various elements are put together in the particular arrangement, the parts and subsystems together will form the basic basis of a wave energy absorption and conversion system that can survive in extreme weather and has the potential to be economically portable, as a result of lower construction costs.
Hver for seg eller sammensatt på annen måte, vil elementene og undersystemene ikke kunne bidra til å løse det problemet som oppfinnelsen angår og som er beskrevet her: utnyttelse av energien i havbølger med tilstrekkelig lave utformingskostnader for anleggene og uten fare for at anleggene og deres komponenter ødelegges av ekstrembølger. Individually or combined in a different way, the elements and subsystems will not be able to contribute to solving the problem to which the invention relates and which is described here: utilization of the energy in ocean waves with sufficiently low design costs for the facilities and without the risk that the facilities and their components destroyed by extreme waves.
Vinsjbetjente bølgekraftanlegg Winch-operated wave power plants
Det finnes flere eksempler på bølgekraftsystemer som baserer seg på bølgeenergiabsorberende flytende bøyer, hvor energien overføres mekanisk, ved hjelp av en vaier som går på en trommel. Se eksempelvis US 2005/0121915 og GR 990100030. Disse mangler imidlertid en kompakt og integrert utforming som vil kunne bidra til å holde bygge- og vedlikeholdskostnadene tilstrekkelig lave. De mangler også overbelastningsbeskyttelsesmidler som er nødvendige for å muliggjøre at anleggene kan tåle møtet med de mest ekstreme bølgene under de verste stormforhold, uten behov for en så robust utførelse at de blir uøkonomiske. There are several examples of wave power systems that are based on wave energy absorbing floating buoys, where the energy is transferred mechanically, using a cable that runs on a drum. See, for example, US 2005/0121915 and GR 990100030. However, these lack a compact and integrated design that would help to keep construction and maintenance costs sufficiently low. They also lack the means of overload protection necessary to enable the facilities to withstand the most extreme waves in the worst storm conditions, without the need for such a robust design as to be uneconomical.
Slurekobling/slurekoblinger Sludge coupling/sludge couplings
Det grunnleggende prinsippet i overbelastningsbeskyttelsen ifølge oppfinnelsen er at man søker å begrense kraftgjennomstrømningen ved helt enkelt å "la gå" og ikke absorbere mer energi fra bølgene når en maksimal kraftinngangsgrense er nådd, slik at den energimengden som går i systemet derfor aldri vil bli for stor. Dette grunnleggende prinsippet finnes ikke beskrevet som del av et vinsj forankret bøyebasert havbølgekraftabsorpsjons- og -kraftomformingssystems overlevelsesstrategi i ekstrembølger. The basic principle of the overload protection according to the invention is that one seeks to limit the power flow by simply "letting it go" and not absorbing more energy from the waves when a maximum power input limit is reached, so that the amount of energy going into the system will therefore never be too great . This basic principle is not described as part of a winch-anchored buoy-based ocean wave power absorption and power conversion system's survival strategy in extreme waves.
Ett av de overbelastningsbeskyttelsesmidlene som beskrives her, for gjennomføring av prinsippet i praksis, innbefatter en slurekobling 16 som utkobles når energimengden pr. tidsenhet overført fra bøyen 23 via vaieren 14 og vinsjen 12 og vinsjakselen 18, har nådd en viss øvre grense. One of the overload protection means described here, for implementation of the principle in practice, includes a sluice switch 16 which is disconnected when the amount of energy per unit of time transferred from the buoy 23 via the wire 14 and the winch 12 and the winch shaft 18, has reached a certain upper limit.
Bruk av slurekoblinger i bølgekraftanlegg er nevnt i DE 2 850 293, WO 96/30646 og US 4 228 360, men disse mangler de nødvendige karakteristika som skal kunne muliggjøre at et bølgekraftanlegg, uten for store og utillatelige utformingskostnader, skal kunne overleve møtet med de til tider ekstreme krefter som havbølger utvikler i forbindelse med stormer og orkaner. The use of slip couplings in wave power plants is mentioned in DE 2 850 293, WO 96/30646 and US 4 228 360, but these lack the necessary characteristics that should enable a wave power plant, without excessive and inadmissible design costs, to be able to survive the encounter with the sometimes extreme forces that ocean waves develop in connection with storms and hurricanes.
Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert ved hjelp av utførelseseksempler og under henvisning til tegningen. På tegningen har like detaljer de samme henvisningstallene. Fig. 1 viser en mulig utførelse av et system for energiomforming, energilagring og kraftuttak i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tverrsnitt av en utførelse av bølgekraftanlegget, med vinsjen 12 plassert inne i bøyen 23. The invention will now be described in more detail by means of exemplary embodiments and with reference to the drawing. In the drawing, like details have the same reference numbers. Fig. 1 shows a possible embodiment of a system for energy conversion, energy storage and power take-off in accordance with the invention. Fig. 2 shows a cross-section of an embodiment of the wave power plant, with the winch 12 placed inside the buoy 23.
Fig. 3 er et bunnriss av bølgekraftanlegget i samsvar med utførelsen i fig. 2. Fig. 3 is a bottom view of the wave power plant in accordance with the embodiment in fig. 2.
Fig. 4 viser en vinsj 12 med en lett konisk utformet kabeltrommel. Fig. 4 shows a winch 12 with a slightly conical cable drum.
Fig. 5 viser nok en mulig utførelse av systemet for energiomforming, energilagring og kraftuttak i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 5 shows another possible embodiment of the system for energy conversion, energy storage and power take-off in accordance with the invention.
Kort oversikt over oppfinnelsen Brief overview of the invention
Innretningen ifølge oppfinnelsen innbefatter en bølgeenergiabsorberende flytende bøye med energiabsorpsjons- og -omformingssystem, som er forbundet med en generator, som kan være plassert inne i bøyen. Fig. 1, 2, 3, 5 og 6 viser prinsippet for innretningen ifølge oppfinnelsen. En flytende bøye 23 (fig. 2) virker som absorpsjonselement. Denne bøyen er forbundet med en vinsj 2 ved hjelp av en vinsjvaier 14. Bøyen 23 og vinsjen 12 med vinsjvaier 14 er forbundet med hverandre på en slik måte at vinsjen bringes til å rotere når bølgekreftene beveger bøyen 23 i vinsjvaierens lengderetning. Vinsjen og vinsjvaieren forbinder bøyen med et referanselegeme under bølgene på havoverflaten. Dette referanselegemet kan være en pelagisk ankerplate, et anker 19 på havbunnen som vist i fig. 2, en ekspansjonsbolt i berget i havbunnen, eller en annen forankringsinnretning. I utførelsen i fig. 2 er vinsjen i bøyen. Vinsjen kan istedenfor å være integrert i bøyen også være plassert på et annet sted, eksempelvis på havbunnen eller i en pelagisk forankringsinnretning. Energien som absorberes fra bølgene når vinsjen tvinges til å rotere, overføres i form av rotasjonsbevegelse fra vinsjakselen 18 til et mekanisk energiomformingssubsystem 20, som driver et hydraulisk subsystem 21.1 det hydrauliske subsystemet 21 omformes den absorberte energien til hydraulisk potensiell energi i form av/7 • V (trykk ganger volum) i en akkumulator 8, hvor et komprimerbart fluid benyttes som energilagringsmedium. Akkumulatoren driver en hydraulisk motor 10, som i sin tur driver en elektrisk generator 28. Akkumulatoren driver også vinsj strammemekanismen som er integrert i det mekaniske energiomformingssubsystemet og det hydrauliske subsystemet, dvs. at det mekaniske energiomformingssubsystemet og det hydrauliske subsystemet har en funksjonalitet som gir vinsjstramming. Den grunnleggende funksjonaliteten til denne integreringen er at påspolingen av vinsjvaieren med en viss lengde krever at et mindre fluidvolum strømmer ut fra akkumulatoren, enn det fluidvolumet som pumpes inn i akkumulatoren når vinsjvaieren trekkes ut en tilsvarende lengde. For å oppnå en slik funksjon kan det brukes ulike løsninger. Det hydrauliske subsystemet og eventuelt også deler av det mekaniske energiomformingssystemet kan bygges opp på en slik måte at pumpefortrengningen vil være større når vinsjen roterer for avspoling enn når den roterer for påspoling. Her skal uttrykket "fortrengning" referere seg til pumpevolumkapasitet pr. omdreining av pumpeakselen. Dette kan oppnås ved hjelp av ulike fortrengningspumpe- og styresystemer som endrer pumpens fortrengning i samsvar med den hydrauliske strømningsretningen på et gitt tidspunkt, eller ved hjelp av en systemanordning som eksemplifisert i fig. 1, hvor det istedenfor én pumpe benyttes to pumper som er forbundet med det mekaniske energiomformingssystemet. Det dreier seg her om en mindre pumpe 11 som har en relativt liten fortrengning, og en større pumpe 3 med en relativt større fortrengning. Begge pumper kan trekke fluid fra det samme fluidreservoaret 1 som står under atmosfæretrykk. Når vinsjvaieren trekkes ut (eksempelvis når stigende bølgebevegelser løfter bøyen 23), vil begge pumper pumpe fluid under høyt trykk inn i den hydrauliske akkumulatoren 8. Den mindre pumpen 11 virker også i motsatt retning som en motor, drevet av akkumulatoren, for å medføre at vinsjen trekker inn når de kreftene som trekker vaieren ut, synker tilstrekkelig. Når vinsjen roterer for påspoling, løskobles den større pumpen 3 som følge av tilbakeslagsventilen 7, som hindrer at fluid går fra akkumulatoren 8 gjennom pumpen 3 og tilbake til fluidreservoaret 1, og som følge av en enveiskobling 29 som er montert på akselen mellom det mekaniske maskineriet 30 og pumpen 3. Det kan også benyttes et mekanisk giroverføringssystem som endrer girforholdet for på den måten å tilveiebringe en høyere rotasjonshastighet for pumpen(e) sammenlignet med vinsjakselens rotasjonshastighet når vinsjen gir ut, sammenlignet med påspolingen. Et slikt mekanisk giroverføringssystem kan eksempelvis bestå av gir og koblinger, som eksemplifisert i fig. 5, hvor koblingene er anordnet for overføring av rotasjonsbevegelse i et girtog (gear path) som har et høyere girforhold ved avspoling enn ved påspoling. Ved å benytte et mekanisk giroverføringssystem hvor girforholdet endres når rotasjonen reverseres, vil det være tilstrekkelig med én pumpe/motor 22 som har en fast fortrengning. En slik pumpe/motor vil virke som pumpe når vinsjen gir ut, og vil virke som motor når vinsjen spoler inn. The device according to the invention includes a wave energy-absorbing floating buoy with an energy absorption and conversion system, which is connected to a generator, which can be placed inside the buoy. Fig. 1, 2, 3, 5 and 6 show the principle of the device according to the invention. A floating buoy 23 (fig. 2) acts as an absorption element. This buoy is connected to a winch 2 by means of a winch cable 14. The buoy 23 and the winch 12 with winch cables 14 are connected to each other in such a way that the winch is caused to rotate when the wave forces move the buoy 23 in the longitudinal direction of the winch cable. The winch and winch cable connect the buoy to a reference body below the waves on the sea surface. This reference body can be a pelagic anchor plate, an anchor 19 on the seabed as shown in fig. 2, an expansion bolt in the rock on the seabed, or another anchoring device. In the embodiment in fig. 2 is the winch in the buoy. Instead of being integrated into the buoy, the winch can also be located elsewhere, for example on the seabed or in a pelagic anchoring device. The energy absorbed from the waves when the winch is forced to rotate is transferred in the form of rotational motion from the winch shaft 18 to a mechanical energy conversion subsystem 20, which drives a hydraulic subsystem 21.1 the hydraulic subsystem 21 converts the absorbed energy into hydraulic potential energy in the form of/7 • V (pressure times volume) in an accumulator 8, where a compressible fluid is used as an energy storage medium. The accumulator drives a hydraulic motor 10, which in turn drives an electric generator 28. The accumulator also drives the winch tensioning mechanism which is integrated into the mechanical energy conversion subsystem and the hydraulic subsystem, i.e. the mechanical energy conversion subsystem and the hydraulic subsystem have a winch tensioning functionality . The basic functionality of this integration is that the winding of the winch cable with a certain length requires that a smaller volume of fluid flows out from the accumulator than the volume of fluid that is pumped into the accumulator when the winch cable is pulled out a corresponding length. To achieve such a function, various solutions can be used. The hydraulic subsystem and possibly also parts of the mechanical energy conversion system can be built up in such a way that the pump displacement will be greater when the winch rotates for unwinding than when it rotates for rewinding. Here, the term "displacement" shall refer to pump volume capacity per rotation of the pump shaft. This can be achieved by means of various displacement pump and control systems which change the displacement of the pump in accordance with the hydraulic flow direction at a given time, or by means of a system arrangement as exemplified in fig. 1, where instead of one pump, two pumps are used which are connected to the mechanical energy conversion system. This concerns a smaller pump 11 which has a relatively small displacement, and a larger pump 3 with a relatively larger displacement. Both pumps can draw fluid from the same fluid reservoir 1 which is under atmospheric pressure. When the winch cable is pulled out (for example when rising wave movements lift the buoy 23), both pumps will pump fluid under high pressure into the hydraulic accumulator 8. The smaller pump 11 also acts in the opposite direction as a motor, driven by the accumulator, to cause the winch retracts when the forces that pull the wire out drop sufficiently. As the winch rotates for winding, the larger pump 3 is disengaged as a result of the check valve 7, which prevents fluid from passing from the accumulator 8 through the pump 3 and back to the fluid reservoir 1, and as a result of a one-way coupling 29 which is mounted on the shaft between the mechanical machinery 30 and the pump 3. A mechanical gear transmission system can also be used which changes the gear ratio to thereby provide a higher rotational speed for the pump(s) compared to the winch shaft's rotational speed when the winch gives out, compared to the spooling. Such a mechanical transmission system can for example consist of gears and couplings, as exemplified in fig. 5, where the links are arranged for the transmission of rotational movement in a gear train (gear path) which has a higher gear ratio when unwinding than when winding. By using a mechanical gear transmission system where the gear ratio changes when the rotation is reversed, it will be sufficient to have one pump/motor 22 which has a fixed displacement. Such a pump/motor will act as a pump when the winch extends, and will act as a motor when the winch retracts.
Det mekaniske energiomformingssubsystemet The mechanical energy conversion subsystem
Det mekaniske energiomformingssystemet 20 omformer mekanisk rotasjonsenergien fra vinsjen 12, og overfører denne rotasjonsenergien til det hydrauliske subsystemet 21. Hovedhensikten med det mekaniske energiomformingssystemet er å sikre at den mekaniske energien som overføres til det hydrauliske subsystemet har de nødvendige kvaliteter for at det hydrauliske subsystemet skal virke optimalt med best mulig effektivitet. Nok en hensikt med det mekaniske energiomformingssystemet er å muliggjøre vinsjstramming i samvirke med det hydrauliske subsystemet, slik det er forklart nærmere nedenfor. I utførelsen i fig. 1 innbefatter det mekaniske energiomformingssubsystemet de følgende komponentene: The mechanical energy conversion system 20 mechanically converts the rotational energy from the winch 12, and transfers this rotational energy to the hydraulic subsystem 21. The main purpose of the mechanical energy conversion system is to ensure that the mechanical energy that is transferred to the hydraulic subsystem has the necessary qualities for the hydraulic subsystem to work optimally with the best possible efficiency. Another purpose of the mechanical energy conversion system is to enable winch tightening in cooperation with the hydraulic subsystem, as explained in more detail below. In the embodiment in fig. 1, the mechanical energy conversion subsystem includes the following components:
• et støtabsorberende gummiledd 13 i forlengelsen av vinsj akselen 18 • a shock-absorbing rubber joint 13 in the extension of the winch shaft 18
• et giroverføringssystem 15 i forlengelsen av det støtabsorberende gummileddet, hvilket system girer opp vinsjakselens rotasjonsbevegelse under utnyttelse av rotasjonsbevegelsen fra det støtabsorberende gummileddet som inngang, slik at det oppnås høyere rotasjonshastighet og derved også et lavere dreiemoment som utgang • en slurekobling 16 som er forbundet med utgangen fra giroverføringssystemet 15 • et giroverføringssystem 17, som forlengelse av slurekoblingen 16, for ytterligere oppgiring av rotasjonsbevegelsen • en enveiskobling (friløpskobling) 29 montert på én av to ender av utgangsakselen fra giroverføringssystemet 17. • a gear transmission system 15 in the extension of the shock-absorbing rubber joint, which system gears up the rotational movement of the winch shaft using the rotational movement from the shock-absorbing rubber joint as input, so that a higher rotational speed is achieved and thereby also a lower torque as output • a slip clutch 16 which is connected to the output from the gear transmission system 15 • a gear transmission system 17, as an extension of the slip clutch 16, for further up-gearing of the rotational movement • a one-way clutch (freewheel clutch) 29 mounted on one of two ends of the output shaft from the gear transmission system 17.
Samtlige av de foran nevnte elementene i dette mekaniske All of the aforementioned elements in this mechanical
energiomformingssystemet, med unntak av enveiskoblingen 29, er eventualiteter og kan utelates uten at man derved reduserer oppfinnelsens grunnleggende funksjonalitet. Elementene kan imidlertid bidra til å senke the energy conversion system, with the exception of the one-way coupling 29, are eventualities and can be omitted without thereby reducing the basic functionality of the invention. However, the elements can help lower it
totalutformingskostnadene for systemet, når de forefinnes. the total design costs for the system, when they exist.
Et annet eksempel på et mekanisk energiomformingssubsystem 20 er vist i fig. 5, hvor giroverføringssystemets 15 utgangsaksel 35, som er en aksel som går gjennom giret, har en andre friløpskobling 34 som er forbundet med én side, og hvor slurekoblingen 16 er forbundet med akselens 35 andre side. Slurekoblingen 16 er videre via en aksel 25 forbundet med den første friløpskoblingen 29, som er forbundet med giroverføringssystemene 17 og 33 via en aksel 27.1 giroverføringssystemene blir rotasjonsbevegelsen giret opp og overført - ved avspolingsrotasjoner av vinsjen - til den girgjennomgående akselen 26 som også er forbundet direkte med akselen 25 via den andre friløpskoblingen 34. Begge giroverføringssystemer 17, 33 må være av samme type med hensyn til utgangsakselens rotasjonsretning i forhold til inngangsakselens rotasjonsretning: enten må ingen av dem medføre retningsveksling, eller begge må kunne medføre retningsveksling, for derved å medføre at utgangsakselen 36 fra giroverføringssystemet 33 og utgangsakselen 35 fra giroverføringssystemet 15 løper i samme retning. De to friløpskoblingene er koblet slik at de virker i hverandres motsatte retninger. Når vinsjen roterer for avspoling blir rotasjonsenergien overført fra vinsjen via den første friløpskoblingen 29, mens ved påspolingsrotasjoner vil rotasjonsenergien bli overført til vinsjen via den andre friløpskoblingen 36. Med andre ord: den første friløpskoblingen 29 virker når vinsjvaieren trekkes ut, og kobles ut når vinsjen spoler inn, og det omvendte gjelder for den andre friløpskoblingen 34. Akselen 26 kan beskrives som en hurtigroterende aksel mens akselen 35 kan beskrives som en langsomtroterende aksel. Dette fordi akselen 26 roterer hurtigere enn akselen 35 når vinsjen gir ut. Dette fordi ved avspolende rotasjoner er den første friløpskoblingen 29 innkoblet slik at rotasjonsenergien går gjennom giroverføringssystemene 17 og 33 mens den andre friløpskoblingen 34 er utkoblet. Ved påspoling av vinsjen vil de to akslene rotere med samme hastighet fordi de er forbundet med hverandre direkte via den andre friløpskoblingen 34, som nå virker, mens den første friløpskoblingen 29 er utkoblet. Giroverføringssystemet 33 kan utelates. Det vil bedre effektiviteten til det mekaniske energioverførings- og -omformingssystemet når det ekstra giroverføringssystemet 33 anses å være unødvendig, forutsatt at rotasjonsretningen for utgangsakselen 24 fra giroverføringssystemet 17 ikke reverseres. Overføringen av rotasjonsenergi fra akselen 24 til akselen 26 kan da oppnås ved hjelp av en beitedrift eller en kjededrift. For redusering av mekaniske energitap kan en slik drift utelates, og akslene 24 og 26 kan gå over i hverandre, forutsatt at akslene 35, 25 og 27 med giroverføringssystemet 17 og tilhørende slurekobling 16 og friløpskoblinger er utformet og anordnet slik at akslene 24 og 35 er innrettet med felles senterlinje. Dette kan oppnås ved å bruke et episyklisk girsystem og ved å benytte hulakselsylindre og ha akslene innlagt i hverandre. Another example of a mechanical energy conversion subsystem 20 is shown in FIG. 5, where the output shaft 35 of the gear transmission system 15, which is a shaft passing through the gear, has a second freewheel coupling 34 which is connected to one side, and where the slip coupling 16 is connected to the other side of the shaft 35. The slip clutch 16 is further connected via a shaft 25 to the first freewheel coupling 29, which is connected to the gear transmission systems 17 and 33 via a shaft 27.1 the gear transmission systems, the rotational movement is geared up and transferred - by unwinding rotations of the winch - to the gear through shaft 26 which is also connected directly with the shaft 25 via the second freewheel coupling 34. Both gear transmission systems 17, 33 must be of the same type with regard to the direction of rotation of the output shaft in relation to the direction of rotation of the input shaft: either neither of them must cause a change of direction, or both must be able to cause a change of direction, thereby causing that the output shaft 36 from the gear transmission system 33 and the output shaft 35 from the gear transmission system 15 run in the same direction. The two freewheel couplings are connected so that they act in opposite directions. When the winch rotates for unwinding, the rotational energy is transferred from the winch via the first freewheel coupling 29, while during winding rotations the rotational energy will be transferred to the winch via the second freewheel coupling 36. In other words: the first freewheel coupling 29 operates when the winch cable is pulled out, and disengages when the winch coils in, and the reverse applies to the second freewheel coupling 34. The shaft 26 can be described as a fast-rotating shaft while the shaft 35 can be described as a slow-rotating shaft. This is because shaft 26 rotates faster than shaft 35 when the winch releases. This is because during unwinding rotations the first freewheel clutch 29 is engaged so that the rotational energy passes through the gear transmission systems 17 and 33 while the second freewheel clutch 34 is disengaged. When winding the winch, the two shafts will rotate at the same speed because they are connected to each other directly via the second freewheel coupling 34, which now works, while the first freewheel coupling 29 is disconnected. The gear transmission system 33 can be omitted. It will improve the efficiency of the mechanical energy transfer and conversion system when the additional gear transmission system 33 is deemed unnecessary, provided that the direction of rotation of the output shaft 24 from the gear transmission system 17 is not reversed. The transfer of rotational energy from the shaft 24 to the shaft 26 can then be achieved by means of a grazing drive or a chain drive. In order to reduce mechanical energy losses, such operation can be omitted, and the shafts 24 and 26 can merge into one another, provided that the shafts 35, 25 and 27 with the gear transmission system 17 and associated slip coupling 16 and freewheel couplings are designed and arranged so that the shafts 24 and 35 are arranged with a common center line. This can be achieved by using an epicyclic gear system and by using hollow shaft cylinders and having the shafts nested in each other.
Det hydrauliske subsystemet The hydraulic subsystem
Det hydrauliske subsystemet 31 innbefatter i utførelsen i fig. 1 de nedenfor angitte komponentene. Komponentene er koblet sammen ved hjelp av hydrauliske rør eller slanger, anordnet som vist i det hydrauliske skjemaet i fig. 1: • en større hydraulisk pumpe 3 som er forbundet med utgangsakselen fra giroverføringssystemet 17 via enveiskoblingen 29 på en slik måte at pumpen aktiveres når og bare når vinsjen 12 roterer for avspoling. Med andre ord: når vinsjen roteres i den retningen som muliggjør at vinsjvaieren 14 går ut, og bare når vinsjen roterer i denne retningen. • en tilbakeslagsventil 7, som muliggjør at fluid kan strømme fra pumpen 3 og inn i akkumulatoren 8 eller gjennom trykkbegrensningsventilen 6, men ikke i motsatt retning. • en akkumulator 8 som inneholder et komprimerbart fluid (eksempelvis nitrogengass) som ikke kan gå ut fra akkumulatoren, slik at derved det komprimerbare fluidet nødvendigvis vil bli komprimert når fluid pumpes inn i akkumulatoren. • eventuelt: en trykkbegrensningsventil 6, som normalt vil være lukket slik at fluid pumpes med pumpen 3 eller pumpe/motoren 11 ikke kan unnslippe unntatt gjennom den hydrauliske kraftuttaksmotoren 10, men som vil åpne seg når trykket i akkumulatoren 8 øker til et visst nivå, slik at derved fluid som pumpes med pumpene kan gå forbi den hydrauliske uttaksmotoren, slik at derved det pumpede fluidet føres rett tilbake til fluidreservoaret 1. • en mindre hydraulisk pumpe/motor 11 som er montert direkte på utgangsakselen fra giroverføringssystemet 17, og som virker som en pumpe når vinsjen 12 roterer for avspoling, men ellers virker som en motor. • eventuelt: en strømningsstyring 31 mellom akkumulatoren 8 og den mindre pumpen/motoren 11. Denne strømningsstyringen kan brukes for styring av fluidstrømmen fra akkumulatoren 8 til pumpen/motoren 11 når pumpen/motoren 11 virker som motor. En tilbakeslagsventil 32 muliggjør at fluid fra pumpen/motoren 11 går forbi strømningsstyringen 31 når pumpen/motoren 11 virker som en pumpe. • en sekvensventil 30 som blokkerer fluidet slik at det ikke kan strømme fra akkumulatoren 8 og/eller pumpene 3 og 11 til kraftuttaksmotoren 10 ved trykk under en viss minimumsterskelverdi, men muliggjør at fluidet kan strømme når det foreligger trykk over en slik terskelverdi. • eventuelt: en strømningsstyring 9 for å muliggjøre en jevn og konstant fluidstrøm til kraftuttaksmotoren 8, og som også muliggjør at fluidstrømmen til kraftuttaksmotoren kan reguleres eksternt, manuelt eller automatisk. • en hydraulisk kraftuttaksmotor 10 som gir en jevn og høyhastighets rotasjonsenergi til en generator 28. The hydraulic subsystem 31 includes in the embodiment in fig. 1 the components listed below. The components are connected together by means of hydraulic pipes or hoses, arranged as shown in the hydraulic diagram in fig. 1: • a larger hydraulic pump 3 which is connected to the output shaft of the gear transmission system 17 via the one-way coupling 29 in such a way that the pump is activated when and only when the winch 12 rotates for unwinding. In other words: when the winch is rotated in the direction that enables the winch cable 14 to go out, and only when the winch rotates in this direction. • a check valve 7, which enables fluid to flow from the pump 3 into the accumulator 8 or through the pressure limiting valve 6, but not in the opposite direction. • an accumulator 8 which contains a compressible fluid (eg nitrogen gas) which cannot leave the accumulator, so that the compressible fluid will necessarily be compressed when fluid is pumped into the accumulator. • optionally: a pressure limiting valve 6, which will normally be closed so that fluid pumped by the pump 3 or the pump/motor 11 cannot escape except through the hydraulic power take-off motor 10, but which will open when the pressure in the accumulator 8 increases to a certain level, so that thereby fluid pumped with the pumps can pass by the hydraulic take-off motor, so that the pumped fluid is thereby fed straight back to the fluid reservoir 1. • a smaller hydraulic pump/motor 11 which is mounted directly on the output shaft from the gear transmission system 17, and which acts as a pump when winch 12 rotates for unwinding, but otherwise acts as a motor. • optionally: a flow control 31 between the accumulator 8 and the smaller pump/motor 11. This flow control can be used to control the fluid flow from the accumulator 8 to the pump/motor 11 when the pump/motor 11 acts as a motor. A non-return valve 32 enables fluid from the pump/motor 11 to bypass the flow control 31 when the pump/motor 11 acts as a pump. • a sequence valve 30 which blocks the fluid so that it cannot flow from the accumulator 8 and/or the pumps 3 and 11 to the power take-off motor 10 at pressure below a certain minimum threshold value, but enables the fluid to flow when there is pressure above such a threshold value. • optionally: a flow control 9 to enable an even and constant fluid flow to the power take-off motor 8, and which also enables the fluid flow to the power take-off motor to be regulated externally, manually or automatically. • a hydraulic power take-off motor 10 which provides a smooth and high-speed rotational energy to a generator 28.
• eventuelt: et returledningsfilter 5 • possibly: a return line filter 5
• en ventilering 4 • a ventilation ring 4
• eventuelt: en nivå/temperaturmåler 2 • possibly: a level/temperature gauge 2
• et fluidreservoar 1 under atmosfæretrykk, hvilket fluidreservoar forsyner pumpen 3 og 11 med fluid når pumpene aktiveres. • a fluid reservoir 1 under atmospheric pressure, which fluid reservoir supplies the pump 3 and 11 with fluid when the pumps are activated.
I utførelsen i fig. 5 inneholder det hydrauliske subsystemet færre deler: det forefinnes bare én pumpe 22, med en større fortrengning, tilsvarende pumpen 3 i utførelsen i fig. 1. Pumpen 22 er forbundet med utgangsakselen 26 fra det mekaniske energiomformingssubsystemet, i samsvar med fig. 5. Pumpen 22 tjener også som en motor for påspoling og stramming av vinsjen, tilsvarende pumpen/motoren 11 i utførelsen i fig. 1. Fordi det mekaniske energiomformingssystemet nå har en variabel giroverføringsmekanisme med to motsatt koblede friløpskoblinger 29 og 34, og et opptrappingsgirsystem 17, 23 som bare virker når vinsjen spoler av, vil virkningen til pumpen 22, når den virker som en motor for påspoling av vinsjvaieren, være som om pumpen hadde en mindre fortrengning. I denne utførelsen er det ikke noe behov for tilbakeslagsventilen 7. Imidlertid kan en dobbelt rørledning med en strømningsstyring 31 i ett av løpene, og en tilbakeslagsventil 32 i det andre løpet og montert i samme retning som tilbakeslagsventilen 7 i utførelsen i fig. 1, eventuelt være anordnet mellom pumpen 22 og akkumulatoren 8 for styring av aktiviteten til pumpen 22 når denne virker som en motor. In the embodiment in fig. 5, the hydraulic subsystem contains fewer parts: there is only one pump 22, with a larger displacement, corresponding to the pump 3 in the embodiment in fig. 1. The pump 22 is connected to the output shaft 26 from the mechanical energy conversion subsystem, in accordance with fig. 5. The pump 22 also serves as a motor for winding and tightening the winch, corresponding to the pump/motor 11 in the embodiment in fig. 1. Because the mechanical energy conversion system now has a variable gear transmission mechanism with two oppositely coupled freewheel clutches 29 and 34, and a step-up gear system 17, 23 which only operates when the winch is unwinding, the action of the pump 22, when acting as a motor for winding the winch cable , be as if the pump had a smaller displacement. In this embodiment, there is no need for the non-return valve 7. However, a double pipeline with a flow control 31 in one of the runs, and a non-return valve 32 in the other run and mounted in the same direction as the non-return valve 7 in the embodiment in fig. 1, possibly be arranged between the pump 22 and the accumulator 8 for controlling the activity of the pump 22 when it acts as a motor.
Kraftuttak PTO
Det hydrauliske subsystemet driver en generator 28. Ett av problemene i forbindelse med en utnyttelse av bølgeenergi er at energien vil være ujevnt fordelt over korte tidsperioder. I en spesiell bølge, som typisk har en bølgeperiode (bølgesyklusvarighet) på 4-15 sek., kan et bøyelegeme bare absorbere energien i en del av bølgesyklusen. En generator behøver en jevn og ikke-variabel kraftinngang for at den skal virke på en optimal måte og generere elektrisk energi med ønsket kvalitet. En jevn kraftinngang til generatoren tilveiebringes med akkumulatoren 8 og eventuelt med strømningsstyringen 9. Akkumulatoren vil temporært lagre energi fra bølgene, slik at den kan produseres som en jevn strøm av fluid for kraftuttaksmotoren 10. Akkumulatoren bidrar til utligning av forskjeller. Jo større akkumulatoren er, desto bedre vil utligningen av kraftinngangsforskjeller være. En akkumulator med en ubegrenset størrelse vil imidlertid være upraktisk. Det kan derfor fordelaktig benyttes en strømningsstyring 9 for stabilisering av hastigheten til kraftuttaksmotoren ytterligere. En stabilisering av hastigheten til kraftuttaksmotoren uavhengig av trykket i akkumulatoren, kan også oppnås ved å bruke en motor med varierbar fortrengning som kraftuttaksmotor 10, idet fortrengningen styres og innstilles ved hjelp av mekaniske, hydrauliske eller elektroniske tilbakemeldingsmekanismer som baserer seg på måling av hastigheten til generatoren 28, målinger som foretas med midler som vil være velkjente for ingeniører. Videre: ved å bruke en motor med variabel fortrengning som kraftuttaksmotor 10, og ved å utforme generatoren 28 slik at energien pr. tidsenhet absorbert i generatoren, og derved også dreiemomentet som generatoren leverer i akselen mellom kraftuttaksmotoren og generatoren ved enhver hastighetsrate, kan endres - hvilket kan skje med midler som vil være velkjent for kraftingeniører. Sammen vil således kraftuttaksmotoren og generatoren ha en stor fleksibilitet med hensyn til uttrekking av kraftrater fra akkumulatoren 8 innenfor et bredt område. Dette vil kunne gjøre systemet effektivt for et bredt område av ulike bølgebetingelser. The hydraulic subsystem drives a generator 28. One of the problems in connection with the utilization of wave energy is that the energy will be unevenly distributed over short periods of time. In a particular wave, which typically has a wave period (wave cycle duration) of 4-15 sec., a flexural body can only absorb the energy in part of the wave cycle. A generator needs a steady and non-variable power input in order for it to work in an optimal way and generate electrical energy with the desired quality. A steady power input to the generator is provided with the accumulator 8 and possibly with the flow control 9. The accumulator will temporarily store energy from the waves, so that it can be produced as a steady flow of fluid for the power take-off motor 10. The accumulator contributes to equalizing differences. The larger the accumulator, the better the equalization of power input differences will be. However, an accumulator with an unlimited size would be impractical. A flow controller 9 can therefore advantageously be used to further stabilize the speed of the power take-off motor. A stabilization of the speed of the power take-off motor, independent of the pressure in the accumulator, can also be achieved by using an engine with variable displacement as power take-off motor 10, the displacement being controlled and adjusted by means of mechanical, hydraulic or electronic feedback mechanisms based on measurement of the speed of the generator 28, measurements being made by means which will be well known to engineers. Furthermore: by using an engine with variable displacement as power take-off engine 10, and by designing the generator 28 so that the energy per unit of time absorbed in the generator, and thereby also the torque which the generator delivers in the shaft between the PTO motor and the generator at any rate of speed, can be changed - which can be done by means that will be well known to power engineers. Together, the power take-off motor and the generator will thus have great flexibility with regard to extracting power rates from the accumulator 8 within a wide range. This will make the system effective for a wide range of different wave conditions.
Den hydrauliske vinsjstrammingsmekanismen The hydraulic winch tensioning mechanism
Ethvert vinsj betjent bølgeenergiabsorberende bøyesystem behøver en mekanisme for stramming av vinsjen. Vinsjen i den her beskrevne oppfinnelsen er selvstrammende. Arrangementet med hydrauliske og mekaniske komponenter muliggjør dette. I utførelsen i fig. 1 virker arrangementet slik: akkumulatoren 8 opprettholder et visst minimumstrykk takket være sekvensventilen 30. Når bølgekreftene som trekker i vaieren er tilstrekkelig lave, vil trykket fra akkumulatoren drive den mindre hydrauliske pumpe/motoren 11, som nå virker som en motor, slik at vinsjen 12 derved roterer for stramming av vaieren. Som følge av enveiskoblingen 29 vil den større pumpen 3, til forskjell fra den mindre pumpen/motoren 11, ikke rotere for påspoling. Når bølgekreftene er store nok til å overvinne innspolingskraften fra pumpen/motoren 11, vil vinsjen rotere for avspoling slik at derved både den store pumpen 3 og den mindre pumpen/motoren 11 vil rotere med vinsjen og pumpe fluid fra fluidreservoaret 1 inn i akkumulatoren 8. Den mindre pumpen/motoren 11 har fordelaktig en mindre fortrengning enn den store pumpen 3. Som følge herav, fordi fluidmengden og således den energimengden som rettes inn i akkumulatoren når vinsjen roterer for utspoling av en viss lengde, alltid vil være større enn den fluidmengden og den energien som går motsatt vei gjennom pumpen/motoren 11 når vinsjen spoles inn tilsvarende, vil akkumulatoren alltid holde et tilstrekkelig trykk og en tilstrekkelig energi til å holde vinsjen stram til enhver tid. Den ekstra energien som pumpes inn i akkumulatoren når vinsjen gir ut, vil drive kraftuttakspumpen 10 og generatoren 28.1 utførelsen i fig. 5 har man samme virkning, men den tilveiebringes der ved hjelp av to motkoblede friløpskoblinger 29 og 34, og av det ekstra girforholdet som tilveiebringes med giroverføringssystemene 17 og 33, slik at det derved blir unødvendig med en ekstra pumpe/motor. Any winch operated wave energy absorbing bending system requires a mechanism for tensioning the winch. The winch in the invention described here is self-tightening. The arrangement of hydraulic and mechanical components makes this possible. In the embodiment in fig. 1, the arrangement works as follows: the accumulator 8 maintains a certain minimum pressure thanks to the sequence valve 30. When the wave forces pulling the cable are sufficiently low, the pressure from the accumulator will drive the smaller hydraulic pump/motor 11, which now acts as a motor, so that the winch 12 thereby rotating to tighten the wire. As a result of the one-way coupling 29, the larger pump 3, unlike the smaller pump/motor 11, will not rotate for priming. When the wave forces are large enough to overcome the wind-in force from the pump/motor 11, the winch will rotate for unwinding so that both the large pump 3 and the smaller pump/motor 11 will rotate with the winch and pump fluid from the fluid reservoir 1 into the accumulator 8. The smaller pump/motor 11 advantageously has a smaller displacement than the large pump 3. As a result, because the amount of fluid and thus the amount of energy directed into the accumulator when the winch rotates for unwinding a certain length, will always be greater than the amount of fluid and the energy that goes in the opposite direction through the pump/motor 11 when the winch is wound in accordingly, the accumulator will always maintain a sufficient pressure and a sufficient energy to keep the winch taut at all times. The extra energy that is pumped into the accumulator when the winch gives out will drive the power take-off pump 10 and the generator 28.1 the embodiment in fig. 5 has the same effect, but it is provided there by means of two counter-coupled freewheel couplings 29 and 34, and by the additional gear ratio provided by the gear transmission systems 17 and 33, so that an additional pump/motor is thereby unnecessary.
Overlastingsbeskyttelsesmekanisme(r) Overload Protection Mechanism(s)
Det grunnleggende prinsippet for beskyttelse av anlegget og dets komponenter og subsystemer med hensyn til overbelastning, er enkelt: når mengden av bølgeenergi pr. tidsenhet som påvirker bøyen er for stort, vil bøyen helt enkelt ikke absorbere denne energien. Dette muliggjøres med utformingen av et energiomformings- og -absorpsjonssystem som vil begrense den energimengden pr. tidsenhet som kan føres inn i systemet. The basic principle for protection of the plant and its components and subsystems with regard to overloading is simple: when the amount of wave energy per unit of time affecting the buoy is too large, the buoy simply will not absorb this energy. This is made possible with the design of an energy conversion and absorption system that will limit the amount of energy per unit of time that can be entered into the system.
Ulike utførelsesløsninger kan benyttes for å oppnå dette, slik det er redegjort nærmere nedenfor. Uavhengig av utformingen er det grunnleggende konseptet at bølgekraftanlegget skal kunne tåle de verste ekstrembølger, fordi anlegget ikke prøver å motstå bølgene når bølgekreftene blir for store, men isteden vil gi etter og muliggjøre at mesteparten av energien i ekstrembølgene, de ødeleggende energitoppene, vil gå forbi og forbli i sjøen. Various design solutions can be used to achieve this, as explained in more detail below. Regardless of the design, the basic concept is that the wave power plant should be able to withstand the worst extreme waves, because the plant does not try to resist the waves when the wave forces become too great, but instead will yield and enable most of the energy in the extreme waves, the destructive energy peaks, to pass and remain in the sea.
Overlastingsbeskyttelse med hydrauliske midler Overload protection by hydraulic means
Den foreslåtte overlastingsbeskyttelsesmekanismen tilveiebringes med en hydraulisk trykkbegrensningsventil 6 i det hydrauliske subsystemet. Når bølgekreftene på den hivende bølgen medfører at vinsjen roterer for utspoling, blir for store, vil trykkbegrensningsventilen 6 åpnes. Det muliggjør at pumpen(3) 3 og 11 eller 22 kan slippe ut den ekstra energiinngangen som ellers ville kunne skade bølgekraftanlegget, idet fluidstrømmen fra pumpen(e) føres rett tilbake til reservoaret 1, forbi kraftuttakspumpen 10. Rørledningen(e) eller slangen(e) fra pumpen(e) 3 og 11 eller 22, og gjennom trykkbegrensningsventilen 6 til reservoaret 1, og selve trykkbegrensningsventilen, må være tilstrekkelig store for å kunne oppnå denne virkningen. The proposed overload protection mechanism is provided with a hydraulic pressure relief valve 6 in the hydraulic subsystem. When the wave forces on the heaving wave cause the winch to rotate for unwinding, become too great, the pressure limiting valve 6 will be opened. It enables the pump (3) 3 and 11 or 22 to release the extra energy input that could otherwise damage the wave power plant, as the fluid flow from the pump(s) is led straight back to the reservoir 1, past the power take-off pump 10. The pipeline(s) or hose( e) from the pump(s) 3 and 11 or 22, and through the pressure limiting valve 6 to the reservoir 1, and the pressure limiting valve itself, must be sufficiently large to be able to achieve this effect.
Overbelastningsbeskyttelse/slurekobling Overload protection/sludge connection
Det foran beskrevne hydrauliske overbelastningsbeskyttelsessarrangementet, vil bestemme en maksimal grense for hvor høyt trykk det hydrauliske systemet kan utsettes for, forutsatt at tilbakeslagsventilen 7, trykkbegrensningsventilen 6 og ledningene eller slangene fra pumpene 3 og 11 og tilbake til reservoaret 1, er dimensjonert riktig. Dette arrangementet vil imidlertid ikke begrense den hastigheten som pumpene 3 og 11 og det mekaniske energiomformingssubsystemet 20 og dets komponenter kan utsettes for som følge av bølgebevegelsene. The hydraulic overload protection arrangement described above will determine a maximum limit to how high pressure the hydraulic system can be subjected to, provided that the non-return valve 7, the pressure limiting valve 6 and the lines or hoses from the pumps 3 and 11 and back to the reservoir 1, are dimensioned correctly. However, this arrangement will not limit the speed to which the pumps 3 and 11 and the mechanical energy conversion subsystem 20 and its components may be subjected as a result of the wave movements.
For å unngå for store hastigheter i systemet, kan det benyttes en mekanisk slurekobling 16. Slurekoblingen innstilles slik at den slipper dersom rotasjonshastigheten eller det overførte dreiemomentet i den blir for høyt. Slurekoblingen kan kobles ut i tilfelle av ekstrembølger, for derved å beskytte det interne systemet mot for store hastigheter, for store krefter og for stor energiinngang. To avoid excessive speeds in the system, a mechanical slip clutch 16 can be used. The slip clutch is set so that it releases if the rotational speed or the torque transmitted in it becomes too high. The slip clutch can be switched off in the event of extreme waves, thereby protecting the internal system against excessive speeds, excessive forces and excessive energy input.
Konusformet vinsjkabeltrommel Conical winch cable drum
Vinsjstrammesystemet skal sikre at vinsjvaiere 14 er stram til enhver tid. Under drift vil det imidlertid kunne forekomme spesielle forhold som medfører at vinsjvaieren slakker. Dette kan eksempelvis være tilfelle når bøyen befinner seg på toppen av en brytende bølge som etterfølges av nok en bølge. En slakk vaier representerer et problem. Vaieren vil da kunne spole seg på vinsjen på en ugunstig måte i slike situasjoner, hvilket vil kunne medføre større slitasje og brudd. For å sikre at vaieren går skikkelig mot vinsjkabeltrommelen igjen, etter at den først er løsnet som følge av bølger som slakker vaieren, kan det brukes en konisk vinsjkabeltrommel, som vist i fig. 4. The winch tensioning system must ensure that the winch cables 14 are tight at all times. During operation, however, special conditions may occur which cause the winch cable to slacken. This can, for example, be the case when the buoy is on top of a breaking wave that is followed by yet another wave. A slack wire represents a problem. The wire will then be able to wind up on the winch in an unfavorable way in such situations, which could lead to greater wear and tear and breakage. To ensure that the wire runs properly against the winch cable drum again, after it has first been loosened as a result of waves slackening the wire, a conical winch cable drum can be used, as shown in fig. 4.
Ved å gjøre vinsjkabeltrommelen konisk, og ved å feste vinsjvaieren til den smaleste enden, vil vaieren gli mot den slanke enden, og derved plassere seg selv på en skikkelig måte. Konusvinkelen a kan være lik friksjonsvinkelen mellom vaier og trommel i vaierens hviletilstand når vaieren ikke glir på trommelen (den statiske friksjonskoeffisienten). Det vil si at tan a = / u, hvor ju er den statiske friksjonskoeffisienten mellom vaier og trommel, (a er vinkelen mellom vinsjakselens senterlinje og periferikantlinjen til vinsjkabeltrommelen). Ved denne vinkelen vil vaiervindingene hele tiden ligge tett an mot hverandre uten særlig sidebelastning. By making the winch cable drum conical, and by attaching the winch cable to the narrowest end, the cable will slide towards the slim end, thereby positioning itself properly. The cone angle a can be equal to the friction angle between wire and drum in the wire's state of rest when the wire does not slide on the drum (the static coefficient of friction). That is, tan a = / u, where ju is the static coefficient of friction between wire and drum, (a is the angle between the center line of the winch shaft and the peripheral edge line of the winch cable drum). At this angle, the wire windings will always lie close to each other without any particular side load.
REFERANSELISTE REFERENCE LIST
Claims (15)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20084372A NO329152B1 (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Device for a winch-operated crushing plant with a self-tightening winch |
| PCT/NO2009/000355 WO2010044674A2 (en) | 2008-10-17 | 2009-10-12 | Device for a winch-operated wave-energy-absorbing buoy |
| EP09737187A EP2347120A2 (en) | 2008-10-17 | 2009-10-12 | Device for a winch-operated wave-energy-absorbing buoy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20084372A NO329152B1 (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Device for a winch-operated crushing plant with a self-tightening winch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20084372L NO20084372L (en) | 2010-04-19 |
| NO329152B1 true NO329152B1 (en) | 2010-08-30 |
Family
ID=42107087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20084372A NO329152B1 (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Device for a winch-operated crushing plant with a self-tightening winch |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2347120A2 (en) |
| NO (1) | NO329152B1 (en) |
| WO (1) | WO2010044674A2 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO329110B1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-08-23 | Fobox As | Bolgekraftverk |
| ES2377292B1 (en) * | 2010-08-26 | 2013-06-05 | Diego García Garrido | ELECTRICAL ENERGY GENERATOR DEVICE FROM THE USE OF THE ENERGY OF THE WAVES. |
| RU2446090C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Hoisting mechanism |
| DK2715108T3 (en) | 2011-06-03 | 2017-08-21 | Ocean Harvesting Tech Ab | ENERGY CONVERTER |
| SE1550661A1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-12-25 | Ocean Harvesting Technologies Ab | A wave energy absorption device, a power take-off assembly and a wave energy system |
| DK179607B1 (en) * | 2016-09-14 | 2019-02-27 | Resen Waves Aps | A wave energy conversion system and a method for generating electrial power from wave energy |
| KR102027552B1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-10-01 | 주식회사 인진 | Wave energy generation system and controlling method for the wave energy generation system |
| US11293398B2 (en) * | 2019-06-06 | 2022-04-05 | Oscilla Power, Inc. | Drivetrain for a wave energy converter |
| NO346597B1 (en) * | 2021-01-06 | 2022-10-24 | Hoelleland Jarle | Winch-driven wave energy converter with hydraulic power limiter |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2477237A1 (en) * | 1980-02-29 | 1981-09-04 | Sirvent L | Sea wave energy converter - uses valved piston operated by float to pump water to store for discharge through turbine |
| US5424582A (en) * | 1984-05-24 | 1995-06-13 | Elektra Power Industries, Inc. | Cushioned dual-action constant speed wave power generator |
| KR880001911A (en) * | 1986-07-07 | 1988-04-27 | 심현진 | Wave power generation method and apparatus |
| US6300689B1 (en) * | 1998-05-04 | 2001-10-09 | Ocean Power Technologies, Inc | Electric power generating system |
| GB2428747B (en) * | 2005-08-02 | 2009-10-21 | Seawood Designs Inc | Wave energy conversion system |
| CA2630440C (en) * | 2005-11-18 | 2011-02-08 | Alexander Greenspan | Wave energy recovery system |
| US20080217921A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-11 | Michael William Raftery | Wave energy harnessing device |
-
2008
- 2008-10-17 NO NO20084372A patent/NO329152B1/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-10-12 EP EP09737187A patent/EP2347120A2/en not_active Withdrawn
- 2009-10-12 WO PCT/NO2009/000355 patent/WO2010044674A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2347120A2 (en) | 2011-07-27 |
| WO2010044674A2 (en) | 2010-04-22 |
| WO2010044674A3 (en) | 2010-12-23 |
| NO20084372L (en) | 2010-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO329152B1 (en) | Device for a winch-operated crushing plant with a self-tightening winch | |
| EP2142790B1 (en) | A device for a winch-operated wave-power plant | |
| AU2014297162B2 (en) | Power conversion device | |
| EP2128430A1 (en) | High efficiency wave energy convertor | |
| EP2389506B1 (en) | Modular array type energy converter | |
| US8564150B2 (en) | Wave power plant | |
| EP2640657B1 (en) | A heave compensating system | |
| CN102953761B (en) | Rotor | |
| KR101751218B1 (en) | Power Converting Apparatus for Wave-force Generation | |
| NO334466B1 (en) | A drive device | |
| US20130081388A1 (en) | Wave powered buoyancy control system for floating wave power plants | |
| US20170101977A1 (en) | Wave energy absorption device, a power take-off assembly and a wave energy system | |
| WO2010076617A4 (en) | Method and apparatus for converting ocean wave energy into electricity | |
| US20180238295A1 (en) | Wave energy convertor | |
| US20140360176A1 (en) | Wave-powered electricity generator | |
| NO329059B1 (en) | Device for a winch-operated crushing plant | |
| WO2009129560A1 (en) | Wave energy system | |
| WO2017146594A1 (en) | System and method for providing tension or heave compensation in an offshore drilling environment | |
| RU2374128C2 (en) | Ship with kite-like element | |
| KR101602901B1 (en) | Power Converting Apparatus for Wave-force Generation | |
| GB2434409A (en) | Tidal energy system | |
| CN203978703U (en) | A kind of energy storage is with evenly release can sea wave power generation system | |
| NO20210008A1 (en) | Winch-driven wave energy converter with hydraulic power limiter | |
| NO20110155A1 (en) | Device for reducing wear on wires in winch-powered wave power plants | |
| KR102134101B1 (en) | The improved rope power take-off system used in the wave energy converter of heaving point absorber types |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |