NO330104B1 - Kraftinstallasjon - Google Patents

Abstract

En produksjonsinstallasjon (1) for utnyttelse av bølgeenergi, i hvilken produksjonsinstallasjon der er to eller flere produksjonsenheter (4) og vannmassen (V) av vannbassenget er innrettet til å aktivere produksjonsenheter (4) eller deres deler plassert på bunnen (P) av vannbassenget eller nær inntil denne og idet produksjonsenhetene (4) kan brukes til å transformere den kinetiske energi av vannmassen til en annen form for energi, så som elektrisk energi og/eller kinetisk energi og/eller trykk av det mellomliggende middel. Produksjonsenhetene (4) er festet direkte eller indirekte til bunnen av vannbassenget i et mellomliggende vannområde (B). Produksjonsenhetene (4) er totalt neddykket under vannets overflate, overføringsutstyret for energien fra produksjonsenhetene (4) eller fra den mellomliggende substans er koblet i serie eller i parallell i forhold til hverandre.

Description

Oppfinnelsen vedrører en produksjonsinstallasjon som definert i innledningen til krav 1 for å utnytte bølgeenergi.

Når vinden blåser i den samme retning over en lang tidsperiode, blir det dannet bølger. I dypt vann har bølger generert under effekten av vinden en gitt dominerende, dvs. midlere, bølgelende L og høyde, som begge avhenger av vindstyrken og perioden over hvilken vinden blåser. Når en bølge fortsetter mot grunnere vann, vil dens bølgelengde bli kortere og bølgehøyden øke på grunn av effekten av vannbunnen på bølgene. Når bølgen har nådd en tilstrekkelig høyde i den spesifikke vanndybde som avhenger av bølgelengden, vil bølgen bryte. Denne dybde ved hvilken bølgen bryter kalles "brytelinjen" i litteraturen. Legg merke til at bølgebrytelin-jen ikke er konstant, men avhenger i noen utstrekning på bølgelengden og høyden, som i sin tur avhenger av vindforholdene. Brytelinjen er vanligvis mellom 1/4 til 1/5 av den herskende bølgelengde L. Bølgebrytelinjen forblir hovedsakelig den samme ved en bestemt lokasjon på kysten, fordi de gjeldende vindforhold for det mest forblir grunnleggende konstant.

Figur 3 illustrerer effekten av en bølge på vannmassen i et vannbasseng, slik som sjøen nær kysten. Bølgens virkedybde Z avhenger av dens bølgelengde slik at en bølge med en bølgelengde L fremdeles virker ved en dybde L/2. I området C i figur 3, dvs. vanndybden, er omløpsbanen av hvert punkt i vannmassen sirkulær. Forholdet mellom vanndybden H og bølgelengden L til bølgene er stort, dvs. forholdet H/L er i området 1/2-co. Når bølgen fortsetter mot grunt vann, vil dens høyde øke og bølgelengden minske slik at forholdet mellom vanndybde og bølgelengde mins-ker. I mellomliggende vann, i området B i figur 3, er vanndybden H omtrent 1/2 til 1/20 av den herskende bølgelengde L. Vannmassen har en sirkulær bevegelse i overflatevannet, imidlertid, når man fortsetter mot bunnen av vannbassenget, vil banen til hvert punkt i vannmassen bli først elliptisk, og når man fortsetter videre i dypet, vil den elliptiske form av punktbanen øke og eventuelt, nær bunnen av vannbassenget, vil hvert punkt i vannmassen ha en bane som følger grovt en frem-og tilbakebevegelse rundt et gitt senter. I grunt vann, dvs. i kystområdet A i figur 3, er forholdet mellom vanndybden H og den herskende bølgelengde L mellom 0 til 1/20, ved betingelser hvor nevnte brytelinje er på et vanndyp av 1/4 til en 1/5. I grunt vann går bølgevirkningen hele veien til bunnen, mens vannmassen har en elliptisk bevegelse.

Forskjellige systemer og kraftanlegg har blitt utviklet for gjenvinning av den kinetiske energi i bølger. Vanligvis er de basert på legemer som flyter på vannets over flate og beveges av bølgene. Den kinetiske energi av legemer som flyter på overflaten gjenvinnes, på én eller annen måte, i generatorer eller torsjonspumper plassert enten på eller under vannets overflate, fra hvilken energi videre kan overføres til bruksobjektene.

Hovedproblemet forårsaket av kjente systemer for gjenvinning av bølgeenergi av den type beskrevet ovenfor vedrører deres plassering; i grov sjø er strukturer på overflaten konstant utsatt for skade. På grunn av risikoen for ødeleggelse har kraftanlegg som utnytter bølgeenergi så langt blitt bygget for relativt lav effekt.

Det er også kjent systemer for gjenvinning av den kinetiske energi fra bølgene som er forankret til bunnen av et vannbasseng, slik som en innsjø eller havet. Et slikt system er representert ved anordningen beskrevet av PCT patentsøknad 98/17911, hvor anordningen er festet til bunnen av vannbassenget og hvor bølgeenergi gjenvinnes fra en plate som er festet til vannbunnen og svinges av bølgene. Platen når delvis vannoverflaten. Anordningen er montert i området mellom bølgebrytelinje og grunt vann, på bunnen av vannbassenget. Problemet med denne anordning er dens posisjon ved bølgebrytelinjen, hvor bølgebevegelsen og derfor denne tilgjengelige energi er tilfeldig, hvorved anordningen ikke passer for kontinuerlig energiproduk-sjon. Platen er delvis over overflatenivået slik at anordningen er utsatt for skade i grov sjø. US patent 4001597 beskriver også et system for gjenvinning av bølge-energi, med en pumpeenhet som er forankret til havbunnen. Pumpeenheten er plassert i gruntvannsområdet og trykkplaten når overflaten eller forblir litt under den. Dette system involverer også problemet med posisjonering av trykkplaten: selv om platen kan være under vannoverflaten under rolige forhold, vil den være i det minste delvis på overflaten i grov sjø, og systemet er følgelig utsatt for skade. Posisjonen av systemet forårsaker også et andre problem: bevegelsen av bølgene i grunt vann er for uregelmessig for å oppnå stødig energigenerering.

Oppfinnelsen er beregnet på å eliminere ulemper ved tidligere kjent teknikk.

Det første hovedformålet ved oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en produksjonsinstallasjon for gjenvinning av kinetisk energi bundet i bølger med høy effektivitet og så jevnt som mulig, uansett vindforhold. Dette betyr at anordningen bygges på en slik måte at den tar sikte på optimalt å minimalisere variasjoner i bølgeenergi forårsaket av gjeldende værforhold over vannoverflaten.

Det andre hovedformål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en produksjonsinstallasjon for gjenvinning av kinetisk energi i bølger som er minimalt eksponert for skade forårsaket av værforhold.

Det tredje hovedformål ved oppfinnelsen er å bygge en produksjonsinstallasjon for gjenvinning av kinetisk energi fra bølger som har en struktur som tillater ekspan-sjon ved å addere enkeltenheter til den og reparasjon av isolasjonen gjøres enkelt ved å erstatte enkeltenheter i den.

Oppfinnelsen er basert på den overraskende observasjon at under overflaten, nær bunnen, i midlere vanndyp, har bølgene nesten lik, og i noen tilfeller til og med større energi enn bølger på vannoverflaten. Denne energi opptrer hovedsakelig som kinetisk energi. Oppfinnelsen utnytter denne kinetiske energi.

Som vist i figur 3 vil et gitt punkt i vannmassen i grunt vann ha en elliptisk eller sirkulær bevegelse, med andre ord har den både potensiell og kinetisk energi. Mange av dagens bølgekraftverk er innrettet til å operere i området nevnt ovenfor, mellom bølgebrytelinjen og grunt vann A, fordi bølgene har en maksimal potensiell energi i dette området på grunn av deres høyde, og de fleste systemer tar sikte på å utnytte denne potensielle energi på én eller annen måte. Imidlertid er det vans-kelig å utnytte bølgeenergi i grunt vann, særlig hvis man tar i betraktning at strukturer i grunt vann nødvendigvis er meget nær til overflaten, fordi de hurtig utsettes for grove værforhold. Videre er vannmassens bevegelse i grunt vann mer eller mindre roterende (elliptisk), som vist i figur 3, og det er i noen utstrekning alltid kryssende bølger, som gjør energigenereringen uregelmessig.

I motsetning til dette er oppfinnelsen basert på egenskapen at bevegelsen i vannmassen er innrettet til å aktuere enheter i produksjonssituasjonen eller deres deler festet til bunnen av vannbassenget i området B, dvs. i det mellomliggende vannområdet i figur 3. Produksjonsinstallasjonen er totalt neddykket, fortrinnsvis på en slik dybde hvor vannmassens bevegelse primært er frem- og tilbakegående eller har en regulær elliptisk form.

Oppfinnelsen vedrører en produksjonsinstallasjon som definert i krav 1 for utnyttelse av bølgeenergi, i hvilken produksjonsinstallasjon det er to eller flere produksjonsenheter og vannmassen i vannbassenget innrettet til å aktuere produksjonsenheter eller deres deler plassert på bunnen av vannbassenget eller nær til den, og overføringsutstyret for energi fra produksjonsenhetene eller fra den mellomliggende substans er koblet er serie eller i parallell i forhold til hverandre. Produksjonsenhetene benyttes til å transformere den kinetiske energi av den frem- og tilbakegående bevegelse av vannmassen til en annen form for energi slik som elektrisitet og/eller kinetisk energi og/eller trykk av den mellomliggende agent. Produksjonsenhetene er festet direkte eller indirekte til bunnen av vannbassenget i det midlere vannområdet, til et dyp dypere enn bølgebrytelinjen, omtrentlig i et område hvor forholdet mellom dybden av vannbassenget H og bølgelengden L er i området fra 1/20 - Vi og produksjonsenhetene er totalt neddykket under vannoverflaten.

Denne type produksjonsinstallasjon oppnår et antall hovedfordeler:

-1 det midlere vannområdet er bevegelsen av et gitt punkt i vannmassen vesentlig frem- og tilbakegående nær vannbunnen, idet vannmassen der har hovedsakelig bare kinetisk energi. Derfor vil energien i vannmassen forbli konstant, til forskjell fra kjente bølgekraftverk som er plassert i grunt vann. Vannmassen har regulær bevegelse i forhold til et gitt senter, hvilket tillater en produksjonsinstallasjon forankret til vannbunnen å generere energi mer regelmessig enn en anordning plassert delvis eller fullstendig over vannoverflaten. - Produksjonsinstallasjonen ifølge oppfinnelsen benyttet for generering av energi i det midlere vannområdet blir ikke lett ødelagt fordi den ikke er utsatt for værforhold som rår på vannets overflate, eller vannmassens roterende bevegelse, som systemet for energigenerering i grunt vann beskrevet ovenfor. - Ved midlere dybde har vannmassen aktuert av bølger ved bunnen av vannbassenget ofte nesten lik kinetisk energi, og noen ganger til og med høyere energi enn vannmassen aktuert av bølger i grunt vann. Dette er på grunn av det faktum at det alltid er noen kryssbølger i grunt vann, bølger forårsaket av hindringer på vannbunnen. I denne situasjon vil en produksjonsinstallasjon lokalisert fullstendig under vannoverflaten på bunnen av et vannbasseng ved midlere dybde, gjenvinne nesten den samme mengde energi fra bølgene som et bølgekraftverk som opererer i grunt vann delvis over vannet vil gjøre. For årsakene gitt ovenfor, kan et bølgekraftverk som opererer under vann konstrueres med større størrelse og med høyere effektivitet enn et bølgekraftverk som opererer over vannet.

I en foretrukket anvendelse av oppfinnelsen blir enhetene til bølgekraftverket festet til bunnen av vannbassenget slik at de er totalt neddykket på et dyp hvor bevegelsen av vannmassen er vesentlig frem- og tilbakegående eller elliptisk. Enda mer fortrinnsvis er enhetene lokalisert på et dyp hvor bevegelsen av vannmassen er vesentlig frem- og tilbakegående og energien til vannmassen forblir vesentlig konstant. Fordeler ved disposisjonen av kraftverkte har blitt understreket tidligere i teksten.

I en annen foretrukket anvendelse av oppfinnelsen blir alt overføringsutstyr (rør eller ledninger) av energi eller mellomliggende substans benyttet i kraftverket per-manent festet til basisen og basisen har enkle låseinnretninger for produksjonsenhetene som skal festet til dem. Dette bringer med seg fordelen at bølgeenergiver-ket enkelt kan utvides, og videre kan ødelagte enheter enkelt erstattes.

I denne sammenheng ønsker vi å peke på at definisjonen "produksjonsenhet festet til bunnen av et vannbasseng" både viser til en direkte metode for å feste enhetene til bunnen ved hjelp av for eksempel festebraketter så vel som indirekte festing av enheten til bunnen ved hjelp av for eksempel en separat basis, som i sin tur er forankret til bunnen. Et vannbasseng er en innsjø, havet eller lignende.

Ved hjelp av bølgeenergiverket ifølge oppfinnelsen er det mulig å transformere den kinetiske energi av vannmassen direkte til elektrisitet, eller den kan utnyttes for overføring av den mellomliggende substans slik som ferskvann eller sjøvann inn i en applikasjon plassert på overflaten.

Oppfinnelsen blir beskrevet i større detalj nedenfor med henvisning til de vedføyde tegninger. Figur IA viser et perspektivbilde av en utførelse av en produksjonsinstallasjonsen-het ifølge foreliggende oppfinnelse som utnytter bølgeplaten med en tilknyttet torsjonspumpe med to kammerrør for transformasjon av energi.

Figur IB viser et tverrsnitt av torsjonspumpen i figur IA.

Figur 1C viser et perspektivbilde av en annen anvendelse av en produksjonsinstal-lasjonsenhet ifølge foreliggende oppfinnelse som utnytter bølgeplaten med en tilknyttet torsjonspumpe med et kammerrør for transformasjon av energi. Figur ID viser et vertikalt snitt gjennom torsjonspumpen i figur 1C fra punktet for væskeinnløp fra retning ID. Figur 1E viser et tverrsnitt av torsjonspumpen i figur 1C fra punktet av braketten fra retning 1E. Figurene 2A og 2B presenterer noen andre alternative arrangementer av produk-sjonsinstallasjonsenheter ifølge oppfinnelsen; disse er også vist fra siden. Figur 2A representerer en rotor med vertikal akse installert på havbunnen. Figur 2B viser en tilsvarende rotormodell med horisontal akse.

Figur 3 illustrerer effekten av bølger i et vannbasseng.

Figur 4 representerer et kraftanlegg som er egnet for gjenvinning av bølgeenergi.

Hoveddelene av enheten 4 i figur IA er den såkalte bølgeplate 2 som er dreinings-messig festet til en basis 5 plassert på bunnen, og den såkalte torsjonspumpe 6 tilknyttet bunndelen av platen. Torsjonspumpen 6 har to rør, dvs. den har to lignende kammerrør 61, hvis virkning er basert på en vridningsaksel 64 som passerer gjennom kammerrørene mens rammen 61a av kammerrøret 61 forblir ubevegelig.

Figur IB viser et tverrsnitt av torsjonspumpen 6 i figur IA som klargjør driftsprin-sippet og strukturen av pumpen.

I figur 2A er det vist en produksjonsinstallasjon som er en rotor 3,3' med vertikal akse installert i en vertikal posisjon på sjøbunnen, med en sentral akse (rotasjons-akse) 22c som har flere utstikkende rotorvinger 2. Hver rotorvinge 2 har en arm 22, som har et vridende to-delt blad 22b ved den ytterste ende som sett fra den vertikale akse.

Figur 2B viser tilsvarende en produksjonsinstallasjon som er en rotor med horisontal akse 3,3" installert på sjøbunnen. Den horisontale roterende akse er festet med sine endeflenser med en hengslet forbindelse til basisen 5 installert på sjøbunnen. Rundt den horisontale roterende akse av rotoren er det spiralvridende vinger 2, som er festet til endeflensene 21.

I figur 4 er det vist en prinsipiell løsning av en innretning 1 for produksjon av energi, væske eller gass omfattende flere produksjonsenheter. Enhetene 4 er fullstendig neddykket under vannets overflate i det midlere vannområdet og de er alle festet til en felles basis 50. Enhetene 4 har blitt koblet i parallell eller seriearrangement i forhold til hverandre.

Produksjonsenhetene og installasjonene av energi og/eller mellomliggende substans illustrert i figurene 1A-1E og 2A-2B så vel som 4 vil bli beskrevet i ytterligere detalj nedenfor. Disposisjonen av produksjonsenhetene på sjøbunnen er illustrert i figur 3, som er vist til ovenfor i den generelle del av oppfinnelsen som forklarer teknologinivå og forskjellene i forhold til oppfinnelsen.

Produksjonsenheten 4 vist i figur IA, som brukes til å konvertere bølgeenergi til kinetisk energi eller trykk av vann som overføres videre ved hjelp av hoved- eller overføringsrør, har et bokslignende hus eller basis 5 festet på midlere vanndyp til bunnen P av vannbassenget. Bunnen P av vannbassenget er på en avstand H fra vannets overflate. I vindforholdene som dominerer i dette kystområdet har bølgene en bølgelengde L, idet forholdet mellom vanndybden H til dominerende bølgelengde er i området 1/2 til 1/20, dvs. i området B (midlere vanndyp) i figur 3. De energi-genererende deler av produksjonsenheten 4, dvs. bølgeplaten 2 og torsjonspumpen 6 som er koblet til den, er fullstendig montert under overflaten, ved et dyp H hvor bevegelsen av vannmassen generert av bølgene fremdeles er hovedsakelig frem-og tilbakegående. Virkningsdypet for bølgene er omtrent halvparten av deres bølge-lengde L. Et platelignende legeme 2, såkalt bølgeplate, er festet til den dreiende aksel 64 av torsjonspumpen på en slik måte at mens bølgeplaten roterer rundt vertikalplan T, vil også akselen 64 rotere rundt det samme vertikalplan T nøyaktig like mye. Akselen 64 er festet med en hengslet forbindelse inn i festeringen 68 som er integrert montert på basisen 5. Det platelignende legemet har en lengde av omtrent 1/3 av den dominerende bølgelengde L. Torsjonspumpen 6 som er plassert ved bunndelen av legemet hviler på den bokslignende basis (huset) 5 ved hjelp av de rette bakplater av hvert kammerrør 61 ramme 61a som ellers er sylindrisk, bortsett fra at den er avflatet ved den nedre ende. Bakplaten er generelt integrert med nevnte basis. Bølgeplaten 2 er konkav mot innsiden. Mellom ribbene 2b og den horisontalt plasserte topplate 2a av bølgeplaten 2 er det dannet lommer som dan-ner en strømningshindring for vannmassen, hvorved vannmassen beveger bølge-platen 2 mer effektivt.

Figur IB illustrerer i større detalj strukturen av torsjonspumpen 6 i figur IA. Som det har blitt angitt før, har rammen (ytterveggen) 61a av hvert kammerrør 61 av torsjonspumpen blitt ubevegelig montert på den bokslignende basis 5. Bølgeplaten 2 er festet til en aksel 64 som roterer i festeringer 68 (illustrert i figur 1) montert på den bokslignende basis 5. En platelignende baffelplate 65 er integrert koblet til akselen 64 og denne flate løper inne i kammerrøret 81 av torsjonspumpen i den totale lengde av kammeret 63 markert av rammen 61a og den bokslignende basis 5 og er hovedsakelig så lang som pumpens ramme 61a. Planet som løper gjennom baffelplaten er vanligvis parallell med bølgeplaten. Baffelplaten 65 deler kammeret 63 av torsjonspumpen definert av rammen 61a, som er integrert med basis og basisen 5 inn i to generelt like store deler, dvs. inn i første kammerdel 63' og inn i andre kammerdel 63". Baffelplaten er utstyrt med en glideforbindelse 65a som lø-per hele lengden av den, så vel som ved endene og slik hindrer væsken (eller trykket) fra å bevege seg fra første kammerdel inn i andre kammerdel fra mellom rammen 61a og baffelplaten 65. Det er en forbindelse 66 mellom akselen 64 og det bokslignende hus 5 festet til basis eller bunnen som prøver å hindre den mellomliggende substans og trykk inne i kammerdelene 63' og 63" fra å flyte sammen til hverandre når akselen 64 og baffelplaten 65 festet til den roterer med bølgeplaten 2.

I væskeoverføringsrørledningene 62, 62', 63" av begge kammerrør 61 av torsjonspumpen 6, har begge kammerdeler en felles utstrømningsrørledning 62c, separate innkommende rørledninger 62a, 62a', 62a" og sett av ventiler 62b, 62b', 62b" som regulerer overføringen av væske. Den innkommende rørledning 62a, 62a', 62" har innløp 62a3, 62a3', 62a3" dekt med gitter, plassert på siden av den bokslignende basis 5. Innløpene 62a3 på en side av torsjonspumpen kan ses i figur IA. Ytterligere deler av innkommende væskerørledning 62a, 62a' og 62a, 62a" av kammerdelene 63' og 63" er forkamrene 62a2, 62a2' og 62a2, 62a2" plassert inne i boksstruk-turen av basisen 5 og kammeråpningene 62al, 62al', 62al" som fører inn i kamrene 63, 63', 63" som er utstyrt med innkommende ventiler 62b, 62bl', 62bl" som regulerer strømmen av innkommende væske (eller gass). Væskeutløpskammer 62c, 62c2 løper inne i rammestrukturen av basisen 5 og er felles for begge kam-merrør 61, 61', 61". Utløpskammeret 62c2 fortsetter som utløpsrør 62c3 som også kan ses i figur la. Det er utløpsventiler 62b, 62b2' og 62, 62b" mellom utløpskam-mer 62c2 og kammerdelene 63' og 63" som regulerer strømningen av væske (gass) fra korresponderende kammerdeler gjennom kammerdelutløpene 62cl, 62cl' og 62cl, 62cl".

Vi vil inspiserer bevegelsen av det platelignende legemet 2 av produksjonsenheten illustrert i figurene IA og IB aktuert av bevegelse i vannmassen. Som det har blitt nevnt tidligere, er bevegelsen av vannmasse i dyp H-h hvor produksjonsenheten har blitt installert hovedsakelig frem- og tilbakegående. Derfor bil punktene i vannmassen sirkulere rundt et gitt senter. Når bølgeplaten roterer, på grunn av den frem- og tilbakegående bevegelse av vannmassen, rundt sin hengslede forbindelse, dvs. akslingen 64, vil alle punktene på platen 2 da rotere under den frem- og tilba kegående bevegelse av vannmassen, over en gitt vinkel a rundt vertikalplanet T langs den kurvede bane indikert av den dobbeltendede pil med fylt hode. Platen 2 er festet omtrent ved sitt sentrum til akselen 64 av to-kammertorsjonspumpen som er utstyrt med et dreiende lager hvorved den hengslede forbindelse av platen er den samme som den hengslede forbindelse av akselen. Nar punktene på bølgepla-ten 2 roterer under den frem- og tilbakegående bevegelse av vannmassen rundt den hengslede forbindelse langs en bestemt vinkel a fra venstre til høyre rundt vertikalplanet T og tilbake til venstre, vil akselen 64 av torsjonspumpen i sin tur bevege seg nøyaktig med samme fart i kammeret 63 plassert inne i den ubevegelige ramme 61a. Baffelplaten 65 festet til akselen roterer i følge med akselen 64 langs en bestemt vinkel a rundt vertikalplanet T. Når baffelplaten roterer sammen med akselen, vil den volumetriske kapasitet av kamrene 63' og 63" endres hvorved det dannes positivt trykk i et kammer og negativt trykk i det andre kammeret. Væske (for eksempel vann) eller gass overføres gjennom utløpsventilen 62b2' eller 62b" av trykkammeret gjennom utløpsåpning 62cl' eller 62c" inn i utløpskammeret 62c2 og videre til utløpsrøret 62c3. Samtidig strømmer væske eller gass (vann) inn i kammeret med undertrykk gjennom innløpsåpningen 62a3' eller 62a3" via innløps-ventilene 62bl' eller 62bl" av innløpsrørledning 62a' eller 62a".

Figurene 1C til 1E illustrerer en produksjonsenhet 4 som er særlig egnet for generering av væske eller gass. Produksjonsenheten 4 har en torsjonspumpe utstyrt med et kammerrør 61 som er festet til en lignende bølgeplate 2 som i torsjonspumpen i figur IA. Endringene av volummetrisk kapasitet og trykk inne i kammerrøret 61 er imidlertid i denne utførelsen basert på den roterende bevegelse av kammerrør-rammen 61a, som ellers er sylindrisk, men har en flat toppdel, sammen med bøl-geplaten 2 mens akselen 64 forblir ubevegelig. Kammerrøret 61 av torsjonspumpen 6 er koblet direkte ved sin ramme 61a til den nedre del av bølgeplaten 2 i samsvar med figur lc. Gjennom kammerrøret løper akslingen 64, som i sin tur har et utløps-rør 62c3 som løper gjennom den. Akslingen 64 er installert ubevegelig inn i festeringer som er montert inn i basisen 5 slik at akselen 64 ikke kan dreie seg. Innløps-åpninger 62a3 for væske er nå plassert på den rette bakplate av kammerplate-rammen 61a som er halvsirkel når den ses i tverrsnitt. Rammen 61a er festet med bakplaten inn i en nedre ende av bølgeplaten 2.

I tverrsnittsfiguren ID av torsjonspumpen 6 tatt fra synspunktet av innløpsåpning-en 62a3, er organiseringen inne i torsjonspumpen bedre synlig. Kammer 63 er igjen plassert inne i kammerrøret 61 rammen 61a, i rommet begrenset av inner-veggene av kammerrørrammen 61a. Baffelplaten 65 deler kammeret 63 plassert mellom torsjonspumperammen 61a og basisen 5 inn i to generelt omtrent like store avdelinger, dvs. inn i første kammerdel 63' og inn i andre kammerdel 63". Baffelplaten 65 er i denne utførelse dannet av en ventilboks festet til innerveggen av ramme 61a som får baffelplaten 65 til å rotere rundt akselen 64 ettersom rammen 61a roterer rundt akselen 64. Planet som er parallelt med baffelplaten er generelt parallelt med et plan parallelt med bølgeplaten 2. Det er igjen en glidende forbindelse 65a mellom baffelplaten 65 og den kurvede del av rammen 61a, hvis struktur og funksjon ligner den til en to-delt torsjonspumpe i figurene 1A-1B. Væskeførings-rørledningen 62 av begge kammerdeler 63' og 63" av torsjonspumpen 6 har igjen en felles utstrømningsrørledning 62c, innkommende rørledning 62a, 62a', 62a" og sett av ventiler 62b, 62b', 62b" som regulerer overføringen av væske. Nå har den innkommende rørledningen (væske) innløpsåpninger 62a3', 62a3" som fører til korresponderende deler 63' og 63" av kammer 63. Innløpsåpningene er utstyrt med innløpsventiler 62b, 62bl' og 62b, 62bl" som regulerer strømmen av væske (eller gass) inn i kammerdeler 63' og 63". I figur 1C ses det at innløpsåpningene 62a3 av den annen del 63' av kammeret 63 av torsjonspumpen. Væsken overføres inn i utløpskammeret 62c, 62c2 som løper inne i baffelplaten 65 festet til akselen 64, og videre til utløpsrøret 62c3 gjennom virkningen av utløpsventilene 62b2' og 62b" plassert ved munningen av åpningene 62cl' og 62cl" i baffelplaten. Ventilene regulerer strømningen av væske (gass) som forlater kammerdelene.

Figur 1E illustrerer hvordan akselen 64 og utløpsrøret 62c3 som løper inne i den er fiksert montert på basisen 5 med en ribbe 68. Rammen 61a av kammerrøret 61 av torsjonspumpen 6 roterer rundt akselen 64 mens bølgeplaten, som er festet til rammen, dreier.

Når bølgeplaten 2 roterer langs en bestemt vinkel a rundt vertikalplanet T som lø-per gjennom aksen 2, vil veggen av kammerrøret 61, som er festet til bølgeplaten, rotere like mye rundt nevnte vertikale plan. Den volummetriske kapasitet av kammerdeler 63' og 63" endres, hvorved det dannes negativt trykk i en kammerdel og positivt trykk i den andre kammerdel. Væske (eller gass) strømmer fra den trykksatte kammerdel gjennom utløpsventilen 62b2' eller 62b" inn i utløpskammeret 62c2 plassert inne i baffelplaten og videre til utløpsrøret 62c3. Samtidig, i den andre kammerdel, blir negativt trykk dannet på grunn av økningen i volummetrisk kapasitet hvor vann strømmer inn gjennom innløpsåpningen 62a3' eller 62a3" gjennom virkningen av innløpsventiler 62bl' eller 62bl".

Vann som kommer fra utløpsrøret 62c3 av produksjonsinstallasjonen 4 i figurene 1A-1E kan overføres inn i egnede applikasjoner. Fortrinnsvis kan vann overføres inn i et større overførings- eller hovedrørledningssystem som samler vann fra flere produksjonsenheter og deretter overfører vann fra hovedrøret til anvendelsespunktet. Kombinasjonen av flere produksjonsenheter blir beskrevet senere ved hjelp av figur 4.

Vann kan overføres fra utløpsrørene eller overførings- eller hovedrør til forskjellige typer bassenger fra hvilke de videre kan overføres for å brukes til vanning, drikke eller vaskevann eller til for eksempel et svømmebasseng. Vann kan også brukes med den hensikt å indusere strømninger i andre lukkede vannbassenger eller i en del av et åpent vannbasseng, for eksempel for kultivering av vanndyr (blant annet vanlig musling, regnbueørret osv.) eller av vannplanter (blant annet ris), for å holde havner åpne hvorved en vannstrøm induseres ved bunnen av et vannbasseng for å holde skipsruter åpne eller for å rense dem. Andre lignende bruksområder er vannrenner ved vannbassenger, pumping av kloakkvann eller gjenbruk av foruren-set kystvann for rensing. Hvis det pumpede vannet først føres til en trykkakkumu-lator hvor det frembringes jevnt vanntrykk, kan det overføres derfra trykksatt inn i egnede anvendelser, slik som anvendelse av ornamentale vannstrømninger (vannfontener, kunstige stryk og vannfall) og det kan også brukes i brannslukningssystemer.

Hvis luft i stedet for vann ledes fra overflaten til torsjonspumpen 6 benyttet i produksjonsenheten i samsvar med figur IA eller 1C ved hjelp av innløpsrør 62a3, kan trykksatt gass eller komprimert luft tilveiebringes fra pumpen. For å frembringe trykksatt luft eller annen trykksatt gass, føres gass til kamrene 63, 63' og 63, 63" ved hjelp av innløpsrørene, idet gass deretter trykksettes i nevnte kamre på grunn av bevegelsen av baffelplaten, den føres gjennom utløpsrørene 62c3 inn i akkumulatoren som jevner ut trykkvariasjonene i gassen, og føres deretter til anvendelsespunktet. Fortrinnsvis føres gass inn i akkumulatoren fra flere funksjonsenheter koblet i serie eller parallell, for eksempel fra den type produksjonsenheter som beskri-ves i produksjonsinstallasjonen i figur 4.

Anvendelsespunktet for gassen kan for eksempel være et fisk/grønnsaksbasseng, vannvei hvis oksygennivå forbedres gjennom utlufting og pneumatikk som generelt brukes i industrien. Komprimert luft kan også brukes for trykkimpregnering av tre eller andre materialer, blant annet kan det brukes for å utvikle et drivtrykk i maski-ner og kraftverk. En annen viktig bruk av trykkluft er i luftkondisjonering og/eller ventilasjon av leiligheter for eksempel ved hjelp av separate luftkondisjoneringsma-skinenheter. Hvis vannsirkulasjon kobles til denne enhet, kan den også brukes for avkjøling og/eller oppvarming av prosessen eller leiligheten. Systemet kan også brukes for separasjon av gasser fra hverandre eller for produksjon av hydrogen. Systemet egner seg også for separasjon av salt eller andre substanser fra friskt eller salt vann.

I figurene 2A og 2B er det vist noen produksjonsenheter innrettet primært for produksjon av energi som kan brukes for gjenvinning av bølgeenergi i stedet for den såkalte bølgeplate benyttet i figur IA.

I figur 2A er aksen 22c av rotoren 3, 3' av produksjonsenheten 4 opplagret for å rotere i basisen 5 som i sin tur er festet til bunnen P. Rotorvinger 2 er festet til den horisontale akse. Hver rotorvinge 2<1->2<5>har en arm 22, som har et to-delt blad 22b som vrir seg rundt armen 22 ved den ytterste enden som sett fra den vertikale akse 22c. Delene av hvert to-delte blad er hengslet til den samme side av armen 22 av vingen 2. Vingene 2 av rotoren 3, 3' roterer med strømmen i vannstrømning-en uansett retningen av strømmen, negativt trykk dannes på strømningssiden av det to-delte bladet 22 som forårsaker at rotoren dreier. Denne anvendelse av rotoren er velegnet i relativt grunt vann.

I figur 2B presenteres i sin tur rotoren 3, 3" av en torsjonsenhet med horisontal akse 4 som er installert på havbunnen. Det er flere viklende vinger 2 som går i spi-ral rundt den horisontalt installerte roterende akse, av hvilken viklende vinger 2' og 2" er vist i figuren. Den roterende akse og de vinklende vinger 2 er festet til endeflensene 21, 21' og 21, 21" fra deres ender, idet endeflensene i sin tur er drei-ningsmessig festet til basisen 5. Som en modifikasjon av denne rotormodell kan rotoraksen også settes vertikalt opprett.

Produksjonsenhetene beskrevet i figurene 2A og 2B blir generelt brukt for produksjon av energi; energien av den roterende bevegelse av rotoren blir enten konver-tert med en generator koblet til rotoren eller bevegelsen blir mekanisk transportert til en generator på overflaten. Fortrinnsvis blir rotorer tilknyttet ledningsføring slik at det er flere i et parallell- eller seriearrangement og de brukes for energiproduk-sjon, for eksempel på måten presentert i figur 4.

I figur 4 er det illustrert en produksjonsinstallasjon 1 av vann eller gass som er plassert fullstendig under vannoverflaten i vannbassenget ved bunnen P av vann bassenget i midlere vann (sammenlign figur 3). Produksjonsenhetene for energi og/eller væske eller gass i produksjonsinstallasjonen 1 er plassert på dypet H-h. Bevegelsen av vannmassen er i dypet H-h hvor produksjonsinstallasjonsenhetene har blitt installert hovedsakelig frem- og tilbakegående og derfor vil punktene i vannmassen sirkulere rundt et gitt senter. Produksjonsinstallasjonen 1 i figur 4 be-står av flere produksjonsenheter som er koblet enten i parallell eller i seriearrangement. En typisk produksjonsinstallasjon omfatter flere produksjonsenheter koblet i parallell eller seriearrangement i forhold til hverandre slik at arrangementet kan endres i samsvar med muligheter tilbudt av gjeldende omstendigheter.

Produksjonsenhetene 4 av en produksjonsinstallasjon 1 i figur 4 transformerer bøl-geenergi til kinetisk energi og trykk av væske (vann) i en bølgeenenrgi som utnytter produksjonsinstallasjonen 1. Produksjonsenhetene 4 er for eksempel tilsvarende de i figurene IA eller 1C slik at de har en bølgeplate 2 som, på grunn av bevegelsen av vannmassen, roterer rundt sitt kulelager i en frem- og tilbakegående bevegelse og den kinetiske energi av bølgeplaten transformeres til kinetisk energi og trykk av væsken ved hjelp av en torsjonspumpe (eller stempelpumpe). Væsken sendes fra produksjonsenheten først til en utløpsrørledning 2c i hver produksjonsenhet og fra utløpsrørledningen enten direkte til en generell hovedrørledning 200 (parallellarrangement) fra hvilken væsken transporteres enten til brukspunktet eller først til overføringslinjen 20 for væske, hvor utløpsrørledningen av flere produksjonsenheter er koblet, og fra overføringslinjen til en generell hovedrørledning 200 (seriearrangement) som er større i diameter. Diameteren av væskeoverføringslinjen 20 er for det meste omtrent den samme som diameteren av utløpsrørledningen 2c av produksjonsenheten hvorved den kan brukes til å øke trykknivået i væsken. I stedet for torsjonspumpen kan også andre typer pumper brukes for å konvertere den kinetiske energi av den frem- og tilbakegående bevegelse av vannmassen til kinetisk energi og trykk av væsken.

Den trykksatte væsken overføres fra utløpsrørledningen 2c av hver produksjonsenhet i parallellarrangement direkte til en generell hovedrørledning 200 fra hvilken den strømmer til brukspunktet. Brukspunktet kan også være en generator som frembringer elektrisk energi. Ettersom produksjonsenhetene er i parallellarrangement og væsken pumpes, vil mengden av pumpet væske økes mens trykket forblir konstant. Parallellarrangement er egnet når trykknivået av utstrømmende væske i hovedrørledningen 200 ikke kan økes på grunn av omstendigheter, utstyr eller materialer og høyt trykk ikke er nødvendig. Når produksjonsenhetene er i seriearrangement blir utløpsrørene av to eller flere produksjonsenheter først koblet i serie for å

danne den samme væskeoverføringslinje 20 og fra væskeoverføringslinjen blir

væsken overført til hovedrøret 200. Seriearrangementet tilbyr muligheten til å øke trykknivået av væsken i hovedrørledningen mens væsken pumpes. I seriearrangement blir trykknivået av væske/gass økt mens mengden av pumpet væske er konstant. På grunn av det høye trykknivået minskes forbruket i forbindelse med strøm-ningsmengden. Høyere trykk er ofte enklere å utnytte.

Væsken eller gassen som pumpes fra produksjonsinstallasjonen føres gjennom ho-vedrøret (eller rørene) til en turbinbygning hvor væsken eller gassen spinner gene-ratoren ved hjelp av turbiner. Væsken eller gassen kan også drive andre arbeids-maskiner eller utgangen eller trykket frembrakt av væsken eller gassen kan utnyttes på andre måter.

Produksjonsinstallasjonen 1 kan plasseres på én eller flere basiser 50 bygget av syrefast stål omfattende et gitter hvor hver gitterrute har ferdiglagede selvlåsende innretninger og rørledning (ledningsføring) for hver produksjonsenhet. I figur 4 er rørledningen for produksjonsinstallasjonen integrert med gitterbasisen 50 som er utstyrt med væskehovedrørledning 200 og væskeoverføringslinjer 20 sammen med andre rør 2c som kommer fra individuelle produksjonsenheter for å gå sammen med hovedrørledningen. Grunnkonstruksjonen av basisen 50 av produksjonsinstallasjonen kan være av betong eller et annet bygningsmateriale som tåler forholdene i det aktuelle vannområdet. En produksjonsinstallasjon kan også ha flere separate basiser. Fundamentet for en basis for en produksjonsenhet på bunnen av et vannområde lages på følgende måte. Først ved å se etter den mest egnede plass for produksjonsutstyret på bunnen av vannbassenget i mellomliggende vannområder. Fundamenteringsarbeidet må gjøres for basisen ifølge profilen av bunnen og mate-rialet som brukes. Det enkleste alternativ er å bygge en produksjonsinstallasjon på en jevn steinbunn som har en egnet fallvinkel. Hvis bunnen er av sand eller et annet bløtt materiale og har en sterk varierende form, kan den forårsake ytterligere konsesjonskrav for å sikre basisen/basisene av produksjonsinstallasjonen. Produksjonsinstallasjonen omfatter flere enheter for gjenvinning av bølgeenergi (produksjonsenheter) som er festet til basisen/basisene 50 av produksjonsinstallasjonen. Produksjonsenhetene kan fortrinnsvis fjernes separat fra basisen/basisene for ved-likehold og reparasjon.

Til en steinbunn festes produksjonsinstallasjonsbasisene ved bunnfortøyning festet til steingrunnen. I tilfelle av et bløtt bunnmateriale blir perler drevet til bunnen for basisen. I bunner av vannbassenger som omfatter flere forskjellige typer av grunnmateriale, må tilstrekkelig konstruksjonsarbeid gjøres for å feste basisene.

Ovenfor har vi presentert bare noen bruksområder for produksjonsinstallasjoner korresponderende til oppfinnelsen og for teknisk informerte lesere er det selvfølge-lig at oppfinnelsen kan realiseres på mange alternative måter som følger hovedi-déen for oppfinnelsen som presentert i kravene.

Produksjonsenheten kan derfor festes på den ovenfor beskrevne måte, enten indirekte til bunnen ved hjelp av en basis eller lignende fundament som i sin tur er festet til bunnen ved hjelp av egnet fortøyning (vennligst sammenlign for eksempel figur 4) eller kan også festes direkte til bunnen av vannbassenget med festeører eller lignende. Torsjonspumpen kan også erstattes med for eksempel den vanlige stempelpumpen benyttet i hydraulikk, hvor den frem- og tilbakegående bevegelse av vannmassen overføres gjennom virkningen av et stempel inn i den mellomliggende substans inne i stempelpumpesylinderen.

En generator kan også kobles direkte til én eller flere produksjonsenheter hvorved elektrisk energi kan overføres fra produksjonsfeltet via elektriske ledninger.

Når det brukes væske eller gass for å kjøre en turbin, kan foretrukket type elektrisitet produseres for direkte bruk eller for levering til nettet.

Produksjonsinstallasjonen kan også brukes direkte for å generere enten likestrøm eller vekselsstrømelektrisitet. Utnyttelsen av elektrisitet eller videre leveranse til elektriske nett, krever noe prosessering. På grunn av den sykliske virkning av en bølgeenergienhet, blir den genererte elektrisitet mer eller mindre pulserende og diffus i form, også når den brukes for likestrømselektrisitet. Jevnheten for genere-ringen av elektrisitet kan forbedres med for eksempel et svinghjul som drives av en produksjonsenhet (eller enheter). Når vekselstrømselektrisitet prosesseres for direkte bruk eller for leveranse til nettet, blir vekselstrømsmodusen endret til like-strøm og etter dette blir den igjen endret til vekselstrøm for videre levering til nettet. Når likestrømselektrisitet prosesseres for direkte bruk eller for levering til nettet, blir likestrømselektrisiteten først renset opp gjennom direktestrømsmetode og deretter endres den til vekselstrøm for leveranse til nettet. I småskalabruk kan elektrisitet lagres i akkumulatorer for lokal bruk hvorved vekselstrømselektrisiteten endres til likestrøm og likestrømmen renses opp og justeres for akkumulatorene.

Claims (9)

1. Produksjonsinstallasjon (1) for utnyttelse av bølgeenergi, i hvilken produksjonsinstallasjon det er to eller flere produksjonsenheter (4) og vannmassen (V) i vannbassenget er innrettet til å aktuere produksjonsenheter (4) eller deres deler plassert på bunnen (P) av vannbassenget eller nær inntil denne, og overføringsutstyret for energi fra produksjonsenhetene (4) eller fra den mellomliggende substans er koblet er serie eller i parallell i forhold til hverandre, karakterisert vedat produksjonsenhetene (4) benyttes til å transformere den kinetiske energi av den frem- og tilbakegående bevegelse av vannmassen til en annen form for energi, slik som elektrisk energi og/eller kinetisk energi og/eller trykk i den mellomliggende agent, produksjonsenhetene (4) er festet direkte eller indirekte til bunnen (P) av vannbassenget i midlere vannområder (B)(i området b i figur 3), til et dyp dypere enn bølgebrytelinjen, omtrentlig i et område hvor forholdet mellom dybden av vannbassenget H og bølgelengden L er i området fra 1/20 - 1/2, produksjonsenhetene (4) er totalt neddykket under vannets overflate.

2. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i krav 1, karakterisert vedat produksjonsinstallasjonen er festet ved hjelp av én eller flere basiser (50) til vannbassengets bunn (P).

3. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i krav 2, karakterisert vedat en del av eller alt utstyr (2c, 20, 200) for overfø-ring av energi eller mellomliggende substans av produksjonsinstallasjonen (1) er ubevegelig festet til basisene (50).

4. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i krav 2-3, karakterisert vedat basisene (50) har festeutstyret (68) ferdig for at produksjonsenhetene (4) skal festes til dem.

5. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat energien fra den frem- og tilbakegående bevegelse av et platelignende legeme (2) eller dets del i produksjonsenhetene (4) av en pro duksjonsinstallasjon (1) kan transformeres til kinetisk energi og/eller trykk av den mellomliggende substans ved hjelp av et stempel eller en torsjonspumpe (6) som funksjonsmessig er koblet til platen.

6. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i krav 5, karakterisert vedat den mellomliggende substans i flytende form eller i gassform kan pumpes under trykk av en stempel eller torsjonspumpe (6) til over vannets overflate eller til en annen del av vannbassenget hvor den kan brukes for eksempel for produksjon av komprimert luft eller av gasser for frembringelse av drivtrykk, for ornamentale vannfontener, for impregnering av tre, for lufting av vannbassenger eller for separasjon av substanser i gassform eller den kan brukes for å produsere strømmer i den mellomliggende flytende substans nødvendig for eksempel ved kultivering av sjødyr og vannplanter, eller for ventilasjon og/eller oppvarming og/eller avkjøling av hus eller brukt som sådan for eksempel i van-ningssystemer, vannsklier eller brannslukningssystemer.

7. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i krav 1-4, karakterisert vedat produksjonsenhetene (4) kan brukes til å transformere den kinetiske energi av vannmassen til elektrisk energi og den elektriske energi kan overføres via ledninger eller kabler til anvendelsespunktet.

8. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i krav 7, karakterisert vedat anvendelsespunktet for den elektriske energi er en elektrisk linje over vannbassengets overflate med hvilken den elektriske energi kan overføres til et annet anvendelsespunkt.

9. Produksjonsinstallasjon (1) som definert i ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat produksjonsenhetene (4) er festet til bunnen (P) av vannbassenget slik at de er fullstendig plassert på et dyp hvor bevegelsen av vannmassen er vesentlig frem- og tilbakegående eller elliptisk.