NO333434B1

NO333434B1 - Anordning ved selvregulerende foiloppheng

Info

Publication number: NO333434B1
Application number: NO20111280A
Authority: NO
Inventors: Are Borgesen
Original assignee: Tidal Sails As
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-06-03
Also published as: US20140212286A1; EP2758654A1; RU2014114435A; CN103814210A; WO2013043057A1; CA2845788A1; KR20140067036A; NO20111280A1; KR101632807B1; EP2758654A4; CN103814210B

Abstract

Anordning ved selvregulerende foiloppheng (36) hvor en foil (34) er anbrakt i en væskestrøm (2), typisk en tidevannstrøm, og hvor foilen (34) er dreibar om en dreieakse (42), og hvor foilen (34) ved hjelp av en arm (40) er koplet til en bane (4), og hvor armen (40) er dreibar om dreiaksen (42) og dreibart koplet til banen (4) om en opphengsakse (48) på en radial avstand fra dreieaksen (42), idet opphengsaksen (48) er parallell med dreieaksen (42).

Description

ANORDNING VED SELVREGULERENDE FOILOPPHENG

Denne oppfinnelse vedrører et selvregulerende foiloppheng. Nærmere bestemt dreier det seg om et selvregulerende foiloppheng hvor en foil er anbrakt i en væskestrøm, typisk i en tidevannstrøm, og hvor foilen er dreibar om en dreieakse.

Med betegnelsen "foil" menes i denne sammenheng et helt eller sammensatt legeme som er utformet til å gi et gunstig strømningsbilde ved utvinning av energi fra strøm-mende vann. Betegnelsen inkluderer også seil som anvendes til samme formål.

Det er kjent å feste foiler dreibart til en reim som forløper over trinser i en vannstrøm. GB-dokument 2131490 og GB-dokument 2131491 A beskriver således et anlegg for utvinning av energi fra vind og strømmende vann hvor to reimer forløper parallelt i trekantform og hvor det mellom reimene er anordnet foiler som dreibart er innrettet til å kunne rette seg etter fluidstrømmen. Foilenes oppheng er relativt enkelt og vil bare i begrenset grad kunne innta de vinkler som er gunstigst under ulike strømningsforhold.

Publikasjonene US 5676524 A og JP 59120783 A viser andre turbiner med roterbare

foiler.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt et selvregulerende foiloppheng hvor en foil er anbrakt i en væske-strøm, typisk i en tidevannstrøm, og hvor foilen er dreibar om en dreieakse, og hvor foilopphenget kjennetegnes ved at foilen ved hjelp av en arm er koplet til en bane, og hvor armen er dreibar om dreiaksen og dreibart koplet til banen om en opphengsakse på en radial avstand fra dreieaksen, idet opphengsaksen er parallell med dreieaksen.

Foilen er således dobbelthengslet i forhold til banen og er derved gitt en ytterligere

frihet til å rette seg inn til en gunstig stilling relativt vannstrømmen. Oppfinnelsen mu-liggjør også en enkel omkastning av foilen ved endret strømningsretning. En slik end-ring av strømningsretningen relativt foilen kan for eksempel inntre ved at foilen kommer inn på en del av banen hvor banens retning er endret, eller ved at vannstrømmens retning endres.

Dreieaksen kan befinne seg mellom foilens løftesenter og foilens i bruksstilling fremre parti. Dreieaksen kan befinne seg nærmere foilens fremre parti enn foilens løftesenter.

Dreieaksens plassering relativt foilens profil må tilpasses de rådende forhold, men en plassering nær foilens fremre parti vil som regel vær et gunstig utgangspunkt.

Armen kan være belastet til å dreies mot en utgangsposisjon relativt foilen. Utgangs-posisjonen kan typisk være ragende bakover fra foilens fremre parti.

Belastningen kan være tilveiebrakt ved hjelp av et elastisk element for eksempel i form av en fjær eller en strikk. I større anlegg kan det også være aktuelt å anvende gass- eller hydrauliske fjærer. I noen tilfeller kan systemer basert på tyngdekraften så som et lodd i et tau som forløper over en trinse, være gunstig.

Armen kan være dreibar mot en utløsbar lås. Låsen kan for eksempel være innrettet til å stanse armens dreining om dreieaksen når armen rager fremover i forhold til foilens fremre parti. Låsen kan være innrettet til å løses ut av en kraft som overskrider en forutbestemt verdi.

Banen kan utgjøres i det minste av en reim eller en føring. Armen kan være dreibart koplet direkte til en bane i form av for eksempel et tau, en rem, et kjede eller en kjetting. Ved større anlegg er en føring gunstig, idet armen via en føringskloss eller fø-ringsvogn er dreibart koplet til føringen. En reim, kjetting eller kjede i en eller annen kjent form er normalt anvendt for å oppta forskyvingskraften fra foilene og for å holde flere foiler på innbyrdes ønsket avstand.

Banen kan vær forsynt med et omkastningslegeme ved minst en posisjon langs sin utstrekning. Et omkastningslegeme kan for eksempel utgjøres av en trinse eller en skinne som folien eller komponenter tilknyttet foilen kommer til anslag mot.

Et omkastningslegeme kan typisk være anordnet i en posisjon hvor banens retning er endret. Virkemåten til omkastningslegemer av ulik art beskrives nærmere i søknadens spesielle del.

Forsøk viser at dersom det anordnes en andre rekke foiler bak en første rekke foiler sett i strømningsretningen, kan foilene i den første rekke tilpasses til å oppta en andel av tilgjengelig energi, mens foilene i den andre rekke kan oppta en ytterligere andel av tilgjengelig energi. Dette er særlig gunstig dersom væskestrømmen overskrider en maksimal konstruksjonshastighet i foilens gunstigste angrepsvinkel relativt strøm-ningsretningen. Foilen kan da dreie seg til en mindre angrepsvinkel og slippe mer av energien i vannet gjennom til den andre rekke av foiler.

Anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør en vesentlig forbedring av foilers selvregu-lering, særlig ved strømningshastigheter nær og over foilens tillatte hastighet i vannet ved den gunstigste angrepsvinkel.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser et planriss av et energianlegg ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser et sideriss av en foilsammenstilling ifølge oppfinnelsen; Fig. 3 viser et planriss av foilsammenstillingen i fig. 2; Fig. 4 viser det samme som i fig. 3, men etter at en foil har rettet seg inn i forhold til vannstrømmen; Fig. 5 viser det samme som i fig. 4, men etter at folen har rettet seg ytterligere

inn i forhold til vannstrømmen;

Fig. 6 viser et sideriss av en foilsammenstilling som er tilpasset anlegget i fig. 1;

og

Fig. 7 viser et planriss av foilsammenstillingen i fig. 6.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et energianlegg for utvinning av energi fra en væskestrøm 2 som i figurene er indikert med piler. Energianlegget 1 omfatter en

bane 4, her i form av et tau som forløper om en første vendetrinse 6, en andre vendetrinse 8 og en tredje vendetrinse 10. Banen 4 har i dette foretrukne utførelseseksem-pel en trekantform. Et første strekk 12 av banen 4 forløper mellom den tredje vendetrinse 10 og den første vendetrinse 6. Et andre strekk 14 forløper mellom den første vendetrinse 6 og den andre vendetrinse 8. Det første og det andre strekk 12, 14 er skråstilt i forhold til væskestrømmen 2.

Et tredje strekk 16 som forløper mellom den andre vendetrinse 8 og den tredje vendetrinse 10 er i hovedsak parallell med strømningsretningen til væskestrømmen 2. Energianlegget 1 er symmetrisk utformet for å kunne utvinne energi fra en tidevanns-strøm.

Et omkastningslegeme 18, her i form av en omkastningstrinse, er anordnet ved den første vendetrinse 6. Et første aktiveringslegeme 20 er anordnet ved den andre vendetrinse 8 mens et andre aktiveringslegeme 22 er anordnet ved den tredje vendetrinse 10. Aktiveringslegeme 20, 22 er anordnet på en aksial avstand fra sine respektive vendetrinser 8, 10.

Et stasjonært første støttelegeme 24 er anordnet ved banens 4 tredje strekk 16 ved

den andre vendetrinse 8. Tilsvarende er et stasjonært andre støttelegeme 26 anordnet ved den tredje vendetrinse 10. Støttelegemene 24 og 26 utgjøres her av støttetrinser.

Motstående det første støttelegemet 24 er det anordnet et første deaktiveringslegeme 28. Tilsvarende er det ved det andre støttelegemet 26 anordnet et andre deaktiveringslegeme 30. Deaktiveringslegemene 28, 30 utgjøres her av deaktiveringstrinser. Banen 4 forløper mellom det første støttelegeme 24 og det første deaktiveringslegemet 28, respektive mellom det andre støttelegeme 26 og det andre deaktiveringslegemet 30.

Fig. 2 viser en foilsammenstilling 32 som omfatter en foil 34 samt et selvregulerende foiloppheng 36 ved sine i bruksstilling øvre og nedre parti. Betegnelser som "øvre" og "nedre" henfører seg til det viste utførelseseksempel, men foilsammenstillingene 32 kan selvfølgelig anvendes i andre stillinger.

Foilen 34 er utformet til ifølge kjente prinsipper å kunne utnytte energien i strømmen-de vann. I det viste utførelseseksempel hvor foilen 34 anvendes i en tidevannsstrøm 2, er foilen 34 symmetrisk formet. Foilen 34 har et løftesenter 38 som er definert til å være det sted langs foilen 34 i strømningsretningen hvor den resulterende løftekraft virker.

Foilopphenget 36 omfatter en arm 40 som er dreibar om en dreiakse 42. En aksel 44 som er konsentrisk med dreieaksen 42, forløper gjennom foilen 34 og armene 40 ved foilens i bruksstilling fremre parti 46.

Armen 40 er også dreibar om en opphengsakse 48 som står på en radiell avstand fra dreieaksen 42, og som er parallell med dreieaksen 42.

En opphengsaksel 50 er festet til armen 40 og er dreibar i en opphengshylse 52. Opp-hengshylsen 52 er koplet til banen 4. Banen 4 er ikke vist i fig. 2.

Et elastisk element 54 i form av en fjærpakke er innspent mellom opphengsakslen 50 og foilen 34. I det viste utførelseseksempel omfatter det elastiske element 54 en førs-te fjær 56 som strekker seg når foilen 34 dreier til sin virksomme posisjon slik det er vist i fig. 4 og 5. En andre fjær 58 kommer først til anslag når foilen 34 befinner seg i sin gunstigste stilling relativt væskestrømmen 2, og strekker seg bare dersom en forutbestemt strømningshastighet overskrides. Armens 40 posisjon slik den er vist i fig. 3 og 7 utgjør armens (40) utgangsposisjon.

Fig. 6 og 7 viser en foilsammenstilling 32 som er tilpasset energianlegget i fig. 1 og hvor foilopphenget 36 omfatter en styrehylse 60 som er dreibar om akselen 44. Videre er opphengsakslen 50 som er koplet til banen 4, dreibart lagret i et lagerhus 62 på armen 40.

Det elastiske element 54 er ikke vist i figurene 6 og 7, men befinner seg her i foilen 34, idet akselen 44 er fast koplet til armene 40.

Oppfinnelsens virkemåte forklares nå først med hensyn til foilsammenstillingen 32 under henvisning til figurene 2 til 5.

Når væskestrømmen 2 mot foilen 34 øker, dreies foilen 34 om dreieaksen 42 mot en i forhold til væskestrømmen 2 gunstig stilling mens den første fjær 56 i det elastiske element 54 strekkes, se fig. 4 og 5. Fjærene 56 og 58 er bare vist i fig. 3. Oppheng-saksens 48 posisjon relativt løftesenteret 38 bevirker at foilen 34 inntar en for formålet gunstig stilling ved ulike væskestrømhastigheter.

Ved posisjonen som vist i fig. 5 har den andre fjær 58 i det elastiske element 54 kommet til anslag og foilen 34 dreies ytterligere i forhold til væskestrømmen 2 bare dersom væskestrømmens 2 hastighet overstiger en forut bestemt verdi slik at også den andre fjær 58 strekkes.

Foilsammenstillingens 32 symmetriske utforming bevirker at foilen stiller seg riktig inn ved væskestrøm 2 i begge retninger.

Energianleggets 1 virkemåte forklares nå under henvisning til fig. 1, 6 og 7.

I en foilsammenstilling 32 som forskyves langs det første strekk 12 av banen 4, har foilen 34 stilt seg inn i en gunstig stilling relativt væskestrømmen 2. Kraften fra væs-kestrømmen 2 som virker på foilen 34 overføres til banen 4 og videre via den første vendetrinse 6 til en ikke vist generator.

Når foilsammenstillingen 32 kommer frem til den første vendetrinse 6, kommer foilen 34 til anslag mot omkastningslegemet 18. I og med at banens 4 vandring fortsetter, trekkes opphengsaksen 48 videre med banen 4, hvorved armen 40 omkastes til mot-satt side av foilen 34 og klargjøres derved til å stille seg inn i forhold til væskestrøm-men 2 når foilsammenstillingen 32 forskyves videre til det andre strekk 14 av banen 4.

Når foilsammenstillingen 22 har passert den andre vendetrinse 8, kommer styrehylsene 60 til anslag mot det første deaktiveringslegemet 28. Det første støttelegemet 24 forhindrer styrehylsene 60 fra å forskyves sideveis relativt banen 4. Foilen 34 kan derved ikke passere før den er rettet opp langs banen 4 ved at armen 40 av banen 4 er dreid til en posisjon hvor den rager fremover fra det fremre parti 46. I denne posisjon er armen 40 låst relativt foilen 34 ved hjelp av en ikke vist utløsbar lås.

Foilsammenstillingen 32 forskyves således langs det tredje strekk 16 av banen 4 uten å kunne stille seg inn i forhold til væskestrømmen 2.

Når foilsammenstillingen kommer frem til den tredje vendetrinse 10, kommer styrehylsene 60 til anslag mot det andre aktiveringslegemet 22 som forskyver den ikke viste utløsbare lås ut fra sin låsende posisjon. Foilen 34 er derved fri til å stille seg inn i væskestrømmen 2 når foilsammenstillingen 32 igjen forskyves ut på det første strekk 12 av banen 4.

Energianlegget 1 fungerer Ilke godt med veskestrøm 2 fra begge tldevannsretnlnger.

Claims

1. Anordning ved selvregulerende foiloppheng (36) hvor en foil (34) er anbrakt i en væskestrøm (2), typisk en tidevannstrøm, og hvor foilen (34) er dreibar om en dreieakse (42), karakterisert ved at foilen (34) ved hjelp av en arm (40) er koplet til en bane (4), og hvor armen (40) er dreibar om dreiaksen (42) og dreibart koplet til banen (4) om en opphengsakse (48) på en radial avstand fra dreieaksen (42), idet opphengsaksen (48) er parallell med dreieaksen (42).

2. Anordning i henhold til krav 1, hvor dreieaksen (42) befinner seg mellom foilens (34) løftesenter (38) og foilens (34) i bruksstilling fremre parti (46).

3. Anordning i henhold til krav 1, hvor dreieaksen (42) befinner seg nærmere foilens (34) fremre parti (46) enn foilens (38) løftesenter (38).

4. Anordning i henhold til krav 1, hvor armen (40) er belastet til å dreies mot en utgangsposisjon relativt foilen (34).

5. Anordning i henhold til krav 4, hvor belastningen er tilveiebrakt ved hjelp av et elastisk element (54).

6. Anordning i henhold til krav 1, hvor armen (40) er dreibar til den går i inngrep med en utløsbar lås.

7. Anordning i henhold til krav 1, hvor banen (4) utgjøres i det minste av en rem eller en føring.

8. Anordning i henhold til krav 1, hvor banen (4) ved minst en posisjon er forsynt med et omkastningslegeme (18).

9. Anordning i henhold til krav 8, hvor omkastningslegemet (18) utgjøres av en trinse.

10. Anordning i henhold til krav 8, hvor omkastningslegemet (18) utgjøres av en skinne.