NO783551L - Anordning for omdannelse av energi i havstroemmer til andre energiformer - Google Patents

Abstract

"Anordning for omdannelse av energi i havstrømmer til andre energiformer"

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for utnyttelse

av energien i havstrømmer, nærmere bestemt en anordning for å omdanne energien i tidevannsstrømmer eller andre havstrømmer til energi i et høytrykksfluid eller til en annen form for energi.

På bakgrunn av det faktum at de energikilder som nå utnyttes

på jorden vil være oppbrukt innen noen tiår, har det vært foreslått mange forsøk på å utnytte andre energikilder. Et av disse forslag angår omdannelse av energien i tidevanns-strømmer til elektrisk energi. En anordning for utnyttelse av energien i tidevann er beskrevet i US-PS 4.071.305, og omfatter skovlrotorer '.. som er dreibart anordnet i kanaler for sjøvann og kan drives rundt av tidevannsstrømmen for frembringelse av høyt trykk i et fluid. Denne anordning var opprinnelig beregnet til å forankres til havbunnen, men kan også holdes under vann ved hjelp av flotører, for utnyttelse av energien i andre havstrømmer enn tidevannsstrømmer langt til havs.

En ulempe med slike flytende anordninger er imidlertid at

de har en tendens til å bevege seg frem og tilbake i uvær,

slik at luft under overtrykk kan slippe ut av overtrykkskammeret i anordningen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en anordning for omdannelse av energi i havstrømmer til andre former for energi, og som muliggjør oppsamling av luft som lekkjer ut av overtrykkskammeret når anordningen kommer i skråstilling.

Et annet formål med oppfinnelsen er å hindre lekkasje av luft fra luftoppsamlingskammeret selv når anordningen inntar en meget skrå stilling under vann.

I henhold til oppfinnelsen er et par luftoppsamlingskammere anordnet et på hver side av og i kommuniksjon med et overtrykkskammer i et hus beregnet til å anbringes under vann, idet hvert kammer har åpning mot en sjøvannskanal under overtrykkskammeret, slik at kammerne kan motta luft som eventuelt unnslipper fra overtrykkskammeret gjennom sjøvannskanalen. Et luftreservoar kommuniserer med overtrykkskammeret og med luftoppsamlingskammerne, og det er anordnet midler_for å styre kommuniseringen mellom overtrykkskammeret og oppsamlingskammerne samt mellom luftreservoaret og overtrykkskammeret når sjøvannet som avgrenser overtrykkskammeret nedentil når et forutbestemt nivå.

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen har hvert av luftoppsamlingskammerne en sfærisk vegg, og det er anordnet et sfærisk luftoppsamlingselement med mindre kromningsradius enn for veggen i hvert kammer, hvilket element normalt holdes langs den konkave side av den sfæriske vegg til hvert kammer,

og kan svinges om sitt kromningssenter ned i sjøvannskanalen i avhengighet av husets helning under vann, slik at luft som eventuelt,lekker;ut fra overtrykkskammeret og til oppsamlingskammerne effektivt kan holdes inne i huset ved hjelp av luftoppsamlingselementene.

Ytterligere fordeler, trekk og formål med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende beskrivelse av ut-førelseseksempler av oppfinnelsen, under henvisning til de vedføyde tegninger.

Fig. II viser i perspektiv en anordning i henhold til oppfinnelsen . Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom anordningen, etter linjen II-II i fig. 1, idet noen deler er utelatt for over-siktens skyld. Fig. 3 viser et lengdesnitt gjennom en enhet som inngår i

anordningen.

Fig. 4 viser et tverrsnitt etter linjen IV-IV i fig. 3.

Fig. 5 viser et tverrsnitt sett etter linjen V-V i fig. 3.

Fig. 6 viser på liknende måte som fig. 3 en enhet som inngår

/ -,

i anordningen, i skråstilling..

Fig. 7 viser et lengdesnitt gjennom en enhet, utført i henhold

til en utførelsesform av oppfinnelsen.

Fig. 8 viser i perspektiv et luftoppsamlingselement som

anvendes i enheten vist i fig. 7.

Fig. 9 viser et snitt etter linjen IXrlX i fig. 7.

Fig. 10 viser i perspektiv hvordan anordningen i henhold til

oppfinnelsen kan anbringes under vann.

I fig. 1 er vist flere anordninger i henhold til oppfinnelsen, kombinert til en større enhet 12. Den store enhet 12 omfatter et fartøy 13 i form av en rettvinklet "kasse": med et luftreservoar 14 øverst, en kanal 15 for lufttilførsel som rager opp fra luftreservoaret 14, samt en styreenhet 16 for styring av driften av den store enhet 12 ved hjelp av styresignaler fra en stasjon (ikke vist) fjernt fra enheten. Under drift er den store enhet 12 nedsenket i sjøen slik at den øvre ende av luftkanalen 15 rager over havflaten 17, idet enheten 12 holdes på plass ved at den er tilkoblet flotører 18 (fig. 10). Fartøyet 13 omfatter flere anordninger 19 i henhold til oppfinnelsen, i det viste eksempel 15, anordnet i tre etasjer og fem rader, med hver anordning 19 liggende i tverretning av fartøyet 13. Som det best fremgår av fig. 3 omfatter hver anordning 19 et hus 20 med et par innbyrdes motsatte åpne ender 21, 22, med en kanal 23 mellom disse ender, slik at sjøvann kan strømme gjennom kanalen. Huset 20 omfatter et par innbyrdes adskilte rom 24, 25, et ved hver av de åpne ender 21, 22, og over sjøvannskanalen 23, og et overtrykkskammer 26 er anordnet mellom enderommene 24, 25, idet overflaten 2 7 av sjøvannet i kanalen 23 ' avgrenser overtrykkskammeret nedentil. Overtrykkskammeret 26 inneholder luft under trykk, tilført fra luftkanalen 15 gjennom et innløpsrør 28 (fig. 4), og luften i overtrykkskammeret 26 holder overflaten 27 av sjøvannet i kanalen 23 på et forut bestemt nivå som innstilles ved hjelp av styreenheten 16 og nivåavfølere 29

i overtrykkskammeret 26.

Som vist i fig. 4, omfatter huset 20 videre et par innbyrdes adskilte siderom 30, 31,o!g i hvert av disse er anordnet om-vandlingsmekanismer 32, idet overtrykkskammeret 26 og sjøvanns-kanalen 23 sideveis avgrenses av sideveggene 33, 36 til rommene 30, 31. Et skovlhjul eller en skovlrotor 35 er dreibart anordnet i huset 20 og omfatter en aksel 36 som med sine ender er opplagret i hermetisk tette lager 37, 38 anbragt i sideveggene 33, 36 til rommene 30, 31. Rotoren 35 omfatter også flere radiale vinger 39 fordelt med jevn innbyrdes vinkel-avstand, og slik at noen av vingene 39 befinner seg i overtrykkskammeret 26 og de øvrige vinger i kanalen 23, hvorved rotoren 35 kan drives rundt av strømmen av sjøvann gjennom kanalen 23. '

Som vist i fig. 4 og 5, omfatter hver omvandlingsmekanisme

32 et drivende tannhjul 40 som via en tilkobling 41 roterer sammen med enden av akselen 36 til rotoren 35, idet endene av akselen rager inn i hvert sitt rom 30, 31, og det er anordnet et par drevne tannhjul 42, 43, et på hver side av det drivende tannhjul 40, idet tannhjelene 40, 42 og 43 har aksler

4 4 som ved hjelp av veivarmer 4 5 er koblet til stempler 4 6

i luftsylindere 47, for å drive stemplene 4 6 resiprokerende når tannhjulene 40, 42 og 43 roterer. Den lukkede ende av sylindrene 47 kommuniserer med et luftinnløpsrør 48 koblet til luftkanalen 15, og luften som komprimeres i sylindrene 4 7 pumpes ut i utløpsrør 49 som fører til en trykktank..

(ikke vist). Rørene 48 og 49 er utstyrt med tilbakeslagsventiler 50 og 51. Omvandlingsmekanismen 32 kan imidlertid også om-fatte en elektrisk generator koblet sammen med akselen 36 til roteren 35.

Et par luftoppsamlingskammere 52, 53 er anordnet under enderommene 24, 25, et på hver side av overtrykkskammeret 26 og hvert oppsamlingskammer 52, 53 er åpent nedover mot sjøvanns-kanalen 23. Overtrykkskammeret 26 er forbundet med oppsamlingskammerne 52, 53 ved hjelp av et par rør 54, 55, som hvert er utstyrt med en pumpe Pl og en ventil 56 som kan styres ved hjelp av styreenheten 16. Overtrykkskammeret 26 kommuniserer med luftreservoaret 14 via rør 5 7 utstyrt med hver sin pumpe P2 og hver sin ventil 58 som også styres av styreenheten 16. Videre kommuniserer luftreservoaret 14 med kammerne 52, 53

via to rør 59, 60 med hver sin pumpe P3 og hver sin ventil 61, som også styres av styreenheten 16.

Som vist i fig. 1 og 2, omfatter luftreservoaret 14 et øvre

rom 62 og et nedre rom 63, med en horisontal skillevegg 64 mellom disse rom, idet det øvre og nedre rom kommuniserer innbyrdes gjennom flere hull 65 i skilleveggen 64. Ytterveggene 66 til de nedre rom 63 er utstyrt med åpninger 67 som sjøvann kan strømme inn gjennom, slik at sjøvannet normalt befinner seg i luftreservoaret 14. Luftreservoaret 14 er innvendig forsterket med vertikale bjelker 68.

På innbyrdes motsatte sider av fartøyet 13 er anordnet flere lederinnretninger 69 for å lede sjøvannet inn i kanalene 23. Hver av ledeinnretningene 69 omfatter fire sidevegger 70 som hver rager i rett vinkel med tilstøtende sidevegger og rager ut fra siden av fartøyet 13, idet fire sidevegger 70 er anordnet slik at de omgir hver av de åpne ender 21, 22 for kanalene 23. Ledeinnretningene 69 danner forlengelser av huset 20,

slik at de dekker..sidene av fartøyet..13. Sjøvannet som strømmer inn i ledeinnretningene 69 hindres i å strømme ut forbi kantene av sideveggene 70, idet vannet påvirkes av det økende trykk innenfor ledeinnretningen 69. Med det økende trykk i ledeinnretningene 69 tvinges sjøvannet inn i kanalene 23 gjennom de åpne ender 21 eller 22, og strømmer gjennom kanalene 23 med økende hastighet. Dessuten virker ledeinnretningene 69 til å samle opp sjøvann dersom strømmen i vannet varierer slik at den har en retning som ikke tilsvarer lengderetningen for kanalene 23.

Enheten 12 virker på følgende måte: Når enheten 12 er nedsenket i sjøen og vender i retning av en havstrøm, føres luft inn gjennom kanalen 15 og komprimeres, og ved hjelp av styreenheten 16 føres luften til overtrykkslommene 26 gjennom rørene 28, samtidig med at strømmen av sjøvann kommer inn i ledeinnretningene 69 og tvinges inn i en av kanalene 23, der sjøvannet driver rotoren 35 rundt sammen med dens aksel 36. Akselen 36 driver tannhjulene 40, 42 og 43 slik at stemplene 46, resiprokerer i sylindrene 47, og slik at^det produseres komprimert luft. Den komprimerte luft strømmer ut gjennom ut^ løpsrøret 49 til trykktanken, og trykkluften kan utnyttes som energikilde for produksjon av elektrisk strøm.

Enheten 12 kan normalt anvendes for å frembringe trykkluft så lenge sjøen er relativt rolig. Under urolige forhold vil enheten 12 vugge frem og tilbake, slik som vist i fig. 6,

slik at luften som er under overtrykk i overtrykkskammeret 36 har en tendens til å strømme ut av kammeret gjennom kanalen 23. Lekkasjeluften oppfanges imidlertid og føres inn i oppsamlingskammerne 52, 53 og hindres således effektivt i å lekke ut av huset 20. Ettersom mengden av luft i kammerne 52, 53 øker, bevirker ..styreenheten, 16 at ventilene 61 åpner,

og aktiverer dessuten pumpene P3,:;slik at luften i kammerne strømmer inn i luf treservoaret 14. Når sjøen igg:en blir rolig og enheten 12 på nytt kommer til ro, bringes overflaten

27 av sjøvannet i kanalen 23 til et forut bestemt nivå,

som overvåkes ved hjelp av nivåavfølere 29, hvoretter styreenheten 16 bevirker at ventilene 56 åpner og at pumpene Pl aktiveres, slik at luften i kammerne 52, 53 føres tilbake til overtrykkskammeret 26 gjennom rørene 54, 55.

Under normal drift når enheten 12 holder seg i ro, kan rotoren

35 rotere meget hurtig, fordi vannstrømmen gjennom kanalen .6 23 far høy hastighet, og derved kan noe av luften -i overtrykkskammeret 26 føres ned av rotorvingene 39 som luftblærer, inn i kanalen 23. Slike luftblærer vil imidlertid oppfanges av det ene eller begge oppsamlingskammere 52, 53.

Når enheten 12 beveger seg i uvær, er det mulig at kammererne

52, 53 ikke oppfanger all luften som unnslipper fra overtrykkskammeret 26. Som en forholdsregel kan nivåavfølerne 29 være innrettet til å reagere når overflaten 27 av sjøvannet som strømmer i kanalen 2 3 inntar en forutbestemt vinkel

(f.eks. 2 0°) i forhold til lengderetningen av kanalen i huset 20>og styreenheten 16 reagerer på signaler fra avfølerne 29 slik at ventilen 58 åpnes og slik at pumpene P2 aktiveres, hvorved komprimert luft i overtrykkskammeret 2 6 strømmer inn i luftreservoaret 14. Trykkluften lagres således i reservoaret 14, for å hindre at den lekker ut i uvær. Oppbevaring av trykkluften i reservoaret 14 i det øvre parti av enheten 12 er også fordelaktig fordi tyngdepunktet for enheten 12 derved senkes, slik at enheten blir mer stabil. Videre kan det oppnås en forut bestemt grad av oppdrift for enheten 12. I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen, vist i fig. 7,

har huset 71 et par luftoppsamlingskammere 72, 73, et på hver side av et overtrykkskammer 74 som befinner seg over en sjø-vannskanal 75 som forløper -gjennom huset 71.

Hvert av kammerne 72, 73 omfatter en sfærisk vegg 76 med den konkave side vendende mot det indre av kammerne 72, 73, og den sfæriske vegg 76 omfatter fortrinnsvis en kvart kule.

Et par sfæriske elementer 77, 78 holdes normalt ved hjelp av fjærer langs den konkave side av veggene 76, idet hvert element

77, 78 fortrinnsvis omfatter en kvart kule med krumnings-

radius som er mindre enn krumningsradien. til den sfæriske vegg 76. Som det best fremgår av fig. 8, rager flere ribber 6 9 innover fra den konkave side av hvert av elementene 77, 78. Hvert element 77, 78 er opplagret på huset 71 ved hjelp av passende midler, slik som universalledd, slik at elementene 77, 78 kan bevege seg om begge aksene X og Y. Kammerne 72,

73 kommuniserer med overtrykkskammeret 74 via et par rør 80,

81 utstyrt med ventiler, og med et luftreservoar (ikke vist)

via et par rør 82, utstyrt med ventiler.

Når huset 71 vippes i retning av pilen 84 (fig. 7), svinger et av elementene 77, 78 nedover og inn i kanalen 75, i retning av pilen 85, og samtidig unnslipper luft i overtrykkskammeret 74 gjennom kanalen 75 og inn i kammeret 72. Luften som oppsamles i kammeret 72 påvirker ribbene 79 på elementet 77, og holder elementet i den nedre stilling, slik som antydet med strek-punktlinjer. Når derimot huset 71 vipper i retning av pilen 87, svinges elementet 78 i retning av pilen 86, nedover til en nedre stilling i kanalen 75, og elementet 78 holdes i denne nedre stiling på grunn av luft som er oppsamlet i kammeret 73. Når således det ene av elementene 77 og 78

er svinget ned, vil luften i det av kammerne 72 og 73 som befinner seg høyest effektivt hindres i å strømme ut av huset 71, selv ved voldsomme vippebevegelser av huset 71. Fig. 9 viser det ene element, 77, som kan svinge i sideretningeri,

i retning av pilen 88, i avhengighet av sideveis skråstilling av huset 71 i retning av pilen 89.

Rørene 80, 81 utstyrt med ventiler muliggjør at luften som

er oppsamlet i kammerne 72, 73 kan strømme tilbake til overtrykkskammeret 74 når vippebevegelsene av huset 71 opphører.

Når det er oppsamlet en viss mengde luft i kammerne 72, 73, binges denne luften oppover og inn i luftreservoaret gjennom rørene 82, 83.

Claims (3)

1. Anordning for omdannelse av energi i havstrømmer til andre energiformer, karakterisert ved at den omfatter: a) et hus med et par motstående, åpne ender, innrettet til å anbringes under vann, b) en kanal som forløper mellom de åpne ender, for å muliggjøre at sjøvann strømmer gjennom kanalen, c) et overtrykkskammer anordnet i huset, over kanalen, hvilket overtrykkskammer nedentil avgrenses av sjøvannet i kanalen, d) en skovlrotor med en aksel, lagret for rotasjon i huset, hvilken rotor befinner seg delvis i overtrykkskammeret og delvis i kanalen, slik at rotoren kan rotere drevet av strømmen av sjøvann gjennom kanalen, e) midler koblet til rotorens aksel, for produksjon av energi når rotoren roterer, f) et par luftoppsamlingskammere anordnet i huset, et på hver side av og i kommunikasjon med overtrykkskammeret, idet hvert av kammerne er åpent mot kanalen, slik at kammerne kan oppsamle luft som eventuelt unnslipper fra overtrykkskammeret via kanalen, g) et luftreservoar som kommuniserer med overtrykkskammeret, og h) midler for å styre kommunikasjonen mellom overtrykkskammeret og oppsamlingskammerne samt mellom luftreservoaret og overtrykkskammeret når sjøvannet ved bunnen av overtrykkskammeret når et forut bestemt nivå.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter rør mellom overtrykkskammeret og oppsamlingskammerne samt mellom luftreservoaret og overtrykkskammeret,idet midlene for styring omfatter flere ventiler i rørene.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at hvert av oppsamlingskammerne har en sfærisk vegg, at et par sfæriske elementer med mindre kromningsradius enn de sfæriske vegger er anordnet for normalt å befinne seg langs den konkave side til hver sin av de sfæriske vegger, idet elementene er innrettet til å svinge inn i kanalen i avhengighet av skråstillingen for huset, slik at luft som eventuelt unnslipper fra overtrykkskammeret kan oppfanges av elementene og hindres i å strømme ut av huset.