NO841311L - Fremgangsmaate til utnyttelse av energien i overflateboelger i en vaeskemasse, f.eks. boelgene paa overflaten av et hav, og utstyr til utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Abstract

Ved en fremgangsmåte og i utstyr for utnyttelse av energien i overflatebølger anvendes det fleksible rør. (21 som er delt i seksjoner der enveisventiler (4ab -. 4jk) danner forbindelser mellom disse og åpner i samme retning, med hver seksjon delt i to kamre ved hjelp av en slakk, fleksibel væsketett membran (9), dvs.1) et første kammer eller luftkanoner (7a - 7k) som er lukket på alle sider og er beregnet på å inneholde en gass eller en gassblanding, f. eks. luft, og 2) et andre kammer eller vannkammer (8a - 8k) som står i forbindelse med det foregående og følgende andre kammer eller vannkammer (8a - 8k) gjennom enveisventilene (4ab - 4jk).Luftkamrene (7a - 7k) virker som trykkakkumulatorer for samling av trykkenergi når den seksjon det gjelder senkes, mens samlet energi frigis under den derpå følg-ende oppadrettede bevegelse ved at noe av væsken i vannkammeret drives gjennom enveisventilen (4ab - 4jk) på nedstrømssiden. Dermed oppnås en pumpevirkning som kan benyttes til å drive en turbin eller lignende. Luftkamrene (7a - 7k) gir videre oppdrift til det fleksible rør, slik at separate oppdriftsmidler, slik som tidligere anvendte fleksible overflateflottører,kan utelates. De fleksible rør (2) og/eller tverrveggene (3ab - 3jk) kan fremstilles av billig plast-materiale, f. eks. glassfiberforsterket plastfolie,og i det minste en del av fremstillingsprosessen kan utføres på eller nær ved det endelige anvendelsessted for dermed å redusere omkostningene ytterligere.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til utnyttelse av energien i overflatebølgene på en væskemasse, f.eks. bølgene på overflaten av et hav og fremgangsmåten er av den art der bølgebevegelsene utnyttes for å bevege et eller flere langstrakte fleksible rør som er delt opp i et antall seksjoner ved hjelp av væsketette tverrvegger med enlagsventiler som er innrettet til å åpne i samme retning .

Ved kjente fremgangsmåter av denne art frembringer bølge-bevegelsene en potensiell energi og/eller kinetisk energi i en væske - normalt den samme som i den omgivende væskemasse - som flyter i røret eller rørene og denne energi kan over-føres til en eller et antall energiomformende enheter såsom turbiner og lignende.

I den britiske publiserte patentbeskrivelse nr. 2.024.957

er det beskrevet en fremgangsmåte av den her nevnte art der fremgangsmåten bygger på anvendelse av et antall fleksible rør som bæres av en fleksibel overflateflottør og som er delt i seksjoner, atskilt fra hverandre med enveisventiler. Disse rør er beregnet på å bli strukket ut eller trukket sammen på grunn av bølgebevegelsene, idet hver seksjon virker som en pumpebelg.

Da den mengde energi som er tilgjengelig pr. flateenhet er begrenset, kan et akseptabelt nivå av utgangseffekt bare oppnås ved å anvende utstyr som dekker et betydelig areal av den væskeflate det gjelder. Dette betyr naturligvis at det bør være mulig å fremstille det utstyr som skal anvendes med tilstrekkelig lave omkostninger, slik at fremgangsmåten kan utøves på en økonomisk fornuftig måte.

Med dette som bakgrunn er det hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse å komme frem til en fremgangsmåte av den art som er angitt ovenfor, der det nødvendige utstyr kan frem stilles ved meget lave omkostninger. Dette oppnås ved å ut-øve fremgangsmåten under anvendelse av rør hvori hver seksjon er delt i to kammere ved hjelp av et fleksibelt væsketett membran, dvs.

1) et første kammer eller luftkammer som er lukket på alle sider og som er beregnet på å inneholde en gass eller en

gassblanding f.eks. luft, og

2) et andre kammer eller vannkammer som står i forbindelse med det foregående og det derpå følgende andre kammer eller vannkammer gjennom en enveisventilene.

Ved å gå frem på den måte som her er beskrevet, er det mulig å utelate separate oppdriftsmidler f.eks. den overflate-flottør som er beskrevet i det nevnte britiske patentskrift nr. 2.024.957, idet gassen, gassblandingen eller luften som inneholdes i det første kammer eller luftkammer i hver seksjon, vil sørge for den nødvendige oppdrift. Videre vil denne gass, gassblanding eller luft virke som en trykkakkumu-lator som samler trykkenergi til bevegelser nedad i bølge-dalene, mens denne energi frigjøres under bevegelse oppad mot bølgetoppene ved å drive noe av væsken fra det annet kammer eller vannkammeret i den seksjon det gjelder gjennom enveisventilen på nedstrømssiden inn i det annet kammer eller vannkammer i den derpå følgende seksjon, uansett om kammerene eller seksjonene er elastisk ettergivende som i de kjente rør som er nevnt ovenfor eller ikke.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres fortrinnsvis ved anvendelse av rør hvori hvert første kammer eller luftkammer strekker seg fra en tverrvegg til den neste. Ved å gå frem på denne måte vil gass, gassblanding eller luft som inneholdes i det første kammer eller luftkammeret bidra til å holde røret eller rørene utspent, og av denne grunn kan det eller disse være laget av tynnvegget - og derfor forholdsvis billig - materiale såsom plastfolie.

Foreliggende oppfinnelse angår også utstyr til utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og er av den art som omfatter et eller flere langstrakte fleksible rør som er delt opp i et antall seksjoner, ved hjelp av væsketette tverrvegger med enveisventil der ventilene er beregnet på

å åpne i samme retning. I henhold til foreliggende oppfinnelse er dette utstyr kjennetegnet ved at hver seksjon er delt i to kammere ved hjelp av et fleksibelt væsketett membran, dvs.: 1) et første kammer eller luftkammer som er lukket på alle sider, og er beregnet på å inneholde en gass eller en

gassblanding f.eks. luft, og

2) et andre kammer eller vannkammer som står i forbindelse med det foregående og derpå følgende andre kammer eller vannkammer gjennom enveisventilene.

En foretrukket utførelsesform for dette utstyr er kjennetegnet ved at hvert fleksibelt kammer strekker seg fra en tverrvegg til den neste.I en slik utførelse vil gassen, gassblandingen eller luft som inneholdes i det første kammer eller luftkammer, bidra til å holde røret eller rørene spent, og av denne grunn er det eller disse laget av tynnvegget materiale såsom plastfolie som er forholdsvis billig og lett å arbeide med.

Utstyret i henhold til oppfinnelsen kan naturligvis konstrueres på mange forskjellige måter under forutsetning av at de betingelser som er angitt ovenfor tilfredsstilles med det for øyet å oppnå den ønskede virkning. Det antas imidlertid at betydelige besparelser kan oppnås ved å la det eller de langstrakte rør bestå av

a) kanalformede øvre og nedre deler som er satt sammen langs utadrettede og f.eks. fiberforsterkede tverrflenser med

avstivningsanordninger i omkretsretningen, f.eks. i form av en polarisert fiberforsterkning og eventuelt avstiv-ningsribber som tillater bøyning av røret på tver,

b) et antall tverrvegger som bærer ventilklaffer, hvilke tverrvegger er festet på en væsketett måte til den øvre del, eventuelt også til den nedre del, i det rom som begrenses av disse komponenter og med en innbyrdes avstand i lengderetningen svarende til lengden av de

første og andre kammere, og

c) et antall fleksible membraner hvis langsgående sider er festet mellom tverrflensene på den øvre og nedre del og

der de tversgående sider av membranene er festet på en

væsketett måte til tverrveggene, mens

d) tverrflensene på de øvre og nedre deler er festet på væsketett måte til hverandre og til de langsgående kanter

av membranene, fortrinnsvis ved at tverrflensene ved de langsgående kanter anbragt mellom dem og den eventuelle langsgående fiberforsterkning blir stablet og forbundet med hverandre på en væsketett måte, f.eks. ved sveising slik at det dannes utadstikkende tverrfinner.

Det kan forutsees at fleksible rør som er konstruert på denne måte vil bli overordentlig billig å fremstille av like billige materialer, f.eks. glassfiberforsterket plastfolie eller lignende og det tas også sikte på at i det minste en del av fremstillingsprosessen skal kunne utføres på eller nær ved det endelige sted der utstyret skal benyttes.

Det er ikke av kritisk viktighet for funksjoneringen av utstyret i henhold til oppfinnelsen om enveisventilene åpner i bølgenes forplantningsretning, eller i den motsatte retning. Det er således ikke nødvendig å anvende et retur-strømrør for å kople sammen endene av de fleksible rør som ligger lengst fra det energiomformende utstyr til dette, og av den grunn er det fordelaktig å anbringe et eller et antall rør på overflaten av væsken (vannet) i form av en eller flere sløyfer der endene av disse er anbragt nær ved hverandre, og er forbundet med det energiomformende utstyr f.eks. en turbin. Disse sløyfer kan ha en hvilken som helst ønsket form, f.eks.ringform eller en hårnålsform og kan anbringes på en slik måte i forhold til hverandre at de skjærer eller krysser hverandre delvis eller helt.

Oppfinnelsen er kjenntegnet ved de i kravene gjengitte trekk, og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene, der

fig. 1 er en skisse som viser prinsippet for oppfinnelsen i form av et lengdesnitt gjennom et stykke av et lang-strakt fleksibelt rør som utgjør en del av utstyret i henhold til oppfinnelsen og som flyter på en havflate med bølger,

fig. 2 viser et eksempel på hvorledes det langstrakte fleksible rør kan konstrueres i praksis, og

fig. 3 er en skisse som viser en tenkt fremgangsmåte til fremstilling av det rør som er vist på fig. 2.

Når det gjelder fig. 2 skal det først fremheves at for-holdet mellom bølgehøyde og bølgelengde som angitt med de bølger figuren viser er sterkt overdrevet sammenlignet med de bølger som normalt opptrer på en havflate, og bølgene på figuren er også tegnet i form av sinusbølger, noe som ikke alltid er tilfelle i virkeligheten. Det antas at forplantningsretningen for bølgene er som vist med den dobbelte pil 1, dvs. enten mot høyre eller venstre på tegningen .

Det langstrakte rør i henhold til oppfinnelsen er på fig. 1 vist som et fleksibelt rør med en ytre vegg 2. Rommet inne i røret er delt i seksjoner som er betegnet med a,b,c,...k, der hver seksjon er atskilt fra naboseksjonen ved hjelp av en tverrvegg, der veggen mellom seksjonene a og b er betegnet som 3 ab, mellom seksjonene b og c som 3bc osv. I alle tvervegger 3ab, 3bc,etc. finnes det en åpning med en ventilklaff 4ab, 4bc etc. Som man vil se på fig. 1 er alle ventilklaffer 4ab-jk beregnet på å åpne for væskestrøm fra venstre mot høyre på tegningen, og på å lukke for væske-strøm i den motsatte retning. Henvisningstallet 5 angir luften over havflaten, og henvisningstallet 6 angir vannet under denne havflate. Det fleksible rør 2 flyter således på havflaten og følger bølgebevegelsene som angitt på tegningen. Hver seksjon av røret 2 mellom to på hverandre følgende tverrvegger 3a,3bc etc. er delt i to kammere, dvs. først et vannkammer 8a,8b, etc. som er tilsluttet de til-støtende vannkammere ved endene gjennom enveisventiler som dannes av åpningene i tverrveggene 3ab, 3bc, etc. og ventilklaff ene 4ab, 4bc, etc,og for det annet av et trykksamlende luftkammer 7a,7b,etc, som er lukket i forhold til omgivel-sene og som i den viste utførelsesform er atskilt fra vannkammeret eller væskekammeret 8a,8b, etc. ved hjelp av et slapt,fleksibelt og væsketett membran 9.

Hvis det antas at forplantningsretningen for bølgene er mot høyre på fig. 1, kan man forestille seg at situasjonen i en bestemt rørseksjon forandrer seg fra et øyeblikk til det neste på en slik måte at situasjonen først vil være som vist helt til høyre på fig. 1, dvs. i seksjonen k, et øyeblikk senere som i seksjonen j, i øyeblikket deretter som i seksjonen h, etc. mot venstre på tegningen. Man kan dermed forestille seg at væsken fra vannkammeret 8k kan strømme gjennom enveisventilen 4jk i strømningsretningen for denne ventil, dvs. fra høyre mot venstre ned i det tilstøtende vannkammer 8j, videre gjennom den neste enveisventil ned i vannkammeret 8h, etc. Ved et eller annet punkt som her er angitt ved overgangen mellom vannkammeret 8g og vannkammeret 8f, vil den enveisventil det gjelder, dvs. 4fg, være lukket på grunn av mottrykket fra vannkammeret 8f som derpå følger.

Når væske strømmer i vannkammerene 8j,8h og 8g, vil luften

i luftkammeret 7j, 7h og 7g bli komprimert på grunn av at væsketrykket øker med økende dybde og - som angitt på figuren - vil sammentrykningen av luftkammerene øke med økende med dybde. Luftkammeret 7g vil således oppvise sitt minste

volum og vil bibeholde dette volum når bølgene har for-plantet seg så langt at luftkammeret inntar den stilling som tilsvarer stillingen av luftkammeret 7f fordi enveisventilen 4ef også er lukket på grunn av trykket fra den overliggende væske i vannkammeret 8e og lufttrykket fra det tilsluttede luftkammer 7e. Situasjonen for de neste seksjoner c,b og a i rekkefølge tilsvarer hovedsakelig situasjonen for seksjonene k,j og h som allerede er beskrevet, dvs. at væsken i vannkammerene 8c,8b og 8a i en viss ut-strekning kan strømme gjennom enveisventilene 4bc og 4ab,og den derpå følgende enveisventil uten henvisningstall på en måte som tilsvarer det som er beskrevet under henvisning til seksjonene k,j og h. På grunn av dette vil man ha util-strekkelig mottrykk i seksjonen c til å holde enveisventilen 4cd lukket, og som en følge av dette vil luften i luftkammeret 7d bli i stand til å utvide seg og drive noe av vannet i vannkammeret 8d gjennom enveisventilen 4cd inn i vannkammeret 8c i den neste seksjon. Fra dette punkt fortsetter prosessen syklisk som beskrevet ovenfor.

Av det ovenstående fremgår det at det vil være mulig å oppnå at det for hver bølgepassasje oppstår en netto fortrengning av væskemasse i væskekammerene mot venstre, svarende til volumforandringen i luftkammerene, dvs. hovedsakelig svarende til forskjellen i volum mellom luftkammeret 7g eller 7f og luftkammeret 7c. Dette bygger på den antagelse at bevegelsen av væsken finner sted uten at det oppstår noe bakoverrettet trykk. Hvis et bakoverrettet trykk oppstår ved utløpsenden for røret 2, vil det volum av væske som transporteres for hver bølgepassasje naturligvis bli noe mindre,siden det bak-overrettede trykk vil hindre luftkammeret i å utvide seg i den grad som er angitt ovenfor.

En tilsvarende pumpeeffekt vil også oppstå hvis bølgene for-planter seg i den motsatte retning, siden det som er nødvendig for pumpevirkningen er opp og ned begegelsen av hver enkelt seksjon av det fleksible rør 2. Det er således mulig å an bringe rørene side ved side med åpning av deres enveisventiler i to innbyrdes motsatte retninger, og å kople rør-ene sammen ved en ende og til f.eks. en turbin ved den annen ende.

Fig. 2 viser et eksempel på hvorledes det langstrakte fleksible rør kunne konstrueres i praksis. Det viste rør er formet som et rør 10 med ribber, med to horisontale på tvers ut-stikkende finner 11 som strekker seg horisontalt fra hver side av røret. Tverrfinnene 11 tjener delvis til å forsterke røret mot bøyning på tvsrs, og de skal delvis bidra til å overføre rørets bølgebevegelse. På oversiden omfatter røret 10 avstivende ribber 12 som strekker seg i omkretsretning og avstiver røret mot utvidelse og sammentrekning, men uten å redusere rørets bøyelighet. Røret er delt i seksjoner ved hjelp av skrå tverrvegger 13 som også tjener som ventilseter for ventilklaffene 4. Membranene 9 som skiller luftkamrene 7 fra vannkamrene 8 kan, som angitt, være formet som en pose eller en sekk. Fig. 3 viser hvorledes et rør av den art som er gjengitt på fig. 2 kan fremstilles. Slik det fremgår av den nedre del av fig. 3, består røret av en øvre del 14 og en nedre del 15. Den øvre del 14 er formet som en omvendt kanal og har tverrflenser 11, 11' som stikker ut fra begge tverrkanter. På tilsvarende måte er den nedre del 15 formet som en kanal med tverflenser 11, 11' ved begge kanter. Som angitt på fig. 3 har den kombinerte tverrvegg og ventilsetet 13 og den tilhør-ende ventilklaff 4 en enkel krumning i samme retning og kan fremstilles f. eks. ved støping av plast eller kunstgummi. Komponentene, som er vist på fig. 3, kan settes sammen ved at man først limer tverrveggen 13 sammen med ventilklaffen 4 i en skrå stilling i den øvre del 14, hvoretter membranen 9 anbringes mot undersidene av tverrflensene 11'. Deretter anbringes den nedre del 15 med sine tverrflenser 11'<1>mot undersiden av de deler av membranen 9 som er i anlegg mot undersidene av tverrf lensene 11-' på den øvre del 14, hvoretter disse tre komponenter føyes sammen, f. eks. ved sveising. Tverrveggen 13 kan utelates, og den øvre del av ventilklaff en 4 anvendes som en tverrvegg, mens man lar den nedre del av ventilklaffen 4 lukke mot den nedre del 15 av røret . I\Tår tverrf lensene 11', 11'' er satt sammen eller er sveiset sammen med de tverrstilte områder av membranene 9, vil det dannes et par sidefinner, se sidefinnene 11 på fig. 2. I denne forbindelse skal det påpekes at bredden av membranene 9 bør være tilstrekkelig større enn bredden av den øvre og nedre del målt på tvers over tverrfinnene eller flensene for å gjøre det mulig for membranene 9 å henge forholdsvis slapt eller løst mellom luftkamrene 7 og væskekamrene 8, da membranene ellers delvis ville bli utsatt for en stor påkjenning på grunn av vanntrykket og delvis motvirke sammentrykningen av luften i luftkamrene.

Det skal også påpekes at de fleste av rørete komponenter kan lages av et materiale med meget liten veggtykkelse, fordi det innvendige overskytende trykk vil holde røret spent ut. Det er naturligvis mulig å benytte vanlig sjø- eller havvann som væske til utnyttelse av bølgeenergien i væskekammerene, men dette betyr at man også må godta noen av de mindre heldige egenskaper ved vann av denne art, f. eks. innholdet av for-urensende stoffer, bakterier, alger, rester av tang og til og med levende dyr, såsom fisk, reker etc., noe som kunne gjøre utstyret ubrukelig etter en viss tid.

Det er derfor fordelaktig om de langstrakte fleksible rør kobles til det energiomformende utstyr, f. eks. turbiner, i form av en eller flere lukkede væskekretser der væsken kan inneholde tilsetningsstoffer, f. eks. midler til

a) nedsettelse av hydrauliske strømningstap,

b) nedsettelse av korrosjon,

c) motvirkning av innvendig vekst, f. eks. av alger og/eller bakterier,

d) senkning av frysepunktet, og/eller

e) signalisering av lekkasjerf. eks. i form av ugiftige fargestoffer, fluoriserende fargestoffer eller et middel

som reagerer med sjøvann og produserer et slikt stoff.

Claims (5)

1 m Fremgangsmåte til utnyttelse av energien i over-flatebølger i en væskemasse, f. eks. bølgene på overflaten av et hav, av den art der bølgebevegelsene utnyttes for å bevege ett eller flere langstrakte fleksible rør (2), som er delt i et antall seksjoner (7a, 8a - 7k, 8k) ved hjelp av væsketette tverrvegger (3ab- 3jk) med enveisventiler (4ab - 4 jk). , som er beregnet på å åpne i samme retning, karakterisert ved at det som de langstrakte fleksible rør anvendes rør hvori hver seksjon er delt i to kamre ved hjelp av en fleksibel væsketett membran (9), dvs.

1) et første kammer eller luftkammer (7a - 7k) som er lukket på alle sider og er beregnet på å inneholde en gass eller en gassblanding, f. eks. luft, og

2) et andre kammer eller vannkammer (8a - 8k) som står i forbindelse med det foregående og derpå følgende andre kammer eller vannkammer (8a - 8k) gjennom enveisventilene (4ab - 4jK).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes fleksible rør der hvert første kammer eller luftkammer (7a - 7k) strekker seg fra en tverrvegg (3ab - 3jk) til den neste.

3. Utstyr til utfø relse av den fremgangmsåte som er angitt i krav 1 eller 2 og omfattende ett eller flere langstrakte fleksible rør (2) som er delt i et antall seksjoner (7a, 8a - 71 - 8k) ved hjelp av væsketette tverrvegger (3ab - 3jk) med tilbakeslagsventiler (4ab - 4jk) i veggene, beregnet på å åpne i samme retning, karakterisert ved at hver seksjon er delt i to kamre ved hjelp av en fleksibel fluidumtett membran (9}, dvs.

1) . et første kammer eller luftkammer (7a - 7k) som er lukket på alle sider og er beregnet på å inneholde en gass eller en gassblanding, f. eks. luft, og

2) et andre kammer eller vannkammer (8a - 8k) som står i forbindelse med det foregående og derpå følgende andre kammer eller vannkammer (8a - 8k) gjennom tilbakeslagsventi-lene (4ab - 4jk).

4. Utstyr som angitt i krav 3, karakterisert ved at hvert første kammer eller luftkammer (7a - 7k) strekker seg fra en tverrvegg (3ab - 3jk] til den neste.

5. Utstyr som angitt i krav 4, karakterisert ved at det eller de langstrakte rør består av

a) kanalformede øvre og nedre deler (14, resp. 15) som er satt sammen langs utadrettede f. eks. fiberforsterkede tverrflenser (11', resp. 11''), med avstivningsanordninger i omkretsretning, dvs. i form av en polarisert fiberforsterkning og eventuelt : avstivende ribber (12) som tillater tverrbøyning av røret,

b) et antall tverrvegger (13) med ventilklaff er 4), hvilke tverrvegger er festet på en væsketett måte til den øvre del (14) , eventuelt også til den nedre del (15) i det rom som begrenses av disse komponenter og med en avstand fra hverandre i lengderetningen svarende til lengden av det første (7a - 7k) og andre (8a - 8k) kammmer.,. og

c) et antall fleksible membraner (9), hvis lengdekanter er festet mellom tverrflensene (11', resp 11'') på den øvre (14) og nedre (15) del, og hvis tverrettede sider er festet på en væsketett måte til tverrveggene (13), mens

d) tverrflensene (11', resp. 11') på de øvre og nedre deler (14, 15) er festet på en væsketett måte til hverandre

og til de langsgående kanter av membranene (9), fortrinnsvis ved åt tverrf lensene, med de langsgående kanter ..av_ .mem

branene liggende mellom dem og eventuell langsgående fiberforsterkning er stablet og sammenføyet på en væsketett måte, f. eks. ved sveising, slik at det dannes utadrettede tverrfinner (11).