NO872909L - Innretning for omvandling av energien i havboelger til nyttig energi. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for omvandling av den mekaniske energi i havbølger til nyttbar mekanisk, termisk, kjemisk eller elektrisk energi basert på benyttelse av en svingende vannsøyle, idet innretningen omfatter et svingekammer for opptagelse av vannsøylens vannmasse, idet svingekammeret har en lengdeakse som danner en vinkel med vertikalen.

Bølgekraftverk basert på prinsippet med en svingende vannsøyle er nå under utprøving i Norge. Eksperimentelle arbeider pågår også i Canada, Japan, Kina, Portugal og Storbri-tannia .

For å kunne tappe energi fra havbølger ved hjelp av en svingende vannsøyle, må egenfrekvensen(e ) ( resonans frekvensen(e) ) for vannsøylen ligge nær frekvensen for de bølger som man vil tappe energi fra.

En svingende vannsøyle er i prinsipp et halvt U-rør.

Resonansfrekvensen f for et U-rørben er bestemt av benets

r

lengde l ved formelen

hvor g er tyngdeakselerasjonen.

Når man ønsker en bestemt resonansfrekvens, er med andre ord U-rørbenets lengde gitt ved

Avhengig av bølgemiljøet på det sted hvor et bølgekraft-verk skal bygges, kan det være aktuelt å velge f rmellom ca.. 1/14 og 1/7 Hz. Dette innebærer lengder l mellom 47 og 12 me t e r.

Den effekt som det er mulig å produsere med en svingende vannsøyle, er direkte proporsjonal med det såkalte "vætende volum". Dette volum er lik vannspeilarealet i U-røret multipli-sert med vannspeilets svingeamplitude. Da store deler av de rene byggekostnader (anleggskostnadene) for bølgekraftverk er direkte proporsjonale med U-rørbenets volum, vil kostnadene ved konvensjonelle bølgekraftverk bli meget store når store effektmengder skal produseres.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning av den innledningsvis angitte type som resulterer i en vesentlig reduksjon av byggekostnadene for bølgekraftverk.

Ovennevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at svingekammerets hellingsvinkel <p i forhold til vertikalen er valgt slik at den tilfredsstiller relasjonen

der ø er vannsøylens ønskede resonans frekvens, er vann-søylens lengde, og g er tyngdeakselerasjonen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser en vannsøyle i et vertikalt anbrakt svingekammer, og fig. 2 viser en vannsøyle i et svingekammer som er skråttstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen.

På fig. 1 er vist et svingekammerdannende U-rørben 1 som er vertikalt anbrakt i en vannmasse 2 og inneholder en svingende vannsøyle 3.

Fig. 2 viser skjematisk en utførelse som illustrerer løsningen ifølge oppfinnelsen, og hvor det svingekammerdannende U-rørben 4 som inneholder en svingende vannsøyle 5, er skråttstilt og danner en vinkel <j>. med vertikalen. Ved hjelp av kjent teori kan det vises at resonansfrekvensen nå blir

Dette innebærer at man for å oppnå en ønsket resonans frekvens, kan velge lengden av U-rørbenet 4 lik

Skråstillingen av svingekammeret 5 gir også et større horisontalt vannspeilareal Aø - A^/cos <p , der Aq er arealet normalt på U-rørbenets 4 akse.

For å oppnå et ønsket, horisontalt vannspeilareal A , kan man altså velge

Totalvolumet av U-rørets ben, Aq • , kan således reduseres proporsjonalt med cos^Ø , mens resonans frekvensen og det hori-sontale vannspeilareal bibeholdes konstant. Dette betyr at energiproduksjonen pr. volumenhet av U-rørbenet øker proporsjonalt med cos ( f) .

Da store deler av de rene byggekostnader for bølgekraft-verk som nevnt er direkte proporsjonale med U-rørbenets volum, innses det at kostnadene kan reduseres vesentlig når man velger vinkelen ø > 0 .

I den viste prinsipputførelse danner U-rørbenet et svingekammer med en rettlinjet senterlinje som danner den nevnte vinkel <f> med vertikalen. Det kan imidlertid også være fordelak-tig med utførelser hvor svingekammerets senterlinje er krum eller danner en skruelinje.

Claims (4)

1. Innretning for omvandling av den mekaniske energi i hav-bølger til nyttbar mekanisk, termisk, kjemisk eller elektrisk energi basert på benyttelse av en svingende vannsøyle, idet innretningen omfatter et svingekammer (4) for opptagelse av vannsøylens (5) vannmasse, idet svingekammeret (4) har en lengdeakse som danner en vinkel (ø ) med vertikalen, KARAKTERISERT VED at den nevnte vinkel ( 4>) er valgt slik at den tilfredsstiller relasjonen

der f^ ø er vannsøylens (5) ønskede resonansf rekvens, er vannsøylens lengde, og g er tyngdeakselerasjonen.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at svingekammerets (4) senterlinje er en rett linje som danner den nevnte vinkel (0) med vertikalen.

3. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at svingekammerets senterlinje er krum.

4. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at svingekammerets senterlinje er en skruelinje.