SE508309C2 - Vågenergiomvandlare - Google Patents

Description

508 309 _ 2 _ accelerationsröret. Den i accelerationsröret inneslutna vat- tenmängden kan vara större eller mindre, beroende på den ak- tuella situationen, sá att vågenergiomvandlarens resonans- egenskaper är fördelaktiga i den situationen.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. 1 är en schematisk perspektivvy av en vågenergiom- vandlare av det slag som uppfinningen avser; Fig. 2 är en vertikalsnittvy av vågenergiomvandlaren i Fig. 1; Fig. 3 är en vertikalsnittvy i större skala av ett av- snitt av accelerationsröret hos den i Fig. 1 och 2 visade vågenergiomvandlaren.

Den i Fig. 1 visade vågenergiomvandlaren 10 är utformad och arbetar i enlighet med de principer som beskrivs i US-A- 4773221. Den har följaktligen en flytenhet eller flytkropp LL försedd med fästflänsar 12 för förtöjningslinor 13 och vzdan ett sá kallat accelerationsrör 14, som hänger i flytkrcpç- 11 och är fastsatt på denna med i omkretsled åtskilda, Li gående radiella flänsar 15, mellan vilka det finns stora ningar.

Cl Liksom i vågenergiomvandlaren enligt den ovannämnda »(1 tentskriften är accelerationsröret 14 öppet vid båda ändarna. så att vatten kan ströma fritt in i och ut ur röret.

Som visas närmare i Fig. 2 inrymmer flytkroppen 11 och accelerationsröret 14 anordningar för omvandling av de av vågor framkallade vertikala svängningarna hos flytkroppen 11 och accelerationsröret 14 till elektrisk energi.

När vågenergiomvandlaren 10 är i drift är hela accelera- tionsröret 14 och den undre delen av flytkroppen 11 nedsänkta i vatten. Förtöjningslinorna 13 kvarhàller vågenergiomvand- laren 10 i horisontell led vid en vald offshore-position men tillåter den att svänga vertikalt under inverkan av vågorna.

Som visas av Fig. 2 bildar ett avsnitt av accelerations- röret 14 mellan dettas övre och undre ände en arbetscylinder 16, i vilken en dubbelverkande arbetskolv 17 är rörlig fram och åter i accelerationsrörets làngdriktning.

Arbetskolven 17 är fastsatt i en kolvstång 18 ungefär mitt emellan dennas ändar. Ett par enkelverkande hydrauliska 508 309 _ 3 _ kolvpumpar 19, 20 är förenade med kolvstángens ändar för att arbeta i mottakt. Den övre pumpen 19 är inrymd i flytkroppen 11, medan den undre pumpen 20 är inrymd i den undre delen av accelerationsröret 14.

Pumpkamrarna 19A, 20A i pumparna 19, 20 är anslutna till en energiupptagningsanordning S i flytkroppen 11 under för- medling av hydrauliska ledningar 19B, 20B. Den energiuppta- gande anordningen S, vars detaljutformning ej utgör någon del av uppfinningen, kan vara av det slag som visas och beskrivs i US-A-4277690.

Längden eller höjden H pà arbetscylindern 16 är sä vald att arbetskolven 17 normalt rör sig fram och åter i arbets- cylindern, i vilken den bildar en spärr för vattenströmning genom arbetscylindern. Det finns emellertid en möjlighet för arbetskolven 17 att röra sig àt báda hàllen förbi arbets- cylinderns 16 ände.

För att överbelastning av kolvstàngen 18 skall förhind- ras för den händelse arbetskolven 17 drivs förbi änden på arbetscylindern 16, exempelvis till gensvar pà en mycket hc; hävningsrörelse hos flytkroppen och accelerationsröret, finns ett avlastningssystem vid varje ände av arbetscylindern.

Detta avlastningssystem verkar på det i US-A-4773221 be- skrivna sättet för att i huvudsak avlasta arbetskolven 17 fràn fluidkrafter när kolven rör sig ut ur arbetscylindern 16, begränsas. sä att fortsatt rörelse hos arbetskolven ät samma häll För att sörja för sådan avlastning är arbetscylindern 16, nedre avsnitt, som är helt öppen mot accelerationsrörets 14 övre och smalare än de närliggande partierna av accele- rationsröret. Sá snart arbetskolven 17 rör sig förbi en ände av arbetscylindern 16, kan följaktligen vatten strömma mer eller mindre fritt genom en passage bildad mellan arbets- kolvens periferi och accelerationsrörets 14 insida vid rörets vidare parti. Med andra ord upprättas en i huvudsak fri strömningsväg mellan accelerationsrörets 14 öppna övre och nedre ändar.

Utanför arbetscylindern 16 finns en i omkretsled gående fluidkammare 21, som selektivt kan fyllas helt eller delvis med vatten eller luft, sà att en större eller mindre mängd 508 lO l5 309 _ 4 _ vatten kan instängas i accelerationsröret 14 och utöka den massa som svänger tillsammans med flytkroppen 11 och acce- lerationröret 14. Utrustning för reglering av fluidkammarens 21 fyllning och tömning kan vara anordnad i flytkroppen 11 och visas schematiskt i Fig. 1 och 3.

Inom ramen för uppfinningen kan fluidkammaren 21 använ- das pà olika sätt, beroende pä den faktiska vägsituationen.

Exempelvis kan fluidkammaren vara öppen bàde vid den övre änden och vid den undre änden, så att även om fluidkammaren är helt fylld med vatten accelerationsröret 14 kan svänga utan att vattnet i fluidkammaren bidrar till svängnings- massan.

Om man vill öka den svängande massan kan fluidkammaren 21 tillslutas när den är fylld med en önskad vattenmàngd. Om den massa som man vill lägga till är mindre än den som mot- svarar en fullständig fyllning av fluidkammaren, är den del av fluidkammaren som ej är fylld med vatten fylld med en gas, vanligen luft. Den instängda gasvolymen bidrar naturligtvis till accelerationsrörets 14 flytkraft och därmed till flyt- kraften hos den svängande enhet som utgörs av flytkroppen 11 och accelerationsröret 14.

Fig. 3 visar schematiskt hur fyllningen av kammaren 21 och instängning av vatten och/eller luft kan genomföras.

Såsom visas vid den högra sidan av Fig. 3 mynnar en ände av en ledning 22 i den övre änden av fluidkammaren 21, medan den andra änden mynnar i den vattenmassa i vilken accelera- tionsröret 14 är nedsänkt. En magnetmanövrerad avstängnings- ventil 23 reglerar strömningen genom ledningen 22 mellan fluidkammaren 21 och den omgivande vattenmassan. En luftpump 24 matar tryckluft genom en ledning 25, som är ansluten till ledningen 22 mellan fluidkammaren 21 och avstängningsventilen 23. En magnetmanövrerad avstängningsventil 26 reglerar luft- strömningen genom ledningen 25.

Den ena änden av en tredje ledning 27 mynnar i den undre änden av fluidkammaren. Den andra änden mynnar i den om- givande vattenmassan. En magnetmanövrerad avstängningsventil 28 reglerar vattenströmningen genom ledningen 27.

Det antas först att fluidkammaren 21 inledningsvis är fylld med luft och att man vill ersätta en del av eller all 508 309 _5_ luften med vatten, varvid ventilen 26 stängs och ventilerna 23 och 28 öppnas. Vattnet kring accelerationsröret 14 ström- mar in i fluidkammaren 21 och driver ut luften i denna genom ledningen 22 till vattnet. Ventilerna 23 och 28 stängs när den önskade vattenmängden har kommit in i fluidkammaren.

Om man sedan vill helt eller delvis avlägsna vattnet från fluidkammaren 21, öppnas ventilerna 26 och 28 för att tillåta tryckluft från pumpen 24 att gå in i den övre änden av fluidkammaren genom ledningen 22 och driva ut vattnet genom ledningen 27.

Fig. 1 och den vänstra sidan av Fig. 3 visar ett modi- fierat ventilarrangemang som tillåter det omgivande vattnet att antingen passera i huvudsak fritt genom fluidkammaren 21 under de vertikala svängningarna hos accelerationsröret 14 eller instängas i fluidkammaren så att det tvingas att svänga tillsammans med accelerationsröret.

Ventilarrangemanget omfattar ett par axiellt åtskilda hylsliknande ventilelement 29, som är axiellt förskjutbara på yttersidan av accelerationsröret 14. Ventilelementen 29 är placerade vid den övre respektive den undre änden av fluid- kammaren. De kan förskjutas mellan ett öppet läge, det i Pig. 1 och 3 visade läget, i vilket sidöppningar 30 i accelera- tionsröret är öppna för att medge en i huvudsak obehindrad vattenströmning in i och ut ur fluidkammaren 21, och ett stängt, ej visat läge, i vilket vattnet i fluidkammaren är instängt, så att det kommer att svänga tillsammans med accelerationsröret. En mekanism för samfälld manövrering av ventilelementen 29 är antydd vid 31.

Funktionen hos ventilerna i Fig. 2 och 3 kan styras medelst en manöveranordning som är placerad i flytkroppen 11 och försörjs med energi från ett batteri eller en generator som utgör en del av den energiupptagande anordningen S.

Manöveranordningen kan innefatta organ för fastställande av vågtillstándet eller vágparametrar hos det vatten i vilket vágenergiomvandlaren arbetar, exempelvis den förhärskade våg- frekvensen och vågamplituden, och för anpassning av den i fluidkammaren 21 instängda mängden vatten och/eller luft till de fastställda parametrarna. 508 309 _ 5 _ _ Effekten av det ovan beskrivna arrangemanget för ändring av den svängande massan hos den av flytkroppen 11 och acce- lerationsröret 14 bestående enheten kan förstärkas genom ett lämpligt val av formen pà den övre delen av flytkroppen 11, dvs. den del som kan ligga över eller under vattenytan, be- roende pà om en tillskottsmassa av vatten finns eller saknas i fluidkammaren.

Om denna del är formad på sådant sätt att ändringen av flytkroppens 11 deplacement per längdenhets nedsänkning är olika för olika delar av flytkroppen, öppnar ett lämpligt val av formen, dvs. sambandet mellan deplacement och nedsänk- ningsdjup, en möjlighet att ytterligare förbättra vágenergi- omvandlarens funktion, ty flytkroppens fjäderkonstant kan på så sätt påverkas sá, att den av tillskottsmassans variation orsakade ändringen av resonansfrekvensen förstärks.

Fig. 1 och 2 visar ett exempel pà en fördelaktig form på den övre delen av flytkroppen ll. Den översta delen 11A är stympat konisk, medan den intilliggande undre delen 11A är cylindrisk. Om nedsänkningsdjupet ökas så att vattenlinjen kommer att ligga vid den stympat koniska delen 11A, såsom är markerat med en punktstreckad linje L, kommer den ändring av deplacementet som följer med en ändring av nedsänkningsdjupet med en längdenhet att vara avsevärt mindre än när vattenlin- jen ligger vid den cylindriska delen 1lB, såsom markeras av vattenytan W.

Claims (5)

10 15 20 25 30 508 309 Patentkrav

1. Vàgenergiomvandlare (10) med (11). ett accelerationsrör (14) en flytkropp för nedsänkning i en vatten- massa, vilket accelerationsrör hänger i och är fastsatt pá flytkroppen (11), en i accelerationsröret (14) fram och åter rörlig arbetskolv (17), och en energiupptagande anordning (S) (17), som är arbetsmässigt förbunden med arbetskolven kännetecknad av organ på accelerationsröret (14) bildande en fluid- (21), öppningsorgan för genomsläppning av vatten från vatten- kammare och massan in i och ut ur kammaren.

2. Vàgenergiomvandlare enligt patentkrav 1, kännetecknad av en i öppningsorganen anordnad reglerventil, organ för manövrering av reglerventilen och organ för selek- tiv införing av en gas, såsom luft, i fluidkammaren (21) och utsläppning av gasen från fluidkammaren.

3. Vàgenergiomvandlare enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av organ för fastställande av vágförhállandena i vattenmassan och reglering av fluidkammarens vattenfyllnings- grad i enlighet med de fastställda vàgförhállandena.

4. Vàgenergiomvandlare enligt något av patentkrav 1-3, kännetecknad av att formen på en del av flytkroppen (11) är (11) längdenhets nedsänkning varierar som funktion av nedsänk- sádan att förändringen av flytkroppens deplacement per ningsdjupet.

5. Vàgenergiomvandlare enligt patentkrav 4, (ll) tvärsnittsarea mätt i plan som är i huvudsak vinkelräta mot kännetecknad av att flytkroppen har en överdel vars accelerationsrörets geometriska axel gradvis avtar uppåt.