SE541139C2 - Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning - Google Patents

Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning

Info

Publication number
SE541139C2
SE541139C2 SE1530060A SE1530060A SE541139C2 SE 541139 C2 SE541139 C2 SE 541139C2 SE 1530060 A SE1530060 A SE 1530060A SE 1530060 A SE1530060 A SE 1530060A SE 541139 C2 SE541139 C2 SE 541139C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
wave energy
floating body
energy converter
mooring
line
Prior art date
Application number
SE1530060A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1530060A1 (sv
Inventor
Filip Alm
Lennart Claesson
Original Assignee
W4P Waves4Power Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by W4P Waves4Power Ab filed Critical W4P Waves4Power Ab
Priority to SE1530060A priority Critical patent/SE541139C2/sv
Priority to PCT/SE2016/000016 priority patent/WO2016159856A1/en
Priority to US15/563,006 priority patent/US10495052B2/en
Priority to EP16773563.8A priority patent/EP3277949B1/en
Publication of SE1530060A1 publication Critical patent/SE1530060A1/sv
Publication of SE541139C2 publication Critical patent/SE541139C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/04Fastening or guiding equipment for chains, ropes, hawsers, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B22/02Buoys specially adapted for mooring a vessel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B2021/003Mooring or anchoring equipment, not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Vågenergiomvandlare innefattande en flytkropp (101) och ett på denna fastsatt accelerationsrör bildande en arbetscylinder. Övre och nedre öppningar hos accelerationsröret tillåter vattenströmning mellan arbetscylindern och vattenmassan i vilken accelerationsröret är åtminstone delvis nedsänkt. Vågenergiomvandlaren har en arbetskolv som är rörlig fram och åter i arbetscylindern och en energiomvandlande anordning som tar upp energi ur arbetskolvens rörelser relativt flytkroppen (101), samt ett förtöjningssystem, som innefattar åtminstone en första fästanordning (110) monterad på flytkroppen (101) för fixering av en första förtöjningslina med ett första ankare och en andra fästanordning monterad på flytkroppen för fixering av en andra förtöjningslina med ett andra ankare, varvid förtöjningslinorna innefattar första respektive andra linpartier och åtminstone ett flytelement fäst mellan desamma, samt varvid åtminstone en av fästanordningarna (110) innefattar en upplindningsanordning (116) uppvisande en utvändig omkretsyta (118) för upplindning av åtminstone två varv (V1, V2) av det första linpartiet runt densamma och en därmed samverkande fastgöringsanordning (117).

Description

Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning TEKNISKT OMRÅDE Den föreliggande uppfinningen avser en vågenergiomvandlare som innefattar en flytkropp, ett accelerationsrör som hänger i och är fastsatt på flytkroppen och bildar en arbetscylinder mellan en övre och en nedre ände av detsamma, övre och nedre öppningar hos accelerationsröret, en arbetskolv som är rörlig fram och åter i arbetscylindern, ett arrangemang för energiomvandling innefattande åtminstone en energiupptagande anordning som tar upp energi ur arbetskolvens rörelser relativt flytkroppen till följd av vågrörelser, samt ett förtöjningssystem som är anordnat för att hålla kvar vågenergiomvandlaren inom ett önskat ankringsområde och innefattar åtminstone en första fästanordning monterad på flytkroppen för fixering av en första förtöjningslina vid flytkroppen och åtminstone en andra fästanordning monterad på flytkroppen för fixering av en andra förtöjningslina vid flytkroppen.
UPPFINNINGENS BAKGRUND Vågrörelser i hav och stora insjöar är en betydande energikälla som kan utnyttjas genom att utvinna energi ur vågorna med hjälp vågkraftaggregat, även kallade vågenergiomvandlare, som placeras eller förankras på platser med lämpliga vågförhållanden.
Ett antal olika typer av vågenergiomvandlare för utvinning och omvandling av vågenergi till elektrisk energi är kända sedan tidigare. Ett exempel är så kallade linjärgeneratorer som, via en lina eller ett annat förbindningsorgan, kan överföra vertikala rörelser hos en flytkropp förorsakade av vågrörelser till en fram och återgående rörelse hos en generatorspole eller rotor hos en linjärgenerator som är förankrad vid havs- eller sjöbotten. Den fram och återgående rörelsen hos generatorspolen/rotorn genererar i sin tur elektrisk ström i lindningarna hos en intilliggande stator hos den vid botten förankrade linjärgeneratorn.
En annan tidigare känd typ av vågenergiomvandlare innefattar en vågenergiupptagande flytkropp med ett energupptagnings- och omvandlingssystem som kan vara placerat på havsbotten. Flytkroppen är sammankopplad med en vinsch via en vinschvajer. Vinschen och vinschvajern sammankopplar flytkroppen med en referenskropp under vattenytan, såsom en förankringsplattform under vattenytan, ett ankare som ligger på botten, eller en annan förankringsanordning. När vågkrafterna får flytkroppen att röra sig i vinschvajerns längdriktning tvingas vinschen att rotera, varefter den genererade rotationsrörelsen hos vinschens axel kan omvandlas till elektricitet med hjälp av ett energiomvandlingssystem.
I de båda ovannämnda typerna av tidigare kända vågenergiomvandlare genererar således flytkroppens rörelser uppåt och nedåt till följd av vågrörelser en fram- och återgående rörelse i längdriktningen hos en förtöjningslina, vajer eller ett annat förbindningsorgan som sammankopplar flytkroppen med ett ankare eller en annan fast förankringspunkt under vattenytan. För att erhålla en hög verkningsgrad hos dessa vågenergiomvandlare är det väsentligt att en så stor andel av flytkroppens rörelse som möjligt kan överföras direkt till framoch återgående rörelse i längriktningen hos förbindningsorganet, som kan tas upp via linjärgeneratorn respektive vinschen och omvandlas till elektricitet.
En helt annan typ av tidigare känd vågenergiomvandlare bygger i stället på relativ rörelse mellan, å ena sidan, en flytkropp och ett på denna fastsatt så kallat accelerationsrör och, å andra sidan, en arbetskolv som är rörlig fram och åter i accelerationsröret, varvid den relativa rörelsen orsakas av vågrörelser i den vattenmassa där vågenergiomvandlaren är förankrad med hjälp av en eller flera förtöjningslinor, för att utvinna vågenergi. Arbetskolvens rörelse kan användas för att driva till exempel ett pumpaggregat, såsom en dubbelverkande hydraulpump eller en slangpump, en hydraulisk motor och/eller en hydraulisk turbin hos ett energiomvandlingssystem som är anordnat i eller i anslutning till flytkroppen för att generera elektricitet som kan överföras till ett energilager eller elnät.
I den ovannämnda typen av vågenergiomvandlare med accelerationsrör är det således oväsentligt för verkningsgraden om en så stor andel som möjligt av flytkroppens rörelse kan överföras direkt till fram- och återgående rörelse i längriktningen hos förtöjningslinan eller inte. I själva verket kan en sådan vågenergiomvandlare med accelerationsrör i princip fungera utan någon förtöjningslina alls, även om detta inte är att rekommendera, både av säkerhetsskäl och eftersom man givetvis vill kunna hålla kvar vågenergiomvandlaren vid en önskad ankringsposition där vågförhållandena är så goda som möjligt för vågenergiutvinning.
De tidigare kända förtöjningssystemen för vågenergiomvandlare med accelerationsrör har i allmänhet innefattat på vågenergiomvandlarens flytkropp anordnade fästöglor, fästbyglar och/eller schackel för förtöjningslinor, varvid förtöjningslinorna är avsedda att tillsammans med utplacerade ankare kvarhålla vågenergiomvandlaren i horisontell led vid en vald ankringsposition medan vågenergiomvandlaren ändå tillåts att svänga vertikalt.
Praktiska försök har visat att de tidigare använda förtöjningssystemen hos vågenergiomvandlare med accelerationsrör är förknippade med problem som kan påverka hållbarheten, funktionen, driftsäkerheten och verkningsgraden hos sådana vågenergiomvandlare på ett negativt sätt. Ett problem med de tidigare kända förtöjningssystemen hos vågenergiomvandlare med accelerationsrör är att deras fästanordningar för förtöjningslinor på flytkroppen har en utformning som tillåter en ihållande glidning mellan förtöjningslinorna och fästanordningarna, t. ex. mellan en förtöjningslina och en ögla, bygel, halkip och/eller ett klys eller schackel, när flytkroppen kastas omkring av vågrörelser och därmed orsakar ett kraftigt slitage på förtöjningslinorna, vilket resulterar i ett ökat behov av underhållsarbete för byte av förtöjningslinor och i värsta fall kan leda till linbrott och risk för skador på eller förlust av vågenergiomvandlaren.
Ytterligare problem som den föreliggande uppfinningen löser kommer att framgå ur den efterföljande beskrivningen.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett första syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en vågenergiomvandlare med accelerationsrör och ett förbättrat förtöjningssystem innefattande åtminstone en fästanordning på flytkroppen som avsevärt minskar behovet av kontroller och underhållsarbete för byte av utslitna förtöjningslinor och som reducerar risken för linbrott till följd av slitage på förtöjningslinorna på ett mycket kostnadseffektivt sätt.
Detta första syfte uppnås med en vågenergiomvandlare enligt patentkrav 1, innefattande en flytkropp, ett accelerationsrör som hänger i och är fastsatt på flytkroppen och har en övre ände intill flytkroppen och en nedre ände på avstånd från flytkroppen, varvid ett avsnitt av accelerationsröret bildar en arbetscylinder mellan den övre änden och den nedre änden, övre och nedre öppningar hos accelerationsröret för att tillåta i huvudsak obehindrad vattenströmning mellan arbetscylindern och en vattenmassa i vilken accelerationsröret är åtminstone delvis nedsänkt när vågenergiomvandlaren arbetar till följd av vågrörelser, en arbetskolv som är rörlig fram och åter i arbetscylindern, ett arrangemang för energiomvandling innefattande åtminstone en energiupptagande anordning som tar upp energi ur arbetskolvens rörelser relativt flytkroppen till följd av nämnda vågrörelser och ett förtöj ning ssystem som är anordnat för att hålla kvar vågenergiomvandlaren inom ett önskat ankringsområde och innefattar åtminstone en första fästanordning monterad på flytkroppen för fixering av en första förtöjningslina vid flytkroppen och åtminstone en andra fästanordning monterad på flytkroppen för fixering av en andra förtöjningslina vid flytkroppen och varvid den första förtöjningslinan innefattar ett första linparti för fixering vid den första fästanordningen och ett andra linparti för fixering vid ett första ankare som är utplacerat eller avsett att utplaceras vid en första ankarposition belägen utanför en första sida av det önskade ankringsområdet och varvid den andra förtöjningslinan innefattar ett första linparti för fixering vid den andra fästanordningen och ett andra linparti för fixering vid ett andra ankare som är utplacerat eller avsett att utplaceras vid en andra ankarposition belägen utanför en andra sida av det önskade ankringsområdet, varvid åtminstone en av förtöjningslinorna innefattar åtminstone ett flytelement fäst mellan det första linpartiet och det andra linpartiet för att, efter utplacering av nämnda ankare, fixering av nämnda andra linpartier vid nämnda ankare, förspänning av varje flytelementförsedd förtöjningslina och fixering av nämnda första linpartier vid flytkroppen, medge att varje flytelementförsedd förtöjningslina till följd av inneboende flytkraft hos nämnda flytelement kommer att uppvisa en av nämnda förspänning beroende vinkel mellan nämnda första linparti och nämnda andra linparti som möjliggör att varje flytelementförsedd förtöjningslina hålls spänd genom minskning av vinkeln och därav resulterande förlängning av förtöjningslinans effektiva längd respektive genom ökning av vinkeln och därav resulterande förkortning av förtöjningslinans effektiva längd när vågenergiomvandlaren arbetar till följd av nämnda vågrörelser, samt varvid åtminstone en av de på flytkroppen monterade fästanordningarna innefattar en upplindningsanordning som är vridfast monterad på flytkroppen och en fastgöringsanordning som är anordnad på flytkroppen för samverkan med upplindningsanordningen och varvid upplindningsanordningen uppvisar en utvändig omkretsyta som är anordnad för upplindning av åtminstone två varv av det första linpartiet runt densamma, samt varvid fastgöringsanordningen är anordnad för fastgöring av en från upplindningsanordningen kommande fri part av det första linpartiet vid densamma i samband med förspänningen av förtöjningslinan.
Tack vare tillhandahållandet av en sådan fästanordning innefattande en upplindningsanordning med åtminstone två varv av det första linpartiet lindad runt densamma och en därmed samverkande fastgöringsanordning kommer dragkraften som utövas av den förspända förtöjningslinan via en dragande part av det första linpartiet att generera en tryckkraft mot den utvändiga omkretsytan hos upphängningsanordningen, vilken tryckkraft i sin tur ger upphov till en friktionskraft mot den utvändiga omkretsytan om någon som helst glidning hos linan förekommer. Friktionskraften överför på så vis dragkraften utövad av den dragande parten till upphängningsanordningen med minimal eller ingen gnidning mot den utvändiga omkretsytan så att ingen nämnvärd nötning av det första linpartiet sker. Genom tillhandahållandet av en sådan enkel och förhållandevis billig upplindningsanordning reduceras dessutom kraften i den från upplindningsanordningen kommande fria parten av det första linpartiet, som är fastgjord vid fastgöringsanordningen, till en bråkdel av dragkraften som utövas av den dragande parten, vilket minskar de krav som ställs på styrka och utmattningshållfasthet hos fastgöringsanordningen, så att denna kan göras enklare, mindre och lättare och tillverkas till en lägre kostnad än vad som annars vore möjligt.
Ytterligare syften och fördelar med uppfinningen och de särdrag som gör det möjligt att uppnå dessa syften och fördelar kommer att framgå ur den efterföljande beskrivningen.
KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas genom ett antal olika utföringsformer med hänvisning till de bilagda ritningarna, varvid figur 1 är en schematisk sidovy, delvis i genomskärning, av en vågenergiomvandlare enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, som hålls kvar inom ett önskat ankringsområde av två förspända flytelementförsedda förtöjningslinor som var och en är fixerad vid en fästanordning på vågenergiomvandlarens flytkropp respektive vid ett utplacerat ankare medan vågenergiomvandlaren arbetar till följd av vågrörelser i en vattenmassa i vilken vågenergiomvandlarens accelerationsrör är delvis nedsänkt, samt figur 2 visar en principskiss av en fästanordning hos vågenergiomvandlaren i figur 1, som innefattar en upplindningsanordning i form av en vridfast monterad tapp på flytkroppen med ett cirkulärt tvärsnitt och vars ena ände är fastsvetsad vid en konsol monterad på flytkroppen och vars andra, fria ände skjuter utåt i riktning bort från flytkroppen och som dessutom innefattar en fastgöringsanordning i form av två pollare runt vilka en fri part av det första linpartiet kommande från upplindningsanordningen är fastgjord.
BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I det följande kommer ett antal utföringsformer av en vågenergiomvandlare enligt uppfinningen att beskrivas mera detaljerat med hänvisning till de bilagda figurerna 1 och 2.
Vågenergiomvandlaren 100 innefattar en flytkropp 101 som kan vara av vilken för ändamålet lämplig typ och utformning som helst. Ett accelerationsrör 102 hänger i och är fastsatt på flytkroppen 101 och har en övre ände intill flytkroppen och en nedre ände på avstånd från flytkroppen, varvid ett avsnitt av accelerationsröret 102 bildar en arbetscylinder 103 mellan den övre änden och den nedre änden. Vågenergiomvandlare med accelerationsrör är välkända för en fackman inom området, till exempel från patentskrifterna SE 508 307 och SE 508 308. Övre och nedre öppningar hos accelerationsröret 102 tillåter i huvudsak obehindrad vattenströmning mellan arbetscylindern 103 och en vattenmassa 104 i vilken accelerationsröret 102 är åtminstone delvis nedsänkt när vågenergiomvandlaren arbetar till följd av vågrörelser. I arbetscylindern 103 finns anordnad en arbetskolv 105, som är rörlig fram och åter i arbetscylindern 103.
De övre och nedre öppningarna hos accelerationsröret 102 kan tillhandahållas på olika sätt beroende på utföringsformen. I en utföringsform av vågenergiomvandlaren 100 tillhandahålls en övre öppning i form av accelerationsrörets 102 öppna ände upptill som utmynnar i atmosfären ovanför flytkroppens ovansida, medan en nedre öppning tillhandahålls i form av accelerationsrörets 102 öppna ände nedtill som företrädesvis utmynnar ungefär 20 meter under vattenytan i vattenmassan där accelerationsröret 102 är delvis nedsänkt. Man kan dock även tänka sig utföringsformer av uppfinningen där någon eller båda av de övre respektive nedre öppningarna tillhandahålls i form av ett eller flera lämpligt dimensionerade hål som är anordnade genom accelerationsrörets mantelyta på lämpliga ställen.
Vågenergiomvandlaren 100 innefattar dessutom ett arrangemang för energiomvandling 106 innefattande åtminstone en energiupptagande anordning 107 som tar upp energi ur arbetskolvens 105 rörelser relativt flytkroppen 101 till följd av nämnda vågrörelser. Arrangemanget för energiomvandling 106 med den energiupptagande anordningen 107 (eller anordningarna) kan ha olika utformning och konstruktion i olika utföringsformer av vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen. Den energiupptagande anordningen kan i en utföringsform, såsom indikeras i fig. 1, innefatta en i flytkroppen placerad dubbelverkande kolvpump 107 som är placerad i flytkroppen 101 och ansluten till arbetskolven 105 via en kolvstång, men skulle i en annan utföringsform (ej visad i figurerna) i stället kunna innefatta en kuggstång, eller i ytterligare en annan utföringsform (ej visad) kunna innefatta ett par så kallade slangpumpar som är elastiskt töjbara och anslutna mellan å ena sidan motsatta sidor av arbetskolven och å andra sidan flytkroppen och/eller accelerationsröret. Vågenergiomvandlaren 100 enligt den föreliggande uppfinningen är dock inte begränsad till någon särskild typ av accelerationsrör 102 och/eller till någon särskild typ av arrangemang för energiomvandling 106 eller någon särskild typ av energiupptagande anordning 107 eller anordningar.
Det är fördelaktigt att vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen dessutom innefattar ett arrangemang för så kallad maxkraftavlastning, för att minska risken för att arbetskolven 105, den energiupptagande anordningen 107 eller andra komponenter hos vågenergiomvandlaren 100 skadas av krafterna från alltför stora vågrörelser. Ett sådant arrangemang kan, såsom indikeras i fig. 1, fördelaktigt tillhandahållas genom att arbetscylindern 103 är anordnad inuti accelerationsröret 102 och utformad med en kortare längd och mindre ytteroch innerdiameter än accelerationsröret 102, samt att arbetskolven 105 är utformad med en ytterdiameter som passar inuti arbetscylinderns 103 innerdiameter och anordnad för att ha en största slaglängd som är längre än arbetscylinderns 103 längd och kortare än accelerationsrörets 102 längd.
I utföringsformer där vågenergiomvandlaren 100 är försedd med ett lämpligt utformat och dimensionerat arrangemang för maxkraftavlastning såsom beskrivet ovan kommer en alltför stor vågtopp som passerar förbi vågenergiomvandlaren 100 att få flytkroppen 101 att stiga kraftigt och samtidigt få vattenpelaren inuti accelerationsröret 102 att sjunka häftigt nedåt i förhållande till flytkroppen 101, varvid den sjunkande vattenpelaren inuti accelerationsröret 102 kommer att pressa arbetskolven 105 till ett nedre ändläge utanför arbetscylindern 103 så att en öppen passage för den sjunkande vattenpelaren inuti accelerationsröret 102 bildas mellan arbetskolvens 105 mindre ytterdiameter och accelerationsrörets 102 större innerdiameter nedanför arbetscylindern 103 och hålls öppen för att släppa igenom vatten tills den alltför stora vågtoppen har passerat. Om i stället en alltför stor vågdal passerar förbi vågenergiomvandlaren 100 kommer, på ett analogt sätt, vågdalen att få flytkroppen 101 att sjunka kraftigt och samtidigt få vattenpelaren inuti accelerationsröret 102 att stiga häftigt uppåt i förhållande till flytkroppen 101, varvid den stigande vattenpelaren inuti accelerationsröret 102 kommer att pressa arbetskolven 105 till ett övre ändläge utanför arbetscylindern 103 så att en öppen passage för den stigande vattenpelaren inuti accelerationsröret 102 bildas mellan arbetskolvens 105 mindre ytterdiameter och accelerationsrörets 102 större ytterdiameter ovanför arbetscylindern 103 och hålls öppen för att släppa igenom vatten tills den alltför stora vågdalen har passerat.
Vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen innefattar dessutom ett förtöjningssystem 108 som är anordnat för att hålla kvar vågenergiomvandlaren 100 inom ett önskat ankringsområde 109 och innefattar åtminstone en första fästanordning 110 monterad på flytkroppen 101 för fixering av en första förtöjningslina 111 vid flytkroppen 101 och åtminstone en andra fästanordning 110' monterad på flytkroppen 101 för fixering av en andra förtöjningslina 111' vid flytkroppen 101. Förtöjningssystemet hos vågenergiomvandlaren enligt uppfinningen kan således innefatta två eller flera förtöjningslinor och två eller flera fästanordningar, bland annat beroende på den aktuella vågenergiomvandlarens storlek.
Den första förtöjningslinan 111 hos förtöjningssystemet 108 innefattar ett första linparti 112 för fixering vid den första fästanordningen 110 och ett andra linparti 113 för fixering vid ett första ankare 114 som är utplacerat eller avsett att utplaceras vid en första ankarposition P1 belägen utanför en första sida SI av det önskade ankringsområdet 109, medan den andra förtöjningslinan 111' innefattar ett första linparti 112' för fixering vid den andra fästanordningen 110' och ett andra linparti 113' för fixering vid ett andra ankare 114' som är utplacerat eller avsett att utplaceras vid en andra ankarposition P2 belägen utanför en andra sida S2 av det önskade ankringsområdet 109. Åtminstone en av förtöjningslinorna 111; 111' innefattar åtminstone ett flytelement 115; 115' fäst mellan det första linpartiet 112; 112' och det andra linpartiet 113; 113' för att, efter utplacering av nämnda ankare 114; 114', fixering av nämnda andra linpartier 113; 113' vid nämnda ankare 114, 114', förspänning av varje flytelementförsedd förtöjningslina 111; 111' och fixering av nämnda första linpartier 112; 112' vid flytkroppen 101, medge att varje flytelementförsedd förtöjningslina 111; 111' till följd av inneboende flytkraft hos nämnda flytelement 115; 115' kommer att uppvisa en av nämnda förspänning beroende vinkel ?, ?' mellan nämnda första linparti 112; 112' och nämnda andra linparti 113; 113' som möjliggör att varje flytelementförsedd förtöjningslina 111, 111' hålls spänd genom minskning av vinkeln ?, ?' och därav resulterande förlängning av förtöjningslinans effektiva längd respektive genom ökning av vinkeln ?, ?' och därav resulterande förkortning av förtöjningslinans effektiva längd när vågenergiomvandlaren 100 arbetar till följd av nämnda vågrörelser.
Genom att förse åtminstone en, företrädesvis åtminstone två, av vågenergiomvandlarens 100 förtöjningslinor 111, 111' med ett flytelement 115; 115' mellan det första 112; 112' och andra linpartiet 113; 113' och att förspänna sådana förtöjningslinor 111, 111' kommer de att kunna hålla kvar vågenergiomvandlaren 100 i närheten av den optimala ankringspositionen på ett stabilare och mera stationärt sätt än vad icke-förspända linor skulle kunna göra. Tack vare nämnda flytelement 115; 115' kommer förtöjningslinorna 111, 111' att uppvisa en vinkel ?, ?' mellan det första linpartiet 112; 112' och det andra linpartiet 113; 113' och hållas spända genom minskning av vinkeln och därav resulterande förlängning av förtöjningslinans effektiva längd respektive genom ökning av vinkeln och därav resulterande förkortning av förtöjningslinans effektiva längd när vågenergiomvandlaren arbetar till följd av nämnda vågrörelser, vilket minskar risken avsevärt för att en förtöjningslina blir slack i en djup vågdal och slår knut på sig själv eller lägger sig i en slinga runt flytkroppen och eventuellt skadar vågenergiomvandlaren.
I en fördelaktig utföringsform av enligt uppfinningen innefattar varje förtöjningslina 111; 111' hos vågenergiomvandlaren 100 åtminstone ett flytelement 115; 115' fäst mellan det första linpartiet 112; 112' och det andra linpartiet 113; 113', varvid förtöjningssystemet 108 dessutom innefattar separata fästanordningar 110, 110' monterade på flytkroppen 101 för fixering av varje förtöjningslina vid flytkroppen 101. En sådan utföringsform med separata fästanordningar 110, 110' möjliggör en optimerad och individuell förspänning och fixering av de respektive förtöjningslinorna 111; 111' vid flytkroppen 101.
I en utföringsform av vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen har det första linpartiet 112; 112' hos åtminstone en av förtöjningslinorna 111; 111' en elastisk töjbarhet som medger en maximal förlängning av detsamma om högst 5 % vid maximal beräknad kraft i förtöjningslinan (dvs. vid maximalt förväntad ström- och vågkraft i samma riktning), medan nämnda flytelement 115; 115' mellan det första linpartiet 112; 112' och det andra linpartiet 113; 113' har en position på förtöjningslinan 111; 111' och en flytkraft som, efter utplacering av nämnda ankare 114; 114', fixering av nämnda andra linparti 113; 113' vid nämnda ankare 114; 114', förspänning av nämnda förtöjningslina 111; 111' och fixering av nämnda första linparti 112; 112' vid flytkroppen 101, medger en maximal förlängning respektive förkortning av förtöjningslinans 111; 111' effektiva längd om åtminstone 30 meter, till följd av nämnda vågrörelser tillsammans med tidvattenvariationer, andra variationer i vattenstånd samt vind- och strömavdrift hos flytkroppen 101. En sådan förhållandevis låg elastisk töjbarhet hos det första linpartiet 112; 112' minskar risken för att det första linpartiet trasslar ihop sig eller kärvar vid fixeringen av detsamma vid fästanordningen 110; 110', medan en så pass stor maximal förlängning respektive förkortning av förtöjningslinans 111; 111' effektiva längd säkerställer att förtöjningslinan kan förspännas tillräckligt och därefter kommer att kunna hållas spänd även trots stora tidvattenvariationer, stark vind- och strömavdrift hos flytkroppen 101 och höjdskillnader mellan vågtoppar och vågdalar som kan uppgå till 15-20 meter. Sådana förhållanden är inte ovanliga på ställen som lämpar sig för en effektiv utvinning av vågenergi.
I en annan fördelaktig utföringsform av vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen är det första 112; 112' respektive andra 113; 113' linpartiets längder och flytkraften hos flytelementet 115; 115' hos varje förtöjningslina 111; 111', samt förspänningen av de respektive förtöjningslinorna avpassade för att säkerställa att varje flytelement 115; 115' ligger minst 6 meter under vattenytan 104 vid normalvattenstånd. En sådan dimensionering och förspänning har visat sig kunna säkerställa att flytelementen 115; 115' hålls kvar under vattenytan 104 även i stora vågdalar och därmed kan bibehålla spänningen i förtöjningslinorna 111; 111' även under sådana förhållanden.
Flytelementen hos vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen kan i och för sig ha vilken lämplig konstruktion som helst bara de har en tillräcklig hållbarhet och flytkraft för att kunna hålla förtöjningslinorna spända under en tillräckligt lång drifttid. I en fördelaktig utföringsform av vågenergiomvandlaren innefattar dock varje flytelement 115; 115' en ihålig eller porös kropp och ett omslutande hölje. Genom att utforma flytelementen som en ihålig eller porös kropp med ett omslutande hölje möjliggörs en fördelaktig reglering av flytelementens flytkraft, till exempel genom att det omslutande höljet förses med lämpligt anordnade ventiler som kan öppnas av en dykare eller med hjälp av en fjärrstyrd farkost för att släppa in vatten och minska flytkraften hos ett flytelement för att avlasta spänningen i det andra linpartiet 112; 112' exempelvis i samband med ett byte av ett skadat ankare, varvid ventilerna även kan användas för att pressa ut vattnet med hjälp av tryckluft eller annan trycksatt gas efter avslutat an kar byte.
Flytelementen 115; 115' hos förtöjningslinorna kan i och för sig vara gjorda av vilket lämpligt och tillräckligt hållbart material som helst, men innefattar särskilt fördelaktigt ett plastmaterial, ett natur- eller syntetgummimaterial, ett skummaterial och/eller ett polymermaterial med huvudsakligen slutna celler, varvid flytelementen företrädesvis innehåller luft eller en annan gas.
I en särskilt fördelaktig utföringsform har flytelementen 115; 115' ett eller flera fästorgan (ej visade i figurerna) anordnade för fixering av en linände hos en första lina som utgör det första linpartiet 112; 112' och för fixering av en linände hos en separat andra lina som utgör det andra linpartiet 113; 113', varvid nämnda fästorgan innefattar en fästögla anordnad för att medge att en linände förs in genom fästöglan och knyts, splitsas, eller sys ihop till en ögla runt densamma och/eller innefattar åtminstone ett mot rotation fixerat hjul anordnat för att medge att en linände läggs runt hjulet och knyts, splitsas eller sys ihop till en ögla runt hjulet för att fästa linänden vid detsamma. Tack vare tillhandahållandet av sådana särskilt avpassade fästorgan i form av fästöglor och/eller mot rotation fixerade hjul runt vilka linändarna kan fixeras genom knytning, splitsning eller sömnad kan förslitning av linändarna fästade vid flytelementen minimeras.
Inom ramen för uppfinningen kan man även tänka sig alternativa utföringsformer där de första och andra linpartierna inte är separata linor, utan tillhandahålls i form av olika partier hos en enda kontinuerlig lina. I en sådan alternativ utföringsform är således flytelementet fäst på ett lämpligt sätt vid ett linparti mellan en första ände och en motsatt andra ände av en kontinuerlig lina för att bilda det första linpartiet och det andra linpartiet.
Det första linpartiet 112; 112' hos förtöjningslinorna 111; 111 kan fördelaktigt ha en ytterdiameter inom intervallet 20 - 80 mm och/eller en största omkrets inom intervallet 2,5 - 10 tum. Genom att välja lämpliga material för det första linpartiet 112; 112' och en ytterdiameter och/eller största omkrets inom de ovannämnda intervallen kan en tillräcklig hållfasthet erhållas hos det första linpartiet 112; 112' utan att fästanordningarna 110; 110' behöver dimensioneras större än nödvändigt.
I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen består det första linpartiet 112; 112' av en lina eller ett flätat rep av ett eller flera syntetiska polymermaterial. Exempel på lämpliga syntetiska polymermaterial är polyester och HMPE, varvid syntetiska polymermaterial med hög brottstyrka och E-modul, såsom HMPE, är särskilt fördelaktiga eftersom det första linpartiet 112; 112' då kan göras tunnare och lättare att hantera vid fixeringen vid flytkroppen 101 än vad som annars vore fallet.
I utföri ngsformer där det första linpartiet 112; 112' består av en lina eller flätat rep av syntetiska polymermaterial är det särskilt fördelaktigt om åtminstone ett avsnitt av det första linpartiet 112; 112', som ligger över eller i närheten av vattenytan 104 när vågenergiomvandlaren arbetar, innefattar ett omslutande materiallager eller en omslutande beläggning av ett UV-skyddande material, detta för att minimera risken för att polymermaterialet bryts ned av solljus.
I en föredragen utföringsform av vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen, illustrerad i figurerna 1 och 2, innefattar åtminstone en av och företrädesvis alla de på flytkroppen 101 monterade fästanordningarna 110; 110' en upplindningsanordning 116 som är vridfast monterad på flytkroppen 101 och en fastgöringsanordning 117 som är anordnad på flytkroppen 101 för samverkan med upplindningsanordningen 116 och varvid upplindningsanordningen 116 uppvisar en utvändig omkretsyta 118 som är anordnad för upplindning av åtminstone två varv V1, V2 av det första linpartiet 112 runt densamma, samt varvid fastgöringsanordningen 117 är anordnad för fastgöring av en från upplindningsanordningen 116 kommande fri part 112f av det första linpartiet vid densamma i samband med förspänningen av förtöjningslinan 111.
Upplindningsanordningen innefattar företrädesvis åtminstone ett från flytkroppen 101 utstående långsträckt organ 116 som tillhandahåller åtminstone en del av den utvändiga omkretsytan 118. En sådan utformning av upplindningsanordningen kan underlätta upplindningen av det första linpartiet 112 i varv runt densamma. Man bör dock inse att det långsträckta organet eller organen inte behöver ha en cirkelrund tvärsnittsform även om detta är föredraget, utan även skulle kunna ha en oval tvärsnittform eller en annan avrundad form (ej visat i figurerna). Man bör även inse att upplindningsanordningen i andra utföringsformer (ej visade i figurerna) kan innefatta flera långsträckta organ som tillsammans bildar den utvändiga omkretsytan.
I en särskilt föredragen utföringsform av vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen utgörs den utvändiga omkretsytan av en cylindrisk mantelyta 118 formad av upplindningsanordningen 116. Man bör inse att den cylindriska omkretsytan 118 kan formas av en enda cylindrisk kropp hos upplindningsanordningen 116, såsom illustreras i fig. 2, medan den i andra utföringsformer (ej visade i figurerna) kan formas av flera kroppar eller organ som tillsammans bildar en åtminstone väsentligen cylindrisk mantelyta.
Upplindningsanordningen kan fördelaktigt bestå av en tapp 116, en trumma, eller ett rör med ett avrundat och företrädesvis cirkulärt tvärsnitt och vars ena ände är fastsvetsad vid en konsol 119 eller fästplatta monterad på flytkroppen 101 och vars andra, fria ände skjuter utåt i riktning bort från flytkroppen 101.
En fästanordning 101 som enligt uppfinningen innefattar en upplindningsanordning 116 och en därmed samverkande fastgöringsanordning 117, schematiskt illustrerade i fig. 2, är mycket fördelaktig jämfört med flera av de tidigare kända fästanordningarna som används på flytkroppar, såsom fästöglor, schackel, byglar, klys, halkippar och liknande. Om man lindar en lina 112d, 112f runt ett utvändig omkretsyta 118 hos en sådan upplindningsanordning, såsom en cylinderformad tapp 116, trumma, ett rör, eller en annan avrundad kropp eller ett annat avrundat arrangemang, kommer dragkraften i linan att generera en tryckkraft mot omkretsytan 118 som i sin tur kan ge upphov till en friktionskraft mot omkretsytan om minsta glidning mellan linan och omkretsytan förekommer. Om man vid förspänning av en förtöjningslina 111 hos en vågenergiomvandlare 100 försedd med en sådan upplindningsanordning 116 enligt uppfinningen applicerar en dragkraft Fd på en dragande part 112d av linan genom bogsering eller undanskjutning av flytkroppen 101 i riktning bort från en förankringspunkt P1 (se fig. 1) med hjälp av en båt eller ett fartyg kommer linan att glida längs den utvändiga omkretsytan 118 hos upplindningsanordningen 116 och utlösa friktionskraften. Friktionskraften kommer att överföra linans dragkraft Fd till den utvändiga omkretsytan 118 enligt Eytelweins ekvation, dvs. F2 = F1 * e<(?*?)>, där ? är friktionskoefficienten och ? är omslutningsvinkeln. Med en friktionskoefficient om 0,3 mellan linan 112d, 112f och den utvändiga omkretsytan 118 och linan lindad ett varv runt densamma blir F2 = 6,6 * F1. Detta innebär att linan glider längs omkretsytan 118 tills kraften i den fria parten Ff är dragkraften Fd dividerad med 6,6. Om linan däremot lindas två varv V1, V2 runt omkretsytan blir kraften i den fria parten Ff i stället Fd/43. I ett fall där Fd är 50 ton blir således kraften i den fria parten Ff endast 1,16 ton. Töjningen i linan avtar efter hand som dragkraften Fd övergår till den utvändiga omkretsytan 118 hos upplindningsanordningen 116. När bogseringen eller undanskjutningen av flytkroppen 101 med båten eller fartyget upphör och flytkroppen 101 gungar tillbaka i riktning mot förankringspunkten P1 minskar dragkraften Fd till cirka 1,15 ton och töjningen i linan minskas så att friktionskraften löses ut åt andra hållet. Sambandet enligt Eytelweins ekvation kommer nu att verka åt andra hållet så kraften i linan ökar runt upplindningsanordningens utvändiga omkretsyta 118 tills den möter samma dragkraft i linan från andra hållet. P.g.a. av symmetrin i det aktuella fallet kommer detta att ske efter ett linvarv runt den utvändiga omkretsytan 118, vilket innebär att det andra linvarvet runt omkretsytan 118 inte kommer att påverkas alls. Vid normal drift av vågenergiomvandlaren 100 som är försedd med en sådan upplindningsanordning 118 kommer dragkraften Fd i den förspända förtöjningslinan 111 att variera några hundra N kring 2 ton, vilket motsvarar förspänningskraften i ett normalt fall. Töjningsvariationerna hos den upplindade linan runt omkretsytan 118 kommer därför att vara mycket små och bara sträcka sig en liten bit in runt omkretsytan 118, vilket innebär att nötningen på grund av glidning hos linan V1, V2 i kontakt med omkretsytan 118 blir minimal. Vid en längre tids drift av vågenergiomvandlaren bör man räkna med friktionskoefficienten noll, eftersom medellasten i förtöjningslinan, dvs. förspänningskraften 2 ton, i ett sådant fall långsamt kommer att transporteras till den fria parten 112f. Vid ett efterföljande maxlasttillfälle kommer friktionskraften bara att lösas ut under 1,5 varv efter vilket 2 ton har uppnåtts.
Genom att förse vågenergiomvandlaren enligt uppfinningen med åtminstone en upplindningsanordning 116 runt vars utvändiga omkretsyta 118 linan är lindad åtminstone två varv VI, V2 kommer kraften Ff i den fria parten 112f maximalt att uppgå till några få ton, vilket innebär att fastgöringsanordningen 117 kan göras enklare, mindre och lättare och tillverkas till en lägre kostnad än vad som annars vore möjligt. Fastgöringsanordningen kan exempelvis utformas som en klämanordning eller linklämma (ej visad i figurerna) som möjliggör en enkel och snabb fastgöring såväl som lösgöring av linan, eller utformas som en eller flera pollare 120, 121 runt vilken eller vilka linan fastgörs med användning av en lämplig knop som är lösbar även efter hög belastning, t. ex. en pålstek eller ett dubbelt halvslag om egen part, varvid den fria parten i knopen fördelaktigt kan vara bändslad.
I en föredragen utföringsform av uppfinningen, schematiskt illustrerad i fig. 2, innefattar fastgöringsanordningen 117 åtminstone en pollare 120, 121 eller en klämanordning för fastgöring av den fria parten 112 f av det första linpartiet med hjälp av en knop eller ett bändslat öga hos den fria parten 112f runt pollaren/pollarna 120, 121 eller fastklämning av den fria parten i klämanordningen.
Upplindningsanordningen 116 hos vågenergiomandlaren 100 enligt uppfinningen är företrädesvis anordnad för att medge att huvuddelen av en dragkraft Fd som utövas på en dragande part 112d av det första linpartiet hos en förtöjningslina 111 som håller på att spännas över medelkraften, t. ex. av en stor våg eller vid förspänning av förtöjningslinan med hjälp av en båt eller ett fartyg, absorberas av den utvändiga omkretsytan 118 hos upplindningsanordningen och reduceras till en kraft Ff i den fria parten 112f fastgjord vid fastgöringsanordningen 117 som uppgår till mindre än en tiondel av dragkraften Fd som utövas på den dragande parten 112d.
En önskad förspänning av förtöjningslinorna kan åstadkommas på många olika sätt. I ett fall med två förtöjningslinor, såsom visas i fig. 1, kan exempelvis det första ankaret 114 läggas ut först vid en första förankringsposition P1 med hjälp av en lämplig första båt eller ett mindre fartyg. Efter upplindning av åtminstone två varv V1, V2 och fastgöring av den fria parten 112f av det första linpartiet 112 vid fästanordningen 110 på flytkroppen 101 kan denna bogseras eller skjutas undan i riktning bort från den första förankringspositionen P1 med hjälp av båten eller fartyget tills en önskad förspänning uppnås i den första förtöjningslinan 111. Medan den första båten eller fartyget upprätthåller den önskade förspänningen i den första förtöjningslinan 111 kan därefter andra förtöjningslinan 111', upplindad och fastgjord vid den andra fästanordningen 110' på flytkroppen 101, läggas ut i en riktning bort från den första förankringspositionen P1 med hjälp av en andra båt, från vilken det andra ankaret slutligen läggs ut vid en andra förankringsposition P2 på ett lämpligt avstånd från den första förankringspositionen P1, varefter de två båtarna och/eller fartygen är färdiga med förspänningsoperationen. I ett fall med tre eller ännu flera förtöjningslinor och ankare (ej visat i figurerna) kan en önskad förspänning av förtöjningslinorna åstadkommas på ett liknande sätt, men många andra förspänningsmetoder är också tänkbara inom ramen för uppfinningen, exempelvis metoder som innefattar användning av en fjärrstyrd farkost (ROV).
Upplindningsanordningen 116 hos vågenergiomvandlaren 100 är företrädesvis även anordnad för att medge att variationer i den dragkraft Fd som en förspänd förtöjningslina 111 utövar på en dragande part 112d av det första linpartiet vid drift av vågenergiomvandlaren 100 kan tas upp av den utvändiga omkretsytan 118 längs ett och ett halvt varv, eller färre, av de åtminstone två varven V1, V2 av det första linpartiet lindade runt densamma, så att åtminstone ett halvt varv lindat runt den utvändiga omkretsytan 118 förblir opåverkat av variationerna i drag kraft Fd.
I de tidigare kända fästanordningarna på flytkroppar av den aktuella typen passerar linan ofta genom ett klys eller liknande element där linriktningen ändras ett stycke från linans fästpunkt vid flytkroppen, vilket leder till att linstycket mellan fästpunkten och klyset kommer att ändra längd när belastningen i linan ändras och linan kommer att glida mot klyset där kontaktkraften är hög och nötas kraftigt. Genom att tillhandahålla fästanordningar som innefattar en upplindningsanordning 116 från vilken det första linpartiet 112 löper direkt ned i vattenmassan 104 där flytkroppen är förankrad kan vågenergiomvandlaren enligt uppfinningen undanröja detta specifika problem.
Det andra linpartiet 113; 113' hos förtöjningslinorna som används i vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen kan innefatta en stålvajer, men innefattar företrädesvis en lina eller ett flätat rep av ett syntetiskt polymermaterial.
För att minska risken för korrosion och/eller nötning mot ankaret 114; 114' eller mot föremål i vattnet i ankarets närhet kan det andra linpartiet 113; 113' i en fördelaktig utföringsform även innefatta ett omslutande materiallager eller en omslutande beläggning av ett korrosions- och/eller nötningsskyddande material, som kan vara vilken lämplig typ av fast, ångformigt, plasmaformigt eller flytande material som helst som ger sådana skyddande egenskaper och som kan appliceras på det andra linpartiet antingen vid tillverkningen eller i samband med monteringen eller utläggningen av detsamma.
De åtminstone två ankare 114; 114' vid vilka flytkroppen 101 hos vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen förtöjs kan vara försedda med en fästögla, ett ingjutet rör eller andra fästorgan (ej visade i figurerna) som är anordnade för att medge att fixeringen av de andra linpartierna 113; 113' vid respektive ankare 114; 114' sker genom att föra in en ände av det respektive andra linpartiet 113; 113' genom fästorganet eller -organen hos ankaret för att bilda en slinga runt fästorganet eller -organen och att därefter göra en knop, splits eller söm för att fästa ihop slingan och fixera det andra linpartiet 113; 113' vid ankaret 114; 114'.
De åtminstone två ankare 114; 114' vid vilka flytkroppen 101 förtöjs kan särskilt fördelaktigt vara försedda med fästorgan (ej visade i figurerna) som är anpassade för att medge att fixeringen av det andra linpartiet 113; 113 vid ankaret 114; 114' sker delvis eller helt med hjälp av en fjärrstyrd farkost (ROV). En sådan anpassning av fästorganen kan exempelvis bestå i att varje ankare på sin ovansida är försett med ett stabilt monterat fästorgan, liknande en överstor "karbinhake" (ej visad i figurerna), med en fjäderbelastad bygelöppning (ej visad) in i vilken den fjärrstyrda farkosten (ej visad) med hjälp av sin gripklo (ej visad) kan tvinga in en färdigt splitsad, knuten eller sydd ögla (ej visad) vid änden av det andra linpartiet 113; 113', varefter fjäderbelastningen kan återföra bygelöppningen till det stängda läget så att det andra linpartiets 113; 113' ögla fixeras vid ankaret 114; 114' via den stängda bygeln.
Ett problem med de tidigare använda förtöjningssystemen är att deras fästanordningar på flytkroppen vanligen innefattar ett flertal metallelement som är försedda med ett korrosionsskyddande skikt, men att detta korrosionsskyddande skikt skadas med tiden när sammankopplade metallelement nöter mot varandra och/eller mot en förtöjningslina när flytkroppen kastas omkring av vågrörelser så att den syrerika och ofta saltbemängda atmosfären och vattnet i närheten av flytkroppen kan orsaka korrosionsangrepp på metallelementen, vilket resulterar i ett ökat behov av underhållsarbete för byte av metallelement och i värsta fall kan leda till materialbrott hos metallelementen och risk för skador på eller förlust av vågenergiomvandlaren. För att minska risken för att sådana korrosionsproblem uppträder hos vågenergiomvandlaren enligt uppfinningen innefattar varje fästanordning på den ofta vatten-, syre- och saltutsatta flytkroppen därför företrädesvis en upplindningsanordning 116 med en därmed samverkande fastgöringsanordning 117 som möjliggör fixering av det första linpartet 112 vid flytkroppen 101 på ett sätt som ger minimal glidning och därmed minimal nötning, vilket minskar risken för korrosionsangrepp till följd av nötning på eventuella metallelement.
I en fördelaktig utföringsform av vågenergiomvandlaren 100 enligt uppfinningen är en eller flera elkablar (ej visade i figurerna) för överföring av elkraft anordnade att löpa längs någon av förtöjningslinorna 111; 111' på ett i längdriktningen förlängningsbart sätt från flytkroppen 101 till en kabelavlänkningspunkt (ej visad i figurerna) som befinner sig vid eller nedanför flytelementet 115; 115'. Elkabeln (eller -kablarna) kan vara anordnad i slingor eller i en helixform för att kunna förlängas och förkortas när vågenergiomvandlaren arbetar och kan hållas fast vid förtöjningslinan med hjälp av löst sittande omslutande gummistroppar eller andra lämpliga organ (ej visade i figurerna). Tack vare att elkabeln (eller -kablarna) mjukt följer med i rörelserna hos flytkroppen 101 och den övre delen av förtöjningslinan 111 i den vågrörelseutsatta vattenmassan nära vattenytan minimeras risken för nötning och skador på elkabeln (eller -kablarna). Efter avlänkningspunkten vid eller nedanför flytelementet 115; 115', som befinner sig i en förhållandevis lugn vattenmassa, kan elkabeln (eller -kablarna) löpa vidare åt sidan till en anslutningspunkt hos en annan enhet (ej visad i figurerna) som befinner sig antingen på botten, under vattenytan, ovanför vattenytan, eller på land.
Den föreliggande uppfinningen har i det ovanstående beskrivits med hjälp av ett antal olika utföringsformer och med hänvisning till de bilagda ritningarna. Det måste dock inses att uppfinningen inte är begränsad till de beskrivna utföringsformerna och till vad som visas på ritningarna, utan att man även kan tänka sig andra utföringsformer inom ramen för uppfinningen som den definieras av de efterföljande patentkraven.

Claims (7)

PATENTKRAV
1. Vågenergiomvandlare (100), innefattande en flytkropp (101), ett accelerationsrör (102) som hänger i och är fastsatt på flytkroppen (101) och har en övre ände intill flytkroppen och en nedre ände på avstånd från flytkroppen, varvid ett avsnitt av accelerationsröret (102) bildar en arbetscylinder (103) mellan den övre änden och den nedre änden, övre och nedre öppningar hos accelerationsröret (102) för att tillåta i huvudsak obehindrad vattenströmning mellan arbetscylindern (103) och en vattenmassa (104) i vilken accelerationsröret (102) är åtminstone delvis nedsänkt när vågenergiomvandlaren arbetar till följd av vågrörelser, en arbetskolv (105) som är rörlig fram och åter i arbetscylindern (103), ett arrangemang för energiomvandling (106) innefattande åtminstone en energiupptagande anordning (107) som tar upp energi ur arbetskolvens (105) rörelser relativt flytkroppen (101) till följd av nämnda vågrörelser och ett förtöjningssystem (108) som är anordnat för att hålla kvar vågenergiomvandlaren (100) inom ett önskat ankringsområde (109) och innefattar åtminstone en första fästanordning (110) monterad på flytkroppen (101) för fixering av en första förtöjningslina (111) vid flytkroppen (101) och åtminstone en andra fästanordning (110') monterad på flytkroppen (101) för fixering av en andra förtöjningslina (111') vid flytkroppen (101), varvid den första förtöjningslinan (111) innefattar ett första linparti (112) för fixering vid den första fästanordningen (110) och ett andra linparti (113) för fixering vid ett första ankare (114) som är utplacerat eller avsett att utplaceras vid en första ankarposition (P1) belägen utanför en första sida (S1) av det önskade ankringsområdet (109) och varvid den andra förtöjningslinan (111') innefattar ett första linparti (112') för fixering vid den andra fästanordningen (110') och ett andra linparti (113') för fixering vid ett andra ankare (114') som är utplacerat eller avsett att utplaceras vid en andra ankarposition (P2) belägen utanför en andra sida (S2) av det önskade ankringsområdet (109), samt varvid åtminstone en av förtöjningslinorna (111; 111') innefattar åtminstone ett flytelement (115; 115') fäst mellan det första linpartiet (112; 112') och det andra linpartiet (113; 113') för att, efter utplacering av nämnda ankare (114; 114'), fixering av nämnda andra linpartier (113; 113') vid nämnda ankare (114, 114'), förspänning av varje flytelementförsedd förtöjningslina (111; 111') och fixering av nämnda första linpartier (112; 112') vid flytkroppen (101), medge att varje flytelementförsedd förtöjningslina (111; 111') till följd av inneboende flytkraft hos nämnda flytelement (115; 115') kommer att uppvisa en av nämnda förspänning beroende vinkel (?, ?)' mellan nämnda första linparti (112; 112') och nämnda andra linparti (113; 113') som möjliggör att varje flytelementförsedd förtöjningslina (111, 111') hålls spänd genom minskning av vinkeln (?, ?)' och därav resulterande förlängning av förtöjningslinans effektiva längd respektive genom ökning av vinkeln (?, ?)' och därav resulterande förkortning av förtöjningslinans effektiva längd när vågenergiomvandlaren (100) arbetar till följd av nämnda vågrörelser, varvid de första respektive andra linpartiernas längder och flytkraften hos flytelementet hos varje flytelementförsedd förtöjningslina, samt förspänningen av de respektive förtöjningslinorna, är avpassade för att säkerställa att nämnda flytelement hålls kvar under vattenytan även i stora vågdalar och därmed kan bibehålla spänningen i förtöjningslinorna även under sådana förhållanden, kännetecknad av att åtminstone en av de på flytkroppen (101) monterade fästanordningarna (110; 110') innefattar en upplindningsanordning (116), vilken upplindningsanordning är vridfast monterad på flytkroppen (101) och från vilken upplindningsanordning det första linpartiet (112) löper direkt ned i vattenmassan (104) där flytkroppen är förankrad, samt en fastgöringsanordning (117) som är anordnad på flytkroppen (101) för samverkan med upplindningsanordningen (116), varvid upplindningsanordningen (116) uppvisar en utvändig omkretsyta (118) som är anordnad för upplindning av åtminstone två varv (VI, V2) av det första linpartiet (112) runt densamma och varvid fastgöringsanordningen (117) är anordnad för fastgöring av en från upplindningsanordningen (116) kommande fri part (112f) av det första linpartiet vid densamma i samband med förspänningen av förtöjningslinan (111).
2. Vågenergiomvandlare (100) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att upplindningsanordningen innefattar åtminstone ett från flytkroppen (101) utstående långsträckt organ (116) som tillhandahåller åtminstone en del av den utvändiga omkretsytan (118).
3. Vågenergiomvandlare (100) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den utvändiga omkretsytan utgörs av en cylindrisk mantelyta (118) formad av upplindningsanordningen (116).
4. Vågenergiomvandlare (100) enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av upplindningsanordningen består av en tapp (116), en trumma, eller ett rör med ett avrundat och företrädesvis cirkulärt tvärsnitt och vars ena ände är fastsvetsad vid en konsol (119) eller fästplatta monterad på flytkroppen (101) och vars andra, fria ände skjuter utåt i riktning bort från flytkroppen.
5. Vågenergiomvandlare (100) enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av att fastgöringsanordningen (117) innefattar åtminstone en pollare (120, 121) eller en klämanordning för fastgöring av den fria parten (112f) av det första linpartiet med hjälp av en knop eller ett bändslat öga hos den fria parten (11 2f) runt pollaren/pollarna eller fastklämning av den fria parten i klämanordningen.
6. Vågenergiomvandlare (100) enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av upplindningsanordningen (116) är anordnad för att medge att huvuddelen av en dragkraft (Fd) som utövas på en dragande part (112d) av det första linpartiet hos en förtöjningslina (111) som håller på att spännas över medelkraften absorberas av den utvändiga omkretsytan (118) hos upplindningsanordningen och reduceras till en kraft (Ff) i den fria parten (112f) fastgjord vid fastgöringsanordningen (117) som uppgår till mindre än en tiondel av dragkraften (Fd) som utövas på den dragande parten (112d) genom att upplindningsanordningen är anordnad att överföra nämnda dragkraft (Fd) via friktionskraft till den utvändiga omkretsytan (118) enligt sambandet i Eytelweins ekvation F2 = Fl * e<(?*?)>, där ? är friktionskoefficienten och ? är omslutningsvinkeln, så att kraften (Ff) i den fria parten endast blir dragkraften (Fd) dividerad med 43, när det första linpartiet (112) lindas två varv runt den utvändiga omkretsytan (118) och när friktionskoefficienten (?) mellan det första linpartiet (112) och den utvändiga omkretsytan (118) är 0,3.
7. Vågenergiomvandlare (100) enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av upplindningsanordningen (116) är anordnad för att medge att variationer i den dragkraft (Fd) som en förspänd förtöjningslina (111) utövar på en dragande part (112d) av det första linpartiet vid drift av vågenergiomvandlaren (100) kan tas upp av den utvändiga omkretsytan (118) längs ett och ett halvt varv, eller färre, av de åtminstone två varven (V1, V2) av det första linpartiet lindade runt densamma, så att åtminstone ett halvt varv lindat runt den utvändiga omkretsytan (118) förblir opåverkat av variationerna i dragkraft (Fd) genom att upplindningsanordningen (116) är anordnad att överföra nämnda dragkraft (Fd) via friktionskraft till den utvändiga omkretsytan (118) enligt sambandet i Eytelweins ekvation F2 = F1 * 6<(?*?)>och genom att dragkraften (Fd) i den förspända förtöjningslinan, vid normal drift av vågenergiomvandlaren, varierar några 100 N kring 2 ton, som motsvarar förspänningskraften i ett normalt fall, samt genom att medellasten i förtöjningslinan, dvs. förspänningskraften 2 ton, långsamt kommer att transporteras till den fria parten (11 2f), så att friktionskoefficienten (?) i Eytelweins ekvation är noll vid en längre tids drift av vågenergiomvandlaren och genom att friktionskraften vid ett efterföljande maxlasttillfälle, enligt Eytelweins ekvation, kommer att lösas ut under 1,5 varv, efter vilket 2 ton har uppnåtts.
SE1530060A 2015-04-02 2015-05-05 Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning SE541139C2 (sv)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1530060A SE541139C2 (sv) 2015-05-05 2015-05-05 Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning
PCT/SE2016/000016 WO2016159856A1 (en) 2015-04-02 2016-03-31 Wave energy converter with mooring system comprising buoyant elements
US15/563,006 US10495052B2 (en) 2015-04-02 2016-03-31 Wave energy converter with mooring system comprising buoyant elements
EP16773563.8A EP3277949B1 (en) 2015-04-02 2016-03-31 Wave energy converter with mooring system comprising buoyant elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1530060A SE541139C2 (sv) 2015-05-05 2015-05-05 Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1530060A1 SE1530060A1 (sv) 2016-11-06
SE541139C2 true SE541139C2 (sv) 2019-04-16

Family

ID=57406377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1530060A SE541139C2 (sv) 2015-04-02 2015-05-05 Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE541139C2 (sv)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631921A (en) * 1985-08-05 1986-12-30 Linderfelt Hal R Float for wave energy harvesting device
WO1997041349A1 (en) * 1996-04-29 1997-11-06 Ips Interproject Service Ab Wave energy converter
US20120037060A1 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 Chapman Randall F Covered marine deck structure for rope contact

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631921A (en) * 1985-08-05 1986-12-30 Linderfelt Hal R Float for wave energy harvesting device
WO1997041349A1 (en) * 1996-04-29 1997-11-06 Ips Interproject Service Ab Wave energy converter
US20120037060A1 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 Chapman Randall F Covered marine deck structure for rope contact

Also Published As

Publication number Publication date
SE1530060A1 (sv) 2016-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10190568B2 (en) Wave energy converter
AU2008203291B2 (en) An offset anchoring system
US20100276934A1 (en) System for generating electric power from fluid current
EP3277949B1 (en) Wave energy converter with mooring system comprising buoyant elements
US9745023B2 (en) Water anchors
CN105494178B (zh) 浮式网箱水下易拆卸绑定结构
AU2002308391A1 (en) Improved mooring system
CN109488517A (zh) 浮体绳轮波浪能采集系统
EP3419890B1 (en) Mooring
US20120312218A1 (en) Mooring Components
Flory et al. Mooring systems for marine energy converters
EP4115081B1 (en) Method of installing rotor blades on an offshore wind turbine
SE541139C2 (sv) Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande upplindningsanordning och fastgöringsanordning
SE541894C2 (sv) Vågenergiomvandlare med förtöjningssystem innefattande flytelement
SE541146C2 (sv) Vågenergiomvandlare med elastiskt förtöjningssystem
RU2810864C1 (ru) Устройство для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию
CN117227902A (zh) 用于无动力浮体定位的临时锚使用方法
CN112227320A (zh) 一种可升降的拦截网系统
CN110803254A (zh) 螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统
Thahir et al. NUMERICAL STUDY ON NOVEL HYBRID–TAUT MOORING SYSTEM WITH CLUMP WEIGHTS AND BUOYS