NO771013L - Boelgekraftverk. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for absorbering eller utnyttelse av energien i bølger i vann.

For dette formål er det gjennom tidene fremsatt en rekke forslag

hvor det bl.a. har vært forutsatt bruk av væskefortrengerlegemer,

som kan være flytende, neddykkede eller montert på innretninger festet på land eller på sjøbunnen, og som beveger seg i takt med de varierende påvirkningskrefter fra bølgene. F.eks. kan et slikt væskefortrengerlegeme være et flytelegeme som beveger seg i takt med vannets vertikale bevegelse i bølgene. Vanskeligheten har i det vesentlige bestått i at slike flytelegemer vil bevege seg i takt med bølgene, slik at energi som måtte oppfanges under en bølgefase, vil .gå tapt under den annen fase. Energiutvekslingen blir mest effektiv hvis legemet er i resonans med -bølgen, idet faseforholdene da er slik at flytelegemet har størst hastighet oppover henhv. nedover når det er en bølgetopp henhv. bølgedal,

og bølgen avgir energi til legemet under, hele svingeperioden. Imidlertid er formen for en havbølge vanligvis ikke rent sinusformet, og det vil derfor ikke oppnås optimale forhold ved avstemning til resonans, men ved oppnåelse av et bestemt forhold mellom fasene for flytelegemet og bølgen, sammen med et bestemt forhold mellom amplitudene for de to bevegelser.

Disse optimale forhold er skjematisk vist i fig. 1 på de vedføyde tegninger, hvor kurven A antyder den kraft en bølge til en hver tid utøver på et flytelegeme og kurven C viser den bevegelse flytelegemet bør utføre, idet det for enkelthets skyld skal forutsettes en harmonisk innkommende bølge og at flytelegemet svinger om en likevektstilling. Det er teknisk komplisert å oppnå denne optimale bevegelse C, under de skiftende bølgeperioder og bølgeformer. Ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse kan den tilnærmet optimale bevegelse, som er vist ved kurve B, oppnås ved relativt enkle tekniske innretninger. Dette oppnås ved å holde væskefortrengerlegemet fast i bestemte tidsintervaller.

Det skal som utgangspunkt forutsettes at legemet er i sin nederste stilling ved tiden t aog det skal sørges for at det i forhold til bølgen beveges forholdsvis raskt oppover til den øverste stilling. Videre må det sørges for at legemet beveger seg forholdsvis raskt nedover når der er en bølgedal. Legemet må altså holdes fast i sin øvre stilling, som er nådd ved tiden t og frem til tiden t^, for deretter å bringes raskt nedover til nedre stilling ved tiden t^, hvoretter det motsvarende gjentar seg når der er en bølgetopp. Flytelegemets hastighet må velges slik at denne alltid har samme fortegn som påvirkningskraften fra bølgen, slik' at det den hele tid overføres effekt fra bølgen til legemet. Samtidig må tidspunktene velges slik at legemets hastighet er størst når kraften fra bølgen er størst, d.v.s at legemet beveger seg oppover i sjøen når oppdriftskraften er størst og nedover i sjøen når oppdriftskraften er minst. Derved vil legemet akkumulere energi fra bølgen.

Videre må flytelegemets maksimale utsving reguleres i forhold

til bølgeamplituden. Dette skjer ved å regulere størrelsen på dempningen av bevegelsen. Dempningen kan f.eks. etableres ved at flytelegemets lineære bevegelse ved egnede mekaniske innretninger gir en tvungen rotasjon av en elektrisk generator som leverer nytteenergi. Kurve B i fig. 1 er såledeskarakterisert vedat flytelegemets bevegelse er tilpasset bølgeutsvinget både når det gjelder fase og amplitude slik at tilnærmet maksimal absorpsjon a-v bølgeenergi vil finne sted.1

For å oppnå den■bevegelseskurve B som er vist i fig. 1, må

legemet utsettes for krefter med egnet fortegn på egnede tidspunkter, og foreliggende oppfinnelse går ut på en anordning hvor de forhold

som er beskrevet ovenfor er søkt oppnådd i så høy grad som teknisk mulig. Anordningen kan herunder være av den art hvor et flytelegeme er forbundet med sjøbunnen gjennom en forankringsline eller-stang som er tilsluttet flytelegemet gjennom en hydraulisk sylinder- • stempel-anordning med tilhørende ventilinnretninger eller låsemekanisme for oppnåelse av de nødvendige krefter på flytelegemet på de forutsatte tidspunkter. I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at stemplet i den hydrauliske sylinder-stempel-anordning er tilsluttet minst en trykkbeholder under bruk av ventilinnretninger som, i overensstemmelse med flytelegemets stilling i forhold til en nullstilling i vannet, gir mulighet for overføring av en væske mellom trykkbeholderen og stemplets trykkside, og omvendt, under utnyttelse.av energien i denne væskestrøm.

Anordningen kan også være av den art hvor væskefortrengerlegemet befinner seg i eller helt under vannoverflaten hvor det er montert til en, på sjøbunnen eller på land, festet konstruksjon som væskefortrengerlegemet kan bevege seg i forhold til. Denne relative svingebevegelse som kan være vertikal, horisontal eller rullende, utnytter, respektivt vertikale, horisontale eller rullende varierende bølgekrefter.

Den nødvendige fasestyringen av fortrengerlegemets bevegelse, i samsvar med kurve B i fig. 1, skjer ved hjelp av en låsemekanisme, f.eks. en clutch eller ved hjelp av en ventil i en hydraulisk sylinder/stempel-anordning.

I den foreliggende oppfinnelse blir låsemekanismen og dempings-mekanismen styrt av en datamaskin som får tilført ihngangssignaler fra en eller flere bølgemålere plasser i sjøen i en avstand fra fortrengerlegemet eller direkte på fortrengerlegemet. Dette anses å være kjent teknologi^og blir ikke nærmere omtalt her.

På vedføyde tegninger; er det skjematiskkvist noen eksempler på hvorledes en anordning kan utformes for oppnåelse av de forhold som er beskrevet ovenfor.

Fig. 2 viser en anordning hvor det brukes en enkelt trykkbeholder og en ventilinnretning. Fig. 3 viser en anordning som er identisk med den i fig. 2 med unntagelse av at ventilens funksjon er erstattet av en låsemekanisme. Fig. 4 viser en anordning, også med en enkelt trykkbeholder under bruk av en ventil i form av en skråblokkmotor. Fig. 5 viser en anordning hvor det brukes to trykkbeholdere og et antall ventiler.

Fig. 6 og 7 viser videre utførelsesformer.

Fig. 8 viser en anordning hvor forankringslinen er erstattet med en søyle som kan oppta både trykk og strekk og hvor flytelegemets posisjon kan fastlåses ved hjelp av en låsemekanisme. Fig. 9 viser en anordning hvor flytelegemet er erstattet med et helt neddykket legeme som er sammensatt av innbyrdes bevegelige deler og har variabelt volum og hvor volumets størrelse kan fastlåses ved hjelp av en låsemekanisme. Fig. 10 viser en anordning hvor flytelegemets funksjon er erstattet med en bevegelig letn og hvor lemmens posisjon kan fastlåses ved hjelp av en låsemekanisme.

I beskrivelsen av de forskjellige utførelseseksempler, skal det hele tiden henvises til fig. l,:med de kurveformer og tidsangivelser som er vist der. I alle figurer er det brukt de samme henvisningstall for deler som tilsvarer hverandre.

I fig. 2-7 betegner 1 et flytelegeme som er holdt i en delvis nedsenket likevektstilling i sjøen, d.v.s. når der ikke er bølger,

ved hjelp av en line 2 som ved den ene ende er fast forbundet med sjøbunnen 3 og ved den annen ende er tilsluttet et stempel 4 i en hydraulisk sylinder-stempel-anordning som er anordnet inne i legemet 1

således at stemplet 4 beveges i forhold til sin sylinder 5 i avhengighet av stillingen av legemet 1 i forhold til linenn2.

Denne forutsettes å holdes stram til enhver tid ved hjelp av

den kraften som trykket i beholderen 7 utøver på stemplet 4.

6 betegner en ballast.

I fig. 2 er det vist en anordning hvor trykkrommet i sylinderen 5

er tilsluttet en beholder 7 gjennom en turbin 10 og en ventil 11. Væsken i beholderen U.. holdes under trykk ved hjelp av en gass i det lukkede rom 9 i beholderen.

Det skal innledningsvis antas at trykket i rommet 9 er så stort

at det, sammen med vekten av flytelegemet i 1 inkludert dets ballast 6 , holder legemet halvt neddykket i sjøen. Ved hjelp av innretningene 10 og 11 kan nå den vertikale bevegelse-av flytelegemet styres. Når legemet går oppover eller nedover i sjøen,, vil væske føres inn i henholdsvis ut av beholderen 7.

Under henvisning til fig. 1 , vil denne anordning virke på

følgende måte:

Når kurven B går gjennom null er utsvinget av legemet 1 i forhold til 1ikevektsposisjonen lik null, mens påvirkningskraften for bølgen, tilsvarende amplituden av kurven A, er maksimal. På grunn av at flytelegemet på dette tidspunkt har kinetisk energi, vil det svinge videre og lenger ut enn tilsvarende høyden av bølgen, men denne bevegelse vil gradvis bli bremset ned. Ved tiden t char legemet sitt største utsving, mens hastigheten er null. Ved dette tidspunkt stenges ventilen 11 slik at legemet 1 blir stående i .sin øvre stilling til tidspunktet t^, hvor ventilen 11 igjen åpnes og legemet 1 utsettes for akselerende krefter og svinger ut til det største nedre utsving, ved tiden t^, i hvilket tidspunkt ventilen 11 stenges, hvorfor legemet 11 blir stående til tidspunktet t hvor ventilen 11 igjen blir åpnet, hvoretter hele forløpet, gjentar seg.

I tillegg til oppdriftskraften og til kraften på grunn av trykket

i trykk-kammeret 9, utsettes legemet også for en dempningskraft som gjennom turbinen 10 og generatoren 12, vil gi nytteeffekten

'for anordningen. Dempningskraftens størrelse kan reguleres ved hjelp av generatorens belastning. I den anordning som er vist, vil turbinen og generatoren ha vekslende omdreiningsretning, og derfor gi en varierende elektrisitetsproduksjon. I-fig. 3 er vist en anordning som er lik den i fig. 2 bortsett fra at ventilen 11 er erstattet med låsemekanismen 26. Denne låsemekanismen holder flytelegemet fast i øvre og nedre stilling og har derfor samme funksjon som ventilen 11.

I fig. 4 er vist en anordning, hvor innretningen 8 kombinerer funksjonene til turbinen 10 og ventilen 11 i fig. 2. Innretningen 8 er av den art, f.eks. en hydraulisk skråblokkmotor som kan regulere gjennomstrømningehastigheten ved mekanisk endring av skråningsvinkelen. Slike maskiner er kjent i seg selv og utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse. Den skal derfor ikke beskrives nærmere. En slik innretning er kjent under betegnelsen "Brueninghaus Axialkolbeneinheit" Innretningen 8 styres slik at gjennomstrømningshastigheten er null i tidsintervallene t til t^og tf til tg etc, i fig. 1. Innretningen virker derfor som e:r>jventil og erstatter ventilen 11 i fig. 2. Når flytelegemet er i bevegelse, vil det strømme væske gjennom innretningen 8, og den vil da virke som er hydraulisk motor. Til motorakslen er det koblet en elektrisk generator som produserer nytteenergi og dermed demper flytelegemets bevegelse. Dempningens størrelse kan reguleres ved hjelp av generatorens belastning. Ved regulering av skråblokkmotorens skråningsvinkel kan motoren gis konstant ro tas j onsretning,. uavhengig av væskestr ømmens retning. Motorens rotasjonsfart kan holdes konstant. Dette gjør det mulig å koble generatoren direkte til et hovednett. Energien som generatoren leverer til hovednettet, vil være fluktuerende.

Flytelegemet er i fig. 4 formet som en kule. Dette kan være fordelaktig fordi dreiemomentet som bølgene øver på legemet, da der null og derfor gir en minimal bøyepåkjenning på, den forholdsvis tynne stempelstangen som er fastmontert på stempelet 4, og som kan gli gjennom en åpning (foring) nederst- i flytelegemets bunn,

og som, i sin nederste ende er forbundet med linen 2.

I fig. 5 er der vist en anordning med en høytrykksbeholder 1 og

en lavtrykksbeholder 13, samt ventiler 14 henhv. 15 i forbindelsene mellom trykkrommet i sylinderen 5 og de to beholdere 7 henhv. 13, s samt en ledning 16 som fører fra væskerommet i beholderen 7 til gassrommet i beholderen 13 og der munner ut i- et strålemunnstykke 17, for samvirke med et peltonhjul 18, som driver en elektrisk generator.

Denne anordning vil virke på følgende måte, idet det stadig skal

.henvises til fig. 1.

Kurven A viser påvirkningskraften fra en harmonisk innkommende bølge og kurven B viser utsvinget av legemet 1 i forhold til en likevektstilling."Ved tidspunktet t • er legemet i sin nederste stilling, ved store bølger vil dette si bare litt over vannflaten. På dette tidspunkt åpnes ventil 15 slik at den samlede kraft på legemet blir oppdriftskraften, som nå er tilnærmet maksimal,

minus den kraft som trykket i rommet 25 utøver på stemplet 4. Legemet vil følgelig bevege seg oppover. Ved tiden tfe blir ventilen 14 åpnet og ventilen 15 stengt. Ved at legemet har beveget seg oppover i vannet er oppdriftskraften nedsatt samtidig som kraften på stemplet 4 er blitt større på grunn av at trykket i rommet .9 •

•er større enn i rommet 25, slik at legemet retarderes. Ved. tiden t er legemet 1 sin øvre stilling og dets hastighet er null. Nå blir ventil 14 lukket og trykket på stemplet 4 vil da synke slik at oppdriftskraften i seg selv er i stand til å holde legemet i denne øvre stilling. Ved tiden t^blir ventilen 14 åpnet mens ventilen 15 fremdeles er lukket, og legemet vil gå nedover i vannet. Ved tiden t eblir ventilen 15 åpnet og ventilen 14 stengt. Da oppdriftskraften nå er blitt forholdsvis stor, mens påvirkningen på stemplet 4 er blitt mindre ved at trykket i rommet 35 er mindre enn i rommet. 9, vil legemet retarderes inntil det når sin nedre stilling ved tiden tf hvor hastigheten er null. Ventilen 15 blir da lukket, og den væske som er innesluttet i sylinderen 5 vil da

hindre at flytelegemet igjen beveger seg oppover. Legemet holder seg følgelig i nedre stilling inntil ventilen 15 igjen åpnes ved tiden tg, hvoretter hele forløpet gjentar seg.

Virkningen av en anordning i henhold til oppfinnelsen bygger

på en riktig styring av faseforholdet og amplitudeforholdet for bølgen og flytelegemet.

Fasestyringen blir etablert ved inn- og utkobling av ventilene

14 og 15 ved tidspunktene t , tc, t^og tf. Disse tidspunkter må velges slik at legemets hastighet til enhver tid har samme fortegn som påvirkningskraften fra bølgen. Da vil nødvendigvis effektihele tiden bli overfør.t fra bølgen til flytelegemet. De forskjellige tidspunkter må videre velges slik at legemet har sin største hastighet når påvirkningskraften er størst. Der fremgår av fig. 1 at legemet beveger seg oppover i vannet når oppdriftskraften er størst og nedover når den er minst. Dette innebærer at legemet akkumulerer energi fra bølgéne.

Da legemet stadig akkumulerer energi fra bølgene,må dets svingebevegelse dempes for at utslags-amplituden ikke stadig skal øke.

I den anordning som er vist oppnås denne amplitudestyring ved at væske overføres fra lavtrykksbeholderen 13 til høytrykksbeholderen 7 ved hjelp av stemplet 4 og ventileneul4 og 15. I tidsrommet t -t^, hvor ventilen 15 er åpen, presser stemplet 4 væske inn i beholderen 13, mens væske tappes ut av denne beholder i tiden tc-t^. Da imidlertid lengden av den rel.ative bevegelse mellom stemplet 4

og dets sylinder 5 er større i tiden t -t_ enn i tiden t -t, blir

3 J cf ab

det en netto væskestrøm ut av beholderen 13, som pr. omløp, er proporsjonal med forskjellen i slaglengden i de to tidsperioder.

Ventilen 14 er åpen i tidsrommet t, -t og t -t . I det første

^ b c 3 c e

tidsrom går væske inn i beholderen 7 og i det annet tidsrom ut av denne. Her er slag3 le• ngden større i tidsrommet t, b -t c enn i tidsrommet t d ,-. t e', slik at det blir en netto væskestrøm inn i beholderen 7. På grunn av trykkforskjellen mellom beholderen 7

og 13, betyr dette at flytelegemet 1 har*'utført et arbeide som,

under stasjonære forhold er lik den energi som er akkumulert fra bølgene. Det utførte arbeide er tilnærmet proporsjonalt med den netto væskemengde som overføres fra beholder 13 til beholder 7,

og kan styres ved valg av tidspunktene t^og tQ. Under forutsetning av at flytelegemet har maksimalt utsving, d.v.s. hvis bølgene er forholdsvis høye, vil lengdene av tidsrommene t^-t^ og t^-te avta

når bølge-høyden øker, mens lengdene av tidsrommene t-t og t^-tf stort sett er bestemt av systemets egenperiode og følgelig ikke regulerbare. Det er derfor av betydning at denne egenperiode må væire mindre enn den gjsnnomsnittlige bølgeperiode som ventes. Med en årlig gjennomsnittlig bølgeperiode på 10 sekunder, bør egenperioden ligge på 5-7 sekunder.

I ikke-regulære bølger vil bølgeamplituden variere sterkt og dét

er derfor viktig at flytelegemet dempes i sine bevegelser både oppover og nedover, slik som beskrevet ovenfor, idet omkoblingst-ids-punktene t^og t bestemmes ved hjelp av en regnemaskin styrt av en eller flere bølgemålere samtidig som omkoblingen av ventilene gjøres så raskt som forholdene tilsier.

Det er selvsagt viktig at tapene i det hydrauliske system blir

så små som mulig. I denne hensikt benyttes det derfor høye trykk i de to trykkbeholdere, eksempelvis henholdsvis 100 og 300 atm. hvorved stempelf1 aten og væskemengden kan gjøres små. Ved trykk av den størrelsesorden som er nevnt, kan det være hensiktsmessig å bruke olje som hydraulisk væske, selv om virkningsgraden for. turbinen da er mindre enn ved bruk av vann.

I den utførelsesform som nettopp er beskrevet under henvisning til fig. 5,kan det medføre konstruktive vanskeligheter å oppnå den gunstige utførelse av ventilene 14 og 15, idet de både må være store for å kunne slippe store væskemengder gjennom, og meget raske for å oppnå den ønskede amplituderegulering.

I fig.6 er det vist en utførelsesform for anordningen i henhold

til oppfinnelsen, hvor fasereguleringen og amplitudereguleringen utføres ved hjelp av hver sine komponenter i systemet.

I denne anordning er stemplet 4 utført dobbeltvirkende, idet rommet under stemplet 4 er tilsluttet trykkbeholderen 7 gjennom en ventil 11 mens rommet 19 over stemplet 4 etter valg kan tilsluttes beholderen 7 eller beholderen 13 gjennom ventiler 20 henhv. 21. Som i foregående eksempel er en turbin 18 anordnet i beholderen 13 påvirket av en væskestråle gjennom et munnstykke 17 fra væsken i beholderen 7.

Ved hjelp av trykket i beholderen 7 blir flytelegemet holdt halvt nedsenket når det er i - likevekssbilling , mens ventilen 11 holdes lukket når legemet er i sine to ytterstill inger. Ved åpning av denne ventil på de egnede tidspunkter kan denne ventil alene-"utføre fasereguleringen.

Amplitudereguleringen utføres ved hjelp av det dobbeltvirkende stempel. 4 og de to ventiler 20 og 21. Uten ekstra-regulerings-innretninger vil det ved hjelp av ventilene 20 og 21 kunne oppnås følgende virkning. Når legemet 1 beveger seg oppover i sjøen blir væske suget inn i rommet 19 over stemplet 4 fra beholderen 13, idet ventilen 21 da er åpen mens ventil 20 er lukket. Når legemet så går nedover i sjøen, lukkes ventil 21 og væske blir tvunget gjennom ventil 20 inn i beholderen 7. I løpet av et helt omløp vil det følgelig være ført væske fra beholderen 13 til trykkbeholderen 7, og dette vil representere et arbeide som vil begrense amplituden for flytelegemet. Denne begrensning må foregå slik .at den energi som kan tas ut blir størst mulig. Dette kan foregå på følgende måte: Normalt skal ventil 20 være lukket og ventil 11 åpen under den oppadgående bevegelse mellom tidspunktene t a og t, JD. Væske vil da strømme ut av beholderen 13. Hvis imidlertid ventil 20 holdes åpen og ventil 21 lukket i tidsintervallet t cl til t, JO,vil væske i stedet strømme ut fra beholderen 7, hvoretter ventilen 20 bringes til å lukke raskt ved tidspunktet t^samtidig som ventil 21 åpnes. Ventilene 20 og 21 er fortrinnsvis utført slik at de følger hverandre, når den ene er åpen er det annen lukket. Netto kraft som påvirker stemplet 4 blir derved større slik at flytelegemet bremses under en del av den videre bevegelse oppover, avhengig av beliggenheten av tidspunktet t^. Ved tidspunktet tcblir ventilen 11 lukket slik at flytelegemet holdes i sin øvre stilling.

I tidsrommet t -t , holdes ventilen 21 åpen. Ved tidspunktet t ,

cd d åpnes ventilen 11 og legemet begynner å bevege seg nedover slik at væske strømmer inn i behol• de■ ren 7. Ved tidsp^ unktet t e blir ventilen 21 bragt til å lukke raskt samtidig som ventilen 20 åpnes. Den netto kraft på stemplet 4 blir da mindre, slik at flytelegemet blir bremset i et tidsrom som avhenger av beliggenheten av

tidspunktet t . Ved tidspunktet t^blir ventilen 11 lukket og legemet holdes fast i sin nedre stilling,mens ventilen 20 stadig holdes åpen. Fra tidspunktet t ,.som tilsvarer tidspunktet t&gjentar hele forløpet seg. Nytteenergien tas ut ved hjelp av turbinen 18, slik som beskrevet ovenfor.

Den maksimale dempning av flytelegemets bevegelser, og dermed

den største utnyttelse av energien i disse bevegelser, kan fastlegges ved dimensjonering av stempelflaten på oversiden av stemplet 4 i forhold til stempleflaten på undersiden. Dette henger sammen med at den nyttige energi som flytelegemet kan .

avgi, normalt vil være meget mindre enn den energi som pendler mellom potensiél og kinetisk energi i anordningen. Dette henger igjen sammen med at,flytelegemet normalt svinger med en meget større amplitude enn bølgene.

Sammenholdt med den anordning som er vist i fig. 5 viser den anordning som er vist i fig. 6 i det vesentlige følgende f ox& l jei ler.:

Den mengde væske som skal passere ventilene 20 og 21 i fig. 6

er vesentlig mindre enn den som passerer ventilene 14 og 15 i fig. 5, slik at disse ventiler 20 og 21 kanuutføres mindre.

Da omstillingstiden for ventilene 20 og 21 dessuten er vesentlig mindre kritiske enn for ventilene 14 og 15, vil det være teknisk enklere å gjennomføre amplitudereguleringen ved hjelp av anordningen i henhold til fig. 6. Et forhold som også er av praktisk betydning er at ventil 11 i fig. 6 blir omkoblet mens flytelegemet er i ro i sine ytterstill inger, slik at selv om denne ventilen har relativt store dimensjoner, er det forholdsvis god tid til å foreta inn- og utkoblinger av ventilen.

Hvis regnemaskin-styringen av ventilene 20 og 21 av en eller annen grunn skulle svikte, vil flytelegemet utsettes for størst dempning, uten at annen skade vil skje.

Mens anordningen i fig. 5 er utstyrt med to trykkbeholdere 7 og 13, hvorav den siste inneholder turbinhjulet 18,kan denne beholder 13 i fig. 6 stå under atmosfæretrykk, slik at tilsyn og vedlikehold av turbinen blir enklere.

Anordningen i fig. 6 har tre ventiler, mens det i fig. 4 er

bare to.

I fig. 7 er det vist en ytterligere anordning i henhold til oppfinnelsen, hvor amplitudereguleringen oppnås ved bruk av et ekstra stempel 22. Som i fig. 6 skjer fasereguleringen ved å bestemme de r/iktige tidspunkter for åpning og lukning av ventilen 11, mens flytelegemet 1 er i ro i sine ytterstillinger. Amplitudereguleringen foregår ved å styre en ytterligere tre-veis-ventil 23. I gjennomstrømnings-stillingen for ventil 23, hvor det er åpnet for fri passasje mellom de loddrette ledninger, blir bevegelsen av flytelegemet ikke utsatt^ for noen vesentlig dempning. Passasjen o mellom de vannrette ledninger er da stengt. Når legemet beveger seg oppover og ventilen 23 omstilles slik at det dannes forbindelse mellom undersiden av stemplet 22 og væskerommet i beholderen 7 og mellom oversiden av stemplet 22 og beholderen 13, vil bevegelsen dempes ved at stemplet 22 suger væske fra beholderen 13 til trykkbeholderen 7'. Ved dempning av den nedovergående bevegelse av legemetl må ventilen 23 stå i en slik stilling at stemplet 22 trykker væske fra oversiden av stemplet 22 til trykkbeholderen 7. Ved denne stilling av ventilen 23 er det forbindelse mellom oversiden av stemplet 22 og trykk-k ammer et 9 og mellom undersiden' av stemplet 22 og turbinkammeret 25. Ventilen 23 er av typen "make before break",

slik at overgangen fra den første stilling til de to øvrige

stillinger blir slik at ledningene fra beholderen 13 og fra trykkbeholderen 7, de vannrette ledninger i figuren, åpnes kort for gjennomstrømnings-forbindelsen mellom de loddrette ledninger stenges-. Hvis ventilen 235ikke er tilstrekkelig rasktvirkende, er. det nødvendig å anordne en ventil 24 for å stenge forbindelsen mellom væskerommet i beholderen 7 og beholderen 13 under omstillingen av ventil 23.

Virkemåten av den anordning som er vist..i fig. 7 er analog med virkemåten for den anordning som er vist i fig. 6, sammenholdt med diagrammet i fig. 1, således at én detaljert gjennomgåelse må anses overflødig.

Også i fig. 7 er det vist anordningen av en ventil 11, hvis

oppgave det også er å sørge for at flytelegemet holdes i sine ytterstillinger. Da ventilen forøvrig ikke deltar i de styrings-funksjoner som forøvrig utøves, er det vel mulig å erstatte denne ventil med en mekanisk koblingsanordning i tilslutning til stempelstangen for stemplet 4.

I fig. 8 er det vist en ytterligere anordning i henhold til oppfinnelsen. Flytelegemet 1 kan her bevege seg i forhold til en søyle 33 som er fundamentert på sjøbunnen 3, og som kan ta både trykk-krefter og strekk-krefter. Søylen er avstivet ved hjelp av barduner 34 eller eventuelt ved en fagverkskonstruksjon. Til.

søylens øvre ende er det fastmontert et stempel 4 i en hydraulisk sylinder-stempel-anordning, som er anordnet inne i legemet 1

således at stemplet 4 beveges i forhold til sin sylinder 5 i avhengighet av stillingen av legemet 1 i forhold tii søylen 33.Ballasten 6 og gasstrykket i kamrene 9 og 25. er avpasset således

at i tidsmiddel er legemet 1 i en halvt nedsenket posisjon som svarer til likevektsstillingen.

Når legemet 1 utfører vertikale svingninger under påvirkning av bølgene, blir svingningens fase styrt ved hjelp av låsemekanismen 26. Ampi itudestyringen skjer ved hjelp av stemplet 4 og de to

ventilene'" ' 20- og 21. Virkemåten er som forklart for anordningen i fig. 6 med den forskjellen at oppadgående og nedadgående bevegelse bytter rolle, fordi rommet 19, i motsetning til i fig.

6, er på undersiden av stemplet 4 i fig. 9.

I fig. 9 er det vist en ytterligere anordning i henhold til oppfinnelsen, hvor hele anordningen er plassert under vannoverflaten. Væskefortrengerlegemet 1 består av en sylinder med toppflate, og det kan bevege seg opp og ned i forhold til en fast (stillestående) sylinder med bunnflate 35. Mellom sylinderflaten er det anordnet en pakning 38 for tetning, og rommet 37 mellom sylindrene er fyllt med luft eller en annen gass. Når der ingen bølger er, så fortrengerlegemet 1 er i ro i sin likevektsposisjon, vil vekten av legemet 1 samt vanntrykket mot dets toppflate være utbalansert av gasstrykket i rommet 37. Det gassfyllte rom 37 gir en netto oppdrifts- kraft til anordningen , slik at delen 35 holdes i ro ved hjelp av forankringsliner 39 som i sin nederste ende er festet på sjøbunnen 3. Eventuelt kan delen 35 og dermed hele anordningen være fundamentert og lagt direkte på sjøbunnen.

Når det er bølger på overflaten, vil det varierende væsketrykket utøve en vekslende vertikale kraft på fortrengerlegemet 1, som antydet ved kurve A i fig. 1. Fasestyringen skjer ved hjelp av en låsemekanisme 26, som i tidspunktene t og t^. låser de to sylindre 1 og 35 fast til hverandre, hvorved volumet av rommet 37 holdes på en konstant størrelse . Låsemekanismen 26 utføres i

tidspunktene ta, t, og t (kurve B i fig. 1), slik.at legemet 1

cl Q CJ

igjen kan beveges. For at fortrengerlegemets hastighet alltid skal ha samme retning som den vekslende påvirkningskraften fra den innkommende bølge, må legemet 1-beveges nedover, henhv. oppover, når der på vannoverflaten rett ovenfor anordningen er en bølgetopp, henhv. bølgedal.

Reguleringen av amplituden av svingebevegelsen av fortrengerlegemet 1 skjer ved å la svingebevegelsen dempes optimalt ved at stemplet

4, som gjennom sin stempelstang 36 er fast forbundet med legemet 1, tvinges til å utføre arbeid ved- å pumpe en regulert mengde av hydraulikkvæske fra turbinhuskammeret 25 til høytrykkskammeret 9. Reguleringen skjer ved å styre ventilene 20 og 21 på samme måte som for anordningen i fig. 8 og som detaljert forklart for anordningen i fig. 6.

Den anordning som er vist i fig. 9 er orientert slik at fortrengerlegemet 1 utfører vertikale bevegelser. En slik anordning kan også orientere} slik at f ortrengerlegemet utfører horisontale svingebevegelser, og kan da være ahbragt på en fjellvegg under vannoverflaten, fortrinnsvis på det sted på kysten hvor det er brådypt.

Eventuelt kan den sylindriske-, del av fortrengerlegemet 1 erstattes av en bøyelig eller tøyelig vegg, f.eks. belg, membransylinder eller ballongduk. Denne er festet både til toppflaten av fortrengerlegemet 1 og til øverste kant av sylinderen 35 slik at pakningen 38 unngås

(erunødvendig). Låsemekanismen anordnes i såfall slik at den kan

låse fast stempelstangen 36.

I fig. 10 er det vist en ytterligere anordning i henhold til oppfinnelsen, mens fig. 10a viser et horisontal snitt av væskefortrengerlegemet 1 med tilslutninger.

I denne anordning består fortrengerlegemet av en vertikal eller tilnærmet vertikal lem eller plate 1, hvis nederste horisontale kant, som ligger under vannflaten, er utformet som en sylindrisk flate.40, som kan dreie seg frem og tilbake i et lager 41 anbragt nær land på sjøbunnen eller-i en fjellside under vannflaten,

slik at hele platen 1 kan svinge om en horisontal akse som er senteraksen i sylinderflaten 40. Vinkelrett på denne akse er det anbragt to vertikale faststående vegger eller plater 43, slik at det ikke blir vesentlig lekkasje av vann meldom disse faststående plater og de to vertikale, eller tilnærmet vertikale kanter av plate 1. For å hindre slik lekkasje kan det eventuelt være anordnet tetningspakninger 38 i kantene av legemet 1. Plate 1 er dimensjonert slik at dens øvre horisontalen kant alltid er over vannflaten. -Det er. ikke vesentlig for sammenspillet mellom bølgene og den svingende plate 1 om rommet 42 mellom platen og strandkanten er fyllt med vann eller om den er tømt for vann. Det svingende vinkelbevegelse av platen 1 overføres til svingende horisontalbevegelse i stempelstangen 36 og dermed stemplet 4 ved hjelp av en mellomstang 46 og to ledd 44 og 45.

Bølgene påvirker fortrengerlegemet 1 med en kraft (mekanisk kraftmoment om den ovenfor nevnte horisontale akse) som vist ved kurve A i fig. 1. Ved hjelp av anordningene for fasestyring og ampi itudestyring sørges det for at vinkelbevegelse av plate 1 får et forløp som vist ved kurve B i fig. 1. Anordningen for faseregulering og amplituderegulering er her anbragt på land og fungerer analogt med tilsvarende anordninger vist i fig. 6, 8 og 9, og forklart tidligere. F.eks. skjer fasestyring ved hjelp av mekanisme 26 som kan låse fast stangen 36 og dermed væskefortrengerlegemet 1. Forbindelsen mellom trykk-kammeret 9 og den ene side av stemplet 4 har ikke til hensikt å betjene amplitudereguleringen, men tjener til å utbalansere de kraftvirkninger det hydrostatiske trykk i vannet utøver på plate 1, ved at trykket i beholderen 7 utøver en trykk-kraft på stemplet 4. I en anordning hvor rommet 42 er fyllt med vann er forbindelsen mellom trykkbeholderen og stemplet 4 unødvendig, og den ene (høyre) enden av sylinderen 5 kan da ha fri åpning mot atmosfæren.

Claims (7)

1. Anordning for utnyttelse av energien i bølger i vann, med et flytelegeme som er forankret i sjøbunnen og tilsluttet forankringsinnretningen gjennom en hydraulisk sylinder-stempel-anordning, karakterisert vedat trykksiden av stemplet er tilsluttet minst en trykkbeholder under bruk av ventil-innretninger som, i avhengighet av flytelegemets stilling i forhold til en null-stilling i vannet, gir mulighet for overføring av væske mellom trykkbeholderen og stemplets trykkside og omvendt under utnyttelse av energien i væskestrømmen.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat ventilinnretningen er utformet som en pumpe/motor tilsluttet en elektrisk generator.

3. Anordning som angitt i krav 1, hvor stemplets trykkside er tilslubtet et par trykkbeholdere,karakterisert vedat de to trykkbeholdere står under innbyrdes, forskjellige trykk, idet de to ventil-innretninger mellom stemplets trykkside og de to trykkbeholdere er innrettet til å innta innbyrdes motsatte stillinger samtidig som det er anordnet en forbindelse mellom vannrommet i høytrykkbeholderen og atmosfæren i lavtrykkbeholderen, for utnyttelse av energien i væske som strømmer gjennom denne forbindelse.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert vedat utløpet av forbindelsesledningen er utformet som en nåleventil for samvirke med et turbinhjul av Peltontypen.

5. Anordning som angitt i krav 3 , karakterisert vedat væskerommet i høytrykkbeholderen står i forbindelse med den annen side av stempletogjennom envventil.

6. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert vedat væskerommeiae i de to trykkbeholdere etter valg kan settes i forbindelse med den ene eller den annen side av et dobbeltvirkende stempel som er stivt forbundet med det førstnevnte stempel.

7.Anordning som angitt i krav 6, karakterisert vedat den nevnte ventil er utført som en treveisventil.