DE2713941A1

DE2713941A1 - Vorrichtung zum umwandeln der energie von wasserbewegungen in nutzbare energie

Info

Publication number: DE2713941A1
Application number: DE19772713941
Authority: DE
Inventors: Christopher Cockerell
Original assignee: Wavepower Ltd
Current assignee: Wavepower Ltd
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-29
Publication date: 1977-10-20
Also published as: JPS52119734A; GB1571283A; NL7703338A; CA1056261A; NO771132L; FR2346571A1; AU506089B2; IE44655L; NZ183578A; FR2346571B1; US4210821A; AU2328677A; IE44655B1

Description

PATENTANWÄLTE 97100,1

DIETRICH LEWIMSKY ς Ι/ΙόΧΜ

H !NZ-JOACHIMf !ÜBER

UFJNtR PRItTSCH

MÖNCHEN 21 29 3 1977

0 0 TT H ARDSTR.81 9383-V/Ni

Wavepower Limited, Carlton House, Ringwood Road, Woodlands, Southampton, Hampshire (England)

"Vorrichtung zum Umwandeln der Energie von Wasserbewegungen in nutzbare Energie"

Priorität: 31. März 1976, Großbritannien, 13039/76

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln der Energie von Wasserbewegungen in nutzbare Energie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, mit der insbesondere die Bewegungen des Meerwassers oder Seeströmungen zur Erzeugung von Nutzenergie ausgenutzt werden können.

Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sie mindestens zwei verbundene Körper aufweist, von denen mindestens einer schwimmt, und die gegeneinander, den Vertikalbewegungen des Wassers folgend, bewegbar sind, daß mindestens einer der Körper mit Mitteln ausgestattet ist, die auf Horizontalbewegungen des Wassers ansprechen,und daß Mittel vorgesehen sind, um die Relativbewegungen der verbundenen Körper, sowie das Arbeiten der auf die Horizontalbewegungen des Wassers ansprechenden Mittel in nutzbare Energie zu verwandeln.

Es ist besonders vorteilhaft, die auf die Horizontalbewegungen des Wassers ansprechenden Mittel aus einem, mindestens an einem der Körper angeordneten, durch die Horizontalbewegung des Wassers

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relativ zu dem Körper beweglichen Glied auszubilden.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der sßhematIschen Darstellungen der Figuren beschrieben, Es zeigt:

Figur 1 ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung

Figur 2 eine perspektivische Zeichnung der Vorrichtung nach Figur 1

Figur 3 ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform

Figur 4 ein Querschnitt durch eine Einheit einer dritten. Ausführungsform

Figur 5 ein Querschnitt durch eine Einheit einer vierten Ausführungsform

Figur 6 ein Querschnitt durch eine Einheit einer fünften Ausführungsform

Figur 7 ein Querschnitt durch eine Einheit einer sechsten Ausführungsform

Figur 8 ein Querschnitt durch zwei unterschiedliche Einheiten, welche jeweils eine siebte und eine achte Ausführungsform darstellen

Figur 9 ein Querschnitt durch eine neunte Ausführungsform

Figur 10 ein Querschnitt durch eine zehnte Ausführungsform

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Figur 11 ein Querschnitt durch eine elfte Ausfilhrungsform

Figur 12 ein Querschnitt durch eine zwölfte Ausführungsform

Figur 13 eine Darstellung einer Vorrichtung nach ftiner der Ausführungsformen der Figuren 9 bis 12, die mit einem Motorschiff oder einer Boje vertaut ist

Figur I¹J eine perspektivische Darstellung

einer der Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 12, die mit Mitteln zur Erzeugung von Kräften in Richtung der Vertauung ausgerüstet ist

Figur 15 die Seitenansicht einer Vorrichtung, die aus einem beweglichen Schwimmkörper gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Figuren 1 bis 12 besteht und mit einem Trägheitskörper versehen ist

Figur 16 eine Seitenansicht einer Reihe von Schwimmkörpern zur Erzeugung von Energie aus der senkrechten Wellenbewegung des Wassers, die an ihrem einen Ende einen Trägheitskörper und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Horizontalbewegung des Wassers aufweist

Figur 17 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 17-17 der Figur 16

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Figur 18

Figur 19

Figur 20

Figur 21

Figur 22

Figur 23 Figur 24

Figur 25

Figur 26

eine Seitenansicht einer Reihe von Schwimmkörpern zur Erzeugung von Energie aus der senkrechten Wellenbewegung des Wassers, die an ihrem einen Ende einen Trägheitskörper und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus der Horizontalbewegung des Wassers aufweist

eine Seitenansicht der Vorrichtung der Figur 18, die an einem Ende mit einem Trägheitskörper versehen ist

eine Welle mit Andeutung der Bewegungsrichtung der Wasserpartikel

eine Seltenansicht einer Reihe von Schwimmkörpern, die mit schräg gestellten Platten versehen sind

eine Seltenansicht von zwei verbundenen Schwimmkörpern, von denen jeder mit schräggestellten Platten versehen 1st

ein Querschnitt durch eine Platte

eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Meerwellen oder Gezeitenströmungen

eine Seitenansicht einer Ausführungsform zur Verwendung in einem Gezeiten- oder einem Ozeanstrom

einen pneumatischen oder hydraulischen Druckstoßübertrager.

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Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung kann dazu verwendet werden, aus Meerwellen Energie zu gewinnen,und besteht aus zwei gleichen Schwimmkörpern 10 und 11, die mit Hilfe eines Gelenkes 12 schwenkbar miteinander verbunden sind. Jeder Körper 10 und 11 besteht aus einer Längsform 13, die eine gekrümmte Fläche 14 aufweist. Die Längsform 13 ist mit Abschlußwänden 15 versehen, die über eine Querwand 16 miteinander verbunden sind. Diese bildet mit der Form 13 einen Kanal 17, der durch Zwischenwände 17a in eine Mehrzahl von parallelen Kanälen unterteilt ist. Der Kanal 17 ist lediglich aus fertigungstechnischen Gründen unterteilt und kann ebensowohl ungeteilt sein.

In jedem Kanal 17 1st eine Klappe 18 angeordnet, die drehbar bei 19 an der Wand l6 befestigt 1st. Jede Klappe 18 ist mit einem Winkelhebelteil 20 versehen, das mit der Kolbenstange 21 eines hydraulischen oder pneumatischen Kolbenzylinders 22 verbunden ist, der als Druckstoßübertrager zur Erzeugung und Übertragung der von der Bewegung der Klappen 18 verursachten Druckstöße wirkt. Die Körper 10 und 11 sind über mehrere Kolbenzylinder 23 verbunden, die ebenfalls Druckstoßübertrager darstellen.

Beim Betrieb der Anlage schwimmen die Körper 10 und 11 auf dem Wasser und ihr Auftrieb 1st so, daß die durchschnittliche Wasserhöhe gerade unterhalb der Querverstrebung 16 liegt. Wasser strömt vorbei an der Klappe 18 in den oberen Teil des Kanals 17 und dieses Wasser wird aus dem Kanal 17 infolge der Bewegung der Klappe l8 ausgestoßen und läuft über die Querverstrebung 16 ab. Bei der geringen Höhe der Vorrichtung laufen bei Sturmbedingungen Wellenbrecher über die Vorrichtung hinweg. Vertikal- oder Hebbewegungen der Welle versetzen die Körper 10 und 11 in gegenseitige Relativbewegung und das Gelenk 12 und die Kolben 23 erzeugen Druckstöße, die zur Erzeugung von Elektrizität oder zum Pumpen von Wasser oder dergleichen ausgenützt werden. Die Druckstöße können an Land übertragen und dort zur Erzeugung von Elektrizität ausgenützt werden. Es kann auch die Elektrizität auf der Vorrichtung selbst oder auf

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benachbarten Vorrichtungen erzeugt und anschließend auf das Festland übertragen werden.

Die Horizontalbewegung der Welle besitzt ebenfalls Energie, die durch die Vorrichtung verwertet wird. Wenn die Horizontalbewegung des Wassers der Welle die Richtung des Pfeiles 2k besitzt, fließt Wasser in den Kanal 17 der Einheit 11 und veranlaßt die Klappen 18 der Einheit 11 sich im Uhrzeigersinn um die Aufhängung 19 zu drehen. Diese Drehung wird durch den Winkelhebel 20 auf den hydraulischen Druckübertrager 22 übertragen, der Druckstöße erzeugt. In der Mulde der Wasserwelle herrscht eine andere Bewegungsrichtung der Teilchen und das Wasser bewegt sich aus den Kanälen 17 heraus, wodurch sich die Klappen 18 gegen den Uhrzeigersinn drehen. Die von den Einheiten 22 erzeugten Druckstöße können auch zur Erzeugung von Elektrizität, zum Pumpen von Wasser oder für jeden anderen Zweck verwendet werden. Bei der Horizontalbewegung des Wassers nach links, wie in der Zeichnung dargestellt, reagiert die Einheit 10 gegen eine Auf- und Ab-, jedoch nicht gegen eine Querbewegung des Wassers, das in dem Kanal 17 der Einheit 10 liegt, wodurch ebenfalls eine Bewegung der Klappe 18 der Einheit 10 erreicht wird,

Es ist ersichtlich, daß mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung sowohl Nutzenergie aus der Vertikalbewegung der Welle über die Auf- und Abbewegung der Einheiten 10 und 11 als auch aus der Horizontalbewegung der Welle Nutzenergie gewonnen werden kann. Die Einheiten 10 und 11 können eine Tiefe von ungefähr 50 Fuß, eine Länge von 60 Fuß und eine Breite von 200 Fuß aufweisen. Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung ist ähnlich der anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen, abgesehen davon, daß die Klappen 18 durch einen Ventilkörper 25, der von einem Paar von Hebeln 26 getragen wird, ersetzt sind. Einer der beiden Hebel ist mit dem Druckstoßübertrager 22 verbunden. Eei horizontaler Bewegung des Wassers bewegt sich der Ventilkörper 25 innerhalb des entsprechenden Kanales 17· Derjenige Teil Jeden Kanales 17, der vor den Klappen 18 und vor dem Ventilkörper 25 liegt, wird

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als Abstimmkanal verwendet,und durch die entsprechende Wahl seiner Abmessungen wird die natürliche Schwimmungsperiode der Vorrichtung geändert. Es ist ersichtlich, daß die Luft, die in diesem Teil des Kanales 17 liegt, zum Antrieb einer Turbine verwendet werden kann, da diese Luft durch die Bewegung der Klappen 18 oder der Ventilkörper 25 gepumpt wird. Durch Lufteinlaß- und Auslaßventile (nicht dargestellt) kann die Luftzu- und -abfuhr aus dem oberen Ende des Kanales 17 gesteuert werden. Für den Fall, daß der Kanal 17 Luft zu einer Turbine fördert, ist das obere Ende des Kanales 17 mit Ventilen versehen, die geöffnet sind, wenn die Luft durch die Klappe 18 oder den Ventilkörper 25 zur Turbine strömt,und geschlossen sind, wenn die Klappe 18 oder der Ventilkörper 25 sich in entgegengesetzter Richtung bewegen, wobei Luft in den Kanal 17 durch die Turbineneinheit und die Einlaßventile infolge der Bewegung der Klappe 18 oder des Ventilkörpers 25 gesogen wird, um die Turbine mit konstantem Drehsinn zu betreiben.

Figur ¹J zeigt eine Ausführungsform, die ähnlich der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ist, mit dem Unterschied, daß jede Klappe l8 durch einen Ventilkörper 27, der an seinem unteren Ende an der LSngsform 13 beweglich gelagert und an seinem oberen Ende mit dem Übertragungselement 22 verbunden ist, ersetzt ist. Eine derartige Vorrichtung trägt der Bewegung der Wasserpartikel innerhalb der Welle besser Rechnung und weist folglich geringere Verluste, andererseits jedoch erhöhte Konstruktionskosten auf.

Die Ausführungsform der Figur 5 zeigt einen Ventilkörper 28, der in dem Kanal 17 stromabwärts von mehreren gebogenen Leitblechen 29 angeordnet ist. Das stromaufwärts gelegene Ende des Kanales 17 ist ebenfalls mit einem Strömungsleitblech 30 versehen..Der zwischen den Abschlußplatten 15 angeordnete Formkörper 16 ist mit einer flexiblen oder drehbaren Dichtvorrichtung 31 versehen, um den Luftzustrom in den Kanal 17 auf ein Minimum zu reduzieren, wenn das Wasser aus dem Kanal 17 bei Vorliegen eines Wellentales ausströmt. Das flexible oder drehbare Dichtungselement 31 kann eine flexible

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schürzenartige Form aufweisen von der Art, wie sie bei Hovercraft-Fahrzeugen benutzt wird oder es kann aus einem drehbar gelagerten Glied bestehen, das anschlägt, wenn das Wasser in Richtung auf den Kanal 17 strömt und sich herausbewegt, wenn das Wasser aus dem Kanal 17 nach außen strömt. Die Klappe 28 ist mit einer übertragungsvorrichtung 22 verbunden, die nicht dargestellt ist.

In Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die derjenigen der Figur 5 ähnlich 1st, in der Jedoch die Klappe 28 durch ein kolbenförmiges Element 32, das durch ein Parallelgestänge 33 des Körpers 16 gehalten wird, ersetzt ist. Die Bewegung des Parallelgestänges 33 über das kolbenförmige Element 32 wird auf die Druckstoßübertragungsvorrichtung 22 (nicht dargestellt) wie in den vorhergehenden Figuren übertragen.

Figur 7 zeigt, daß der Kanal 17 in ein Paar von parallelen Kanälen geteilt werden kann, von denen jeder eine mit einer Vorrichtung (nicht dargestellt in dieser Figur) verbundene Klappe J>k besitzt.

Figur 8 zeigt zwei weitere Ausführungsformen der Einheiten 10 und 11. In der Praxis werden die Einheiten 10 und 11 einander ähnlich sein, in dieser Figur ist jedoch eine Ausführungsform auf der linken Seite und eine andere auf der rechten Seite der Zeichnung der Einfachheit halber dargestellt. Die auf der linken Seite der Figur 8 dargestellte Ausführungsform der Einheit 10 besteht aus einem Schwimmkörper 35, der einen Kanal mit einer gekrümmten Fläche 36 besitzt. In Punkt 37 ist ein gegenüber dem Körper 35 drehbares Glied 38 mit einer gekrümmten Unterseite drehbar gelagert. Die Bewegung des Gliedes 38 um die Achse 37 wird auf eine hydraulische oder pneumatische Druckstoßübertragungsvorrichtung, ähnlich der Vorrichtungen 22 der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele übertragen. Zwei identische Schwimmkörper 10 und 11 sind drehbar miteinander in Punkt 12 verbunden, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen. Die Schwimmkörper 10 und 11 sind ferner über eine Druckstoßübertragungsvorrichbung 23, die bereits beschrieben jedoch in Figur 8 nicht dargestellt ist, verbunden. Die auf der_g_

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rechten Seite der Figur 8 dargestellte Einheit 11 stellt eine weitere Ausführungsform dar und weist einen Kanal 17 auf, der in Längsrichtung in eine Mehrzahl von gekrümmten StrömungskanSlen durch gekrümmte Ablenkbleche 39 geteilt ist. Der Wasserzustrom des Kanales 17 drückt die in dem Kanal eingeschlossene Luft durch Ventile (nicht dargestellt), um eine Turbine 40 anzutreiben, die ihrerseits einen Generator 4l treibt. Das Ausströmen des Wassers aus dem Kanal 17 zieht über Ventile (nicht dargestellt) Luft in den Kanal, wodurch ebenfalls die Turbine 40 angetrieben wird. Mit den Ausführungsformen der Figur 8 kann Energie aus der Vertikalbewegung und auch Energie aus der Horizontalbewegung der Wasserwelle gewonnen werden.

Figur 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der die zwei Einheiten 10 und 11 jeweils an einen Trägheitsschwimmkörper 43 bei den Punkten

42 angeschlossen sind. Diese Figur zeigt die relative Lage der Einheit 10 gegenüber dem Trägheitskörper 43 auf einem Wellenberg und die relative Lage der Einheit 11 gegenüber dem Trägheitskörper

43 in einem Wellental. Der Trägheitsschwimmkörper 43 trägt an seiner Unterseite, in einem gewissen Abstand angeordnet, eine Stabilisierungsplatte 44. Die Einheiten 10 und 11 sind identisch und jede besteht aus einem Längskörper 45, der mit gekrümmten Oberflächen 46, die einen Kanal 17 bilden, versehen 1st. Drehbar an den Endplatten 47 gelagert, erstreckt sich zwischen ihnen eine Klappe 48, die mit einer Druckstoßübertragungsvorrichtung 22 verbunden ist. Am Gelenk der Klappe 48 ist ein Dichtungsglied 49 angeordnet. Zwischen den Endplatten 47 erstreckt sich eine Stabilisierungsplat— te 50. Jeder Schwimmkörper 10, 11 ist mit einer hydraulischen oder pneumatischen Druckstoßübertragungsvorrichtung 23, die auf dem Schwimmkörper 43 angeordnet ist, verbunden. Die Energie wird aus der Vertikalbewegung der Welle durch die Druckstoßübertragungsvorrichtung 23 gewonnen. Die Horizontalbewegung bewegt die Drehklappe 88, wodurch die Übertragungsvorrichtungen 22 Druckstöße entsprechend dem Zu- und Abfließen des Wassers in bzw. aus dem Kanal 17 erzeugen. Im Zuge der Horizotalbewegung fließt Wasser in den Kalnal 17 und dreht die Platte 48 um ihr Gelenk aufwärts. Wenn dagegen

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Wasser aus dem Kanal 17 herausfließt , wird die Klappe 48 um ihr Gelenk durch die Saugwirkung des ausfließenden Wassers nach unten gedreht.

Figur 10 zeigt eine aus zwei Schwimmkörpern 52 bestehende Vorrichtung, an deren beiden Enden Endplatten 53 angeordnet sind. Auf jeder Seite des Schwimmkörpers 52 sind zwischen den Endplatten 53 weitere Platten 54 drehbar bei Punkt 55 mit dem Schwimmkörper 52 verbunden. Jede Platte 54 ist über eine Druckstoßübertragungsvorrichtung 56 mit dem Schwimmkörper 52 verbunden. Wie gezeigt werden wird, wirkt die Wellenbewegung auf die Platten 5¹I, um diese um die Drehgelenke 25 zu bewegen,und diese Bewegung wird auf die Vorrichtungen 56 übertragen, von denen Energie in Form von Druckstößen zum Antrieb eines Stromgenerators erhalten werden kann.

Mit den bis jetzt beschriebenen Ausführungsformen kann nur Energie aus der Vertikal- und Horizontalbewegung der Wasserwelle gewonnen werden. Es ist bekannt, daß in einer Wasserwelle die Bewegung der Teilchen innerhalb der Welle in Abhängigkeit von der Oberflächenentfernung der Teilchen variiert und daß diese Relativbewegung der Teilchen zur Energieerzeugung ausgenützt werden kann.

Figur 11 zeigt eine Ausführungsform, mit deren Hilfe Energie aus der Vertikalbewegung, der Horizontalbewegung und aus dieser zusätzlichen Energiequelle, die auf die Relativbewegung der Wasserteilchen zurückzuführen ist und im folgenden als "interne" Bewegung bezeichnet wird, gewonnen werden kann. Die Vorrichtung besteht aus zwei Einheiten 10 und 11, die an den Drehpunkten 57 mit einem zentralen Trägheitsschwimmkörper 58, der an seiner Unterseite eine Stabilisierungsplatte 59 aufweist, verbunden sind. Jeder Schwimmkörper 10 und 11 besitzt einen mit einer gekrümmten Oberfläche 6l ausgestatteten Schwimmkörper 60, der sich zwischen den Abschlußwänden 62 erstreckt und einen Körper 63 zur Bildung eines Kanales 64 trägt. Am stromaufwärts gelegenen Ende des Kanals 64 1st eine Klappe 65 angeordnet, die zwischen der mit ausgezogenen Linien eingezeichneten Position und der gestrichelt eingezeichne-

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ten Position 65a bewegt werden kann. Die Klappe 65 wird von Verbundungsstangen 66 und 67 getragen. Die Stange 66 ist bei 68 mit dem von dem Körper 63 getragenen Körper 69 drehbar verbunden. Die Verbindungsstange 67 ist drehbar mit einem Verbindungshebel 70 verbunden, der seinerseits drehbar mit dem anderen Ende des Körpers 69 und an einer Zwischenstelle mit der Kolbenstange einer hydraulischen Druckstoßübertragungsvorrichtung 71 verbunden ist. Die Verbindungsstange 66 ist an einer Zwischenstelle mit der Kolbenstange einer hydraulischen Druckstoßübertragungsvorrichtung 72 verbunden. Jede der Einheiten 10 und 11 ist mit einer hydraulischen Druckstoßübertragungsvorrichtung 73, die auf dem Schwimmkörper 58 angeordnet ist, verbunden. Vertikalbewegungen der Welle verursachen die Bewegung der Schwimmkörper 10 und 11. um die Verbindungsgelenke 57 relativ zum Trcgheitsschwimmkörper 58, wobei diese Bewegung auf die Druckstoßübertragungsvorrichtungen 73 übertragen wird. Horizontalbewegungen der Welle verursachen die Bewegung der Klappe 65 jeder Einheit in dem Kanal 6¹* und diese Bewegung wird an die Druckstoßübertragungsvorrichtungen 72 übertragen. Die auf die Klappe 65 einwirkenden Wasserteilchen drehen diese um das Verbindungsgelenk mit der Stange 66 und diese Drehbewegung wird auf die Druckstoßübertragungsvorrichtung 71 mit Hilfe der Verbindungsstangen 67 und 70 übertragen. Es ist ersichtlich, daß mit der Vorrichtung nach Figur 11 aus der Hauptbewegung der Wasser* teilchen der Welle Nutzenergie gewonnen werden kann.

Die in Figur 12 dargestellte Ausführungsform ist der in Figur 11 dargestellten ähnlich. Unterschiedlich ist hauptsächlich die Anordnung des Verbindungsgestönges zwischen der Klappe 65 und der Druckstoßübertragungsvorrichtung 71 und 72. Nach der Ausführungsform der Figur 12 erfolgt die Bewegung der Klappe 65 linear, weshalb die Unterseite des Löngskörpers 63 anstelle der komplizierten gekrümmten Form,wie in Figur 11 dargestellt, eben sein kann.

ρ Der Energiegehalt einer Welle ist gleich LH und aus diesem Grunde muß die Bewegung für jede hydraulische Druckstoßübertragungsvor richtung einem quadratischen Bewegungsgesetz folgen.

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Eine Mehrzahl der beschriebenen Vorrichtungen kann hintereinander in der Laufrichtung der Wellen angeordnet sein, wobei die Tiefe der Einheiten jeder Vorrichtung größer als die der vorausgegangenen Vorrichtung ist, so daß jede Vorrichtung aus dem Teil der Welle Energie gewinnt, der von den vorausgehenden Vorrichtungen noch nicht ausgebeutet wurde.

Durch die Verwendung von Platten, Klappen, Kolben, Luftturbinen zur Energiegewinnung aus der Horizontalbewegung wird die Horizontalbewegung des Wassers in eine Vertikalbewegung umgewandelt , weswegen das Wasser nach Jeder Einheit zwar noch eine Vertikaljedoch keine Horizontalbewegung mehr aufweist. Die Horizontalbewegung des ersten Körpers ist nach Einwirkung auf den zweiten drehbar angekoppelten Körper abgeschwächt und kann schließlich bei einem dritten Körper vollkommen verschwinden. Durch geeignete Dimensionierung des Kanales kann die Trägheitsperiode der Vorrichtung eingestellt werden.

Die Hauptteile der Einheiten 10 und 11 jeder Vorrichtung sind hohl, um den erforderlichen Auftrieb zu erzeugen. Wenn eine Welle von solcher Größe auftritt, daß sie von der Vorrichtung nicht verarbeitet werden kann, laufen die Kanäle über.

Bei der Entwicklung einer Vorrichtung zur Erzeugung großer Mengen Energie aus der Bewegung von Wasser tauchen mancherlei Probleme auf, von denen die wichtigsten im folgenden genannt sind: die Vertauung, Sturm, Effektivität, mittlere und lange Wellen, der Einfluß von Gezeiten und Ozeanströmen und die Probleme bei der Umwandlung einer langsamen oszillatorischen Bewegung in nutzbare Energie. Sofern nur Energie aus der Hubbewegung, d.h. aus der Vertikalbewegung, erzeugt wird,und die geringere Effektivität in Kauf genommen wird, mit einer Anordnung wie sie in den britischen Patentanmeldungen No 35 523/72 und 17 597/75 beschrieben ist, die aus einer Mehrzahl von gekoppelten Schwimmkörpern und hydraulischen oder pneumatischen Druckstoßübertragungsvorrichtungen be steht, sind die Verankerungskräfte gering, da die Kräfte überwle-

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gene! vertikal sind. Sofern jedoch auch aus der Horizontalbewegunr parallel zur Wasseroberfläche gemäß einer der in den Figuren 1 bis

Energie
12 dargestellten Vorrichtunren /gewonnen werden soll, wird die Vorrichtung selbst in eine oszillatorische Hin- und Herbewegung versetzt, wodurch die Ankerkriifte vergrößert werden. Eine Möglichkeit, diesen Kräften zu widerstehen, besteht darin, eine Verankerungsanordnung wie in Figur 13 gezeigt zu verwenden, bei der die Vorrichtung zur Energieerzeugung 77 mit einem Kabel oder einem Seil 78 mit einem auf dem Meeresgrund verankerten Motorschiff 79 oder einer großen Boje vertaut ist.

Bei Sturm muß die Vorrichtung in der Lage seln,d4n besonders grossen Horizontalbewegungskräften des Wassers zu widerstehen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Überschußwasser ausgelassen wird, indem die Drehklappe oder der Ventilkörper der Figuren 1, 2, 3, H, 5, 6, 7, 9, 11 und 12 weit genug bewegt wird, um die Kanäle zu öffnen.

Bei Sturmbedingungen können die großen Horizontalkräfte, der Wind und die Wassertrift in Richtung auf die Lee-Seite zu einem gewissen Grade durch die Anordnung von weiteren Klappen 80 an den Enden der Einheiten 10 und 11 kompensiert werden. Die Klappen sind rechtwinklig zur Wellenfront und üben auf die Horizontalkräfte eine Gleichrichterwirkung aus, indem sie die Wasserteilchen in Richtung zur Lee-Seite passieren lassen, jedoch die folgende Zurückbewegung zur Windseite verhindern, wodurch, wie in Figur 14 gezeigt, eine Gegenkraft zur Ankerzugkraft erzeugt wird.

Die Klappvorrichtung 80 besteht aus einer Mehrzahl von drehbaren Platten 8l, die sich schließen und die Horizontalbewegung der Wasserpartikel verhindern, wenn diese sich in Gegenrichtung zur Wellenrichtung bewegen, und sich öffnen und die Wasserpartikel durchlassen, wenn diese sich in der entgegengesetzten Richtung bewegen. Derartige Vorrichtungen zur Erzeugung von Gegenkräften könnten etwas unterhalb der Unterseite der Schwimmkörper angeordnet werden.

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Eine Möglichkeit, die Horizontalbewegunr der Vorrichtung zu vermindern, besteht darin, die Trägheit eines großen Wasserkörpers auszunützen, der in der Praxis aus feinem propen, teilweise mit Wasser gefüllten Beha'lter besteht und der vorteilhafterweise in Abtelle eingeteilt ist, um die interne Bewegung des Wassers zu vermindern. Ein derartiger Körper, der die Schwimmkörper 10 und 11 trennt, ist in den Figuren 9, 10, 11 und 12 dargestellt (Bezugszeichen 43, 52 und 58).

Alle in den Figuren 1 bis 12 dargestellten Ausführungsformen verarbeiten Wellen beider Richtungen. Falls die Vorrichtung in der Nähe der Küste verankert ist , kann die Vorrichtung zur Verarbeitung von Wellen aus nur einer Richtung abgestellt werden und jeder Schwimmkörper der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann an einem Trägheitskörper 82 schwenkbar befestigt werden, um eine Vor*:_; richtung,wie in Figur 15 dargestellt,zu erhalten.

Da die beschriebenen Vorrichtungen nicht einen Wirkungsgrad von 100 % besitzen, tritt ein Teil der Wellenenergie durch die Vorrichtung hindurch, während ein anderer Teil gegen die Wellenfront reflektiert wird. Dieser letztere Teil der Energie bildet stehende Wellen auf der Windseite der Vorrichtung. Ein Teil dieser Energie kann wiedergewonnen werden, indem eine Einheit 83 zur Energiege winnung aus der Horizontalbewegung der Wasserwelle am Schluß einer Reihe von Einheiten 75 zur Ausnützung der Hubenergie, wie in Figur 16 dargestellt, angeordnet wird. Mit dieser Ausführungsform und drei Einheiten 75 zur Ausnützung der Hubenergie wird ein Teil der Hubenergie der Welle entzogen, während diese von rechts nach links, wie in dieser Figur dargestellt, läuft. Es wird auch ein Teil der reflektierten Hubenergie,während die Welle von der Einheit 83 nach rechts zurückläuft,ausgenützt. Die Körper 75 bestehen aus pontonartigen Teilen und das Frontteil 75 kann an seiner Unterseite mit einer in einem Abstand angeordneten Platte versehen sein, so daß verhindert wird, daß das Frontteil 75 bei Sturm von der Wasseroberfläche abhebt.

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Firur· 18 zelrt cine Shnliche Verrichtung, bei der die Einheit RH zur Ausriüt zunr der licri zontalbewegunr sich anhebt, um überschüssige, sich in Currbewegung befindliche Wassermengen, bei Sturm durch die Einheit passieren zu lassen. Jede der Anordnungen der Figuren 16 und lR kann mit einem TrSgheitskörper 82, wie in Figur ?O darrestellt, rekoppelt werden. Die Einheit 84 zur Ausnutzung der liori zontalbewegung kann in der Aufsicht gekrümmt sein, so daß die reflektierte Energie auf die Teile 75 konzentriert wird.

Da die Querbewegung der Wasserteilchen in der Welle in der in Figur HO mit Hilfe der Pfeile 85 angedeuteten Weise erfolgt, 1st es möglich, sowohl Hubenergie als auch Querbewegungsenergie gleichzeitig zu gewinnen, indem Platten 86, die eventaell schriiggestellt sind, an den Einheiten zur Gewinnung der Hubenergie 75 der Figuren 16 bis 19, wie in Figuren 21 und 22 dargestellt, anzuordnen. Das SchrSgstellen der Platten 86 vergrößert die Relativbewegung der Einheiten 75 infolge der Querstrümungen über die Platten 86, die Je nach Art der SchrSgstellung und nach Richtung der Strömung eine Heb- oder Senkbewegung der Einheiten verursachen. Eine derartige Anordnung besäße keine besondere Vorzugsrichtung, sofern nicht Mittel vorgesehen sind, um die Schra'gstellung der Platten 86 zu variieren. Die Ober- und Unterseite der Platten 86 sollten konvex sein, wobei die Krümmung der Unterseite geringer sein sollte, wie in Figur ?3 dargestellt. Wenn eine der Vorrichtungen zur Gewinnung von Energie aus der Horizontalbewegung der Wellen Gezeiten- oder· Ozeanströmungen ausgesetzt wird, verursachen diese Strömungen über die Platten eine Auslenkung der Schwimmkörper aus ihrer Gleichgewichtslage. Diese Schwimmkörper können in ihrer· Gleichgewichtslage zurückgebracht werden, so daß sie um ihre mittlere Position oszillieren, indem mit Hilfe einer hydraulischen Stellvorrichtung eine Auslenkung in der Gegenrichtung erzeugt wird. Derartige Einstellungen können automatisch unter Verwendung bekannter technischer Mittel durchgeführt werden.

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IΊ π Nachteil bei der¹ Lrierf.l ei'ewinnurif', aua Meerwellen besteht dai· 1 η, daß die See zeitweilig ruhlr IsL. In den Ozeanen kommt dies weitaus seltener als windstille Tare vor¹ und dauert nicht laru*, 1st Jedoch trotzdem ernst zu nehmen. Für· einige Anwendung Π! 1 Ie ist es daher erstrebenswert, die Vorrichtung zur Knerp:lef:ewlnnuni'; so zu konzipieren, daß sie nicht nur zur Ausbeutung der Oszlllat lonsenerp;ie eines Wellensystems, sondern auch zur Ausbeutunr eines Gezeiten- oder Ozeanstromes p;eeifrnet 1st.

F.ine derartige Vorrichtung ist in Flp;ur 2H dargestellt. Diese ist sehr ähnlich der in Flp;ur 21 darrestellten Vorrichtung Wenn die Platten 87 unter p;eeipneten Winkeln reren die Arme 88 festgehalten werden, verheilt sich die Vorrlchtunr beim Vorliegen von Wellen l^enau p;lelch wie die in Flr.ur 21 dargestellte Vorrichtung. Wenn Jedoch die Pla'-ten frei um ihre Achse 89 drehbar sind und der F.lnstellwlrikel durch einen Schwimmkörper 90 gesteuert wird, werden sie durch einen nicht oszillierenden Strom, wie einen Gezeltenstrom, zur Auf- und Abbewerunr veranlaßt, wobei ihr Anströmwinkel am oberen und am unteren Ende in ihrer Hewep;urii·; durch die Wirkunr, des Schwimmkörper's 90 und die zuc;ehörip;en Teile umgekehrt wird. Fine derartige Vorrlchtunr 1st in der Lare , Inerrle sowohl aus Wellen als. auch aus Hezelten-oder Ozearictröinuriren zu ;-f-'wiririen und kann auch ausschließlich für die iMieT^iefiewlnnunc aus Strömungen Verweridurif finden.

Jede der beschriebenen Aus führurirs formen kann mit Mitteln zur· Fnerr lerewiniiunr aus Gezeiten- oder Meeresst rfimurwen ver'wendet werden, welche Strömuriren me lstenfa 1 11\ senkr-echt zur Hlchtunr. der· flauptv;e 1 lenbewepunr verlaufen, in die diese Vorr 1 chturii-en positioniert werden.

Die Mittel zur F.rzeunurif; von F.nerr.ie aus Gezel tenmeeresst rörnun^:r,en zu gewinnen, können so anreordnet sein, daß sie um eine horizontale Achse, wie in den Flr;uren ?k und 2\) nezelrt , schwenkbar sind.

Sie können alternativ hierzu auch um eine vertikale Achse drehbar

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sein, wobei vorzugsweise 'MeI Einheiten In Gepenphase arbeiten, um Keakt lon sk reifte auf den Schwimmkörper zu kompensieren.

Weitere Verfahren können angewandt v/erden, um die Winkel der Platten fl7 einzustellen und den Anstellwinkel der Platten H7 am oberen und unteren Ende ihrer Bewep;unf umzukehren. Beispielswelse können zwei oder· mehr Platten 27 in Gitterform, wie in Figur 25 gezeigt , angeordnet werden, um die maximale Energie aus den Meeresströmungen zu gewinnen. Im Falle von Gezeiten- oder Ozeanströniungen können die Platten 87 sich bis zum Meeresboden erstrecken. Die gewinnbare Energie ist proportional zur dritten Potenz der Geschwindigkeit und zur Ariströmflache der Platten.

Alle beschriebenen Vorrichtunren liefern ihre Energie in Form von langsamen Oszillationen und diese Energie muß nutzbar· gemacht werden. Das einfachste System benutzt hydraulische Kolben, wobei cJ 1 e Onzl 1 lat lonsbewerutir einen hydraulischen Druckspeicher aufl'idt, und der gespeicherte Ur'uck einen Hydraulikmotor antreibt, der·, falls Elektrizität gewünscht wird, seinerseits einen Generator· antreibt .

l>el der¹ beschriebenen Vorrlchtunr bestehen zwei Probleme. Das erste Problem besteht darin, da P unvermeidliche Verluste In Jen. Feilten In dein Hydraulikmotor und In dem Generator auftreten. Da:; zweite Problem besteht darin, daP die Energie einer· V/elle prorortlon.'il zum Puadrat der¹ We 1 lerhähe und der V/e 1 1 enrer 1 o-!«· Ist. Γ -1 e "lineare" Ko 11 enan;. i'dr:iinr ri.lt. einer· hewerunr pr'oport lori'i I zum Winkel, die in allen Flruren der· (■ In f'achhe 11. halber rezelrl wur'de, Ist in der¹ Pr-ixlr π U: fit ce₍> I criet , da, für· den Fall, dal' es steif renuf für· rroi'.e V/ellen und rr'oi'e BeweKunren w.'Jr'e , es für kleine Wellen und kleine Hewerunren /.u steif w'ire. Eine diesem limsLand r.erechter· werde·ride Anor'dnurif 1st In Fii^rur· 26 dargestellt, bei der die L'ewefiunf' des Kolbens [) 1 nahezu eine f|uadrat I sehe Fun! tion der· des Hebels ⁽J2 Ist.

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Patentansprüche:

\ 1. Vorrichtung zum Umwandeln der F^nergie von WasserLewerunren In nutzbare Fnergie, ^u_ur^cJ2_g;ekennzeichnet , daß .sie .Tlndesteris zwei verbundene Körper aufweist, von dene-η mindestens einer schwimmt, und die gegeneinander den Vert ikalbewerunj-en des Wassers folgend bewegbar sind, daß mindestens einer der Körper mit Mitteln ausgestattet 1st, die auf Horizont altewerunren deo Wassers ansprechen und daP, Mittel vorgesehen sind, urn die ReIat lvtewegunfren der verbundenen Körper und das Arbeiten der auf die Horizontalbewef;unp;en des Wassers ansprechenden Mittel in nutzbare hnernie zu verwandeln.

2. Vorrichtung, nach Anspruch 1, dadurch pekennzeichneL , daß die auf die Horizontalbewep;unren des Wassers ansprechenden Mittel aus einem mindestens an einem der Körper angeordneten, durch die Horizontalbewep;unr des Wassers relativ zu dem Körper beweplichen filled (l9) bestehen.

3. Vorrichtunp: nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß aas auf die Horlzontalbewegunp· des Wassers ansprechende Glied (18) aus einer Klappe ocier Ventilklappe besteht, die Ln einem Kanal (17) angeordnet und durch das aufgrund der Wellenbewegung in den Kana] (17) *lrströmende oder aus dem Kanal (17) ausströmende Wasser beweglich 1st und daß die Ventilklappe (18) mit Mitteln zur Umwandlung ihrer Bewagungsarbeit in nutzbare Enerrie verbunden ist.

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¹I. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenrizel chriet , daß einer der Körper mehrere parallele Kanäle (17) aufweist und Jeder der Kanäle (17) rnlt einer Klappe (18) oder einem Klappventil versehen ist.

^lj. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder '( , dadurch gekennzeichnet, ual;'. das auf die Hör 1zontalbewecunr des Wassers ansprechende (Mied au:·, einer drehbar an dem Körper f-e lagerten Ventllklappe (lB) besteht und daß die Kanäle (17) oder der Kanal eine gekrümmte Wandung (I¹O aufweist, deren Krilmmungr.ml tte lpunkt in der¹ Drehachse (19) der Klappe (18) liegt.

C<. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Ί, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Horizontalbewepurir ansprechende Glied aus einem von Hebeln (26) des entsprechenden Körpers (10, 11) getragenen Klappenventil (?f) besteht.

⁷. Verrichtung· nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß uer Kanal (17) (die Kanäle) transversale Leitbleche (17a) aufweist (aufweisen).

9. Vorrlchturir nach einem der Ansprüche 3> " oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klappventll um eine transversale Achse Innerhalb aes Kanals rotierbar und an Mittel zur Umwandlung der HoLationsbewerunf: In nutzbare Energie angeschlossen Ist.

S¹. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende der Kanfile (17) Ventile (40) aufweist, ^UI(3ie in den Kanälen (17) komprimierte Luft zu einer I.uftturblne (¹Il) zu führen, um diese anzutreiben, wobei durch die Turbine ein Stromgenerator· angetrieben wird.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch rekennzei chnet , daß die aui' (i i e horizontale Wo 1 J onbewerunr des Wassers ansprechenden Mittel aus einem Kanal (17) in mindestens einem der Kürper (10, 11) besteht, daP- der Kanal (17) an einem I.nde einen WassereinlnP. und ar seinem anderen linde ein Ventil ('JO) besitzt, über welches Ventil (¹JO) die durch das Kintreten des Wassers in den Kanal komprimierte Luft zu einer Luftturbine (^Jl 1) geführt wird, um diese anzutreiben, und daß diese Luftturbine einen Stromgenerator antreibt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch p;ekennzeichnet , dal? die auf die Hori zontalbewenunp; des Wassers ansprechenden Mittel mit einem der Schwimmkörper (10, 11) und mit dem letzten einer in Hei he angeordneten Anzahl von Schwimmkörpern verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe Jedes Schwimmkörpers der Heihe rrüPcr als die Tiefe des voi-auspiepanfenen Schwimmkörpers ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Horizontalbewenunc des Wassers ansprechenden Mittel aus einer oder mehreren schr'if^rr,estel Iten Platten mit einem bestimmten gep;en die Horizontale reneipten Anströmwinkel ,die von einem oder beiden der verbundenen Schwimmkörper (10, 11) ^etraren werden, bestehen.

Jj . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einem Paar von schwenkbaren verbundenen Schwimmkörpern (10, 11) besteht, von denen Jeder mit auf die Horizontalbewe^unc des Wassers ansprechenden Mitteln ausgestattet ist.

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15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwimmkörper (10, 11) jeweils mit einem zentralen TrSgheitsschwimmkörper (43) schwenkbar verbunden sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheitsschwimmkörper (¹O) eine stabilisierende Abstandsplatte (M) an seiner Unterseite aufweist.

17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anordnung mit Gleichrichterwirkung für die Querströmung (81) an Jedem Ende oder der Unterseite der verbundenen Schwimmkörper (10, 11) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umwandlung der Relativbewegung der Körper in nutzbare Energie einen oder mehrere hydraulische oder pneumatische Druckstoßübertrager (.22) umfaßt.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis l|, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Energieerzeugung unter Ausnützirc von Meeresströmungen oder Gezeitenströmungen aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umwandlung der Arbeit der auf die Horizontalbewegung des Wassers ansprechenden Mittel einen oder mehrere hydraulische oder pneumatische Druckstoßübertrager umfassen.

21. Vorrichtung; nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die

Mittel Flügelbleche aufweisen, die horizontal übereinander angeordnet und mit einem Körper verbunden sind, um diesen Körper ,verursacht durch die Wirkung des Stromes auf die Flügelbleche (8l),zu bewegen.

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22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die

FlUgelbleche (8l) um ihre Längsachse drehbar gelagert sind.

23· Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die

Flügelbleche um vertikale Achsen drehbar gelagert sind.

2H. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelbleche paarweise angeordnet sind, um in Gegenphase zu arbeiten.

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