DE3603201A1

DE3603201A1 - Wave energy consumer

Info

Publication number: DE3603201A1
Application number: DE19863603201
Authority: DE
Inventors: Bernhard V Dr Ing Fritsch
Original assignee: Fritsch bernhard V dr-Ing
Current assignee: Fritsch bernhard V dr-Ing
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-02-03
Publication date: 1987-09-10

Abstract

Mechanical wave energy consumers are presented which employ no fluids for energy conversion. These include motion-damping devices which dissipate the energy of the damped motion in usable form such as electric energy. Wave energy includes energy from waves in fluids such as sea water, and energy from oscillating, solid parts. The anchoring times of floating bodies are utilised by the type of mooring to generate power by means of mechanical wave energy consumers. Multiple use of mechanical wave energy consumers produces coastal protection measures.

Description

1. Status of the use of wave energy

Es gibt künstliche Inseln von L. S. Wirt und D. L. Morrow der amerikanischen Lockheed-Werke, die Wellenwasser einfangen und durch Kanäle abführen, in denen Kraftmaschinen arbeiten. Dann gibt es deutsche Offenlegungsschriften über Förderbänder mit Schaufeln daran, die nach ähnlichem Prinzip arbeiten.There are artificial islands from L. S. Wirt and D. L. Morrow der American Lockheed plants that capture wave water and through channels in which engines work. Then there are German publications on conveyor belts Buckets on it that work on a similar principle.

Ferner gibt es über Gelenke fest miteinander verbundene Schif fe nach c. Cockerell, die Relativbewegung der Einzelschiffe ausnutzen. Hier kommt es auf die Steilheit der Wellen an, um gute Energieausbeute zu bekommen.There are also ships connected to each other by means of joints fe after c. Cockerell, the relative movement of the individual ships exploit. Here it depends on the steepness of the waves to get good energy yield.

Weiter sind unter Wasser verankerte Pumpen, etwa nach DE 34 19 565A1 bekannt geworden, deren Plunger an einer Boje hän gen. Die Pumpen müssen von Tauchern am Meeresboden verankert werden, die arbeitenden Teile der Pumpe liegen unterm Wasser. Sie sind als Einfachsttechnik geplant und benötigen Rückstell federn. Sie nutzen die Hebung der Boje durch die Welle, bei der nachfolgenden Senkung werden nur die Federn entspannt. Le diglich die am Plunger angreifende Schwerkraft verstärkt die Federwirkung.There are also pumps anchored under water, for example after DE 34 19 565A1 become known, the plunger hanging on a buoy The pumps must be anchored by divers to the ocean floor the working parts of the pump are under water. They are planned as the simplest technology and require reset feathers. They use the buoy to be lifted by the wave The subsequent lowering only relaxes the springs. Le only the gravity acting on the plunger increases the Spring action.

Die meisten Wellenkraftanlagen benötigen das Wasser der Welle als Antriebsmedium einer Kraftanlage.Most wave power plants need the water of the wave as the drive medium of a power plant.

Bekannt sind ferner für Yachten sogenannte Kompensatoren, die durch Wellen verursachte Schiffsbewegungen dämpfen. Diese Kom pensatoren sind ähnlich aufgebaut wie ein Autostoßdämpfer, der mit dem Ein-Feder-Massensystem gekoppelt ist. In einem öl gefüllten, vorn und hinten verschlossenen Rohr, das im Schiff befestigt ist, befindet sich ein gedämpftes Feder-Massensy stem, das in Richtung Rohrachse schwingen kann. Die Masse ist als Kolben ausgebildet, der in Rohrachsrichtung durchbohrt ist. Durch die kleine Bohrung kann das Öl den Kolben passieren und dämpft so die Bewegung des Kolbens. Wird das Schiff durch die Wellen zu Bewegungen in einer Eigenbewegungsform angeregt, so sorgt der Kompensator dafür, daß sich die Schiffsbewegung nicht aufschaukelt. Dieser Effekt wird bislang nicht zur Ge winnung nutzbarer Energieformen eingesetzt.So-called compensators are also known for yachts dampen ship movements caused by waves. This com pensators are constructed similarly to a car shock absorber, which is coupled to the single-spring mass system. In an oil filled, front and rear sealed tube that in the ship is attached, there is a damped spring mass system stem that can swing in the direction of the pipe axis. The mass is designed as a piston which pierces in the direction of the pipe axis is. The oil can pass through the small bore through the piston and so dampens the movement of the piston. Will the ship through the waves are stimulated to move in a form of their own motion, so the compensator ensures that the ship movement not rocking. This effect has not yet been used usable forms of energy.

2. Subject of this document

Nach gegenwärtigem Vorschlag wird der vorgegebenen Bewegung eines Körpers mechanische Energie entnommen und direkt zur Stromerzeugung genutzt. Dies tun auch die Gelenkschiffe nach Cockerell, jedoch benötigen die mehrere, direkt verkoppelte Schwimmkörper, was nach gegenwärtigem Vorschlag entfällt, weil die Schwimmkörper getrennt bleiben, oder einzeln verwendet werden können, oder in anderer Ausprägung des Erfindungsgedan kens überhaupt nicht gebraucht werden. Werden Schwimmkörper zur Energieumsetzung genutzt, sind sie so verankert, daß die Wellenbewegung eine Bewegung von Ketten, oder Seilen, oder an deren Verbindungselementen am Schiff, oder an Land erzeugt. Tidenhub, Hebung und Senkung des Schwimmkörpers werden ge nutzt. Die Bewegung des Schwimmkörpers relativ zum Grund und relativ zu anderen Schwimmkörpern wird genutzt.According to the current proposal, the given movement mechanical energy taken from a body and directly to Power generation used. The articulated ships do the same Cockerell, however, require several, directly coupled Floating body, which according to the current proposal is canceled because the floats remain separate, or used individually can be, or in another form of the inventive concept kens are not needed at all. Become floating bodies used for energy conversion, they are so anchored that the Wave movement a movement of chains, or ropes, or on their connecting elements on the ship, or produced on land. Tidal range, lifting and lowering of the float are ge uses. The movement of the float relative to the bottom and relative to other floats is used.

Vorteil ist, daß man zur Installation und zu Standortwechseln solcher Anordnungen nur in Sonderfällen Taucher braucht. Meist kommt man mit der Verlegung der Stromkabel und gewöhnlichen, maritimen Ankervorgängen aus. Bei anderen Erfindungsausprägun gen werden aus dem Wasser ragende Bauten, Küstenteile und der gleichen als Verankerungspunkte mitgenutzt.The advantage is that you can install and change location such arrangements only need divers in special cases. Most of time one comes with the laying of the power cables and ordinary, maritime anchor operations. In other inventions Buildings, parts of the coast and the same used as anchoring points.

Weiterer Vorteil ist, daß es auf die Wellenform nicht ankommt und daß die volle Wellenhöhe multipliziert mit dem Gewicht der vom Schiff verdrängten Wassermenge als Energiepotential zur Verfügung steht. Der Tidenhub wird mitgenutzt.Another advantage is that the waveform is not important and that the full wave height multiplied by the weight of the amount of water displaced by the ship as energy potential Available. The tidal range is shared.

Dazu kommt als weiterer Vorteil, daß alle wichtigen Energie umsetzenden Teile mit starker Bewegung und entsprechendem War tungsbedarf über Wasser sind. Lediglich normale Ankerketten und, bei manchen der Erfindungsausprägungen, Stromableitkabel sind unterm Wasserspiegel.Added to this is another advantage that all important energy moving parts with strong movement and corresponding war need are above water. Only normal anchor chains and, in some of the forms of the invention, current discharge cables are below the water level.

Ferner kann man durch bestimmte Ausprägungen der Erfindung aktiven Küstenschutz betreiben: Energie, die aus den Wellen vor der Küste entnommen ist, kann nicht mehr Uferbefestigungen zerstören. Man muß lediglich eine Vielzahl von erfindungsge mäßen Wellenenergienutzern koppeln und hat den zusätzlichen Vorteil leichteren Energieabtransportes.Furthermore, one can by certain forms of the invention operate active coastal protection: energy coming from the waves Taken off the coast can no longer bank fortifications to destroy. You only have to do a variety of fiction moderate wave energy users and has the additional Advantage of easier energy removal.

Die Wirkungsweise macht man sich mit Hilfe einer Schnur klar, deren Enden man an zwei starr gelagerten Punkten so festbin det, daß sie lose durchhängt. Man nimmt dann eine Rolle und strafft die Schnur so, daß die Schnur über die Rolle läuft und die Rolle sich drehen kann. Sodann bewegt man die Rolle so auf und ab, daß die Schnur gespannt bleibt. Die Rolle bewegt sich auf einer Ellipse. Seit dem Altertum werden Ellipsen herge stellt, um Ellipsen auf die Art zu verwirklichen, jedoch hat nie jemand die damit mögliche Energieumsetzung genutzt. Die mathematischen Grundlagen zur Berechnung günstiger Verankerun gen sind mit dieser Beschreibung für den Fachmann exakt nach lesbar bezeichnet.The mode of action is made clear with the help of a cord, the ends of which are so firmly attached to two rigidly supported points det that it sags loosely. Then you take a role and tightens the cord so that the cord runs over the roll and the role can turn. Then you move the roll up like this and off that the cord remains taut. The role is moving on an ellipse. Ellipses have been used since ancient times poses to realize ellipses on the way, however nobody ever used the possible energy conversion. The mathematical basics for the calculation of favorable anchoring gen are with this description exactly for the expert labeled legible.

Schiffsvertäuungen, Ankerliegezeiten können mit der Erfindung zur Energieumsetzung genutzt werden, z.B. zur Bordenergiever sorgung.Ship moorings, anchorage times can with the invention be used for energy conversion, e.g. for on-board energy supply care.

Weiter werden Kompensatoren zur Stromerzeugung genutzt, indem die Federn durch Aufhängevorrichtungen ersetzt werden, welche einen Generator antreiben.Furthermore, compensators for electricity generation are used by the springs are replaced by hangers, which to drive a generator.

3. Construction examples

Bemerkung: In den Skizzen sind biegsame Elemente, wie Ketten gestrichelt gezeichnet.Note: In the sketches there are flexible elements, such as chains drawn in dashed lines.

Gemäß Skizze 1 hängt eine Kette am Turm, z.B. einem Bohrinsel fuß. Die Kette ist parallel zum Turm. Natürlich kann man unter Umständen sogar die Kette einsparen. In die Kette hakt ein am Schiff befestigtes Kettenrad. Das Schiff ist so mit dem Turm verbunden. Die Wellen bewegen das Schiff auf und ab, wobei das Kettenrad bewegt wird. Das wird zur Energieumsetzung genutzt. Wo das praktischer scheint, kann das Schiff einfach frei be weglich festgemacht sein. Eine Kette führt dann vom Schiff zu einem Punkt am Turm. Dort hängt die Kette über ein Kettenrad, das einen Generator treibt. Das freie Kettenende ist mit einem Gewicht beschwert, das nun die maximal mögliche Energieausbeu te angibt. Man könnte es auch vorziehen, erfindungsgemäß zwei Kettenräder am Turm laufen zu lassen, die beiden Kettenenden dagegen am Schiff zu befestigen, eine Anordnung nach Skizze 2.According to sketch 1 , a chain hangs on the tower, e.g. an oil rig foot. The chain is parallel to the tower. Of course, you can even save the chain under certain circumstances. A chain wheel attached to the ship hooks into the chain. The ship is connected to the tower in this way. The waves move the ship up and down, moving the sprocket. This is used for energy conversion. Where this seems more practical, the ship can simply be moored freely. A chain then leads from the ship to a point on the tower. There the chain hangs over a sprocket that drives a generator. The free end of the chain is weighted with a weight that now indicates the maximum possible energy yield. One could also prefer to let two sprockets run on the tower according to the invention, while fastening the two chain ends to the ship, an arrangement according to sketch 2 .

Ohne übers Wasser ragende Fixpunkte sind Anordnungen nach Skizze 3 erfindungsgemäß. Eine Kette wird an zwei Punkten im Meer verankert. Das Schiff hängt über ein Kettenrad daran fest. Bei wechselnden Wellenrichtungen benutzt man zwei Anker ketten, die rechtwinklig kreuzweise verlegt sind.Without fixed points protruding above the water, arrangements according to sketch 3 are in accordance with the invention. A chain is anchored at two points in the sea. The ship is attached to it by a sprocket. With changing wave directions, two anchor chains are used, which are laid crosswise at right angles.

Zum Küstenschutz benutzt man erfindungsgemäß mehrere Schwimm kettenkörper hintereinander, siehe Skizze 4. Die landnäher liegenden Schwimmkörper werden zweckmäßig mit den anderen Schwimmkörpern so verbunden, daß auch noch die relative Höhen lage der Schwimmer zueinander ausgenutzt wird, wie beim Turm an der Bohrinsel beschrieben.For coastal protection, several swimming chain bodies are used in succession according to the invention, see sketch 4 . The floating bodies lying closer to the land are expediently connected to the other floating bodies in such a way that the relative heights of the floats to one another are also used, as described for the tower on the drilling platform.

An Stelle der Ketten oder Seile können auch andere Verbin dungselemente, wie Gelenkstangen, treten.Instead of chains or ropes, other connections can also be made tion elements, such as joint rods, occur.

Die Kompensatoren für Yachten werden mit einem über einen Freilauf angekuppelten Generator ausgerüstet, ähnlich dem Ge nerator, wie man ihn als Fahrraddynamo baut, oder ähnlich dem Generator in der Anwendung des Patentes 9 79 472 (uk), der für Taschenlampen mit Handdruckbetrieb eingesetzt wird. Der Kom pensator besteht z. B. aus einer Masse, die in einem Rohr schwingen kann und an Schnüren hängt. Die Schnüre laufen über Rollen. Zweckmäßig wird eine der Rollen als Generator mit Frei lauf und Rückstellfeder ausgebildet. Die Anordnung zeigt Skiz ze 5. Vorteil ist, daß die Schiffsbewegung während der Fahrt laufend geringe Energiemengen in Strom umwandelt und die Schiffsbatterie lädt. Das lästige Laufenlassen eines Motors lediglich zum Batterienachladen entfällt weitgehend. Das ist auch ein Beitrag zur Sicherheit kleiner, seegehender Yachten, die sich unter Nutzung der Erfindung nachts leichter volle Po sitionslaternenbeleuchtung erlauben können, also gesondertes Licht am Heck, Backbord und Steuerbord fahren können, nicht so oft auf die vereinfachenden Sonderregelungen für kleine Schif fe zurückgreifen müssen,wobei nur ein weißes Rundumlicht vor geschrieben ist.The compensators for yachts are equipped with a generator that is coupled via a freewheel, similar to the generator that is built as a bicycle dynamo, or similar to the generator in the application of patent 9 79 472 (uk), which is used for flashlights with hand pressure operation. The Kom pensator is z. B. from a mass that can swing in a tube and hang on cords. The cords run over rolls. One of the rollers is expediently designed as a generator with free running and return spring. The arrangement shows sketch ze 5 . The advantage is that the movement of the ship continuously converts small amounts of energy into electricity and charges the ship's battery. The annoying running of an engine only for battery recharging is largely eliminated. This is also a contribution to the safety of small, sea-going yachts, which, using the invention, can more easily afford full position lantern lighting at night, i.e. can drive separate lights at the stern, port and starboard, and do not often resort to the simplified special regulations for small ships must, whereby only a white all-round light is prescribed.

Claims

1. According to the invention, wave movements and tidal range become ener exploitation exploited by moving floating bodies in the water be anchored. Your relative movement to other bodies connecting elements that compensate for fluctuations in distance te either on the float itself, or elsewhere usable energy implemented, whereby reset elements avoided can be.

2. According to claims, smoothing in coastal areas prone to waves the waves through an area-wide arrangement of waves energy users. The tidal range can be shared as required.

3. According to claim 1 one uses anchor berth times and ship and Pontoon moorings, as well as moored ships for the implementation of Wave and tidal energy.

4. Ship movement damping devices used to generate electricity be used.