NO156219B

NO156219B - DEVICE FOR EXTRACING KINETIC ENERGY FROM BULGES.

Info

Publication number: NO156219B
Application number: NO83830647A
Authority: NO
Inventors: Stig Arvid Henrikson
Original assignee: Stig Arvid Henrikson
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1987-05-04
Also published as: NO830647L; NO156219C

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for uttrekking av bøl-gers indre bevegelsesenergi, ifølge kravenes innledning. The invention relates to a device for extracting the internal kinetic energy of waves, according to the introduction of the claims.

Energien i en bølge består på den ene side av den poten-sielle energi som kreves til å danne vannflaten og på den annen side den kinetiske energi som .tilsvarer summen av de enkelte vannpartiklers kinetiske energier når disse beveges i sirkelformede baner. The energy in a wave consists on the one hand of the potential energy required to form the water surface and on the other hand the kinetic energy which corresponds to the sum of the individual water particles' kinetic energies when these are moved in circular paths.

Med innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse foreligger en mulighet til å uttrekke i det minste den iboende kinetiske energi fra bølger. Dette oppnås med en innretning med de i kravenes karakteriserende deler anførte trekk. With the device according to the present invention, there is an opportunity to extract at least the inherent kinetic energy from waves. This is achieved with a device with the features listed in the characterizing parts of the requirements.

Den kinetiske energi i en bølge består mer nøyaktig av partikler som roterer i sirkelbaner eller i deformerte sirkelbaner med den ytre diameter i vertikal betydning, lik bølgens høyde, dvs. differansen mellom bølgekammen og bølgedalen. Bølgens hastighet i den horisontale bevegelsesretning er bety-delig lavere en vannpartiklenes rotasjonshastighet i den iboende energis sirkelformede bane. Når bølgen i et bestemt snitt er beveget opp til utsparingen i innretningen, faller bølgen vertikalt ned mens den iboende energis roterende vannpartikler i de sirkelformede baner brytes løs fra deres baner og tvinges til å forandre bevegelsesretning med nedsatt hastighet. For å oppnå denne effekt er innretningen slik konstruert at vannpartiklenes endrede bevegelse oppfanges og ledes via kanalen til energiomformeren. Når bølgen faller plutselig ved innretningens utsparing, frigjøres især den iboende energi i de vannpartikler som beveges bakover ved bunnen av den sirkelformede bevegelse og følges av de partikler som beveges fremover og nedad ved toppen av den samme sirkelformede bevegelse, slik at alle føres mot energiomformeren som fortrinnsvis er en turbin. The kinetic energy in a wave consists more precisely of particles rotating in circular paths or in deformed circular paths with the outer diameter in a vertical sense, equal to the height of the wave, i.e. the difference between the wave crest and the wave trough. The speed of the wave in the horizontal direction of movement is significantly lower than the rotational speed of the water particles in the circular path of the inherent energy. When the wave in a certain section has moved up to the recess in the device, the wave falls vertically down while the inherent energy's rotating water particles in the circular paths are broken free from their paths and forced to change direction of movement at a reduced speed. To achieve this effect, the device is designed in such a way that the changed movement of the water particles is captured and guided via the channel to the energy converter. When the wave falls suddenly at the recess of the device, the inherent energy is released in particular in the water particles that move backwards at the bottom of the circular movement and are followed by the particles that move forward and downwards at the top of the same circular movement, so that all are led towards the energy converter which is preferably a turbine.

Høyden av den steile utsparing i innretningen er lik eller mindre enn radien av sirklene i en bølgelengde og er omtrent 8 i antall. Dette tilsvarer størrelsen av en gjennom-snittlig bølge målt ved det kystområde hvor innretningen skal plasseres. Dersom bølgen er større enn denne gjennomsnittlige bølge, vil den iboende energi i forbindelse med rotasjonssen-teret ikke bli utnyttet, men dette gir kun et lite tap i rota-sjonsenergi. The height of the steep recess in the device is equal to or less than the radius of the circles in one wavelength and is about 8 in number. This corresponds to the size of an average wave measured at the coastal area where the device is to be placed. If the wave is larger than this average wave, the inherent energy in connection with the center of rotation will not be utilized, but this only results in a small loss in rotational energy.

Oppfinnelsen beskrives på grunnlag av tegningen som skje-matisk viser en utførelse av innretningen i henhold til oppfinnelsen og hvor figur 1 viser et sideriss, delvis i snitt, av innretningen nedsenket i vann og figur 2 viser et grunnriss av innretningen. The invention is described on the basis of the drawing which schematically shows an embodiment of the device according to the invention and where figure 1 shows a side view, partly in section, of the device immersed in water and figure 2 shows a ground plan of the device.

Inntaksplanet 1 er sammenhengende og strekker seg kontinuerlig fra inntakssiden til uttakssiden 3. Bølgende skal rulle fritt langs inntaksplanet 1 fra inntakssiden til uttakssiden 3. En utsparing 4 er anordnet ved inntaksplanets 1 uttaksside, via en skarp fremre kant på inntaksplanet 1, og senkes ned i den bakover rettede kanal 5. Kanalen 5 har energiomformeren, bestående av en turbin e.l. The intake plane 1 is continuous and extends continuously from the intake side to the outlet side 3. The undulation must roll freely along the intake plane 1 from the intake side to the outlet side 3. A recess 4 is arranged at the outlet side of the intake plane 1, via a sharp front edge on the intake plane 1, and is lowered into the backward-directed channel 5. Channel 5 has the energy converter, consisting of a turbine etc.

Inntaksplanet 1 er skråstilt oppad, regnet fra inntakssiden 2, idet denne skråstilling er maksimalt 1:7. Via det skråstilte inntaksplan 1 løftes bølgene ikke mindre enn halve bølgehøyden, dvs. i det minste tilsvarende radien r, som er radien for de sirkel-, hhv. sylinderformede baner som vannpartiklene beskriver ved"bølgenes bevegelse. Lengden av det skråstilte inntaksplan 1 vil således bli minst 7xr. The intake plane 1 is inclined upwards, calculated from the intake side 2, this inclination being a maximum of 1:7. Via the inclined intake plane 1, the waves are lifted no less than half the wave height, i.e. at least corresponding to the radius r, which is the radius for the circular, resp. cylindrical paths that the water particles describe by the movement of the waves. The length of the inclined intake plane 1 will thus be at least 7xr.

Dersom bredden av den energiproduserende del er b, er det mulig ved å skråstille sidekantene 6 og 7 i det skrånende inntaksplan 1 med en vinkel tilsvarende 1:7, regnet fra bøl-genens bevegelsesretning, å forstørre inntakssiden 2 eller inntaksbredden for bølgene slik at denne er B+2xr, hvor lengden av inntaksplanet 1 fremdeles er 7xr. Således konvergerer sidekantene 6 og 7 mot uttakssiden 3. En konstruksjon med bredden b dekker således en lengde på b+2xr av bølgekanten. If the width of the energy-producing part is b, it is possible by slanting the side edges 6 and 7 in the sloping intake plane 1 with an angle corresponding to 1:7, calculated from the direction of movement of the wave, to enlarge the intake side 2 or the intake width for the waves so that this is B+2xr, where the length of intake plane 1 is still 7xr. Thus, the side edges 6 and 7 converge towards the outlet side 3. A construction with width b thus covers a length of b+2xr of the wave edge.

Slik det tydelig fremgår av tegningen strekker kanalen 5 med energiomformeren seg foran inntaksplanet, regnet i bøl-genes bevegelsesretning. Kanalen 5 har et suksessivt avtag-ende parti opptil energiomformeren slik - at vannets hastighet øker frem til omformeren. As is clearly evident from the drawing, the channel 5 with the energy converter extends in front of the intake plane, calculated in the direction of movement of the waves. Channel 5 has a successively decreasing section up to the energy converter so that the speed of the water increases up to the converter.

Utsparingen 4 er anordnet etter uttakssiden 3 i inntaksplanet 1 og har, slik det fremgår av den foregående beskrivelse, en slik utformning at de vannpartikler som beveger seg bakover og er anordnet under rotasjonssenteret,opptas under den sirkelformede, hhv. sylindriske bevegelse og ledes inn i den samme fremadgående retning som de som er anordnet over rotasjonssen-teret. Dette foregår i kanalen 5. The recess 4 is arranged after the outlet side 3 in the intake plane 1 and, as can be seen from the previous description, has such a design that the water particles that move backwards and are arranged below the center of rotation are taken up under the circular, resp. cylindrical movement and are led into the same forward direction as those arranged above the center of rotation. This takes place on channel 5.

Når en bølgedal når utsparingen 4 etter at en bølgekam er passert, vil den innkommende vannmengde avta til null. På grunn av det ytre vanntrykk rundt kanalen 5, åpner en klaff 8 anordnet i kanalen 5 slik at erstatningsvann trenger inn. Inntakssuget fremkommer fra sugetrykket som oppstår etter at vannet fra den umiddelbart foregående bølgekam har passert systemet. Videre er klaffen 8 innrettet til å lukke mot det omgivende vann når vannet atter strømmer inn i kanalen 5, dvs. når vannet fra den neste bølgekam strømmer inn i systemet. When a wave trough reaches the recess 4 after a wave crest has been passed, the incoming amount of water will decrease to zero. Due to the external water pressure around the channel 5, a flap 8 arranged in the channel 5 opens so that replacement water penetrates. The intake suction results from the suction pressure that occurs after the water from the immediately preceding wave crest has passed the system. Furthermore, the flap 8 is arranged to close against the surrounding water when the water again flows into the channel 5, i.e. when the water from the next wave crest flows into the system.

Kanalisering av potensiell energi samt iboende kinetisk energi vil foregå på et tidspunkt i kanalen 5 opp til noe over nivået for slakkvannflaten via eksempelvis en turbin og tømmes ut ved innretningens slakkvannside. Channeling of potential energy as well as inherent kinetic energy will take place at some point in the channel 5 up to somewhat above the level of the slack water surface via, for example, a turbine and is discharged at the facility's slack water side.

Innretningen kan justeres slik at den tilpasser seg selv til endringer i slakkvannsflaten. Videre kan skråstillingen av inntaksplanet 1 justeres slik at det selv innstiller seg til bølgehøyden. På denne måte skal uttakssiden 3 av inntaksplanet 1 ligge på høyde med slakkvannsflaten på baksiden av innretningen, eller høyere, mens inntaksplanets 1 inntaksside 2 skal ligge på nivå med bølgedalen. The device can be adjusted so that it adapts itself to changes in the slack water surface. Furthermore, the inclined position of the intake plane 1 can be adjusted so that it adjusts itself to the wave height. In this way, the outlet side 3 of the intake plane 1 must lie at the level of the slack water surface at the rear of the device, or higher, while the intake side 2 of the intake plane 1 must lie at the level of the wave trough.

Ved en foretrukken utførelse er innretningen montert In a preferred embodiment, the device is mounted

på flottører eller lignende anordninger som fortrinnsvis er anordnet på lésiden av bølgefronten for å kunne innrette seg til slakkvannsflaten på lésiden. on floats or similar devices which are preferably arranged on the leeward side of the wave front to be able to adjust to the slack water surface on the leeward side.

I henhold til tegningen, er den skarpe kant på inntaksplanet 1, over hvilken bølgen faller ned, rett. Den kan imid-lertid også ha en annen form. Den kan således være bueformet. Den siste utforming kan benyttes når det er spørsmål om å opp-fange den iboende energi i yannpartikler som beveger seg i sir-kel— eller ellipseformede baner, da bevegelsene ikke nøyaktig overensstemmer med bølgens bevegelsesretning, men i en vinkel til denne på mellom 0 og 90°. Disse vannpartikler vil ha en større rotasjonshastighet enn partiklene som beveger seg i sirkelformede baner i bølgens bevegelsesretning. Især i dette tilfelle, når den fremre kant av inntaksplanet 1 er bueformet, According to the drawing, the sharp edge of the intake plane 1, over which the wave falls, is straight. However, it can also have another form. It can thus be arched. The latter design can be used when there is a question of capturing the inherent energy in particles moving in circular or elliptical paths, as the movements do not exactly correspond to the wave's direction of movement, but at an angle to it of between 0 and 90°. These water particles will have a greater rotation speed than the particles that move in circular paths in the direction of the wave's movement. Especially in this case, when the front edge of the intake plane 1 is arcuate,

er det hensiktsmessig å anordne skråstilte sidekanter 6 og 7 is it appropriate to arrange slanted side edges 6 and 7

som konvergerer mot uttakssiden 3 med utsparingen 4, på inn- which converges towards the outlet side 3 with the recess 4, on the in-

taksplanet 1. roof plane 1.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til det ovenfor beskrevne og det som er vist på tegningen, men kan modifiseres innenfor kravenes ramme. The invention is not limited to what is described above and what is shown in the drawing, but can be modified within the framework of the requirements.

Claims

1. Device for extracting the internal motion of waves

other energy with a continuous intake plane (1) that extends continuously from the device's intake side (2) to the outlet side (3), arranged so that the waves can roll freely from the intake side to the outlet side on the intake plane (1) which has a sharp front edge, a curved guide surface (4) delimits a recess in front of the front edge, CHARACTERIZED IN THAT the guide surface passes into a single channel (5) which is directed backwards, so that the waves' internal kinetic energy is released by both the water particles rotating in a circular path which is moving forward and the water particles that are moving backwards are made to flow in one direction through the channel, as this is connected to an energy converter, for example a turbine.

2. Device according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the intake plane (1), especially if the sharp front edge is curved, has slanted side edges (6, 7) which converge towards the outlet side (3).

3. Device according to claims 1-2, CHARACTERIZED IN THAT the channel (5), which is designed to be in water, has a flap (8) or the like. which is designed to open to the surrounding water when suction occurs in the channel (5).

4. Device according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT the flap (8) is arranged to close against the surrounding water when water flows in the channel (5).

5. Device according to claims 1-4, CHARACTERIZED IN THAT it is mounted on a float or the like. floating devices on the leeward side of the wave front to thus adapt themselves to the small water surface on the leeward side.

6. Device according to claim 5, CHARACTERIZED IN THAT the inclined position of the intake plane (1) can be adjusted to adapt to the wave height.