NO20150785A1 - Anordning og fremgangsmåte ved bølgekraftverk - Google Patents

Abstract

Anordning ved bølgekraftverk (1) omfattende en i hovedsak horisontalt anordnet aksling (6) som er dreibart opplagret i en konstruksjon (2), og er transmisjonsmessig tilkoplbar til en energimaskin, og hvor minst ett oppdriftslegeme (10) som er innrettet til å kunne følge e 5 n opp- og nedgående bølgebevegelse, er rotasjonsmessig festet til akslingen (6), idet oppdriftslegemets (10) oppdriftspunkt (14) befinner seg på en radial avstand fra akslingens (6) senterakse (16), og hvor den radiale avstand mellom akslingens (6) senterakse (16) og oppdriftslegemets (10) oppdriftspunkt (14) er regulerbar.

Description

ANORDNING OG FREMGANGSMÅTE VED BØLGEKRAFTVERK

Denne oppfinnelse vedrører et bølgekraftverk. Nærmere bestemt dreier det seg om en anordning ved bølgekraftverk omfattende en i hovedsak horisontalt anordnet aksling som er dreibart opplagret i en konstruksjon, og hvor akslingen transmisjonsmessig er tilkoplbar til en energimaskin, og hvor minst ett oppdriftslegeme, som er innrettet til å kunne følge en opp- og nedgående bølgebevegelse, er rotasjonsmessig festet til akslingen, idet oppdriftslegemets oppdriftspunkt befinner seg på en radial avstand fra akslingens senterakse. Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte ved bølgekraft-verk.

Bølgekraftverk er kjent i mange utførelser som kan anvende ulike prinsipper for å ut-vinne bølgeenergi og omdanne denne til for eksempel elektrisk energi. Et eksempel på et slikt kraftverk er beskrevet i NO 305410 hvor et bølgekraftverk omfatter minst en kanal som utvendig avgrenses av en hulsøyle, og som nedenfra tilføres vann via minst en åpning. Innvendig i hulsøylen er det anordnet et stempel som er innrettet til å stige og falle med vanninnstrømming eller utstrømning gjennom åpningen, idet stemplets opp og nedadgående bevegelse kan omsettes til én roterende bevegelse i en og samme retning. Den korresponderende rotasjonsenergi kan omvandles til foreksem-pel elektrisk energi.

Anordningen i henhold til NO 305410 er relativt plasskrevende, og derved mindre eg-net for eksempel for ettermontering på eksisterende installasjoner til havs så som vindmøller og petroleumsinstallasjoner.

US dokument 2013/0287573 viser et system for å hente bølgeenergi hvor en flottør som forløper i et vertikalt spor, ved hjelp av en veivanordning, er koplet til en horisontal aksling.

GB dokument 2429045 beskriver en tidevannsdrevet kraftstasjon hvor en flottør ledd-bart er koplet til en arm på en aksling.

US dokument 625101 omhandler en såkalt bølgemotor hvor en flottør, ved hjelp av en arm, er festet til en aksling.

Ingen av disse nevnte anordninger omfatter trekk som anses som nødvendige for å oppnå ønsket virkningsgrad i et bølgekraftverk av denne art.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etter-følgende patentkravene.

En fortrinnsvis horisontal aksling er dreibart anordnet i en eksisterende eller ny konstruksjon. Akslingen er forsynt med minst ett oppdriftslegeme hvor oppdriftslegemets oppdriftspunkt befinner seg på en radial avstand fra akslingens senterakse. Oppdriftslegemet befinner seg nær en bølgeoverflate og kan, avhengig av sin stilling, befinne seg over bølgeoverflaten, i bølgeoverflaten eller dykket under bølgeoverflaten, idet den radielle avstand mellom akslingens senterakse og oppdriftslegemets oppdriftspunkt er regulerbar.

Oppdriftslegemet er innrettet til å kunne følge bølgebevegelsen opp og ned, men også bølgenes horisontale hastighetskomponent, og tilfører således akslingen en frem- og tilbakegående dreiebevegelse. Denne dreiebevegelse og den korresponderende energi kan omdannes på i og for seg kjent måte til for eksempel elektrisk energi eller trykk-energi.

Oppfinnelsen er definert av de selvstendige patentkravene/det selvstendige patentkra-vet. De uselvstendige kravene definerer fordelaktige utførelser av oppfinnelsen.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt en anordning ved bølgekraftverk omfattende en i hovedsak horisontalt anordnet aksling som er dreibart opplagret i en konstruksjon og er transmisjonsmessig tilkoplbar til en energimaskin, og hvor minst ett oppdriftslegeme, som er innrettet til å kunne følge en opp- og nedgående bølgebe-vegelse, er rotasjonsmessig festet til akslingen, idet oppdriftslegemets oppdriftspunkt befinner seg på en radial avstand fra akslingens senterakse, og hvor oppfinnelsen kjennetegnes ved at den radielle avstand mellom akslingens senterakse og oppdriftslegemets oppdriftspunkt er regulerbar.

Med oppdriftslegemets oppdriftspunkt menes her det oppdriftsmessige tyngdepunkt, som er tyngdepunktet av den fortrengte væske. Dette i motsetning til massetyngde-punktet av oppdriftslegemet. Oppdriftslegemets massetyngdepunkt kan være ulikt oppdriftspunktet, for eksempel dersom oppdriftslegemet er fremstilt av materialer med ulik egenvekt. Oppdriftspunktet endres også etter hvor dypt oppdriftslegemet befinner seg i vannet og eksisterer selvsagt ikke dersom oppdriftslegemet befinner seg over bølgeflaten.

Med rotasjonsmessig festet til akslingen menes at oppdriftslegemet dreier sammen med akslingen. Betegnelsen «energimaskin» er benyttet foren anordning som er innrettet til å kunne omdanne energi for eksempel fra mekanisk til elektrisk- eller trykke-nergi

I en foretrukket utførelsesform hvor akslingen er gjennomgående i forhold til konstruksjonen, er det anordnet ett oppdriftslegeme ved hver av akslingens endepartier.

En aktuator kan være koplet mellom akslingen og oppdriftslegemet og være innrettet til å kunne regulere den radiale avstand mellom disse.

Ved relativt kraftige, korte bølger vil det for eksempel være aktuelt å operere bølge-kraftverket med en kortere radial avstand mellom akslingen og oppdriftslegemet enn ved mindre, mer langstrakte bølger så som ved dønninger. Det kan også være hensiktsmessig å regulere den nevnte radielle avstanden ut fra ønsket effekt fra bølge-kraftverket.

Normalt befinner akslingen seg over bølgeoverflaten, men det kan også forutsees til-feller hvor det er hensiktsmessig å anordne den nær bølgeoverflaten, det vil si i en stilling hvor den overskylles av bølgene, eller under bølgeoverflaten.

Akslingen kan være utformet som en veivaksling eller være forsynt med en eksenterring for å tilrettelegge for bruk av en lenkeforbindelse. Lenkeforbindelsen er koplet mellom akslingens veiv, henholdsvis eksenterringen, og til en mekanisme for omdanning av en frem- og tilbakegående bevegelse til en rotasjons beveg else.

En mekanisme for omdanning av en fem- og tilbakegående rotasjon og til en ensrettet rotasjon kan være koplet til akslingen uten å først omforme bevegelsen til en aksialbe-vegelse.

Mekanismen for omdanning av en frem- og tilbakegående bevegelse til en ensrettet rotasjon er kjent for en fagmann, for eksempel fra NO 163544, og beskrives ikke nærmere. NO 163544 beskriver også en løsning for å omdanne en frem- og tilbakegående rotasjon til en ensrettet rotasjon.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt en framgangsmåte ved bølge-kraftverk omfattende en i hovedsak horisontalt anordnet aksling som er dreibart opplagret i en konstruksjon, og er transmisjonsmessig tilkoplbar til en energimaskin, og hvor minst ett oppdriftslegeme som er innrettet til å kunne følge en opp- og nedgående bølgebevegelse, er rotasjonsmessig festet til akslingen, idet oppdriftslegemets oppdriftspunkt befinner seg på en radial avstand fra akslingens senterakse, og hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter å regulere den radiale avstand mellom akslingens senterakse og oppdriftslegemets oppdriftspunkt.Anordningen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tilveiebringer et bølgekraftverk som relativt enkelt kan tilordnes konstruksjoner av ulik slag for utvinning av energi fra bølgebeve-gelser.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform og fremgangsmåte som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser perspektivisk og delvis i snitt et bølgekraftverk i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 viser et bølgekraftverk i et alternativt utførelseseksempel;

Fig. 3 viser et bølgekraftverk i ytterligere et utførelseseksempel.

Fig. 4 viser et snitt I-l i fig. 1; og

Fig. 5 viser det samme som i fig. 4, men i en annen stilling.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et bølgekraftverk som omfatter en bæ-rende konstruksjon 2 og en til konstruksjonen 2 ved hjelp av lager 4 dreibar, tilnær-met horisontal aksling 6.

Ved akslingens 6 endepartier 8 er det anordnet hver sitt oppdriftslegeme 10 som er koplet til akslingen 6 ved hjelp et feste 12. Festet 12, som kan være regulerbart i radial retning, er innrettet til å holde oppdriftslegemets 10 oppdriftsmessige oppdriftspunkt 14 på en radial avstand fra akslingens 6 senterakse 16. Det oppdriftsmessige oppdriftspunktet 14, som er oppdriftspunktet til det fortrengte vann, endrer seg i henhold til hvor dypt oppdriftslegemet 10 befinner seg i vannet.

I denne foretrukne utførelsesform, se fig. 4 og 5, er festet 12 utformet med en ytre føringsdel 12a som er festet til akslingen 6, og en indre føringsdel 12b som er festet til oppdriftslegemet 10, og hvor føringsdelene 12a, 12b er innbyrdes teleskopisk forskyvbare ved hjelp av en aktuator 17. Aktuatoren 17 kan for eksempel være elektrisk,

hydraulisk eller mekanisk drevet.

Oppdriftslegemene 10 er således dreibare sammen med akslingen 6, nærmere bestemt om akslingens 6 senterakse 16. Oppdriftslegemene 10, som påvirkes av bølger 18 til å løftes med bølgetopper og til falle tilbake i bølgedaler, vil til enhver tid innta en stilling over bølgeflaten 20, delvis dykket eller helt dykket i bølgen 18. I figurene er den dreiende bevegelse indikert med pilene 22, mens oppdriftslegemene 10 befinner seg på ulik dybde i bølgen 18.

Oppdriftslegemene 10 påvirkes i hovedsak av oppdriften fra bølgene 18, men også fra den horisontale hastighetskomponenten i bølgene 18.

I utførelseseksemplet som er vist i fig. 4 og 5, er oppdriftslegemet 10 utformet slik at oppdriften fra bølgen 18 som virker på oppdriftslegemet 10, er mindre når oppdriftslegemet 10 befinner seg på siden av akslingen 6 enn når det befinner seg under akslingen 6. På denne måte utjevnes momentet fra oppdriftslegemet 10 som virker på akslingen 6 noe.

I fig. 4 befinner oppdriftslegemet 10 seg på en relativt liten avstand fra akslingen 6, mens det i fig. 5 befinner seg på en relativt stor avstand fra akslingen 6.

I fig. 1 er akslingen 6 forsynt med en veiv 24. En opplagret veivstang 26 overfører bevegelsen fra akslingen 6 til en opp- og nedgående aksialforskyvning av et par aksial-stag 28. Aksialstagene 28 er forskyvbare i føringer 30.

Aksialstagene 28 er koplet til en mekanisme 32 for omdanning av en frem- og tilbakegående aksialforskyvning eller rotasjon til en ensrettet rotasjon. En ikke vist energimaskin kan koples til mekanismen 32 for eksempel ved hjelp av ikke viste transmi-sjonselement.

I en alternativ utførelsesform som er vist i fig. 2, er akslingen forsynt med to eksen-terringer 34. Akslingens 6 frem- og tilbakegående rotasjon omvandles til en frem- og tilbakegående aksialforskyvning av aksialstagene 28 ved hjelp av trinser 36 som ligger an mot eksenterringene 34, samt trinsenes 36 spindel 38 som er koplet til aksialstagene 28.

Veiven 24, veivstangen 26 og aksialstagene 28 slik det er vist i fig. 1, henholdsvis eksenterringene 34, trinsene 36, spindelen 38 og aksialstagene 28 slik det er vist i fig. 2 utgjør ulike lenkeforbindelser 40.

I en ytterligere utførelsesform som er vist i fig. 3, er mekanismen 32 transmisjonsmessig koplet til akslingen 6 ved hjelp av en reimdrift 42 som driver en opplagret øvre spindel 44. Mekanismen 32 er koplet til den øvre spindelen 44. Mekanismen 32 kan om ønskelig monteres direkte på akslingen 6.

Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformer illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de avhengige kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende. Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former, ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.

Claims (10)

1. Anordning ved bølgekraftverk (1) omfattende en i hovedsak horisontalt anordnet aksling (6) som er dreibart opplagret i en konstruksjon (2), og er transmisjonsmessig tilkoplbar til en energimaskin, og hvor minst ett oppdriftslegeme (10) som er innrettet til å kunne følge en opp- og nedgående bølgebevegelse, er rotasjonsmessig festet til akslingen (6), idet oppdriftslegemets (10) oppdriftspunkt (14) befinner seg på en radial avstand fra akslingens (6) senterakse (16),karakterisert vedat den radiale avstand mellom akslingens (6) senterakse (16) og oppdriftslegemets (10) oppdriftspunkt (14) er regulerbar.

2. Anordning i henhold til krav 1, hvor en aktuator (17) er koplet mellom akslingen (6) og oppdriftslegemet (10) og innrettet til å kunne regulere den nevnte radiale avstand.

3. Anordning i henhold til krav 1, hvor akslingen (6) befinner seg over bølgeoverfla-ten (20).

4. Anordning i henhold til krav 1, hvor akslingen (6) befinner seg nær bølgeoverfla-ten (20).

5. Anordning i henhold til krav 1, hvor akslingen (6) befinner seg under bølgeover-flaten (20).

6. Anordning i henhold til krav 1, hvor akslingen (6) er forsynt med en veiv (24).

7. Anordning i henhold til krav 1, hvor akslingen (6) er forsynt med en eksenterring (34).

8. Anordning i henhold til krav 5 eller 6, hvor en lenkeforbindelse (40) er koplet mellom akslingens (6) veiv (24), henholdsvis eksenterringen (34), og til en mekanisme (32) for omdanning av en frem- og tilbakegående bevegelse til en ensrettet rotasjon.

9. Anordning i henhold til krav 1, hvor en mekanisme (32) for omdanning av en frem- og tilbakegående rotasjon og til en ensrettet rotasjon, er koplet til akslingen (6).

10. Framgangsmåte ved bølgekraftverk (1) omfattende en i hovedsak horisontalt anordnet aksling (6) som er dreibart opplagret i en konstruksjon (2), og er transmisjonsmessig tilkoplbar til en energimaskin, og hvor minst ett oppdriftslegeme (10) som er innrettet til å kunne følge en opp- og nedgående bølgebevegelse, er rotasjonsmessig festet til akslingen (6), idet oppdriftslegemets (10) oppdriftspunkt (14) befinner seg på en radial avstand fra akslingens (6) senterakse (16),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å regulere den radiale avstand mellom akslingens (6) senterakse (16) og oppdriftslegemets (10) oppdriftspunkt (14).