FI20245008A1 - Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational motion - Google Patents
Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational motionInfo
- Publication number
- FI20245008A1 FI20245008A1 FI20245008A FI20245008A FI20245008A1 FI 20245008 A1 FI20245008 A1 FI 20245008A1 FI 20245008 A FI20245008 A FI 20245008A FI 20245008 A FI20245008 A FI 20245008A FI 20245008 A1 FI20245008 A1 FI 20245008A1
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- rotator
- frame
- rotator shaft
- shaft
- arrangement according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
- F03B13/1805—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
- F03B13/1825—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for 360° rotation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
- F05B2250/40—Movement of component
- F05B2250/44—Movement of component one element moving inside another one, e.g. wave-operated member (wom) moving inside another member (rem)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Arrangemang för omvandling av vattenvågors energi till en rotationsrörelse, vilket omfattar en stomme (2) anordnad gungande enligt en av vattenvågorna bildad rörelse, åtminstone en långsträckt rotatoraxel (3), som är stöttad på stommen (2) roterande runt sin längdaxel (L). Till rotatoraxeln (3) är två rotatorelement (4, 5) anordnade, vilka är belägna i rotatoraxelns (3) längdriktning på ett avstånd i förhållande till varandra och vilkas tyngdpunkter är belägna på motstående sidor av längdaxeln (L) i förhållande till rotatoraxelns (3) rotationsriktning. Rotatoraxeln (3) är riktad i sin längdaxels (L) riktning parallellt med ett vertikalplan som i snitt löper via vattenvågornas rörelses framskridningsriktning (W). Rotatoraxeln (3) gungar fram och tillbaka med stommen (2) på nämnda vertikalplan som i snitt löper via vattenvågornas rörelses framskridningsriktning (W). Rotatoraxelns (3) gungning framtvingar rotatorelementens (4, 5) tyngdpunkters rotation runt rotatoraxeln (3).Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational movement, which comprises a body (2) arranged to rock according to a movement formed by the water waves, at least one elongated rotator shaft (3), which is supported on the body (2) rotating around its longitudinal axis (L). Two rotator elements (4, 5) are arranged on the rotator shaft (3), which are located in the longitudinal direction of the rotator shaft (3) at a distance relative to each other and whose centers of gravity are located on opposite sides of the longitudinal axis (L) relative to the direction of rotation of the rotator shaft (3). The rotator shaft (3) is directed in the direction of its longitudinal axis (L) parallel to a vertical plane which in section runs through the direction of advance of the movement of the water waves (W). The rotator shaft (3) rocks back and forth with the body (2) on said vertical plane which in section runs through the direction of advance of the movement of the water waves (W). The rocking of the rotator shaft (3) forces the centers of gravity of the rotator elements (4, 5) to rotate around the rotator shaft (3).
Description
Järjestely vesiaaltojen energian muuntamiseksi pyörimisliikkeeksiArrangement for converting the energy of water waves into rotational motion
Keksinnön kohteena on järjestely vesiaaltojen energian muuntamiseksi pyö- rimisliikkeeksi, johon kuuluu vesiaaltojen muodostavan liikkeen mukaisesti —keinuvaksi järjestetty runko, pitkänomainen rotaattoriakseli, joka on tuettu rungon varaan pituusakselinsa ympäri pyöriväksi.The invention relates to an arrangement for converting the energy of water waves into rotational motion, comprising a frame arranged to rock in accordance with the motion forming the water waves, an elongated rotator shaft supported on the frame to rotate about its longitudinal axis.
Etenkin tunnettujen aaltovoimaloiden ongelmana on aaltojen epäsäännölli- nen liike, aaltojen koon ja aallon periodin vaihtelu. Tätä edestakaista liikettä onollut vaikea saada pyörimisliikkeeksi tai muuksi liikkeeksi hyvällä hyöty- suhteella. Tällainen aaltovoimala tunnetaan esimerkiksi julkaisusta US 4,266,143.A particular problem with known wave power plants is the irregular movement of the waves, the variation in wave size and wave period. It has been difficult to convert this back and forth movement into a rotational movement or other movement with good efficiency. Such a wave power plant is known, for example, from publication US 4,266,143.
Usein myös tällaisten järjestelmien toiminnalliset osat ovat suorassa koske- — tuksessa itse aallokkoon, yleensä pinnan alla, mikä muodostaa merkittävän haitan, esimerkiksi korroosiota. Tämä johtaa nopeaan osien kulumiseen ja edelleen tiheisiin huoltotoimenpiteisiin.Often, the functional parts of such systems are also in direct contact with the wave itself, usually below the surface, which creates significant disadvantages, such as corrosion. This leads to rapid wear of the parts and further frequent maintenance measures.
Jossain määrin näitä ongelmia on pyritty vähentämään esimerkiksi viitejulkai- sun FI 122615 B mukaisella aaltovoimalaan liittyvällä ratkaisulla, jossa run- koon yhteydessä oleva gyraatioakseli on järjestetty pyörimään voimalarun- koon järjestettyjen rungon gyraatioliikkeen aikaan saavien välineiden avulla.To some extent, these problems have been attempted to be reduced by, for example, a solution related to a wave power plant according to reference publication FI 122615 B, in which the gyration axis connected to the frame is arranged to rotate by means arranged in the power frame that cause the frame to gyrate.
Gyraatioliikkeen aikaan saaminen vaatii kuitenkin kohtalaisen monimutkaista s rakennetta, eikä tällä tavoin aikaan saatu pyörimisliike muodostu voiman tuo-However, achieving gyration requires a moderately complex structure, and the rotational motion achieved in this way does not result in a force-generating
N 25 ton eikä tasaisuuden kannalta kovin tehokkaaksi. 5 3 Näiden molempien tunnetun tekniikan ongelmana on järjestelyn liikkuvasta z yksittäisestä massasta (esimerkiksi FI 122615 B:ssä esitetty rotaattori 6) joh-N 25 ton and not very efficient in terms of uniformity. 5 3 The problem with both of these prior art is that the arrangement's moving z single mass (for example, the rotator 6 shown in FI 122615 B) results in
Q tuva epätasapaino. Tämä johtaa ongelmiin etenkin matalien aaltojen kohdilla,Q is a bit unbalanced. This leads to problems especially in low wave areas,
D 30 — koska yksittäiset painot (massat), jotka saattavat kallistaa rungon, tarvitsevatD 30 — because individual weights (masses) that may tilt the frame need
O verrattain suuren pyörimisen alkuun panevan voiman, jota matalat aallot ei- vät saa aikaan.O a relatively large force initiating rotation that shallow waves do not create.
Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen järjestely, jossa edellä mainitut ongelmat on saatu poistettua tai olennaisesti vähennettyä siten, että aaltojen edestakainen liike saadaan muunnettua suoraan jatku- — vaksi pyörimisliikkeeksi.The purpose of the invention is to provide a new type of arrangement in which the above-mentioned problems have been eliminated or substantially reduced so that the reciprocating motion of the waves can be converted directly into continuous rotational motion.
Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella. —Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaati- muksissa. Niissä on esitetty sovellusmuotoja, jossa rungon ja rotaattoriakse- lin mukaista järjestelyä sovelletaan sijoitettavaksi suoraan aallokkoon sekä osaksi aaltovoimalaa. —Keksinnön perusajatuksena on saattaa tekniikantasoon nähden uudella ro- taattoriakselilla varustettu runko vesiaaltojen mukaiseen keinuvaan liikkee- seen, joka puolestaan saattaa rotaattoriakselin pyörivään liikkeeseen. Tällä ratkaisulla vältetään tekniikan tasossa ilmenevät haitta kohdat, joissa liikettä tuottavat osat ovat kosketuksissa tai vähintään alttiina aallokkoon, useimmi- — ten meriveteen. Keksinnön mukaista järjestelyä voi soveltaa myös siten, että runko roottoriakseleineen voidaan asettaa esimerkiksi vesialuksen (vene tai laiva) sisätilaan, esimerkiksi lattialle, jossa runko liikkuu vesiaaltojen liikkeen mukaisesti. Tämän lisäksi vältytään tekniikantason mukaisista monimutkaisis- s ta rakenteista, koska keksinnön mukainen roottoriakseli tarvitsee pyöriäkseenThis purpose is achieved by the invention on the basis of the features set out in the accompanying patent claim 1. —Preferred embodiments of the invention have been set out in the dependent patent claims. They have set out embodiments in which the arrangement according to the frame and the rotator shaft is applied to be placed directly in the wave and as part of a wave power plant. —The basic idea of the invention is to put a frame equipped with a rotator shaft, which is new compared to the prior art, into a rocking motion in accordance with the water waves, which in turn puts the rotator shaft into a rotating motion. This solution avoids the disadvantages of the prior art, where the parts that produce the motion are in contact with or at least exposed to the wave, most often — seawater. The arrangement according to the invention can also be applied in such a way that the frame with its rotor shaft can be placed, for example, in the interior of a watercraft (boat or ship), for example on the floor, where the frame moves in accordance with the movement of the water waves. In addition, the complex structures of the prior art are avoided, because the rotor shaft according to the invention requires only a
N 25 — ainoastaan vesiaaltojen liikkeen etenemissuuntaisessa tasossa olevan edes-N 25 — only the front of the plane in the direction of the movement of water waves
O takaisen liikkeen, eikä esimerkiksi gyraatioliikkeeseen tarkoitettuja välineitä 3 erikseen tarvita. Keksinnön mukaisella järjestelyllä saavutetaan hyvällä hyö- = tysuhteella toimiva järjestely, jossa rotaattoriakselin pyörimisliike toteutuuO backward movement, and for example, no separate means 3 intended for gyration movement are needed. The arrangement according to the invention achieves an arrangement operating with good efficiency, in which the rotational movement of the rotator shaft is realized
Q tehokkaasti ja tasaisesti vähäiselläkin vesiaaltojen liikkeellä tai pienellä aallonQ efficiently and evenly even with slight water movement or small wave
D 30 — korkeudella. Keksinnön mukaisella järjestelyllä saavutetaan myös jatkuvastiD 30 — at a height. The arrangement according to the invention also achieves continuous
O tasapainossa oleva runko, koska rotaattorielementit ovat järjestetty siten,O balanced frame because the rotator elements are arranged in such a way that
että tekniikan tason mukaista epätasapainoa ei pääse syntymään. Tällöin rotaattoriakselin pyörimisliike toteutuu myös matalassa aallokossa.that no imbalance can occur according to the state of the art. In this case, the rotational movement of the rotator shaft is also realized in shallow waves.
Keksinnön mukaista rotaattorijärjestelmää on mahdollista käyttää myös gyratoivassa laitteessa. Tällöin rotaattoriakseli sijoitetaan olennaisesti gyraatioakselin suuntaisestiThe rotator system according to the invention can also be used in a gyrating device. In this case, the rotator axis is positioned substantially parallel to the gyration axis.
Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan suoritusesimerkkien avulla viittaa- malla oheiseen piirustukseen, jossaIn the following, the invention is illustrated by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing, in which
Kuvio 1 — esittää kaaviollisesti keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaista järjestelyä puolikkaasta rungon osasta.Figure 1 - schematically shows an arrangement of a half frame part according to one preferred embodiment of the invention.
Kuviossa 1 on siis esitetty keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukai- nen järjestely, jossa vesiaaltojen energia muutetaan pyörimisliikkeeksi. Tässä järjestelyyn kuuluu veden aaltojen mukana kelluvaksi tarkoitettu runko 2, josta kuviossa 1 on esitetty siis rungon 2 pituussuunnassa noin puolet. Runko 2 muodostaa näin ollen kellukkeen tai ponttoonin, johon järjestelyyn liittyvät muut elementit voidaan sijoittaa jäljempänä esitetyllä tavalla. Runko 2 voi- — daan veden sijaan sijoittaa vedessä olevan aluksen (vene, laiva) sisään, kui- tenkin siten, että jäljempänä kuvatut toiminnan edellytykset täyttyvät.Figure 1 thus shows an arrangement according to a preferred embodiment of the invention, in which the energy of water waves is converted into rotational motion. This arrangement includes a frame 2 intended to float with the water waves, of which Figure 1 shows approximately half of the frame 2 in the longitudinal direction. The frame 2 thus forms a float or pontoon, in which the other elements related to the arrangement can be placed in the manner described below. The frame 2 can — instead of being placed in the water, be placed inside a vessel (boat, ship) in the water, however, in such a way that the operating conditions described below are met.
Rungon 2 varaan on tuettu rotaattoriakseli 3. Kuvion 1 mukaisessa suoritus- s muodossa rotaattoriakseleita 3 on yksi kappale ja se on järjestetty kannatti-A rotator shaft 3 is supported on the frame 2. In the embodiment according to Figure 1, there is one rotator shaft 3 and it is arranged on a support.
N 25 meen 6, joka on järjestetty liikkumattomaksi rungon 2 ulkovaipan suhteen jaN 25 meen 6, which is arranged to be immobile relative to the outer shell of the frame 2 and
O on näin ollen osa runkoa. Tässä rotaattoriakseli 3 ja kannatin 6 sijaitsevat 3 rungon pituussuunnassa rungon 3 keskellä. Kannatin 6 voi sellaisenaan muo- z dostaa rungon, joka voidaan sijoittaa vesiaaltojen muodostavan liikkeen mu-O is therefore part of the frame. Here, the rotator shaft 3 and the bracket 6 are located in the longitudinal direction of the frame 3 in the middle of the frame 3. The bracket 6 can as such form a frame that can be placed in the water wave-forming motion.
Q kaisesti keinuvaksi esimerkiksi alukseen jarjestetylle alustalle. 2 30Q can be rocked, for example, on a platform arranged on a ship. 2 30
S Keksinnön mukainen järjestely voi käsittää useampiakin rotaattoriakseleita 3 ja kannattimia 6 sijoitettuna välimatkan päähän toisistaan rungon 2 pituudel-The arrangement according to the invention may comprise several rotator shafts 3 and supports 6 placed at a distance from each other along the length of the frame 2.
le. Esimerkiksi runkoon 2, jonka pituus on 50 metriä, voi rotaattoriakseleita 3 olla runkoa kohden 2-10 kappaletta.For example, for a frame 2 with a length of 50 meters, there may be 2-10 rotator shafts 3 per frame.
Kannattimeen 6 on järjestetty laakerit 6a, 6b, 6c ja 6d tai vastaavanlaiset —tuentaelementit, joita on tässä neljä kappaletta. Näiden lukumäärä voi vaih- della tarpeen mukaan. Rotaattoriakseli 3 on järjestetty näiden laakerien 6a, 6b, 6c ja 6d varaan pituusakselinsa L ympäri pyöriväksi. Tätä pyörimistä on kuvattu kaksoisnuolella R. Rotaattoriakseli 3 voi siis pyöriä kumpaan suun- taan tahansa. Kannatin 6 on järjestetty rungon 2 ulkovaipan rajaamaan ti- — laan, jolloin rotaattoriakseli 3, kannatin 6 ja kaikki siihen liittyvät muut toi- minnalliset osat ovat erillään aaltoja muodostavasta vedestä ja sen aiheutta- mista epäedullisista vaikutuksista, kuten korroosiosta.The support 6 is provided with bearings 6a, 6b, 6c and 6d or similar support elements, of which there are four in this case. The number of these can vary as required. The rotator shaft 3 is arranged to rotate around its longitudinal axis L on these bearings 6a, 6b, 6c and 6d. This rotation is depicted by a double arrow R. The rotator shaft 3 can therefore rotate in either direction. The support 6 is arranged in a space defined by the outer shell of the hull 2, whereby the rotator shaft 3, the support 6 and all other functional parts associated with it are separated from the water forming waves and the adverse effects caused by it, such as corrosion.
Keksinnön mukaiselle rotaattoriakselille 3 on järjestetty kaksi rotaattoriele- —menttiä 4 ja 5 jotka sijaitsevat rotaattoriakselin 3 pituussuunnassa (pituusak- selin L suunnassa) matkan päässä toistensa suhteen. Ne ovat sijoitettu ro- taattoriakselin 3 ulkokehälle siten, että niiden painopisteet sijaitsevat rotaat- toriakselin 3 pyörimissuunnan suhteen eli rotaattoriakselin 3 kehän suunnas- sa vastakkaisilla puolilla pituusakselia L. Rotaattorielementin 4 ja 5 muoto — voidaan valita tarkoituksenmukaisesti, esimerkiksi ympärillä oleva tila ja nii- den haluttu massa huomioiden. Kuviossa 1 on esitetty rotaattorielementit 4 ja 5, jotka muodostvat viuhkamaisen levennysosan rotaattoriakselin 3 kehäl- le. Näin ollen niiden painopisteet sijaitsevat rotaattoriakselin 3 säteittäisessä s suunnassa rotaattoriakselin ulkopuolella ja toistensa suhteen vastakkaisillaTwo rotator elements 4 and 5 are arranged on the rotator shaft 3 according to the invention, which are located in the longitudinal direction of the rotator shaft 3 (in the direction of the longitudinal axis L) at a distance from each other. They are placed on the outer circumference of the rotator shaft 3 in such a way that their centers of gravity are located in the direction of rotation of the rotator shaft 3, i.e. on opposite sides of the longitudinal axis L in the circumferential direction of the rotator shaft 3. The shape of the rotator elements 4 and 5 can be selected appropriately, for example, taking into account the surrounding space and their desired mass. Figure 1 shows the rotator elements 4 and 5, which form a fan-shaped widening part on the circumference of the rotator shaft 3. Consequently, their centers of gravity are located in the radial s direction of the rotator shaft 3 outside the rotator shaft and on opposite sides of each other.
N 25 — puolilla pituusakselia L. Rotaattorielementtejä voi olla useampiakin rootto-N 25 — on the sides of the longitudinal axis L. There may be several rotator elements in the rotor.
O riakselia kohden, kuitenkin parillinen määrä siten, että lopullisten painopistei- 3 den sijainti pysyy edella mainitulla tavalla.Per axis O, however, an even number so that the position of the final centers of gravity remains as mentioned above.
II
==
Q Keksinnön mukaisessa järjestelyssä rotaattoriakseli 3 on suunnattu pituusak-Q In the arrangement according to the invention, the rotator axis 3 is oriented longitudinally.
O 30 — selinsa L suunnassa keskimäärin vesiaaltojen liikkeen etenemissuunnan WO 30 — with its back in the L direction, on average, in the direction of propagation of water waves W
S kautta kulkevan pystytason suuntaisesti. Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuo- dossa on edullista, että runko 2 on vesiaaltojen liikkeen etenemissuuntaan W nähden poikittaisessa suunnassa oleva pitkänomainen kelluva runko. Rungon 2 seinämän poikkileikkaus on muodoltaan edullisesti ovaali tai olennaisesti ovaali. Ovaalin pitkä akseli on edullisesti veden pinnan kauttakulkevan tason korkeudella tai olennaisesti sillä korkeudella. Runko 2 on suunnattu siis ide- 5 —aalitapauksessa kohtisuoraan poikittain etenemissuuntaan W nähden, mutta voi siis kääntyä tästä jonkin verran edestakaisin. Esimerkiksi kääntökulma voi poiketa ja muuttua kohtisuoraan poikittain etenemissuuntaan W nähden 1- 40 astetta kumpaankin suuntaan. Runko 2 voi olla myös pysyvästi asennettu jonkin verran kääntyneenä kulmaan, esimerkiksi 1-40 asteen kulmaan, jolloin — aallon eri vaiheiden vaakasuuntainen vaihteleva imu aiheuttaa runkoa pysty- akselin ympäri kiertävän edestakaisin vaihtelevan kierron. Tämä vaihteleva kierto vaikuttaa rotaattoriin (akseli oltava vaakasuuntainen tässä sovelluk- sessa) samalla tavalla kuin rungon keinunta osaltaan tukien pyörimistä ja tuoottaen energiaa järjestelmään.S in the direction of the vertical plane passing through. In the embodiment according to Figure 1, it is preferable that the body 2 is an elongated floating body in a direction transverse to the direction of propagation W of the water wave movement. The cross-section of the wall of the body 2 is preferably oval or substantially oval in shape. The long axis of the oval is preferably at the height of the plane passing through the water surface or substantially at that height. The body 2 is therefore ideally oriented perpendicularly transversely to the direction of propagation W, but can therefore turn somewhat back and forth from this. For example, the angle of rotation can deviate and change perpendicularly transversely to the direction of propagation W by 1-40 degrees in either direction. The frame 2 may also be permanently mounted at a slight angle, for example at an angle of 1-40 degrees, whereby — the horizontal varying suction of the different phases of the wave causes the frame to rotate back and forth about a vertical axis. This varying rotation acts on the rotator (the axis must be horizontal in this application) in the same way as the rocking of the frame, contributing to the rotation and providing energy to the system.
Kuviossa 1 rotaattoriakseli 3 on sovitettu runkoon 2 siten, että sen pituusak- selin L nimellissuunta on vaakasuunnassa. Tällöin rotaattoriakseli 3 keinuu vaakasuuntaisen tason molemmin puolin edestakaisin rungon 2 mukana kes- kimäärin vesiaaltojen liikkeen etenemissuunnan W kautta kulkevalla pystyta- — solla. Tämä edestakaisen liikkeen laajuus riippuu vesiaaltojen korkeudesta ja amplitudista. Tämä aikaan saa sen, että rotaattorielementit 4 ja 5 joutuvat, edellytyksenä niiden painopisteiden edellä esitetty sijainti, aaltojen mukana + "sykkivasti” kiihtyvään pyörimisliikkeeseen R rotaattoriakselin 3 pituusakselinIn Figure 1, the rotator shaft 3 is arranged in the frame 2 such that the nominal direction of its longitudinal axis L is horizontal. In this case, the rotator shaft 3 swings back and forth on both sides of the horizontal plane with the frame 2 on average in a vertical plane passing through the direction of propagation W of the water wave movement. The extent of this back and forth movement depends on the height and amplitude of the water waves. This causes the rotator elements 4 and 5 to be subjected to a + "pulsating" accelerated rotational movement R with the waves along the longitudinal axis of the rotator shaft 3.
S L ympräri kohdistaen rootaattoriakseliin sitä kääntävän vääntömomentin. 5 25 Tama jarjestely mahdollistaa rotaattoriakselin 3 sijottamisen runkoon 2 vaih-S L circumference applying a torque to the rotator shaft that turns it. 5 25 This arrangement enables the rotator shaft 3 to be placed in the frame 2 with a gear
S toehtoisesti niin, että se keinuu nimellissuunnan ollessa pystysuunnassa taiS optionally so that it swings with the nominal direction vertical or
E suunnassa, joka on vaakasuunnan ja pystysuunnan välillä edestakaisin run- < gon 2 mukana keskimäärin vesiaaltojen liikkeen etenemissuunnan W kauttaE in the direction that is between the horizontal and vertical directions back and forth with the body 2 on average along the direction of propagation of the water waves W
D kulkevalla pystytasolla.D on a vertical plane.
S 30S 30
On edullista, että runko 2 on ankkuroitu paikalleen siihen tarkoitetuilla ank- kurointi- tai kiinnitysvälineillä 2a. Ankkurointivälineet 2a ovat edullisesti ank- kurointiketjut tai -köydet tai vastaavat, jotka on kiinnitetty yläpäästään vesi- aaltojen liikkeen etenemissuunnan W suhteen taakse jäävän rungon 2 osaan ja alapäästään merenpohjaan tai sinne järjestettyyn muuhun kiinteään alus- taan (ei esitetty). Tällä tavoin järjestetyt ankkurointivälineet 2a mahdollista- vat rungon 2 edestakaisen keinuvan liikkeen (merkitty kaksoisnuolella R2) hallitusti ja näin ollen hallitun tai ainakin huomattavasti hallitumman rotaatto- rielementtien 4 ja 5 pyörimisen tai vaihekulman, painopisteiden sijainnin ja — kiihtyvyyden (ja pyörimisnopeus) aaltojen ominaisuuksien, kuten amplitudin ja korkeuden suhteen. Tällainen ankkurointijärjestely lisää osaltaan järjes- telmän energiantuotantoa. Ankkurointivälineitä 2a voidaan edullisesti säätää vallitsevien olosuhteiden mukaisesti niin, että järjestelyn mukainen rotaatto- riakseli 3 pyörii optimaalisesti.It is preferable that the frame 2 is anchored in place by anchoring or fastening means 2a intended for this purpose. The anchoring means 2a are preferably anchoring chains or ropes or the like, which are attached at their upper end to the part of the frame 2 that lags behind the direction of propagation W of the water wave movement and at their lower end to the seabed or to another fixed base arranged there (not shown). The anchoring means 2a arranged in this way enable the back-and-forth rocking movement of the frame 2 (marked by a double arrow R2) in a controlled manner and thus controlled or at least significantly more controlled rotation or phase angle of the rotator elements 4 and 5, the position of the centers of gravity and — acceleration (and rotation speed) in relation to the properties of the waves, such as amplitude and height. Such an anchoring arrangement contributes to increasing the energy production of the system. The anchoring means 2a can advantageously be adjusted according to the prevailing conditions so that the rotator shaft 3 according to the arrangement rotates optimally.
Tämän lisäksi tällaisessa ontelomaisessa rungossa 2 voidaan toteuttaa muunkinlaisia järjestelyjä, joilla keksinnön mukainen järjestely voidaan so- peuttaa ympäristön muuttuviin tekijöihin, lähinnä edellä mainittuihin aaltojen ominaisuuksiin. Eräs tällainen järjestely on rungon 2 sisäpuolelle, ulkopuolelle — ja/tai osaksi ulkokuorta järjestetyt lisäsäiliöt 2b, 2b’, jotka voidaan täyttää vedellä. Tämän lisäksi tai sijasta lisäsäiliöt 2b, 2b' voivat olla täytetty pysy- västi vedellä, jolloin vettä voidaan siirtää lisäsäiliöiden välillä. Sen lisäksi, että niiden tehtävänä on muuttaa rungon 2 ja ylipäänsä tämän järjestelyn painoa,In addition, other arrangements can be implemented in such a hollow body 2, with which the arrangement according to the invention can be adapted to changing environmental factors, mainly the aforementioned wave properties. One such arrangement is additional tanks 2b, 2b' arranged inside, outside — and/or as part of the outer shell of the body 2, which can be filled with water. In addition to or instead of this, the additional tanks 2b, 2b' can be permanently filled with water, whereby water can be transferred between the additional tanks. In addition to the fact that their function is to change the weight of the body 2 and this arrangement in general,
N on lisäsäiliöt 2b sijoitettu sellaisiin kohtiin runkoa 2, jossa niillä voidaan vai- iy 25 — kuttaa lisättävän painon jakautumiseen rungossa 2. Painon jakautumisen 5 säätämisellä tällä tavoin voidaan vaikuttaa lisäksi rungon 2 kallistuskulmaan z eli siihen, missä kulmassa runko 2 ja näin ollen myös rotaattoriakseli 3, on > kallistuneena vaakasuuntaisen tason, esimerkiksi tyynen veden pinnan tason, 3 suhteen. Toisin sanoen tällä vaikutetaan siihen, missä kulmassa (keskimää-The additional tanks 2b are placed at such points on the hull 2 that they can influence the distribution of the added weight in the hull 2. By adjusting the weight distribution 5 in this way, it is also possible to influence the tilt angle z of the hull 2, i.e. the angle at which the hull 2, and therefore also the rotator shaft 3, is tilted with respect to a horizontal plane, for example the level of the calm water surface, 3. In other words, this influences the angle (average
N 30 rin) rotaattoriakseli 3 on vesiaaltojen liikkeen etenemissuunnan W kautta kul-N 30 rin) rotator axis 3 is oriented along the direction of propagation W of the water wave motion.
N kevalla pystytasolla.N on a nice vertical plane.
Tämä kallistuskulma ja sisäisen massan siirtämisestä aiheutunut muuttunut inertia vaikuttavat rungon hydrodynaamisiin ominaisuuksiin ja ominaistaajuu- teen. Kallistuskulmaa tällä tavoin säätämällä runko 2 voidaan saattaa reso- noimaan tarpeen mukaan eripituisten aaltojen (aaltojen muuttuvan keski- —määräisen amplitudin) kanssa. Rungon 2 kallistuskulman muutoksella vaiku- tetaan tässä rungon pituuteen aallon etenemissuunnassa W, joka puolestaan vaikuttaa rungon ominaistaajuuteen ja edellä mainittuun resonointiin. Toisin sanoen rungon 2 kallistuskulmaa säätämällä voidaan keksinnön mukainen järjestely sopeuttaa muuttuvaan aallokkoon siten, että se resonoi aallon — kanssa ja täten pystyy maksimoimaan energiantuotannon.This angle of inclination and the changed inertia caused by the transfer of the internal mass affect the hydrodynamic properties and the natural frequency of the hull. By adjusting the angle of inclination in this way, the hull 2 can be made to resonate with waves of different lengths (changing average amplitude of the waves) as needed. By changing the angle of inclination of the hull 2, the length of the hull in the direction of wave propagation W is affected, which in turn affects the natural frequency of the hull and the aforementioned resonance. In other words, by adjusting the angle of inclination of the hull 2, the arrangement according to the invention can be adapted to the changing wave pattern so that it resonates with the wave — and thus is able to maximize energy production.
Kuviossa 1 on esitetty vain kaaviomainen esimerkki kannattimen 6 yhdellä puolella sijaitsevista lisäsäiliöistä 2b ja 2b'. Lisäsäiliöiden 2b ja 2b' sijoittelu voidaan toteuttaa rungon 2 lopullisesta koosta ja sijainnista riippuen monin — tavoin. Kuviossa 1 rungon 2 pohjan alueelle on järjestetty lisäsäiliö 2b ja rungon sivulle, samalle puolelle ankkurointivälineiden 2a kiinnityskohdan kanssa, on järjestetty lisäsäiliö 2b’. Tärkeää on kuitenkin se, että lisäsäiliö voidaan täyttää ja tyhjentää kokonaan tai osittain olosuhteiden mukaisesti.Figure 1 shows only a schematic example of the additional containers 2b and 2b' located on one side of the support 6. The arrangement of the additional containers 2b and 2b' can be implemented in many ways, depending on the final size and location of the frame 2. In Figure 1, an additional container 2b is arranged in the area of the bottom of the frame 2 and an additional container 2b' is arranged on the side of the frame, on the same side as the attachment point of the anchoring means 2a. It is important, however, that the additional container can be filled and emptied completely or partially according to the circumstances.
On myös mahdollista käyttää lisäsäiliöiden sijasta tai lisäksi painoja, joiden sijaintia voidaan muuttaa rungon 2 suhteen erilaisen painojakauman aikaan- saamiseksi runkoon. Tosin tällöin ei voida vaikuttaa järjestelyn kokonaismas- saan.It is also possible to use weights instead of or in addition to additional containers, the position of which can be changed relative to the frame 2 to achieve a different weight distribution in the frame. However, in this case, the total mass of the arrangement cannot be influenced.
SS
& 25 — Näin ollen järjestely toteuttaa tasaisen ja suhteellisen pienellä rotaattoriakse-& 25 — Thus, the arrangement implements a smooth and relatively small rotator axis
O lin 3 liikkeellä rotaattoriakselin 3 pyörimisen. Toisin sanoen rotaattoriakselin 3The rotation of the rotator axis 3 was in motion. In other words, the rotation of the rotator axis 3
S liike toteutuu hyvinkin pienessä vesiaaltojen liikkeessä. Tällaiseen järjestely z on erittäin edullista varustaa rotaattoriakseli 3 voiman ulosottovälineillä 7 jaThe movement S is realized in a very small movement of water waves. For such an arrangement z it is very advantageous to equip the rotator shaft 3 with power take-off means 7 and
D muodostaa edellä esitetystä järjestelystä aaltovoimala. Tämä on toteutettuD forms a wave power plant from the above arrangement. This has been implemented
D 30 tässä rotaattoriakselille 3 järjestetyllä generaattorilla 7 voiman ulosottoa var-D 30 here with a generator 7 arranged on the rotator shaft 3 to provide power output
O ten. Tässä generaattori 7 on sovitettu rotaattoriakselin 3 pituussuunnassa L rotaattorielementtien 4 ja 5 väliin. Generaattorin toimintaa, joka on sinänsä tunnettua, ei tässä ole tarkemmin esitetty. Mainittakoon kuitenkin, että tässä generaattorin roottori on järjestetty roottoriakselin 3 mukana pyöriväksi ja staattori ympäröi generaattorin roottoria. Staattorilta on järjestetty sinänsä tunnetut välineet generaattorilla 7 syntyneen virran siirtämiseksi haluttuun kohteeseen ja/tai ominaisuuksien muuttamiseksi halutunlaisiksi.O ten. Here, the generator 7 is arranged in the longitudinal direction L of the rotator shaft 3 between the rotator elements 4 and 5. The operation of the generator, which is known per se, is not presented in more detail here. It should be noted, however, that here the rotor of the generator is arranged to rotate with the rotor shaft 3 and the stator surrounds the rotor of the generator. The stator is provided with means known per se for transferring the current generated by the generator 7 to a desired destination and/or for changing the properties to the desired ones.
Generaattorin momenttia ohjataan erityisen ohjausohjelman avulla, missä rotaattorielementtien (massojen) sijainti pyritään vaihtuvan nopeustavoitteen avulla jatkuvasti saattamaan optimiasemaan suhteessa vaihtelevaan — kiihtyvyyten. Kiihtyvyyden ollessa suurimmillaan rotaattorielementtien (massojen) tulisi optimitilanteessa sijaita 90 asteen kulmassa suhteessa kiihtyvyyden suuntaan rotaattorielementtien (massan) sijaintipaikassa. +The generator torque is controlled by a special control program, where the position of the rotator elements (masses) is constantly adjusted to the optimum position in relation to the varying acceleration using a variable speed target. When the acceleration is at its maximum, the rotator elements (masses) should be optimally positioned at a 90 degree angle to the direction of acceleration at the location of the rotator elements (masses). +
NOF
OO
NOF
> 00> 00
OO
II
= 00= 00
OO
OO
LO sLO s
NOF
OO
NOF
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20245008A FI20245008A1 (en) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational motion |
| PCT/FI2025/050001 WO2025149704A1 (en) | 2024-01-08 | 2025-01-03 | Arrangement for converting energy of water waves into rotational motion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20245008A FI20245008A1 (en) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational motion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20245008A1 true FI20245008A1 (en) | 2025-07-09 |
Family
ID=94734174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20245008A FI20245008A1 (en) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational motion |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI20245008A1 (en) |
| WO (1) | WO2025149704A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2991398A3 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-06 | Los Rios Pierre De | HOULO-GENERATORS WITH ROTARY PENDULUM |
| WO2016106378A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | Gwave Llc | System for producing energy through the action of waves |
| CN209129781U (en) * | 2018-11-30 | 2019-07-19 | 苏州大学 | A wave energy collection device |
| CN116608080A (en) * | 2023-04-25 | 2023-08-18 | 北京纳米能源与系统研究所 | Wave energy collection device based on roller structure |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4266143A (en) * | 1979-09-19 | 1981-05-05 | Ng Ting F | Apparatus for producing electrical energy from ocean waves |
| JP2017206978A (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 株式会社三基商会 | Power generator |
| LU102112B1 (en) * | 2020-10-13 | 2022-04-13 | Luxembourg Inst Science & Tech List | Ocean wave energy harvesting system and process |
-
2024
- 2024-01-08 FI FI20245008A patent/FI20245008A1/en unknown
-
2025
- 2025-01-03 WO PCT/FI2025/050001 patent/WO2025149704A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2991398A3 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-06 | Los Rios Pierre De | HOULO-GENERATORS WITH ROTARY PENDULUM |
| WO2016106378A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | Gwave Llc | System for producing energy through the action of waves |
| CN209129781U (en) * | 2018-11-30 | 2019-07-19 | 苏州大学 | A wave energy collection device |
| CN116608080A (en) * | 2023-04-25 | 2023-08-18 | 北京纳米能源与系统研究所 | Wave energy collection device based on roller structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025149704A1 (en) | 2025-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI122615B (en) | wave power plant | |
| KR101109810B1 (en) | A wind turbine for use offshore | |
| KR100898996B1 (en) | Cyclical wave energy converter | |
| AU2007322458B2 (en) | Wave energy converter | |
| US8497593B2 (en) | Device for collecting swell energy | |
| EP0037408B1 (en) | Wave energy apparatus | |
| EP2761176B1 (en) | Floating wind turbine | |
| CN101688511B (en) | Wave Power Device | |
| JPS6211188B2 (en) | ||
| US8120196B1 (en) | Wave-powered water wheel type generator | |
| KR20090021297A (en) | Wave energy conversion device | |
| CN102235011A (en) | Flexible floating foundation for offshore wind generating sets | |
| JP2002506162A (en) | Extracting power from moving water | |
| KR20180126074A (en) | Apparatus for converting wave energy into electrical energy and a process for placing such apparatus in a deployment location | |
| US20170175702A1 (en) | Wave energy converter making use of the orbital motion of a weighing carriage | |
| US11199173B2 (en) | System for generating electrical energy from the wave motion of the sea | |
| FI20245008A1 (en) | Arrangement for converting the energy of water waves into a rotational motion | |
| JP2022168359A (en) | Sway suppression device for floating offshore wind power generator | |
| FI123177B (en) | Arrangements for the recovery of wave energy | |
| EP0384757A1 (en) | A fluid turbine | |
| FI123295B (en) | Wave power | |
| RU2016226C1 (en) | Wave power plant | |
| US9644602B2 (en) | Wave power plant | |
| KR20200140227A (en) | Sea water pumping apparatus | |
| CN119802126B (en) | A frequency-adjustable single pendulum tuned liquid mass damping device |