HK1004575B

HK1004575B - A device for a buoy-based wave power apparatus

Info

Publication number: HK1004575B
Application number: HK98103533.1A
Authority: HK
Inventors: Tveter Torger
Original assignee: 托格‧特夫特
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1998-11-27

Claims

Vorrichtung für eine auf einer Boje basierenden Wasserkraftanlage, bei der eine oberflächenbezogene Boje (1, 30, 55, 67, 86) mit einer am Meeresgrund befestigten Zylinder/Kolben-Anordnung zusammenwirkt, und mit dem Zylinder dieser Anordnung verbunden ist, und bei der ein Kolbenteil (3, 32, 32', 32", 83) der Anordnung mit Mitteln (5, 6, 34, 34', 35, 35', 84) versehen ist, die eine Flüssigkeitsströmung dadurch ermöglichen, wobei die Vorrichtung bei einer Aufwärtsbewegung der Boje derart ausgebildet ist, daß eine Druckkammer (14, 37) in dem Teil des Zylinders gebildet wird, der in der Nähe der Unterseite des Kolbens angeordnet ist und eine Kolbenstange (4, 33, 50) des Kolbens umgibt, und gleichzeitig in den Teil des Zylinders, der in der Nähe der Oberseite des Kolbens angeordnet ist, Flüssigkeit ansaugt, die von einem Saugteil des Zylinders zu einer Druckseite des Zylinders während der Abwärtsbewegung der Boje/Zylinder gedrückt wird, bei der entweder die Kolbenstange (4, 33, 50) mit einem Bodenbasisteil (10, 40) am Meeresgrund (11) in einer gelenkigen oder flexiblen Weise verbunden ist, wobei die Kolbenstange eine Unterwasserboje (9, 29) trägt, die einen Auftrieb hat, der ausreichend ist, um den bei der Abwärtsbewegung der Kombination der oberflächenbezogenen Boje (1, 30, 55, 67, 86) und des befestigten Zylinders auf den Kolben und die Kolbenstange ausgeübten Druck- und Reibungskräften zu widerstehen, oder das untere Ende der Kolbenstange (4) mit einem Senkgewichtsteil (80) verbunden ist, das in Lagermitteln (81, 82) angeordnet ist, wobei das Gewicht des Senkgewichtsteils größer als die maximale Auftriebskraft der oberflächenbezogenen Boje ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein eingestelltes Gewicht (41) aufweist, das in das untere Ende eingegossen ist und daß die Kolbenstange (4, 33, 50) hohl ist, um einen Durchgang für Flüssigkeit oder ein Kabel für umgewandelte Energie nach draußen aus der Anordnung und zu einer anderen Installation zu schaffen.
Vorrichtung für eine auf einer Boje basierenden Wasserkraftanlage, bei der eine oberflächenbezogene Boje (1, 30, 55, 67, 86) mit einer am Meeresgrund befestigten Zylinder/Kolben-Anordnung zusammenwirkt, und mit dem Zylinder dieser Anordnung verbunden ist, und bei der ein Kolbenteil (3, 32, 32', 32", 83) der Anordnung mit Mitteln (5, 6, 34, 34', 35, 35', 84) versehen ist, die eine Flüssigkeitsströmung dadurch ermöglichen, wobei die Vorrichtung bei einer Aufwärtsbewegung der Boje derart ausgebildet ist, daß eine Druckkammer (37') in dem Teil des Zylinders gebildet wird, der an der Randseite des Kolbens angeordnet ist und eine Kolbenstange (40, 33, 50) des Kolbens umgibt, und gleichzeitig in den Teil des Zylinders, der in der Nähe der Oberseite des Kolbens angeordnet ist, Flüssigkeit ansaugt, die von einem Saugteil des Zylinders zu einer Druckseite des Zylinders während der Abwärtsbewegung der Boje/Zylinder gedrückt wird, bei der entweder die Kolbenstange (4, 33, 50) mit einem Bodenbasisteil (10, 40) am Meeresgrund (11) in einer gelenkigen oder flexiblen Weise verbunden ist, wobei die Kolbenstange eine Unterwasserboje (9, 29) trägt, die einen Auftrieb hat, der ausreichend ist, um den bei der Abwärtsbewegung der Kombination der oberflächenbezogenen Boje (1, 30, 55, 67, 86) und des befestigten Zylinders auf den Kolben und die Kolbenstange ausgeübten Druck- und Reibungskräften zu widerstehen, oder das untere Ende der Kolbenstange (4) mit einem Senkgewichtsteil (80) verbunden ist, das in Lagermitteln (81, 82) angeordnet ist, wobei das Gewicht des Senkgewichtsteils größer als die maximale Auftriebskraft der oberflächenbezogenen Boje ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein eingestelltes Gewicht aufweist, das in das untere Ende eingegossen ist, daß darin ein Flüssigkeitszuführkanal (54) von der Druckkammer (37') in dem Zylinder zu der Boje ausgebildet ist, daß in dem Kanal ein Rückschlagventil (59) eingesetzt ist, bevor der Kanal mit der in oder an der Boje angeordneten Energieumwandlungseinrichtung (56, 57) verbunden ist, die elektrischen Strom für eine an der Boje angeordnete Signalvorrichtung (58) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (5, 6, 34, 34', 84) Kugelventile umfassen, die derart angeordnet sind, daß diese durch die Flüssigkeitsströmung in bezug auf einen Kugelsitz in dem Kolben geöffnet oder geschlossen werden, indem die Kugeln einen eingestellten Auftrieb oder ein Senkgewicht haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Luft mittels eines auf der oberflächenbezogenen Boje (1) angeordneten Schnorchels in den Zylinderteil (14) der Anordnung gelassen wird und daß Luft und Wasser mischbar sind, wie es erforderlich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (44, 47) zum Einstellen der Wasserströmung auf der oberflächenbezogenen Boje und/oder auf dem Zylinder angeordnet sind, wobei die Mittel die nach oben gerichtete Wasserströmung der Welle mittels Einlaßöffnungen, Schlitzen und/oder Kanälen in die Einlaßkammer leiten und beschleunigen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben gerichtete Oberfläche der oberflächenbezogenen Boje Vertiefungs- oder Gefäßmittel (30", 42) aufweist und daß Abflußkanäle (43) sich von den Vertiefungs- oder Gefäßmitteln zu der Außenseite der Boje erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenbasisteil mit einer Drahtführung (45) versehen ist, z.B. eine Rolle, wobei ein Ende des Drahtes an einem unteren Abschnitt der Kolbenstange (33, 50, 60, 64) befestigt ist und sein anderes Ende an einer am Ufer angeordneten Windenvorrichtung (28) oder dergleichen befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsdraht (108), der zwischen dem unteren Teil der Kolbenstange und dem Bodenbasisteil angeordnet ist, aktiviert wird, wenn die Kolbenstange mit der Unterwasserboje die Oberflächenposition erreicht hat, nachdem die Hauptverankerung gelöst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bodenseitige Teil des Senkgewichtteils (80) sphärisch ist und in einem Lagermittel (82) des Bodenbasisteils (81) angeordnet ist, wo das Lagermittel (82) einen Krümmungsradius hat, der größer als der Krümmungsradius des Senkgewichtteils (80) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (74) am Boden des Zylinders (69) separate Wassersaugkanäle mit Rückschlagventilen (73) trägt, die bei einer nach unten gerichteten Bewegung der Boje/Zylinder öffnen.
Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (70) zwischen der oberflächenbezogenen Boje (67) und dem Zylinder (69) langgestreckt ist und daß der Zylinderteil folglich weiter untergetaucht ist, wobei der Zylinder nach oben gerichtete Fokusierungsmittel (72) trägt, die es dem ansteigenden Wasser bei einer Aufwärtsbewegung des Zylinders erlauben, in die Einlaßkammer zu strömen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieumformungseinrichtung (24-26, 53) derart angeordnet ist, daß diese mit den Ventilmitteln zusammenwirkt, wobei die Einrichtung eine Turbine (24) aufweist, die derart angeordnet ist, daß diese während des Aufwärtshubs der oberflächenbezogenen Boje in einem offenen oder geschlossenen System arbeitet, wobei die Ventilmittel (5, 6) die Strömung durch den Kolben (3) steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieumformungseinrichtung in oder an dem Kolben oder einer Kolbenstange davon angeordnet ist, wobei die Einrichtung eine Turbine aufweist, die derart angeordnet ist, daß diese in einem geschlossenen System sowohl beim Aufwärts- als auch beim Abwärtshub der Boje arbeitet, indem der Turbinenpropeller derart angeordnet ist, daß dieser unabhängig von der Richtung der Flüssigkeitsströmung durch den Kolben in derselben Richtung dreht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entsalzungseinrichtung, z.B. des Typs der von einer umgekehrten Osmose Gebrauch macht, in dem Kolben angeordnet ist und daß Seewasser mittels Rückschlagventilen direkt in die Druckkammer geleitet wird, von der das Wasser durch die Entsalzungseinrichtung in den Kolben gedrückt wird, von wo entsalzenes Wasser mittels der Kolbenstange zum Ufer gebracht wird und verschmutztes Wasser mittels der Oberseite des Kolbens und seiner benachbarten Kammer zurück ins Meer transportiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) beiderseits separate Flüssigkeitsabzugskanäle (16, 17, 49, 51) aufweist, wo Flüssigkeit bei einer Aufwärtsbewegung der Boje gezwungen wird, in die Vorrichtung über einen ersten Kanal in der Kolbenstange zu fließen und ferner in die oberste Saugkammer des Zylinders und ferner durch die Rückschlagventile in dem Kolben und in die Druckkammer auf der Seite der Kolbenstange des Kolbens, wobei Flüssigkeit komprimiert und durch einen zweiten (17, 51) der Kanäle in der Kolbenstange herausgedrückt wird, und die Kanäle mit einer Energieumformungseinrichtung (24-26, 53) verbunden sind, die in Verbindung mit der Unterwasserboje (9), dem Sinkteil oder im Abstand davon in einem Rezirkulations-Rohr/Schlauch-System angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß lineare Induktionsgeneratormittel (85, 87, 88) auf der Kolbenstange (85) und in einem Führungsrohr (87) für die Kolbenstange (85) angeordnet sind, und daß sich die Kolbenstange ferner von der Oberseite des Kolbens (32) und nach oben durch die oberflächenseitige Boje (86) erstreckt, auf der das Führungsrohr (87) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß lineare Induktionsgeneratormittel auf jeder Gleitfläche zwischen dem Kolben/Kolbenstange und dem Zylinder angeordnet sind.
Vorrichtung für eine auf einer Boje basierenden Wasserkraftanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die oberflächenseitige Boje mit einer Zylinder/Kolbenstangen-Anordnung zusammenwirkt, die am Meeresgrund befestigt ist und bei der der Kolbenteil der Anordnung mit Ventilmitteln versehen ist, die eine Wasserströmung dadurch ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächenseitige Boje und/oder der Zylinder Fokusierungsmittel (44, 47) für die Wasserströmung aufweisen, die bei einer Aufwärtsbewegung der Welle unter Druck stehendes Wasser in die Einlaßkammer (36, 36', 36") des Zylinders führen, daß das unter Druck stehende Wasser ferner durch den Kolben (32, 83) geleitet und direkt in die Kolbenstange (33) mittels eines Rückschlagventils geleitet wird und daß der Kolben einen Kanal mit Rückschlagventil (34, 34') aufweist, wobei der Kanal mit der Einlaßkammer und einer Kammer (37, 37') kommuniziert, die um die Kolbenstange angeordnet ist.
Vorrichtung für eine auf einer Boje basierenden Wasserkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Boje und/oder der Zylinder Fokusierungsmittel (44, 47) aufweist, die bei einer Aufwärtsbewegung der Welle Wasser in den Zylinder leiten und drücken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Teil eines mittels einer Welle arbeitenden pumpenbetriebenen und tidenwasserbetriebenen Zirkulationssystems ist, das ein oder mehrere Bassins (93, 99) mit frischem Meereswasser aufweist, wobei die Energie des in dem System zirkulierenden Meerwassers in elektrische Energie umgewandelt (96) wird, daß der Zylinder der Zylinder/Kolben-Anordnung der Vorrichtung mittels eines Rückschlagventils (97) mit einem Zuführrohr (92) verbunden sind, das am Meeresgrund angeordnet ist und zu den Bassins (93, 99) führt, daß das Rohr ein Rückschlagventil (91) an dem Ende aufweist, das am weitesten in dem Meer abseits liegt, daß tiefes Wasser mittels der Vorrichtung über das Rohr (92) in die Bassins gedrückt wird, von wo Wasser über Syphonkanalmittel (94), die Rückschlagventilmittel (95) und eine darin angeordnete Energieumformungseinrichtung (96) aufweisen, zurück ins Meer geleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß tiefes Wasser, das während der Hochwasserphase über das Zuführrohr in ein Ersatzbecken geleitet wird, während der Niedrigwasserphase in ein Produktionsbassin geleitet wird.