DE102010049413A1 - Wave-power machine for converting energy of circumferential orbital flow or multi-chromatic wave from water over coupling element in rotation of crankshaft, has coupling element which is coupled at crankshaft - Google Patents

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Abstract

The wave-power machine has a coupling element (6) which is coupled at a crankshaft (2). The coupling element rotates around an axis of the crankshaft. A body (10) is coupled at the crankshaft, whose centrifugal force fully or partially compensates a total force that is transmitted by the coupling element at the crankshaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine rotierende Wellenenergiemaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 9.The invention relates to a rotating wave energy machine according to the preamble of patent claim 1 or 9.

Die Erfindung betrifft eine Wellenenergiemaschine zur Umwandlung von Wellenenergie von Gewässern in nutzbare Energie. Es ist eine Vielzahl von derartigen Maschinen im Stand der Technik bekannt. Diese können nach ihrem Einsatzort unterschieden werden, je nachdem, ob sie auf hoher See oder in Küstennähe angeordnet sind. Eine andere Unterscheidung bezieht sich darauf, wie die Energie aus der Wellenbewegung entnommen wird. So sind auf der Wasseroberfläche schwimmende Bojen bzw. Schwimmkörper bekannt, so dass durch deren Heben und Senken beispielsweise ein Lineargenerator angetrieben wird. Bei einem anderen Maschinenkonzept, dem sogenannten „Wave Roller” wird am Meeresboden ein flächiges Widerstandselement angebracht, der auf Grund der Bewegung der Wassermoleküle hin und her gekippt wird. Die Bewegungsenergie des Widerstandselements wird in einem Generator beispielsweise in elektrische Energie umgewandelt. Eine Übersicht über Wellenenergiekraftwerke ist in dem Buch „Renewable Energie” von Godfrey Boyle gezeigt.The invention relates to a wave energy machine for converting wave energy from water into usable energy. A variety of such machines are known in the art. These can be differentiated according to their location, depending on whether they are located on the high seas or near the coast. Another distinction relates to how the energy is taken from the wave motion. So floating buoys or floating bodies are known on the water surface, so that by raising and lowering, for example, a linear generator is driven. In another machine concept, the so-called "Wave Roller", a planar resistance element is attached to the seabed, which is tilted back and forth due to the movement of the water molecules. The kinetic energy of the resistance element is converted in a generator, for example, into electrical energy. An overview of wave energy power plants is shown in the book "Renewable Energy" by Godfrey Boyle.

Weiterhin sind Wellenenergiemaschinen bekannt, die im Wesentlichen unter der Wasseroberfläche angeordnet sind und ein Widerstandselement haben, das mit einer Orbitalströmung von Wasserteilchen orbitiert und über eine Kurbel zu einer Rotation einer Kurbelwelle führt.Furthermore, wave energy machines are known, which are arranged substantially below the water surface and have a resistive element orbiting with an orbital flow of water particles and leads via a crank to a rotation of a crankshaft.

Als Weiterentwicklung des Prinzips, das die umlaufende Orbitalströmung nutzt, ist ein Maschinenkonzept aus der im Jahr 2007 erschienenen Veröffentlichung „A rotating wing for the generation of energy from waves” von Pinkster et al. bekannt, bei dem der Auftrieb eines angeströmten Flügelprofils in Rotation umgewandelt wird.As a further development of the principle, which uses the circulating orbital flow, is a machine concept from the Published in 2007, "A rotating wing for the generation of energy from waves" by Pinkster et al. known in which the buoyancy of an inflated airfoil is converted into rotation.

Die Maschinenkonzepte, bei denen die umlaufende Orbitalströmung des Wassers über umlaufenden Kopplungselemente an eine Kurbelwelle übertragen wird, haben den Nachteil, dass die resultierenden Kräfte nicht ausgeglichen sind und mit der Drehung der Kurbelwelle umlaufen – dies entspricht einer Unwucht der Kurbelwelle. Somit werden Lagerkräfte in einen Rahmen der Wellenenergiemaschine eingeleitet, die die Energiekonversationsrate mindern und den vorrichtungstechnischen Aufwand sowie den Mooringaufwand der Wellenenergiemaschine erhöhen.The machine concepts in which the circulating orbital flow of the water is transmitted via rotating coupling elements to a crankshaft, have the disadvantage that the resulting forces are not balanced and rotate with the rotation of the crankshaft - this corresponds to an imbalance of the crankshaft. Thus, bearing forces are introduced into a frame of the wave energy machine, which reduce the energy conversion rate and increase the device complexity and the Mooringaufwand the wave energy machine.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Wellenenergiemaschine zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet.In contrast, the invention is based on the object to provide a wave energy machine, which avoids the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch eine Wellenenergiemaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 9 gelöst.This object is achieved by a wave energy machine with the features of claim 1 or 9.

Eine erste Variante der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine dient zur Umwandlung von Energie einer umlaufenden Orbitalströmung oder einer multichromatischen Welle von Wasser über mindestens ein Kopplungselement in eine Rotation einer Kurbelwelle. Dazu ist das mindestens eine Kopplungselement an die Kurbelwelle gekoppelt und läuft um eine Achse der Kurbelwelle um. Es kann auch die Orbitalbewegung des Kopplungselementes über einen Kurbel zu einer Rotation der Kurbelwelle führen. An die Kurbelwelle ist weiterhin ein Körper gekoppelt, dessen Zentrifugalkraft eine von dem mindestens einen Kopplungselement an die Kurbelwelle übertragene Gesamtkraft ganz oder teilweise kompensiert. Somit werden Lagerkräfte in einen Rahmen der Wellenenergiemaschine vermieden, die die Energiekonversationsrate mindern könnten oder den vorrichtungstechnischen Aufwand sowie den Mooringaufwand der Wellenenergiemaschine erhöhen könnten.A first variant of the wave energy machine according to the invention serves to convert energy of a circulating orbital flow or a multichromatic wave of water via at least one coupling element into a rotation of a crankshaft. For this purpose, the at least one coupling element is coupled to the crankshaft and rotates about an axis of the crankshaft. It may also lead the orbital motion of the coupling element via a crank to a rotation of the crankshaft. To the crankshaft, a body is further coupled, the centrifugal force compensates in whole or in part for a total force transmitted from the at least one coupling element to the crankshaft. Thus, bearing forces are avoided in a frame of the wave energy machine, which could reduce the energy conversion rate or increase the device complexity and the Mooringaufwand the wave energy machine.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist der Körper über ein Verbindungselement an die Kurbelwelle gekoppelt. Damit lassen sich die beiden Faktoren „Masse” und „Radius” der Zentrifugalkraft getrennt vorbestimmen: Die „Masse” ist über den Körper vorbestimmt und der „Radius” über die Länge des Verbindungselements.In a preferred embodiment, the body is coupled via a connecting element to the crankshaft. This allows the two factors "mass" and "radius" of the centrifugal force to be predetermined separately: the "mass" is predetermined over the body and the "radius" over the length of the connecting element.

Vorzugsweise wird dabei berücksichtigt, dass der Körper eine Widerstandskraft hat, wobei eine Körperkraft gleich der Summe aus einer Zentrifugalkraft und aus dieser Widerstandskraft ist. Dabei ist die Wellenenergiemaschine derart ausgelegt, dass die Körperkraft der Gesamtkraft aller an die Kurbelwelle gekoppelten Kopplungselemente betragsmäßig im Wesentlichen entspricht und dieser etwa entgegen gerichtet ist.Preferably, it is considered that the body has a resistance force, wherein a physical force is equal to the sum of a centrifugal force and from this resistance force. In this case, the wave energy machine is designed such that the physical force of the total force of all coupled to the crankshaft coupling elements substantially corresponds in terms of magnitude and this is directed approximately opposite.

Vorzugsweise weisen alle mit der Kurbelwelle rotierenden Komponenten der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine einen im Wesentlichen neutralen Auftrieb auf. Dadurch wird sicher gestellt, dass der Rotor oder die Kurbelwelle in einem Gravitationsfeld keine Vorzugsposition aufweist.Preferably, all of the crankshaft rotating components of the wave energy machine according to the invention to a substantially neutral buoyancy. This ensures that the rotor or the crankshaft has no preferred position in a gravitational field.

Vorzugsweise sind das Volumen und/oder die Masse des Körpers einstellbar. Dies kann insbesondere über eine variable Befüllung des Körpers mit Wasser geschehen. Damit ist ein weitgehend neutraler Auftrieb des Körpers erzeugbar.Preferably, the volume and / or mass of the body are adjustable. This can be done in particular via a variable filling of the body with water. This is a largely neutral buoyancy of the body can be generated.

Vorzugsweise ist der radiale Abstand des Körpers von der Kurbelwelle bzw. von ihrer Drehachse einstellbar. Dies kann über eine veränderbare Länge des Verbindungselements oder über eine einstellbare Position des Körpers am Verbindungselement geschehen. Weiterhin kann auch die radiale Richtung bzw. der Winkel des Verbindungselements einstellbar sein. Damit ist die Position des Körpers relativ zu dem zumindest einen Kopplungskörper einstellbar. Dadurch ist eine Verbesserung in der Einstellbarkeit der Größe und Richtung der Zentrifugalkraft oder der Körperkraft des Körpers gegeben.Preferably, the radial distance of the body from the crankshaft or from its axis of rotation is adjustable. This can be done via a variable length of the connecting element or via a adjustable position of the body happen on the connecting element. Furthermore, the radial direction or the angle of the connecting element can be adjustable. Thus, the position of the body is adjustable relative to the at least one coupling body. Thereby, there is an improvement in the adjustability of the size and direction of the centrifugal force or the body force of the body.

Es wird bevorzugt, wenn das Verbindungselement ein im Wesentlichen radialer Arm mit geringem Widerstand ist, oder wenn das Verbindungselement ein flächiges Element ist, das als Kopplungselement dient.It is preferred if the connecting element is a substantially radial arm with low resistance, or if the connecting element is a planar element which serves as a coupling element.

Zur Minimierung des Strömungswiderstandes des Körpers beim Umlauf um die Kurbelwelle kann der Körper eine Tropfenform aufweisen, dessen Symmetrieachse vorzugsweise gegen eine resultierende Anströmrichtung des Körpers ausgerichtet ist. Die resultierende Anströmrichtung ergibt sich aus einer Überlagerung aus der Orbitalströmung und der Rotation des Körpers um die Kurbelwellenachse.To minimize the flow resistance of the body when circulating around the crankshaft, the body may have a teardrop shape whose axis of symmetry is preferably aligned against a resulting direction of flow of the body. The resulting direction of flow results from a superposition of the orbital flow and the rotation of the body about the crankshaft axis.

Eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine dient ebenfalls zur Umwandlung von Energie einer umlaufenden Orbitalströmung oder einer multichromatischen Welle von Wasser über mehrere umlaufende Kopplungselemente in eine Rotation einer Kurbelwelle, wobei die Kopplungselemente an die Kurbelwelle gekoppelt sind und um eine Achse der Kurbelwelle umlaufen. Dabei kompensieren sich die von den Kopplungselementen an die Kurbelwelle übertragenen Kräfte zumindest teilweise gegenseitig.A second variant of the wave energy machine according to the invention also serves to convert energy of a circulating orbital flow or a multichromatic wave of water over a plurality of rotating coupling elements in a rotation of a crankshaft, wherein the coupling elements are coupled to the crankshaft and rotate about an axis of the crankshaft. In this case, the forces transmitted by the coupling elements to the crankshaft compensate each other at least partially.

Im Idealfall ist eine an die Kurbelwelle übertragene Gesamtkraft etwa gleich null.Ideally, a total force transmitted to the crankshaft is about zero.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens ein über mindestens einen Hebelarm an der Kurbelwelle gekoppelter Flettner-Rotor als Kopplungselement vorgesehen. Dieser hat eine im Wesentlichen kreiszylindrische Form und wird um seine Längsachse rotatorisch bzw. rotierend angetrieben. Damit sind vergleichsweise große Kurbelkräfte an die Kurbelwelle übertragbar, die im Vergleich zu nicht drehenden Widerstandselementen in Abhängigkeit des Drehantriebs abgelenkt sind.In a preferred development, at least one Flettner rotor coupled to the crankshaft via at least one lever arm is provided as a coupling element. This has a substantially circular cylindrical shape and is rotationally or rotationally driven about its longitudinal axis. This comparatively large crankshaft forces are transmitted to the crankshaft, which are deflected in comparison with non-rotating resistance elements in response to the rotary drive.

Dabei können die Rotationsgeschwindigkeit und -richtung an die Anströmung des Flettner-Rotors anpassbar sein. Damit kann das von dem Flettner-Rotor an die Kurbelwelle abgegebene Drehmoment maximiert werden. Darüber kann auch die Richtung der am Flettner-Rotor angreifenden Kraft optimiert werden, was vorteilhaft zur Erzeilung eines kraftausgeglichenen Systems genutzt werden kann.The rotational speed and direction can be adapted to the flow of the Flettner rotor. Thus, the output from the Flettner rotor to the crankshaft torque can be maximized. In addition, the direction of the forces acting on the Flettner rotor force can be optimized, which can be used advantageously to Erzeilung a force-balanced system.

Vorzugsweise weist der Flettner-Rotor einen im Wesentlichen neutralen Auftrieb auf.Preferably, the Flettner rotor has a substantially neutral buoyancy.

Darüber hinaus kann der Hebelarm des Flettner-Rotors in Länge und radialer Richtung bzw. Winkel einstellbar sein.In addition, the lever arm of the Flettner rotor in length and radial direction or angle can be adjustable.

Es sind auch zwei oder mehr Flettner-Rotoren an einem Hebelarm denkbar, die sich auf der gleichen Seite relativ zum Drehpunkt befinden (radiale Linienanordnung).There are also two or more Flettner rotors on a lever arm conceivable, which are located on the same side relative to the fulcrum (radial line arrangement).

Es sind gekrümmte Hebelarme denkbar, an denen mehrere Flettner-Rotoren in verschiedener radialer Ausrichtung angebracht sein können.There are curved lever arms conceivable, in which several Flettner rotors can be mounted in different radial orientation.

Bei einer bevorzugten vorrichtungstechnisch einfachen Weiterbildung ist mindestens ein Kopplungselement ein über mindestens einen Hebelarm an der Kurbelwelle befestigtes Widerstandselement.In a preferred device-technically simple development, at least one coupling element is a resistance element attached to the crankshaft via at least one lever arm.

Dabei wird es bevorzugt, wenn das Widerstandselement einen elliptischen – insbesondere kreiszylindrischen – oder flächigen Querschnitt hat.In this case, it is preferred if the resistance element has an elliptical-in particular circular-cylindrical or flat cross-section.

Wie auch für den Flettner-Rotor ist für das mindestens eine Widerstandselement ein neutraler Auftrieb vorgesehen.As for the Flettner rotor, a neutral buoyancy is provided for the at least one resistance element.

Darüber hinaus können Hebelarm, Größe und Geometrie des Widerstandselements einstellbar sein, um die Maschine an verschiedene Wellenzustände und damit an verschieden Orbitalströmungen anpassen zu können.In addition, lever arm, size and geometry of the resistive element can be adjustable in order to adapt the machine to different shaft conditions and thus to different orbital flows.

Bei genau einem Flettner-Rotor oder Widerstandselement an der Kurbelwelle ist die an die Kurbelwelle übertrage Gesamtkraft eine am Flettner-Rotor angreifende zur Erzeugung der Rotation nutzbare Kraft auf Grund des Magnus-Effektes bzw. eine am Widerstandselement angreifende zur Erzeugung der Rotation nutzbare Widerstandskraft. Diese verläuft beim Flettner-Rotor im Wesentlichen senkrecht zur resultierenden Anströmungsrichtung und beim Widerstandselement in Strömungsrichtung der aktuellen Orbitalströmung. Das Verbindungselement bzw. der radiale Arm zum Körper ist so ausgerichtet, dass die Zentrifugalkraft oder die Körperkraft im Wesentlichen in die entgegen gesetzte Richtung zur Kraft am Flettner-Rotor oder Widerstandselement weist und im Wesentlichen den gleichen Betrag aufweist. Durch Einstellen des Abstands des Körpers, des Gewichts, der Größe und des Winkels kann so ein sehr guter Kraftausgleich geschaffen werden.In the case of exactly one Flettner rotor or resistance element on the crankshaft, the total force transferred to the crankshaft is a force that can be used on the Flettner rotor to produce the rotation due to the Magnus effect or a resistance force that can be used to generate the rotation. This runs at the Flettner rotor substantially perpendicular to the resulting flow direction and the resistance element in the flow direction of the current orbital flow. The connecting element or the radial arm to the body is aligned so that the centrifugal force or the body force substantially in the opposite direction to the force on the Flettner rotor or resistance element and has substantially the same amount. By adjusting the distance of the body, the weight, the size and the angle so a very good balance of force can be created.

Es können auch mehrere (oben beschriebene) Widerstandselemente an einer Kurbelwelle angeordnet sein. Dann ist die Gesamtkraft gleich der Summe aus einer entsprechenden Anzahl von am Widerstandselement angreifenden nutzbaren Widerstandskräften.It can also be arranged on a crankshaft several (described above) resistance elements. Then the total force is equal to the sum of a corresponding number of am Resistive element attacking usable resistive forces.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens ein Kopplungselement ein über zumindest einen Hebelarm an der Kurbelwelle befestigtes Auftriebselement.In a preferred development, at least one coupling element is a buoyancy element fastened to the crankshaft via at least one lever arm.

Das Auftriebselement kann ein Flügelprofil sein oder haben.The buoyancy element may be or have a wing profile.

Auch hier wird es bevorzugt, wenn eine Länge und/oder eine radiale Richtung bzw. ein Winkel des Hebelarms einstellbar ist, und/oder ein Anströmwinkel und/oder die Geometrie des Auftriebselements – beispielsweise durch Klappen – einstellbar ist. Darüber kann die Richtung der am Auftriebselement angreifenden Kraft optimiert werden, was vorteilhaft zur Erzeilung eines kraftausgeglichenen Systems genutzt werden kann.Again, it is preferred if a length and / or a radial direction or an angle of the lever arm is adjustable, and / or an angle of attack and / or the geometry of the buoyancy element - for example by flaps - is adjustable. In addition, the direction of the force acting on the buoyancy element can be optimized, which can be advantageously used to Erzeilung a force-balanced system.

Bei einem Anwendungsfall hat die Gesamtkraft eine an mindestens einem Widerstandselement angreifende Widerstandskraft und/oder eine an mindestens einem Flettner-Rotor angreifenden durch den Magnus-Effekt verursachten Kraft und/oder eine an mindestens einem Auftriebselement angreifende aus Auftriebskraft und Widerstandskraft resultierenden Kraft. Das Verbindungselement oder der radiale Arm zum Körper ist dann so ausgerichtet, dass die resultierende Kraft aus Kräften an dem mindestens Widerstandselement und/oder an dem mindestens einen Flettner-Rotor und/oder an dem mindestens meinem Auftriebselement einerseits und die Zentrifugalkraft oder der Körperkraft andererseits an dem mindestens einen Körper im Wesentlichen entgegen gerichtet verlaufen und in etwa betragsgleich sind. Bei dieser Kombination von Kopplungselementen unterschiedlichen Typs werden systembedingte Ungleichmäßigkeiten der rotierenden Bewegung der verschiedenen Typen egalisiert.In one application, the total force has a force acting on at least one resistive element resistance force and / or acting on at least one Flettner rotor caused by the Magnus effect force and / or acting on at least one buoyancy element of buoyancy force and resistance force. The connecting element or the radial arm to the body is then aligned so that the resultant force of forces on the at least one resistance element and / or on the at least one Flettner rotor and / or on the at least my buoyancy element on the one hand and the centrifugal force or the physical force on the other the at least one body are directed substantially opposite and are approximately equal in amount. In this combination of coupling elements of different types, systemic nonuniformities of the rotary motion of the different types are equalized.

Dabei wird des bevorzugt, wenn auch mehrere gleiche Kopplungselemente, z. B. zwei Auftriebselemente, an eine Kurbelwelle gekoppelt sind.It is preferred that, although several identical coupling elements, for. B. two buoyancy elements are coupled to a crankshaft.

An der Kurbelwelle kann ein Dämpfer angeordnet sein.At the crankshaft, a damper may be arranged.

Bevorzugt wird ein Generator, über den die Rotation der Kurbelwelle in elektrischen Strom wandelbar ist.Preference is given to a generator, via which the rotation of the crankshaft is convertible into electrical current.

Der Dämpfer kann den Generator umfassen.The damper may comprise the generator.

Es wird bevorzugt, wenn ein Moment des Generators änderbar ist und zur Steuerung und/oder Regelung der Wellenenergiemaschine nutzbar ist.It is preferred if a torque of the generator is changeable and can be used to control and / or regulate the wave energy machine.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine ist im Wesentlichen getaucht im Wasser angeordnet, wobei die Kurbelwelle im Wesentlichen horizontal verläuft.A preferred development of the wave energy machine according to the invention is substantially immersed in the water, wherein the crankshaft extends substantially horizontally.

Es können passive oder aktive Mittel vorgesehen werden, um die Kurbelwelle im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung einer Welle auszurichten.Passive or active means may be provided to align the crankshaft substantially perpendicular to a propagation direction of a shaft.

Die Kurbelwelle kann in einem Rahmen oder Gehäuse gelagert sein, an dem der Dämpfer und/oder der Generator zur Abführung eines Drehmoments abgestützt ist.The crankshaft may be mounted in a frame or housing on which the damper and / or the generator is supported for dissipating a torque.

Darüber hinaus können auch mehrere Kurbelwellen in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sein.In addition, several crankshafts can be arranged in a common frame.

Bei Ausführungsbeispielen mit genau einem Auftriebselement an der Kurbelwelle ist die an die Kurbelwelle übertragene Gesamtkraft eine Kräftesumme aus Auftriebskraft und Widerstandskraft des Auftriebselements. Der radiale Arm des Körpers ist dann so ausgerichtet, dass die Gesamtkraft am Auftriebselement und die Zentrifugalkraft oder der Körperkraft am Körper im Wesentlichen entgegengerichtet verlaufen und in etwa betragsgleich sind. Dazu kann auch hier der Hebelarm veränderbar sein (Länge/Winkel) und/oder der Körper können veränderlich sein (Größe und/oder Gewicht).In embodiments with exactly one buoyancy element on the crankshaft, the total force transmitted to the crankshaft is a force sum of buoyancy force and resistance force of the buoyancy element. The radial arm of the body is then oriented so that the total force on the buoyancy element and the centrifugal force or body force on the body are substantially opposite and approximately equal in magnitude. For this purpose, the lever arm can also be changed here (length / angle) and / or the body can be variable (size and / or weight).

Es können auch mehrere oben beschriebene Auftriebselemente an einer Kurbelwelle angeordnet sein. Dann ist die Gesamtkraft gleich der Summe aus einer entsprechenden Anzahl von Kräftesummen. Dabei weisen die Auftriebselemente einen im Wesentlichen neutralen Auftrieb auf. Zudem können diese in ihrem Abstand zur Kurbelwellenachse und/oder in ihrem Anstellwinkel und/oder in ihrer Geometrie veränderbar sein.It is also possible to arrange a plurality of lift elements described above on a crankshaft. Then the total force is equal to the sum of a corresponding number of force sums. In this case, the buoyancy elements to a substantially neutral buoyancy. In addition, these may be variable in their distance from the crankshaft axis and / or in their angle of attack and / or in their geometry.

Darüber hinaus wird die Wellenenergiemaschine so gesteuert, dass die resultierende Anströmung, die sich aus einer Überlagerung aus Orbitalströmung und Rotation um die Kurbelwellenachse ergibt in einem weitgehend optimalen Betriebspunkt des Auftriebselements liegt.In addition, the wave energy machine is controlled so that the resulting flow, which results from a superposition of orbital flow and rotation about the crankshaft axis is in a largely optimal operating point of the buoyancy element.

Vorzugsweise sind stirnseitig an den Kopplungselementen Abschnitte angeordnet, deren Abmessung größer ist als der Querschnitt des jeweiligen Kopplungselements. Am Flettner-Rotor sind diese Abschnitte insbesondere konzentrische Scheiben oder Ringe. Am Flügelprofil sind diese Abschnitte insbesondere Winglets. Durch diese Abschnitte wird die Effizienz des jeweiligen Kopplungselements erhöht.Preferably, the front side of the coupling elements sections are arranged whose dimension is greater than the cross section of the respective coupling element. On the Flettner rotor these sections are in particular concentric disks or rings. On wing profile, these sections are especially winglets. These sections increase the efficiency of the respective coupling element.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiede Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:In the following, various embodiments of the invention will be described in detail with reference to FIGS. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine in einer seitlichen Ansicht; 1 a schematic representation of a first embodiment of a wave energy machine according to the invention in a side view;

2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine in einer seitlichen Ansicht; 2 a schematic representation of a second embodiment of a wave energy machine according to the invention in a side view;

3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine in einer seitlichen Ansicht; 3 a schematic representation of a third embodiment of a wave energy machine according to the invention in a side view;

4 verschiedene Ansichten eines Körpers der erfindungsgemäßen Wellenenergieanlage gemäß einer der vorhergehenden Figuren; und 4 different views of a body of the wave energy plant according to the invention according to one of the preceding figures; and

5 einen Flettner-Rotor als Kopplungselement eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergieanlage in einer perspektivischen Ansicht. 5 a Flettner rotor as a coupling element of a fourth embodiment of a wave energy turbine according to the invention in a perspective view.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine in einer seitlichen Ansicht. Die Wellenenergiemaschine ist in einem Meer unterhalb dessen (nicht gezeigter) welliger Oberfläche angeordnet. Die Oberfläche befindet sich also (in 1) oberhalb der Wellenenergiemaschine, wobei die Ausbreitungsrichtung der Welle (in 1) von links nach rechts angenommen ist. Die Wellenausbreitungsrichtung ist damit im Wesentlichen senkrecht zur Rotorachse orientiert. Wassermoleküle, die sich an der Oberfläche eines Wellenberges oder unter einem Wellenberg befinden, bewegen sich in Ausbreitungsrichtung der Welle gemäß dem Anströmungspfeil 1. Beim anschließenden Nulldurchgang der Welle bewegen sich diese Wassermoleküle (im Meer und in 1) nach unten. Im darauf folgenden Wellental bewegen sich die Wassermoleküle nach links und beim darauffolgenden Nulldurchgang nach oben. Es ergibt sich, dass sich die betroffenen Wassermoleküle auf einer umlaufenden Orbitalbahn bewegen. Der Durchmesser dieser Orbitalbahn ist an der Wasseroberfläche gleich dem Höhenunterschied zwischen dem Wellental und dem Wellenberg und nimmt mit zunehmender Wassertiefe ab. Daher ist die Wellenenergiemaschine vergleichsweise dicht unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a wave energy machine according to the invention in a side view. The wave energy machine is disposed in a sea below its undulating surface (not shown). So the surface is (in 1 ) above the wave energy machine, the propagation direction of the wave (in 1 ) from left to right. The wave propagation direction is thus oriented substantially perpendicular to the rotor axis. Water molecules that are located on the surface of a wave crest or under a wave crest, move in the propagation direction of the wave according to the flow arrow 1 , In the subsequent zero crossing of the wave, these water molecules move (in the sea and in 1 ) downward. In the following wave trough, the water molecules move to the left and at the next zero crossing to the top. It turns out that the affected water molecules move on a circulating orbital path. The diameter of this orbital track at the water surface is equal to the height difference between the wave trough and the wave crest and decreases with increasing water depth. Therefore, the wave energy machine is arranged comparatively close to the water surface.

Die Wellenenergiemaschine hat eine Kurbelwelle 2, die etwa waagerecht im Meer verläuft und möglichst ortsfest gehalten ist. Dies kann z. B. durch einen (nicht gezeigten) Rahmen mit im Wesentlichen neutralem Auftrieb erfolgen, in dem die Kurbelwelle 2 drehbar gelagert ist und der über Mooring-Ketten am Grund Meeres befestigt ist. In einem derartigen Rahmen können auch mehrere Kurbelwellen 2 angeordnet sein.The wave energy machine has a crankshaft 2 , which runs approximately horizontally in the sea and is kept as stationary as possible. This can be z. B. by a (not shown) frame with a substantially neutral buoyancy done in which the crankshaft 2 is rotatably mounted and which is attached via mooring chains at the bottom of the sea. In such a frame can also be several crankshafts 2 be arranged.

An der Kurbelwelle 2 sind zwei radiale Hebelarme befestigt, von denen in 1 nur ein Hebelarm 4 gezeigt ist. Zwischen den beiden von der Kurbelwelle 2 abgewandten Endabschnitten der beiden Hebelarme 4 ist ein kreiszylinderförmiges Widerstandselement 6 angeordnet, dessen Längsachse sich zwischen den beiden Endabschnitten erstreckt.At the crankshaft 2 are attached two radial lever arms, of which in 1 only one lever arm 4 is shown. Between the two of the crankshaft 2 remote end portions of the two lever arms 4 is a circular cylindrical resistance element 6 arranged, whose longitudinal axis extends between the two end portions.

Ebenfalls radial von der Kurbelwelle 2 und mit einem Winkel von etwa 90° zu den beiden Hebelarmen 4 erstreckt sich jeweils ein radialer Arm, von denen in 1 nur ein Arm 8 gezeigt ist. An den von der Kurbelwelle 2 abgewandten Endabschnitten ist jeweils ein Körper 10 befestigt. Hier wird angenommen, dass an beiden Enden der Kurbelwelle 2 ein solcher Körper 10 angeordnet ist. Der kann aber bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch mittig sitzen. Das ganze sollte vorteilhafter Weise allerdings symmetrisch sein.Also radial from the crankshaft 2 and at an angle of about 90 ° to the two lever arms 4 each extends a radial arm, of which in 1 only one arm 8th is shown. At the of the crankshaft 2 opposite end portions is each a body 10 attached. Here it is assumed that at both ends of the crankshaft 2 such a body 10 is arranged. But he can also sit in the middle of another embodiment. The whole should be advantageous, however, symmetrical.

Auf jeden Fall sollten diese Körper 10 möglichst wenig Abschattung für das Kopplungselement verursachen.In any case, these bodies should 10 As little as possible cause shading for the coupling element.

Im Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine wird ihr Widerstandselement 6 in dem in 1 dargestellten Moment von der umlaufenden Orbitalströmung (in 1) von links nach rechts gemäß dem Anströmungspfeil 1 angeströmt. Durch die am Widerstandselement 6 erzeugte Kraft FWiderstandselement, die über die beiden Hebelarme 4 an die Kurbelwelle 2 übertragen wird, entsteht ein entsprechendes Drehmoment und eine entsprechende Rotation der Kurbelwelle 2 gemäß dem Rotationspfeil 12. Dabei entspricht der Radius des Widerstandselements 6 nur zufällig der Länge der Hebelarme 4 und kann in Realität kleiner oder größer sein und/oder im Betrieb kann die Länge der Hebelarme 4 und/oder die Größe des Widerstandselements 6 verändert werden.During operation of the first exemplary embodiment of the wave energy machine according to the invention, its resistance element becomes 6 in the 1 represented moment of the circulating orbital flow (in 1 ) from left to right according to the flow arrow 1 incident flow. By the at the resistance element 6 generated force F resistance element , which over the two lever arms 4 to the crankshaft 2 is transmitted, creates a corresponding torque and a corresponding rotation of the crankshaft 2 according to the rotation arrow 12 , The radius of the resistance element corresponds to this 6 just by chance the length of the lever arms 4 and in reality may be smaller or larger and / or in operation may be the length of the lever arms 4 and / or the size of the resistive element 6 to be changed.

Über den radialen Arm 8 werden die Körper 10 dabei drehfest mitgenommen, wobei deren so erzeugte Zentrifugalkräfte Fzentrifugal oder – in genauerer Weise unter Einberechnung der Widerstandskraft FWiderstand des Körpers – die Körperkraft FKörper derart eingestellt ist, dass ihr Betrag demjenigen der Kraft FWiderstandselement im Wesentlichen entspricht und dieser im Wesentlichen entgegengesetzt orientiert ist. Dies geschieht über eine veränderliche Masse der Körper 10 und/oder über eine veränderliche Länge der radialen Arme 8 und/oder über einen veränderlichen Winkel zwischen radialem Arm 8 und Hebelarmen 4.About the radial arm 8th become the body 10 taken thereby rotationally fixed, with their centrifugal forces F thus centrifugal or - more precisely, taking into account the resistance force F resistance of the body - the body force F body is set such that its amount substantially equal to that of the force F resistance element and this oriented substantially opposite is. This happens over a variable mass of body 10 and / or over a variable length of the radial arms 8th and / or a variable angle between the radial arm 8th and lever arms 4 ,

Nach der in 1 gezeigten Momentaufnahme verändert sich die Anströmung gemäß dem Rotationspfeil 14 der Orbitalströmung. Damit werden das Widerstandselement 6, die beiden Hebelarme 4, die radialen Arme 8 und die Körper 10 auf eine umlaufende Kreisbahn um die Kurbelwelle 2 herum mitgenommen und die Energie dieser Rotationsbewegung der Kurbelwelle 2 wird in eine andere Energieform (z. B. über einen Generator in elektrischen Strom) umgewandelt.After the in 1 shown snapshot, the flow changes according to the rotation arrow 14 the orbital flow. This will be the resistance element 6 , the two lever arms 4 , the radial arms 8th and the bodies 10 on a circular orbit around the crankshaft 2 taken around and the energy of this rotational movement of the crankshaft 2 is converted into another form of energy (eg via a generator into electricity).

2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine in einer seitlichen Ansicht. Dabei ist wiederum eine Momentaufnahme gezeigt, in der die Anströmung durch die Orbitalströmung gemäß dem Anströmungspfeil 1 (in 2) von links nach rechts erfolgt. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a wave energy machine according to the invention in a side view. Again, a snapshot is shown in which the flow through the orbital flow according to the flow arrow 1 (in 2 ) from left to right.

An der Kurbelwelle 2 ist über mindestens einen Hebelarm 104 ein Flügelprofil 106 befestigt. Das Flügelprofil 106 wird – wie aus dem Stand der Technik bekannt – gegenüber der resultierenden Anströmung aus Orbitalströmung entsprechend Anströmungspfeil 1 und Rotation um Achse 2 so angestellt, dass eine optimale Auftriebskraft FAuftrieb am Flügelprofil 106 entsteht (Darstellung nur schematisch). Dazu kann ein (nicht näher gezeigten) Dämpfer dienen, der an der Kurbelwelle 2 wirkt. Alternativ kann auch der Winkel des Hebelarms und/oder ein Pitchwinkel zwischen Profil und Hebelarm und/oder die Flügelgeometrie – beispielsweise über Klappen – verändert werden. Weiterhin entsteht an dem Flügelprofil 106 eine Widerstandskraft FWiderstand.At the crankshaft 2 is over at least one lever arm 104 a sash profile 106 attached. The sash profile 106 is - as known from the prior art - compared to the resulting flow of orbital flow according to flow arrow 1 and rotation about axis 2 adjusted so that an optimal buoyancy force F buoyancy on the sash profile 106 arises (representation only schematically). For this purpose, a (not shown in detail) damper serve, on the crankshaft 2 acts. Alternatively, the angle of the lever arm and / or a pitch angle between profile and lever arm and / or the blade geometry - for example via flaps - be changed. Furthermore arises on the sash profile 106 a resistance force F resistance .

Die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfindungsgemäß zu kompensierende an der Kurbelwelle 2 wirkende Gesamtkraft ist FAuftriebselement, da an der Kurbelwelle 2 nur ein als Flügelprofil 106 gebildetes Auftriebselement vorgesehen ist. Dabei gilt FAuftriebselement – FAuftrieb + FWiderstand. The in the second embodiment according to 2 According to the invention to be compensated on the crankshaft 2 acting total force is F buoyancy element , as on the crankshaft 2 only one as a sash profile 106 formed buoyancy element is provided. It applies F buoyancy element - F buoyancy + F resistance .

Erfindungsgemäß ist mindestens ein radialer Arm 108 an der Kurbelwelle 2 angeordnet. Mindestens ein Körper 110 ist am äußeren Endabschnitt des radialen Arms 108 befestigt und wird bei einer Rotation der Kurbelwelle 2 entlang dem Rotationspfeil 116 auf einer Kreisbahn mitgenommen. Dabei ist die Masse und/oder das Volumen des Körpers 110 und/oder die Länge und/oder der Winkel des radialen Arms 108 einstellbar, so dass sich eine Zentrifugalkraft Fzentrifugal ergibt, deren Betrag im Wesentlichen demjenigen der Kraft FAuftriebselement entspricht. Die Zentrifugalkraft Fzentrifugal ist weiterhin im Wesentlichen entgegen der Kraft FAuftriebselement gerichtet.According to the invention, at least one radial arm 108 on the crankshaft 2 arranged. At least one body 110 is at the outer end portion of the radial arm 108 attached and will be on a rotation of the crankshaft 2 along the rotation arrow 116 taken on a circular path. Here is the mass and / or the volume of the body 110 and / or the length and / or the angle of the radial arm 108 adjustable, so that a centrifugal force F results centrifugally , the amount of which substantially corresponds to that of the force F buoyant element. The centrifugal force F centrifugal is further directed substantially against the force F buoyancy element.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 kann wegen der Anordnung des Körpers 110 dessen Widerstandskraft vernachlässigt werden.According to the second embodiment 2 can because of the arrangement of the body 110 whose resistance is neglected.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine in einer seitlichen Ansicht. Dabei sind an der Kurbelwelle 2 ein Widerstandselement 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (vgl. 1) und ein als Flügelprofil 106 gebildetes Auftriebselement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. 2) kombiniert. Bei einer Kombination von mehreren (in diesem Fall von zwei) Kopplungselementen ergibt sich eine (nicht näher gezeigte) erfindungsgemäß zu kompensierende Gesamtkraft als Kräftesumme der Kopplungselemente. Bei der in 3 gezeigten Kombination aus einem Widerstandselement 6 und einem Flügelprofil 106 ergibt sich die zu kompensierende Gesamtkraft an der Kurbelwelle 2 als FWiderstandselement + FAuftriebselement. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of a wave energy machine according to the invention in a side view. Here are on the crankshaft 2 a resistance element 6 according to the first embodiment (see. 1 ) and a wing profile 106 formed buoyancy element according to the second embodiment (see. 2 ) combined. In a combination of several (in this case of two) coupling elements results in a (not shown in detail) according to the invention to be compensated total force as a sum of forces of the coupling elements. At the in 3 shown combination of a resistive element 6 and a sash profile 106 results in the total force to be compensated at the crankshaft 2 as F resistance element + F buoyancy element .

Erfindungsgemäß ist über mindestens einen radialen Arm 208 mindestens ein Körper 210 drehfest an der Kurbelwelle 2 befestigt, so dass der Körper 210 bei der Rotation der Kurbelwelle 2 eine Zentrifugalkraft Fzentrifugal und eine Widerstandskraft FWiderstand an die Kurbelwelle 2 überträgt. Die Richtung und der Betrag der daraus aufsummieren Körperkraft FKörper wird über eine Längeneinstellung und/oder Winkeleinstellung des radialen Arms 208 und/oder über eine Massen- und/oder Volumeneinstellung des Körpers 210 derart dimensioniert, dass er dem Betrag der (nicht näher gezeigten) Gesamtkraft der beiden Kopplungselemente 6, 106 im Wesentlichen entspricht. Eine radiale Richtung des radialen Arms 208 mit Bezug zu den Hebelarmen 4 bzw. den Hebelarmen 104 wird derart gewählt, dass die Körperkraft FKörper im Wesentlichen entgegen der Gesamtkraft der beiden Kopplungselemente 6, 106 gerichtet ist, und diese damit kompensiert.According to the invention, at least one radial arm 208 at least one body 210 rotationally fixed to the crankshaft 2 attached so that the body 210 during the rotation of the crankshaft 2 a centrifugal force F centrifugal and a resistance F resistance to the crankshaft 2 transfers. The direction and amount of body force F body summed therefrom is via a length adjustment and / or angular adjustment of the radial arm 208 and / or via a mass and / or volume adjustment of the body 210 dimensioned such that it is the amount of (not shown in detail) total force of the two coupling elements 6 . 106 essentially corresponds. A radial direction of the radial arm 208 with reference to the lever arms 4 or the lever arms 104 is chosen such that the body force F body substantially against the total force of the two coupling elements 6 . 106 is directed, and compensates for this.

Alle rotierenden Teile sollten einen im Wesentlichen neutralen Auftrieb haben.All rotating parts should have a substantially neutral buoyancy.

4 zeigt verschiedene Ansichten der Körper 10; 110; 210 der erfindungsgemäßen Wellenenergieanlage gemäß den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Dabei haben die Körper 10; 110; 210 die in der 4 gezeigte Tropfenform, um so den Strömungswiderstand auf der Umlaufbahn gemäß dem Rotationspfeil 16 (vgl. 1) oder gemäß dem Rotationspfeil 116 (vgl. 2) zu minimieren. Die Körper 10; 110; 210 haben eine bezüglich einer Längsachse 10a; 110a; 210a rotationssymmetrische Hülle, in die zur Veränderung der Masse des Körpers 10; 110; 210 unterschiedliche Mengen von Meerwasser aufgenommen sein können. 4 shows different views of the body 10 ; 110 ; 210 the wave energy plant according to the invention according to the preceding embodiments. Here are the bodies 10 ; 110 ; 210 the in the 4 shown drop shape, so as to the flow resistance in the orbit according to the rotation arrow 16 (see. 1 ) or according to the rotation arrow 116 (see. 2 ) to minimize. The body 10 ; 110 ; 210 have one with respect to a longitudinal axis 10a ; 110a ; 210a rotationally symmetrical envelope, in which to change the mass of the body 10 ; 110 ; 210 different amounts of seawater can be included.

Vorzugsweise ist die Hülle jedoch volumenveränderlich, so dass eine Massenänderung durch Ein- oder Auspumpen von Wasser auch gleichzeitig zu einer Volumenänderung und damit zu einer konstanten Dichte führt. Diese entspricht erfindungsgemäß im Wesentlichen der von Seewasser. Preferably, however, the shell is variable in volume, so that a mass change by pumping in or out of water also simultaneously leads to a change in volume and thus to a constant density. According to the invention, this essentially corresponds to that of seawater.

Alternativ ist aber auch eine massive Gestaltung ohne veränderbares Gewicht möglich.Alternatively, however, a massive design without changeable weight is possible.

5 zeigt einen Flettner-Rotor 306, der als Kopplungselement eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellenenergieanlage vorgesehen ist. Er hat eine Längsachse, über die der Flettner-Rotor 306 drehbar an jeweiligen Endabschnitten von Hebelarmen angeordnet ist. Von den Hebelarmen ist in 5 nur ein Hebelarm 304 dargestellt. Diese sind etwa rechtwinklig zur Längsachse und zu zwei Kurbelwellenabschnitten angestellt und mit diesen verbunden. Von den beiden Kurbelwellenabschnitten ist in 5 nur ein Kurbelwellenabschnitt 302 dargestellt. Diese Anordnung ist prinzipiell mit derjenigen des Widerstandselements 6 (vgl. 1) vergleichbar. Darüber hinaus wird der zylindrische Hauptkörper des Flettner-Rotors 306 um seine Längsachse gemäß dem Rotationspfeil 318 in Rotation versetzt. Auf Grund des Magnus-Effekts entsteht eine zur Anströmung senkrechte Kraft, deren Richtung und Größe von der Rotationsrichtung und von Anströmgeschwindigkeit und Rotationsgeschwindigkeit abhängig sind. Neben der Länge der Hebelarme 304 können die Rotationsrichtung und – geschwindigkeit in Abhängigkeit von den aktuell vorliegenden Anströmbedingungen als Steuerparameter verwendet werden. 5 shows a Flettner rotor 306 , which is provided as a coupling element of a third embodiment of a wave energy plant according to the invention. He has a longitudinal axis, over which the Flettner rotor 306 is rotatably disposed at respective end portions of lever arms. From the lever arms is in 5 only one lever arm 304 shown. These are made approximately at right angles to the longitudinal axis and two crankshaft sections and connected thereto. Of the two crankshaft sections is in 5 only one crankshaft section 302 shown. This arrangement is in principle with that of the resistive element 6 (see. 1 ) comparable. In addition, the cylindrical main body of the Flettner rotor 306 about its longitudinal axis according to the rotation arrow 318 set in rotation. Due to the Magnus effect creates a force perpendicular to the flow whose direction and size of the direction of rotation and the flow velocity and rotational speed are dependent. Next to the length of the lever arms 304 the direction of rotation and the speed of rotation can be used as control parameters depending on the current flow conditions.

Auch für eine Kurbelwelle mit einem gezeigten Flettner-Rotor 306 ist eine erfindungsgemäße Kombination mit einem Körper zum Kraftausgleich vorgesehen.Also for a crankshaft with a Flettner rotor shown 306 a combination according to the invention with a body for force compensation is provided.

Offenbart sind zwei Varianten einer Wellenenergiemaschine, die zur Umwandlung von Energie einer umlaufenden Orbitalströmung oder einer multichromatischen Welle von Wasser in eine Rotation einer Kurbelwelle dienen.Disclosed are two variants of a wave energy machine that serve to convert energy from a circulating orbital flow or a multichromatic wave of water into a rotation of a crankshaft.

Eine erste Variante der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine hat dazu mindestens ein Kopplungselement, das an die Kurbelwelle gekoppeltes ist, um eine Achse der Kurbelwelle umläuft und über eine Kurbel ein Drehmoment an diese überträgt. An die Kurbelwelle ist weiterhin – vorzugsweise über ein Verbindungselement – ein Körper gekoppelt, dessen Zentrifugalkraft eine von dem mindestens einen Kopplungselement an die Kurbelwelle übertragene Gesamtkraft ganz oder teilweise kompensiert. Vorzugsweise sind dabei die Richtung und die Größe der Zentrifugalkraft einstellbar.A first variant of the wave energy machine according to the invention has for this purpose at least one coupling element which is coupled to the crankshaft, rotates about an axis of the crankshaft and transmits a torque to the latter via a crank. To the crankshaft is further - preferably coupled via a connecting element - a body whose centrifugal force compensates for a total of the at least one coupling element transmitted to the crankshaft total force in whole or in part. Preferably, the direction and the size of the centrifugal force are adjustable.

Eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Wellenenergiemaschine hat mehrere, also mindestens zwei Kopplungselemente, die an die Kurbelwelle gekoppelt sind um eine Achse umlaufen und über Hebel ein Drehmoment an diese übertragen. Dabei ist die Wellenenergiemaschine derart ausgelegt, dass die an den Kopplungselementen wirkenden Kräfte sich teilweise kompensieren, und im Idealfall eine von den Kopplungselementen an die Kurbelwelle übertragene Gesamtkraft gleich null ist.A second variant of the wave energy machine according to the invention has a plurality, that is to say at least two coupling elements which are coupled to the crankshaft, revolve about an axis and transmit a torque to the latter via levers. In this case, the wave energy machine is designed such that the forces acting on the coupling elements partially compensate, and in the ideal case, one of the coupling elements transmitted to the crankshaft total force is zero.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AnströmungspfeilAnströmungspfeil
2; 3022; 302
Kurbelwellecrankshaft
4; 104; 3044; 104; 304
Hebelarmlever arm
66
Widerstandselementresistive element
8; 108; 2088th; 108; 208
radialer Armradial arm
10; 110; 21010; 110; 210
Körperbody
10a; 110a; 210a10a; 110a; 210a
Längsachselongitudinal axis
12; 11212; 112
Rotationspfeilrotation arrow
1414
Rotationspfeilrotation arrow
16; 11616; 116
Rotationspfeilrotation arrow
106106
Flügelprofilairfoil
306306
Flettner-RotorFlettner rotor
318318
Rotationspfeilrotation arrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Jahr 2007 erschienenen Veröffentlichung „A rotating wing for the generation of energy from waves” von Pinkster et al. [0004] Published in 2007, "A rotating wing for the generation of energy from waves" by Pinkster et al. [0004]

Claims (28)

Wellenenergiemaschine zur Umwandlung von Energie einer umlaufenden Orbitalströmung (1, 14) oder einer multichromatischen Welle von Wasser über mindestens ein Kopplungselement (6; 106; 306) in eine Rotation einer Kurbelwelle (2; 302), wobei das mindestens eine Kopplungselement (6; 106; 306) an die Kurbelwelle (2; 302) gekoppelte ist und um eine Achse der Kurbelwelle (2; 302) umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass an die Kurbelwelle (2; 302) ein Körper (10; 110; 210) gekoppelt ist, dessen Zentrifugalkraft (Fzentrifugal) eine von dem mindestens einen Kopplungselement (6; 106; 306) an die Kurbelwelle (2; 302) übertragene Gesamtkraft ganz oder teilweise kompensiert.Wave energy machine for converting energy of a circulating orbital flow ( 1 . 14 ) or a multichromatic wave of water via at least one coupling element ( 6 ; 106 ; 306 ) in a rotation of a crankshaft ( 2 ; 302 ), wherein the at least one coupling element ( 6 ; 106 ; 306 ) to the crankshaft ( 2 ; 302 ) is coupled and about an axis of the crankshaft ( 2 ; 302 ), characterized in that to the crankshaft ( 2 ; 302 ) a body ( 10 ; 110 ; 210 ) whose centrifugal force (F centrifugal ) is one of the at least one coupling element ( 6 ; 106 ; 306 ) to the crankshaft ( 2 ; 302 ) transferred total force completely or partially compensated. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1, wobei der Körper (10; 110; 210) über ein Verbindungselement (8; 108; 208) an die Kurbelwelle (2; 302) gekoppelt ist.Wave energy machine according to claim 1, wherein the body ( 10 ; 110 ; 210 ) via a connecting element ( 8th ; 108 ; 208 ) to the crankshaft ( 2 ; 302 ) is coupled. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 wobei der Körper (10; 210) eine Widerstandskraft (FWiderstand) hat, und wobei eine Körperkraft (FKörper) gleich der Summe aus Zentrifugalkraft (Fzentrifugal) und Widerstandskraft (FWiderstand) ist, und wobei die Körperkraft (FKörper) der Gesamtkraft aller an die Kurbelwelle (2; 302) gekoppelten Kopplungselemente (6; 106; 306) betragsmäßig im Wesentlichen entspricht und dieser etwa entgegen gerichtet ist.Wave energy machine according to claim 1 wherein the body ( 10 ; 210 ) has a resistance force (F resistance ), and wherein a body force (F body ) is equal to the sum of centrifugal force (F centrifugal ) and resistance force (F resistance ), and where the body force (F body ) of the total force of all to the crankshaft ( 2 ; 302 ) coupled coupling elements ( 6 ; 106 ; 306 ) substantially corresponds in terms of amount and this is about the opposite direction. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1, deren rotierende Komponenten (2, 4, 6, 8; 104, 106, 108; 208; 302, 304 306) einen im Wesentlichen neutralen Auftrieb aufweisen.Wave energy machine according to claim 1, whose rotating components ( 2 . 4 . 6 . 8th ; 104 . 106 . 108 ; 208 ; 302 . 304 306 ) have a substantially neutral buoyancy. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1, wobei die Masse und/oder das Volumen des Körpers (10; 110; 210) einstellbar ist.Wave energy machine according to claim 1, wherein the mass and / or the volume of the body ( 10 ; 110 ; 210 ) is adjustable. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 2, wobei eine Abstand des Körpers (10; 110; 210) von der Kurbelwelle (2; 302) und/oder die radiale Richtung des Verbindungselements (8; 108; 208) einstellbar ist.A wave energy machine according to claim 2, wherein a distance of the body ( 10 ; 110 ; 210 ) from the crankshaft ( 2 ; 302 ) and / or the radial direction of the connecting element ( 8th ; 108 ; 208 ) is adjustable. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 2, wobei das Verbindungselement (8; 108; 208) ein im Wesentlichen radialer Arm (8; 108; 208) oder eine flächiges Element ist.Wave energy machine according to claim 2, wherein the connecting element ( 8th ; 108 ; 208 ) a substantially radial arm ( 8th ; 108 ; 208 ) or a planar element. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1, wobei der Körper (10; 110; 210) eine Tropfenform hat.Wave energy machine according to claim 1, wherein the body ( 10 ; 110 ; 210 ) has a teardrop shape. Wellenenergiemaschine zur Umwandlung von Energie einer umlaufenden Orbitalströmung oder einer multichromatischen Weile von Wasser über mehrere umlaufende Kopplungselemente in eine Rotation einer Kurbelwelle, wobei die Kopplungselemente an die Kurbelwelle gekoppelt sind und um eine Achse der Kurbelwelle umlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die von den Kopplungselementen an die Kurbelwelle übertragenen Kräfte zumindest teilweise gegenseitig kompensieren.A wave energy machine for converting energy of a circulating orbital flow or a multichromatic amount of water over a plurality of rotating coupling elements into a rotation of a crankshaft, wherein the coupling elements are coupled to the crankshaft and revolve around an axis of the crankshaft, characterized in that the of the coupling elements the crankshaft transmitted forces compensate each other at least partially. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 9, wobei eine an die Kurbelwelle übertragene Gesamtkraft etwa gleich null ist.A wave energy machine according to claim 9, wherein a total force transmitted to the crankshaft is approximately equal to zero. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, wobei mindestens ein Kopplungselement ein über einen Hebelarm (304) an der Kurbelwelle (302) befestigter Flettner-Rotor (306) ist, der eine im Wesentlichen kreiszylindrische Form hat, und der um seine Längsachse in Rotation versetzt ist.Wave energy machine according to claim 1 or 9, wherein at least one coupling element via a lever arm ( 304 ) on the crankshaft ( 302 ) attached Flettner rotor ( 306 ) which has a substantially circular cylindrical shape and which is rotated about its longitudinal axis. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 11, wobei eine Länge und/oder eine radiale Richtung des Hebelarms (304) einstellbar sind.Wave energy machine according to claim 11, wherein a length and / or a radial direction of the lever arm ( 304 ) are adjustable. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 11, wobei eine Richtung und eine Geschwindigkeit, der Rotation einstellbar sind.A wave energy machine according to claim 11, wherein a direction and a speed of rotation are adjustable. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, wobei mindestens ein Kopplungselement ein über einen Hebelarm (4) an der Kurbelwelle (2) befestigtes Widerstandselement (6) ist.Wave energy machine according to claim 1 or 9, wherein at least one coupling element via a lever arm ( 4 ) on the crankshaft ( 2 ) fixed resistance element ( 6 ). Wellenenergiemaschine nach Anspruch 14, wobei das Widerstandselement (6) einen elliptischen oder flächigen Querschnitt hat.Wave energy machine according to claim 14, wherein the resistance element ( 6 ) has an elliptical or areal cross-section. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 14, wobei eine Länge und/oder eine radiale Richtung des Hebelarms (4) einstellbar sind, und/oder wobei eine Größe des Widerstandselements (6) einstellbar ist.Wave energy machine according to claim 14, wherein a length and / or a radial direction of the lever arm ( 4 ) are adjustable, and / or wherein a size of the resistive element ( 6 ) is adjustable. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, wobei mindestens ein Kopplungselement ein über einen Hebelarm (104) an der Kurbelwelle (2) befestigtes Auftriebselement (106) ist.Wave energy machine according to claim 1 or 9, wherein at least one coupling element via a lever arm ( 104 ) on the crankshaft ( 2 ) attached buoyancy element ( 106 ). Wellenenergiemaschine nach Anspruch 17, wobei das Auftriebselement ein Flügelprofil (106) ist oder hat.Wave energy machine according to claim 17, wherein the buoyancy element comprises a wing profile ( 106 ) is or has. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 17, wobei eine Länge und/oder eine radiale Richtung des Hebelarms (104) einstellbar sind, und/oder wobei ein Anströmwinkel und/oder die Geometrie des Auftriebselements (106) einstellbar sind.Wave energy machine according to claim 17, wherein a length and / or a radial direction of the lever arm ( 104 ) are adjustable, and / or wherein an angle of attack and / or the geometry of the buoyancy element ( 106 ) are adjustable. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 10, wobei die Gesamtkraft eine an mindestens einem Widerstandselement (6) angreifende Widerstandskraft (FWiderstandselement) und/oder eine an mindestens einem Flettner-Rotor (306) angreifenden Kraft (FMagnus) und/oder einer an mindestens einem Auftriebselement (106) angreifende aus Auftriebskraft (FAuftrieb) und Widerstandskraft (FWiderstand) resultierenden Kraft (FAuftriebselement) hat.Wave energy machine according to claim 1 or 10, wherein the total force on a at least one resistive element ( 6 ) Resistive force (F resistance element ) and / or one at least one Flettner rotor ( 306 ) force (F Magnus ) and / or one at least one Buoyancy element ( 106 ) has offensive force (F buoyancy ) and resistance force (F resistance ) resulting force (F buoyancy element ). Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, wobei an der Kurbelwelle (2; 302) ein Dämpfer angeordnet ist.Wave energy machine according to claim 1 or 9, wherein on the crankshaft ( 2 ; 302 ) A damper is arranged. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9 mit einem Generator, über den die Rotation der Kurbelwelle (2; 302) in elektrischen Strom wandelbar ist.Wave energy machine according to claim 1 or 9 with a generator via which the rotation of the crankshaft ( 2 ; 302 ) is convertible into electricity. Wellenenergiemaschine nach Ansprüchen 21 und 22, wobei der Dämpfer den Generator umfasst.A wave energy machine according to claims 21 and 22, wherein the damper comprises the generator. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 22, wobei ein Moment des Generators änderbar ist und zur Steuerung und/oder Regelung der Wellenenergiemaschine nutzbar ist.Wave energy machine according to claim 22, wherein a torque of the generator is changeable and can be used for controlling and / or regulating the wave energy machine. Wellenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, die im Wesentlichen getaucht im Wasser angeordnet ist, wobei die Kurbelwelle (2; 302) im Wesentlichen horizontal verläuft.A wave energy machine according to claim 1 or 9, which is arranged substantially submerged in the water, wherein the crankshaft ( 2 ; 302 ) is substantially horizontal. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, wobei passive oder aktive Mittel vorgesehen sind, um die. Kurbelwelle (2; 302) im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung einer Welle auszurichten.Wave energy machine according to claim 1 or 9, wherein passive or active means are provided to the. Crankshaft ( 2 ; 302 ) substantially perpendicular to a propagation direction of a shaft. Wellenenergiemaschine nach Ansprüchen 21 und 22, wobei die Kurbelwelle (2; 302) in einem Rahmen oder Gehäuse gelagert ist, an dem der Dämpfer und/oder der Generator zur Abführung eines Drehmoments abgestützt ist.Wave energy machine according to claims 21 and 22, wherein the crankshaft ( 2 ; 302 ) is mounted in a frame or housing, on which the damper and / or the generator is supported for discharging a torque. Wellenenergiemaschine nach Anspruch 1 oder 9, wobei stirnseitig an den Kopplungselementen Abschnitte angeordnet sind, deren Abmessung größer ist als der Querschnitt des jeweiligen Kopplungselements.Wave energy machine according to claim 1 or 9, wherein at the end faces are arranged on the coupling elements, the dimension of which is greater than the cross section of the respective coupling element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Jahr 2007 erschienenen Veröffentlichung "A rotating wing for the generation of energy from waves" von Pinkster et al.

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