NO803541L - Innretning for omformning av energien i en vaeske i bevegelse - Google Patents

Abstract

Anordning for å overføre en vasskebevegelses energi til mekanisk energi og især dønningers energi.Et flytende kammer 1 inneholder en elektrisk generator 2 som er forbundet med lågere 3 til en aksel 4 som har to aksler 6 hvortil vinger 7 er montert. Kammeret 1 følger dønningens bevegelser og påvirker vingene alterna-tivt i forhold til det stillestående dype vann. Vingene har ballast for å få en planende vingkonstruksjon og for spontant å oppta den optimale påvirkning.Innretningen er hensiktsmessig for omformning av energi på havet.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en innretning for omforming av energien i en væske i bevegelse.

Ved kjente innretninger av denne type, f.eks. med det mål å oppsamle energi fra bølger ved hjelp av turbiner, er det vesentligste problem som må løses, forbundet med den periodiske forandring av vannets retning.

Den løsning som vanligvis benyttes omfatter anordning av vinger som er bevegelige i rotasjon rundt akser som er perpendikulære til en overføringsaksel for på denne måte å danne en form for variable dreiepropellere som kan reverseres. Det er kjent å oppnå denne reversering av dreiningen automatisk ved å anordne vingens tyngdepunkt utenfor denne vinges rotasjonsakse. Ved hver reversering av vanntrykkets retning begynner vingen å helle i den riktige retning.

Begrensningen av vingens svingeamplitude kan oppnås ved faste stopp. Imidlertid oppnås derved en pro-pell med konstant dreining (i én eller annen retning), noe som ikke oppnår den optimale ytelse når vannstrømmen varierer. Fjærer som søker å motstå svingningen kan også anord-nes. Vingenes helling er dermed avhengig av vannstrømmen, men den optimale helling oppnås kun meget ufullstendig.

Det er videre en meget ømfintlig konstruksjon som i praksis er utilstrekkelig for bruk på havet.

Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en innretning for oppsamling av energi og som samtidig sikrer en optimal ytelse fra vingen, mens den har en robust og økonomisk oppbygning.

Ifølge oppfinnelsen omfatter innretningen for omforming .av energien i væsken i bevegelse til mekanisk energi, en rotor som er formet av vinger montert på en aksel med roterende aksler som tillater variasjon i disse vingers helling i forhold til akselen, især under påvirkning av variasjonene i væskens hastighet, og den erkarakterisert vedat disse vinger omfatter anordninger for ballast og/eller oppdrift av fastlagt masse og stilling for å overføre til dem en planende vingkonstruksjon i forhold til væsken hvis påvirkning innretter seg selv automatisk til væskens hastighet.

Ikke bare er bruken av stopp eller av en fjær eller av en annen bevegelsesbegrensende anordning på denne måte unngått, men det sikres at vingen vil innta den optimale helling under påvirkningen av en væske som strømmer parallelt med akselen for å overføre maksimal effekt til maskinen.

Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, omfatter ballastanordningene en vekt som er festet til vingen ved hjelp av et steg. Disse vekter kan være tilstrekkelig til å lokalisere vingens tyngdepunkt for å kunne oppnå det ønskede resultat.

Det er også mulig på hver enkelt å anordne en flot-tør som ved bruk under vann, fullstendiggjør eller erstatter vektpåvirkningen.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnnelsen er flere vinger montert roterbart på samme aksel, uavhengig av hverandre i rotasjon^og hver bærer en fastlagt ballast.

Etter som den lineære hastighet av de forskjellige vinger varierer ifølge deres avstand fra akselen, opptar de deres optimale påvirkning som funksjon av denne hastighet, uavhengig av de andre/ og hele enheten tilnærmes formen for en ideell skruelinje.

Ifølge en forbedret utførelse av oppfinnelsen, er vingene fordelt på flere rotorer som er anordnet trinnvis langs akselen, idet akselen omfatter et tilsvarende antall koaksiale rørformede elementer som er uavhengig av hverandre under rotasjon,og hvor hver av dem er forbundet med en rotor.

Gjenvinningen av energi multipliseres på denne måte økonomisk. Det er videre mulig å rotere de forskjellige trinn i ulike retninger for å eliminere dreiemomenter.

Ifølge en første utførelse av oppfinnelsen er akselen via en mekanisk overføring forbundet med en elektrisk generator som befinner seg i det flytende væsketette kammer/og som under drift strekker seg vertikalt under kammeret .

Kammeret følger dønningens bevegelser ved overflaten og dreier vingene ved en alternerende oppadgående

bevegelse i stille dypt vann.

Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen, er akselen via en mekanisk overføring forbundet med en elektrisk generator, idet det hele oppbevares tørt i en flytende ballastert trakt som er åpen mot atmosfæren i sin øvre del og gjennom sin nedre del står i forbindelse med vann av variabelt nivå.

Dette nivå kan fordelaktig være dannet av hav-flaten. Den mellomliggende luft beskytter innretningen fra mekanisk og korrosivt angrep fra havvannet.

Ifølge en forbedret utførelse av oppfinnelsen, omfatter innretningen et antall periferiske blader som er parallelle med akselen og strekker seg radialt i forhold til denne.

Disse radiale blader hindrer rotasjonen av hele enheten i motsatt retning av vingenes rotasjon.

Bladene er fortrinnsvis forbundet med en orien-teringsmekanisme som er tilkoblet en asimutdetektor via en servoanordning med et fjernstyrt settpunkt.

Ved aktivering av bladene, kan hele enheten beveges i sjøen ved hjelp av fjernkontroll for til enhver tid således å velge det foretrukne sted.

Andre trekk og fordeler med oppfinnelsen vil også fremgå av den følgende beskrivelse.

På tegningene som illustrerer eksempler, viser fig. 1 et perspektivriss med noen fjernede deler, av innretningen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et perspektivriss i forstørret målestokk og delvis utspilt, av en rotor, fig. 3 viser et grunnriss av en ving, fig. 4 viser et sideriss av en ving langs IV - IV på fig. 3, fig. 5 viser et horisontalt tverrsnitt av en rotor av en modifisert utførelse av oppfinnelsen, fig. 6 viser et perspektivriss tilsvarende fig. 1 av en annen modifisert utførel-se, fig. 7 viser et vertikalriss av en annen utførelse av oppfinnelsen, fig. 8 viser et delvis skjematisk vertikal-snitt av en spesiell utførelse av oppfinnelsen og fig. 9 viser et snitt langs IX - IX på fig. 8.

I henhold til fig. 1-4 omfatter en innretning i henhold til oppfinnelsen, som er vist flytende på sjøen (fig. 2), et væsketett kammer 1 med en påmontert fyrlykt la og i hvilket en elektrisk generator 2 er innmontert og forbundet med en mekanisk overføring 3 til en aksel 4 som er anordnet i en forlengelse 5 av kammeret 1. I drifts-stilling strekker akselen 4 seg vertikalt i retning mot havbunnen og er opplagret av lågere 4a som er fast forbundet med forlengelsen 5.

Akselen 4 trer ut av forlengelsens 5 ende gjennom tetningsanordninger av kjent type og bærer ved sin ende to tverrstilte aksler 6 som flukter med hverandre, idet en profilert ving 7 er montert roterbar på hver aksel med en myk monteringsanordning. Vingen holdes i stilling av en mutter 8 som er skrudd på en gjenget ende 9 av akselen 6 og vingen holdes også mot en skulder 11 på akselen 6 gjennom en skive 12.

Vingens 7 dreieakse går ikke gjennom vingens tyngdepunkt, men er anordnet nærmere forkanten 13 enn bakkanten 14, slik at en vannstrøm parallelt med akselen 4 søker å dreie vingen rundt akselen 6.

En profilert vekt 15 er anordnet ved hjelp av et steg 16 på den nedre overflate (i bruksstilling). På samme måte er en profilert flottør 17 anordnet til den øvre overflate med et steg 18.

Vektens 15 masse og flottørens 17 volum og disses posisjoner er bestemt i henhold til hydrodynamiske betingel-ser for å sammenligne vingen 7 med en vingkonstruksjon som, i en væske i relativ bevegelse, automatisk opptar en påvirkning som er avhengig av dens relative hastighet i forhold til væsken.

Innretningen virker på følgende måte:

Vannet antas å være uten bevegelse, vingene 7 er anordnet horisontalt under påvirkning av vektene og flot-tørene .

Dersom sjøen utsettes for en oppadgående bevegelse, vil denne bevegelse som 'kun påvirker vannmassene nærmest overflaten, resultere ved hjelp av oppdriftseffek-

ten i en alternerende bevegelse for innretningen.

Vingene 7 som er anordnet dypt nede i vannmasser som

ikke påvirkes av den stigende bevegelse, utsettes der-for for en alternerende relativ vannstrøm parallelt med akselen 4.

Under påvirkning av denne strøm, begynner vingene 7 å vippe som antydet ovenfor. Deretter danner de propellblader som roterer akselen. 4. Vingene danner deretter i forhold til vannet en vertikal komponent med relativ hastighet og en horisontal komponent langs en sirkel-bane. På grunn av deres vingekonstruksjon opptar de deretter spontant en påvirkning på grunnlag av hydrodynamik-kens lover.

Når den stigende bevegelse reverseres, vil reverseringen av den vertikale komponent forårsake skråstilling av vingene, noe som reverserer dreiningen av pro-pelleren og akselen 4 fortsetter å rotere i den samme retning .

Uten noen mekaniske anordninger for å begrense slaget, opptar vingene spontant en optimal påvirkning som resultat av hydrodynamiske lover, og som sikrer optimal effektivitet for vingene.

En forbedret utførelse av oppfinnelsen beskrives i det etterfølgende i henhold til fig. 5.

Akselen 4 bærer her tre aksler 6, adskilt fra hverandre med 60° og på hver av de tre aksler er montert to vinger 7a, 7b som etterfølger hverandre fra akselen 4. I tillegg er disse vinger utskåret i form av ringformede segmenter for således praktisk talt å dekke hele rotorens periferi idet forkanten 13a (eller 13b) for hver av dem befinner seg nær bakkanten 14a (eller 14b) av nabovingen.

Som ved den foregående utførelse, har vingene flottører 17a, 17b samt vekter (ikke vist).

Ringformen har den fordel at alt vann strømmer over vingene for å gi fra seg sin energi.

I tillegg har to vinger 7a og 7b som er opp-hengslet på samme aksel 6 under bruk, hastigheter med ulike horisontale komponenter og disse vinger tar opp ulike påvirkninger i henhold til disse komponenter. Kon-struksjonen med disse to vinger har dermed en utformning som er nær en ideell skrueflate.

Ved utførelsen som vist på fig. 6, kan de roterende deler hensiktsmessig være fordelt på flere rotorer. Én rotor 10 omfatter vinger 7 som er festet til akselen 6 som omtalt ovenfor, idet disse aksler er festet til en aksel 4. På den annen side er vinger 107 festet til aksler 106 som igjen er festet til en hul og med akselen 4 koaksial aksel 104 for å danne en annen rotor 110. Kammeret 1 inneholder dermed to elektriske generatorer 2, 102, som er forbundet med akslene 4, 104 via mekaniske overføringer 3, henholdsvis 103.

Vingene 7, 107 er montert på akslene 6 hhv. 106 slik at rotorene 10 og 110 roterer i motsatte retninger, noe som eliminerer vridningsmomentet.

En modifisert utførelse av oppfinnelsen beskrives i henhold til fig. 7.

En trakt 201 er bygget for å flyte i vann. I.

det beskrevne eksempel er denne trakt hul og har i bunnen en ballast 221 hvis formål kun er å holde den i vertikal stilling.

Det er kjent at en slik anordning, plassert i vann som aktiveres med vekslende oppadgående bevegelser, søker å holde seg i ro på grunnlag av sitt treghetsmoment, ifølge det såkalte "Froud'ske polprinsipp".

I en forlengelse 201a av trakten 201 er en elektrisk generator 202 anordnet, som omfatter en aksel 204 til hvilken er festet aksler 206 med vinger 207 tilsvarende anordningen som beskrevet foran.

Trakten 201 er åpen i begge ender og har også tverrgående åpninger 222. I tillegg er ballasten 221 kal-kulert slik at den øvre del av trakten rager opp av vannet i betydelig grad, nemlig med forlengelsen 201a, generatoren 202 og vingene 207.

Under bruk forårsaker bølgebevegelsen variasjoner i vannivået i trakten 201 som i det vesentlige forblir uten bevegelse som antydet ovenfor, idet vannet trenger inn og ut gjennom den nedre åpning og gjennom de tverrgående åpninger 222. Disse variasjoner påfører igjen en vekslende luftbevegelse i forlengelsen 201a, som virker på vingene 207 for å dreie akselen 204.

Naturligvis kan denne utførelse helt eller delvis kunne utnytte de forbedringer som er beskrevet ovenfor.

En ytterligere forbedring av oppfinnelsen beskrives i henhold til fig. 8 og 9.

Som i de foregående konstruksjoner, inneholder et flytekammer 301 en generator 302 som er forbundet med en mekanisk overføring 303 og en aksel 304 på hvilken aksler 306 er festet og som bærer vinger 307.

Kammeret 301 har flere periferiske støtter 325 som er jevnt fordelt og på hvilke er montert roterbare blader 326 via aksler 327. Disse blader strekker seg vertikalt fra støttene 325.

Hver aksel 327 er forbundet med en trinnmotor 328 hvis ramme er festet til støtten 325 for derved å kunne orientere det tilhørende blad. Motorene 328 er forbundet elektrisk med en ikke vist forbindelse, til en asimutdetektor 329 som er festet til kammeret 301. Denne detek-tor som kan være et magnetisk eller gyroskopisk kompass, har et settpunkt som kan fjernstyres via radiobølger.

Under bruk settes en asimutretning via radio til detektoren 329, som i henhold til et program av kjent type styrer motorene 328 for å aktivere bladene 326 med en bevegelse som forårsaker en skiftning av hele anordningen til den valgte asimutretning.

På denne måte kan anordningen til enhver tid forflyttes til et mer velegnet sjøområde. Under stasjonær drift er bladene arrangert radialt (fig. 9) for å frembringe en effekt som motvirker rotasjon.

Claims (10)

1. Innretning for omforming av en væskebevegelses energi til mekanisk energi, omfattende en rotor som er formet som vinger montert på en aksel som ved hjelp av roterbare aksler tillater variasjon av disse vingers skråstilling i forhold til akselen, spesielt under påvirkning av variasjoner i væskens hastighet, karakterisert ved at vingene (7) omfatter ballast- og/eller oppdriftsanordninger (15, 17) av fastlagt masse og posi-sjon, for derved å overføre til dem en konstruksjon som en planende ving i forhold til væsken, hvis påvirkning automatisk innrettes etter væskens hastighet.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at ballastanordningene omfatter en vekt (15) festet til vingen med et steg (16).

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at oppdriftsanordningen omfatter en flot-tør (17) som er festet til vingen med et steg (18).

4. Innretning ifølge krav 1-3, karakterisert ved at flere vinger (7a, 7b) er roterbart montert til samme aksel (6) og uavhengig av hverandre med hensyn til rotasjonen og at hver av dem har en fastlagt ballast (15a, 17a, 15b, 17b).

5. Innretning ifølge krav 1-4, karakterisert ved at vingene (7, 107) er fordelt på flere rotorer (10, 110) som er trinnvis anordnet på akselen, idet akselen omfatter et tilsvarende antall koaksiale rørformede elementer (4, 104) som er uavhengig av hverandre i forhold til rotasjon og hvor hver av dem er forbundet med en rotor (10, 110).

6. Innretning ifølge krav 1-5, karakterisert ved at akselen (4) er forbundet med en mekanisk overføring (3) til en elektrisk generator (2) som er anordnet i et tett flytekammer (1) idet akselen strekker seg vertikalt under kammeret under drift.

7. Innretning ifølge krav 1-5, karakterisert ved at akselen (204) er forbundet med en elektrisk generator (202) via en mekanisk overføring (203), idet alt oppbevares tørt i en oppdrifts- og ballasttrakt (201, 201a), som er åpen mot atmosfæren i dens øvre parti og står i forbindelse med en vannmengde med variabelt nivå med dens nedre parti.

8. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter et antall periferisk anordnede blader (326) som er parallelle med akselen (304) og strekker seg radialt i forhold til denne.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at bladene (326) er forbundet med en oriente-ringsmekanisme (328) som via en servoanordning er koblet sammen med en asimutdetektor (329) med et fjernstyrt settpunkt.

10. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at akselen (4) har minst én aksel (6) på hvilke er montert roterbart på hver side, minst to profi-lerte vinger (7) som er anordnet symmetrisk i forhold til akselen (4), idet hver av dem bærer en vekt (15) og en flottør (17) for å overføre til den en planende vinges kons truks j on.