WO2012171598A1 - Wave energy converter and method for operating a wave energy converter - Google Patents

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WO2012171598A1
WO2012171598A1 PCT/EP2012/001743 EP2012001743W WO2012171598A1 WO 2012171598 A1 WO2012171598 A1 WO 2012171598A1 EP 2012001743 W EP2012001743 W EP 2012001743W WO 2012171598 A1 WO2012171598 A1 WO 2012171598A1
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rotor
energy converter
wave energy
wave
coupling body
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PCT/EP2012/001743
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Benjamin Hagemann
Nik Scharmann
Jos RITZEN
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to a wave energy converter for converting energy from a wave motion of a fluid into another form of energy and a corresponding method.
  • US 2010/0150716 A1 discloses a system of several high-speed rotors with buoyancy rotors in which the rotor period is smaller than the wave period and a separate profile adjustment is made. By a suitable, but not further disclosed adjustment of the lift rotor resulting forces to be generated on the system, which can be used for different purposes.
  • a disadvantage of the system disclosed in US 2010/0150716 A1 is the use of high-speed rotors of the Voith-Schneider type, which require a great deal of effort in adjusting the lift rotor. These must be continuously adjusted in a not inconsiderable angle range in order to be adapted to the prevailing flow conditions prevailing on the lift rotor. To compensate for the forces acting on the individual rotors, resulting from rotor and generator torque forces more rotors are always required at defined distances from each other.
  • the object of the invention is to improve rotating wave energy converters, in particular in the sense of a greater energy yield and a lower constructional and / or control-related expense.
  • the present invention proposes a method for operating a wave energy converter and a correspondingly operable global energy converter having the features of the independent patent claims.
  • Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description.
  • a wave energy converter which has at least one rotor which is coupled to at least one energy converter and which has at least one rotor base and at least one adjustable coupling body attached to the rotor base.
  • a longitudinal axis of the at least one coupling body is obliquely (i.e., not parallel) aligned or alignable with a rotational axis of the at least one rotor.
  • the coupling body are thus arranged according to the invention obliquely or angularly on the rotor, wherein their longitudinal axes at least temporarily run obliquely to the axis of rotation of the rotor.
  • the longitudinal axes may converge or diverge or be laterally offset from each other.
  • the angular arrangement can relate to both the radial and the axial alignment.
  • an angular arrangement of the at least one coupling body that affects the radial alignment has a stabilizing effect on the system performance to a certain extent. This results in a different optimal coupling body radius for different wave states. As described above, this can be made adjustable.
  • a radial-angled arrangement of the coupling body in this case in particular means that the machine can be operated over a wider range of wave states in the vicinity of an optimum. The overall system thus behaves more tolerantly and allows operation over a wider range of wave conditions, e.g. at different orbital radii.
  • the angularity can be designed adjustable. Such an adjustability of the coupling body angle may be easier to implement than a change in a lever arm length.
  • a corresponding angular arrangement can also be used to generate an axial force on a respective rotor, which can be used in addition to a previously mentioned and hereinafter explained in more detail effective force perpendicular to the rotor axis to compensate for other forces or for changing the position.
  • the invention presented here generally considers plants with a rotary action principle, eg also converters with several rotors, as shown for example in FIG.
  • the after- The following explanations therefore apply in principle to wave energy converters with one or more rotors.
  • a wave energy converter with at least one, as explained below, advantageously provided synchronously or largely synchronously to a wave (orbital) movement or flow rotating rotor for the conversion of energy from a wavy body, which is energetically and control technology advantageous, and at which can also be influenced by a corresponding operation or a corresponding constructive design specifically resulting forces and can be harnessed for influencing the overall system.
  • a wave energy converter can be achieved with a suitable design and operation almost complete extinction and thus utilization of the incoming wave. This is especially true for monochromatic waves.
  • the water particles move on largely circular so-called orbital paths (in the form of an orbital motion or orbital flow, whereby both terms are also used synonymously).
  • the water particles move under a wave crest in the direction of propagation of the wave, under the wave trough against the wave propagation direction and in the two zero crossings upwards or downwards.
  • the flow direction at a fixed point below the water surface (hereinafter referred to as local or instantaneous flow) thus changes continuously with a certain angular velocity O.
  • the orbital flow is largely circular in deep water, in shallow water the circular orbitals become increasingly flat ellipses , A flow may be superimposed on the orbital flow.
  • the orbital radii are dependent on the depth.
  • Submerged wave energy converters are therefore preferably operated close to the surface.
  • a rotor is provided with a substantially horizontal rotor axis and at least one coupling body.
  • the rotor advantageously rotates synchronously with the orbital flow at an angular velocity ⁇ and is driven by the orbital flow via the at least one coupling body.
  • first torque referred to in the context of this invention as "first torque” or “rotor torque”
  • rotor torque acts on the rotor Rotor rotation movement and those of the orbital flow, at least to some extent, match (for the term “synchronicity” used here below), so there is always a constant local flow on the coupling body apart from the mentioned depth effect and width effects at large rotor diameters
  • the wave motion can be continuously withdrawn from energy and converted by the rotor into a usable torque.
  • Coupled body is understood to mean any structure by means of which the energy of an inflowing fluid can be coupled into a rotor movement or a corresponding rotor moment.
  • Coupling bodies can, as explained below, be designed in particular as a lift rotor (also referred to as a "wing”), but also comprise resistance rotors.
  • synchronicity may refer to a rotor rotation movement, due to which there is a complete match between the position of the rotor and the direction of the local flow, which is caused by the orbital flow at any time.
  • a "synchronous" rotor rotation movement can also take place such that a defined angle or a defined angular range (ie the phase angle is over a revolution within the angular range) results. There is therefore a defined phase Offset or phase angle ⁇ between rotor rotational movement ⁇ and orbital flow O.
  • the "position" of the rotor or the at least one coupling body arranged on the rotor is always definable eg by an imaginary line through the rotor axis and, for example, the axis of rotation or the center of gravity of a coupling body ,
  • Such synchronism is especially for monochromatic wave states, i. Wave states with always constant orbital flow O, directly derivable.
  • wave states with always constant orbital flow O, directly derivable.
  • multichromatic wave states it can also be provided that the machine is under a constant angle only within a certain frame is operated to the respective current flow.
  • an angular range can be defined within which the synchronicity is still considered to be maintained. This can be done by suitable control measures involving the adjustment of at least one coupling body for generating said first
  • Torque and / or a braking or accelerating acting second torque of the energy converter can be achieved. Not all coupling bodies must necessarily be adjusted or have a corresponding adjustment. In particular, no synchronous adjustment of multiple coupling body is required.
  • the rotor may be synchronized to at least one major component of the shaft (e.g., a major mode of superimposed shafts), thereby temporarily leading or lagging the local flow. This can be achieved by a corresponding adaptation of the first and / or second torque.
  • Such an operation is also encompassed by the term "synchronous", as well as a fluctuation of the phase angle in certain areas, which causes the rotor to experience an acceleration (positive or negative) in the meantime in relation to the wave phase.
  • the speed of a "synchronous" or “largely synchronous” rotor therefore agrees approximately, ie within certain limits, with the currently prevailing shaft speed. Deviations do not accumulate here, but become extensive balanced over each other or over time or a certain time window.
  • An essential aspect of a control method for a corresponding converter may be to obtain the explained synchronicity.
  • Coupling bodies from the class of buoyancy runners are particularly preferably used, which, in particular, generate a buoyancy force directed essentially perpendicular to the flow in the case of an incident flow at a flow angle a in addition to a resistance force in the direction of the local flow.
  • These may, for example, be lift runners with profiles according to the NACA standard (National Advisory Committee for Aeronautics), but the invention is not limited to such profiles.
  • the mentioned first torque can therefore be e.g. be influenced by the angle of attack ⁇ . It is known that with increasing angle of attack a, the resulting forces increase on the lift rotor until a break in the lift coefficient is observed in the so-called stall boundary, where a stall occurs. The resulting forces also increase with increasing flow velocity. This means that the resulting forces and thus the torque acting on the rotor can be influenced via a change in the angle of attack ⁇ and, associated therewith, the angle of incidence ⁇ .
  • a second torque acting on the rotor may be provided by an energy converter coupled to the rotor or its rotor base.
  • This second moment also referred to below as the "generator torque”
  • the second Moment represents in the conventional operation of power generation systems, a braking torque that comes about through the interaction of a generator rotor with the associated stator and is converted into electrical energy.
  • a corresponding energy converter in the form of a generator can also be operated by a motor, at least during certain periods of time, so that the second torque can also act on the rotor in the form of an acceleration torque.
  • the generator torque can be adjusted in accordance with the current lift profile setting and the resulting forces / moments so that the desired rotational speed is set with the correct phase offset to the orbital flow.
  • An influencing of the generator torque can take place, inter alia, by influencing an excitation current through the rotor (in the case of separately excited machines) and / or by controlling the commutation of a power converter connected downstream of the stator.
  • a rotor force finally results from the vectorial superposition, which acts as a bearing force directed perpendicular to the rotor axis (also referred to as reaction force) on the housing of the rotor.
  • This changes its direction continuously, since the flow of the rotor and the position of the coupling body change continuously.
  • an intentional or undesired asymmetry of the bearing force over time produces an effective force which also acts perpendicular to the rotor axis and in the form of a translatory or, in the case of several rotors, a combination of translational forces, a position of a corresponding wave energy converter influence and can be used specifically to influence the situation.
  • a directed perpendicular to the rotor axis bearing force can be generated, as explained in more detail elsewhere.
  • the explained rotor force acts as a shifting force on the entire rotor and must be supported accordingly, if the position of the rotor should not change.
  • this is achieved for example in US 2010/0150716 A1 by providing a plurality of rotors whose forces counteract each other. The displacements compensate each other over one revolution when the angle of attack ⁇ of constant flow conditions on the coupling bodies and the same settings and thus the first torque and a constant second torque is assumed.
  • each coupling body has its own adjusting device, so that the coupling bodies can be adjusted independently of one another.
  • the coupling bodies are adjusted to the locally present flow conditions. This also compensates for depth and width effects.
  • the generator torque is matched to the rotor torque generated by the sum of the coupling bodies.
  • the rotor may have a bearing on both sides for coupling body, wherein an adjustment system for the at least one coupling body may be provided on one side or on both sides.
  • an embodiment with a one-sided mounting of the at least one coupling body and a free end is provided.
  • a rotor with a two-sided relative to its rotation plane rotor base, wherein on each side of the rotor base at least one coupling body is mounted can be advantageously used.
  • the position of a corresponding wave energy converter can be selectively controlled by selectively influencing effective moments on both sides of the two-sided rotor base, as already partially explained , If the forces acting on both sides of the two-sided rotor base are different, a torque acting perpendicularly to the rotation axis of the two-sided rotor can be generated on the rotor and thus a rotation of the wave energy converter can be effected.
  • a precise alignment eg to a wave propagation direction, is possible.
  • a housing is advantageously provided, on which it is rotatably supported.
  • the second torque is preferably realized by an energy converter, such as a generator.
  • a generator such as a generator
  • This can in particular be a directly driven generator, as this driveline losses are minimized.
  • the interposition of a transmission is possible.
  • the coupling bodies can be connected directly or indirectly via corresponding lever arms to the rotor of the directly driven generator.
  • the coupling body are thus mounted at a distance from the axis of rotation.
  • the lever arms can be designed as struts or appropriately designed spacing means which connect the coupling bodies to the rotor, however, a lever arm can also be realized via a corresponding disk-like structure and fulfill only the physical function of a lever. Depending on the configuration, this results in fluidic or structural advantages.
  • the adjusting system for adjusting the at least one coupling body may be a system for changing the setting angle ⁇ .
  • an adjustment of flaps on the at least one coupling body similar to aircraft wings or a change in the coupling body geometry (morphing) is possible.
  • the adjustment can be done by an electric motor - preferably with stepper motors - and / or hydraulically and / or pneumatically.
  • a coupled adjustment of the various coupling bodies may be provided, in which the coupling bodies are provided, for example via corresponding adjusting levers, with a central locking device. Setting device are connected. This limits the flexibility of the machine only slightly, but can lead to a simplification of the overall structure.
  • a control device For controlling the wave energy converter or the rotor and the acting forces, a control device is provided. This uses as control variables the adjustable second torque of the at least one rotor and / or the adjustable first torque, for example by the adjustment of the at least one coupling body, so the first torque.
  • the current local flow field of the shaft can be used. This can be determined with appropriate sensors. These sensors can be arranged co-rotating on parts of the rotor and / or on the housing and / or independently of the machine, preferably this upstream or downstream.
  • a local, regional and global detection of a flow field, a wave propagation direction, an orbital flow and the like can be provided, with a "local” detection on the conditions directly prevailing on a component of a wave energy converter, "regional” detection on component groups or Single system and a “global” capture on the entire system or a corresponding plant park can relate.
  • a predictive measurement and prediction of wave states can be made.
  • Measured variables can be For example, the flow velocity and / or flow direction and / or wave height and / or wavelength and / or period and / or wave propagation speed and / or machine movement and / or holding moments of the coupling body adjustment and / or Verstellmomente the coupling body and / or the rotor torque and / or in a mooring be initiated forces.
  • the currently prevailing inflow conditions on the coupling body can preferably be determined from the measured variables, so that this and / or the second torque can be adjusted accordingly in order to achieve the higher-level control objectives.
  • the entire propagating flow field is known by suitable measurements upstream of the machine or a park of several machines.
  • suitable calculations By means of suitable calculations, the following local flow on the machine can be determined, thus enabling particularly precise control of the system.
  • With such measurements it becomes possible, in particular, to implement a higher-level control of the machine, which, for example, aligns with a main component of the incoming wave. This makes a particularly robust machine operation possible.
  • Figure 1 shows a wave energy converter with a rotor with two buoyancy rotors in a side view and illustrates the angle of attack ⁇ and the phase angle ⁇ between the rotor and orbital flow.
  • FIG. 2 shows resulting angle of incidence and a 2 and resultant forces on the coupling bodies of the rotor from FIG. 1.
  • FIG. 3 illustrates a method for influencing an effective force on the basis of phase angle, angle of attack, moment and force profiles.
  • Figure 4 shows a wave energy converter with a rotor in a side view with a large radial extent with different flow of the coupling body and resulting forces.
  • FIG. 5 shows two rotors for converting energy from a wave motion with disc-shaped rotor bases in a perspective view.
  • Figure 6 shows a wave energy converter with a rotor for the conversion of energy from a wave motion with lever arms for attachment of coupling bodies in a perspective view.
  • FIG. 7 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a rotor base designed as a generator rotor in a perspective view.
  • Figure 8 shows rotors for the conversion of energy from a wave motion with oblique coupling bodies in a perspective view.
  • FIG. 9 shows a further wave energy converter for converting energy from a wave motion with oblique coupling bodies in a side view and a plan view.
  • FIG. 10 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
  • Figure 1 1 shows a further wave energy converter with a rotor for the conversion of energy from a wave motion with double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
  • FIG. 12 shows a further wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
  • FIG. 13 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a double-sided coupling body arrangement to a holding structure in a perspective view.
  • FIG. 14 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion to a holding structure and with an anchoring device in a side view.
  • FIG. 15 shows several wave energy converters with rotors for converting energy from a wave movement on a holding structure in a perspective view.
  • FIG. 16 shows a plurality of wave energy converters with rotors for converting energy from a wave motion to a support structure with double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
  • FIG. 17 shows several wave energy converters with rotors for converting energy from a wave motion to a support structure with partially double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
  • FIG. 18 illustrates the arrangement of sensors on and around a wave energy converter with rotor for converting energy from a wave motion on a support structure in a side view.
  • FIG. 19 illustrates possible changes in shape of coupling bodies in a perspective view.
  • 1 shows a wave energy converter 1 with a rotor 2, 3, 4 with a rotor base 2, a housing 7, and two coupling bodies 3 fastened to the rotor base 2 so as to be non-rotatable via lever arms 4.
  • the rotor 2, 3, 4 is located below the water surface of an undulating body of water, for example an ocean. Its axis of rotation is oriented largely horizontally and largely perpendicular to the current propagation direction of the waves of the undulating body of water.
  • the coupling body 3 are executed in the example shown as buoyancy profiles.
  • deep-water conditions are to be present, in which the orbital paths of the water molecules, as explained, are largely circular.
  • the rotating components of the wave energy converter are provided with a largely neutral buoyancy in order to avoid a preferred position.
  • the coupling body 3 are designed as buoyancy runners and arranged at an angle of 180 ° to each other.
  • the buoyancy runners are supported in the vicinity of their pressure point in order to reduce rotational torques occurring during operation to the buoyancy runners and thus the requirements for the holder and / or the adjusting devices.
  • the radial distance between the suspension point of a coupling body and rotor axis is 1 m to 50 m, preferably 2 m to 40 m, more preferably 4 m to 30 m and most preferably 5 m to 20 m.
  • two adjusting devices 5 for adjusting the angle of attack and Y2 of the coupling body 3 between wing chord and tangent are preferably oriented oppositely and preferably have values of
  • the adjusting devices may be, for example, electromotive adjusting devices - preferably with stepper motors - and / or hydraulic and / or pneumatic components.
  • the two adjusting devices 5 can also each have a sensor 6 for determining the current angle of attack ⁇ and ⁇ 2 .
  • sensors can determine the state of rotation of the rotor base 2.
  • the wave energy converter 1 is impinged by the orbital flow with an onflow velocity Vweiie.
  • the incoming flow is the orbital flow of sea waves whose direction changes continuously.
  • the rotation of the orbital flow is oriented in the counterclockwise direction, ie the associated wave propagates from right to left.
  • a first torque acting on the rotor 2, 3, 4 is generated.
  • a preferably variable second torque in the form of a resistor that is a braking torque, or an acceleration torque can be applied to the rotor 2, 3, 4.
  • Means for generating the second torque are arranged between the rotor base 2 and the housing 7. Preferably, it is provided that it is in the housing 7, the stator of a direct-drive generator and the rotor base 2 to the rotor of this direct-drive generator whose storage, windings, etc. are not shown.
  • the means for generating the second moment in addition to a generator and a gear and / or hydraulic components, such as pumps include.
  • the means for generating the second moment may additionally or exclusively comprise a suitable brake.
  • phase angle ⁇ whose amount can be influenced by the adjustment of the first and / or the second torque.
  • a phase angle of -45 ° to 45 °, preferably from -25 ° to 25 ° and particularly preferably from -15 ° to 15 ° for generating the first torque appears to be particularly advantageous, since here at the orbital flow v We iie and the flow due to the self-rotation v Rot or (see Figure 2) are largely oriented perpendicular to each other, which leads to a maximization of the rotor torque.
  • a rotor torque in the counterclockwise direction results from the two buoyancy forces F Au fi and, due to the two resistance forces F W id, i, a magnitude smaller rotor torque in the opposite direction (ie in a clockwise direction).
  • the sum of the two rotor torques leads to a rotation of the rotor 1 whose speed can be adjusted by the counter torque by the adjustable second torque.
  • the amount of this rotor force can also be changed by changing the angle of attack ⁇ (which changes the angle of attack a) by changing the rotor angular velocity ⁇ and / or Phase angle ⁇ - for example, by changing the generator torque applied as a second torque (whereby v Rot or changes) and / or be influenced by a combination of these changes.
  • the synchronicity described in the introduction is preferably maintained.
  • the resulting forces on the coupling bodies are maximized by large angles of incidence ⁇ , which results in a great resulting force on the rotor in the flow direction (to the right) results.
  • the second torque in the form of the generator torque is likewise increased in a suitable manner, since the large flow angles a also result in large rotor torques which would otherwise lead to an acceleration of the rotor and thus to a change in the phase angle ⁇ .
  • the rotor force is expediently influenced when it is oriented in or counter to the direction in which, for example, a displacement is to be achieved.
  • the two angle can ⁇ particular to take account of locally different flow conditions (v We iie may vary, particularly with large rotor extensions and for multi-chromatic flow conditions) can be varied independently of each other in a suitable manner, wherein the generator torque then to achieve absolute synchronization in a suitable Way is tuned to the respective resulting rotor torque. This can have an effect on the line of action of the rotor force and thus influence the vibration behavior of the rotor 1.
  • the wave energy converter machine can also be moved vertically or in any spatial directions perpendicular to the rotor axis.
  • Such a method can also be used to orbital flow superimposed forces - for example, by ocean currents or similar. compensate - and prevent drifting of the machine. This reduces in particular the requirements for anchoring.
  • a displacement of the rotor by cyclically influencing the resulting rotor force can also be achieved by a suitable adjustment of only either the first or the second torque.
  • phase angle ⁇ can be varied in a bandwidth between -90 ° ⁇ ⁇ 90 °.
  • the angles of incidence ⁇ are in this case preferably in opposite directions - one coupling body is turned inwards (pitched), while the other coupling body is pitched outwards (absolute value) to a fixed value of 0 ° to 20 °, preferably of 3 ° to 15 ° ° and more preferably adjusted from 5 ° to 12 ° and most preferably from 7 ° to 10 °.
  • a rotor may also be used in which the second torque constant is set to an average value whose phase angle ⁇ and / or its rotor force takes place while maintaining the required synchronicity by suitably changing the angle of attack ⁇ .
  • a wave energy converter 1 is shown, in which the diameter is so large that the inflow direction v We! Ie of the two coupling body 3 fails different. In this case, the rotor rotates counterclockwise, the wave propagation direction is oriented from right to left and denoted by W.
  • FIG. 5 shows two embodiments of the wave energy converter 1. These each have two coupling bodies 3, which are mounted on one or both sides of a rotor base 2.
  • the coupling body can be equipped with an adjustment system 5, which serves for the active adjustment of the angle of attack ⁇ of the coupling body.
  • the second side can be rotatably mounted, but alternatively, a two-sided attachment of an adjustment system 5 is possible.
  • sensors 6 may be provided for determining the angle of attack ⁇ .
  • An unillustrated sensor for determining the rotational position ⁇ of the rotor base 2 may also be provided.
  • an energy converter 8 which may include, for example, a directly driven generator.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a wave energy converter 1 with a one-sided rotor, in which the coupling bodies 3 are held by lever arms 4 on a rotor base 2 mounted in a housing 7.
  • the housing 7 and the rotor base 2 are stators and rotors of a directly driven generator.
  • a rotor shaft 9 as in FIG. 6 is no longer contained here, which leads to savings in structural costs.
  • the length of the lever arms 4 can be made adjustable.
  • FIG. 7 shows an alternative wave energy converter 1 with a one-sided rotor 2, 3, in which the coupling bodies 3 are coupled directly to a rotor base 2 designed as a rotor of a directly driven generator. Adjustment systems for adjusting the coupling body 3 and sensors for condition monitoring / position determination are not shown, but may be provided. Again, a wave 9 is omitted.
  • Figure 8 shows another wave energy converter 1 with rotor 2,3,4 with coupling bodies 3, in which the coupling body 3 are not oriented parallel to the axis of rotation of the rotor 1, but have a tilt in the radial direction, so that with respect to the rotor axis angle ßi and Set ß2. This tilting can be performed differently for each coupling body 3 and be independently adjustable and the possibly existing adjustment of the angle of attack ⁇ be superimposed.
  • a coupling body adjustment lies in a broadband machine behavior.
  • a machine with coupling bodies arranged parallel to the axis of rotation is optimally designed for a particular wave state with a corresponding wave height and period duration and can ideally extinguish this wave optimally.
  • very different wave states occur, in particular (multiple) superpositions of different wave states.
  • the rotor 1 according to FIG. 7 combines quasi different machine radii in one machine, so that a part of the rotor is always designed optimally for the current shaft state.
  • in combination with an adjustment for this angle results in a particularly advantageous rotor with superior properties. As shown on the left in FIG.
  • FIG. 9 shows two views of a further possibility in which the coupling bodies 3 do not run parallel to the axis of rotation. This results in an axial tilt, so that with respect to the rotor axis angle d ! and set d 2 , which can be made adjustable via corresponding adjusting devices 5.
  • a tilt corresponds to a certain degree to a sweep, as is also used in aircraft wings, whereby the corresponding and per se known advantages can be achieved.
  • FIG. 10 shows a particularly preferred embodiment of a wave energy converter 10 with a rotor.
  • This is characterized in that coupling bodies 3 are arranged on both sides of the rotor base 2.
  • such rotors are referred to by the term "double-sided rotor".
  • the properties and characteristics mentioned above in the explanations to the figures 1 to 9 can be applied and transferred individually or in combination. This means that an angle of attack ⁇ of each coupling body 3 and / or the resistance and / or the phase angle ⁇ can be adjustable, so that the operation management is based on (largely)
  • Synchronicity is aligned, and / or that by suitable adjustment of the angle of attack ⁇ , ß and / or d and / or the second torque and / or the phase angle .DELTA.
  • the resultant rotor force on the rotor rotation can be varied so that there is a resultant force, which can be used for a displacement of the wave energy converter and / or for compensation of superimposed forces, such as, for example, by currents, and / or for a specific vibration excitation and / or stabilization of the wave energy converter.
  • the free ends of the coupling body are each mounted in a common base, as shown for a single-sided rotor in Figure 5.
  • the wave propagation direction of a monochromatic wave is directed perpendicularly to the axis of rotation of the rotor, this leads to the pairwise adjacent the arranged coupling body ideally undergo absolutely identical flow conditions.
  • the angles of incidence ⁇ of these coupling bodies arranged side by side can preferably be set identically. If, in real operation, a deviating flow of the two rotor halves results, then the angle of attack of each coupling body 3 can be adjusted individually so that the local flow is optimally pronounced.
  • a rotation of the wave energy converter 10 about an axis can be achieved, which is oriented perpendicular to the rotor axis.
  • the wave energy converter 10 can be rotated in operation by differently influencing the angles of incidence ⁇ , ⁇ and / or ⁇ of the coupling bodies 3 and / or by adjusting the resistance about its vertical axis. This can be used particularly advantageously to align the wave energy converter 10 so that its rotor axis is largely oriented perpendicular to the wave propagation direction currently present.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a wave energy converter 10 with coupling bodies 3 arranged on both sides.
  • the rotor base 2 is in two (partial) rotor bases 2 with interposed rotor shaft 9 and arranged on this energy converter 8, which may for example contain a generator and / or a transmission divided. Since the two sides of the rotor via the shaft, if appropriate largely torsionally rigid, are connected to each other and thus rotate synchronously, this configuration is understood as a double-sided rotor for which the properties described in connection with Figure 10 also apply.
  • Also known as a double-sided rotor is an assembly which is assembled from two single-sided rotors such that the two rotors have substantially the same orientation during operation.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a wave energy converter 10 with coupling bodies 3 arranged on both sides.
  • the rotor base 2 is in two (partial) rotor bases 2 with interposed rotor shaft 9 and arranged on this energy converter 8, which may for example contain
  • the wave energy converter 10 shows a further embodiment of a wave energy converter 10 with rotor 10 on both sides.
  • the energy converter is realized as a directly driven generator 11, which forms the rotatably held housing 7 of the wave energy converter as an integral part of the wave energy converter 10 and in which the coupling body 3 via He- arms directly to the rotor 2 acting as rotor 2 of the generator 1 1 are coupled.
  • the wave energy converter 10 of this expression forms a particularly compact design, in which by waiving a wave 9 structural costs are minimized.
  • This embodiment can also be combined with the previously described embodiments and operating strategies.
  • FIG. 13 shows a wave energy converter 20 which, in addition to a wave energy converter 10 according to FIG. 12, contains further elements.
  • damping plates 21 which are connected largely rigidly to the housing 7 or a stator of a directly driven generator via a frame 22.
  • the damping plates 21 are located in deeper water than the rotor. In these larger water depths, the orbital motion of the water molecules caused by the wave motion is significantly reduced, so that the damping plates 21 lead to a stabilization of the wave energy converter 20.
  • stabilization of the wave energy converter 20 according to the strategies described above can be superimposed during operation with targeted influencing of the resulting rotor force.
  • Such stabilization is advantageous in order to keep the axis of rotation to a first approximation stationary. Without such stabilization, the rotor forces would cause the axis of rotation to orbit in an extreme case with a phase shift with the orbital flow. would ren, whereby the flow conditions of the coupling body 3 would change fundamentally. The functionality of the wave energy converter would be adversely affected by this. It should be understood, however, that a wave energy converter may also be appropriately stabilized by other means that need not include damper plates.
  • the two damping plates are shown horizontally.
  • configurations are also considered advantageous in which the damping plates are oriented differently.
  • both plates could be oppositely tilted 45 ° so that they enclose a 90 ° angle with each other.
  • Other configurations will be apparent to those skilled in the art.
  • other damper plate geometries and / or counts can be used.
  • the damping plates 21 are adjustable in their angle and / or in their damping effect.
  • the influencing of the damping effect can be achieved, for example, by changing the fluid permeability.
  • the response of the wave energy converter 20 to the introduced forces can also be influenced by a possibly cyclically altered damping.
  • a hydrostatic buoyancy system 23 may be provided, through which the depth of the wave energy converter, for example by pumping in and out of a fluid, can be adjusted.
  • the buoyancy for a stationary case is adjusted to balance the weight of the machine and the mooring minus the buoyancy due to immersion in water. Since the rotating parts of the rotor 10 preferably have a largely neutral buoyancy, thus essentially the weight forces of housing, frame, damping plates and a mooring device explained below must be taken into account.
  • the machine control of the wave energy converter 20 can be accommodated in the housing of the buoyancy system 23.
  • one-sided rotors 1 can also be used.
  • the wave energy converter 20 of Figure 13 in a body of wavy water with an anchorage 24 on the seabed, which preferably takes place via a mooring, in particular via a Catenery Mooring, but alternatively can be designed as a rigid anchorage shown.
  • a wave propagation direction is designated by W.
  • the wave energy converter 20 is connected to the seabed via one or more chains and corresponding anchors.
  • Corresponding moorings are typically formed of metal chains and may also include at least one plastic rope in their upper region.
  • the wave energy converter-side end of the mooring is attached to the incoming shaft facing part of the frame 22 and / or the incoming shaft facing damper plate 21.
  • This can be supported by corresponding additional passive (weather vane) and / or active systems (rotor control, azimuth tracking).
  • buoyancy and anchoring can also be used particularly advantageous as a support for the generator torque. Shown are also the forces caused by these two systems F Moonn g (largely directed downwards) and F order (directed largely upwards).
  • F Moonn g largely directed downwards
  • F order directed largely upwards.
  • rotation of the wave energy converter 20 in the illustrated configuration is induced clockwise (in the direction of rotation of the rotor 10).
  • the two forces shown produce a rotation directed counter to this rotation, which increases with increasing tilting of the wave energy converter 20.
  • tilting the machine by removing a generator torque may result in lifting of the mooring, increasing F M0 oring. This has an increasing effect on the supporting counter-torque.
  • FIG. 15 shows a wave energy converter 30 with three (partial) wave energy converters 1 with one-sided (partial) rotors according to FIG.
  • the (partial) wave energy converters are mounted with a largely parallel rotor axis in a horizontally oriented frame 31, so that the rotors are arranged below the water surface and their rotor axes are oriented largely perpendicular to the incoming shaft.
  • the distance from the first to the last rotor corresponds approximately to the wavelength of the sea wave, so that for the assumed case of a monochromatic wave, the foremost and the rearmost rotor have the same orientation, while the central rotor is rotated by 180 °. All three rotors rotate opposite to the clockwise direction, so the shaft runs over the machine from behind.
  • Wavelengths of sea waves are between 40 m and 360 m, with typical waves having wavelengths of 80 m to 200 m.
  • buoyancy systems 23 On the frame 31 and / or the rotors several buoyancy systems 23 are advantageously mounted, by means of which the depth can be regulated and by the together with the anchoring, not shown (this preferably engages the incoming shaft facing part of the frame 31 and can, for example be executed as a mooring, in particular as Catenery-Mooring), a damping torque supporting counter-torque can be generated.
  • the frame 31 may be designed so that the distance between the rotors 1 is adjustable, so that the machine length can be tuned to the current wavelength.
  • damping plates may be provided for further stabilization, which may be arranged in greater depth.
  • buoyancy systems could be arranged on at least one cross member. Such, preferably horizontally oriented, cross member may for example be arranged at the rear end of the frame.
  • the frame 31 of the wave energy converter is designed as a floating frame and that the submerged under the water surface rotors 1 are mounted with a substantially horizontal rotor axis via a correspondingly executed frame construction rotatably mounted on the floating frame.
  • FIG. 16 shows an alternative embodiment of an advantageous wave energy converter 30 with a largely horizontal frame extension and a plurality of rotors on both sides. Compared to a one-sided rotor arrangement, this is a particularly advantageous embodiment since it reduces the number of generators.
  • FIG. 17 shows a further alternative embodiment of an advantageous wave converter 30 with a combination of a two-sided rotor and a plurality of single-sided rotors and a substantially horizontal frame extension.
  • the frame 31 is designed as V in order to avoid shading between the different rotors and / or to minimize.
  • an anchoring 24 which preferably acts on the tip of the V-shaped arrangement, so that the wave energy converter 30 preferably aligns itself largely independent of the weather pattern effects to the shaft, so that it is flowed from the front of this.
  • the preferably existing buoyancy systems can already generate a counter-torque, but it is also possible to include the anchoring forces of the mooring system 24, as described in connection with FIG. 14.
  • additional bracing and / or bracing can be provided.
  • a stabilization can be provided by the use of damping plates similar to FIG. 13.
  • the wave energy converter 30 according to FIGS. 15 to 17 can also be influenced by influencing the rotor forces of the individual rotors in terms of their position and in their movement behavior. In particular, a rotation about the vertical axis is possible when the different rotors are controlled / regulated accordingly.
  • stabilization of the wave energy converter 30 is additionally additionally effected by the flow-induced forces acting on the frame 31. These are also directed in different directions and can at least partially compensate.
  • FIG. 18 shows different preferred sensor positions for mounting sensors for determining the flow conditions on a wave energy converter 20 and particularly preferably for determining the local flow conditions at the coupling bodies of a wave energy converter.
  • sensors mounted on the wave energy converter 20 its movement behavior can also be determined.
  • a wave propagation direction is designated by W.
  • sensors can float on the rotor (position 101) and / or on the coupling bodies (position 102) and / or on the frame (position 103) and / or under the water surface in the vicinity of the machine (position 104) and / or on the water surface Close to the machine (heading 105) and / or on the seabed below the machine (heading 106) and / or below the water surface floating upstream of the machine (or a multi-machine park) (heading 107) and / or on the seabed of the machine (or a park of several machines) upstream (position 108) and / or floating the machine (or a park of several machines) upstream (position 109) and / or above the water surface (position 110) - for example, in a satellite - arranged be.
  • Additional sensors 105 'to 109' can be arranged on the leeward side, relative to the wave propagation direction.
  • Such leeward sensors possible the determination of an interaction of the wave energy converter with the received waves. Based on this knowledge, the result of the interaction can be checked and, if necessary, the interaction can be purposefully changed via a machine control.
  • sensors and corresponding combinations, among others from the following classes, can be used:
  • Acceleration sensors for determining flow conditions and / or movements of the overall system and / or the rotor and / or the surface velocities of a water body and / or for determining the orientation of a body via the detection of the earth's gravity field,
  • Inertial sensors for measuring different translational and / or rotational acceleration forces
  • Anemometer for determining a flow velocity
  • Torque sensors for determining the adjustment and / or holding forces of the coupling body adjustment system
  • GPS data for determining machine position and / or movement
  • the instantaneous local onflow conditions of the coupling bodies and / or the flow field around the machine and / or the flow field and / or the natural vibrations of the machine converging on the machine / park can be determined in a predictive manner, such that the second brake - Moment and / or the angle of attack ⁇ , ß and / or ⁇ of the coupling body 3 can be adjusted to achieve the control / regulatory objectives in a suitable manner.
  • control / regulation goals include, in particular, the maintenance of synchronicity and / or the avoidance of a stall on the coupling bodies and / or the influencing of the rotor forces for stabilization and / or displacement and / or targeted vibration excitation and / or or a rotation of the system for correct alignment with the incoming shaft.
  • the depth as well as the support moment can be influenced.
  • the damping plate resistance By adapting the damping plate resistance, the machine vibration behavior can also be influenced.
  • Measurements of the flow field which already take place in front of the machine or a park of several machines, and from which the flow field applied to the machine (s) at a later point in time, may appear to be particularly advantageous. Together with a virtual model of the machine, a feedforward control of the manipulated variables can be derived from this, which is then adjusted by a control. Such a procedure makes it possible, in particular, to computationally record the essential energy-carrying wave components in multichromatic sea states and to tune the control of the energy converter in a suitable manner.
  • FIG. 19 shows alternative possibilities, in particular flaps, known from the aircraft industry for changing the angle of attack ⁇ of a lift rotor and / or its shape and designating them 201 to 210, with which the flow around and thus buoyancy and / or resistance forces can be influenced , It can be provided to equip the coupling body 3 additionally or alternatively to an actuator for adjusting the angle of attack Y, ß and / or ⁇ with one or more of these means.
  • the use of so-called winglets for influencing the buoyancy behavior at the free wing tips is considered.
  • Symmetrical profiles have been used in the figures for the sake of simplicity. It should be expressly noted that curved profiles can be used. In addition, the profiles used can be adapted in their curvature to the flow conditions (curved flow).

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Abstract

The invention relates to a wave energy converter for converting energy from a wave motion of a fluid into a different form of energy, comprising at least one rotor which is coupled to at least one energy converter (7) and which has at least one rotor base (2) and at least one adjustable coupling body (3) with a longitudinal axis, said coupling body being attached to the rotor base (2). The longitudinal axis of the at least one coupling body is aligned or can be aligned obliquely with respect to a rotational axis of the at least one rotor.

Description

Wellenenergiekonverter und Verfahren zum Betreiben eines Welienenergiekonverters  Wave energy converter and method for operating a world energy converter
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Wellenenergiekonverter zur Umwandlung von Energie aus einer Wellenbewegung eines Fluids in eine andere Energieform und ein entsprechendes Verfahren. Stand der Technik The invention relates to a wave energy converter for converting energy from a wave motion of a fluid into another form of energy and a corresponding method. State of the art
Zur Umwandlung von Energie aus Wellenbewegungen in Gewässern in nutzbare Energie sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen bekannt, die auf hoher See oder in Küstennähe eingesetzt werden können. Eine Übersicht über Wellenenergiekraftwer- ke gibt beispielsweise G. Boyle, "Renewable Energy", 2. Aufl., Oxford University Press, Oxford 2004. For the conversion of energy from wave movements into water into usable energy different devices are known from the prior art, which can be used on the high seas or near the coast. For example, G. Boyle, "Renewable Energy," 2nd Ed., Oxford University Press, Oxford, 2004, for an overview of wave energy power plants.
Unterschiede ergeben sich unter anderem in der Art, in der die Energie der Wellenbewegung entnommen wird. So sind auf der Wasseroberfläche schwimmende Bojen bzw. Differences arise among other things in the way in which the energy of the wave motion is taken. Floating buoys on the water surface
Schwimmkörper bekannt, 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, das durch die Wellenbewegung hin und her gekippt wird. Die Bewegungsenergie des Widerstandselements wird in einem Generator beispielsweise in elektrische Energie umgewandelt. In derar- tigen oszillierenden Systemen kann allerdings nur ein maximaler Dämpfungs- bzw. Lastfaktor von 0,5 erreicht werden, so dass ihre Wirtschaftlichkeit in der Regel nicht zufriedenstellend ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Welienenergiekonverter von Interesse, die im Wesentlichen unter der Wasseroberfläche angeordnet sind, und bei denen eine Kurbel- bzw. Rotorwelle durch die Wellenbewegung in Rotation versetzt wird. Aus der Veröffentlichung von Pinkster et al., "A rotating wing for the generation of energy from waves", 22. International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (IWWWFB), Plitvice, 2007, ist in diesem Zusammenhang ein Anlagenkonzept bekannt, bei dem der Auftrieb eines angeströmten Auftriebsläufers, also eines einen hydrodynamischen Auftrieb erzeugenden Kopplungskörpers, in eine Rotationsbewegung umgesetzt wird. Floating known, by the lifting 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 by the wave motion. The kinetic energy of the resistance element is converted in a generator, for example, into electrical energy. In such oscillating systems, however, only a maximum damping or load factor of 0.5 can be achieved, so that their economic efficiency is generally unsatisfactory. In the context of the present invention, in particular, all-energy energy converters are of interest which are arranged substantially below the water surface, and in which a crankshaft or rotor shaft is set in rotation by the wave movement. The Pinkster et al. Publication, "A rotating wing for the generation of energy from waves", 22nd International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (IWWWFB), Plitvice, 2007, identifies a plant concept in which the buoyancy of an inflated lift rotor, that is a hydrodynamic lift generating coupling body is converted into a rotational movement.
Ferner offenbart die US 2010/0150716 A1 ein System aus mehreren schnelllaufenden Rotoren mit Auftriebsläufern, bei dem die Rotorperiode kleiner als die Wellenperiode ist und eine separate Profilverstellung vorgenommen wird. Durch eine geeignete, jedoch nicht näher offenbarte Verstellung der Auftriebsläufer sollen resultierende Kräfte auf das System erzeugt werden, die für unterschiedliche Zwecke einsetzbar sind. Nachteilig an dem in der US 2010/0150716 A1 offenbarten System ist der Einsatz von schnelllaufenden Rotoren vom Voith-Schneider-Typ, die einen hohen Aufwand bei der Verstellung der Auftriebsläufer erfordern. Diese müssen kontinuierlich in einem nicht unbeträchtlichen Winkelbereich verstellt werden, um den jeweils an dem Auftriebsläufer vorherrschenden Anströmbedingungen an- gepasst zu werden. Zum Ausgleich der auf die Einzelrotoren wirkenden, aus Rotor- und Generatormoment resultierenden Kräfte sind zudem stets mehrere Rotoren in definierten Abständen zueinander erforderlich. Furthermore, US 2010/0150716 A1 discloses a system of several high-speed rotors with buoyancy rotors in which the rotor period is smaller than the wave period and a separate profile adjustment is made. By a suitable, but not further disclosed adjustment of the lift rotor resulting forces to be generated on the system, which can be used for different purposes. A disadvantage of the system disclosed in US 2010/0150716 A1 is the use of high-speed rotors of the Voith-Schneider type, which require a great deal of effort in adjusting the lift rotor. These must be continuously adjusted in a not inconsiderable angle range in order to be adapted to the prevailing flow conditions prevailing on the lift rotor. To compensate for the forces acting on the individual rotors, resulting from rotor and generator torque forces more rotors are always required at defined distances from each other.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zu Grunde, rotierende Wellenenergiekon- verter, insbesondere im Sinne einer größeren Energieausbeute und eines geringeren konstruktiven und/oder steuerungstechnischen Aufwands, zu verbessern. Accordingly, the object of the invention is to improve rotating wave energy converters, in particular in the sense of a greater energy yield and a lower constructional and / or control-related expense.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Wellenenergiekonverters und einen entsprechend betreibbaren Welienenergiekonverter mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Vorteile der Erfindung DISCLOSURE OF THE INVENTION Against this background, the present invention proposes a method for operating a wave energy converter and a correspondingly operable global energy converter having the features of the independent patent claims. Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description. Advantages of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Wellenenergiekonverter vorgeschlagen, der wenigstens einen Rotor aufweist, der mit wenigstens einem Energiewandler gekoppelt ist, und der wenigstens eine Rotorbasis und wenigstens einen an der Rotorbasis angebrachten, verstellbaren Kopplungskörper aufweist. Eine Längsachse des wenigstens einen Kopplungskörpers ist schräg (d.h. nicht parallel) zu einer Rotationsachse des wenigstens einen Rotors ausgerichtet oder ausrichtbar. Die Kopplungskörper sind also erfindungsgemäß schräg bzw. winkelig am Rotor angeordnet, wobei ihre Längsachsen zumindest zeitweise schräg zur Rotationsachse des Rotors laufen. Die Längsachsen können konvergieren oder divergieren oder seitlich zueinander versetzt angeordnet sein. Dabei kann die winkelige Anordnung sowohl die radiale als auch die axiale Ausrichtung betreffen. Dabei wirkt sich insbesondere eine die radiale Ausrichtung betreffende winkelige Anordnung des mindestens einen Kopplungsköpers in einem gewissen Grad stabilisierend auf die Anlagenperformance aus. So ergibt sich für verschiedene Wellenzustände ein verschiedener optimaler Kopplungskörperradius. Wie oben beschrieben, kann dieser einstellbar ausgeführt sein. Eine radial-winkelige Anordnung der Kopplungskörper führt hierbei insbesondere dazu, dass die Maschine über einen breiteren Bereich an Wellenzuständen in der Nähe eines Optimums betrieben werden kann. Die Gesamtanlage verhält sich also gewissermaßen toleranter und erlaubt einen Betrieb über einen größeren Bereich an Wellenzuständen, z.B. bei unterschiedlichen Orbitalradien. Zudem kann die Winkeligkeit einstellbar ausgebildet sein. Eine derartige Verstellbarkeit des Kopplungskörperwinkels ist unter Umständen einfacher zu realisieren als eine Änderung einer Hebelarmlän- ge. According to the invention, a wave energy converter is proposed which has at least one rotor which is coupled to at least one energy converter and which has at least one rotor base and at least one adjustable coupling body attached to the rotor base. A longitudinal axis of the at least one coupling body is obliquely (i.e., not parallel) aligned or alignable with a rotational axis of the at least one rotor. The coupling body are thus arranged according to the invention obliquely or angularly on the rotor, wherein their longitudinal axes at least temporarily run obliquely to the axis of rotation of the rotor. The longitudinal axes may converge or diverge or be laterally offset from each other. In this case, the angular arrangement can relate to both the radial and the axial alignment. In particular, an angular arrangement of the at least one coupling body that affects the radial alignment has a stabilizing effect on the system performance to a certain extent. This results in a different optimal coupling body radius for different wave states. As described above, this can be made adjustable. A radial-angled arrangement of the coupling body in this case in particular means that the machine can be operated over a wider range of wave states in the vicinity of an optimum. The overall system thus behaves more tolerantly and allows operation over a wider range of wave conditions, e.g. at different orbital radii. In addition, the angularity can be designed adjustable. Such an adjustability of the coupling body angle may be easier to implement than a change in a lever arm length.
Eine entsprechende winkelige Anordnung kann auch dazu genutzt werden, um eine axiale Kraft auf einen betreffenden Rotor zu erzeugen, die neben einer zuvor erwähnten und nachfolgend noch genauer erläuterten Effektivkraft senkrecht zur Rotorachse zum Ausgleich an- derer Kräfte oder zur Positionsveränderung eingesetzt werden kann. A corresponding angular arrangement can also be used to generate an axial force on a respective rotor, which can be used in addition to a previously mentioned and hereinafter explained in more detail effective force perpendicular to the rotor axis to compensate for other forces or for changing the position.
Die hier vorgestellte Erfindung betrachtet ganz allgemein Anlagen mit rotatorischem Wirkprinzip, z.B. auch Konverter mit mehreren Rotoren, wie z.B. in Figur 15 dargestellt. Die nach- folgenden Ausführungen gelten daher grundsätzlich für Wellenenergiekonverter mit einem oder mehreren Rotoren. The invention presented here generally considers plants with a rotary action principle, eg also converters with several rotors, as shown for example in FIG. The after- The following explanations therefore apply in principle to wave energy converters with one or more rotors.
Insgesamt wird damit ein Wellenenergiekonverter mit wenigstens einem, wie unten erläutert, vorteilhafterweise synchron oder weitgehend synchron zu einer Wellen(orbital)bewegung bzw. -Strömung rotierenden Rotor zur Wandlung von Energie aus einem welligen Gewässer bereitgestellt, der energetisch und steuerungstechnisch vorteilhaft ist, und bei dem zudem durch einen entsprechenden Betrieb bzw. eine entsprechende konstruktive Auslegung gezielt resultierende Kräfte beeinflusst und für eine Beeinflussung des Gesamtsystems nutzbar gemacht werden können. Mit einem derartigen Wellenenergiekonverter kann bei geeigneter Auslegung und Betriebsführung nahezu eine vollständige Auslöschung und damit Ausnutzung der einlaufenden Welle erreicht werden. Dies gilt insbesondere für monochromatische Wellen. Die Verstellung der in einem entsprechenden Wellenenergiekonverter verwendeten Auftriebsläufer, also von Kopplungskörpern, die dafür eingerichtet sind, eine Wellenbewe- gung in eine Auftriebskraft und damit in ein Drehmoment eines Rotors umzusetzen, muss aufgrund des synchronen oder weitgehend synchronen Betriebs nicht oder nur in einem geringen Umfang erfolgen, da eine Anströmung eines entsprechenden Profils hierbei über die gesamte Rotation des das Profil tragenden Rotors hinweg weitgehend aus einer gleichen Anströmrichtung erfolgt. Eine Anpassung eines Anstellwinkels γ, wie bei den bekannten Voith-Schneider-Rotoren (auch als Pitchen bezeichnet), ist daher nicht erforderlich, kann jedoch vorteilhaft sein. Overall, a wave energy converter with at least one, as explained below, advantageously provided synchronously or largely synchronously to a wave (orbital) movement or flow rotating rotor for the conversion of energy from a wavy body, which is energetically and control technology advantageous, and at which can also be influenced by a corresponding operation or a corresponding constructive design specifically resulting forces and can be harnessed for influencing the overall system. With such a wave energy converter can be achieved with a suitable design and operation almost complete extinction and thus utilization of the incoming wave. This is especially true for monochromatic waves. The adjustment of the lift rotor used in a corresponding wave energy converter, ie coupling bodies, which are adapted to implement a wave motion in a buoyancy force and thus in a torque of a rotor, not or only to a small extent due to the synchronous or largely synchronous operation take place, since an inflow of a corresponding profile in this case takes place over the entire rotation of the profile bearing rotor away largely from a same direction of flow. An adjustment of an angle of attack γ, as in the known Voith-Schneider rotors (also referred to as Pitchen), is therefore not necessary, but may be advantageous.
In Meereswellen bewegen sich die Wasserpartikel auf weitgehend kreisförmigen sogenannten Orbitalbahnen (in Form einer Orbitalbewegung bzw. Orbitalströmung, wobei beide Beg- riffe auch synonym verwendet werden). Dabei bewegen sich die Wasserpartikel unter einem Wellenberg in Ausbreitungsrichtung der Welle, unter dem Wellental entgegen der Wellenausbreitungsrichtung und in den beiden Nulldurchgängen aufwärts bzw. abwärts. Die Strömungsrichtung an einem festen Punkt unter der Wasseroberfläche (nachfolgend als lokale bzw. momentane Anströmung bezeichnet) ändert sich also kontinuierlich mit einer bestimm- ten Winkelgeschwindigkeit O. Die Orbitalströmung ist im Tiefwasser weitgehend kreisförmig, im Flachwasser werden aus den kreisförmigen Orbitalen zunehmend flach liegende Ellipsen. Eine Strömung kann der Orbitalströmung überlagert sein. Die Orbitalradien sind abhängig von der Tauchtiefe. Sie sind an der Oberfläche maximal - hier entspricht der Orbitaldurchmesser der Wellenhöhe - und nehmen mit zunehmender Wassertiefe exponentiell ab. Bei einer Wassertiefe von etwa der halben Wellenlänge kann daher nur noch ca. 5% der Energie gewonnen werden wie nahe der Wasseroberfläche. Getauchte Wellenenergiewandler werden deswegen vorzugsweise oberflächennah betrieben. In sea waves, the water particles move on largely circular so-called orbital paths (in the form of an orbital motion or orbital flow, whereby both terms are also used synonymously). Here, the water particles move under a wave crest in the direction of propagation of the wave, under the wave trough against the wave propagation direction and in the two zero crossings upwards or downwards. The flow direction at a fixed point below the water surface (hereinafter referred to as local or instantaneous flow) thus changes continuously with a certain angular velocity O. The orbital flow is largely circular in deep water, in shallow water the circular orbitals become increasingly flat ellipses , A flow may be superimposed on the orbital flow. The orbital radii are dependent on the depth. They are maximal at the surface - here the orbital diameter corresponds to the wave height - and decrease exponentially with increasing water depth. At a water depth of about half the wavelength, therefore, only about 5% of the energy can be obtained as near the water surface. Submerged wave energy converters are therefore preferably operated close to the surface.
Vorteilhafterweise ist ein Rotor mit weitgehend horizontaler Rotorachse und mindestens einem Kopplungskörper vorgesehen. Der Rotor rotiert vorteilhafterweise synchron mit der Orbitalströmung mit einer Winkelgeschwindigkeit ω und wird über den wenigstens einen Kopplungskörper von der Orbitalströmung angetrieben. Mit anderen Worten wird also durch die Wellenbewegung des Wassers, genauer durch seine Orbitalströmung, ein Drehmoment (im Rahmen dieser Erfindung als "erstes Drehmoment" oder "Rotor(dreh)moment" bezeichnet, erzeugt, das auf den Rotor wirkt. Stimmen die Periodendauer der Rotorrotationsbewegung und jene der Orbitalströmung, zumindest in einem gewissen Umfang, überein (zum hier verwendeten Begriff der "Synchronität" vgl. unten), so ergibt sich, abgesehen von dem erwähnten Tiefeneffekt sowie von Breiteneffekten bei großen Rotordurchmessern, am Kopplungskörper stets eine konstante lokale Anströmung. Hierdurch kann der Wellenbewegung kontinuierlich Energie entzogen und durch den Rotor in ein nutzbares Drehmoment gewandelt werden. Advantageously, a rotor is provided with a substantially horizontal rotor axis and at least one coupling body. The rotor advantageously rotates synchronously with the orbital flow at an angular velocity ω and is driven by the orbital flow via the at least one coupling body. In other words, by the wave motion of the water, more precisely by its orbital flow, a torque (referred to in the context of this invention as "first torque" or "rotor torque") is generated which acts on the rotor Rotor rotation movement and those of the orbital flow, at least to some extent, match (for the term "synchronicity" used here below), so there is always a constant local flow on the coupling body apart from the mentioned depth effect and width effects at large rotor diameters As a result, the wave motion can be continuously withdrawn from energy and converted by the rotor into a usable torque.
Unter dem Begriff "Kopplungskörper" sei in diesem Zusammenhang jede Struktur verstanden, durch die sich die Energie eines anströmenden Fluids in eine Rotorbewegung bzw. ein entsprechendes Rotormoment einkoppeln lässt. Kopplungskörper können, wie unten erläutert, insbesondere als Auftriebsläufer (auch als "Flügel" bezeichnet) ausgebildet sein, jedoch auch Widerstandsläufer umfassen. In this context, the term "coupling body" is understood to mean any structure by means of which the energy of an inflowing fluid can be coupled into a rotor movement or a corresponding rotor moment. Coupling bodies can, as explained below, be designed in particular as a lift rotor (also referred to as a "wing"), but also comprise resistance rotors.
Der Begriff der "Synchronität" kann dabei eine Rotorrotationsbewegung bezeichnen, aufgrund derer sich zu jedem Zeitpunkt eine vollständige Übereinstimmung zwischen der Lage des Rotors und der Richtung der lokalen Anströmung, die durch die Orbitalströmung zustande kommt, ergibt. Vorteilhafterweise kann eine "synchrone" Rotorrotationsbewegung aber auch derart erfolgen, dass sich zwischen der Lage des Rotors, bzw. wenigstens eines an dem Rotor angeordneten Kopplungskörpers, und der lokalen Anströmung ein definierter Winkel oder ein definierter Winkelbereich (d.h. der Phasenwinkel wird über ein Umdrehung innerhalb des Winkelbereichs gehalten) ergibt. Es ergibt sich daher ein definierter Phasen- versatz bzw. Phasenwinkel Δ zwischen Rotorrotationsbewegung ω und Orbitalströmung O. Die "Lage" des Rotors bzw. des wenigstens einen an dem Rotor angeordneten Kopplungskörpers ist dabei stets z.B. durch eine gedachte Linie durch die Rotorachse und bspw. die Drehachse oder den Schwerpunkt eines Kopplungskörpers definierbar. The term "synchronicity" may refer to a rotor rotation movement, due to which there is a complete match between the position of the rotor and the direction of the local flow, which is caused by the orbital flow at any time. Advantageously, however, a "synchronous" rotor rotation movement can also take place such that a defined angle or a defined angular range (ie the phase angle is over a revolution within the angular range) results. There is therefore a defined phase Offset or phase angle Δ between rotor rotational movement ω and orbital flow O. The "position" of the rotor or the at least one coupling body arranged on the rotor is always definable eg by an imaginary line through the rotor axis and, for example, the axis of rotation or the center of gravity of a coupling body ,
Eine derartige Synchronität ist insbesondere für monochromatische Wellenzustände, d.h. Wellenzustände mit stets konstanter Orbitalströmung O, direkt ableitbar. Unter Realbedingungen, d.h. in realen Seegängen, in denen sich Orbitalgeschwindigkeit und -durchmesser durch wechselseitige Überlagerung von Wellen, durch wechselnden Windeinfluss und der- gleichen, ändern (sogenannte multichromatische Wellenzustände), kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass die Maschine unter einem nur in einem gewissen Rahmen konstanten Winkel zur jeweiligen aktuellen Anströmung betrieben wird. Hierbei lässt sich ein Winkelbereich definieren, innerhalb dessen die Synchronität noch als eingehalten angesehen wird. Dies kann durch geeignete steuerungstechnische Maßnahmen unter Einbeziehung der Verstellung wenigstens eines Kopplungskörpers zur Erzeugung des erwähnten erstenSuch synchronism is especially for monochromatic wave states, i. Wave states with always constant orbital flow O, directly derivable. Under real conditions, i. However, in real sea conditions in which orbital velocity and diameter change due to mutual superimposition of waves, due to changing wind influence and the like (so-called multichromatic wave states), it can also be provided that the machine is under a constant angle only within a certain frame is operated to the respective current flow. In this case, an angular range can be defined within which the synchronicity is still considered to be maintained. This can be done by suitable control measures involving the adjustment of at least one coupling body for generating said first
Drehmoments und/oder eines bremsend oder beschleunigend wirkenden zweiten Drehmoments des Energiewandlers erreicht werden. Nicht alle Kopplungskörper müssen dabei notwendigerweise verstellt werden oder über eine entsprechende Verstellmöglichkeit verfügen. Insbesondere ist keine synchrone Verstellung mehrerer Kopplungskörper erforderlich. Torque and / or a braking or accelerating acting second torque of the energy converter can be achieved. Not all coupling bodies must necessarily be adjusted or have a corresponding adjustment. In particular, no synchronous adjustment of multiple coupling body is required.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass auf eine vollständige Synchronität, bei der die Anströmung des wenigstens einen Kopplungskörpers lokal immer aus der gleichen Richtung erfolgt, verzichtet wird. Stattdessen kann der Rotor auf mindestens eine Hauptkomponente der Welle (z.B. eine Hauptschwingungsmode überlagerter Wellen) synchroni- siert werden und damit zeitweise der lokalen Strömung vor- bzw. nacheilen. Dies kann durch eine entsprechende Anpassung des ersten und/oder zweiten Drehmoments erreicht werden. Auch ein derartiger Betrieb ist noch von dem Begriff "synchron" umfasst, ebenso wie eine Schwankung des Phasenwinkels in gewissen Bereichen, die dazu führt, dass der Rotor zwischenzeitlich eine Beschleunigung (positiv oder negativ) gegenüber der Wellenphase erfah- ren kann. Alternatively, however, it can also be provided that a complete synchronism, in which the flow of the at least one coupling body locally always takes place from the same direction, is dispensed with. Instead, the rotor may be synchronized to at least one major component of the shaft (e.g., a major mode of superimposed shafts), thereby temporarily leading or lagging the local flow. This can be achieved by a corresponding adaptation of the first and / or second torque. Such an operation is also encompassed by the term "synchronous", as well as a fluctuation of the phase angle in certain areas, which causes the rotor to experience an acceleration (positive or negative) in the meantime in relation to the wave phase.
Die Drehzahl eines "synchronen" oder "weitgehend synchronen" Rotors stimmt daher in etwa, d.h. innerhalb bestimmter Grenzen, mit der jeweils aktuell vorherrschenden Wellendrehzahl überein. Abweichungen akkumulieren sich hierbei nicht, sondern werden weitgehend gegenseitig oder über die Zeit bzw. ein gewisses Zeitfenster ausgeglichen. Ein wesentlicher Aspekt eines Steuerungsverfahrens für einen entsprechenden Konverter kann darin bestehen, die erläuterte Synchronität zu erhalten. Besonders bevorzugt werden Kopplungskörper aus der Klasse der Auftriebsläufer verwendet, die bei einer Anströmung unter einem Anströmungswinkel a neben einer Widerstandskraft in Richtung der lokalen Anströmung insbesondere eine im Wesentlichen senkrecht zur Anströmung gerichtete Auftriebskraft erzeugen. Dabei kann es sich beispielsweise um Auftriebsläufer mit Profilen gemäß dem NACA-Standard (National Advisory Committee for Ae- ronautics) handeln, die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Profile beschränkt. Besonders bevorzugt können Eppler-Profile zum Einsatz kommen. Bei einem entsprechenden Rotor ergibt sich die lokale Anströmung und der damit verknüpfte Anströmwinkel a dabei aus einer Überlagerung der Orbitalströmung vWeiie in der zuvor erläuterten lokalen bzw. momentanen Wellenanströmrichtung, der Rotationsgeschwindigkeit des Auftriebsläufers vRotor am Rotor und dem Anstellwinkel γ des Auftriebsläufers. Damit kann insbesondere durch eine Verstellung des Anstellwinkels γ des wenigstens einen Auftriebsläufers die Ausrichtung des Auftriebsläufers auf die lokal vorliegenden Anströmungsverhältnisse optimiert werden. Weiterhin sind auch eine Verwendung von Klappen ähnlich wie jene an Flugzeugflügeln und/oder eine Änderung der Auftriebsprofilgeometrie (sogenanntes "Morphing") zur Beein- flussung der Anströmung möglich. Die genannten Änderungen seien von der Formulierung "Formveränderung" umfasst. The speed of a "synchronous" or "largely synchronous" rotor therefore agrees approximately, ie within certain limits, with the currently prevailing shaft speed. Deviations do not accumulate here, but become extensive balanced over each other or over time or a certain time window. An essential aspect of a control method for a corresponding converter may be to obtain the explained synchronicity. Coupling bodies from the class of buoyancy runners are particularly preferably used, which, in particular, generate a buoyancy force directed essentially perpendicular to the flow in the case of an incident flow at a flow angle a in addition to a resistance force in the direction of the local flow. These may, for example, be lift runners with profiles according to the NACA standard (National Advisory Committee for Aeronautics), but the invention is not limited to such profiles. Particularly preferred Eppler profiles can be used. In a corresponding rotor, the local flow and the flow angle a thus linked results in this case of a superposition of the orbital flow v We iie in the aforementioned local and instantaneous Wellenanströmrichtung, the rotation speed of the lift rotor v Red or on the rotor and the pitch angle γ of the lift rotor. Thus, in particular by an adjustment of the angle of attack γ of the at least one buoyancy rotor, the orientation of the buoyancy rotor can be optimized to the local prevailing flow conditions. Furthermore, a use of flaps similar to those on aircraft wings and / or a change in the lift profile geometry (so-called "morphing") for influencing the flow are possible. The abovementioned changes are covered by the wording "shape change".
Das erwähnte erste Drehmoment kann daher z.B. über den Anstellwinkel γ beeinflusst werden. Es ist bekannt, dass mit steigendem Anströmwinkel a die resultierenden Kräfte auf den Auftriebsläufer zunehmen, bis bei der sogenannten Stallgrenze, bei der ein Strömungsabriss erfolgt, ein Einbruch des Auftriebsbeiwerts zu beobachten ist. Die resultierenden Kräfte steigen ebenfalls mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit. Das bedeutet, dass über eine Änderung des Anstellwinkels γ und damit verbunden des Anströmwinkels a die resultierenden Kräfte und damit das auf den Rotor wirkende Drehmoment beeinflusst werden können. The mentioned first torque can therefore be e.g. be influenced by the angle of attack γ. It is known that with increasing angle of attack a, the resulting forces increase on the lift rotor until a break in the lift coefficient is observed in the so-called stall boundary, where a stall occurs. The resulting forces also increase with increasing flow velocity. This means that the resulting forces and thus the torque acting on the rotor can be influenced via a change in the angle of attack γ and, associated therewith, the angle of incidence α.
Ein zweites auf den Rotor wirkendes Moment kann durch einen mit dem Rotor bzw. seiner Rotorbasis gekoppelten Energiewandler bereitgestellt werden. Dieses zweite Moment, nachfolgend auch als "Generatormoment" bezeichnet, wirkt sich ebenfalls auf die Rotationsgeschwindigkeit vRolor aus und beeinflusst damit ebenfalls den Anströmwinkel a. Das zweite Moment stellt im konventionellen Betrieb von Energieerzeugungsanlagen ein Bremsmoment dar, das durch die Wechselwirkung eines Generatorläufers mit dem zugehörigen Ständer zustande kommt und in elektrische Energie umgesetzt wird. Ein entsprechender Energiewandler in Form eines Generators kann jedoch zumindest während bestimmter Zeiträume auch motorisch betrieben werden, so dass das zweite Moment auch in Form eines Beschleunigungsmoments auf den Rotor wirken kann. Um die vorteilhafte Synchronität zu erreichen, kann das Generatormoment passend zur aktuellen Auftriebsprofileinstellung und den daraus resultierenden Kräften/Momenten so eingestellt werden, dass sich die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit mit dem richtigen Phasenversatz zur Orbitalströmung einstellt. Eine Beeinflussung des Generatormoments kann u.a. durch Beeinflussung eines Erregerstroms durch den Läufer (bei fremderregten Maschinen) und/oder durch die Ansteue- rung der Kommutierung eines dem Ständer nachgeschalteten Stromrichters erfolgen. A second torque acting on the rotor may be provided by an energy converter coupled to the rotor or its rotor base. This second moment, also referred to below as the "generator torque", likewise has an effect on the rotational speed v Rolor and thus also influences the angle of attack a. The second Moment represents in the conventional operation of power generation systems, a braking torque that comes about through the interaction of a generator rotor with the associated stator and is converted into electrical energy. However, a corresponding energy converter in the form of a generator can also be operated by a motor, at least during certain periods of time, so that the second torque can also act on the rotor in the form of an acceleration torque. In order to achieve the advantageous synchronicity, the generator torque can be adjusted in accordance with the current lift profile setting and the resulting forces / moments so that the desired rotational speed is set with the correct phase offset to the orbital flow. An influencing of the generator torque can take place, inter alia, by influencing an excitation current through the rotor (in the case of separately excited machines) and / or by controlling the commutation of a power converter connected downstream of the stator.
Aus den Kräften an den einzelnen Kopplungskörpern ergibt sich aus der vektoriellen Überla- gerung schließlich eine Rotorkraft, die als senkrecht zur Rotorachse gerichtete Lagerkraft (auch als Reaktionskraft bezeichnet) auf das Gehäuse des Rotors wirkt. Diese ändert ihre Richtung kontinuierlich, da sich auch die Anströmung des Rotors und die Position der Kopplungskörper kontinuierlich ändern. Im zeitlichen Mittel ergibt sich bei einer gewollten oder ungewollten Asymmetrie der Lagerkraft über die Zeit eine Effektivkraft, die ebenfalls senk- recht zur Rotorachse wirkt und in Form einer translatorischen oder, bei mehreren Rotoren, als Kombination translatorischer Kräfte, eine Lage eines entsprechenden Wellenenergiekon- verters beeinflussen und gezielt zur Lagebeeinflussung genutzt werden kann. Bei entsprechender Ausgestaltung der Kopplungskörper, z.B. bei schräger Anordnung ihrer Längsachsen, kann auch eine senkrecht zur Rotorachse gerichtete Lagerkraft erzeugt werden, wie an anderer Stelle näher erläutert. From the forces on the individual coupling bodies, a rotor force finally results from the vectorial superposition, which acts as a bearing force directed perpendicular to the rotor axis (also referred to as reaction force) on the housing of the rotor. This changes its direction continuously, since the flow of the rotor and the position of the coupling body change continuously. In terms of time, an intentional or undesired asymmetry of the bearing force over time produces an effective force which also acts perpendicular to the rotor axis and in the form of a translatory or, in the case of several rotors, a combination of translational forces, a position of a corresponding wave energy converter influence and can be used specifically to influence the situation. With appropriate design of the coupling body, e.g. with an oblique arrangement of their longitudinal axes, a directed perpendicular to the rotor axis bearing force can be generated, as explained in more detail elsewhere.
Da der Rotor vorzugsweise als unter der Oberfläche eines welligen Gewässers schwimmendes System ausgeführt ist, wirkt die erläuterte Rotorkraft als verschiebende Kraft auf den Gesamtrotor und muss entsprechend abgestützt werden, wenn sich die Position des Rotors nicht verändern soll. Wie erwähnt, wird dies beispielsweise in der US 2010/0150716 A1 durch die Bereitstellung mehrerer Rotoren, deren Kräfte einander entgegenwirken, erzielt. Über eine Umdrehung kompensieren sich dabei die Verschiebungen, wenn von konstanten Anströmbedingungen an den Kopplungskörpern und gleichen Einstellungen der Anstellwinkel γ und damit des ersten Drehmoments und einem konstanten zweiten Drehmoment ausgegangen wird. Since the rotor is preferably designed as a floating under the surface of a wavy body of water, the explained rotor force acts as a shifting force on the entire rotor and must be supported accordingly, if the position of the rotor should not change. As mentioned, this is achieved for example in US 2010/0150716 A1 by providing a plurality of rotors whose forces counteract each other. The displacements compensate each other over one revolution when the angle of attack γ of constant flow conditions on the coupling bodies and the same settings and thus the first torque and a constant second torque is assumed.
Durch eine geeignete Änderung der Rotorkraft durch Beeinflussung des ersten und/oder Zeiten Drehmoments kann also unter Einhaltung der Synchronität auch erreicht werden, dass sich die Rotorkräfte pro Umdrehung nicht kompensieren, so dass bspw. eine Verschiebung des Rotors senkrecht zu seiner Rotationsachse erzielt werden kann. By a suitable change in the rotor force by influencing the first and / or times torque can thus be achieved while maintaining the synchronicity that the rotor forces per revolution not compensate, so that, for example, a displacement of the rotor can be achieved perpendicular to its axis of rotation.
Weist ein Rotor mehrere Kopplungskörper auf, so kann vorgesehen sein, dass jeder Kopp- lungskörper über eine eigene Versteilvorrichtung verfügt, so dass die Kopplungskörper unabhängig voneinander eingestellt werden können. Vorteilhaftweise werden die Kopplungskörper auf die jeweils lokal vorliegenden Strömungsbedingungen eingestellt. Dadurch können auch Tiefen- und Breiteneffekte ausgeglichen werden. Bei dem zuvor erläuterten "synchronen" Betrieb wird das Generatormoment dabei auf das durch die Summe der Kopp- lungskörper erzeugte Rotormoment abgestimmt. If a rotor has a plurality of coupling bodies, it can be provided that each coupling body has its own adjusting device, so that the coupling bodies can be adjusted independently of one another. Advantageously, the coupling bodies are adjusted to the locally present flow conditions. This also compensates for depth and width effects. In the "synchronous" operation explained above, the generator torque is matched to the rotor torque generated by the sum of the coupling bodies.
Der Rotor kann eine beidseitige Lagerung für Kopplungskörper aufweisen, wobei ein Verstellsystem für den mindestens einen Kopplungskörper einseitig oder beidseitig vorgesehen sein kann. Alternativ ist eine Ausführung mit einer einseitigen Halterung des mindestens einen Kopplungskörpers und einem freien Ende vorgesehen. The rotor may have a bearing on both sides for coupling body, wherein an adjustment system for the at least one coupling body may be provided on one side or on both sides. Alternatively, an embodiment with a one-sided mounting of the at least one coupling body and a free end is provided.
Auch ein Rotor mit einer bezüglich seiner Rotationsebene zweiseitigen Rotorbasis, wobei an jeder Seite der Rotorbasis wenigstens ein Kopplungskörper angebracht ist, kann vorteilhafterweise zum Einsatz kommen. Hierdurch können insbesondere die auf einen mit dem Rotor gekoppelten Generator einwirkenden, in nutzbare Energie umsetzbaren Kräfte vergrößert werden uns es kann durch eine gezielte Beeinflussung von Effektivmomenten auf beiden Seiten der zweiseitigen Rotorbasis, wie bereits zum Teil erläutert, die Lage eines entsprechenden Wellenenergiekonverters gezielt gesteuert werden. Sind die auf beiden Seiten der zweiseitigen Rotorbasis wirkenden Kräfte unterschiedlich, kann ein senkrecht zur Rotations- achse des zweiseitigen Rotors wirkendes Drehmoment auf den Rotor erzeugt und damit eine Drehung des Wellenenergiekonverters bewirkt werden. Eine präzise Ausrichtung, z.B. zu einer Wellenausbreitungsrichtung, ist damit möglich. Nicht alle Kopplungskörper müssen hierbei notwendigerweise verstellbar ausgebildet sein, eine Verstellbarkeit nur eines Teils der Kopplungskörper reicht aus. In bestimmten Fällen kann auch auf eine Verstellbarkeit der Kopplungskörper vollständig verzichtet werden, so dass auch nur durch ein Generatormoment, wie unten erläutert, gezielt die jeweils wirkenden Kräfte beeinflusst werden können. Hierdurch ergibt sich eine besonders robuste Konstruktion und eine reduzierte Wartungsanfälligkeit, insbesondere in Anbetracht der rauen Bedingungen auf hoher See. Also, a rotor with a two-sided relative to its rotation plane rotor base, wherein on each side of the rotor base at least one coupling body is mounted, can be advantageously used. As a result, in particular, the forces acting on a generator coupled to the rotor, which can be converted into usable energy, can be increased. The position of a corresponding wave energy converter can be selectively controlled by selectively influencing effective moments on both sides of the two-sided rotor base, as already partially explained , If the forces acting on both sides of the two-sided rotor base are different, a torque acting perpendicularly to the rotation axis of the two-sided rotor can be generated on the rotor and thus a rotation of the wave energy converter can be effected. A precise alignment, eg to a wave propagation direction, is possible. Not all coupling body must necessarily be designed to be adjustable, an adjustability of only a portion of the coupling body is sufficient. In certain cases, too, an adjustability of the Coupling body are completely omitted, so that only by a generator torque, as explained below, specifically the respective acting forces can be influenced. This results in a particularly robust construction and a reduced maintenance susceptibility, especially in view of the harsh conditions on the high seas.
Zur Halterung des Rotors ist vorteilhafterweise ein Gehäuse vorgesehen, an dem dieser drehbar gehaltert ist. Das zweite Drehmoment wird vorzugsweise durch einen Energiewandler, wie einem Generator, realisiert. Dabei kann es sich insbesondere um einen direktgetriebenen Generator handeln, da hierbei Triebstrangverluste minimiert werden. Alternativ ist jedoch auch die Zwischenschaltung eines Getriebes möglich. Auch die Erzeugung eines Drucks in einem geeigneten Medium mit Hilfe einer Pumpe ist möglich. Dieser Druck stellt bereits eine nutzbare Energieform dar, er kann jedoch z.B. mit Hilfe eines Hydromotors (erneut) in ein Drehmoment gewandelt und in einen Generator gespeist werden. Die Kopplungskörper können direkt oder indirekt über entsprechende Hebelarme mit dem Rotor des direktgetriebenen Generators verbunden sein. Vorteilhafterweise sind die Kopplungskörper also in einem Abstand zur Rotationsachse angebracht. Die Hebelarme können dabei als Streben bzw. entsprechend ausgebildete Beabstandungsmittel ausgebildet sein, die die Kopplungskörper mit dem Rotor verbinden, ein Hebelarm kann jedoch auch über eine entsprechende scheibenartige Struktur realisiert sein und nur die physikalische Funktion eines Hebels erfüllen. Je nach Ausgestaltung ergeben sich hierbei strömungstechnische oder konstruktive Vorteile. For holding the rotor, a housing is advantageously provided, on which it is rotatably supported. The second torque is preferably realized by an energy converter, such as a generator. This can in particular be a directly driven generator, as this driveline losses are minimized. Alternatively, however, the interposition of a transmission is possible. It is also possible to generate a pressure in a suitable medium by means of a pump. This pressure already represents a usable form of energy, but it can e.g. With the help of a hydraulic motor (again) converted into a torque and fed into a generator. The coupling bodies can be connected directly or indirectly via corresponding lever arms to the rotor of the directly driven generator. Advantageously, the coupling body are thus mounted at a distance from the axis of rotation. The lever arms can be designed as struts or appropriately designed spacing means which connect the coupling bodies to the rotor, however, a lever arm can also be realized via a corresponding disk-like structure and fulfill only the physical function of a lever. Depending on the configuration, this results in fluidic or structural advantages.
Bei dem Verstellsystem zur Verstellung des mindestens einen Kopplungskörpers kann es sich, wie erwähnt, um ein System zur Änderung des Anstellwinkels γ handeln. Alternativ ist auch eine Verstellung von Klappen an dem mindestens einen Kopplungskörper ähnlich zu Flugzeugflügeln oder eine Änderung der Kopplungskörpergeometrie (Morphing) möglich. Die Verstellung kann elektromotorisch - vorzugsweise mit Schrittmotoren - und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch erfolgen. As mentioned, the adjusting system for adjusting the at least one coupling body may be a system for changing the setting angle γ. Alternatively, an adjustment of flaps on the at least one coupling body similar to aircraft wings or a change in the coupling body geometry (morphing) is possible. The adjustment can be done by an electric motor - preferably with stepper motors - and / or hydraulically and / or pneumatically.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Einzelverstellung für jeden Kopplungskörper kann eine gekoppelte Verstellung der verschiedenen Kopplungskörper vorgesehen sein, bei dem die Kopplungskörper beispielsweise über entsprechende Verstellhebel mit einer zentralen Ver- Stelleinrichtung verbunden sind. Dies schränkt die Flexibilität der Maschine nur geringfügig ein, kann jedoch zu einer Vereinfachung des Gesamtaufbaus führen. Alternatively or in addition to an individual adjustment for each coupling body, a coupled adjustment of the various coupling bodies may be provided, in which the coupling bodies are provided, for example via corresponding adjusting levers, with a central locking device. Setting device are connected. This limits the flexibility of the machine only slightly, but can lead to a simplification of the overall structure.
Bei der Geometrie der bevorzugt zum Einsatz kommenden Auftriebsläufer können reine extrudierte/prismatische Strukturen zum Einsatz kommen, bei denen sich der Kopplungskörperquerschnitt über die Kopplungskörperlänge nicht ändert. Es ist insbesondere für den Fall einer einseitigen Halterung erfindungsgemäß jedoch auch vorgesehen, SD- Kopplungskörpergeometrie mit sich verjüngenden Kopplungskörperenden und/oder einer Pfeilung einzusetzen, wie sie auch im Flugzeugbau zum Einsatz kommen. Diese wirken sich positiv auf die Kopplungskörperstabilität/Biegelinie aus. Darüber hinaus führt eine Kopplungskörperverjüngung an der Kopplungskörperspitze zur Reduktion von Randwirbeln, die zu Effizienzverlusten führen können. Hier können zusätzlich auch noch Winglets an einem und/oder beiden Kopplungskörperenden zum Einsatz kommen. Es kann vorgesehen sein, dass Länge und Winkellage des Hebelarms des mindestens einen Auftriebsläufers einstellbar ist, um die Maschine an verschiedene Wellenzustände, z.B. unterschiedliche Orbitalradien, anpassen zu können. In the geometry of the preferably used lift runners, pure extruded / prismatic structures can be used, in which the coupling body cross section does not change over the coupling body length. However, in particular in the case of a one-sided mounting according to the invention, it is also provided to use SD coupling body geometry with tapered coupling body ends and / or a sweep, as are also used in aircraft construction. These have a positive effect on the coupling body stability / bending line. In addition, a coupling body taper on the coupling body tip leads to the reduction of edge vortexes, which can lead to efficiency losses. In this case winglets can additionally be used on one and / or both coupling body ends. It may be provided that the length and angular position of the lever arm of the at least one lift rotor is adjustable in order to move the machine to different shaft conditions, e.g. different orbital radii, to be able to adapt.
Zur Steuerung des Wellenenergiekonverters bzw. des Rotors und der wirkenden Kräfte ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen. Diese nutzt als Steuergrößen das verstellbare zweite Drehmoment des mindestens einen Rotors und/oder das verstellbare erste Drehmoment, z.B. durch die Verstellung des mindestens einen Kopplungskörpers, also das erste Drehmoment. Neben den Maschinenzustandsgrößen mit Erfassung von Rotorwinkel und/oder Kopplungskörperverstellung kann das aktuell vorliegende lokale Strömungsfeld der Welle genutzt werden. Dieses kann mit entsprechenden Sensoren bestimmt werden. Dabei können diese Sensoren mitrotierend auf Teilen des Rotors und/oder auf dem Gehäuse und/oder unabhängig von der Maschine, vorzugsweise dieser vor- oder nachgelagert angeordnet sein. Eine lokale, regionale und globale Erfassung eines Strömungsfelds, einer Wellenausbreitungsrichtung, einer Orbitalströmung und dergleichen kann vorgesehen sein, wo- bei sich eine "lokale" Erfassung auf die unmittelbar an einer Komponente eines Wellenenergiekonverters vorherrschenden Bedingungen, eine "regionale" Erfassung auf Komponentengruppen oder eine Einzelanlage und eine "globale" Erfassung auf das Gesamtsystem oder einen entsprechenden Anlagenpark beziehen kann. Hierdurch kann eine prädiktive Messung und Vorhersage von Wellenzuständen vorgenommen werden. Messgrößen können bei- spielsweise die Strömungsgeschwindigkeit und/oder Strömungsrichtung und/oder Wellenhöhe und/oder Wellenlänge und/oder Periodendauer und/oder Wellenausbreitungsgeschwindigkeit und/oder Maschinenbewegung und/oder Haltemomente der Kopplungskörperverstellung und/oder Verstellmomente der Kopplungskörper und/oder das Rotormoment und/oder in ein Mooring eingeleitete Kräfte sein. For controlling the wave energy converter or the rotor and the acting forces, a control device is provided. This uses as control variables the adjustable second torque of the at least one rotor and / or the adjustable first torque, for example by the adjustment of the at least one coupling body, so the first torque. In addition to the machine state variables with detection of rotor angle and / or coupling body adjustment, the current local flow field of the shaft can be used. This can be determined with appropriate sensors. These sensors can be arranged co-rotating on parts of the rotor and / or on the housing and / or independently of the machine, preferably this upstream or downstream. A local, regional and global detection of a flow field, a wave propagation direction, an orbital flow and the like can be provided, with a "local" detection on the conditions directly prevailing on a component of a wave energy converter, "regional" detection on component groups or Single system and a "global" capture on the entire system or a corresponding plant park can relate. As a result, a predictive measurement and prediction of wave states can be made. Measured variables can be For example, the flow velocity and / or flow direction and / or wave height and / or wavelength and / or period and / or wave propagation speed and / or machine movement and / or holding moments of the coupling body adjustment and / or Verstellmomente the coupling body and / or the rotor torque and / or in a mooring be initiated forces.
Vorzugsweise lassen sich aus den Messgrößen die aktuell vorliegenden Anströmverhältnisse am Kopplungskörper bestimmen, so dass dieser und/oder das zweite Drehmoment entsprechend eingestellt werden können, um die übergeordneten Regelziele zu erreichen. The currently prevailing inflow conditions on the coupling body can preferably be determined from the measured variables, so that this and / or the second torque can be adjusted accordingly in order to achieve the higher-level control objectives.
Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass durch geeignete Messungen vorgelagert vor der Maschine oder einem Park aus mehreren Maschinen das gesamte sich ausbreitende Strömungsfeld bekannt ist. Durch geeignete Berechnungen kann damit die folgende lokale Anströmung an der Maschine bestimmt werden, wodurch eine besonders genaue Steuerung der Anlage ermöglicht wird. Mit derartigen Messungen wird es insbesondere möglich, eine übergeordnete Steuerung der Maschine, die sich beispielsweise auf eine Hauptkomponente der einlaufenden Welle ausrichtet, zu implementieren. Damit ist ein besonders robuster Maschinenbetrieb möglich. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. However, it is particularly preferred that the entire propagating flow field is known by suitable measurements upstream of the machine or a park of several machines. By means of suitable calculations, the following local flow on the machine can be determined, thus enabling particularly precise control of the system. With such measurements, it becomes possible, in particular, to implement a higher-level control of the machine, which, for example, aligns with a main component of the incoming wave. This makes a particularly robust machine operation possible. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor mit zwei Auftriebsläufern in einer Seitenansicht und veranschaulicht den Anstellwinkel γ und den Phasenwinkel Δ zwischen Rotor und Orbitalströmung. figure description Figure 1 shows a wave energy converter with a rotor with two buoyancy rotors in a side view and illustrates the angle of attack γ and the phase angle Δ between the rotor and orbital flow.
Figur 2 zeigt resultierende Anströmwinkel und a2 und resultierende Kräfte an den Kopplungskörpern des Rotors aus Figur 1. FIG. 2 shows resulting angle of incidence and a 2 and resultant forces on the coupling bodies of the rotor from FIG. 1.
Figur 3 veranschaulicht ein Verfahren zur Beeinflussung einer Effektivkraft anhand von Phasenwinkel-, Anstellwinkel-, Momenten- und Kraftverläufen. FIG. 3 illustrates a method for influencing an effective force on the basis of phase angle, angle of attack, moment and force profiles.
Figur 4 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor in einer Seitenansicht mit großer radialer Ausdehnung mit unterschiedlicher Anströmung der Kopplungskörper und sich ergebende Kräfte. Figure 4 shows a wave energy converter with a rotor in a side view with a large radial extent with different flow of the coupling body and resulting forces.
Figur 5 zeigt zwei Rotoren zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit scheibenförmigen Rotorbasen in perspektivischer Ansicht. FIG. 5 shows two rotors for converting energy from a wave motion with disc-shaped rotor bases in a perspective view.
Figur 6 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit Hebelarmen zur Anbringung von Kopplungskörpern in perspektivischer Ansicht. Figure 6 shows a wave energy converter with a rotor for the conversion of energy from a wave motion with lever arms for attachment of coupling bodies in a perspective view.
Figur 7 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit einer als Generatorläufer ausgebildeten Rotorbasis in perspektivischer Ansicht. FIG. 7 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a rotor base designed as a generator rotor in a perspective view.
Figur 8 zeigt Rotoren zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit schrägen Kopplungskörpern in perspektivischer Ansicht. Figure 8 shows rotors for the conversion of energy from a wave motion with oblique coupling bodies in a perspective view.
Figur 9 zeigt einen weiteren Wellenenergiekonverter zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit schrägen Kopplungskörpern in einer Seitenansicht und einer Draufsicht. Figur 10 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit doppelseitiger Kopplungskörperanordnung in perspektivischer Ansicht. FIG. 9 shows a further wave energy converter for converting energy from a wave motion with oblique coupling bodies in a side view and a plan view. FIG. 10 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
Figur 1 1 zeigt einen weiteren Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit doppelseitiger Kopplungskörperanordnung in perspektivischer Ansicht. Figure 1 1 shows a further wave energy converter with a rotor for the conversion of energy from a wave motion with double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
Figur 12 zeigt einen weiteren Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit doppelseitiger Kopplungskörperanordnung in perspektivischer Ansicht. FIG. 12 shows a further wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
Figur 13 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung mit doppelseitiger Kopplungskörperanordnung an einer Haltestruktur in perspektivischer Ansicht. FIG. 13 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion with a double-sided coupling body arrangement to a holding structure in a perspective view.
Figur 14 zeigt einen Wellenenergiekonverter mit einem Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung an einer Haltestruktur und mit einer Verankerungseinrichtung in einer Seitenansicht. FIG. 14 shows a wave energy converter with a rotor for converting energy from a wave motion to a holding structure and with an anchoring device in a side view.
Figur 15 zeigt mehrere Wellenenergiekonverter mit Rotoren zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung an einer Haltestruktur in perspektivischer Ansicht. FIG. 15 shows several wave energy converters with rotors for converting energy from a wave movement on a holding structure in a perspective view.
Figur 16 zeigt mehrere Wellenenergiekonverter mit Rotoren zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung an einer Haltestruktur mit doppelseitiger Kopplungskörperanordnung in perspektivischer Ansicht. FIG. 16 shows a plurality of wave energy converters with rotors for converting energy from a wave motion to a support structure with double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
Figur 17 zeigt mehrere Wellenenergiekonverter mit Rotoren zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung an einer Haltestruktur mit teilweise doppelseitiger Kopplungskörperanordnung in perspektivischer Ansicht. FIG. 17 shows several wave energy converters with rotors for converting energy from a wave motion to a support structure with partially double-sided coupling body arrangement in a perspective view.
Figur 18 veranschaulicht die Anordnung von Sensoren an und um einen Wellenenergiekonverter mit Rotor zur Wandlung von Energie aus einer Wellenbewegung an einer Haltestruktur in einer Seitenansicht. Figur 19 veranschaulicht mögliche Formveränderungen an Kopplungskörpern in perspektivischer Ansicht. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Figure 18 illustrates the arrangement of sensors on and around a wave energy converter with rotor for converting energy from a wave motion on a support structure in a side view. FIG. 19 illustrates possible changes in shape of coupling bodies in a perspective view. Detailed description of the drawings
In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben. Auf eine wiederholte Erläuterung wird der Übersichtlichkeit halber verzichtet. In Figur 1 ist ein Wellenenergiekonverter 1 mit einem Rotor 2,3,4 mit einer Rotorbasis 2, einem Gehäuse 7 und zwei jeweils über Hebelarme 4 drehfest an der Rotorbasis 2 befestigten Kopplungskörpern 3 dargestellt. Der Rotor 2,3,4 sei unterhalb der Wasseroberfläche eines welligen Gewässers - beispielsweise eines Ozeans - angeordnet. Seine Rotationsachse sei weitgehend horizontal und weitgehend senkrecht zur aktuellen Ausbreitungsrich- tung der Wellen des welligen Gewässers orientiert. Die Kopplungskörper 3 sind im gezeigten Beispiel als Auftriebsprofile ausgeführt. Hierbei sollen Tiefwasserbedingungen vorliegen, bei denen die Orbitalbahnen der Wassermoleküle, wie erläutert, weitgehend kreisförmig verlaufen. Vorzugsweise sind die rotierenden Komponenten des Wellenenergiekonverters dabei mit einem weitgehend neutralen Auftrieb versehen, um eine Vorzugsposition zu vermeiden. In the figures, the same or equivalent elements are given identical reference numerals. A repeated explanation is omitted for clarity. 1 shows a wave energy converter 1 with a rotor 2, 3, 4 with a rotor base 2, a housing 7, and two coupling bodies 3 fastened to the rotor base 2 so as to be non-rotatable via lever arms 4. The rotor 2, 3, 4 is located below the water surface of an undulating body of water, for example an ocean. Its axis of rotation is oriented largely horizontally and largely perpendicular to the current propagation direction of the waves of the undulating body of water. The coupling body 3 are executed in the example shown as buoyancy profiles. Here, deep-water conditions are to be present, in which the orbital paths of the water molecules, as explained, are largely circular. Preferably, the rotating components of the wave energy converter are provided with a largely neutral buoyancy in order to avoid a preferred position.
Die Kopplungskörper 3 sind als Auftriebsläufer ausgebildet und in einem Winkel von 180° zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Auftriebsläufer in der Nähe ihres Druckpunktes gehaltert, um im Betrieb auftretende Rotationsmomente auf die Auftriebsläufer und damit die Anforderungen an die Halterung und/oder die Versteileinrichtungen zu reduzieren. The coupling body 3 are designed as buoyancy runners and arranged at an angle of 180 ° to each other. Preferably, the buoyancy runners are supported in the vicinity of their pressure point in order to reduce rotational torques occurring during operation to the buoyancy runners and thus the requirements for the holder and / or the adjusting devices.
Der radiale Abstand zwischen Aufhängungspunkt eines Kopplungskörpers und Rotorachse beträgt 1 m bis 50 m, vorzugsweise 2 m bis 40m, besonders bevorzugt 4 m bis 30 m und ganz besonders bevorzugt 5 m bis 20 m. Zusätzlich dargestellt sind zwei Versteileinrichtungen 5 zur Verstellung der Anstellwinkel und Y2 der Kopplungskörper 3 zwischen Flügelsehne und Tangente. Die beiden Anstellwinkel Y! und γ2 sind vorzugsweise entgegengerichtet orientiert und weisen vorzugsweise Werte von The radial distance between the suspension point of a coupling body and rotor axis is 1 m to 50 m, preferably 2 m to 40 m, more preferably 4 m to 30 m and most preferably 5 m to 20 m. Additionally shown are two adjusting devices 5 for adjusting the angle of attack and Y2 of the coupling body 3 between wing chord and tangent. The two angles of attack Y ! and γ 2 are preferably oriented oppositely and preferably have values of
-20° bis 20° auf. Insbesondere beim Anfahren der Maschine können jedoch auch größere Anstellwinkel vorgesehen sein. Vorzugweise können die Anstellwinkel
Figure imgf000018_0001
und γ2 unabhängig voneinander verstellt werden. Bei den VerStelleinrichtungen kann es sich beispielsweise um elektromotorische VerStelleinrichtungen - vorzugsweise mit Schrittmotoren - und/oder um hydraulische und/oder pneumatische Komponenten handeln. -20 ° to 20 °. In particular, when starting the machine but can also larger Anstellwinkel be provided. Preferably, the angle of attack
Figure imgf000018_0001
and γ 2 are adjusted independently of each other. The adjusting devices may be, for example, electromotive adjusting devices - preferably with stepper motors - and / or hydraulic and / or pneumatic components.
Die beiden VerStelleinrichtungen 5 können zudem jeweils eine Sensorik 6 zur Bestimmung der aktuellen Anstellwinkel γτ und γ2 aufweisen. Eine weitere, nicht dargestellte Sensorik kann den Rotationszustand der Rotorbasis 2 bestimmen. Der Wellenenergiekonverter 1 wird von der Orbitalströmung mit einer AnStrömungsgeschwindigkeit Vweiie angeströmt. Dabei handelt es sich bei der Anströmung um die Orbitalströmung von Meereswellen, deren Richtung sich kontinuierlich ändert. Im dargestellten Fall ist die Drehung der Orbitalströmung entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert, die dazugehörige Welle breitet sich also von rechts nach links aus. Im monochromatischen Fall ändert sich die Anströmungsrichtung dabei mit der Winkelgeschwindigkeit 0 = 2 p f = const., wobei f die Frequenz der monochromatischen Welle darstellt. In multichromatischen Wellen unterliegt O dagegen einer zeitlichen Änderung, O = /(t), da die Frequenz f eine Funktion der Zeit ist, f = f(\). Es ist vorgesehen, dass der Rotor 2,3,4 synchron zur Orbitalströmung der Wellenbewegung mit einer Winkelgeschwindigkeit ω rotiert, wobei der Begriff der Synchronität in der zuvor erläuterten Weise zu verstehen ist. Hierbei gilt beispielsweise Ω = ω. Ein Wert oder ein Wertebereich für eine Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors wird also auf Grundlage einer Winkelgeschwindigkeit O der Orbitalströmung vorgegeben oder an diese angepasst. Hierbei kann eine konstante Regelung oder eine kurzzeitige bzw. kurzfristige Anpassung erfolgen. The two adjusting devices 5 can also each have a sensor 6 for determining the current angle of attack γτ and γ 2 . Another, not shown, sensors can determine the state of rotation of the rotor base 2. The wave energy converter 1 is impinged by the orbital flow with an onflow velocity Vweiie. The incoming flow is the orbital flow of sea waves whose direction changes continuously. In the case shown, the rotation of the orbital flow is oriented in the counterclockwise direction, ie the associated wave propagates from right to left. In the monochromatic case, the direction of flow changes with the angular velocity 0 = 2 pf = const., Where f represents the frequency of the monochromatic wave. In multichromatic waves, on the other hand, O undergoes a temporal change, O = / (t), since the frequency f is a function of time, f = f (\). It is envisaged that the rotor 2, 3, 4 rotates in synchronism with the orbital flow of the wave motion at an angular velocity ω, the term of synchronicity being understood in the manner explained above. In this case, for example, Ω = ω. A value or a range of values for an angular velocity ω of the rotor is thus predefined or adapted on the basis of an angular velocity O of the orbital flow. In this case, a constant control or a short-term or short-term adjustment can take place.
Durch die Einwirkung der Strömung mit der AnStrömungsgeschwindigkeit vWeiie auf die Kopplungskörper wird, wie unten näher erläutert, ein auf den Rotor 2,3,4 wirkendes erstes Drehmoment erzeugt. Vorgesehen ist darüber hinaus, dass auf den Rotor 2,3,4 ein vorzugsweise veränderbares zweites Drehmoment in Form eines Widerstands, also eines Bremsmoments, oder eines Beschleunigungsmoments aufbringbar ist. Mittel zur Erzeugung des zweiten Drehmoments sind zwischen der Rotorbasis 2 und dem Gehäuse 7 angeordnet. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass es sich bei dem Gehäuse 7 den Ständer eines direktgetriebenen Generators und bei der Rotorbasis 2 um den Läufer dieses direktgetriebenen Generators handelt, dessen Lagerung, Wicklungen etc. nicht dargestellt sind. Alternativ dazu können jedoch auch andere Triebstrangvarianten vorgesehen sein, bei denen die Mittel zur Erzeugung des zweiten Moments neben einem Generator auch noch ein Getriebe und/oder hydraulische Komponenten, wie zum Beispiel Pumpen, umfassen. Die Mittel zur Erzeugung des zweiten Moments können zusätzlich oder auch ausschließlich eine geeignete Bremse umfassen. As a result of the action of the flow with the onflow velocity v We iie on the coupling body, as explained in more detail below, a first torque acting on the rotor 2, 3, 4 is generated. It is also provided that a preferably variable second torque in the form of a resistor, that is a braking torque, or an acceleration torque can be applied to the rotor 2, 3, 4. Means for generating the second torque are arranged between the rotor base 2 and the housing 7. Preferably, it is provided that it is in the housing 7, the stator of a direct-drive generator and the rotor base 2 to the rotor of this direct-drive generator whose storage, windings, etc. are not shown. Alternatively However, other drivetrain variants may be provided, in which the means for generating the second moment in addition to a generator and a gear and / or hydraulic components, such as pumps include. The means for generating the second moment may additionally or exclusively comprise a suitable brake.
Zwischen der Rotororientierung, die durch eine untere gestrichelte Linie veranschaulicht ist, die durch die Rotorachse und die Mitte der beiden Versteileinrichtungen 5 verläuft, und der Richtung der Orbitalströmung, die die durch eine obere gestrichelte Linie veranschaulicht ist, die durch einen der Geschwindigkeitspfeile vWeiie verläuft, besteht ein Phasenwinkel Δ, dessen Betrag durch die Einstellung des ersten und/oder des zweiten Drehmoments beeinflusst werden kann. Dabei erscheint ein Phasenwinkel von -45° bis 45°, vorzugsweise von -25° bis 25° und besonders bevorzugt von -15° bis 15° zur Erzeugung des ersten Drehmoments als besonders vorteilhaft, da hier bei die Orbitalströmung vWeiie und die Anströmung aufgrund der Eigenrotation vRotor (siehe Figur 2) weitgehend senkrecht zueinander orientiert sind, was zu einer Maximierung des Rotormoments führt. Unter Einhaltung der geforderten Synchroni- tät gilt Δ « const., wobei im Rahmen der Erfindung - wie bereits zuvor beschrieben - auch ein Pendeln um einen Mittelwert von Δ als synchron verstanden wird. Die Darstellung der Kopplungskörper in der Figur 1 und in den weiteren Figuren erfolgt nur beispielhaft zur Definition der unterschiedlichen Maschinenparameter. Vorzugsweise werden im Betrieb die Anstellwinkel der beiden Kopplungskörper entgegengesetzt zur Darstellung ausgeführt. Der in Figur 1 linke Kopplungskörper wäre dann nach innen verstellt und der in Figur 1 rechte Kopplungskörper nach außen. In Figur 2 sind die sich ergebenden Anströmungsverhältnisse und die sich einstellendenBetween the rotor orientation, which is illustrated by a lower dashed line passing through the rotor axis and the center of the two adjusting devices 5, and the direction of the orbital flow, which is illustrated by an upper dashed line passing through one of the velocity arrows v We iie runs, there is a phase angle Δ whose amount can be influenced by the adjustment of the first and / or the second torque. In this case, a phase angle of -45 ° to 45 °, preferably from -25 ° to 25 ° and particularly preferably from -15 ° to 15 ° for generating the first torque appears to be particularly advantageous, since here at the orbital flow v We iie and the flow due to the self-rotation v Rot or (see Figure 2) are largely oriented perpendicular to each other, which leads to a maximization of the rotor torque. Adhering to the required synchronicity, Δ << const. Applies, whereby in the context of the invention, as already described above, oscillation about an average value of Δ is also considered to be synchronous. The representation of the coupling body in the figure 1 and in the other figures is only an example for the definition of the different machine parameters. During operation, the angles of incidence of the two coupling bodies are preferably carried out opposite to the illustration. The left in Figure 1 coupling body would then be moved inwards and the right in Figure 1 coupling body to the outside. In Figure 2, the resulting flow conditions and the adjusting are
Kräfte an den Kopplungskörpern, die zu einem Rotordrehmoment führen, dargestellt. Dabei wird vereinfachend davon ausgegangen, dass die Strömung über den gesamten Rotorquerschnitt gleichförmig ausgeprägt ist und einen gleichen Betrag und eine gleiche Richtung aufweist. Insbesondere für Rotoren mit großen Radialerstreckungen kann es jedoch dazu kommen, dass sich die verschiedenen Kopplungskörper 3 des Rotors 2,3,4 relativ zur Welle an unterschiedlichen Positionen befinden, was zu einer lokal verschiedenen Anströmungs- richtung führt. Dies kann jedoch beispielsweise mit Hilfe einer individuellen Einstellung des jeweiligen Anstellwinkels γ ausgeglichen werden. An beiden Kopplungskörpern sind in Figur 2 die lokalen Anströmungen durch die Orbitalströmung ( Weiie,i) und durch die Eigenrotation (vRotor.i), die als Vektorsumme aus diesen beiden Anströmungen resultierende Anströmgeschwindigkeit (vresui,jerendij) sowie die sich ergebenden Anströmwinkel und a2 dargestellt. Abgeleitet sind darüber hinaus die sich erge- benden Auftriebs- und Widerstandskräfte FAuf,i Und Fwici,i an beiden Kopplungskörpern, die sowohl vom Betrag der Anströmgeschwindigkeit als auch von den Anströmwinkeln a-ι und a2 und damit auch von den Anstellwinkeln γ, und γ2 abhängig sind und senkrecht bzw. parallel zur Richtung von vresuitierend,i orientiert sind. Für den dargestellten Fall ergibt sich durch die beiden Auftriebskräfte FAuf.i ein Rotordrehmoment entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn und durch die beiden Widerstandskräfte FWid,i ein betragsmäßig kleineres Rotordrehmoment in entgegengesetzter Richtung (also im Uhrzeigersinn). Die Summe aus beiden Rotordrehmomenten führt zu einer Rotation des Rotors 1 , deren Geschwindigkeit durch das Gegendrehmoment durch das verstellbare zweite Dreh- moment eingestellt werden kann. Forces on the coupling bodies, which lead to a rotor torque, shown. For the sake of simplification, it is assumed that the flow over the entire rotor cross-section is uniform and has the same magnitude and the same direction. However, in particular for rotors with large radial extensions, it can happen that the various coupling bodies 3 of the rotor 2, 3, 4 are located at different positions relative to the shaft, which leads to a locally different inflow direction. However, this can be compensated for example by means of an individual adjustment of the respective angle of attack γ. In FIG. 2, the local flows through the orbital flow ( We iie, i) and through the self-rotation (v rotor .i), the flow velocity (v resu i, j erendi j) resulting from these two flows, are shown on both coupling bodies resulting angle of attack and a 2 shown. In addition, the resulting buoyancy and resistance forces F au , i and F wici , i are deduced on both coupling bodies , both from the magnitude of the inflow velocity and from the inflow angles a- 1 and a 2 and thus also from the angles of incidence γ, and γ 2 are dependent and perpendicular or parallel to the direction of v resu iter, i are oriented. For the illustrated case, a rotor torque in the counterclockwise direction results from the two buoyancy forces F Au fi and, due to the two resistance forces F W id, i, a magnitude smaller rotor torque in the opposite direction (ie in a clockwise direction). The sum of the two rotor torques leads to a rotation of the rotor 1 whose speed can be adjusted by the counter torque by the adjustable second torque.
Wird die im Rahmen der Erfindung geforderte Synchronität mit Δ = const. erreicht, so ist aus Figur 2 unmittelbar ersichtlich, dass für monochromatische Fälle, in denen der Betrag der Strömung vWeiie,i und die Winkelgeschwindigkeit O konstant bleiben, sich die Anströmbedin- gungen der beiden Kopplungskörper 3 über die Drehung des Rotors nicht ändern. Dies bedeutet, dass mit konstanten Anstellwinkeln γ ein konstantes Rotormoment erzeugt wird, das mit einem konstanten zweiten Drehmoment eines entsprechenden Generators abgegriffen werden kann. Aus den an den Kopplungskörpern angreifenden Kräften ergibt sich neben einem Rotormoment auch eine resultierende Rotorkraft durch vektorielle Addition von FAuf.i i Fwid.i i FAuf,2 und Fwid,2- Diese wirkt als Lagerkraft auf das Gehäuse und muss entsprechend abgestützt werden, wenn eine Verschiebung des Gehäuses unerwünscht ist. Während das Rotormoment bei Annahme gleicher Anströmbedingungen (vWeiie.i. A, Ω, ω, a1 t a2, Υι , γ2 = const.) konstant bleibt, gilt dies für die resultierende Rotorkraft nur betragsmäßig. Aufgrund der sich ständig ändernden Strömungsrichtung der Orbitalströmung und der synchronen Rotordrehung ändert sich auch die Richtung der Rotorkraft entsprechend. Neben einer Beeinflussung des Rotormoments durch eine Verstellung der Anstellwinkel γ und/oder eine Verstellung des Phasenwinkels Δ kann auch der Betrag dieser Rotorkraft durch eine Änderung der Anstellwinkel γ (wodurch sich die Anströmwinkel a ändern), durch eine Änderung der Rotorwinkelgeschwindigkeit ω und/oder des Phasenwinkels Δ - bei- spielsweise durch Änderung des als zweiten Moments aufgebrachten Generatormoments (wodurch sich vRotor ändert) und/oder durch eine Kombination dieser Änderungen beeinflusst werden. Dabei wird vorzugsweise die in der Einleitung beschriebene Synchronität eingehalten. Durch eine geeignete Verstellung dieser Stellgrößen pro Umdrehung und einer damit verbundenen Änderung der Rotorkraft kann der Wellenenergiekonverter in jede beliebige radiale Richtung bewegt werden. Hierbei sei angemerkt, dass die Darstellung in Figur 2 lediglich eine senkrecht zur Rotationsachse gerichteten Orbitalströmung umfasst, die keine Strömungskomponenten in Richtung der Zeichenebene aufweist. Wird im Gegensatz dazu, wie unter Realbedingungen der Fall, der Rotor schräg angeströmt, so ergibt sich eine Rotorkraft, die neben einer senkrecht zur Rotorachse gerichteten Kraftkomponente auch eine axiale Kraftkomponente aufweist. Diese rührt daher, dass die hydrodynamische Widerstandskraft eines Kopplungskörpers in Richtung der lokalen Anströmung gerichtet ist. Ein mögliches Vorgehen zur Beeinflussung der Rotorkraft während einer Umdrehung ist qualitativ in Figur 3 dargestellt. Dabei wird angenommen, dass bei Einhaltung einer strikten Synchronität (Δ = const.) und, vereinfachend zunächst auch für monochromatische Wellenzustände, eine Verschiebung des Wellenenergiekonverters 1 aus Figur 1 in horizontaler Richtung nach rechts erreicht werden soll, dass der Rotor für Θ = 0 von links angeströmt wird, und das die resultierende Rotorkraft in etwa in Anströmungsrichtung gerichtet ist. Für abweichende Richtungen der Rotorkraft kann das im Folgenden beschriebene Vorgehen in geeigneter Weise angepasst werden. If the required within the scope of the invention synchronicity with Δ = const. 2, it is immediately apparent from FIG. 2 that for monochromatic cases in which the magnitude of the flow v We iie, i and the angular velocity O remain constant, the inflow conditions of the two coupling bodies 3 do not change over the rotation of the rotor. This means that with constant angles of attack γ a constant rotor torque is generated, which can be tapped with a constant second torque of a corresponding generator. From the forces acting on the coupling bodies results in addition to a rotor torque and a resulting rotor force by vectorial addition of FAuf.ii Fwid.ii FAuf, 2 and Fwid, 2- This acts as a bearing force on the housing and must be supported accordingly, if a shift the housing is undesirable. While the rotor torque remains constant assuming equal inflow conditions (v We iie.i. A, Ω, ω, a 1 t a 2 , Υι, γ 2 = const.), This applies only to the amount of the resulting rotor force. Due to the constantly changing flow direction of the orbital flow and the synchronous rotor rotation, the direction of the rotor force changes accordingly. In addition to influencing the rotor torque by adjusting the angle of attack γ and / or adjusting the phase angle Δ, the amount of this rotor force can also be changed by changing the angle of attack γ (which changes the angle of attack a) by changing the rotor angular velocity ω and / or Phase angle Δ - for example, by changing the generator torque applied as a second torque (whereby v Rot or changes) and / or be influenced by a combination of these changes. In this case, the synchronicity described in the introduction is preferably maintained. By a suitable adjustment of these manipulated variables per revolution and an associated change in the rotor force of the wave energy converter can be moved in any radial direction. It should be noted that the representation in FIG. 2 only includes an orbital flow directed perpendicular to the axis of rotation, which does not have any flow components in the direction of the plane of the drawing. If, in contrast, the rotor flows obliquely, as under real conditions, the result is a rotor force which, in addition to a force component directed perpendicular to the rotor axis, also has an axial force component. This is due to the fact that the hydrodynamic resistance of a coupling body is directed in the direction of the local flow. One possible procedure for influencing the rotor force during one revolution is shown qualitatively in FIG. It is assumed that, while maintaining a strict synchronicity (Δ = const.) And, simplifying initially for monochromatic wave states, a displacement of the wave energy converter 1 of Figure 1 in the horizontal direction to the right is to be achieved that the rotor for Θ = 0 of flows to the left, and that the resulting rotor force is directed approximately in the direction of flow. For different directions of the rotor force, the procedure described below can be adapted in a suitable manner.
In den einzelnen Graphen der Figur 3 ist jeweils ein Phasenwinkel Δ, ein erster und ein zwei- ter Anstellwinkel Yi und γ2, ein zweites Moment - hier als Generatormoment MGen dargestellt - und eine Effektivkraft FRes über einen Phasenwinkel Θ dargestellt. In the individual graphs of Figure 3 is in each case a phase angle Δ, a first and a di- ter angle Yi and γ 2, a second moment - shown here as a generator torque M gene - and the effective force F res on a phase angle Θ shown.
Hierzu werden beispielsweise in einem Bereich von ca. 320° < Θ <40° die resultierenden Kräfte an den Kopplungskörpern durch große Anstellwinkel γ maximiert, wodurch sich eine große resultierende Kraft auf den Rotor in Strömungsrichtung (nach rechts) ergibt. Um strikte Synchronität zu erreichen, wird das zweite Drehmoment in Form des Generatormoments in geeigneter Weise ebenfalls erhöht, da sich durch die großen Anströmwinkel a auch große Rotormomente ergeben, die ansonsten zu einer Beschleunigung des Rotors und damit zu einer Änderung des Phasenwinkels Δ führen würden. Für den Bereich von ca. 140° < Θ < 220°, in dem die Anströmung von rechts erfolgt - die Rotorkraft ist damit weitgehend nach links gerichtet - werden diese Werte entsprechend reduziert, so dass die nach links gerichtete Kraft entsprechend geringer ausfällt. Für die dazwischen liegenden Bereiche mit An- strömungen von unten und von oben werden beide Werte auf einen mittleren Wert einge- stellt, so dass sich hier die nach oben und unten gerichteten Kräfte über eine Umdrehung weitgehend aufheben. Insgesamt ergibt sich damit pro Umdrehung eine Verlagerung des Wellenenergiekonverters 1 um eine entsprechende Strecke nach rechts in horizontaler Richtung. For this purpose, for example, in a range of about 320 ° <Θ <40 °, the resulting forces on the coupling bodies are maximized by large angles of incidence γ, which results in a great resulting force on the rotor in the flow direction (to the right) results. In order to achieve strict synchronicity, the second torque in the form of the generator torque is likewise increased in a suitable manner, since the large flow angles a also result in large rotor torques which would otherwise lead to an acceleration of the rotor and thus to a change in the phase angle Δ. For the range of about 140 ° <Θ <220 °, in which the flow from the right takes place - the rotor force is thus largely directed to the left - these values are reduced accordingly, so that the force directed to the left correspondingly lower. For the areas in between with flows from below and from above, both values are set to an average value so that the forces directed upwards and downwards largely cancel each other out over one revolution. Overall, this results in one revolution per revolution of the wave energy converter 1 by a corresponding distance to the right in the horizontal direction.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Rotorkraft zweckmäßigerweise dann be- einflusst wird, wenn sie in bzw. entgegen zu der Richtung orientiert ist, in der zum Beispiel eine Verschiebung erreicht werden soll. Dabei können die beiden Anstellwinkel γ insbesondere zur Berücksichtigung von lokal abweichenden Strömungsverhältnissen (vWeiie kann insbesondere bei großen Rotorerstreckungen bzw. bei multichromatischen Strömungsbedingungen unterschiedlich sein) auch unabhängig voneinander in geeigneter Weise verändert werden, wobei das Generatormoment dann zur Erreichung von absoluter Synchronität in geeigneter Weise auf das jeweils resultierende Rotormoment abgestimmt wird. Dies kann Auswirkungen auf die Wirklinie der Rotorkraft haben und somit das Schwingungsverhalten des Rotors 1 beeinflussen. In summary, it can be stated that the rotor force is expediently influenced when it is oriented in or counter to the direction in which, for example, a displacement is to be achieved. The two angle can γ particular to take account of locally different flow conditions (v We iie may vary, particularly with large rotor extensions and for multi-chromatic flow conditions) can be varied independently of each other in a suitable manner, wherein the generator torque then to achieve absolute synchronization in a suitable Way is tuned to the respective resulting rotor torque. This can have an effect on the line of action of the rotor force and thus influence the vibration behavior of the rotor 1.
Ein ähnlicher Effekt ergäbe sich, wenn in Figur 3 auf eine der beiden Änderungen verzichtet würde. Auch dann würde eine entsprechende Gesamtverschiebung des Systems, allerdings mit reduzierter Geschwindigkeit, erfolgen. Ähnlich kann der Wellenenergiekonverter Maschine auch vertikal oder in beliebige Raumrichtungen senkrecht zur Rotorachse verschoben werden. Ein derartiges Verfahren kann auch dazu genutzt werden, der Orbitalströmung überlagerte Kräfte - beispielsweise durch Meeresströmungen o.ä. auszugleichen - und ein Abdriften der Maschine zu verhindern. Dies reduziert insbesondere auch die Anforderungen an die Verankerung. Ferner kann vorgese- hen sein, die Erzeugung von gerichteten resultierenden Kräften zu nutzen, um das Gesamtsystem Maschine zu stabilisieren und/oder Kräfte auszugleichen. A similar effect would result if one of the two changes was omitted in FIG. Even then, a corresponding total displacement of the system would take place, but at a reduced speed. Similarly, the wave energy converter machine can also be moved vertically or in any spatial directions perpendicular to the rotor axis. Such a method can also be used to orbital flow superimposed forces - for example, by ocean currents or similar. compensate - and prevent drifting of the machine. This reduces in particular the requirements for anchoring. Furthermore, it is possible to be able to use the generation of directed resultant forces to stabilize the overall machine and / or balance forces.
Für multichromatische Wellenfälle ergibt sich ein ähnliches Verfahren, nur dass hierbei die Änderungen nicht periodisch erfolgen müssen, da sich die Strömungsrichtung nicht periodisch ändert. Durch geeignete Sensorik kann die aktuelle Strömungsrichtung - besonders bevorzugt übrigens die lokale Anströmung vWeiie der einzelnen Kopplungskörper 3 - jedoch detektiert werden, so dass eine entsprechende Steuerung/Regelung der Maschine zur Erzeugung von gerichteten resultierenden Kräften möglich ist. For multichromatic wave cases, a similar procedure results, except that in this case the changes do not have to be made periodically, since the flow direction does not change periodically. By means of suitable sensors, however, the current flow direction-more particularly, by the way, the local flow V We iie the individual coupling body 3 -can be detected, so that a corresponding control of the machine is possible to produce directed resultant forces.
Wird auf die Einhaltung einer absoluten Synchronität verzichtet und damit ein Schwanken das Phasenwinkels Δ um einen Mittelwert zugelassen, so kann eine Verschiebung des Rotors durch zyklische Beeinflussung der resultierenden Rotorkraft auch durch eine geeignete Verstellung nur entweder des ersten oder des zweiten Drehmoments erreicht werden. If compliance with an absolute synchronicity is dispensed with and thus a fluctuation in the phase angle Δ by an average value is allowed, a displacement of the rotor by cyclically influencing the resulting rotor force can also be achieved by a suitable adjustment of only either the first or the second torque.
Wird beispielsweise bei konstantem zweitem Drehmomentmindestens einer der beiden Anstellwinkel γ erhöht, so ergeben sich daraus höhere Kräfte FAuf und FWid an dem mindestens einen der beiden Kopplungskörper 3 sowie damit verbunden der resultierenden Rotorkraft und ein größeres Rotormoment. Da das zweite Drehmoment konstant gehalten wird, führt dies zu einer Beschleunigung des Rotors und damit einer Änderung des Phasenwinkels Δ. Eine Verringerung der Anstellwinkel γ führt zu reduzierten Kräften und bei konstantem zweitem Drehmoment zu einer Abbremsung und damit zu einer Änderung des Phasenwinkels Δ in gegenläufiger Richtung. Ein Schwanken des Phasenwinkels Δ um einen Mittelwert Δ = 0° ist vorgesehen. Um diesen erweiterten Synchronitätsbegriff zu erfüllen, ist dabei vorgesehen, dass der Phasenwinkel Δ in einer Bandbreite zwischen -90° < Δ <90° variiert werden kann. If, for example, at constant one of the two torque angles, at least one of the two angles of incidence γ is increased, higher forces F on and F Wid result at the at least one of the two coupling bodies 3 and the resultant rotor force and a larger rotor torque. Since the second torque is kept constant, this leads to an acceleration of the rotor and thus a change in the phase angle Δ. A reduction in the angle of attack γ leads to reduced forces and at constant second torque to a deceleration and thus to a change in the phase angle Δ in the opposite direction. A fluctuation of the phase angle Δ by an average Δ = 0 ° is provided. In order to fulfill this expanded concept of synchronicity, it is provided that the phase angle Δ can be varied in a bandwidth between -90 ° <Δ <90 °.
Sollte durch besondere Umstände im Betrieb ein Fall auftreten, in dem der Phasenwinkel Δ diese Vorgabe verletzte, so können die Anstellwinkel γ der Kopplungskörper in ihrem Vorzeichen vertauscht werden, so dass für das weitere Vorgehen wieder der zuvor genannte Phasenwinkel erreicht wird. Durch geeignete Wahl der Änderungsintervalle über die Rotordrehung kann damit ebenfalls eine Positionsbeeinflussung durch gezielte Variation der resultierenden Rotorkraft nur durch Änderung der Anstellwinkel γ erreicht werden. Gleiches gilt für eine Änderung des zweiten Moments bei konstanten Anstellwinkeln γ - also konstantem ersten Moment. Auch hierdurch ergibt sich eine Änderung des Phasenwinkels Δ und der Rotorkraft, die in geeigneter Weise variiert werden kann. If, due to special circumstances during operation, a case occurs in which the phase angle Δ violated this specification, the angles of incidence γ of the coupling bodies can be reversed in their sign, so that the above-mentioned phase angle is again achieved for the further procedure. By a suitable choice of the change intervals over the rotor rotation can thus also a positional influence can be achieved by targeted variation of the resulting rotor force only by changing the angle of attack γ. The same applies to a change of the second moment at constant angles of attack γ - ie a constant first moment. This also results in a change in the phase angle Δ and the rotor force, which can be varied in a suitable manner.
Vorteilhaft können auch Zwischenlösungen zwischen den beschriebenen Fällen mit der Ver- Stellung nur eines der Drehmomente und einer gemeinsamen Verstellung beider Größen zur Beeinflussung der Rotorkraft bei gleichzeitiger Einhaltung der Synchronitätsanforderung sein. Insbesondere für reale multichromatische Seegänge werden sich im Realfall eher Mischzustände einstellen, wenn beide Größen beeinflusst werden. Es ist damit möglich, auch bei Rotoren ohne einstellbare Anstellwinkel γ oder ohne einstellbares zweites Drehmoment die geforderte Synchronität, insbesondere auch für multichromatische Seegänge, einzuhalten. Hierbei kann ein Rotor mit fest eingestellten Anstellwinkeln γ verwendet werden, dessen Phasenwinkel Δ und/oder dessen Effektivkraft über eine Anpassung nur des zweiten Moments erfolgt. Vorteilhaft an diesem System ist die Reduktion der Systemkomplexität durch Entfall von aktiven Verstellelementen. Die Anstellwinkel γ werden hierbei vorzugsweise gegenläufig - der eine Kopplungskörper ist nach innen angestellt (ge- pitcht), während der andere Kopplungskörper nach außen gepitcht ist - (betragsmäßig) auf einen festen Wert von 0° bis 20°, vorzugsweise von 3° bis 15° und besonders bevorzugt von 5° bis 12° und ganz besonders bevorzugt von 7° bis 10° eingestellt. Also advantageous intermediate solutions between the cases described with the United position of only one of the torques and a common adjustment of both sizes to influence the rotor force while maintaining the synchrony request. For real multichromatic seaways in particular, mixed states will be more likely to occur if both variables are influenced. It is thus possible, even with rotors without adjustable angle of attack γ or without adjustable second torque, the required synchronicity, especially for multichromatic sea conditions to comply. Here, a rotor can be used with fixed set angles γ whose phase angle Δ and / or its effective force via an adjustment of only the second moment takes place. An advantage of this system is the reduction of system complexity due to the elimination of active adjustment elements. The angles of incidence γ are in this case preferably in opposite directions - one coupling body is turned inwards (pitched), while the other coupling body is pitched outwards (absolute value) to a fixed value of 0 ° to 20 °, preferably of 3 ° to 15 ° ° and more preferably adjusted from 5 ° to 12 ° and most preferably from 7 ° to 10 °.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass nur einer der beiden Kopplungskörper über eine Versteileinrichtung verfügt, während der andere Kopplungskörper 3 mit einem festen Anstellwinkel γ montiert ist. Alternativ kann auch ein Rotor verwendet werden, bei dem das zweite Drehmomentkonstant auf einen mittleren Wert eingestellt ist, dessen Phasenwinkel Δ und/oder dessen Rotorkraft unter Einhaltung der geforderten Synchronität durch geeignete Änderung der Anstellwinkel γ erfolgt. Zur Verdeutlichung des Effekts von großen Rotorerstreckungen im Vergleich zur Wellenlänge ist in Figur 4 ein Wellenenergiekonverter 1 dargestellt, bei dem der Durchmesser so groß ist, dass die Anströmungsrichtung vWe!ie der beiden Kopplungskörper 3 unterschiedlich ausfällt. Dabei dreht der Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn, die Wellenausbreitungsrichtung ist von rechts nach links orientiert und mit W bezeichnet. Unter dem Wellenminimum bewegen sich dabei die Wasserpartikel weitgehend horizontal von links nach rechts. Der linke Kopplungskörper ist noch etwas vor dem Minimum angeordnet, so dass vWeue.i leicht nach unten weist und noch nicht vollständig horizontal orientiert ist (gleiche Anströmung wie in Figur 2). Im Gegensatz hierzu ist das Minimum bereits an der Position des rechten Kopplungskörpers vorbeigezogen, so dass die Anströmung vWeiie,2 hier bereits von schräg unten erfolgt. Dies führt zu geänderten Anströmverhältnissen mit einer anderen Anströmgeschwindigkeit vreSuiue- rend,2 und einem anderen Anströmwinkel a2 als in Figur 2, bei der angenommen wurde, das die Anströmrichtung an beiden Kopplungskörpern identisch sei. Damit ändern sich auch Be- trag und Wirkrichtung der beiden Kräfte FAuf,2 und FW[di2 an diesem Kopplungskörper und dadurch auch die Rotorkraft und das Rotormoment entsprechend. Alternatively it can also be provided that only one of the two coupling bodies has an adjusting device, while the other coupling body 3 is mounted with a fixed angle of attack γ. Alternatively, a rotor may also be used in which the second torque constant is set to an average value whose phase angle Δ and / or its rotor force takes place while maintaining the required synchronicity by suitably changing the angle of attack γ. To illustrate the effect of large rotor extensions compared with the wavelength in figure 4 a wave energy converter 1 is shown, in which the diameter is so large that the inflow direction v We! Ie of the two coupling body 3 fails different. In this case, the rotor rotates counterclockwise, the wave propagation direction is oriented from right to left and denoted by W. Below the wave minimum, the water particles move largely horizontally from left to right. The left coupling body is still arranged slightly in front of the minimum, so that v We u e .i points slightly downwards and is not yet completely horizontally oriented (same flow as in FIG. 2). In contrast, the minimum is already drawn past the position of the right coupling body, so that the flow v We iie, 2 here already takes place from diagonally below. This leads to changed inflow conditions with a different inflow velocity v reS uuutrend, 2 and a different inflow angle a 2 than in FIG. 2, in which it was assumed that the inflow direction on both coupling bodies was identical. As a result, the magnitude and direction of action of the two forces F on , 2 and F W [ di2 on this coupling body and thereby also the rotor force and the rotor torque change accordingly.
Ein ähnlicher Effekt ergibt sich durch die exponentielle Tiefenabhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit der Orbitalströmung. Bei vertikaler Orientierung des Rotors aus Figur 2 (Drehung um 90°) wird bei großen Rotorerstreckungen im Vergleich zur Wellenlänge der untere Kopplungskörper 3 mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten beaufschlagt, als der obere Kopplungskörper 3. Auch dieser Effekt wirkt sich entsprecht auf die Rotorkraft und das Rotormoment aus. Beide Effekte können jedoch durch eine geeignete Anpassung der Anstellwinkels γ - also eine Einstellung des ersten Drehmoments - und des zweiten Drehmoments in geeigneter Weise genutzt bzw. kompensiert werden, um auch unter derartigen Bedingungen weiterhin Synchronität zu gewährleisten und/oder die Rotorkraft in geeigneter Weise zu beeinflussen. Für den Fall großer Rotorradien mit ungleicher Anströmung der Kopplungskörper wird der Phasenwinkel Δ als Winkel zwischen der Verbindungslinie des der Orbitalströmung zugewandten Kopplungskörpers 3 und dem Rotationszentrum und der radialen Anströmungsrichtung des Rotorzentrums definiert. In Figur 5 sind zwei Ausführungsformen des Wellenenergiekonverters 1 dargestellt. Diese weisen jeweils zwei Kopplungskörper 3 auf, die ein- oder beidseitig an einer Rotorbasis 2 gelagert sind. Die Kopplungskörper können mit einem Verstellsystem 5 ausgestattet sein, das zur aktiven Verstellung des Anstellwinkels γ der Kopplungskörper dient. Bei beidseitiger Lagerung der Kopplungskörper kann die zweite Seite drehbar gelagert sein, alternativ ist aber auch eine beidseitige Anbringung eines Verstellsystems 5 möglich. Zusätzlich können Sensoren 6 zur Bestimmung des Anstellwinkels γ vorgesehen sein. Ein nicht dargestellter Sensor zur Bestimmung der Drehposition Θ der Rotorbasis 2 kann ebenfalls vorgesehen sein. A similar effect results from the exponential depth dependence of the flow velocity of the orbital flow. With a vertical orientation of the rotor from FIG. 2 (rotation through 90 °), the lower coupling body 3 is subjected to lower flow velocities than the upper coupling body 3 with large rotor extensions compared to the wavelength. This effect also has a corresponding effect on the rotor force and the rotor torque , However, both effects can be suitably used or compensated for by a suitable adaptation of the angle of attack γ-that is to say an adjustment of the first torque-and of the second torque, in order to ensure synchronicity even under such conditions and / or the rotor force in a suitable manner influence. In the case of large rotor radii with unequal flow of the coupling body, the phase angle Δ is defined as the angle between the connecting line of the orbital flow facing coupling body 3 and the center of rotation and the radial direction of flow of the rotor center. FIG. 5 shows two embodiments of the wave energy converter 1. These each have two coupling bodies 3, which are mounted on one or both sides of a rotor base 2. The coupling body can be equipped with an adjustment system 5, which serves for the active adjustment of the angle of attack γ of the coupling body. In bilateral mounting of the coupling body, the second side can be rotatably mounted, but alternatively, a two-sided attachment of an adjustment system 5 is possible. In addition, sensors 6 may be provided for determining the angle of attack γ. An unillustrated sensor for determining the rotational position Θ of the rotor base 2 may also be provided.
An der Rotorbasis 2 greift an einer Rotorwelle 9 ein Energiewandler 8 an, der beispielsweise einen direktgetriebenen Generator enthalten kann. At the rotor base 2 engages a rotor shaft 9, an energy converter 8, which may include, for example, a directly driven generator.
Im Rahmen dieser Schrift werden Rotoren, bei denen der oder die Kopplungskörper nur auf einer Seite der Rotorbasis 2 angeordnet sind, unter dem Oberbegriff einseitige Rotoren zu- sammengefasst. Doppelseitige Rotoren weisen entsprechend eine bezüglich ihrer Rotationsebene zweiseitige Rotorbasis 2 auf, wobei an jeder Seite der zweiseitigen Rotorbasis 2 wenigstens ein Kopplungskörpers angebracht ist. Figur 6 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Wellenenergiekonverter 1 mit einseitigem Rotor, bei dem die Kopplungskörper 3 über Hebelarme 4 an einer in einem Gehäuse 7 gelagerten Rotorbasis 2 gehaltert sind. Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass es sich bei dem Gehäuse 7 und der Rotorbasis 2 um Ständer und Läufer eines direktgetriebenen Generators handelt. Eine Rotorwelle 9 wie in Figur 6 ist hier nicht mehr enthalten, was zu Einsparungen an Strukturkosten führt. Die Länge der Hebelarme 4 kann einstellbar ausgeführt sein. In the context of this document, rotors, in which the coupling body or bodies are arranged only on one side of the rotor base 2, are combined under the generic term of one-sided rotors. Double-sided rotors accordingly have a two-sided rotor base 2 with respect to their plane of rotation, at least one coupling body being mounted on each side of the two-sided rotor base 2. FIG. 6 shows a perspective view of a wave energy converter 1 with a one-sided rotor, in which the coupling bodies 3 are held by lever arms 4 on a rotor base 2 mounted in a housing 7. In this case, it can be advantageously provided that the housing 7 and the rotor base 2 are stators and rotors of a directly driven generator. A rotor shaft 9 as in FIG. 6 is no longer contained here, which leads to savings in structural costs. The length of the lever arms 4 can be made adjustable.
In Figur 7 ist ein alternativer Wellenenergiekonverter 1 mit einseitigem Rotor 2,3 dargestellt, bei dem die Kopplungskörper 3 direkt an eine als Läufer eines direktgetriebenen Generators ausgeführte Rotorbasis 2 angekoppelt sind. Verstellsysteme zur Verstellung der Kopplungskörper 3 und Sensoren zur Zustandsüberwachung/Lagebestimmung sind nicht dargestellt, können jedoch vorgesehen sein. Auch hier wird auf eine Welle 9 verzichtet. Figur 8 zeigt einen weiteren Wellenenergiekonverter 1 mit Rotor 2,3,4 mit Kopplungskörpern 3, bei dem die Kopplungskörper 3 nicht parallel zur Rotationsachse des Rotors 1 orientiert sind, sondern eine Verkippung in radialer Richtung aufweisen, so dass sich gegenüber der Rotorachse Winkel ßi und ß2 einstellen. Diese Verkippung kann für jeden Kopplungskörper 3 anders ausgeführt und unabhängig einstellbar sein und der evtl. vorhandenen Verstellung des Anstellwinkels γ überlagert sein. FIG. 7 shows an alternative wave energy converter 1 with a one-sided rotor 2, 3, in which the coupling bodies 3 are coupled directly to a rotor base 2 designed as a rotor of a directly driven generator. Adjustment systems for adjusting the coupling body 3 and sensors for condition monitoring / position determination are not shown, but may be provided. Again, a wave 9 is omitted. Figure 8 shows another wave energy converter 1 with rotor 2,3,4 with coupling bodies 3, in which the coupling body 3 are not oriented parallel to the axis of rotation of the rotor 1, but have a tilt in the radial direction, so that with respect to the rotor axis angle ßi and Set ß2. This tilting can be performed differently for each coupling body 3 and be independently adjustable and the possibly existing adjustment of the angle of attack γ be superimposed.
Ein Vorteil einer derartigen Kopplungskörperverstellung liegt in einem breitbandigeren Maschinenverhalten. So ist eine Maschine mit parallel zur Rotationsachse angeordneten Kopp- lungskörpern optimal für einen bestimmten Wellenzustand mit einer entsprechenden Wellenhöhe und Periodendauer ausgelegt und kann diese Welle im Idealfall optimal auslöschen. In der Realität treten jedoch sehr unterschiedliche Wellenzustände auf, insbesondere auch (mehrfache) Überlagerungen verschiedener Wellenzustände. Der Rotor 1 gemäß Figur 7 vereint dabei quasi verschiedene Maschinenradien in einer Maschine, so dass ein Teil des Rotors immer optimal für den aktuellen Wellenzustand ausgelegt ist. Insbesondere in Kombination mit einer Verstellmöglichkeit für diesen Winkel ergibt sich damit ein besonders vorteilhafter Rotor mit überlegenen Eigenschaften. Wie in Figur 8 links dargestellt, besteht zudem die Möglichkeit, sämtliche Kopplungskörper 3 nach außen zu verstellen, oder, in Figur 8 rechts, die Verstellung vorzugsweise gegenläufig vorzunehmen, wie dies auch für die Anstellwinkel γ vorgesehen ist. Nicht dargestellt ist die dritte Möglichkeit, bei der die Kopplungskörper alle nach innen verstellt sind, diese kann jedoch ebenfalls vorteilhaft sein. An advantage of such a coupling body adjustment lies in a broadband machine behavior. Thus, a machine with coupling bodies arranged parallel to the axis of rotation is optimally designed for a particular wave state with a corresponding wave height and period duration and can ideally extinguish this wave optimally. In reality, however, very different wave states occur, in particular (multiple) superpositions of different wave states. The rotor 1 according to FIG. 7 combines quasi different machine radii in one machine, so that a part of the rotor is always designed optimally for the current shaft state. In particular, in combination with an adjustment for this angle results in a particularly advantageous rotor with superior properties. As shown on the left in FIG. 8, it is also possible to displace all the coupling bodies 3 outwards, or, in FIG. 8, right, to make the adjustment preferably in opposite directions, as is also provided for the setting angle γ. Not shown is the third possibility, in which the coupling body are all adjusted inwards, but this can also be advantageous.
Durch eine in radialer Richtung verkippte Verstellung der Kopplungskörper kann zudem vorteilhafterweise Einfluss auf die Richtung der Rotorkraft bzw. Effektivkraft genommen werden. Da die hydrodynamische Auftriebskraft senkrecht zur lokalen Anströmung orientiert ist, ergibt sich durch eine Verstellung des Kopplungskörpers in radialer Richtung neben einer senkrecht zur Rotationsachse gerichteten Rotorkraftkomponente auch eine axiale Rotorkraftkomponente. Diese kann vorteilhaft zur Stabilisierung und/oder Bewegung des Rotors genutzt werden. In Figur 9 sind zwei Ansichten einer weiteren Möglichkeit dargestellt, bei der die Kopplungskörper 3 nicht parallel zur Rotationsachse verlaufen. Hier ergibt sich eine axiale Verkippung , so dass sich gegenüber der Rotorachse Winkel d! und d2 einstellen, die über entsprechende VerStelleinrichtungen 5 einstellbar ausgeführt sein kann. Eine derartige Verkippung ent- spricht in gewissem Umfang einer Pfeilung, wie sie bei Flugzeugflügeln ebenfalls zum Einsatz kommt, wodurch die entsprechenden und an sich bekannten Vorteile erzielt werden können. By a tilted in the radial direction adjustment of the coupling body can also be advantageously taken advantage of the direction of the rotor force or effective force. Since the hydrodynamic buoyancy force is oriented perpendicular to the local flow, an axial rotor force component results from an adjustment of the coupling body in the radial direction in addition to a rotor force component directed perpendicular to the axis of rotation. This can be used to advantage for stabilizing and / or moving the rotor. FIG. 9 shows two views of a further possibility in which the coupling bodies 3 do not run parallel to the axis of rotation. This results in an axial tilt, so that with respect to the rotor axis angle d ! and set d 2 , which can be made adjustable via corresponding adjusting devices 5. Such a tilt corresponds to a certain degree to a sweep, as is also used in aircraft wings, whereby the corresponding and per se known advantages can be achieved.
Vorteilhafterweise ist auch eine Kombination der in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ab- weichungen der Kopplungskörperorientierung von einer rotationsachsenparallelen Ausrichtung insbesondere überlagert zum Anstellwinkel γ der Kopplungskörper 3 vorgesehen. Advantageously, a combination of the deviations of the coupling body orientation illustrated in FIGS. 8 and 9 from a rotation axis-parallel alignment, in particular superposed to the angle of incidence γ of the coupling body 3, is also provided.
In Figur 10 ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines Wellenenergiekonverters 10 mit Rotor dargestellt. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass an der Rotorbasis 2 beidseitig Kopplungskörper 3 angeordnet sind. Wie erwähnt, werden derartige Rotoren mit dem Begriff "beidseitiger Rotor" bezeichnet. Auf diesen Wellenenergiekonverter mit beidseitigem Rotor können die zuvor in den Erläuterungen zu den Figuren 1 bis 9 genannten Eigenschaften und Ausprägungen einzeln oder in Kombination angewandt und übertragen werden. Dies bedeutet, dass ein Anstellwinkel γ jedes Kopplungskörpers 3 und/oder der Widerstand und/oder der Phasenwinkel Δ einstellbar sein können, dass die Betriebsführung auf (weitgehende)FIG. 10 shows a particularly preferred embodiment of a wave energy converter 10 with a rotor. This is characterized in that coupling bodies 3 are arranged on both sides of the rotor base 2. As mentioned, such rotors are referred to by the term "double-sided rotor". In this wave energy converter with double-sided rotor, the properties and characteristics mentioned above in the explanations to the figures 1 to 9 can be applied and transferred individually or in combination. This means that an angle of attack γ of each coupling body 3 and / or the resistance and / or the phase angle Δ can be adjustable, so that the operation management is based on (largely)
Synchronität ausgerichtet ist, und/oder dass durch geeignete Verstellung der Anstellwinkel γ, ß und/oder d und/oder des zweiten Drehmoments und/oder des Phasenwinkels Δ die resultierende Rotorkraft über die Rotordrehung so variiert werden kann, dass sich eine resultierende Kraft ergibt, die für eine Verschiebung des Wellenenergiekonverters und/oder zum Ausgleich von überlagerten Kräften, wie zum Beispiel durch Strömungen, und/oder für eine gezielte Schwingungsanregung und/oder Stabilisierung des Wellenenergiekonverters genutzt werden kann. Synchronicity is aligned, and / or that by suitable adjustment of the angle of attack γ, ß and / or d and / or the second torque and / or the phase angle .DELTA. The resultant rotor force on the rotor rotation can be varied so that there is a resultant force, which can be used for a displacement of the wave energy converter and / or for compensation of superimposed forces, such as, for example, by currents, and / or for a specific vibration excitation and / or stabilization of the wave energy converter.
Vorteilhafterweise kann zudem vorgesehen sein, dass die freien Enden der Kopplungskörper jeweils in einer gemeinsamen Basis gelagert sind, wie dies für einen einseitigen Rotor in Figur 5 dargestellt ist. Advantageously, can also be provided that the free ends of the coupling body are each mounted in a common base, as shown for a single-sided rotor in Figure 5.
Ist die Wellenausbreitungsrichtung einer monochromatischen Welle senkrecht zur Rotationsachse des Rotors gerichtet, so führt dies dazu, dass die jeweils paarweise nebeneinan- der angeordneten Kopplungskörper im Idealfall absolut identische Anströmungsbedingungen erfahren. Für diesen Fall können die Anstellwinkel γ dieser nebeneinander angeordneten Kopplungskörper vorzugsweise identisch eingestellt. Ergibt sich im realen Betriebsfall eine abweichende Anströmung der beiden Rotorhälften, so kann der Anstellwinkel jedes Kopp- lungskörpers 3 individuell so eingestellt werden, dass sich die lokale Anströmung optimal ausprägt. If the wave propagation direction of a monochromatic wave is directed perpendicularly to the axis of rotation of the rotor, this leads to the pairwise adjacent the arranged coupling body ideally undergo absolutely identical flow conditions. For this case, the angles of incidence γ of these coupling bodies arranged side by side can preferably be set identically. If, in real operation, a deviating flow of the two rotor halves results, then the angle of attack of each coupling body 3 can be adjusted individually so that the local flow is optimally pronounced.
Dabei ergibt sich aus der Überlagerung der Kräfte aller Kopplungskörper 3 ein Rotormoment und eine Rotorkraft, die jeweils von den lokalen Anströmungsbedingungen abhängen und die durch Anpassung der Anstellwinkel γ, ß und/oder δ und/oder des Widerstands kontinuierlich geändert werden können. Damit können auch für einen derartigen Wellenenergiekon- verter mit beidseitigem Rotor im Zusammenhang mit Figur 3 erläuterten (Teil- )Synchronitätsbedingungen und die Erzeugung von resultierenden Kräften umgesetzt werden. This results from the superposition of the forces of all coupling body 3, a rotor torque and a rotor force, each dependent on the local Anströmungsbedingungen and can be changed continuously by adjusting the angle of attack γ, ß and / or δ and / or resistance. Thus, for such a wave energy converter with rotor on both sides in connection with FIG. 3, explained (partial) synchronizing conditions and the generation of resulting forces.
Gegenüber einem Wellenenergiekonverter 1 mit einseitigem Rotor gemäß den vorigen Abbildungen kann mit einem Wellenenergiekonverter 10 mit beidseitigem Rotor auch eine Rotation des Wellenenergiekonverter 10 um eine Achse erreicht werden, die senkrecht zur Rotorachse orientiert ist. Hierbei kann der Wellenenergiekonverter 10 im Betrieb durch unter- schiedliche Beeinflussung der Anstellwinkel γ, ß und/oder δ der Kopplungskörper 3 und/oder durch Anpassung des Widerstands um seine vertikale Achse gedreht werden. Das kann besonders vorteilhaft dazu genutzt werden, den Wellenenergiekonverter 10 so auszurichten, dass seine Rotorachse weitgehend senkrecht zur aktuell vorliegenden Wellenausbreitungsrichtung orientiert ist. Compared to a wave energy converter 1 with a single-sided rotor according to the previous illustrations, with a shaft energy converter 10 with rotor on both sides, a rotation of the wave energy converter 10 about an axis can be achieved, which is oriented perpendicular to the rotor axis. In this case, the wave energy converter 10 can be rotated in operation by differently influencing the angles of incidence γ, β and / or δ of the coupling bodies 3 and / or by adjusting the resistance about its vertical axis. This can be used particularly advantageously to align the wave energy converter 10 so that its rotor axis is largely oriented perpendicular to the wave propagation direction currently present.
Dazu können die im Zusammenhang mit Figur 3 erläuterten Strategien zur Erzeugung von gerichteten resultierenden Kräften auf diesen Wellenenergiekonverter 10 mit beidseitigem Rotor derart übertragen werden, dass die beiden Rotorseiten beispielsweise entgegengerichtet gesteuert/geregelt werden. Mögliche Strategien zur Drehung eines Wellenenergie- konverters mit beidseitigem Rotor um die vertikale Achse sind für den Fachmann direkt ableitbar. For this purpose, the strategies explained in connection with FIG. 3 for generating directional resultant forces can be transmitted to this shaft energy converter 10 with a rotor on both sides such that the two rotor sides are controlled, for example, in the opposite direction. Possible strategies for rotating a shaft energy converter with double-sided rotor about the vertical axis are directly derivable for the expert.
Figur 11 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Wellenenergiekonverters 10 mit beidseitig angeordneten Kopplungskörpern 3. Bei dieser ist die Rotorbasis 2 in zwei (Teil-)Rotorbasen 2 mit dazwischen angeordneter Rotorwelle 9 und einem an diesem angeordneten Energiewandler 8, der beispielsweise einen Generator und/oder ein Getriebe enthalten kann, aufgeteilt. Da die beiden Rotorseiten über die Welle, falls zweckmäßig weitgehend torsionssteif, miteinander verbunden sind und damit synchron rotieren, wird diese Konfiguration als ein beidseitiger Rotor verstanden, für den die in Zusammenhang mit Figur 10 beschriebenen Eigenschaften ebenfalls gelten. Ebenfalls als beidseitiger Rotor wird eine Baugruppe verstanden, die aus zwei einseitigen Rotoren derart zusammengefügt wird, dass die beiden Rotoren im Betrieb weitgehend die gleiche Orientierung aufweisen. In Figur 12 ist eine weitere Ausführungsform eines Wellenenergiekonverters 10 mit beidseitigem Rotor 10 dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine bevorzugte Ausführung, bei der der Energiewandler als direktgetriebenen Generator 11 realisiert ist, der als integraler Bestandteil des Wellenenergiekonverters 10 mit seinem Ständer das drehfest gehaltene Gehäuse 7 des Wellenenergiekonverters bildet und bei dem die Kopplungskörper 3 über He- beiarme direkt an den als Rotorbasis 2 wirkenden Läufer 2 des Generators 1 1 gekoppelt sind. Damit bildet der Wellenenergiekonverter 10 dieser Ausprägung eine besonders kompakte Bauform, bei der durch Verzicht auf eine Welle 9 Strukturkosten minimiert werden. Auch diese Ausführungsform ist mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Betriebsstrategien kombinierbar. FIG. 11 shows a further embodiment of a wave energy converter 10 with coupling bodies 3 arranged on both sides. In this case, the rotor base 2 is in two (partial) rotor bases 2 with interposed rotor shaft 9 and arranged on this energy converter 8, which may for example contain a generator and / or a transmission divided. Since the two sides of the rotor via the shaft, if appropriate largely torsionally rigid, are connected to each other and thus rotate synchronously, this configuration is understood as a double-sided rotor for which the properties described in connection with Figure 10 also apply. Also known as a double-sided rotor is an assembly which is assembled from two single-sided rotors such that the two rotors have substantially the same orientation during operation. FIG. 12 shows a further embodiment of a wave energy converter 10 with rotor 10 on both sides. This is a preferred embodiment, in which the energy converter is realized as a directly driven generator 11, which forms the rotatably held housing 7 of the wave energy converter as an integral part of the wave energy converter 10 and in which the coupling body 3 via He- arms directly to the rotor 2 acting as rotor 2 of the generator 1 1 are coupled. Thus, the wave energy converter 10 of this expression forms a particularly compact design, in which by waiving a wave 9 structural costs are minimized. This embodiment can also be combined with the previously described embodiments and operating strategies.
In Figur 13 ist ein Wellenenergiekonverter 20 dargestellt, der neben einem Wellenenergiekonverter 10 gemäß Figur 12 weitere Elemente enthält. Dabei handelt es sich im Einzelnen um Dämpfungsplatten 21 , die über einen Rahmen 22 weitgehend starr mit dem Gehäuse 7 bzw. einem Ständer eines direktgetriebenen Generators verbunden sind. Die Dämpfungs- platten 21 befinden sich in größeren Wassertiefen als der Rotor. In diesen größeren Wassertiefen ist die durch die Wellenbewegung verursachte Orbitalbewegung der Wassermoleküle deutlich reduziert, so dass die Dämpfungsplatten 21 zu einer Abstützung bzw. Stabilisierung des Wellenenergiekonverters 20 führen. Dabei kann im Betrieb zusätzlich eine Stabilisierung des Wellenenergiekonverters 20 gemäß der oben beschriebenen Strategien mit einer gezielten Beeinflussung der resultierenden Rotorkraft überlagert werden. FIG. 13 shows a wave energy converter 20 which, in addition to a wave energy converter 10 according to FIG. 12, contains further elements. In detail, these are damping plates 21, which are connected largely rigidly to the housing 7 or a stator of a directly driven generator via a frame 22. The damping plates 21 are located in deeper water than the rotor. In these larger water depths, the orbital motion of the water molecules caused by the wave motion is significantly reduced, so that the damping plates 21 lead to a stabilization of the wave energy converter 20. In addition, stabilization of the wave energy converter 20 according to the strategies described above can be superimposed during operation with targeted influencing of the resulting rotor force.
Eine derartige Stabilisierung ist vorteilhaft, um die Rotationsachse in erster Näherung stationär zu halten. Ohne eine derartige Stabilisierung würden die Rotorkräfte dazu führen, dass die Rotationsachse im Extremfall unter einem Phasenversatz mit der Orbitalströmung orbitie- ren würde, wodurch sich die Anströmverhältnisse der Kopplungskörper 3 fundamental verändern würden. Die Funktionalität des Wellenenergiekonverters würde hierdurch negativ beeinflusst. Es sei jedoch zu verstehen gegeben, dass ein Wellenenergiekonverter auch durch andere Mittel, die keine Dämpfungsplatten umfassen müssen, entsprechend stabili- siert werden kann. Such stabilization is advantageous in order to keep the axis of rotation to a first approximation stationary. Without such stabilization, the rotor forces would cause the axis of rotation to orbit in an extreme case with a phase shift with the orbital flow. would ren, whereby the flow conditions of the coupling body 3 would change fundamentally. The functionality of the wave energy converter would be adversely affected by this. It should be understood, however, that a wave energy converter may also be appropriately stabilized by other means that need not include damper plates.
Beispielhaft sind die beiden Dämpfungsplatten horizontal dargestellt. Es werden jedoch auch Konfigurationen als vorteilhaft angesehen, bei denen die Dämpfungsplatten anders orientiert sind. Beispielsweise könnten beide Platten gegensätzlich um 45° verkippt angeordnet wer- den, so dass sie miteinander einen 90°-Winkel einschließen. Andere Konfigurationen sind für den Fachmann herleitbar. Auch können andere Dämpfungsplattengeometrien und/oder - anzahlen eingesetzt werden. By way of example, the two damping plates are shown horizontally. However, configurations are also considered advantageous in which the damping plates are oriented differently. For example, both plates could be oppositely tilted 45 ° so that they enclose a 90 ° angle with each other. Other configurations will be apparent to those skilled in the art. Also, other damper plate geometries and / or counts can be used.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsplatten 21 in ihrem Winkel und/oder in ihrer Dämpfungswirkung verstellbar sind. Die Beeinflussung der Dämpfungswirkung kann beispielsweise durch eine Änderung der Fluiddurchlässigkeit erreicht werden. Auch durch eine unter Umständen zyklisch veränderte Dämpfung lässt sich das Antwortverhalten des Wellenenergiekonverters 20 auf die eingeleiteten Kräfte beeinflussen. Neben den Dämpfungsplatten 21 kann ein hydrostatisches Auftriebssystem 23 vorgesehen sein, durch das die Tauchtiefe des Wellenenergiekonverters, beispielsweise durch Ein- und Auspumpen eines Fluids, eingestellt werden kann. Dabei ist der Auftrieb für einen stationären Fall so eingestellt, dass er die Gewichtskraft der Maschine und des Moorings abzüglich des durch das Eintauchen in Wasser herrschenden Auftriebs ausgleicht. Da die rotierenden Teile des Rotors 10 vorzugsweise einen weitgehend neutralen Auftrieb aufweisen, müssen damit im Wesentlichen die Gewichtskräfte von Gehäuse, Rahmen, Dämpfungsplatten und einer unten erläuterten Mooringeinrichtung berücksichtigt werden. In addition, it can be provided that the damping plates 21 are adjustable in their angle and / or in their damping effect. The influencing of the damping effect can be achieved, for example, by changing the fluid permeability. The response of the wave energy converter 20 to the introduced forces can also be influenced by a possibly cyclically altered damping. In addition to the damping plates 21, a hydrostatic buoyancy system 23 may be provided, through which the depth of the wave energy converter, for example by pumping in and out of a fluid, can be adjusted. The buoyancy for a stationary case is adjusted to balance the weight of the machine and the mooring minus the buoyancy due to immersion in water. Since the rotating parts of the rotor 10 preferably have a largely neutral buoyancy, thus essentially the weight forces of housing, frame, damping plates and a mooring device explained below must be taken into account.
Durch kleine Änderungen des Auftriebs kann insbesondere in Verbindung mit einem soge- nannten Catenery-Mooring die Tauchtiefe leicht reguliert werden, beispielsweise um die Maschine durch Verlagerung in größere Wassertiefen vor zu großen Wellenzuständen mit zu hohen Energiegehalten zu schützen oder um sie für Wartungsfälle an die Oberfläche zu befördern. In dem Gehäuse des Auftriebssystems 23 kann zudem auch die Maschinensteuerung des Wellenenergiekonverters 20 untergebracht sein. Alternativ zu einem beidseitigen Rotor 10 können im Übrigen auch einseitige Rotoren 1 zum Einsatz kommen. In Figur 14 ist der Wellenenergiekonverter 20 aus Figur 13 in einem Körper aus welligem Wasser mit einer Verankerung 24 am Meeresgrund, die vorzugsweise über ein Mooring, insbesondere über ein Catenery-Mooring erfolgt, alternativ aber auch als starre Verankerung ausgeführt sein kann, dargestellt. Eine Wellenausbreitungsrichtung ist mit W bezeichnet. Der Wellenenergiekonverter 20 ist über eine oder mehrere Ketten und entsprechende Anker mit dem Meeresgrund verbunden. Entsprechende Moorings sind typischerweise aus Metallketten gebildet und können insbesondere im ihrem oberen Bereich auch mindestens ein Kunststoffseil beinhalten. Small changes in buoyancy, especially in conjunction with a so-called catenery mooring, can easily regulate the depth of the dive, for example to protect the machine from excessive shafts with excessively high energy levels due to displacement into deeper water or to the surface for maintenance to transport. In addition, the machine control of the wave energy converter 20 can be accommodated in the housing of the buoyancy system 23. As an alternative to a double-sided rotor 10, by the way, one-sided rotors 1 can also be used. In Figure 14, the wave energy converter 20 of Figure 13 in a body of wavy water with an anchorage 24 on the seabed, which preferably takes place via a mooring, in particular via a Catenery Mooring, but alternatively can be designed as a rigid anchorage shown. A wave propagation direction is designated by W. The wave energy converter 20 is connected to the seabed via one or more chains and corresponding anchors. Corresponding moorings are typically formed of metal chains and may also include at least one plastic rope in their upper region.
Das wellenenergiekonverterseitige Ende des Moorings ist am der einlaufenden Welle zuge- wandten Teil des Rahmens 22 und/oder der der einlaufenden Welle zugewandten Dämpfungsplatte 21 befestigt. Dadurch erfolgt bereits eine gewisse Selbstausrichtung des Wellenenergiekonverters zur Wellenausbreitungsrichtung (Wetterfahneneffekt). Diese kann durch entsprechende zusätzliche passive (Wetterfahne) und/oder aktive Systeme (Rotorsteuerung, Azimutnachführung) unterstützt werden. The wave energy converter-side end of the mooring is attached to the incoming shaft facing part of the frame 22 and / or the incoming shaft facing damper plate 21. As a result, there is already some self-alignment of the wave energy converter to the wave propagation direction (weather vane effect). This can be supported by corresponding additional passive (weather vane) and / or active systems (rotor control, azimuth tracking).
Die Kombination aus Auftrieb und Verankerung kann darüber hinaus besonders vorteilhaft als Abstützung für das Generatormoment genutzt werden. Dargestellt sind ebenfalls die durch diese beiden Systeme verursachten Kräfte FMoonng (weitgehend nach unten gerichtet) und FAuftrieb (weitgehend nach oben gerichtet). Bei Abgriff eines Drehmoments durch den Widerstand wird in der dargestellten Konfiguration eine Rotation des Wellenenergiekonverters 20 im Uhrzeigersinn induziert (in Rotationsrichtung des Rotors 10). Die beiden dargestellten Kräfte erzeugen ein dieser Rotation entgegen gerichtetes Drehmoment, das mit steigender Verkippung des Wellenenergiekonverters 20 ansteigt. Zusätzlich kann eine Verkippung der Maschine durch Entnahme eines Generatormoments zu einem Anheben des Moorings führen, wodurch FM0oring ansteigt. Dies wirkt sich erhöhend auf das abstützende Gegenmoment aus. Zusätzlich kann auch der Auftrieb aktiv verändert werden, um das Gegenmoment zur Stabilisierung des Wellenenergiekonverters weiter zu erhöhen. In Figur 15 ist ein Wellenenergiekonverter 30 mit drei (Teil-)Wellenenergiekonvertern 1 mit einseitigen (Teil-)Rotoren gemäß Figur 6 dargestellt. Dabei sind die (Teil-) Wellenenergiekonverter mit weitgehend paralleler Rotorachse in einem horizontal orientierten Rahmen 31 montiert, so dass die Rotoren unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet sind und ihre Rotorachsen weitgehend senkrecht zur einlaufen Welle orientiert sind. In dem dargestellten Fall entspricht der Abstand vom ersten bis zum letzten Rotor in etwa der Wellenlänge der Meereswelle so dass für den angenommenen Fall einer monochromatischen Welle der vorderste und der hinterste Rotor die gleiche Orientierung aufweisen, währende der mittlere Rotor um 180° verdreht ist. Dabei rotieren alle drei Rotoren entgegengesetzt zum Uhrzei- gersinn, die Welle läuft also von hinten über die Maschine. Wellenlängen von Meereswellen liegen zwischen 40 m und 360 m, wobei typische Wellen Wellenlängen von 80 m bis 200 m aufweisen. The combination of buoyancy and anchoring can also be used particularly advantageous as a support for the generator torque. Shown are also the forces caused by these two systems F Moonn g (largely directed downwards) and F order (directed largely upwards). When torque is tapped off by the resistor, rotation of the wave energy converter 20 in the illustrated configuration is induced clockwise (in the direction of rotation of the rotor 10). The two forces shown produce a rotation directed counter to this rotation, which increases with increasing tilting of the wave energy converter 20. In addition, tilting the machine by removing a generator torque may result in lifting of the mooring, increasing F M0 oring. This has an increasing effect on the supporting counter-torque. In addition, the buoyancy can also be actively changed in order to further increase the counter-momentum for stabilizing the wave energy converter. FIG. 15 shows a wave energy converter 30 with three (partial) wave energy converters 1 with one-sided (partial) rotors according to FIG. In this case, the (partial) wave energy converters are mounted with a largely parallel rotor axis in a horizontally oriented frame 31, so that the rotors are arranged below the water surface and their rotor axes are oriented largely perpendicular to the incoming shaft. In the illustrated case, the distance from the first to the last rotor corresponds approximately to the wavelength of the sea wave, so that for the assumed case of a monochromatic wave, the foremost and the rearmost rotor have the same orientation, while the central rotor is rotated by 180 °. All three rotors rotate opposite to the clockwise direction, so the shaft runs over the machine from behind. Wavelengths of sea waves are between 40 m and 360 m, with typical waves having wavelengths of 80 m to 200 m.
Da die Rotoren jeweils aus verschiedenen Richtungen angeströmt werden - ihre Position unter der Welle ist unterschiedlich - ergibt sich an jedem Rotor eine spezifische Ausprägung der Richtung der jeweiligen Rotorkraft. Dieser Effekt kann genutzt werden, um den Wellenenergiekonverter 30 zu stabilisieren, indem die einzelnen Rotoren 1 unter Beibehaltung einer weitgehenden Synchronität durch Verstellung des Widerstands und/oder der Anstellwinkel γ, ß und/oder d derart gesteuert/geregelt werden, dass die resultierenden Rotorkräfte der Roto- ren 1 sich gegenseitig weitgehend aufheben. Since the rotors are each flown from different directions - their position under the shaft is different - results in each rotor, a specific expression of the direction of the respective rotor force. This effect can be used to stabilize the wave energy converter 30 by controlling the individual rotors 1 while maintaining a high degree of synchronicity by adjusting the resistance and / or the angles of incidence γ, β and / or d such that the resulting rotor forces Rotors 1 largely cancel each other out.
An dem Rahmen 31 und/oder den Rotoren sind vorteilhafterweise mehrere Auftriebssysteme 23 angebracht, mit Hilfe derer die Tauchtiefe reguliert werden kann sowie durch die zusammen mit der nicht dargestellten Verankerung (diese greift vorzugsweise am der einlaufenden Welle zugewandten Teil des Rahmens 31 an und kann beispielsweise als Mooring, insbesondere als Catenery-Mooring ausgeführt sein) ein das Dämpfungsmoment abstützendes Gegenmoment erzeugt werden kann. On the frame 31 and / or the rotors several buoyancy systems 23 are advantageously mounted, by means of which the depth can be regulated and by the together with the anchoring, not shown (this preferably engages the incoming shaft facing part of the frame 31 and can, for example be executed as a mooring, in particular as Catenery-Mooring), a damping torque supporting counter-torque can be generated.
Dabei kann der Rahmen 31 so ausgeführt sein, dass der Abstand zwischen den Rotoren 1 einstellbar ist, so dass die Maschinenlänge auf die aktuelle Wellenlänge abgestimmt werden kann. Es werden jedoch auch Maschinen erwogen, die deutlich länger als eine Wellenlänge ausgebildet sind und eine andere Anzahl an Rotoren aufweisen, was zu einer weiteren Verbesserung der Maschinenstabilität durch die Überlagerung der eingeleiteten Kräfte führt. Zusätzlich können zur weiteren Stabilisierung Dämpfungsplatten vorgesehen sein, die in größerer Wassertiefe angeordnet sein können. Ebenfalls zur weiteren Stabilisierung der Anlage, insbesondere gegenüber einer Rotation um die Längsachse, könnten Auftriebssysteme an mindestens einem Querträger angeordnet sein. Ein solcher, vorzugsweise horizontal ori- entierter, Querträger kann beispielsweise am hinteren Ende des Rahmens angeordnet sein. In this case, the frame 31 may be designed so that the distance between the rotors 1 is adjustable, so that the machine length can be tuned to the current wavelength. However, it is also contemplated machines that are formed significantly longer than one wavelength and have a different number of rotors, which leads to a further improvement in machine stability by the superposition of the introduced forces. In addition, damping plates may be provided for further stabilization, which may be arranged in greater depth. Also for further stabilization of the system, in particular with respect to a rotation about the longitudinal axis, buoyancy systems could be arranged on at least one cross member. Such, preferably horizontally oriented, cross member may for example be arranged at the rear end of the frame.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Rahmen 31 des Wellenenergiekonverters als schwimmender Rahmen ausgeführt ist und dass die getaucht unter der Wasseroberfläche angeordneten Rotoren 1 mit weitgehend horizontaler Rotorachse über eine entsprechend ausgeführte Rahmenkonstruktion drehbar an dem schwimmenden Rahmen gehaltert sind. Furthermore, it can be provided that the frame 31 of the wave energy converter is designed as a floating frame and that the submerged under the water surface rotors 1 are mounted with a substantially horizontal rotor axis via a correspondingly executed frame construction rotatably mounted on the floating frame.
Figur 16 zeigt eine alternative Ausführung eines vorteilhaften Wellenenergiekonverters 30 mit weitgehend horizontaler Rahmenerstreckung und einer Mehrzahl von beidseitigen Rotoren. Im Vergleich zu einer Anordnung mit einseitigen Rotoren ist dies ist eine besonders vor- teilhafte Ausführungsform, da dadurch die Anzahl der Generatoren reduziert wird. FIG. 16 shows an alternative embodiment of an advantageous wave energy converter 30 with a largely horizontal frame extension and a plurality of rotors on both sides. Compared to a one-sided rotor arrangement, this is a particularly advantageous embodiment since it reduces the number of generators.
Figur 17 zeigt eine weitere alternative Ausführung eines vorteilhaften Wellenkonverters 30 mit einer Kombination aus einem beiseitigen Rotor und einer Mehrzahl an einseitigen Rotoren und einer weitgehend horizontalen Rahmenerstreckung. Dabei ist der Rahmen 31 als V ausgeführt, um eine Abschattung zwischen den verschiedenen Rotoren zu vermeiden und/oder zu minimieren. FIG. 17 shows a further alternative embodiment of an advantageous wave converter 30 with a combination of a two-sided rotor and a plurality of single-sided rotors and a substantially horizontal frame extension. In this case, the frame 31 is designed as V in order to avoid shading between the different rotors and / or to minimize.
Ebenfalls dargestellt ist eine Verankerung 24, die vorzugsweise an der Spitze der V- förmigen Anordnung angreift, so dass sich der Wellenenergiekonverter 30 durch Wetterfah- neneffekte vorzugsweise weitgehend selbstständig so zur Welle ausrichtet, so dass er von dieser von vorne angeströmt wird. Dadurch erfolgt bereits eine weitgehend senkrechte An- strömung der Rotorachsen, die beispielsweise durch die Beeinflussung der Rotorkräfte noch weiter optimiert werden kann. Die vorzugsweise vorhandenen Auftriebssysteme können bereits ein Gegendrehmoment erzeugen, es ist aber auch eine Einbeziehung der Verankerungskräfte des Mooringsystems 24 möglich, wie es im Zusammenhang mit Figur 14 beschrieben wurde. Zur Stabilisierung des Rahmens können zusätzlich Abspannungen und/oder Verstrebungen vorgesehen sein. Zudem kann auch eine Stabilisierung durch den Einsatz von Dämpfungsplatten ähnlich wie in Figur 13 vorgesehen sein. Also shown is an anchoring 24, which preferably acts on the tip of the V-shaped arrangement, so that the wave energy converter 30 preferably aligns itself largely independent of the weather pattern effects to the shaft, so that it is flowed from the front of this. As a result, there is already a largely vertical flow of the rotor axes, which can be further optimized, for example, by influencing the rotor forces. The preferably existing buoyancy systems can already generate a counter-torque, but it is also possible to include the anchoring forces of the mooring system 24, as described in connection with FIG. 14. To stabilize the frame additional bracing and / or bracing can be provided. In addition, a stabilization can be provided by the use of damping plates similar to FIG. 13.
Auch der Wellenenergiekonverter 30 gemäß den Figuren 15 bis 17 kann durch Beeinflus- sung der Rotorkräfte der einzelnen Rotoren in seiner Position und in seinem Bewegungsverhalten beeinflusst werden. Insbesondere ist dabei auch eine Drehung um die vertikale Achse möglich, wenn die verschiedenen Rotoren entsprechend gesteuert/geregelt werden. The wave energy converter 30 according to FIGS. 15 to 17 can also be influenced by influencing the rotor forces of the individual rotors in terms of their position and in their movement behavior. In particular, a rotation about the vertical axis is possible when the different rotors are controlled / regulated accordingly.
Neben einer Stabilisierung durch die Rotorkräfte erfolgt zusätzlich auch noch eine Stabilisie- rung des Wellenenergiekonverters 30 durch die am Rahmen 31 angreifenden strömungsin- duzierten Kräfte. Auch diese sind in verschiedene Richtungen gerichtet und können sich mindestens teilweise ausgleichen. In addition to stabilization by the rotor forces, stabilization of the wave energy converter 30 is additionally additionally effected by the flow-induced forces acting on the frame 31. These are also directed in different directions and can at least partially compensate.
Figur 18 zeigt unterschiedliche bevorzugte Sensorpositionen zur Anbringung von Sensoren zur Bestimmung der Strömungsverhältnisse an einem Wellenenergiekonverter 20 und besonders bevorzugt zur Bestimmung der lokalen Anströmungsverhältnisse an den Kopplungskörpern eines Wellenenergiekonverters. Darüber hinaus lässt sich mit auf dem Wellenenergiekonverter 20 angebrachten Sensoren auch dessen Bewegungsverhalten bestimmen. Eine Wellenausbreitungsrichtung ist mit W bezeichnet. FIG. 18 shows different preferred sensor positions for mounting sensors for determining the flow conditions on a wave energy converter 20 and particularly preferably for determining the local flow conditions at the coupling bodies of a wave energy converter. In addition, with sensors mounted on the wave energy converter 20, its movement behavior can also be determined. A wave propagation direction is designated by W.
Zur Erreichung der geforderten Synchronität und/oder der gezielten Beeinflussung der Rotorkräfte ist die Kenntnis der Anströmungsverhältnisse an den Kopplungskörpern, dabei insbesondere die lokale Strömungsgeschwindigkeit und -richtung vorteilhaft. Hierzu können Sensoren auf dem Rotor (Position 101 ) und/oder auf den Kopplungskörpern (Position 102) und/oder auf dem Rahmen (Position 103) und/oder unter der Wasseroberfläche schwimmend in Maschinennähe (Position 104) und/oder auf der Wasseroberfläche in Maschinennähe (Position 105) und/oder auf dem Meeresgrund unterhalb der Maschine (Position 106) und/oder unter der Wasseroberfläche schwimmend der Maschine (oder einem Park aus mehreren Maschinen) vorgelagert (Position 107) und/oder auf dem Meeresgrund der Ma- schine (oder einem Park aus mehreren Maschinen) vorgelagert (Position 108) und/oder schwimmend der Maschine (oder einem Park aus mehreren Maschinen) vorgelagert (Position 109) und/oder oberhalb der Wasseroberfläche (Position 110) - zum Beispiel in einem Satelliten - angeordnet sein. Zusätzliche Sensoren 105' bis 109' können, bezogen auf die Wellenausbreitungsrichtung, leeseitig angeordnet sein. Derartige leeseitige Sensoren er- möglichen die Bestimmung einer Interaktion des Wellenenergiekonverters mit den eingegangen Wellen. Auf Grund dieser Kenntnis kann das Ergebnis der Interaktion überprüft und ggf. die Interaktion zielgerichtet über eine Maschinensteuerung verändert werden. Hierbei können Sensoren und entsprechende Kombinationen, unter anderem aus folgenden Klassen, zum Einsatz kommen: In order to achieve the required synchronicity and / or the targeted influencing of the rotor forces, it is advantageous to know the inflow conditions at the coupling bodies, in particular the local flow velocity and direction. For this purpose, sensors can float on the rotor (position 101) and / or on the coupling bodies (position 102) and / or on the frame (position 103) and / or under the water surface in the vicinity of the machine (position 104) and / or on the water surface Close to the machine (heading 105) and / or on the seabed below the machine (heading 106) and / or below the water surface floating upstream of the machine (or a multi-machine park) (heading 107) and / or on the seabed of the machine (or a park of several machines) upstream (position 108) and / or floating the machine (or a park of several machines) upstream (position 109) and / or above the water surface (position 110) - for example, in a satellite - arranged be. Additional sensors 105 'to 109' can be arranged on the leeward side, relative to the wave propagation direction. Such leeward sensors possible the determination of an interaction of the wave energy converter with the received waves. Based on this knowledge, the result of the interaction can be checked and, if necessary, the interaction can be purposefully changed via a machine control. In this case sensors and corresponding combinations, among others from the following classes, can be used:
• Drucksensoren (zur Differenz- und/oder Absolutdruckbestimmung) zur Bestimmung von hydrostatischen und/oder hydrodynamischen Drücken, • pressure sensors (for difference and / or absolute pressure determination) for the determination of hydrostatic and / or hydrodynamic pressures,
· Ultraschallsensoren zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeiten, vorteilhafterweise in mehreren Dimensionen,  · Ultrasonic sensors for the determination of flow velocities, advantageously in several dimensions,
• Lasersensoren zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeiten und/oder einer Geometrie einer Wasseroberfläche,  Laser sensors for determining flow velocities and / or a geometry of a water surface,
• Beschleunigungssensoren zur Bestimmung von Strömungsverhältnissen und/oder von Bewegungen des Gesamtsystems und/oder des Rotors und/oder der Oberflächengeschwindigkeiten eines Wasserkörpers und/oder zur Bestimmung der Ausrichtung eines Körpers über die Detektion des Erdschwerefeldes, Acceleration sensors for determining flow conditions and / or movements of the overall system and / or the rotor and / or the surface velocities of a water body and / or for determining the orientation of a body via the detection of the earth's gravity field,
• Inertialsensoren zur Messung unterschiedlicher translatorischer und/oder rotatorischer Beschleunigungskräfte, Inertial sensors for measuring different translational and / or rotational acceleration forces,
· Massenstrommesser/Durchflusssensoren und Hitzdrahtanemometer zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit,  Mass flow meters / flow sensors and hot wire anemometers for determining a flow velocity,
• Biegewandler zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit,  Bending transducer for determining a flow velocity,
• Dehnungssensoren zur Bestimmung der Verformung der Kopplungskörper, • strain sensors for determining the deformation of the coupling bodies,
• Anemometer zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit, Anemometer for determining a flow velocity,
· Winkelsensoren (absolut oder inkrementell), Tachometer zur Bestimmung von · Angle sensors (absolute or incremental), speedometer for the determination of
Anstellwinkel der Kopplungskörper und/oder des Drehwinkels des Rotors,Angle of attack of the coupling body and / or the angle of rotation of the rotor,
• Drehmomentsensoren zur Bestimmung der Verstell- und/oder Haltekräfte des Kopplungskörperverstellsystems, Torque sensors for determining the adjustment and / or holding forces of the coupling body adjustment system,
• Kraftsensoren zur Bestimmung der Rotorkraft hinsichtlich Betrag und Richtung, · Satelliten zur Bestimmung der Oberflächengeometrie des Ozeangebiets, • force sensors for determining the rotor force in terms of magnitude and direction, · satellites for determining the surface geometry of the ocean area,
• GPS-Daten zur Bestimmung von Maschinenposition und/oder -bewegung,GPS data for determining machine position and / or movement,
• Gyroskope zur Bestimmung einer Drehrate. Aus diesen Sensorsignalen lassen sich die momentanen lokalen Anströmbedingungen der Kopplungskörper und/oder das Strömungsfeld um die Maschine und/oder das auf die Maschine/den Park aus mehreren Maschinen zulaufende Strömungsfeld und/oder die Eigenschwingungen der Maschine insbesondere prädiktiv ermitteln, so dass das zweite Brems- moment und/oder die Anstellwinkel γ, ß und/oder δ der Kopplungskörper 3 zur Erreichung der Steuer-/Regelziele in geeigneter Weise eingestellt werden können. • Gyroscopes for determining a rate of rotation. From these sensor signals, the instantaneous local onflow conditions of the coupling bodies and / or the flow field around the machine and / or the flow field and / or the natural vibrations of the machine converging on the machine / park can be determined in a predictive manner, such that the second brake - Moment and / or the angle of attack γ, ß and / or δ of the coupling body 3 can be adjusted to achieve the control / regulatory objectives in a suitable manner.
Zu den Steuer-/Regelzielen gehören neben einer Optimierung des Rotormoments insbesondere die Einhaltung einer Synchronität und/oder die Vermeidung eines Strömungsabrisses an den Kopplungskörpern und/oder die Beeinflussung der Rotorkräfte zu einer Stabilisierung und/oder einer Verschiebung und/oder einer gezielten Schwingungsanregung und/oder einer Drehung der Anlage zur lagerichtigen Ausrichtung zur einlaufenden Welle. Ferner können über die Steuerung/Regelung mit einer Veränderung des mindestens einen Auftriebssystems auch die Tauchtiefe sowie auch das Abstützmoment beeinflusst werden. Über eine Anpassung des Dämpfungsplattenwiderstands kann das Maschinenschwingverhalten ebenfalls beeinflusst werden. In addition to an optimization of the rotor torque, the control / regulation goals include, in particular, the maintenance of synchronicity and / or the avoidance of a stall on the coupling bodies and / or the influencing of the rotor forces for stabilization and / or displacement and / or targeted vibration excitation and / or or a rotation of the system for correct alignment with the incoming shaft. Furthermore, via the control / regulation with a change of the at least one buoyancy system, the depth as well as the support moment can be influenced. By adapting the damping plate resistance, the machine vibration behavior can also be influenced.
Besonders vorteilhaft erscheinen dabei Messungen des Strömungsfeldes, die bereits vor der Maschine oder einem Park aus mehreren Maschinen erfolgen und aus denen das zu einem späteren Zeitpunkt an der/den Maschinen anliegende Strömungsfeld berechnet werden kann. Zusammen mit einem virtuellen Modell der Maschine kann daraus eine Vorsteuerung der Stellgrößen abgeleitet werden, die dann durch eine Regelung angepasst wird. Durch ein derartiges Vorgehen wird es insbesondere möglich, in multichromatischen Seegangszustän- den die wesentlichen energietragenden Wellenanteile rechnerisch zu erfassen und die Steu- erung/Regelung des Energiekonverters in geeigneter Weise auf diese abzustimmen. Measurements of the flow field, which already take place in front of the machine or a park of several machines, and from which the flow field applied to the machine (s) at a later point in time, may appear to be particularly advantageous. Together with a virtual model of the machine, a feedforward control of the manipulated variables can be derived from this, which is then adjusted by a control. Such a procedure makes it possible, in particular, to computationally record the essential energy-carrying wave components in multichromatic sea states and to tune the control of the energy converter in a suitable manner.
In Figur 19 sind aus dem Flugzeugbau bekannte alternative Möglichkeiten, insbesondere Klappen, zu einer Änderung des Anstellwinkels γ eines Auftriebsläufers und/oder seiner Form dargestellt und mit 201 bis 210 bezeichnet, mit denen sich die Umströmung und damit Auftriebs- und/oder Widerstandskräfte beeinflussen lassen. Es kann vorgesehen sein, die Kopplungskörper 3 zusätzlich oder alternativ zu einer Aktorik zur Verstellung der Anstellwinkels Y, ß und/oder δ mit einer oder mehrerer dieser Mittel auszustatten. Dabei wird insbesondere der Einsatz von sogenannten Winglets zur Beeinflussung des Auftriebsverhaltens an den freien Flügelenden erwogen. Alternativ ist es auch möglich, die freien Flügelenden mit einer zweiten Rotorbasis zu versehen, und so auch die mechanische Stabilität des Gesamtsystems zu erhöhen. FIG. 19 shows alternative possibilities, in particular flaps, known from the aircraft industry for changing the angle of attack γ of a lift rotor and / or its shape and designating them 201 to 210, with which the flow around and thus buoyancy and / or resistance forces can be influenced , It can be provided to equip the coupling body 3 additionally or alternatively to an actuator for adjusting the angle of attack Y, ß and / or δ with one or more of these means. In particular, the use of so-called winglets for influencing the buoyancy behavior at the free wing tips is considered. Alternatively, it is also possible to provide the free wing ends with a second rotor base, and so also to increase the mechanical stability of the overall system.
In den Abbildungen wurden der Einfachheit halber symmetrische Profile verwendet. Hier sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch gekrümmte Profile eingesetzt werden können. Darüber hinaus können die eingesetzten Profile in ihrer Krümmung an die Strömungsbedingungen (gekrümmte Strömung) angepasst werden. Symmetrical profiles have been used in the figures for the sake of simplicity. It should be expressly noted that curved profiles can be used. In addition, the profiles used can be adapted in their curvature to the flow conditions (curved flow).

Claims

Patentansprüche claims
1. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) zur Umwandlung von Energie aus einer Wellenbewegung eines Fluids in eine andere Energieform, mit wenigstens einem Rotor, der mit wenigstens einem Energiewandler (8) gekoppelt ist und wenigstens eine Rotorbasis (2) und wenigstens einen an der Rotorbasis (2) angebrachten, verstellbaren Kopplungskörper (3) mit einer Längsachse aufweist, wobei die Längsachse des wenigstens einen Kopplungskörpers schräg zu einer Rotationsachse des wenigstens einen Rotors ausgerichtet oder ausrichtbar ist. A wave energy converter (1, 10, 20, 30) for converting energy from a wave motion of a fluid into another energy form, comprising at least one rotor coupled to at least one energy converter (8) and at least one rotor base (2) and at least one on the rotor base (2) mounted, adjustable coupling body (3) having a longitudinal axis, wherein the longitudinal axis of the at least one coupling body is aligned or oriented obliquely to a rotational axis of the at least one rotor.
2. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach Anspruch 1 , wobei die Längsachse des wenigstens einen Kopplungskörpers in einem Schnittwinkel oder windschief zur Rotationsachse des wenigstens einen Rotors ausgerichtet oder ausrichtbar ist. 2. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to claim 1, wherein the longitudinal axis of the at least one coupling body is aligned or alignable in an intersecting angle or skewed to the axis of rotation of the at least one rotor.
3. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine Kopplungskörper (3) an wenigstens einer Rotorbasis (2) von der Rotationsachse des wenigstens einen Rotors beabstandet angebracht ist. 3. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to claim 1 or 2, wherein the at least one coupling body (3) on at least one rotor base (2) from the axis of rotation of the at least one rotor is mounted spaced.
4. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der wenigstens eine Rotor zumindest zwei Kopplungskörper (3) aufweist, deren Längsachsen konvergierend oder divergierend ausgerichtet oder ausrichtbar sind. 4. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one rotor has at least two coupling body (3) whose longitudinal axes are converging or divergent aligned or alignable.
5. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der wenigstens eine Kopplungskörper (3) hinsichtlich der Stellung seiner Längsachse zur Rotationsachse des wenigstens einen Rotors, durch Verstellen um seine Längsachse und/oder durch Verändern seiner Form verstellbar ausgebildet ist. 5. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one coupling body (3) with respect to the position of its longitudinal axis to the axis of rotation of the at least one rotor, by adjusting its longitudinal axis and / or by changing its Shape is designed adjustable.
6. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Kopplungskörper (3) dazu eingerichtet ist, aus der Wellenbewe- gung durch Erzeugen einer hydrodynamischen Auftriebskraft ein auf den Rotor wirkendes erstes Drehmomente zu erzeugen, wobei eine Steuereinrichtung insbesondere dazu eingerichtet ist, Betrag und/oder Richtung der hydrodynamischen Auftriebskraft durch Verändern einer Stellung und/oder einer Form des wenigstens einen Kopplungskörpers (3) einzustellen. 6. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one coupling body (3) is adapted to generate from the wave motion by generating a hydrodynamic buoyancy force acting on the rotor first torques, wherein a control device is in particular configured to adjust the amount and / or direction of the hydrodynamic buoyancy force by changing a position and / or a shape of the at least one coupling body (3).
7. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem durch den wenigstens einen Energiewandler (7) ein auf den wenigstens einen Rotor wirkendes zweites Drehmoment erzeugbar ist. 7. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to any one of the preceding claims, wherein by the at least one energy converter (7) acting on the at least one rotor second torque can be generated.
8. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der wenigstens einen Stabilisierungsrahmen (22) und/oder Dämpfungsplatten (21 ) zur Stabilisierung des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30), Verankerungsmittel (24) zur Verankerung des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30) und/oder Drehmomentabstützmittel zur Aufnahme eines Drehmoments aufweist. 8. Wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to one of the preceding claims, comprising at least one stabilization frame (22) and / or damping plates (21) for stabilizing the wave energy converter (1, 10, 20, 30), anchoring means (24). for anchoring the wave energy converter (1, 10, 20, 30) and / or Drehmomentabstützmittel for receiving a torque.
9. Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der mehrere an einer länglichen, insbesondere V-förmigen Struktur (31 ) angebrachte ein- und/oder zweiseitige Rotoren aufweist. 10. Wellenenergiekonverter nach einem der vorstehenden Ansprüche, der Mittel (23) zur Veränderung einer hydrostatischen Auftriebskraft aufweist, die insbesondere zur Einstellung einer Tauchtiefe und/oder zum Verkippen des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30) in dem Fluid und/oder zur Beaufschlagung des Wellenenergiekonverters (1 , 9. wave energy converter (1, 10, 20, 30) according to any one of the preceding claims, which has a plurality of on an elongated, in particular V-shaped structure (31) mounted one- and / or two-sided rotors. 10. wave energy converter according to one of the preceding claims, comprising means (23) for changing a hydrostatic buoyancy force, in particular for setting a depth and / or tilting of the wave energy converter (1, 10, 20, 30) in the fluid and / or Actuation of the wave energy converter (1,
10, 20, 30) mit einem Drehmoment eingerichtet sind. 10, 20, 30) are arranged with a torque.
1 1. Wellenenergiekonverter nach einem der vorstehenden Ansprüche, der zumindest einen Sensor und/oder zumindest ein Sensorsystem zur Bestimmung einer Rotor- und/oder Kopplungskörperstellung und/oder eines Phasenwinkels zwischen einer Orbitalströmung und einer Rotationsbewegung des wenigstens einen Rotors und/oder eines Betriebszustands des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30) und/oder eines Wellenzustands, insbesondere einer Wellenhöhe, einer Wellenlänge, einer Wellenfrequenz, einer Wellenausbreitungsrichtung und/oder einer Wellenausbreitungsgeschwindigkeit, und/oder eines Strömungsfelds und/oder einer Anström richtung aufweist, wobei der zumindest eine Sensor und/oder das zumindest eine Sensorsystem an dem Wellenenergiekonverter (1 , 10, 20, 30), in seiner Um- gebung und/oder entfernt hiervon angeordnete Sensoren aufweist. 1 1. wave energy converter according to one of the preceding claims, the at least one sensor and / or at least one sensor system for determining a rotor and / or Kopplungskörperstellung and / or a phase angle between an orbital flow and a rotational movement of the at least one rotor and / or an operating state of Has Wellenenergiekonverters (1, 10, 20, 30) and / or a wave state, in particular a wave height, a wavelength, a wave frequency, a wave propagation direction and / or a wave propagation velocity, and / or a flow field and / or a Anström direction, wherein the at least a sensor and / or the at least one sensor system to the wave energy converter (1, 10, 20, 30), in its environment and / or has arranged therefrom remote sensors.
12. Verfahren zum Betreiben eines Wellenenergiekonverters nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mittels des wenigstens einen Kopplungskörpers (3) ein erstes auf den Rotor wirkendes Drehmoment und mittels des wenigstens einen Energiewandlers (8) ein zweites auf den Rotor wirkendes Drehmoment erzeugt wird. 12. A method for operating a wave energy converter according to one of the preceding claims, wherein by means of the at least one coupling body (3) a first on the Rotor-acting torque and by means of the at least one energy converter (8) a second torque acting on the rotor is generated.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Wellenbewegung eine Orbitalströmung ist und eine Rotationsbewegung des wenigstens einen Rotors um die Rotorachse durch gezieltes Einstellen der ersten Drehmomente und/oder des zweiten Drehmoments wenigstens zeitweise mit der Orbitalströmung synchronisiert wird. 13. The method of claim 12, wherein the wave motion is an orbital flow and rotational movement of the at least one rotor about the rotor axis is synchronized by selectively adjusting the first torques and / or the second torque at least temporarily with the orbital flow.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Phasenwinkel zwischen der Orbitalströmung und der Rotationsbewegung des wenigstens einen Rotors auf einen Wert oder innerhalb eines Wertebereichs eingestellt oder geregelt wird. 14. The method of claim 13, wherein a phase angle between the orbital flow and the rotational movement of the at least one rotor is set or regulated to a value or within a value range.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, bei dem der wenigstens eine Kopplungskörper (3) und/oder das erste und/oder das zweite Drehmoment in Ab- hängigkeit von Betriebsbedingungen des Wellenenergiekonverters verstellt werden, wobei insbesondere lokale, regionale und/oder globale Anströmbedingungen des Fluids bezüglich des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30) und/oder seiner Komponenten und/oder eine Ausrichtung des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30) und/oder ein Bewegungszustand des Wellenenergiekonverters (1 , 10, 20, 30) und/oder ein Phasenwinkel zwischen einer Or- bitalströmung und einer Rotationsbewegung des wenigstens einen Rotors, insbesondere zeitlich, als Betriebsbedingungen erfasst und zur Verstellung herangezogen werden. 15. The method according to any one of the preceding method claims, wherein the at least one coupling body (3) and / or the first and / or the second torque are adjusted as a function of operating conditions of the wave energy converter, in particular local, regional and / or global Anströmbedingungen the fluid with respect to the wave energy converter (1, 10, 20, 30) and / or its components and / or an orientation of the wave energy converter (1, 10, 20, 30) and / or a movement state of the wave energy converter (1, 10, 20, 30 ) and / or a phase angle between an orbitalströmung and a rotational movement of the at least one rotor, in particular temporally detected as operating conditions and used for adjustment.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, wobei das erste und/oder das zweite Drehmoment zyklisch, jeweils insbesondere einer Frequenz der Wel- lenbewegung und/oder einer Rotationsbewegung des wenigstens einen Rotors entsprechend, verändert werden, wodurch eine im zeitlichen Mittel aus einer auf eine Haltestruktur des wenigstens einen Rotors wirkenden Reaktionskraft resultierende Effektivkraft eingestellt wird. 16. The method according to any one of the preceding method claims, wherein the first and / or the second torque cyclically, in each case in particular a frequency of the shaft lenbewegung and / or a rotational movement of the at least one rotor according to be changed, whereby a temporally from one on a holding structure of the at least one rotor acting reaction force resulting effective force is set.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das erste Drehmoment innerhalb eines oder mehrerer Winkelpositionsintervalle einer Rotationsbewegung des wenigstens einen Rotors weitgehend synchron mit dem zweiten Drehmoment erhöht bzw. verringert wird. 17. The method of claim 16, wherein the first torque is increased or decreased within one or more angular position intervals of a rotational movement of the at least one rotor substantially synchronously with the second torque.
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