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DE102005016701A1 - Vorrichtungen zur Erzeugung von Elektroenergie unter Nutzung der Wellenenergie - Google Patents

Vorrichtungen zur Erzeugung von Elektroenergie unter Nutzung der Wellenenergie Download PDF

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Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie unter Nutzung der Wellenenergie. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem insbesondere durch alternierende Wasserauftriebskräfte in vertikaler Vorzugsrichtung bewegten Schwimmkörper (1) ein Antriebsaggregat - arbeitend auf einen Elektrogenerator (8) - angeordnet ist, dessen Antriebswelle zur Drehmomentenerzeugung mit einem sich in der vertikalen Bewegungsrichtung unterhalb des Schwimmkörpers (1) erstreckenden Strömungswiderstand (2) mittels als Hubmast ausgeführter flexibler oder biegesteifer Anbindung (4) gekoppelt ist, so dass die jeweils bei der Aufwärts-/Auftriebsbewegung erzeugte Kraftwirkung zwischen Schwimmkörper (1) und Strömungswiderstand (2) über die transversal durch den Schwimmkörper (1) verschiebbare flexible oder biegesteife Anbindung (4) in das Antriebsaggregat im Inneren des Schwimmkörpers (1) eine dem Antriebsaggregat zuzuführende Zugkraft einleitet. DOLLAR A Der über Führungsrollen (3) vertikal durch den Schwimmkörper (1) verschiebbare Hubmast (4) ist mittels Zahnräder (5) oder einer anderen Kupplung mit dem Antriebsaggregat in der Auftriebsphase gekoppelt, wobei aus der translatorischen Bewegung des Hubmastes (4) eine Drehbewegung des Generators (8) entsteht. DOLLAR A Nach abgeschlossener Aufwärts- bzw. Auftriebsbewegung wird der Hubmast (4) innerhalb des Schwimmkörpers (1) mit reduzierter Kraftwirkung bei geringstem Strömungswiderstand (2) ohne Eingriff der Kupplung (5) zurück zur ...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wellengenerator zur Erzeugung von Elektroenergie.
  • Nach der Konzeption der Erfindung ist in einem durch alternierende Wasserauftriebskräfte in vertikaler Vorzugsrichtung bewegten Schwimmkörper ein Antriebsaggregat angeordnet, dass auf einen Elektrogenerator arbeitet. Die Antriebswelle des Elektrogenerators ist zur Drehmomentenerzeugung mit einem sich in der vertikalen Bewegungsrichtung unterhalb des Schwimmkörpers erstreckenden Strömungswiderstand mittels flexibler oder biegesteifer Anbindung gekoppelt, so dass die jeweils bei der Aufwärts-/Auftriebsbewegung erzeugte Kraftwirkung zwischen Schwimmkörper und Strömungswiderstand über die transversal durch den Schwimmkörper verschiebbare flexible oder biegesteife Anbindung in das Antriebsaggregat im Inneren des Schwimmkörpers eine dem Antriebsaggregat zuzuführende Zugkraft einleitet.
  • Aufbau und Wirkungsweise des Wellengenerators werden anhand eines Ausführungsbeispiels in 1 beschrieben.
  • Der Schwimmkörper 1 des Wellengenerators erzeugt einen Auftrieb und bewegt sich durch die Amplitude resultierend aus Wellenberg und Wellental auf und ab. Der Strömungswiderstand 2 wirkt der Aufwärtsbewegung des Schwimmkörpers 1 entgegen und erzeugt dadurch im Hubmast 4 eine Zugkraft und infolge dieser Zugkraft eine translatorische Bewegung des Hubmastes 4 durch den Schwimmkörper 1. Die Größe der daraus resultierenden kinetischen Energie ist abhängig von der Auftriebskraft des Schwimmkörpers 1, der Höhe des Strömungswiderstandes aus Bauteil 2 und der Auftriebsgeschwindigkeit.
  • Geführt wird der Hubmast 4 durch die Führungsrollen 3. Mit Hilfe der Zahnräder 5 oder einer anderen Kupplung wird aus der translatorischen Bewegung eine Drehbewegung mit entsprechendem Drehmoment. Mit Hilfe des Übersetzungs- und Richtungsgetriebes 6 wird die erforderliche Drehzahl und Drehrichtung erzeugt. Die Schwungmasse 7 ermöglicht die erforderliche Energiereserve für die antriebslose Bewegungsphase zwischen abgeschlossenem Auftrieb und erfolgter Absenkung des Schwimmkörpers 1. Von der Welle der Schwungmasse 7 gelangt z.B. über einen Riementrieb das Drehmoment zum Generator 8 zwecks Stromerzeugung.
  • Der Schwimmkörper 1 wird durch die Dichtung 10 vor eindringendem Wasser geschützt. Der Strömungswiderstand wird bei Abwärtsbewegung durch die geometrische Form des Baukörpers und die Strömungsklappen 9 reduziert. Der Hubmast 4 wird mit reduzierter Kraftwirkung durch transversale Verschiebung innerhalb des Schwimmkörper 1 unter Ausnutzung der Wirkung einer integrierten Drehrichtungskupplung ohne nennenswerten Widerstand in die Ausgangsposition gebracht.
  • Die linke Darstellung in 1 veranschaulicht die Position von Schwimmkörper 1, Hubmast 4 und Strömungswiderstand 2 am Ende des Auftauch- bzw. Auftriebsvorganges. Der Hubmast ist voll ausgezogen und die Strömungsklappen 9 sind geschlossen. Während des Verschiebevorganges des Hubmastes 4 wurde der Elektrogenerator 8 angetrieben.
  • Die rechte Darstellung zeigt die analogen Positionen am Ende der Eintauchphase oder kurz vor Beginn der Auftriebsphase. Der Hubmast 4 befindet sich in der Ausgangsposition, die Strömungsklappen 9 sind noch teilweise offen.
  • Beide Darstellungen sind um 90° versetzt.
  • Der Hubmast 4 kann z.B. auch durch ein entsprechend dimensioniertes und verankertes Stahlseil mit Dämpfungselement ersetzt werden. Der in 1
    • 1
    Schwimmkörper, z.B. Kugel
    2
    Strömungswiderstand
    3
    Führungsrolle
    4
    Hubmast, flexible oder biegesteife Anbindung
    5
    Zahnrad/Kupplung
    6
    Übersetzungs- und Richtungsgetriebe
    7
    Schwungmasse
    8
    Generator
    9
    Strömungsklappe
    10
    Dichtung

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung von Elektroenergie unter Nutzung der Wellenenergie, dadurch gekennzeichnet, dass in einem insbesondere durch alternierende Wasserauftriebskräfte in vertikaler Vorzugsrichtung bewegten Schwimmkörper (1) ein Antriebsaggregat – arbeitend auf einen Elektrogenerator (8) – angeordnet ist, dessen Antriebswelle zur Drehmomentenerzeugung mit einem sich in der vertikalen Bewegungsrichtung unterhalb des Schwimmkörpers (1) erstreckenden Strömungswiderstand (2) mittels flexibler oder biegesteifer Anbindung (4) gekoppelt ist, so dass die jeweils bei der Aufwärts-/Auftriebsbewegung erzeugte Kraftwirkung zwischen Schwimmkörper (1) und Strömungswiderstand (2) über die transversal durch den Schwimmkörper (1) verschiebbare flexible oder biegesteife Anbindung (4) in das Antriebsaggregat im Inneren des Schwimmkörpers (1) eine dem Antriebsaggregat zuzuführende Zugkraft einleitet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible oder biegesteife Anbindung (4) als Hubmast ausgeführt ist und der am unteren Ende des Hubmastes (4) angeordnete Strömungswiderstand (2) der Aufwärtsbewegung des Schwimmkörpers (1) entgegenwirkt und dadurch im Hubmast (4) eine Zugkraft mit translatorischer Bewegung entsteht und nach abgeschlossener Aufwärtsbewegung der Hubmast (4) innerhalb des Schwimmkörpers (1) mit reduzierter Kraftwirkung bei geringstem Strömungswiderstand (2) ohne Eingriff der Kupplung (5) zurück zur Ausgangsposition gebracht wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der über Führungsrollen (3) vertikal durch den Schwimmkörper (1) verschiebbare Hubmast (4) mittels Zahnräder (5) oder einer anderen Kupplung mit dem Antriebsaggregat in der Auftriebsphase gekoppelt ist und dabei aus der translatorischen Bewegung des Hubmastes (4) eine Drehbewegung des Generators (8) entsteht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand (2) durch das Öffnen und Schließen von Strömungsklappen (9) steuerbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat ein Übersetzungs- und Richtungsgetriebe (6), mindestens eine Schwingungsmasse (7) und einen Generator (8) beinhaltet, wobei die Welle der Schwungmasse (7) über einen Riementrieb oder dgl. mit dem Generator (8) verbunden ist.
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