Key information

Title: Skovlelement omfattende kanal og lamell for bruk i havstrømsturbin
Application number: 20220990
Case type: National
Status: 11.03.2024 Patent meddelt (B1)
Filed: 16.09.2022
Effective date: 16.09.2022
Publicly available: 11.03.2024
Next annual fee due: 30.09.2027
Applicant: RANDSEA AS (NO)
Owner: RANDSEA AS (NO)
Inventor: Arill Fagereng (NO)
Agent: ACAPO ONSAGERS AS (NO)
Granted: 11.03.2024
Patent number: 347729
Expiry date: 16.09.2042

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.

Et skovlelement (10) innrettet for bruk i en havstrømsturbin (1) omfattende følgende trekk: - en aksielt innrettet innløpskanal (11.0) med en sentral akse (A) og innrettet for å vende oppstrøms med en oppstrøms kanalåpning (11.1) i sin driftstilstand, og - med i det minste en aksielt innrettet lamell (12.0), med en oppstrøms lamellåpning (12.1) som er anordnet innenfor en nedstrøms kanalåpning (11.2), - en aksielt innrettet hovedkropp (13.0) med en oppstrømsflate (13.1), som er anordnet innenfor en nedstrøms lamellåpning (12.2), og med et rotasjonssymmetrisk parti (13.2) med en eller flere konvekse overflater (13.3) som strekker seg fra oppstrømsflaten (13.1) og forbi den nedstrøms lamellåpningen (12.2) og mot en aksielt anordnet nedstrømsende (13.4) på hovedkroppen (13.0).

Publications

Latest published version

Documents

Expand

Download files (28)

Date

Date	Doc. No.	Process	Case number	In/Out	Journal description	To/from
02.08.2024	12-01	Saksbehandling	20220990(347729)	UT	PT Varsel om betaling av første årsavgift (3317) (PT20220990)	ACAPO AS
14.03.2024	11-01	Saksbehandling	20220990(347729)	UT	PT Registreringsbrev nasjonal patent (15) (PT20220990)
04.12.2023	10-01	Saksbehandling	20220990	UT	PT Meddelelse om patent	ACAPO AS
06.10.2023	02-01	Endring av søker/innehaver	2023/14368	UT	GH Forespørsel	ACAPO AS
04.10.2023	01-01	Endring av søker/innehaver	2023/14368	INN	Generell henvendelse	ACAPO AS
22.09.2023	09-07	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Oppdaterte Figurer	ACAPO AS
22.09.2023	09-06	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Oppdatert Krav (renskrevet)	ACAPO AS
22.09.2023	09-05	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Oppdatert Krav (med markerte rettelser)	ACAPO AS
22.09.2023	09-04	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Oppdatert Beskrivelse (renskrevet)	ACAPO AS
22.09.2023	09-03	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Oppdatert Beskrivelse (med markerte rettelser)	ACAPO AS
22.09.2023	09-02	Saksbehandling	20220990	INN	Besvarelse til Patentstyret	ACAPO AS
22.09.2023	09-01	Saksbehandling	20220990	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	ACAPO AS
11.08.2023	08-01	Saksbehandling	20220990	UT	Realitet patent	ACAPO AS
16.06.2023	07-02	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 Besvarelse til NIPO	ACAPO AS
16.06.2023	07-01	Saksbehandling	20220990	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	ACAPO AS
25.12.2022	06-02	Saksbehandling	20220990	UT	PT report 12:57:20
25.12.2022	06-01	Saksbehandling	20220990	UT	Realitet patent	ACAPO AS
14.10.2022	05-03	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Overdragelse - Signert	ACAPO AS
14.10.2022	05-02	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Fullmakt - Signert	ACAPO AS
14.10.2022	05-01	Saksbehandling	20220990	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	ACAPO AS
04.10.2022	04-01	Saksbehandling	20220990	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	Arill Fagereng
19.09.2022	03-01	Saksbehandling	20220990	UT	Formalia 1	ACAPO AS
19.09.2022	02-01	Saksbehandling	20220990	UT	Infobrev til oppfinner	ACAPO AS
16.09.2022	01-05	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Sammendrag	ACAPO AS
16.09.2022	01-04	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Krav	ACAPO AS
16.09.2022	01-03	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Figurer	ACAPO AS
16.09.2022	01-02	Saksbehandling	20220990	INN	P20456NO00 - Beskrivelse	ACAPO AS
16.09.2022	01-01	Saksbehandling	20220990	INN	Søknadsskjema Patent	ACAPO AS

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.

Description

TITTEL: Skovlelement omfattende kanal og lamell for bruk i havstrømsturbin.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører skovlelementene på en havstrømsturbin som har en hovedramme med baug, kontinuerlig konvekse rammesider og et rett avkortet eller spisst akterparti. Formen på hovedrammen er tilnærmet dråpeformet i horisontalplanet. Langs de kontinuerlige konvekse rammesidene er det anordnet skovlelementer som er festet via skinner, helst på utsiden av selve hovedrammen til havstrømsturbinen, hvori skovlelementet omfatter en innløpskanal, anordnet oppstrøms mot havstrømmen, og lamell anordnet i en spalteåpning mellom innløpskanalen og selve hovedkroppen på skovlelementet. Hvori hovedkroppen fortrinnsvis omfatter en flat oppstrømsflate, som er sirkulær eller rektangulær, og med tilsvarende halvkule- eller kjegleformet del mot en nedstrømsende.

Skovlelementene, som er anordnet på endeløse rotasjonskjeder, skyves bakover fra baugen og mot akterpartiet på hovedrammen ved hjelp av havstrømmen. Ved akterpartiet dreies skovlelementet ca.180 grader og blir trukket oppover mot baugen igjen, trekkraften kommer da fra de skovlelementene som skyves bakover fra baugen av havstrømmen. Når skovlelementet kommer tilbake til baugen dreies skovlelementet ca. 180 grader igjen, slik at innløpskanlen igjen står oppstrøms og kan trekkes bakover av havstrømmen. Rotasjonskjedet løper om og i drivende inngrep med ett eller flere drivhjul som driver en eller flere generatorer, fortrinnsvis via et eller flere gir, slik at havstrømsturbinen omdanner havstrømmens kinetiske energi (bevegelsesenergi) til elektrisk energi.

Det er i dag et stort behov for energi som ikke medfører noe ytterligere karbonutslipp til atmosfæren. Vindkraft er en kilde hvor utnyttelsen øker i takt med tiden, mens vannstrøm (havstrøm, tidevannstrøm, bølgestrøm), som er en enorm energikilde, er nesten ubenyttet per dags dato. Det å kunne frembringe elektrisk energi fra havstrømmens kinetiske energi (bevegelsesenergi) vil være viktig for å redusere miljøskadelige utslipp til atmosfæren ytterligere. Det er store verdenshavstrømmer som inneholder enorme mengder, mer eller mindre konstant, bevegelsesenergi, som for eksempel Golfstrømmen. Golfstrømmen holder en mer eller mindre konstant fart på opp mot 9 km/t visse steder, som kanskje ikke virker så mye, men tatt i betraktning så frakter Golfstrømmen ca.40 millioner kubikkmeter med vann hvert sekund, så blir det store krefter i arbeid. Det å kunne omdanne slike energikildene om til elektrisk energi, er oppfinnelsens bakgrunn.

Omtale av kjent teknikk

Havstrømsturbinteknologien må bygges for å motstå de voldsomme kreftene som kan oppstå under vann. De konvensjonelle bunnplasserte havstrømsturbinene, havmølller, må også være langt nok under vann til at de ikke kommer i veien for båttrafikk og havfiske. Samtidig må de ikke være langt fra land, for strømmen må transporteres til sivilisasjon via kabler. Hvis turbinene er midt ute på havet må det lages lange strømkabler, og mye energi vil gå tapt under transport. Alt dette gjør turbinene veldig kostbare, og begrenser i stor grad hvor turbinene kan plasseres.

Oppfinner har allerede to publiserte oppfinnelser på området, hvorav de begge omfatter havstrømsturbiner som ligger helt eller delvis under overflaten med tverrstilte plater som fanges av vannstrømmen.

WO2017213518 (A1) handler om en havstrømsturbin som er skarpt V-formet med en spiss mot strømmen, to rette rammesider med lineært økende avstand regnet med avstanden fra spissen, og med et bredt akterparti. På styrbord og babord side av den V-formede hovedrammen løper det hovedkjeder med tverrstilte plater som fanges av vannstrømmen, og hvor hovedkjedet driver et hjul som er koblet til en generator for å omdanne bevegelsesenergi til for eksempel elektrisk energi. Fra den bakre enden på det bredeste punktet dreies platene fra tverrstilt til langsrettede, og hovedkjedet returnerer i et skjermet rom mellom rammesidene med platene rettet langs hovedkjedet.

WO2020046134 (A1) er en videreutvikling fra den første oppfinnelsen, hvor nå havstrømsturbinen har blitt båtformet, med et baugparti som står opp mot vannstrømmen og med en bredere midtparti som strekker seg mot et smalere rett tverrstilt akterparti, og hvor styrbord- og babordside er utstyrt med hvert sitt endeløse kjede som har tverrstilte plater som løper fra baugpartiet mot akterpartiet med kraft fra vannstrømmen. Ved akterpartiet er det en vendemekanisme som vender platene til en passiv stilling, før de returneres av det endeløse kjedet tilbake til baugen hvor de igjen vendes til en aktiv stilling og føres akterover av havstrømmen.

Formål med foreliggende oppfinnelse

Den foreliggende oppfinnelsen tar generelt sikte på å løse minst ett, men fortrinnsvis flere av de problemene som eksisterer med kjent teknikk. Mer spesielt har det vært et formål ved oppfinnelsen å utvikle en havstrømsturbin med mer effektive skovlelementer. Det har også vært et formål å utvikle skovlelementer som kan stå på rekke, med redusert turbulens til neste skovlelement. Det er også en hensikt å utvikle en plassering av skovlelementene på selve havstrømsturbinen, slik at de får en økt effekten av hvordan vannstrømmen treffer skovlelementene. Det er også en hensikt å utvikle en havstrømsturbin som står med baugen opp mot vannstrømmen og med en utforming som gir god vannstrømhastigheten langs sidene av havstrømsturbinen der skovlelementene er plassert for å drives akterover av vannstrømmen.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen defineres av det selvstendige krav 1, hvor oppfinnelsen er et skovlelement innrettet for bruk i en havstrømsturbin omfattende følgende trekk: - en aksielt innrettet innløpskanal med en sentral akse og innrettet for å vende oppstrøms med en oppstrøms kanalåpning i sin driftstilstand, og

- med i det minste en aksielt innrettet lamell, med en oppstrøms lamellåpning som er anordnet innenfor en nedstrøms kanalåpning,

- en aksielt innrettet hovedkropp med en oppstrømsflate, som er anordnet innenfor en nedstrøms lamellåpning, og med et rotasjonssymmetrisk parti med en eller flere konvekse overflater som strekker seg fra oppstrømsflaten og forbi den nedstrøms lamellåpningen og mot en aksielt anordnet nedstrømsende på hovedkroppen.

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder utformingen av et skovlelement for bruk på en havstrømsturbin, slik at turbulens etter skovlelementet reduseres samtidig som drivkraften (eng. drag force) opprettholdes. Oppfinnelsen gjør også at vendemekanismen ved baug- og akterpartiet kun kan være et vanlig drivhjul, da skovlelementet vender naturlig til sin riktige driftstilstand ved å følge rotasjonen på det endeløse kjede i baug- og akterpartiet som er koblet sammen med drivhjulene.

Ytterligere, oppfinneriske utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Beskrivelse av figurer

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen skal i det etterfølgende omtales mer detaljert med henvisning til de medfølgende figurene, hvori:

Figur 1 viser en utførelse av oppfinnelsen hvor en havstrømsturbin 0 er fullt utrustet for å stå i en vannstrøm F og levere fornybar energi.

Figur 2 viser en utførelse av en havstrømsturbin 0 sett fra oversiden, uten påmontert utstyr som vist på Figur 1, hvor det vises en utførelse der skovlelementene er på utsiden av henholdsvis styrbord og babord sideramme SS, BP.

Figur 3 a) og b) viser en utførelse av et skovlelement 10.0 med sirkulær utforming av en oppstrømsflate 13.1 innrettet for bruk i en havstrømsturbin 1.0.

Figur 4 viser en utførelse av et skovlelement 10.0 med sirkulær utforming av en oppstrømsflate 13.1, hvor det er indikert at vannstrømmen F angriper mot sirkulær utforming av en oppstrøms kanalåpning 11.1.

Figur 5 a) og b) viser en utførelse av et skovlelement 10.0 med rektangulær utforming av en oppstrømsflate 13.1 innrettet for bruk i en havstrømsturbin 1.0.

Figur 6 viser en utførelse av et skovlelement 10.0 med rektangulær utforming av en oppstrømsflate 13.1, hvor det er indikert at vannstrømmen F angriper mot en oppstrøms kanalåpning 11.1 bestående av to vertikale plater.

Figur 7 viser en utforming av to venturi 30.0 ejektorer innrettet i et skovlelement 10.0 av en rektangulær utforming

Figur 8 a), b) og c) viser en software simulert turbulens situasjon av 3 utførelser av et skovlelement 10.0.

Figur 9a og 9b viser en software simulert turbulens situasjon med 3 skovlelementer 10.0 innrettet etter hverandre.

Beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen frembringer et skovlelement innrettet for bruk i en havstrømsturbin omfattende følgende trekk:

- en aksielt innrettet innløpskanal med en sentral akse og innrettet for å vende oppstrøms med en oppstrøms kanalåpning i sin driftstilstand, og

- med i det minste en aksielt innrettet lamell, med en oppstrøms lamellåpning som er anordnet innenfor en nedstrøms kanalåpning,

Begrepet aksielt innrettet skal tolkes slik som vist på figurene 3 - 6 med en hovedakse A. Hovedaksen A løper igjennom skovleelementet, slik at de delene som skovleelementet er bygget opp av er innrettet aksielt i forhold til den hovedaksen A.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor den ene eller de flere konvekse overflaten er rette og/eller ren plane konvergerende overflater, selv om slike overflater ikke gir like gode resultater, som den ene eller de flere konvekse overflater, i simuleringsmodellen, så vil det kanskje vises annerledes i praksis.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor hovedkroppen er hul, slik at oppstrømsflaten består av hovedsakelig en vannmasse.

I en utførelse av oppfinnelsen er den aksielt innrettede innløpskanalen på skovlelementet en aksielt innrettet innløpshylse, og den i den minste ene aksielt innrettet lamell er en lamellhysle og den aksielt innrettet hovedkroppen er en sirkulær oppstrømsflate.

I en annen utførelse av oppfinnelsen omfatter den aksielt innrettede innløpskanalen på skovlelementet minst to sideflater som er anordnet parvis og symmetrisk om den sentrale aksen og til siden for hovedkroppen til skovlelementet, og den aksielt innrettet hovedkroppen har en rektangulær oppstrøms flate.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor den i det minste ene lamellen har tverrsnittform som en vingeprofil og hvor tverrsnittformen er anordnet med sin konvekse hovedflate innrettet utover i forhold til den sentrale aksen og med sin haleende anorded ved den nedstrøms lamellåpningen.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor den i det minste ene lamellen er innrettet med en spaltåpning mot den aksielt innrettet hovedkroppen. Slik at det dannes Coanda effekt over hovedkroppen langs den konvekse overflaten mellom den oppstrøms flaten mot den nedstrøms ende. Dette medfører mindre turbulens og strømning rettet mot neste skovlelement. Dette medfører også høyere væskehastighet langs den konvekse overflaten, som igjen medfører lavere trykk, pærpendikulært på den konvekse overflaten noe som oppleves som et sug, som på grunn av geometrien bidrar som en drivende kraft på skovlelementet.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor skovlelementet har en total lengde på mellom 5 og 25 meter foretrukket mellom 10 og 20 meter og mer foretrukket på mellom 12 og 18 meter.

I en utførelse av oppfinnelsen er én eller flere venturi-ejektorer er aksielt innrettet i hovedkroppen, slik at en venturidyse har et innløp i oppstrømsflaten og en venturidiffusor har et utløp i nedstrømsenden, og hvor venturinnsugning suger inn luft eller vann. Innsugingen kan være lateralt i forhold til den sentrale aksen. Det er observert i modelleringen at det gir en bedre effekt ved bruk av en eller flere venturi ejektorer i skovlelementet og vi ønsker ikke å spekulere i eller gi en forklaring på hvorfor det gir en bedre effekt.

I en utførelse av oppfinnelsen der havstrømsturbinen som omdanner vannstrømmersenergi, omfatter to eller flere skovlelementer, videre omfatter følgende trekk:

‐ en hovedramme innrettet for å stå helt eller delvis nedsenket i en vannstrøm i sjøen eller i en elv,

‐ hvor hovedrammen omfatter

‐ et baugparti innrettet til å vende hovedsakelig mot vannstrømmen,

‐ styrbord og babord endeløse rotasjonskjeder med skovlelementer innrettet til å fanges ved baugpartiet og drives med bakover av vannstrømmen,

‐ hvor rotasjonskjedet løper om og i drivende inngrep med ett eller flere drevne hjul som driver en generator, og

‐ babord og styrbord siderammer som er kontinuerlig konvekse og som strekker seg fra baugpartiet og bak til

‐ et tverrstilt eller spisst akterparti som er smalere enn den største avstanden mellom babord og styrbord siderammer,

‐ hvor hvert av de endeløse rotasjonskjedene er utstyrt med skovlelementene, innrettet til å løpe langs med babord og styrbord siderammer.

I en videre utførelse oppfinnelsen der havstrømturbinen har rotasjonskjedene opplagret via en styrbord og babord rotasjonsskinne på henholdsvis styrbord og babord side av hovedrammen, slik at skovlelementene drives bakover av vannstrømmen ved siden av hovedrammen.

I en utførelse av oppfinnelsen der havstrømturbinen har hovedrammen som omfatter minst én vertikale babord bauglamell og minst én vertikal styrbord innrettet med vingeprofiler og hvor tverrsnittformen er anordnet med sin konvekse hovedflate utover fra baugpartiet og med sin haleende anordnet nedstrøms mot henholdsvis det styrbord og babord endeløse rotasjonskjede.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor havstrømsturbinen har minst tre stykker skovlelementer er anordnet i en rekke, etter hverandre, på henholdsvis det styrbord og på det babord endeløse rotasjonskjedet.

I en utførelse av oppfinnelsen generer havstrømsturbinens generatorer hydrogen, slik at energien omgjort til hydrogen kan lagres i tanker og hentes av skip for transport til land.

I en utførelse av oppfinnelsen hvor skovlelementet kan ballasteres (forandre tyngdemassen) i vann, enten manuelt eller automatisk, slik at tyngdemassen til skovlelementet kan justeres. Det er en fordel for å kunne redusere de vertikale kreftene som blir overført til styrbord og babord rotasjonsskinnene på havstrømsturbinen.

Nærmere beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen skal i det etterfølgende omtales mer detaljert med henvisning til de medfølgende figurene, hvori:

Figur 1 viser en utførelse oppfinnelsen hvor en havstrømsturbin (1.0) omfattende en hovedramme (0.0) som hovedsakelig omfatter en styrbord og en babord sideramme (SS, BS). Hovedrammen (0.0) omfatter videre et baugparti (BP) og et tverrstilt akterparti (PA). Ikke vist på Figuren, men akterpartiet kan også være spisst. Figuren viser hovedrammen med utrustning som en kran (K) og en babord livbåt (BL) og en styrbord livbåt (SL), noe som viser at dette omfatter en halvt nedsenkbar havstrømsturbin (0.0). En havstrømsturbin (1.0) kan også være helt nedsenkbar. Videre viser Figuren en måte på hvordan havstrømsturbinen (0.0) er opplagret i en opplagringsanordning i baugpartiet (BP), med en svivel i horisontalplanet, slik at baugpartiet (BP) vil justeres opp mot en vannstrøm (F) sin retning mot havstrømsturbinen (1.0). Figuren, som er et fugleperspektiv sett skrått ned forfra mot havstrømsturbinens babord side, viser videre skovlelementene som er innrettet på det et babord endeløst rotasjonskjede. I forkant, altså ved baugpartiet (BP), vises det to stykk vertikale bauglammeller, en styrbord og en babord, (8.1, 8.2), de er anordnet i starten av de endeløse rotasjonskjeden (4.1,4.2) på henholdsvis styrbord og babord side av havstrømsturbinen. På hoveddekket av havstrømsturbinen (1.0), hvor kranen (K) og styrbord og babord livbåt (SL, BL) er montert, er det også vist 4 stykk generatorer (G), som er koble via drivhjul som griper inn i de endeløse rotasjonskjedene (4.1, 4.2).

Figur 2 viser en utførelse av oppfinnelsen hvor en havstrømsturbin (1.0) er vist fra oversiden og hvor et baugparti er rettet opp mot en vannstrømm (F) med et tverrstilt akterparti (PA) i motsatt ende. Figuren viser videre hvordan babord og styrbord vertikale bauglameller (8.1, 8.2) er innrettet i forkant av de endeløse rotasjonskjedene (4.1, 4.2) på henholdsvis styrbord og babord side og hvordan de endeløse rotasjonskjeden (4.1, 4.2) er anordnet med skovlelementer (10.0) og videre innrettet rundt og griper inn i drivhjulene (5.1, 5,2, 5,3, 5,4), slik at drivakslene (6.1, 6.2, 6,3, 6,4) kan videre drive generatoren (G), som vist på Figur 1, direkte eller via ett eller flere gir.

Figur 3 a og b viser en utførelse av oppfinnelsen, hvor figur a) viser et langsgående snitt av skovlelementet (10.0) og figur b) viser skovlelementet (10.0) omfattende en aksielt innrettet innløpskanel (11.0), en aksielt innrettet lamell (12.0) og en aksielt innrettet hovedkropp (13.0). Figur 3a som viser en utførelse av skovlelementets snitt, omfattende en langsgående akse (A), en oppstrøms kanalåpning (11.1) som en oppstrøms hylseåpning, en nedstrøms kanalåpning (11.2) som en nedstrøms hylseåpning, en oppstrøms lamellåpning (12.1), en nedstrøms lamellåpning (12.2), oppstrømsflate (13.1) som sirkulær utførelse, et rotasjonssymmetrisk parti (13.2), en konveks overflate (13.3) og en aksielt anordnet nedstrømsende (13.4). Figur 3 a viser en utførelse der den oppstrøms lamellåpningen (12.1) er innrettet innfor den nedstrøms kanalåpningen (11.2) og videre at den nedstrøms kanalåpning (11.2) danner en spalteåpning mellom den aksielt innrettet innløpskanalen (11.0) og den aksielt innrettet lamellen (12.0). Figurene 3 a og b viser en utførelse av oppfinnelsen omfattende oppstrømsflaten (13.1) med en sirkulær utforming. Det rotasjonssymmetriske partiet (13.2) vil ha en konveks overflate (13.3) utformet som en kon med en avsluttende aksielt anordnet nedstrømsende (13.4). Det fremkommer ikke av figurene 3 a og 3 b hvordan den aksielt innrettet innløpskanelen (11.0), den aksielt innrettet lamellen (12.0) og den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0) er sammenkoblet. Sammenkoblingen avhenger av type materiale skovlelementet (10.0) er laget av, og om den for eksempel er plaststøpt kan det være aktuelt å bruke flere stivere og braketter enn om den er utformet i aluminium eller stål. Karbonfiber eller titan kan være andre aktuelle materialvalg, som vil kreve egnet tilpasninger av stivere og braketter ut i fra geometrien og beregninger. Det kan tenkes at de tre elementene;

1. den aksielt innrettet innløpskanelen (11.0)

2. den aksielt innrettet lamellen (12.0)

3. den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0)

i skovlelementet (10.0) blir satt sammen av minst to, helst fire, braketter i åpningene mellom 1 og 2, og mellom 2 og 3. Det kan også tenkes at den oppstrøms kanalåpning (11.1) har én eller flere vertikale og horisontale stivere. Det samme kan tenkes at den oppstrøms lamellåpningen (12.1) har én eller flere vertikal og horisontale stivere. Den aksielt innrettede hovedkroppen kan (13.0) kan også være hul, slik at oppstrømmsflaten (13.1) består av hovedsakelig en vannmasse (ikke vist på figuren).

Figur 4 viser en utførelse av oppfinnelsen, skovlelement (10), i et snitt mot en vannstrømretning (F). Figuren viser en aksielt innrettet innløpskanal (11.0), som en aksielt innrettet innløpshylse, med en oppstrøms kanalåpning (11.1) som en oppstrøms hylseåpning, og en nedstrøms kanalåpning (11.2) som en nedstrøms hylseåpning. Figuren viser videre en aksielt innrettet lamell (12.0), som er en utformet som en ring/hylse (kommer ikke tydelig frem av figuren, men om innløpskanalen er en hylse, så vil lamellen også være sirkulær), anordnet med sin oppstrøms lamellåpning (12.1) innenfor den nedstrøms kanalåpningen (11.2) og med sin nedstrøms lamellåpning (12.2) anordnet utenfor den nedstrøms kanalåpningen (11.2), hvor det fremkommer en spalteåpning mellom den aksielt innrettete innløpskanalen (11.0) og den aksielt innrettede lamellen (12.0), slik at deler av vannstrømmen (F) kan løpe ut mellom den nedstrøms kanalåpningen (11.2) og den aksielt innrettet lamellen (12.0) for de tre hovedelementene, Skovlelement (10,0, 10,1), overlapper lamell (12,0), som igjen overlapper hovedkroppen (13,0). Figuren viser en utførelse av den aksielt innrettede lamellen (12.0) med en konvekse hovedflate (12.3) pekende utover fra en langsgående akse (A) og mot den aksielt innrettete innløpskanalen (11.0) og hvor den aksielt innrettede lamellen har en hale ende (12.4), slik at den aksielt innrettete lamellen (12.0) har snittprofil som en flyvinge. Videre viser Figuren en aksielt innrettet hovedkropp (13.0) med en oppstrømsflate (13.1), som her er sirkulær, og som er innrettet innenfor nedstrøms lamellåpning (12.2), slik at det dannes en spalteåpning mellom den aksielt innrettede lamellen (12.0) og hovedkroppen (13.0) for at deler av vannstrømmen (F) skal kunne løpe igjennom. Figuren viser hovedkroppen (13.0) utformet med en konveks overflate (13.3) som strekker seg fra den oppstrøms flaten (13.1) til en nedstrøms ende (13.4). Videre viser Figuren hovedkroppen (13.0) som et rotasjonssymmetrisk parti (13.2), og i denne utførelse med sirkulær oppstrøms flate (13.1).

Figur 5 a) og b) viser en utførelse av oppfinnelsen, hvor figur a) viser skovlelementet (10.0) sett skrått forfra og figur b) viser skovlelementet (10.0) skrått bakfra omfattende en aksielt innrettet innløpskanel (11.0), to aksielt innrettete lameller (12.0) og en aksielt innrettet hovedkropp (13.0).

Figur 5a) som viser en utførelse av skovlelementet (10.0), omfattende en langsgående akse (A), en aksielt innrettet innløpskanal (11.0) omfattende to aksielt innrette plater, en oppstrømsflate (13.1).

Figurene 5 a) og b) viser en utførelse av oppfinnelsen omfattende oppstrømsflaten (13.1) med en rektangulær utforming. Det rotasjonssymmetriske partiet (13.2) vil ha 4 konvekse overflater (13.3) utformet som en konveks pyramide med en avsluttende aksielt anordnet nedstrømsende (13.4). Det fremkommer ikke av figurene 5 a) og 5 b) hvordan den aksielt innrettet innløpskanelen (11.0), den aksielt innrettet lamellen (12.0) og den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0) er sammenkoblet.

Sammenkoblingen avhenger av type materiale skovlelementet (10.0) er laget av, og om den for eksempel er plaststøpt kan det være aktuelt å bruke flere stivere og braketter enn om den er utformet i aluminium eller stål. Karbonfiber eller titan kan være andre aktuelle materialvalg, som vil kreve egnet tilpasninger av stivere og braketter ut i fra geometrien og beregninger. Det kan tenkes at de tre elementene; 1. den aksielt innrettet innløpskanelen (11.0),

2. den aksielt innrettet lamellen (12.0)

3. den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0)

Figur 6 viser en utførelse av oppfinnelsen, skovlelement (10), i et snitt mot en vannstrømretning (F). Figuren viser en aksielt innrettet innløpskanal (11.0), som består av to aksielt innrettet plater (som også kan være av buet utforming, ikke vist på Figuren), med en oppstrøms kanalåpning (11.1), og en nedstrøms kanalåpning (11.2). Figuren viser videre en aksielt innrettet lamell (12.0), som omfatter to vertikale aksielt innrettete lameller (12.0) anordnet på hver sin side av en aksielt innrettet hovedkropp (13.0), anordnet med sin oppstrøms lamellåpning (12.1) innenfor den nedstrøms kanalåpningen (11.2) og med sin nedstrøms lamellåpning (12.2) anordnet utenfor den nedstrøms kanalåpningen (11.2), hvor det fremkommer en spalteåpning mellom den aksielt innrettete innløpskanalen (11.0) og den aksielt innrettede lamellen (12.0), slik at deler av vannstrømmen (F) kan løpe ut mellom den nedstrøms kanalåpningen (11.2) og den aksielt innrettet lamellen (12.0). Figuren viser en utførelse av den aksielt innrettede lamellen (12.0) med en konvekse hovedflate (12.3) pekende utover fra en langsgående akse (A) og mot den aksielt innrettete innløpskanalen (11.0) og hvor den aksielt innrettede lamellen har en hale ende (12.4), slik at den aksielt innrettete lamellen (12.0) har snittprofil som en flyvinge. Videre viser Figuren en aksielt innrettet hovedkropp (13.0) med en oppstrømsflate (13.1), som her er rektangulær, og som er innrettet innenfor nedstrøms lamellåpning (12.2), slik at det dannes en spalteåpning mellom den aksielt innrettede lamellen (12.0) og hovedkroppen (13.0) for at deler av vannstrømmen (F) skal kunne løpe igjennom. Figuren viser hovedkroppen (13.0) utformet med fire konvekse overflater (13.3) som strekker seg fra den oppstrøms flaten (13.1) til en nedstrøms ende (13.4). Videre viser Figuren hovedkroppen (13.0) som et rotasjonssymmetrisk parti (13.2), og i denne utførelse med rektangulær oppstrøms flate (13.1).

Figur 7 viser en utførelse av oppfinnelsen med et skovlelement (10.0) som er utformet som et rektangulært skovleelement (10.2), hvor en hovedkropp (13.0) er anordnet med to stykk venturi-ejektorer (30.0) omfattende venturi-dyser (30.1) arrangert oppstrøms og venturi-diffusorer (30.2) arrangert nedstrøms, og hvor det er arrangert et venturi-innsug (30.3) fra venturi-ejektorene (30.0) og oppover til over vannoverflaten for innsugning av luft. Venturi-innsuget (30.3) kan også arrangeres for å suge inn vann fra omgivelsene rundt skovlelementet (10.0). Figuren viser videre at venturi-dysene (30.1) har innløp ved en oppstrøms flate (13.1) og venturidiffusorene har utløp ved en nedstrøms ende (13.4). Figuren viser også en utførelse av hovedkroppen (13.0) med to konvekse overflater (13.3) og to rett overflater som strekker seg fra den oppstrøms flaten (13.1), som er rektangulær, til en nedstrøms ende (13.4). Figuren viser også en aksielt innrettet innløpskanal (11.0) omfattende to plater og to aksielt innrettet lameller (12.0) vertikalt anordnet på hver sin side av hovedkroppen (13.0), i en spaltåpning mellom den aksielt innrettede innløpskanalen (11.0), bestående av to plater, og hovedkroppen (13.0).

Figur 8 a), 8 b) og 8c) viser tre forskjellige utførelser av skovleelementet (10.0) og hvordan turbulensen situasjonen blir i en fluidstrøm rettet mot dem.

Figur 8 a) viser et skovlelementet (10.0) omfattende en hovedkropp (13.0) med en utforming som en halvkule disk. Figuren viser stillestående fluid på fremsiden av hovedkroppen (13.0), mer konkret inni disken, noe som gir selve skovlelementet (10.0) en god skyvekraft (eng. drag force). Figuren viser også at det oppstår mye turbulens på bak hovedkroppen (13.0). Turbulens bak hovedkroppen (13.0) er ugunstig og medfører mindre fluidstrømning til neste skovlelement (10.0), som er anordnet i en rekke av skovlelementer (10.0) etter hverandre på et endeløst kjede på en havstrømsturbin.

Figur 8 b) viser et skovlelement (10.0) omfattende en hovedkropp (13.0) med en aksielt innrettet innløpshylse (11.0), hvor det er en spalteåpning imellom den aksielt innrettede innløpshylsen (11.0) og hovedkroppen (13.0). Figuren viser mindre stillestående fluid enn i Figur 8a) på fremsiden av hovedkroppen (13.0), noe som indikerer mindre skyvekraft (eng. drag force). Figuren viser dessuten mindre turbulens enn 8a) bak hovedkroppen (13.0), som gir en økt fluidstrømning til neste skovlelement (10.0), som er anordnet i en rekke av skovlelementer (10.0) etter hverandre på et endeløst kjede på en havstrømsturbin.

Figur 8 c) viser et skovlelement (10.0) i hensikt til oppfinnelsen omfattende en hovedkropp (13.0) med en aksielt innrettet innløpshylse (11.0) og en aksielt innrettet lamellhylse (12.0), hvor det er spalteåpning mellom den aksielt innrettede innløpshylse (11.0) og den aksielt innrettede lamellhylsen (12.0), samt at det er en spalteåpning mellom den aksielt innrettede lamellhylsen (12.0) og hovedkroppen (13.0). Figuren viser mer stillestående fluid enn de foregående i Figurene 8a) og 8b) på fremsiden av hovedkroppen (13.0), noe som indikerer mer skyvekraft (eng. drag force). Figuren viser også mindre turbulens enn de foregående Figurene 8a) og 8b) bak hovedkroppen (13.0), som gir en økt fluidstrømning til neste skovlelement (10.0), som er anordnet i en rekke av skovlelementer (10.0) etter hverandre på et endeløst kjede på en havstrømsturbin.

Figur 8a)-c) Turbulens situasjon med vist av 3 utførelser av et skovlelement:

a) Et skovlelement (10.0) omfattende en hovedkropp (13.0) utformet som en halvkule disk.

b) Et skovlelement (10.0) omfattende en innløpshylse (11.0) og spalteåpning mot en hovedkropp (13.0) met sirkulær oppstrøms flate .

c) Et skovlelement (10.0) omfattende en innløpshylse (11.0) og spalteåpning mot en hovedkropp (13.0) met sirkulær oppstrøms flate hvor det er anordnet en aksielt innrettet lamell (12.0), sirkulær, i spalteåpningen .

Figur 9 a) og 9 b) viser en utførelse av oppfinnelsen hvor det er simulert med tre skovleelementer (10.0, 10,1) i rekke etter hverandre mot en fluidstrømning.

Figur 9a) viser tre skovlelementer (10.0) hvor hver av dem omfatter en oppstrøms kanalåpning (11.1) og hvor en fluidstrøm kommer inn i en aksielt innrettet innløpskanal (11.0), og hvor deler av fluidstrømmen fortsetter inn i en oppstrøms lamellåpning (12.1) og videre igjennom en aksielt innrettet lamell (12.0) til fluidstrømmen treffer en oppstrømsflate (13.1), og blir ført ut igjennom en spalteåpning mellom den aksielt innrettede lamellen (12.0) og den oppstrømsflaten (13.1) på en hovedkropp (13.0). Den delen av fluidstrømmen som ikke går igjennom den aksielt innrettede lamellen (12.0), blir ført ut igjennom en spalteåpning mellom den aksielt innrettete innløpskanalen (11.0) og den aksielt innrettede lamellen (12.0). Figuren viser videre en modell av fluidstrømmen som får en høyere hastighet rundt og forbi hovedkroppen (13.0) enn foran hovedkroppen (13.0) og at fluidstrømmen følger hovedkroppen (13.) bakover mot en aksielt innrettet nedstrømsende (13.4) før den slipper overflaten på hovedkroppen (13.0) og går videre mot neste skovlelement (10.0) i rekken.

Figur 9 b) viser et plottdiagram av en fluidstrømning som går mot og rundt skovlelementene (10.0) anordnet i en rekke etter hverandre, eksempelvis på et endeløst kjede innrettet på en havstrømsturbin. Figuren viser hvordan fluidstrømmen Figuren viser økt fluidstrømningshastighet rundt skovlelementene (10.0) og lite stillestående vann ved den aksielt innrettede nedstrømsenden (13.4). Figuren viser roligere fluidstrømning innenfor innløpskanalen (11.0), lamellen (12.0) og foran oppstrømsflaten (13.1) enn omgivelsene.

Referansetabell

Claims

Patentkrav

1. Et skovlelement (10) innrettet for bruk i en havstrømsturbin (1) omfattende følgende trekk:

- en aksielt innrettet innløpskanal (11.0) med en sentral akse (A) og innrettet for å vende oppstrøms med en oppstrøms kanalåpning (11.1) i sin driftstilstand, og - med i det minste en aksielt innrettet lamell (12.0), med en oppstrøms lamellåpning (12.1) som er anordnet innenfor en nedstrøms kanalåpning (11.2),

- en aksielt innrettet hovedkropp (13.0) med en oppstrømsflate (13.1), som er anordnet innenfor en nedstrøms lamellåpning (12.2), og med et rotasjonssymmetrisk parti (13.2) med en eller flere konvekse overflater (13.3) som strekker seg fra oppstrømsflaten (13.1) og forbi den nedstrøms lamellåpningen (12.2) og mot en aksielt anordnet nedstrømsende (13.4) på hovedkroppen (13.0).

2. Et skovlelement (10) i følge krav 1 omfattende følgende trekk;

- hvor den aksielt innrettede innløpskanalen (11.0) omfatter en aksielt innrettet innløpshylse, og hvor den i den minste ene aksielt innrettet lamell (12.0) omfatter en lamellhylse, og hvor den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0) omfatter en sirkulær oppstrømsflate.

3. Et skovlelement (10) i følge krav 1 omfattende følgende trekk;

- hvor den aksielt innrettede innløpskanalen (11.0) omfatter minst to sideflater anordnet parvis symmetrisk om den sentrale aksen (A) og til siden for hovedkroppen (13.0), og hvor den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0) omfatter en rektangulær oppstrøms flate.

4. Et skovlelement (10) i følge krav 1, hvor den i det minste ene lamellen (12.0) har tverrsnittform som en vingeprofil og hvor tverrsnittformen er anordnet med sin konvekse hovedflate (12.3) innrettet utover i forhold til den sentrale aksen (A) og med sin haleende (12.4) anordnet ved den nedstrøms lamellåpningen (12.2).

5. Et skovlelement (10) i følge krav 4, hvor den i det minste ene lamellen (12.0) er innrettet med en spaltåpning mot den aksielt innrettet hovedkroppen (13.0).

6. Et skovlelement (10) ifølge et hvert av de foregående kravene, hvori én eller flere venturi ejektorer (30.0) er aksielt innrettet i hovedkroppen (13.0), slik at en venturi dyse (30.1) har et innløp i oppstrømsflaten (13.1) og en venturi diffusor (30.2) har et utløp i den nedstrømsenden (13.4), og hvori venturinnsugning (30.3) suger inn luft eller vann.

7. Havstrømsturbinen (1) for omdannelse av vannstrømmers energi, omfattende to eller flere skovlelementer (10.0) i følge et eller flere av de foregående kravene 1 -6, videre omfattende følgende trekk:

‐ en hovedramme (0.0) innrettet for å stå helt eller delvis nedsenket i en vannstrøm (F) i sjøen eller i en elv,

‐ hvor hovedrammen (0.0) omfatter

‐ et baugparti (PB) innrettet til å vende rett mot vannstrømmen (F),

‐ styrbord og babord endeløse rotasjonskjeder (4.1, 4.2) med skovlelementer (10) innrettet til å fanges ved baugpartiet (PB) og drives med bakover av vannstrømmen (F),

‐ hvor rotasjonskjedet (4) løper om og i drivende inngrep med ett eller flere drevne hjul (5) som driver en generator (G), og

‐ babord og styrbord siderammer (PS, SS) som er kontinuerlig konvekse og som strekker seg fra baugpartiet (PB) og bak til

‐ et tverrstilt eller spisst akterparti (PA) som er i det minste smalere enn den største avstanden mellom babord og styrbord siderammer (PS, SS),

‐ hvor hvert av de endeløse rotasjonskjedene (4.1, 4.2) er utstyrt med skovlelementene (10), innrettet til å løpe langs med babord og styrbord siderammer (PS, SS).

8. En havstrømturbinen (1) ifølge krav 7, hvori rotasjonskjedene (4.1, 4.2) er opplagret via en styrbord og babord rotasjonsskinne (5.1, 5.2) på henholdsvis styrbord og babord side av hovedrammen (0), slik at skovlelementene (10.0) drives bakover av vannstrømmen (F) ved siden av hovedrammen (0.0).

9. En havstrømturbinen ifølge krav 7, hvori hovedrammen (0.0) omfatter minst én vertikale babord bauglamell (8.1) og minst én vertikal styrbord bauglamell (8.2) innrettet med vingeprofiler og hvor tverrsnittformen er anordnet med sin konvekse hovedflate utover fra baugpartiet (PB) og med sin haleende anordnet nedstrøms mot henholdsvis det styrbord og babord endeløse rotasjonskjede (4.1, 4.2).

10. En havstrømsturbin (1) ifølge krav 7, hvori det er minst 3 stykker skovlelementer (10) i rekke på hvert av det styrbord og på det babord endeløse rotasjonskjedet (4.1, 4.2).

Drawings

Priority

No priority

Patent classes

IPC classes

F03B 13/26

F03B 17/06

F03D 1/04

CPC classes

F03B 13/264

F03B 17/066

F03B 17/068

F03B 17/06

F03D 1/04

Citations

US 2015086327 A1 (A1)

EP 2206915 A2 (A2)

Applicants, owners and inventors

Owners

RANDSEA AS

Arås brygge 11A

3138 SKALLESTAD

NO (FÆRDER Municipality, Vestfold county)

Org. number: 920737099

Inventors

Arill Fagereng

Danholmen 9

3128 NØTTERØY

NO (FÆRDER Municipality, Vestfold county)

Agent

ACAPO ONSAGERS AS

Edvard Griegs vei 1

5059 BERGEN

NO (BERGEN Municipality, Vestland county)

Org. number: 932214636

Reference: P20456NO00

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

No liens or licenses registered

Gazette entries

No Gazette entries found

Only events from 2024.03.04 and onwards are shown.