<p>This report investigates a possible solution to the problem with adapting wave powerplants to work in countries with tidal water. The wire connecting the buoy at the surface with the generator at the bottom needs to adjust to the varying water depth. Our solution to this problem is to attach the wire to a jack which is then placed inside the buoy. The jack is then powered by an electric engine. The report discuss what forces the buoy will be exposed to and then the structural integrity of the design is evaluated through simulations. Finnaly we look into the possibility of powering the enigne with solar cells.</p>

This report investigates a possible solution to the problem with adapting wave powerplants to work in countries with tidal water. The wire connecting the buoy at the surface with the generator at the bottom needs to adjust to the varying water depth. Our solution to this problem is to attach the wire to a jack which is then placed inside the buoy. The jack is then powered by an electric engine. The report discuss what forces the buoy will be exposed to and then the structural integrity of the design is evaluated through simulations. Finnaly we look into the possibility of powering the enigne with solar cells.

The division of Electricity at Uppsala University is developing a wave energy converter(WEC) consisting of a linear generator connected to a bouy at the water surfacethrough a wire cable called the connection line.During extreme conditions, the wave power plant will experience forces up to 500kN, which lead to unnecessary wear and will ultimately cause the failure of theconverter. To prevent this there is a need for a damper.The wave energy converter works at a maximum efficiency when the translator’sare centered with respect to the stator. Due to tidal movements the position of thetranslator can deviate. There for a mechanical divice that will compensate for this isneeded.This report describes the further development of an earlier project where a tidalwave compensator for a wave energy converter of Seabased AB was developed. Thecompensator Mattias Maier developed in the earlier project needed a locking systemto lock thecompensators position when not active. This report also illustrates the developmentof a damperthat is to be implemented in the WEC. The damper´s function is toprevent peak forces to occurring. This has to be achiveble without lowering thepower plant’s efficiency, meaning that it should only start to moderate the force whenit goes above 200 kN.The design process consisted in developing and dimensioning twosolutions, with special consideration to the standard components and manufacturingmethods available at the workshop in Lysekil.The project resulted in 3D modeled design solutions and complete manufacturingdrawings. We also present some recommendations for further studies in chapter 8.

Detta examensarbete handlar om att konstruera ett monteringsverktyg som ska monteras på en ABB industrirobot IRB6000 S3 M91 och användas vid Uppsala Universitet för att automatisera ett arbetsmoment. Arbetsmomentet är att införa en gängad plaststång och muttra fast den genom 210 st respektive 260 st tunna statorplåtar.Arbetet började med att förstå det olika momenten som behövdes för att utföra arbetsmomentet manuellt. För att se den manuella monteringen, gjordes ett besök på tillverkningsverkstaden i Lysekil, där möjlighet gavs att se och förstå den manuella montering som utfördes.Efter besöket utfördes olika tester för att avgöra vilka metoder som fungerar för att kunna dra åt muttern mot statorplåtarna. Ett kvalitetshus användes med kundens önskemål, för att värdera fram rätt produktegenskap på monteringsverktyget.Olika konceptkonstruktioner på hur monteringsverktyget skulle kunna utföra arbetet designades och jämfördes med monteringstesterna samt kvalitetshuset för att slussa bort det svaga verktygsidéerna. Komponenter valdes ut för det utvalda verktygskoncept och en slutlig design utfördes på en Cad-konstruktion. Med prisuträkning för det komponenter som valdes, skulle robotverktyget kosta omkring 15 000 kr om den tillverkades.Monteringsverktyget applicerades senare på ett robotsimuleringsprogram (Robotstudio) och simulerade hur roboten skulle kunna jobba med monteringsverktyget, för att sedan kunna kalkylera den tid som skulle behövas för att utföra hela arbetsmomentet med en industrirobot. Det visar att arbetet skulle ta ca 124 sekunder för 210 st statorplåtar, och ca 106 sekunder för 260 statorplåtar.Då arbetet är utfört är detta bara ett förslag på hur monteringsverktyget skulle kunna se ut och vilka komponenter som skulle kunna användas. Examensarbetet visar inte ett optimalt monteringsverktyg, utan ett koncept på ett verktyg som skulle kunna utföra arbetsmomentet med hjälp av en industrirobot. / This thesis is about a robotic tool concept to be used in Uppsala University to automate a particular task. The task is to insert a threaded plastic rod through 210, respectively 260, one millimetre thin steel plates. After inserting the plastic rod, the rod needs to be tightened with a flat washer and a screw-nut.The project started by trying to understanding every step of the task, which was being performed by manual workers. After understanding all of the steps that go in to mounting a plastic rod through all those steel plates, made it possible to design a robotic tool that should workTests were performed to see what method could be used to mount and tighten the screw-nut. A quality control model was constructed to see what properties that was most desirable in the robotic tool.Three different concepts were designed on how the robotic tool could perform the said task. By comparing the concept tools with the desirable properties, it was possible to choose one tool design and pick several components to construct the said out robotic tool in a Cad program. With the price calculation for components selected, the robotic tool would cost around 15,000 SEK if it was manufactured.The final stage of the robotic tool was then implemented in a simulation program, to see and calculate the time each motion of the mounting operation would take. It showed that when it was mounting on 210 thin steel plates it took 126 seconds and for 260 thin steel plates it took 106 seconds.This robotic tool in this thesis is a concept design on how the robotic tool could look like and how it could work. The design of the tool is not optimal, but it is a design which could perform said task by being used with an industrial robot.

Den största delen av all energi på jorden utvinns idag från fossila bränslen. Detta innebär stora faror för miljön såsom utsläpp av växthusgaser. För att uppnå en hållbar utveckling behöver vi miljövänliga och förnybara energikällor. Vågkraft är därför en bra lösning för framtidens energiförsörjning med många fördelar. På avdelning för Elektricitetslära i Ångströmslaboratoriet vid Uppsala universitet jobbar man med utvecklingen av ett vågkraftkoncept där en boj som flyter på havsytan kopplas till en generator på havets botten. Arbetet sker inom det så kallade Lysekilsprojektet och systemet testas på en anläggning i Lysekil på västkusten. I den befintliga konstruktionen kopplas bojen med hjälp av tre kättingar till en vajer som går till generatorn. På grund av vågornas rörelse uppstår nötningar där de tre kättingarna kopplas till bojen och till varandra. Det finns också stor risk för korrosion. Syftet med detta examensarbete är att komma på ett nytt koncept för infästningen mellan bojen och vajern till generatorn. Målet är att minska nötningen och på så sätt minska behovet av underhållsarbete. Det första steget i arbetet var att generera flera koncept på möjliga konstruktionslösningar. Ett koncept som baseras på att fyra balkar placeras ovanpå bojen med en platta i mitten där vajern fästes med hjälp av en fästanordning valdes som det lämpligaste konceptet. Konceptet vidareutvecklades med hjälp av CAD-programmet SolidWorks. Konstruktionen som arbetades fram motsvarar till största delen den kraftspecifikation som arbetades fram i början av projektet. Den kan klara av en kraft på 500 kN, som kan uppstå vid de största vågorna. Den har inga rörliga delar, så det kommer inte att ske någon nötning. Istället för kättingar används en vajer som är väl skyddad mot korrosion. Konstruktionen behöver inte lika mycket underhåll som den befintliga konstruktionen med kättingar. Den är också lätt att montera, förutsatt att rätt verktyg konstrueras. / Today most of all energy on earth is produced from fossil fuels. This presents a danger to the environment such asemission of greenhouse gases. In order to achieve sustainable development we need clean and renewable energy sources. Wavepower is a good solution for future energy supply, with many advantages. The Department of Electricity in the Ångström Laboratory at Uppsala University works with the development of a wave power concept where a buoy floating on the sea surface is connected to a generator on the sea floor. The work is performed within the so-called Lysekilproject and the system is tested at a facility in Lysekil on the Swedish west coast. In the existing design, a buoy is connected to the wire that goes from the generator by means of three chains. Due to wave movement wear occurs where the three chains are coupled to the buoy and to each other. There is also a risk of corrosion. The purpose of this thesis is to come up with a new concept of attachment between the buoy and wire to the generator. The objective is to reduce wear, thus reducing the need for maintenance work. The first stage of this work was to generate several concepts of possible design solutions. A concept which is based on four beams placed on top of the buoy and a plate in the middle where the wire is secured by a fastener was selected as the preferred concept. This concept was further developed using the CAD-program SolidWorks. The final structure corresponds to a large extent to the requirement specification which was developed in the beginning of the project. It can withstand a force of 500 kN, which may arise due to the biggest wave during a storm. It has no moving parts, so there will be no wear. Instead of chains a wire is used, which is well protected against corrosion. The proposed design does not need as much maintenance as the existing structure with chains. It is also easy to assemble, provided that the right tool is constructed.

Detta projekt undersöker olika alternativ av design utav transmissionskedja för ett vågkraftverk. Designen av koncepten kan delas in i två grupper, en grupp med styva länkar och rörliga leder och en annan grupp med stela leder och böjflexibla länkar. Analysen genomförs genom att undersöka olika tvärsnitt och olika material. De material som länkarna undersöks för är kolstål, rostfritt stål, aluminium, glas- och kolfiberkomposit. Analyserna utförs analytiskt för transmissioner med stela leder och böjflexibla länkar och för styva länkar med rörliga leder används Solidworks tillsammans med Ansys Workbench. En transmission med rörliga leder togs fram och idén baserades på en rullkedja. Denna design klarar de ställda kraven men det skapas problem i kontakteringen mellan kedjelederna där det blir koncentrationsspänningar och mycket slitage. I nuläget finns det inte några bussningar eller lager som klarar kraven som ställs på kedjan. I den andra gruppen med stela leder och böjflexibla länkar togs det fram två koncept. Den första har ett rektangulärt tvärsnitt och den andra ett runt. Den med det runda tvärsnittet klarar inte kraven då både böj- och dragspänningarna inte kan hållas tillräckligt låga samtidigt.Konceptet med det rektangulära tvärsnittet, som liknar ett band, klarar alla krav förutom utmattningskravet. Då bandet är tillverkat i stål blir bandets bredd för stor för bojen. Då bandet är tillverkat i aluminium uppfylls inte utmattningskravet. Fiberkompositer tappar mer än 50 % av sin styrka efter 10 miljoner repetitioner vilket gör att de måste bytas ut med jämna mellanrum för att undvika brott. / This project examines different options of designs of transmission chains for a wave power plant. The different designs can be divided into two groups, one group that contains chains with stiff links and moving joints and another group with stiff joints and bend flexible links. The analysis is carried out by examining different cross sections and different materials. The links are evaluated with carbon steel, stainless steel, aluminum, glass and carbon fiber composite. The analyses are preformed analytically for the group with stiff joints and bend flexible links and the group with stiff links and moving joints are examined with Solidworks together with Ansys workbench. One transmission with stiff links and moving joints was made inspired by a roller chain. This design meets the requirements, but problems occur in the contact between the links, where it appears concentration stresses and a lot of wear. At present there are no bearings that meet the demands on the chain.In the second group with stiff joints and bend flexible links, two designs were developed. The first one has a rectangular cross section and the other one has a round. The circular cross section does not meet the requirements, since both bending and tensile stresses cannot be kept low enough at the same time. The design with the rectangular cross section meets all the requirements except the fatigue requirement. After 10 million repetitions the fiber composites loses more than 50 % of its strength, which means that they needs to be replaced periodically to avoid fracture.

Detta examensarbete syftar sig till att undersöka olika konceptuella lösningar utav en transmissionslina för ett vågkraftverk. De tre olika konceptuella lösningarna är; ett rep av materialet HMPE (High Modulus Polyethylene), en transmissionslina baserad på KONE Ultrarope samt en transmissionskedja baserad på elastomera lager. Dessa har indelats i nämnd följd enligt koncept A, koncept B och koncept C. Analysen av dessa grundar sig i befintlig information och kunskap. Från dessa koncept har sedan koncept A valts att studeras vidare för optimering, vilket gjordes genom bedömning enligt Pughmetoden. Verktyget Solid Edge har använts vid framtagandet av koncept A och B. Vid optimeringen för koncept A så konstruerades en trumma för att minimera nötning, maximera repets livslängd samt för att uppnå de satta kraven. / This bachelor’s thesis aims to examine different conceptual solutions of transmission lines for a winch-based wave power plant. The different concepts are; a rope of the material HMPE (High Modulus Polyethylene), a transmission line based on KONE Ultrarope and a transmission chain based on elastomeric bearings. These have then been divided in that order into concept A, concept B and concept C. The analyses of these are based on existing information and knowledge. From these concepts, concept A has been chosen to be further analyzed and optimized. Concept A was chosen by following the method of a Pugh matrix. The modeling software Solid Edge has been used when developing concepts, A and B. Concept A was optimized by designing a drum that minimize abrasion, maximize the life of the rope and was also adjusted for reaching the specific requirements.

Obtaining the perfect renewable energy source is one of the most important questions of our lifetime. One renewable energy source that could be of interest in this question because of the characteristics of the power that could be extracted from it is wave energy. There has however not been enough research done to reach a technology viable enough for large scale adoption. This study was made to investigate how to formulate the optimum design guidelines and criteria for a chain and shackle in the connection line between buoy and wave energy converter (WEC). Firstly, by conducting a literature study the material and design of the system was chosen. A main goal of the report was to make it have value in the industry, because of this the choice of design and material was based on industry standards. The material choice became the austenitic stainless steel with the grade R4, and the design of choice became the stud less chain link and the forelock shackle. A value of the expected force in the buoy WEC connection line (buoy line) was extracted from sixteen different data sets given from a wave tank test done in COAST Laboratory of Plymouth University, UK. These tests were done with two different buoys, one with a cylindrical shape and one with a torus shape. They were also done with and without dampening (the dampening was equal to 59 kN). Each of these four configurations had four different tests conducted on them resulting in a total of sixteen different data sets. The force value that occurs in the buoy line from the sixteen different wave tank tests was then scaled up and used in calculating the final diameter of the chain link. A safety factor of 1.35 was used to account for the statistical uncertainties in the characteristic properties of the specific part. These calculations were based on the fact that all chains have to be proof loaded at 70 % of their minimum theoretical breaking load and that a chain should at maximum undergo a force that is equal to 25 % of its minimum breaking load. Extra material was also added to accommodate for the corrosion that will occur in submerged environments. Finally, a finite element analysis was done on one of the chains links. The results showed that the biggest amount of von Mises stress and equivalent plastic strain occur in the inner corner of the chain link. All the contact area and the “crown” were however also shown to have plastically deformed. The plastic deformation in the contact area does not discredit the design because it is a local plasticity in a small region which leads to work hardening which in turn means that the new yield strength is higher at the deformed points, this in turn means that the wave climate will only elastically deform the system under its cyclic load and that the system will not plastically deform more than the results from the proof loading. This is very positive and will give the system a prolonged lifetime. However plastic deformation in the “crown” contributes to crack initiation which with time may lead to fatigue failure and should be considered in future studies.

Novige develops a wave energy converter (WEC) concept that utilizes wind-generated wave to create electricity. The system uses a float and a hydraulic cylinder to pump water up to a turbine, similar to an inverted hydro power plant. The penstock system that delivers the fluid to the turbine was optimized for efficiency and a theoretical efficiency of the penstock was calculated. The penstock and the surrounding components were updated to a commercial size. The longer cylinder resulted in a larger loss from the hydrostatic pressure. The optimal pipe diameter was calculated by comparing the friction loss and the additional weight resulting from a larger pipe. For the penstock the piping elements were compared and chosen for a higher efficiency. The penstock system can be optimized for efficiency by using pipe elements with lower coefficients of loss. It is more efficient to divert the flow as little as possible, while maintaining the same flow velocity throughout the system. Losses can be reduced by choosing the optimalpipe diameter size, therefore making the penstock as light as possible, while also reducing thepipe friction. The hydrostatic pressure from the height of the cylinder is the largest source of lossin the system. The efficiency of the redesigned penstock was found to be 93.7%. / Novige utvecklar ett vågkraftverks koncept som utnyttjar vindvågor för att generera elektricitet. Systemet använder sig av en flotte och en hydraulisk cylinder för att pumpa vatten upp till en turbin, det kan liknas vid ett inverterat vattenkraftverk. Tilloppstuben som leder vattnet till turbinen optimerades för effektivitet och den teoretiska effektiviteten av tilloppstuben beräknades. Tilloppstuben och de omgivande komponenterna uppdaterades för den kommersiella varianten. Den längre cylindern resulterade i större förluster på grund av det hydrostatiska trycket. Den optimala rör diametern beräknades genom att jämföra friktions förlusterna och de förluster som uppstår på grund av större rör vikt. Olika rörelementen i tilloppstuben jämfördes och valdes med avsikt på effektivitet. Effektiviteten i tilloppstuben kan optimeras genom att välja rörelement med lägre förlustfaktor. Det är mer effektivt att dela på flödet så lite som möjligt och behålla samma flödeshastighet genom hela systemet. Förlusterna kan minskas genom att välja den optimala rördiametern, vilket ger en så låg vikt som möjligt samtidigt som friktionsförlusterna i röret reduceras. Det hydrostatiska trycket från höjden av cylindern är den största orsaken till förlust i systemet. Effektiviteten av det nya tilloppstubs systemet är 93.7%.

Since mankind found out that she is the reason to the recent global warming shehas, in some societies, begun a conversion of her society, from driven by fossil fuel tosustainable fuel. One of these is so called wave energy.CorPower Ocean's wave energy converter consist of a buoy, which through a wire,is connected to a shaft in the plant. This shaft drives two gas lled and pressurisedpistons, which stores the energy from the buoy's upward motion and returns it at thebuoy downward motion, aiming at evening the energy production over the cycle. Inthe wave energy converter there are several seals, between hydraulic uids, betweenhydraulic uids and the gas pistons as well as between the plant and the surroundingocean where the shaft exits the plant.To select the right kind of seals the range in the working temperature of the surroundinguids need to be known, as do the load of the waves on the shaft. This inorder to select seals of the right material and to construct a linear guide.The purpose of this thesis is to acquire the initial demands for the seal and linearguide. In other words make a thermal analysis of the surrounding environmentin order to select seals and an initial load analysis in order to construct a robustlinear guide.The result is that in order to control the temperature, a reservoir volume shouldbe added to the cylinders and a change in this volume gives the most eect on thetemperature and compression rate. Regarding the linear guides, slide rings on bothsides of the two outer seals should be enough. This thesis should be viewed as aninitial analysis of the sealing problem to be able to outline the demands on the sealsand linear guides related to the gas compartments. / Sedan manninskan ck reda pa att hon ar orsaken till den senaste tidens globalauppvarming har hon, i nagra samhallen, paborjat en omstallning av sitt samhalle,fran fossila branslen som drivmedel till langsiktigt hallbara drivmedel. Ett av dessaar sa kallad vagkraft.CorPower Oceans vagkraftverk bestar av en boj, som genom en vajer faster i endragstang i sjalva kraftverket. Denna dragstang driver tva gasfyllda och trycksattakolvar, som lagrar energin fran bojens uppgaende rorelse och aterger den vid bojensnedgande rorelse, med malet att dessa jamnar ut kraftproduktionen over cykeln. Iverket nns era tatningar, mellan olika hydraulvatskor, mellan hydraulvatskor ochgaskamrarna samt mellan verket och det omgivande havet dar dragstangen gar ut urverket.For att kunna valja ratt tatningar maste spannet i arbetstemperatur pa de omgivandeuiderna, samt lasten fran vagorna pa dragstangen, vara kanda. Detta foratt tatningar av ratt material ska kunna valjas och en linjarguide konstrueras.Detta arbete syftar till att ta fram de initiella kraven pa tating och linjarguide.Med andra ord gora en termisk analys av den omgivande miljon for att kunnavalja tatningar samt en inledande kraftanalys for att kunna konstruera en robustlinjarguide.Slutsatsen blir att for att styra temperaturen, bor en reservoirvolym laggas till cylindrarnaoch en andring av volymen pa denna ger storst eekt pa gasens temperaturoch kompressionsgrad. For linjarguidens del bor det ga bra med glidringar pa badasidor om de yttersta tatningarna. Det exakta valet av tatingslosning kommer Cor-Power Ocean dock att arbeta fram med ett lampligt foretag. Denna uppsats ska sessom en inledande analys av tatningsproblemet for att kunna ange huvuddragen avkraven pa tatningar och linjarguider relaterade till gascylindrarna