专利名称：海浪发电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及海浪发电站和其部署的方法，其中，该海浪发电站包括收集来自海浪的波浪能量的浮体；并且尤其涉及包括用于海浪发电站的至少一个支撑部件的海浪发电站，其中，通过在浮体中中央定位的孔布置和定位至少一个支撑部件，其中浮体中的孔提供了从浮体的顶面至浮体的底面的通道；其中，该方法包括将自升式锚附接至海浪发电站的步骤，以及利用自升式锚将海洋发电站定位在海洋海床上的步骤。
背景技术：
与现有技术中更传统发电能源相比，不同设计的海浪发电站是可替选的能源的已被熟知的示例。然而，现只有海洋发电站的极少的成功商业设备(installation)。海洋发电站优选地安装在提供波浪稳定状态的海洋的区域中。这意味着优选的位置为具有恶劣天气状况的海洋的区域。这意味着海浪发电站需要为耐用和坚固的结构，这就增加了建设设备的成本以及通常的维护设备的成本。因此，波浪发电站的能量生产的效率是最重要的。尽管波浪发电站的机能对于本领域技术人员来说简单易懂，但是改良这种设备的效率已被证明是一种挑战。设备成本、预期的维护成本等等必须与能量的大概生成成果比较，并且与为市场提供能量的更传统的发电能源相比能量生成必须为更据经济竞争力的以使其能被当做真正可替选的发电能源。改进海浪发电站的经济性意味着设备应该更便宜地建造和安装，并且同时能禁受住环境状况。进一步，维护成本应被降低，且应改进将波动转换成例如电能的效率。改进和/或减少海浪发电站的复杂性并不只是改进海浪发电站的经济性，还是为未来的环境友好可持续发展技术的新兴领域的重要贡献。US 5，359，229公开了将波动转换成电能的设备，包括互相连接从而提供传动轴持续转动的一系列转换单元，该传动轴连至发电机。每一转换单元包括具有浸入在水体表面以下的下部和在水表面上方延伸的顶部的塔。通过将塔锚定在水体的基底，将塔保持在相对于水表面的固定位置处。附接至塔的为随着水体表面上的波浪的起落而起落的漂浮物。漂浮物具有大体上球形外部和内部腔体。压舱物(诸如水)被包含在内部腔体内以为漂浮物提供重量。漂浮物进一步具有通过其纵轴的中央开口。安装于中央开口之内的为具有导向轴套和多个固定到导向轴套的轴承的中央导向构件。中央导向构件允许漂浮物可伸缩地安装在塔周围。漂浮物从而被引导，以使得其会在与塔的纵轴平行的方向上沿着塔向上和向下滑动。通过锚定的塔的固定位置使设计易受恶劣天气状况的攻击，并且塔必须能够抵挡由于可能的巨大波浪造成的强大的力。尽管波浪可以溅泼设备，但是当所有多个漂浮物同时被升高时，其将会联合，具有可将一个或多个塔撕开的组合的浮力。US 6，935，808描述了用于消散海浪能量和/或用于将这种能量转换成电能的防浪堤。提出的防浪堤据说是比现有的解决方案更容易且更便宜的建造，其可被构造在一个位置，然后被拖拽至期望的位置并在那安装。一方面，该发明涉及用于在海洋中消散波浪的设备，该装置包括锚定在海底的基座。具有枢轴附接到塔顶的面板的塔从基座伸出来，以使得可以来回摆动。能漂浮的元件被安放在面板后缘处，且面板被配置为以便在面板处于其常规状态时，面板的后缘保持正在海洋表面的上方且前缘保持在海洋中。为促使防浪堤比传统防浪堤可被更容易的安装，基座具有可变的浮力，该浮力可通过将空气泵送到基座中或者将空气排出基座而改变。基座包括具有开口底部的多个单元，可将空气泵送入该开口底部且将空气从该开口底部排出。结果，基座典型地能够相对容易和便宜的制作。然而，该设计只意图供靠近海滩的浅水使用，并且具有带有两个相对定位的漂浮物的限定长度的臂的设计，使其只合适在特定海浪频率下操作。如果相对的定位漂浮物被波动同时升高或降低，则臂不会移动。A.Salzer的1957年2月26日US 2783022公开了一种海浪发电站，包括停留在海洋表面的漂浮物。波浪分别地将漂浮物升高或降低。这种漂浮物的运动经由在一端连接至漂浮物且在另一末端连接至齿条与小齿轮传动装置的轴来传递以提供连至小齿轮的轴的旋转运动。轴的旋转运动从而与漂浮物的上下运动相关，则意味着轴的来回双向旋转。该公开的设计包括为设备提供支撑的甲板。在海洋表面水平上方的甲板的位置可被调整。然而，轴到漂浮物顶面的连接点经受可能趋于提供齿条与小齿轮传动装置的轴连接处的磨损和撕扯的来自波动的强力和来自波动的侧向力。P.Foerds Ames的1987年6月9日US 4672222包括能沉入水中的波浪发电站设备，该波浪发电站设备包括近似地形成四面截头体的边缘元件的管状部件和由固定于设备底部的其它管状元件支撑的浮力元件。该设计为自我稳定型，可经受住恶劣天气状况，是模块化的，并且包括独立的具有各自驱动机构的操作点吸收器和从水体表面上的波动产生电力的发电机。这个海浪发电站的模块化设计实现各个模块并排的邻近放置，其中每个各自模块中生成的电力被相加在一起并如同只来自一个电源而被输出。然而，如该公开的图1中所描述的，该设计在浮体54尺寸上提供了隐含的约束。这限制了可从该设计的一个实施例中从波浪中取出的能量的量。提供相互连接的多个模块的能力(其中每一各自模块产生电能)会当然地增加从根据该公开的设备中输出的电力。但是，该设备趋于非常大地覆盖海洋表面的相当大的部分。因此，成本高并且当由其他模块环绕着的模块需要维修时，相互连接的系统中的维护也是问题。Mile Dragic的2007年8月13日的PCT/RS2007/000015公开了提供停留在水体上的浮体的上下线性运动的转换的设计，其中通过电线性感应系统或通过将线性活动转换成例如驱动发电机旋转运动来提供线性运动的转换。浮体与固定杆或轴连接或与柔性传动部件(线)连接至浮体重心上或浮体重心以下的点，并且在另一端连至当浮体被波动升高或降低时生成电能的发电机系统。但是，本发明的发明人意识到，尽管这个专利申请的教导提供了超越现有技术的重要改进，但是提供更简单设计的问题保留下来。例如，在这篇公开中，支撑结构包括连接到例如支撑在海床上的垂直侧梁的水平顶梁。浮体的尺寸规定可能的电力输出，且因此，支撑结构的尺寸，例如顶梁的长度，必须被增加以允许浮体的一定的尺寸(或能量输出)。这可能意味例如顶梁的昂贵设计以提供可经受住浮体尺寸和重量的、不同天气状况并同时实现电力生产目标的稳定设计。现有技术中存在一些例如提供关于如何将轴的双向运动转换成轴的单向旋转的示例。已知如何转换活塞的来回运动，例如在汽车的发动机中。然而，这些现有技术的发动机解决方案要求例如连至发动机中的活塞的杆可在垂直于活塞来回运动方向的方向中来回运动，其将能够将发动机中凸轮轴转变成单向旋转。如果这种另外的运动自由度被约束，则难以实现这种将活塞运动转换成轴的单向旋转运动的解决方案。Solell的1977年11月23日的US 4145885导公开了一种包括自由飞轮装置，齿轮和链条来将第一轴的第一旋转方向和第二轴的第二旋转方向组合成第三轴的单向旋转。例如，第一旋转方向可通过浮体向上的运动来提供，而第二旋转方向可当浮体向下运动时提供。然而，本领域人员已熟知任何齿轮和轴连接提供一种机械系统中的摩擦力，在这种情况中其提供来自海浪发电站的可能的电力输出的损失和减少。在电力传输的理论中，已熟知齿轮对的效率系数为典型的98%，并且来自链条对的效率为典型的97%，S卩如果该设计不能省略链条，则每对浪费I %的能量。US 4145885的教导包括海上的波浪发电站的设备，其中轴被连接在支撑甲板和海底之间。浮体被布置成沿这个固定轴上下移动。如此，垂直分力分量不能将浮体从一侧移动至另一侧。进一步，显而易见的是，减少必需在海浪发电站中使用的齿轮数量的任意设计实际上增加发电生成自身的效率。在这篇引用的公开中，有链条和齿轮的结合，如本领域人员所知，在其自身中添加了另外的典型的3%至4%的能量损失。进一步，在海浪发电站中，轴等遭受由于可变波动状况引起的可变速度。例如，在现有技术中已知，这些变化可为突然的并且因此在海浪发电站的各部分上的损坏可能出现。因此，进一步显而易见的是，齿轮的任何减少，在能量等传送机构中的技术的选择等直接影响设备的生产成本、维护成本和在设备使用期间的设备稳定性、以及可提供产出电力的增长，该增长显著增加这种设备的收益。将使漂浮物与传送波浪能量的机构相互连接的传动部件的双向运动进行转化(例如通过提供轴的单向旋转)的技术挑战主要涉及传动轴上下的冲程的长度强烈变化，并且事实上直接涉及海浪的振幅。因此，已知来自汽车发动机的凸轮轴的使用是例如很难如由本领域技术人员很容易理解的来使用的。自由飞轮装置、齿轮、链条等为用于解决这项技术挑战的已知补救方法。然而，波浪的可能大的振幅和相应的强力使这些设计非常复杂。结果不是这样的设计不能运行，但是会有在转化链中由于部件的数量、部件的尺寸等造成的电力的重大损失。海浪的振幅可能小也是个设计挑战。这意味着波浪能量的小数量更适宜能够被使用中的机构转化。这意味着转化链中的损失必须低。利用小波浪振幅的能力对于被认为可持续可选发电能源的海洋发电站是最为重要的。当海浪发电站的浮体被增加的波幅升高时，实际上在波浪中被升高的水自身的动作被浮体获得。当波幅减少浮体降低时，实际上由于浮体实际上下降，浮体自身的重力提供转化链的驱动。容易理解的是，浮体的足够重力对于实现有效的能量转化是必需的。在现有技术中，普遍对漂浮物使用大尺寸本体，参考PCT/RS2007/000015。可是，满足提供浮力和重力两者的要求是个挑战。当波浪将浮体向上升高，是浮体的浮力提供重力(水的重力)并因此提供连接的发电机的输入轴上的任何扭扭矩。如本领域技术人员所知，这最好由巨大的轻的重量体实现。当浮体向下降时，是浮体的重力驱动机构。然而，浮体的增加后的重力可使浮体的当经历经受撞击时经受损坏。撞击是船设计和离岸设计中已被熟知的问题。由于波动，浮体的底面的部分可能跃出水面。当浮体又下降时，浮体的底面会撞击水面。这种碰撞会为设备和浮体自身提供损害。因此，安全问题规定了如果浮体跃出水，浮体内的水应被排空以减轻可能的撞击的影响。因此，需要在海浪发电站中的传送波浪能量的浮体的改进设计。
根据本发明的另一方面，波浪发电站的能量转化的进一步最优化可通过提供浮体的上下运动和浮体停留在其上的水的表面上的波浪系统频率的同步(或共振情况)而实现。在 M.Vantorre et.al.发表在 Applied Ocean Research 26 (2004) 61-71 中的“Modelling of hydraulic performance and wave energy extraction by a pointabsorber in heave”文章中，公开了说明共振波浪发电系统如何提供显著增加的能量抽取的理论计算。可是，并没有关于如何提供供应能量抽取的这种最优化的指示。根据本发明的实施例的示例，布置飞轮，使飞轮以与连接到海洋发电站的浮体的传动部件的分别的上下运动方向相关的各自的方向旋转。当浮体转变其旋转方向时，飞轮的惯性则会提供运动的延迟。例如，当浮体被向上升起时，在与传动部件的向上运动相关的方向中旋转而提供的飞轮的惯性，会在升高浮体的波浪又开始向下降时，延迟浮体一短的时间间隔。向下运动会当然迫使飞轮以相反的方向旋转。然后飞轮的惯性会延迟这种旋转方向的改变。当浮体在其最低位置并开始又被波浪升高时，同样的情况发生。这种延迟的作用是提供水面上的波浪系统的运动和波浪发电站系统的固有频率的同步，其中飞轮的重力直接与必要重力相关。本发明的一个方面是将提供支撑结构的简化的海浪发电站的支撑结构的设计和最优化的波浪能量转化链相结合，并且浮体的适合设计可用于根据本发明的结构设计的实施例中。本发明的另一方面是为海浪发电站在海洋海床上的部署提供最优化的和经济的切实可行的方法。因此，改进的海浪发电站会是有利的，尤其更有效率的和/或更可靠的海浪发电站会是有利的。发明目的本发明的进一步目的是对现有技术提供替换。尤其，以最小化设备的结构尺寸、最小化在设备结构部分上的环境状况的影响，并同时减少由于设备中运行机械部分而造成的电力输出的内部损失的海浪发电站的设计来提供解决上述现有技术的问题的海浪发电站可看作是本发明的目的。进一步，提供浮体的改进设计可看作是本发明的目的。进一步，提供将连接至各自上下运动的浮体的传动部件的双向运动更简单和更有效地转换为连接至例如电力发电机的轴的单向运动可被看作是本发明的目的。进一步，提供主海浪频率和定位于特定位置上的海浪发电站的固有频率之间的同步可被看作是本发明的目的。进一步，提供特定海床位置上的海浪发电站的部署的简单且经济可行的方法可被看作是本发明的目的。
发明内容
因此，上面描述的目的和一些其他目的意图通过提供海浪发电站在本发明的第一方面中获得，该海浪发电站包括具有中央定位的通孔的浮体，其中，至少一个支撑结构被布置穿过所述通孔，其中，在通孔中定位约束装置或约束布置以引导由至少一个支撑结构支撑的浮体的三维运动。浮体包括至少一个填充有水的第一腔体和至少一个在运行期间填充有空气的第二腔体。进一步，利用自升锚和相关的包括使用这个自升锚的方法，部署和锚定该设备。本发明特别但不排他地对获得具有减少的维护需要的有成本效益的海浪发电站是有益的，同时由于各自运行的机械部分的简化和各自机械部分的相互连接而减少产生的电力的损失。根据本发明的实施例的示例，由各个相互连接的功能单元提供的海浪发电站包括:支撑结构la、lb，其当部署在海中时在下端终止于将在单个点处锚定于块9e的固定支架9c;能沉入水中的升起浮体2，其当部署在海中时为海浪发电站提供浮力，其中升起浮体2附接至支撑结构la、Ib ;由在支撑结构la、Ib的上端终止支撑结构la、Ib的平台8支撑的电力生成子系统A ;传动部件4，4a，18，其在一端附接至浮体3并且在另一端附接至电力生成子系统A，将波浪运动从浮体3传送至电力生成子系统A，其中支撑结构la、lb、浮体3、升起浮体2、固定支架9c、电力生成子系统A、块9e、传动部件4、4a、18的至少一部分被沿着公共轴线功能上相互连接地布置，其中每个相应的功能单元被围绕公共轴线尽可能的重力均衡地布置，其中支撑结构la、lb被引导通过浮体3中的通孔并且被固定于升起浮体2，其中运动约束装置100被布置在通孔的中心，其中沿着公共轴线布置的传动部件4、4a、18的部分在一端连至运动约束装置100的顶侧上的中心点，并且相应地进一步继续沿着公共轴线布置连接到运动约束装置100的底侧上的相对定位的中心位置。以数字100标示的术语“运动约束装置”理解为包括用于以浮体的上下运动提供来自海浪的能量的最优化传送的方式，将浮体连至传动部件的所有必需的布置和布置的变型。应理解的是，“约束”一词定义浮体在所有方向上被允许的运动，但是具有“约束”以使能量的传送最优化。例如，延长形浮体会将其更长侧朝着到来的波前。这实际是此浮体的最优化定位以使能量的传送最优化。因此，“约束”水平面中的运动以使自由旋转，以致实现最优定位是重要。然而，会有由于波动而造成的在垂直面中的延长形浮体的同时倾斜。因此，需要约束倾斜以不损害其所连接的设备。垂直约束不对水平运动发生影响也是重要的。尽管可能使用圆形的浮体，但是同样的意见可用于相应的垂直和水平面中的相同类型的运动约束。然而，应该允许水平面中的自由旋转以减轻波浪模式的突然改变，否则如果水平运动不自由，波浪模式的突然改变可被传送至设备。在本文中，术语“运动约束装置”或“运动约束布置”意味着包括用于“约束”浮体在所有方向中的运动的任何物理效果，首先为使能量传送最优化，但也考虑可能的安全问题。根据本发明的实施例的示例，海浪发电站的固有频率可通过增加飞轮修改，飞轮连至旋转轴，提供用于海浪发电站中的波动到能量的转化链中。根据本发明的一个方面，包括用于部署根据本发明的海浪发电站的步骤的方法，包括用于将自升锚附接至海浪发电站结构的步骤，和提供使用自升锚将海洋发电站放置在海洋海床上的步骤。本发明的不同各自方面可每个与其他各自方面结合。本发明的这些和其他方面会由于参考以下描述的实施例而更明显，并且参考以下描述的实施例来阐明本发明的这些和其他方面。
现参考附图对根据本发明的海浪发电站更加具体地进行描述。
本发明的实施例的一些示例，并且并不解释为限制落入所附权利要求组的范围内的其他可能实施例。图1说明本发明的实施例的示例。图1a说明图1中说明的实施例的细节A。图1b说明图1中说明的实施例的细节B。图1c说明图1中说明的实施例的另一细节。图1d说明图1中说明的实施例另一个进一步细节。图2说明本发明的实施例的另一个示例。图2a说明图2中说明的实施例的细节。图2b说明图2中说明的实施例的另一个细节。图3说明根据本发明的浮体的实施例的示例。图3a说明图3中沿线AA的横截面。图4说明本发明的实施例的另一个示例。图4a说明包括根据本发明的运动转换机构的本发明的实施例的示例。图4b说明图4a中说明的实施例的细节。图4c4b说明图4a中说明的实施例的细节的变型。图4d说明运动约束装置或运动约束布置的示例。图4e说明实施例的示例的横截面。图4f说明提供海浪发电站的固有频率的修改的实施例的示例。图4g说明提供海浪发电站的固有频率的修改的实施例的另一个示例。图5说用于本发明的实施例的示例的部署的示例的升起力。图6说明根据本发明的双向运动至单向运动转换装置的实施例的示例。图7说明将升起锚附接至本发明的实施例的示例的示例。图7a说明本发明的实施例的示例如何被传输至海中的部署位置。图8说明运动约束装置或运动约束布置的实施例的另一个示例。图9和9a说明阐明海浪发电站的实施例的运行部分如何被保护免遭环境影响的实施例的示例。图10说明包括绳子和多个链条部分的传动部件的布置的另一个示例。图11说明传动部件的实施例的另一个示例。图12说明线性发电机如何使用滑轮来布置以提供线性发电机的感应元件的加速运动。图13说明包括三个相互连接的波浪转换系统的海浪发电站的实施例的示例以及该系统怎样在海中被运输。图13a说明图13中波浪发电站如何被部署在海中的位置上。图13b说明海浪发电站的部署的示例。图14a、图14b、图14c说明提供免受撞击的浮体的实施例的示例。图15、图15a、图15b说明包括传动部件的实施例的示例的布置的细节，传动部件包括齿条(rack)和线元件两者。
具体实施例方式虽然联合具体的实施例来描述本发明，但是实施例的示例不应以任何方式被解释为限制为所提出的示例。本发明的范围由附随的权利要求组来规划。权利要求的上下文中，术语“包括(comprising) ”或“包括(comprises) ”并不排除其他的可能的元件或步骤。同样，诸如“一”或“一个”等的提述的提及不应被解释为排除多个。权利要求中关于图中指出的元件的附图标记的使用不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提到的单独的特征，有可能可被有利的结合，并且不同权利要求中的这些特征的提及不排除特征的组合是不可能的和/或有利的。图1说明本发明的实施例的示例。设计包括从设计的顶部去向底部的垂直的中央结构线，并且支撑结构的所有元件、在支撑结构上的重力分布等优选地以围绕该垂直中央结构线的对称方式来提供。这个结构线组成实施例系统的轴线，当然可在根据本发明的系统被部署在开放海中时，被移出垂直位置。术语“垂直的”只涉及设计概念。设备的重心优选地定位在这个中心结构线上。实施例包括由通过浮体3中的通孔定位的支撑结构la、Ib支撑的浮体3，支撑结构IaUb附接至为整个设备提供浮力的浸入水中的升起浮体2，并且整个设备利用通过链条、绳子或线等连至支撑结构的块9e牢固地锚定在海床上。块9e可由混凝土，钢等制成。如图1中所描述的结构的顶部上，具有由连至浮体3的传动部件触发的电力生成子系统。进一步的在本发明范围内的是提供块9e作为下面描述的自升锚设计。各个元件(支撑结构、升起元件、浮体、锚定装置等)以串联的方式沿垂直结构线相互连接。然而，设备的各个连接的元件的次序可被改变。例如提供定位在升起浮体2内部的电力生成子系统是在本发明的范围内。提供相互连接的元件，模块或装置的任意次序是在本发明的范围内。提供通过浮体中央的支撑结构的这一设计概念的另一方面在于，浮体从不意外地从支撑结构释放。如果浮体被意外地释放(例如在海上的风暴期间)，则浮体可表现出对航行的危险。浮体3具有如图1中的细节B参考的中央定位通孔。细节B包括在图1b中进一步说明的运动约束装置或运动约束布置100。由海浪引起的浮体3的上下运动被线缆4、4a从浮体3传送至上部系统部分(图1a中说明的细节A)，用于产生电，例如，其中浮体3(即连接线缆4、4a)的双向线性运动被转换成电力发电机7的单向圆周旋转。例如，当浮体3向下移动时，线缆4触发上部系统部分的旋转，而当浮体3向上移动时，线缆4a触发上部系统部分的旋转。然而，使用能将连至发电机的轴的双向运动(来回旋转)进行转换的电力发电机是在本发明的范围内的。使用线性发电机也是在本发明的范围内的。在操作期间，浮体3将沿支撑结构(例如图1中的柱状物Ia和柱状物Ib)的垂直方向上下移动。然而，如容易理解的是，波浪的形状也会提供浮体上下的倾斜。当倾斜的浮体的底侧可全部的或部分的与海洋表面接触，或如果部分地浸入在水中时，浮体的整体可接触水。可是，应限制倾斜的程度，所以浮体将被保持约束在设计的运行部分的功能性限制内。如容易理解的，不同的天气和波浪状况也可提供在水平面上浮体的不希望的旋转。因此，有必要控制浮体在水平面和垂直面两者中的运动，以避免对支撑结构的损害和/或具有在设计的功能性限制内的浮体的运动。因此，在本发明的实施例的示例中，在通孔内有运动约束装置或运动约束布置，以引导浮体在相对于支撑结构的轴线(即垂直的中央结构线)的多个方向上的运动。另外，运动约束装置或100还用于将浮体附接至支撑结构的目的。可是，允许浮体3能够回转并且在最佳位置面对到来的波浪以用于从波浪至浮体的能量的最优传送在本发明范围内。允许浮体能够自由旋转360°是在本发明的范围内的。浮体3的设计提供朝着到来的波前的自调准。自由旋转可以避免由浮体上的外力引起的损害。在图1中说明的实施例的示例中，使用了两个支撑结构Ia和lb。支撑结构上的负载取决于浮体3的重心的位置是如何关于支撑结构定位的。如本领域技术人员已知，使支撑结构上的负载最小化的最好的解决办案是是支撑结构通过重心。可是，之后在提供浮体和支撑结构或柱状物之间的连接的轴承上的负载将会增加。因此，提供两个或多个柱状物或支撑结构来穿过浮体的通孔，从而在它们之间划分负载，并同时提供允许所有负载集中在浮体重心点中的运动约束装置100是在本发明的范围内的。支撑结构元件或柱状物被围绕海浪发电站的垂直中央结构线对称地布置。图1b说明定位在浮体3中心的运动约束装置或布置100的实施例的示例。进一步，图说明传动部件4、4a与运动约束装置100的连接。如所说明的，连至运动约束装置100的传动部件4、4a的部分沿系统的垂直的中央结构线或轴线定位。运动约束装置100经由布置在运动约束装置的外圆中的朝着浮体3本体的轴承提供浮体3在水平面上的自由旋转。在运动约束装置100的中心，有球窝接合(或如本领域技术人员已知的两个柱状物接合处的组合)，球窝接合带有通过球窝接合的轴，其中该轴连至运动约束装置的外环。这个球窝接合提供附接的浮体的垂直倾斜。传动部件4、4a被布置以跟随海浪发电站的中央结构线或轴，并且被附接至运动约束装置100的中心。在图1b中，传动部件4a被附接至运动约束装置100的中心位置中的底侧，而传动部件4被附接至运动约束装置100的中心位置中的顶侧。由于浮体在最优的定向中定向于朝着到来的波浪是重要的，所以这是一个重要方面。当浮体被延长时，浮体更长的边缘会转过来朝着波前，并会垂直此方向定向。解决方案提供水平面上的浮体的自调准。浮体的垂直的上下倾斜被在浮体中心中的通孔的尺寸和/或孔的侧壁的倾斜限制。然而，浮体的顶面中的孔的半径或尺寸和/或倾斜的程度因足够大，以避免在海浪发电站的正常运行状况期间，支撑结构la、lb和浮体的本体之间的碰撞或接触。还可以沿在浮体3的顶面中的孔的周边布置阻尼器(damper)(例如橡胶环)。因此，在实施例的示例中，通孔侧壁的倾斜是约束装置或约束布置的一部分。阻尼器可为运动约束装置或布置的一部分。运动约束装置或约束布置进一步连至垂直定向的支撑结构。在图1b中，有说明支撑结构Ib是如何经过滑动连接器101连至运动约束装置或运动约束布置。滑动连接器101被沿着垂直球窝接合的轴的轴而布置。朝着支撑部件la，布置有相似的滑动连接器101。面对支撑结构表面的滑动连接器的表面的区域必须足够大以吸收来自浮体上下运动的力，并同时提供最小的摩擦力。如特氟纶，润滑剂等材料的使用可施加在这些表面上以延长这些滑动连接器101是寿命。实施例的示例中，运动约束装置或运动约束布置100定位在通孔中，以便浮体3的重心位置与运动约束装置的的质心一致。提供为相应的两个、三个、四个或多个柱状物(支撑结构)提供支撑的运动约束装置或运动约束布置100是在本发明范围内的。优选的，柱状物或支撑结构被围绕中央垂直结构线而对称地布置。图1中说明的实施例的示例包括柔性传动部件4，例电线、链条、绳子等，其中，传动部件4的第一端可操作地连至位于支撑板8 (细节A)上的电力生成子系统。在这个示例中，柔性传动部件在柱状物Ia内被引导。在刚好位于支撑结构la、lb上的支撑板8下方的位置处，布置有包括滑轮6b (参照图1)的支撑板9a，该滑轮接收来自支撑结构Ia的柔性传动部件4a，并且在滑轮后，柔性传动部件4被朝着浮体3向上引导。柔性传动部件4a的第二端附接至球窝结合的底侧。在球窝结合的顶侧上，柔性传动部件4被附接，且进一步朝着定位在支撑板8上的电力生成子系统7被向上引导，并且被可操作地连至这个系统。当浮体3由于波浪运动而上下移动时，柔性传动部件将相应地向上或向下移动，从而通过子系统可操作的连至其的柔性传动部件4的每一个相应的连接端触发支撑板8上的子系统。本发明的实施例可部署在适合的位置，优选地为提供稳定波浪状况的位置。在各自部署位置的水的可变深度例如需要将设计适应各自部署位置的不同状况。参考图1，本发明的实施例的示例的至海床的锚定可由块9e完成，该块9e例如由混凝土制成，其足够重以将设备保持在这个特定位置的适当位置。系统通过例如链条9d连至块9e，例如附接至块9e。链条的另一端连至直接放置于浮体3的重心以下的单个中心点，其被提供在特定实施例中使用的多个支撑结构的中点(即在垂直中央结构线中)。在图1中，肘形支架9c附接至各自支撑部Ia和Ib的底端，其为附接至块9e的链条提供中央固定点。在海中，如果作用在设备的结构上的外力提供设备的旋转，并且提供随后的附接在支架9c和块9e之间链条的旋转，则这会提供链条的缩短。结果会将设备向下拖拽。然而，升起浮体2的升起会阻遏这种动作。最终结果是设备不会旋转。容易理解的是，如果链条太长，则长度会提供设备可围绕其自身轴旋转的可能性。如果部署的位置要求更长的链条，则可以通过例如安装会限制旋转的两个或多个链条来避免旋转。浮力提供稳定性。因此，浮体将相对于支撑结构保持在其位置上，并且不会转出其朝着波前的自调准位置。然而，整个结构可从一侧摆动至另一侧。允许结构上的外力的碰撞的减轻是重要的。这些力会只提供摆动且无损害。运动约束装置的实施例的示例的设计(例如如图1中所描述的)允许附接的浮体3的倾斜。因此，整个设备的可能的摆动不会影响浮体3。升起浮体2提供的升起力的大小可被调整为限制设备从一侧摆动至另一侧。升起的越高，摆动越小。理解由系统中的发电机生成的电力必须经由电缆传输电力是重要的。电缆例如在支撑结构之一内，通过升起浮体2的内部(或在外部上)伸展至升起浮体2的底部。电缆可被绕成卷，例如像螺旋，以提供额外的长度来补偿设备的倾斜，并且还提供额外的长度以承受设备的某些旋转。关于海床上的特定位置的整个设备的高度的配合可通过调整支撑结构的长度、升起浮体2的高度、链条或线9d的长度等来完成。升起浮体2提供的正向升起必须为足够大到以提供设备的稳定的大小。当浮体3向下移动，当波浪幅度减小时，升起必须足够大以承受这些力。升起浮体2的浮力吸收力并抵消对浮体3上的动态冲击。重量9e停留在海床/海洋床上，并且必须足够重以避免在操作期间沿整个系统的海床的移位。
图5示意性的说明当系统被部署在海中时，作用在根据本发明的海洋发电站上的不同力。波浪发电站的操作的重要参数为浸入在水中的升起浮体2(参考图1)的升起或浮力的大小。升起的必要值可例如通过做出关于多大程度的摆动可被允许围绕图5中的点0的假设来估计。例如，在图5中，如果决定摆动或角度a必须在±10°的区间内，则可进行随后的定义、假设和计算。参考图5，针对在±10°的区间内的角度a给出下列示例。F1为作用在平台8质量上的重力(参考图1)。F2为作用在浮体3质量上的重力(参考图1)。F3为升起浮体2的升起(参考图5)并且为针对实际设备估计的值。F4为在水中时设备在水中的运动所经受的阻力。FwindS横向地推动设备的风的力。在这个示例中，假设风的方向是在设备倾斜的方向，即这个力增加倾斜。F。是来自位置上的水中暗流的力。如Fwind参数一样，这个力的方向是以便其作用于使设备倾斜。Fg为整个设备的重力。L1为从锚定点0至平台8 (参考图1)的质心的距离。L2为从点0至升起浮体2 (参考图5)的质心的距离。L3为从点0至用于升起浮体2的升起力的点的距离。本领域技术人员已知，由于升起随在水中的深度和本体的体积而变，这个力的等效作用点在升起浮体2的重心上方。L4为从点0至当设备在水中移动时来自水的阻力的等效作用点的距离。如本领域技术人员已知，支撑结构浸入水中的部分必须被考虑。Lc为从点0至来自水中暗流的力的作用点的距离。Lg为从点0至设备质心的距离。Lwind为从点0至来自风的力的等效作用点的距离。mp为平台8 (参考图5)的质量。Ms为不带有平台8上的发电机的重量的整个系统的质量。P为平台8上的发电机中产生的电效应。在这个示例中被设定为120Kw.
V为波浪能量转换的效率。在这个计算中，假设其为从关于此效率的文献估计的标准平均值，假设其为30%。n 为 10%的安全参数化(parametirisation)。DF1 = mg g = 6000Kg 9，81 = 60kN2) F2 = P/v g = 120Kw/0, 3 9，81 = 40，77 1，I = 440kN为能够提供系统在±10°的区间内的稳定，并且同时提供足够升起以承受浮体3的向下运动，需满足以下两条标准:1.升起力必须比在方程I)中估计的值高。两倍参数2为确保适当功能性的安全量度。I1.升起力必须等于或大于在方程2)中估计的值。
如果满足以下方程，则满足标准1:升起力> (F^F2+ms g) 2如果满足以下条件，则满足标准II:
F3 sin a L3 > Fc Lc+F2 sin a L^F1 sin a I^iFjFwind Lwind在这个计算中，以下力被忽略:1.来自打击浮体的波浪的力。2.来自空气阻力的力。3.连接点“0”中的摩擦力。与其他的力相比，这些力的大小可以忽略。通过根据上面提到的这些计算估计由升起浮体2提供的升起力，升起被估计具有安全界限，使得在海环境中的本发明的实施例的示例将为稳定设备。除了如上述作用在设备上的力。设备的重力连同升起浮体2和例如图1中描述的子系统A之间的支撑结构的总长度，可提供支撑结构的弯曲。这种弯曲可能引起结构上损坏或与浮体3和/或传动部件4、4a的上下运动冲突。当有支撑结构的例如在±10°内的来回运动时，支撑结构的重力提供具有趋于将结构弯曲的动量的臂。可以经过突出臂从顶部至底部用线布置圈。通过例如线提供的圈中的张力会使支撑结构变直(straiten)或阻止其向下落(使结构弯曲)。圈固定在结构高处，并且通过滑轮向下引导至布置在块9e上将设备锚定至海床的固定点。线圈提供的矩形等效于刚性体。提供在与由其他圈提供的平面垂直的平面中的相似的附加附接圈是在本发明范围内的。在实施例的另一个示例中，可以在支撑结构(柱状物)的一个内引导硬线。进一步，还可以在从顶部的合适距离将突出部件(臂)附接至支撑结构，并且然后将来自突出部件的连接线上接至支撑结构的顶点，从而形成三角形元件。图1a描述图1中的细节A。例如，在根据本发明的设备的结构的示例中，当浮体3朝着海底移动时，浮体3的运动拉动传动部件4向下，然后其使滑轮5b旋转来通过飞轮装置52 (参考图1d)使轴7a旋转，扭矩被传送至发电机7，其之后产生电。因为传动部件4、4a为互连的(因为他们都连至浮体3且通过位于支撑结构底端的滑轮6b)，因此浮体3的向下运动还提供对传动部件I的拉动。传动部件4附接至滑轮5b，但因为在运动的这个方向中单向离合器52 (参考图1c)被启动且单向离合51未启动，因此在公共轴7a上不会出现冲突运动。例如，当浮体3从海底向上移动时，浮体3的运动拉动传动部件4a向上，其然后使滑轮5a转动以通过飞轮装置51 (参考图1c)转动轴7a，且扭矩被传送至随后产生电的发电机7。因为传动部件4、4a为互连的(因为他们都连至浮体3且通过位于支撑结构底端的滑轮6b)，因此浮体3的向上运动还提供对传动部件4的向上拉动。如上所述传动部件4附接至滑轮5b，但是由于单向离合器52(参考图1d)在这个运动方向中是未启动的，因此在公共轴7a上不会出现冲突运动。重要的是，注意到传动部件4、4a如何啮合各自的滑轮5a、滑轮5b，即传动部件是在前侧或背侧与滑轮啮合。在实施例的示例中，电力生成子系统A包括驱动发电机7的轴7a的双向至单向的转换机构，其中，轴7a包括绕有传动部件4a第一滑轮5a，传动部件4a被弓I导且来自支撑结构Ia并且在滑轮5a前侧上与滑轮5a啮合，滑轮5a包括连至轴7a的第一飞轮装置51，该传动部件进一步从滑轮5a的背侧从滑轮5a导出朝着并围绕由提供传动部件4、4a的张力的支撑臂12支撑的滑轮6a，传动部件4进一步朝着第二滑轮5b引导，第二滑轮5b包括连至轴7a的第二飞轮装置52，在传动部 件4从滑轮5b的前侧引出滑轮5b前，传动部件4在滑轮5b的背侧上啮合至滑轮5b，其中，传动部件4被进一步沿着海浪发电站的轴线朝着浮体3引导。在实施例的另一个示例中，滑轮6a制作的比如图1中说明的其他滑轮小。由滑轮6啮合的传动部件4、4a的区段还可在直径上制作的比传动部件4、4a的其余部分更细，因为传动部件上的重负载会由分别绕在各自滑轮4a、4b上的传动部件4、4a的部分吸收。例如在在传动部件中提供张力的传动部件的部分的较细区段因而容易安装。传动部件4、4a的各自上下运动会提供传动部件4、传动部件4a的张力中的巨大变化。例如，在运行期间，保持柔性传动部件中的足够张力以保证在运行中传动部件接触各自的滑轮是重要的。因此，支撑滑轮6a的支撑部12被布置在柔性传动部件4、4a的圈中，其中，传动部件4、4a围绕滑轮6a。支撑部12的一端经由阻尼弹簧13附接至设备的支撑结构，以在运行期间提供传动部件4、4a的足够张力。代替弹簧13，可以附接重量负载。提供测量传动部件中的张力的仪器是在本发明的范围内的。在所有不同的运行状况期间，可附接调节器以调节张力至预定水平上。基于压电晶体的装置，例如附接至传动部件(在表面或嵌入部件中)，可经过传动部件(线)将测量传送至基于微控制器的装置，基于微控制器的装置可被编成通过例如在与阻尼弹簧相似的位置上的气动臂拉或释放传动部件。图1a中描述的实施例的示例的另一个重要方面为:可以在公共轴7a上布置制动系统。这个制动机构可用于延缓(retard)沿支撑结构的浮体的上下运动。如果发生到来的波的振幅非常高的情况，则将会有浮体可能撞击支撑平台8的风险。可以布置如图2中描述的机械阻尼器13b，或电子感应系统可探测到高波浪并随后启动制动。例如，可以在支撑结构中的一个上以支撑平台8下方合适的距离处布置开关，当通过传递浮体3的运动来触发开关时，制动动作开始。重要的是提供软延缓和阻止操作以减轻从浮体至设备的力的力矩的传送。图1c和图1d说明两个飞轮装置51和52的相互位置。图1c和图1d明显地描述离合器51和离合器52定向于同一个启动方向，即轮齿定向于同一方向。这种设定方式非常重要，因为传动部件在各自鼓5a和5b上以相反的方向绕。在运行期间，当飞轮装置51在启动方向移动时，那么飞轮装置52在惯性滑行(freewheeling)状态中。当飞轮装置52启动时，然后飞轮装置51在惯性滑行状态中。这种布置使得可以使用被启动以不论浮体3的上下方向的相同方向旋转的同一轴7a。这种布置明显是对现有技术中的已知系统的重要简化。这种简化不只提供电力生成链中的少的多的能量损失，还提供容易的多的维护场景。在这个解决方案中的非常少量的部分使这个装配很可能会提供系统的稳定工作状况。进一步非常少量的部分使这个子系统很可能对于低振幅的波浪也运作良好。如本文所公开的，在布置中使用柔性传输部件的另一个优点是有时海浪发电站的结构的长度必须适合意图部署的位置处的状况。长度的这样调整可例如通过插入或移除支撑结构的区段来提供。然而随后，柔性传动部件还需要被调整。滑轮5a、滑轮5b可包括柔性传动部件的附加长度，该附加长度可从滑轮中被轻易拉出以补偿额外的长度、或当支撑结构需要缩短时，柔性传动部件可绕在滑轮上。与滑轮5a和滑轮5b的位置相关的图1a中的支撑部12的位置与可被调整为对柔性传动部件提供正确张力。如根据本发明的图la、图1c和Id中描述的子系统的布置，提供双向运动到连至发电机的轴的单向旋转的最优传送。运动的此最优化传送还提供在发电机的输入轴处的扭矩的最优化传送，从而提供最优化的从波浪中取出能量。发电机的旋转速度可由附接在发电机轴的输入侧上的倍增器(multiplier)调节。滑轮5a、滑轮5b的直径还可适合调节设计的旋转速度。如本领域技术人员所知的，有益的是，具有为线直径40倍的最小直径的滑轮以使线的磨损和撕扯最小。图2说明根据本发明的系统的实施例的另一个示例。使支撑结构通过在浮体中中央定位的孔的原理如在图1中描述的实施例的示例中那样用在此实施例的示例中。主要的不同在于电力生成子系统定位于像图1中的升起浮体2—样的浸入在水中的浮体之内。在图2中，电力生成子系统A定位在升起浮体2之内的内部圆柱之内。图1中描述的浮体3可以与如上述示例中的设计相同。这个实施例可使用柔性传动部件(线、绳子等)或固定非柔性传动部件。图2中说明的示例说明包括将浸入水中的浮体内的运动转换机构与齿条与小齿轮传动装置啮合的刚性传动部件的实施例的示例。如下文详细记述的，这个设计还包括将双向运动转换成旋转发电机的轴的单向运动的转换链中的复杂性的显著减少。图4a说明齿条与小齿轮传动装置单向驱动的发电机的简化的示例。如图2中描述的设计提供设备的电力生成子系统的最优化的保护。在海水中提供结构的升起的浸入在水中的浮体之间的距离可安排的充分足够大，以致即使当波浪有巨大振幅时，升起浮体2和在水面上的浮体3之间决不会有任何接触。然而，缓冲器(如缓冲器13a和缓冲器13b)可在支撑结构Ia和Ib的顶端、刚好在连接板9b的下方，安装在每个各自的支撑结构Ia和Ib上。进一步，橡胶部件可被引入以加强保护。如果实施例的示例使水下浮体的顶部接近海面，并有碰撞浮体3的可能性，那么阻尼器16c可附接至水下升起浮体2的顶部。阻尼器16c可由橡胶、气动、轨道、水压等制成。另外，可以将加固或阻尼器16和16b附接至浮体，以便进一步减轻浮体和水下浮体的碰撞。作为另外的安全性方面，为保护浮体免受柱状物Ia和Ib的端连接9b碰撞，止动器(stopper) 110可被加在齿条18上。止动器110定位以提供与一个或多个弹簧(即阻尼器13c)的第一接触，并从而防止浮体3和端连接9b之间的接触。在包括刚性传动部件的本发明的实施例的示例中，定位在浮体3的中央通孔中的运动约束装置可被实施为如图2a中示例。轴104具有附接至其各自端的两个分别的滚筒；滚筒105a和滚筒105b，其使得浮体3围绕由在圆环103a和圆环103b内的滚筒的圆周运动限定的轴的转动成为可能。圆环稳固地附接在浮体3的本体。刚性传动部件附接至在支撑结构la、lb中的通孔的中央。参考图2a,轴104通过联合联动(joint linkage)连至滑块IOla0滑块101定位在支撑结构Ia和Ib之间,提供沿着支撑结构la、Ib的方向的浮体的垂直运动。图2b描述用于电生产的系统的横截面，放置在水下本体2中。在水下升起浮体2的中央部分中有水，其中刚性传动部件从中穿过。浮体的运动也引起刚性传动部件移动。刚性传动部件将其线性运动传送至齿轮17，并且齿轮17依靠轴7c将其进一步传送至双向至单向运动转换器，并进一步至发电机7，发电机7可具有附接至其输入轴的倍增器。因为这个装置被放置在水面下，保证围绕轴7c的区域被密封以防止水到达具有发电机的区域是必须的。这可以本领域技术人员已知的许多方式实现。例如，在图2b中，布置有可收集通过轴承7c的水的腔体14。借用泵的帮助或通过额外的压力，水可被从腔体14中排出。
为避免浮体3之间的不想要的或损害性的接触，添加稳固的耦接至齿条18的止动器110。随着极大的波浪，齿条被拉出至止动器110撞击阻尼器13c和13e的点。刚性传动系统可被放在在水下本体内的浮体的下方，或在浮体上方(如在带有柔性传动器的已描述的实施例中)。同样地，带有柔性传动器用于产生电的系统可被放在在水下本体内的浮体下方。图3说明浮体3的实施例的示例。通孔35包括例如如图1中所描述的运动约束装置或运动约束布置，并为支撑结构la、Ib提供自由通道。上述的联合联动提供浮体3的本体和各个支撑结构la、lb之间的连接。图3a描述图3中描述的浮体的横截面。如所说明的，有至少一个填充有水的第二腔体36。当浮体由于波动降低时，水提供的增加的重力在如上述的发电机的输入轴处提供更高的扭矩。浮体部分浸入水中到水线3b。线3a和线3b之间捕获到的水提供附加质量。这质量提供的附加力与该捕获到的水的实际质量成比例。当波动使浮体向上移动时，是浮体的浮力提供重力。这等于线3a和线3c之间的质量减去线3a和线3c之间的浮体3的实际重力。因此，线3a和线3c之间的浮体3的重力尽可能的轻是最重要的。当发电站的运行启动时，至少第二腔体36最初是填满的。当通风口 31和通风口32打开以将在腔体内捕获的空气排出时，开口 3h和开口 3f可填充至少第二腔体36。通风口 31和通风口 32是单向通风口，从进入到腔体中的顶部侧关闭以避免空气从上方进入腔体。浮体3的这个设计的重要方面为开口 3h和3f的位置。在操作期间，由于波浪，浮体3可向上和向下横向地倾斜。这种倾斜受到浮体3的中央的通孔的侧壁的倾斜的限制。然而，波浪状况非常易变，并且有时可能浮体3的倾斜可离开底侧24暴露至自由空气。如果开口3h和3f被定位成在靠近浮体的外周边，开口也可能被暴露给自由空气。这会提供使腔体36内捕获的水通过其流动的开口。通过将开口定位靠近浮体的中央，开口 3h、3f可暴露至自由空气的可能性将接近于零。然而，由于与被叫做撞击(后面进一步具体描述)的现象相关的问题，将有水的腔体36的部分排空可能是有益的。在图14a、14b和14c中，描述包括多个至少第二腔体36的浮体的实施例的另一个示例，其中腔体36的底部是打开的。可是，由于有多个腔室，由于从腔体36中的一些的水的损失而造成的重力损失，提供浮体的重力中的非显著损失，这是由于其他腔室36内剩余的水仍然在水内被捕获。在本发明的实施例的示例中，浮体的浮力中心与布置在通孔35中的运动约束装
置的质心一致。浮体的形状和尺寸直接与如何通过波浪有效的上下移动浮体相关。例如，如本领域技术人员已知。短波长可被长的延长浮体非常有效地利用，而有长波长的波浪可被圆形本体非常有效地利用。利用浮体的任和形状和/尺寸是在本发明范围内的。提供具有多个本发明的实施的包括不同形状的浮体元件(例如圆形本体)的形式以便能够将来自不同形状和波长的到来的波浪的能量的传送最大化是在本发明的范围内的。然而，根据本发明使用的浮体的所有实施例的共同点是其在运行期间包括可填充水的腔体。如图3中描述的浮体3的延长形状只是可根据本发明使用的延长形状的一个示例。重要的方面是，可以以水填充浮体中的腔体，并且在运行期间，浮体的倾斜等不会使水排空。进一步重要的是，平衡浮体的浮力和重力，以致各自上下运动在发电机的输入轴上提供足够的扭矩。对浮体3使用圆形本体是在本发明的范围内的。任何可适合更有效地传送波浪能量的形状是在本发明的范围内的。关于浮体3的自调准的本发明的另一方面是在靠近浮体3的边缘的底表面上处布置至少一个在下面的推进系统。通过测量波浪状况和到来的波的波浪方向，可以主动地使浮体围绕海浪发电站的轴线旋转，从而保证浮体稳定在以最优化的能量传送位置来面对波浪的位置。图4、图4a和图4b说明实施例的示例，其中电力生成子系统A定位于水上。系统包括两个支撑柱状物Ia和lb，其在一端附接至水下升起浮体2，浮体2定位在水面下方没有水运动(静止水)影响的区域；重量9e在另一端通过绳子、链条等附接至水下浮体，并定位在海床上。阻尼器16附接至水下升起浮体2。浮体包括如参考图2a所描述和解释的的运动约束装置。齿条18非柔性地在一端与滑块101耦接，并且齿条18的另一第二端连至用于将双向运动转换成单向运动的机构的输入齿轮17a和17b。图4a和图4b描述这个机构。齿轮17a和17b稳固地各自连至轴19a和19b，轴19a和19b的一端连至可旋转保持器中的支撑结构。轴19a和19b的另一端稳固地耦接至飞轮装置51和52的中心部分(壳)，飞轮装置51和52的边缘稳固地耦接至轴19c和19d。齿轮17c放置在轴19c上；齿轮17c和17d为耦接的齿轮；齿轮17d稳固地耦接至轴19d，轴19d稳固地连至发电机7的输入轴。用于运动转换的整个机构和发电机7被安装在支撑板8上，支撑板8稳固地附接至支撑柱状物Ia和Ib的一端。如图4、图4a和4b中描述的实施例的示例以以下方式从水(海/海洋)的波动中生成电:当波浪靠近时，浮体开始在其影响下移动，当浮体向上移动时，齿条使齿轮17a和17b移动，通过轴19a和19b将扭矩进一步传送至离合器51和52。取决于浮体是向上还是向下移动，飞轮装置可交替地选择的打开(当浮体向上移动，离合器51打开，并且当其向下移动，离合器52打开)，并且它们通过轴19c和19d将扭矩传送至齿轮17c和17d ;由于齿轮17c和17d是相互连接的，因此当扭矩被通过离合器51传送时，壳中的旋转方向改变，保证发电机轴7总是以相同的方向旋转并从而当齿条18向上或向下移动时产生电。参考图4a，在实施例的示例中，传动部件18包括齿条和小齿轮传动装置，电力生成子系统A包括驱动发电机7的轴7a的双向至单向的转换机构，其中，齿条和小齿轮传动装置包括同时被齿条18啮合的两个在上方相互定位的齿轮17a、17b,其中齿轮17a通过轴19a连至啮合轴19c上的齿轮17c的第一飞轮装置51，其中，齿轮17c啮合在轴19d上的齿轮17d，轴19d在一端连至发电机7的轴7a并且在另一端在轴19b连至在轴19b上的飞轮装置52，其中飞轮装置52经过轴19b连至被齿条18啮合的齿轮17b，飞轮装置51和飞轮装置52被制作成当齿条18向上移动和当齿条18向下移动时相应的每次被啮合一个。为了简化结构，齿轮17c和齿轮17d可非柔性地耦接至各个飞轮装置51和52的边缘。那么结构可制成在各个飞轮装置的两侧都具有一个连续的轴。图4e和图4d说明适合连至传动部件(例如齿条)的运动约束装置的示例。图8说明连接齿条至运动约束装置的另一个示例。如图中所说明的，单个球窝接合301足以完成运动约束装置的任务。图6说明用于将传动部件的双向运动转换成轴(例如包括基本上简化的设计)的单向运动的系统的实施例的另一个示例。齿轮17e稳固地耦接至机构的输入轴19e，飞轮装置51和52也坚固地耦接至轴19e,齿轮17f和17g附接至飞轮装置51和52的外壳。齿轮17g耦接至稳固地附接到轴19g的齿轮17h，齿轮17k坚固地连至轴19g的另一端，齿轮17k稳固地耦接至齿轮17j，齿轮17 j坚固地耦接至轴19f，齿轮17 j还耦接至齿轮17f。在示例中，当驱动齿轮17e顺时针旋转时，则第一飞轮装置51在惯性滑行状态，且飞轮装置52通过成对的齿轮17g和17h将扭矩传送至进一步坚固地耦接至发电机的输出轴19g。当驱动齿轮17e逆时针旋转时，则离合器51在啮合状态，而离合器52在惯性滑行状态，扭矩通过耦接的齿轮17f、17j和17k传送至输出轴19g并随后至发电机。机构中的齿轮17j用于改变旋转方向。与例如在PCT/RS2007/000015中公开的机构相比，这种设计的好处(如图6中说明的)在于少用一个轴；也在前述的专利申请中使用的连接衬套也被移除了。因此根据本发明的实施例的该示例提供在提供至发电机的输入轴的扭矩传送的机构中的惯性力的最小化。因此，与现有技术中的已知解决方案相比，这个解决方案转换具有更小振幅的海浪。根据本发明的实施例的示例，进一步可以通过调谐波浪发电站的固有频率(即浮体和连接的传动部件的上 下移动的频率)来优化从波浪状中的能量的取出。这个系统的固有频率的修改具有使海浪系统的频率和波浪发电站的固有频率同步从而提供共振状况的目的。正如容易理解的，特定位置处的海浪系统的频率是可变的。然而，如本领域技术人员已知的，会有通常主要天气状况，并因此可观测和计算主要波浪系统。根据本发明的实施例的示例，如上面描述的，可通过将飞轮加在波浪能量转换链的旋转轴，可实现调谐或同步。例如，在图4f中，说明飞轮25如何连至轴19f。轴19f与传动部件18连通，传动部件18在这个示例中是齿条结构。齿轮17e将齿条18的上下运动经安全离合器26和/或15和轴19f传送至飞轮25。图4g描述包括飞轮25的不同定位的实施例的另一个示例。安全离合器的作用是:如果波浪太高或太强，则阻止旋转。如上所述实现同步效果。容易理解的是，飞轮的重力提供必要增加的惯性，以提供齿条18的上下运动的延迟。这增加的重力必须与在特定位置上的波浪系统的主频相关联，以提供在这个特定位置上的正确同步。如本领域技术人员已知的，具体系统的实际计算可以不同的方式实施。总之，可通过考虑例如下面描述的线性方程的系统来实现简化。计算的示例由Milan Hoffmann教授(塞尔维亚贝尔格莱德大学的机械工程学部)提供。在现有技术中，已知浮标的起伏运动(近似)由独立线性微分方程控制，在常规波浪中，其为(方程I):(A + ms+ mc)CB + (nc + ne)CB + PSAwlCb = Fc sinC^ + 气)，其中A为浮标质量偏移，ms为补充质量，为水(增加的)的质量，n5和分别为为水动力阻尼和电动力阻尼，P为水密度，g为重力加速度，，Ai为浮标的吃水线区域，F5为由于波动的垂直力，而e ,为波浪相移。该方程和在波浪中起伏的自由对称本体的微分方程非常相似。仅有的(两个)附加项为:补充质量Hls，其包括连至浮标的移动部分(例如齿轮、转子、飞轮)的惯性；和由于能量转换造成的电动力阻尼。实际上，可以区分补充质量的两部分(方程2):
权利要求
1.一种由各个相互连接的功能单元提供的海浪发电站包括:支撑结构(la，lb)，其当部署在海中时在下端终止于将在单个点处锚定于块(9e)的固定支架(9c);能沉入水中的升起浮体(2)，其当部署在海中时为海浪发电站提供浮力，其中所述升起浮体(2)附接至所述支撑结构(la, Ib);由在支撑结构(la, Ib)的上端终止支撑结构(la, Ib)的平台⑶支撑的电力生成子系统(A);传动部件(4，4a，18)，其在一端附接至浮体(3)并且在另一端附接至电力生成子系统(A)，将波浪运动从浮体(3)传送至电力生成子系统(A)，其特征在于: 所述支撑结构(la，lb)、浮体(3)、升起浮体(2)、固定支架(9c)、电力生成子系统(A)、块(9e)、传动部件(4，4a，18)的至少一部分被沿着公共轴线功能上相互连接地布置；其中每个相应的功能单元被围绕公共轴线尽可能的重力均衡地布置，其中所述支撑结构(la，lb)被引导通过浮体(3)中的通孔并且被固定于升起浮体(2);其中运动约束装置或运动约束布置(100)被布置在通孔的中心，其中沿着公共轴线布置的传动部件(4，4a，18)的部分在一端连至运动约束装置或运动约束布置(100)的顶侧上的中心点，并且相应地进一步继续沿着公共轴线布置并进一步连至所述运动约束装置或运动约束布置(100)的底侧上的相对定位的中心位置；其中所述浮体(3)包括由轻重量材料制成的本体，其中至少第一腔体(33)填充有空气；其中当所述浮体部署在水中时至少第二腔体(36)能够通过位于所述浮体(3)的底侧(34)上的两个相应开口(3f，3h)来填充水，单向通风孔(31，32)被布置得具有在浮体(3)的顶面上的开口，提供来自至少第二腔体(36)的通道以当在至少第二腔体(36)中填充水时提供通风。
2.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中，当所述传动部件(4，4a，18)为柔性传动部件时，所述电力生成子系统(A)包括驱动发电机(7)的轴(7a)的双向至单向转换机构；其中所述轴(7a)包括绕有所述传动部件(4a)的第一滑轮(5a)，所述传动部件(4a)被引导且来自所述支撑结构(Ia)并且在滑轮(5a)的前侧上啮合至滑轮(5a)，所述滑轮(5a)包括连至所述轴(7a)的第一飞轮装置(51)，所述传动部件进一步从所述滑轮(5a)的背侧从所述滑轮(5a)导出朝着并围绕由提供传动部件(4，4a)的张力的支撑臂(12)支撑的滑轮(6a)，所述传动部件(4)进一步朝着包括连至所述轴(7a)的第二飞轮装置(52)的第二滑轮(5b)引导，在所述传动部件(4)被从所述滑轮(5b)的前侧引出所述滑轮(5b)之前，所述传动部件(4)在所述滑轮(5b)的背侧上啮合至所述滑轮(5b);其中所述传动部件(4)被进一步沿着海浪发电站的轴线朝着所述浮体(3)引导。
3.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中当所述传动部件(18)包括齿条和小齿轮传动装置时，所述电力生成系统(A)包括所述驱动发电机(7)的轴(7a)的双向至单向的转换机构；其中齿条和小齿轮传动装置包括同时被齿条(18)啮合的两个在上方相互定位的齿轮(17a，17b);其中齿轮(17a)经由轴(19a)连至啮合轴(19c)上的齿轮(17c)的第一飞轮装置(51)，其中齿轮(17c)啮合在轴(19d)上的齿轮(17d)，轴(19d)在一端连至电力发电机(7)的轴(7a)并且在另一端连至轴(19b)上的飞轮装置(52);其中飞轮装置(52)经轴(19b)连至被齿条(18)啮合的齿轮(17b)，飞轮装置(51)和飞轮装置(52)被制成当齿条(18)向上移动时和当齿条(18)向下移动时相应的每次被啮合一个。
4.根据权利要求1所述的海浪发电站,其中所述柔性传动部件(4，4a，18)由像绳子、线、链条、齿条的不同材料制成，或由有不同的相互连接的材料区段制成，其中各个材料区段可来自像绳子、线、链条或齿条的材料。
5.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述传动部件(4，4a，18)的双向上下运动被转换成输出轴(19g)的单向运动；其中传动部件(4,4a, 18)的双向上下运动经由连至轴(19e)的输入齿轮(17e)传送；其中轴(19e)包括第一飞轮装置(51)和第二飞轮装置(52)，齿轮(17f)连至飞轮装置(51)的外壳，齿轮(17g)连至飞轮装置(52)的外壳，齿轮(17g)连至与所述输出轴(19g)相连的齿轮(17h)，齿轮(17k)连至所述输出轴(19g)的另一端，齿轮(17k)进一步连至还与齿轮(17f)相连的齿轮(17j)，飞轮装置(51)和飞轮装置(52)被制成当输入齿轮(17e)在一个定义的方向或相反的方向中分别回转时,分别一次被哨合一个。
6.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述电力生成系统(A)被布置在所述升起浮体⑵的本体内。
7.根据权利要求6所述的海浪发电站，其中所述升起浮体(2)从升起浮体(2)的顶侧被布置有延伸的防水密封；其中所述密封至少部分密封所述支撑结构(la，lb)和所述传动部件(4，4a，18)，其中所述密封被布置成穿过所述浮体(3)的通孔。
8.根据权利要求1所述的海浪发电装置，其中当所述传动部件为齿条(18)时，所述运动约束装置(100)由单个球窝 接合(301)制成。
9.根据权利要求1所述的海浪发电装置，其中所述锚定块(9e)被提供为自升式锚装置(90)，包括部分填充有定位在腔体(94)底部上的砂砾(95)的腔体(94);其中自升式锚(90)的顶面提供有包括固定支架的凹陷处；其中固定支架定位接近于凹陷处底部的砂砾(95);第一软管(93a)连至第一阀门(92a)，第二软管(93b)连至第二阀门(92b)，并且第一软管(93b)和第二软管(93b) 二者都连至自升式锚(90)的表面开口，至少一个第三阀门(97)被流体连通地布置。
10.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述支撑结构(la，lb)被布置具有在所述支撑结构(la，lb)的顶部位置中的阻尼器(13a，13b)。
11.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述阻尼器(16c)被布置在自升式浮体(2)顶面上。
12.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述浮体(3)被提供为延长形本体。
13.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述浮体(3)被提供为圆形本体。
14.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中被提供有被计算以提供海浪发电站的固有频率与部署海浪发电站的特定位置上的主海浪频率的同步的飞轮质量的飞轮(25)被附接至与电力生成子系统(A)操作接触的旋转轴。
15.根据权利要求14所述的海浪发电站，其中所述飞轮(25)布置为可被添加至飞轮(25)所附接的旋转轴或从飞轮(25)所附接的旋转轴移除的多个薄片材料元件，从而实现飞轮(25)提供的惰性效应的调节。
16.根据权利要求15所述的海浪发电站，其中通过调节浮体(3)的至少第二腔体(36)中的水平面，提供惰性效应的调节。
17.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中至少两个相应开口(3h，3f)被布置得离通孔(35)比离浮体(3)的外边缘更近。
18.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述浮体(3)包括多个第一腔体(33)和各个相应的第二腔体(36);其中多个第二腔体(36)的底面是打开的，其中单向通风孔(31，32)定位在每个相应的多个第一腔体(33)的顶部，提供来自每个相应的第二腔体(36)的通道，该通道在当在操作上连接的第二腔体(36)中填水时提供通气，单向通风孔(31，32)被布置具有减小尺寸的开口，从而提供更少空气流通以提供撞击效果的阻尼。
19.一种发电场，包括根据权利要求1至18中的任一个的至少两个海浪发电站，其中相应的至少两个海浪发电站中的每一个包括至少两个不同形状的浮体(3)。
20.一种部署海洋发电站的方法，其中该方法包括: 将根据权利要求9的自升式锚(90)附接至根据权利要求1的海洋发电站； 经由通风孔(92a)和/或通风孔(92b)，在自升式锚(90)的腔体(94)中填充压缩空气，由此自升式锚(90)将漂浮在水上； 将海洋发电站和自升式锚(90) —起拖拽至海洋发电站应该定位的位置上； 通过打开通风孔(92a)和/或通风孔(92b)并且随后通过通风孔(97)在腔体(94)内填充水来使自升式锚(90)下沉，而腔体(94)中的压缩空气通过通风孔(92a)和/或通风孔(92b)被排出。
21.根据权利要求20所述的方法，其中部署的海浪发电站通过打开通风孔(92a)和/或通风孔(92b)并且随后将压缩空气吹进通风孔(92a)和/或通风孔(92b)中，并且随后通过通风孔(97)将腔体(94)中捕获的水排空而再次被从部署的位置升起。
22.根据权利要求21所述的方法，其中将部署的海浪发电站升起的步骤进一步包括点燃被布置在自升式锚(90)下面的爆 炸物。
全文摘要
公开了由包括支撑结构(1a，1b)的各个相互连接的功能单元提供的海浪发电站。支撑结构(1a，1b)当部署在海中时在下端终止于将在单个点处锚定于块(9e)的固定支架(9c)。能沉入水中的升起浮体(2)当部署在海中时为海浪发电站提供浮力。升起浮体(2)附接至支撑结构(1a，1b)，由在支撑结构(1a，1b)的上端终止支撑结构(1a，1b)的平台(8)支撑的电力生成子系统(A)。传动部件(4，4a，18)在一端附接至浮体(3)并且在另一端附接至电力生成子系统(A)，将波浪运动从浮体(3)传送至电力生成子系统(A)。
文档编号F03B13/18GK103189639SQ201180035794
公开日2013年7月3日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月19日
发明者米乐·德拉季奇 申请人:米乐·德拉季奇