波浪能发生器的制造方法

波浪能发生器的制造方法
【专利摘要】发生器包括：至少一个能量捕获漂浮物(2)，其是对波动作出反应而可移动的；位于能量捕获漂浮物下面的反应构件(1)；用于将至少一个能量捕获漂浮物连接到所述反应构件并且限定能量捕获漂浮物与反应构件之间距离(D3)的连接线(4a，4b，4c，4d)；用于将反应构件和至少一个相应的能量捕获漂浮物(2)的相对运动转化成有用能量的能量转换装置(3a，3b，3c和3d)。发生器包括深度设定装置例如被连接到辅助漂浮物(7a，7b)的可调整的线(8a，8b)或保证反应构件到海底B的可调整的系泊线(9a，9b，9c，9d)，用于设定反应构件在海中的深度(D1)。
【专利说明】波浪能发生器
【技术领域】
[0001]本发明涉及可用于从水体里的波浪中提取能量的发生器，其将波浪能转换为更容易使用的能量。
【背景技术】
[0002]在最近几年，越来越重视需要利用可再生能源，这样显著有助于全球能源生产。政府目标，与不可再生能源的相关问题媒体代表，以及一直不断增加的能源成本相结合，都形成了可再生能源系统的发展的强大动力。
[0003]化石燃料对环境的不利影响是众所周知的，同样的，核能有关的问题和高成本也是一样。另一方面利用可再生能源的天然丰度仅仅受到我们的获得和以经济上可行价格供应它的能力限制。
[0004]一个潜在的可再生能源是波浪能-一种在世界上所有的大型海洋中都可获得的充沛和可持续的能源。用于从波浪能产生能量的各种能源设备被提出，但这样的设备存在很多局限性并且没有设备具有经证实的可靠地长期利用可获得的波浪能资源的能力。
[0005]我们在W02010007418中公开了用于将波运动转换成有用能源的改进的发生器。所被公开的发生器采用浸入式反应体，解决了许多与现有波浪能转换器相关的难题。
[0006]然而，在W02010007418中公开的波浪能转换器仍然有进一步改进的潜能。具体来说TO2010007418中所描述和阐明的设备具有一直保持在海面上的能量捕获漂浮物。这意味着，在高能量的海况下，如暴风雨中，漂浮物将遭受到高负荷。这些高负荷必须由结构和动力输出系统进行处置，这导致设备昂贵的过度设计。

【发明内容】

[0007]现在我们提出了一种用于将水体中的波浪运动转换成有用能源的发生器。发生器具有可调节的几何结构，在发生器达到其额定功率所需的更充裕的海面条件下，允许主能量捕获漂浮物来捕获较少的能量。
[0008]此外，我们的模拟工作展示了改变该装置的几何结构，以允许调节系统针对不同的海况作出最佳响应的能力。在上述W02010007418中描述的已知的发生器包括用于将水体中的波浪运动转换成有用能量的发生器，发生器包括:
[0009]至少一个应波浪运动而作出反应的可移动的能量捕获漂浮物，
[0010]设置在能量捕获漂浮物下面的反应构件；
[0011]一个或多个用于将能量捕获漂浮物连接到反应构件的连接器，并且限定能量捕获漂浮物和所述反应构件之间的间隔；和
[0012]用于将在水面下的反应构件和相应的能量捕获漂浮物之间的相对运动转化为有用能量的能量转换装置。
[0013]根据本发明，所述发生器包括合适的设定装置，在预定的范围内，用于设定反应构件在水体里的深度。该设定装置进一步被配置来设置从水体的底部到反应构件的高度。[0014]通过“设定深度”，我们想在一定程度上控制精确的深度能够以可变的方式被选择并被被固定。换言之，如果希望改变所设定的深度，设定装置可以被匹配，被修改和被控制，使得更精确的深度可以被选择并固定。
[0015]在本发明的第一实施例中，深度设定装置包括至少一个可调长度的弹性连接线，每个均连接到各浮力漂浮物(后者是辅助于能量捕获漂浮物并且与能量捕获漂浮物不同)。在本实施例中，发生器具有由水体表面上的辅助漂浮物所支持的净负浮力。
[0016]在本发明的第二实施例中，深度设定装置包括至少一个可调长度的弹性系泊线，用来可调节地确保反应构件到水体的底部B。在本实施例中，发生器具有被所述弹性系泊线
(S)的张力所抵抗的净正浮力。
[0017]在任一实施例中，深度设定装置优选地由一个或多个曲柄连接到反应构件。
[0018]优选地，根据本发明所述发生器的连接器包括至少一个弹性线，所述弹性线通过该个或每个弹性线相应的滑轮被安装到反应构件。还优选地该个或每个线是可调节长度的，所述长度调整是通过相应的磁鼓缠绕该个或每个弹性线来实现的。因此，反应构件和能量捕获漂浮物之间的距离可以通过将连接器线卷绕在相应磁鼓上或从硒鼓上卷开来进行调整。
[0019]在本发明的优选实施例中，连接器是可调节长度的，以便允许单独调节能量捕获漂浮物和所述反应构件之间(或者在垂直方向上的间距)的距离，并且因此可独立调节水体里能量捕获漂浮物的深度。进一步优选地，连接器可调节地安装到反应构件，以使得连接部分的几何形状(如连接器和水平面之间的锐角)可以有选择地改变。可调节地安装优选地是由至少一个连接到反应构件的主连接点(如滑轮)，该反应构件位于对应地允许连接点跨越反应构件运动的轨道内。滑轮可以是，例如，可通过齿条和小齿轮布置在轨道内移动(如在滑轮上的驱动小齿轮和反应构件上的互补固定的齿条)。
[0020]因此，所述滑轮可移向或移离反应构件的外周。当各滑轮移向外围时，连接器和水平面(通常是与反应构件的顶表面的方向相同)之间的内角(一般是锐角)的角度减小。滑轮位置的调整会影响能量捕获漂浮物和反应构件之间的距离，这样的调整可以通过调整连接器线的长度配合或者补偿来完成。
[0021]优选的是，能量捕获漂浮物被设置为其质量变化，通过改变其所包含空气和水的比例，典型地通过从反应构件向能量捕获漂浮物提供气源和从水体表面(如海洋)向反应构件提供气源，根据本发明的发生器配置在水体表面上。
[0022]进一步优选的是反应构件具有可调节浮力和多浮力模式，包括至少一个浸入式运行模式，其中反应构件从浮力漂浮物中悬浮，以及最大浮力模式，其中反应构件漂浮在水体的表面上。在任何一个这些多浮力模式中，反应构件应具有惯性和阻力以抵抗由波浪运动引起的量捕获漂浮物的可能的移动。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]本发明的优选实施例现在将更加详细地描述，参考附图，其中相同的部件始终由相同的附图标记来表示。为了避免图纸清楚性降低，并非所有零部件都标记在所有的图纸。在附图中:
[0024]图1是根据本发明波浪发生器在水体(通常，海洋)表面上时的优选实施例中的立体图；
[0025]图2是图1浸入水体表面之下的波浪发生器的立体图；
[0026]图3是显示图2中固定于水体底部的能量转换器的另一立体图；
[0027]图4a至4d示意性地示出了根据本发明的波浪发生器的运行循环；
[0028]图5更详细的示出形成图1所示的波浪发生器部分的其中一个能量转换器；
[0029]图6示意性地展示了用于根据本发明的波浪发生器的示例性的液压回路；
[0030]图7展示了根据本发明在接近小波浪表面处波浪发生器的运行；
[0031]图8展示了根据本发明层间水在大波浪中波浪发生器的运行；
[0032]图9展示了根据本发明在暴风浪中深水下处波浪发生器的运行；
[0033]图10展示了根据本发明在反应部件和能量捕获漂浮物之间相对短距离(间距)下波浪发生器的运行；
[0034]图11展示了根据本发明在反应部件和能量捕获漂浮物之间相对大间距下波浪发生器的运行；
[0035]图12是反应构件和使用根据本发明的示例性波浪发生器的能量捕获浮物之间的各个距离的曲线图表示被实现的能量捕获；
[0036]图13是类似于图7的视图，示出了在第一配置中滑轮的更多细节，即它们彼此间隔最远；
[0037]图14是类似于图7的视图，示出了在它们相对更靠近的进一步的配置中滑轮的细节;
[0038]图15是特写了在图2设置中的齿条和小齿轮和滑轮5A ；
[0039]图16是根据本发明示出了漂浮物实质上没有水并因此具有低质量的发生器的剖视图；
[0040]图17是根据本发明示出了漂浮物实质上充满水并因此具有高质量的发生器的剖视图；
[0041]图18是又一个实施例，其中反应构件通过加长系泊线被调整或设成为浅深度的视图；和
[0042]图19示出了图18实施例的方法，其中反应构件通过减短系泊线被调整或设成为大深度的视图。
【具体实施方式】
[0043]首先参照图1和图2，示出了根据本发明的一种实例性的波浪能发生器，包括一个可浸入海底的反应构件I ;对所述波浪而作出反应的捕获漂浮物2 ;安装在反应构件I上的一系列的能量转换器3a，3b, 3c, 3d ;和将能量捕获漂浮物2通过各自的滑轮5a，5b, 5c, 5d连接到各自的能量转换器3a, 3b, 3c, 3d,长度可调节的各连接线4a, 4b, 4c, 4d。每个滑轮可调节地安装在相应的轨道6a，6b，6c，6d上，由此所述各滑轮可以或者朝向或远离所述反应构件I的外周移动。
[0044]在图1所示的设置中，每个连接线4a，4b, 4c, 4d围绕磁鼓(如磁鼓11-参见图5)上的相应的能量转换器3a，3b, 3c, 3d绕到最大量或最大程度，以使得能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的间距为最小。在这种情况下，反应构件I和能量捕获漂浮物一起漂浮在水体的表面S上。
[0045]相反地，在图2所示的设置中，每个连接线4a，4b，4c，4d被放开(一部分未围绕各自的磁鼓)，以使得能量捕获漂浮物2和反应构件I之间有间距。在这种情况下，能量捕获漂浮物2被显示在水体的表面S下方。
[0046]在图1和图2所示的实施例中，发生器进一步还包括两个(非能量捕获或辅助)表面漂浮物7a，7b ;每一个均具有相应的可调节长度的深度设定线8a，Sb (参见图2)，其将各表面漂浮物7a, 7b连接到反应构件I。深度设定线8a, 8b可以通过各自的曲柄13a, 13b调节，从而允许控制它们的长度并因此控制反应构件I的深度，这将在后面描述。图2还示出了用于反应构件I和能量捕获漂浮物之间连接的纽带，其目的将参照后面的附图描述。
[0047]图3示出了图2的波浪能量发生器(再次与能量捕获漂浮2从反应构件I隔开)连同将发生器拴到海底部B的系泊线9a，9b, 9c, 9d，从而保持发生器驻立。能量纽带10被进一步设置来允许由发生器产生的能量被输送到它可以用到的场所。
[0048]所述系泊线9a，9b, 9c, 9d可以通过长度调节装置连接到反应构件1，使得在反应构件I的浸入深度变化时，各系泊线的过度松弛被反应构件I拉紧。
[0049]应当注意的是，本发明的第一实施例中的系泊线9a, 9b, 9c, 9d 一直保持松弛，以使得当连接到漂浮物7a，7b的深度设定线8a和Sb被调节时，发生器可以在水柱中自由地向上和向下移动。
[0050]在系泊线中可以通过添加一个“浮体”(一个浮力体)或沉子(一个重量体)到系泊线9a.9b.9c.9d创建一个弯臂(未示出)，以允许发生器更大自由度的移动，同时确保各系泊线保持基本松弛。
[0051]所述系泊线9a，9b, 9c, 9d和能量纽带10不直接地与第一实施例中装置的发明特征相关，因此为清楚起见，将从第一实施例描述的进一步的图像中省略。
[0052]反应构件I通常是一个中空的结构，并且适合于有选择性地填充空气或水来调节其浮力。因此，根据本发明的波浪能发生器具有反应构件I全部或大部分充满水的浸入式运行结构，和反应构件I全部或大部分充满空气的浮力表面式结构。
[0053]当在所述浮力表面式结构(图1)中，反应构件I漂浮在水体(如海洋)表面S上，具有足够的浮力，以携带装置的所有其他部件。在这种情况下根据本发明的发生器可以容易地横穿水体的表面S被运送。波浪能发生器可以足够高地设置在水中，使得所有的系泊线9a，9b, 9c, 9d和能量纽带10的连接可以不受水的阻碍并且方便使用。波浪能发生器还可以创建自己的稳定的服务平台，其带有所有避开水的可用组件以便能够方便进行维修保养。
[0054]参考图2，当波浪发生器是在浸入式运行结构中，该反应构件I从能量捕获漂浮物2和表面漂浮物7a.7b的组合中悬挂下来。因此，反应构件I的重量W等于或小于能量捕获漂浮物2的浮力BI加表面漂浮物7a，7b的浮力B2。
[0055]反应构件I中所含的大量的海水赋予了构件上的相应大的质量，因此，惯量不会增加它的重量W。另外，反应构件I具有大的表面积垂直于重力的方向，由此通过大阻力和附加质量给移动提供了进一步的限制。
[0056]通常，表面漂浮物7a，7b的组合尺寸小于能量捕获漂浮物2的尺寸，因此表面漂浮物7a，7b的浮力B2将小于能量捕获漂浮物2的浮力BI。[0057]因为表面漂浮物7比能量捕获漂浮物2小，它们不传递显著负荷到反应构件I的主要结构，即使在非常大的波浪情况下。表面漂浮物7的形状也可以是这样的，以使得其具有差的捕获波浪能量的能力。
[0058]反应构件I可从能量捕获漂浮物2和处于深度Dl (参见图7至图11)的表面漂浮物7a.7b中悬挂下来，足以确保反应构件通常在海面上的波浪作用之下。因此，由波浪引起的能量捕获漂浮物2的运动导致了能量捕获漂浮物2和和反应构件I之间的相对运动。这种运动被能量转换器3a，3b，3c和3d的各自的工作行程所处理，从而被利用来产生能量。
[0059]在图示的实施例中，单个的漂浮物2被示出，但应当理解为，在适当的情况下可以设置多个这样的漂浮物，其每个都有其自己的一系列的安装在反应构件I上的能量转换器，连同各自的连接线，滑轮和轨道。
[0060]参照图4a至4d中，响应于波浪的能量捕获漂浮物2的运动被更详细地显示。为了清楚地显示运行原理，装置的几何形状在图中被简化。通常，漂浮物2跟随波浪粒子的以在连续波的波浪峰值之间近似圆的路径上的轨道运动，按照箭头所示的顺序，从图4a到图4b，然后到图4c，再到图4d，然后完成第一个循环再到图4a。随着能量捕获漂浮物2伴随波浪的移动，它同时在水平和垂直方向到反应构件I中心距离改变。这导致了在波浪的作用下，连接线4a，4b, 4c和4d长度发生变化，这样相应地又被各自的能量转换器3a，3b，3c和3d利用以产生有用的能量。连接线长度4a，4b, 4c和4d的变化方式在图4a，4b, 4c和4d中被箭头所显示。应当注意的是，当图4a，4b，4c和4d中所显示的漂浮物2的运动是近似圆形的轨道时，这可能导致所述漂浮物2在取决于海水状态的波涛(水平)或起伏(垂直)方向的实质上移动更多。
[0061]参考图5，这是能量转换器3a的一个的特写示图，后者是通过具有各自的连接线4a围绕连接在相应的各自的液压电机12a的磁鼓Ila来工作。当能量捕获漂浮物2随着被波浪移动时，液压电机12a被转动磁鼓Ila的连接线4a驱动旋转。当液压电机12a(以及其它与能源转换3b，3c和3d等相关联的相似的电机)在外力作用下旋转时，相关的电动机变为产生高压液压力的液压发生器，该液压力可以被用来进行有用的工作，例如转动发电机。
[0062]液压预载荷可以被用来在各液压电机12a上产生偏置力，当来自波浪的作用力在缩短各连接线4a长度的方向上移动漂浮物2时，各液压电机将各连接线4a绕回磁鼓Ila上。
[0063]可以实现上述要求的示例的液压回路显示于图6中。所述回路允许从液压电机12a的被强制旋转产生液压流体流量，所产生的液压流体流量转换成电力，并在液压电机12a上产生预载荷。
[0064]这种液压回路中的组件是公知的并且不构成本发明的一部分。然而，在示例性的液压回路中，液压电机12a通过控制所述液压电机和系统的其余部分之间的压力调节器而连接。高压和低压蓄能器被用作短期能量存储来缓和经由波浪循环提供的可变的能量供给并且给曲柄提供无功功率。流体通过被用于转动发电机的变速液压电机，从电路的高压侧传递到低压侧。这样，发电机吸收电能并作为电机提供能量给变速液压电机，给系统提供无功功率。液压流体被储存在储存器中，而且其通过过滤器来保持在系统中使用的流体的质量。启动泵也被设置来为系统提供初始压力。
[0065]磁鼓Ila(和类似的鼓)还提供用于各连接线4a(以及相应的类似的连接线，例如那些在其它图中示出的)存储的能力，从而有利于其长度的调节。当连接线4a被缩短时，多匝连接线被保持在磁鼓的一点处，在该点处达到最小长度，此时能量捕获漂浮物2与反应构件I接触。当连接线4a被拉长时,较少阻的连接线被保持在磁鼓的一点处,在该点处达到最大长度上，并且没有线4a存储在磁鼓Ila上。(等效的拉紧和放出所有其他线4b，4c, 4d经类似的磁鼓出现在所有其它的相应的能量转换器上。)
[0066]需要注意的是，许多其他类型的长度调节和功率释放机构可以被用于代替参考本发明的描述具体实施例中描述的能量转换器3a，3b, 3c3d ;这里所描述的系统示范了实际可行的用于转化能量和调整各连接线4a，4b, 4c, 4d长度的方法。
[0067]例如，液压缸或线性发生器可以被用来替代液压电机，具有用于调整相应的连接线长度的中间线存放磁鼓。另外，单独的物理弹簧可以取代在本发明的第一示例的实施例中使用的液压预载荷。
[0068]因为连接线4a，4b, 4c, 4d和深度设定线8a，8b都是可调节长度的，当整个装置保持漂浮时，能量捕获漂浮物2的深度D2和反应构件I的深度Dl都可以相互独立于彼此地被改变。这是所描述的实施例的重要特征。
[0069]深度设定线8a，Sb能够被各曲柄13a，13b调整，从而允许控制其长度，并且因此控制反应构件I的深度D1。连接线4a，4b，4c，4d的长度，以及因此能量捕获漂浮物2的深度D2，可以被各能量转换器3a，3b, 3c, 3d进行调整。该调整经由磁鼓上各线的存储量，如磁鼓Ila,其是各自能量转换器的一部分。
[0070]当根据本发明的发生器在运作中和各连接线4a，4b, 4c, 4d长度由于波浪的运动而不断变化时，其处于被能量转换器3a，3b, 3c.3d所控制的中性或中间行程位置。因此，能量捕捉漂浮物2的平均深度D2被调整。
[0071]磁鼓lla(以及类似磁鼓)或各自的电机12a等，可被旋转地编码，以便连接线4a, 4b.4c, 4d等在各磁鼓的准确总量可以一直通过相关的发生器控制系统得知。因此，当想要长度被调整时，控制系统可以指示电机12a或类似的电机，以卷绕或放出各连接线4a。(当根据本发明的发生器不从波浪运动产生能量时，上述的液压能量转换回路允许液压电机被供电。)
[0072]如果发生器在使用中并且所述连接线长度不断变化，则控制系统将监控连接线4a，4b，4c，4d(如上所述)的平均长度。在这种情况下，如果平均长度的调整被期望的，则控制系统可以调节液压马达内的偏置作用力，使得连接线4a，4b.4c, 4d相比卷绕而言更容易地被放出(以加长连接线)，或者相比放出而言更强有力地被卷绕(以缩短连接线)。当所达到期望的平均线长度时，控制系统将收回在电机12a和类似电动机内的偏置作用力来达到平衡，使得由波浪引起的连接线4a，4b，4c，4d的卷绕和放出相等。(上述的液压能量转换回路允许液压偏置作用力以合适的方式进行调制，以实现这样的效果。)
[0073]上述通过其能使反应构件I的深度Dl和能量捕获漂浮物2的深度D2改变的机构允许发生器的能量捕获性能随海水的状态而被改变(给定的海况是波高和海面的波浪周期的结合，既波高和波周期能够相互独立于彼此地发生变化)。装置相对应于海况改变它的几何形状的能力如何影响它的能量捕获属性将在下面进一步描述。
[0074]首先，根据本发明的发生器调整能量捕获性质以响应波浪高度的方式，且特别是装置在极端海况下装置如何限制能量被捕获将被说明。其次，将对根据本发明的发生器调整其响应波浪周期的能力将被说明。
[0075]参照图7至图9，能量捕获对波浪高度进行反应而进行调节的方式将被更详细地描述。作为辅助，能量在水柱中的分布与根据本发明发生器的描述一同被说明性地示出(不按比例)。
[0076]众所周知，波浪能量是水粒子的轨道运动，该轨道运动向波浪传播方向扩散。随着波浪高度增加，粒子轨道变得更大，并且所述粒子的速度也变大。波浪能量(即粒子轨道的大小)在表面是最大的，并迅速地随深度而减小。
[0077]参考图7，在小波浪的高度，通过适当拉长或放出的连接线4a，4b，4c，4d，能量捕获漂浮物2的深度D2可以是非常浅的(在或紧邻海洋的表面S)，以便最大限度地捕获能量。
[0078]参考图8，在中度到大的波高中，连接线4a，4b，4c.4d可以部分地被收回，从而使能量捕获漂浮物2的深度D2伴随着相对在表面上的有所降低的波浪能量变得更深，从而，装置的结构不应承受到过量载荷，并且机构的能量捕获不必处理高于其额定功率的能量。
[0079]参考图9，在风暴条件下(非常大的波高)，连接线4a，4b，4c，4d的可完全被收回以使得能量捕获漂浮物2和反应构件I可以下降到最大深度，这样非常大的波对装置造成损害的风险可以被缓解。
[0080]还应当注意的是，波浪周期以及波浪大小影响波浪中的能量，所以漂浮物深度也可以同波浪周期一样被 调整。
[0081]根据本发明的装置对海况周期作出反应而具体地调整其几何形状的方式现在将被进一步描述。这些调整的目的是提供对持续的海况周期作出反应的最佳的能量捕获-这通常被称为调谐。
[0082]通过其装置可以调整其对海况周期的反应的第一机构将参照图10和图11被说明。
[0083]参照图10，在具有短周期的波浪中，能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的距离D3减少。这改变了系统的几何形状，使各连接线4a，4b，4c，4d到水平面的角度α更小，这样增加对漂浮物2的约束，并因而减小了系统的自然频率-使能量捕获漂浮物2的响应更好地对短周期的海况作出反应。
[0084]参照图11，在长周期波浪中，能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的距离被拉长。这改变了系统的几何形状，使得连接线4到水平面之间的角度α更大，这样降低漂浮物2上的约束，并因而加大了系统的自然频率-使能量捕获漂浮物2的响应更好地对长周期的海况作出反应。
[0085]增加能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的距离D3的效果的计算模型结果在图12以图表方式示出，可以看出，能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的距离D3的增加导致增加的周期，在该周期由发生器捕获的能量达到最高点。
[0086]通过根据本发明发生器可以调节它的几何形状的第二机构将参照图13和图14进行说明。
[0087]具体而言，连接线4a，4c通过滑轮5a，5c,分别连接到各能量转换器3a，3c，所述滑轮5a，5c可调整地安装在轨道6a，6c上，以允许滑轮朝向或远离各能量变换器3a，3c移动。
[0088]图13显示了被调整到相对接近能量转换器3a，3c的滑轮5a，5c和[0089]图14显示了被调整到相对远离能量转换器3a，3c的滑轮5。
[0090]因此角度α，即水平方向和各线4a，4b之间的角度，以与当从能量捕获漂浮物2到反应构件I的距离如上所述被调整时类似的方式被调整。因此，系统响应的变化也是相似的，并且朝向各能量转换器3a，3c移动滑轮5a，5c会增加角度α和调整系统响应适应于较长波周期的海况。相反地，远离能量转换器3a，3c移动滑轮5a，5c将减少角度α和调整系统响应于适应较短波周期的海况。
[0091]应注意的是，在图13和14中，只有两条线4a, 4b和相应的转换器3a, 3c等被不出；显而易见的是多于两个这样的线，转换器等的组合也能是能被想到的。
[0092]在图15的详细描述中，各滑轮5a可以通过在滑轮5a上的各小齿轮14和在轨道6a上的齿条15的方式，沿着轨道6a向后或向前移动。轨道6a包括将由驱动电机(未示出)运行的小齿轮14和固定在反应构件I上的齿条15。
[0093]需要注意的是，调节滑轮5a等位置的其他方法是可能的。例如一个液压缸或螺旋驱动器可以被用于实现类似于图示实施例的齿条15和小齿轮14效果。
[0094]还需要注意的是，滑轮5a等可以被省略并且能量转换器3a等可以自己直接沿着轨道随与被直接从能量捕获漂浮物2连到到各磁鼓(如图5所示的磁鼓Ila)上的连接线移动。
[0095]上述实施例说明了根据本发明的发生器可以改变其几何结构来调整其对不同浪高和海况的作出反应的机构，以优化能量捕获和装置的耐受性能。 [0096]然而，应当注意的是，能量捕获漂浮物2深度；能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的距离；和各滑轮5a，5b，5c, 5d和能量转换器3a，3b, 3c, 3d之间的距离的任何组合都是可能的。装置不限于描述的实施例。
[0097]现在进一步的装置，通过其根据本发明的发生器可以适应于不同的海况，将参照图16和图17被说明。
[0098]能量捕获漂浮物2的质量可以通过调节容纳在漂浮物2内空气和水的比例进行调整。图16显示了主要的能量捕获漂浮物2相对地没有水而具有低质量，并且图17显示了主要的能量捕获漂浮物2相对地充满水而具有高质量。质量调整(如众所周知的)允许能量捕获漂浮物2的响应被优化于导致增加装置的总能量捕获的不同的海况。
[0099]增加能量捕获漂浮物2的质量通常适应于漂浮物对较长波周期间作出的反应。因此调谐主要能量捕获漂浮物2的质量的作用和由于调整装置(如上所述)的几何结构的调谐作用能够加成的较大的调谐作用。
[0100]因为调节能量捕获漂浮物2的质量会改变其浮力BI (参见图2)，完整系统的整体浮力通过对反应构件I的浮力和因而其浸没重量W4相应的调整来被保持的(即是，如果水将被添加到能量产生漂浮物2，那么空气被加入到反应构件I)。
[0101]可选择地，能量捕获漂浮物2的浮力的减少可通过增加表面的表面漂浮物7a，7b的浸入深度来抵消。(即，随着BI减小，B2的增加进行补偿，并且系统的整体浮力是维持和保持等于反应构件I的浸入重量W)。
[0102]为了允许空气从能量捕获漂浮物2和反应构件I被加入或去除；单独的通气管线16设置在从反应构件I到能量捕获漂浮物2上。压缩机(未示出)设置在反应构件I上或内来允许空气从海洋表面被泵入反应构件I内或进入漂浮物2内。[0103]气源供给到所述反应构件I和漂浮物2，允许在反应构件I和漂浮物2中空气的压力被均衡到该运行深度的环境压力，这取决于上述可变的运行深度。
[0104]为了允许空气被加入能量捕获漂浮物2和反应构件I内或从其中被除去；深度设定线8a，8b可以包含通气管(例如是管状的或包括一对线，一个加强的固体和一个传送空气的管道)，以从表面提供空气到反应构件I。进气口 17a，17b，可以设置在表面浮力物7a, 7b 上。
[0105]压缩机(未示出)设置在反应构件I上或内，以允许空气从表面被泵入反应构件I内或进入漂浮物2内。
[0106]气源供给到所述反应构件I和漂浮物2，允许在反应构件I和漂浮物2中空气的压力被均衡到该运行深度中的环境压力，这取决于上述可变的运行深度。
[0107]参考现在将在图18和19所示的第二实施例中示出。如同第一实施例一样，第二实施例包括浸入式反应构件I ;对波浪移动作出反应的能量捕获漂浮物2 ;安装在反应构件I上的一系列能量连接器3a，3b.3c, 3d ;经由各滑轮5a，5b，5c, 5d连接能量捕获漂浮物2到各能量转换器3a，3b, 3c, 3d的可调整长度的各连接线4a，4b, 4c, 4d，每个滑轮均可调整地安装在各轨道6a，6b.6c, 6d。(如上面所指出，为清楚起见，不是所有的这些特征都在图18和19中进行了详细的说明或标注)。
[0108]与第一实施例相比，第二实施例没有包括表面漂浮物7a，7b和深度设定线8a，8b来控制反应构件I的深度Dl。相反第二实施例的系泊线9a，9b通过在长度上可调整来控制反应构件I的深度。这是通过由曲柄18a, 18b被连接到反应构件I上的系泊线9a,9b来实现的(类似于第一实施例中，将深度设定线连接到反应构件I的曲柄13a，13b)。
[0109]为了使系泊线9a，9b能够控制反应构件I的深度D1，整个装置必须不断尝试悬浮到水面上，并通过系泊线9a，9b避免这样做。因此，在第二实施例中能量产生漂浮物的浮力BI大于反应构件I的重量W，并且净浮力被系泊线9a，9b的张力T所抵抗。
[0110]图18显示了通过拉长系泊线9a，9b被调整到浅深度的反应构件1，而图19显示了通过缩短系泊线9a，9b被调整到较大深度的反应构件I。
[0111]同前面的实施例一样，能量捕获漂浮物2和反应构件I之间的距离D3能够通过改变各连接线4a，4c的长度独立于反应构件I的深度Dl被调节。同样按照前面实施例，连接线与水平之间的角度可独立地通过改变轨道上滑轮的位置被调整。此外，所述能量捕获漂浮物2的质量能够如第一实施例一样地通过改变空气和水含量的比例被调整。
【权利要求】
1.将水体中的波动转化成有用能源的发生器，该发生器包括: 至少一个能量捕获漂浮物(2)，其是应所述波动作出反应而可移动的； 位于能量捕获漂浮物下面的反应构件(I);用于将所述至少一个能量捕获漂浮物连接到所述反应构件并且限定所述能量捕获漂浮物与所述反应构件之间距离(D3)的连接装置(4a，4b，4c，4d)； 用于将所述反应构件(I)和所述至少一个相应的能量捕获漂浮物(2)的相对运动转化成有用能量的能量转换装置(3a，3b，3c和3d)； 其中，发生器包括深度设定装置(8a，Sb或9a9b9c，9d)，用于设置反应构件在水体中的深度(Dl)。
2.根据权利要求1所述的发生器，其中连接装置是可调节长度的，用于独立地调节能量捕获漂浮物和反应构件之间的距离(D3)。
3.根据权利要求1或2所述的发生器，其中，所述连接装置包括至少一个可调节长度的弹性线，其中长度调整是通过绕相应的磁鼓(12a)缠绕该个或每个弹性线来实现的。
4.根据权利要求1-3任一项所述的发生器，其中，所述连接装置被可调地安装^a，6b，6c，6d)到反应构件，使得所述连接装置的几何形状可以被改变。
5.根据权利要求4 所述的发生器，其中，反应构件(I)上的连接装置的可调节安装是作为连接装置到在各轨道(6a，6b，6c，6d)内的反应构件的至少一个主要连接点(5a，5b，5c，5d),允许各连接点穿过反应构件移动。
6.根据权利要求5所述的发生器，其中所述主要连接点包括滑轮(5a，5b，5c，5d)，所述滑轮可以在各自的轨道(6a，6b，6c，6d)内通过各自的滑轮上的驱动小齿轮(14)移动，各滑轮与反应构件上的固定齿条(15)相配合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的发生器，其中所述能量捕获漂浮物被设置为通过改变包含在其内的空气和水的比例使其质量可变。
8.根据权利要求7所述的发生器，其中能力捕获漂浮物中的空气和水的比例的改变是通过从反应构件向漂浮物供应气源(16)和从水体表面(S)向反应构件供应气源(17)来实现的。
9.根据权利要求1至8任一项所述的发生器，其中，所述深度设定装置包括至少一个可调长度(13a，13b)的弹性连接线(8a，Sb)，每个弹性连接线(8a，Sb)连接到各自的浮力装置(7a,7b)。
10.根据权利要求9所述的发生器，所述发生器具有由在水体的S表面上的浮力装置(7a，7b)所支支撑的净正浮力，所述浮力装置由弹性连接线(8a，8b)连接到反应构件。
11.根据权利要求1-7任一项所述的发生器，其中，所述深度设定装置包括至少一个可调长度(18a，18b)的弹性系泊线(9a，9b，9c，9d)，以可调节地将在反应构件定位在水体底部B的上方。
12.根据权利要求11所述的发生器，其中，发生器具有被至少一个弹性系泊线(9a，9b，9c，9d)的张力抵抗的净正浮力。
13.根据权利要求1-12任一项所述的发生器，其中，所述深度设置装置通过曲柄(13a，13b或18a，18b)与所述反应构件连接。
【文档编号】F03B13/16GK104024631SQ201280065790
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2011年11月8日
【发明者】格雷厄姆·福斯特 申请人:海洋能源系统有限公司