波能量转换的制作方法_3

文档序号:8402925阅读:来源:国知局
0°和60°之间,并且更优选的是30° +/-15°。
[0071]本发明的WEC的防波堤安装可能具有较短脚长度(足迹长度)和更大弦角,优选的是对于弦长比的较大悬链。
[0072]如果底部被安装,则本发明的WEC的深水安装可以具有较长的脚长(较长足迹)、较小的弦角,趋于平坦,以及对于弦长比的较小悬链。
[0073]当单元内的体积被加压到足以克服外部压力(例如来自浸没的静水压力)时,膜转变到其最大膨胀状态,这创建凸曲面(以圆顶的倒悬链、’S’形或类似的形状),所述曲线的弦以与单元的主体的面相同的对水平成30度左右的角度倾斜。当所述膜符合形成到主体结构中或其上的单元的面轮廓或任何光滑凹处时,在波涛汹涌的海域的情况下不会被波浪作用受损,由此单元可以被放气,并且所述膜通过被“按压”到并符合相应的面而得到保护。
[0074]每个转换器,无论是否具有一个或多个单元,比如转换器的每个肢(臂/腿)(以及作为整体的单元组),可以枢转,从而允许所述弦角相对于迎面而来的波改变,根据该强度(波高和浪涌等)和波的方向允许装置的最优化。
[0075]根据相对的内部和外部流体压力和此时的波的运动,随着波压力首先按压膜的正向下部,所述膜可以形成细长S的中间轮廓(在侧剖面观察时)。这可能在相对于单元体的单元膜的上下膜连接点之间。
[0076]所述膜的有效宽度(横向长度)优选地匹配单元面或壁的有效宽度(横向长度)。这提供了膜和固定装置,允许该膜以符合单元面并且避免在膜中诱导不必要的应力。
[0077]在操作中,一旦单元的体积被完全扫过或膜被完全放气,则所述膜平放在单元面或壁或凹处上,而没有任何诱导的应力、挤压或折叠。这使得转换器能够在完全放气的状态下生存于极端波情况,而不会在膜中诱导应力。
[0078]来自于每个单元的流体比如空气或:
[0079]i)通过用于每个单元的一组单向阀进入到(高压)歧管,结合来自所有单元的空气并且到多个单向涡轮中的一个上(并且随后驱动一个或多个发电机)。空气经由第二(低压)歧管和第二组单向阀行进至相同或其他单元,或
[0080]?)通过其中具有双向涡轮的管道至共同的储存器(或歧管),一旦单元中的压力下降到储存器中的压力以下,从储存器再填充单元。
[0081]将来自单元的空气发送到单向阀(或双向涡轮)的每个单元的至少一个端口的位置使得该单元能够在放气冲程上最大化扫过其体积并且顺利地再膨胀,而没有静摩擦(静摩擦,从而所述单元膜会粘在单元的相对面,并且不允许流体(例如空气)进入单元来使其再膨胀)。
[0082]所述阀可以形成主体的面的一部分。例如,主体上的面可以包括插入或安装在其中的阀装置。架或盖可以设置在阀装置上,优选的是提供所述面的一部分。
[0083]这可以通过定位与转换器的主体一体的每个单元的至少一个端口来实现。所述至少一个端口可以被铸造到主体内。
[0084]每个单元的至少一个端口最好包括入口和出口。可替代地,单一的端口可以与止回阀连通,通过一个端口控制从所述单元的输出空气流动和进入该单元的返回流入。
[0085]优选地,供给口或止回阀(高压)和返回口或止回阀(低压)中的一个或二者定位成邻近正好在抑制边缘的上膜下方的单元面或凹处的上限。
[0086]所述转换器优选地配置成使得每个臂/腿在波的方向上的纵向范围等于在特定位置的占优势能量波的平均波长。这种布置考虑的是腿与波成一定的角度,因为优选的V或V形形成。这通常导致每个腿优选为40米至80米长。然而,其他长度是设想的并且将被指定,这取决于对于给定位置的波的当时波长。这种配置允许来自单元的空气流动在“源与汇”模式下工作。因此,一个单元在波的峰值(最大压力)下,经由所述至少一个端口从单元泵送空气,另一单元在波的低谷(或最小压力)下,接受经由所述至少一个端口从储存器或低压歧管返回的空气。
[0087]所述转换器优选地布置成与单元水平地成直线,所以在单元上存在平均的空气压力。
[0088]优选地,各单元中的平均压力可以由压力控制系统升高或降低。例如,气动系统可被设置成保持最佳的单元压力,随着与潮汐或其他长期影响和根据对于盛行或当前的海况的最佳的条件的水深度变化。
[0089]根据本发明的一种或多种优选的实施例,一个或多个涡轮机(以及由相应涡轮机驱动的一个或多个发电机)可以由来自高压歧管供给并排出至低压歧管的单元的空气流驱动。涡轮机和发电机可以安装成邻近或位于V或V形的顶点,以便来自每个臂/腿的气流流被组合。可替代地,独立的涡轮发电机组合可以被安装成朝向或或位于每个腿/臂的端部或在沿着所述腿/臂长度的任何位置。
[0090]发电机上的负载(或电力输出)或者涡轮机的性能可以根据实际的或预测的或预期的波高、形状和周期信息而改变,使得涡轮机的压差和流动可以得到控制或者被优化,并且所得的涡轮机速度被优化成最大限度地产生电能。
[0091]本发明实施例的优选的流线型设计和/或所述膜或单元面的悬链形式或相应轮廓还可以适应于传统的振荡水柱转换器,以将它们转换成膜转换器,消除载有盐的空气经过涡轮。
[0092]所述转换器还可以用于生产加压的第三流体(通常是用于储存的水或海水-脱盐),通过交换发电机用于至少一个泵。
[0093]虽然根据本发明的各个上述实施例和形式的波能量转换器在本说明书中被限定为包括用于波能量转换的系统,但是为了避免疑义,本发明的另一方面提供了一种包括文中所描述的本发明的一个或多个实施例的一个或多个波能量转换器的波能量转换系统。
[0094]彼此接触的所述单元内的膜的背面或表面和/或所述单元的主体的相应面或表面在所述单元放气时可以是非平滑的。表面可能有波动或不平整,和/或压花或凸起的图案,以在再填充单元的过程中帮助减轻静摩擦。
[0095]所述WEC的后部可包括凹的、凸的、多弯曲的或直的倾斜后面(如楔形形状)。可以选择特定的布置以适应当时的波和位置条件(如水深和盛行风强度)。
[0096]对于所述WEC或WEC主体的凹的或直的后部可以帮助在WEC后部减少涡流,这可能有助于减少在后部的海床/海底的冲刷。可替代地或者另外,后部可以包括具有相应至少一个膜的一个或多个单元,以从返回波提取能量,例如从陆地、沙滩、悬崖或岬角或者从人造结构比如防波堤或海港墙返回。因此,就单元来说,所述WEC可以是双面的,以便该装置从迎面而来的波和返回波中提取波能量。
[0097]所述膜可以通过花键或珠和夹紧装置连接到主体。花键或珠可以是横截面为圆形或椭圆形。例如,所述膜的材料可以在花键上折叠,或者可以具有其中插入有花键的下摆或套筒。所述膜的花键边缘然后被夹紧,比如通过将花键边缘放入通道或凹槽并施加紧固件来将花键边缘夹入通道或凹槽。或者,所述膜可以通过围绕所述膜的外周的至少一部分的夹持环被密封到主体。或者,所述膜可以被密封到支撑件,然后安装到主体。因此,所述膜和支撑件可以被提供作为分立部件。
[0098]所述膜端部和/或连接比如弧形、半圆形、曲线和花键可以在主顶部和底部连接之间相切和/或与它们相切。这避免了用于连接到所述主体的膜的顶侧和底侧的尖角或邻接。
[0099]本发明的另一方面提供了一种控制或优化波能量转换器(WEC)的至少一个单元中或者WEC系统内的流体压力的方法,所述方法包括增加或减少所述系统的至少一个单元内的和/或低压或高压导管内的和/或至少一个歧管内的流体压力。
[0100]优选地,流体压力相对于至少一个参考压力值被增加或减少。所述或每个参考压力值可以是在系统的所述或每个相应所述单元内和/或所述低和/或高压导管和/或歧管内所确定的流体压力的平均。
[0101]所述平均压力可以至少部分地由在特定的时间(同时平均压力)或随时间(时间平均)在一个或多个单元上平均单元内的或许多单元上的各种压力被确定。
[0102]优选地,所述方法包括控制或优化所述单元内的压力,以保持最佳的单元压力作为随潮汐或其他长期影响的水深度变化的函数,优选的是取决于盛行或当前海况的最佳条件。因此,所述单元内的流体压力可以随着该单元上方的有效水深度的增加而增加,以平衡来自水的上升的外部压力,并且随着水深度降低,所述单元内的压力可以降低,以平衡来自水的降低的压力。这样,来自所述单元和/或系统的性能和输出可被优化为对系统所需的输出或需求。
[0103]此外,在海况的实际或预测恶化的情况下,可以减少所述单元内的流体压力,以防止损坏所述膜。如果需要的话,压力减少可以降低到零或大气压力,使得所述膜通过水压被推平,并且不起作用直到所述单元内部加压到使所述单元再膨胀。
【附图说明】
[0104]下面参照附图,对本发明的实施例进行说明,其中:
[0105]图1a至Ik按顺序示出了在用于根据本发明实施例的WEC的完整波序列上对于完全扫过单元体积的在膜上的波动作。
[0106]图1m至Iw按顺序示出了在用于根据本发明实施例的WEC的完整波序列上对于完全扫过单元体积的在膜上的波动作,并且示出了波流线的示意。
[0107]图11和Ix示出了根据本发明实施例的WEC,其中膜完全放气。
[0108]图2a至2k按顺序示出了在用于根据本发明实施例的WEC的完整波序列上对于半扫过单元体积的在膜上的波动作。
[0109]图21示出了根据本发明实施例的WEC,其中膜完全放气。
[0110]图3和4示出了根据本发明实施例的波能量转换器(WEC)的替代安装布置。
[0111]图5示出了通过WEC的横截面,具有根据本发明实施例的单个曲率半径单元面。
[0112]图6a至6d示出了用于根据本发明替代实施例的双曲率半径单元面的各种布置。
[0113]图7a至7c示出了用于根据本发明替代实施例的三曲率半径单元面的各种布置。
[0114]图8a至8d示出了根据本发明替代实施例的对于迎面而来的波具有不同弦角对准的WEC的替代布置。
[0115]图9a至9d示出了根据本发明实施例的替代系泊/锚定布置。
[0116]图1Oa至1c示出了根据本发明实施例的通过替代形式WEC的截面。
[0117]图1la至Ild示出了根据本发明实施例的通过替代形式WEC的截面,并且包括至少一个阀或节流选项。
[0118]图12a和12b示出了用于根据本发明实施例的WEC的替代阀或节流选项和邻近根据本发明实施例的单元的紧密耦合的涡轮。
[0119]图13a和
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