專利名稱：用于波能轉(zhuǎn)換器的漂浮構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波能轉(zhuǎn)換器，用于將海洋波能轉(zhuǎn)換為電能，還特別但不排它地涉及依據(jù)浮力、流體動壓力和振蕩原理工作的波能轉(zhuǎn)換器。更特別地，本發(fā)明還涉及用于波能轉(zhuǎn)換器的漂浮構(gòu)件。
背景技術(shù)：
在三千年來，各地的人類越發(fā)關(guān)注如何生存。由于人類認(rèn)識到礦物燃料是有限能源，對可再生清潔能源的探索變得更加急迫。全球變暖和氣候變化把注意力聚焦到減少對礦物燃料的依靠的需求上。最有前景的可再生能源之一是波能。據(jù)估算，全世界波力(wave power)的潛在能量為2太瓦，這相當(dāng)于全世界每年大約2000TWh的能源，足夠全世界的電能需求。雖然利用波浪能量的愿望已存在數(shù)百年，但過去的嘗試只獲得了有限的成功。所取得的成功僅限于很小規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了數(shù)十千瓦至數(shù)百千瓦的量級，而不是所需的數(shù)百兆瓦。以往的主要困難之一是設(shè)計足夠堅固(robust)以承受由海洋波浪產(chǎn)生的巨大力能的單元。在風(fēng)暴條件下，波能是巨大的，造成了許多現(xiàn)有技術(shù)的基于陸地或基于海岸的系統(tǒng)的破壞?，F(xiàn)有技術(shù)中典型的提取波能的手段是使用渦輪或液壓系統(tǒng)。一些嘗試是利用直接驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，以及直接驅(qū)動的線性發(fā)電機(jī)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中最常規(guī)的能量提取單元是振蕩水柱和液壓聯(lián)動旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)(oscillating water columns and hydraulic linked rotarygenerators)。典型地，它們用于近岸(near-shore)、靠岸和岸上設(shè)施。這樣的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的另一主要缺點(diǎn)是需要靠近海岸，由于摩擦損失，海岸線波浪的能量損失很大，由此損失掉“深”水中的大部分波能。本發(fā)明以提供張力錨泊系統(tǒng)和波能轉(zhuǎn)換器的視角得以開發(fā)，所述張力錨泊系統(tǒng)和波能轉(zhuǎn)換器可用在近?；蛘唠x岸處以提取最大量的海洋波能。在本說明書中對現(xiàn)有技術(shù)的參考，僅用作說明的目的，而不應(yīng)認(rèn)為這種現(xiàn)有技術(shù)在澳大利亞或者其它地方是公知常識。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在用于將海洋波能轉(zhuǎn)換為可用能量的設(shè)備中設(shè)置有改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，該漂浮構(gòu)件包括正浮力構(gòu)件，可滑動地安裝在支承結(jié)構(gòu)上以便響應(yīng)波浪運(yùn)動而沿垂直方向可移動，并具有適于將波浪運(yùn)動的水平分量轉(zhuǎn)換為漂浮構(gòu)件的垂直運(yùn)動的滑行艇表面，由此增強(qiáng)漂浮構(gòu)件的能量提取能力。通常，漂浮構(gòu)件具有長水平橫截面且具有前端和后端，前端適于面對正靠近的波浪的大致方向。優(yōu)選地，所述前端變窄為尖端。優(yōu)選地所述滑行艇表面是多個基本上行的滑行艇表面中的一個，該多個滑行艇表面基本上垂直于并且沿著漂浮構(gòu)件的相應(yīng)第一和第二側(cè)延伸。優(yōu)選地，所述多個滑行艇表面從漂浮構(gòu)件的前端向下傾斜到后端，其中，滑行艇表面迫使正靠近的波浪中的水粒子向下，在滑行艇表面上產(chǎn)生向上作用的流體動力，這些力加強(qiáng)了由于漂浮構(gòu)件的正浮力而作用在漂浮構(gòu)件上的向上力。優(yōu)選地，該用于將海洋波能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的設(shè)備還包括線性發(fā)電機(jī)，該線性發(fā)電機(jī)具有被設(shè)置為與支承結(jié)構(gòu)相連的定子和被設(shè)置為與漂浮構(gòu)件相連的平移器。優(yōu)選地，所述平移器整合到漂浮構(gòu)件的主體中。優(yōu)選地，漂浮構(gòu)件可經(jīng)由低摩擦引導(dǎo)件沿定子垂直地自由運(yùn)動。優(yōu)選地，當(dāng)波浪運(yùn)動在漂浮構(gòu)件和支承結(jié)構(gòu)之間引起適當(dāng)?shù)牟钏龠\(yùn)動時，平移器相對于定子平移，線性發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。優(yōu)選地，漂浮構(gòu)件具有的密度為所替換的水的密度的一半。除非本文要求，貫穿本說明書的詞語“包括(comprise)”或其諸如“包括 (comprises) ”、“包括(comprising) ”這樣的變體都應(yīng)被理解為指示包含所陳述整體或所陳述的一組整體，但不排除任何其它整體或一組整體。同樣，詞語“優(yōu)選地”或其諸如“優(yōu)選的” 這樣的變體應(yīng)被理解為所陳述整體或所陳述的一組整體是令人滿意的，但不是本發(fā)明內(nèi)容中必不可少的。


僅通過給出實(shí)例并參考附圖，由對張力錨泊系統(tǒng)和波能轉(zhuǎn)換器的多個具體實(shí)施例的以下具體描述將更好地理解本發(fā)明的本質(zhì)，在這些附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備的第一實(shí)施例的前頂側(cè)(top front)透視圖；圖2是圖1的根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)的前頂側(cè)透視圖；圖3是圖2的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備的前視圖；圖4是圖1的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備所用的張力錨泊系統(tǒng)的前頂側(cè)透視圖；圖5是圖4的張力錨泊系統(tǒng)中包含的錨泊罐的后底側(cè)(bottom rear)透視圖；圖6A和6B示出了分別在正靠近的波浪的波峰和波谷中的圖1和3的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備；圖7A和7B示出了在平均水位變化期間的圖1和2中的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備的操作；圖8是根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備及其相關(guān)聯(lián)錨泊系統(tǒng)的第二實(shí)施例的頂側(cè)透視圖；圖9是抵衡機(jī)構(gòu)的局部透明的頂側(cè)透視圖，該抵衡機(jī)構(gòu)是與圖8的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備相關(guān)聯(lián)的張力錨泊系統(tǒng)的一部分；圖10是圖8的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備和相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)的放大透視圖；圖11是錨泊罐的第一實(shí)施例的局部透明的頂側(cè)透視圖，該錨泊罐是與圖8的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備相關(guān)聯(lián)的張力錨泊系統(tǒng)的一部分；圖12是錨泊罐的第二實(shí)施例的局部透明的頂側(cè)透視圖，該錨泊罐是與波能轉(zhuǎn)換設(shè)備相關(guān)聯(lián)的根據(jù)本發(fā)明的張力錨泊系統(tǒng)的一部分；圖13是根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)的第三實(shí)施例的頂側(cè)透視圖14是根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)的第四實(shí)施例的頂側(cè)透視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)的第五實(shí)施例的底側(cè)透視圖；和圖16是根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)的第六實(shí)施例的頂側(cè)透視圖。
具體實(shí)施例方式海洋波浪中的能量經(jīng)由兩種正交的能量傳播，即水平能量和垂直能量。垂直能量包含在波浪內(nèi)的水粒子的垂直運(yùn)動中，即，升沉(heave)，并且垂直能量包括波浪的一半可用能量。水平能量包含在波浪內(nèi)的水粒子的水平運(yùn)動中，即，縱移(surge)，水平能量也包括波浪的一半能量。為了進(jìn)行波能提取，必須存在對這些正交能量中的一個或兩個的能量吸收。升沉運(yùn)動描述了波浪的ζ軸(或，上下)運(yùn)動，并且與波浪內(nèi)的垂直能量具有很高的相關(guān)性。升沉與波高的親和性(amicability)使之成為流行且潛在高效的工具來從波浪提取垂直能量。波浪中垂直能量的提取可以在波能轉(zhuǎn)換器(Wave Energy Converter,WEC) 中利用單個升沉體(heaving body)或兩個升沉體實(shí)施。單個升沉體利用水面上的浮力塊來提取波浪的垂直能量。為了提取能量，需要差速運(yùn)動(differential motion)，通常在單個升沉體的情況下，第二參照系是海底。利用海底作為參照系，可獲得大量的相對運(yùn)動，并因此，在盡可能寬的頻率范圍提取大量的能量。單個升沉體設(shè)計的實(shí)施可通過兩個基本構(gòu)造實(shí)現(xiàn)。第一是作為具有附連物的在水上漂浮的浮標(biāo)，該附連物將浮標(biāo)聯(lián)系到其參照系；浮標(biāo)隨波浪在海面上運(yùn)動，產(chǎn)生相對于參照系的差速運(yùn)動。第二構(gòu)造利用固定至海底的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)位于平均水位以上或以下并且具有附連至該結(jié)構(gòu)的浮標(biāo)；該浮標(biāo)將隨波浪在水面上振蕩，產(chǎn)生相對于該固定坐標(biāo)系的差速運(yùn)動。在雙升沉體設(shè)計中，兩個振蕩體之間的差速運(yùn)動用來產(chǎn)生能量；相對的是，單個升沉體設(shè)計中的一個升沉體相對于固定參照點(diǎn)的相對運(yùn)動。然而，在海洋波浪的典型頻率范圍上，作為振蕩系統(tǒng)的雙升沉體的效率分析表明雙升沉體設(shè)計對于任何大的(serious)波能提取都是不實(shí)用的。沒有商用設(shè)施利用這種類型的差速運(yùn)動的事實(shí)，進(jìn)一步證實(shí)了這點(diǎn)。 現(xiàn)有升沉浮標(biāo)的商用形式利用單個振蕩體的各種設(shè)施。關(guān)于本發(fā)明的波浪運(yùn)動的另一方面是縱移運(yùn)動。如上所述，縱移是沿X軸的運(yùn)動， 并且與從波浪的水平能量提取能量非常相關(guān)(amicable)?？v移體能夠提取一半的波浪能量，即，波浪的水平能量分量。通過結(jié)合縱移和升沉，理論上可以提取100%的海洋波能。明顯地，利用能夠從這兩種矢量提取能量的工具能獲得巨大的收益。由于諸如波的非線性、多方向波和其它影響所述體的運(yùn)動的變量這樣的其它因素，這僅僅在理論上是可行的。典型地，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例尋求利用縱移和升沉二者以便實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的波能提取。有利地，本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換器利用水翼或滑行艇(hydroplane)來獲取海洋波浪中的水平能量?；型鼙挥脕硎乖诓ɡ酥行羞M(jìn)的水體(the mass of water)轉(zhuǎn)向，并由此產(chǎn)生沿任意方向的凈力。
典型地，本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選實(shí)施例利用縱移和升沉體設(shè)計，該設(shè)計使用多自由度來從海洋的行進(jìn)波浪提取能量。波能轉(zhuǎn)換器將水粒子的這些升沉和縱移運(yùn)動轉(zhuǎn)化為垂直力，所述垂直力使線性發(fā)電機(jī)的平移器(translator)與其定子在差動運(yùn)動中移動。 線性發(fā)電機(jī)將該差速運(yùn)動轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用于負(fù)載的感應(yīng)電勢差，由此允許用海洋波浪的無秩序(chaotic)能量來做有用功。在本發(fā)明波能轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選實(shí)施例中，升沉響應(yīng)(response)沒有僅用于轉(zhuǎn)換波浪中的能量。在本發(fā)明中，升沉響應(yīng)還可用來“調(diào)節(jié)”工作頻率，以使得低于其被調(diào)節(jié)頻率的頻率經(jīng)歷最小的衰減。根據(jù)本發(fā)明的張力錨泊系統(tǒng)與波能轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)地被利用，以獲得這種可調(diào)節(jié)性。升沉的這種新穎用法增加了波能轉(zhuǎn)換器的耐受性，而沒有犧牲能量提取的效率。這種手段不同于現(xiàn)有技術(shù)裝置，這些現(xiàn)有裝置僅利用所述體(一個或多個)的升沉響應(yīng)來產(chǎn)生它們的能量。為了清晰，升沉響應(yīng)是體所經(jīng)歷的響應(yīng)波浪升沉的垂直振蕩。升沉響應(yīng)僅是浮力和質(zhì)量的假象(artefact)。根據(jù)本發(fā)明的張力錨泊系統(tǒng)的可行實(shí)施例本身還可以用來從波浪升沉提取能量，以下將詳細(xì)描述。波能轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選設(shè)計使得其僅包括一個移動(或工作)構(gòu)件，該構(gòu)件在通常被稱為飛濺區(qū)的區(qū)域內(nèi)位于平均水位上方。該系統(tǒng)是利用從波浪中的水粒子的縱移和升沉而來的力的振蕩系統(tǒng)。這些力用于向下驅(qū)動部分地浸沒的結(jié)構(gòu)，而浮子則被向上驅(qū)動。優(yōu)選地，張力錨泊系統(tǒng)與波能轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)，以相對于海底使浸沒結(jié)構(gòu)拉緊。兩個體的相反運(yùn)動保證了最大量的差速運(yùn)動并由此保證從波浪提取的最大量的能量。如附圖1至7所示，本發(fā)明的波浪能量轉(zhuǎn)換設(shè)備10的第一實(shí)施例包括長的支承結(jié)構(gòu)12，該支承結(jié)構(gòu)被設(shè)計用來在海洋中的平均水位上方延伸。設(shè)備10利用縱移、升沉、浮力和流體動力來使單個升沉體的最大理論提取能量從50%擴(kuò)展到100%。支承結(jié)構(gòu)12具有框架的形式，該框架具有與之相連地設(shè)置在平均水位以下的浸沒構(gòu)件14。支承結(jié)構(gòu)12還設(shè)置有浮力機(jī)構(gòu)，使得支承結(jié)構(gòu)能沿大致直立的取向在海中漂浮。在所示實(shí)施例中，浮力機(jī)構(gòu)具有設(shè)置在浸沒構(gòu)件14中的浮箱16的形式，將在下文中詳細(xì)描述。在本實(shí)施例中，浮箱16 通常充有足夠的空氣，用來給浸沒構(gòu)件14提供大致的正浮力。在本實(shí)施例中，將稱其為正浮力浸沒構(gòu)件(positively buoyant submergedmember，PBSM) 14。正浮力浸沒構(gòu)件 14 的浮力延伸超過平均水位，以使得如果水位上升，相關(guān)聯(lián)的浮力也將增加。在替換例中，浸沒構(gòu)件14充有足夠的空氣，以保證浸沒構(gòu)件的總質(zhì)量等于其所替換的水的質(zhì)量，即，浸沒構(gòu) ^f牛胃力(neutral buoyancy)。設(shè)備10還包括具有正浮力的漂浮構(gòu)件18，該漂浮構(gòu)件可滑動地安裝在支承結(jié)構(gòu) 12內(nèi)，以便可在支承結(jié)構(gòu)12內(nèi)沿垂直方向運(yùn)動。設(shè)備10還包括線性發(fā)電機(jī)20，該發(fā)電機(jī)具有與支承結(jié)構(gòu)12相連的定子22以及與漂浮構(gòu)件18相連的平移器24。該實(shí)施例的定子 12具有平且長的構(gòu)造，并且沿支承結(jié)構(gòu)12的中心面垂直地從平均水位以下的正浮力浸沒構(gòu)件(PBSM) 14延伸到平均水位以上的位置。在本實(shí)施例中，平移器24整合到漂浮構(gòu)件18 的主體中，如以下的詳細(xì)說明。由線性發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生的電力經(jīng)由設(shè)置在定子22頂端處的電力終端26流出，并且經(jīng)由適當(dāng)?shù)乃吕|線(未示出)或通過無線(微波)傳輸而運(yùn)到海
UU正浮力浸沒構(gòu)件14的漂浮構(gòu)件18是一種浮力構(gòu)件，并且其密度為所替換的水的密度的一半。典型地，漂浮構(gòu)件還具有小于或者等于浸沒構(gòu)件14體積的體積。這兩個參數(shù)的結(jié)合使得漂浮構(gòu)件18的質(zhì)量小于或等于正浮力浸沒構(gòu)件14質(zhì)量的一半。正浮力浸沒構(gòu)件14的浮力提供的反向力足以抵抗由線性發(fā)電機(jī)20在其向下的回程時產(chǎn)生的向下力。漂浮構(gòu)件18可經(jīng)由低摩擦引導(dǎo)件沿定子22垂直地自由運(yùn)動。典型地，這些低摩擦引導(dǎo)件能以位于漂浮構(gòu)件18上的由塑料或塑膠套(未示出)圍繞的密封軸承以及定位在定子22上的相應(yīng)通道或者引導(dǎo)件的形式實(shí)施。用于低摩擦引導(dǎo)件的其它可能構(gòu)造對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。當(dāng)波浪運(yùn)動在漂浮構(gòu)件18和支承結(jié)構(gòu)12之間引起適當(dāng)?shù)牟钏龠\(yùn)動時， 平移器24相對于定子22平移，線性發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生電力。優(yōu)選地，漂浮構(gòu)件18設(shè)置有水翼/滑行艇表面30，該表面適于將波浪運(yùn)動的水平分量轉(zhuǎn)換為漂浮構(gòu)件18的垂直運(yùn)動，由此增強(qiáng)漂浮構(gòu)件18的能量提取能力。漂浮構(gòu)件18 包括具有前端32和后端34的長水平橫截面，該前端部32適于面對正靠近的波浪的大致方向。前端32變窄為V形尖端。優(yōu)選地，滑行艇表面30是多個基本上平行的滑行艇表面30 中的一個，該多個滑行艇表面垂直于并且沿著漂浮構(gòu)件18的相應(yīng)第一和第二側(cè)延伸。滑行艇表面30從漂浮構(gòu)件18的前端32向下傾斜到后端34。這種構(gòu)造保證滑行艇表面30迫使正靠近的波浪中的水粒子向下，在滑行艇表面30上產(chǎn)生向上作用的流體動力，這些力加強(qiáng)了由于漂浮構(gòu)件浮力而作用在漂浮構(gòu)件上的向上力。正浮力浸沒構(gòu)件14包括具有前端36和后端38的長水平橫截面，該前端36適于面對正靠近的波浪的大致方向。前端36變窄為V形尖端，且正浮力浸沒構(gòu)件14具有像船一樣的船身，如圖1最清楚地顯示。優(yōu)選地，正浮力浸沒構(gòu)件14具有大致平的上表面40，該上表面從浸沒構(gòu)件的前端36向上傾斜到后端38，其中，平的上表面40迫使從前端靠近的波浪中的水粒子向上，產(chǎn)生作用在正浮力浸沒構(gòu)件14上的向下力。正浮力浸沒構(gòu)件14被設(shè)計為使得對構(gòu)件的向下運(yùn)動的抵抗盡可能地最小化。另一方面，通過利用從沿向上方向運(yùn)動的平的上表面40的粘滯力以及張力錨泊系統(tǒng)的系鏈力而來的流體動力，正浮力浸沒構(gòu)件14的向上運(yùn)動(以及進(jìn)而整個支承結(jié)構(gòu)12的向上運(yùn)動)受到阻礙。由于波峰中的水粒子沖擊漂浮構(gòu)件18，滑行艇表面30迫使水粒子向下。 這在漂浮構(gòu)件18上產(chǎn)生向上力。另一方面，由于水粒子沖擊正浮力浸沒構(gòu)件14，傾斜上表面40迫使水粒子向上。這在正浮力浸沒構(gòu)件14上產(chǎn)生向下力。因此，當(dāng)波浪沖擊設(shè)備10 時，由于波浪的水平運(yùn)動，將存在作用在漂浮構(gòu)件18上的向上力以及作用在正浮力浸沒構(gòu)件14上的向下力。作用于正浮力浸沒構(gòu)件14的向下力將被線性發(fā)電機(jī)20提供的阻尼抵抗。經(jīng)由漂浮構(gòu)件的滑行艇30作用于漂浮構(gòu)件18的向上力和浮力的結(jié)果導(dǎo)致線性發(fā)電機(jī) 20的平移器24的向上運(yùn)動。通過這些浮力和流體動力的相互作用，漂浮構(gòu)件18和支承結(jié)構(gòu)12之間的差速運(yùn)動可以最大化，以便優(yōu)化通過設(shè)備10從波浪中提取的能量。為了抵消正浮力浸沒構(gòu)件14上的向上浮力，發(fā)明了新穎的張力錨泊系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例具有錨泊機(jī)構(gòu)60的形式，如圖4和圖5所示。錨泊系統(tǒng)60包括用于錨定裝置的配重62，以及用于抵消正浮力浸沒構(gòu)件14的過大浮力的抵衡機(jī)構(gòu)64。配重62和抵衡機(jī)構(gòu)64經(jīng)由鏈或索纜66連接，該鏈或索纜66穿過位于正浮力浸沒構(gòu)件14底部處的滑輪機(jī)構(gòu)68(見圖5)。具有機(jī)械制動系統(tǒng)70形式的阻尼機(jī)構(gòu)被設(shè)置為與滑輪機(jī)構(gòu)68相連，盡管可以利用諸如電或液壓或氣動阻尼器這樣的一些其它阻尼機(jī)構(gòu)。制動系統(tǒng)經(jīng)由滑輪機(jī)構(gòu) 68向索纜施加制動或阻尼動作。制動系統(tǒng)70有效地經(jīng)由錨泊機(jī)構(gòu)60向正浮力浸沒構(gòu)件14 施加制動動作，因而向設(shè)備10的支承結(jié)構(gòu)12施加制動動作。典型地，制動系統(tǒng)70為激活螺線管，線性發(fā)電機(jī)20經(jīng)由分流電路(shunt circuit)向螺線管(未示出)供電。因此， 如果沒有電力產(chǎn)生，制動系統(tǒng)70將不工作。制動比(proportion of braking)取決于所產(chǎn)生電流的大小。如果電力需求小或波的頻率在線性發(fā)電機(jī)20的工作參數(shù)之外，那么制動系統(tǒng)關(guān)閉。然而，如果所產(chǎn)生電力增加，則制動也增大，由此使兩個構(gòu)件之間的差速運(yùn)動最大化并優(yōu)化所產(chǎn)生的能量的量。優(yōu)選地，制動系統(tǒng)被計算機(jī)控制。圖6示出了制動系統(tǒng)70的操作。當(dāng)所需頻率的波通過設(shè)備10時，漂浮構(gòu)件18由于其正浮力和作用在滑行艇表面30上的流體動力而向上移動(圖6a)。在該波能提取模式中，線性發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生電力，這導(dǎo)致制動動作經(jīng)由制動系統(tǒng)70應(yīng)用于錨泊機(jī)構(gòu)60的索纜 66。因此，抵衡機(jī)構(gòu)64將不運(yùn)動，并且正浮力浸沒構(gòu)件14保持靜止。另一方面，隨著漂浮構(gòu)件18返回其下降的位置，如圖6b所示，由于被制動系統(tǒng)70保持在位的正浮力浸沒構(gòu)件 14的過大浮力，漂浮構(gòu)件產(chǎn)生電力。當(dāng)制動系統(tǒng)70關(guān)閉時，抵衡機(jī)構(gòu)64能夠在索纜66上自由地上下運(yùn)動。通過這種簡單的控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)控制正浮力浸沒構(gòu)件14運(yùn)動的有效且適用機(jī)構(gòu)。當(dāng)產(chǎn)生能量時，通過僅使用制動系統(tǒng)70，可以使系統(tǒng)上不必要應(yīng)力大致下降沒有能量產(chǎn)生時的數(shù)倍。制動系統(tǒng)70具有位于正浮力浸沒構(gòu)件14頂部處的接觸開關(guān)(未示出)，若漂浮構(gòu)件18運(yùn)動到其允許的運(yùn)動的程度，該開關(guān)將打開。一旦開關(guān)打開，將打開通向螺線管的分流電路，由此允許正浮力浸沒構(gòu)件14高度上升并且釋放由漂浮構(gòu)件18提供的向上應(yīng)力。這種高度調(diào)整將持續(xù)直到獲得平衡。錨泊機(jī)構(gòu)60被設(shè)計成全自動調(diào)整系統(tǒng)，將使設(shè)備10的平均水位保持在一恒定 (consistent)水平。如果設(shè)備10離開配重和正浮力浸沒構(gòu)件之間的最短距離，校正力將起作用來使系統(tǒng)回到兩點(diǎn)之間的最短距離。由于重力，該校正力是完全自動的力。設(shè)備10的自動控制系統(tǒng)使得預(yù)定工作范圍之外的所有波頻被整個支承結(jié)構(gòu)12通過而不只是漂浮構(gòu)件18。這種手段允許系統(tǒng)自動地校準(zhǔn)自身到常用平均水位，由此允許它適應(yīng)潮汐波動、風(fēng)暴潮和其它低頻現(xiàn)象，如果沒有考慮上述現(xiàn)象，將可能導(dǎo)致波能轉(zhuǎn)換器的損壞。圖7示出了設(shè)備10自動校準(zhǔn)到平均水位。在這種情況下，波頻在設(shè)備10的預(yù)定工作范圍之外，由此漂浮構(gòu)件18相對于正浮力浸沒構(gòu)件14保持基本靜止而不管水位如何， 并且沒有差速運(yùn)動來經(jīng)由線性發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生電力。因此制動系統(tǒng)70保持在不工作狀態(tài)， 錨泊系統(tǒng)60自由運(yùn)動(freewheel)。抵衡機(jī)構(gòu)64隨著平均水位的變化而上下運(yùn)動，分別如圖7a和7b所示。在本實(shí)施例中，錨泊機(jī)構(gòu)以錨泊罐72的形式實(shí)現(xiàn)，在該錨泊罐中支承結(jié)構(gòu)12的正浮力浸沒構(gòu)件14適于在使用中對接(dock)。圖5示出了錨泊罐72的優(yōu)選實(shí)施例。正浮力浸沒構(gòu)件14通過適當(dāng)?shù)逆i定機(jī)構(gòu)固定在錨泊罐72中，該鎖定系統(tǒng)可在正浮力浸沒構(gòu)件 14在錨泊罐72中對接時自動地鎖定正浮力浸沒構(gòu)件14。在所示實(shí)施例中，正浮力浸沒構(gòu)件14經(jīng)由固定螺栓74手動地固定至錨泊罐72。制動系統(tǒng)70和滑輪機(jī)構(gòu)68優(yōu)選地容納在錨泊罐72中。需要用于實(shí)施本實(shí)施例的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備的所有部件，都可以容納在該錨泊罐 72中。優(yōu)選地，錨泊罐72具有其自己的浮箱78 (未示出)，在對接、維護(hù)或工作狀態(tài)期間， 當(dāng)需要在水中提升或降低罐72時，浮箱78可以填充或排出壓縮空氣。錨泊機(jī)構(gòu)60的抵衡機(jī)構(gòu)64主要是質(zhì)量塊(mass)，雖然意圖該抵衡機(jī)構(gòu)不是完全的惰性質(zhì)量塊(inert mass) 0優(yōu)選地，抵衡機(jī)構(gòu)64包括密度大于水的物質(zhì)(如混凝土)和在里面的空氣腔(未示出)?？諝馇槐辉O(shè)計為使得，當(dāng)被填充時，將提供具有足夠的浮力來向水面舉起抵衡機(jī)構(gòu)64。當(dāng)空氣腔填充有水時，它向系統(tǒng)增加額外的質(zhì)量，由此增加系統(tǒng)用于低頻的性能。抵衡機(jī)構(gòu)64的另一方面是間接(remotely)和/或直接地再填充其中的空氣腔的能力。當(dāng)空氣腔被再填充時，抵衡機(jī)構(gòu)將升到水面，以使得罐72將定位到抵衡機(jī)構(gòu)64的頂部，由此允許在正浮力浸沒構(gòu)件14上進(jìn)行的提取或維護(hù)。抵衡機(jī)構(gòu)64的第二用途是作為自動調(diào)試(commissioning)系統(tǒng)。系統(tǒng)的調(diào)試使得包括配重62和抵衡機(jī)構(gòu)64的錨泊機(jī)構(gòu)60被設(shè)置。抵衡機(jī)構(gòu)64將被留在其浮力狀態(tài)直到設(shè)備10準(zhǔn)備好被調(diào)試。當(dāng)設(shè)備10要被調(diào)試時，設(shè)備10附連至暴露的罐72，之后抵衡機(jī)構(gòu)64被注水，因而將設(shè)備10自動地設(shè)置到其正確的工作位置中，而無需潛水員和高度專業(yè)的裝備。這種新穎的調(diào)試設(shè)備10的方式有助于使調(diào)試、拆卸(decommissioning)、修理和維護(hù)成本最小。替換的構(gòu)造是使抵衡機(jī)構(gòu)64僅由密度大于水的材料(如混凝土)構(gòu)成，并且罐72是用于提升和降低抵衡機(jī)構(gòu)64的可調(diào)節(jié)浮腔。設(shè)備10使用的線性發(fā)電機(jī)20被設(shè)計用來提供優(yōu)化的頻率響應(yīng)和電動勢(EMF)以允許從海洋波浪中提取大量的能量。通過使線性發(fā)電機(jī)20的性能參數(shù)與機(jī)械系統(tǒng)的阻尼需求相匹配來實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)化，以使得當(dāng)系統(tǒng)在滿負(fù)荷的條件下時，可獲得振蕩系統(tǒng)的臨界阻尼。設(shè)備10內(nèi)的線性發(fā)電機(jī)20使得定子22是大致(predominantly)靜止參照系中的振蕩體系統(tǒng)的一部分，而平移器M附連至大致運(yùn)動參照系。在所示實(shí)施例中，定子22 連接至浸沒構(gòu)件14，而平移器M連接至漂浮構(gòu)件18。雖然由于通常的命名約定，術(shù)語“定子”和“平移器”用來指示預(yù)定的波能轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上這兩個部件都將運(yùn)動。由于定子22和轉(zhuǎn)換器M的運(yùn)動是主觀的(subjective)，銅線、磁體和磁滲透材料(magnetic permeablematerial)的位置還可位于定子或平移器上。這些材料的位置取決于設(shè)備實(shí)施的具體需要或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。波能轉(zhuǎn)換設(shè)備10被構(gòu)造為使得便于在船體(vessel)后牽引，由此允許波能轉(zhuǎn)換設(shè)備被容易和快速地調(diào)試。正浮力浸沒構(gòu)件14的V形船身有利于波能轉(zhuǎn)換設(shè)備10的高效牽引。為調(diào)試或拆卸設(shè)備10，高壓空氣被應(yīng)用至位于平均水位以上的閥42。在所示實(shí)施例中，閥42位于定子22的頂部處并連接至流體通道(未示出)，該通道通過定子22向下延伸至正浮力浸沒構(gòu)件14的主體中的浮箱16。高壓空氣經(jīng)由閥42并通過一個流體通道被泵送入浮箱16并且通過另一流體通道從浮箱16排出配重水，由此導(dǎo)致正浮力浸沒構(gòu)件14升至平均水位之上。當(dāng)浮力構(gòu)件14在平均水位之上時，將停止能量的產(chǎn)生并且整個支承結(jié)構(gòu) 12將作為船，由此允許設(shè)備10的容易運(yùn)輸。當(dāng)調(diào)試設(shè)備10時，浮力構(gòu)件14的任何過大浮力將通過反過程釋放，支承結(jié)構(gòu)12 再次浸沒，并再次開始能量的生產(chǎn)。這類型快速的調(diào)配和恢復(fù)幫助使調(diào)試、修理和維護(hù)的成本最低，并且保證了最可靠的能量供應(yīng)。設(shè)備10的其它方面優(yōu)勢在于，其被設(shè)計為響應(yīng)特定波頻范圍，用于發(fā)電。在所示實(shí)施例中，設(shè)備10的水平長度大約為5米，相應(yīng)于海洋波長20米的四分之一。該特征在應(yīng)用于海洋時特別有用，因?yàn)轭l率越低，可從海洋中獲得的能量越多。過去，很多波能轉(zhuǎn)換器在風(fēng)暴條件下因?yàn)榻?jīng)歷過大波能密度而遺失。通過設(shè)備10的頻率調(diào)節(jié)能力，可以僅從預(yù)定頻率提取能量，并同時簡單地使破壞性的高能量密度波通過，而沒有衰減。設(shè)備10的耐受性非常明顯，更不用提當(dāng)其它波能轉(zhuǎn)換器無法工作以確保它們的幸存時，該設(shè)備10所能產(chǎn)生電力的利益。波能轉(zhuǎn)換設(shè)備10可以構(gòu)建成模塊單元和多個連接在一起并作為波能轉(zhuǎn)換電力陣列或電力矩陣的這樣的模塊單元中的一個。在所示實(shí)施例中，支承結(jié)構(gòu)12的框架具有大致矩形的構(gòu)造。這種形狀方便多個模塊單元沿兩個正交方向并排地互連。圖8至11示出了根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)50的第二實(shí)施例。波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44包括被設(shè)計為在海洋中的平均水位上方延伸的長支承結(jié)構(gòu) 45。支承結(jié)構(gòu)45具有垂直取向的柱形式，該柱包括與之連接地設(shè)置在平均水位以下的浸沒構(gòu)件46。本實(shí)施例的支承結(jié)構(gòu)45還設(shè)置有浮力機(jī)構(gòu)，使得支承結(jié)構(gòu)沿大致直立的取向在海中漂浮。在所示實(shí)施例中，浮力機(jī)構(gòu)具有設(shè)置在浸沒構(gòu)件46中的浮箱47(未示出)的形式。 如前述實(shí)施例，浮箱47通常填充有足夠的空氣，用來給浸沒構(gòu)件46提供大致的正浮力。設(shè)備44還包括具有正浮力的漂浮構(gòu)件48，該漂浮構(gòu)件可滑動地安裝在支承結(jié)構(gòu) 45上，以便可沿垂直方向運(yùn)動。在本實(shí)施例中，漂浮構(gòu)件48具有球形構(gòu)造，并且可滑動地安裝在支承結(jié)構(gòu)45的垂直柱上。設(shè)備44還包括線性發(fā)電機(jī)49，該發(fā)電機(jī)具有被設(shè)置為與支承結(jié)構(gòu)45的垂直柱相連的定子和整合到漂浮構(gòu)件48的主體內(nèi)的平移器。為將海洋波能轉(zhuǎn)換為電力，本實(shí)施例的波浪轉(zhuǎn)換設(shè)備44的操作與第一實(shí)施例10的類似，此處不再詳細(xì)描述。如前述實(shí)施例，球形漂浮構(gòu)件48的流體動力和浮力特性使線性發(fā)電機(jī)49的平移器相對于定子產(chǎn)生差速運(yùn)動。有利地，浸沒構(gòu)件46的上表面具有大致半球形的構(gòu)造，以便用作水的偏轉(zhuǎn)表面(與第一實(shí)施例中的上表面40不同)，來進(jìn)一步增強(qiáng)該差速運(yùn)動。本實(shí)施例的張力錨泊系統(tǒng)50包括長的柔性構(gòu)件，該構(gòu)件具有從配重機(jī)構(gòu)52延伸到抵衡機(jī)構(gòu)53的索纜51的形式，適于經(jīng)由滑輪機(jī)構(gòu)M從浸沒構(gòu)件46懸掛下來。配重機(jī)構(gòu)52可具有大塊混凝土的形式，或替換地利用適當(dāng)?shù)暮４插^泊將纜索51的一端錨定至海底。抵衡機(jī)構(gòu)53包括質(zhì)量塊，該質(zhì)量塊具有與之相連的可調(diào)浮箱，如圖9所示。本實(shí)施例的抵衡機(jī)構(gòu)53具有中空容器55的形式，該容器包括具有預(yù)定質(zhì)量的實(shí)心底部，用作用于浸沒構(gòu)件46的平衡重量(counterweight)。容器55的其余體積可經(jīng)由空氣軟管57填充壓縮空氣以調(diào)整容器55的浮力。閥58可設(shè)置在容器55的壁中以將空氣排出到周圍的海洋中。索纜51的另一端連接至容器55的頂部并且延伸到滑輪機(jī)構(gòu)M，之后向下穿過沿容器陽的中軸線垂直延伸的中空通道59到配重機(jī)構(gòu)52。通過調(diào)整容器55的浮力，經(jīng)由索纜51作用于浸沒構(gòu)件46的抵衡力可被改變。以此方式，波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44及其相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)50的共振頻率可被調(diào)整以便將其“調(diào)節(jié)”至盛行(prevailing)海洋條件。優(yōu)選地，容器55的底部56的質(zhì)量被設(shè)定以匹配系統(tǒng)的最小所需工作頻率。因?yàn)橛傻撞?6給系統(tǒng)提供的低浮心和低質(zhì)心，該質(zhì)量還有助于保持波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44沿直立取向。隨著容器55的質(zhì)量減小，系統(tǒng)的共振頻率增加。滑輪機(jī)構(gòu)M容納在錨泊罐80中，該罐在圖11和12中以透明壁示出。在本實(shí)施例中，錨泊罐80具有筒狀形狀以匹配浸沒構(gòu)件46的形狀，并且永久或可松脫地附連至浸沒構(gòu)件46的底部。圖11可清楚地看出，滑輪機(jī)構(gòu)M包括固定地安裝在軸84上的滑輪82，該軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在一對旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)86a和86b之間。由于軸84振蕩，發(fā)電機(jī)86a和86b將產(chǎn)生電動勢并提供對軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的阻力。發(fā)電機(jī)86由此提供阻尼機(jī)構(gòu)，用于對軸84的旋轉(zhuǎn)進(jìn)而對滑輪82的旋轉(zhuǎn)施加阻尼動作。當(dāng)負(fù)載應(yīng)用于發(fā)電機(jī)86時，它們有效地經(jīng)由滑輪82將阻尼動作施加至索纜51，并且因此通過抵衡機(jī)構(gòu)53施加至浸沒構(gòu)件46的運(yùn)動。如果需要，由發(fā)電機(jī)86產(chǎn)生的電能可存儲在容納于罐80內(nèi)的電池88中。電能轉(zhuǎn)換和控制模塊90可被設(shè)置用于將發(fā)電機(jī)86產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電用于存儲在電池88 中。能量轉(zhuǎn)換和控制模塊還可被構(gòu)造為使罐本身成為波能轉(zhuǎn)換設(shè)備，如下文詳細(xì)描述。微處理器操縱的控制系統(tǒng)92也設(shè)置在錨泊罐80內(nèi)，以提供張力錨泊系統(tǒng)50的所有部件的自動控制?？刂葡到y(tǒng)92監(jiān)視波浪的頻率并相應(yīng)地調(diào)整抵衡機(jī)構(gòu)的質(zhì)量?？諝鈮嚎s器94設(shè)置在錨泊罐80內(nèi)，用于經(jīng)由空氣軟管57將空氣向下泵送至抵衡機(jī)構(gòu)53。一些由發(fā)電機(jī)86產(chǎn)生的電力用于為空氣壓縮器94供電。空氣壓縮器94也在控制系統(tǒng)92的控制之下?？諝夤艿?6從大氣向空氣壓縮器94供應(yīng)空氣，并且穿過浸沒體46 向上延伸至一吃水線(water line)之上的點(diǎn)。抵衡機(jī)構(gòu)53的中空容器55內(nèi)的空氣不必排出至周圍的海洋，而能被泵送回容納在錨泊罐80或浸沒構(gòu)件中的壓力容器(未示出)。將參照圖8至11描述用于張力錨泊系統(tǒng)50的典型操作順序給出特定的工作環(huán)境，控制系統(tǒng)92經(jīng)由諸如加速度計這樣的適當(dāng)機(jī)構(gòu)測量并計算系統(tǒng)所面臨的波浪頻率。通過利用公知公式的計算來確定主要和/或能量最密集頻率 (most energy dense frequency)。一旦選定優(yōu)化工作頻率，仍通過公知公式計算允許提取最多能量的優(yōu)化系統(tǒng)質(zhì)量。然后，控制系統(tǒng)92計算當(dāng)前系統(tǒng)質(zhì)量并且確定需要在系統(tǒng)中引入或去除的水的體積，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的這個優(yōu)化質(zhì)量。如果質(zhì)量需要減少，那么控制系統(tǒng)92將起動空氣壓縮器94，以將空氣泵送至中空罐體55來通過正壓力置換(displacement)來排出存在于中空罐體55內(nèi)的水，如潛艇一樣。如果質(zhì)量需要增加，那么控制系統(tǒng)92打開空氣閥58來排出中空容器陽內(nèi)的空氣或起動空氣壓縮器94以將空氣泵送至替換存儲箱，由此允許水填充排空的體積并增加系統(tǒng)質(zhì)量。以此方式，控制系統(tǒng)92將質(zhì)量移入或移出張力錨泊系統(tǒng)，因而通過質(zhì)量變化改變系統(tǒng)的工作特性并且允許系統(tǒng)在常變環(huán)境中被調(diào)節(jié)以最佳地工作。在錨泊罐80中可利用任何適當(dāng)?shù)淖枘釞C(jī)構(gòu)用于向浸沒構(gòu)件46的運(yùn)動施加阻尼動作。如果發(fā)電機(jī)86能夠直接用作電力源，將是特別有利的。然而，液壓泵也能用來提供阻尼動作。圖12示出了錨泊罐80的替換實(shí)施例，其與圖11的實(shí)施例基本相同，但是旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)86被一對液壓泵98替代，以提供阻尼機(jī)構(gòu)。兩個液壓泵98a和98b可操作地通過各自的帶和滑輪系統(tǒng)99a和99b聯(lián)接至軸84。例如，液壓泵98例如可用于經(jīng)由軟管向液壓操作發(fā)電機(jī)或液壓蓄能器泵送液壓液(油、海水)。氣壓泵可替代液壓泵98使用。如圖8和10所示的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44并入有安裝在設(shè)備的支承結(jié)構(gòu)45的頂部上的風(fēng)力渦輪機(jī)100。風(fēng)力渦輪機(jī)100提供了捕獲另一種可再生能源、即海洋風(fēng)的機(jī)構(gòu)。渦輪機(jī)被定向?yàn)槔@垂直軸線旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置有一系列葉片102用來捕獲風(fēng)并產(chǎn)生電力。旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)(未示出)容納在風(fēng)力渦輪機(jī)100的底部中。由風(fēng)力渦輪機(jī)100產(chǎn)生的電力可被儲存在電池88中，或經(jīng)由纜線或無線地利用微波發(fā)射機(jī)(未示出)發(fā)送至岸上。渦輪機(jī)頂部上可見的圓頂104用來容納發(fā)射機(jī)和/或GPS或一些其它形式的定位信標(biāo)。當(dāng)然，不具有風(fēng)力渦輪機(jī)100的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44將非常令人滿意地工作。不具有渦輪機(jī)的設(shè)備44的實(shí)施例如圖13所示。如果需要，波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44還可安裝太陽能電池
11板108以利用第三種可再生能源，即太陽光。圖14示出了具有多個安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)100 的頂部上的太陽能電池板108的設(shè)備44的實(shí)施例。在其它方面，該實(shí)施例(及前述實(shí)施例)的具有相關(guān)聯(lián)張力錨泊系統(tǒng)50的波能轉(zhuǎn)換設(shè)備44與圖8至11所示實(shí)施例的大致相同，這里不再描述。圖15示出了波能轉(zhuǎn)換設(shè)備110的第四實(shí)施例，其與圖8至11所示的實(shí)施例類似， 并因此相同的參考標(biāo)號將用于標(biāo)識類似部件。在設(shè)備110的該實(shí)施例中，錨泊罐80的殼體在底部是敞開的，以便允許海水填充到中空內(nèi)部內(nèi)沒有被張力錨泊系統(tǒng)50的部件占用的空間中。在每個前述實(shí)施例中，容納在罐80內(nèi)的張力錨泊罐所有部件被封裝在氣密和水密封殼中，保護(hù)它們不受海水腐蝕影響。錨泊罐80的敞開底部建立了空氣腔112，該空氣腔可部分地填充有空氣以便給錨泊罐提供零浮力。因?yàn)榍?12敞開至周圍海洋，由于波浪運(yùn)動，它的浮力將隨著流體靜壓的變化而變化。當(dāng)每個波峰通過時，由于流體靜壓增加，零浮力錨泊罐80的浮力將降至負(fù)浮力。當(dāng)設(shè)備110進(jìn)入波谷時，由于產(chǎn)生正浮力，錨泊罐將上升。直接連接至浸沒構(gòu)件46的錨泊罐的浮力中的這些變化，與漂浮構(gòu)件48的垂直運(yùn)動成180°相位差，因而將有助于進(jìn)一步增加線性發(fā)電機(jī)49的定子和平移器的差速運(yùn)動。如前文所述，本發(fā)明的張力錨泊系統(tǒng)本身可用作波能轉(zhuǎn)換設(shè)備。圖16示出了張力錨泊系統(tǒng)120本身被構(gòu)造為波能轉(zhuǎn)換設(shè)備的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，錨泊罐80直接安裝至浮力筒122的下側(cè)。不存在前述實(shí)施例中的線性發(fā)電機(jī)。與圖8至11的實(shí)施例相似，在本實(shí)施例中，筒122具有安裝在頂部上的風(fēng)力渦輪機(jī)100。張力錨泊系統(tǒng)120以與圖8至11 的實(shí)施例類似的方式工作，但在這種情況下，控制系統(tǒng)被構(gòu)造為，發(fā)電機(jī)86以最大效率工作以產(chǎn)生電力，這是因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)在不再用作阻尼機(jī)構(gòu)。張力錨泊系統(tǒng)120仍然作為振蕩系統(tǒng)工作，該振蕩系統(tǒng)能調(diào)節(jié)至海洋中的波浪頻率以從筒122的升沉響應(yīng)中提取最大能量。至此已詳細(xì)描述了波能轉(zhuǎn)換設(shè)備和張力錨泊系統(tǒng)的幾個實(shí)施例，顯而易見的是， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本設(shè)備的實(shí)施例提供多個優(yōu)點(diǎn)，包括(i)波能轉(zhuǎn)換器為魯棒(robust)設(shè)計，具有最小的損壞可能性，能夠經(jīng)受大部分氣候條件。(ii)張力錨泊系統(tǒng)能使得波能轉(zhuǎn)換設(shè)備調(diào)節(jié)至盛行海洋條件以保持最大效率。(iii)張力錨泊系統(tǒng)適用于任何浮力類型波能轉(zhuǎn)換設(shè)備以提高其工作效率。(4)其是萬能的，能從較大范圍的波高、波頻和波向的波浪中提取能量。(5)其非常高效，利用縱移、升沉、浮力、流體靜壓和流體動壓來從波浪中提取最大
能量°對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，除了已描述內(nèi)容外，還可對所述實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，而不偏離本發(fā)明的基本構(gòu)思。例如，定子不必位于設(shè)備的中心面或軸線上，而可位于波能轉(zhuǎn)換設(shè)備的支承結(jié)構(gòu)中的任何位置。因此，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的范圍不限于所述的具體實(shí)施例并被所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，用在用于將海洋波能轉(zhuǎn)換為可用能量的設(shè)備中，該漂浮構(gòu)件包括正浮力構(gòu)件，可滑動地安裝在支承結(jié)構(gòu)上以便響應(yīng)波浪運(yùn)動而沿垂直方向運(yùn)動，并具有適于將波浪運(yùn)動的水平分量轉(zhuǎn)換為所述漂浮構(gòu)件的垂直運(yùn)動的滑行艇表面，由此增強(qiáng)所述漂浮構(gòu)件的能量提取能力。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，該漂浮構(gòu)件具有長水平橫截面且具有前端和后端，前端適于面對正靠近的波浪的大致方向。
3.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，所述前端變窄為尖端。
4.如權(quán)利要求2或3所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，所述滑行艇表面是多個基本上行的滑行艇表面中的一個，該多個滑行艇表面基本上垂直于并且沿著漂浮構(gòu)件的相應(yīng)第一和第二側(cè)延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，所述多個滑行艇表面從漂浮構(gòu)件的前端向下傾斜到后端，其中，滑行艇表面迫使正靠近的波浪中的水粒子向下，在滑行艇表面上產(chǎn)生向上作用的流體動力，這些力加強(qiáng)了由于漂浮構(gòu)件的正浮力而作用在漂浮構(gòu)件上的向上力。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，該用于將海洋波能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的設(shè)備還包括線性發(fā)電機(jī)，該線性發(fā)電機(jī)具有被設(shè)置為與支承結(jié)構(gòu)相連的定子和被設(shè)置為與漂浮構(gòu)件相連的平移器。
7.如權(quán)利要求6所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，所述平移器整合到漂浮構(gòu)件的主體中。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，漂浮構(gòu)件可經(jīng)由低摩擦引導(dǎo)件沿定子垂直地自由運(yùn)動。
9.如權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，當(dāng)波浪運(yùn)動在漂浮構(gòu)件和支承結(jié)構(gòu)之間引起適當(dāng)?shù)牟钏龠\(yùn)動時，平移器相對于定子平移，線性發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。
10.如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)的漂浮構(gòu)件，其中，漂浮構(gòu)件具有的密度為所替換的水的密度的一半。
11.一種張力錨泊系統(tǒng)，基本如在此參考附圖中的任意一個或多個所述及所示。
全文摘要
描述了一種波能轉(zhuǎn)換設(shè)備(10)中的漂浮構(gòu)件。波能轉(zhuǎn)換設(shè)備(10)包括長的支承結(jié)構(gòu)(12)，被設(shè)計用來在海洋中的平均水位上方延伸。該漂浮構(gòu)件包括正浮力構(gòu)件，其可滑動地安裝在支承結(jié)構(gòu)(12)上以便響應(yīng)波浪運(yùn)動而沿垂直方向運(yùn)動。該漂浮構(gòu)件(18)具有適于將波浪運(yùn)動的水平分量轉(zhuǎn)換為所述漂浮構(gòu)件的垂直運(yùn)動的滑行艇表面(30)，由此增強(qiáng)所述漂浮構(gòu)件(18)的能量提取能力。
文檔編號B63B35/44GK102345281SQ20111015296
公開日2012年2月8日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
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