專利名稱：波能發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種用于收集和轉(zhuǎn)變流體物質(zhì)中的波能的裝置，所述 裝置包括框架，該框架包括豎直鉸接的傾斜表面，例如成面板或帆形 式的屏障，用于通過在框架內(nèi)的傾斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而從經(jīng)過的波壓前沿 和液體顆粒運(yùn)動(dòng)中收集能量，其中，鉸鏈定位成低于在各波浪的波谷 處的流體表面，成面板或帆形式的所述屏障與能夠?qū)A斜運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成不同類型能量的裝置連接。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，裝置 將定位成盡可能豎直于波浪的行進(jìn)方向，并將布置在一定深度，從而 使得成面板或帆形式的傾斜或旋轉(zhuǎn)屏障剛好在各波浪的波峰處打破
(break)流體表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的裝置也可以定 位在其它深度。優(yōu)選是，框架和/或成面板和/或帆形式的屏障包括豎 直定位的側(cè)壁，用于將經(jīng)過波浪的壓力前沿引向成面板或帆形式的傾 斜屏障。措辭"打破各波浪的表面"的意思是屏障的頂部優(yōu)選是處于離
各波浪的波峰一定邊界處，其中，該邊界根據(jù)裝置的實(shí)際用途的實(shí)際 情況來確定。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，屏障高于水的高度將調(diào)節(jié)成適 合從中收集能量的實(shí)際波浪的高度，即，例如根據(jù)安裝該裝置的地理 位置處的天氣情況、在相關(guān)地理區(qū)域的水流和底部情況等。不過，除 了盡可能有效地將波能轉(zhuǎn)變成例如電能，海洋發(fā)展電站的設(shè)計(jì)還必須 考慮多個(gè)附加設(shè)計(jì)約束。在外海處的環(huán)境可能為極端情況，例如，電 站的機(jī)械結(jié)構(gòu)必須承受稱為IOO年一遇的波浪，它可能毀壞在外海中 的幾乎任意設(shè)施。這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和在官方規(guī)定中的其它環(huán)境因素可能 使得波能發(fā)電站在經(jīng)濟(jì)上無工業(yè)價(jià)值。因此，本發(fā)明的目的還在于提 供一種波能發(fā)電站，它能便宜地制造和維護(hù)，同時(shí)足夠堅(jiān)固，以便承 受惡劣的環(huán)境條件。
背景技術(shù)：
世界非常需要無污染和可更新的能源，因此，來自海洋和空氣的 能源顯然是優(yōu)良的選擇。來自空氣的能量目前通過風(fēng)車來獲取，但是， 盡管已知多種設(shè)備和裝置用于收集和轉(zhuǎn)變來自海洋波浪和湖泊中的能 量，這些波能收集和轉(zhuǎn)變設(shè)備和裝置的凈輸出仍然太低，以至于在經(jīng) 濟(jì)上是不合適的。
目前已知一些裝置試圖從海洋收集能量，即所謂的能量設(shè)施，它 們將波能和潮汐能轉(zhuǎn)變成例如電能，且電能利用由水物質(zhì)中的波浪輸 送的水平壓力差以及在海洋表面處的潮汐差。
例如，由美國專利申請2004/0007881Al已知一種能量收集裝置， 它從海洋中的豎直行進(jìn)壓力波或前沿中產(chǎn)生能量，以便操作用于反向 滲透的裝置，從而產(chǎn)生新鮮水。在該申請中，提出將裝置布置在低于 表面的L/2深度處，其中，L表示從中收集能量的相關(guān)波浪的波長。 公開的用于收集波能的豎直定位表面為矩形面板，該矩形面板豎直樹 立在水體中，并通過杠桿臂來驅(qū)動(dòng)水平定位的液壓泵。
由美國專利4371788已知一種用于收集水物質(zhì)中的豎直、水平行 進(jìn)壓力波的裝置，其中，能量利用位于水物質(zhì)的表面區(qū)域中的豎直帆 或面板來收集。它解釋為這樣的裝置與機(jī)械裝置連接，以便收集能量。
盡管現(xiàn)有技術(shù)能夠從水物質(zhì)中的水平行進(jìn)壓力波中產(chǎn)生能量，但 是它們都不包括收集表面(屏障)的最佳結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的任何建議。而 且，所有這些現(xiàn)有技術(shù)裝置或者在水上面鉸接并通過屏障(該屏障成 從鉸鏈向下凸出的面板的形式)的傾斜運(yùn)動(dòng)來收集波能(并不充分開 發(fā)水物質(zhì)中的行進(jìn)壓力波)，或者它們在水表面下面鉸接，但是裝置定 位在海洋或湖泊的底部，因此不能裝備成開發(fā)水物質(zhì)中的行進(jìn)壓力前 沿的全部能量勢(見下面的解釋)。
因此，需要一種裝置，用于從流體介質(zhì)(海、洋或湖泊)從較小 或中等尺寸波浪(0.5-2m幅值)和從較大尺寸波浪(超過2m幅值) 中最佳地收集波能。

發(fā)明內(nèi)容
水是受到風(fēng)和流動(dòng)(熱、鹽等)影響的流體介質(zhì)，從而形成在水 物質(zhì)中的波浪。波浪形成通過水物質(zhì)沿水平方向輸送的豎直壓力前沿， 輸送能量的該壓力前沿等于相關(guān)波浪的幅值。理想的是，當(dāng)波浪遇到 固定障礙物時(shí)，波浪將被反射(具有相反相位)，而非固定障礙物可以 使波浪折射(相位)。將障礙物定位成合適浸沒在流體中將使得波浪或 多或少無影響地流過障礙物。這是通過傾斜動(dòng)作而工作且位于海洋底 部(在裝置上面有大量的水)的波浪收集器將獲得較低效率的原因， 因?yàn)椴ɡ说哪芰繉⒒蚨嗷蛏俨皇茏璧K地從成面板形式的屏障的上面和 側(cè)面流過，從而保留它的能量，而不是將它傳遞給成面板形式的屏障。
不過，運(yùn)動(dòng)物體(例如成面板形式的傾斜屏障)定位成靠近液體 表面將導(dǎo)致只通過經(jīng)過的波浪來運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)組既可能受到成面板形式 的屏障的反射，也可能受到成面板形式的屏障的折射(取決于波浪能 否經(jīng)過該面板)。在任意情況下，與當(dāng)屏障布置在海洋或湖泊底部時(shí)相 比，波浪的物質(zhì)(以及它的相應(yīng)壓力前沿)將以大得多的程度來驅(qū)動(dòng) 成面板或帆形式的屏障。
撞擊能量收集裝置中的、成面板或帆形式的屏障的水和壓力前沿 的流動(dòng)性也將通過錯(cuò)過/避開而在一定程度上偏轉(zhuǎn)向屏障的側(cè)部。這種 情況以前并沒有考慮，但是它有助于提高波能收集裝置的效率，該波 能收集裝置通過收集水平運(yùn)動(dòng)的壓力前沿來驅(qū)動(dòng)。
為了解決該問題和增加本發(fā)明裝置的效率，優(yōu)選是使得裝置裝備 有基本豎直側(cè)壁，該側(cè)壁局部或完全橫過傾斜屏障的工作區(qū)域延伸。 這將在下面參考本發(fā)明的特定實(shí)施例更詳細(xì)地說明。這樣的側(cè)壁也有 助于增大完全位于水表面下面的波能收集器的效率。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種能量收集裝置，該能量收集裝 置將用于波能發(fā)電站中，其中，所述裝置包括豎直延伸屏障，用于通 過水平行進(jìn)的壓力前沿來收集波能，所迷屏障可運(yùn)動(dòng)地安裝在框架中， 并與所述框架連接，該面板可選擇和優(yōu)選地存在于所述框架的側(cè)部， 并選擇地至所述框架的側(cè)部，所述豎直側(cè)部面板裝備成將所述波浪和/或波壓前沿引向所述屏障。
如上所述，成面板或帆形式的屏障將在框架中進(jìn)行傾斜運(yùn)動(dòng)，同 時(shí)繞低于水表面的鉸鏈或旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸可以為水平或 豎直，優(yōu)選是水平。代替成面板或帆形式的、進(jìn)行傾斜運(yùn)動(dòng)的屏障，
還可以使得成面板或帆形式的屏障在框架中旋轉(zhuǎn)通過360°。屏障將隨 著波浪中的水微粒的運(yùn)動(dòng)和由該水微粒運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行整個(gè)360° 旋轉(zhuǎn)。不過，為了保證不管該位置的任何情況都能夠進(jìn)行整個(gè)360°旋 轉(zhuǎn)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例，浮動(dòng)裝置連接在屏障上，從而使 屏障升高至該屏障的初始向上豎直凸出位置。根據(jù)本發(fā)明的另一示例
性實(shí)施例，屏障自身制造為空心浮動(dòng)體。不過，不管提供該浮動(dòng)作用 的任意實(shí)施例，屏障的浮力必須限制為不會(huì)阻擋屏陣的傾斜和/或旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。浮力必須限制為恰好大到足以提供升高，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已 知，且不能提供很大的阻止屏障的傾斜和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的阻力。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)波浪經(jīng)過給定點(diǎn)時(shí)，在該點(diǎn)的水微粒 (水)將進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)(在理想狀態(tài)下，即當(dāng)水足夠深時(shí))。將水平軸 頸支承引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)的屏障在水中定位在等于或小于波浪波長一半的深度 處(因?yàn)樵撋疃仁窍嚓P(guān)波浪對水微粒產(chǎn)生一些作用的深度，Z=L/2， 其中，Z是裝置將布置的最大深度，L是相關(guān)波浪的波長，見圖1) 將使得屏障由水的運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以便適應(yīng)水微粒的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。不過， 當(dāng)水變淺時(shí)(參見圖1)，水微粒的旋轉(zhuǎn)將更加變成橢圓形。
如上所述，本發(fā)明裝置的、成面板或帆形式的傾斜(或旋轉(zhuǎn))屏 障優(yōu)選是定位成使得它在它的直立(豎直)位置剛好在相關(guān)波浪的波 峰處打破水表面。這并不意味著成面板或帆形式的屏障不能布置在海 底。實(shí)際上，裝置可以錨固在海底(當(dāng)水足夠淺時(shí)，例如6-10m深)。 也可選擇，裝置可以裝備有浮動(dòng)裝置，例如浮箱或浮筒，以便懸在水 物質(zhì)中并在合適高度，并能夠通過固定裝置例如錨和/或桿和/或柱而 錨固在海底。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，由措辭"剛好打破水表 面"確定的邊界的意思是屏障的頂部優(yōu)選是處于離相關(guān)波浪的波峰在 士lcm內(nèi)，但是可以處于離相關(guān)波浪的波峰達(dá)到士0.5m。也可選擇，多個(gè)本發(fā)明的波能收集裝置可以相互連接，并可以通 過固定在固定桿或柱(該固定桿或柱錨固/固定在海底)上的浮筒、浮 動(dòng)裝置和/或浮箱而支承在(局部)浸沒位置。
本發(fā)明的波能收集器還可以相互連接，以便形成能量收集系統(tǒng)， 且它們還可以與其它形式的能量收集系統(tǒng)(例如風(fēng)車或太陽能收集器) 進(jìn)行連接，從而有利于該能量站或組件的總體能量輸出。
此外，本申請涉及一種用于從這樣的波能系統(tǒng)中產(chǎn)生能量輸出的 方法，即通過將成面板或帆形式的能量收集屏障布置在水物質(zhì)的表面 處，以便最佳地通過經(jīng)過的波浪來驅(qū)動(dòng)該屏障。
從所述能量系統(tǒng)輸出的能量可以以不同方式來獲得。 一種方式可 以通過使得成面板或帆形式的傾斜屏障直接驅(qū)動(dòng)例如機(jī)械、液壓或氣 動(dòng)系統(tǒng)來產(chǎn)生可用能量，該機(jī)械、液壓或氣動(dòng)系統(tǒng)直接在任意相關(guān)機(jī) 器上進(jìn)行做功(例如，用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī))。
也可選擇，成面板或帆形式的傾斜屏障可以驅(qū)動(dòng)泵，該泵將水向 上泵送至升高的儲(chǔ)存器，可以通過從該儲(chǔ)存器釋放水經(jīng)過渦輪和/或發(fā) 電機(jī)來產(chǎn)生電流。與通過直接從成面板或帆形式的傾斜屏障收集能量 相比，這樣的實(shí)施例將提供更恒定的電流。


下面將參考附圖更詳細(xì)地介紹本發(fā)明，附圖中 圖l表示了水微粒通過經(jīng)過的波浪而進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。 圖2表示了本發(fā)明的波能收集裝置，它包括帆/隔膜，該帆/隔膜 布置在位于框架內(nèi)的傾斜正方形中。在該實(shí)施例中，帆/隔膜可以巻成 柱體，以便在有使得裝置過載/受損危險(xiǎn)的較大波浪時(shí)減小該帆/隔膜 的面積。
圖3表示了可選實(shí)施例，其中，傾斜正方形由可以旋轉(zhuǎn)的更小正 方形組成，以便選擇地減小在裝置上的負(fù)載。
圖4概括表示了本發(fā)明的波能收集裝置的位置和工作模式。
圖5表示了與圖3中所示相同的裝置，但是其中第二能量收集系
8統(tǒng)與波能收集裝置連接。
圖6表示了與圖3中所示相同的系統(tǒng)，其中，成面板和/或帆形式 的裝置屏障可以旋轉(zhuǎn)。
圖7表示了基于連接本發(fā)明波能收集裝置的發(fā)電系統(tǒng)。
圖8表示了本發(fā)明的波能收集裝置，其中，成面板或帆形式的波 浪收集屏障具有給定的可選形狀。
圖9表示了本發(fā)明的波能收集裝置，其中，收集的能量用于加熱 第二子系統(tǒng)，該第二子系統(tǒng)包括作為熱量輸送介質(zhì)的水。
圖10表示了本發(fā)明波能收集裝置的、成面板/帆形式實(shí)施例的雙 重屏障，該波能收集裝置包括側(cè)壁，以便將波浪導(dǎo)向成面板/帆形式的 傾斜/旋轉(zhuǎn)屏障。
圖11表示了波浪收集系統(tǒng)的實(shí)施例，波浪收集系統(tǒng)使用本發(fā)明的 波能收集裝置，該波能收集裝置相互連接，且該波能收集裝置通過浮 箱或浮筒而保持在合適深度，所述浮箱或浮筒錨固在海底。在該實(shí)施 例中，波能收集系統(tǒng)的深度通過調(diào)節(jié)系留繩索或金屬線的長度來調(diào)節(jié)， 或者波能收集系統(tǒng)可以裝備有自調(diào)節(jié)裝置(例如，通過在各系留繩索 或金屬線上布置重物，從而在繩索或金屬線中形成松弛，這可以在系 統(tǒng)通過例如潮汐作用而升高時(shí)使用)。
圖12表示了波能收集系統(tǒng)的可選實(shí)施例，其中，本發(fā)明的收集器 安裝在位于海底的平臺(tái)上，波浪收集器的高度可以調(diào)節(jié)，它們布置在 豎直桿上。
圖13表示了本發(fā)明的波浪收集系統(tǒng)與風(fēng)車的組合，以便從經(jīng)過的 風(fēng)和波浪中收集最佳量的能量。
具體實(shí)施例方式
如圖中所示，本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)變裝置包括框架1，該框架1支承 成面板或帆形式的用鉸鏈2鉸接的傾斜或旋轉(zhuǎn)屏障3，當(dāng)波浪和相關(guān) 波壓前沿經(jīng)過成面板/帆3形式的屏障時(shí)，該屏障3傾斜或繞鉸鏈2旋 轉(zhuǎn)。優(yōu)選是，成面板/帆3形式的屏障和支承該屏障的框架的軸線定位成使得所述軸線2與經(jīng)過的波壓前沿基本垂直，從而使得成面板/帆3 形式的屏障獲得最大的能量收集效果。
成面板/帆3形式的屏障可以以不同方式來設(shè)置。在它的最簡單形 式中，屏障3成繞鉸鏈2傾斜的面板的形式。也可選擇，如圖l中所 示，屏障3可以包括正方形框架，該框架包含基本不可透過材料的柔 性布的帆。這樣的布例如可以由紡織材料件、網(wǎng)增強(qiáng)塑料布、油布等 來制造。屏障3由布材料制成意味著屏障可以巻成柱體，以便減小收 集經(jīng)過的波壓前沿的屏障部分面積，從而減小在正方形和框架1上的 負(fù)載。這在非常深的海洋中很有利，在海洋中，當(dāng)屏障3的面積并不 減小時(shí)，能量負(fù)載可能損壞框架1。調(diào)節(jié)屏障3的面積將使得框架1 相對于它承受的負(fù)載進(jìn)行最佳使用。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載監(jiān)測裝置 可以與屏障連接，并與計(jì)算機(jī)通信，用于自動(dòng)減小或擴(kuò)展框架1中的 布3。
圖3中表示了用于優(yōu)化屏障3上的負(fù)載的另一可選方式，其中， 屏障3的子正方形的角度可以變化，用于調(diào)節(jié)來自經(jīng)過的壓力波浪的 負(fù)載。
屏障3的面積的影響將作為它與海底角度的正弦的函數(shù)隨著它與 海底的角度而進(jìn)行變化。因此，優(yōu)選是屏障3在框架1中的傾斜動(dòng)作 在90±20°的角度范圍內(nèi)，優(yōu)選是90±15°，更優(yōu)選是90±10°，且傾斜動(dòng) 作通常在士60。的角度范圍內(nèi)。銷或桿可以位于框架l中，以保證屏障 3不會(huì)超過這些限制。不過，當(dāng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能夠承受一百年一遇的波浪 時(shí)，該設(shè)計(jì)必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，這可能意味著建造波能發(fā)電站的 成本極高。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，傾斜釋放機(jī)構(gòu)可以連接 在屏障的鉸鏈或旋轉(zhuǎn)軸上。當(dāng)朝向屏障的力超過預(yù)定界限(由提供實(shí) 際力的選定情況來確定，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知)時(shí)，傾斜釋放機(jī)構(gòu) 釋放，從而使得屏障能夠自由旋轉(zhuǎn)，這意味著強(qiáng)波浪的力將不會(huì)損壞 該結(jié)構(gòu)，而只是經(jīng)過該屏障。通過該結(jié)構(gòu)，可以使得本發(fā)明的波能發(fā) 電站保持簡單的、有成本效益的設(shè)計(jì)。
這些考慮當(dāng)然與可完全旋轉(zhuǎn)的屏障并不相關(guān)。當(dāng)有至少一個(gè)浮動(dòng)部件安裝在屏障上，或者屏障自身提供為浮動(dòng)(空心)部件時(shí)，可以 獲得完全旋轉(zhuǎn)屏障(或者屏障由于上述釋放機(jī)構(gòu)而自由旋轉(zhuǎn))的實(shí)例。
波浪能夠提供屏障的整個(gè)360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。不過，可能存在阻止面板完 全轉(zhuǎn)動(dòng)的情況(例如上述極端情況)。與屏障相連的該至少一個(gè)浮動(dòng)部 件將使得屏障3升高至初始開始位置，例如屏障3的豎直向上凸出位 置。應(yīng)當(dāng)知道，屏障的浮力必須適應(yīng)屏障的操作，也就是，屏障必須 能夠在不受到浮力阻礙的情況下運(yùn)動(dòng)(傾斜或旋轉(zhuǎn))。根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)方面，當(dāng)浮力恰好大到足以使屏障浮起時(shí)將提供浮力的限制，如本 領(lǐng)域技術(shù)人員公知。該至少一個(gè)浮動(dòng)部件與屏障3能夠自由旋轉(zhuǎn)一起 使得能夠以與現(xiàn)有技術(shù)方案相比低得多的成本來制造波能發(fā)電站。例 如， 一百年一遇的波浪的問題通過使得屏障3自由旋轉(zhuǎn)的特征而容易 解決。安裝在屏障上的該至少一個(gè)浮動(dòng)部件(或者屏障自身為浮動(dòng)部 件)保證在該一百年一遇的波浪經(jīng)過本發(fā)明的波能發(fā)電站之后該發(fā)電 站還可以工作。
根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例，液壓系統(tǒng)與鉸鏈2連接，從而提 供用于將屏障3的傾斜運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成液壓變化的裝置，例如由于安裝在 軸2上的液壓泵。當(dāng)由于屏障的傾斜而在液壓環(huán)路中積累液壓時(shí)，積 累的壓力將最終大到足以停止屏障的傾斜運(yùn)動(dòng)。積累的壓力可以用于 使得曲柄運(yùn)動(dòng)，從而例如使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)壓力積累停止時(shí)，屏障 開始沿相反方向運(yùn)動(dòng)，這再次使得曲柄等運(yùn)動(dòng)。這些液壓泵可以如本 領(lǐng)域技術(shù)人員已知來操作。不過，該傾斜運(yùn)動(dòng)意味著屏障的完全旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)受限制，而當(dāng)例如一百年一遇的波浪接近波能發(fā)電站時(shí)，如上所 述，屏障優(yōu)選是能夠完全旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，當(dāng) 液壓環(huán)路內(nèi)部的壓力超過預(yù)定界限時(shí)，在液壓環(huán)路中的釋放閥將釋放。
該預(yù)定界限可能與例如當(dāng)撞上特定尺寸的波浪時(shí)預(yù)計(jì)將在液壓環(huán)路中 積累的壓力相關(guān)。當(dāng)超過該界限時(shí)，釋放閥將釋放，從而釋放環(huán)路內(nèi) 的液壓，以便屏障能夠自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如上所述。安裝在屏障上的該 至少一個(gè)浮動(dòng)部件使得屏障升高至初始開始點(diǎn)。在該點(diǎn)，液壓環(huán)路內(nèi) 部的壓力較低，例如低于第二預(yù)定水平。當(dāng)液壓環(huán)路內(nèi)部的壓力低于第二預(yù)定壓力水平時(shí)，釋放閥關(guān)閉，從而使屏障3能夠進(jìn)行新的傾斜 運(yùn)動(dòng)，如上所述。通過該結(jié)構(gòu)，可以在沒有任何用于材料的附加產(chǎn)品 或者波能發(fā)電站的附加復(fù)雜設(shè)計(jì)等的情況下而獲得本發(fā)明的波能發(fā)電 站的工作安全性。
為了收集波能和將它轉(zhuǎn)換成可用能量，屏障可以驅(qū)動(dòng)具有伸縮動(dòng) 作的多個(gè)活塞15。該動(dòng)作可以用于驅(qū)動(dòng)泵或發(fā)電機(jī)，以便生產(chǎn)或儲(chǔ)存 收集的能量。該實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例在圖7中所示，該圖7中表示了 用于發(fā)電和儲(chǔ)存電能的系統(tǒng)。
圖6中表示了用于制造本發(fā)明的完全旋轉(zhuǎn)波能收集裝置的系統(tǒng)。 在該圖中，屏障3表示為處于朝向下的位置。不過，由于水的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，屏障3將進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，這使得屏障3在波浪已經(jīng)經(jīng)過裝置后返 回。
圖5中表示了用于本發(fā)明裝置的過載防護(hù)系統(tǒng)，該過載防護(hù)系統(tǒng) 可以結(jié)合圖7中所示的發(fā)電系統(tǒng)來看。該系統(tǒng)的功能如下來自波浪 的壓力使得面板3繞軸線/鉸鏈2旋轉(zhuǎn)。這將在液壓泵5中產(chǎn)生壓力。 壓力通過管6傳遞給液壓馬達(dá)7，該液壓馬達(dá)7與產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)8 連接。當(dāng)有較高波浪時(shí)，波壓將超過系統(tǒng)所能承受的界限(框架、管、 馬達(dá)等)，且油壓將通過壓力控制閥9而自動(dòng)減小，其中，成熱量形式 的過多能量將通過海水冷卻去除。波能收集器可以繞桿ll旋轉(zhuǎn)，以便 引向波浪方向，且使得它的高度12調(diào)節(jié)成適合潮沙和波浪的高度。
也可選擇，如圖9中所示，用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的油壓可以直接橫過減 壓閥13而減小，從而形成熱量和用于加熱目的，例如遠(yuǎn)處的熱站。仍 然需要超壓系統(tǒng)9，以便減少熱量產(chǎn)生，這樣，系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生比所需 更多的熱量。這樣的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例使用波能收集系統(tǒng)，該波能收 集系統(tǒng)產(chǎn)生液壓壓力和液壓制動(dòng)。 一種可用的液壓制動(dòng)可以是(盡管 并不必須)在提升起重機(jī)中用于控制放低負(fù)載速度的系統(tǒng)。在制動(dòng)中 產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變成熱量，該熱量通過冷卻系統(tǒng)而從制動(dòng)器除去。通過 波浪至熱量的系統(tǒng)，在制動(dòng)中產(chǎn)生的熱量用于例如建筑物中的加熱目 的。這可以(盡管并不必須)與遠(yuǎn)處的熱站連接。產(chǎn)生熱量的一種可選方式是使得本發(fā)明的波能收集裝置直接與熱 泵連接。該熱泵為已知技術(shù)，其中，氣體的壓縮將升高系統(tǒng)的溫度。
由波浪產(chǎn)生熱量的優(yōu)點(diǎn)是由于波浪的特性，其中，產(chǎn)生的能量通 ?？梢詫?dǎo)致振蕩能量產(chǎn)生。因?yàn)槟芰績?chǔ)存于加熱系統(tǒng)中，因此系統(tǒng)更 少依賴恒定能量源。系統(tǒng)有很高的動(dòng)力效率，因?yàn)樗鼘⒛芰恐苯愚D(zhuǎn)變 成非常低能量形式的熱量。
在北方區(qū)域，通常在一年的冷季節(jié)(冬季)中有更大波浪。這與 加熱需求相對應(yīng)。
圖10中表示了本發(fā)明的波能收集系統(tǒng)的可選實(shí)施例。在該實(shí)施例 中，收集波壓能量的屏障3布置在兩隔間框架1中，該兩隔間框架l 包括側(cè)壁4，用于將波能引向屏障(面板/帆)3,而不會(huì)使能量偏向屏 障3的側(cè)部。能量收集/轉(zhuǎn)變系統(tǒng)5的輪廓表示為在一個(gè)側(cè)壁中。這樣 的系統(tǒng)例如可以是上述任意一個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種用于收集和轉(zhuǎn)變流體物質(zhì)中的波能的裝置，所述裝置包括框架(1)，該框架包括至少一個(gè)用鉸鏈(2)豎直鉸接的傾斜或旋轉(zhuǎn)表面(3)，例如成面板或帆形式的屏障，用于通過在框架(1)內(nèi)的傾斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而從經(jīng)過的波壓前沿中收集能量，其中，鉸鏈(2)定位成低于在經(jīng)過的波的波谷處的流體表面，所述屏障(3)與能夠?qū)A斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成不同類型能量的裝置連接，其中，裝置定位在一定深度，從而使得傾斜或旋轉(zhuǎn)屏障(3)在各波的波峰處打破經(jīng)過的波的表面，且所述屏障(3)布置成提供浮力，該浮力恰好大到足以使屏障(3)繞鉸鏈(2)從向下指向海底的方向旋轉(zhuǎn)升高至指向上的豎直直立的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中框架和/或屏障包括豎直 定位的側(cè)壁(4)，用于將經(jīng)過波的壓力前沿引向傾斜屏障(3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中屏障(3)存在為面 板或帆的形式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一個(gè)所述的裝置，其中屏障的面 積可調(diào)節(jié)。
5. 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其中屏障(3)的 數(shù)目大于1或者等于2。
6. —種用于從流體中收集波能的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括如權(quán)利 要求1-4中任意一個(gè)所述的裝置。
7. 如權(quán)利要求1 - 5中任意一個(gè)所述的裝置或如權(quán)利要求6所述 的系統(tǒng)的用途，它用于產(chǎn)生熱量。
8. —種用于收集和轉(zhuǎn)變來自流體物質(zhì)中的水平行進(jìn)壓力波的波能 的裝置，所述裝置包括框架(l)，該框架包括至少一個(gè)用鉸鏈(2)豎 直鉸接的傾斜或旋轉(zhuǎn)表面(3)，例如成面板或帆形式的屏障，用于通 過在框架(1)內(nèi)的傾斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而從經(jīng)過的波壓前沿中收集能量， 其中，鉸鏈(2)定位成低于在經(jīng)過的波浪的波谷處的流體表面，所述屏障(3)與能夠?qū)A斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成不同類型能量的裝置連接， 其中，框架和/或屏障包括豎直定位的側(cè)壁(4)，用于將經(jīng)過波的壓力 前沿引向傾斜屏障(3)，且所述屏障(3)布置成提供浮力，該浮力恰 好大到足以使屏障(3)繞鉸鏈(2)從向下指向海底的方向位置旋轉(zhuǎn) 升高至指向上的豎直直立的位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中屏障(3)存在為面板或 帆的形式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8-9所述的裝置，其中屏障的面積可調(diào)節(jié)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8-10中任意一個(gè)所述的裝置，其中屏障(3) 的數(shù)目大于1或者等于2。
12. —種用于從流體中收集波能的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括如權(quán) 利要求8-11中任意一個(gè)所述的裝置。
13. 如權(quán)利要求8-11中任意一個(gè)所述的裝置或如權(quán)利要求12 所述的系統(tǒng)的用途，它用于產(chǎn)生熱量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-5或8-11中任意一個(gè)所述的裝置，其中 屏障(3)的鉸鏈(2)豎直定位在流體中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-5或8-11中任意一個(gè)所述的裝置，其中 鉸鏈(2 )連接在傾斜釋放機(jī)構(gòu)上，該傾斜釋放機(jī)構(gòu)釋放鉸鏈(2 ),從 而使得屏障(3)能夠繞鉸鏈(2)自由旋轉(zhuǎn)，且當(dāng)來自經(jīng)過裝置的波 的力超過預(yù)定界限時(shí)將釋放該傾斜釋放機(jī)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l-5或8-11中任意一個(gè)所述的裝置，其中 屏障(3)連接在至少一個(gè)浮動(dòng)部件上，該浮動(dòng)部件提供屏障(3)所 需的浮力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-5或8-11中任意一個(gè)所述的裝置，其中 屏障(3)用作空心體，從而提供該屏障(3)所需的浮力。
全文摘要
一種改進(jìn)的波能收集裝置包括框架(1)，該框架包括至少一個(gè)豎直鉸接(2)的傾斜或旋轉(zhuǎn)表面(3)，例如成面板或帆形式的屏障，用于通過在框架(1)內(nèi)的傾斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而從經(jīng)過的波壓前沿中收集能量，其中，鉸鏈(2)定位成低于在經(jīng)過的波浪的波谷處的流體表面，所述屏障(3)與能夠?qū)A斜或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成不同類型能量的裝置連接，其中，裝置定位在一定深度，從而使得傾斜或旋轉(zhuǎn)屏障(3)在各波浪的波峰處打破經(jīng)過的波浪的表面。這樣的裝置還可以包括豎直定位的側(cè)壁(4)，用于將經(jīng)過的波浪的壓力前沿引向傾斜屏障(3)。
文檔編號F03B13/18GK101680419SQ200880013853
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者J·埃斯佩達(dá)爾 申請人:朗利波能股份公司