專利名稱：波浪發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波浪發(fā)電設(shè)備，其包括至少一個(gè)浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體，以及用于將浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于動(dòng)力輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。
背景技術(shù)：
公開文獻(xiàn)US4，266, 143公開了一種波浪發(fā)電的產(chǎn)生裝置，其中目的是將浮動(dòng)箱的鐘擺狀擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)椴ɡ说牟灰?guī)則運(yùn)動(dòng)和大小變化，難于或不可能將這種鐘擺狀地?cái)[動(dòng)轉(zhuǎn)換成高效的持續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的波浪發(fā)電裝置，其中波浪的擺動(dòng)被高效地直接轉(zhuǎn)換成持續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該目的是本發(fā)明基于所附的權(quán)利要求1中所記載的特征而實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例記載在從屬權(quán)利要求中。本發(fā)明的基本原理是使得浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體直接響應(yīng)于波浪而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明引入了裝置，通過該裝置使得波浪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或通過該裝置增強(qiáng)波浪產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)的說明本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的波浪發(fā)電設(shè)備的透視圖，其中該發(fā)電設(shè)備主體具有其打開的頂端。圖2以透視圖的形式示出了從前面以及傾斜地從下面所看去的波浪發(fā)電設(shè)備的發(fā)電設(shè)備主體的優(yōu)選設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式在當(dāng)前的情況下，波浪發(fā)電設(shè)備的浮動(dòng)主體包括浮筒或浮物。發(fā)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部分位于這種封閉式主體的內(nèi)部，下面將進(jìn)行詳細(xì)的描述。浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體1是細(xì)長且拱形的，因?yàn)椴ɡ说倪M(jìn)入方向A基本上與主體的縱向方向相一致或稍微從該方向偏離，該偏離使得波浪的進(jìn)入方向A與主體的縱向方向之間呈銳角，浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的部分形狀有助于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的基本原理，浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體1適于直接響應(yīng)于波浪而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用于將轉(zhuǎn)子6設(shè)置成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在圖2中描述了一種用于發(fā)電設(shè)備主體1的設(shè)計(jì)，在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方面看來該發(fā)電設(shè)備主體是優(yōu)選的。發(fā)電設(shè)備主體1特征在于，靠近其(波浪的進(jìn)入方向A上)前端，與吃水線相平齊，也就是說靠近于發(fā)電設(shè)備主體的頂部邊緣，橫截面型線R-R在主體的任何一側(cè)上傾斜在一個(gè)方向上，也就是說，如圖中所示，在波浪的傳播方向上向右傾斜。主體1 的中部上的橫截面曲線L-L，傾斜在相反的方向上，也就是說向左傾斜。同樣在這種情況下， 主體的兩側(cè)均向左傾斜，如曲線L-L的虛線部分所示。主體后端處的橫截面曲線R-R再次在主體的任一側(cè)上向右傾斜。主體橫截面中的不同區(qū)域間傾斜的功能效果如下1.當(dāng)主體位于或浮在波浪的波谷的時(shí)候，水表面是拱形的，從而主體的前部和后部相較于主體的中部更深地處于水中。因?yàn)楫?dāng)從前面看來主體的中部在吃水線處向左傾斜，浮力的作用點(diǎn)隨著該區(qū)域中水位的下降而向右轉(zhuǎn)移。分別在前部和后部中，隨著主體在吃水線處向右傾斜，浮力的作用點(diǎn)也隨著在這些區(qū)域中的水位上升而向右轉(zhuǎn)移。2.當(dāng)主體位于波浪的波峰的時(shí)候，水表面在主體的中部拱得更高，而在兩端更低。 當(dāng)水位相對于主體在相對于上述相反的方向上轉(zhuǎn)移的時(shí)候，浮力的作用也在相反的方向上轉(zhuǎn)移，也就是說，中部向左轉(zhuǎn)移。因?yàn)橹黧w的大部分保持靜止以及浮力的作用點(diǎn)向左和向右轉(zhuǎn)移，在波浪的某些階段，導(dǎo)致了產(chǎn)生搖擺的轉(zhuǎn)移浮力。這與由波浪所產(chǎn)生的震擊噪音作用一起導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)。主體的曲率及其接下來描述的重量和旋轉(zhuǎn)力在波浪的各個(gè)階段均具有促進(jìn)旋轉(zhuǎn)的作用。因而，這些作用中的每一個(gè)彼此之間相輔相成，并且在多變的波浪狀態(tài)下盡可能平滑且有效地有助于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在優(yōu)選地實(shí)施例中，動(dòng)力輸出元件包括轉(zhuǎn)子6，該轉(zhuǎn)子由軸承固定而用于繞著旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，并且該轉(zhuǎn)子的重心距離旋轉(zhuǎn)軸5 —定距離。轉(zhuǎn)子6通過具有期望長度的力矩臂 7而連接到旋轉(zhuǎn)軸5。在本發(fā)明中所實(shí)現(xiàn)的是，主體1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可直接從波浪的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生，并且波浪所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可通過之后所述的元件得到增強(qiáng)。在浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體1旁邊懸掛有較重的水平的法蘭2，其位于大約1/2波長的深度。主體1然后被不對稱地加重而傾斜，從而傾斜到遠(yuǎn)離法蘭2的一側(cè)上。法蘭2和主體 1的重量彼此相抵，從而在靜水中，發(fā)電設(shè)備以轉(zhuǎn)子6具有其軸5且同時(shí)該軸是旋轉(zhuǎn)軸的方式漂浮在垂直位置。法蘭2抵抗上下運(yùn)動(dòng)的事實(shí)導(dǎo)致了側(cè)向擺動(dòng)力，該側(cè)向擺動(dòng)力與波浪縱向的擺動(dòng)力一起產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)。輔助法蘭2的懸掛鏈或電纜3的長度是可調(diào)的，以便使得其深度從吃水線13調(diào)整到等于大約1/2波長的深度，或者調(diào)整到用于實(shí)現(xiàn)期望幅度效果的其他深度。一個(gè)或多個(gè)橫向法蘭4同樣有助于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該或這些法蘭基本上與波浪的傳播方向A相交叉地固定在發(fā)電設(shè)備主體1上。一個(gè)或多個(gè)橫向法蘭4位于距離旋轉(zhuǎn)軸5 —定間隔處，且位于在波浪的傳播方向A上旋轉(zhuǎn)軸的下游。一個(gè)或多個(gè)法蘭4防止了浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備1隨著波浪進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)，該浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備恰巧落在某點(diǎn)處，在該點(diǎn)處，主體1的運(yùn)動(dòng)將抵制轉(zhuǎn)子6響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)。因而，由于法蘭4，大體上不能夠進(jìn)行主體1的橫向運(yùn)動(dòng)，并且主體1響應(yīng)于波浪的浮力而在垂直方向上移動(dòng)，然而在旋轉(zhuǎn)軸5的不同側(cè)面上異步地產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也可以由飛輪11所促進(jìn)，該飛輪具有基本上垂直地旋轉(zhuǎn)軸線。飛輪11 可設(shè)置與轉(zhuǎn)子6相同的軸上或設(shè)置在單獨(dú)的軸上。飛輪11可從轉(zhuǎn)子6經(jīng)由增速齒輪10獲得旋轉(zhuǎn)能量。飛輪11還可以由單獨(dú)的(電)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。飛輪11具有旋轉(zhuǎn)力，該旋轉(zhuǎn)力使得主體1進(jìn)行轉(zhuǎn)彎動(dòng)作，從而波浪所產(chǎn)生的前后起伏(Pitch)也產(chǎn)生了橫向搖擺。這些運(yùn)動(dòng)的綜合效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。換句話說，旋轉(zhuǎn)力抵制了波浪所產(chǎn)生的外力以及主體的縱向傾斜，與此同時(shí)主體的縱向傾斜促使了旋轉(zhuǎn)的傾斜，但該旋轉(zhuǎn)將外力轉(zhuǎn)換為側(cè)旋，并實(shí)現(xiàn)主體的側(cè)向擺動(dòng)。傾斜的旋轉(zhuǎn)力隨著起伏最快的時(shí)候而處于最大值，也就是說在波浪的波峰和波谷處。在該處，主體的傾斜同樣處于最大值。波浪發(fā)電設(shè)備優(yōu)選地包括用于轉(zhuǎn)子6的計(jì)算機(jī)控制的RPM穩(wěn)定器(stabilizer)。 轉(zhuǎn)子6的RPM中的寬范圍波動(dòng)是一個(gè)問題。較大的波浪導(dǎo)致了猛沖(rush)，該猛沖通常隨著轉(zhuǎn)子在相對于下一個(gè)波浪的錯(cuò)誤階段中而結(jié)束于"逆波峰"(coimter-hill)中。計(jì)算機(jī)控制的RPM穩(wěn)定器監(jiān)測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，并且使得其波動(dòng)在一定范圍內(nèi)，例如不超過每轉(zhuǎn)10%。 如果轉(zhuǎn)速增加得比設(shè)定值快，自動(dòng)裝置將增加發(fā)電機(jī)的阻抗。如果RPM比所預(yù)定的減少的快，發(fā)電機(jī)12的阻抗將被減少或者轉(zhuǎn)子6的轉(zhuǎn)速甚至通過將能量供給發(fā)電機(jī)而增加。通過RPM穩(wěn)定系統(tǒng)，設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)更加平滑且更加連續(xù)。從而并不會(huì)發(fā)生停機(jī)，由此能量輸出也得到增加。此外或可替換地，飛輪11也可起到RPM穩(wěn)定器的作用。重且高速旋轉(zhuǎn)的飛輪11 通過齒輪10與轉(zhuǎn)子6連接，且可用作用于RPM波動(dòng)的穩(wěn)定器，其與上述的計(jì)算機(jī)控制的RPM 穩(wěn)定器一樣。當(dāng)繞著垂直軸線旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，飛輪11與此同時(shí)提供上述的回轉(zhuǎn)效果。發(fā)電機(jī) 12可與飛輪11連接。增速齒輪10可連續(xù)可變，并且自動(dòng)裝置可進(jìn)行齒輪比的調(diào)劑，以便實(shí)現(xiàn)對于轉(zhuǎn)子6的足夠的RPM穩(wěn)定。同樣優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子6的相位角將相對于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而由計(jì)算機(jī)控制所優(yōu)化。計(jì)算機(jī)控制的相位角優(yōu)化器是一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)監(jiān)測相對于傾斜的發(fā)電設(shè)備主體1的轉(zhuǎn)子6的位置，并且努力將相位角平均地保持為最優(yōu)。就能量輸出而言，最優(yōu)選的情況將是使得轉(zhuǎn)子 6以大約90度的相位差跟在傾斜的旋轉(zhuǎn)軸5之后。此處，轉(zhuǎn)子6的扭矩處于最大值。計(jì)算機(jī)控制的相位角優(yōu)化器，也可以接收關(guān)于進(jìn)入波浪的前進(jìn)信息，該前進(jìn)信息源于波浪高度或加速度測量浮筒/傳感器14，該浮筒/傳感器設(shè)置在波浪進(jìn)入方向上該儀器的前方。全部所描述的功能均與轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)有關(guān)，該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)是借助于旋轉(zhuǎn)通過由波浪所發(fā)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者通過獨(dú)立地將波浪的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。因此，采用所述功能的不同組合成為可能，或者在單個(gè)浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備中可以利用全部這些功能。所述的功能實(shí)現(xiàn)了提供一種運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定且高產(chǎn)的發(fā)電設(shè)備。優(yōu)選地示意性發(fā)電設(shè)備特征在于細(xì)長的拱形漂浮主體1，該主體進(jìn)一步設(shè)置有較重的法蘭2和飛輪11，該法蘭懸掛在主體的旁邊且該飛輪用作RPM穩(wěn)定器，此外，該RPM波動(dòng)可通過發(fā)電機(jī)12的負(fù)荷或者通過增速齒輪10的調(diào)整而變穩(wěn)定，與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)與主體1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的相位差通過計(jì)算機(jī)控制而被優(yōu)化。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可以多種方式改變，所以本發(fā)明并不限于所記載的示意性實(shí)施例。 例如，發(fā)電設(shè)備主體可包括若干互連的浮子，以及可由除了較重轉(zhuǎn)子之外的其他物體進(jìn)行動(dòng)力輸出，例如借助于在本申請人在較早專利申請PCT/FI2008/050145中所描述的角度軸 (angular shaft)。回轉(zhuǎn)力實(shí)現(xiàn)了完全對稱的旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備主體，但是通過適當(dāng)?shù)牟粚ΨQ形狀或結(jié)構(gòu)可提高效率，由此傳播波浪的垂直浮力適于在主體的交替?zhèn)让嫔显诮惶娴闹芷谥羞M(jìn)行工作。同樣，水下的水平法蘭采用對稱的旋轉(zhuǎn)主體。在高性能的發(fā)電設(shè)備中，所可能的是，提供一種單個(gè)較大主體，該主體具有多個(gè)上述的旋轉(zhuǎn)單元，這些旋轉(zhuǎn)單元例如通過彈簧固定在同一個(gè)主體上。
權(quán)利要求
1.一種波浪發(fā)電設(shè)備，其包括至少一個(gè)浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體，以及用于將浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于動(dòng)力輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，其特征在于，浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體(1) 適于進(jìn)行在由波浪的浮力所產(chǎn)生的擺動(dòng)協(xié)作下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生或增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，發(fā)電設(shè)備主體(1)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)下列元件1)法蘭狀配重O)，其偏心地懸掛到浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體(1)上，并且位于浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的吃水線(13)之下一定距離；2)一個(gè)或多個(gè)橫向法蘭G)，其在與波浪的傳播方向(A)大體交叉的位置處固定在浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體上；3)飛輪(11)，該飛輪的旋轉(zhuǎn)軸線基本上位于浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的旋轉(zhuǎn)軸(5)上或位于單獨(dú)的垂直軸上，并且其回轉(zhuǎn)力使得浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的轉(zhuǎn)動(dòng)從由波浪的浮力所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行偏離。
2.如權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，從波浪的傳播方向看去，發(fā)電設(shè)備主體(1)的側(cè)面與發(fā)電設(shè)備主體的吃水線相平齊，并且首先在一個(gè)方向上(向右)然后在相反的方向上(向左)之后再在首先描述的方向(向右)傾斜地彎曲，從而波浪的浮力導(dǎo)致了發(fā)電設(shè)備主體的前后起伏和搖擺，以產(chǎn)生直接響應(yīng)于波浪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，在相同方向上(向右)傾斜地彎曲的所述側(cè)面，從波浪的傳播方向看來，位于發(fā)電設(shè)備主體的前端和后端，以及在相反方向上 (向左)傾斜地彎曲的所述側(cè)面位于發(fā)電設(shè)備主體的中部。
4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，動(dòng)力輸出元件包括轉(zhuǎn)子 (6)，該轉(zhuǎn)子通過軸承固定以繞著旋轉(zhuǎn)軸( 旋轉(zhuǎn)，并且該轉(zhuǎn)子的重心距離旋轉(zhuǎn)軸( 具有一定距離。
5.如權(quán)利要求4所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，轉(zhuǎn)子6相對于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相位角通過計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行優(yōu)化。
6.如權(quán)利要求4或5所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，波浪發(fā)電設(shè)備包括用于轉(zhuǎn)子 (6)的計(jì)算機(jī)控制的RPM穩(wěn)定器。
7.如權(quán)利要求1-3中任一所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，波浪發(fā)電設(shè)備主體是浮筒或浮體(1)，該浮筒或浮體是細(xì)長且拱形的。
8.如權(quán)利要求1-3中任一所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)橫向法蘭(4) 位于在波浪的傳播方向(A)上旋轉(zhuǎn)軸的下游距離旋轉(zhuǎn)軸(5) —定距離處。
9.如權(quán)利要求1-3中任一所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，用于法蘭狀配重(2)的懸掛鏈或電纜C3)是長度可調(diào)整的。
10.如權(quán)利要求1-3中任一所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體(1) 是不均勻配重的，以便配重補(bǔ)償由法蘭狀配重( 所施加的傾斜進(jìn)行，從而在靜水中，轉(zhuǎn)子的軸(5)以及旋轉(zhuǎn)軸處于基本垂直的位置處。
11.如權(quán)利要求1-3所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體包括用于波浪發(fā)電設(shè)備的密閉式外殼，在該外殼內(nèi)部設(shè)置有波浪發(fā)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部件，通過該波浪發(fā)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部件，浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電力。
12.如權(quán)利要求5所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，計(jì)算機(jī)控制的相位角優(yōu)化器適于接收源于波浪高度或加速度測量浮筒/傳感器(14)的關(guān)于進(jìn)入波浪的前進(jìn)信息，在波浪進(jìn)入方向上該浮筒/傳感器布置在波浪發(fā)電設(shè)備的前面。
全文摘要
一種波浪發(fā)電設(shè)備，其包括至少一個(gè)浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體，以及用于將浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于動(dòng)力輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體(1)適于進(jìn)行響應(yīng)于波浪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了產(chǎn)生或增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，發(fā)電設(shè)備主體(1)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)下列元件法蘭狀配重(2)，其偏心地懸掛到浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體(1)上，并且位于浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的吃水線(13)之下一定距離；一個(gè)或多個(gè)橫向法蘭(4)，其在與波浪的傳播方向(A)大體交叉的位置處固定在浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體上；飛輪(11)，該飛輪的旋轉(zhuǎn)軸線基本上位于浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的旋轉(zhuǎn)軸(5)上或位于單獨(dú)的垂直軸上，并且其回轉(zhuǎn)力使得浮動(dòng)發(fā)電設(shè)備主體的轉(zhuǎn)動(dòng)從由波浪的浮力所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行偏離。
文檔編號F03B13/14GK102165181SQ200980138256
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者海吉·帕金恩 申請人:威洛合股公司