[发明专利]波浪能捕获装置

说明书

技术领域

本发明涉及波浪能捕获装置。

做出本发明主要用于捕获海浪能来发电。然而，应该理解的是本发明不局限于该具体应用，也可配备往复式海水泵来产生高压海水，以用于脱盐或用于驱动其它外部装置。

背景技术

已知的波浪能捕获装置包括一个底座和一个枢转地连接到所述底座的桨。响应于海浪力，所述桨被驱动绕一个通常水平的轴(axis)枢转振荡，以驱动一个发生器。桨一般是一个实心板。桨具有固定排列，因此，仅仅在一个固定平面内枢转。不管主海洋条件如何，桨也都保持一个固定的可操作运动范围。

施加到已知波浪能捕获装置的波浪力的大小和方向依赖于主海洋条件而变化。波浪力在平静的海洋条件下可能非常低，而在诸如飓风和龙卷风期间的极端海洋条件下可能特别高。通过将已知的设备制作地足够的坚固以承受高的力、或将其设计成避免大量的波浪力、或通过上述两者的结合，使得该已知的装置可以经受住与极端海洋条件相关的极其高的波浪力。

将波浪能捕获装置制作地足够的坚固以承受极其高的波浪力的缺点在于，所述装置往往非常大且沉重。

将装置设计成避免大量的波浪力来处理极端海洋条件的缺点在于，在较平静的海洋条件下，所述装置低效率地运行。

已知的波浪能捕获装置的再一个缺点在于，当波浪传播方向移动到与桨的固定排列不成一直线时，波浪能捕获装置无效率地运行。

已知的波浪能捕获装置的又一个缺点在于，所述实心桨趋于反射而非捕获波浪能。

发明目的

本发明的目的在于基本克服或至少改善上述缺点中的一个或多个。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种波浪能捕获装置，包括：

一个底座，适于固定连接到一个水下表面；

至少一个细长浮桨，具有一个纵轴、一个上端部和一个下端部，所述桨绕一个第一枢轴枢转地安装到所述底座上，用于当波动向所述桨施加力时，在一定的角度范围内角振荡；

一个能量转换元件，连附到所述桨上并适于通过所述桨的角振荡而被驱动；以及

一个桨调节组件，与所述桨相关联并适于调节角度范围的大小和/或相对于所述第一枢轴的角度位置。

优选地，一个机器连接到所述能量转换元件，用以从所述桨的振荡运动中提取能量。所述机器优选地适于接收来自所述能量转换元件的扭矩。所述机器优选地既可以起作电机又可以起作发生器的作用。更优选地，所述机器包含一个永久磁同步电机/发生器。在一个优选的形式中，所述电机/发生器是完全密封的，并且可以在压力下充有惰性气体，以避免内部腐蚀和泄漏。

优选地，所述桨调节组件包括一个传感器，用于检测指示施加到所述桨上的波浪力的值。更优选地，所述桨调节组件包括一个对所述传感器做出响应的控制器，如果所检测的值落在一个预定范围之外，则所述控制器适于传送一个信号以调节所述角度范围。所述控制器优选地适于控制向所述机器施加外部电力以将所述桨移动成一个构型，其中，如果所检测的值指示波浪力可以损害所述装置，则降低施加到所述桨上的波浪力。

优选地，所述其中降低施加到所述桨上的波浪力的构型是这样一个构型，其中所述桨的纵轴的中间位置(mean position)相对于一个垂直于波浪传播方向所形成(drawn)的竖直平面进一步倾斜。基于由传感器所指示的值，所述桨可以移动成并保持为一个基本平行于波浪传播方向的构型，以将施加到所述桨上的波浪力最小化。

所述控制器还优选地适于控制向所述机器施加外部电力以将所述桨移动成一个构型，其中，如果由传感器所检测的值指示波浪力将不会损害所述装置并且波浪力在能量捕获效率方面小于最优值，则增加施加到所述桨上的波浪力。优选地，所述其中增加施加到所述桨上的波浪力的构型是这样一个构型，其中所述桨的纵轴的中间位置相对于平行于波浪传播方向上升。

优选地，所述桨包括一排间隔开的桨叶。更优选地，所述桨叶通常沿着所述第一枢轴间隔开。在一个优选的形式中，所述一排桨叶从一个最靠近底座的端部到一个相对的自由端部向外成扇形散开。在一个实施方案中，所述桨叶设有基本呈流线型的前缘。然而，在另一个实施方案中，所述桨叶设有通常倾斜的前缘。

优选地，所述桨相对于波浪传播方向自定向。更优选地，所述桨还适于相对于所述水下表面绕一个第二枢轴枢转地安装，所述第二枢轴通常垂直于所述第一枢轴。在一个实施方案中，所述底座适于绕所述第二枢轴枢转地安装到所述水下表面。然而，在其它实施方案中，所述底座适于固定到所述水下表面，而所述桨绕所述第二枢轴枢转地安装到所述底座上。