[发明专利]波浪能转换装置

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2008年10月9日且当前未决的美国临时申请61/195673的优先权。

发明领域

本发明涉及用于波浪能装换的装置，具体地讲涉及用于波浪能转换装置的阻尼器和阻尼结构。

发明背景

对传统能源的日益忧虑已促使人们对供选择的可再生能源展开研究。来自海浪动力的能量为可再生的能源，由其可产生相当大的电量。

波浪能是指海面波浪的能量且该能量为了发电而被捕集。一般来讲，波浪越大，则其包含的能量越多，因此能够由其获得的能量也越多。具体地讲，可由波浪获得的能量由浪高、波速、波长及水密度决定。

若干类波浪能转换装置(WEC)可用于捕集波浪能。所有这些装置以类似的原理工作。波浪力作用在吸收构件上，其与能够相对于吸收构件运动的第二构件耦接。第二构件也能够为吸收构件。波浪力导致吸收构件相对于第二构件的运动，并且该运动能够转换为电能。

存在若干个与已知的能量吸收装置相关联的缺陷。极端波浪(即，相对于平均电流波浪状况，或迅速改变的波浪)能够在反之温和的波浪状况期间发生。此类大的波浪能够导致过量的力施加在吸收构件与第二构件之间的联接器或耦接器上。这会导致尤其是不具有天然阻尼的装置内的耦接器的破损，例如线性能量转换器。因此，这些装置具有不良的残存性，即使是在正常的波浪状况下。

与已知的波浪能转换器相关联的另外缺陷为较差的能量捕集效率。典型的装置仅仅能够在较窄的波浪频率及能量状况范围上捕集波浪能。尽管更先进的装置能够调节其响应以使得它们能够最优化来自任何给定波浪状况的能量捕集，但是此类缓慢的调节通常仅仅向该波浪状况的平均功率谱递送良好响应。很少有装置能够足够迅速地响应于单一波浪状况内的单独频率。

因此需要具有阻尼部件的波浪能转换装置(WEC)，所述阻尼部件使得波浪能转换装置能够残存于极端波浪，并且还迅速响应于波浪频谱，以便改善残存性和/或改善能量提取效率。

发明概述

在第一方面，本发明提供波浪能转换装置，其包括：

(a)能够响应于波浪运动的第一构件；

(b)机械连接到第一构件并且能够在波浪的影响下相对于第一构件相对地运动的第二构件，所述相对运动被转换为电能；以及

(c)至少一个能够在极端波浪条件下阻尼相对运动的阻尼部件；其中所述阻尼部件为在轴向压缩下发生作用的圆柱形波纹状弹性体构件。

在本发明的另一方面，上述波浪能转换装置中的阻尼部件为中空的。在本发明的又一方面，上述波浪能转换装置的阻尼部件为其侧壁上具有波纹的中空圆柱体。

在上述本发明的一个实施方案中，阻尼部件由弹性体材料制成，所述弹性体材料为在应用中具有以下特征的热塑性材料：

(a)根据ISO 527-1/-2测量的在-20℃和+60℃之间高于15％的断裂伸长率，

(b)根据ISO 527-1/-2测量的介于5和100MPa之间的拉伸屈服应力，以及

(c)低于20000MPa的拉伸弹性模量(根据ISO 527-1/-2测量)。

在上述波浪能转换装置的另一个实施方案中，阻尼部件由共聚醚酯或共聚酯酯制成，所述共聚醚酯或共聚酯酯为具有多个通过酯键头尾连接的重复长链酯单元和短链酯单元的共聚物，所述长链酯单元由式(A)所表示：

并且所述短链酯单元由式(B)表示：

其中：

G为从聚(亚烷基氧)二醇中去除末端羟基后余下的二价基团，所述聚(亚烷基氧)二醇优选具有介于约400和约6000之间的数均分子量；

R为从二元羧酸中去除羧基后余下的二价基团，所述二元羧酸具有小于约300的分子量；并且

D为从二醇中去除羟基后余下的二价基团，所述二醇具有优选小于约250的分子量；并且其中所述一种或多种共聚醚酯优选地包含约15至约99重量％的短链酯单元和约1至约85重量％的长链酯单元。

在上述波浪能转换装置的另一个实施方案中，阻尼部件由热塑性聚氨酯制成，所述热塑性聚氨酯由直链嵌段式嵌段共聚物组成，其由包括第一二异氰酸酯和短链二元醇的硬链段以及包括第二二异氰酸酯和长链多元醇的软链段组成，由式(C)所表示：

其中：

X表示包括第一二异氰酸酯和短链二元醇的硬链段；