[发明专利]波浪动力设备

说明书

本发明涉及一种用于从水波浪中提取能量的波浪动力设备。所述波浪动力设备包括参考结构和相对于参考结构移动的效应器。效应器连接至围绕每个效应器对称定位的两个液压缸。液压缸具有随着液压缸的长度被压缩而逐步增加并且随着液压缸的长度增加而逐步增加的有效液压面积。

技术领域

本发明涉及用于从水表面波浪，尤其是在比如海洋、湖泊或由风或其它环境影响产生水表面波浪的任何其它水域的水中的水表面波浪中提取能量的波浪动力设备。

本发明还涉及包括波浪动力设备的波浪动力系统以及从水波浪中提取动力的方法。

背景技术

多年来，一直高度关注用于产生能量的环境友好的方法，特别是通过从风和水波浪中提取能量的方法。

与大众的理念相反，由波浪造成的水运动不是竖直运动，而是包括水平分量以及竖直分量的圆周运动。因此，水中的竖直板和水中的水平板承受类似大小的力，并因此同样适于从波浪中提取能量。

现有技术中用于从水波浪产生能量的系统和方法中的大多数都是基于利用水波浪的竖直运动的方法，即，这些系统配备有利用波浪的波峰与波谷之间的高度差的浮动效应器。

例如，US 870706描述了一种包括多个浮动效应器的设备，所述浮动效应器由水表面水位的变化驱动而上下移动，并且该运动用于驱动马达。

在EP 1045138中公开了一种用作水泵的类似系统，其为用于泵送水的装置的形式。该装置包括驱动缸/活塞系统的工作的浮动效应器，所述缸/活塞系统具有两个反作用抽吸/力腔室，每个腔室都装配有从海中抽吸水的抽吸管和将泵送水排放给消费者的输送管。

美国专利4698969和美国专利4931662中都公开了其它示例，它们都包括具有一个或更多个浮动效应器的设备，所述浮动效应器随着波浪在它们的波峰和波谷之间移动，并从而提取能量。

现有技术还包括现有技术系统，其中利用了波浪的能量的水平分量以用于提取能量。

在美国专利875950中可以发现一个示例，其中，由于循环波浪运动中的水平分量，多个效应器被来回推动。根据美国专利875950的效应器不能自由摆荡，因为所述运动被一个或更多个液压缸抑制，由于效应器的被推动运动，所述液压缸在压力作用下将海水推动到收集器管中。该收集器管通向涡轮机站，在该涡轮机站中，加压海水被用来给涡轮机提供动力。

在WO 98/17911中描述了使用波浪的水平分量的另一示例，其描述了一种包括摆荡闸-阀的海洋发电机，所述摆荡闸-阀具有平面矩形表面形式的效应器，该效应器竖直地布置在波浪的前部以用于提取能量。该效应器通过铰链锚定在海的底部。

此外，美国专利8484965描述了一种用于使用波浪运动的水平分量来转换海洋波浪能量的设备。该设备包括至少一个椭圆形支撑结构以及三个或更多个可独立运动的效应器模块，每个都承载通过波浪的作用而被来回推动的效应器。动力输出系统(其附接到支撑结构和效应器)通过效应器相对于支撑结构的运动而被赋能，由此产生有用的能量，其可以是加压流体、电力或加压流体的混合物。

如美国专利8484965中所描述的效应器仅具有有限的行进长度，该行进长度主要由动力输出系统的最大行程限定。动力输出系统的最大行程长度是必要性和经济性之间的折衷。为了最优性能，最大行程应该大于在操作期间预期的最大行程。然而，行程长度越长，系统将越重且越昂贵。因此，行程长度将总是在成本和实用性之间进行折衷。

当使用用于从波浪运动的水平分量中提取能量的设备时，效应器的漂移存在技术问题。不规则波浪是不对称的，因此在操作期间将发生漂移，即效应器从其中心位置朝向其极限位置之一的接续运动。这是一个重大技术问题，因为已经朝向其最大行进距离的一个端部偏移的效应器只能在撞击行进长度的端部之前行进较短的进一步的距离。在撞击其最大行进长度时，能量产生中止。此外，当效应器的自由行进被阻挡时，由于移动的波浪的不连续的流动，在效应器上可能建立起较大的力。