[发明专利]波能量控制装置

说明书

本发明涉及一种用于控制水弹性表面波的系统和装置(1000)及其用途。特别地，本发明涉及一种用于控制在液体(1)的表面上传播的水弹性波的系统，该控制系统包括具有至少两个区Z1和Z2的浮动复合结构(10)，该两个区具有相应的弯曲系数D1和D2和/或其适于控制水弹性波的传播的形状，并且有可能为其定义指数n_i，i等于1或2，类似于光学介质的折光指数。因此，该控制系统允许通过应用几何光学定律来控制水弹性波的传播。

技术领域

本发明涉及一种用于控制在液体的表面上传播的波的能量的系统，并且涉及此类系统的用途。

背景技术

控制波的能量的问题，特别是在海洋环境中的控制问题，已研究了很多年，特别是在将这种能量转化为电能的背景下。

用于控制波的能量的系统目前确实存在，并且是本领域技术人员已知的，具体地是由于在现有技术文献：US 2014/0260236 A1、US 4,255,066 A和US 9,303,617 B2中给出的其实例。在后者中，所采用的技术使用测深变化(水深变化)来控制波，并且这些系统建议在水下构造具有特定布置的固定和刚性结构。

然而，这些系统很少在公海或海岸附近使用，因为它们太昂贵，难以安装并且无法移动或移除。另外，它们仅在浅水中可用，结果证明是低效的能量收集方式。

因此，真正需要一种减轻现有技术的这些缺陷、缺点和障碍的系统，特别是需要一种柔性且可移动的系统，该系统允许不管液体的深度如何都控制波的能量，降低制造和安装的成本，并且改进波的能量的收集，以便随后将其转化为电能。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的一个主题是一种用于控制液体的表面上的水弹性波的系统，该系统包括具有至少两个区Z1和区Z2的复合结构，该两个区Z1和区Z2具有由以下等式定义的相应的弯曲系数D1和D2：

其中E_i为区Zi的杨氏模量，e_i为区Zi的厚度，并且ν_i为区Zi的泊松比，i等于1或2，并且其内部机械张力分别为T₁和T₂；

该复合结构适于，当控制系统被放置在液体的表面上使得水弹性表面波传播通过浮在密度为ρ的液体的表面上的复合结构的第一区Z1，然后通过其第二区Z2时，并且当水弹性波的波长λ_i在Zi区中时，遵循以下等式：

和

其中，g为万有引力常数，并且i对应于水弹性波传播通过的区Zi的指数，经由调节所述弯曲系数Di和/或所述区Zi的形状来控制所述水弹性波的行为。

为了产生紧凑的系统，区Z1和区Z2可为连续的。

有利地，弯曲系数D1和弯曲系数D2为不同的，因为区Z1和区Z2具有不同的厚度e_i，和/或因为制造区Z1和区Z2的材料具有不同的杨氏模量E_i和/或不同的泊松比ν_i。

为了允许逐渐控制波，从系数D1的区Z1通过到系数D2的区Z2之间的弯曲系数变化为连续的。

有利地，有可能将区Zi的指数n_i定义为与区Zi中的水弹性波的传播速度Vi的倒数成比例，传播速度Vi由以下等式定义：

使得指数n_i等于光学介质的折光指数(refractive index，折射率)，并且使得几何光学定律适用于通过区Zi传播的水弹性波的传播。

根据这些关系，有可能制造透镜。为此，该系统还可包括第三区Z3，并且使得：

-区Z1、区Z2和区Z3为连续的；