[发明专利]波能转换器

说明书

技术领域

本发明涉及波能转换器，用于将海洋波能转换为电能，还特别但不排它地涉及依据浮力、流体动压力和振荡原理工作的波能转换器。更特别地，本发明还涉及用于波能转换器的张力锚泊系统。

背景技术

在三千年来，各地的人类越发关注如何生存。由于人类认识到矿物燃料是有限能源，对可再生清洁能源的探索变得更加急迫。全球变暖和气候变化把注意力聚焦到减少对矿物燃料的依靠的需求上。最有前景的可再生能源之一是波能。据估算，全世界波力(wave power)的潜在能量为2太瓦，这相当于全世界每年大约2000TWh的能源，足够全世界的电能需求。虽然利用波浪能量的愿望已存在数百年，但过去的尝试只获得了有限的成功。所取得的成功仅限于很小规模，实现了数十千瓦至数百千瓦的量级，而不是所需的数百兆瓦。

以往的主要困难之一是设计足够坚固(robust)以承受由海洋波浪产生的巨大力能的单元。在风暴条件下，波能是巨大的，造成了许多现有技术的基于陆地或基于海岸的系统的破坏。现有技术中典型的提取波能的手段是使用涡轮或液压系统。一些尝试是利用直接驱动的旋转发电机，以及直接驱动的线性发电机。然而，现有技术中最常规的能量提取单元是振荡水柱和液压联动旋转发电机(oscillating water columns and hydraulic linked rotarygenerators)。典型地，它们用于近岸(near-shore)、靠岸和岸上设施。这样的现有技术系统的另一主要缺点是需要靠近海岸，由于摩擦损失，海岸线波浪的能量损失很大，由此损失掉“深”水中的大部分波能。

本发明以提供张力锚泊系统和波能转换器的视角得以开发，所述张力锚泊系统和波能转换器可用在近海或者离岸处以提取最大量的海洋波能。

在本说明书中对现有技术的参考，仅用作说明的目的，而不应认为这种现有技术在澳大利亚或者其它地方是公知常识。

发明内容

根据本发明的一个方面，设置有张力锚泊系统用于将海洋波能转换为更有用形式的设备，该设备包括具有浸没构件的结构，该浸没构件与该结构相连地设置在平均水位以下，该锚泊系统包括：

长的柔性构件，从配重机构延伸至抵衡机构，该索缆适合经由滑轮机构从浸没构件悬挂下来；和

阻尼机构，用于向浸没构件的运动施加阻尼动作，该阻尼机构经由滑轮机构向长的柔性构件施加阻尼动作。

优选地，抵衡机构包括具有质量块的容器，该质量块被设置为与所述容器相连，以提供经由长的柔性构件施加至浸没构件的抵衡力。

优选地，抵衡机构包括具有质量块的可调的浮力容器，该质量块被设置为与所述容器相连，其中，抵衡机构的浮力可被调整以改变经由长的柔性构件施加至浸没构件的抵衡力。优选地，抵衡机构的浮力可通过经由空气软管向浮力容器泵送空气而被调整。

有利地，锚泊系统进一步包括锚泊罐，并且该结构的浸没构件适于与锚泊罐对接。优选地，浸没构件通过锁定机构固定至锚泊罐。优选地，阻尼机构和滑轮机构容纳在锚泊罐中。

根据本发明的另一方面，提供了将海洋波能转换为更有用形式的设备，该设备包括：

长的支承结构，被设计用来在平均水位上方延伸，具有与之相连地设置在平均水位以下的浸没构件，和使得支承结构以大致直立的取向漂浮在海洋中的浮力机构；

具有正浮力的漂浮构件，可滑动地安装在支承结构上以便可沿垂直方向运动，漂浮构件设置有滑行艇表面，该表面适于将波浪运动的水平分量转换为漂浮构件的垂直运动，由此增强漂浮构件的能量提取能力；和

能量提取机构，被设置为与支承结构和漂浮构件相连，以使得当波浪运动在漂浮构件和支承结构之间引起适当的差速运动时，所述能量提取机构将传入的(incident)能量转换为更有用的形式。

典型地，漂浮构件具有包括前端和后端的长水平横截面，该前端适于面对正靠近的波浪的大致方向。优选地，所述前端变窄为尖端。优选地，所述 滑行艇表面是多个大致平行的滑行艇表面中的一个，这些滑行艇表面大致垂直于并沿漂浮构件的相应第一和第二侧延伸。优选地，所述多个滑行艇表面从漂浮构件的前端向下倾斜到后端，其中，滑行艇表面迫使波浪中的水粒子向下，产生向上作用在滑行艇表面上的流体动力，所述流体动力增强了由于漂浮构件的正浮力而作用在漂浮构件上的向上力。

根据本发明的另一方面，在用于将海洋波能转换为可用能量的设备中设置有改进的漂浮构件，该漂浮构件包括：