CN100549409C - 浮力泵动力系统 - Google Patents

Abstract

一种用于发电的系统，包括可操作以将水体的波浪运动转换为机械能的泵。泵包括操作流体可以由其进入泵中的输入端口和操作流体可以由其离开泵的输出端口。第一出口管线和第二出口管线流体地连接到泵的输出端口上。第一贮存器流体地连接到第一出口管线上，并且第二贮存器流体地连接到第二出口管线上，两个贮存器都可选地能够接收通过输出端口驱动的操作流体。

Description

浮力泵动力系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年12月16日提交的编号为60/636,492的美国临时申请和2005年2月16日提交的编号为60/653,618的美国临时申请的权益和优先权，它们包含在此作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及泵送设备，并且更特定的但非限制性地，涉及浮力泵动力系统中的浮力泵设备，所述浮力泵动力系统利用水的移动体积来将气体、液体和其组合从第一位置移动到第二位置。

背景技术

已经有很多的尝试来利用通常所谓的波浪现象并且将波浪现象中观察到的能量转化为可用的可靠的能源。波浪现象涉及能量的传递和穿过物质的各种状态的振动脉冲的动量，例如，在电磁波的情形下就是通过真空。理论上，在能量流经时介质本身并不会移动。形成介质的颗粒只是会在从一个向另一个传递能量的平移或角度(轨道)图案中移动。波浪例如海面上的波浪具有既非纵向又非横向的颗粒运动。波浪中颗粒的运动通常会涉及纵波和横波中的分量。纵波通常涉及颗粒沿能量传递方向的前后移动。这些波浪通过物质的所有状态传递能量。横波通常涉及颗粒与能量传递方向成直角的前后移动。这些波浪仅仅通过固体颗粒传递能量。在轨道波浪中，颗粒会沿轨道移动。这些波浪会沿着两种流体(液体或气体)之间的接触面传递能量。

发生在例如海面上的波浪通常涉及纵波和横波的分量，这是因为海浪中的颗粒在大气和海洋的接触面上会沿圆形轨道移动。波浪通常具有几个很容易识别的特征。这种特征包括：波峰，是波浪的最高点；波谷，是波浪的最低点；高度，是波峰和波谷之间的垂直距离；波长，是波峰和波谷之间的水平距离；周期，是一个波长经过时所用的时间；频率，是每单位时间经过固定点的波浪的数目；和振幅，振幅是高度距离的一半并且等于波浪的能量。

已经有很多可以追溯到上世纪的尝试来利用和使用由波浪现象产生的能量，例如在1898年1月25日发布的编号为597,833的美国专利中公开的系统。这些努力包括竖立海堤来获取从波浪现象中得到的能量；利用涉及复杂安排的轨道和导轨系统来从波浪现象中获取能量；发展仅仅适于浅水波系的泵系统；和在其中发生落潮和潮汐流动的海岸附近构造塔等。在此不再详细描述已经做出的其它尝试。

这些系统中的每一个都充满了问题。例如，适于海水应用的特定系统会因此遭遇恶劣的环境。这些系统涉及多个需要经常养护和替换的机械零件，因此使得系统不合需要。其它系统限于仅仅构造在海岸或浅水中，这就限制了系统的布置并因此使得系统不合希望。最后，其它系统不能使用由波浪现象提供的全部能量，因此浪费了收集的能量，导致无效的系统。

在传统能源例如石油的消耗需要高效的替换能量源。温室效应被认为是导致全球变暖等这种现象的原因，它还确立了对于环境友好的能量生成设备的需要。很容易使用的传统燃料源的衰退导致在全球都可以感觉到的能量成本的增加。这就添加了对于形成环境友好的、高效、低成本的能量设备的另一个需求。

在全世界都可以敏锐地感觉到对于很容易获得的、更廉价能量源的需要。在例如中国等地，在河流上建坝以为迅速和不断增长的人口生成大量的能源。这些规划可能会花去二十或更多年来完成。由这种建坝规划生成的能量的可用性甚至在规划完成时也不会开始。因此，还对于一旦建造就可以立即提供能量并且具有短的建造周期的能量设备存在需要。

发明内容

上面所标识的问题和需要是通过由依照本发明的原理的波浪或气流驱动的浮力泵设备的系统解决的。浮力泵设备包括浮力块外壳，该浮力块外壳界定了流体可以在其中流过的浮力室。浮力块布置在浮力室内部以在其中响应流体在浮力室中的升高而沿第一方向轴向移动，并且响应流体在浮力室中的降低而沿第二方向轴向移动。

活塞缸连接到浮力块外壳上并且具有至少一个布置在其中的阀，所述阀响应浮力块沿第二方向的运动而作为入口进行操作，并且响应浮力块沿第一方向的运动而作为出口进行操作。活塞滑动地布置在活塞缸内部并且连接到浮力块上，所述活塞可以沿第一方向和第二方向移动并且响应浮力块沿第二方向的运动来通过至少一个阀将流体物质抽吸到活塞缸中，并且响应浮力块沿第一方向的运动通过至少一个阀输出流体物质。

如果浮力泵设备配置成泵送液体，浮力泵设备就连接到共用的液体存储设备上。存储的液体然后用来向液体涡轮机提供动力来发电。如果气体是将被泵送的介质，浮力泵设备就连接到共用的气体存储设备上。存储的气体然后用来向气轮机提供动力来发电。

用于发电的一个实施例包括用于将波浪运动转换为机械动力的系统和方法。流体物质或材料作为机械动力的函数被驱动到贮存器中。流体物质从贮存器中流出。流动的流体物质的至少一部分动能会转换为电能。流体物质可以是液体或气体。

在设计将位于水体中的位置上的浮力泵设备时，可以利用用于涉及浮力泵设备的系统和方法。系统可以包括计算系统，计算系统包括可以操作以执行软件的处理器。软件接收包含来自水体的区域的历史波浪数据的输入参数并且将浮力泵设备的浮力设备的至少一个尺寸计算作为输入参数的函数。浮力设备的尺寸(多个尺寸)适于使浮力设备生成使流体物质由浮力泵设备驱动的提升压力。

依照本发明的原理的另一个实施例包括作为来自水体的波浪能量的函数而从涡轮机中发电的系统和方法。该系统包括浮力泵设备，浮力泵设备间隔抵配置在水体中，以便能够使波浪(i)在经过至少一个第一浮力泵设备之后基本上重新形成，并且(ii)驱动至少一个第二浮力泵设备。浮力泵设备可以操作来移动流体物质以驱动涡轮机。

本发明的上述以及附加的目标、特征和优点在下面的详细书面描述中将会变得显而易见。

附图说明

通过参见下面的详细说明并参照附图，可以获得本发明的方法和设备的更详细的理解，其中相同的参考数字表示相同的元件，其中：

图1是在浮力泵动力系统中使用的依照本发明的原理的第一实施例中的浮力泵设备的分解侧面正视图；

图2A是图1中浮力泵设备的顶部平面图；

图2B是沿图2A中的线2B-2B剖开的横截面；

图2C是图1中装配的浮力泵设备的侧面平面图；

图3A-3C是依照本发明的原理的示例性浮力块的顶部平面、侧面和等角正视图；

图3D是具有伸缩部分的示例性浮力块的部分横截面；

图3E-3F是分别处于收缩配置和膨胀配置中的示例性浮力块的示例性可调节基部的顶部平面图；

图4A-4C是在波浪经过浮力泵设备时图1中浮力泵设备的侧视图；

图4D是示例性波的示意图；

图5是在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的示例性浮力泵设备的替换实施例的正面侧视图；

图6是在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的示例性浮力泵设备的又另一个实施例的正面侧视图；

图7是在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的示例性浮力泵设备的另一个实施例的正面侧视图；

图8是在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的浮力泵设备的另一个替代实施例中的示例性波浪-泵的另一个实施例的正面侧视图；

图9是在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的示例性浮力泵设备的另一个实施例的正面侧视图；

图10是在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的示例性浮力泵设备的又另一个实施例的正面侧视图；

图11是连接到在依照本发明的原理的浮力泵动力系统中使用的示例性的养殖装置上的浮力泵设备的正面侧视图；

图12A是可以用作浮力泵设备的另一个实施例的结构部件的示例性浮力室环的图示；

图12B是沿图1中的浮力室的横截面剖开的透视顶视图，其中浮力室使用了图12A中所示的浮力室环；

图12C是设计成活塞室的盖的图12A的浮力室环的另一个实施例；

图13是用于基于波浪数据动态地确定和/或调节浮力块的尺寸的系统的附图，这种系统显示了显示在计算系统的监视器上的示例性浮力块的示意图；

图14是使用依照本发明的原理的水塔的示例性浮力泵动力系统的正视图；

图15是依照本发明的原理的替换实施例中的浮力泵动力系统的正视图；

图16是替换实施例中的另一个浮力泵动力系统的正视图；

图17A是示例性泵区域1700的图示，其中泵区域1700包括设计成响应海洋中的波浪而将流体驱动到贮存器中的浮力泵设备；

图17B是包括特定浮力泵设备的浮力泵设备的配置的放大图；

图18是依照本发明的实施例的浮力泵系统，该浮力泵系统具有多个贮存器，所述贮存器能够接收由浮力泵系统驱动的操作流体；

图19是依照本发明的实施例的浮力泵；

图20-39是依照本发明的实施例的浮力泵的装配和详细视图；并且

图40-44是依照本发明的实施例的浮力泵的装配和详细视图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中，参照附图，附图形成其一部分并且其中作为例子显示了可以实行本发明的特定优选实施例。这些实施例描述得足够详细，可以使本领域的技术人员实践本发明，并且应当理解，可用利用其它实施例并且可以做出逻辑、机械、结构和化学改变而不脱离本发明的精神或范围。为了避免使本领域的技术人员实践本发明不必要的细节，本说明可能省略对于本领域的技术人员已知的特定信息。因此，下面的详细说明并无限制性意义，并且本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

为了解决上述问题，提供了浮力泵设备来将非常大体积的水的自然运动中存在的势能以相对高的效率转换为机械能，其中可以在海洋、湖泊和河流中发现形式为涌浪和波浪大体积的水。浮力泵设备适于泵送气体和液体或是两者的组合。同样并且在此指出时，气体定义为流体或气体，因此包括空气和水。然后就可以利用作为机械能量源的泵送气体或液体来对涡轮机、气动工具、通风装置或使用这种动力的任意其它机械设备提供动力。机械能量源也可以用于利用类似的机械转换设备生成电能。

现在结合参见图1至图2C，在各个视图中显示了依照本发明的第一实施例的浮力泵设备100。浮力泵设备100包括底座102、在一个端部连接到底座102并且在另一端由浮力缸盖106闭合的浮力缸104、和在一个端部连接到浮力缸盖106并且总体上与浮力缸104同轴对准的活塞缸108。活塞缸108的另一个端部由活塞缸盖110闭合。浮力缸104在一个端部由底座102的上表面闭合并且在另一个端部由浮力缸盖106闭合以在其中界定浮力室112。

总体上为圆柱形的浮力块114可滑动地置于浮力室112中以在其中轴向移动。连接到浮力块114的上端的活塞轴116穿过浮力缸盖106中的开口118由此总体上轴向地延伸。总体上圆柱形的活塞120可滑动地置于活塞缸108中并且在下端连接到活塞轴116的另一个端部以与之总体上轴向移动。活塞缸108在一个端部由活塞120的上表面闭合并且在另一个端部由活塞缸盖110闭合以在其中界定活塞室122。

入口阀124和出口阀126延伸穿过与活塞室122连通的活塞缸盖110以允许气体或液体由此流动。入口管线128和出口管线130分别连接到入口阀124和出口阀126上，并且分别用于从其它端部接收和排放气体或液体。

底座102可以容纳镇重物以保持浮力泵设备100相对于环境处于固定位置。底座102也可以包括用于在其中传递的气体或液体的存储容器，该存储容器连接到引出线130上用于从活塞室122接收空气或液体。如果底座102用作存储，底座出口132可以连接到其上以允许气体或液体从底座102流动到期望位置。可以理解，底座出口132在底座102上的位置适合于底座出口132能够布置在底座102上的任意位置。

也可以是浮力块外壳的浮力缸104可以经由链134连接到底座102的上表面上，而链134又连接到浮力缸104上。通过这种方式，链134就使浮力缸104在底座102上稳定。可以理解，拉线或其它连接装置可以用于将浮力缸104连接到底座102上，并且本发明并不限于使用链134作为连接装置。

浮力缸104也可以具有多个在其周边上匀称地间隔的开口以允许液体例如水流经围绕浮力块114的浮力缸104。为了减小与这种流动相关的湍流，可以在浮力缸104上设置多个湍流开口131。同样地，浮力缸104可以包括笼等构件以降低与流经浮力缸104的气体相关的摩擦。

浮力缸104具有预定的长度。浮力缸104的长度与浮力块114在不同液体环境中的运动有关。例如，当浮力泵设备100被放入海洋环境时，浮力缸104的长度需要调节以允许浮力泵设备100执行每年的潮汐改变和波浪高度。例如，当浮力泵设备100被放入湖泊环境时，就不要求将浮力缸104的长度调节为波浪高度操作设定值。

在另一个实例中，在具有10英尺水深度的水体中，浮力缸必须至少为10英尺，并且使附加的7英尺的操作高度添加到10英尺上以允许浮力块在浮力室内部的运动。因此，浮力缸将为17英尺高并且具有7英尺的可用行程。但是如果水体具有潮汐改变，该实例也会略微改变。

在改变的实例中，在10英尺的海中且具有2英尺潮汐改变的浮力泵设备会导致2英尺的可用行程的损失。考虑到这种改变，每年的低潮和高潮之差会增加到将部署的浮力缸的长度上。即，在其中最大波浪高度为7英尺、低潮为10英尺并且高潮为14英尺的环境中，低潮和高潮之差为4英尺。这会向浮力缸长度(7英尺)(用于最大波浪高度)添加+10英尺(以允许浮力泵设备在低潮状况下操作)+4英尺(低潮和高潮之差)，于是总的浮力缸长度为21英尺。这允许在高潮的天中7英尺的行程且完全使用经过的波浪。

浮力缸盖106适于在其上支撑活塞缸108，并且其中的开口118适于防止液体由此进入活塞缸108而流入浮力室112。浮力缸盖106可以通过焊接或螺纹或是适于抵抗环境力而又支撑由活塞缸108及其结构部件生成的载荷的其它适当连接装置连接到浮力缸104上。密封可以用在浮力盖106的开口118中以防止液体或气体从浮力室112进入活塞缸108中。活塞缸108适于将活塞缸108的内部与环境密封开。活塞缸108由设计成限制环境的作用的材料制成，这种环境包括湖泊、海洋和河流中的水。

布置在浮力室112内部的浮力块114总体上为圆柱形的并且具有锥形上表面。浮力块114具有预定浮力，这样浮力块114就会在与其中放置了浮力泵设备100的水的流体动力学和浮力泵设备100本身的液压或气压系统特性相符的周期中移动。浮力块114的浮力同样可以依照水和系统的特性和流体动力学调节。这种调节可以通过下列方式实现：(1)相对于浮力室112沿轴向或径向或沿两个方向手动或远程地调节浮力块114；和(2)调节影响浮力块114在水中的特性的其它特性。下面将更详细描述示例性调节装置。

活塞轴116经由各自的连接接头136、138连接到浮力块114和活塞120上。连接接头136、138可以设计成在活塞120和浮力块114并未轴向对准时可以响应活塞120或浮力块114的任意轴向运动移动或弯曲。这种运动或灵活性可以通过使用转动联结或其它适当的联结装置实现。

活塞轴116设计成轻便的并且抵抗环境的，这样活塞轴116就在暴露至恶劣的环境条件下之后继续工作。活塞轴116还被设计成将力从浮力块114平移到活塞120上并且从活塞120平移到浮力块114上。最后，活塞轴116可以伸缩地调节，这样活塞轴116的长度就可以根据浮力泵设备100的要求增大或减小。当空气为泵送介质或者波浪或涌浪小于希望的时，可能会需要调节活塞轴116。这种调节能够最大利用波浪或涌浪中的势能。

为了密封活塞室122，可滑动地布置在活塞缸108内部的活塞120可以在其中包括围绕活塞120的周边延伸的密封。该密封适于防止气体或液体从环境中渗漏到活塞室122中或从活塞室122渗漏到环境中，而活塞120保持在活塞室122内部滑动。

入口阀124和出口阀126是单向流动设备，允许气体或液体分别流入和流出活塞室122。可以理解，阀124、126可以置于活塞缸盖110上的不同位置上，只要可以在活塞室122内部实现期望的压力即可。

因为浮力块114在浮力缸104中的运动会由摩擦或进入浮力缸104的其它元件阻碍，所以多个垫片140可以连接到浮力缸104的内表面上。垫片140沿着浮力缸104的周边轴向延伸，并且还用来稳定浮力块114在浮力缸内部的朝向。垫片140可以由适当的材料构成，这样垫片140和浮力块114之间的摩擦系数就接近零。

为了限制浮力块114浮力缸104内部的轴向运动，多个止动器142可以设置在浮力缸104的内表面上并且布置在其下部上。止动器142的位置可以调节以匹配活塞120在活塞缸108内部的期望行程长度。

应当理解，浮力块114在浮力缸104中的轴向运动会经由活塞轴116而转换为活塞120在活塞缸108内部的轴向运动。活塞轴116和连接接头136还相对于浮力块114固定活塞120的位置。

现在参见图3A-3C，其中分别以顶部平面、侧面和等角视图显示了示例性浮力块300。浮力块300具有适于接收联结接头136(图2B)的轴向开口302并且因此连接到活塞轴116上(图1)。上部304从浮力块300的周边径向向内逐渐锥形，并且终止于轴向开口302处。上部304上的锥形辅助浮力块300的轴向运动，尤其是在浮力块300浸没在水中并且朝水的表面移动时。虽然上部304显示为与浮力块300下部306分离，但是应当理解，锥形可以适于浮力块300的任意部分并且终止于轴向开口302处以便于浮力块300在水中的轴向运动。

现在参见图3D，其中显示了可选的示例性浮力块350的局部剖视图。浮力块350具有上部352和下部354。上部352具有径向锥形部分356以便于浮力块350在水中的轴向运动，还具有连接到锥形部分356上的非锥形部分358。螺纹360形成在浮力块350的上部352的内周边上。

浮力块的下部354总体上为圆柱形，并且具有多个形成于下部354的外周边上的螺纹362。下部354的螺纹362适于与上部352的螺纹360匹配并且允许下部354相对于上部352的轴向运动。

下部354相对于上部352的运动是通过电动机364的使用而实现的。电动机364在下部354的上表面365上连接到下部354上。驱动轴366将电动机364联结到上表面365上并且沿预定方向旋转下部354，因此伸缩浮力块350。下部354的伸缩会增大或减小浮力块350高度，因此增大或减小浮力块350的浮力。可以理解，浮力块350的直径同样可以使用类似的方法调节。

现在结合参见图3E和3F，其中显示了示例性可调节浮力块底座370的顶视图。可调节浮力块底座370包括外板372、连接到外板372上的内板374、连接到齿轮378上的轴向布置的电动机376和多个连接到齿轮378和外板372上的膨胀棒380。浮力块底座370的圆周由塑性、热塑性或其它密封材料382例如橡胶密封。密封材料382因此可以防止环境材料进入成浮力块底座370中。

外板372经由辊384连接到内板374上。辊384允许外板372相对于内板374的运动。用于辊384的导向装置可以置于外板372和内板374各自的表面上。

电动机376轴向置于浮力块底座370的内部并且由适当的动力源提供动力。电动机376连接到齿轮378上，这样一旦电动机376致动，齿轮378就会沿顺时针或逆时针方向旋转。

齿轮378连接到膨胀棒380上，这样齿轮378沿顺时针或逆时针方向的旋转就会通过外板372经由辊384而相对于内板374的运动而导致浮力块底座370的直径的各自的膨胀或收缩。

例如，图3E显示了浮力块底座370处于收缩位置中，具有由D1指示的直径。当电动机376被驱动以沿顺时针方向旋转齿轮378时，膨胀棒380相应地旋转，因此膨胀浮力块底座380的直径，如图3F所示并且由D2指示。热塑材料382同样会相对于浮力块直径的膨胀而膨胀。因此，在用于浮力泵设备中时，浮力块底座370会径向膨胀或收缩以增大或减小相关联浮力块的直径。可以理解，虽然显示为总体上圆柱形的配置，但是浮力块底座370可以依照浮力泵设备的设计和要求而为其它配置。

现在参见图4A、4B和4C，浮力泵设备100显示为在波浪(W)流经浮力室112(图1)时处于各个位置中。流经浮力泵设备100的波浪(W)具有包括下面在内的几何特征：

波浪高度(W_H)是波浪的波峰(C)或最高点与波浪的波谷(T)或低点之间的垂直距离；

波长(W_L)是等效点例如波浪上的波峰或波谷之间的距离；并且

静水位(S_WL)是在没有波浪时水的表面，通常为波浪高度(W_H)的中点。

在图4A中，浮力块114显示为在流体通过出口阀126输出时处于其由波浪(W)的波峰(C₁)支撑的最高垂直位置。当波浪(W)移动通过浮力室112大约为波长(W_L)的一半的(1/2)的距离时，如图4B中所示，浮力块114会在流体通过入口阀124抽吸时下落至其在波浪(W)的波谷(T)中的最低垂直位置。在图4C中，波浪(W)已经移动了整个波长(W_L)，这样浮力块114就返回到下面的波峰(C₂)上的最高垂直位置并且流体通过出口阀126再次输出。

浮力泵设备100的活塞行程(P_S)(未显示)定义为在波浪(W)移动通过浮力室112一个波长(W_L)时活塞120由浮力块114移动的距离。当波浪(W)移动通过浮力室112时，浮力块114下降的距离(B_D)等于从置于图4A中的波峰(C₁)到置于图4B中的波谷(T)的波浪高度，然后升高从置于图4B中的波谷(T)到置于图4C中的波峰(C₂)的相同的距离(B_R)。因此，活塞行程(P_S)等于波浪高度(W_H)的两倍：

Ps＝B_D+B_R＝2W_H

因此，活塞120具有下降的“半行程”和上升的“半行程”，它们分别被称作“下降行程”和“提升行程”。

波浪在经过浮力泵设备100时具有给定的波浪高度W_H和周期W_P。浮力泵设备100具有活塞行程P_S，该活塞行程P_S是由活塞移动跨过一个完整的波浪周期W_P限定的。如图4A中所示，当波浪移动跨过浮力泵设备100时，浮力块会与经过的波浪直接关联移动。

当浮力泵设备100处于零压力状态中时，浮力块114能够移动由波运动生成的最大距离即P_smax＝2W_L。这会转变为活塞120在活塞缸108中完整的半行程移动，这会迫使液体通过阀从活塞室流出。

返回来参见图1并且在操作中，在浮力泵设备100已经被初始地布置在水体中例如海洋、湖泊、河流或其它生成波浪或涌浪的环境之后，出口管线130、出口阀126和活塞室122内的初始压力就会从零压力状态开始。具有识别性能的波浪会到达浮力泵设备100。来自波浪的水会逐渐填充浮力室112。在水填充浮力室112时，浮力块114开始随着浮力室112中上升的水而升高。

浮力块114的浮力设计成大部分的浮力块114会相对较高地浮在(ride)在浮力室112内的水之外，因此允许浮力块114在浮力室112内的轴向运动。当波浪离开时，浮力块114随着浮力室112内沉降的水并在重力的作用下降低。活塞轴116将浮力块114的运动转换至活塞120。

在范围(spectrum)的另一个端部，当浮力泵设备100以出口管线130和出口阀130中的最大压力开始时，大部分的浮力块114实际上会浸没在其中放置了浮力泵设备100的水中。这会导致活塞120穿过活塞室122的减小的行程长度。

在给定的波浪或涌浪经过时，重力会向浮力块114和活塞120的向下行程提供动力。随着给定波浪或涌浪的上升，浮力块114的浮力会经由活塞轴116向活塞120提供提升力/动力。当来自出口阀126的活塞120的压力较低时，浮力块114相对较高地浮在在浮力室内的水之外，因为所需的浮升力仅仅相对于经由出口阀126传送到活塞室122中的背压。

当活塞压力很高时，浮力块114在浮力室中的轴向运动就会受到限制，这导致浮力块114浮在水中的下部。在活塞室122中的特定高压状态下，浮力块114可以几乎完全地浸没并且仍然在浮力室内轴向移动以泵送活塞室122内部的液体或气体。最后，来自出口阀126的压力会变得非常大，这样即使浮力块114在完全浸没时它的浮力也不会提供足够的提升力来移动活塞120。此时，浮力块114和活塞120会终止运动，即使是在波浪或涌浪继续相对于浮力泵设备100上升。

例如，在具有于最大压力状态中部署一英尺高度的浮力块的浮力泵设备中，浮力泵设备将在活塞缸失去大约一英尺的泵送行程。如果仅仅出现一英尺的波浪，浮力泵设备将不会泵吸。

如果达不到这一点，浮力块114和活塞120就会继续随着给定波浪或涌浪的上升而轴向移动直至波浪或涌浪达到其各自的最大高度，允许活塞120在活塞室122中通过出口阀126移动液体或气体。该过程会保持直至达到活塞室122中的最大压缩点但是仍然允许向外的流动。

当浮力块114几乎浸没或已经浸没但仍然轴向移动时，这被称为浮力泵设备100的高水线。当波浪或涌浪经过时，浮力块114的下降的最低点被称为浮力泵设备100的低水线。高水线和低水线之间的距离确定了活塞120的动力行程。

例如，当气体是将被泵送的介质时，可以被调节以连接到气体源上的入口管线128可以放入其中与气体环境例如环境空气连通并且从中接收气体的位置。出口管线130可以连接至底座102用于存储压缩气体。可以理解，出口管线130可以连接至另一个位置用于存储气体，例如连接到位于浮力泵设备100外部的固定的储存罐上。

在气体实例中，当活塞120随着沉降的波浪下降时，它会在活塞室122中生成真空，并且通过入口管线128和入口阀124将空气抽入活塞室122中。在波浪的波谷中并且在水已经排空浮力室112之后，或者当浮力块114与抑制浮力块114和活塞120的进一步的向下运动的止动器142接触时，最大量的气体填充活塞室122。

当波浪开始上涨并且水逐渐填充浮力室112时，浮力块114就会暴露于水中并与之接触。浮力块114的浮力导致浮力块114响应浮力室112内上涨的水的自然提升。由于浮力块114为便于活塞轴116而采用的相对于活塞120的固定位置，所以活塞120会直接相对于浮力块114的提升而升高。

已经导入活塞室122中的气体会在浮力块114升高时在活塞室122内压缩，直至压缩气体的压力克服了出口管线130内的管线压力。此时，气体流动通过出口阀126和出口管线130并且运输到期望位置以供使用或存储。例如，可以使用如上所述的示例性底座102或其它存储位置来存储压缩气体。还可以想象，如果情形需要的话，气体可以驱散到大气中。

一旦波浪在它流经浮力泵设备100时达到其最大高度，水就开始离开浮力室112。重力会推动浮力块114随波浪向下，导致活塞120的向下运动，这会在活塞室122中生成真空。真空再次将气体抽吸到活塞室122，如上文所述，因此随着每个相继的波浪重复该过程，因此驱动浮力泵设备100以连续和循环地将气体抽吸到活塞室122中，在活塞室122中压缩气体，并且迫使气体从活塞室122进入底座102。活塞120还在每个周期中压缩存储在底座102中的气体直至浮力块114不再克服存储的气体和出口管线130中的压力。在这个时候，浮力块114不再相对于波浪上升。

在另一个实例中，当液体为将被泵送的介质时，入口管线128连接到液体环境例如水上。出口管线130可以连接至存储贮存器，存储贮存器包括但是并不限于湖床、水塔或其它水系。当不可压缩的液体例如水被泵送时，活塞轴116可能不需要调节，一旦活塞室122完全填充不可压缩的液体，浮力泵设备100就会泵送。

在液体实例中，活塞120的下降会相应地在活塞室122中生成真空，这会通过入口管线128和入口阀124将水抽入活塞室122中。在波浪的波谷中并且在水已经排空浮力室112之后，或者当浮力块114与阻止浮力块114的进一步的向下运动的止动器142接触时，最大量的液体会填充活塞室122。

当波浪开始上涨并且水逐渐填充浮力室112时，浮力块114就会暴露于水中并与之接触。浮力块114的浮力导致浮力块114响应浮力室112内逐渐上涨的水的自然逐渐提升。由于浮力块114为便于活塞轴116而采用的相对于活塞120的固定性质，所以活塞120会直接相对于浮力块114的提升而逐渐升高。在水作为介质的情形下，活塞室122内上涨的不可压缩水会克服出口管线130内的管线压力。此时，水流动通过出口阀126和出口管线130并且运输到期望位置以供使用或存储。可以想想，如果情形需要的话，液体和/或气体可以驱散到大气中。

一旦波浪在它流经浮力泵设备100并且离开时达到其最大高度，水就开始逐渐离开浮力室112。重力会向下推动浮力块114，导致活塞120的向下运动，并且会在活塞室122中生成真空。真空用来将液体和/或气体抽吸到活塞室122中。该过程会随着每个相继的波浪重复，因此驱动浮力泵设备100以连续和循环地将液体和/或水抽吸到活塞室122中，并且从活塞室122里泵送液体和/或水。

可以理解，在液体实例中，由于活塞室122中存在从水/液体的重量，必须将浮升力的损失乘以一个系数。然而，在气体实例中，因为气体同液体相比相对较轻的性能，这种损失实际上并不存在。液体实例中的损失可以通过浮力块114的调节性能克服。

浮力泵设备100的操作取决于应用它的环境。例如，当浮力泵设备100位于具有预定的按年计算的波浪平均值时，浮力泵设备100必须连接到相对于波浪的结构上，或者放置镇重物，这样浮力泵设备就会保持其相对于波浪的相对位置。这种结构可以是固定的或基本上固定的，或者可以包括适航容器、平台型配置或将浮力泵设备100直接连接到海底上。这种连接是常见的，尤其是在石油和天然气工业中，并且预期将与依照本发明的原理的新颖的浮力泵设备100协同使用。

用于经由活塞轴在活塞缸内驱动活塞的浮升力与浮力块的提升能力直接相关。理论上，例如，在100磅(lbs)给定浮力块的总位移，从总位移(100lbs磅)中减去浮力块重量(10磅)、活塞轴、连接器其它各种零件(5磅)和活塞重量(2.5磅)会剩余82.5磅的提升能力。浮力泵设备100的经验性测试对于该公式会以大约96％的效率操作。

可以预期，浮力泵设备100可以用于自校准其相对于海底的位置并因此相对于它所布置的波浪环境而保持通常稳定的位置。例如，压载箱可以连接到浮力泵设备100上并且填充适当的镇重物。浮力泵设备100可以将气体或液体泵送到压载箱中并因此调节浮力泵设备100相对于波浪环境的位置。这种配置可以通过将浮力泵设备100出口管线130连接到压载箱上并且提供控制系统来调节预定情形下流入和流出压载箱而实现。可以根据浮力泵设备100的期望位置调节而使用气体和液体。

还可以预计，活塞120的长度和宽度(直径)可以响应于泵送介质或活塞120、浮力室112和浮力块114的性能而进行调节。同样，活塞120可以在其上具有可伸缩调节等以类似于浮力块300(见图3A-3C)调节活塞120的高度或宽度。

例如，在浮力泵设备100内设定的流速和压力与活塞缸108的内径和高度相关。活塞缸108越大并且活塞在活塞缸108内的行程越长，就会以出现的最小压力实现更大量的液体或气流。活塞缸108越小并且活塞在活塞缸108内的行程越短，对液体或气流就会出现最大的压力并且会实现最小量的液体或气流。

可知会发生摩擦损失，尽管这种损失只是适中的，这与入口管线128和出口管线130和包括入口阀124和出口阀126的其它材料的长度和尺寸有关。

浮力室112和浮力块114的尺寸也可以调节以提供最大浮力泵设备效率。这种调节可以例如通过交换零件手动地完成，或是通过在各个部件上包括伸缩部分自动地完成，或通过设计控制系统来调节期望部件的性能而远程地实现。通过这种方式，浮力泵设备100可以校准以在具有改变的性能的波浪上作用，这样浮力泵设备100就可以利用大波浪、小波浪和具有更缓和性能的波浪。

为了利用这种波浪，浮力泵设备100并不必然地固定到底座102上。浮力泵设备可以例如安装到水体的底上，固定到安装在水体的底上的结构上，固定到坚硬的浮动平台上，固定到海堤上，或是固定到提供稳定平台或其等效物的其它安装位置上。

浮力泵设备100的尺寸和浮力泵设备100与波浪或涌浪中能量数量相关的功能可以由几个因素确定。例如，这些因素包括：每年的高、低和平均的波浪尺寸；每年的高、低和平均的潮标；波浪或涌浪的平均周期；液体在波浪或涌浪位置上的深度；从海滨到波浪或涌浪的距离；波浪或涌浪位置附近的地形；和浮力泵设备100的结构。可以预期，浮力泵设备100能够以网格方式与其它浮力泵设备组合使用以通过泵来泵送大体积的气体或液体。

为了确定由给定的波浪高度和速度生成的马力，可以计算在下降和提升配置中的兴波马力(势能)和浮力块马力。由该数据，可以计算水和空气泵送配置的活塞泵马力。下面将依照示例性测试配置描述这种计算。

实例A：低波浪尺寸

1.兴波马力

更具体地说参见图4A-4D，如下所述对于移动超过半个波长(1/2W_L)距离的波浪(W)确定了其兴波马力(兴波HP)：

兴波HP＝[(W_V)(D)/(HP)](W_S)

其中

W_V(波浪体积)＝(W_W)(W_D)(W_H)(gallons water/ft³)

W_W＝波浪宽度(1/2W_L)＝17.5英尺

W_D＝波浪深度＝17.5英尺

W_H＝波浪高度＝5英尺

并且

D＝水的密度(8.33lbs/gal)

并且

HP＝马力单位(550)

并且

W_S＝波浪速度(1/2W_L/W_T)

并且

W_T＝波浪移动1/2W_L的时间(7.953秒)。

例如，波浪深度(W_D)假定为等于波浪宽度(W_W)，这样波浪(W)的轮廓就会完全罩盖圆柱形的浮力块114’。对于上文所示的示例性的数值，计算如下：

兴波HP＝[(11,453gal)(8.33lbs/gal)/(550)](2.2ft/sec)＝382

其中

W_V＝(1,531ft³)(7.481gal/ft³)＝11,453gal；并且

W_S＝(17.5feet)/(7.953sec)＝2.2ft/sec。

2.浮力块下降HP

当波浪(W)在下降行程中移动通过浮力室104时(图4A和4B)，浮力块104会随重力下降到波谷(T)中。在下降行程中生成的浮力块马力(BB_D)可以由下面的等式确定：

BB_D＝[(BB_V)(D)(WR)/HP](DS_S)(TR_D)

其中

BB_V(浮力块体积)＝(VB+VC)(7.48gal/ft³)

VB＝底座114’a的体积＝πr₁ ²h₁

VC＝锥体114’b的体积＝(πh₂/12)(d₁ ²+d₁d₂+d₂ ²)

和

(BB_V)(D)＝浮力块114’的位移重量

其中

D＝水的密度(8.33lbs/gal)

并且

WR＝水与浮力块114’材料的重量比

并且

HP＝马力单位(550)

并且

DS_S＝下降行程速度＝B_D/T_D

其中

B_D＝在下降时行程移动的距离

T_D＝移动距离B_D的时间

并且

TR_D＝时间比，即，在波浪周期＝50％(假定对称的长波浪)期间浮力块下降时间的百分比。

继续使用上文所述用于兴波HP计算的示例性数据，如下计算BB_D：

BB_D＝[4,186gal)(8.333lbs/gal)(0.10)/550](0.25ft/sec)(0.5)

＝0.79HP

(即，可以从浮力块的下降行程中获得的马力)

其中

BB_V＝(BV+VC)(7.48gal/ft³)＝π₁ ²h₁+(πh₂/12)(d₁ ²+d₁d₂+d₂ ²)(7.48gal/ft³)

并且其中

d₁＝17.5ft

r₁＝8.75ft

d₂＝3.5ft

h₁＝1.5ft

h₂＝2.0ft

这样

BB_V＝[π(8.75)²(1.5)+(π(2.0/12)(17.5²+(17.5)(3.5)+3.5²)](7.48gal/ft³)＝(361ft³+199ft³)(7.48gal/ft³)

＝(560ft³)(7.48gal/ft³)＝4,186gal

并且

DS_S＝(1.00ft)(3.976sec)＝0.25ft/sec

并且

(BB_V)(D)＝34,874lbs(总位移)

并且

(BB_V)(D)(W_S)＝3,487(可用重量)

2b.浮力块提升马力

当波浪(W)在提升行程中继续行进通过浮力室104时(图4B和4C)，浮力块104会随波浪升高直至它在波峰(C₂)处到达峰值。在提升行程中生成的浮力块提升马力(BB_L)可以由下面的等式确定：

BB_L＝[(BB_V)(D)(1-WR)/HP](LS_S)(TR_D)

其中

LS_S＝提升行程速度＝B_R/T_R

B_R＝当提升＝1英尺时的行程移动距离。

T_R＝移动距离B_R的时间＝4.0秒

并且

TR_R＝时间比(即，浮力块在波浪周期中升高的时间百分比)

＝50％假定的对称长波浪。

(BB_V)(D)(1-WR)＝在提升行程中的可用重量(UW_L)＝31,382lbs

这样

BB_L＝[(31,382lbs)/550](1ft/4.0sec)(0.5)＝7.13HP

2c.总输入马力

因此，由浮力块(BB_T)从波浪撤出的输入马力总量如下：

BB_T＝BB_D+BB_L

使用如上所述的上述示例性数值，浮力块114’的总输入功率如下：

BB_T＝0.79+7.13＝7.92HP。

3.活塞泵送功率(CFM/PSI)

当浮力泵设备配置成依照下列公式泵送水时，活塞会对于每个半(1/2)行程而以每分钟立方英尺(CFM)的给定速率和磅/平方英寸(PSI)的给定压力来泵送水：

PF＝活塞水流量＝(S_V)(SPM)(BP_eff)

其中

S_V＝每1/2行程的体积＝(π/2)(活塞半径)²(行程长度)

＝(π/2)(8.925in)²(12in)/(1,728in³/ft³)

＝1.74ft³

并且

SPM＝每分钟的行程＝7.54行程/分钟

并且

BP_eff＝示例性浮力泵设备的经验测试效率＝83％

这样

PF＝(1.74ft³)(7.54行程/分钟)(.83)

＝10.88CFM＝0.181CFS。

通过下面的等式确定浮力泵设备(PP)内的每个半(1/2)行程中的活塞水压(PSI)：

PP＝{UW_L-[(S_V)(D)(7.48gal lons water/ft³)]}/SA_P

其中

UW_L＝提升行程中的可用重量＝31,386磅

S_V＝1.74ft³

D＝水的密度(8.33lbs/gal)

并且

SA_P＝活塞的表面积(平方英寸)

＝π(8.925in)²＝250in²。

因此，对于上面的示例性数值，用于示例性浮力泵设备的PSI/行程计算如下：

PP＝[31,386lbs-(1.74ft³)(8.33lbs/gal)(7.48gal/ft³)]/250in²＝(31,386lbs-108lbs)/250in²

＝125PSI/行程。

当浮力泵配置成泵送空气时，活塞的表面积会增大以补偿空气的可压缩性以实现相似的结果。如果活塞的半径增大至12.6英寸，活塞的表面积(SA_P)就增大至498.76平方英寸。而且，在活塞上方的水的附加重量[(S_V)(D)(7.48gal/ft³)＝108lbs]被移除并且因此在提升行程中计算活塞气压(PP_a)时不需要从可用重量中减去。在所有其它数值保持相同时，活塞气流(PF_a)和活塞气压(PP_a)将具有下列值：

PF_a＝21.7CFM

PP_a＝51.8PSI/行程。

因为本领域的普通技术人员很容易理解使用活塞来泵送水或空气的差别，所以剩下的实例将着重讲述泵送水。

4.可用的发电机生成的HP

当处于水泵送配置中的示例性浮力泵设备连接到用于向示例性水轮机提供动力的示例性储水箱上时，将使用下面的经验公式来测量由浮力泵设备生成的功率：

BP＝{(PP)(BP_eff)(Head)-[(Loss)(Head)(PipeFt./Section)]}[(PF)(T_eff)(KW)/HP]

其中

BP_eff＝经验测试的浮力泵效率＝88％

Head＝PSI对于头部(英尺)的换算因子＝2.310

Loss＝管损失效率因子＝0.068

Pipe Ft./Section＝一个管具有长度100英尺，和10个管＝管的1段(section)

这样

1英里的管＝5.280段的管

T_eff＝基于现有水轮机的涡轮机效率＝90％

KW＝ft/sec相对于KW的换算因子＝11.8

HP＝KW相对于HP的换算因子＝.746

因此，使用上面的示例性数值并结合现有的计算，利用浮力泵设备的示例性动力系统的输出BP计算如下：

BP＝{[(125)(.88)(2.310)]-[(0.068)(2.310)(10)(5.280)]}[(0.181)(0.9/11.8)/.746]

＝.4558(可用的总输出HP)。

当浮力泵配置成泵送空气时，使用上面数值的示例性系统的输出功率(BP_a)大约为2.72HP。将使用包括例如美国专利No.5,555,728中公开的一种空气涡轮机而不是使用水轮机来生成输出功率，其中该专利在此引入作为参考。

5.输入HP与输出HP效率的比较

因此，输入HP相对于输出HP的转换效率可以如下进行确定：

转换效率＝BP/BB_T＝4.558/7.92＝57％。

因此，使用经验和理论数据，可以理解，依照本发明的原理的示例性浮力泵设备在与示例性水轮机协同使用时，从经过的波浪(BB_T)获取的马力与输出的BP的转换效率大约为57％，这就可以用作动力源。

实例B：平均的波浪尺寸

上面的示例性计算是使用示例性浮力块114’做出的，该示例性浮力块114’具有取决于浮力块114’的几何形状和高度(h₁+h₂)的固定直径(d₁)。可以理解，波浪高度(W_H)可以针对不同的位置或对于每个位置在一年中不同的时间可以改变。因此，就希望基于如上所述改变的波浪特征而重新配置或调节该浮力块。为了保证高效率，可以调节浮力块114’的高度和/或直径。例如，浮力块114’可以设计或调节以增大其底座104’a的高度(h₁)和相关直径以适应如下所述具有更大波浪高度(W_H)的波浪。

假如波浪高度(W_H)从5.0英尺增大到9.016英尺(平均尺寸的波浪)，浮力块底座的高度(h₁)就会增加1.5英尺(参见图4D)，即，浮力块的“翘曲”，从而增强浮力泵设备在具有平均9英尺的更大涌浪的水体中的总体性能。相应地，活塞的行程长度会增大并且行程数目会减小，如下所述：

行程＝5.52

活塞行程长度＝42.2in

这样

S_V(体积/行程)＝12.8ft³

假如所有其它因子保持相同并应用上述公式，就可以构建下表，表1：

表1

	值	5英尺的波浪	9.016英尺的波浪
				1	波浪功率	382马力	2952马力
2	浮力块功率BB<sub>D</sub>BB<sub>L</sub>BB<sub>T</sub>	0.79马力7.13马力7.92马力	2.05马力31.67马力33.72马力
				3	活塞泵送功率PFPP	10.88立方英尺/分钟125磅/平方英寸	27.98立方英尺/分钟185磅/平方英寸
4	发电机功率(BP)	.4558马力	20.32马力
				5	泵效率	57％	60％

因此，可以看出，将浮力泵高度增大1.5英尺会导致提升和降低浮力块时更大的马力和具有改进的总体效率的示例性系统中的更大的输出马力。从根本上说，在某处的更大波浪的可用性对于具有生成更大流速(例如，PF＝27.98CFM)的更大的浮力块和活塞的浮力泵提供了波浪功率源，并因此在给定位置提供了更多的马力输出(例如，BP＝20.32HP)。

如上文所述，浮力块114’的直径(d₁)(参见图4D)也可以调节以适应某处的更大的波浪。下面的表-表2显示了在波浪速度(W_S)对于特定的波浪高度(W_H)改变时和在波浪高度对于特定的速度改变时，浮力块直径的变化影响所生成的马力(BB_T)的程度。

表2

表2的数据是基于具有指示的波浪高度并且对于低速波浪以每小时3英里的速度移动且对于高速波浪以每小时8英里的速度移动的波浪而生成的。上文所述的等式被用于计算低和高波浪设置下的马力。浮力块的直径或宽度被调节以在所示并且如上所述的更大波浪环境中执行以相对于改变的波浪高度和波浪速度使浮力泵的效率最大化。

波浪、涌浪或水流越大并且越快，可以通过浮力泵设备提取的势能就越大。同样，浮力块越大，无论是高度或直径，就可以从水中提取更大的势能。波浪、涌浪或水流越小并且越慢，可以通过浮力泵设备从水中提取的势能就越小。类似地，浮力块越小，可以从水中提取的势能就会越小。为了优化从浮力泵设备100中得到的势能，浮力块114应该完全浸没并且不应该超过波浪或涌浪弧的宽度或高度。

上面的所有实例都假定特定尺寸的波浪在特定场所可用并且基于将高效操作的浮力泵设备的正常的日常基础之上。幸运的是，对于一年中每一天中特定位置上的波浪高度的数据可以从几个来源获得，其中包括在此引入作为参考的网站：http://www.ndbc.noaa.gov。下面的表(表3)显示了从华盛顿州的格雷斯港获取的2001年1月和2001年2月的波浪数据。

表3

年度波浪平均值

华盛顿州的格雷斯港(水深度＝125.99英尺)

在表3中，对于一个月内的每天测量波浪高度以取得日平均值。波浪周期对于整个月进行平均并且对于一个月中的每一天使用相同的波浪周期。对于2001年1月，有31个总操作日，且给定了具有5英尺的最小波浪高度操作要求的示例性浮力泵设备。对于2001年2月，因为第14天和第25天具有小于5英尺的波浪高度，所以对于示例性浮力泵设备仅仅只有26个操作日。

现在参见表4，显示了1月和2月的平均波浪高度数据，然后显示了整年的数据(可以在上文所述的网站上获得2001年3月至12月的剩余数据)。

表4

因此，1月和2月中操作日的波浪高度的平均值分别确定为9.89英尺和7.60英尺。在57个操作日的周期中，2001年1月和2月和年度操作波浪高度平均为8.75英尺。对于历年2001，操作天数为236，且平均操作波浪高度为8.54英尺。在此公开的浮力泵设备的使用者能够获得公开可用的数据并且针对给定的浮力泵设备配置而确定有效的年度波浪高度和操作天数。

浮力泵设备100的部件必须适于在盐水环境例如海洋中工作。因此，浮力泵设备100的部件必须具有防氧化性能和/或抗腐蚀。为了提供最小的环境影响，可能会暴露于周围环境的活塞室122的入口126可以具有布置在其上的过滤器以过滤掉不希望的成分。在存在海草或其它腐烂材料的情形下，例如进入浮力室112或浮力缸104中的海藻，海草将充当浮力泵设备100的移动部件之间的自然润滑剂。例如，如果海藻变为容纳在垫片140和浮力块114之间，海藻将降低垫片140和浮力块114之间的摩擦，因此提高浮力泵设备的效率。

现在参见图5，其中显示了依照本发明的原理的浮力泵设备500的替代实施例的正面侧面平面图。浮力泵设备500包括底座502、在一个端部连接到底座502上并且在另一个端部上由浮力缸盖506封闭的浮力缸504，且浮力缸盖506总体上与浮力缸504同轴地对齐。浮力缸504的另一个端部是打开的并且暴露于环境中。浮力缸504和浮力缸盖506一起在其中界定了浮力室508。

总体上为圆柱形的浮力块510可滑动地置于浮力室508中以在其中轴向移动。可以理解，该实施例中的浮力泵设备500通过将图1中的浮力块与图1中的浮力块和活塞结合成一个等效的浮力块510而消除了对于活塞和活塞轴的需要。

入口阀512和出口阀514延伸穿过与浮力室508连通的浮力缸盖506以允许气体或液体由此流动。入口管线516和出口管线518分别连接到入口阀512和出口阀514上，并且分别用于从其它端部接收和排放气体或液体。

底座502可以具有多个朝水体524的底522延伸的腿520。支撑底座526通过腿520联结以将浮力泵设备500固定到底522上。底座502连接到压载箱528以保持浮力泵设备500相对于环境处于固定位置。

置于浮力缸盖506轴向上方的是镇重物盖530，它进一步用来稳定浮力泵设备500。镇重物盖530适于允许阀512、514和管线516、518由此连通。出口管线518而不是储存箱可以连接到流动管线532上以将流经流动管线的气体或液体移动到期望位置(未显示)。

布置在浮力室508内的浮力块510具有预定的浮力，这样浮力块510就在与一个周期中移动，该周期与其中放置了浮力泵设备500的水的流体动力学和浮力泵设备500本身的液力或气动系统特征相符。浮力块510的浮力按照如上所述的方式进行调节。止动器534布置在浮力缸504的下端内周边上以防止浮力块510从浮力缸504的外部退出。浮力块510具有围绕浮力块510的周边构成的密封以防止浮力室508和水524之间的连通。

入口阀512和出口阀514是单向流动设备，允许气体或液体分别流入和流出浮力室508。可以理解，阀512、514可以置于不同位置上，只要可以在浮力室508内部实现期望的压力即可。

在操作中，当波浪经过浮力泵设备500时，水通过浮力缸504内的开口与浮力块510接触以在与水的流体动力学和浮力泵设备500的液力或气动系统特征相符的周期内升高浮力块510。浮力室508内的气体或液体通过出口阀514和出口管线518排出或排放到流动管线532中。当波浪离开浮力泵设备500，浮力块510在重力推动下逐渐下降，在浮力室508内生成真空。因此，气体或液体通过入口管线516和入口阀512进入浮力室508中。在下一个相继的波浪接近时，已经抽吸到浮力室508中的气体或液体在此通过出口阀512、出口管线518和流动管线532相对于浮力块在它相对于波浪上涨时的位置而排出。

现在参见图6，其中显示了另外一个实施例浮力泵设备600的正面侧视图。浮力泵设备600包括底座602、连接到底座602上的浮力外壳604、连接到浮力外壳604上的浮力外壳盖606和连接到浮力外壳604的另一个端部的浮力外壳底座608。活塞轴610和多个活塞支架612从浮力外壳盖606上轴向下降并且连接到其上。活塞614连接到活塞轴610和活塞支架612的另一个端部上。在活塞614和浮力外壳底座608之间放置了浮力块616，浮力块616具有朝浮力外壳盖606延伸的浮力块壁618。浮力块616、浮力块壁618和活塞614在其中形成活塞室620。浮力块壁618适于在活塞614和浮力外壳604之间滑动地移动。底座602具有多个朝水体626的底624延伸的腿622。底座支架628连接到腿622上并且置于水626的底624上。底座支架628可以填充适当的镇重物以将浮力泵设备600的位置保持在相对于水626的位置中。

浮力外壳604包括连接并置于浮力外壳盖606和浮力外壳底座608之间的四个垂直地延伸的立柱630。多个止动器632置于立柱630的各个上部和下部以将浮力块616保持在浮力外壳604内并限制其轴向运动。在浮力外壳604的顶部，镇重物盖634连接到其上以助于将浮力泵设备600保持相对于水626的固定位置中。浮力外壳底座608在一个表面上连接到出口阀636上并且在另一个表面上连接到出口管线638上。浮力外壳底座608提供了出口阀636和出口管线638之间的连通。出口管线638在本质上可以伸缩，并且穿过浮力外壳底座608可滑动地容纳，这样浮力块616就可以相对于浮力外壳底座608移动，所以就会在出口阀636和出口管线638之间保持恒定的连通。活塞轴610和活塞支架612相对于浮力外壳盖606和活塞614固定以保持活塞614相对于浮力外壳盖606的固定位置。

活塞614连接到入口阀640上以允许入口阀640与活塞室620的连通。入口阀640又会连接到入口管线642上以允许活塞室620和期望的供给源连通。

浮力块616和浮力块壁618可以相对于浮力外壳604和浮力外壳立柱630滑动，这样浮力块616和浮力块壁618就可以在浮力外壳604内轴向移动。活塞614和浮力壁618之间的界面优选被密封，这样活塞室620就可以相对于浮力块616相对于活塞614的轴向运动而处于固定的压力下，因此在其中保持压力。

入口阀640和出口阀636是单向流动设备，允许气体或液体分别流入和流出活塞室620。可以理解，阀640、636可以分别置于浮力外壳盖606和浮力外壳底座608上的不同位置上，只要可以在活塞室620内部实现期望的压力即可。

在操作中，当具有预定特征的波浪接近并且接触浮力块616和浮力块壁618时，浮力块616和浮力块壁618会相对于与其中放置了浮力泵设备600水的流体动力学和浮力泵设备600本身的液力或气动系统特征相符的周期轴向向上移动。浮力块616的浮力可以按照如上所述的方式进行调节。

浮力块616压缩活塞室620内的气体或液体，这样活塞室620内的气体或液体就会通过出口阀636和出口管线638排出以通过连接到出口管线638上的流动管线644运输到期望位置。当波浪离开浮力泵设备600时，重力会向下推动浮力块616和浮力块壁618，因此在活塞室620内生成真空。然后气体或液体通过入口管线642和入口阀640抽吸到活塞室620中直至浮力块接触止动器或波浪的波谷。当下一个波浪循环地接近浮力泵设备600时，就会重复该过程。

现在参见图7，其中显示了另外一个实施例浮力泵设备700的正面侧视图。浮力泵设备700包括底座702、浮力外壳704、连接到浮力外壳上的浮力外壳盖705、连接到浮力外壳盖705上的活塞外壳706、连接到浮力外壳704的另一个端部上的浮力外壳底座708、连接到活塞外壳706上的活塞外壳盖710和置于活塞外壳盖710上方并且连接到其上的镇重物盖712。

浮力块714轴向置于浮力外壳704内部。活塞轴716在一个端部连接到浮力块714的上表面上并且在另一个端部上轴向布置在活塞外壳706内部。活塞室719形成于活塞718的上表面、活塞外壳盖710的下表面和活塞外壳706之间。

入口阀720和出口阀722通过活塞外壳盖710连接到活塞室719。入口阀720和出口阀722延伸穿过镇重物盖712并且分别连接到入口管线724和出口管线726上。

底座702具有多个朝支撑底座730延伸的支撑腿728。支撑底座730优选安装在水体734的底732上。

浮力外壳704具有多个朝浮力外壳底座708延伸并且连接到其上的浮力外壳腿736。浮力外壳腿736允许水734由此经过。多个浮力块止动器738布置在浮力外壳腿736的内表面上的上部和下部位置处以限制浮力块714在浮力外壳704内的轴向运动。

浮力外壳底座708具有置于其上的压载箱740以保持浮力泵设备700相对于水体734的位置。浮力外壳底座708还连接到流动管线742上并且允许流动管线742流经浮力外壳底座708。

活塞外壳706具有多个布置在活塞外壳706的下端和内部的活塞止动器744以限制活塞718在活塞外壳706内的轴向运动。活塞外壳706还适于允许活塞718在活塞外壳706内的滑动轴向运动。

镇重物盖712可以用于通过在镇重物盖712具有预定的镇重物或可变镇重物而使浮力泵设备700相对于水体734进一步稳定。

可以按如上所述方式调节的浮力块714适于在浮力外壳704内部轴向滑动地移动，它受限于其中放置了浮力泵设备700的水734的流体动力学和浮力泵设备700本身的液力或气动系统特征的周期。

活塞轴716优选是坚硬的并且保持活塞718和浮力块714之间的固定关系。活塞718由于朝浮力块714布置的活塞外壳706的开口端而在下端暴露于水中。活塞718优选具有围绕活塞718周边布置的密封(未显示)以防止从活塞室719泄漏或渗透到活塞下方的区域中。通过这种方式，活塞室因此保持独立于外部环境并且提供了有效位置来在压力关系下在其中泵送气体或液体。

入口阀720和出口阀722是单向流动设备，允许气体或液体分别流入和流出活塞室719。可以理解，阀720、722可以置于活塞外壳盖710上的不同位置上，只要可以在活塞室719内部实现期望的压力即可。

入口管线724适于连接到期望的气体或液体中，并因此提供一种期望的气体或液体源来由浮力泵设备700泵送。出口管线726连接到流动管线742上，流动管线742又将流体指引到期望位置。

在操作中，当波浪接近浮力泵设备700时，具有预定浮力的浮力块714会相对于波浪逐渐升高。活塞718直接相对于浮力块714移动，因此通过出口阀722、出口管线726和流动管线742从活塞室719中排出气体或液体。当波浪离开浮力泵设备700时，由重力推动的浮力块714会相对于波浪降低。直接相对于浮力块714的下降而移动的活塞718同样下降，因此在活塞室719内生成真空。气体或液体通过入口管线724和入口阀720抽吸到活塞室719中，因此填充活塞室719。该周期会继续相对于与水的流体动力学和浮力泵设备700本身的液力或气动系统特征相符的特征而重复。

现在参见图8，其中显示了依照本发明的原理的可选实施例的示例性浮力泵设备800的侧面正视图。浮力泵设备800包括底座802、连接到底座802上的外壳804、连接到外壳804上的外壳盖806和连接到外壳804的另一个端部上的外壳底座808。活塞外壳810轴向地置于外壳804的下部中。活塞外壳810包括活塞外壳盖812和活塞外壳底座814。活塞外壳镇重物部816在其下部连接到活塞外壳810上。

具有预定浮力的浮力块818布置在外壳804中。活塞轴820连接到浮力块818的下端并由此轴向延伸。活塞822连接到活塞轴820的另一个端部上。活塞822适于在活塞外壳810内部轴向地移动。活塞室824由活塞822的下表面、活塞外壳底座814和活塞外壳810形成。

入口阀826通过活塞外壳底座814与活塞室824连接并与之连通。同样，出口阀826连接到活塞外壳底座814上并且与活塞室824连通。入口管线830和出口管线832连接到入口阀826和出口阀828的另外一个各自的端部上。

底座802包括延伸并连接到支撑底座836上的支撑腿834。支撑底座836适于倚靠在水体840的底838上。压载箱842连接到支撑底座836的上表面上并且适于接收和/或排出镇重物并因此保持浮力泵设备800相对于水体840的位置。

外壳804包括多个外壳腿844，外壳腿844在一个端部连接到外壳底座808上并且在另一个端部连接到外壳盖806上。外壳腿844允许水在其中自由地流动。

流动罐(flow tank)846连接到入口管线830和出口管线832上，并且置于外壳底座808的表面上。流动罐846还连接到补给线848和流动管线850上。流动罐846可以控制进出活塞室824的水流和引导从活塞室824通过流动管线850的输出水流到达期望位置。

浮力块818的浮力可以按照如上所述的方式进行可调节。浮力块818适于在与其中放置了浮力泵设备800的水840的流体动力学和浮力泵设备800本身的液力或气动系统特征相符的周期中在外壳804内滑动地轴向移动。

活塞轴820保持浮力块818和活塞822处于固定关系，这样浮力块818的运动就对应于活塞822的运动。

外壳804具有多个置于外壳腿844内部的浮力块止动器852以限制浮力块818在其中的轴向运动。同样，活塞外壳810具有多个位于活塞外壳810的内表面上适于限制活塞822在其中的轴向运动的活塞止动器854。

入口阀826和出口阀828是单向流动设备，允许气体或液体分别流入和流出活塞室824。可以理解，阀826、828可以置于活塞外壳底座814上的不同位置上，只要可以在活塞室824内部实现期望的压力即可。

在操作中，当具有预定特征的波浪到达浮力泵设备800时，浮力块818和活塞822会逐渐升高。真空会在活塞室824内生成，因此取决于连接至补给线848的供给源的抽吸气体或液体就通过入口管线830和入口阀826抽吸到活塞室824中。当波浪离开浮力泵设备800时，重力会轴向向下推动浮力活塞，因此压缩活塞室824内的气体或液体并且将活塞室824内部的气体或液体通过出口阀828、出口管线832、流动罐846和流动管线850排出。

现在参见图9，其中显示了可选实施例的示例性浮力泵设备900的侧面正视图。浮力泵设备900包括底座902、连接到底座902上的外壳904、外壳盖906和外壳底座908。外壳镇重物部分909轴向地布置在外壳盖906的上方。

镀金属的活塞910布置在外壳904中并且适于在外壳904内部轴向地移动。多个具有预定浮力的磁化浮力块912置于外壳904的外部并且与活塞910的端部相邻。磁化的浮力块912紧挨着镀金属的活塞910放置，这样磁化浮力块912的运动就会对应于镀金属的活塞910在外壳904内部的运动。导轨911设置在外壳904上以导引磁化浮力块912相对于镀金属活塞910的运动。活塞室913a、913b限定在活塞910的相对侧面上。非金属密封915可以放置并连接到镀金属的活塞910和外壳904之间镀金属活塞910的外表面上以防止流体或液体在活塞室913a、913b之间流动。

第一入口阀914和第一出口阀916通过外壳盖906与活塞室913a相连。第一入口阀914和第一出口阀916通过外壳镇重物部分909分别连接到第一入口管线918和第一出口管线920上。

第二入口阀922和第二出口阀924在一个端部上通过外壳底座908与活塞室913b相连。第二入口阀922和第二出口阀924在另一个各自的端部上与第二入口管线926和第二出口管线928相连。

底座902包括多个支撑腿930，支撑腿930在一个端部上连接到外壳904上并且在另一个端部上连接到支撑底座932上。支撑底座932适于倚靠在其中放置了浮力泵设备900的水体936的底934上。

外壳904包括位于外表面上的多个止动器938，适于限制磁化浮力块912的轴向运动。出口管线920、928连接到流动管线940上用于将其中的水流传递到期望的位置。

磁化的浮力块912适于在与其中放置了浮力泵设备900的水的流体动力学和浮力泵设备900本身的液力或气动系统特征相符的周期中移动。磁化的浮力块912的浮力可以通过使用预定的流体或固体淹没磁化浮力块912或从磁化浮力块912中排出预定的流体或固体而进行调节。

入口阀914、922和出口阀916、924是单向流动设备，允许气体或液体流入和流出活塞室913a、913b。例如，第一入口阀914允许流入活塞室913a，并且第一出口阀916允许流出活塞室913a。第二入口阀922和第二出口阀924允许流入和流出活塞室913b。可以理解，第一入口阀914和第一出口阀916可以置于外壳盖906的不同位置上。同样，第二入口阀922和第二出口阀924可以置于外壳底座908上的不同位置处，只要可以在活塞室913a、913b可以实现期望的压力即可。

在操作中，当波浪从水体946离开浮力泵设备900时，当磁化浮力块912由于重力逐渐降低时，因此磁化地降低镀金属的活塞910以在活塞室913a内生成真空。同时，磁化浮力块912和镀金属活塞910的下降会压缩活塞室913b内部的气体或液体。其中的气体或液体通过第二出口阀924、第二出口管线928排放或排出到流动管线940中。在活塞室913a中，真空通过第一入口阀914抽吸出气体或液体并且抽吸到活塞室913a中。

当下一个波浪接近时，磁化浮力块912和镀金属活塞910相对于经过的水936以磁性的相互关系逐渐升高，因此对活塞室913a内的气体或液体加压并且通过第一出口阀916和第一出口管线920将气体或液体排出到流动管线940中。活塞室913b变为真空，因此通过第二入口管线926、第二入口阀922将气体或液体抽吸到活塞室913b中。该过程会针对每个相继的波浪循环地重复。

如果出口阀916、924的任一个中的压力阻止镀金属活塞910的运动，磁性浮力块912会和镀金属活塞910分开以相对于波浪移动并且在下一个波浪周期中与镀金属活塞910重新接合。

现在参见图10，其中显示了依照本发明的原理的另一个实施例的示例性浮力泵设备1000。浮力泵设备1000包括底座1002、连接到底座1002上的外壳1004、连接到外壳1004上的外壳盖1006和外壳底座1008。活塞缸1010布置在外壳1004内部并且包括活塞缸盖1012和连接到活塞缸1010上并且布置在活塞缸盖1012上方的活塞缸镇重物部分1014。活塞1016适于在活塞缸1010内部轴向地移动。浮力块1018轴向地放置且外壳1004位于活塞缸1010上方并且适于在外壳1004内部轴向地移动。多个活塞轴1020从活塞1016的下表面延伸并且连接到浮力块1018的侧面上。

入口阀1022和出口阀1024通过活塞缸盖1012连接到由活塞缸盖1012、活塞缸1010和活塞1016的上表面形成的活塞室1026上。入口管线1028和出口管线1030分别连接到入口阀1022和出口阀1024上。入口管线1028和出口管线1030延伸穿过活塞缸镇重物部分1014。

底座1002包括支撑腿1032，支撑腿1032在一个端部上连接到外壳1004的下部上并且在另一个端部上连接到支撑底座1034上。支撑底座1034适于倚靠在水体1038的底1036上。压载箱1040连接到支撑底座1034的上部以将浮力泵设备1000保持在相对于水体1038的固定的位置上。

外壳1004包括多个适于允许水1038在其中流动的外壳腿1042。外壳腿1042连接到外壳底座1008上。外壳1004还包括多个形成在外壳腿1042的内表面上的止动器1045以限制浮力块1018在其中的轴向运动。

连接到出口管线上的是流动罐1046，它连接到外壳底座1008上。流动罐1046适于导引由出口管线1030接收的水流并且将来自出口管线1040的水流供给流动管线1048。

活塞缸1010在与活塞缸盖1012相对的端部上打开，这样水就会接触活塞1016的底面。密封(未显示)设置在活塞1016的周边上以防止活塞室1026和水体1038之间的连通。

可以按照如上所述的方式调节的活塞1016在活塞缸1010内滑动地轴向移动。因为活塞1016和浮力块1018经由活塞轴1020连接，所以浮力块1018运动对应于活塞1016的直接运动。

浮力块1018具有预定浮力，这样浮力块1018就会在符合其中放置了浮力泵设备1000的水的流体动力学的周期中移动。浮力块1018的浮力可以按照如上所述的方式依照水和系统的特征和流体动力学而进行调节。

入口阀1022和出口阀1024是单向流动设备，允许气体或液体分别流入和流出活塞室1026。可以理解，阀1022、1024可以置于活塞缸盖1012上的不同位置上，只要可以在活塞室1026内部实现期望的压力即可。

在操作中，在浮力泵设备1000最初被放入水体例如海洋、湖泊、河流或其它生成波浪的环境中之后，出口管线1030、阀1024和活塞室1026中的初始压力就会从零压力状态开始。具有所识别性能的波浪到达浮力泵设备1000。来自波浪的水会逐渐升高浮力块1018，因此升高浮力块1018和活塞1016。已经引入活塞室1026的气体或液体开始增压直至活塞室1026中的压力克服了出口管线1030中的管线压力。在这个时候，气体或液体流经出口阀1024和出口管线1030并且通过流动管线1048传递至期望位置来使用或存储。

当波浪离开浮力泵设备1000时，重力会向下推动浮力块1018，因此活塞缸1010内部生成活塞1016的相应的向下的轴向运动。真空生成在活塞室1026内，因此通过入口管线1028、入口阀1022将气体或液体抽吸进入活塞室1026中。该循环会针对每个相继的波浪循环地重复。

现在参见图11，其中显示了图1中的浮力泵设备100在连接到示例性养殖装置1100上时的示例性侧视图。在这种配置中，养殖装置1100包括多个围绕浮力泵设备100同心地布置并连接到其上的压载箱1110。压载箱1110还由多条张索1120连接到相邻的压载箱1110上。多个压载箱1110可以改变长度或宽度以使浮力泵设备100相对于来自其中放置了浮力泵设备100的水1体130将要到来的波浪稳定。

浮力泵设备可以是模块构造以允许浮力泵设备便携。便携式浮力泵设备可以安装在一个位置、拆除、并且安装在另一个位置。浮力泵设备的可携带性可以区别于不便携的其它水力发电系统，例如永久地构在一个位置上的水流涡轮机。此外，一组或区域的便携式浮力泵设备可以移动以向不同的基于陆地或海洋的应用(受到动力的改变的需求)提供动力。例如，一组一个或多个浮力泵设备可以部署在海基位置上以支撑军事基地，该军事基地在重新布置到另一个区域之后部署至一个新的区域一段未知的时间。一组浮力泵设备可以部署在任何地点，只要该地点拥有具有依照浮力泵设备的说明的波浪的足够的波浪能量源即可。

图12A显示了示例性浮力室环1200可以用作构建示例性结构的结构部件，如图12B中所示，并且由几个浮力室环1200构成，从而基本上类似于浮力泵设备的浮力缸104(见图1)地工作。利用浮力室环1200的浮力泵设备的结构为模块。浮力室环1200包括外环1202和内环1204。外环1202和内环1204同心并且可以由多个形成隔片对1206a-1206d(全体地为1206)的多个隔片联结。隔片对1206可以设计成平行并且围绕轴线x和y对称放置。隔片对1206对外环1202和内环1204提供支撑结构。可以利用隔片的其它结构和/或几何配置来对外环1202和内环1204提供支撑结构。例如，可以在外环1202和内环1204之间使用隔片的桁架配置。

导向环缸1210可以在中心设置在垫片对1206之间并且连接到每个外环1202和内环1204上。可以利用导向环缸1210来将浮力室环1200放置和支撑到桩1216上(如下文参照图12B讨论的)。浮力室环1200的每个部件均可以由钢和/或抵抗海洋或其它环境中的环境条件的材料例如玻璃纤维或塑料构成。

图12B是沿使用图12A中所示浮力室环1200的示例性浮力泵设备1212的浮力室104(还可参见图1)的横截面抛开的透视顶视图。浮力室104可以通过轴向沿着八根桩或支柱1216接合多个浮力室环1200形成，这些桩或支柱可以安装到底座(未显示)上，底座搁放在水体的底上并由此垂直地延伸。依照水体的深度，每个桩1216均可以由多段组成。如图所示，桩1216可以延伸穿过围绕浮力室环1200径向布置的导向环缸1210。

从浮力泵设备1212的底座垂直地延伸的管状垫片1218可以与隔片对1206的每个隔片对准地连接到内环1204上。管状垫片1218用作浮力块1220(部分地显示)的导向装置。浮力块1220可以包括浮力环1222或连接到其上。浮力环1222可以接合或由管状垫片1218导引以保持浮力块1220在浮力室104内上下移动时的对准。由于是模块设计，所以浮力泵设备1212可以为了重新定位的目的而构建和拆开。

图12C是设计成浮力室104的盖的另一个实施例的浮力室环1200’。浮力室环1200’还可以设计成定位活塞室1224。定位隔片1226可以基本上与隔片对1206对齐以围绕外环1202和内环1204的中心点形成矩形区域1228。矩形导块1230可以置于矩形区域1228中并且连接到定位隔片1226上。矩形导块1230可能包括开口1232，开口1232的尺寸设计成由此插入活塞室1224并且使用连接构件(未显示)在其中保持活塞室1214。应当理解，开口1232的形状或尺寸可以依照将由浮力室环1200’支撑和对准的结构部件(例如活塞室1224)的形状和尺寸而进行设计。

图13是用于基于波浪数据动态地确定和/或调节浮力块的尺寸的系统1300的附图，这种系统显示了显示在计机系统1304的监视器1303上的示例性浮力块1302的示意图。计算系统1304包括可操作以运行软件1308的处理器1306。软件1308用于基于针对放置使用浮力块1302的浮力泵设备的水体所在位置的历史波浪数据计算浮力块1302的尺寸和/或模型操作。软件1308可以由包含在例如电子表格中的代码行或公式构成。软件1308包括具有用于历史波浪数据的输入参数的算法并且输出机械规格和系统操作数据。

计算系统1304还包括连接到处理器1306上的存储器1310。可以利用存储器来存储程序1308和由此生成的数据。输入/输出(I/O)设备1312连接到处理器1306上并且用于向内部向计算系统1304或从计算系统1304向外部接收和传递数据。存储单元1314与处理器1306连通并且可以操作以存储数据库1316。数据库1316可以存储历史波浪数据和与用于部署的一个或多个浮力泵设备的配置相关的其它数据。在一个实施例中，数据库1316是包含与浮力块1302相关数据的数据文件。

计算系统1304可以经由通信路径1320与网络1318连通。在一个实施例中，网络1318是因特网。或者，网络1318可以是卫星通信系统。可以理解，历史波浪数据服务器1322保持数据库1324或其它包含由浮标从全世界各个位置的水体收集的波浪数据的数据文件。波浪数据服务器1322经由通信路径1326与网络1318连通，这样计算系统1304就可以接近或查找存储在数据库1324中的波浪数据。由计算系统1304从波浪数据服务器1322中接近或采集的波浪数据可以手动、半自动或自动地包括在数据库1316中并且由软件1308利用以生成浮力块1302的尺寸和/或模型操作。

浮力块1302的图像1301可以还包括多种数据区域以接收输入参数和/或显示区域中显示计算的结果以用于设计浮力块1302。浮力块1302的设计可以使用输入参数来键入与特定时间段的特定或典型波浪运动相关的信息。或者，输入参数可以从存储在波浪数据服务器1322上的存储单元1314中存储的数据文件中读取，或者，显示在图像1301上。

在设计浮力块1302时，需要着重考虑安装位置和安装的持续时间。例如，如果浮力泵设备安装在特定位置一段时间，例如三个月，然后设计者在设计浮力块1302时就可以输入这些特定月份中特定位置处的低、峰值和平均历史波浪运动。如果浮力泵安装更长久的一段时间，就可以输出更长一段时间例如五年的低、峰值和平均实例波浪运动以确定浮力块1302的尺寸。

图像1301可以包括输入和输出区域(field)，包括表、网格、图形图像或其它视觉布置以辅助浮力泵设备的设计者。在浮力泵设备的设计阶段，设计者可以执行例如针对于实例A和B、表1-4和图3A-3F和4D讨论的设计过程。在执行设计过程时，实例A(低波浪尺寸)、实例B(平均波浪尺寸)和表1提供了利用历史波浪数据计算各个部件(例如浮力块)尺寸和系统参数(例如，马力)的实例。尺寸例如浮力块体积(BB_V)、锥体的体积(VC)、底座的体积(VB)和其它尺寸可以计算为历史波浪数据的函数。将浮力块直径描述为波浪高度(W_H)的函数的表2可以用于确定尺寸和系统参数。例如，显示在图像1301上的结果可以是图形显示的且连同显示在图3A-3F和4D上的元件和尺寸。应当理解，可以在图像1301上计算和显示浮力泵设备的元件的更简单或更详细的图形图像。表3中显示(年度波浪平均值)和显示月度平均波浪信息的表4中的输入数据可以在基于部署的位置和持续时间的浮力泵设备的设计部件中输入到计算系统1300中。

继续参见图13，显示区域被用于显示由计算系统1304执行的软件1308进行的计算的结果。在显示区域显示的结果可以包括浮力块1301的多种机械规格，包括底座高度(h₁)(见图4D)、底座的直径(d₁)、锥体的高度(h₂)和其它尺寸。此外，可以计算浮力泵设备的部件的其它尺寸，例如活塞尺寸。显示区域也可以包括影响操作规格的参数，例如可用行程长度和提升压力，其中提升压力是由浮力块1301形成的作为波浪参数(例如高度和长度)的函数的量。

浮力泵设备还可以缩放以服务特定区域中的需求。例如，预先确定数目的浮力泵设备可以最初安装以服务对现有区域或部分区域的需要，然后增补附加的浮力泵设备来在该区域扩展时服务该区域或是初始区域的剩余部分。该区域可以仅仅具有很小的对能量的需要，仅仅要求200个浮力泵设备，例如，或要求对能量的很大的需要，例如筒水坝提供的相比，需要几平方英里的浮力泵设备。因此，浮力泵设备可以缩放并且可以用于所服务的特定区域中存在的能量需要。

现在参见图14，其中显示了使用水塔的示例性浮力泵动力系统1400的实施例的正面视图。一个或多个浮力设备1410的组1405在预定配置中沿着水体1420的底1415分布。浮力泵设备(多个浮力泵设备)1410的组1405可以设计为网格、阵列或以其它方式分布以使每个浮力泵设备1410适应接收波浪运动而对于其它浮力泵设备1410不产生影响或产生很小的影响。

浮力泵设备1410的出口管线1425可以沿着底1415朝支撑水塔1435的短部(short)1430延伸。出口管线1425作为供水器操作，在水塔1435顶部或是其附近输送水。

水塔1435作为已泵送水的贮存器操作以操作位于水塔1435底部或附近的涡轮机外壳1440中的一个或多个涡轮机1439。应当理解，涡轮机外壳1440可以包括在水塔1435中、相邻设置或紧靠着水塔1435定位从而将存储在水塔1435中的水接收为重力的函数以通过涡轮机(多个涡轮机)1439生成来自水的流动的电能。流经涡轮机(多个涡轮机)1439的水可以经由涡轮机排放出口1440返回水体1420中。或者，水可以排放以用于其它使用，例如灌溉或脱盐以转换为饮用水。

电力线1445可以连接到涡轮机(多个涡轮机)1439上将由涡轮机生成的电功率分配到电力线1445所连接的电力网1450上。可以预期，除了使用浮力原理之外，可以利用通过其它技术提供动力的泵来依照本发明的原理向水塔1435供水。例如，可以利用通过旋转装置和/或风力生成功率的泵来向水塔1435供水。

图15是另一个实施例的示例性浮力泵动力系统1500的正面视图。其中可以确立沿着水体1520的底1515的一个或多个浮力泵设备1510的组1505的与图14中所示的相同或相似的配置。浮力泵设备1510的组1505可以设计为网格、阵列或以其它方式分布以使每个浮力泵设备1510适应接收波浪运动而对于其它浮力泵设备1510产生很小的影响或不产生影响。

浮力泵设备1510的出口管线1525可以沿着底1515朝将一个或多个贮存器1535支撑在悬崖顶部1540上的悬崖1530延伸。或者，贮存器(多个贮存器)1535可以构成到悬崖顶部1540中作为一个或多个地内池或池塘。出口管线1525作为供水器操作，在贮存器1535顶部或是其附近输送水。在一个实施例中，贮存器(多个贮存器)1535可以构成为提供辅助应用。一个这种辅助应用是鱼类孵化场。贮存器1535操作来存储从浮力泵设备1510中泵送的水来操作位于悬崖1530底部上或其附近上设置的涡轮机外壳1545中的一个或多个涡轮机1538来提供最大水压来作为重力的函数施加到涡轮机(多个涡轮机)1538上。或者，涡轮机外壳1545可以放置在其它位置，只要它低于贮存器并且能够驱动涡轮机(多个涡轮机)1538即可。在本领域中可以理解，不同的涡轮机可以在不同的水压下操作，这样悬崖高度和/或涡轮机在贮存器1535下方的距离就可以基于所用涡轮机的类型。由涡轮机1538生成的电流可以传导到电力线1550上以分配到电力网1555上。

图16是位于水体1604中用于将波浪能量转换为机械能的另一个示例性配置的浮力泵设备1602的图示。浮力泵设备1602配置成响应由波浪移动的浮力泵设备1602的浮力块(未显示)而将气体例如空气驱动通过出口管线1606。贮存器1608可以位于海岸1610的顶部或是海岸1610的地下，因为气体可以压缩并且不需要升高来驱动包含在涡轮机外壳1614中的涡轮机1612。涡轮机1612可以经由输入供给线1616连接到贮存器1608上来接收压缩气体以驱动涡轮机1612。涡轮机连接到电力线1618上来将由涡轮机1612生成的电分配给电力网1620或其它排水沟，例如工厂。

图17A是示例性泵区域1700的图示，其中泵区域1700包括设计成响应海洋1708中的波浪1706而将流体驱动到贮存器1704中的浮力泵设备1702。泵区域1700设计成浮力泵设备1702的网格，包括用于将被放置的浮力泵设备1702的地段1713的行1710和列1712。沿着一个列的空地段沿着每行分离或分隔两个浮力泵设备1702。类似地，沿着一个行的空地段沿着每列分隔两个浮力泵设备1702。通过如图所示分离或分隔浮力泵设备1702，经过第一列c1并且在两个浮力泵设备1714a和1714b之间的波浪就会在位于第二列c2并且沿着垂直地位于两个浮力泵设备1714a和1714b的行r13和r15之间的行r14的浮力泵设备1714c之前再形成，因此允许第二列c2中的浮力泵设备1714c接收与第一列c1中的浮力泵设备1714a和1714b所接收到的基本上相同的波浪能量。浮力泵设备1702的分离还有助于使从每个波浪流出的能量的数量减小到最低。通过使从波浪流出的能量的数量减小到最低，位于泵区域1700中的每个浮力泵设备1702可以基本上相等地提供动力。应当理解，可以利用向波浪提供相同或类似的最小改动的浮力泵设备1702的其它配置来向每个泵提供最大波浪能量。通过使用图17的泵区域1700的配置，海滩1714与并未位于海滩1714前面的泵区域1700接收基本上相同的每个波浪。因此，泵区域1700的配置在由波浪生成动力中是一种环境友好的解决方案。

图17B是包括特定浮力泵设备1714a-1714c的浮力泵设备1702的配置的放大图。浮力泵设备1714a和1714b的出口管线1718a和1718b分别配置成从每个浮力泵设备1714a和1714b沿着第一列c1朝包含浮力泵设备1714c的行r14延伸。出口管线1718a和1718b连接到沿行r14朝海滩(1716)延伸的另一个出口管线1718c上。因此，来自浮力泵1714c的出口管线(未显示)可能连接到出口管线1718c上。另外，来自位于行r13-r15中的其它浮力泵1702的出口管线可以连接到出口管线1718c上来输送从浮力泵设备1702排出的流体物质(即液体或气体)到位于陆地或其它位置上的贮存器(未显示)中。应当理解，可以利用出口管线的其它配置来将流体物质输送到贮存器中。其它配置可以在结构上或几何上有所不同。例如，每个出口管线1718a和1718b可以保持彼此分离而不是将出口管线1718a和1718b连接到单个出口管线1718c上。

继续参见图17B，其中显示了用于泵网格的示例性配置尺寸。每个浮力泵设备1702均具有47.3平方英尺的底座尺寸。在浮力泵设备1702的每行(例如行r1和行r2)之间使用了15.8英尺的分隔距离。

进一步参见图17A，位于悬崖顶部1718上的贮存器1704经由出口管线1720接收从浮力泵设备1702泵送的水。水可以存储在贮存器1704中并且通过输出供给线1722流入位于涡轮机建筑1724中的涡轮机(多个涡轮机)(未显示)。水可以经由排放管线1726再次排放到海洋1708中。在另一个实施例中，贮存器可以位于水体的上方，例如位于船上或钻油平台上。

可以理解，浮力泵系统可以设计成完全吸收几乎所有经过的波浪的势能并且以在此描述和显示的方式使用功率。或者，浮力泵系统可以设计成吸收部分(例如，百分之五十的)经过的波浪的势能。这些设计可以利用泵区域的网格或其它配置，不过在基于配置的一些或所有空的地段中包括浮力泵设备。

参见图18，依照本发明的原理的浮力泵系统1811包括至少一个浮力泵1813，浮力泵1813具有响应波浪运动往复运动的浮力块1815。浮力块1815泵送操作流体，优选地使用类似于此前所述系统的活塞和活塞轴。操作流体，优选为水，从浮力泵1813的位置上的近岸泵送至低贮存器1821和高贮存器1823之一中。优选地，贮存器位于岸上但是可以置于现有或新的平台上而离岸放置。低贮存器1821提供来在浮力泵1813的正常运行状况下接收泵送的水。正常运行状况通常发生在存在正常尺寸的波浪高度的过程中，或是其中浮力泵主要设计成操作的那些波浪高度中。当更大高度的波浪到来时，浮力泵可以利用更大的波浪高度来在操作流体中生成更高的压力，因此将操作流体泵送到高贮存器1823中。为了在更高的压力(即比正常运行状况更高的压力)下泵送操作流体，浮力块的内体积必须通过翘曲过程增大。翘曲过程涉及通过此前所述的过程(参见图3D-3F)增大浮力块的高度或直径。在出现大波浪时，浮力块的增大的体积能够增大施加到操作流体上的压力，而又保持与正常运行状况过程中生成的流速大约相同的流速。很重要的是利用较高波浪高度的存在，因为可以使用在更高的高度上的贮存器(即高贮存器1823)中存储的操作流体更高效地发电。这主要是由于由从贮存器落下的操作流体驱动的涡轮机1831在由高压、低流速流体操作时可以更高效地操作，这与低压、高流速流体相反。尽管已经参照不同高度的两个贮存器在上文描述了使用多个贮存器存储操作流体的构思，但是本领域的普通技术人员可以理解，该构思可以扩展为包括大量的贮存器，每个贮存器均设计成在特定高度的波浪出现并且在浮力块(经由翘曲)调节至特定体积时可以理想地接收操作流体。

参见图19，依照本发明的原理的浮力泵系统1911包括至少一个浮力泵1913，浮力泵1913具有响应波浪运动往复运动的浮力块1915。因为在使用浮力泵的区域中大的风暴和飓风的势能，所以浮力泵就会处于如果波浪高度变得过高而从海底去除的风险。要使这种风险减到最小的话，浮力块1915包括允许浮力块1915可选地被淹没的释放端口1917。在被淹没时，浮力块不会在活塞或浮力泵1913的剩余部分上施加任何浮力(或者如果部分淹没时，将施加较小的浮力)，这将防止浮力泵从海底移除。释放端口1917可以由图19中显示的阀和控制器(未显示)打开。打开阀1921的信号可以手动、远程或是响应测量波浪高度、与浮力块相邻的水压或由浮力块施加的浮力的传感器而自动地提供。代替使用阀来打开和关闭释放端口1917，释放端口1917可以由栓到固定结构例如浮力泵桩或海底的止动器密封。栓索具有预定长度，这样浮力块在浮力室内部的过量运动(例如响应大的波浪)就会导致栓索使止动器从释放端口1917移除，因此淹没浮力块。除释放端口1917之外，浮力泵1913可以包括加压的气体源1931来在淹没操作之后净化浮力块。加压的气体将置换浮力块中的水，因此允许浮力泵返回正常操作中。

依照本发明的原理的浮力泵包括主要设计成“匹配”浮力泵操作所在区域中的波浪的平均长度的浮力块。优选地，浮力块的尺寸设计成它相对于波长足够大以生成大的浮力来泵送操作流体，但是又足够小来获取波浪的能量而不存在相邻波浪的存在会显著地减少获取能量的过程。优选地，浮力块的直径大于或等于平均波浪长度的大约1/6并且小于或等于平均长度的大约1/2。虽然通常并不优选，但是浮力块可以设计成浮力块的直径与平均波浪长度一样大。

还很重要的是指出，依照本发明的原理的浮力块优选设计成在浮力块在平均波浪上升高而达到最大高度时，浮力块的大约1/3的体积保持在水的外边。如果浮力块在每个上升行程中变得完全浸没，块迅速地跟随波浪(并因此泵送操作流体)的运动的能力就会显著地减弱。通过允许大部分浮力块保持在水外面，浮力块可以迅速地跟踪每个波浪的运动并且更高效地泵送操作流体。当然，浮在水外面的浮力块的体积将在整个上升行程中改变，并且在上升行程的最大点处的水的精确体积可以高于或低于总体积的1/3。

依照本发明的原理的示例性浮力泵2111显示在图20-39中。相对于这些图显示的所有尺寸都仅仅出于示例性目的并且并非用来限制所附权利要求书的范围。浮力泵2111的装配图显示在图21中，并且泵2111包括由活塞轴2115连接到活塞2117上的浮力块2113。浮力块2111响应波浪运动往复运动以往复地驱动活塞2117，这样在活塞2117的向下行程中操作流体就通过进口管2121抽出并且进入活塞室2125中。在活塞2117的上升行程中，操作流体从活塞室2125中排出并且进入出口管2129。

参见图26至图36，其中更详细地显示了活塞轴2115。活塞轴2115包括多个嵌套的管2141、2143、2145，这些管在每个端部上连接到球形配件2147上。管2141的直径最小并且嵌套在管2143中，管2143又嵌套在管2145内部。每个管都包括位于每个端部上的内螺纹以螺纹地容纳球形配件2147。球形配件2147包括分层的轴2149，轴2149由小部2151、中间部2153和大部2155构成。大部2155刚性地连接到球形端2159上。小部2151、中间部2153和大部2155均包括外螺纹。当活塞轴2115装配时，球形配件2147之一在每个端部上连接到管2141、2143、2145上，这样小部2155就螺纹地接合管2141，中间部2153就螺纹地接合管2143，并且大部2155螺纹地接合管2145。球形配件2147帮助使管相对于彼此固定并且保证施加到活塞轴2115上的负载分配到所有的各个管2141、2143、2145上。球形配件2147的球形端2159由球形接头2165容纳。第一球形接头连接到浮力块上，而第二球形接头连接到活塞上。球形接头2165包括盖部2167，盖部2167具有用于容纳球形端2159的半球形凹槽2169。球形接头2165的锁定部分2175连接到盖部2167上来将球形端2159固定到球形接头2165中。锁定部分2175包括通道2177，通道2177具有与锥形区域2181相邻的部分为球形的台肩区域2179。球形台肩区域2179用来将球形端2159锁定在半球形凹槽2169内部。锥形区域2181在从球形台肩区域2179延伸时向外逐渐变尖。锥形区域允许活塞轴2115围绕球形端2159相对于球形接头2165旋转，这样浮力块在浮力室内的微小的角运动就会不向活塞轴2115施加大的扭转或弯曲力。球形接头2165所保护的浮力块2113的主要角运动是围绕垂直于浮力块2113的往复运动的轴线的那些角运动。

参见图37至39和图27，如上所述的浮力块2113的角运动由于存在连接到浮力块2113的外表面上的至少一个滑动支架2211而减小到最低。滑动支架2211包括导向通道2215，导向通道2215定向成接收围绕浮力室的周边放置的导向立柱2217。当浮力块2113在浮力室内部往复运动时，滑动支架2211帮助导引浮力块2113。优选地，滑动支架2211由两个如图38和39所示的分离部组成以便于更容易的安装。优选地，导向通道2215衬有聚合物材料来降低滑动支架2211和导向立柱2217之间的摩擦。

参见图21至图25，浮力泵2111使用多个桩锚定，这些桩在结构上支撑各个平台、活塞室、导管和浮力泵2111的其它系统。优选地，浮力泵2111包括以圆形图案相等地间隔开的八个桩(周边桩2311)，并且附加的中心柱2313位于圆形图案的中心处。因为桩的长度相对较长，并且因为桩受到来自泵送操作、海流、海潮和波浪动作的力，所以多个翼支柱2315连接在每个周边柱2311和中心桩2313之间。每个翼支柱2315均包括位于翼支柱的每个端部的套筒2317，并且每个套筒容纳一个桩。优选地，每个套筒衬有聚合物来防止翼支柱2315和桩之间的金属与金属的接触。除防止桩相对于彼此的过量运动(因此使桩变硬)之外，翼支柱2315会向浮力泵2111添加相当大的重量。翼支柱2315的重量可以极大地辅助锚定浮力泵2111，在使用例如如图21中所示的便携式浮力泵时，这一点尤其重要。

现在参见图40-44，其中显示了依照本发明的的原理的浮力泵4011。相对于这些图显示的所有尺寸都仅仅出于示例性目的并且并非用来限制所附权利要求书的范围。泵4011包括浮力块4013，浮力块4013可动地置于浮力室4014中并且由上活塞轴4015连接到上活塞4017上并且由下活塞轴4025连接到下活塞4027上。浮力块4013响应波浪动作而往复运动。当浮力块4013在波浪上升高时，下活塞4027升高，允许操作流体溢流通过进口管4031并且进入下活塞室4033。当浮力块4013响应波浪运动而降低时，下活塞4027由浮力块4013的重量驱动来将下活塞室4033中的操作流体排入到移液管4039中并且随后排入到上活塞室4041中。在浮力块4013的这种向向下行程中，上活塞4017向下移动，因此允许来自移液管4039的操作流体进入上活塞室4041。当浮力块4013再次向上移动时，活塞4017由浮力向上驱动以将来自上活塞室4041的操作流体排出到出口管4045中。止回阀4049防止来自上活塞室541的操作流体通过移液管4039回流。

浮力泵4011在浮力块4013的上升行程和下降行程中通过正压泵送操作流体的能力允许浮力泵4011高效操作，尤其是在特定区域的波浪情形需要高的浮力室4014和上活塞室4041时。对于仅仅具有单个活塞的浮力泵，操作流体必须抽吸(即，吸)到活塞室来填充该活塞室。该类系统中的活塞会通过在操作流体上施加负压来将操作流体拉入活塞室中。一些泵的设计会需要过量的负压来填充活塞室。这通常是通过使非常高的浮力室和/或活塞室设置在浮力泵在其中操作的水的表面上而引起的。大的负压可以导致操作流体的泡沫或沸腾，这会显著降低浮力泵填充活塞室的能力。

对于图40-44中所示的浮力泵4011，优选的操作流体是水，并且活塞室的尺寸和位置需要60英尺的吸水头来填充活塞室，这会导致水产生泡沫或沸腾。要防止沸腾，本发明的浮力泵4011使用正压来将操作流体推入上活塞室4041中，而与使用负压将操作流体抽吸到上活塞室4041中相反。正压是由下活塞4027的向下行程生成的，这是由浮力块4013的重量驱动的。为此，浮力块4013可以设计成比仅仅连接到单个活塞上的浮力块更重。当然，如果浮力块4013更重一些，增大浮力块4013的置换体积来在浮在水上时支撑额外的重量也是有利的。

上和下活塞轴4015、4025包括多个嵌套的管，这些管在每个端部上连接到球形配件4057上。每个管都包括位于每个端部上的内螺纹以螺纹地接收球形配件4057。球形配件4057包括分层的轴，该轴由小部、中间部和大部构成。大部2155刚性地连接到球形端4059上。小部、中间部和大部均包括外螺纹。当活塞轴4015、4025装配时，球形配件4057之一就在每个端部上连接到管上，这样小部、中间部和大部均与管之一接合。球形配件4057帮助使管相对于彼此固定并且保证施加到活塞轴4015、4025上的负载分配到所有的各个管上。球形配件4057的球形端4059由球形接头4065容纳。球形接头4065连接到浮力块4013的每个上和下表面上，并且球形接头4065还连接到每个上活塞4017和下活塞4027上。球形接头4065包括用于容纳球形端4059的半球形凹槽。提供了球形接头4065的锁定部分来将球形端4059固定在球形接头4065内。球形接头的配置允许活塞轴4015围绕球形端4059相对于球形接头4065旋转，这样浮力块在浮力室内的微小的角运动就会不向活塞轴4015施加大的扭转或弯曲力。球形接头4065所保护的浮力块4013的主要角运动是围绕垂直于浮力块4013的往复运动的轴线的那些角运动。

由于存在至少一个连接到浮力块4013的外表面上的滑动支架4111，所以如上所述的浮力块4013的角运动就减小到最低。滑动支架4111包括导向通道，该导向通道定向成接收围绕浮力室的周边放置的导向立柱4117。当浮力块4013在浮力室4014内部往复运动时，滑动支架4111帮助导引浮力块4013。优选地，导向通道内衬有聚合物材料来降低滑动支架4111和导向立柱4117之间的摩擦。由于存在上活塞轴4015和下活塞轴4025，浮力块4013的角运动还会被进一步减小到最低。

浮力泵4011使用多个桩锚定，这些桩在结构上支撑各个平台、活塞室、导管和浮力泵4011的其它系统。优选地，浮力泵4011包括以圆形图案相等地间隔开的八个桩(周边桩4211)，并且附加的中心柱4213位于圆形图案的中心处。因为桩的长度相对较长，并且因为桩受到来自泵送操作、海流、海潮和波浪动作的力，所以多个翼支柱4215连接在每个周边柱4211和中心桩4213之间。每个翼支柱4215均包括位于翼支柱的每个端部的套筒4217，并且每个套筒容纳一个桩。优选地，每个套筒线内衬有聚合物来防止翼支柱4215和桩之间的金属与金属的接触。除防止桩相对于彼此的过量运动(因此使桩变硬)之外，翼支柱4215会向浮力泵4011添加相当大的重量。翼支柱4215的重量可以极大地辅助锚定浮力泵4011，在使用便携式浮力泵时，这一点尤其重要。

此前的说明是用于实现本发明的优选实施例，并且本发明的范围不应该受到该说明的限制。本发明的范围事实上是由下面的权利要求限定的。

Claims (42)

1.一种用于发电的方法，包括：

将波浪运动转换为机械动力；

使用机械动力将第一操作流体驱动到第一贮存器中；

使用机械动力将第二操作流体驱动到第二贮存器中；

使操作流体从第一和第二贮存器中的至少一个流出；并且

将流动的操作流体的动能的至少一部分转换为电能；

其中第一操作流体响应第一幅值的波浪运动而被驱动；并且第二操作流体响应第二幅值的波浪运动而被驱动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二贮存器是岸上贮存器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一贮存器比第二贮存器置于更低高度处。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一操作流体与第二操作流体相同。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二操作流体是水。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二操作流体是空气。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将波浪运动转换为机械动力包括响应波浪运动沿第一方向和第二方向移动活塞。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动第一和第二操作流体还包括：

通过沿第二方向移动活塞而响应波浪运动来吸入操作流体；并且

通过沿第一方向移动活塞而响应波浪运动来排出操作流体。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

第一贮存器比第二贮存器置于更低高度处；和

第二幅值大于第一幅值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一和第二贮存器是岸上贮存器。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使操作流体流动的步骤包括使操作流体受到重力吸引来将操作流体的动能转换为电能。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使操作流体流动的步骤包括利用压力来使操作流体流动来用于所述的将操作流体的动能转换为电能。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将流动的操作流体的动能进行转换的步骤包括使用流动的操作流体驱动涡轮机。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将电能应用到电力网上。

15.一种用于发电的系统，包括：

位于水体中并且可以操作以将来自水体的波浪运动转换为机械能的泵，所述泵包括输入端口和输出端口并且可以操作来通过输入端口吸入操作流体并且通过输出端口将操作流体驱动出来；

流体地连接到泵的输出端口上的第一出口管线，所述第一出口管线能够接收通过输出端口驱动出来的操作流体；

流体地连接到泵的输出端口上的第二出口管线，所述第二出口管线能够接收通过输出端口驱动出来的操作流体；

流体地连接到第一出口管线上的第一贮存器；和

流体地连接到第二出口管线上的第二贮存器；

其中所述泵可操作以响应第一幅值的波浪运动而驱动所述操作流体穿过第一出口管线，并响应第二幅值的波浪运动而驱动所述操作流体穿过所述第二出口管线。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述泵还包括：

可以响应波浪运动操作以移动并且驱动操作流体的浮力块。

17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述泵还包括：

可以响应波浪运动而沿第一方向和第二方向移动的浮力块；和

连接到浮力块上并且置于活塞室内部的活塞，在浮力块沿第一方向和第二方向移动时所述浮力块往复地驱动活塞，所述活塞在活塞室内部移动以在浮力块沿第二方向移动时吸入操作流体并且在浮力块沿第一方向移动时驱动操作流体。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一方向朝向上并且第二方向朝向下。

19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述浮力块的体积可调节以在浮力块调节为第一体积时具有第一最大浮力，并且在浮力块调节为第二体积时具有第二最大浮力。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述浮力块可轴向调节。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述浮力块可伸缩地调节。

22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述浮力块可径向地调节。

23.如权利要求19所述的系统，其特征在于：第一体积小于第二体积；并且

第一最大浮力小于第二最大浮力。

24.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述浮力块可以基于平均波浪高度调节为第一和第二体积之一。

25.如权利要求19所述的系统，其特征在于：

当泵暴露于第一平均波浪高度的波浪中时，所述浮力块可以调节为第一体积；并且

当泵暴露于第二平均波浪高度的波浪中时，所述浮力块可以调节为第二体积。

26.如权利要求25所述的系统，其特征在于：第一平均波浪高度低于第二平均波浪高度；

第一体积小于第二体积；并且

第一最大浮力小于第二最大浮力。

27.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一贮存器比第二贮存器布置在更低高度处。

28.如权利要求25所述的系统，其特征在于：

第一平均波浪高度低于第二平均波浪高度；

第一体积小于第二体积；

第一最大浮力小于第二最大浮力；并且

第一贮存器比第二贮存器置于更低高度处。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于：

在浮力块调节为第一体积时，操作流体导引通过第一出口管线并且导引到第一贮存器中；并且

在浮力块调节为第二体积时，操作流体导引通过第二出口管线并且导引到第二贮存器中。

30.如权利要求15所述的系统，其特征在于，至少一个贮存器设置在泵上。

31.如权利要求15所述的系统，其特征在于：

操作流体包括第一操作流体和不同于第一操作流体的第二操作流体；

第一操作流体被泵送到第一贮存器中；并且

第二操作流体被泵送到第二贮存器中。

32.如权利要求31所述的系统，其特征在于，所述第一操作流体是水并且第二操作流体是空气。

33.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述泵还包括：

可以响应波浪运动操作以移动并且驱动操作流体的浮力块；和

可以操作以与浮力块相连从而允许淹没浮力块的释放端口。

34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，浮力块的淹没发生在浮力块施加超过预定极限的浮力时。

35.如权利要求33所述的系统，其特征在于，浮力块的淹没发生在浮力块超过水体的表面下方的预定深度时。

36.如权利要求33所述的系统，其特征在于，浮力块的淹没发生在浮力块遇到具有超过预定极限的波浪高度的波浪时。

37.如权利要求33所述的系统，其特征在于：

操作流体包括为水的第一操作流体和为空气的第二操作流体；

第一操作流体被泵送到第一贮存器中；并且

第二操作流体被泵送到第二贮存器中。

38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，第二贮存器是位于泵上并且用于存储加压空气的空气罐。

39.如权利要求38所述的系统，其特征在于，空气罐流体地连接到浮力块上来将空气从空气罐转移到浮力块中来在浮力块淹没之后使之升高。

40.如权利要求33所述的系统，其特征在于，加压气体源流体地连接到浮力块上来在浮力块被淹没之后使之升高。

41.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一和第二贮存器是岸上贮存器。

42.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一贮存器比第二贮存器置于更低高度处，并且第二幅值大于第一幅值。

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