CN102959235A - 波浪动力组件 - Google Patents

Abstract

一种用于安装在水下的波浪动力浮标组件，包括：抗拉构件，具有操作性的上端和操作性的下端；浮标，附接到所述抗拉构件的上端；以及摩擦联接器，附接到所述抗拉构件的下端，以将所述抗拉构件安装到发电机的驱动轴上，使得当安装在驱动轴上时，一旦所述抗拉构件张拉时所述摩擦联接器就转动接合所述轴，一旦所述抗拉构件的张力释放时所述摩擦联接器就与所述驱动轴分开。

Description

波浪动力组件

技术领域

本发明涉及一种波浪动力组件（wave power assembly）。具体地，本发明涉及一种用于捕获波浪的能量的波浪动力浮标组件。本发明还涉及一种包括所述浮标组件的波浪动力浮标整套装置。

预计本发明可有利地适用于在海上捕获波浪动力。因此，当考虑本发明时，应该特别地但不排他地牢记这样的应用。

背景技术

通过捕获波浪动力产生电力的概念，众所周知是作为对从化石燃料产生电力的一种替代。波浪动力装置，可以根据它们的波浪能量捕获机械装置和根据它们的动力输出系统分类。捕获机械装置包括但不限于点式吸收器或浮标，输出系统可包括但不限于线性发电机。

这种波浪动力系统常存在安装和维护多种大量部件的复杂问题。与传统的发电系统相比，来自波浪动力系统的电力的总成本较高，部分地是因为部件和安装成本。

发明人意识到需要一种用于捕获波浪能量且将能量传输到动力输出系统的简化的浮标组件，该组件具有最少数量部件。本发明提供了一种旨在克服与常规波浪动力系统有关的缺陷中的至少一些的机械装置。

发明内容

根据本发明，在广义上，提供了一种用于安装在水下的波浪动力浮标组件，其包括：抗拉构件，具有操作性的上端和操作性的下端；浮标，附接到所述抗拉构件的上端；以及摩擦联接器，附接到所述抗拉构件的下端，以将所述抗拉构件安装到发电机——例如线性发电机——的驱动轴上，使得：当安装在驱动轴上时，一旦所述抗拉构件张拉时所述摩擦联接器就与所述轴转动接合，一旦所述抗拉构件的张力释放时所述摩擦联接器就与所述驱动轴分开。

因此，在使用中，借助安装在水下驱动轴整套装置（例如海岸线整套装置）上的波浪动力浮标组件的摩擦联接器，抗拉构件从浮在海平面上的浮标基本竖直地悬吊下来。由于潮汐或波浪上升导致的水平面的上升使得浮标上升并且张拉该抗拉构件。所述张拉在连接到该抗拉构件的下端的摩擦联接器上施加一个力，该力起作用使该联接器与该驱动轴摩擦接合从而在一个方向上转动该驱动轴。相反地，当水平面下降时，浮标降低，导致抗拉构件放松，以及摩擦联接器与驱动轴在相反方向上的相应转动分开，从而将该联接器退回到无应力的、休息的位置，为下一个转动接合和分开的循环准备就绪。

更具体地，根据本发明的一方面，提供了一种波浪动力浮标组件，其包括：

抗拉构件，具有操作性的上端和操作性的下端；

浮标，附接到所述抗拉构件的操作性的上端；

扭力杠杆，附接到所述抗拉构件的操作性的下端；以及

摩擦联接器，限定了一个枢轴，该摩擦联接器被刚性地连接到所述扭力杠杆，以使所述联接器环形地安装在发电机的驱动轴上。

在该浮标组件的一个实施方案中，该摩擦联接器可包括一个带式扳手，该带式扳手包括一个带、一个爪和至少一个刚性杆保持器，所述爪被成形和限定大小以便安装在该驱动轴上，所述杆保持器限定所述扭力杠杆。在此实施方案中，应理解所述摩擦联接器和所述扭力杠杆是通过如下方式一体式地提供的：以常规带式扳手组件的方式，将所述带的末端环绕在所述驱动轴周围，并且反向地将所述带穿过所述至少一个杆保持器。该带式扳手可包括棘爪。

在另一个实施方案中，该扭力杠杆可以是一个刚性的细长的杠杆，在其一个末端附接到所述抗拉构件的操作性的下端，且限定一个枢轴末端，该枢轴末端连接到该摩擦联接器的枢轴。

该摩擦联接器可包括一个环形离合器，用于安装在该驱动轴上，该离合器提供了所述枢轴，且所述离合器在所述刚性细长杠杆的枢轴末端处刚性地连接到该扭力杠杆。具体地，该离合器可以是一个单向自由轮转离合器或者所谓的超速离合器（overrunning clutch），其允许驱动轴的仅在一个方向上的接合和转动（也即，在使用中当浮标上升且抗拉构件张拉时），且允许该离合器在相反方向上的分开和滑动（也即，在使用中且当通过降低所附的浮标放松所述抗拉构件时）。

所述单向自由轮转离合器可包括但不限于坡道滚柱型（ramp androller）离合器、楔块式冲压外圈滚柱型(sprag and drawn cup roller)离合器。

该抗拉构件可包括线缆、绳索或类似物中的任何一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种波浪动力浮标整套装置，其包括：

发电机驱动轴，被基本水平地至少部分安装在水下；

如前文所述的多个浮标组件，在该驱动轴上安装成一个浮标组件阵列。

所述浮标整套装置可包括连接到所述驱动轴的动力输出系统。有利地，该驱动轴可以安装在专门设计的安装机架上。

优选地，该组件阵列可包括大量的浮标组件，以在使用中借助于组件的摩擦联接器来利用驱动轴的累计转动。已认识到，在使用中，变化的波浪或潮汐情况将会导致，由于它们的浮标被水平面升举而使这些组件处在张力下从而转动驱动轴，而浮标被降低以及抗拉构件处于放松状态的组件不向驱动轴传递任何转动力。因此，借助于在有效的（operatively）竖直张力作用下的浮标组件的累计增加的转动力，该驱动轴会一直在一个方向上被转动。

现在将通过非限制性的实施例参考所附的示意性附图描述本发明。

现在通过非限制性的实施例、参考所附的示意性附图描述本发明。

附图说明

在附图中，

图1示意性地且以侧视图示出了根据本发明的一方面的处于使用中的波浪浮标组件。

图2示意性地示出了根据本发明的处于使用中且安装在驱动轴上的波浪浮标组件的三维视图。

图3示出了根据本发明的另一方面的波浪浮标组件整套装置的侧视图。

相似的附图标记表示本发明的相似部件，除非另有说明。

具体实施方式

参见附图中的图1A、图1B和图1C，附图标记10总体表示根据本发明的一个方面在使用中的各个不同阶段的波浪浮标组件。

波浪浮标组件10包括一个抗拉构件，该抗拉构件为柔性线缆12的形式，该柔性线缆12具有操作性的上端14和操作性的下端16，一个浮标被附接到线缆的上端16（如图2中明示）。刚性细长杠杆18形式的一个扭力杠杆在一侧附接到柔性线缆12的操作性的下端，而杠杆18的另一侧被刚性地附接到摩擦联接器20，摩擦联接器20限定了一个枢轴且环形地安装到线性发电机的驱动轴22（不构成该组件的部分，且在此仅为示例目的示出）。

在此实施方案中，摩擦联接器20是一个环形的离合器（clutch），为单向自由轮转离合器的形式，且具体地是一个单向滚柱式离合器，刚性地连接到杠杆18。应注意到，驱动轴22是竖向静止的，且被一个机架（rig）支承，驱动轴22立于该机架上（如图3中进一步明示）。离合器20允许驱动轴22仅在逆时针方向的接合及其转动（如附图标记24所示）。

在图1A所示的第一工作状态，抗拉构件——也即柔性线缆12——通过由水平面的上升导致的连接在14处的浮标的上升而被张拉，从而在杠杆的末端16强加了一个向上的力。这个向上的力将离合器20围绕该枢轴进行枢转，从而导致离合器20与驱动轴22接合，且将逆时针力26传递到驱动轴，该力在逆时针方向24上转动驱动轴22。离合器20与驱动轴22的接合通过离合器20的滚柱28接触该驱动轴22示出。

图1B示出浮标组件10的第二工作状态，其中连接在14处的浮标通过水平面（浮标浮在其上）的下降而被降低（参见图2）。浮标的下降释放了线缆12的张力，从而去除了施加在杠杆18上的向上的压力，且允许该杠杆顺时针转动30到一个休息且放松的位置。自由轮转的离合器20允许其滚柱28与驱动轴22分开，且允许杠杆18“滑动”，从而不在驱动轴22上施加转动力。

图1C示出由图1A和1B所描述的循环的重复的起始，其中离合器20的滚柱28再次通过施加在杠杆18上的16处的向上的力而接合，该向上的力是由于连接在14处的浮标的上升而引起的。

参见附图中的附图2，附图标记10再次总体表示安装在驱动轴22上的图1的浮标组件。在该图2中，清楚地示出了组件10的浮标30。在组件10旁边，另一个相似的浮标组件32安装在相同的驱动轴22上，浮标组件32还包括一个浮标36，该浮标附接到柔性线缆34形式的一个抗拉构件，该线缆34转而在42处附接到刚性细长杠杆38形式的一个扭力杠杆，该杠杆38附接到一个单向自由轮转离合器40。在该图中，驱动轴在竖向是固定的，且被示为在海岸线处被安装在水下，水平面线由附图标记44和46标出。对于浮标组件10，水位线上升导致浮标30上升，并且在杠杆18的端部16处强加一个张力。离合器20和驱动轴22相接合，一个逆时针转动力被传递到驱动轴，导致它逆时针转动。对于浮标组件32，水平面46下降伴随着线缆34相应的降低，从而释放了杠杆38上的任何张力，且导致离合器40顺时针“滑动”而不转动驱动轴22。因此，当组件10推进轴22的转动时，组件32仅仅以休息准备就绪的状态等待其浮标36的上升，且未在轴上施加反作用力。通过该轴的以此方式的许多接连的转动，且通过安装在该轴上的许多另外的相似的浮标组件（未示出），产生了该轴的足够的转动，以驱动在图3的整套装置中所示的发电机。

现在参见图3和附图标记50，附图标记50表示根据本发明的另一方面的一个波浪浮标组件整套装置。该整套装置50包括图1和图2的驱动轴20被安装在机架52上，机架52在离岸位置锚定到海底54。驱动轴22被连接到发电机56，且在使用中被图2的波浪浮标组件10和32以及额外数量的组件（其中仅示出标为58和60的两个）所驱动。

有利地，如前所述的浮标组件整套装置且如所示实施多个浮标组件，提供了一种简单、维护便宜的用于驱动动力输出系统（诸如发电机）的机械装置。

Claims (14)

1.波浪动力浮标组件，包括：

抗拉构件，具有操作性的上端和操作性的下端；

浮标，附接到所述抗拉构件的操作性的上端；

扭力杠杆，附接到所述抗拉构件的操作性的下端；以及

摩擦联接器，限定了一个枢轴，该摩擦联接器被刚性地连接到所述扭力杠杆，以将所述联接器环形地安装在一个发电机的驱动轴上。

2.根据权利要求1所述的波浪动力浮标组件，其中所述抗拉构件是线缆。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的波浪动力浮标组件，其中所述扭力杠杆是一个刚性细长杠杆，该刚性细长杠杆的一个末端被附接到所述抗拉构件的操作性的下端，且限定了一个枢轴末端，该枢轴末端连接到所述摩擦联接器的枢轴。

4.根据权利要求3所述的波浪动力浮标组件，其中所述摩擦联接器是一个环形离合器，该环形离合器在所述刚性细长杠杆的枢轴末端刚性连接到所述扭力杠杆。

5.根据权利要求4所述的波浪动力浮标组件，其中所述环形离合器是一个单向自由轮转离合器，允许仅在一个方向上操作所述驱动轴和转动所述驱动轴。

6.根据权利要求5所述的波浪动力浮标组件，其中所述单向自由轮转离合器是一个坡道滚柱型离合器。

7.根据权利要求5所述的波浪动力浮标组件，其中所述单向自由轮转离合器是一个楔块式冲压外圈滚柱型离合器。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的波浪动力浮标组件，其中所述摩擦联接器是可安装在所述驱动轴上的一个带式扳手。

9.根据权利要求8所述的波浪动力浮标组件，其中所述带式扳手包括一个带和一个爪。

10.根据权利要求9所述的波浪动力浮标组件，具有固定到所述带式扳手的刚性保持器杆。

11.根据权利要求10所述的波浪动力浮标组件，其中所述扭力杠杆由所述刚性保持器杆限定。

12.一种波浪动力浮标整套装置，其包括：

发电机驱动轴，被基本水平地至少部分安装在水下；

如权利要求3或权利要求8所述的多个波浪动力浮标组件，在该驱动轴上安装成一个波浪动力浮标组件阵列。

13.根据权利要求12所述的波浪动力浮标整套装置，其包括连接到所述驱动轴的一个动力输出系统。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的波浪动力浮标整套装置，其中所述驱动轴被安装在一个安装机架上。

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