CN103109080A - 一种智能控制的波浪能发电厂系统 - Google Patents

Abstract

一种通过智能，实用，高效的方式将波浪能转换成电能的系统和方法，该系统利用和往复运动的浮筒相连的动力输入连杆使曲柄齿轮以及相啮合的棘轮旋转运动，当齿轮旋转运动时，组合电机就会产生电能，活动关节装置将动力输入连杆和曲柄齿轮连接在一起，吸收来自不规则不可预测的波浪对系统的冲击破坏，平衡及维护装置与浮筒连接在一起来提高能量转化效率，并且在灾害性天气时将浮筒提升到一个安全位置，智能控制系统包括监测、控制和优化系统运行。

Description

一种智能控制的波浪能发电厂系统

本发明声明优先权来自美国临时专利申请号码：61/397.257，申请人：Michael Fuquan Lee，210年6月9日申请，名称为：波浪能发电厂，现在全部纳入参考。 

背景——现有技术 

存在于海上和湖泊上的波浪能作为一个替代性能源有很大的潜力，波浪能是清洁、可再生和具有很大利用价值的能源，估计波浪能仅在美国就有2100亿KW/每年。相当于美国能源进口的四分之一，为了充分利用海浪能，海浪能被转化为其他的能源，通常是电能。 

现有海浪发电发明通常有三个个装置，包括：浮力装置、齿轮装置和发电装置。浮力装置是和齿轮装置相连接的，以至于当波浪推动浮力装置时，波浪的垂直运动转换为齿轮装置的旋转运动，齿轮装置与发电装置相连接，以至于齿轮装置的旋转运动驱动发电装置从而进行发电。 

但是，这些装置有三个限制，第一就是：他们太脆弱了而不能在海浪环境上使用，海浪的方向经常是不可预测的。海浪方向的变化将会引起齿轮装置不可预测的运动。这样会导致很大的问题，甚至齿轮装置会遭到破坏。第二就是：这些装置在将波浪能转化电能的过程中效率非常低，很大的海浪能损失都发生在浮力装置被波浪能抬起的过程中，仅剩下很少的波浪能来驱动齿轮装置，最终用来转化为电能，同时，这些装置通常被设计在一种设定好的波浪高度和波浪高度情况下，以至于当运动过程中这些装置必然是错误的，这样会导致效率低下。第三就是：这些装置可能会遭到损害在大浪和恶劣环境下，缺乏安全措施，因为浮力装置是和齿轮装置机械连接的，如果浮力装置与齿轮装置相冲突的话，大浪很可能破坏掉整个装置。 

摘要 

本发明是一种智能控制波浪发电系统，可以将波浪能转化为电能。具体的说，这个智能控制波浪能发电系统主要包括(1)浮筒(2)平台装置(3)运动转化装置(4)螺杆调节装置(5)发电机装置(6)配重和维护装置(7)智能控制系统(8)防腐蚀保护装置。 

浮筒装置浮在水面上，并且在动力传动装置中和动力输入连杆相连接，动力转化装置也包括和动力输入连杆相连的齿轮传动装置，以至于将浮筒的垂直运动通过连杆转化为齿轮和摇臂的旋转运动，当浮筒在波浪上往复垂直运动时，摇臂会旋转运动，并且驱动发电装置中的发电机从而产生电能。平台装置打桩在海底或者湖底来支撑整个发电系统。 

螺杆调节装置可以调高或者调低在动力输入连杆顶部的螺杆，这样浮筒的 垂直运动就可以控制在设定的范围内，这个范围可以使动力转化装置工作正常并且高效率，当潮汐变化时水位升高时，这个螺杆调节装置就会被智能控制系统控制使螺杆升高，同样地，当水位降低时，这个螺杆调节装置就会降低螺杆。由于波浪方向的不规则变化，波浪很可能从不同方向来推起浮筒，从而会破坏相连的动力输入连杆，动力转换装置也包括一个可自由活动的关节，这个关节将动力输入连杆与齿轮传动装置连在一起，自由关节装置可以吸收来自不规则波浪运动造成的冲击，它可以避免动力输入连杆遭到破坏，还可以避免在齿轮传动装置中的齿轮遭到松脱。 

配重和保护装置通过绳索与浮筒连接，来提高能量转换效率和在大浪恶劣环境下提供系统保护，它包括配重块，配重块往复垂直运动与浮筒运动方向相反，当波浪推动浮筒时，波浪只需要克服浮筒与配总之差的重量，由于配重的重量略小于浮筒的重量，在提升浮筒过程，能量损失就会大大的减小，同时更多的波浪能就会用于发电，配重和保护装置也包括电动绞盘装置和一个配重锁，在大浪和恶劣环境下，这个配重锁就会锁住配重块，然后电动绞盘装置将浮筒提升到一个预先设定的安全位置。 

智能控制系统包括一些传感器和仪表以及一个控制中心，传感器和仪表收集智能控制波浪发电系统和环境情况的运动信息，然后将这些信息发送到控制中心，控制中心时时刻刻地监控智能控制波浪发电系统，并且如果需要的话就会调节系统。 

本发明提供一种新的和改进的智能控制波浪能发电系统，它克服了上述限制，智能控制波浪能发电系统包括许多新的装置、组件和智能控制系统将波浪能转化为电能，它提供了一种方法将波浪能转化为电能，使之在巨浪和恶劣环境下更有效更安全更实用。在灾害性天气情况下它也提供了一种安全保护措施。 

图纸及数据 

为了更完全的理解本发明，下面结合以下图纸进行以下描述，如下： 

图1描述了一个去掉防腐罩的智能控制波浪能发电系统 

图2是一个在图1中智能控制波浪能发电系统的剖面图 

图3是一个在图1中去掉防腐罩的智能控制波浪能发电系统的顶视图 

图4是一个调节装置的剖面图 

图5是一个和本发明有关的活动关节装置的剖面图 

图6是一个在图1中智能控制波浪能发电系统发电机组的剖面图 

图7A和图7B分别是配重及维护装置的剖面图和配重及维护装置的连接示意图。 

图8是一个十个单元智能控制波浪能发电系统的示意图 

图9是一个智能控制波浪能发电系统的控制机制示意图 

图10是一个展示动力输入连杆、螺杆调节装置和曲柄齿轮工作过程的示意图。 

图11是一个描述在恶劣环境下智能控制系统的工作过程的示意图。 

图纸上的参考数字： 

10：智能控制波浪能发电系统 

21：浮筒 

30：动力转换装置： 

31：动力输入连杆： 

311：螺杆 

312：接头 

313：连接杆 

32：活动把手 

321：活动关节 

321A：第一个活动关节 

321B：第二个活动关节 

322：活动关节外壳 

323：轴承衬套 

324：防尘盖 

325：轴承 

326：垫圈 

327：联接轴 

33：齿轮副传递装置 

331：曲柄齿轮 

332：棘齿齿轮副 

333：主轴 

334：皮带轮 

335：飞轮 

34：曲柄齿轮基座 

35：主轴基座 

40：螺杆调节装置 

41：电动机 

42：螺杆调节装置外壳 

43：齿轮轴 

44：驱动齿轮 

45：丝杆螺母副的螺母齿轮 

46：推力轴承 

50：发电机组 

51：发电机 

52：带离合器的皮带轮 

521：离合器 

53：皮带 

60：配重及维护装置 

61：绞索 

62：配重块 

63：配重块锁 

64：电动绞盘装置 

641：绞盘电机 

642：齿轮变速箱 

643：电动绞盘 

644：动滑轮 

645：定滑轮 

65：配重装置底座 

70：计算机智能控制系统 

71：单元控制中心 

72：集团控制中心 

73：风速测量仪 

74：转速传感器 

75：位置传感器 

76：发电机工作状态组合仪表 

80：组合平台 

81：联接支架 

82：安装支架 

83：基础立柱 

84：安装平台 

85：联接杆防腐蚀罩 

86：绞索防腐蚀罩 

90：可开合的防腐蚀罩 

详细描述一个实施案例图1-9 

虽然本发明是参考以上描述的案例，但应该是明确的不应该局限于本发明的体现。因此本发明的描述只是说明本发明的，不应该限制本发明的范围。 

本发明提供了一种智能控制波浪能发电系统10，它可以从波浪中发出电能，这个智能控制波浪能发电系统10包括浮筒21、动力转化装置30、螺杆调节装置40、发电机组50、配重及维护装置60、智能控制系统70、平台装置80和防腐蚀罩90. 

图1描述了没有防腐蚀罩90的智能控制波浪能发电系统，浮筒21浮在水面上，浮筒21是和动力转化装置30相连接的，动力转化装置30包括主轴333与发电机组50相连，当浮筒21随着波浪的运动而上下往复运动，动力转化装置30将浮筒21的垂直运动转化为主轴333的旋转运动，从而驱动发电机组50发出电能。 

配重及维护装置60与浮筒21相连接，在正常情况下，配重及维护装置60减少波浪推举浮筒的重力，所以更多的波浪能被用来发出电能，在大浪和恶劣天气下，配重及维护装置60可以将浮筒20提升到一个安全的位置。 

图2描述的是浮筒21、组合平台80和动力转换装置30.组合平台80包括连接支架81、安装支架82、基础立柱83、安装平台84、连接杆防腐蚀罩85和绞索防腐蚀罩86，浮筒21通过连接支架81、安装支架82固定在基础立柱83上，基础立柱83打桩固定在岩石层里，在连接连接支架81与安装支架82的连接点上，能允许浮筒随波浪上下浮动，例如，双排密封球支撑，安装平台84通过安装支架82固定在基础立柱83上。 

动力转化装置30包括齿轮传动装置33、动力输入连杆31、活动把手32、曲柄齿轮基座34和主轴基座35。 

浮筒21通过连接支架81与动力输入连杆31相连接，当浮筒随着波浪上下往复运动时，动力输入连杆31带着浮筒21垂直运动，动力输入连杆通过活动把手32驱动齿轮传动装置33。 

如图2所示，动力输入连杆31包括螺杆311、接头312和连接杆313，螺杆311通过接头312与连接杆313相连接，连接杆313与连接支架81相连接使浮筒21和螺杆311建立连接关系。动力输入连杆31和连接支架之间的连接也被展示在图1中。 

如图2所示，齿轮传动装置33包括主轴333、曲柄齿轮331、棘轮332、皮带轮334、飞轮335。活动把手32将螺杆311和曲柄齿轮331连接在一起，曲柄齿轮331与棘轮332相啮合，皮带轮334与发电机组50相连接，动力输入连杆31的垂直运动使曲柄齿轮331旋转运动，曲柄齿轮驱动棘轮332转动，棘轮 332驱动主轴333单方向运动，棘轮332确保主轴333能绕一个方向运动，飞轮335使主轴333旋转平稳，主轴333然后使皮带轮334转动，皮带轮334驱动发电机组50进行发电。 

曲柄齿轮331由主轴基座35固定在安装平台84上。 

如图1所示，安装平台84安装了动力转化装置30、发电机组50、配重及维护装置60、智能控制系统70.他们都安装在安装平台84上，除了浮筒浮在水面上所有部件都在水上面。 

图3描述了一个动力转化装置30的可能实施案例，它包括动力输入连杆31、俩个活动把手32、俩个曲柄齿轮基座34、6个主轴基座35、齿轮传动装置33，其中齿轮传动装置包括俩个曲柄齿轮331、俩个棘轮332、俩个皮带轮334、三个飞轮335和主轴333. 

一套动力输入连杆31、一套活动把手32、一套曲柄齿轮331、一套棘轮332和一套曲柄齿轮基座34被安装在配重及维护装置60的两侧，配重及维护装置在安装平台84的中间，每一边，动力输入连杆31通过活动把手32与曲柄齿轮331相连接，曲柄齿轮331与棘轮332相连接，并且通过曲柄基座34安装在安装平台84上，飞轮335、棘轮332和皮带轮334都是安装在主轴333上，皮带轮334被安装在每个主轴333的末端处，这种布局可以保证主轴333的稳定性和安装平台84的平衡。其他的装置也是如此，例如，一个或者俩个飞轮335、俩个或者四个主轴基座35。 

图4描述了螺杆调节装置40的工作原理示意图，螺杆调节装置40包括电动机41、外壳42、齿轮轴43、驱动齿轮44、丝杆螺母齿轮45、推力轴承46，齿轮轴43、驱动齿轮44、丝杆螺母齿轮45和推力轴承46都是安装在外壳42的内部，电动机41被安装在外壳42的顶部，电动机41和齿轮轴43连接在一起。驱动齿轮44安装在齿轮轴43上，并且和丝杆螺母齿轮45相啮合，丝杆螺母齿轮45和丝杆311相啮合，丝杆螺母齿轮45连接着推力轴承46，电动机41驱动齿轮轴43，使驱动齿轮转动，然后使丝杆螺母齿轮45转动，丝杆螺母齿轮45的转动可以提升或者降低丝杆311，推力轴承46固定在丝杆螺母齿轮45上。 

图5描述的是活动把手32，活动把手32包括俩个活动关节321A、321B、一个活动关节外壳322，第一个活动关节321A在活动关节外壳322里并且安装在曲柄齿轮331上，第一个活动关节321A可以将丝杆311的垂直运动转化为曲柄齿轮331的旋转运动，第二个活动关节321B是固定在活动关节外壳322上，并且在活动关节外壳42里，然后和丝杆调节装置40相连接，第二个活动关节321B通过丝杆调节装置40与丝杆311相连接，每个活动关节321包括轴承衬套323、防尘盖324、轴承325、垫圈326，连接轴327，第一个活动关节321A里 的连接轴327固定在活动关节罩321里，第二个活动关节321B里的连接轴327固定在活动关节罩322里，第一个活动关节321A可以使相连的曲柄齿轮331转动，第二个活动关节321B可以使相连的活动关节外壳322转动，这俩个活动关节321A、321B是相互垂直的。 

活动把手32将丝杆311和曲柄齿轮331连在一起，丝杆311通过活动把手32驱动曲柄齿轮331转动，由于俩个活动关节321A和321B是相互垂直的，丝杆311可以在X轴方向和Y轴方向任意角度上进行转动而不会破坏活动把手32和曲柄齿轮331. 

图6描述了发电机组50的结构，发电机组50包括多个发电机51、皮带轮52和皮带53，离合器皮带轮52包括一个离合器521，发电机51和离合器皮带轮52相连接，离合器皮带轮52通过皮带53与离合器334相连接，发电机启动或停止是由离合器皮带轮52里的离合器521所决定的，发电机51发电比例是预先设定好的以至于根据不同波浪情况进行组合发电。 

其中一种发电机组50的结构图如图3所示，发电机组50包括四个电机51、四个离合器皮带轮52、四个皮带53，俩个电机51、俩个离合器皮带轮52、俩个皮带轮53在主轴52的末端和离合器334相连接，其他的实施案例也是有可能的，使用俩个发电机51、俩个离合器皮带轮52和俩个皮带53. 

图7A和图7B描述了一个能够体现配重及维护装置60的实施案例，如图7A所示，配重及维护装置60包括了绞索61、配重块62、配重锁63、电动绞盘装置64和配重装置底座65，如图7B所示，电动绞盘装置64包括绞盘电机641、齿轮变速箱642、电动绞盘643、一个动滑轮644、和多个定滑轮645组成，绞索61的一端连着浮筒21，另一端绑在电动绞盘643上。绞索61穿过定滑轮645和动滑轮644，配重块62与动滑轮644固定在一起。配重块锁63和电动绞盘装置64安装在配重底座65上。绞盘电机641被固定在一个系在电动绞盘643的齿轮变速箱642上。绞盘电机641驱动变速箱642旋转电动绞盘643。电动绞盘643旋转，就能收紧或放松绞索61，分别向上或向下移动浮筒21。 

图3描述了智能控制系统70的实施案例，智能控制系统70包括一个单元控制中心71、一组控制中心72、风速测量仪73、转速传感器75和四个发电机状态组合仪表76，风速测量仪73被固定在安装支架82上，风速传感器74被安装在飞轮335旁边，位置传感器75被安装在曲柄齿轮331的旁边，一个位置传感器75用于一个曲柄齿轮331，发电机状态组合仪表76连接着发电机51，一个状态仪表76应用于一个发电机51，传感器、仪表、风速测量仪76、速度传感器74、俩个位置传感器75、四个状态仪表76都是和单元控制中心71相连接。单元控制中心71是与集团控制中心72相连，智能控制系统70被安装在安装平 台84上面，电机状态仪表76和发电机51的连接、传感器仪表和单元控制中心71的连接、单元控制中心71与集团控制中心72的连接都没有在图3中展示。 

如图2所示，位于安装平台84下面的一部分连接杆313是被连接杆防腐蚀罩85保护着，未在图2中显示的位于安装在安装平台84下方的一部分绞索61也被绞索防腐蚀罩86保护着，浮筒21、连接杆313、连接支架81、安装支架82、安装平台84的底部均由防腐蚀材料制成，或表面经过防腐蚀处理。 

智能控制波浪能发电系统10可以被多个叠加起来从而组装成发电厂，发电厂可能包括一个或者多个独立的智能控制波浪能发电系统10，智能控制波浪能发电系统10的数量是由波浪的状态和预期的输出功率来决定的。 

图8描述了一个带有智能控制波浪能发电系统10的发电厂实施案例，其他的实施案例也是可能的，例如，一个或者数百个智能控制波浪能发电系统10组成的发电厂，如图8所示，每个智能控制波浪能发电系统10都有一个可开合的防腐蚀罩90. 

发电厂的控制原理如图9所示，集团控制中心72协调和控制单元控制中心71，单元控制中心72控制风速测量仪73、转速传感器74、位置传感器75、发电机工作状态组合仪表76、电动机41、离合器521、绞盘电机641和配重锁63，当发电厂中只有一个智能控制波浪能发电系统时，集团控制中心72可以被去除，当发电厂中有俩个或者更多智能控制波浪能发电系统10时，智能控制波浪能发电系统10的集团控制中心72就会连接在一起。 

操作——模型——图1-6，10-11 

我们将要讨论智能控制波浪能发电系统10的正常运行情况，包括调整、维护和安全。 

正常操作 

如图1，在智能控制波浪能发电系统10正常运行中，动力转化装置30根据波浪运动将浮筒21的垂直运动转化为主轴333的旋转运动，主轴333驱动发电机51从而产生电能，电能再被发送到岸上。 

运动转换 

如图2，当波浪上升时，推动浮筒21和螺杆311，螺杆311通过活动把手32使曲柄齿轮331向上运动，以至于螺杆311的垂直运动被转化为曲柄齿轮的旋转运动，曲柄齿轮331带动棘轮332，棘轮332驱动主轴333，主轴333带动皮带轮334和飞轮335，如图6所示，皮带轮334通过皮带53驱动离合器的皮带轮52，离合器皮带轮52驱动电机51来进行发电。 

如图2所示，当海浪退去时，会带动浮筒21和螺杆311下落，活动把手32再次将螺杆311的垂直运动转化为曲柄齿轮331的旋转运动，带动曲柄齿轮331 下降，但是，这时棘轮332是脱离的不能随着曲柄齿轮331而转动，因此，当海浪退去时，由于惯性和飞轮335的扭矩，主轴333会继续沿一个方向运动。换句话说，主轴333总会沿一个方向运动，使发电机组50持续不断的产生电能。 

总而言之，海浪的上升和下降会引起浮筒21和螺杆311的向上和向下运动，导致曲柄齿轮331旋转往复运动，棘轮332将曲柄齿轮331的旋转往复运动转换成主轴333的单方向旋转运动，并使电机51产生电能。 

如图2所示，当波浪上升时，螺杆311通过活动把手32顺时针旋转曲柄齿轮331，曲柄齿轮331驱动棘轮332做逆时针旋转运动，棘轮332驱动主轴333和飞轮335做同一个方向旋转运动，也就是逆时针旋转运动，当海浪退去时，带动浮筒21和螺杆311下落，螺杆311带动曲柄齿轮331逆时针旋转运动，但是棘轮332会阻止主轴333带动曲柄齿轮331做旋转运动，由于惯性和飞轮的扭矩，主轴333继续逆时针旋转运动，因此主轴333总是逆时针旋转。 

如图10所示，在正常工作时，曲柄齿轮331在两个位置间做往复的旋转运动，一个极高点A和一个极低点B，曲柄齿轮331在波浪的波峰时达到极高点A，曲柄齿轮331在波浪低谷时达到最低点B，曲柄齿轮331的位置可以由活动把手32的位置决定，如图10所示，在图10中，最高点A显示活动把手32在十一点半方向，低位点B显示活动把手32在六点半钟的方向。这里还有一个中间点C，那就是当浮筒位于水平面上时，活动把手32在九点钟方向。其余情况下的详细说明，我们将要用活动把手的位置来表示曲柄齿轮331的位置，例如，当我们说曲柄齿轮331在九点钟方向时，这意味着活动把手32处于九点钟方向。 

如图5所示，除了将螺杆311的垂直运动转换为曲柄齿轮331的旋转运动，活动把手32也能将螺杆311的水平运动转换为321A和321B两个活动关节的旋转运动，第一个活动关节321A可以与曲柄齿轮331连接旋转运动，第二个活动关节321B可以与第一个活动关节321A连接旋转运动，两个活动关节321A和321B可以相互垂直运动，他们可以使螺杆311以任意角度沿x轴和y轴转动而不损害活动把手32或曲柄齿轮331。因为它们可能会导致螺杆311以任意角度沿X轴和Y轴旋转。而活动把手32可以允许螺杆311做水平运动。 

制衡 

如图11，配重块62可以上下运动并且与浮筒21运动方向相反，配重块62的重量略低于浮筒载荷，其中包括一部分额外的重力需要算进去，包括浮筒21、连杆机构31、螺杆调节装置40和活动把手32的重力。当波浪推起浮筒载荷向上，配重块62下移，这样可以减少波浪提升的重力，有了配重块62，波浪可以将浮筒21和连杆机构31推到更高的位子，曲柄齿轮331也能运动到一个更大的角度，主轴333旋转得更快。因此，少量的波浪能亦可用于提高载重负载， 而更多的波浪能量可以用于主轴333旋转并产生电能。当海浪退去，重力拖曳浮筒21下沉，因为浮筒载荷的重量比配重块62更重。 

例如，假设浮筒载荷的总重量，包括浮筒21、连杆机构31、螺杆调节装置40、和活动把手32，总共重500千克，配重块重400千克，海浪向上的浮力1000千克。如果没有配重块62，海浪需要500千克的力升起浮筒载荷，剩余500千克力用于主轴333旋转产生电能。在有配重块62的情况下，海浪需要花费只是100千克力(500千克-400千克)升起浮筒载荷，可以把余下900千克力驱动主轴333产生电能。 

因此，制衡和维护装置60可以增加波浪的能量来驱动主轴333和发电机组50产生电能。制衡和维护装置60提高了计算机智能控制波浪发电厂系统10的能源转换效率。 

调整，维护和安全 

智能控制系统70，能够通过传感器和仪表，包括通过风速测量仪73、转速传感器74、位置传感器75、发电机工作状态组合仪表76等，监控智能控制波浪能发电系统10的工作运行状况。基于传感器和仪表的反馈，单元控制中心71可以通过螺杆调节装置40，提高或降低螺杆311的位置，以及启动或停用发电机51，用以提高能量转换效率。在严峻的波浪和天气条件下，智能控制系统70还可以升起浮筒21和关闭智能控制波浪能发电系统10用以保护整个系统。 

螺杆调整 

图10显示曲柄齿轮331旋转往复的运动。如上所述，曲柄齿轮331总是在极高点A与极低点B两个位置间做往复的旋转运动，即曲柄齿轮331的旋转运动范围。如图10，当海浪从波谷逐渐升高到高峰的过程中，带动浮筒21向上，曲柄齿轮331从极低点六点半点钟的位置B，经过九点钟的中间位置C，到达制高点十一点半钟的位置A。当波浪从高峰回落到波谷，浮筒21落下，曲柄齿轮331从制高点十一点半钟的位置，通过中间点九点钟位置，下降至六点半钟的极低点位置。 

极高点A和极低点B，以及曲柄齿轮331的旋转运动范围，取决于海浪的高度、水平位置以及活动把手32与浮筒21之间的距离。当浮筒21处于水平位置时，曲柄齿轮331应该处于九点钟的位置，这意味着它的旋转区域应该在以九点钟为中心的位置上。这种旋转区域对于任何给定的波高，波能量输出达到最大化。此外，这种旋转区域，最大限度地排除曲柄齿轮331必须避免的两个位置，即12点和6点钟方向。如果无法避免这两个位置，曲柄齿轮331将在转到这两个位置时停留在这两个位置，海浪会拖动浮筒21撞击到活动把手32。对于一个特定的波浪高度，理想的旋转区域应在以九点钟为中心位置的范围内。 

然而，由于水位的波动，曲柄齿轮331并不一定会在理想的区域往复旋转。实际的旋转区域可能会与理想的旋转区域不同。计算机智能控制系统70会通过位置传感器75，将曲柄齿轮331的旋转区域显示出来。基于位置传感器75反馈的信息，计算机智能控制系统70会比较理想的旋转区域和实际旋转区域之间的差异。如果计算机智能控制系统70认为这两者之间的差异过大，它会发出指令给螺杆调节装置40以提高或降低螺杆311的高度，用于改变活动把手32和浮筒21之间的距离，使实际的旋转区域与匹配理想的旋转区域相匹配。 

例如，如果曲柄齿轮331可取的旋转区域在十点钟到八点钟范围内，而实际的旋转区域在九点钟和七点钟范围之间，螺杆311会被升高以增加活动把手32和浮筒21之间的距离，从而将曲柄齿轮331顺时针旋转到十点钟至八点钟之间的旋转区域。借助螺杆调节装置40，智能控制系统70可容纳因潮汐或季节性变化引起的水位波动，保持曲柄齿轮331的旋转区域接近理想的旋转区域。 

螺杆调节装置40的操作可以用图4来描述。螺杆调节装置40旋转螺杆311，以适应活动把手32和图中未标示出来的浮筒21之间的距离。电动机41驱动齿轮轴43。齿轮轴43旋转驱动齿轮44，以驱动丝杆螺母齿轮45。由于推力轴承46被固定在螺杆调节装置外壳42上，丝杆螺母齿轮45的垂直运动受到推力轴承46的抑制。丝杆螺母齿轮45旋转而不垂直移动，但驱使螺杆311向上或向下移动。电动机41驱动齿轮轴43、驱动齿轮44和丝杆螺母齿轮45顺时针或逆时针任一方向旋转，用以升高或降低螺杆311。 

发电机启动 

发电机功率是预先设定好的，通过增加命令发电机功率可以被分类。图3显示了一个发电机组50，它由四台发电机51组成。我们假设四台发电机51分别为G1，G2，G3和G4，他们的额定功率以递增的顺序排列。换句话说，额定功率的发电机G4的额定功率一定比发电机G1，G2，和G3三台发电机的额定功率的总和大；G3的额定功率比G1和G2的总额定功率大；发电机G2的额定功率大于发电机G1的额定功率。 

基于历史上相关的波浪数据数据，波浪能被分为十五个级别。当波浪的能量超过十五个级，海浪情况被视为极具破坏性，这时计算机智能控制系统70将关闭所有发电机51。四台发电机G1，G2，G3和G4，会根据不同的波浪能量级别被启动。表1显示了发电机的启动和波的能量水平之间的关系： 

图表1.波浪能强度水平和发电机组的匹配表。 

波浪能强度水平	发电机匹配关系
		1	G1

[0143] 

2	G2
		3	G2+G1
4	G3
		5	G3+G1
6	G3+G2
		7	G3+G2+G1
8	G4
		9	G4+G1
10	G4+G2
		11	G4+G2+G1
12	G4+G3
		13	G4+G3+G1
14	G4+G3+G2
		15	G4+G3+G2+G1

发电机51的组合允许发电机组50工作在比单个电机要宽的波浪能范围，如果是一台发电机，当波浪能强度太强时就会损毁发电机，而当波浪能强度太弱时，又会拖不动发电机而不能工作。发电机51的组合可以使智能控制系统达到一个针对当时海浪能情况的合适功率，基于速度传感器74和仪表75反馈的信息，智能控制系统70决定多少发电机51工作，智能控制系统70可能决定一个、两个、三个或者四个发电机51工作。 

图6显示离合器皮带轮52的离合器521与发电机51连接，则电机51就开始工作，离合器皮带轮52的离合器521与发电机51断开连接，则发电机51停止工作。 

调整、维护和安全 

智能控制系统70分析来自风速测量仪73、转速传感器74、位置传感器75、发电机工作状态组合仪表76的反馈信息来决定智能控制波浪能发电系统10是否处于正常工作，或者是否可以工作在目前的波浪和天气条件下。如果智能控制系统70决定由于本身状态或者波浪或者天气情况，智能控制波浪能发电系统10应该被关闭，智能控制系统70调整平衡及维护装置60和螺杆调节装置40来使浮筒上升到一个预先设定的安全位置，智能控制系统70也停止发电机51来关闭智能控制波浪能发电系统10。 

如图11显示，如果要升起浮筒21，计算机智能控制系统70会利用固定在安装平台84上的配重块锁63，锁住配重块62，然后启动电动绞盘装置64和螺 杆调节装置40把浮筒21，提升到预先设定的位置进行维修保养等工作或者避险。 

结论、后果和范围 

虽然上面的描述包含了许多特殊性，这些不应该被解释为任何实施例的范围的限制，但作为它们的各种实施例的例证，各种实施例提供的范围内许多其他的影响和变化是可能的。例如，齿轮传动组件33的另一实施例可能包括通过带或链连接的曲柄齿轮和一个棘轮。 

因此保护范围应当由所附权利要求书决定，而不是由给出的实施案例确定。 

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种应用在海上的智能控制波浪能发电系统

包括：

一个浮筒：

一种带有浮筒的转化装置将垂直运动转化为旋转运动：

至少一个连接浮筒的动力输入连杆，加上一个将动力输入到主轴的齿轮传动装置：

多个带有齿轮传动装置的发电机，其中齿轮传动装置传递的旋转运动通过发电机转化为电能：

一种智能控制系统搜集和分析环境信息，这种智能控制波浪能发电系统包括很多传感器、仪表、指令信息和一些转化指令：

一个平台装置

智能控制波浪能发电系统适应来自不同方向的不规则变化莫测的波浪变化，并且通过智能、实用高效的方式将波浪能转化为电能。

2.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中动力输入连杆有可能是螺纹杆。

3.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中齿轮传动装置包括至少一个曲柄齿轮再加上一个动力传递连杆，至少有一个棘轮齿轮同步啮合或通过其他方式驱动主轴，并且至少有一个皮带轮安装在主轴上，主轴对发电机提供推动力。

4.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中齿轮传动装置还至少有一个活动把手连接动力输入连杆和曲柄齿轮以防止动力转换装置被来自各个方向的，不规则的，不可预测的波浪所破坏。

5.按照权利要求4的一种智能控制波浪能发电系统，其中活动把手包括第一个活动关节与浮力传递连杆连接，第二个活动关节与曲柄齿轮连接，第一个活动关节可以在浮力连杆方向做任意角度旋转运动，第二个活动关节可以在曲柄齿轮上做任意角度旋转运动，这样组成的活动把手就可以在X轴和Y轴上做任意角度的旋转运动。

6.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，还至少包括一个螺纹杆调节装置与动力输入连杆相组装，由一个电动马达、驱动齿轮、从动齿轮和丝杆螺母组成，以调节螺杆与浮筒之间的距离来适应潮汐变化引起的海平面变化。

7.按照权利要求6的一种智能控制波浪能发电系统，其中螺纹杆调节装置是由智能控制系统来调节动力输入连杆和浮筒之间的长度，以至于曲柄齿轮会在规定的理想区间正反方向旋转。

8.取消

9.按照权利要求8的一种智能控制波浪能发电系统，其中平衡和维护装置还包括配重锁贺人绞盘组成，这个装置受控于智能控制系统，以至于当遇到大浪和灾害性天气时，智能控制系统就会监测到，配重锁可以把浮筒提升到一个预先设定的安全位置。

10.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中由智能控制系统根据不同波浪能级别来控制一台发电机单独工作或者与其他发电机组合工作。

11.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中安装平台包括至少一根立柱打入海床底部，来支撑装有曲柄齿轮传动装置、发电机单元、配重和平衡装置、智能控制系统、安装在平台底部的浮筒装置的整个平台。

12.按照权利要求11的一种智能控制波浪能发电系统，其中动力输入连杆与连接支架相连接。

13.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中多个传感器和监测仪表中包括每台有一个显示发电状态的仪表，至少有一个风速监测仪，至少有一个监测飞轮的转速传感器，至少有一个曲柄齿轮的角度传感器。

14.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中这个系统可以由若干个发电单元组成，每个发电单元系统都有一个单独的控制中心，同时也被一组控制中心来控制。

15.取消

16.取消

17.取消

18.一种应用在海上的智能控制波浪能发电系统包括：

一个根据波浪运动可以上下来回运动的漂浮装置

一个可以将垂直运动转换为旋转运动的、连接在浮筒装置上的动力转换装置

这个装置包括：

至少一个连接在可以来回上下运动的浮筒装置上的动力输入装置。

一个齿轮传动装置包括至少一个连接在动力输入装置的曲柄齿轮和至少一个由曲柄齿轮同步驱动的棘轮，这个装置可以将动力输入装置的垂直运动转换为曲柄齿轮和棘轮的旋转运动。

一个自由关节装置将动力输入装置和曲柄齿轮连接在一起，这个装置可以使动力输入装置在X轴方向和Y轴方向任意角度的自由运动。

一个可以调节自由关节和动力输入装置底端之间距离的调节装置，这个装 置可以使曲柄齿轮一直来回转动在理想的预设的区间。

一个由动力转换装置提供能量的发电装置：

一个连接在浮筒装置上的平衡和配重装置，这个装置可以减少波浪能在提升浮筒装置过程中的损失，最大化的通过发电机装置将波浪能转换为电能，同时可以使智能控制波浪发电系统避免灾害性天气的破坏：

一个智能控制装置，当先前设置的状态发生变化时。这个装置可以通过监测装置来分析处理环境情况和发电装置的情况，从而调整转换装置、发电机装置和配重平衡装置：

智能控制波浪能发电系统可以高效率地最大限度地将无规律的和变化莫测的来自不同方向波浪运动成功地转换成电能：

19.(新增)如权利要求18所述的系统，进一步包括至少一个调整装置，用于调节所述浮力传递连杆的长度，以使所述曲柄齿轮在预定的理想的区域内往复转动，包括一个电动机，一个由电动机驱动的第一齿轮，一个和第一齿轮相连的丝杆螺母齿轮，从而带动动力输入连杆向上或向下。

20.(新增)将垂直运动转化为旋转运动的动力转化方式包括：至少有一个动力输入连杆，至少一个齿轮传动系统，其中齿轮传动系统包括至少一个与动力输入连杆相连的曲柄齿轮。

然而动力转化方式可以成功的通过有效实用的方式将不规则、不可预测或者部分垂直运动转化为稳定的旋转运动。

21.(新增)根据权利要求20的动力转化装置包括至少一个活动把手，活动把手将动力输入连杆与齿轮转化装置的曲柄齿轮相连接，其中活动把手包括第一活动把手和第二活动把手，第一活动把手在活动把手罩内，并且安装在曲柄齿轮上，第二活动把手安装在波动把手罩上，并且与动力输入连杆相连。第一活动把手可以在曲柄齿轮上任意方向运动，第二活动把手可以在第一活动把手上任意方向运动，以至于动力输入连杆可以在X轴方向和Y轴方向上任意角度旋转运动。

22.(新增)如权利要求21所述的系统，进一步包括至少一个调整装置，用于调节所述浮力传递连杆的长度，以使所述曲柄齿轮在预定的理想的区域内往复转动，包括一个电动机，一个由电动机驱动的第一齿轮，一个和第一齿轮相连的丝杆螺母齿轮，从而带动动力输入连杆向上或向下。

 

Claims (18)

1.一种应用在海上的智能控制波浪能发电系统 

包括： 

一个浮筒： 

一种带有浮筒的转化装置将垂直运动转化为旋转运动： 

至少一个连接浮筒的动力输入连杆，加上一个将动力输入到主轴的齿轮传动装置： 

多个带有齿轮传动装置的发电机，其中齿轮传动装置传递的旋转运动通过发电机转化为电能： 

一种智能控制系统搜集和分析环境信息，这种智能控制波浪能发电系统包括很多传感器、仪表、指令信息和一些转化指令： 

一个平台装置 

智能控制波浪能发电系统适应来自不同方向的不规则变化莫测的波浪变化，并且通过智能、实用高效的方式将波浪能转化为电能。 

2.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中动力输入连杆有可能是螺纹杆。 

3.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中齿轮传动装置包括至少一个曲柄齿轮再加上一个动力传递连杆，至少有一个棘轮齿轮同步啮合或通过其他方式驱动主轴，并且至少有一个皮带轮安装在主轴上，主轴对发电机提供推动力。 

4.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中齿轮传动装置还至少有一个活动把手连接动力输入连杆和曲柄齿轮以防止动力转换装置被来自各个方向的，不规则的，不可预测的波浪所破坏。 

5.按照权利要求4的一种智能控制波浪能发电系统，其中活动把手包括第一个活动关节与浮力传递连杆连接，第二个活动关节与曲柄齿轮连接，第一个活动关节可以在浮力连杆方向做任意角度旋转运动，第二个活动关节可以在曲柄齿轮上做任意角度旋转运动，这样组成的活动把手就可以在X轴和Y轴上做任意角度的旋转运动。 

6.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，还至少包括一个螺纹杆调节装置与动力输入连杆相组装，由一个电动马达、驱动齿轮、从动齿轮和丝杆螺母组成，以调节螺杆与浮筒之间的距离来适应潮汐变化引起的海平面变化。 

7.按照权利要求6的一种智能控制波浪能发电系统，其中螺纹杆调节装置是由智能控制系统来调节动力输入连杆和浮筒之间的长度，以至于曲柄齿轮会在规定的理想区间正反方向旋转。 

8.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，还包括一个连接浮筒的平衡和维护装置，其中这个装置包括一个配重块，通过绞索来连接浮筒中间，这样波浪能的损失就会减小，并且波浪能就会最大限度的转化为电能。 

9.按照权利要求8的一种智能控制波浪能发电系统，其中平衡和维护装置还包括配重锁贺人绞盘组成，这个装置受控于智能控制系统，以至于当遇到大浪和灾害性天气时，智能控制系统就会监测到，配重锁可以把浮筒提升到一个预先设定的安全位置。 

10.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中由智能控制系统根据不同波浪能级别来控制一台发电机单独工作或者与其他发电机组合工作。 

11.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中安装平台包括至少一根立柱打入海床底部，来支撑装有曲柄齿轮传动装置、发电机单元、配重和平衡装置、智能控制系统、安装在平台底部的浮筒装置的整个平台。 

12.按照权利要求11的一种智能控制波浪能发电系统，其中动力输入连杆与连接支架相连接。 

13.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中多个传感器和监测仪表中包括每台有一个显示发电状态的仪表，至少有一个风速监测仪，至少有一个监测飞轮的转速传感器，至少有一个曲柄齿轮的角度传感器。 

14.按照权利要求1的一种智能控制波浪能发电系统，其中这个系统可以由若干个发电单元组成，每个发电单元系统都有一个单独的控制中心，同时也被一组控制中心来控制。 

15.一种将垂直运动转化为旋转运动的动力转换装置包括： 

一个动力输入连杆： 

一个齿轮传动装置，包括一个和动力输入连杆的曲柄齿轮、一个和曲柄齿轮相啮合的棘轮或者是由曲柄齿轮通过其他方式同步驱动的装置： 

一套将动力输入连杆和曲柄齿轮连接在一起的中心旋转装置，可以使动力输入连杆可以自由的在X轴和Y轴上任意角度的旋转： 

一套装置包括与浮筒相连接的浮力传递连杆、螺杆和可以调节螺杆长短的螺杆调节装置，可以让曲柄齿轮在理想区间来回转动： 

动力转换装置将会成功的将无规律的、可变的或者是不平整的垂直运动通过有效的实用的方式转化为稳定可靠的旋转运动： 

16.按照权利要求15的一种智能控制波浪能发电系统，活动把手装置由连接在曲柄齿轮上的第一活动关节和连接在动力输入连杆的第二关节成垂直角度连接。第一关节可以在曲柄齿轮上任意角度的自由转动，第二关节可以在第一 关节上任意角度的自由转动，从而动力传递连杆可以在X轴方向和Y轴方向上任意角度的自由转动。 

17.一种将垂直运动转换为旋转运动的动力转换方法： 

至少一个动力输入连杆： 

一个齿轮传动装置包括至少一个连接动力输入连杆的曲柄齿轮、至少一个由曲柄齿轮同步驱动的棘轮，这个装置将动力输入连杆的垂直运动转换为曲柄齿轮和棘轮的旋转运动。 

一个活动关节装置将动力输入连杆与曲柄齿轮连接在一起，可以使动力输入连杆在X轴方向和Y轴方向上任意角度的自由转动。 

一个可以调节自由关节和动力输入装置底端之间距离的调节装置，这个装置可以使曲柄齿轮一直来回转动在理想的预设的区间。 

动力转换装置将会成功的将无规律的、可变的或者是不平整的垂直运动通过有效的实用的方式转化为稳定可靠的旋转运动 

18.一种应用在海上的智能控制波浪能发电系统包括： 

一个根据波浪运动可以上下来回运动的漂浮装置 

一个可以将垂直运动转换为旋转运动的、连接在浮筒装置上的动力转换装置 

这个装置包括： 

至少一个连接在可以来回上下运动的浮筒装置上的动力输入装置。 

一个齿轮传动装置包括至少一个连接在动力输入装置的曲柄齿轮和至少一个由曲柄齿轮同步驱动的棘轮，这个装置可以将动力输入装置的垂直运动转换为曲柄齿轮和棘轮的旋转运动。 

一个自由关节装置将动力输入装置和曲柄齿轮连接在一起，这个装置可以使动力输入装置在X轴方向和Y轴方向任意角度的自由运动。 

一个可以调节自由关节和动力输入装置底端之间距离的调节装置，这个装置可以使曲柄齿轮一直来回转动在理想的预设的区间。 

一个由动力转换装置提供能量的发电装置： 

一个连接在浮筒装置上的平衡和配重装置，这个装置可以减少波浪能在提升浮筒装置过程中的损失，最大化的通过发电机装置将波浪能转换为电能，同时可以使智能控制波浪发电系统避免灾害性天气的破坏： 

一个智能控制装置，当先前设置的状态发生变化时。这个装置可以通过监测装置来分析处理环境情况和发电装置的情况，从而调整转换装置、发电机装置和配重平衡装置： 

智能控制波浪能发电系统可以高效率地最大限度地将无规律的和变化莫测 的来自不同方向波浪运动成功地转换成电能。 

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