CN103189639A - 海浪发电站 - Google Patents

Abstract

公开了由包括支撑结构(1a，1b)的各个相互连接的功能单元提供的海浪发电站。支撑结构(1a，1b)当部署在海中时在下端终止于将在单个点处锚定于块(9e)的固定支架(9c)。能沉入水中的升起浮体(2)当部署在海中时为海浪发电站提供浮力。升起浮体(2)附接至支撑结构(1a，1b)，由在支撑结构(1a，1b)的上端终止支撑结构(1a，1b)的平台(8)支撑的电力生成子系统(A)。传动部件(4，4a，18)在一端附接至浮体(3)并且在另一端附接至电力生成子系统(A)，将波浪运动从浮体(3)传送至电力生成子系统(A)。

Description

海浪发电站

技术领域

本发明涉及海浪发电站和其部署的方法，其中，该海浪发电站包括收集来自海浪的波浪能量的浮体；并且尤其涉及包括用于海浪发电站的至少一个支撑部件的海浪发电站，其中，通过在浮体中中央定位的孔布置和定位至少一个支撑部件，其中浮体中的孔提供了从浮体的顶面至浮体的底面的通道；其中，该方法包括将自升式锚附接至海浪发电站的步骤，以及利用自升式锚将海洋发电站定位在海洋海床上的步骤。 

背景技术

与现有技术中更传统发电能源相比，不同设计的海浪发电站是可替选的能源的已被熟知的示例。然而，现只有海洋发电站的极少的成功商业设备(installation)。海洋发电站优选地安装在提供波浪稳定状态的海洋的区域中。这意味着优选的位置为具有恶劣天气状况的海洋的区域。这意味着海浪发电站需要为耐用和坚固的结构，这就增加了建设设备的成本以及通常的维护设备的成本。 

因此，波浪发电站的能量生产的效率是最重要的。尽管波浪发电站的机能对于本领域技术人员来说简单易懂，但是改良这种设备的效率已被证明是一种挑战。设备成本、预期的维护成本等等必须与能量的大概生成成果比较，并且与为市场提供能量的更传统的发电能源相比能量生成必须为更据经济竞争力的以使其能被当做真正可替选的发电能源。 

改进海浪发电站的经济性意味着设备应该更便宜地建造和安装，并且同时能禁受住环境状况。进一步，维护成本应被降低，且应改进将波动转换成例如电能的效率。改进和/或减少海浪发电站的复杂性并不只是改进海浪发电站的经济性，还是为未来的环境友好可持续发展技术的新兴领域的重要贡献。 

US 5,359,229公开了将波动转换成电能的设备，包括互相连接从而提供传动轴持续转动的一系列转换单元，该传动轴连至发电机。每一转换单元包括具有浸入在水体表面以下的下部和在水表面上方延伸的顶部的塔。通过将塔锚定在 水体的基底，将塔保持在相对于水表面的固定位置处。附接至塔的为随着水体表面上的波浪的起落而起落的漂浮物。漂浮物具有大体上球形外部和内部腔体。压舱物(诸如水)被包含在内部腔体内以为漂浮物提供重量。漂浮物进一步具有通过其纵轴的中央开口。安装于中央开口之内的为具有导向轴套和多个固定到导向轴套的轴承的中央导向构件。中央导向构件允许漂浮物可伸缩地安装在塔周围。漂浮物从而被引导，以使得其会在与塔的纵轴平行的方向上沿着塔向上和向下滑动。通过锚定的塔的固定位置使设计易受恶劣天气状况的攻击，并且塔必须能够抵挡由于可能的巨大波浪造成的强大的力。尽管波浪可以溅泼设备，但是当所有多个漂浮物同时被升高时，其将会联合，具有可将一个或多个塔撕开的组合的浮力。 

US 6,935,808描述了用于消散海浪能量和/或用于将这种能量转换成电能的防浪堤。提出的防浪堤据说是比现有的解决方案更容易且更便宜的建造，其可被构造在一个位置，然后被拖拽至期望的位置并在那安装。一方面，该发明涉及用于在海洋中消散波浪的设备，该装置包括锚定在海底的基座。具有枢轴附接到塔顶的面板的塔从基座伸出来，以使得可以来回摆动。能漂浮的元件被安放在面板后缘处，且面板被配置为以便在面板处于其常规状态时，面板的后缘保持正在海洋表面的上方且前缘保持在海洋中。为促使防浪堤比传统防浪堤可被更容易的安装，基座具有可变的浮力，该浮力可通过将空气泵送到基座中或者将空气排出基座而改变。基座包括具有开口底部的多个单元，可将空气泵送入该开口底部且将空气从该开口底部排出。结果，基座典型地能够相对容易和便宜的制作。然而，该设计只意图供靠近海滩的浅水使用，并且具有带有两个相对定位的漂浮物的限定长度的臂的设计，使其只合适在特定海浪频率下操作。如果相对的定位漂浮物被波动同时升高或降低，则臂不会移动。 

A.Salzer的1957年2月26日US 2783022公开了一种海浪发电站，包括停留在海洋表面的漂浮物。波浪分别地将漂浮物升高或降低。这种漂浮物的运动经由在一端连接至漂浮物且在另一末端连接至齿条与小齿轮传动装置的轴来传递以提供连至小齿轮的轴的旋转运动。轴的旋转运动从而与漂浮物的上下运动相关，则意味着轴的来回双向旋转。该公开的设计包括为设备提供支撑的甲板。在海洋表面水平上方的甲板的位置可被调整。然而，轴到漂浮物顶面的连接点经受可能趋于提供齿条与小齿轮传动装置的轴连接处的磨损和撕扯的来自波动 的强力和来自波动的侧向力。 

P.Foerds Ames的1987年6月9日US 4672222包括能沉入水中的波浪发电站设备，该波浪发电站设备包括近似地形成四面截头体的边缘元件的管状部件和由固定于设备底部的其它管状元件支撑的浮力元件。该设计为自我稳定型，可经受住恶劣天气状况，是模块化的，并且包括独立的具有各自驱动机构的操作点吸收器和从水体表面上的波动产生电力的发电机。这个海浪发电站的模块化设计实现各个模块并排的邻近放置，其中每个各自模块中生成的电力被相加在一起并如同只来自一个电源而被输出。然而，如该公开的图1中所描述的，该设计在浮体54尺寸上提供了隐含的约束。这限制了可从该设计的一个实施例中从波浪中取出的能量的量。提供相互连接的多个模块的能力(其中每一各自模块产生电能)会当然地增加从根据该公开的设备中输出的电力。但是，该设备趋于非常大地覆盖海洋表面的相当大的部分。因此，成本高并且当由其他模块环绕着的模块需要维修时，相互连接的系统中的维护也是问题。 

Mile Dragic的2007年8月13日的PCT/RS2007/000015公开了提供停留在水体上的浮体的上下线性运动的转换的设计，其中通过电线性感应系统或通过将线性活动转换成例如驱动发电机旋转运动来提供线性运动的转换。浮体与固定杆或轴连接或与柔性传动部件(线)连接至浮体重心上或浮体重心以下的点，并且在另一端连至当浮体被波动升高或降低时生成电能的发电机系统。但是，本发明的发明人意识到，尽管这个专利申请的教导提供了超越现有技术的重要改进，但是提供更简单设计的问题保留下来。例如，在这篇公开中，支撑结构包括连接到例如支撑在海床上的垂直侧梁的水平顶梁。浮体的尺寸规定可能的电力输出，且因此，支撑结构的尺寸，例如顶梁的长度，必须被增加以允许浮体的一定的尺寸(或能量输出)。这可能意味例如顶梁的昂贵设计以提供可经受住浮体尺寸和重量的、不同天气状况并同时实现电力生产目标的稳定设计。 

现有技术中存在一些例如提供关于如何将轴的双向运动转换成轴的单向旋转的示例。已知如何转换活塞的来回运动，例如在汽车的发动机中。然而，这些现有技术的发动机解决方案要求例如连至发动机中的活塞的杆可在垂直于活塞来回运动方向的方向中来回运动，其将能够将发动机中凸轮轴转变成单向旋转。如果这种另外的运动自由度被约束，则难以实现这种将活塞运动转换成轴的单向旋转运动的解决方案。 

Solell的1977年11月23日的US 4145885导公开了一种包括自由飞轮装置，齿轮和链条来将第一轴的第一旋转方向和第二轴的第二旋转方向组合成第三轴的单向旋转。例如，第一旋转方向可通过浮体向上的运动来提供，而第二旋转方向可当浮体向下运动时提供。然而，本领域人员已熟知任何齿轮和轴连接提供一种机械系统中的摩擦力，在这种情况中其提供来自海浪发电站的可能的电力输出的损失和减少。在电力传输的理论中，已熟知齿轮对的效率系数为典型的98％，并且来自链条对的效率为典型的97％，即如果该设计不能省略链条，则每对浪费1％的能量。US 4145885的教导包括海上的波浪发电站的设备，其中轴被连接在支撑甲板和海底之间。浮体被布置成沿这个固定轴上下移动。如此，垂直分力分量不能将浮体从一侧移动至另一侧。 

进一步，显而易见的是，减少必需在海浪发电站中使用的齿轮数量的任意设计实际上增加发电生成自身的效率。在这篇引用的公开中，有链条和齿轮的结合，如本领域人员所知，在其自身中添加了另外的典型的3％至4％的能量损失。进一步，在海浪发电站中，轴等遭受由于可变波动状况引起的可变速度。例如，在现有技术中已知，这些变化可为突然的并且因此在海浪发电站的各部分上的损坏可能出现。因此，进一步显而易见的是，齿轮的任何减少，在能量等传送机构中的技术的选择等直接影响设备的生产成本、维护成本和在设备使用期间的设备稳定性、以及可提供产出电力的增长，该增长显著增加这种设备的收益。 

将使漂浮物与传送波浪能量的机构相互连接的传动部件的双向运动进行转化(例如通过提供轴的单向旋转)的技术挑战主要涉及传动轴上下的冲程的长度强烈变化，并且事实上直接涉及海浪的振幅。因此，已知来自汽车发动机的凸轮轴的使用是例如很难如由本领域技术人员很容易理解的来使用的。自由飞轮装置、齿轮、链条等为用于解决这项技术挑战的已知补救方法。然而，波浪的可能大的振幅和相应的强力使这些设计非常复杂。结果不是这样的设计不能运行，但是会有在转化链中由于部件的数量、部件的尺寸等造成的电力的重大损失。海浪的振幅可能小也是个设计挑战。这意味着波浪能量的小数量更适宜能够被使用中的机构转化。这意味着转化链中的损失必须低。利用小波浪振幅的能力对于被认为可持续可选发电能源的海洋发电站是最为重要的。 

当海浪发电站的浮体被增加的波幅升高时，实际上在波浪中被升高的水自 身的动作被浮体获得。当波幅减少浮体降低时，实际上由于浮体实际上下降，浮体自身的重力提供转化链的驱动。容易理解的是，浮体的足够重力对于实现有效的能量转化是必需的。在现有技术中，普遍对漂浮物使用大尺寸本体，参考PCT/RS2007/000015。可是，满足提供浮力和重力两者的要求是个挑战。当波浪将浮体向上升高，是浮体的浮力提供重力(水的重力)并因此提供连接的发电机的输入轴上的任何扭扭矩。如本领域技术人员所知，这最好由巨大的轻的重量体实现。当浮体向下降时，是浮体的重力驱动机构。然而，浮体的增加后的重力可使浮体的当经历经受撞击时经受损坏。撞击是船设计和离岸设计中已被熟知的问题。由于波动，浮体的底面的部分可能跃出水面。当浮体又下降时，浮体的底面会撞击水面。这种碰撞会为设备和浮体自身提供损害。因此，安全问题规定了如果浮体跃出水，浮体内的水应被排空以减轻可能的撞击的影响。 

因此，需要在海浪发电站中的传送波浪能量的浮体的改进设计。 

根据本发明的另一方面，波浪发电站的能量转化的进一步最优化可通过提供浮体的上下运动和浮体停留在其上的水的表面上的波浪系统频率的同步(或共振情况)而实现。在M.Vantorre et.al.发表在Applied Ocean Research 26(2004)61-71中的“Modelling of hydraulic performance and wave energy extraction by a point absorber in heave”文章中，公开了说明共振波浪发电系统如何提供显著增加的能量抽取的理论计算。可是，并没有关于如何提供供应能量抽取的这种最优化的指示。 

根据本发明的实施例的示例，布置飞轮，使飞轮以与连接到海洋发电站的浮体的传动部件的分别的上下运动方向相关的各自的方向旋转。当浮体转变其旋转方向时，飞轮的惯性则会提供运动的延迟。例如，当浮体被向上升起时，在与传动部件的向上运动相关的方向中旋转而提供的飞轮的惯性，会在升高浮体的波浪又开始向下降时，延迟浮体一短的时间间隔。向下运动会当然迫使飞轮以相反的方向旋转。然后飞轮的惯性会延迟这种旋转方向的改变。当浮体在其最低位置并开始又被波浪升高时，同样的情况发生。这种延迟的作用是提供水面上的波浪系统的运动和波浪发电站系统的固有频率的同步，其中飞轮的重力直接与必要重力相关。 

本发明的一个方面是将提供支撑结构的简化的海浪发电站的支撑结构的设计和最优化的波浪能量转化链相结合，并且浮体的适合设计可用于根据本发明 的结构设计的实施例中。 

本发明的另一方面是为海浪发电站在海洋海床上的部署提供最优化的和经济的切实可行的方法。 

因此，改进的海浪发电站会是有利的，尤其更有效率的和/或更可靠的海浪发电站会是有利的。 

发明目的

本发明的进一步目的是对现有技术提供替换。 

尤其，以最小化设备的结构尺寸、最小化在设备结构部分上的环境状况的影响，并同时减少由于设备中运行机械部分而造成的电力输出的内部损失的海浪发电站的设计来提供解决上述现有技术的问题的海浪发电站可看作是本发明的目的。 

进一步，提供浮体的改进设计可看作是本发明的目的。 

进一步，提供将连接至各自上下运动的浮体的传动部件的双向运动更简单和更有效地转换为连接至例如电力发电机的轴的单向运动可被看作是本发明的目的。 

进一步，提供主海浪频率和定位于特定位置上的海浪发电站的固有频率之间的同步可被看作是本发明的目的。 

进一步，提供特定海床位置上的海浪发电站的部署的简单且经济可行的方法可被看作是本发明的目的。 

发明内容

因此，上面描述的目的和一些其他目的意图通过提供海浪发电站在本发明的第一方面中获得，该海浪发电站包括具有中央定位的通孔的浮体，其中，至少一个支撑结构被布置穿过所述通孔，其中，在通孔中定位约束装置或约束布置以引导由至少一个支撑结构支撑的浮体的三维运动。浮体包括至少一个填充有水的第一腔体和至少一个在运行期间填充有空气的第二腔体。进一步，利用自升锚和相关的包括使用这个自升锚的方法，部署和锚定该设备。 

本发明特别但不排他地对获得具有减少的维护需要的有成本效益的海浪发电站是有益的，同时由于各自运行的机械部分的简化和各自机械部分的相互连 接而减少产生的电力的损失。 

根据本发明的实施例的示例，由各个相互连接的功能单元提供的海浪发电站包括：支撑结构1a、1b，其当部署在海中时在下端终止于将在单个点处锚定于块9e的固定支架9c；能沉入水中的升起浮体2，其当部署在海中时为海浪发电站提供浮力，其中升起浮体2附接至支撑结构1a、1b；由在支撑结构1a、1b的上端终止支撑结构1a、1b的平台8支撑的电力生成子系统A；传动部件4，4a，18，其在一端附接至浮体3并且在另一端附接至电力生成子系统A，将波浪运动从浮体3传送至电力生成子系统A，其中支撑结构1a、1b、浮体3、升起浮体2、固定支架9c、电力生成子系统A、块9e、传动部件4、4a、18的至少一部分被沿着公共轴线功能上相互连接地布置，其中每个相应的功能单元被围绕公共轴线尽可能的重力均衡地布置，其中支撑结构1a、1b被引导通过浮体3中的通孔并且被固定于升起浮体2，其中运动约束装置100被布置在通孔的中心，其中沿着公共轴线布置的传动部件4、4a、18的部分在一端连至运动约束装置100的顶侧上的中心点，并且相应地进一步继续沿着公共轴线布置连接到运动约束装置100的底侧上的相对定位的中心位置。以数字100标示的术语“运动约束装置”理解为包括用于以浮体的上下运动提供来自海浪的能量的最优化传送的方式，将浮体连至传动部件的所有必需的布置和布置的变型。应理解的是，“约束”一词定义浮体在所有方向上被允许的运动，但是具有“约束”以使能量的传送最优化。例如，延长形浮体会将其更长侧朝着到来的波前。这实际是此浮体的最优化定位以使能量的传送最优化。因此，“约束”水平面中的运动以使自由旋转，以致实现最优定位是重要。然而，会有由于波动而造成的在垂直面中的延长形浮体的同时倾斜。因此，需要约束倾斜以不损害其所连接的设备。垂直约束不对水平运动发生影响也是重要的。尽管可能使用圆形的浮体，但是同样的意见可用于相应的垂直和水平面中的相同类型的运动约束。然而，应该允许水平面中的自由旋转以减轻波浪模式的突然改变，否则如果水平运动不自由，波浪模式的突然改变可被传送至设备。在本文中，术语“运动约束装置”或“运动约束布置”意味着包括用于“约束”浮体在所有方向中的运动的任何物理效果，首先为使能量传送最优化，但也考虑可能的安全问题。 

根据本发明的实施例的示例，海浪发电站的固有频率可通过增加飞轮修改，飞轮连至旋转轴，提供用于海浪发电站中的波动到能量的转化链中。 

根据本发明的一个方面，包括用于部署根据本发明的海浪发电站的步骤的方法，包括用于将自升锚附接至海浪发电站结构的步骤，和提供使用自升锚将海洋发电站放置在海洋海床上的步骤。 

本发明的不同各自方面可每个与其他各自方面结合。本发明的这些和其他方面会由于参考以下描述的实施例而更明显，并且参考以下描述的实施例来阐明本发明的这些和其他方面。 

附图说明

现参考附图对根据本发明的海浪发电站更加具体地进行描述。附图说明本发明的实施例的一些示例，并且并不解释为限制落入所附权利要求组的范围内的其他可能实施例。 

图1说明本发明的实施例的示例。 

图1a说明图1中说明的实施例的细节A。 

图1b说明图1中说明的实施例的细节B。 

图1c说明图1中说明的实施例的另一细节。 

图1d说明图1中说明的实施例另一个进一步细节。 

图2说明本发明的实施例的另一个示例。 

图2a说明图2中说明的实施例的细节。 

图2b说明图2中说明的实施例的另一个细节。 

图3说明根据本发明的浮体的实施例的示例。 

图3a说明图3中沿线AA的横截面。 

图4说明本发明的实施例的另一个示例。 

图4a说明包括根据本发明的运动转换机构的本发明的实施例的示例。 

图4b说明图4a中说明的实施例的细节。 

图4c4b说明图4a中说明的实施例的细节的变型。 

图4d说明运动约束装置或运动约束布置的示例。 

图4e说明实施例的示例的横截面。 

图4f说明提供海浪发电站的固有频率的修改的实施例的示例。 

图4g说明提供海浪发电站的固有频率的修改的实施例的另一个示例。 

图5说用于本发明的实施例的示例的部署的示例的升起力。 

图6说明根据本发明的双向运动至单向运动转换装置的实施例的示例。 

图7说明将升起锚附接至本发明的实施例的示例的示例。 

图7a说明本发明的实施例的示例如何被传输至海中的部署位置。 

图8说明运动约束装置或运动约束布置的实施例的另一个示例。 

图9和9a说明阐明海浪发电站的实施例的运行部分如何被保护免遭环境影响的实施例的示例。 

图10说明包括绳子和多个链条部分的传动部件的布置的另一个示例。 

图11说明传动部件的实施例的另一个示例。 

图12说明线性发电机如何使用滑轮来布置以提供线性发电机的感应元件的加速运动。 

图13说明包括三个相互连接的波浪转换系统的海浪发电站的实施例的示例以及该系统怎样在海中被运输。 

图13a说明图13中波浪发电站如何被部署在海中的位置上。 

图13b说明海浪发电站的部署的示例。 

图14a、图14b、图14c说明提供免受撞击的浮体的实施例的示例。 

图15、图15a、图15b说明包括传动部件的实施例的示例的布置的细节，传动部件包括齿条(rack)和线元件两者。 

具体实施方式

虽然联合具体的实施例来描述本发明，但是实施例的示例不应以任何方式被解释为限制为所提出的示例。本发明的范围由附随的权利要求组来规划。权利要求的上下文中，术语“包括(comprising)”或“包括(comprises)”并不排除其他的可能的元件或步骤。同样，诸如“一”或“一个”等的提述的提及不应被解释为排除多个。权利要求中关于图中指出的元件的附图标记的使用不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提到的单独的特征，有可能可被有利的结合，并且不同权利要求中的这些特征的提及不排除特征的组合是不可能的和/或有利的。 

图1说明本发明的实施例的示例。设计包括从设计的顶部去向底部的垂直的中央结构线，并且支撑结构的所有元件、在支撑结构上的重力分布等优选地以围绕该垂直中央结构线的对称方式来提供。这个结构线组成实施例系统的轴线，当然可在根据本发明的系统被部署在开放海中时，被移出垂直位置。术语 “垂直的”只涉及设计概念。设备的重心优选地定位在这个中心结构线上。 

实施例包括由通过浮体3中的通孔定位的支撑结构1a、1b支撑的浮体3，支撑结构1a、1b附接至为整个设备提供浮力的浸入水中的升起浮体2，并且整个设备利用通过链条、绳子或线等连至支撑结构的块9e牢固地锚定在海床上。块9e可由混凝土，钢等制成。如图1中所描述的结构的顶部上，具有由连至浮体3的传动部件触发的电力生成子系统。进一步的在本发明范围内的是提供块9e作为下面描述的自升锚设计。 

各个元件(支撑结构、升起元件、浮体、锚定装置等)以串联的方式沿垂直结构线相互连接。然而，设备的各个连接的元件的次序可被改变。例如提供定位在升起浮体2内部的电力生成子系统是在本发明的范围内。提供相互连接的元件，模块或装置的任意次序是在本发明的范围内。 

提供通过浮体中央的支撑结构的这一设计概念的另一方面在于，浮体从不意外地从支撑结构释放。如果浮体被意外地释放(例如在海上的风暴期间)，则浮体可表现出对航行的危险。 

浮体3具有如图1中的细节B参考的中央定位通孔。细节B包括在图1b中进一步说明的运动约束装置或运动约束布置100。由海浪引起的浮体3的上下运动被线缆4、4a从浮体3传送至上部系统部分(图1a中说明的细节A)，用于产生电，例如，其中浮体3(即连接线缆4、4a)的双向线性运动被转换成电力发电机7的单向圆周旋转。例如，当浮体3向下移动时，线缆4触发上部系统部分的旋转，而当浮体3向上移动时，线缆4a触发上部系统部分的旋转。然而，使用能将连至发电机的轴的双向运动(来回旋转)进行转换的电力发电机是在本发明的范围内的。使用线性发电机也是在本发明的范围内的。 

在操作期间，浮体3将沿支撑结构(例如图1中的柱状物1a和柱状物1b)的垂直方向上下移动。然而，如容易理解的是，波浪的形状也会提供浮体上下的倾斜。当倾斜的浮体的底侧可全部的或部分的与海洋表面接触，或如果部分地浸入在水中时，浮体的整体可接触水。可是，应限制倾斜的程度，所以浮体将被保持约束在设计的运行部分的功能性限制内。如容易理解的，不同的天气和波浪状况也可提供在水平面上浮体的不希望的旋转。因此，有必要控制浮体在水平面和垂直面两者中的运动，以避免对支撑结构的损害和/或具有在设计的功能性限制内的浮体的运动。因此，在本发明的实施例的示例中，在通孔内有 运动约束装置或运动约束布置，以引导浮体在相对于支撑结构的轴线(即垂直的中央结构线)的多个方向上的运动。另外，运动约束装置或100还用于将浮体附接至支撑结构的目的。可是，允许浮体3能够回转并且在最佳位置面对到来的波浪以用于从波浪至浮体的能量的最优传送在本发明范围内。允许浮体能够自由旋转360°是在本发明的范围内的。浮体3的设计提供朝着到来的波前的自调准。自由旋转可以避免由浮体上的外力引起的损害。 

在图1中说明的实施例的示例中，使用了两个支撑结构1a和1b。支撑结构上的负载取决于浮体3的重心的位置是如何关于支撑结构定位的。如本领域技术人员已知，使支撑结构上的负载最小化的最好的解决办案是是支撑结构通过重心。可是，之后在提供浮体和支撑结构或柱状物之间的连接的轴承上的负载将会增加。因此，提供两个或多个柱状物或支撑结构来穿过浮体的通孔，从而在它们之间划分负载，并同时提供允许所有负载集中在浮体重心点中的运动约束装置100是在本发明的范围内的。支撑结构元件或柱状物被围绕海浪发电站的垂直中央结构线对称地布置。 

图1b说明定位在浮体3中心的运动约束装置或布置100的实施例的示例。进一步，图说明传动部件4、4a与运动约束装置100的连接。如所说明的，连至运动约束装置100的传动部件4、4a的部分沿系统的垂直的中央结构线或轴线定位。运动约束装置100经由布置在运动约束装置的外圆中的朝着浮体3本体的轴承提供浮体3在水平面上的自由旋转。在运动约束装置100的中心，有球窝接合(或如本领域技术人员已知的两个柱状物接合处的组合)，球窝接合带有通过球窝接合的轴，其中该轴连至运动约束装置的外环。这个球窝接合提供附接的浮体的垂直倾斜。传动部件4、4a被布置以跟随海浪发电站的中央结构线或轴，并且被附接至运动约束装置100的中心。在图1b中，传动部件4a被附接至运动约束装置100的中心位置中的底侧，而传动部件4被附接至运动约束装置100的中心位置中的顶侧。由于浮体在最优的定向中定向于朝着到来的波浪是重要的，所以这是一个重要方面。当浮体被延长时，浮体更长的边缘会转过来朝着波前，并会垂直此方向定向。解决方案提供水平面上的浮体的自调准。浮体的垂直的上下倾斜被在浮体中心中的通孔的尺寸和/或孔的侧壁的倾斜限制。然而，浮体的顶面中的孔的半径或尺寸和/或倾斜的程度因足够大，以避免在海浪发电站的正常运行状况期间，支撑结构1a、1b和浮体的本体之间的碰 撞或接触。还可以沿在浮体3的顶面中的孔的周边布置阻尼器(damper)(例如橡胶环)。因此，在实施例的示例中，通孔侧壁的倾斜是约束装置或约束布置的一部分。阻尼器可为运动约束装置或布置的一部分。运动约束装置或约束布置进一步连至垂直定向的支撑结构。在图1b中，有说明支撑结构1b是如何经过滑动连接器101连至运动约束装置或运动约束布置。滑动连接器101被沿着垂直球窝接合的轴的轴而布置。朝着支撑部件1a，布置有相似的滑动连接器101。面对支撑结构表面的滑动连接器的表面的区域必须足够大以吸收来自浮体上下运动的力，并同时提供最小的摩擦力。如特氟纶，润滑剂等材料的使用可施加在这些表面上以延长这些滑动连接器101是寿命。 

实施例的示例中，运动约束装置或运动约束布置100定位在通孔中，以便浮体3的重心位置与运动约束装置的的质心一致。 

提供为相应的两个、三个、四个或多个柱状物(支撑结构)提供支撑的运动约束装置或运动约束布置100是在本发明范围内的。优选的，柱状物或支撑结构被围绕中央垂直结构线而对称地布置。 

图1中说明的实施例的示例包括柔性传动部件4，例电线、链条、绳子等，其中，传动部件4的第一端可操作地连至位于支撑板8(细节A)上的电力生成子系统。在这个示例中，柔性传动部件在柱状物1a内被引导。在刚好位于支撑结构1a、1b上的支撑板8下方的位置处，布置有包括滑轮6b(参照图1)的支撑板9a，该滑轮接收来自支撑结构1a的柔性传动部件4a，并且在滑轮后，柔性传动部件4被朝着浮体3向上引导。柔性传动部件4a的第二端附接至球窝结合的底侧。在球窝结合的顶侧上，柔性传动部件4被附接，且进一步朝着定位在支撑板8上的电力生成子系统7被向上引导，并且被可操作地连至这个系统。当浮体3由于波浪运动而上下移动时，柔性传动部件将相应地向上或向下移动，从而通过子系统可操作的连至其的柔性传动部件4的每一个相应的连接端触发支撑板8上的子系统。 

本发明的实施例可部署在适合的位置，优选地为提供稳定波浪状况的位置。在各自部署位置的水的可变深度例如需要将设计适应各自部署位置的不同状况。 

参考图1，本发明的实施例的示例的至海床的锚定可由块9e完成，该块9e例如由混凝土制成，其足够重以将设备保持在这个特定位置的适当位置。系统 通过例如链条9d连至块9e，例如附接至块9e。链条的另一端连至直接放置于浮体3的重心以下的单个中心点，其被提供在特定实施例中使用的多个支撑结构的中点(即在垂直中央结构线中)。在图1中，肘形支架9c附接至各自支撑部1a和1b的底端，其为附接至块9e的链条提供中央固定点。在海中，如果作用在设备的结构上的外力提供设备的旋转，并且提供随后的附接在支架9c和块9e之间链条的旋转，则这会提供链条的缩短。结果会将设备向下拖拽。然而，升起浮体2的升起会阻遏这种动作。最终结果是设备不会旋转。容易理解的是，如果链条太长，则长度会提供设备可围绕其自身轴旋转的可能性。如果部署的位置要求更长的链条，则可以通过例如安装会限制旋转的两个或多个链条来避免旋转。 

浮力提供稳定性。因此，浮体将相对于支撑结构保持在其位置上，并且不会转出其朝着波前的自调准位置。然而，整个结构可从一侧摆动至另一侧。允许结构上的外力的碰撞的减轻是重要的。这些力会只提供摆动且无损害。运动约束装置的实施例的示例的设计(例如如图1中所描述的)允许附接的浮体3的倾斜。因此，整个设备的可能的摆动不会影响浮体3。升起浮体2提供的升起力的大小可被调整为限制设备从一侧摆动至另一侧。升起的越高，摆动越小。 

理解由系统中的发电机生成的电力必须经由电缆传输电力是重要的。电缆例如在支撑结构之一内，通过升起浮体2的内部(或在外部上)伸展至升起浮体2的底部。电缆可被绕成卷，例如像螺旋，以提供额外的长度来补偿设备的倾斜，并且还提供额外的长度以承受设备的某些旋转。 

关于海床上的特定位置的整个设备的高度的配合可通过调整支撑结构的长度、升起浮体2的高度、链条或线9d的长度等来完成。升起浮体2提供的正向升起必须为足够大到以提供设备的稳定的大小。当浮体3向下移动，当波浪幅度减小时，升起必须足够大以承受这些力。升起浮体2的浮力吸收力并抵消对浮体3上的动态冲击。 

重量9e停留在海床/海洋床上，并且必须足够重以避免在操作期间沿整个系统的海床的移位。 

图5示意性的说明当系统被部署在海中时，作用在根据本发明的海洋发电站上的不同力。波浪发电站的操作的重要参数为浸入在水中的升起浮体2(参考图1)的升起或浮力的大小。升起的必要值可例如通过做出关于多大程度的摆动 可被允许围绕图5中的点O的假设来估计。例如，在图5中，如果决定摆动或角度α必须在±10°的区间内，则可进行随后的定义、假设和计算。参考图5，针对在±10°的区间内的角度α给出下列示例。 

F₁为作用在平台8质量上的重力(参考图1)。 

F₂为作用在浮体3质量上的重力(参考图1)。 

F₃为升起浮体2的升起(参考图5)并且为针对实际设备估计的值。 

F₄为在水中时设备在水中的运动所经受的阻力。 

F_wind为横向地推动设备的风的力。在这个示例中，假设风的方向是在设备倾斜的方向，即这个力增加倾斜。 

F_c是来自位置上的水中暗流的力。如F_wind参数一样，这个力的方向是以便其作用于使设备倾斜。 

F_g为整个设备的重力。 

L₁为从锚定点O至平台8(参考图1)的质心的距离。 

L₂为从点O至升起浮体2(参考图5)的质心的距离。 

L₃为从点O至用于升起浮体2的升起力的点的距离。本领域技术人员已知，由于升起随在水中的深度和本体的体积而变，这个力的等效作用点在升起浮体2的重心上方。 

L₄为从点O至当设备在水中移动时来自水的阻力的等效作用点的距离。如本领域技术人员已知，支撑结构浸入水中的部分必须被考虑。 

L_c为从点O至来自水中暗流的力的作用点的距离。 

L_g为从点O至设备质心的距离。 

L_wind为从点O至来自风的力的等效作用点的距离。 

m_p为平台8(参考图5)的质量。 

M_s为不带有平台8上的发电机的重量的整个系统的质量。 

P为平台8上的发电机中产生的电效应。在这个示例中被设定为120Kw. 

v为波浪能量转换的效率。在这个计算中，假设其为从关于此效率的文献估计的标准平均值，假设其为30％。 

η为10％的安全参数化(parametirisation)。 

1)F₁＝m_g·g＝6000Kg·9,81＝60kN 

2)F₂＝P/v·g＝120Kw/0,3·9,81＝40,77·1,1＝440kN 

为能够提供系统在±10°的区间内的稳定，并且同时提供足够升起以承受浮体3的向下运动，需满足以下两条标准： 

I.升起力必须比在方程1)中估计的值高。 

两倍参数2为确保适当功能性的安全量度。 

II.升起力必须等于或大于在方程2)中估计的值。 

如果满足以下方程，则满足标准I： 

升起力＞(F₁+F₂+m_s·g)·2 

如果满足以下条件，则满足标准II： 

F3·sinα·L₃＞F_c·Lc+F₂·sinα·L₂+F₁·sinα·L₁±F₄+F_wind·L_wind

在这个计算中，以下力被忽略： 

1.来自打击浮体的波浪的力。 

2.来自空气阻力的力。 

3.连接点“O”中的摩擦力。 

与其他的力相比，这些力的大小可以忽略。通过根据上面提到的这些计算估计由升起浮体2提供的升起力，升起被估计具有安全界限，使得在海环境中的本发明的实施例的示例将为稳定设备。 

除了如上述作用在设备上的力。设备的重力连同升起浮体2和例如图1中描述的子系统A之间的支撑结构的总长度，可提供支撑结构的弯曲。这种弯曲可能引起结构上损坏或与浮体3和/或传动部件4、4a的上下运动冲突。当有支撑结构的例如在±10°内的来回运动时，支撑结构的重力提供具有趋于将结构弯曲的动量的臂。可以经过突出臂从顶部至底部用线布置圈。通过例如线提供的圈中的张力会使支撑结构变直(straiten)或阻止其向下落(使结构弯曲)。圈固定在结构高处，并且通过滑轮向下引导至布置在块9e上将设备锚定至海床的固定点。线圈提供的矩形等效于刚性体。提供在与由其他圈提供的平面垂直的平面中的相似的附加附接圈是在本发明范围内的。在实施例的另一个示例中，可以在支撑结构(柱状物)的一个内引导硬线。进一步，还可以在从顶部的合适距离将突出部件(臂)附接至支撑结构，并且然后将来自突出部件的连接线上接至支撑结构的顶点，从而形成三角形元件。 

图1a描述图1中的细节A。例如，在根据本发明的设备的结构的示例中， 当浮体3朝着海底移动时，浮体3的运动拉动传动部件4向下，然后其使滑轮5b旋转来通过飞轮装置52(参考图1d)使轴7a旋转，扭矩被传送至发电机7，其之后产生电。因为传动部件4、4a为互连的(因为他们都连至浮体3且通过位于支撑结构底端的滑轮6b)，因此浮体3的向下运动还提供对传动部件1的拉动。传动部件4附接至滑轮5b，但因为在运动的这个方向中单向离合器52(参考图1c)被启动且单向离合51未启动，因此在公共轴7a上不会出现冲突运动。 

例如，当浮体3从海底向上移动时，浮体3的运动拉动传动部件4a向上，其然后使滑轮5a转动以通过飞轮装置51(参考图1c)转动轴7a，且扭矩被传送至随后产生电的发电机7。因为传动部件4、4a为互连的(因为他们都连至浮体3且通过位于支撑结构底端的滑轮6b)，因此浮体3的向上运动还提供对传动部件4的向上拉动。如上所述传动部件4附接至滑轮5b，但是由于单向离合器52(参考图1d)在这个运动方向中是未启动的，因此在公共轴7a上不会出现冲突运动。重要的是，注意到传动部件4、4a如何啮合各自的滑轮5a、滑轮5b，即传动部件是在前侧或背侧与滑轮啮合。 

在实施例的示例中，电力生成子系统A包括驱动发电机7的轴7a的双向至单向的转换机构，其中，轴7a包括绕有传动部件4a第一滑轮5a，传动部件4a被引导且来自支撑结构1a并且在滑轮5a前侧上与滑轮5a啮合，滑轮5a包括连至轴7a的第一飞轮装置51，该传动部件进一步从滑轮5a的背侧从滑轮5a导出朝着并围绕由提供传动部件4、4a的张力的支撑臂12支撑的滑轮6a，传动部件4进一步朝着第二滑轮5b引导，第二滑轮5b包括连至轴7a的第二飞轮装置52，在传动部件4从滑轮5b的前侧引出滑轮5b前，传动部件4在滑轮5b的背侧上啮合至滑轮5b，其中，传动部件4被进一步沿着海浪发电站的轴线朝着浮体3引导。 

在实施例的另一个示例中，滑轮6a制作的比如图1中说明的其他滑轮小。由滑轮6啮合的传动部件4、4a的区段还可在直径上制作的比传动部件4、4a的其余部分更细，因为传动部件上的重负载会由分别绕在各自滑轮4a、4b上的传动部件4、4a的部分吸收。例如在在传动部件中提供张力的传动部件的部分的较细区段因而容易安装。 

传动部件4、4a的各自上下运动会提供传动部件4、传动部件4a的张力中的巨大变化。例如，在运行期间，保持柔性传动部件中的足够张力以保证在运 行中传动部件接触各自的滑轮是重要的。因此，支撑滑轮6a的支撑部12被布置在柔性传动部件4、4a的圈中，其中，传动部件4、4a围绕滑轮6a。支撑部12的一端经由阻尼弹簧13附接至设备的支撑结构，以在运行期间提供传动部件4、4a的足够张力。代替弹簧13，可以附接重量负载。提供测量传动部件中的张力的仪器是在本发明的范围内的。在所有不同的运行状况期间，可附接调节器以调节张力至预定水平上。基于压电晶体的装置，例如附接至传动部件(在表面或嵌入部件中)，可经过传动部件(线)将测量传送至基于微控制器的装置，基于微控制器的装置可被编成通过例如在与阻尼弹簧相似的位置上的气动臂拉或释放传动部件。 

图1a中描述的实施例的示例的另一个重要方面为：可以在公共轴7a上布置制动系统。这个制动机构可用于延缓(retard)沿支撑结构的浮体的上下运动。如果发生到来的波的振幅非常高的情况，则将会有浮体可能撞击支撑平台8的风险。可以布置如图2中描述的机械阻尼器13b，或电子感应系统可探测到高波浪并随后启动制动。例如，可以在支撑结构中的一个上以支撑平台8下方合适的距离处布置开关，当通过传递浮体3的运动来触发开关时，制动动作开始。重要的是提供软延缓和阻止操作以减轻从浮体至设备的力的力矩的传送。 

图1c和图1d说明两个飞轮装置51和52的相互位置。图1c和图1d明显地描述离合器51和离合器52定向于同一个启动方向，即轮齿定向于同一方向。这种设定方式非常重要，因为传动部件在各自鼓5a和5b上以相反的方向绕。在运行期间，当飞轮装置51在启动方向移动时，那么飞轮装置52在惯性滑行(freewheeling)状态中。当飞轮装置52启动时，然后飞轮装置51在惯性滑行状态中。这种布置使得可以使用被启动以不论浮体3的上下方向的相同方向旋转的同一轴7a。这种布置明显是对现有技术中的已知系统的重要简化。这种简化不只提供电力生成链中的少的多的能量损失，还提供容易的多的维护场景。在这个解决方案中的非常少量的部分使这个装配很可能会提供系统的稳定工作状况。进一步非常少量的部分使这个子系统很可能对于低振幅的波浪也运作良好。如本文所公开的，在布置中使用柔性传输部件的另一个优点是有时海浪发电站的结构的长度必须适合意图部署的位置处的状况。长度的这样调整可例如通过插入或移除支撑结构的区段来提供。然而随后，柔性传动部件还需要被调整。滑轮5a、滑轮5b可包括柔性传动部件的附加长度，该附加长度可从滑轮中 被轻易拉出以补偿额外的长度、或当支撑结构需要缩短时，柔性传动部件可绕在滑轮上。与滑轮5a和滑轮5b的位置相关的图1a中的支撑部12的位置与可被调整为对柔性传动部件提供正确张力。 

如根据本发明的图1a、图1c和1d中描述的子系统的布置，提供双向运动到连至发电机的轴的单向旋转的最优传送。运动的此最优化传送还提供在发电机的输入轴处的扭矩的最优化传送，从而提供最优化的从波浪中取出能量。发电机的旋转速度可由附接在发电机轴的输入侧上的倍增器(multiplier)调节。滑轮5a、滑轮5b的直径还可适合调节设计的旋转速度。如本领域技术人员所知的，有益的是，具有为线直径40倍的最小直径的滑轮以使线的磨损和撕扯最小。 

图2说明根据本发明的系统的实施例的另一个示例。使支撑结构通过在浮体中中央定位的孔的原理如在图1中描述的实施例的示例中那样用在此实施例的示例中。主要的不同在于电力生成子系统定位于像图1中的升起浮体2一样的浸入在水中的浮体之内。在图2中，电力生成子系统A定位在升起浮体2之内的内部圆柱之内。图1中描述的浮体3可以与如上述示例中的设计相同。这个实施例可使用柔性传动部件(线、绳子等)或固定非柔性传动部件。图2中说明的示例说明包括将浸入水中的浮体内的运动转换机构与齿条与小齿轮传动装置啮合的刚性传动部件的实施例的示例。如下文详细记述的，这个设计还包括将双向运动转换成旋转发电机的轴的单向运动的转换链中的复杂性的显著减少。图4a说明齿条与小齿轮传动装置单向驱动的发电机的简化的示例。 

如图2中描述的设计提供设备的电力生成子系统的最优化的保护。在海水中提供结构的升起的浸入在水中的浮体之间的距离可安排的充分足够大，以致即使当波浪有巨大振幅时，升起浮体2和在水面上的浮体3之间决不会有任何接触。然而，缓冲器(如缓冲器13a和缓冲器13b)可在支撑结构1a和1b的顶端、刚好在连接板9b的下方，安装在每个各自的支撑结构1a和1b上。进一步，橡胶部件可被引入以加强保护。 

如果实施例的示例使水下浮体的顶部接近海面，并有碰撞浮体3的可能性，那么阻尼器16c可附接至水下升起浮体2的顶部。阻尼器16c可由橡胶、气动、轨道、水压等制成。另外，可以将加固或阻尼器16和16b附接至浮体，以便进一步减轻浮体和水下浮体的碰撞。作为另外的安全性方面，为保护浮体免受柱状物1a和1b的端连接9b碰撞，止动器(stopper)110可被加在齿条18上。止 动器110定位以提供与一个或多个弹簧(即阻尼器13c)的第一接触，并从而防止浮体3和端连接9b之间的接触。 

在包括刚性传动部件的本发明的实施例的示例中，定位在浮体3的中央通孔中的运动约束装置可被实施为如图2a中示例。轴104具有附接至其各自端的两个分别的滚筒；滚筒105a和滚筒105b，其使得浮体3围绕由在圆环103a和圆环103b内的滚筒的圆周运动限定的轴的转动成为可能。圆环稳固地附接在浮体3的本体。刚性传动部件附接至在支撑结构1a、1b中的通孔的中央。参考图2a，轴104通过联合联动(joint linkage)连至滑块101a。滑块101定位在支撑结构1a和1b之间，提供沿着支撑结构1a、1b的方向的浮体的垂直运动。 

图2b描述用于电生产的系统的横截面，放置在水下本体2中。在水下升起浮体2的中央部分中有水，其中刚性传动部件从中穿过。浮体的运动也引起刚性传动部件移动。刚性传动部件将其线性运动传送至齿轮17，并且齿轮17依靠轴7c将其进一步传送至双向至单向运动转换器，并进一步至发电机7，发电机7可具有附接至其输入轴的倍增器。 

因为这个装置被放置在水面下，保证围绕轴7c的区域被密封以防止水到达具有发电机的区域是必须的。 

这可以本领域技术人员已知的许多方式实现。例如，在图2b中，布置有可收集通过轴承7c的水的腔体14。借用泵的帮助或通过额外的压力，水可被从腔体14中排出。 

为避免浮体3之间的不想要的或损害性的接触，添加稳固的耦接至齿条18的止动器110。随着极大的波浪，齿条被拉出至止动器110撞击阻尼器13c和13e的点。 

刚性传动系统可被放在在水下本体内的浮体的下方，或在浮体上方(如在带有柔性传动器的已描述的实施例中)。同样地，带有柔性传动器用于产生电的系统可被放在在水下本体内的浮体下方。 

图3说明浮体3的实施例的示例。通孔35包括例如如图1中所描述的运动约束装置或运动约束布置，并为支撑结构1a、1b提供自由通道。上述的联合联动提供浮体3的本体和各个支撑结构1a、1b之间的连接。 

图3a描述图3中描述的浮体的横截面。如所说明的，有至少一个填充有水的第二腔体36。当浮体由于波动降低时，水提供的增加的重力在如上述的发电 机的输入轴处提供更高的扭矩。浮体部分浸入水中到水线3b。线3a和线3b之间捕获到的水提供附加质量。这质量提供的附加力与该捕获到的水的实际质量成比例。 

当波动使浮体向上移动时，是浮体的浮力提供重力。这等于线3a和线3c之间的质量减去线3a和线3c之间的浮体3的实际重力。因此，线3a和线3c之间的浮体3的重力尽可能的轻是最重要的。 

当发电站的运行启动时，至少第二腔体36最初是填满的。当通风口31和通风口32打开以将在腔体内捕获的空气排出时，开口3h和开口3f可填充至少第二腔体36。通风口31和通风口32是单向通风口，从进入到腔体中的顶部侧关闭以避免空气从上方进入腔体。浮体3的这个设计的重要方面为开口3h和3f的位置。在操作期间，由于波浪，浮体3可向上和向下横向地倾斜。这种倾斜受到浮体3的中央的通孔的侧壁的倾斜的限制。然而，波浪状况非常易变，并且有时可能浮体3的倾斜可离开底侧24暴露至自由空气。如果开口3h和3f被定位成在靠近浮体的外周边，开口也可能被暴露给自由空气。这会提供使腔体36内捕获的水通过其流动的开口。通过将开口定位靠近浮体的中央，开口3h、3f可暴露至自由空气的可能性将接近于零。 

然而，由于与被叫做撞击(后面进一步具体描述)的现象相关的问题，将有水的腔体36的部分排空可能是有益的。在图14a、14b和14c中，描述包括多个至少第二腔体36的浮体的实施例的另一个示例，其中腔体36的底部是打开的。可是，由于有多个腔室，由于从腔体36中的一些的水的损失而造成的重力损失，提供浮体的重力中的非显著损失，这是由于其他腔室36内剩余的水仍然在水内被捕获。 

在本发明的实施例的示例中，浮体的浮力中心与布置在通孔35中的运动约束装置的质心一致。 

浮体的形状和尺寸直接与如何通过波浪有效的上下移动浮体相关。例如，如本领域技术人员已知。短波长可被长的延长浮体非常有效地利用，而有长波长的波浪可被圆形本体非常有效地利用。利用浮体的任和形状和/尺寸是在本发明范围内的。提供具有多个本发明的实施的包括不同形状的浮体元件(例如圆形本体)的形式以便能够将来自不同形状和波长的到来的波浪的能量的传送最大化是在本发明的范围内的。然而，根据本发明使用的浮体的所有实施例的共 同点是其在运行期间包括可填充水的腔体。 

如图3中描述的浮体3的延长形状只是可根据本发明使用的延长形状的一个示例。重要的方面是，可以以水填充浮体中的腔体，并且在运行期间，浮体的倾斜等不会使水排空。进一步重要的是，平衡浮体的浮力和重力，以致各自上下运动在发电机的输入轴上提供足够的扭矩。对浮体3使用圆形本体是在本发明的范围内的。任何可适合更有效地传送波浪能量的形状是在本发明的范围内的。 

关于浮体3的自调准的本发明的另一方面是在靠近浮体3的边缘的底表面上处布置至少一个在下面的推进系统。通过测量波浪状况和到来的波的波浪方向，可以主动地使浮体围绕海浪发电站的轴线旋转，从而保证浮体稳定在以最优化的能量传送位置来面对波浪的位置。 

图4、图4a和图4b说明实施例的示例，其中电力生成子系统A定位于水上。系统包括两个支撑柱状物1a和1b，其在一端附接至水下升起浮体2，浮体2定位在水面下方没有水运动(静止水)影响的区域；重量9e在另一端通过绳子、链条等附接至水下浮体，并定位在海床上。阻尼器16附接至水下升起浮体2。浮体包括如参考图2a所描述和解释的的运动约束装置。齿条18非柔性地在一端与滑块101耦接，并且齿条18的另一第二端连至用于将双向运动转换成单向运动的机构的输入齿轮17a和17b。图4a和图4b描述这个机构。齿轮17a和17b稳固地各自连至轴19a和19b，轴19a和19b的一端连至可旋转保持器中的支撑结构。轴19a和19b的另一端稳固地耦接至飞轮装置51和52的中心部分(壳)，飞轮装置51和52的边缘稳固地耦接至轴19c和19d。齿轮17c放置在轴19c上；齿轮17c和17d为耦接的齿轮；齿轮17d稳固地耦接至轴19d，轴19d稳固地连至发电机7的输入轴。用于运动转换的整个机构和发电机7被安装在支撑板8上，支撑板8稳固地附接至支撑柱状物1a和1b的一端。 

如图4、图4a和4b中描述的实施例的示例以以下方式从水(海/海洋)的波动中生成电：当波浪靠近时，浮体开始在其影响下移动，当浮体向上移动时，齿条使齿轮17a和17b移动，通过轴19a和19b将扭矩进一步传送至离合器51和52。取决于浮体是向上还是向下移动，飞轮装置可交替地选择的打开(当浮体向上移动，离合器51打开，并且当其向下移动，离合器52打开)，并且它们通过轴19c和19d将扭矩传送至齿轮17c和17d；由于齿轮17c和17d是相互连 接的，因此当扭矩被通过离合器51传送时，壳中的旋转方向改变，保证发电机轴7总是以相同的方向旋转并从而当齿条18向上或向下移动时产生电。 

参考图4a，在实施例的示例中，传动部件18包括齿条和小齿轮传动装置，电力生成子系统A包括驱动发电机7的轴7a的双向至单向的转换机构，其中，齿条和小齿轮传动装置包括同时被齿条18啮合的两个在上方相互定位的齿轮17a、17b，其中齿轮17a通过轴19a连至啮合轴19c上的齿轮17c的第一飞轮装置51，其中，齿轮17c啮合在轴19d上的齿轮17d，轴19d在一端连至发电机7的轴7a并且在另一端在轴19b连至在轴19b上的飞轮装置52，其中飞轮装置52经过轴19b连至被齿条18啮合的齿轮17b，飞轮装置51和飞轮装置52被制作成当齿条18向上移动和当齿条18向下移动时相应的每次被啮合一个。 

为了简化结构，齿轮17c和齿轮17d可非柔性地耦接至各个飞轮装置51和52的边缘。那么结构可制成在各个飞轮装置的两侧都具有一个连续的轴。 

图4e和图4d说明适合连至传动部件(例如齿条)的运动约束装置的示例。图8说明连接齿条至运动约束装置的另一个示例。如图中所说明的，单个球窝接合301足以完成运动约束装置的任务。 

图6说明用于将传动部件的双向运动转换成轴(例如包括基本上简化的设计)的单向运动的系统的实施例的另一个示例。 

齿轮17e稳固地耦接至机构的输入轴19e，飞轮装置51和52也坚固地耦接至轴19e，齿轮17f和17g附接至飞轮装置51和52的外壳。齿轮17g耦接至稳固地附接到轴19g的齿轮17h，齿轮17k坚固地连至轴19g的另一端，齿轮17k稳固地耦接至齿轮17j，齿轮17j坚固地耦接至轴19f，齿轮17j还耦接至齿轮17f。在示例中，当驱动齿轮17e顺时针旋转时，则第一飞轮装置51在惯性滑行状态，且飞轮装置52通过成对的齿轮17g和17h将扭矩传送至进一步坚固地耦接至发电机的输出轴19g。当驱动齿轮17e逆时针旋转时，则离合器51在啮合状态，而离合器52在惯性滑行状态，扭矩通过耦接的齿轮17f、17j和17k传送至输出轴19g并随后至发电机。机构中的齿轮17j用于改变旋转方向。与例如在PCT/RS2007/000015中公开的机构相比，这种设计的好处(如图6中说明的)在于少用一个轴；也在前述的专利申请中使用的连接衬套也被移除了。因此根据本发明的实施例的该示例提供在提供至发电机的输入轴的扭矩传送的机构中的惯性力的最小化。因此，与现有技术中的已知解决方案相比，这个解决 方案转换具有更小振幅的海浪。 

根据本发明的实施例的示例，进一步可以通过调谐波浪发电站的固有频率(即浮体和连接的传动部件的上下移动的频率)来优化从波浪状中的能量的取出。这个系统的固有频率的修改具有使海浪系统的频率和波浪发电站的固有频率同步从而提供共振状况的目的。 

正如容易理解的，特定位置处的海浪系统的频率是可变的。然而，如本领域技术人员已知的，会有通常主要天气状况，并因此可观测和计算主要波浪系统。 

根据本发明的实施例的示例，如上面描述的，可通过将飞轮加在波浪能量转换链的旋转轴，可实现调谐或同步。例如，在图4f中，说明飞轮25如何连至轴19f。轴19f与传动部件18连通，传动部件18在这个示例中是齿条结构。齿轮17e将齿条18的上下运动经安全离合器26和/或15和轴19f传送至飞轮25。图4g描述包括飞轮25的不同定位的实施例的另一个示例。 

安全离合器的作用是：如果波浪太高或太强，则阻止旋转。 

如上所述实现同步效果。 

容易理解的是，飞轮的重力提供必要增加的惯性，以提供齿条18的上下运动的延迟。这增加的重力必须与在特定位置上的波浪系统的主频相关联，以提供在这个特定位置上的正确同步。 

如本领域技术人员已知的，具体系统的实际计算可以不同的方式实施。总之，可通过考虑例如下面描述的线性方程的系统来实现简化。计算的示例由Milan Hoffmann教授(塞尔维亚贝尔格莱德大学的机械工程学部)提供。 

在现有技术中，已知浮标的起伏运动(近似)由独立线性微分方程控制，在常规波浪中，其为(方程1)： 

$(\mathrm{\Δ}+m_s+){\stackrel{\·\·}{\mathrm{\ζ}}}_B+(n_{\mathrm{\ζ}}+n_e){\stackrel{\·}{\mathrm{\ζ}}}_B+\mathrm{\ρg}{A}_{\mathrm{WL}}{\mathrm{\ζ}}_B=F_{\mathrm{\ζ}}\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ζ}}),$

其中Δ为浮标质量偏移，m_s为补充质量，m_ζ为水(增加的)的质量，n_ζ和n_e分别为为水动力阻尼和电动力阻尼，ρ为水密度，g为重力加速度，，A_WL为浮标的吃水线区域，F_ζ为由于波动的垂直力，而ε_ζ为波浪相移。该方程和在波浪中起伏的自由对称本体的微分方程非常相似。仅有的(两个)附加项为：补充质量m_s，其包括连至浮标的移动部分(例如齿轮、转子、飞轮)的惯性；和由于能量转换造成的电动力阻尼。 

实际上，可以区分补充质量的两部分(方程2)： 

$m_s=m_s^{\′}+m_s^{\′\′}$

其中，质量 

总计连至发电机的质量(传动，转子，最后的飞轮)并且不可避免的质量， 

为意图加在目的为调谐固有频率的装置上。 

在方程(1)中，假设发电机力矩与转子的角速度正比例(或在线性发电机的情况下，力与活塞速度成比例)，以便由于发电机的性能作用在浮标上的附加的力为(方程3)： 

$F_e=n_e{\stackrel{\·}{\mathrm{\ζ}}}_B\left(t\right).$

在频域中，方程的解通过起伏的传递函数表示(方程4)： 

$P_{\mathrm{\ζ}}=\frac{{\mathrm{\ζ}}_0}{A_w}=\frac{f_{\mathrm{\ζ}}}{\sqrt{{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\ζ}}^2-{\mathrm{\ω}}^2)}^2+4{({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ζ}}+{\mathrm{\μ}}_e)}^2{\mathrm{\ω}}^2}},$

其中，ζ_o和A_w分别为起伏和波浪幅度，ω为波浪频率，而无量纲力幅度f_ζ，、阻尼系数μ_ζ，μ_e和起伏的固有频率ω_ζ给定为(方程5)如下： 

$f_{\mathrm{\ζ}}=\frac{F_{\mathrm{\ζ}}}{(\mathrm{\Δ}+m_s+m_{\mathrm{\ζ}})},$ ${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ζ}}=\frac{n_{\mathrm{\ζ}}}{2(\mathrm{\Δ}+m_s+m_{\mathrm{\ζ}})},$ ${\mathrm{\μ}}_e=\frac{n_e}{2(\mathrm{\Δ}+m_s+m_{\mathrm{\ζ}})},$ ${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\ζ}}^2=\frac{\mathrm{\ρg}{A}_{\mathrm{WL}}}{(\mathrm{\Δ}+m_s+m_{\mathrm{\ζ}})}.$

传送至发电机的浮标功率的部分，等于(方程6)： 

$P_e=F_e{\stackrel{\·}{\mathrm{\ζ}}}_B\left(t\right)=n_e{\stackrel{\·}{\mathrm{\ζ}}}_B^2\left(t\right)=n_e{\stackrel{\·}{\mathrm{\ζ}}}_0^2{\mathrm{\ω}}^2{\cos }^2(\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ}+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ζ}})=n_e{P}_v^2{A}_w^2{\cos }^2(\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ}+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ζ}}),$

其中(方程7)： 

$P_v=\frac{v_0}{A_w}=\frac{{\mathrm{\ω\ζ}}_0}{A_w}=\mathrm{\ω}{P}_{\mathrm{\ζ}}$

为浮标垂直速度的传递函数。功率P_e为可用功率-传送至发电机的机械功率，可用于转换至电。在一个运动循环中的平均可用功率为(方程8)： 

${\stackrel{\‾}{P}}_e=\frac{1}{T_w}{\∫}_0^{T_w}{P}_e\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{1}{2}{n}_e{P}_v^2{A}_w^2,$

其中，T_w为波浪周期。通常通过所谓的捕获波宽b_w指示W_EC装置的品质，其表示装置的可用功率与波的功率的比例。单位波前的功率为波能量密度e_w和波群速度u_w的积，(方程9)： 

$P_w=e_w{u}_w=\frac{{\mathrm{\ρg}}^2}{4\mathrm{\ω}}{A}_w^2,$

其中，已熟知波浪关系为(方程10)： 

$e_w=\frac{1}{2}\mathrm{\ρg}{A}_w^2,$ $u_w=\frac{\mathrm{\ω}}{2k},{\mathrm{\ω}}^2=\mathrm{gk},$

对于即将来临的海浪的频率，通过向装置施加合适的补充质量m_s。如所述的，补充质量考虑连至浮标的加速部分的惯性影响。旋转部分的速度ωj与浮标的垂直速度相关 

如(方程11)： 

${\mathrm{\Ω}}_R=i_R\frac{v_B}{r_R},$ ${\mathrm{\Ω}}_F=i_F\frac{v_B}{r_{F1}},...$

其中，rR、rF为输入齿轮的半径，ΩR、ΩF为旋转速度，而iR，iF分别为为发电机转子的转速比和补充飞轮的转速比。因此，补充质量可为如下形式(方程12)中： 

其中，JR，JF为转子和飞轮的转动惯量，而符号“…”代表补充飞轮传动和发动机的其他旋转部分的i□J乘积。为将浮体的固有频率调谐至模态波的频率，(方程13)： 

ω_ζ＝ω_m， 

补充质量(方程14)： 

$m_s=\frac{\mathrm{\ρg}{R}_B^2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\ω}}_m^2}-[\mathrm{\Δ}+m_{\mathrm{\ζ}}\left({\mathrm{\ω}}_m\right)]$

必须被应用。技术上，最合适实现这个的方式是通过飞轮直径的适当选择。在浮标性能(半径8m的圆柱浮标，吃水(draught)2.7m)的实施例中，被调谐至主风暴(具有模态周期10.5s的风暴)的模态频率。结果指示调谐的极大益处。经调谐的浮标的捕获波宽和垂直运动、速度、功率都大大提高。 

尽管可以根据上面略述的方法计算飞轮的直径和/或重力，但还有可有需要进一步优化重力以实现最好的可能结果，或对于改变天气状况调节系统。在实施例的示例中，飞轮包括多个可增加至波浪发电站的旋转轴或从波浪发电站的旋转轴移除的碟形本体，飞轮也连至波浪发电站的旋转轴。如此，可以通过增加或移除盘形飞轮元件来调节飞轮的重力或惰性效应。 

在远海中的设备的寿命期间，根据本发明的波浪发电站可造成环境损害。 例如，盐水和海草的生长，不同的动物等会损害例如传动部件。因此，布置尽可能多的波浪发电站自身结构内的发电站的不同功能单元在本发明的保护范围内。图9和图9a说明为功能元件提供保护的实施例的示例。 

在实施例的示例中，升起浮体2包括扩波浪能量转换机构(详见图9a)。浮体3由中央定位支撑柱状物1支撑。如从图9所看到的，柔性传动部件4a、4b通过定位在支撑柱状物1顶部的滑轮6c和6d传送浮体3的运动。 

图10和图11说明本发明的实施例的示例，其中，传动部件4a、4b可为复合结构。在图10中，公开线和钝齿轮链的组合。如本领域技术人员所知的，使用钝齿轮链组合定位于升起浮体2内的能量转换单元的好处是能量的传送有效的多。柔性传动部件(4，4a，18)可由像绳子、线、链条、齿条的不同材料制成，或由有不同的相互连接的材料区段制成，其中各个材料区段可来自像绳子、线、链条或齿条的材料。 

图11说明可以将线和刚性齿条结构结合的原理。传动部件的线4a连至齿条18的各自顶端，而线4b连至齿条18的下端，其中组合的线4a、4b和齿条18将运动传送至可在与如上所述的能量转换单元操作上连接的齿轮17。同样重要的是，例如，注意可以在滑轮6a和滑轮6b中具有不同的直径。这有增加齿条18的上下运动的速度的效果。滑轮的这种布置被利用于增加线性发电机中感应器的上下运动。这增加从线性发电机输出的可能电能量。这种可能性在图12中公开。图15公开关于如何将齿条18布置在升起浮体2的腔体内的更多细节。组合线和齿条的布置提供扭矩的更好的传送。 

在图10中描述的实施例的示例，波浪发电站的大部分功能单元被沿着纵轴布置，纵轴主要地定位在由升起浮体2提供的囊状物内，但是另外带有升起浮体2的延续部作为安装在海中时在水上方的延长的管状突出物。突出物部分组成与在其他实施例的示例中公开的支撑结构1a和1b相对应。这个升起浮体2的实施例的示例提供除了浮标外，还有对安装的机构和电气部分不受环境损害的保护。 

在图12中，不同尺寸滑轮61a和61b组合提供通过传动部件4a、4b和4c连接的线性感应器72的运动的速度的增加，传动部件4a、4b和4c与滑轮61a和61b操作上接触，通过磁体71提供增加的电力生成。在实施例的示例中，优选的是使用如图10中公开的包括线和链条的组合的布置。因为只是线可有弹性， 所以链条的使用提供更好的扭矩传送。 

图14a描述可被用于本发明的波浪发电厂的实施例中的浮体的实施例的另一个示例。浮体包括多个第二腔体36和多个第二腔室3以及在每个多个第一腔体33上方的多个通风孔31、32，该第一腔体33利用添加的水提供增加的浮体的重力，如上所述，当海浪振幅下降浮体落下时，这是有好处的。在实施例的示例中，布置多个腔体以及如图3中所述的在底部区段的相应的开口3h、3h通过让多个腔体36的每个底部区段打开来代替。当浮体的整个底部的部分跃出海洋，相应的面对自由空气的腔体36被排空。可是，因为有许多留有水的腔体，重力的损失可以忽略。然而，这个设计提供了对所谓的撞击问题的解决方案。 

在不规则的波浪中，会经常发生浮体的底部跃出水外。当浮体又向下移动，离开海水的底面的部分会又进入海水。因为底部可为平面，结构上的影响可为强大的并损害结构。在图14a中描述的示例中，会再次打击水的表面的部分将是排空的腔体36的打开的底面。因此，打击波浪的面实际为空气。水会迅速地开始填充在腔体36内，并且在水面之间的空气进入腔体36，腔体36的顶部会被压缩，在腔体顶部中的相应的单向通风孔31、36会让空气流出。然而，例如如果通过减少开口的尺寸来减小让让空气流出的单向通风孔的容量，则与完全打开的通风孔相比，气体会被更慢的放出。因此，当浮体底部打击水时，这种布置会提供缓冲作用。缓冲作用或阻尼作用会减轻由于撞击而造成的在结构上的影响。图14b说明从上方看的腔体和单向通风孔，而图14c说明通过浮体的透视图的理解。 

在本发明的实施例的其他示例中，提供波浪穿透能力的面对水面的浮体的任何形状被认为是在本发明的范围内的。 

提供撞击问题的阻尼的浮体的示例的另一个有趣方面还可被用于为获得海浪发电站的固有频率的同步或共振的方案。水的添加质量提供必须具有的附加的重力。进一步容易理解的是频率的调谐可由出现在浮体腔体中的水的总量来实现。通过增加更多的水来增加重力，通过将水从浮体中拍出来减少重力。可供选择地，可通过例如调整腔体36的上表面的位置来调节腔体36的尺寸。 

在本发明的实施例的另一个示例中，为定义的主波浪频率计算并且使用飞轮。微调通过调节浮体中的水的水平来实现。可通过打开单向通风孔31、32来实现调节，由于在至少第二腔体36内总有继而会被排出的一些压缩的空气，从 而在至少第二腔体36中提供更多的水。利用泵等的其他方法也可以施用。 

本发明的另一个方面是提供一种用于以符合成本效益的方式安装根据本发明的海洋发电站的方法。这些构造可表现装备上的大负载并且此运行逻辑可复杂。需要提供简单但是仍有效的海浪发电站并且同时需要部署简单。提供用于移动或改变海浪发电站的部署位置的解决方案也在本发明的范围内。改变关于部署位置的状况可导致移动设备的需要。其它原因可以是维护，与现有的海洋航路冲突等。根据本发明，升起浮体2的示例可作为海浪发电站的结构的一部分提供，在提供远海中的支撑结构的稳定性的设备位置处浸入水中。问题随后将是将海浪发电站的特定实施例传送至特定位置，并继而将设备浸入水中并将设备固定于锚定块9e。 

由于关于例如在安装位置的水深等的设计约束，记住海浪发电站的位置可由特定量的精度实现是重要的，并且由升起浮体2提供的升起力是值得考虑的。 

图7和图7a根据本发明的描述自升式锚90以及其运行和安装方式。 

说明的自升式锚90的示例包括填充有石头(砂砾)层95的罩壳。罩壳91的剩余容积94以水或空气填充；在自升锚的横向侧面中的一个上，有可用于从腔体94排空例如水或空气的阀门97。阀门92b和管93b，并且阀门92a和软管93a可始终从例如自升式锚90的顶面伸展至海浪发电站的顶点。连至在升起浮体2的底面上的支架9c的锚链96的连接点提供作为自升式锚90的顶面中的深凹处来。在这种方式中，锚定点更接近位于腔体94底部的砂砾95(块的中心)。 

自升式锚90在实施例的示例中以下方式中工作：当根据本发明的实施例的示例的结构被传输至用于锚定的位置时(图7a)，自升式锚的容积94的一部分包括压缩空气，而剩余容积95填充由石头(或砂砾)，但锚仍然自由在水面上漂浮，借用锚90的顶面上的固定支架96和终止于海浪发电站的支撑结构的下端的固定支架9c之间链条、绳子或其他柔性元件结构附接至锚，固定支架9c定位在升起浮体2的下方。锚90的浮力和升起浮体2使整个组合的结构能够在海面上漂浮。 

因此，可以用船将组合结构拖拽至部署位置。根据本发明的海浪发电站的部署方法的示例，容积94中的水的填充提供整个设备朝海底的下沉。方法的第一个步骤包括将锚90固定至包括升起浮体2的海浪发电站的支撑结构。如果用于电力生成的子系统(例如图1中的子系统A)被定为在支撑结构的顶端处， 则在进一步步骤中，这个子系统在运输期间，被在船上运输。如果电力生成子系统被定为在如图2和图9中所描述的升起浮体内，则这个子系统可在升起浮体2内被运输。电力生成子系统的移动部分被锁定销锁定，锁定销在进一步步骤中可经由从升起浮体2的顶侧可接近的链条或绳子通过将锁定销拉出而被释放。这种接近可经由可释放的盖子提供，在进一步步骤中，可释放的盖子在利用后可又被固定。当结构被如图7a中描述的运输时，浮体3可不以图1、图2和图4中的实施例的描述示例中的方式附接至支撑结构或传动部件。 

然而，浮体3可与和图7a中说明的组件一起与结构分开地被拖拽。问题继而是能够将浮体3、电力生成子系统和支撑结构组装成能使用的波浪发电站。 

在系统使用自升式锚定位后，船上的起重机可用于升起并定位浮体到支撑结构上。在支撑结构顶端的电力生成系统的组装还可由船上的起重机将子系统升起到位并随后将子系统固定于支撑结构来完成。 

以通过沿穿过浮体通孔的中心的中央线划分浮体来提供的两个各自区段来提供浮体3是在本发明的范围内的。当这两个半个组合时，例如通过螺钉，整个形状和整个浮体的一样。当将浮体附接至在位置处的支撑结构时，既而可以朝着支撑结构从相对侧移动浮体的各个半个，从而当支撑结构穿过通孔时，可以将两个半刻连接在一起。 

当将浮体3装配到支撑结构1a和1b上时运输浮体3是在本发明的范围内的。这可通过将漂浮物布置在浮体3的端上来完成。既而，当设备被船拖拽时，浮体3位于水上方。 

例如，如果传动部件为带有齿条和小齿轮传动装置或柔性传动装置(如线)，则传动部件的装配可有些不同。在拖拽结构前，固定轴可被装配并作为支撑结构的一部分。浮体3至固定传动部件的附接可在包括将运动约束装置附接至浮体3的中央的步骤中实现。可具体化运动约束装置的实施例的示例以简化此类装配。 

容易理解的是，在所有其他部分被装配后，可装配柔性传动部件。然而，当柔性部件定位在各个支撑结构(如图1b中的柱状物1a)中的一个之内时，可以拖拽作为设备的部分的柔性部件。非操作上连接至电力生成子系统和/或浮体3的柔性部件的部分可被缠绕在额外的滑轮(例如附接至滑轮6b)来运输。在电力生成子系统被附接并且浮体3就位时，柔性传动部件可被各自附接在各自 工作位置。 

当结构被拖拽到预期的海床位置上方的位置时，通过打开阀门91使水填充进腔体94中来使锚下沉，而由于容积被填充有水，阀门92a和/或阀门92b被打开使得空气从使容积94中排出。例如，容积94填充有水是锚更重，并因此其下沉。可以只使用阀门92a和92b中的一个。然而，通过使用两个阀门，可以控制自升式锚下沉或上升的速度。然后，当操作完成时，关闭阀门92a和92b。这个特征还可用于电力生成子系统和浮体3的装配过程中。替代直接将结构拖拽至预期部署位置，结构首先被拖拽至能使结构下沉但仍漂浮在海中的更深的水处，被拖拽至其中结构的顶部在海面下方以使得能够将浮体托拽在支撑结构顶部上方的位置中的水平。下一个步骤是既而将加压的空气吹进例如软管93中并打开阀门92a和92b。即使在水下，加压空气也会防止水进入这些阀门。加压空气会将填充进容积94的水排空，并且整个结构通过浮体中央中的通孔被升起。既而下一个步骤为在将装置附接至浮体3之前，围绕支撑结构装配运动约束装置。在此操作之后，电力生成子系统可以被定位并被附接到支撑结构。柔性传动部件现在也可容易地正确附接至电力生成子系统和浮体的顶侧。既而下一个步骤为继续泵送空气并将水从容积94排空。当设备在水中漂浮高时，柔性传动部件的另一端可被附接至浮体3的底侧。下一个步骤既而为将完整装配的设备拖拽至用于部署的期望位置并如上所述在容积94中填充水。 

两个阀门92a和92b的布置可用于以不同方式的升起操作和下沉操作中。然而，当升起结构时，使用这些阀门中的至少一个以补偿增加的气体压力是重要的。这个情况和当人在水中向上移动时的情况一样。当人向上移动时，人必须从他的肺中让一些空气排出以补偿他的肺中的空气的膨胀。 

对下沉和升起两者都可以的自升式锚90的这个特征还可用于将设备从一个位置移动到另一个位置，或将设备从海床向上升起以方便设备的可能服务和维护。 

自升式锚定使用提供结构至期望海床位置上的简单和容易的定位，为海浪发电站结构提供更简单维护情况，并且最重要的是，通过使用自升式锚90，在永久的海床位置处的定位和维护系统二者的成本被显著地减少。 

然而，有时自升式锚可被深埋在海底中，例如因为底部上的松弛的沙。既而，通过上面描述所提到的方法来升起设备是困难的。然后可以从附接至自升 式锚处松开链条96。由于在这样的情况中可以利用更长的链条，因此设备仍然可控。浮体2可使设备保持在垂直位置上。 

根据本发明的实施例的示例，海洋发电站的部署方法包括以下步骤： 

将自升式锚90附接至相应的海洋发电站， 

当通风孔92b关闭时，通过通风孔92a和软管93a在自升式锚90的腔体94中填充压缩空气，从而自升式锚90将漂浮在水上， 

将海洋发电站和自升式锚90一起拖拽至海洋发电站应该被定位的位置， 

通过打开通风孔92a和92b并且随后通过通风孔92a和连接的软管93a在腔体94内填充水来使自升式锚90下沉，而腔体94中的压缩空气通过通风孔92b经由软管93b被排出。 

图13a和图13b描述包括根据本发明的包括三个浸入水中的波浪发电站的系统。三个各自波浪发电站经由在组合系统的顶部上的刚性连接80a和组合系统底部上的刚性连接80b相互连接。如图13中所描述的，升起浮体2在自升式锚90内被安装，并且可由例如船运输。图13a描述如何降低自升式锚90并通过锚链条9c保持在适当的位置。如图13中所描述的，锚链条9c可被绕起存储在自升式锚90的底部中的布置空间中。因为只需要为实际的部署位置绕出锚链条的实际长度，所以这个特征允许具有标准长度的锚链条。 

根据自升式锚的实施例的另一个示例，可以将爆炸物布置在自升式锚的下方的海床底部上，如图13b中描述的。现有技术已知，面对海底的表面会保持在适当的位置，因为当试图升起本体时，真空效应可存在于本体和底面之间的界面中。当将要移动自升式锚时，点燃爆炸物抵消真空效应。 

本发明的实施例的另一个示例包括用于提供移动部分的可持续润滑油的不同解决方案。例如，围绕齿条的伸缩布置盖和齿条与小齿轮传动装置可包括石墨润滑脂。这种布置保护齿条和小齿轮传动装置，并同时提供润滑。包括任何形式的润滑材料和系统以维持系统的运行是在本发明范围内的。 

本发明的实施例的另一个示例包括由于减轻在海上的设备的结冰影响的布置。例如，提供结构部分的加热从而提供设备的除冰是在本发明的范围内的。提供设备的任何形式的封装、防护等来防止设备受到环境影响和损害是进一步在本发明的范围内的。例如，浮体3可包括在表面顶部上的保护通孔的柔性盖。 

Claims (22)

1.一种由各个相互连接的功能单元提供的海浪发电站包括：支撑结构(1a，1b)，其当部署在海中时在下端终止于将在单个点处锚定于块(9e)的固定支架(9c)；能沉入水中的升起浮体(2)，其当部署在海中时为海浪发电站提供浮力，其中所述升起浮体(2)附接至所述支撑结构(1a，1b)；由在支撑结构(1a，1b)的上端终止支撑结构(1a，1b)的平台(8)支撑的电力生成子系统(A)；传动部件(4，4a，18)，其在一端附接至浮体(3)并且在另一端附接至电力生成子系统(A)，将波浪运动从浮体(3)传送至电力生成子系统(A)，其特征在于：

所述支撑结构(1a，1b)、浮体(3)、升起浮体(2)、固定支架(9c)、电力生成子系统(A)、块(9e)、传动部件(4，4a，18)的至少一部分被沿着公共轴线功能上相互连接地布置；其中每个相应的功能单元被围绕公共轴线尽可能的重力均衡地布置，其中所述支撑结构(1a，1b)被引导通过浮体(3)中的通孔并且被固定于升起浮体(2)；其中运动约束装置或运动约束布置(100)被布置在通孔的中心，其中沿着公共轴线布置的传动部件(4，4a，18)的部分在一端连至运动约束装置或运动约束布置(100)的顶侧上的中心点，并且相应地进一步继续沿着公共轴线布置并进一步连至所述运动约束装置或运动约束布置(100)的底侧上的相对定位的中心位置；其中所述浮体(3)包括由轻重量材料制成的本体，其中至少第一腔体(33)填充有空气；其中当所述浮体部署在水中时至少第二腔体(36)能够通过位于所述浮体(3)的底侧(34)上的两个相应开口(3f，3h)来填充水，单向通风孔(31，32)被布置得具有在浮体(3)的顶面上的开口，提供来自至少第二腔体(36)的通道以当在至少第二腔体(36)中填充水时提供通风。

2.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中，当所述传动部件(4，4a，18)为柔性传动部件时，所述电力生成子系统(A)包括驱动发电机(7)的轴(7a)的双向至单向转换机构；其中所述轴(7a)包括绕有所述传动部件(4a)的第一滑轮(5a)，所述传动部件(4a)被引导且来自所述支撑结构(1a)并且在滑轮(5a)的前侧上啮合至滑轮(5a)，所述滑轮(5a)包括连至所述轴(7a)的第一飞轮装置(51)，所述传动部件进一步从所述滑轮(5a)的背侧从所述滑轮(5a)导出朝着并围绕由提供传动部件(4，4a)的张力的支撑臂(12)支撑的滑轮(6a)，所述传动部件(4)进一步朝着包括连至所述轴(7a)的第二飞轮装置(52)的第二滑轮(5b)引导，在所述传动部件(4)被从所述滑轮(5b)的前侧引出所述滑轮(5b)之前，所述传动部件(4)在所述滑轮(5b)的背侧上啮合至所述滑轮(5b)；其中所述传动部件(4)被进一步沿着海浪发电站的轴线朝着所述浮体(3)引导。

3.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中当所述传动部件(18)包括齿条和小齿轮传动装置时，所述电力生成系统(A)包括所述驱动发电机(7)的轴(7a)的双向至单向的转换机构；其中齿条和小齿轮传动装置包括同时被齿条(18)啮合的两个在上方相互定位的齿轮(17a，17b)；其中齿轮(17a)经由轴(19a)连至啮合轴(19c)上的齿轮(17c)的第一飞轮装置(51)，其中齿轮(17c)啮合在轴(19d)上的齿轮(17d)，轴(19d)在一端连至电力发电机(7)的轴(7a)并且在另一端连至轴(19b)上的飞轮装置(52)；其中飞轮装置(52)经轴(19b)连至被齿条(18)啮合的齿轮(17b)，飞轮装置(51)和飞轮装置(52)被制成当齿条(18)向上移动时和当齿条(18)向下移动时相应的每次被啮合一个。

4.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述柔性传动部件(4，4a，18)由像绳子、线、链条、齿条的不同材料制成，或由有不同的相互连接的材料区段制成，其中各个材料区段可来自像绳子、线、链条或齿条的材料。

5.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述传动部件(4，4a，18)的双向上下运动被转换成输出轴(19g)的单向运动；其中传动部件(4，4a，18)的双向上下运动经由连至轴(19e)的输入齿轮(17e)传送；其中轴(19e)包括第一飞轮装置(51)和第二飞轮装置(52)，齿轮(17f)连至飞轮装置(51)的外壳，齿轮(17g)连至飞轮装置(52)的外壳，齿轮(17g)连至与所述输出轴(19g)相连的齿轮(17h)，齿轮(17k)连至所述输出轴(19g)的另一端，齿轮(17k)进一步连至还与齿轮(17f)相连的齿轮(17j)，飞轮装置(51)和飞轮装置(52)被制成当输入齿轮(17e)在一个定义的方向或相反的方向中分别回转时，分别一次被啮合一个。

6.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述电力生成系统(A)被布置在所述升起浮体(2)的本体内。

7.根据权利要求6所述的海浪发电站，其中所述升起浮体(2)从升起浮体(2)的顶侧被布置有延伸的防水密封；其中所述密封至少部分密封所述支撑结构(1a，1b)和所述传动部件(4，4a，18)，其中所述密封被布置成穿过所述浮体(3)的通孔。

8.根据权利要求1所述的海浪发电装置，其中当所述传动部件为齿条(18)时，所述运动约束装置(100)由单个球窝接合(301)制成。

9.根据权利要求1所述的海浪发电装置，其中所述锚定块(9e)被提供为自升式锚装置(90)，包括部分填充有定位在腔体(94)底部上的砂砾(95)的腔体(94)；其中自升式锚(90)的顶面提供有包括固定支架的凹陷处；其中固定支架定位接近于凹陷处底部的砂砾(95)；第一软管(93a)连至第一阀门(92a)，第二软管(93b)连至第二阀门(92b)，并且第一软管(93b)和第二软管(93b)二者都连至自升式锚(90)的表面开口，至少一个第三阀门(97)被流体连通地布置。

10.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述支撑结构(1a，1b)被布置具有在所述支撑结构(1a，1b)的顶部位置中的阻尼器(13a，13b)。

11.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述阻尼器(16c)被布置在自升式浮体(2)顶面上。

12.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述浮体(3)被提供为延长形本体。

13.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述浮体(3)被提供为圆形本体。

14.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中被提供有被计算以提供海浪发电站的固有频率与部署海浪发电站的特定位置上的主海浪频率的同步的飞轮质量的飞轮(25)被附接至与电力生成子系统(A)操作接触的旋转轴。

15.根据权利要求14所述的海浪发电站，其中所述飞轮(25)布置为可被添加至飞轮(25)所附接的旋转轴或从飞轮(25)所附接的旋转轴移除的多个薄片材料元件，从而实现飞轮(25)提供的惰性效应的调节。

16.根据权利要求15所述的海浪发电站，其中通过调节浮体(3)的至少第二腔体(36)中的水平面，提供惰性效应的调节。

17.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中至少两个相应开口(3h，3f)被布置得离通孔(35)比离浮体(3)的外边缘更近。

18.根据权利要求1所述的海浪发电站，其中所述浮体(3)包括多个第一腔体(33)和各个相应的第二腔体(36)；其中多个第二腔体(36)的底面是打开的，其中单向通风孔(31，32)定位在每个相应的多个第一腔体(33)的顶部，提供来自每个相应的第二腔体(36)的通道，该通道在当在操作上连接的第二腔体(36)中填水时提供通气，单向通风孔(31，32)被布置具有减小尺寸的开口，从而提供更少空气流通以提供撞击效果的阻尼。

19.一种发电场，包括根据权利要求1至18中的任一个的至少两个海浪发电站，其中相应的至少两个海浪发电站中的每一个包括至少两个不同形状的浮体(3)。

20.一种部署海洋发电站的方法，其中该方法包括：

将根据权利要求9的自升式锚(90)附接至根据权利要求1的海洋发电站；

经由通风孔(92a)和/或通风孔(92b)，在自升式锚(90)的腔体(94)中填充压缩空气，由此自升式锚(90)将漂浮在水上；

将海洋发电站和自升式锚(90)一起拖拽至海洋发电站应该定位的位置上；

通过打开通风孔(92a)和/或通风孔(92b)并且随后通过通风孔(97)在腔体(94)内填充水来使自升式锚(90)下沉，而腔体(94)中的压缩空气通过通风孔(92a)和/或通风孔(92b)被排出。

21.根据权利要求20所述的方法，其中部署的海浪发电站通过打开通风孔(92a)和/或通风孔(92b)并且随后将压缩空气吹进通风孔(92a)和/或通风孔(92b)中，并且随后通过通风孔(97)将腔体(94)中捕获的水排空而再次被从部署的位置升起。

22.根据权利要求21所述的方法，其中将部署的海浪发电站升起的步骤进一步包括点燃被布置在自升式锚(90)下面的爆炸物。

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