CN103498755A - 用于将波浪能转换为电能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于产生电能的经济且生态的方法。根据本公开内容，通过波浪能的转换来生成电能。在图示说明的实施方式中，水波升高浮体，利用传动系统，浮体线性地移动感应线圈内的磁铁，或者将浮体的垂直运动转换为产生电的发电机的圆周运动。能量产生系统包括将运动传递至旋转或线性发电机的柔性或非柔性传动轴。本公开内容包括具有直至海底的固定支座的用于发电的系统，以及具有侧面和中央浮体、具有旋转或线性发电机的系统，该旋转或线性发电机与放置在用于发电的系统上方的传动轴相连接。

Description

用于将波浪能转换为电能的系统及方法

本申请是申请日为2007年8月16日，申请号为200780100544.3，发明名称为“用于将波浪能转换为电能的系统及方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开内容通常涉及波浪能的使用，以及将波浪的线性运动转换为发电机的操作运动，由此发电。根据本公开内容，这个系统使用浮动工作体来将水波的线性运动转换为发电机的圆周或线性运动。

本公开内容回答了下列问题：构造用于将波浪能转换为电能的系统的最实际的解决方案是什么？

背景技术

用于产生电能的现代系统是非常昂贵的，并且许多这些系统使用不可再生的化石燃料，并且严重地污染环境。地球因全球变暖和温室效应而受到威胁。这引起了通过使用自然的、可再生的波浪能来产生电能的问题。

当今，除了实验上使用之外，波浪能并没有使用于产生电能。发电厂也因用于涡轮机操作力的可用矿石数量而受到限制，并且同时它们还是大的环境污染。核电站是大型能源，但是如果它们受损时，它们会非常危险（例如切尔诺贝利和一些美国的电站）。通过将大量的水蒸汽排放到大气，它们增加全球污染；由于核废料的处理，还存在非常严重的问题。

可选择地，在建造于河坝和湖坝的电厂发电。然而，这些电厂的结构复杂并且昂贵。沿海国家不能使用这个资源来发电。这些国家的唯一解决方案是利用波浪能。

因为一些特殊缺陷，利用波浪能来发电的先前尝试都没有成功，并且没有付诸实践。

1921年的第1,393,472号美国专利是利用波浪能以非常复杂的方式来上下移动平台的尝试，其使用大量的齿轮而造成了大量的能量损耗。这导致了在输出处极低的能量。因为平台的受限自由运动，可能的阻塞、撞击以及事故，所以该专利从未付诸实践。该专利的发动机由许多零件组成，并且该平台非常重，具有很大的惯性。

还有一些其它的尝试，例如1998年的第5,710,464号美国专利，其是使用波浪能来操作用于发电机供给的泵的有趣例子。在这个发明中，泵通过管道将海水驱使到发电机，该发电机产生电。

同样地，第4,232,230号和第4,672,222号美国专利都是利用电磁铁的线性运动来产生电能的尝试。但是，备用零件生产的成本高；由于感应发电机位于水面以下，这会增加制造和开发成本，所以维护昂贵且复杂。

与先前的专利相比，这些专利的确较好，但是仍没有完成。

发明内容

比较先前的发明，这是一项先进的发明，因为使用了最大的水力，并且以在传动系统（transmission system）中的最小损失将最大水力转换为电能。通过手动地放置和设置浮体组，使用了最大的水波能，并且海洋被“抚平”。

感应线圈磁铁直接地连接至浮体。通过使用单向离合器，利用旋转发电机布置，实现了传动系统中的最小损失。

本发明提供了一种用于将波浪运动转换为电能的系统，包括：固定于海底或洋底的柱（7，700），其中，包括浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b）；浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b）在一侧非柔性地连接至固定传动轴（2，2a，2b，2c，2d，2e）或者非柔性传动轴（25），且传动轴（2，2a，2b，2c，2d，2e）的第二端连接至感应线圈（14，14a）的磁铁（4）或者用于转换的机构（20），机构（20）固定于非柔性梁（9）；成形汽缸（32a，32b）围绕托架（30g），并且成形棱柱（61，61a）围绕汽缸（62）；用于转换的机构（20，200）利用传动轴（2e）相对于感应线圈（14a）内的磁铁（4）连接至浮体（100）；浮体（100a，100b）连接至支座（65）和机构（33b），以便调整浮体（100a，100b）之间的距离。

所述浮体1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b可利用接头连接件连接至点A和排水量重心点。

所述浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b）可以是密封的、中空的和/或充满一些轻质材料。

所述浮体1c可包括附加的柔性质量（35）。

所述浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b）可被放置在具有气动囊的轮缘上。

所述感应线圈（14，14a），连同所述磁铁（4），可直接地连接至水面上的所述浮体（1a，1b，1d）。

所述梁（9）可在其端处利用滑动连接件连接至所述柱（7）。

具有非柔性零件（702）的所述柱（700）可在一侧固定至海底，并且可在另一侧利用滑动连接件连接至具有工作机构（703）的柔性零件（701）。

所述机构（20）可固定至梁（9，9a，9b，9c），并且可包括与轴（19）的一端相连接的工作单元（18），且所述轴（19）的另一端可连接至单向离合器（21），所述单向离合器（21）可连接至轴（19a），并且所述轴（19a）可连接至倍增器（22），所述倍增器（22）可连接至轴（19b）的一端，而所述轴（19b）的另一端可连接至所述单向离合器（21），所述单向离合器（21）可连接至轴（19c）的一端，而所述轴（19c）的另一端可连接至飞轮（23），所述飞轮（23）可连接至发电机（24）。

所述机构（20）可固定至梁（9，9a，9b，9c），并且可包括固定至轴（19）的一侧的工作单元（18），且所述轴（19）的另一侧可连接至单向离合器（21），所述单向离合器（21）可连接至轴（19a），并且所述轴（19a）可连接至倍增器（22），可具有或者没有飞轮，发电机（24）可连接至所述倍增器（22）。

所述传动轴（25）的一端可固定至所述浮体（1b，1d），其中，所述传动轴（25）可围绕水面下的滑轮（27）。

所述浮体（1b，1c，1d，1e）可利用固定的托架（30，30a，30b，30c，30e，30f，30g）而横向地连接至所述传动轴（2c，25）。

所述汽缸（32a，32b）的生成线可以是弧形形状。

所述浮体（1b，1c，1e，1f，100，100a，100b）的较长侧可相对于波浪作用的方向垂直地放置。

所述浮体（100）可利用滑动连接件连接至导轨（66），而所述导轨（66）可固定至连接支座（65）。

所述浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b）的结构可被放置在水面上，并且可在水波的作用下移动；其中，所述浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b）的运动可利用传动轴（2a，2b，2c，2e）传递到放置在所述感应线圈（14，14a）内部的所述磁铁（4），或者传递到用于将线性运动转换为圆周运动的所述机构（20，200），并且可利用轴（19）、单向离合器（21）、轴（19a）传递到倍增器（22），然后可利用轴（19b）、单向离合器（21a）、发电机的轴（19c）、飞轮（23）以及发电机传递。

所提出的发明是一种用于产生电能的系统，其能够高效地将水波运动转换为发电机运动。用于组装所述系统的必要装置和部件是众所周知的、廉价的，并且能以经济生产方式来制造或收集。

比较先前提到的第4,232,230号和第4,672,222号美国专利，在这些专利中，将感应发电机放置在水面下方，在我们的发明中，感应发电机放置在水面上方，在浮动工作体上方，例如，并不像上面所提到的美国专利那样位于浮动工作体下方。

本能量产生系统包括浮体、传动轴、用于将系统固定至海底的单元、梁及用于产生电能的装置。与第1,393,472号美国专利相反，用于产生电能的系统并不被放置在浮体上，而是放置在固定柱上。以这种方式，用于将浮体的线性运动转换为旋转运动的系统更加简单，具有更少的机器零件；具有只沿着一个方向而不沿相反方向传递旋转力矩的单向离合器。在我们的发明和其它所提及的专利之间没有相似性。

浮体浮动在水上，并且被放置在固定零件（两根或三根柱）之间，且在波浪的动作下，浮体上下移动。传动轴，可为柔性或非柔性的，被固定于浮体。传动轴将运动传递至用于产生电能的发电机。利用感应线圈或发电机，能够产生电能。

感应线圈中的磁铁运动通过柔性传动轴或者通过非柔性传动轴而与浮体的运动直接相关。感应线圈被放置在水面上方以及工作体上方。在这种布置下，这是产生电能的最简便方式。

通过在波浪的动作下使得浮体上下移动，能量产生系统产生电能。因为传动轴将浮体直接地连接至发电机，所以其引起感应线圈中的磁铁线性运动以产生电能。可选择地，传动轴的线性运动能被旋转发电机转换为圆周运动。

利用发电机系统，浮体的运动以非常简单的方式转换为圆周运动，且传动系统中的损失最小，以及用于产生电能的发电机的机器零件数量最少。

在一个图示说明的实施方式中，无需任何固定于水体底部的零件，就能实现从波浪运动产生电能。在这种布置下，中央浮体被在一定距离处的外部浮体所包围，即当中央浮体在波浪底部时，外部浮体处于波浪的顶部，反之亦然。中央浮体连接至用于产生电能的装置，如先前已经描述的（具有支承机构的发电机或感应线圈）。根据波浪的长度，外部浮体能从中央浮体伸出或缩回。外部浮体之间的距离相当于波浪的长度，因此获得了系统的最大使用。

附图简述

当结合下列附图，考虑到随后的详细描述时，本发明及其优点将变得更为明显：

图1表示根据本发明的具有轻质浮体的用于产生电能的系统。

图2是在波浪的作用下移动的图1能量产生系统的示意图。

图3是以横截面来表示其前侧的图1系统的实施方式。

图3a是图3的能量产生系统的透视图。

图3b表示能量产生系统范围内的轴测剖面，以及在波浪方向上放置浮体的一种变换。

图3c是放置在水面上的浮体的一种可能布置的顶视图。

图4是关于具有用于产生电能的发电机的图1能量产生系统的另一种实施方式的部分横截面的轴测图。

图5是图4的能量产生系统的放大轴测图，即用于将线性运动转换为圆周运动并且将其传送至发电机的基本装置的放大轴测图。

图6是关于图1的能量产生系统的另一种实施方式的部分横截面的轴测图。

图6a是关于图6的能量产生系统的另一种实施方式的部分横截面的轴测图。

图7是具有大的浮体的图4能量产生系统的轴测图。

图7a是图7的能量产生系统的侧视图。

图7b表示具有滑轮的图7能量产生系统的轴测图，其中柔性传动轴被放置在水面上方。

图7c是紧固于图7、7a和7b的能量产生系统的电能产生系统的放大轴测图。

图8a表示在波浪运动方向上放置先前能量产生系统的轴测方式。

图8b是图8a的能量产生系统的顶视图。

图9表示用作能量转换器的大型浮体和感应线圈的轴测组合。

图10a是表示具有用于更短波浪的匹配装置的浮体的形状的前横截面图。

图10b是图10a的电能产生系统的顶视图。

图11是借助具有与齿条相连接的悬臂梁的大型浮体来表示电能产生的轴测图。

图11a是表示图11的一部分A的轴测图。

图11b是具有电能产生系统的浮体的侧视图。

图11c是具有托架的浮体和具有电能产生系统的非柔性传动轴的侧视图。

图11d是浮体的顶视图。

图11e表示图11d的细节A。

图11f是图11g的装置的透视图。

图11g是装置的顶视图，借助于外部齿轮，该装置将双向的操作运动转换为在相同方向上的主轴的旋转。

图12是浮体的一部分的轴测图，其中固定传动轴被放置在浮体和电能产生系统上。

图12a是图12的部分的截面视图。

图12b是浮体和柔性传动轴相连接的截面视图。

图12c是图12a的一部分A的放大截面视图。

图12d是图12b的一部分B的放大截面视图。

图13是在海底没有非柔性支座的电能产生系统的一部分的透视图。

图13a是在波浪的作用下的浮体上部位置的前截面图。

图13b表示在波浪的作用下的浮体下部位置的前截面图。

图13c表示空间中能量产生系统的可能放置。

图14是具有电能产生系统的支撑梁8的透视图。

详述

图1是根据本发明的具有轻质浮体1a的能量产生系统的透视图。在图示说明的实施方式中，能量产生系统包括两根柱7，这两根柱7在柱的一端固定于海底，且在自由的另一端具有用于移动梁9的机构。利用基柱13上的导轨，柱与平行于水面的垂直梁9相连接。为了补偿潮汐的变化，在梁9上，使用一机构。该机构包括电动机10、减速器11、螺旋起重器12以及与柱7相连接的齿轮传动条8。由计算机测量和控制的这个机构升高和降低梁9。对于潮汐高度差相当大的地区，这样做是重要的。这种方式下，传动轴2不必非常长。利用这个系统，感应线圈14的中央位置周围的磁铁4的振动能被大概地维持。在潮汐高度差最小的地区，能够相对于柱7来固定梁9。磁铁的细微调整通过导螺杆5来实现，利用导螺杆驱动器15来转向导螺杆5。当磁铁4受到来自导螺杆5的驱动时，磁铁4开始相对于杆2移动。磁铁4的运动应当受到计算机的监控和维持。

为了实现传动轴2的固定位置，添加轴承16。传动轴穿过轴承，该轴承接受横向力，并且使得磁铁能够在感应线圈中合适地导向。

在本发明中引入了提供传动轴2上的最小横向力的创新。利用铰链，在位移的中点下方连接传动轴2与浮体。在这个实施方式中，浮体1a的横截面为圆形，相对于传动轴2自由地放置，且作用在传动轴左侧和右侧的浮力相等，因此在传动轴上没有横向负载。浮体的上部零件是自由的，且必须避免浮体和传动轴2之间的接触。为了避免水流入浮体以及使得浮体能够相对于传动轴2自由地移动，使用了防水的柔性隔膜6。在一侧将隔膜6紧固于浮体并且在另一侧将隔膜6紧固于传动轴2的方式是公知的。浮体应当尽可能的轻，所以它由诸如玻璃纤维和塑料组合物的轻质材料构造，或者由气动囊制作。

工作模式：当波浪到来时，浮体上升，且浮体的垂直运动由传动轴2传送到感应线圈14中的磁铁4。通过磁铁的运动，在感应线圈内部产生电能。依靠浮体的尺寸，估计线性发电机（磁铁和感应线圈）和用电设备。必须考虑到，工作冲程是在浮体垂直向上移动时，并且当浮体垂直向下移动时，必须卸载线性发电机以使得浮体能够向下移动，并跟随波浪的运动。

图2是表示在波浪的作用下浮体的垂直运动的示意图。

图3，不同于图1，具有更为强壮的传动轴2a，该传动轴2a可为格子形、管状或类似类型。这种传动轴被用于接受由强力的风和波浪引起的更为强大的横向力。传动轴2a穿过紧固于梁9的轴承16a，利用专门受控的机构能够移动梁9。梁9只在低潮汐和高潮汐期间移动。因此，传动轴2a不必太长。借助于感应线圈支座15a，将感应线圈紧固于梁。利用连接梁9或者连接柱7a的机构，能够移动梁9。柱7a在其一端紧固于海底。

除了以轴测透视图来表示零件之外，图3a与图3相似。

图3b表示在波浪动作方向上的浮体的另一种布置。沿着波浪动作方向放置的浮体的数量可依赖于需要来自由选择，并且浮体的排数依赖于波浪的大小。假设后排的浮体将遭受较小的波浪幅度，这是因为前排的浮体将接受大部分能量。在这种方式下，除了产生电能之外，例如还能够保护海岸或海港的一些部分。

图3c是图3b的A-A的横截面图。

图4在下列细节处不同于图1：利用接头连接件（joint linkage）将浮体1a和传动轴2b相连接。传动轴是齿条，其将浮体的垂直运动传递至机构20，机构20将线性运动转换为圆周运动，并且将旋转力矩传递至用于产生电能的发电机。这个实施方式表示轴承16b的示意图，轴承16b被用于正确地引导传动轴2b，并且保持其与其的一对机构20相连接。轴承16b可为滑动轴承，具有几对滚柱轴承，例如具有滚珠的再循环。它可被放置在梁9的下方或上方。最佳的位置是在齿轮18的前方和后方。齿条2b将浮体1a的线性运动传递至机构20。在这个实施方式中，所示为具有垂直齿的齿条，但是我们建议箭形或倾斜齿，以便保持系统的稳定。

工作模式：浮体1a在波浪的作用下垂直移动，并且移动与机构20永久性接触的传动轴2b，机构20将浮体1a的垂直运动转换为产生电能的发电机的圆周运动。在随后的图中，给出机构20的详细描述。

图5表示用于将线性运动转换为圆周运动并且将旋转力矩传递至发电机的机构。与先前所描述的方案相比，这个方案的优点是机器零件的数量非常少，因此损耗最小。第一次使用用于在传动轴2b返回冲程中释放传动系统的单向离合器。利用一个或两个支座17将齿轮18紧固于梁9a。

与先前所描述的实施方式相比较，此处在旋转发电机24中产生电能。正到达的波浪引起浮体1a上升，并且通过使用接头3垂直地向上移动齿条2b。利用齿轮18，将齿条2b的垂直运动转换为圆周运动。齿轮18的旋转运动经由轴19传递至单向离合器21。单向离合器21将旋转力传送至一个方向。利用轴19，来自单向离合器21的旋转运动被传递至倍增器22，其中轴19的输入转数被增加至所设计的发电机24的期望数。倍增器22可以非常简单，并且可包括一对、两对或更多对齿轮。使用倍增器22，可以实现最小损失的转动设置数。利用轴19b，将旋转运动从倍增器22传递到单向离合器21a，且进一步利用轴19c传递到飞轮23。飞轮23用于保持惯性，以维持发电机24旋转。飞轮23可被定位在发电机24的左侧或右侧。利用轴，将飞轮23后的旋转力矩传递到发电机24，并且产生电能。这是至今产生电能的最为简单且高效的方式，其中机器零件的数量少，且在将旋转力矩传递到发电机的过程中损失最小。当浮体到达上死点且开始向下移动时，齿条2b和齿轮18改变它们的方向。此时，离合器21脱离，且轴19以反方向旋转，并且由于惯性，轴19将保持在先前方向上移动短时间。为了避免在飞轮23的影响下在发电机24的旋转过程中倍增器22阻力的负面影响，使用了第二个单向离合器21a。第二个单向离合器21a允许发电机的轴19c能在飞轮惯性的影响下保持移动。当浮体1a到达下死点且开始垂直向上移动时，先前描述的过程被重复，并且正在产生电能。为了减少倍增器中的损失，应当构造运行最少转动的发电机。由于转数少，所以飞轮失效，或者飞轮应当非常重，在这种情况下，能够以这种方式布置机构20，使得直接连接轴19b和发电机24。这意味着机构20不包括飞轮23。在这种情况下，机构20将包括齿轮18、轴19、单向离合器21、轴19a、可为一对或两对齿轮的倍增器22以及轴19b，轴19b被连接至发电机24。为了避免齿条非常长并且补偿潮汐，有三种可能的解决方案：1）使用可伸缩的齿条，即可变长度的齿条。可以诸如液压方式、气动方式、机电方式来改变这一长度；2）沿着柱7a垂直移动梁9a，这能够以几种熟悉且被采用的方式来实现（例如，液压方式、气动方式、机电方式，或者任意其它组合）；3）可变高度的柱7a，这能够以几种熟悉且被采用的方式来实现（例如，液压方式、气动方式、机电方式，或者任意其它组合）。

图6表示包括有浮体1d的用于电能转换的系统，浮体1d应当在浮体1d的上部密封，且传动轴25连接浮体1d的下部。传动轴环绕滑轮27，然后朝着具有感应线圈14a的梁9a向上移动。具有磁铁4的感应线圈被连接至可为诸如线缆、链或坚固绳索的形式的柔性传动轴。磁铁4被直接连接至传动轴25或者连接至与传动轴25相连的杆。在离开感应线圈之后，传动轴25在更小的滑轮28a上移动。在这种布置下，传动轴25具有重物26，当以枢轴式连接滑轮27和柱7b时，使用重物26来维持传动轴上的张力。当磁铁（永磁铁）围绕着感应线圈14a的中心振动时，产生最大的能量。为了在高潮和低潮期间在感应线圈中心附近实现振动，磁铁4沿着传动轴25垂直移动。感应线圈14a，连同梁9b，同样也能被移动。在这种情况下，如果磁铁被固定于传动轴25，在高潮期间；那么梁9在低潮期间向下移动，反之亦然。

图6a表示两个浮体1d，它们经由传动轴25将运动传递至感应线圈14a中的磁铁4。这幅图表示放置系统零件于空间中的合理化方案。比较先前的方案，在这个实施方式中，柔性工作体在两个滑轮27、27b上移动。

例如，在图7中，表示了能量产生系统的另一种实施方式。在这个实施方式中，由浮体1b产生电能，浮体1b比先前讨论的那些浮体更大。浮体1b经由传动轴25将其垂直移动传递至滑轮27d和机构200，通过使用先前所描述的轴和单向离合器的系统，其将线性运动变换为圆周运动至产生电能的旋转发电机。

所显示的浮体1b经设计后被定向于水中，使得接近的波浪沿着浮体的较长的长度与其侧面相接合。在这种方式下，浮体1b的方位提供自身的自然稳定和平衡。波浪转动浮体，并且接合其较长的侧面，并由此提供最大的摆动。由于这个缘故，浮体的长度应当是其宽度的3到4倍，并且优选是其宽度的10倍以上。如果浮体1b比波浪更宽，那么会遇到系统效率降低。以如此方式放置的浮体1b需要维持其位置的最小力，没有自然力来转动浮体1b，且最大的幅度提供最大的能量。为了增加浮体1b的幅度并且减少损失，例如，如在图7中所示，可使用托架30、30a。由于需要增加运动幅度并维持浮体1b与固定柱之间的距离，这是值得的。然而，无需托架，也能构造浮体1b，在这种情况下，线缆被直接地固定于浮体1b。在这种布置下，获得了传动轴25（线缆）中更多的力和更小的幅度。当浮体垂直向上移动时，通过紧固于托架30a的传动轴25来驱动机构200。当浮体垂直向下移动时，通过与托架30连接的传动轴25来驱动机构200。必须提到，当浮体向上移位时，传动轴25内部的力更强，且该力与所排出的水的质量减去浮体质量成比例。当浮体向下移动，并且通过紧固于托架30的传动轴25来驱动时，力与浮体质量减去所排出的水的质量成比例。在拉力作用之后，使用重物26来保持传动轴内的张力。

图7中所示的系统的滑轮27d能被放置在水面下方或上方。如果滑轮27d被用于水面上方，那么托架30d与图7b中的托架相类似。必须避免托架30d和滑轮（27d）之间直接碰撞。

浮体1b应当尽可能的长，而宽度取决于放置浮体地点的最大频率波浪的长度。浮体1b应当足够高，以便避免波浪在其上升期间淹没浮体，并且以便获得最大的利用。由于降雨，应当覆盖顶部。柱被紧固于（固定于）大海（海洋）底部。

框架式柱使得电能产生系统与所有必需的设备都能放置在浮体上方。柱还使得滑轮27d能够例如在图7中所示的放置，这能够用于保持浮体处于工作模式，并且与柱保持安全距离。注意：滑轮27d的支座中的力非常强。这出现在浮体开始向上移动时，然后，例如图7中所示的在滑轮27d的支座中，生成的力比在用于产生电能的系统的作用点处的平台浮力所生成的力强两倍，所以枢轴28和托架30b、30c必须形成精确的尺寸。由于这个原因，以及由于构造成本和用于产生电能的装置的成本，浮体的最佳长度和借助于具有柔性工作体的这一系统来放置在平台上的用于产生电能的单元的数量，应当被讨论和确定。

在图8a中，表示了沿着波浪方向来放置先前系统的一种方式。

图8b是图8a的系统的顶视图。

图9是图7的能量产生系统的另一个实施方式。差别在于用于产生电能的装置具有感应线圈而不是发电机。

在图10中，表示了图4的能量产生系统的另一种实施方式。浮体1c的形状有点不同，因此它能够用于更短的波浪。为了增加侧面摆动幅度和同时有效的劳力，在浮体1c中放置附加的质量35。质量35适合于沿着浮体1c的垂直轴线移动，这取决于波浪的大小。在这种方式下，能够改变质量的中心以及质量，横向改变幅度能够从发电机得到更大输出功率的电能。改变垂直方向上的附加质量能够以诸如液压方式、气动方式、机电方式、组合方式来实现。为了避免浮体1c的翻转，用于控制和限制运动的系统包括平衡质量34，该系统被连接至浮体1c和液压缸33a。浮体1c上的支撑梁31h约束与转换机构20的小齿轮18相连接的传动轴2c。

图11、11a、11b、11c、11d、11e、11f和11g表示图4的能量产生系统的另一种实施方式。

图11表示大的浮体1e，其具有在浮体的较长侧上的一套横向能量产生系统。图11d是大的浮体1e的顶视图，而图11b是大的浮体1e的侧视图。

图11a和图11c表示利用传动轴2c来连接浮体1e和能量产生系统。为了增加浮体1e的移动幅度，连接有托架30g。托架30g适合于搁置在如图11a和图11c所示的成形汽缸（profiled cylinder）32a、32b上。如图11a所示，成形汽缸32a、32b的生成线是弧形的。在这种方式下，实现了浮体1e的自调整。成形汽缸32a、32b能够具有可变的直径，但重要的是不能越过托架30g的弯曲线。成形汽缸32a、32b固定地搁置在托架30g上，所以能够避免冲击负载。例如，这能够利用传动轴2c中的弹簧系统来实现。借助于成形汽缸32a、32b，托架30g将线性运动传递至传动轴2c，并且紧固于柱71a的轴承将传动轴2c适当地搁置在小齿轮18上，小齿轮18将传动轴2c的线性运动变换为用于转换的机构的圆周运动。浮体1e包括至少四个横向支撑臂36a、36b，这些支撑臂36a、36b被用于避免托架30g接触到成形汽缸32a、32b外部的传动轴2c，以及避免托架越过弯曲线。支撑臂36a、36b应当采用如此方式来构造，使得在汹涌的海洋条件时保持浮体1e于工作位置。图11c表示汽缸32a、32b相对于托架30g的相互位置。

图11e表示在支撑柱70的零件71a和71b之间进行的传动轴2c的引导，该支撑柱70在一侧固定于大海（海洋）底部。

图11f是用于运行产生电能的发电机24的系统的透视图，该系统能够将浮体1e在两个方向（向上和向下）的垂直运动转换为用于运行发电机24的有用旋转力矩。

图11g是装置的详细布置。当波浪到达且浮体1e上升时，传动轴2c向上移动，在一个方向上旋转齿轮18。所获得的旋转力矩被传递到第一个单向离合器21b，并进一步传递到倍增器22，又一步传递到轴19b和第二个离合器21a，以及传递到发电机24。实现单向离合器21b，且其不传递由于传动轴2c的这个运动带来的旋转力矩。当传动轴2c开始向下移动时，齿轮18开始反方向旋转。此刻，单向离合器21b被释放，并且接受转向力矩，并将转向力矩传递至倍增器22，以及进一步传递至发电机24。为了提供在倍增器22的入口处在同一个方向上的持久旋转，使用另一套齿轮18a、18b、18c。在这种情况下，中空轴18e包括外部齿轮和单向离合器21b。中空轴18e被固定至轴。

图12、12a、12b、12c和12d是图4的能量产生系统的另一种实施方式。

图12表示连接有传动轴2d的浮体1f的一部分。与先前的方案相反，浮动工作体1f的运动经由弧形棱柱和汽缸60传递到传动轴2d。通过齿条2d的运动产生电能。这个系统已经被描述了。

在图12a中，表示齿条2d和浮体1f的直接连接。支座51，连同汽缸，都是钩环形状，使得传动轴2d能够搁置在齿轮18上。在这种情况下，围绕着与齿轮18相同的轴线旋转的支座51包括与传动轴2d相连接的两个汽缸52。为了避免传动轴2d的横向移动，应当将传动轴2d带入紧固于柱700的轴承16c。轴承16c接受横向力，并且使得传动轴2d的运动能够朝着柱700和离开柱700。利用如图12c和图12d的细节A和B中所表示的弧形棱柱61、61a，实现了自调整。

图12a是液压缸703的横截面。利用液压缸，能够改变柱700的高度，以说明潮汐的变化。在这种情况下，传动轴2d不必过长。能量产生系统已经在先前被描述了。

图13表示利用波浪能的新方法。在这个方案中，无需任何固定在海底的柱，就能够实现从波浪运动产生电能。这个系统的一个单元包括两个侧面浮体100a、100b以及中央浮体100。所有的浮体都应当被密封。浮体100也应当被密封，但是应当允许传动轴2e相对于浮体100的表面自由运动；这能够通过柔性隔膜来实现。浮体100的底部是传动轴2e的支座。两个横向柱状支座的轴线穿过浮体100的支座的轴线，该浮体100的支座保持中央浮体100于系统的中央。传动轴2e将运动传递至上部系统，以便产生电能，如同已被描述的。侧面浮体100a、100b还在低于排水量（displacement）重心点的其最低点处连接至系统的下部结构（lowerconstruction），例如中空悬臂梁上方的连接支座，所以它们能够相对于下部结构扭曲。侧面浮体100a、100b能由如图13中所示的单个单元，或者一个连续单元组成。借助于中空轴，浮体100a、100b与下部结构上方的连接支座65相连接。因为波长能够变化，并且由于横向浮体之间的期望距离与波长相等，所以利用伸出和缩回侧面浮体的装置来改变浮体100a、100b的间距，这是在本实施方式中介绍的。这能够以诸如液压方式、气动方式、机电方式或者组合系统来实现。在连接支座65的中间，应当放置两个导轨66。中央浮体的中空悬臂梁将会在导轨66之间移动。此处的间隙应当略微宽点，以使得不会阻塞，但是下部结构之间的调整通过齿条与齿轮之间的接触而自动地实现。浮体100a、100b应当尽可能的轻，连接支座65应当具有对穿过水的垂直运动尽可能弱的阻力。连接支座65应当伸入弧形支座64，如图13所示，或者例如类似的格子形结构，用于产生电能的上部系统将被紧固于此，这可包括如同先前所描述的旋转发电机或感应线圈。这个布置中的系统优选为长度比宽度长，如我们已经在前面所描述的，因此系统可占据最佳位置来对抗波浪，并且避免波浪扭曲系统。利用锚、厚重物体，将系统固定于海底。在这种布置中，用于电能的系统不会破坏海底。在未来，当已经发明了无线能量传输时，类似于这样的单元可被放置在海岸边的不同区域，在那里波浪高。这个系统的效率应当更高，这是因为中央浮体的运动和上部系统的有用运动。

图13表示系统的一部分，其能够由我们希望的许多单个单元组成。用于转换的机构20的发电机能够通过传动轴2e连接至一个或多个浮体100。

图13a表示在其上部位置的中央浮体100。

图13b表示在其下部位置的中央浮体100。

图13c表示空间中能量产生系统的可能放置，而图13d表示类似于这种布置的一种布置的顶视图。

图14表示放置在图1的用于从波浪运动产生电能的系统的这一方案上的用于产生电能的系统。

必须提到，即刻接受旋转力矩的高质量单向离合器21、21a已经在市场上有售。假使当由于滑轮31和齿轮18的低角速度，单向离合器21、21a无法立即接受旋转力矩时，倍增器或弹簧系统能够跟随滑轮31或齿轮18，以便避免这个单向离合器故障。

Claims (17)

1.一种用于将波浪能转换为电能的系统，包括：

支撑结构，其用于将所述系统安装在海底上，

浮体（1a，1b，1c，1d，1e，100，100a，100b），其适合于浮在水体上，

传动构件（2，2a，2b，2c，2d，2e），其中，所述传动构件的第一端固定于所述浮体，所述传动构件的第二端与运动转换装置相连，所述运动转换装置包括发电机，当所述传动构件借助于水体的波浪运动向上和/或向下移动时，所述发电机产生电流，其中，所述传动构件为非柔性传动轴或杆（2，2a，2b，2c，2d，2e），并且其中，所述传动轴或杆通过枢轴接头（3）固定于所述浮体，其中，所述传动构件的所述第一端在所述浮体的重心点上或下方固定于所述浮体，其中，所述传动构件受到所述支撑结构的限制而在所述浮体上方线性地上下移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传动构件插入所述浮体的宽开口内，其中，所述宽开口定位在所述浮体的面向所述发电机的侧表面上，所述传动构件以枢轴方式连接至所述浮体的与所述宽开口相对定位的侧表面。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述宽开口覆盖有柔性隔膜，所述柔性隔膜从所述浮体延伸至所述传动构件，以从水体密封所述浮体。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述浮体由轻质材料制成。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述浮体为中空的。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述浮体被制造成关于轴线对称地成形，所述轴线越过所述传动构件固定于所述浮体的位置。

7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述浮体包括附加质量，其中，所述附加质量适合于沿着所述浮体的垂直轴线可移动地定位，其中，具体位置与波浪的具体大小或者波浪大小的范围有关。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传动构件或所述浮体设置成在所述系统工作期间维持所述浮体部分地淹没。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述运动转换装置包括位于感应线圈（14）内的可移动磁铁（4），其中，所述传动构件固定于所述磁铁。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述运动转换装置包括与所述传动构件可旋转式连接的轴（19），其中，所述轴包括单向离合器（21），当所述传动构件分别向上或者向下移动时，所述单向离合器（21）被啮合，当所述单向离合器被啮合时，所述轴（19）的转动提供另一个轴（19a）的转动，所述另一个轴（19a）从所述单向离合器连接至发电机（24）。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述运动转换装置包括至少两个单向离合器（21a，21b），其中，当所述传动构件从海底向上移动时，所述至少两个单向离合器中的第一个单向离合器被啮合，以提供第一个轴的在第一个限定旋转方向上的转动，而与此同时，所述两个单向离合器中的第二个单向离合器处于释放状态，当所述传动构件向下移动时，所述第一个单向离合器被释放，而所述第二个单向离合器被啮合，以提供第二个轴的在第二个限定旋转方向上的转动，其中，包括相互连接的齿轮（18a、18b、18c）和所述第一个轴及所述第二个轴的系统提供所连接的发电机（24）的相同转动方向，而不管所述传动构件的运动方向分别是向上还是向下。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，至少一个单向离合器（21a、21b）通过旋转倍增器（22）连接至所述发电机（24）。

13.根据权利要求10或11所述的系统，其中，与所述发电机（24）连接的轴包括飞轮（23）。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述支撑结构包括被可移动地固定于所述支撑结构的垂直梁的至少一个水平支撑梁，其中，所述至少一个水平支撑梁支撑所述运动转换装置、所述发电机和所述传动构件，并且其中，所述至少一个水平支撑梁的移动维持所述运动转换装置、所述发电机和所述传动构件之间的相对位置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，当所述系统工作时，所述至少一个水平支撑梁垂直地移动，以提供所述传动构件的可能最短长度。

16.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统包括至少两个浮体。

17.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统包括多个浮体，所述多个浮体按照提供布置的至少一个侧面呈现为平面的相互关系布置的形状制造，当所述系统位于水体中时，所述平面提供所述系统的垂直于入水正面的调整。

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