CN108883814B - 浮动平台 - Google Patents

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Abstract

一种用于波浪能转换器(WEC)的浮动平台，包括中空体，能量转换机械装置可定位在该中空体中。浮动平台具有在使用中面向水的下侧、面向相反方向的上侧、形成正面的第一长侧和形成背面的第二长侧，以及两个短侧，设置有至少一个对准装置，其构造成将浮动平台的正面与波浪正面对准，即垂直于波浪的方向，浮动平台的正面至少30米长，正面的长度至少是侧面的长度的两倍，浮动平台的高度至少为1米，其中浮动平台由复合夹层结构构成并且平台构造成在超过相关区域中的最高可能巨浪的1.3倍的海深下的深海形状的波浪中工作。

Description

浮动平台
技术领域
本发明涉及一种浮动平台，其构造成用于点式吸收器类型的波浪能转换器(WEC)中。
背景技术
海浪中的巨大力量作为提取电能的潜力是众所周知的。水与空气的重量关系是830/1，这表明可在小得多的面积中提取与风力发电相同或比风力发电更好的效果。即使当平均风速高于波浪的垂直波速时，这也适用。
当今，现有波浪发电系统的成本/效率的最佳数值比风力发电高约80％。现有的波浪发电转换器提供小于100KW的每单位平均电力。这种组合解释了商业投资者非常有节制的兴趣。
大多数点式吸收器包括圆形浮标，该圆形浮标的直径为7－14米，浮在海面上，通过线缆或类似物连接到海底。当今设计的点式吸收器由于直径小且重量大而通常在波浪中浮动得很低。它们通常也具有钝圆形底部。这些因素非常负面地影响电力输出，这是因为波浪就在顶层下方显著变平缓，提供比浪高低得多的提升可以说明这点。
发明内容
上文示出了当今点式吸收器的缺点，由于小尺寸、相对大的重量，导致具有V形底部以及圆形形状的低浮动且不理想设计。因此，目前构型中的每兆瓦的成本太高而不能与风力发电竞争。
因此，本发明的目的是提供一种更好且更有效的点式吸收器。
根据本发明，提供了一种用于波浪能转换器(WEC)的浮动平台(即一种点式吸收器)，其包括中空体，能量转换机械装置可定位在该中空体中。浮动平台具有在使用中面向水的下侧、面向相反方向的上侧、形成正面的第一长侧和形成背面的第二长侧，以及两个短侧。设置有至少一个对准装置，其构造成使浮动平台的正面与波浪正面对准，即垂直于波浪的方向。浮动平台的正面至少30米长。通过将浮动平台的正面与波浪正面对准，可使用扩大的升力面积而不受前一个波浪和下一个波浪的影响。否则它会降低提升高度，因为平台会不能遵循波浪形式。在这种情况下，平台将无法跟随下到波浪的底部并且还将切割顶部，从而降低提升高度并因此减少电力输出。
根据本发明的实施例，正面的长度至少为40米，优选至少为50米。
正面的长度是侧面的长度的至少两倍，优选是侧面的长度的至少三倍，最优选是侧面的长度的至少五倍。
浮动平台的高度至少为1米，优选至少为2米，或至少4米高。优选地，用于提取电力的机械装置定位在浮动平台内，并且必须为其提供足够的空间。
浮动平台由复合夹层结构构成。这将提供轻质且坚固的浮动平台。因此，浮动平台在水面上会比在水中更多，仅稍微突出到水中，例如10－30厘米。这具有的后果是，该构思将表现为非共振吸收器，这与更常见的、在直径/尺寸方面上非常重的共振吸收器相反。我们的测试和计算表明，若干优点中的其中一个优点是，它能够立即对波浪的升力作出反应，而不会由于普通重型吸收器的高惯性而延迟。当较低的波浪占主导地位时，这一点尤为重要。另一方面是所提出的构思利用了波浪中较高的水粒子垂直运动，从而减少了相对于面积的“增加质量”的含义，这与具有更大/更深的吃水的构思相反。这种轻质的高浮动吸收器还会产生比具有相对较大吃水面积的构思更高的辐射力，由此再次施加更多的提升功率。
该平台构造成在超过最高可能巨浪的1.3倍的海深下的深海形状的波浪中工作。巨浪通常也被称为恶浪(rogue wave)或怪浪(freak wave)。它们不规则地出现，并且可能高达平均浪高的2到4倍。300000中只有一个会是四倍高，但它们必须被考虑到。
根据本发明的实施例，对准装置例如是至少设置在上侧上的翼/多个翼、布置在下侧附近的喷射推进器/多个喷射推进器、布置在短侧附近的叶片/多个叶片和/或布置在下侧附近的螺旋桨/多个螺旋桨中的任何一者或其组合。也可以想到其他装置。
根据本发明的另一实施例，翼/多个翼布置成使得它们始于正面与背面之间的一半处并且向后伸出至背面之后。优选地，具有至少两个翼，并且优选地具有至少四个翼。优选地，各翼几乎平行，具有向后展开的0到8度之间的角度。
根据本发明的实施例，至少两个喷射推进器构造成分别在一个短侧附近，优选地分别在浮动平台的正面和背面的端部处向后和向前推水。
根据本发明的实施例，短侧至少具有第一部分，该第一部分设置成在正面与第一部分之间有大于90度的角度。
根据本发明的实施例，浮动平台通过在海底与浮动平台之间的至少一个锚固件锚固到海底。在一个实施例中，锚固件附接在设置在浮动平台下侧的可旋转附接装置中。在另一个实施例中，浮动平台经由在正面和背面处的固定点被锚固。
根据本发明的实施例，至少一个系泊件和电力提取连接件设置在海底与浮动平台之间。在一个实施例中，至少一个电力提取连接件行进穿过可旋转附接装置进入浮动平台。
附图说明
现在将参考附图借助于不同的实施例来描述本发明，附图中：
图1a是本发明的浮动平台的实施例的立体图，
图1b是在波浪中的本发明的浮动平台的实施例的立体图，其具有锚固件的实施例以及对准装置的一种选择，
图2是浮动平台的实施例的正视图，
图3是浮动平台的实施例的俯视图，其具有锚固件的另一实施例以及对准装置的三种不同选择，
图4是浮动平台的实施例的侧视图，示出了短侧，
图5是浮动平台的实施例的下侧的视图，示出了锚固件的附接的实施例，
图6是图5中的锚固件的附接的实施例的侧视图，
图7是平台的仰视平面图，
图8是以朝向电缆浮标的不同角度示出了电缆到岸布置的俯视图，
图9是具有输出线缆导轨和固定锚固点的平台的实施例的侧视图，
图10a、b、c、d分别是示出了电缆14经由浮标15行进到岸或连接集线器的侧视图，
图11a、b分别是示出了悬臂(outriggers)的俯视图和短侧视图，以及
图12a、b是多机械装置连接的侧视图。
具体实施方式
附图的所有图示都是为了描述本发明的所选型式的目的，而不是旨在限制本发明的范围。
本发明涉及一种浮动平台1，其构造成用于根据点式吸收器原理提取波浪中的能量。图1a中示出了本发明的实施例。浮动平台1构造为中空体24。在内部，能量转换机械装置27可定位在中空体24的空间26中。例如，至少齿轮箱和发电机可定位在中空体24内。机械装置27可在平台1中、部分地悬挂在平台1下方、在海底17上或为这两者的组合。
浮动平台1包括在使用中面向水6的下侧28、面向相反方向的上侧29和形成正面30的第一长侧以及形成背面31的第二长侧。在端部32处具有短侧33。短端的形状可为诸如平直的、凹的、凸的或尖的之类的任何合适形状，即具有两个部分33a、33b，它们分别在正面30与相应部分33a之间以及背面31与相应部分33b之间布置成大于90度的角度。
平台1设有至少一个对准装置34。对准装置34构造成使浮动平台1的正面30与波浪正面对准，即垂直于波浪6的行进方向。
浮动平台1优选地连接到大型停泊处25或通过其他方式附接到海底，例如通过在海底岩石中钻孔并用混凝土将金属矛固定在其中。另外，它可通过例如两到四个锚5、例如借助于锚链4锚固在相对固定位置。对于每个锚5使用浮标3。浮标的目的是将平台1保持就位而不限制垂直运动。它们还会在平台1的锚固件4、5上施加阻尼力。锚链4不必是链条，而可为线缆、线材、链条、带或类似物。
借助于大致垂直方向的线、线缆、线材、链条、带或类似物可实施到平台1的电力提取连接件25b。本发明能够利用海浪力，使得垂直波浪力可以通过本发明转换成电力。本发明所发的电可通过水下电缆或高架浮动电缆输送到配电中心/多个配电中心。
本发明的浮动平台具有这样的形状：其中升力面积由于其平行于波浪6放置而是大的，并且因此分别沿正面30和背面31可为冗长的。正面30的长度可是至少30米，优选地至少40米，最优选地至少50米。
无论建筑材料如何，正面30的长度与短侧33的长度之比可为2:1或更大。大多数波浪能转换器(WEC)包括一个直径7－14米、浮动在海面上、通过线材或类似物连接到海底的圆形浮标。直径大小被限制，以便在波浪中完全下沉通过而不切割浪峰。7米提供了42平方米的升力面积。直径14米提供了154平方米的面积。如果本发明的浮动平台1具有14米的宽度，则其可例如具有51米的长度，并由于其大致矩形形状而在本设计中提供714平方米的升力面积。与圆形浮标相比，这是4.6倍大的升力面积。换言之，明显的优点是基于平行于波浪放置的波浪平台。
在平均浪高为3米或更高的区域中，3.5:1的所示比例足以产生巨大的升力。当需要更大的升力时，例如在浪高较低的区域中，比例可增加到10:1。其原因在于连续波浪之间的距离随着浪高的降低而减小，从而导致14米的从正面30到背面31的可设想距离太长。8－10米的距离更适合不切割波浪，而在14米或类似的情况下会有切割波浪的风险。51×14是714平方米的升力。如果改为100×10米的大小，则较小的波浪将由1000平方米的升力补偿，是圆形浮标的十倍。于是，电力输出系统和机械装置将在应变和输出与在较高波浪中获得的应变和输出相差不大的情况下工作。该比例也可用于具有较高波浪/较长波浪长度(例如140×14米)的区域中，从而提供近2000平方米的升力面积。
在这种狭窄形状的平台的情况下，该系统即使在平均浪高约1.5米的区域中也能发出巨大的电力，除了波浪更高的所有沿海地区之外，这种区域很容易在世界各地找到。对于具有这种高比例的浮动平台1来说，似乎难以获得必要的强度，但实际上有可以处理这种重载荷的当下可用的构造方法。在力量大的相关区域中内部结构可以用肋条以及加强部制成。可替代地，具有XPS或类似物作为填充大部分内部的轻质块的更巨大结构是可能的。形状或技术方案不精确地受限于附图；它们仅是所附权利要求范围内的可能设计的示例。
如图1b和3所示的短侧33是略微边缘形状，具有两个部分33a、33b，这将不仅有助于更好地应对(take)海，而且有助于朝向风稳定(对准)。其原因在于，当平台1转向一侧时，从锚固环上的压力中心测量的正面风压在转向风的一侧上会更大。这些短侧33、33a、33b优选地是垂直的，以实现最大底面。
正面30和背面31长侧可具有向内且向下的斜面，即下侧28小于上侧29，以更好地稳定在水平平面中。
这是一种选择，因为平台1也会通过垂直侧工作，以及通过更倾斜的形状工作。例如，参见图4。
平台1的下侧28优选地是平的，以获得尽可能多的升力。顶部在图中是平的，但可取决于机械装置以及测试和计算机模拟(animation)而具有不同形状。
如果载有机械装置，则在平台1的中间将存在湿室，其中波浪功率将被传递到干燥段中的不同组件。湿室优选地与上侧29或者取决于平台1的高度的至少三分之二高度水密封。平台1的高度至少为1米，优选为至少2米或至少4米高。
对准装置34是至少设置在上侧29上的翼/多个翼2，布置在下侧28附近的喷射推进器/多个喷射推进器7、布置在短侧附近的叶片/多个叶片19和/或布置在下侧28附近的螺旋桨/多个螺旋桨中38的任何一者或其组合。根据一个实施例，设置有喷射推进器7系统，参见图3。其工作原理是，从平台1下方吸水，将其推动通过管道朝向管道中的分叉点，在分叉点处，阀决定水射流是向正面30还是向背面31行进，由此使平台1沿所需方向旋转，因此它将与波浪6平行。它的工作方式与任何中型游艇上的常见船首推进器相同，但其优点是没有可能缠结到异物中的螺旋桨。诸如阀和出口之类的喷射推进器7的全部或部分可以替代地放置在平台1的端部33正外侧的中心线上。发动机可为电动或液压单元，其可以由所载能量产生系统供电。该原理不特定限于喷射推进器7，而是在短端延伸部分外侧的常规船首推进器、螺旋桨38(参见图2)以及以任一方式转动平台1的类似方案都是本发明的偏航控制的选择。
喷射推进器7或类似系统需要输入，以正确地为系统供电。有一些可用选择，但最可能且被充分证明的方案是加速度计22，参见图2，加速度计22放置在左舷和右舷正面30中并连接到GPS系统。仅有GPS更为便宜，但也可使用与GPS组合的陀螺仪或单独的陀螺仪。需要一种在市场上已经存在的非常简单的逻辑，以监视传感器并执行命令。加速度计22感测平台1的哪一侧首先随来浪上升，相应地哪一侧首先随经过浪峰下降。例如，如果左舷侧首先上升，则将给出命令以启动喷射推进器7，并且将命令给到阀以打开相关的向前或向后喷射(blow out)，从而转动平台1，以再次与波浪对准。向后或向前吹射取决于推进器7放置在平台1的哪一端32。作为对加速度计22的选择，可使用在正面侧30上的激光器或传感器，其测量水/浪6的高度。
虽然在附图中未示出，但是平台1上电气需求可从所载能量产生单元或者从与电池组合的放置在甲板上的较小固定位置风力涡轮机分接。起重机或绞车也可安装在甲板上，从而有助于安装和更换重型部件。
在图3和4中，示出了对准装置34的另一个实施例。翼2至少布置在上侧29顶上在图3中，示出了翼2布置成使得它们始于正面30与背面31之间的一半处并且向后伸出至背面31之后。优选地，它们也向下突出至背面31之后。各翼可几乎平行，具有向后展开的0到8度之间的角度。垂直翼2有助于将平台1定位成正面长侧30朝向波浪。由于风和浪之间的差异可能高达45度，因此仅仅这一点不足以完全对准，但是将完成工作的主要部分而不会耗费任何能量。对准也可以通过其他方式完成，因此翼2是一种选择，而不是必需。在所示俯图中，翼2向任一侧具有约5度的角度。这样做的目的是在转动的早期阶段获得更大的力，使其更快地自我稳定。翼2还将以其他角度工作，并且具有不同的尺寸、形状和数量。优选地，它们被放置在锚固压力中心的后部，它们向后延伸以获得动量，向上延伸并且最佳地在船尾侧稍微向下延伸，但还不至于碰到海。它们可以用任何材料制成，并且设计成能够承受最大的风力。
由于波浪方向很少精确垂直于风向，因此可能需要额外的功能来将平台1定位成尽可能与风对准。将完成这项工作的主要部分的一个简单方案是使翼可以转动约±30－40度。这可以以与许多飞机上的通过升降舵配平的方式类似的方式完成。在这种情况下，翼安装在垂直旋转轴上，其中，液压或电动螺旋千斤顶将翼的前端推至所需位置。如果有四个机翼，则它们都将与前端翼梁连接并由一个螺旋千斤顶运行。由于动量大，因此需要的功率相对较低。系统将缓慢移动。
在图2和3中，端部叶片19是用于附加偏航控制的选择。端部叶片19可以在任一侧上被推入和推出，以增加左舷或右舷侧上的风压。如果翼属于固定的不可转动的方案，则这很可能是相关选择，并且当风平均不是以平角朝向波浪时，这将减轻喷射推进器7的工作。可替代地，假设它们的尺寸正确，则它们可以替代翼。叶片可布置在由轴承支撑的窄框架中的滑动轨道上。它们可通过连接到电动马达或液压马达的齿轮水平地进出。可能有其他机械方案，原理是重点。
平台1可通过两到四个锚5和锚链4被锚固在相对固定位置。它可以向任一侧旋转180度，以在变化波浪方向的情况下保持有效。具有固定锚固附接件的更简单选择也是可用的，参见图3，其中旋转在任一侧被限制于约160度，这取决于平台1下方的电力输出系统的大小。然而，120度以内是更理想的。该选择适用于波浪方向在大多数天数中落在该范围(spectre)内的区域。在图3中，一根链条4直接连接到平台1的背面31上。当这在两侧上使用时，该角度在任一侧被限制于约80度，以保持链条4不受平台1侧面30、31的影响。如果延伸部分21向外和/或向下安装到平台的长侧30和/或31，使得链条4的附接进一步远离，则角度可以增加到大约160度。在该锚固实施例中，电力输出线缆14可以简单地延伸穿过平台底部中的孔，优选地相对靠近中心，因为这将保持线缆14的松弛相对恒定。该锚固实施例是一种简单且成本有效的锚固方式，并且当该区域中的波浪方向在一年中的大多数月份变化+/-90度或更小时是完美的。将计算锚5的角度和锚链4的坚固性，以确保平台1的运动在所有象限中大致相等。
浮标3应足够大，从而即使在极端天气下也能保持浮动。相对扁平(平坦)的形状是优选的，例如1:3，以便不发生不必要的弯曲。估计要约10立方米的尺寸，但这当然取决于链条4的重量和平台1的大小。因此需要针对每个实施例进行计算。浮标3的目的是将平台1保持就位而不限制垂直运动。它们还将对平台的锚固施加阻尼力。
链条4应足够坚固，以在极端天气下将平台1保持就位。根据相关区域中可能的最大风，30－60毫米级U3将是用于51米平台的可能选择。锚5的大小将设计成在极端天气下将平台1保持就位。根据相关区域中最大的可能风以及海底情况，2－5吨的拖曳锚5将是可能选择。
如果锚链4通过固定实施例附接到平台1，则输出线缆14将平台下方行进，并且甲板在左舷侧和右舷侧将是自由的。于是，端部叶片19可以垂直而不是水平地突出，换句话说但逻辑类似地，在上侧29之上。
由于风和波浪情况在各个区域中不同，因此希望能够选择锚固实施例。之前已在图3中示出了固定实施例。现在将参照图4－6和9－10描述另一实施例。在图4中，以水平视图示出滑动环机构8。在该锚固实施例的情况下，平台可以向任一侧旋转180度，这在波浪方向一年中很多天变化超过120度的区域中是期望的。链条4连接到外环9，外环9围绕内环10自由滑动，内环10紧固到平台1上，由水润滑，参见图6。内环10具有从环10的主体径向向外突出的唇缘39，其保持滑动环9附接到平台1。如果需要各链条上的不同动量，环大小也可大于正面30与背面31之间的宽度，参见图5，其中虚线圆圈23示出了该实施例。在图6中，它还示出了输出线缆14行进穿过环9、10的实施例。根据所选择的电力输出方案，系泊件连接件25b，优选是链条，也可穿过环机构8。平台1可摆动到90度、135度或160度，而输出线缆14不会和与海底17的连接发生冲突。
在一些区域中，固定锚固件、固定翼2、端板加喷射推进器7可能是保证的，但在其他区域中，滑动环锚固件、可动翼2和推进器7是更优化的实施例，等等。有许多可想到的组合和尺寸。平台1的宽度与长度比也是影响使用平台1的哪个总体实施例的因素。在给定平台尺寸和位置的情况下，单独一个偏航系统(对准装置34)也可足以对准平台1。
在图7中，示出了压载舱20、用作机房的内部空间26和湿室40。可用水将压载舱填充到所需的量，并且压载舱将影响平台1的平衡和浮力。所有室可具有与所描绘的不同的尺寸和位置。
在图8中，示出了布置电力输出线缆14的另一实施例。平台1被示出处于相对于电力输出线缆14的浮标15的三个不同位置。在该实施例中，线缆14从端部32之一离开平台1。当希望任一方向具有180度、选择性地总共360度的旋转时，该实施例是相关的。如果任一侧90－120度在相关区域中通常是足够的，则线缆14可以替代地延伸穿过平台底部中的孔，因为它不会与锚链4相干涉，参见图3。这不仅适用于固定锚固方案，参见图3，而且适用于环机构8，参见图6。通过固定锚固方案21，锚链4的位移以及由此紧固将比通过环选择8坚固得多。选择一个选择而不是另一个选择将是平台1的构建成本以及尺寸与相关区域中的风和波浪情况之间的考量。
在一个位置pos.A上，平台1具有最靠近浮标的平台1的端部32，该端部32具有仅20度的延长中心线的角度。在浮标15处，线缆14继续行进到岸上或行进到若干平台1或风电场的连接点。在另一个位置pos.B，平台从浮标15转动170度。在另外位置pos.C，平台从浮标15转动50度。
输出线缆14可从平台1的一个端部32的中心上来。它可穿过刚性管12，刚性管12在轨道11上滑动大约135度。优选地，轨道11与管12之间的摩擦将通过在轨道11上使用滚子而最小化。当管12处于完全135度的偏转时，仍然离(很少达到的)180度位置有一些度数，柔性软管或管13放置在管12的延伸部分上。目的是使线缆14弯曲更长的距离，以便不会出现疲劳问题。还可以想到的是，使轨道11更大，参见虚线16，因为这将使线缆14进一步延伸到平台1侧面之外，以使180度或稍微更大的度数变成可能。图6从短端32示出平台1，其中轨道11穿过并略微高于上侧29。
图7a、b、c和d示出了当在轨道11上使用端部方案时，行进到岸上的电力输出线缆14的侧视图。
图10a示出了平台1的正面30，其中端部32具有最靠近浮标15的轨道11，其目的是在平台1沿不同方向转动时形成柔性连结。在该位置，线缆14的重量(可能具有增加的重物)保持位于松弛部的线缆14不撞击海底17。
图10b示出了平台1已经转动了180度时的平台1的背面31，其中端部32具有离浮标15最远的轨道11。输出线缆14现在被拉伸类似于平台1的几乎整个距离。先前接近海底17的松弛部现在升高到更高的位置，并且浮标15被拉成更靠近平台1。保持浮标的链条36可以比图中看到的更松弛。
上述两种解决方案是相关的，其中平台下方的深度位于标尺的较高端，因为线缆14中以及浮标15上的松弛将大于更浅的水中的松弛。
对于更浅的水，图10c示出了相同的原理。为了弥补这一点，本构思具有一个额外的浮标15。增加了小的重物18，这具有将各浮标15拉到一起的效果，并由此增加到线缆14中可用的总松弛。
图10d示出转动的平台1，其中，端部32具有离浮标15最远并因此处于最大伸展程度的轨道11。由于两个浮标15提供的额外松弛和现在升高的重物18，相对于海深的松弛部总长度几乎加倍。
图11a、b示出了当平台1长而窄时的悬臂37的构思。图11a是俯视图，图11b是从短侧33的侧视图。当想要即使在较小的波浪中也提取大量能量时，长侧30、31的长度与长侧的宽度之间的比例高达10：1的设计是最佳的。例如，在北海的大部分区域中是典型的平均浪高1.8米的情况下，波浪长度将是40米。在100×10米的情况下，正面30至背面31的距离是10米，将良好适应该较短波浪长度。平台宽度与波浪长度之间的合适比例在1比4至1比5之间。当在本文中提到平台宽度时，它是指较短侧，长度是最长侧。波浪长度从浪峰到浪峰的距离。升力面积将足够以较低成本匹配相同面积的最大风力发电机组的日发电量。
约3米的浪高在充分发展的海中提供约60米的波浪长度，而约5米的浪高提供约90米的波浪长度。
由于平台1需要对于宽度和长度的一定高度以具有其强度，因此这种长而窄的设计将比先前显示的3.5:1比例更不稳定。因此，可添加悬臂37，以确保其不会倾斜太多或翻倒(倾覆)。平台1将具有在主体24中低处的电力输出/机械装置27及压载舱20，从而对稳定性产生积极影响。这与正面30和背面31的更大倾斜度相结合，提供了主体24的V形，将很可能足以使其保持直立，但是悬臂可以是增加稳定性的附加选择。
悬臂37具有适中的尺寸，使得它们仅略微减小平台1在浪谷中下沉的距离，从而性能仅受到非常轻微的负面影响。然而，在稳定性方面，这种轻微提升足以保持平台1稳定。从图11b中可以看出，悬臂37的下侧设置成比平台1的下侧28高。这样，悬臂37在大多数时间内将保持离开水，或者在仅需要时稍微接触水。悬臂37可具有任何合适的形状。
即使图11a、b示出了在每侧上具有一个悬臂37的平台，但两个或更多个悬臂37也可为一种选择，稳定平台1的原理保持不变。然而，由于朝向点式吸收器的力指向下，因此将悬臂37放置在相同区域中会是最合乎逻辑的，因为力是相反的。这样，为了强度而需要的材料更少。如果一个点式吸收器连接件25b位于中间，则这将是悬臂37的合理区域。同样地，如果多于一个的连接件(比如25b)是相关的，则人们会考虑多于一个的区域来放置悬臂37。
在图12a、b中示出了浮动平台的实施例，其包括多于一个的机械装置27，在所示示例中为三个，它们分别经由电力提取连接件25b’、25b”、25b”’连接到结构41，结构41又经由电力提取连接件25b连接到系泊件25。当平台1的长度对宽度超过约5:1时，这是可以想到的提取电力的选择。通过将平台上的载荷划分到三个不同区域上，结构上的弯曲力将更均匀地分布。因此，需要使用的加强材料较少，从而制造更轻且成本更低的平台1结构。另一方面是，在例如2000平方米的升力面积的情况下，对单个电力输出系统的强度和尺寸的要求可能是设计挑战，因此划分到三点上可能是更理想的。
图12a示出了处于水平位置的结构41。结构41制造成使平台围绕一个系泊件25旋转。结构41的构造由于两个原因而是优选的。首先，它会比直杆坚固得多。其次，它将在三个点之间施加平衡力，因为偏离水平面的任何位错(参见图12b)将迫使结构41的底部和顶部进入图12a所示的位置。平衡效果可通过与控制单元(未示出)结合的电子和/或机械测量系统而进一步增强。
平台1可由钢、铝、夹层复合材料、PVC、EPS/XPS或其他材料构造成。优选地，平台以与一些现代双体船类似的方式，使用聚合物夹层复合材料来构造，以将平台1尽可能保持浮动在波浪6上而不会深入水中。优选地，平台将仅突出深入水中约2分米。
平台1将被构造成即使平行于波浪铺放也能够承受最强的风和最高的波浪。如技术领域的技术人员所知，波浪可达到30米的高度。这预先假定它被放置在足够深的水中，以避免打断波浪，通常基于最大可能浪高的1.3倍的最小值。由于平台1具有如此大的面积并且相对于其尺寸而言是轻的，因此它将基本上浮动在水上面，这取决于电力提取。这具有的后果是，与普通重的、低浮动WEC相比，生存性处于不同的尺度。它的表现会很像一个浮动浮桥，其中波浪的水平浪涌运动对单元的作用力会比对更深铺放构思的小得多。即使平台的总正面面积更大，这也一样。
本发明提供了一种方案，其在一个单元中可以利用等于或大于世界上最大的海上风力发电单元的功率。这些风力涡轮机的塔架高度超过100米，需要在深水中进行昂贵的安装，并且具有直径160米以上的叶片，从而使它们成为视觉干扰。本发明每生产MW将平均花费海上风力发电厂的大约50－70％(包括生产和安装)。视觉干扰将是最小的，并且高度为5－10％以及产生适度的噪音。只要相关区域中深度超过最高可能巨浪的1.3倍，它也可以放置在离岸更近的位置。原因在于，对浮动装置造成危险的打断波浪会被避免，因为波浪会具有深海形状。在实际生命中，30－50米的深度就足够了。
众所周知的事实是，许多波浪发电构思的系泊件已经在汹涌海面中被摧毁(扯裂)了，并且这种生存方面是主要关注点和挑战。解释在于以下事实：波浪运动是沿轨道的，水平力大约等于垂直运动。常见类型WEC深入水中，并且实际上具有比垂直面积更大的侧面面积。这意味着，如果峰值升力例如达到1MN，则可能具有超过3MN的水平力，是该数量的三倍，从而解释了它们为什么断裂。常见的形状会是8米直径×10米深，给出80平方米，乘以0.5的阻力系数，从而产生相当于具有1.0系数的40平方米阻力面积的阻力面积。具有0.82的阻力系数但放入水中仅20厘米深的50×11米的轻型浮动平台将产生相当于1.0系数的8.2平方米阻力面积的阻力面积。没有对电力提取施加的阻尼的最新数字表明，施加在系泊件和附接件上的力将是具有大吃水的标准构思的1/5，从而表明高浪/巨浪中的生存机会好得多。此外，1/5侧向力是在十倍以上升力面积的情况下，从而表明其涉及升力对生存能力时50-1的巨大优势。
葡萄牙WavEC完成的计算表明所提出的轻型平台的优势，与通常的圆形深浮动形状相比，当阻尼将平台保持在水中更深时，即使比较在满负荷生产下的电力输出，也好于12-1。当风超过40－50节时，巨浪的风险升高。在这种情况下，PTO阻尼可减小到一半或零，从而给出系泊件上的上述低应变量，由此具有对于其他较低铺放构思是不可能的生存策略。总而言之，它就像在汹涌海面中的冲浪板/浮桥。
由于波浪的垂直速度可以超过每秒3米，因此普通重型共振WECs将由于惯性而在水中变得更低，从而使其暴露于系泊件上的更多水平浪涌应变。像浮动平台这样的轻型高浮动构思会立即对快速上升的波浪作出反应，使在水面下的暴露区域几乎相似，从而不会增加水平力，由此大幅改善了生存机会。
鉴于其高度比海上风力发电构思低得多，它可以放置在离岸很近的地方而不会打扰视觉风景。风力发电通常放置在离岸20－60公里处，使得安装、线缆和维护成为昂贵的想法。该具体专利用于浮动平台/吸收器设计。电力输出基于机械装置，其可以是任何已知或未来类型。
所有不同的实施例可与所示和所述的不同部件和部分中的一个或多个组合，从而构成除了在本说明书中示出的实施例之外的更多个实施例，只要其根据权利要求不矛盾即可。

Claims (17)

1.一种用于波浪能转换器(WEC)的点式吸收器类型的浮动平台(1)，包括中空体，其中，所述浮动平台具有在使用中面向水的下侧(28)、面向相反方向的上侧(29)、形成正面(30)的第一长侧和形成背面(31)的第二长侧，以及两个短侧(33)，其中，所述浮动平台包括至少一个对准装置，所述对准装置构造成将所述浮动平台(1)的所述正面(30)与波浪正面对准，即垂直于波浪(6)的方向，其中所述浮动平台(1)的所述正面(30)至少30米长，并且所述正面(30)的长度至少是所述短侧(33)的长度的两倍，其中所述浮动平台(1)的高度至少为1米，且其中，所述浮动平台(1)构造成通过在海底与所述浮动平台(1)之间的至少一个锚固装置(4)锚固到海底，其特征在于，所述浮动平台(1)还包括能量转换机械装置(27)和电力提取连接件(25b、25b’、25b”、25b”’)，所述能量转换机械装置(27)定位在所述浮动平台(1)中或部分地悬挂于所述浮动平台(1)下方，所述电力提取连接件(25b、25b’、25b”、25b”’)布置成在海底将所述能量转换机械装置(27)连接至系泊件(25)，使得作用在所述浮动平台(1)上的垂直波浪力能够通过所述能量转换机械装置(27)转换而生成电力。
2.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述正面(30)的长度至少为40米。
3.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述正面(30)的长度至少是所述短侧(33)的长度的三倍。
4.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述浮动平台(1)的高度至少为2米。
5.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述对准装置(34)是至少设置在所述上侧(29)上的一个或多个翼(2)、布置在所述下侧(28)附近的至少一个喷射推进器(7)、布置在所述下侧(28)附近的至少一个螺旋桨(38)、和/或布置在所述短侧(33)附近的多个叶片(19)中的任何一者或其组合。
6.根据权利要求5所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述一个或多个翼(2)布置成使得它们始于所述正面(30)与所述背面(31)之间的一半处并且向后伸出至所述背面(31)之后。
7.根据权利要求5或6所述的浮动平台(1)，其特征在于，具有至少两个翼(2)。
8.根据权利要求7所述的浮动平台(1)，其特征在于，各所述翼(2)几乎平行，具有向后展开的0到8度之间的角度。
9.根据权利要求5所述的浮动平台(1)，其特征在于，各所述翼(2)安装在垂直旋转轴上，且布置成转动±30－40度。
10.根据权利要求5所述的浮动平台(1)，其特征在于，至少两个喷射推进器(7)构造成分别在一个短侧(33)附近向后和向前推水。
11.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述短侧(33)至少具有第一部分(33a)，所述第一部分设置成在所述正面(30)与所述第一部分(33a)之间有大于90度的角度。
12.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，还包括可旋转附接装置(8)，所述可旋转附接装置(8)设置在所述浮动平台(1)的所述下侧(28)处，用于附接所述锚固装置(4)。
13.根据权利要求12所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述可旋转附接装置(8)包括外环(9)，所述外环(9)布置成围绕内环(10)自由地滑动，所述内环(10)紧固至所述浮动平台(1)的所述下侧(28)。
14.根据权利要求13所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述外环(9)和所述内环(10)大于所述浮动平台(1)的所述短侧(33)的长度。
15.根据权利要求12所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述至少一个电力提取连接件(25b、25b’、25b”、25b”’)布置成穿过所述可旋转附接装置(8)进入所述浮动平台(1)。
16.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述浮动平台由钢、铝、夹层复合材料、PVC和/或EPS/XPS构造而成。
17.根据权利要求1所述的浮动平台(1)，其特征在于，所述锚固装置(4)布置成将所述浮动平台(1)锚固在相对固定位置，以限制旋转并将所述浮动平台(1)与所述波浪正面对准。
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