CN109891086A - 用于波浪能转换器的分段混凝土船体及其构建方法 - Google Patents

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Abstract

一种波浪能转换器(10)，能够漂浮在水体(BW)上，随着在水体(BW)中产生的波浪(W)而移动，并且包括连接到垂荡板(14)的船体(12)。波浪能转换器(10)的特征在于，船体(12)由钢筋混凝土形成，多个连接筋(16)在船体(12)和垂荡板(14)之间延伸，并且电力输出装置(66)附接在每个连接筋(16)上。

Description

用于波浪能转换器的分段混凝土船体及其构建方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月2日提交的美国临时申请No.62/382,899的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
本发明大体上涉及波浪能转换器(WEC)。尤其是，本发明涉及用于WEC的改进船体以及制造和组装用于WEC的船体的改进方法。
地球海洋中的波浪能量丰富且可靠，而且长期以来被认为是有前景的可再生能源。已经设想WEC将这种丰富的波浪能转化为电力。虽然一个多世纪以来一直在尝试有效地将波浪能转换成可用能量，但是波浪能目前还没有被能源行业广泛采用。
在过去的三十多年里，世界各地的公司和学术研究组已经研究了许多不同的波浪能构思。尽管已经开发并测试了许多工作设计，例如通过建模和造波水池测试，但只有少数构思已经发展到海上测试。
适合于商用的WEC正在开发中，并且被设计成部署在有波浪(W)的开放水域中，例如在海洋中。然后，由WEC产生的电力可以被传输到可以使用电力的位置(例如岸上位置)。通常，通过海底电缆进行电力传输。
已知的WEC通常由两个以上彼此连接的浮体或连接到固定点(例如海床)的一个浮体组成。在两个浮体之间或在一个浮体和海床之间产生的相对移动和负载被用于通过电力输出系统产生电力，例如通过经由马达泵送液压流体或通过直接驱动系统，例如电力输出装置(66)。早期的WEC设计能够产生高达数百kW的功率。然而，设想的是装机容量达数MW的WEC也是可以的。已知类型的WEC包括波浪致动体、振荡水柱、越浪式装置、点吸收器和点衰减器。
通常，浮体(也称为船体)使用钢造船方法构建而成。钢船体已经在船舶、石油天然气平台以及早期的WEC中使用多年。钢对初始建造和维护成本目标极低的可再生能源结构提出了一些挑战。钢船体的建造和维护成本非常高，并且易于在远离海洋的低劳动力成本区域生产。
需要优化WEC以在大多数波浪条件下有效地提取波浪能，并且需要由能够承受海洋技术所面对已知问题(包括腐蚀、疲劳、生物污损、冲击载荷和裂缝)的材料构建。防止钢结构结垢和腐蚀的典型方式是定期维护和重新涂漆。但是，这是耗时且昂贵的。此外，防污涂料的使用会对海洋环境有害并且要求把在用的WEC移走，因此导致电力可用性的降低。
因此，期望提供用于WEC的改进船体和用于组装WEC船体的改进方法。
发明内容
本发明涉及用于WEC的改进船体以及制造和组装WEC船体的改进方法。在第一实施例中，改进的波浪能转换器能够漂浮在水体上，随着在水体中产生的波浪而移动，并且包括连接到垂荡板的船体，其特征在于，船体由钢筋混凝土形成，多个连接筋在船体和垂荡板之间延伸，并且电力输出装置附接在每个连接筋上。
在第二实施例中，波浪能转换器能够漂浮在水体上，随着在水体中产生的波浪而移动，并且包括锚固到水体床的浮标，其特征在于，浮标由预应力钢筋混凝土形成并且包括固定构件和可滑动地安装到固定构件的浮子，基础配置成搁置在水体床上并将波浪能转换器锚固到水体床上，缆在浮标和基础之间延伸，并且电力输出装置附接到缆和浮子上。
在第三实施例中，用于波浪能转换器的船体配置成用于附接到垂荡板，波浪能转换器包括在船体和垂荡板之间延伸的多个连接筋以及附接到每个连接筋的电力输出装置，波浪能转换器还能够漂浮在水体上并随着水体中产生的波浪而移动。船体的特征在于它由多个钢筋混凝土楔形中空分段形成，每个楔形中空分段具有侧配合面、第一端壁、第二端壁、内周壁、外周壁和中空内腔，多个管道沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁，船体还包括至少一个后张拉筋，后张拉筋延伸穿过在第一端壁和第二端壁中周向延伸的所述多个管道中的每一个，后张拉筋被加应力并锚固到船体的一部分并将至少两个相邻的楔形中空分段连接在一起，并且当组装好形成船体时，所述多个中空分段在组装好的船体内限定中空室。
在第四实施例中，组装波浪能转换器的方法包括以下步骤：构建波浪能转换器船体的钢筋混凝土楔形中空分段，每个楔形中空分段具有侧配合面、第一端壁、第二端壁、内周壁、外周壁、中空内腔以及多个沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁的管道；组装楔形中空分段以形成船体；把至少一个后张拉筋延伸穿过在第一端壁和第二端壁中的所述多个管道中的每一个，后张拉筋被加应力并锚固到船体的一部分并将船体的至少两个相邻的楔形中空分段连接在一起；构建波浪能转换器垂荡板的钢筋混凝土楔形中空分段，每个楔形中空分段具有侧配合面、第一端壁、第二端壁、内周壁、外周壁、中空内腔以及沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁的多个管道；组装楔形中空分段以形成垂荡板；把至少一个后张拉筋延伸穿过在第一端壁和第二端壁中的所述多个管道中的每一个，后张拉筋被加应力并锚固到垂荡板的一部分并锚固到垂荡板的一部分并将至少两个相邻的楔形中空分段连接在一起；将多个连接筋附接在船体和垂荡板之间；以及将电力输出装置附接到每个筋上以限定波浪能转换器。
借助附图阅读以下对优选实施例的详细描述，本发明的各个方面对于本领域技术人员将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明波浪能转换器第一实施例的立体图；
图2是图1中所示船体的俯视图；
图3是图1中所示波浪能转换器的侧视图，所示波浪能转换器部署在水体中；
图4是图1至图3中所示船体分段第一实施例的立体图；
图5是图1至图3中所示船体分段第二实施例的立体图；
图6是图1至3中所示波浪能转换器船体第二实施例的侧视图；
图7是图6中所示船体环形分段的立体图；
图8是根据本发明波浪能转换器第二实施例的侧视图，所示波浪能转换器部署在水体中；
图9是图8中所示船体第三实施例的局部分解立体图；
图10是图8和图9中所示船体的主体分段替代实施例的端视图；
图11是根据本发明船体第四实施例的俯视图；
图12A是半潜式下水驳船的侧视图，示出了图1至图3中所示船体位于半潜式下水驳船上；
图12B是图12A中所示半潜式下水驳船的侧视图，示出了图1至图3中所示船体从半潜式下水驳船下水；
图13A是半潜式下水驳船的侧视图，示出了定位图1和图3中所示波浪能转换器位于半潜式下水驳船上；
图13B是图13A中所示半潜式下水驳船的侧视图，示出了图1和图3中所示波浪能转换器从半潜式下水驳船下水；
图13C是图13A和图13B中所示波浪能转换器的侧视图，所示波浪能转换器部署在水体中；
图14是示出部署在水体中的波浪能转换器第三实施例的侧视图；
图15是沿图14的线15﹣15截取的剖视图；
图16是图14和图15中所示波浪能转换器的立体图。
具体实施方式
现在参照附图，图1至图5示出了根据本发明的波浪能转换器(WEC)10的第一实施例。WEC10示出为部署在水体BW(例如海洋)中，并且锚固到水体BW的床(例如海床SB)(参见图1和图3)。应当理解的是，床可以是WEC10投入运行的任何水体BW的床。WEC10包括改进的浮体或船体12和改进的垂荡板14的第一实施例。在所示实施例中，船体12和垂荡板14通过多个第一或连接筋16连接。
系泊缆15可以附接到WEC10的船体12并且还附接到锚(例如海床SB中的锚17)，以限制WEC10在水体BW上的移动。
图1至图3中所示船体12的第一实施例是圆筒形，具有第一端12A(当观察图1时的上端)、第二端12B(当观察图1时的下端)、纵向延伸的轴线A和从第一端12A延伸到第二端12B的居中形成的通道18。替代地，船体12可具有八边形、六边形或其他多面横截面形状。图示的船体12还包括下面描述的六个中空分段20。当组装好限定了船体12时，中空分段20在船体12内限定了中空室(未示出)。如果需要，船体12可包括一个或多个外部凸罩21以及一个或多个内部凸罩23(参见图2)，以利于用第二或后张拉筋26对组装好的分段20进行后张拉，如图2所示并在下面描述。如果需要，中空室(未示出)可用作压载室。
船体12可以具有可由WEC10期望产生电量决定的任何期望尺寸。例如，如果WEC构造为产生1兆瓦(MW)的电力，那么船体12的直径可以介于约20m至约40m的范围内，高度可以介于约5m至约8m的范围内。替代地，船体12的高度可小于约4m或大于约8m。
垂荡板14类似于船体12，呈圆筒形，具有第一端14A(当观察图1时的上端)、第二端14B(当观察图1时的下端)、纵向延伸的轴线A和从第一端14A延伸到第二端14B的居中形成的通道22。图示的垂荡板14还包括下面描述的六个中空分段24。与船体12类似，垂荡板14可替代地具有八边形、六边形或其他多面横截面形状。然而，应该理解的是，取决于浮力要求，这些分段也可以是实心的。
垂荡板14可以具有可由WEC10期望产生电量决定的任何期望尺寸。例如，如果WEC构造为产生1兆瓦(MW)的电力，那么垂荡板14的直径可以介于约20m至约40m的范围内，高度可以介于约2m至约6m的范围内。可以理解的是，垂荡板14的直径和高度可以与船体12的直径和高度大致相同，或者垂荡板14的直径和高度可以小于船体12的直径和高度。
在所示实施例中，所示的通道22在垂荡板14的第一端14A和第二端14B处都是敞开的。替代地，通道22可以在垂荡板14的第一端14A和第二端14B中的之一或两者处封闭。
现在参考图4，示出了船体12的中空分段20的第一实施例。图示的中空分段20是楔形的，具有侧配合面28、第一端壁30A(当观察图4时的上端)、第二端壁30B(当观察图4时的下端)、内周壁32A、外周壁32B和中空内腔34。多个管道36可以延伸穿过第一端壁和第二端壁30A和30B。
示出的船体12由六个中空分段20形成。然而，应该理解的是，船体12可以由多于六个中空分段20或少于六个中空分段20形成。
现在参照图5，用40表示了船体12的中空分段的第二实施例。所示的中空分段40是楔形的，与中空分段20在其他方面相同，区别仅在于中空分段40由两个部分即第一部分42(当观察图5时的上部)和第二部分44(当观察图5时的下部)形成。第一部分42具有侧配合面46、第一端壁48(当观察图5时的上端)、内周壁50和外周壁52。多个管道54可延伸穿过第一端壁48。多个管道54也可以分别延伸穿过内周壁50和外周壁52。
类似地，第二部分44具有侧配合面56、第二端壁58(当观察图5时的下端)、内周壁60和外周壁62。多个管道54可以分别延伸穿过第二端壁58以及内周壁60和外周壁62。当组装在一起时，中空分段40的第一和第二部分42和44限定了中空的内腔64。
除了尺寸之外，垂荡板分段24的实施例可以在其他方面与中空分段20和40的实施例相同，将不再进一步描述。
中空分段20、24和40以及中空分段部分42和44可以由预应力钢筋混凝土形成。任何所需的工艺可用于制造中空分段20、24和40以及中空分段部分42和44，例如离心浇制混凝土工艺，采用常规混凝土模板，或者采用在半自动化法中可重复使用的混凝土模板，例如用在预制混凝土行业中的那些。中空分段20、24和40以及中空分段部分42和44的混凝土可以用任何常规加强材料加强，例如高拉伸强度钢缆、高强度后张拉杆和高拉伸强度加强钢筋或REBAR。替代地，中空分段20、24和40以及中空分段部分42和44可以由FRP或预应力钢筋混凝土和FRP的组合形成。
当成形和固化好时，中空分段20和40可以组装并且沿周向后张拉以限定船体12。类似地，当成形和固化好时，中空分段24可以组装并且沿周向后张拉以限定垂荡板14。中空分段20、24和40可以通过任何期望的后张拉方法来后张拉，从而在相邻的中空分段20、24和40之间施加周向压缩力。例如，后张拉筋26(在图2中示意性地示出)可以延伸穿过管道54，加应力，并且以常规方式适当地锚固到船体12或垂荡板14，例如锚固在一个或多个分段20中的面28上以及凸罩21处。由于后张拉筋26保持在永久应力状态，因此它们在相邻中空分段20、24和40的混凝土上施加压缩力。
应当理解的是，一个后张拉筋26可以沿周向延伸穿过每个管道54，或者多个后张拉筋26可以延伸穿过每个管道54，以便将两个以上相邻的分段20连接在一起。另外，通过后张拉筋26连接在一起的两个以上相邻分段20中的任何一个可以进一步附接到由后张拉筋26类似地附接在一起的相邻一个或多个分段20。
类似地，当成形和固化好时，中空分段部分42和44可以后张拉在一起以限定中空分段40。中空分段部分42和44的后张拉可以通过以下方式实现：使后张拉筋26延伸穿过形成在内周壁50和60中的管道54和形成在外周壁52和62中的管道54，加应力，并且以常规方式适当地锚固。后张拉筋26可由任何所需材料形成，例如高拉伸强度钢缆和碳纤维。
连接筋16也可以由任何期望的材料形成，例如高拉伸强度钢缆和碳纤维。如上所述，船体12和垂荡板14通过多个连接筋16连接。在所示实施例中，示出了三个连接筋16围绕轴线A径向布置。替代地，船体12和垂荡板14可以通过多于三个连接筋16或少于三个连接筋16连接。
连接筋16可具有任何所需长度，例如介于约10m至约50m的范围内。
连接筋16可以通过任何常规方法附接到垂荡板14和船体12二者。用66示意性地示出的电力输出装置(66)连接到连接筋16的第一端(当观察图1和图3时的上端)并且安装到船体12的第一端12A。
应当理解的是，WEC10所部署在的水体BW中的波浪W(参见图3)的能量可以通过电力输出装置66转换成电力。在所示的WEC10的实施例中，波浪W使船体12相对于垂荡板14移动。这种相对移动以及船体12和垂荡板14之间产生的负载被用来通过电力输出装置66产生电力。然后，所产生的电力可以传输到期望位置，例如通过海底电缆。波浪能也可用于产生机械能，例如泵送水。
电力输出装置66可以是任何期望的电力输出装置，例如高压油液压电力输出装置。替代地，可以使用其他类型的电力输出装置。另外，可以使用用于将波浪能转换成电力的其他装置，包括空气涡轮机、低水头水涡轮机和线性发电机。
可以在岸上、干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装船体12和垂荡板14。在制造和组装WEC10的方法的第一实施例中，可以在干船坞或围堰(未示出)中制成中空分段20、24和40。然后，可以在干船坞中将中空分段20或40组装形成船体12，并且可以在干船坞中组装中空分段24以形成垂荡板14。然后，可以以常规方式给干船坞注水，并且船体12和/或垂荡板14漂浮到组装区域，例如靠近可以组装WEC10的码头或船坞(未示出)的组装区域。
在制造和组装WEC10的方法的第二实施例中，可以在干船坞外(例如在岸上组装区域中)在制造步骤中用钢筋混凝土制成中空分段20、24和40并使其移动到干船坞。一旦移动到干船坞内，中空分段20、24和40便可以组装形成船体12和垂荡板14或其部分，并且如上所述进行后张拉。应当理解，干船坞可以具有任何期望的尺寸，使得可以同时制成两个以上WEC10。在干船坞中组装好的船体12和垂荡板14可替代地漂浮到将组装WEC10的漂浮组装区域。然后，可以将完成的WEC10拖曳到WEC10将被部署和操作的位置。
在制造和组装WEC10的方法的第三实施例中，中空分段20、24和40可以在半潜式下水驳船68上由钢筋混凝土形成，如图12A和图12B所示。中空分段20、24和40可以通过上述方法中的任意一种由预应力钢筋混凝土形成。当成形和固化好时，中空分段20和40可以被组装并且周向地后张拉以限定船体12，并且中空分段24可以被组装并且周向地后张拉以限定垂荡板14。
通过调节半潜式下水驳船68中的压舱物以使半潜式下水驳船68向下移动到水体BW中使得半潜式下水驳船68的朝上甲板70在漂浮船体12和/或漂浮垂荡板14下方但不与之接触，这样可以把在半潜式下水驳船68上组装的船体12和垂荡板14部署到水体BW中。一旦从半潜式下水驳船68的甲板70上移除并漂浮在水体BW中，船体12和/或垂荡板14就可以漂浮到组装区域，例如靠近可以组装WEC10的码头或船坞的组装区域(未示出)，然后将其拖曳到将部署和操作WEC10的位置。
替代地，如图13A、13B和13C所示，船体12和垂荡板14都可以在半潜式下水驳船68上组装，随后在半潜式下水驳船68上把船体12和垂荡板14组装成WEC10。通过调节半潜式下水驳船68中的压舱物以使半潜式下水驳船68向下移动到水体BW中使得半潜式下水驳船68的朝上甲板70在漂浮WEC10的下方但不与之接触，这样就可以将WEC10部署到水体BW中。然后，可以将完成的WEC10拖曳到将部署和操作WEC10的位置。
应当理解，如果半潜式下水驳船68用于在WEC10完成之前仅使WEC10的一些部分(例如船体12和/或垂荡板14)下水，则可以在船体12和/或垂荡板14漂浮在靠近可以组装WEC10的码头或船坞(未示出)的水体BW中的情况下组装任何其余部件。
图6和图7中示出船体72的第二实施例。船体72呈圆筒形，具有第一端72A(当观察图6时的上端)、第二端72B(当观察图6时的下端)、纵向延伸的轴线B、和从第一端72A延伸到第二端72B的居中形成的通道74。图示的船体72还包括下面描述的四个环形分段76。
与船体12类似，船体72可以具有可由WEC10期望产生电量决定的任何期望尺寸。例如，如果WEC配置成产生1MW的电力，则船体72的直径可以介于约20m至约40m的范围内，高度可以介于约5m至约8m的范围内。替代地，船体72的高度可小于约4米或大于约8米。
WEC(例如WEC10)可以由船体72和以与船体72相同方式形成的垂荡板(未示出)构成，在此不再进一步描述。
在所示实施例中，所示的通道74在船体72的第一端72A和第二端72B处都是敞开的。替代地，通道74可以在船体72的第一端72A和第二端72B中的之一或两者处封闭。还将理解的是，以与船体72相同方式形成的垂荡板(未示出)可包括形成在其中从其第一端延伸到第二端的居中形成且纵向延伸的通道。与通道74一样，垂荡板(未示出)的通道可以在两端敞开，或者可在一端或两端处封闭。
现在参照图7，示出了船体72的环形分段76的实施例。图示的环形分段76具有第一轴向端面78(当观察图7时的上端)、第二轴向端面80(当观察图7时的下端)和周向延伸壁82。多个管道84可以延伸穿过壁82。
示出的船体72由四个环形分段76形成。然而，应该理解，船体72可以由多于四个环形分段76或少于四个环形分段76形成。
船体72和相关的垂荡板(未示出)可以根据上述任何方法由预应力钢筋混凝土形成。正如关于船体12的详细描述那样，也可以在岸上、在干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装船体72。
当成形和固化好时，环形分段76可以组装并纵向后张拉以限定船体72。可以通过任何期望的后张拉方法来后张拉环形分段76，从而在相邻环形分段76之间施加压缩力。例如，后张拉筋26(例如图2和6所示)可以延伸穿过管道84，加应力，并且以常规方式适当地锚固到船体72的第一端72A和第二端72B。因为后张拉筋26保持处于永久应力状态，所以它们在相邻环形分段76的混凝土上施加压缩力。
在图8中用86示出WEC的第二实施例。所示的WEC86部署在水体BW中，并且锚固到水体BW的海床SB。WEC86包括图8至图10中所示船体88的第三实施例和上文详细描述的垂荡板14。在所示实施例中，船体88和垂荡板14通过多个连接筋16连接。
系泊缆15可以附接到WEC86的船体88，并进一步附接到海床SB中的锚17，以限制WEC86在水体BW上的移动。
图8和图9中所示船体88的实施例具有矩形横截面，具有第一端88A(当观察图9时的上端)、第二端88B(当观察图9时的下端)、纵向延伸的轴线C以及多个纵向延伸舱壁90。舱壁90将船体88分成四个纵向延伸的中空室92。如果需要，中空室92可用作压载室。
图示的船体88由下述四个主体分段94和两个端部分段96组成。每个主体分段94均包括多个纵向延伸舱壁90，舱壁90将主体分段94分成四个纵向延伸中空室92。应当理解的是，端部分段96包括与主体分段94相同的舱壁90的布置。船体88可以具有可由WEC10期望产生电量决定的任何期望尺寸。例如，如果WEC配置成产生1MW的电力，则船体88的长度L可以介于约10m至约50m的范围内，宽度W1介于约10m至约50m的范围内，高度H介于约3m至约20m的范围内。
船体88的外壁的厚度可以介于约0.305m至约0.762m的范围内。替代地，外壁的厚度可小于约0.305m或大于约0.762m。舱壁90的厚度可以介于约152mm至约254mm的范围内。替代地，舱壁90可具有小于约152mm或大于约254mm的厚度。如图9所示，端部分段96是封闭的。
示出的船体88由四个主体分段94形成。然而，应该理解，船体88可以由多于四个主体分段94或少于四个主体分段94形成。
图10中示出了主体分段98的替代实施例。在主体分段98中，多个纵向延伸舱壁90将主体分段98分成六个室92。因此，当组装好主体分段98和对应端部分段(未示出)以形成船体时，舱壁90也将船体分成六个纵向延伸中空室92。虽然未示出，但应理解对应的端部分段(未示出)将包括与主体分段98相同的舱壁90的布置。
船体88和98可根据上述任何方法由预应力钢筋混凝土形成。也可以在岸上、干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装船体88和98，也如上文详细描述那样。
当成形和固化好时，船体88的主体分段94和端部分段96以及主体分段98和对应的端部分段(未示出)可以组装且纵向后张拉以限定船体88。可以通过任何所需的后张拉方法来后张拉主体分段94和端部分段96，从而在相邻分段94和96之间施加压缩力。例如，后张拉筋26(为清楚起见图9中仅示出其中一个)可以延伸穿过管道97，加应力，并且以常规方式适当地锚固到端部分段96的外表面上。因为后张拉筋26保持处于永久应力状态，所以它们在相邻的主体分段94和端部分段96的混凝土上施加压缩力。
在图11中以100示出船体的第四实施例。船体100包括：多个主体分段94，主体分段94布置成限定具有纵向延伸轴线D的矩形船体100；以及延伸穿过船体的居中形成的通道102。连接分段104限定矩形船体100的拐角。
连接分段104具有三角形横截面，并且可以根据上述任意一个方法由预应力钢筋混凝土形成。也可以在岸上、干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装连接分段104，如上文详细描述的那样。
当成形和固化好时，船体100的主体分段94和连接分段104可以通过任何期望的后张拉方法后张拉，从而在相邻的分段94和104之间施加压缩力。例如，后张拉筋26可以延伸穿过管道(未示出)，加应力，并且以常规方式适当地锚固到连接分段104的外表面。因为后张拉筋26保持在永久应力状态，所以它们在相邻的主体分段94和连接分段104的混凝土上施加压缩力。
应当理解，垂荡板(未示出)可以形成为与船体100基本相同，并且可以具有相同或不同的尺寸。尽管未示出，但是垂荡板的这种实施例可以在其他方面与船体100的实施例相同，将不再进一步描述。
在图14至图16中用110示出WEC的第三实施例。所示的WEC110部署在水体BW中并锚固在水体BW的海床SB上。WEC 110是点吸收式WEC，并且包括纵向延伸轴线E和通过杆或缆116连接到基础114的浮标112。
在图示的WEC 110中，基础114定位在海床SB上，并且具有能够将WEC 110锚固到海床SB的尺寸和质量。基础114可以根据上述任何方法由任何期望的材料(例如预应力钢筋混凝土)形成。也可以在岸上、干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装基础114，如上文详细描述的那样。替代地，基础114可以由钢或预应力钢筋混凝土和钢的组合形成。
缆116可以由任何期望的材料形成，例如高拉伸强度钢缆和碳纤维。
浮标112包括固定构件118和可滑动地安装在其上的浮子120。电力输出装置66连接到缆116的第一端(当观察图14和16时的上端)，安装到固定构件118的第一端118A，并进一步连接到浮子120。
固定构件118是圆筒形的，具有封闭的第一端118A(当观察图14和16时的上端)、封闭的第二端118B(当观察图14时的下端)和从第一端118A延伸到第二端118B的居中形成的通道119。图示的固定构件118还包括下文描述的多个环形分段122。
如图15中最佳所示，环形分段122类似于上述环形分段76，具有周向延伸壁124。多个管道126可以延伸穿过壁124。应当理解，固定构件118可以由期望数量的环形分段122形成。
环形分段122可以根据上述任何方法由预应力钢筋混凝土形成。也可以在岸上、干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装固定构件118及其部件环形分段122，如关于船体12详细描述的那样。
当成形和固化好时，环形分段122可以被组装并纵向后张拉以限定固定构件118。环形分段122可以通过任何期望的后张拉方法后张拉，从而在相邻的环形分段122之间施加压缩力。例如，图16中最佳示出的后张拉筋26可以延伸穿过管道126，加应力，并且以常规方式适当地锚固到固定构件118的第一端118A和第二端118B。因为后张拉筋26保持在永久应力状态中，所以它们在相邻环形分段122的混凝土上施加压缩力。
浮子120是圆筒形，具有封闭的第一端120A(当观察图14和16时的上端)、封闭的第二端120B(当观察图14时的下端)以及从第一端120A延伸到第二端120B的居中形成的通道130。图示的浮子120还包括下文描述的多个环形分段128。当组装好浮标112时，固定构件118定位在浮子120的通道130内，使得浮子120可相对于固定构件118滑动，即，沿轴线E滑动。
如图15中最佳所示，环形分段128具有两个同心壁，包括第一或周向延伸外壁132和第二或周向延伸内壁134。壁132和134通过多个径向延伸舱壁136连接，从而在舱壁136之间限定了中空室138。多个管道140可以延伸穿过每个壁132和134。应当理解，浮子120可以由任何期望数量的环形分段128形成。如果需要，则中空室138可以用作压载室。
环形分段128可以根据上述任何方法由预应力钢筋混凝土形成。也可以在岸上、干船坞、水上或它们的任何组合来制造或组装浮子120及其部件环形分段128，如关于船体12详细描述的那样。
当成形和固化好时，环形分段128可以被组装并纵向后张拉以限定浮子120。环形分段128可以通过任何期望的后张拉方法后张拉，从而在相邻环形分段128之间施加压缩力。例如，图16中最佳示出的后张拉筋26可以延伸穿过管道140，加应力，并且以常规方式适当地锚固到浮子120的第一端120A和第二端120B。因为后张拉筋26保持在永久应力状态，所以它们在相邻环形分段128的混凝土上施加压缩力。
浮子120可以具有可由WEC10期望产生电量决定的任何期望尺寸。例如，如果WEC配置成产生1MW的电力，则浮子120直径可以介于约20m至约40m的范围内，高度可以介于约5m至约8m的范围内。替代地，浮子120的高度可小于约4米或大于约8米。
应当理解，WEC110所部署的水体BW中的波浪W(参见图14)的能量可以通过电力输出装置66转换成电力。在WEC110的所示实施例中，随着波浪W上升和下降，致使浮子120沿着固定构件118移动即沿着轴线E移动波浪，从而使浮子120相对于垂荡板14移动。这种相对移动以及在浮子120和固定构件118之间产生的负载被用于通过电力输出装置66产生电力。
已经在优选实施例中解释和例示了本发明的操作原理和模式。然而，必须理解的是，在不脱离本发明实质或范围的情况下，可以以不同于具体解释和例示的方式来实施本发明。

Claims (23)

1.一种波浪能转换器(10)，能够漂浮在水体(BW)上并且随着在水体(BW)中产生的波浪(W)而移动，波浪能转换器(10)包括连接到垂荡板(14)的船体(12)，其特征在于：
船体(12)由钢筋混凝土制成；
在船体(12)和垂荡板(14)之间延伸的多个连接筋(16)；和
附接在每个连接筋(16)上的电力输出装置(66)。
2.根据权利要求1所述的波浪能转换器(10)，其中，船体(12)由多个楔形中空分段(20)形成。
3.根据权利要求2所述的波浪能转换器(10)，其中，每个楔形中空分段(20)具有侧配合面(28)、第一端壁(30A)、第二端壁(30B)、内周壁(32A)、外周壁(32B)和中空内腔(34)，并且多个管道(36)沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁(30A，30B)。
4.根据权利要求3所述的波浪能转换器(10)，船体(12)还包括至少一个后张拉筋(26)，后张拉筋延伸穿过在第一端壁和第二端壁(30A，30B)中周向延伸的所述多个管道(36)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固在船体(12)的一部分上并将至少两个相邻的楔形中空分段(20)连接在一起。
5.根据权利要求4所述的波浪能转换器(10)，其中，当组装好形成船体(12)时，所述多个中空分段(20)在组装好的船体(12)内限定了中空室。
6.根据权利要求2所述的波浪能转换器(10)，其中，每个楔形中空分段(40)包括附接到第二部分(44)的第一部分(42)；第一部分(42)具有侧配合面(46)、第一端壁(48)、内周壁(50)、外周壁(52)、和延伸穿过第一端壁(48)以及内周壁和外周壁(50，52)的多个管道(54)；第二部分(44)具有侧配合面(56)、第二端壁(58)、内周壁(60)、外周壁(62)、和延伸穿过第二端壁(58)以及内周壁和外周壁(60，62)的多个管道(54)。
7.根据权利要求1所述的波浪能转换器(10)，其中，垂荡板(14)由多个楔形中空分段(24)形成；每个楔形中空分段(24)具有侧配合面(28)、第一端壁(30A)、第二端壁(30B)，内周壁(32A)、外周壁(32B)和中空内腔(34)；多个管道(36)沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁(30A，30B)；垂荡板(14)还包括至少一个后张拉筋(26)，其延伸穿过在第一端壁和第二端壁(30A，30B)中周向延伸的所述多个管道(36)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固到垂荡板(14)的一部分并将至少两个相邻的楔形中空分段(22)连接在一起；当组装好形成垂荡板(14)时，所述多个中空分段(24)在组装好的垂荡板(14)内限定了中空室。
8.一种波浪能转换器(110)，能够漂浮在水体(BW)上并随着在水体(BW)中产生的波浪(W)而移动，波浪能转换器(110)包括浮标(112)，浮标锚固在水体(BW)的床(SB)上，其特征在于：
浮标(112)由预应力钢筋混凝土制成，并且包括固定构件(118)和可滑动地安装在固定构件(118)上的浮子(120)；
基础(114)，配置成搁置在水体(BW)的床(SB)上，并将波浪能转换器(110)锚固到水体(BW)的床(SB)上；
在浮标(112)和基础(114)之间延伸的缆(116)；和
附接到缆(116)和浮子(120)上的电力输出装置(66)。
9.根据权利要求8所述的波浪能转换器(110)，其中，固定构件(118)具有封闭的第一端(118A)、封闭的第二端(118B)以及从第一端(118A)延伸到第二端(118B)的居中形成的通道(119)；固定构件(118)包括多个环形分段(122)。
10.根据权利要求9所述的波浪能转换器(110)，其中，固定构件(118)为圆筒形。
11.根据权利要求10所述的波浪能转换器(110)，其中，每个环形分段(122)具有周向延伸壁(124)和延伸穿过周向延伸壁(124)的多个管道(126)。
12.根据权利要求11所述的波浪能转换器(110)，其中，浮子(120)具有封闭的第一端(120A)、封闭的第二端(120B)以及从第一端(120A)延伸到第二端(120B)的居中形成的通道(130)；浮子(120)包括多个环形分段(128)。
13.根据权利要求8所述的波浪能转换器(110)，其中，浮子(120)为圆筒形。
14.根据权利要求12所述的波浪能转换器(110)，其中，每个环形分段(128)具有两个同心壁，这两个同心壁包括周向延伸外壁(132)和周向延伸内壁(134)；周向延伸外壁(132)和周向延伸内壁(134)通过多个径向延伸的舱壁(136)连接，在舱壁(136)之间限定中空室(138)；多个管道(14)延伸穿过周向延伸外壁(132)和周向延伸内壁(134)二者。
15.根据权利要求14所述的波浪能转换器(110)，其中，浮子(120)为圆筒形。
16.根据权利要求12所述的波浪能转换器(110)，其中，当固定构件(118)和浮子(120)组装好形成浮标(112)时，固定构件(118)定位在浮子(120)的通道(130)内使得浮子(120)能够相对于固定构件(118)滑动。
17.根据权利要求12所述的波浪能转换器(110)，其中，固定构件(118)还包括至少一个后张拉筋(26)，后张拉筋延伸穿过在周向延伸壁(124)中的所述多个管道(126)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固到固定构件(118)的一部分上。
18.根据权利要求14所述的波浪能转换器(110)，其中，浮子(120)还包括至少一个后张拉筋(26)，后张拉筋延伸穿过在周向延伸外壁(132)和周向延伸内壁(134)中的所述多个管道(140)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固在浮子(120)的一部分上。
19.一种用于波浪能转换器(10)的船体(12)，配置成附接到垂荡板(14)，波浪能转换器(10)包括在船体(12)和垂荡板(14)之间延伸的多个连接筋(16)以及附接到每个连接筋上的电力输出装置(66)，波浪能转换器(10)能够漂浮在水体(BW)上并随着在水体(BW)中产生的波浪(W)而移动，船体(12)的特征在于：
船体(12)由多个钢筋混凝土制成的楔形中空分段(20)形成，其中，每个楔形中空分段(20)具有侧配合面(28)、第一端壁(30A)、第二端壁(30B)、内周壁(32A)、外周壁(32B)和中空内腔(34)；多个管道(36)沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁(30A，30B)；船体(12)还包括至少一个后张拉筋(26)，后张拉筋延伸穿过在第一端壁和第二端壁(30A，30B)中周向延伸的所述多个管道(36)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固在船体(12)的一部分上并将至少两个相邻的楔形中空分段(20)连接在一起；当组装好形成船体(12)时，所述多个中空分段(20)在组装好的船体(12)内限定中空室。
20.根据权利要求1所述的波浪能转换器(10)，其中，船体(72)是圆筒形，具有第一端(72A)、第二端(72B)、纵向延伸轴线(B)，以及从第一端(72A)延伸到第二端(72B)的居中形成的通道(74)；船体(72)由多个环形分段(76)形成；每个环形分段(76)具有第一轴向端面(78)、第二轴向端面(80)、周向延伸的壁(82)和延伸穿过壁(82)的多个管道(84)。
21.根据权利要求1所述的波浪能转换器(10)，其中，船体(88)具有矩形横截面，具有第一端(88A)、第二端(88B)、纵向延伸轴线(C)和多个纵向延伸的舱壁(90)，舱壁将船体(88)分成四个纵向延伸的中空室(92)；船体(88)由安装在两个端部分段(96)之间的多个主体分段(94)形成；每个主体分段(94)包括多个纵向延伸的舱壁(90)，舱壁(90)将主体分段(94)分成四个纵向延伸的中空室(92)。
22.根据权利要求1所述的波浪能转换器(10)，其中，船体(100)和垂荡板(100)二者之一具有纵向延伸轴线(D)、贯穿延伸的居中形成的通道(102)、矩形横截面形状，并且包括多个主体分段(94)和限定船体(100)拐角的多个连接分段(104)；连接分段(104)具有三角形横截面；每个主体分段(94)包括多个纵向延伸的舱壁(90)，舱壁将主体分段(94)分成纵向延伸的中空室(92)。
23.一种组装波浪能转换器(10)的方法，包括以下步骤：
构建波浪能转换器船体(12)的钢筋混凝土楔形中空分段(20)，每个楔形中空分段(20)具有侧配合面(28)、第一端壁(30A)、第二端壁(30B)、内周壁(32A)、外周壁(32B)、中空内腔(34)以及沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁(30A，30B)的多个管道(36)；
组装楔形中空分段(20)以形成船体(12)；
把至少一个后张拉筋(26)延伸穿过在第一端壁和第二端壁(30A，30B)中的所述多个管道(36)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固到船体(12)的一部分上并且将船体(12)的至少两个相邻的楔形中空分段(20)连接在一起；
构建波浪能转换器垂荡板(14)的钢筋混凝土楔形中空分段(24)，每个楔形中空分段(24)具有侧配合面(28)、第一端壁(30A)、第二端壁(30B)、内周壁(32A)、外周壁(32B)、中空内腔(34)以及沿周向延伸穿过第一端壁和第二端壁(30A，30B)的多个管道(36)；
组装楔形中空分段(24)以形成垂荡板(14)；
把至少一个后张拉筋(26)延伸穿过在第一端壁和第二端壁(30A，30B)中的所述多个管道(36)中的每一个，后张拉筋(26)被加应力并锚固到垂荡板(14)的一部分并且将垂荡板(14)的至少两个相邻的楔形中空分段(24)连接在一起；
把多个连接筋(16)附接在船体(12)和垂荡板(14)之间；和
将电力输出装置(66)附接到每个连接筋以限定波浪能转换器(10)。
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