CN1717542A - 海洋波浪能量转换器 - Google Patents

海洋波浪能量转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN1717542A
CN1717542A CNA2003801044863A CN200380104486A CN1717542A CN 1717542 A CN1717542 A CN 1717542A CN A2003801044863 A CNA2003801044863 A CN A2003801044863A CN 200380104486 A CN200380104486 A CN 200380104486A CN 1717542 A CN1717542 A CN 1717542A
Authority
CN
China
Prior art keywords
buoyancy
wave
piston
flowing material
pump device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2003801044863A
Other languages
English (en)
Inventor
肯尼思·W·小韦尔奇
柯蒂斯·J·罗蒂
哈罗德·L·罗蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Independent Natural Resources Inc
Original Assignee
Independent Natural Resources Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Independent Natural Resources Inc filed Critical Independent Natural Resources Inc
Publication of CN1717542A publication Critical patent/CN1717542A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/187—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom directly actuates the piston of a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1885—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem
    • F03B13/1895—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem where the tie is a tension/compression member
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/16—Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

一种产生电力的系统和方法，包括将波浪运动转化为机械动力。在机械动力的作用下将流体物质输送到容器中。流体物质从容器中流出。该流动的流体物质的至少一部分动能转化为电能。流体物质可以是液体或气体。

Description

海洋波浪能量转换器
发明领域
本发明一般涉及一种泵送装置，更特别但不作为限制的是，涉及一种浮力泵动力系统中的浮力泵送装置，该装置利用水的移动量将气体、液体及其组合从第一位置移动到第二位置。
发明背景
已经尝试利用通常所称的波现象并将波现象中观测的能量转变为可用的、可靠的能源。波现象涉及通过各种物态的振动脉冲的方法传递能量和动量，并且在例如电磁波的情况下，通过真空。理论上，当能量通过时介质本身不移动。构成介质的质点仅仅在将能量从一个地方传递到另一个地方的平移或角度(轨道)图案中移动。诸如在海洋表面上的波浪具有既不是纵向也不是横向的质点运动。相反，波浪中的质点运动包括纵波成分也包括横波成分。纵波通常包括沿能量传递方向来回移动的质点。这些波通过所有的物态传递能量。横波通常包括与能量传递方向成直角的方向上前后移动的质点。这些波仅仅通过固体传递能量。在有轨道的波浪中，质点在轨道中移动。这些波沿着两种流体(液体或气体)之间的界面传递能量。
例如在海洋表面上出现的波浪，通常包括纵波成分和横波成分，因为海浪中的质点在大气和海洋之间的界面处沿圆轨道移动。波浪通常具有几个容易识别的特性。这些特性包括：波峰，即波浪的最高点；波谷，即波浪的最低点；高度，即波峰和波谷之间的垂直距离；波长，即波峰和波谷之间的水平距离；周期，即一个波长通过的过程中所经历的时间；频率，即每单位时间通过固定点的波浪数量；振幅，高度距离的一半，等于波浪的能量。
已经尝试控制和利用由波现象产生的能量，可追溯到上个世纪交替时期，如1898年1月25日颁发的美国专利US597,833中公开的系统。这些尝试包括竖起海堤来捕获由波现象获得的能量；利用包括复杂设计的轨道和导轨系统以利用来自波现象的能量；研制仅仅适合于浅水波系统的泵系统；以及在出现落潮和涨潮的海岸附近构造塔等。同样进行了没有在这里详细描述的其他尝试。
这些系统中的每一个系统都存在一些问题。例如，适合于海水的某些系统遭受相应的恶劣环境。这些系统包括许多需要经常维护和更换的机械部件，因此使该系统不符合需要。其他系统限于仅仅构造在海岸上或浅水中，限制了系统的位置，并因此使该系统不符合需要。最后，其他系统未能使用波现象提供的全部能量，因此通过收集浪费了能量，导致系统效率低。
传统能源如石油中的损耗要求有效的可替换的能源。温室效应被认为是造成例如全球变暖等现象的原因，进一步要求建立对于环境有利的能源产生装置。可容易利用的传统燃料源的下降导致能源成本的增加，全世界都意识到这一点。另外也增加了对于形成环境友好的、高效率、低成本的能源设备的要求。
世界各地也敏锐地意识到需要容易使用的、较便宜的能源。在一些地方，如中国，拦河筑坝以产生对于快速增长的人口的能源供应。这些工程可能要花费二十年或更长时间来完成。由这种筑坝工程产生的能量甚至直到工程完成都没有开始使用。因此，需要刚一构造就立即提供能量并具有较短工期的能量设备。
发明内容
通过根据本发明原理的波浪或潮流驱动的浮力泵装置的系统解决上面指出的问题和需要。该浮力泵装置包括浮力块外壳，在其中限定一个浮力室，流体可流过该浮力室。浮力块置于该浮力室中，响应于浮力室中流体的上升而在其中沿第一方向轴向移动，响应于浮力室中流体的下降而沿第二方向轴向移动。
活塞汽缸与该浮力块外壳相连，并具有置于其中的至少一个阀，所述阀响应于浮力块沿第二方向的运动而用作入口，响应于浮力块沿第一方向的运动而用作出口。活塞可滑动地置于活塞汽缸内，与该浮力块相连，该活塞可沿第一方向和第二方向移动，并响应于浮力块沿第二方向的运动而将流体物质通过至少一个阀吸入到活塞汽缸中，响应于浮力块沿第一方向的运动而将流体物质通过至少一个阀输出。
如果浮力泵装置配置为泵送流体，那么该浮力泵装置与普通的流体储藏设备相连。然后利用储藏的液体供给液体涡轮机动力以产生电力。如果气体作为将要泵送的介质，那么浮力泵装置与通常的气体储藏设备相连。然后利用储藏的气体对燃气轮机供以动力以产生电力。
用于发电的一个实施例包括将波浪运动转化为机械动力的系统和方法。在机械动力的作用下将流体物质驱动到容器中。流体物质从容器中流出。流动的流体物质的至少一部分动能转化为电能。流体物质可以是液体或气体。
在设计位于大片水域中某一位置的浮力泵装置中，可以利用设计浮力泵装置的系统和方法。该系统可以包括计算系统，计算系统包括可用于运行软件的处理器。该软件接收包含大片水域的历史波浪数据的输入参数，并根据这些输入参数计算浮力泵装置的浮力装置的至少一个尺寸。浮力装置的一个或多个尺寸适合于使浮力装置能够为浮力泵装置驱动的流体物质产生上升压力。
根据本发明原理的另一个实施例包括一种用于在大片水域的波浪能量的作用下从涡轮机产生电力的系统和方法。该系统包括在大片水域中间隔配置的浮力泵装置，使波浪能够(i)在穿过至少一个第一浮力泵装置之后基本上再次形成；(ii)驱动至少一个第二浮力泵装置。该浮力泵装置可用于移动流体物质以驱动涡轮机。
附图简述
通过结合附图参考下面的详细说明可以更完整地理解本发明的方法和装置，其中相同的附图标记表示同一元件，其中：
图1是在依照本发明原理的第一实施例中用于浮力泵动力系统的浮力泵装置的分解侧视图；
图2A是图1的浮力泵装置的俯视图；
图2B是沿着线2B-2B得到的图2A的剖视图；
图2C是组装完毕的图1的浮力泵装置的侧视平面图；
图3A-3C是依照本发明原理的示例性浮力块的俯视图、侧视图和等距正视图；
图3D是具有可伸缩部分的示例性浮力块的局部剖视图；
图3E-3F是示例性浮力块的示例性可调基座部分分别位于收缩状态和扩展状态的俯视图；
图4A-4C是当波浪通过浮力泵装置时图1的浮力泵装置的侧视图；
图4D是示例性波浪的示意图；
图5是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统的示例性浮力泵装置的可替换实施例的侧视图；
图6是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统的示例性浮力泵装置的再一实施例的侧视图；
图7是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统的示例性浮力泵装置的又一实施例的侧视图；
图8是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统中示例性浮力泵装置的另一实施例的示意性波力泵的侧视图；
图9是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统的示例性浮力泵装置的又一实施例的侧视图；
图10是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统的示例性浮力泵装置的再一实施例的侧视图；
图11是根据本发明的原理用于浮力泵动力系统的示例性浮力泵装置与示例性水产养殖设备连接的侧视图；
图12A是示例性浮力室环的图解，该浮力室环用作浮力泵装置的另一个实施例的构件；
图12B是沿着图1的浮力室的横截面得到的透视俯视图，该浮力室利用图12A中示出的浮力室环；
图12C是图12A的浮力室环的另一实施例，该浮力室环配置为活塞室的盖；
图13是用于根据波浪数据而动态确定和/或调整浮力块尺寸的系统的图，该系统绘出示例性浮力块的示意图像，该图像在计算系统的监视器上显示；
图14是根据本发明的原理利用水塔的示例性浮力泵动力系统的立面图；
图15是根据本发明原理的可替换实施例的浮力泵动力系统的立面图；
图16是可替换实施例的另一个浮力泵动力系统的立面图；
图17A是示例性泵区1700的图解，该泵区由多个浮力泵装置组成，这些浮力泵装置响应于海洋中的波浪而向容器输送流体；以及
图17B是浮力泵装置的这种布局的放大图，包括特定的浮力泵装置。
具体实施方式
为了解决上面指出的问题，提供一种浮力泵装置，将非常大量的水的自然运动中存在的势能以相对较高的效率转化为机械能，所述非常大量的水以海洋、湖泊和河流的形式存在，所述自然运动以涌浪和波浪的形式存在，但不限于上述形式。该浮力泵装置可适合于抽吸气体和液体，或两者的结合。如这里所指和所提到的，气体规定为流体或气体，由此包括空气和水。那么可以利用抽取的气体或液体作为机械能源而向涡轮机、气动工具、通风装置或利用这种形式的动力的其他机械装置供以动力。所述机械能源还可用于利用类似的机械转换装置产生电能。
现在同时参考图1到图2C，以各种视图显示根据本发明第一实施例的浮力泵装置100。浮力泵装置100包括基座102、一端与基座102相连且另一端由浮力汽缸盖106封闭的浮力汽缸104，以及一端与浮力汽缸盖106相连且通常与浮力汽缸104同轴对准的活塞汽缸108。活塞汽缸108的另一端由活塞汽缸盖110封闭。浮力汽缸104的一端由基座102的上表面封闭，另一端由浮力汽缸盖106封闭，从而在其中限定出一个浮力室112。
浮力块114通常呈圆柱形，可滑动地置于浮力室112中以在其中轴向移动。活塞轴116与浮力块114的上端相连，通常从所述上端轴向延伸穿过浮力汽缸盖106上的开口118。活塞120通常呈圆柱形，可滑动地置于活塞汽缸108中，并且其下端与活塞轴116的另一端相连，以通常与之一起轴向移动。活塞汽缸108的一端由活塞120的上表面封闭，另一端由活塞汽缸盖110封闭，从而在其中限定出一个活塞室122。
入口阀124和出口阀126延伸穿过活塞汽缸盖110与活塞室122连通，以使气体或液体从中流过。入口管线128和出口管线130分别与入口阀124和出口阀126相连，并且适合于从另一端分别接收和排出气体或液体。
基座102可包含压载，该压载用于保持浮力泵装置100相对于环境位于固定位置。基座102还可包括用于在其中传输气体或液体的贮藏容器，该贮藏容器与出口管线130相连，以接收来自活塞室122的空气或液体。如果基座102用作贮藏器，那么基座出口132可与基座相连，从而使气体或液体从基座102流到所需位置。应该理解，基座出口132在基座102上的位置是可改变的，因此可以将基座出口132安排在基座102上的任何地方。
浮力汽缸104可通过链条134与基座102的上表面相连，也可以是浮力块外壳通过链条134与基座102的上表面相连，该链条134又与浮力汽缸104相连。按照这种方式，链条134使浮力汽缸104在基座102上稳定。应该理解，也可以使用牵索或其他连接装置将浮力汽缸104与基座102连接，本发明不限于链条134作为连接装置。
浮力汽缸104也可以在其周边具有多个规则隔开的开口，使液体，诸如水流过环绕浮力块114的浮力汽缸104。为了减少与这种流动相关的湍流，可在浮力汽缸104上配有多个湍流开口131。同样，浮力汽缸104可以包括笼罩等以减小与流过浮力汽缸104的气体相关的摩擦。
浮力汽缸104具有预定长度。浮力汽缸104的长度与浮力块114在不同液体环境中的运动有关。例如，当浮力泵装置100置于海洋环境中时，需要调整浮力汽缸104的长度，以使浮力泵装置100根据年周潮变化和波高来工作。例如当将浮力泵装置100置于湖泊环境中时，不需要将浮力汽缸104的长度调整到波高工作设置。
在另一个实例中，在10英尺水深的水域中，浮力汽缸104必须至少是10英尺，还具有增加到该10英尺上的附加的7英尺工作高度，以使该浮力块在该浮力室中运动。因此，该浮力汽缸应为17英尺高，并具有7英尺的可用冲程。但是如果这片水域具有潮汐变化，那么该实例将稍微变化。
在改变的实例中，对于该浮力泵装置在10英尺海中，海具有2英尺的潮汐变化，那么导致2英尺的可用冲程损失。考虑到这种变化，将每年的低潮和高潮之差增加到所使用的浮力汽缸的长度上。即，在最大波高为7英尺、低潮为10英尺、高潮为14英尺的环境中，低潮和高潮之差为4英尺。将上述差值与浮力汽缸长度(7英尺(对于最大波高)+10英尺(使该浮力泵装置在低潮情况下工作)+4英尺(低潮和高潮之差))相加，得到总的浮力汽缸长度为21英尺。这允许在完全使用通过的波浪的情况下在高潮日中7英尺的冲程。
浮力汽缸盖106适合于在其上支撑活塞汽缸108，浮力汽缸盖中的开口118适合于防止流入浮力室112的液体进入活塞汽缸108。可通过焊接或螺纹或者适合于抵抗环境产生的力、同时承受由活塞汽缸108及其构件产生的负荷的其他适当连接装置将浮力汽缸盖106与浮力汽缸104相连。浮力盖106的开口118中可采用密封件，以防止液体或气体从浮力室112进入活塞汽缸108。活塞汽缸108适合于密封活塞汽缸108的内部使其与环境隔开。活塞汽缸108由设计为限制环境影响的材料构成，所述环境包括湖泊、海洋和河中的水。
置于浮力室112中的浮力块114一般是圆柱形，并具有锥形的上表面。浮力块114具有预定的浮力，从而使浮力块114在一个循环中移动，所述循环符合浮力泵装置100置于其中的水的流体动力学以及浮力泵装置100自身的液压系统或气动系统特性。同样可以根据水和系统的特性和流体动力学对浮力块114的浮力进行调整。这种调整可通过以下步骤而发生：(1)相对于浮力室112沿轴向或沿径向或者沿上述两个方向手动地或远程地调整浮力块114；和(2)调整浮力块114的其他特性，这些特性影响该浮力块在水中的工作情况。下面更详细地描述示例性的调整装置。
浮力块114和活塞120通过各自的连接接头136、138与活塞轴116连接。连接接头136、138可设计为，响应于活塞120和浮力块114没有轴向对准时活塞120或浮力块114的任何径向运动，该连接接头是可移动的或是挠性的。通过使用旋转连接或其他合适的连接装置可实现这种移动或挠性。
活塞轴116设计为重量轻且有环境抵抗力，因此在活塞轴116暴露到恶劣环境条件下之后仍然继续工作。活塞轴116进一步设计为将力从浮力块114传递到活塞120，并且从活塞120传递到浮力块114。最后，活塞轴116  以是可伸缩调整的，因此根据浮力泵装置100的需要可增大或减小活塞轴116的长度。当空气是泵抽介质，或者波高或涌浪高度低于所需值时，可能需要调整活塞轴116。这种调整能够最大限度地利用波浪或涌浪中的势能。
为了密封活塞室122，活塞120可滑动地置于活塞汽缸108内部，并可包括位于活塞120和活塞汽缸108之间环绕活塞120外周延伸的密封件。当活塞120在活塞室122中滑动时，该密封件适合于防止气体或液体从周围环境渗漏到活塞室122中，或者从活塞室122渗漏到周围环境。
入口阀和出口阀124、126是单向流动装置，分别允许气体或液体流入和流出活塞室122。应该理解，可将这两个阀124、126放置在活塞汽缸盖110上的不同位置，只要活塞室122中可达到所需的压力。
由于浮力块114在浮力汽缸104中的运动受摩擦或进入浮力汽缸104的其他元件的阻碍，因此可将多个垫片140连接到浮力汽缸104的内表面上。垫片140沿浮力汽缸104的圆周轴向延伸，并且进一步用来使浮力块114在浮力汽缸中的定位稳定。垫片140可由适当材料构成，因此垫片140和浮力块114之间的摩擦系数接近零。
为了限制浮力块114在浮力汽缸104中的轴向运动，可在浮力汽缸104的内表面上设置多个挡块142，并将这些挡块置于浮力汽缸104的下部。可以调整挡块142的定位以匹配活塞120在活塞汽缸108中的所需冲程长度。
应该理解，浮力块114在浮力汽缸104中的轴向运动通过活塞轴116转换成活塞120在活塞汽缸108中的轴向运动。活塞轴116和连接接头136进一步固定活塞120相对于浮力块114的位置。
现在参考图3A-3C，分别示出示例性浮力块300的俯视图、侧视图和等距视图。浮力块300具有适合于容纳连接接头136的轴向开口302，由此与活塞轴116连接(图1)。上部304从浮力块300的周边向内径向逐渐变细，并且到轴向开口302终止。上部304的锥形有助于浮力块300的轴向运动，特别是当浮力块300浸没到水中，并且朝水面运动时。尽管所示的上部304与浮力块300的下部306分开，但是应该理解，该锥形可以从浮力块300的任何一部分开始，并到轴向开口302终止，从而促进浮力块300在水中的运动。
现在参考图3D，该图示出可替换的示例性浮力块350的部分横截面。浮力块350具有上部352和下部354。上部352具有促进浮力块350在水中的轴向运动的径向锥形部分356，以及与锥形部分356相连的非锥形部分358。螺纹360在浮力块350的上部352的内部周边形成。
该浮力块的下部354通常是圆柱形，并具有在下部354的外部周边上形成的多个螺纹362。下部354的螺纹362适合于与上部352的螺纹360紧密配合，并允许下部354相对于上部352的轴向运动。
通过使用电动机364实现下部3 54相对于上部352的运动。电动机364与下部354在下部354的上表面365上相连。驱动轴366使电动机364和上表面365连接，并使下部3 54沿预定方向转动，由此使浮力块350伸缩。下部354的伸缩增大或减小了浮力块350的高度，由此增大或减小浮力块350的浮力。应该理解，利用类似的方法同样可调整浮力块350的直径。
现在同时参考图3E和3F，显示出示例性可调浮力块基座370的俯视图。可调浮力块基座370包括外板372、与外板372相连的内板374、与齿轮378相连的轴向设置的电动机376，以及与齿轮378和外板372都相连的多个伸缩杆380。浮力块基座370的圆周由塑料、热塑性或其他密封层材料382密封，所述材料例如橡胶。因此，密封层材料382防止外界物质进入到浮力块基座370中。
外板372通过滚子384与内板374相连。滚子384允许外板372相对于内板374运动。可在外板和内板372、374各自的表面上设置滚子384的导向件。
电动机376轴向设置在浮力块基座370中，并通过适当的电源供电。电动机376与齿轮378相连，从而在电动机376开动时，齿轮378沿顺时针或逆时针方向旋转。
齿轮378与伸缩杆380相连，因此，齿轮378沿顺时针或逆时针方向的旋转导致通过外板372借助滚子384相对于内板374运动而使浮力块基座370的直径增大或缩小。
例如，图3E显示位于收缩位置的浮力块基座370，该浮力块基座具有用D1表示的直径。当开动电动机376使齿轮378沿顺时针方向旋转时，伸缩杆380相应地旋转，由此增大浮力块基座380的直径，如图3F中所示，该浮力块基座的直径用D2表示。对于浮力块直径的增大，热塑性材料382同样膨胀。因此，当浮力块基座370用在浮力泵装置100中时，浮力块基座370可径向膨胀或收缩以增大或减小相关联的浮力块的直径。应该理解，尽管示出的浮力块基座370通常是圆柱形，但是根据浮力泵装置的设计和要求，浮力块基座370也可以是其他构形。
现在参考图4A、4B和4C，这些图显示出当波浪(W)穿过浮力室112(图1)时的不同位置处的浮力泵装置100。穿过浮力泵装置100的波浪(W)具有多个几何特性，包括以下的特性：
波高(WH)是该波浪的波峰(C)或高点与该波浪的波谷(T)或低点之间的垂直距离；
波长(WL)是该波浪上例如波峰或波谷的等效点之间的距离；以及
静水水平面(SWL)是没有任何波浪的情况下的水面，通常是波高(WH)的中点。
在图4A中，显示出因流体通过出口阀126流出而使浮力块114位于由波浪(W)的波峰(C1)支撑的最高垂直位置。如图4B所示，当该波浪(W)前进通过浮力室112大约波长(WL)的一半(1/2)的距离时，由于通过入口阀124吸入流体，因此浮力块114下降到在波浪(W)的波谷(T)中的最低垂直位置。在图4C中，波浪(W)前进一个完整的波长(WL)，因此浮力块114回到下一个波峰(C2)的最高垂直位置，并且再次通过出口阀126流出流体。
浮力泵装置100的活塞冲程(PS)(未示出)规定为当波浪(W)通过浮力室112前进一个波长(WL)时通过浮力块114使活塞120移动的距离。当波浪(W)前进通过浮力室112时，浮力块114从图4A中的波峰(C1)位置到图4B中的波谷(T)位置下降了等于波高的距离(BD)，然后从图4B中的波谷(T)位置到图4C中的波峰(C2)位置上升了相同的距离(BR)。因此，活塞冲程(PS)等于波高(WH)的两倍：
PS＝BD+BR＝2WH
这样，活塞120具有一个下降的“半冲程”和一个上升的“半冲程”，这两个“半冲程”也分别称为“下降冲程”和“上升冲程”。
当波浪穿过浮力泵装置100时，该波浪具有给定的波高WH和周期WP。浮力泵装置100具有活塞冲程PS，通过活塞移动穿过一个完整的波周期WP来定义该活塞冲程。如图4A中可看到的，当波浪移动穿过浮力泵装置100时，浮力块的移动与通过的波浪有直接联系。
当浮力泵装置100处于无压力状态时，浮力块114能够前进由波动引起的最大距离，即Psmax＝2WL。这转化成活塞120在活塞汽缸108中的满半冲程移动，迫使流体通过阀流出活塞室。
回到图1，在操作中，在将浮力泵装置100一开始放置在诸如海洋、湖泊、河流或其他产生波浪或涌浪环境的大片水域中之后，出口管线130、出口阀126和活塞室122中的初始压力从无压力状态开始。具有公认性质的波浪到达浮力泵装置100。来自波浪的水逐渐充入浮力室112。由于水充入浮力室112，因此浮力块114随着浮力室112中上涨的水开始上升。
浮力块114的浮力设计为大部分浮力块114相对较高地漂浮在浮力室112中的水面上，由此允许浮力块114在浮力室112中的轴向运动。当波浪离开时，浮力块114随着浮力室112中沉降的水并通过重力作用下降。活塞轴116将浮力块114的运动传递给活塞120。
在波谱的另一端，当浮力泵装置100以出口管线130和出口阀126中的最大压力开始时，大部分浮力块114实际上浸没在浮力泵装置100放置的水中。这导致活塞120通过活塞室122的冲程长度减小。
当给定的波浪或涌浪通过时，重力提供浮力块114和活塞120的下冲程的动力。随着给定波浪或涌浪的上升，浮力块114的浮力经活塞轴116对活塞120提供升力/动力。当来自出口阀126的活塞120压力而很低时，浮力块114相对较高地漂浮在浮力室的水中，因为所需的浮升力仅与通过出口阀126传递到活塞室122中的背压相关。
当活塞压力很高时，限制浮力块114在浮力室中的轴向运动，导致浮力块114在水中漂浮得较低。在活塞室122中的一定高压状态下，几乎可以完全浸没浮力块114，但使其仍然在浮力室中轴向运动以泵送活塞室122中的液体或气体。最后，来自出口阀126的压力可变得非常大，从而即使在浮力块114完全浸没时，浮力块114的浮力也不再提供足够的上升力来移动活塞120。在这一点上，即使当波浪或涌浪相对于浮力泵装置100继续上升时，浮力块114和活塞120也要停止运动。
例如，在浮力泵装置具有在最大压力情况下使用的一英尺高的浮力块时，浮力泵装置将损失活塞汽缸中大约一英尺的活塞冲程。如果出现只有一英尺高的波浪，那么浮力泵装置将不能抽吸。
如果没有达到这一点，那么浮力块114和活塞120将随着给定波浪或涌浪的上升而继续轴向运动，直到该波浪或涌浪达到其各自的最大高度，使活塞120移动活塞室122中的液体或气体通过出口阀126排出。保持这一过程直到达到活塞室122中的最大压缩点，但是仍然允许向外流出。
当浮力块114几乎浸没或浸没但是仍然轴向运动时，称之为浮力泵装置100的高潮水位线。当波浪或涌浪通过时，浮力块114下降的最低点称为浮力泵装置100的低潮水位线。高潮水位线和低潮水位线之间的距离决定活塞120的动力冲程。
例如，当气体是泵吸的介质时，可调整用以连接气体源的入口管线128，将其置于这样一个位置，该位置与诸如周围空气的气体环境相通，并接收来自该气体环境的气体。出口管线130可以与存储压缩气体的基座102相连。应该理解，出口管线130可以与存储气体的其他位置相连，所述位置如位于浮力泵装置100外部的固定储存箱。
在气体例子中，当活塞120随沉降的波浪下降时，在活塞室122中产生真空，并通过入口管线128和入口阀124将气体吸入到活塞室122中。在波谷处，并且在浮力室112排空水之后，或者当浮力块114接触用于抑制浮力块114和活塞120进一步向下运动的挡块142时，最大量的气体充入活塞室122。
当波浪开始上升并且水逐渐充入浮力室112时，浮力块114暴露在水中，并与水接触。浮力块114的浮力导致随着浮力室112中上升的水而使浮力块114自然升高。由于如活塞轴116连接的浮力块114相对于活塞120的固定位置，活塞120的上升与浮力块114的升高有直接关系。
当浮力块114升高时，引入到活塞室122的气体在活塞室122中压缩，直到压缩气体的压力克服出口管线130中的管线压力。在这一点上，气体流过出口阀126和出口管线130，并输送到使用或存储的所需位置。例如，可以使用上述示例性基座102或其他储存位置来储存该压缩气体。进一步可相信，只要情况需要可以将气体驱散到大气中。
在波浪到达其最大高度时，由于其通过浮力泵装置100，水开始从浮力室112排出。重力促使浮力块114随波浪下降，导致活塞120向下运动，在活塞室122中产生真空。该真空再次将气体吸入到活塞室122中，如前所述，由此对每个相继到来的波浪都重复这一过程，从而驱动浮力泵装置100连续和循环地将气体吸入活塞室122中，压缩活塞室122中的气体，并且迫使气体从活塞室122进入基座102中。对于每个循环，活塞120都进一步压缩储存在基座102中的气体，直到浮力块114不能再克服储存气体和出口管线130中的压力。在这一点上，浮力块114不再相对于波浪升高。
在另一个例子中，当液体是泵送的介质时，入口管线128与液体环境相连，如水。出口管线130可与蓄水池相连，蓄水池包括但不限于湖床、水塔或其他水系。当泵送诸如水的不可压缩液体时，可能不需要调整活塞轴116，因为一旦活塞室122完全充满不可压缩液体，浮力泵装置100就泵送该液体。
在液体例子中，活塞120的下降相应地在活塞室122中产生真空，通过入口管线128和入口阀124将水吸入到活塞室122中。在波谷处，并且当浮力室112把水排空时，或者当浮力块114接触用于抑制浮力块114进一步向下运动的挡块142时，最大量的液体充入活塞室122。
当波浪开始上升并且水逐渐充入浮力室112时，浮力块114暴露在水中，并与水接触。浮力块114的浮力导致随着浮力室112中逐渐上升的水而使浮力块114自然升高。由于如活塞轴116连接的浮力块114相对于活塞120的固定性质，活塞120的逐渐上升与浮力块114的升高有直接关系。在水作为介质的情况下，活塞室122中上升的不可压缩的水克服出口管线130中的管线压力。在这一点上，水流过出口阀126和出口管线130，并输送到使用或存储的所需位置。可以相信，只要情况需要可以将液体和/或气体排出到环境中。
在波浪到达其最大高度时，由于其通过浮力泵装置100并且离开，水开始逐渐从浮力室112排出。重力促使浮力块114下降，导致活塞120向下运动，并且在活塞室122中产生真空。该真空用于将液体和/或气体吸入到活塞室122中。对每个相继到来的波浪都重复这一过程，从而驱动浮力泵装置100连续和循环地将液体和/或水吸入活塞室122中，并从活塞室122泵送液体和/或水。
应该理解，在液体的例子中，由于活塞室122中存在的水/液体的重量必须将浮升力的损失乘一个系数。但是，在气体的例子中，由于气体比液体重量轻的性质，实际上不存在这种损失。可以通过浮力块114的可调性质来克服液体例子中的这种损失。
浮力泵装置100的操作取决于使用该浮力泵装置的环境。例如，当浮力泵装置100处于具有预定的按年计算的波浪平均值的海洋中时，必须使浮力泵装置100相对于波浪连接一个结构，或用压载定位，从而使该浮力泵装置保持与波浪的相对位置。这些结构可以是固定的，或基本上固定的，或可以包括经得起风浪的容器、平台型装置，或将浮力泵装置100直接连接到海底。这种连接是常见的，特别是在石油工业和天然气工业中，并且考虑与根据本发明原理的新型浮力泵装置100一起使用。
用于通过活塞轴驱动活塞汽缸中的活塞的浮升力与浮力块的上升能力有直接关系。理论上，例如，假定浮力块的总排水量为100磅，从该总排量中减去浮力块重量(10磅)，活塞轴、连接器、其他各种部件(5磅)，和活塞重量(2.5磅)得到上升能力为82.5磅。关于该公式，浮力泵装置100的经验性测试以大约96％的效率工作。
可以考虑，利用浮力泵装置100对其相对于海底的位置进行自校准，并由此保持相对于该浮力泵装置放置的波浪环境通常稳定的位置。例如，压载箱可以与浮力泵装置100连接，并充满适当的压载。浮力泵装置100可以将气体或液体泵吸到压载箱中，并由此调整浮力泵装置100相对于该波浪环境的位置。通过将浮力泵装置100的出口管线130与压载箱连接，并提供控制系统调整在预定条件下流入和流出压载箱的流量，可实现这种配置。根据浮力泵装置100的所需位置调整可使用气体和液体。
还可以考虑，可调整活塞120的长度和宽度(直径)以使其对应于泵送介质或活塞120、浮力室112和浮力块114的性质。同样，活塞120可以在其上具有伸缩调整件等，用以类似于浮力块300(参加图3A-3C)的方法调整活塞120的高度或宽度。
例如，浮力泵装置100中的流速和压力调整与活塞汽缸108的内径和高度相关。活塞汽缸108越大并且活塞汽缸108中的活塞冲程越长，则可实现具有最小压力的较大液体或气体流量。活塞汽缸108越小并且活塞汽缸108中的活塞冲程越短，则对液体流动或气体流动而言具有最大压力，并且实现最少量的液体流动或气体流动。
已经知道，可能出现的摩擦损失，即使是不大的摩擦损失，与如入口管线128和出口管线130的长度和尺寸，以及包括入口阀和出口阀124、126的其他材料有关。
还可以调整浮力室112和浮力块114的尺寸，以提供浮力泵装置的最大效率。这些调整可通过以下方式进行，例如通过互换部件手动地进行、通过包括在各个部件上的伸缩部分自动地进行，或者通过配置用以调整所需部件性质的控制系统而远程地进行。按照这种方式，可对浮力泵装置100进行校准，从而对具有可变性质的波浪起作用，因此浮力泵装置100可利用大波浪、小波浪和具有中等性质的波浪。
为了利用这些波浪，浮力泵装置100不一定必须紧固到基座102上。而是，例如可以将该浮力泵装置安装到大片水域的水底、紧固到安装在这片水域的水底上的结构、紧固到刚性浮动平台、紧固到海堤、或者紧固到提供稳定平台或其等效平台的其他安装位置。
可通过几个要素来确定浮力泵装置100的尺寸以及浮力泵装置100与波浪或涌浪中的能量相关的功能。例如，这些要素包括：一年的高、低和平均的波浪尺寸；一年的高、低和平均潮痕；波浪或涌浪的平均周期；波浪或涌浪所在位置处液体的深度；从岸到波浪或涌浪的距离；波浪或涌浪位置附近的地形；以及浮力泵装置100的结构。可以考虑，将浮力泵装置100与其他浮力泵装置以网的形式结合使用以通过泵来泵送更大量的气体或液体。
为了确定由给定波高和速度产生的马力，要计算在下降和上升形态中的波浪马力(势能)和浮力块马力。根据该数据，然后为水和空气泵送结构计算活塞泵送马力。下面根据示例性实验结构来描述这些计算。
实施例A：低波浪尺寸
1. 波浪马力
更明确地参考图4A-4D，对于前进通过半波长(1/2WL)距离的波浪(W)的波浪马力(波浪HP)计算如下：
波浪HP＝[(WV)(D)/(HP)](WS)
其中
WV(波浪的体积)＝(WW)(WD)(WH)(加仑水/ft3)
WW＝波宽(1/2WL)＝17.5英尺
WD＝波深＝17.5英尺
WH＝波高＝5英尺
以及
D＝水的密度(8.33磅/加仑)
以及
HP＝马力单位(550)
以及
WS＝波速(1/2WL/WT)
以及
WT＝波浪前进1/2WL的时间(7.953秒)。
例如，假定波深(WD)等于波宽(WW)，那么波浪(W)的轮廓完全覆盖圆柱形的浮力块114’。对于上面指出的示例性的数，计算如下：
波浪HP＝[(11,453加仑)(8.33磅/加仑)/(550)](2.2英尺/秒)＝382
其中
WV＝(1,531英尺3)(7.481加仑/英尺3)＝11,453加仑；以及
WS＝(17.5英尺)/(7.953秒)＝2.2英尺/秒。
2. 浮力块下降HP
当在下降冲程(图4A和4B)中波浪(W)前进通过浮力室104时，浮力块104在重力作用下下降到波谷(T)。可根据下面的方程式来确定下降冲程中产生的浮力块马力(BBD)：
BBD＝[(BBV)(D)(WR)/HP](DSS)(TRD)
其中
BBV(浮力块体积)＝(VB+VC)(7.48加仑/英尺3)
VB＝基座114’a的体积＝πr1 2h1
VC＝圆锥114’b的体积＝(πh2/12)(d1 2+d1d2+d2 2)
以及
(BBV)(D)＝浮力块114’的排水重量
其中D＝水的密度(8.33磅/加仑)
以及
WR＝水与浮力块114’材料的重量比
以及
HP＝马力单位(550)
以及
DSS＝下降冲程速度＝BD/TD
其中BD＝下降时冲程的移动距离
TD＝移动距离BD的时间
以及
TRD＝时间比，即在一个波周期中浮力块下降的时间百分比
＝50％(假定的对称长波浪)。
继续利用上面对于波浪HP计算而提出的示例性数据，BBD的计算如下：
BBD＝[(4,186加仑)(8.333磅/加仑)(0.10)/500](0.25英尺/秒)(0.5)
＝0.79HP
(即，浮力块的下降冲程的可用马力)
其中
BBV＝(VB+VC)(7.48加仑/英尺3)
         ＝πr1 2h1+(πh2/12)(d1 2+d1d2+d2 2)(7.48加仑/英尺3)
         其中d1＝17.5英尺；r1＝8.75英尺
d2＝3.5英尺
h1＝1.5英尺
h2＝2.0英尺
因此
BBV＝[π(8.75)2(1.5)+(π(2.0/12)(17.52+(17.5)(3.5)+3.52)](7.48加仑/英尺3)
   ＝(361英尺3+199英尺3)(7.48加仑/英尺3)
   ＝(560英尺3)(7.48加仑/英尺3)＝4,186加仑
以及
DSS＝(1.00英尺)/(3.976秒)＝0.25英尺/秒
以及
(BBV)(D)＝34,874磅(总排量)
以及
(BBV)(D)(WS)＝3,487(可用重量)
2b. 浮力块上升马力
当上升冲程(图4B和4C)中波浪(W)继续前进通过浮力室104时，浮力块104随波浪上升，直到其达到波峰(C2)。根据下面的方程式确定在上升冲程中产生的浮力块上升马力(BBL)：
BBL＝[(BBV)(D)(1-WR)/HP](LSS)(TRR)
其中
LSS＝上升冲程速度＝BR/TR
BR＝上升时冲程的移动距离＝1英尺。
TR＝移动距离BR的时间＝4.0秒
以及
TRR＝时间比
(即在一个波周期中浮力块上升的时间百分比)
＝50％假定的对称长波浪。
(BBV)(D)(1－WR)＝在上升冲程中的可用重量(UWL)＝31,382磅
因此
BBL＝[(31,382磅)/550](1英尺/4.0秒)(0.5)＝7.13HP
2c.总的输入马力
因此，通过浮力块从波浪提取的输入马力的总量(BBT)如下：
BBT＝BBD+BBL
利用上面提出的上述示例性的数，浮力块114’的总输入功率如下：
BBT＝0.79+7.13＝7.92HP。
3. 活塞泵送功率(CFM/PSI)
当浮力泵装置配置为根据下面的公式泵送水时，对于每个半(1/2)冲程来说，该活塞以立方英尺/分钟(CFM)为单位的给定速度和磅/平方英寸(PSI)为单位的给定压力泵送水，公式如下：
PF＝活塞的水流速＝(SV)(SPM)(BPeff)
其中
    SV＝每1/2冲程的体积＝(π/2)(活塞半径)2(冲程长度)
      ＝(π/2)(8.925英寸)2(12英寸)(1,728英寸3/英尺3)
      ＝1.74英尺3
以及
SPM＝冲程/分钟＝7.54冲程/分钟
以及
BPeff＝示例性浮力泵装置的经验性试验效率＝83％
因此
PF＝(1.74英尺3)(7.54冲程/分钟)(.83)
    ＝10.88CFM＝0.181CFS。
通过下面的方程式确定浮力泵装置中每个半(1/2)冲程的活塞水压(PP)(单位为PSI)：
PP＝{UWL－[(SV)(D)(7.48加仑水/英尺3)]}/SAP
其中
UWL＝在上升冲程中的可用重量＝31,386磅
SV＝1.74英尺3
D＝水的密度(8.33磅/加仑)
以及
SAP＝活塞的表面积(英寸2)
   ＝π(8.925英寸)2＝250英寸2。
因此，对于上面示例性的数，示例性的浮力泵装置的PSI/冲程计算如下：
PP＝[31,386磅-(1.74英尺3)(8.33磅/加仑)(7.48加仑/英尺3)]/250英寸2
  ＝(31,386磅-108磅)/250英寸2
  ＝125PSI/冲程。
当浮力泵配置为泵送空气时，为了得到类似的结果增大活塞的表面积以补偿空气的压缩性。如果将活塞的半径增大到12.6英寸，那么活塞的表面积(SAP)就增大到498.76平方英寸。并且，消除了活塞上水的外加重量[(SV)(D)(7.48加仑/英尺3)＝108磅]，因此在计算活塞空气压力(PPa)时在上升冲程中不用从可用重量(UWL)中减去该外加重量。所有其他的数保持不变，活塞气体流速(PFa)和活塞空气压力(PPa)具有下面的值：
PFa＝21.7CFM
PPa＝51.8PSI/冲程。
因为本领域的普通技术人员很容易理解使用活塞泵送水或泵送空气之间的区别，因此其余实施例将集中于泵送水。
4. 可用的发生器产生的HP
当水泵送结构中的示例性浮力泵装置与用于向示例性水轮机供以动力的示例性储水箱相连时，利用下面的经验公式来测量由浮力泵装置产生的功率：
BP＝{(PP)(BPeff)(Head)-[(Loss)(Head)(PipeFt./Section)]}[(PF)(Teff)(KW)/HP]
其中
BPeff＝经验性试验的浮力泵效率＝88％
Head＝PSI转换为落差(英尺)的转换因数＝2.310
Loss＝管道损失效率因数＝0.068
Pipe Ft./Section＝一根管道具有100英尺长，10根管子＝一段管道
因此
1英里的管道＝5.280段管道
Teff＝基于现有水轮机的水轮机效率＝90％
KW＝将英尺/秒转换为KW的转换因数＝11.8
HP＝将KW转换为HP的转换因数＝.746
因此，利用与上面的计算结合的上述示例性的数，利用该浮力泵装置的示例性动力系统的输出BP如下：
BP＝{[(125)(.88)(2.310)]-[(0.068)(2.310)(10)(5.280)]}[(0.181)(0.9/11.8)/.746]
  ＝.4558(总的可用输出HP)。
当浮力泵配置为泵送空气时，利用上面数值的示例性系统的输出功率(BPa)约为2.72HP。可以利用空气轮机而不是利用水轮机产生输出功率，所述空气轮机包括例如美国专利US5,555,728中公开的空气轮机，该文件在此引入作为参考。
5. 输入HP比输出HP的效率
因此，根据下面可确定输入HP转换为输出HP的转换效率：
转换效率＝BP/BBT＝4.558/7.92＝57％。
这样，利用经验和理论数据，应该理解，当根据本发明原理的示例性浮力泵装置与示例性水轮机一起使用时，该浮力泵装置从通过波浪提取的马力(BBT)转换为输出BP的转换效率约为57％，然后可用作动力源。
实施例B：平均波浪尺寸
根据浮力块114’的几何形状和高度(h1+h2)，利用具有固定直径(d1)的示例性浮力块114’可进行上面示例性的计算。应该理解，对于不同位置和每个位置在这一年中的不同时间来说，波高(WH)不同。这样，需要根据如上所述的可变的波浪特性而重新配置或调整该浮力块。为了确保高效率，可以调整浮力块114’的高度和/或直径。例如，可以设计或调整浮力块114’增大其基座114’a的高度(h1)和相关直径，以适应具有更大波高(WH)的波浪，如下面将要描述的。
假定波高(WH)从5.0英尺增加到9.016英尺(平均尺寸的波浪)，浮力块基座的高度(h1)增加1.5英尺(参见图4D)，即，浮力块“翘曲”，从而提高浮力泵装置在具有平均9英尺的较大涌浪的大片水域中的综合性能。因此，活塞的冲程长度增大和冲程数量减小如下：
冲程＝5.52
活塞冲程长度＝42.2英寸
因此
SV(体积/冲程)＝12.8英尺3
假定所有其他要素保持不变，使用上面的公式，我们构成下表，表1：
                      表1
    值   5英尺波浪 9.016英尺波浪
    1     波浪功率   382HP 2,952HP
2   浮力块功率BBDBBLBBT 0.79HP7.13HP7.92HP 2.05HP31.67HP33.72HP
3   活塞泵送功率PFPP 10.88CFM125PSI 27.98CFM185PSI
    4   发生器功率(BP)     .4558HP     20.32HP
    5   泵的效率     57％     60％
因此，能够看出，浮力泵高度增加1.5英尺，导致浮力块上升和下降时的马力更大，以及在总效率提高的示例性系统中输出马力更大。从根本上，在一个地点的较大波浪的可用性为具有较大浮力块的浮力泵和在一个给定位置产生较大流速(例如PF＝27.98CFM)并因此产生较大马力输出(例如BP＝20.32HP)的活塞提供了波浪动力源。
如上所述，也可以调整浮力块114’的直径(d1)(参见图4D)以适应在一个地点的较大的波浪。下面的表，即表2，说明了当对于特定波高(WH)改变波速(WS)和对于特定速度改变波高时，浮力块的直径变化对最终得到的马力(BBT)的影响程度。
                               表2
波高(WH)       浮力块直径(英寸)        浮力块马力(BBT)
WS＝3英里/小时的低波浪 WS＝8英里/小时的高波浪 WS＝3英里/小时的低波浪 WS＝8英里/小时的高波浪
3 12.6 126 0.9 26.9
4 16.8 168 2.21 64.76
    5     21     210     4.39     126.94
    6     25.2     252     7.67     219.88
    7     29.4     294     12.28     349.77
    8     33.6     336     18.45     522.78
    9     37.8     378     26.39     745.09
    10     42     420     36.33     1022.9
表2的数据是根据具有指定波高、并且对于低波浪以每小时3英里的速度移动、对于高波浪以每小时8英里的速度移动的波浪而产生的。可以使用上面列出的方程式计算低波浪设置和高波浪设置的马力。调整浮力块的直径或宽度以便在如上面指出和描述的较大波浪的环境里工作，从而使浮力泵的效率对于可变波高和波速达到最大。
波浪、涌浪或海流越大且越块，那么通过浮力泵装置提取的可用势能就越大。同样，浮力块越大，即高度越大或直径越大，那么从水中提取的可用势能就越大。波浪、涌浪或海流越小且越慢，那么通过浮力泵装置从水中提取的可用势能就越小。同样，浮力块越小，那么从水中提取的可用势能就越小。为了使浮力泵装置100的可用势能最多，浮力块114应该完全浸没，并且不应该超过波浪或涌浪弧的宽度或高度。
上面的所有实施例都假定在特定地点并以规律的每天为基础特定尺寸的波浪对于该浮力泵装置都是可用的，从而在操作上是有效的。幸运的是，关于一年中的每一天在特定位置处的波高的数据可从几个来源获得，包括网站： http：//www.ndbc.noaa.gov，在此引入作为参考。下面的表(表3)说明从GRAYS HARBOR，WA获得的2001年1月和2001年2月的波浪的数据。
                        表3
按年计算的波浪的平均值
Grays Harbor，WA Buoy(水深＝125.99英尺)
              2001年1月              2001年2月
    日     波高(英尺)   周期(秒)   日   波高(英尺)   周期(秒)
    1     8.20   11.020   1   8.00   11.500
    2     9.20   11.020   2   16.20   11.500
    3     7.10   11.020   3   16.50   11.500
    4     10.20   11.020   4   7.50   11.500
    5     9.80   11.020   5   11.80   11.500
    6     13.60   11.020   6   6.40   11.500
    7     6.30   11.020   7   7.80   11.500
    8     7.00   11.020   8   5.50   11.500
    9     10.30   11.020   9   9.40   11.500
    10     16.50   11.020   10   9.40   11.500
    11     9.10   11.020   11   6.90   11.500
    日     波高(英尺)   周期(秒)   日   波高(英尺)   周期(秒)
    12     10.60   11.020   12   6.60   11.500
    13     6.50   11.020   13   5.20   11.500
    14     12.10   11.020   14   4.10*   1 1.500
    15     8.80   11.020   15   5.60   11.500
    16     5.30   11.020   16   5.70   11.500
    17     8.40   11.020   17   5.00   11.500
    18     9.30   11.020   18   7.20   11.500
    19     14.40   11.020   19   5.60   11.500
    20     9.70   11.020   20   6.80   11.500
  21     17.20   11.020 21     6.60   11.500
  22     7.10   11.020 22     6.80   11.500
  23     8.40   11.020 23     6.50   11.500
  24     9.00   11.020 24     5.60   11.500
  25     9.10   11.020 25     4.90*   11.500
  26     10.50   11.020 26     6.70   11.500
  27     9.80   11.020 27     5.60   11.500
  28     5.00   11.020 28     6.70   11.500
  29     19.00   11.020             *不工作(小于5英尺)
  30     9.40   11.020
  31     9.60   11.020
  平均值     9.89   11.020 平均值     7.38   11.500
在表3中，测量一个月中每一天的波高以得到日平均值。计算整个月的波周期的平均值，并且对于该月的每一天使用同一波周期。假定示例性浮力泵装置具有最小波高为5英尺的工作要求，因此对于2001年1月，总共有31个工作日。对于2001年2月，由于14日和25日的波高小于5英尺，因此对于示例性浮力泵装置来说仅仅有26个工作日。
现在参考表4，该表显示出对于1月和2月，然后对于全年的平均波高数据(2001年3月到12月的其余数据可在上面提到的网站上获得)。
                                 表4
    1月     2月    ……     年度
    平均波速     11.02     11.50     9.922
    平均波高     9.89     7.3 8     7.467
工作日     31     26     -
累计工作日     31     57     236
平均加权工作波高     9.89     7.60     -
累计的平均波高     9.89     8.75     8.54
这样，对于1月和2月的工作日来说波高的平均值分别确定为9.89英尺和7.60英尺。对于2001年1月和2月来说，按年计算的工作波高在57个工作日的周期中平均为8.75英尺。对于日历年度2001，工作日的数量是236，平均工作波高是8.54英尺。这里公开的浮力泵装置的用户能够得到公开可用的数据，并能够为给定的浮力泵装置结构确定按年计算的有效波高和工作日。
浮力泵装置100的各个部件必须适合于在含盐的环境中运行，如海洋。因此，浮力泵装置100的各个部件必须具有抗氧化性和/或在其他方面具有抗腐蚀性。为了得到最小的环境影响，暴露到周围环境的活塞室122的入口126可具有置于其上的过滤器，用以滤除不需要的成分。在海藻或如藻类的其他腐烂物质进入到浮力室112或浮力汽缸104中的情况下，海藻将充当浮力泵装置100的移动部件之间的天然润滑剂。例如，如果藻类留存在垫片140和浮力块114之间，那么该藻类将降低垫片140和浮力块114之间的摩擦，由此提高了该浮力泵装置的效率。
现在参考图5，该图示出依照本发明原理的可替换实施例的浮力泵装置500的侧视图。浮力泵装置500包括基座502、一端与基座502相连且另一端由浮力汽缸盖506封闭的浮力汽缸504，并且通常与浮力汽缸504同轴对准。浮力汽缸504的另一端是开放的，并暴露于环境中。浮力汽缸504和浮力汽缸盖506共同限定其中的浮力室508。
浮力块510通常呈圆柱形，可滑动地置于浮力室508中以在其中轴向移动。应该理解，该实施例中的浮力泵装置500通过将图1的浮力块与图1的浮力块和活塞结合为一个等效的浮力块510而不再需要活塞和活塞轴。
入口阀512和出口阀514延伸通过浮力汽缸盖506与浮力室508连通，以使气体或液体从中流过。入口管线516和出口管线518分别与入口阀512和出口阀514相连，并且适合于从另一端分别接收和排出气体或液体。
基座502可具有多个腿520，所述腿朝大片水域524的水底522延伸。通过腿520连接支承基座526，从而将浮力泵装置500紧固在水底522上。基座502与压载箱528相连，所述压载箱用于保持浮力泵装置500相对于环境位于固定位置。
压载盖530在轴向上置于浮力汽缸盖506上，进一步用于使浮力泵装置500稳定。压载盖530适合于使阀512、514和管线516、518通过该压载盖连通。出口管线518可与流动管线532而不是与储存箱相连，从而移动气体或液体通过该流动管线流到所需位置(未示出)。
置于浮力室508中的浮力块510具有预定的浮力，从而使浮力块510在一个循环中移动，所述循环符合浮力泵装置500置于其中的水的流体动力学以及浮力泵装置500自身的液压系统或气动系统特性。可以按照如上所述的方式对浮力块510的浮力进行调整。在浮力汽缸504下端的内圆周上设置挡块534，以防止浮力块510移到浮力汽缸504外面。浮力块510具有一密封，该密封在浮力块510的周边附近形成，以防止浮力室508和水524之间连通。
入口阀和出口阀512、514是单向流动装置，分别允许气体或液体流入和流出浮力室508。应该理解，可将这两个阀512、514放置在不同位置，只要浮力室508中可达到所需的压力。
操作中，当波浪通过浮力泵装置500时，水通过浮力汽缸504的开口接触浮力块510，从而使浮力块510在一个循环中上升，所述循环符合水的流体动力学以及浮力泵装置500的液压系统或气动系统特性。通过出口阀514和出口管线518将浮力室508中的气体或液体排出或排空到流动管线532中。当波浪离开浮力泵装置500时，浮力块510如由于重力的促使而逐渐下降，在浮力室508中产生真空。因此，气体或液体通过入口管线516和入口阀512进入到浮力室508中。当下一个相继的波浪接近时，对于浮力块在其相对于波浪上升时的位置，再次通过出口阀512、出口管线518和流动管线532将吸入到浮力室508中的气体或液体排出。
现在参考图6，该图示出再一个实施例的浮力泵装置600的侧视图。浮力泵装置600包括基座602、与基座602相连的浮力外壳604、与浮力外壳604连接的浮力外壳盖606，以及与浮力外壳604的另一端连接的浮力外壳基座608。活塞轴610和多个活塞支架612从浮力外壳盖606处轴向下降，并与该浮力外壳盖相连。活塞614与活塞轴610和活塞支架612的另一端相连。浮力块616置于活塞614和浮力外壳基座608之间，该浮力块具有朝浮力外壳盖606延伸的浮力块壁618。浮力块616、浮力块壁618和活塞614在其中形成活塞室620。浮力块壁618适合于在活塞614和浮力外壳604之间滑动。基座602具有多个腿622，所述腿朝大片水域626的水底624向下延伸。基座支架628与腿622相连，并置于水626的水底624上。基座支架628可装满合适的压载，以保持浮力泵装置600的位置在相对于水626的一个合适位置处。
浮力外壳604包括四个垂直延伸的柱630，这些柱与浮力外壳盖606和浮力外壳基座608连接，并置于浮力外壳盖606和浮力外壳基座608之间。在柱630各自的上部和下部设置多个挡块632，以保持浮力块616在浮力外壳604内，并限制其轴向运动。压载盖634连接到浮力外壳604的顶部，协助保持浮力泵装置600相对于水626位于一个固定位置。浮力外壳基座608的一个表面与出口阀636相连，另一个表面与出口管线638相连。浮力外壳基座608提供出口阀636和出口管线638之间的连通。出口管线63 8实际上是可伸缩的，并可滑动地容纳通过浮力外壳基座638，因此如果浮力块616相对于浮力外壳基座608移动，能在出口阀636和出口管线638之间保持恒定的连通。活塞轴610和活塞支架612相对于浮力外壳盖606和活塞614固定，以保持活塞614相对于浮力外壳盖606的固定位置。
活塞614与入口阀640相连，以使入口阀640与活塞室620连通。入口阀640又与入口管线642相连，以使活塞室620与所需供给源连通。
浮力块616和浮力块壁618可相对于浮力外壳604和浮力外壳柱630滑动，因此浮力块616和浮力块壁618可在浮力外壳604中轴向移动。优选将活塞614和浮力壁618之间的界面密封，从而使活塞室620相对于浮力块616对活塞614的轴向运动处于固定的压力下，由此保持其中的压力。
入口阀和出口阀640、636是单向流动装置，分别允许气体或液体流入和流出活塞室620。应该理解，可将这两个阀640、636分别置于浮力外壳盖606和浮力外壳基座608上的不同位置，只要活塞室620中可达到所需的压力。
操作中，当具有预定特性的波浪接近和接触浮力块616和浮力块壁618时，浮力块616和浮力块壁618相对于一个循环向上作轴向运动，所述循环符合浮力泵装置600置于其中的水的流体动力学以及浮力泵装置600自身的液压系统或气动系统特性。可以按照如上所述的方式对浮力块616的浮力进行调整。
浮力块616对活塞室620中的气体或液体施加压力，从而使活塞室620中的气体或液体通过出口阀636和出口管线638排出，并通过与出口管线638连接的流动管线644输送到所需位置。当波浪离开浮力泵装置600时，重力促使浮力块616和浮力块壁618向下，由此在活塞室620中产生真空。然后，通过入口管线642和入口阀640将气体或液体吸入到活塞室620中，直到浮力块接触挡块或到达波谷。当下一个波浪周期地接近浮力泵装置600时，那么重复这一过程。
现在参考图7，该图示出再一个实施例的浮力泵装置700的侧视图。浮力泵装置700包括基座702、浮力外壳704、与该浮力外壳相连的浮力外壳盖705、与浮力外壳盖705相连的活塞外壳706、与浮力外壳704的另一端相连的浮力外壳基座708、与活塞外壳706相连的活塞外壳盖710，以及置于活塞外壳盖710上面并与之连接的压载盖712。
浮力块714在轴向上置于浮力外壳704中。活塞轴716的一端与浮力块714的上表面相连，另一端与轴向置于活塞外壳706中的活塞718相连。在活塞718的上表面、活塞外壳盖710的下表面和活塞外壳706之间形成活塞室719。
入口阀720和出口阀722通过活塞外壳盖710与活塞室719相连。入口阀720和出口阀722延伸通过压载盖712，并分别与入口管线724和出口管线726相连。
基座702具有多个支撑腿728，该支撑腿朝支撑基座730延伸。支撑基座730优选安置在大片水域734的水底732上。
浮力外壳704具有多个浮力外壳腿736，该浮力外壳腿朝浮力外壳基座708延伸并与之相连。浮力外壳腿736使水734穿过。多个浮力块挡块738置于浮力外壳腿736的内表面的上和下位置处，以限制浮力块714在浮力外壳704中的轴向运动。
浮力外壳基座708具有置于其上的压载箱740，以保持浮力泵装置700相对于大片水域734的位置。浮力外壳基座708进一步与流动管线742相连，并使流动管线742流过浮力外壳基座708。
活塞外壳706具有置于活塞外壳706下端和内部的多个活塞止杆744，以限制活塞718在活塞外壳706中的轴向运动。活塞外壳706进一步适合于允许活塞718在活塞外壳706中的轴向滑动。
通过使压载盖712中具有预定压载或可变压载，压载盖712可用于使浮力泵装置700相对于大片水域734进一步稳定。
可按照上述方式调整的浮力块714适合于在受到一个循环限制时在浮力外壳704中轴向滑动，所述循环符合浮力泵装置700置于其中的水734的流体动力学以及浮力泵装置700自身的液压系统或气动系统特性。
活塞轴716优选是刚性的，并保持活塞718和浮力块714之间的固定关系。由于活塞外壳706朝向浮力块714设置的开口端，活塞718的下端暴露于水中。活塞718优选具有一密封件(未示出)，该密封件置于活塞718的周边附近，防止从活塞室719漏泄或渗漏到活塞下面的区域中。因此用这样的方式，保持活塞室不受外部环境的影响，并为在压力关系下泵送其中的气体或液体提供了有效的位置。
入口阀和出口阀720、722是单向流动装置，分别允许气体或液体流入和流出活塞室719。应该理解，可将这两个阀720、722置于活塞外壳盖710上的不同位置，只要活塞室719中可达到所需的压力。
入口管线724适合于连接到所需气体或液体中，因此提供将要由浮力泵装置700泵送的所需的气体源或液体源。出口管线726与流动管线742连接，该流动管线又将流体引向所需位置。
操作中，当波浪接近浮力泵装置700时，具有预定浮力的浮力块714相对于该波浪逐渐升高。活塞718的移动与浮力块714有直接关系，由此通过出口阀722、出口管线726和流动管线742从活塞室719中排出气体或液体。当波浪离开浮力泵装置700时，重力促使浮力块714相对于该波浪下降。活塞718的移动与浮力块714的下降有直接关系，活塞718下降，由此在活塞室719中产生真空。然后，通过入口管线724和入口阀720将气体或液体吸入到活塞室719中，从而充满活塞室719。继续重复与符合水的流体动力学以及浮力泵装置700自身的液压系统或气动系统特性的循环相关的这一循环。
现在参考图8，该图示出依照本发明原理的可替换实施例的示例性浮力泵装置800的侧视图。浮力泵装置800包括基座802、与基座802相连的外壳804、与外壳804相连的外壳盖806，和与外壳804的另一端相连的外壳基座808。活塞外壳810在轴向上置于外壳804的下部。活塞外壳810包括活塞外壳盖812和活塞外壳基座814。活塞外壳压载部分816在其下部与活塞外壳810相连。
浮力块818具有预定的浮力，置于外壳804中。活塞轴820与浮力块818的下端相连，并从该浮力块轴向延伸。活塞822与活塞轴820的另一端相连。活塞822适合于在活塞外壳810中轴向运动。通过活塞822的下表面、活塞外壳基座814和活塞外壳810形成活塞室824。
入口阀826与活塞外壳基座814相连，并与活塞室824连通。同样，出口阀828与活塞外壳基座814相连，并与活塞室824连通。入口管线830和出口管线832与入口阀826和出口阀828各自的另一端相连。
基座802包括支撑腿834，所述腿延伸并连接到支撑基座836。支撑基座836适合于靠在大片水域840的水底838上。压载箱842与支撑基座836的上表面相连，并适合于容纳和/或排出压载，由此保持浮力泵装置800相对于大片水域840的位置。
外壳804包括多个外壳腿844，所述腿的一端与外壳基座808相连，另一端与外壳盖806相连。外壳腿844使水在其间自由流动。
沉淀池846与入口管线830和出口管线832相连，并置于外壳基座808的表面上。沉淀池846进一步与供给管线848和流动管线850相连。沉淀池846可控制朝向活塞室824和来自活塞室824的水流，并控制从活塞室824通过流动管线850向所需位置的直接流出。
可以按照如上所述的方式对浮力块818的浮力进行调整。浮力块818适合于在一个循环中在外壳804内轴向滑动，所述循环符合浮力泵装置800置于其中的水840的流体动力学以及浮力泵装置800自身的液压系统或气动系统特性。
活塞轴820保持浮力块818和活塞822的固定关系，从而使浮力块818的运动对应于活塞822的运动。
外壳804具有置于外壳腿844内部的多个浮力块挡块852，以限制浮力块818在其中的轴向运动。同样，活塞外壳810具有在其内表面上的多个活塞止杆854，适合于限制活塞822在其中的轴向运动。
入口阀826和出口阀828是单向流动装置，分别允许气体或液体流入和流出活塞室824。应该理解，可将这两个阀826、828分别置于活塞外壳基座814上的不同位置，只要活塞室824中可达到所需的压力。
操作中，当具有预定特性的波浪到达浮力泵装置800时，浮力块818和活塞822逐渐上升。在活塞室824中形成真空，由此吸取气体或液体，根据与供给管线848相连的供给源通过入口管线830和入口阀826将气体或液体吸入到活塞室824中。当波浪离开浮力泵装置800时，重力促使浮力活塞沿轴向向下，由此压缩活塞室824中的气体或液体，并将活塞室824中的气体或液体通过出口阀828、出口管线832、沉淀池846和流动管线850排空或排出。
现在参考图9，该图示出可替换实施例的示例性浮力泵装置900的侧视图。浮力泵装置900包括基座902、与基座902相连的外壳904、外壳盖906和外壳基座908。外壳压载部分909在轴向上置于外壳盖906上面。
镀金属的活塞910置于外壳904中，并适合于在外壳904中轴向移动。多个具有预定浮力的磁化浮力块912置于外壳904外面并邻近活塞910的端部。磁化浮力块912紧挨着镀金属活塞910设置，从而使磁化浮力块912的运动对应于镀金属活塞910在外壳904中的运动。在外壳904上设置导轨911，以便引导磁化浮力块912相对于镀金属活塞910的运动。在活塞910的相反的两侧限定活塞室913a、913b。非金属密封915可放置在镀金属活塞910和外壳904之间且位于镀金属活塞910的外表面上，并与该外表面连接，以防止流体或液体在活塞室913a、913b之间流动。
第一入口阀914和第一出口阀916通过外壳盖906与活塞室913a相连。第一入口阀914和第一出口阀91 6通过外壳压载部分909分别与第一入口管线918和第一出口管线920相连。
第二入口阀922和第二出口阀924的一端通过外壳基座908与活塞室913b相连。第二入口阀922和第二出口阀924各自的另一端与第二入口管线926和第二出口管线928相连。
基座902包括多个支撑腿930，所述支撑腿的一端与外壳904连接，另一端与支撑基座932连接。支撑基座932适合于靠在将浮力泵装置900放置于其中的大片水域936的水底934上。
外壳904包括在外表面上的多个挡块938，所述挡块适合于限制磁化浮力块912的轴向运动。出口管线920、928与流动管线940相连，所述流动管线用于将其中的流动输送到所需位置。
磁化浮力块912在一个循环中移动，所述循环符合浮力泵装置900置于其中的水的流体动力学以及浮力泵装置900自身的液压系统或气动系统特性。通过利用预定流体或固体淹没磁化浮力块912，或者从磁化浮力块912排出预定流体或固体，可调整磁化浮力块912的浮力。
入口阀914、922和出口阀916、924是单向流动装置，允许气体或液体流入和流出活塞室913a、913b。例如，第一入口阀914允许流入活塞室913a，第一出口阀916允许流出活塞室913a。第二入口阀922和第二出口阀924允许流入和流出活塞室913b。应该理解，可将第一入口阀914和第一出口阀916置于外壳盖906上的不同位置。同样，可将第二入口阀922和第二出口阀924置于外壳基座908上的不同位置，只要活塞室913a、913b中可达到所需的压力。
操作中，当来自大片水域946的波浪离开浮力泵装置900时，磁化浮力块912因重力作用逐渐下降，由此在磁性作用下使镀金属活塞910下降，从而在活塞室913a中形成真空。同时，磁化浮力块912和镀金属活塞910的下降压缩活塞室913b中的气体或液体。其中的气体或液体通过第二出口阀924、第二出口管线928排空或排出，并进入流动管线940。在活塞室913a中，真空将气体或液体从第一入口管线918通过第一入口阀914吸入到活塞室913a中。
当下一个波浪接近时，磁化浮力块912和镀金属活塞910在磁性相互作用下相对于通过的水936逐渐上升，由此对活塞室913a中的气体或液体施加压力，并将该气体或液体通过第一出口阀916和第一出口管线920排出到流动管线940中。活塞室913b变成真空，由此通过第二入口管线926、第二入口阀922将气体或液体吸入到活塞室913b中。对于每个相继到来的波浪循环重复这一过程。
如果出口阀916、924中的压力抑制镀金属活塞910的运动，那么磁性浮力块912与镀金属活塞910分开以相对于该波浪移动，在下一个波浪循环中重新接入镀金属活塞910。
现在参考图10，该图示出依照本发明原理的再一个实施例的示例性浮力泵装置1000。浮力泵装置1000包括基座1002、与基座1002相连的外壳1004、与外壳1004相连的外壳盖1006，和外壳基座1008。活塞汽缸1010置于外壳1004中，包括活塞汽缸盖1012，以及与活塞汽缸1010相连并置于活塞汽缸盖1012之上的活塞汽缸压载部分1014。活塞1016适合于在活塞汽缸1010中轴向运动。浮力块1018与外壳1004一起在轴向上置于活塞汽缸1010上，并且该浮力块适合于在外壳1004中轴向移动。多个活塞轴1020从活塞1016的下表面延伸，并与浮力块1018的侧面相连。
入口阀1022和出口阀1024通过活塞汽缸盖1012与活塞室1026相连，所述活塞室由活塞汽缸盖1012、活塞汽缸1010和活塞1016的上表面形成。入口管线1028和出口管线1030分别与入口阀1022和出口阀1024相连。入口管线1028和出口管线1030延伸通过活塞汽缸压载部分1014。
基座1002包括支撑腿1032，该支撑腿的一端与外壳1004的下部相连，另一端与支撑基座1034相连。支撑基座1034适合于靠在大片水域1038的水底1036上。压载箱1040与支撑基座1034的上部相连，以保持浮力泵装置100相对于大片水域1038的固定位置。
外壳1004包括多个外壳腿1042，这些外壳腿适合于使水1038在其间流过。外壳腿1042与外壳基座1008相连。外壳1004进一步包括多个挡块1045，这些挡块在外壳腿1042的内表面上形成，用以限制浮力块1018在其中的轴向运动。
沉淀池1046与出口管线相连，并且与外壳基座1008相连。沉淀池1046适合于引导从出口管线1030接收的水流，并将来自出口管线1040的水流供给流动管线1048。
活塞汽缸1010在与活塞汽缸盖1012相反的一端敞开，因此水可以接触活塞1016的底面。在活塞1016的周边上提供密封件(未示出)以防止活塞室1026与大片水域1038之间的连通。
可按照上述方式调整的活塞1016可在活塞汽缸1010中轴向滑动。由于活塞1016和浮力块1018通过活塞轴1020连接，因此浮力块1018的运动直接对应于活塞1016的运动。
浮力块1018具有预定的浮力，因此浮力块1018在一个循环中移动，所述循环符合浮力泵装置1000置于其中的水的流体动力学。根据水和系统的特性和流体动力学，可按照上述方式调整浮力块1018的浮力。
入口阀和出口阀1022、1024是单向流动装置，分别允许气体或液体流入和流出活塞室1026。应该理解，可将这两个阀1022、1024置于活塞汽缸盖1012上的不同位置，只要活塞室1026中可达到所需的压力。
操作中，在浮力泵装置1000最初放置在如海洋、湖泊、河流以及产生波浪的其他环境的大片水域中之后，入口管线1030、入口阀1024和活塞室1026中的初始压力以无压力状态开始。具有公认性质的波浪到达浮力泵装置1000。来自所述波浪的水使浮力块1018逐渐升高，由此使浮力块1018和活塞1016都升高。引入到活塞室1026的气体或液体开始增压，直到活塞室1026中的压力克服出口管线1030中的管线压力。在这一点上，气体或液体流过出口阀1024和出口管线1030，并通过流动管线1048输送到使用或储存的所需位置。
当波浪离开浮力泵装置1000时，重力促使浮力块1018下降，由此导致活塞1016在活塞汽缸1010中相应的轴向向下运动。在活塞室1026中产生真空，由此将气体或液体通过入口管线1028、入口阀1022吸入到活塞室1026中。对每一个相继到来的波浪周期地重复这一循环。
现在参考图11，该图示出当图1的浮力泵装置100与示例性水产养殖设备1100连接时该浮力泵装置的示例性侧视图。在这种结构中，水产养殖设备1100包括多个压载箱1110，绕着浮力泵装置100同心地设置，并与之相连。压载箱1110进一步通过多根牵索1120与邻近的压载箱1110相连。多个压载箱1110的长度或宽度可以改变，以便使浮力泵装置100相对于其置于其中的大片水域1130的即将到来的波浪稳定。
该浮力泵装置可以是积木式结构以使其是便携式的。该便携式的浮力泵装置可以安装在一个位置，拆卸下来，然后安装在另一个位置。浮力泵装置的可携性使其可区别于非便携式的其他水利电气发生系统，如永久地建造在一个位置的水流涡轮机。此外，可以移动一组或一片区域的便携式浮力泵装置以便向不同的陆地或海洋应用系统提供动力(在对于动力的需求变化的情况下)。例如，可以在海底位置处使用一组一个或多个浮力泵装置，从而在一段未知的时间内将部署的军事基地设置在新的区域，之后将其重新设置在不同的区域。所述一组浮力泵装置可以用于具有足够波浪能源的基本上任何地方，该波浪与浮力泵的规格相符。
图12A示出示例性浮力室环1200，该浮力室环可用作构成如图12B中所示并由几个浮力室环1200形成的示例性结构的构件，从而起到基本上类似于浮力泵装置的浮力汽缸104(参见图1)的作用。利用浮力室环1200的浮力泵装置是积木式结构。浮力室环1200包括外环1202和内环1204。外环和内环1202和1204是同心的，它们可通过形成隔板对1206a-1206d(共同构成1206)的大量隔板连接。隔板对1206平行配置，并关于x轴和y轴对称地设置。隔板对1206为外环和内环1202和1204提供结构支撑。可以利用其他结构形式和几何形状的隔板来为外环和内环1202和1204提供结构支撑。例如，可以利用在外环和内环1202和1204之间的桁架形式的隔板。
导环圆筒1210可定位于隔板对1206之间的中心位置，并与每个外环和每个内环1202和1204连接。可以利用导环圆筒1210将浮力室环1200定位和支撑到桩1216上(如下面利用图12B所讨论的)。浮力室环1200的每个部件都可由钢和/或对于海洋或其他环境中存在的环境条件有抵抗力的材料组成，如玻璃纤维或塑料。
图12B是沿示例性浮力泵装置1212的浮力室104(也参见图1)的横截面得到的透视图，该浮力室利用图12A中示出的浮力室环1200。通过使多个浮力室环1200在轴向上沿八个桩或支柱1216接合而形成浮力室104，这些桩或支柱可安装到位于大片水域的水底且从该水底垂直延伸的基座(未示出)中。根据大片水域的水深，每个桩1216都可由多段构成。如图所示，桩1216可延伸通过导环圆筒1210，所述导环圆筒绕浮力室环1200径向设置。
管状垫片1218从浮力泵装置1212的基座垂直延伸，可以按照与隔板对1206的每个隔板成一直线的方式与内环1204连接。利用管状垫片1218作为浮力块1220(部分地示出)的导向件。浮力块1220可包括浮力环1222或与之连接。浮力环1222可与管状垫片1218接合或由管状垫片1218引导，从而当浮力块1220在浮力室104中上下移动时保持浮力块1220的对准。由于浮力泵装置的积木式设计，因此可以将浮力泵装置1212组装和拆开以便重新定位。
图12C是浮力室环1200′配置为浮力室104的盖的另一实施例。浮力室环1200′进一步可配置为确定活塞室1224的位置。定位隔板1226基本上与隔板对1206对准，从而形成在外环和内环1202和1204的中心点四周的矩形区域1228。可在矩形区域1228中设置矩形导块1230，并使该矩形导块与定位隔板1226连接。矩形导块1230可包括一开口1232，其尺寸设计为可插入活塞室1224，并用连接元件(未示出)保持活塞室1214位于其中。应该理解，根据由浮力室环1200′支撑和对准的构件(例如活塞室1224)的形状和尺寸，开口1232可替换地具有其他形状和其他尺寸。
图13是用于根据波浪数据而动态确定和/或调整浮力块尺寸的系统1300的图，该系统绘出示例性浮力块1302的示意图像1301，该图像在计算系统1304的监视器1303上显示。计算系统1304包括用于执行软件1308的处理器1306。软件1308用于根据大片水域中某一位置的历史波浪数据来计算浮力块1302的尺寸和/或模拟操作，具有浮力块1302的浮力泵装置置于所述大片水域中。可由例如电子表格中包含的代码线或公式来形成软件1308。软件1308包括一算法，该算法具有用于历史波浪数据的输入参数，并输出机械规格和系统工作数据。
计算系统1304进一步包括与处理器1306连接的存储器1310。利用该存储器存储程序1308和由此产生的数据。输入/输出(I/O)设备1312与处理器1306连接，并用于接收来自计算系统1304的内部数据，和将外部数据发送到计算系统1304。存储单元1314与处理器1306通信，并用于存储数据库1316。数据库1316可存储历史波浪数据以及与采用的一个或多个浮力泵装置的结构相关的其他数据。在一个实施例中，数据库1316是含有与浮力块1302相关的数据的数据文件。
计算系统1304可通过通信路径1320与网络1318通信。在一个实施例中，网络1318是互联网。可替换的是，网络1318可以是卫星通信系统。历史波浪数据服务器1322维护数据库1324或其他数据文件，所述数据库或数据文件含有通过从世界各地多处水域的各个位置的浮标收集到的波浪数据，如本领域所知道的。波浪数据服务器1322通过通信路径1326与网络1318通信，从而使计算系统1304可以访问或查找数据库1324中存储的波浪数据。通过计算系统1304访问波浪数据服务器1322和从波浪数据服务器1322收集到的波浪数据可以手动地、半自动地、或自动地包含在数据库1316中，并通过软件1308加以利用，以产生浮力块1302的尺寸和/或模拟操作。
浮力块1302的图像1301可进一步包括各种各样的数据区，以接收输入参数和/或在显示区显示计算结果，用以设计浮力块1302。浮力块1302的设计者可利用这些输入参数来键入与一定时间段中特定或典型历史波浪运动相关联的信息。可替换的是，可以从存储单元1314中、波浪数据服务器1322上或其他地方存储的数据文件中读出这些输入参数，并将其显示在图像1301上。
在设计浮力块1302时，要考虑安装位置和安装的持续时间。例如，如果将浮力泵装置安装在特殊位置一段时间，如三个月，那么在设计浮力块1302时，设计者可以键入针对该特殊位置处这些特殊月份的低、峰值和平均历史波浪运动。如果安装该浮力泵持续更久的一段时间，那么键入更长的一段时间，如五年的低、峰值和平均历史波浪运动，以确定浮力块1302的尺寸。
图像1301可包括输入区和输出区，包括表、格子、图形图像或其他可视图，以辅助浮力泵装置的设计者。在浮力泵装置的设计阶段中，设计者可以执行如关于例A和B、表1-4以及图3A-3F和4D所讨论的设计过程。在执行该设计过程中，例A(低波浪尺寸)、例B(平均波浪尺寸)和表1提供了将历史波浪数据用于计算各个部件(例如浮力块)尺寸和系统参数(例如马力)中的例子。可以根据这些历史波浪数据来计算尺寸，如浮力块体积(BBV)、圆锥体积(VC)、基座体积(VB)及其他尺寸。可以利用表2来确定尺寸和系统参数，表2描述了作为波高(WH)的函数的浮力块直径。图像1301上显示的结果与例如图3A-3F和4D上显示的元件和尺寸可以一起用图表显示。应该理解，可以计算浮力泵装置中各元件的更简单或更详细的图形图像，并在图像1301上显示出来。在根据所用的位置和持续时间来设计浮力泵装置的各个部件的过程中，可以将表3(按年计算的波浪平均值)和显示每月的平均波浪信息的表4中所示的输入数据输入到计算系统1300中。
继续参考图13，利用显示区来显示通过计算系统1304执行软件1308所产生的计算而得到的结果。显示区中所示的结果可以包括浮力块1301的各种机械规格，包括基座的高度(h1)(参见图4D)，基座的直径(d1)，圆锥的高度(h2)及其他尺寸。另外，可以计算浮力泵装置的各个部件的其他尺寸，如活塞尺寸。显示区还可以包括影响操作规范的参数，如可用的冲程长度和上升行程时间，上升压力，该上升压力是由浮力块1301产生的向上压力的量，作为波浪参数(例如高度和长度)的函数。
该浮力泵装置也是可按比例增减的，以符合特定区域的要求。例如，一开始可安装预定数量的浮力泵装置以满足现有区域或部分区域的要求，然后增补附加的浮力泵装置以满足扩大的该区域或原始区域的其余部分的要求。所述区域可能只需要很少的能量，例如只需要200个浮力泵装置，或者需要很大的能量，即需要几平方英里的浮力泵装置，这可与水库提供的能量相匹敌。因此，该浮力泵装置是可按比例增减的，并且可适合于满足特定区域存在的任何能量需求。
现在参考图14，该图示出利用水塔的示例性浮力泵动力系统1400的实施例的立面图。一个或多个浮力装置1410的构成一组1405沿大片水域1420的水底1415以预定布局分布。包括一个或多个浮力泵装置1410的这一组1405可以以网、阵列的形式配置，或另外按照每个浮力泵装置1410在接收波浪运动时其他浮力泵装置1410对其有很小影响或没有影响的方式分布。
浮力泵装置1410的出口管线1425沿水底1415朝支撑水塔1435的短部(short)1430延伸。出口管线1425用作供水器，在水塔1435顶部或顶部附近输送水。
水塔1435用作泵送的水的容器，以操作位于水塔1435底部或底部附近的涡轮机室1440中的一个或多个涡轮机1439。应该理解，涡轮机室1440可包括在水塔1435中，邻近水塔1435或紧挨水塔1435，以便通过重力的作用接收水塔1435中储存的水，从而根据水通过涡轮机1439的流动产生电能。通过涡轮机1439的水可以经涡轮机排水口1440返回到这片水域1420中。可替换的是，可为了其他用途的分配而排放水，所述用途例如灌溉或脱盐以转化为饮用水。
电力线1445可与一个或多个涡轮机1439连接，所述电力线用于将涡轮机产生的电力分配到电力线1445连接的电网1450上。可以设想，可以利用通过其他技术而不是通过依照本发明原理利用浮力原理提供动力的泵向水塔1435输送水。例如，可以利用通过旋转装置和/或风力产生动力的泵向水塔1435供应水。
图15是另一个实施例的示例性浮力泵动力系统1500的立面图。可以建立与图14中所示沿大片水域1520的水底1515形成的一个或多个浮力泵装置1510构成的一组1505的相同或相似布局。浮力泵装置1510的这一组1505可以按网、阵列形式配置，或另外按照每个浮力泵装置1510在接收波浪运动时其他浮力泵装置1510对其有很小影响或没有影响的方式分布。
浮力泵装置1510的出口管线1525可以沿水底1515朝悬崖1530延伸，所述悬崖将一个或多个容器1535支撑在崖顶1540上。可替换的是，一个或多个容器1535可作为一个或多个陆地中的池或塘而构造在崖顶1540中。出口管线1525用作供水器，在容器1535顶部或顶部附近输送水。在一个实施例中，一个或多个容器1535可形成为提供二次使用。一种这样的二次使用是鱼类孵化场。容器1535工作以储存从浮力泵装置1510泵送的水，操作位于悬崖1530底部或底部附近的涡轮机室1545中的一个或多个涡轮机1540，从而在重力作用下提供施加于一个或多个涡轮机1540的最大水压。可替换的是，涡轮机室1545可位于其他位置，只要其低于容器并能够驱动一个或多个涡轮机1540。如本领域所了解的，不同的涡轮机对不同的水压起作用，因此悬崖的高度和/或涡轮机低于容器1535的距离可以基于所使用的涡轮机的类型。涡轮机1540产生的电力传导到分配到电网1555上的电力线1550上。
图16是另一个示例性布局的浮力泵装置1602的图解，这些浮力泵装置位于一片水域1604中，用于将波浪能量转化为机械能。浮力泵装置1602配置为响应于由波浪移动的浮力泵装置1602的浮力块(未示出)而输送气体通过出口管线1606，所述气体如空气。由于气体可压缩，并且不需要将其升高来驱动涡轮机室1614中容纳的涡轮机1612，因此可将容器1608置于岸1610的上面或者岸1610的地面下层。涡轮机1612可通过输入供给管线1616与容器1608相连，以接收压缩气体来驱动涡轮机1612。该涡轮机与电力线1618相连，用以将涡轮机1612产生的电力分配到电网1620或其他管线，如工厂。
图17A是示例性泵区1700的图解，该泵区由多个浮力泵装置1702组成，这些浮力泵装置响应于海洋1708中的波浪1706而向容器1704输送流体。泵区1700配置为浮力泵装置1702的网，该网包括定位浮力泵装置1702的多个小块区域(plots)1713的行1710和列1712。一列中的空的区域分开或隔开每行中的任两个浮力泵装置1702。类似地，一行中的空的区域分开或隔开每列中的任两个浮力泵装置1702。如图所示，通过分开或隔开浮力泵装置1702，横穿第一列c1和两个浮力泵装置1714a和1714b之间的波浪在通过浮力泵装置1714c之前再次形成，浮力泵装置1714c位于第二列c2，并沿着行r14，行r14垂直地位于行r13和行r15之间，即浮力泵装置1714a和1714b之间，由此使第二列c2中的浮力泵装置1714c接收的波能与第一列c1中浮力泵装置1714a和1714b接收的波能基本上相等。浮力泵装置1702的分开进一步有助于使每个波浪消耗的能量最小。通过使波浪消耗的能量最小，可以对位于泵区1700中的每个浮力泵装置1702供以基本上相等的动力。应该理解，可以利用浮力泵装置1702的其他布局，所述布局提供相同或相似的波浪的最小改变，从而对每个泵提供最大的波能。通过利用图17的泵区1700的布局，海滩1714接收的每个波浪与泵区1700没有位于海滩1714前面时所接收到的每个波浪基本上相同。因此，泵区1700的这种布局在从波浪产生动力中是一种环境友好的解决方案。
图17B是浮力泵装置1702的这种布局的放大图，包括特定的浮力泵装置1714a-1714c。浮力泵装置1714a和1714b的出口管线1718a和1718b分别配置为沿着第一列c1从每个浮力泵装置1714a和1714b朝包含浮力泵装置1714c的行r14延伸。出口管线1718a和1718b与另一个出口管线1718c连接，出口管线1718c沿行r14朝海滩(1716)延伸。因此，浮力泵1714c的出口管线(未示出)可与出口管线1718c相连。此外，位于行r13-r15的其他浮力泵装置1702的出口管线可以与出口管线1718c相连，以便将浮力泵装置1702排出的流体物质(即，液体或气体)输送到位于陆地等的容器(未示出)。应该理解，对于输送到容器的流体物质，可以利用出口管线的其他构形。所述其他构形可以是结构上或几何上不同。例如，出口管线1718a和1718b不与单一的出口管线1718c相连，而是出口管线1718a和1718b的每一个保持彼此分开。
继续参考图17B，示出用于泵网的示例性布局尺寸。每个浮力泵装置1702的基座尺寸为47.3平方英尺。浮力泵装置1702的每行(例如行r1和r2)之间的间距为15.8英尺。
进一步参考图17A，位于崖顶1718的容器1704通过出口管线1720接收从浮力泵装置1702泵送的水。可以将水储存在容器1704中，并使其流过出口供给管线1722到达位于涡轮机室1724中的涡轮机(未示出)。通过排出管路1726可将水排放回到海洋1708中。在另一个实施例中，所述容器可位于大片水域之上，如位于船上或石油钻井设备上。
应该理解，按照这里描述和显示的方式，浮力泵系统设计为完全吸收通过波浪的几乎所有的势能并利用该动力。可替换的是，浮力泵系统可以设计为吸收通过波浪的部分(例如50％)势能。这些设计可以利用泵区的网或其他布置，但是根据这种布置包括在一些或所有空的区域上的浮力泵装置。
上面的描述是实现本发明的优选实施例，本发明的范围不应当必须受该描述的限制。本发明的范围由下面的权利要求书来限定。

Claims (50)

1.一种用于发电的方法，包括：
将波浪运动转化为机械动力；
在机械动力的作用下将流体物质输送到容器；
使来自该容器的流体物质流动；以及
将流动的流体物质的至少一部分动能转化为电能。
2.根据权利要求1的方法，其中所述将波浪运动转化为机械动力的步骤包括分别响应于沿第一和第二方向移动元件的波浪运动而沿第一方向和第二方向移动该元件。
3.根据权利要求2的方法，其中所述驱动流体物质的步骤进一步包括：
响应于沿第一方向移动元件的波浪运动而吸入该流体物质；以及
响应于沿第二方向移动元件的波浪运动而排空该流体物质。
4.根据权利要求1的方法，其中所述驱动该流体物质的步骤包括迫使流体物质相对于容器升高。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括将该流体物质存储在该容器中。
6.根据权利要求1的方法，进一步包括增大该容器中的流体物质的压力。
7.根据权利要求1的方法，其中所述使该流体物质流动的步骤包括使流体物质受重力作用下降，用以将流动的流体物质的动能转化为电能。
8.根据权利要求1的方法，其中所述流动的步骤包括为了所述将该流体物质转换为电而利用压力使该流体物质流动。
9.根据权利要求1的方法，其中所述转化该流动的流体物质的步骤包括利用该流动的流体物质驱动涡轮机。
10.根据权利要求1的方法，进一步包括向电网施加电能。
11.一种用于发电的系统，包括：
泵，位于大片水域中，并且可将大片水域的波浪运动转化为机械能，所述泵包括输入端和输出端；
与所述泵的输出端连接的出口管线；
包括与所述出口管线连接的输入进给口的容器，所述泵进一步吸入来自输入端的流体物质，并将该流体物质通过所述出口管线经输入进给口输送到所述容器，所述容器进一步包括输出进给口，用以使该流体物质从所述容器流出；以及
涡轮机，可接收来自所述容器的输出进给口的该流动的流体物质，并将该流动的流体物质的至少一部分动能转化为电能。
12.根据权利要求11的系统，其中所述泵是便携式的。
13.根据权利要求11的系统，其中所述容器位于陆地上。
14.根据权利要求13的系统，其中该陆地在悬崖的顶上。
15.根据权利要求13的系统，其中所述容器位于大片水域之上。
16.根据权利要求13的系统，其中所述容器位于船上。
17.根据权利要求11的系统，其中所述流体物质是水。
18.根据权利要求11的系统，其中所述泵是浮力泵。
19.根据权利要求11的系统，其中所述容器配置为双重用途。
20.根据权利要求19的系统，其中该容器的构造形式包括鱼类孵化场。
21.根据权利要求11的系统，进一步包括多个泵，每个都近似地接收来自一个波浪的相等的能量。
22.根据权利要求21的系统，其中多个泵的构造形式包括对准的多个泵形成的网。
23.根据权利要求22的系统，其中该网包括用于每个泵的一小块区域，每个泵具有在每个其他泵之间的一小块空的区域。
24.根据权利要求23的系统，其中这些泵沿着连续的多个列在位置上偏离一行。
25.根据权利要求21的系统，其中这些泵的构形形成一个泵区，海岸线位于垂直于波浪的行进方向，接收基本上相同尺寸的波浪，好像该泵区不存在。
26.根据权利要求11的系统，其中所述泵包括至少一个可调元件，可根据波浪运动而改变。
27.根据权利要求11的系统，其中所述泵由多个桩构成，所述桩通过至少一个浮力室环对准。
28.一种用于发电的系统，包括：
用于将波浪运动转化为机械动力的装置；
用于在机械动力作用下将流体物质输送到容器的装置，用于输送的所述装置与用于转化的所述装置结合起作用；
与该容器连接以使流体物质流动的装置；以及
用于将流动的流体物质的至少一部分动能转化为电能的装置，用于转化的所述装置可接收来自用于流动的所述装置的流动的流体物质。
29.根据权利要求28的系统，进一步包括增大该容器中的流体物质压力的装置。
30.根据权利要求28的系统，进一步包括向电网施加该电能的装置。
31.一种设计浮力泵装置的系统，所述系统包括：
计算系统，包括运行软件的处理器，该软件接收含有大片水域的历史波浪数据的输入参数，并且根据这些输入参数计算浮力泵装置的浮力装置的至少一个尺寸，该浮力装置的至少一个尺寸适合于使该浮力装置能够对通过浮力泵装置驱动的流体物质产生上升压力。
32.根据权利要求31的系统，其中所述计算系统包括含有历史波浪数据的存储单元。
33.根据权利要求31的系统，其中所述计算系统进一步包括与处理器和网络通信的输入/输出(I/O)单元，该I/O单元可与存储历史波浪数据的波浪数据服务器通信并可访问该波浪数据服务器。
34.根据权利要求31的系统，其中该历史波浪数据包括在至少一段持续时间内的平均波浪数据。
35.根据权利要求31的系统，其中该流体物质是液体。
36.根据权利要求31的系统，其中该流体物质是气体。
37.根据权利要求31的系统，其中该至少一个尺寸包括浮力块的直径。
38.根据权利要求31的系统，其中该至少一个尺寸包括活塞的尺寸。
39.根据权利要求31的系统，其中该软件包括电子表格。
40.根据权利要求31的系统，其中该软件包括代码行。
41.根据权利要求31的系统，其中该软件可用于自动接收输入参数。
42.一种在大片水域的波能作用下用涡轮机发电的系统，所述系统包括：
多个浮力泵装置，以一定间隔配置在大片水域中，(i)使波浪在通过至少第一个浮力泵装置之后能够基本上再次形成，和(ii)驱动至少一个第二浮力泵装置，所述浮力泵装置可移动流体物质以驱动涡轮机。
43.根据权利要求42的系统，其中所述浮力泵配置为由多个行和多个列形成的多个小块区域的网布局。
44.根据权利要求43的系统，其中每个浮力泵通过沿至少一行和一列的至少一个小块区域分开。
45.根据权利要求41的系统，进一步包括一容器，用于接收移动的流体物质，并使该流体物质流动以驱动该涡轮机。
46.根据权利要求41的系统，进一步包括与涡轮机耦合的电力线，用于响应由流动物质驱动涡轮机的动作而输送由涡轮机产生的电。
47.根据权利要求41的系统，其中所述浮力泵装置包括配置为在操作中可被改变的至少一个部件，以便根据波浪的参数改变浮力泵装置的操作。
48.根据权利要求47的系统，其中至少一个部件配置为自动改变。
49.根据权利要求41的系统，其中所述浮力泵装置的数量基于按能量需要而产生的动力的量。
50.根据权利要求49的系统，其中该数量根据能量需要是可缩放的。
CNA2003801044863A 2002-10-10 2003-10-10 海洋波浪能量转换器 Pending CN1717542A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US41791402P 2002-10-10 2002-10-10
US60/417,914 2002-10-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1717542A true CN1717542A (zh) 2006-01-04

Family

ID=32094118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2003801044863A Pending CN1717542A (zh) 2002-10-10 2003-10-10 海洋波浪能量转换器

Country Status (17)

Country Link
US (2) US7059123B2 (zh)
EP (1) EP1579114A2 (zh)
JP (2) JP4704752B2 (zh)
KR (3) KR20050084848A (zh)
CN (1) CN1717542A (zh)
AP (2) AP2009004875A0 (zh)
AU (2) AU2003277363B8 (zh)
BR (1) BR0315177A (zh)
CA (1) CA2505634A1 (zh)
CR (1) CR7834A (zh)
MA (1) MA27550A1 (zh)
MX (1) MXPA05003790A (zh)
NZ (1) NZ539892A (zh)
RU (1) RU2353797C2 (zh)
SG (1) SG177005A1 (zh)
WO (1) WO2004033900A2 (zh)
ZA (1) ZA200503713B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100455791C (zh) * 2006-12-05 2009-01-28 周加存 一种水力发电机组
WO2012166063A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Phutharangsi Somchai Method of electrical power generation from water waves using vertical axis water turbine
CN104533698A (zh) * 2014-12-17 2015-04-22 西安理工大学 一种利用波浪能为风力机amd控制系统提供动力的方法
CN106438182A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 张四海 一种波浪能发电装置
CN106837667A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 北京艾达方武器装备技术研究所 一种海浪发电系统、海上平台以及氢能源基地
CN111207092A (zh) * 2020-01-09 2020-05-29 长沙如洋环保科技有限公司 一种水泵

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1717542A (zh) * 2002-10-10 2006-01-04 独立自然资源公司 海洋波浪能量转换器
US7257946B2 (en) * 2002-10-10 2007-08-21 Independent Natural Resources, Inc. Buoyancy pump power system
US6953328B2 (en) * 2002-10-10 2005-10-11 Independent Natural Resources, Inc. Buoyancy pump device
ITRM20030455A1 (it) * 2003-10-03 2005-04-04 Antonio Marchetti Dispositivo meccanico idro pneumatico per lo
US9784041B2 (en) * 2004-04-15 2017-10-10 National Oilwell Varco L.P. Drilling rig riser identification apparatus
NO320518B1 (no) * 2004-09-13 2005-12-12 Power Vision As Bolgekraftverk
KR20070108362A (ko) * 2004-12-16 2007-11-09 인디펜던트 내추럴 리소시즈, 인코포레이티드 부력 펌프 파워 시스템
US20070130929A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Ghazi Khan Wave power generator
MXPA06009978A (es) * 2006-09-04 2008-03-03 Power Retailing Group S A De C V Bomba de oleaje utilizada para transformar la energia de las olas en otro tipo de energia utilizable.
NO326269B1 (no) * 2007-01-30 2008-10-27 Ernst Johnny Svelund Innretning for utnyttelse av havbolgeenergi.
US7525207B2 (en) 2007-02-26 2009-04-28 Google Inc. Water-based data center
US8853872B2 (en) 2007-02-26 2014-10-07 Google Inc. Water-based data center
US8093736B2 (en) * 2007-03-09 2012-01-10 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Wave energy harnessing device
US20080217921A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-11 Michael William Raftery Wave energy harnessing device
US20090165454A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-02 Weinberg Reuven System and method for producing electrical power from waves
US8225606B2 (en) * 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US7549288B1 (en) 2008-10-16 2009-06-23 Layher Francis W Wave energy power extraction system
US8004103B2 (en) * 2008-10-30 2011-08-23 Jeremy Brantingham Power generation
US8397496B2 (en) * 2008-12-18 2013-03-19 Joshua W Frank Buoyancy engine using a segmented chain
US8373296B1 (en) 2009-06-22 2013-02-12 James Walter Weber Integrated lunar tide electric generator and floating retail structures system
US20110031750A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Peter Alfred Kreissig Wave powered electricity generation
GB0915779D0 (en) * 2009-09-09 2009-10-07 Dartmouth Wave Energy Ltd Improvements relating to wave powered pumping devices
DE102009041509A1 (de) 2009-09-14 2011-05-05 Gangolf Jobb Von Wellenkraft angetriebene Pumpe ohne bewegliche Teile
US8286425B2 (en) 2009-10-23 2012-10-16 Dresser-Rand Company Energy conversion system with duplex radial flow turbine
US20110204645A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Jacobson Mark S Hydropower system with reciprocal floatation device
EP2553260B1 (en) * 2010-03-31 2018-11-28 AW-Energy Oy Wave energy recovery system
KR101301830B1 (ko) * 2010-09-02 2013-08-29 유종욱 파도와 조류 및 풍력 발전기
RU2446579C1 (ru) * 2010-09-03 2012-03-27 Александр Александрович Новиков Устройство для передачи информации и система для передачи информации над водной поверхностью морей и океанов
US8899036B2 (en) 2010-12-29 2014-12-02 Yuriy Cherepashenets Advanced high energy wave power module
US8841792B2 (en) 2012-04-19 2014-09-23 Chevron U.S.A., Inc. Wave energy conversion systems and methods
TW201410968A (zh) * 2012-09-14 2014-03-16 Yun-Chang Yu 波浪引水裝置
CN104847572A (zh) * 2014-02-15 2015-08-19 张玉宝 一种波浪能发电装置与潜水浮台及波浪能直驱泵
RU2629350C1 (ru) 2014-08-29 2017-08-28 Андрей Геннадиевич Богородский Гидроаккумулирующая система
US9801313B2 (en) 2015-06-26 2017-10-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Underwater container cooling via integrated heat exchanger
US9844167B2 (en) * 2015-06-26 2017-12-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Underwater container cooling via external heat exchanger
WO2017118992A1 (en) * 2016-01-06 2017-07-13 Prakash Verma Varun Electricity generation through up-down motion of water capsule
KR101930397B1 (ko) * 2017-07-20 2019-03-12 김창균 조력 발전용 양수장치, 이를 이용한 조력 발전 시스템 및 그의 양수방법
ES2734151A1 (es) * 2018-06-04 2019-12-04 Climent Castro Martin Alberto Bomba submarina auto recargable
US11566610B2 (en) 2020-05-14 2023-01-31 Ghazi Khan Wave-powered generator
GB202108002D0 (en) * 2021-06-04 2021-07-21 Twefda Ltd Combined wave energy converter and grid storage
CN113586311B (zh) * 2021-08-10 2023-06-02 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种深海波浪能发电装置的调试工装及调试方法
AU2023215508B9 (en) * 2022-02-04 2024-04-18 Douglas Joseph DE SOUZA Wave energy power generation arrangement
CN114849309A (zh) * 2022-03-30 2022-08-05 中国一冶集团有限公司 一种自动调档污水过滤箱

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US416972A (en) * 1889-12-10 Half to f
US597833A (en) * 1898-01-25 Territory
US450434A (en) * 1891-04-14 Half to frederick h
US597832A (en) * 1898-01-25 Territory
US631994A (en) * 1899-05-29 1899-08-29 Leverett Bell Air-compressor.
US657355A (en) * 1899-09-30 1900-09-04 Joseph Nagler Tide-motor.
US646199A (en) * 1899-10-25 1900-03-27 James C Walker Wave-motor.
US1038502A (en) 1909-10-27 1912-09-10 James T Mccabe Door-hanger.
US1036502A (en) * 1911-07-17 1912-08-20 Mark W Marsden System of developing natural power for industrial purposes.
US1105249A (en) * 1913-06-27 1914-07-28 Javier Luis Bustos Tide-motor.
US1358259A (en) * 1918-01-24 1920-11-09 Stein Internat Power Co Wave-power air-compressor
US1523031A (en) * 1923-04-16 1925-01-13 Jr Dillard C Mitchell Tide and wave motor
US2207150A (en) 1938-02-14 1940-07-09 Ind Res Lab Ltd Centrifugally cast plunger and tube
US2871790A (en) 1955-11-21 1959-02-03 Raymond T Weills Buoy motor
US3047207A (en) * 1960-04-28 1962-07-31 Winton B Baldwin Wave and tide motor
US3487228A (en) * 1967-04-17 1969-12-30 Bernard Kriegel Power generating system
JPS50108439A (zh) * 1974-02-05 1975-08-26
PH13254A (en) 1975-10-08 1980-02-20 M Felizardo An apparatus for extracting power from water waves
US4163633A (en) * 1976-12-01 1979-08-07 Vriend Joseph A Apparatus for producing power from water waves
US4103490A (en) * 1977-03-28 1978-08-01 Alexander Moiseevich Gorlov Apparatus for harnessing tidal power
US4173432A (en) * 1977-04-19 1979-11-06 Vines Dorwin J Vertical wave air compression device
US4208878A (en) * 1977-07-06 1980-06-24 Rainey Don E Ocean tide energy converter
US4185464A (en) * 1978-03-20 1980-01-29 Rainey Don E Ocean tide energy converter having improved efficiency
US4464080A (en) * 1979-08-09 1984-08-07 Gorlov Alexander M High volume tidal or current flow harnessing system
FR2479343A1 (fr) 1980-03-27 1981-10-02 Chaput Guy Amenagement de divers appareils et materiels, en vue de la recuperation d'une partie de l'energie disponible dans la houle et les vagues des mers et des oceans
US4401011A (en) 1980-05-28 1983-08-30 Wallberg Kurt Ake Method to adjust and/or indicate a liquid or gaseous pressure, and a device for utilization of the method
SU906786A1 (ru) 1980-06-09 1982-02-23 Институт Проблем Машиностроения Ан Укрсср Плавучее средство дл перевозки сухопутных транспортных средств по воде
GB2084259B (en) * 1980-07-22 1984-06-13 Kawasaki Heavy Ind Ltd Wave activated power generation system
US4455824A (en) * 1981-06-01 1984-06-26 Gustav Dabringhaus Revocable Trust Wave motor
SE427131B (sv) * 1981-07-16 1983-03-07 Interproject Service Ab Aggregat for tillvaratagande av rorelseenergi, som er bunden i vattnets vagrorelse
US4425510A (en) * 1982-06-01 1984-01-10 Jury Webster W Method and apparatus for tidal generation of power
AU2335884A (en) * 1982-11-29 1984-06-18 P. Wood Wave power converter
US4698969A (en) * 1984-03-12 1987-10-13 Wave Power Industries, Ltd. Wave power converter
HU195867B (en) 1984-04-02 1988-07-28 Tibor Kenderi Hydropneumatic hydraulic engine
US4622473A (en) * 1984-07-16 1986-11-11 Adolph Curry Wave-action power generator platform
SE8404441L (sv) 1984-09-05 1986-03-06 Flygt Ab Sett och anordning for overvakning av vattenturbiner
JPS61145377A (ja) * 1984-12-18 1986-07-03 Sanden Corp 波力駆動形流体ポンプ
JPS61226572A (ja) * 1985-03-30 1986-10-08 Hitachi Zosen Corp 洋上発電装置
US4754157A (en) * 1985-10-01 1988-06-28 Windle Tom J Float type wave energy extraction apparatus and method
SU1341372A1 (ru) 1985-10-01 1987-09-30 Дальневосточный политехнический институт им.В.В.Куйбышева Устройство дл использовани энергии приливов и отливов
JPS6287185U (zh) * 1985-11-21 1987-06-03
US4742241A (en) * 1986-04-01 1988-05-03 Melvin Kenneth P Wave energy engine
JPH0329584Y2 (zh) * 1986-10-20 1991-06-24
US4726188A (en) * 1987-01-28 1988-02-23 Woolfolk Martin Y Motor utilizing buoyancy forces
JPH01100384A (ja) * 1987-10-09 1989-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 波動ポンプ
JPH02137570U (zh) * 1989-04-21 1990-11-16
US4914915A (en) * 1989-06-20 1990-04-10 Linderfelt Hal R Wave powered turbine
US5186822A (en) * 1991-02-25 1993-02-16 Ocean Resources Engineering, Inc. Wave powered desalination apparatus with turbine-driven pressurization
US6392314B1 (en) * 1997-12-03 2002-05-21 William Dick Wave energy converter
NO983207L (no) * 1998-07-10 2000-01-11 Hafstad Bjorn Anordning og fremgangsmåte for utnyttelse av borlgeenergi
US6291904B1 (en) * 1998-08-21 2001-09-18 Ocean Power Technologies, Inc. Wave energy converter utilizing pressure differences
US6388342B1 (en) * 1999-07-28 2002-05-14 Richard C. Vetterick, Sr. Hydro electric plant
JP3522615B2 (ja) 1999-12-15 2004-04-26 株式会社ケンウッド スピーカ振動板用織布およびスピーカ用振動板ならびにスピーカ
US6647716B2 (en) * 2000-06-08 2003-11-18 Secil Boyd Ocean wave power generator (a “modular power-producing network”)
US6731019B2 (en) * 2000-08-07 2004-05-04 Ocean Power Technologies, Inc. Apparatus and method for optimizing the power transfer produced by a wave energy converter (WEC)
CA2473689C (en) * 2001-01-16 2011-10-11 Ocean Power Technologies, Inc. Improved wave energy converter (wec)
US6772592B2 (en) 2002-02-06 2004-08-10 Ocean Power Technologies, Inc. Float dependent wave energy device
US6800954B1 (en) 2002-05-17 2004-10-05 Brian K. Meano System and method for producing energy
US7257946B2 (en) 2002-10-10 2007-08-21 Independent Natural Resources, Inc. Buoyancy pump power system
CN1717542A (zh) 2002-10-10 2006-01-04 独立自然资源公司 海洋波浪能量转换器
US6953328B2 (en) 2002-10-10 2005-10-11 Independent Natural Resources, Inc. Buoyancy pump device
KR20070108362A (ko) 2004-12-16 2007-11-09 인디펜던트 내추럴 리소시즈, 인코포레이티드 부력 펌프 파워 시스템

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100455791C (zh) * 2006-12-05 2009-01-28 周加存 一种水力发电机组
WO2012166063A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Phutharangsi Somchai Method of electrical power generation from water waves using vertical axis water turbine
CN104533698A (zh) * 2014-12-17 2015-04-22 西安理工大学 一种利用波浪能为风力机amd控制系统提供动力的方法
CN104533698B (zh) * 2014-12-17 2017-01-11 西安理工大学 一种利用波浪能为风力机amd控制系统提供动力的方法
CN106438182A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 张四海 一种波浪能发电装置
CN106837667A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 北京艾达方武器装备技术研究所 一种海浪发电系统、海上平台以及氢能源基地
CN111207092A (zh) * 2020-01-09 2020-05-29 长沙如洋环保科技有限公司 一种水泵
CN111207092B (zh) * 2020-01-09 2021-08-03 杭州沃德水泵制造有限公司 一种水泵

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003277363A1 (en) 2004-05-04
KR20110036781A (ko) 2011-04-08
ZA200503713B (en) 2006-11-29
SG177005A1 (en) 2012-01-30
MXPA05003790A (es) 2005-11-17
JP2010065704A (ja) 2010-03-25
CR7834A (es) 2005-09-20
WO2004033900A3 (en) 2004-09-23
EP1579114A2 (en) 2005-09-28
AU2003277363B2 (en) 2010-11-11
AU2011200571A1 (en) 2011-03-03
US20060230750A1 (en) 2006-10-19
CA2505634A1 (en) 2004-04-22
AP2005003309A0 (en) 2005-06-30
NZ539892A (en) 2007-01-26
JP4704752B2 (ja) 2011-06-22
WO2004033900A2 (en) 2004-04-22
RU2353797C2 (ru) 2009-04-27
AP2009004875A0 (en) 2009-06-30
US7584609B2 (en) 2009-09-08
BR0315177A (pt) 2005-08-30
MA27550A1 (fr) 2005-10-03
KR20050084848A (ko) 2005-08-29
AP2050A (zh) 2009-09-29
US7059123B2 (en) 2006-06-13
RU2005114508A (ru) 2006-01-20
AU2003277363B8 (en) 2011-03-10
JP2006502343A (ja) 2006-01-19
KR20110094155A (ko) 2011-08-19
US20040131479A1 (en) 2004-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1717542A (zh) 海洋波浪能量转换器
CN1125223C (zh) 通过建筑物和物体在具有长周期虚摆上的去振支承结构进行抗震的装置及方法
CN1080689C (zh) 带有泡沫喷出泵的容器
CN1300439C (zh) 用于确定到达定向目标的钻探路线的方法和装置
CN1030722C (zh) 连续形成大面积膜的微波等离子体化学汽相淀积方法及设备
CN1829859A (zh) 压缩机改进结构
CN1617919A (zh) 气体包合物的制造方法以及制造装置
CN1516676A (zh) 用于对制冷式水冷却蓄水槽进行消毒的方法及装置
CN1727645A (zh) 用于燃气轮机的第一相的高效定子
CN1277462C (zh) 水田水位调节装置
CN1273623A (zh) 带热力循环过程的熵传输方法和设备
CN1182214C (zh) 包括甲硅烷基酯嵌段的(聚)氧化烯嵌段共聚物,含它的防污油漆组合物和其用途
CN1351691A (zh) 往复运动流体机械
CN1288605A (zh) 适用于发电系统的系统稳定装置
CN101806273A (zh) 一种潮汐发电装置
CN1778004A (zh) 燃料电池
CN1405450A (zh) 液体排放器和包括该液体排放器的设备
CN1908423A (zh) 利用高速气流来产生有用的电力
CN1518647A (zh) 磁性流体密封装置
CN1625671A (zh) 废液处理的工业用燃烧设备及使用该设备的废液处理方法
CN1886360A (zh) 环羧酸化合物及其用途
CN1137149C (zh) 从聚合物胶乳中脱除未反应单体的装置和方法
CN1272083A (zh) 燃料储备装置
CN1782797A (zh) 附带倾斜功能的浮起单元及浮起装置
CN1769670A (zh) 流体温差能热浮力能位势能虹桥动力源及增效应用法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1087167

Country of ref document: HK

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20060104

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1087167

Country of ref document: HK