CN205876589U - 波能转换器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种海洋波能转换器，该海洋波能转换器包括挠性脊柱(1)以及可旋转地安装在所述脊柱上并且由所述脊柱支撑的多个叶片(2)。每个叶片能够通过平行于所述脊柱的纵向轴线行进的海浪被操作以成角度地摆动并且由此驱动海洋波能转换为有效功，例如转换为电能。所述脊柱(1)弹性地挠曲并且包括一个或多个长形结构元件(3)和沿其连续长度安装的多个连接器(5，6)，其中，所述/每个长形结构元件(3)为导管。每个所述叶片(2)在所述连接器(5)处被铰接地固定至所述脊柱(1)，以便绕与所述脊柱的纵向轴线垂直的铰链轴旋转。

Description

波能转换器
技术领域
本发明涉及一种海洋的波能转换器。
背景技术
尽管对可再生能源的全球需要增加，存在于海洋波浪中的大量的能量在很大程度上尚未被开发。传统的波能转换系统通常安装在海床上或者在海洋表面附近支撑在浮动平台上或借助浮动物支撑。浮动系统可以捕获最靠近海洋表面发生的最大能量波动，但是必须通常通过极其有力的系泊物保持在适当位置或保持在安装于海床上的竖向滑动支撑物上。这种波能转换系统和其系泊物和/或安装物因此必须因此抵抗海洋波浪的频繁的极限载荷并且经受所产生的施加至结构的大的脉动应力，大的脉动应力包括围绕系泊物连接器和/或固定式安装物的高应力集中。由于对离岸系统进行修理的复杂度，波能转换器被设计成例如通过使用专门设计的、不锈钢或其他耐腐蚀金属合金的庞大承载组件来在安全上抵挡这种极限应力和疲劳体制及严酷的海洋环境的腐蚀性能。所产生的高建筑、安装和操作成本可能因此禁止波能捕获设备的广泛使用。
本发明的实施例的目的因此包括：提供一种经改善的波能转换器；一种克服了上述的缺点的波能转换器；一种促进安装、检查、维护和修理的波能转换器；和/或一种对传统波能转换器的廉价替代物。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种波能转换器，所述波能转换器包括挠性脊柱以及可旋转地安装在脊柱上并且由脊柱支撑的多个叶片，其中，每个叶片能够通过海浪被操作以成角度地摆动并且由此驱动海洋波能转换为有效功，例如转换为电能或其它形式的机械能。
脊柱可大体上由一个或多个导管组成，并且可包括多个大体上平行的导管。
每个叶片可以通过海浪被操作以将液压流体驱动到脊柱中并且沿着脊柱驱动液压流体，例如驱动到脊柱的导管中并且沿着脊柱的导管驱动。液压流体可以为海水。脊柱可以流体连接至涡轮机，涡轮机可以位于陆地上或可以位于浮筏上。替代性地，波能转换器可以用于将液压流体输送至除了涡轮机以外的期望目的地，例如将海水泵送至淡化设备。作为另一个替代性的实施方式，每个叶片可以驱动相应的发电机。
叶片可以绕脊柱的纵向轴线间隔排列。两个或多个所述叶片可以绕脊柱的纵向轴线大体上成角度地平均分布，并且可以沿这所述脊柱安装在大体上相同的纵向位置处。
两个或多个所述叶片可以沿着所述脊柱间隔排列。所述叶片中的两个叶片可以在部署了所述转换器的海洋位置处分开至少一半主波长的距离，可以分开至少所述主波长的距离，可以在部署了所述转换器的海洋位置处分开至少一半最大波长的距离，并且可以优选地分开至少所述最大波长的距离。所述叶片中的两个叶片可以分开至少150m的距离，可以分开至少300m的距离，可以分开至少450m的距离，并且可以分开至少600m的距离。
所述叶片中的两个叶片可以在部署了所述转换器的海洋位置处分开小于或等于一半主波长的距离，并且可以分开所述主波长的单位分数。所述叶片中的两个叶片可以分开小于100m、小于75m、小于60m、小于50m、小于40m、小于30m、小于20m或小于10m的距离，可以分开至少10m、至少20m、至少30m、至少40m或至少50m的距离，并且可以分开大体上50m的距离。所述叶片中的每个叶片可以距另一个所述叶片分开小于或等于一半所述主波长的距离。所述叶片中的每个叶片可以距另一个所述叶片分开小于100m、小于75m、小于60m、小于50m、小于40m、小于30m、小于20m或小于10m的距离，可以距另一个所述叶片分开至少10m、至少20m、至少30m、至少40m或至少50m的距离，并且可以距另一个所述叶片分开大体上50m的距离。
脊柱可以大体上为线性的。波能转换器可以在海洋位置处部署成使脊柱在所海洋位置处大体上与主波速对准。
所述脊柱和所述叶片中的至少一个的海洋浮力可以起到将叶片支撑在期望的深度处的作用，并且可以起到将脊柱支撑成与海洋表面波形大体上一致的作用。
波能转换器可以设置成将脊柱的弯曲调节成与海洋表面波形大体上一致，并且可以设置成提供脊柱与海洋表面波形大体上一致的弯曲。
脊柱可以弹性地挠曲，可以大体上由聚合物或基于聚合物的复合材料形成，并且可以大体上由聚乙烯形成。叶片可以大体上由聚合物或基于聚合物的复合材料形成，并且可以大体上由聚乙烯形成。
脊柱和叶片的相对浮力可以起到将所述叶片以期望的定向支撑的作用，并且可以起到将叶片以大体上竖立的定向支撑的作用。叶片可以相对于脊柱为正浮力，并且可以包含空气。脊柱可以被加压。
波能转换器可以包括可调节浮力的设备，并且可以包括自调节浮力的设备。浮力设备可以可充气地浮动，可以包括可压缩空气囊袋，并且可以包括气泵。
波能转换器可以主要包括聚合物和/或基于聚合物的复合材料部件，并且可以主要包括聚乙烯部件。波能转换器可以包括聚合物轴承表面，并且可以包括聚乙烯轴承表面。
每个叶片可以在铰链处支撑在脊柱上。每个叶片可以驱动液压缸，液压缸可以在铰链处支撑在脊柱上，可以在止回阀处流体连接至脊柱，并且可以经由弱化点流体连接至脊柱。每个铰链可以为转向节铰链，可以包括可释放销，可以包括聚合物上聚合物轴承，并且可以包括至少一个聚乙烯轴承表面。
脊柱可以包括两个或更多个大体上平行对准的长形结构元件。长形结构元件可以可旋转地固定至彼此以允许每个所述元件的相对轴向转动，可以可滑动地固定至彼此以允许每个所述元件的相对轴向滑动，并且可以通过聚合物上聚合物轴承固定至彼此。所述长形元件中的每一个可以为导管，可以大体上由聚合物或基于聚合物的复合材料形成，并且可以大体上由聚乙烯形成。
根据本发明的第二方面，提供了一种安装、维护、检查或修理波能转换器的方法，该方法包括以下步骤：提供如上文限定的波能转换器并且将波能转换器从第一海洋位置拖曳到第二海洋位置。第一位置和第二位置中的一个位置可以为离岸操作位置，并且另一个位置可以为岸上位置。
根据本发明的第三方面，提供了一种安装、维护、检查或修理波能转换器的方法，该方法包括以下步骤：在海洋位置处提供如上文限定的波能转换器并且调节波能转换器的浮力以将波能转换器从第一深度升高或下降至第二深度。第一深度和第二深度中的一个可以为转换器大体上浸没的操作深度，并且第一深度和第二深度中的另一个可以为转换器大体上没有浸没的深度。
根据本发明的第四方面，提供了一种操作波能转换器的方法，该方法包括以下步骤：提供如上文限定的波能转换器，在第一操作深度处的海洋位置处操作波能转换器，并且调节波能转换器的浮力以使波能转换器下降至第二深度。第二深度可以为被选择成在转换器中实现期望的波动力输入、电力输出、叶片加载、脊柱加载或者液压流体压力的操作深度。第二深度可以为被选择成使波动力输入或叶片加载最小化的安全深度。浮力调节可以通过机械式自调节设备自发地进行，可以通过监控和控制系统自发地进行，可以连续地进行，并且可以通过人为干预进行。
附图说明
为了更清楚地理解本发明，现将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1为根据本发明的实施例的波能转换器的一部分的透视图；
图2为根据本发明的另一实施例的波能转换器的一部分的透视图；
图3为根据本发明的另一实施例的波能转换器的一部分的透视图；
图4为根据本发明的实施例并包括图3中示出的部分的波能转换器的透视图；
图5为根据本发明的另一实施例并也包括图3中示出的部分的波能转换器的透视图；
图6为形成根据本发明的另一实施例的波能转换器的一部分的透视图；以及
图7为根据本发明的另一实施例的波能转换器的一部分的透视图。
具体实施方式
本发明涉及一种海洋波能转换系统，图1至图7中示出了海洋波能转换系统的实施例。图1所示的系统以中央支撑脊柱1和固定至脊柱的一些可移动叶片2为基础。脊柱由三个大体上平行的、以规律间隔的方式固定至彼此的管状管道3形成以形成坚固梁，叶片支撑在该坚固梁上。每个叶片采用在铰接式连接器5处可旋转地固定至脊柱的中空桨叶4的形式。桨叶采用大体上为立方形块的形式，但设想了替代性的设计以用于最佳的能量转换效率和/或有利地适应内应力以及诸如环境要求、组件可用性和成本之类的因素。桨叶例如可以弯曲以聚集用于力或回程或两者的更多的波能。这例如可能需要一个或两个主表面大体上为凹面。
固定至脊柱的第二铰链式连接器6支撑双动式液压缸7的近端，双动式液压缸7具有可滑动地接合在缸中并且在双动式液压缸的远端处经由第三铰链接头9可旋转地固定至桨叶的活塞8。液压缸在每个端部10附近具有流体连接件，液压流体以常规的方式被抽吸穿过每个端部10，使得随着活塞从一端向另一端抽吸，流体被抽吸到缸的一个端部中并且被迫离开另一个端部，并且反之亦然。缸的连接件经由进口和阀装置(未示出)被流体连接至脊柱的平行管道中的一个平行管道，使得无论桨叶移动的方向如何，桨叶绕其铰链式连接器5的旋转运动起到以下作用：将外部流体经由进口处的过滤器抽吸至缸中并且在压力下将外部流体排出至脊柱的被连接的管道中。因此，当系统被部署在海上时，波浪运动来回地驱动桨叶，并且因此将海水抽吸到缸中并在压力下将海水排出至脊柱的被连接的管道中。
因此，一些成对的桨叶和液压缸以规律间隔的方式固定至脊柱以形成平均分布的叶片的长形阵列，平均分布的叶片中的每一个都起到响应于波浪运动将加压的海水驱动到脊柱中的作用。脊柱的被连接的管道的一个端部被封闭，并且另一个端部提供给连接至发电机的涡轮机中以将波能转换为电能。优选地，脊柱例如通过系泊物被保持在固定的地理位置处，使得脊柱维持与波浪速度方向轴向对准，并且桨叶因此平行于脊柱的轴线受载。
在某些实施例中，脊柱的管道中的两个或多个管道用于将加压的流体输送至涡轮机以通过将加压的流体更均匀地分配在两个或多个管道之间来减小任何一个管道的被压力引发的载荷。为了通过使沿着管道的压力损耗最小来提高能量转换效率，较大直径的管道通常是优选的。然而，使用多个较小直径的管道可以实现相似的益处。脊柱的优选的抗弯强度和抗弯刚度可以通过设置适当数量的固定在一起的平行管道且进一步通过将所述适当数量的固定在一起的平行管道彼此横向地间隔适当的距离来实现。管道可以通过铰链式连接器5或通过任何适合的设备固定至彼此并且彼此间隔排列。
在某些实施例中，缸的端部连接器可以通过使用阀装置来代替每个液压缸处的海水进口被连接在脊柱的两个管道之间以提供来自涡轮机的回流。液压系统因而形成封闭的回路，并且可以使用除了海水以外的液压流体。
在另一实施例中，在每个叶片处设置了各自的发电机来代替液压系统，发电机例如安装在其支撑铰链中或连接至其支撑铰链，以用于将动态波能直接转换为电能。
在使用液压动力输出系统的情况下，涡轮机可以置于陆上，并且脊柱或其管道中的至少一些管道或另一居间管道延伸到海岸以用于连接至涡轮机。然而，在波能捕获结构位于离岸一段较长路程的情况下，将涡轮机支撑在靠近波能捕获结构的浮动单元上，从而将捕获的电能经由海底线缆传送至海岸，可能更高效和/或更成本节约。为了防止在连接至浮动涡轮机单元的情况下的管道的过度加载和/或磨损，脊柱或连接管道被构造成例如通过在靠近涡轮机单元的管道中设置能够适应并经受任何相对运动的多个线圈或扭结来允许单元与脊柱之间的相对运动。
任何这种液压系统中的压力通过控制系统来管控以使动力传输最佳化，并且到涡轮机的流动可以借助液压蓄能器来管控。
在优选实施例中，脊柱上的相邻叶片之间的间距为平均波长λ/n的单位分数，其中，n为大于或等于2的整数并且λ为频繁经历且在能量上突出的主波分量的波长，例如最频繁出现的波长或波能能够通过有效地捕获的频繁出现的最短波长。这有助于确保n个相邻叶片之间的波浪引发的力和力矩在某种程度上抵消。因而，脊柱内的局部力和弯曲力矩通过避免来自同相位上加载的相邻叶片的叠加效应被最小化，并且作用在脊柱上的净力和力矩也整体被最小化。例如，在n＝2的优选实施例中，每个叶片将加载成与其相邻叶片成大约180°的异相，使得作用在脊柱上的净力比n＝1的情况下的净力小得多，且脊柱中的弯曲力矩不应超过作用在单个叶片上的波浪引发的力矩。通过以此方式确保轴向力和弯曲力矩被最小化，系统可以被安全地设计成通过针对脊柱和叶片的至少主要的结构组件使用诸如塑料或基于聚合物的复合材料之类的相对廉价的材料并且通过使用标准的低成本系泊系统以将脊柱保持在适当位置来经受重大的波浪力。为了实现该力抵消效应，相距最远的(例如，在脊柱的任意一端处的)叶片必须分开至少λmax/n并且优选地至少λmax的距离，其中，λmax为结构被设计成经受得起的最大波长，诸如在部署了叶片的海洋位置处观察到的最长波长或在期望波能转换器维持运作的海洋条件下观察到的最长波长，尽管通常优选的是叶片阵列明显长于该值。
当与由诸如不锈钢之类的工程合金形成的典型系统相比时，大体上为塑料或基于聚合物的复合材料的脊柱和叶片的构造部件可以提供许多优点。例如，聚乙烯相对地廉价并且容易以标准组件的形式获得，比如各种直径的可半弯曲的管道。许多聚合物为惰性并且展示了在海洋环境下远远胜过许多工程合金的耐腐蚀性。许多聚合物的韧性和挠性可以通过弹性地变形而允许其经受得起来自海洋船只的意外冲撞，因而避免了对波能系统和船只的损坏。比如聚乙烯之类的低摩擦聚合物可以被使用在被海水润滑的移动部件的轴承中，并且对密封轴承与移动部件或对环境有害的润滑脂没有任何要求。
此外，大部分塑料的轻质使脊柱和叶片能够在不需要附加的浮动物或支撑物的情况下漂浮。优选的，脊柱和叶片为中空的，但即使在某些部件由实心聚乙烯制成的情况下，脊柱和叶片仍在海水中自然漂浮。因此，脊柱和叶片可以因此被设计成提供浮力分配，浮力分配给予结构自动扶正能力。和不锈钢部件不同，如果大块塑性材料如聚乙烯的情况那样具有海洋浮力，这些浮力和自动扶正能力可以大体上保持，即使在中空部件被刺孔或破裂并吸入水的情况下亦是如此。相反地，这种刺孔和破裂不太可能发生，由于聚乙烯和许多其它塑料的优越的韧性、抗疲劳强度和耐化学性防止了由许多工程合金在海洋环境中可能经历的疲劳或点状腐蚀引起的局部损伤。聚乙烯部件可以由可回收材料廉价地制造并且可以在使用后回收，从而进一步改善了在可再生能源部门内的系统的环保呼吁。
当水深增加时，波浪的动能和势能大幅地减小。因此，有利的是，叶片保持靠近水表面(比如与表面接触或几乎接触)并且通常处于小于波浪的平均波长的一半的深度处。脊柱的挠性允许叶片动态地追踪表面，从而将每个叶片维持在最佳深度，即使在有效波高度存在的情况下亦是如此，使得每个叶片的期望的竖向位置沿着脊柱的长度显著地变化。
对于图1的装置，浮力在结构内的分布使得在不需要对脊柱有任何扭矩限制的情况下，叶片显著地保持直立。因此，叶片的横向加载将会扭弯脊柱而不是使叶片和连接器超载。
例如，叶片可以为正浮力，并且脊柱略微为负浮力。由于聚乙烯为正浮力材料，可能需要更密致的材料提供负浮力以将结构保持在水的表面的下方，即使在组件不包含滞留空气的情况下亦是如此。液压缸7可以整体地或部分地由聚乙烯或另一聚合物或基于聚合物的复合材料形成。在图1的装置中，相反，液压缸大体上由不锈钢形成，并且因此可以设想的是沿着脊柱适当地间隔排列的相当大型、沉重的液压缸应提供对将叶片保持在期望的位置和定向所必要的重量分布，期望的位置和定向，即，竖立并且在水的表面的下方或大体上在水的表面的下方。替代性地或附加地，可以沿着脊柱的长度保证分布的重量以实现此效果。
例如通过将加压空气泵送到脊柱管道中的一个或多个脊柱管道中或者泵送到沿着脊柱安装的内部浮动包或外部浮动包中，还提供了波能转换器的有效浮力调节，使得脊柱结构的浮力发生变化。为此目的的气泵可以安装在陆地上、脊柱上或者如果存在的话安装在附近的浮动涡轮机单元上。
以此方式的浮力调节可以提供许多优点。可以调节浮力，使得每个叶片的深度针对波能捕获提供最佳的动力传输。最佳深度可以取决于目前波浪状况并且因此随目前波浪状况改变可以相应地被调节。脊柱的浮力可以显著地增加，使得整个结构表面促进了检查和维修工作。在汹涌的海中，其中，过度的波力可以引起对结构造成损坏的风险，可以将浮力调节系统部分地或整体地泄气或淹没以使结构沉到水表面的下方的、波能大大减小的安全操作深度。该生存性特征保持了系统的操作性和维修性，并且还减少了其组件要求的深度和成本。可以设置漂浮的浮标以防止结构沉入太深。
该浮力调节可以使用具有空气压缩囊袋的压力控制系统来实现并且通过叶片的液压操作来驱动。该浮力调节也可以是自发的，使得脊柱管道内的压力影响系统的浮力，压力由涡轮机处的控制系统部分地控制和/或指示目前波动力。例如，压缩囊袋可以安装在脊柱管道或与管道流体连通的水槽中。减小液压压力使囊袋膨胀并且增大了结构的浮力。增大压力，例如超过安全工作极限，使包泄气并且减小了浮力，从而使结构沉到更安全的操作深度。
许多传统的波能转换器由于其遥远的离岸位置而难以安装和修理。本发明的进一步提高了任意浮力调节能力的浮力结构允许浮力结构通过拖曳便利地运输。因此，设备可以整体地或部分地在陆地上或靠近海岸组装并随后浮动至其预期的离岸位置以用于连接至系泊物，并且可以类似地与其系泊物断开并浮动至安全位置以用于修理。
由于该结构被设计成在其自身浮力下自支撑，该结构不需要被竖向地支撑。此外，由于叶片间距被选择为提供脊柱中的力抵消效应，到脊柱的合成的轴向力被最小化。挠性的且可旋转的脊柱确保了叶片的横向加载随脊柱的扭转或转动而非横向运动消散。因此，与对加于传统的波能系统的系泊物和安装物上的实际需求相反，主要地需要系泊物和/或任何其它形式的锚固物或支撑物以防止结构漂流并且维持脊柱与波浪行进方向的正确对准。对于本发明，对于系泊物和/或任何其它锚固设备或支撑设备的强度要求因此相对较低，并且为此目的可以使用标准的廉价组件。
图1的装置主要由聚乙烯制造。为了使海洋加载下的局部应力最小化，脊柱1由三个或多个中密度或高密度的聚乙烯管道3形成。这些管道在铰链式连接器5、6处被固定至彼此并且彼此间隔排列，铰链式连接器5、6为构造成经受得起沉重的加载并且以避免较高局部应力集中的分布方式在管道与桨叶之间顺从地传输力的粗短且弹性的聚乙烯块。铰链式连接器块可以借助过盈配合(例如，结合有块夹紧件或轴向软管夹紧装置)被固定至管道。然而，在优选的实施例中，连接器块紧密地配合而非紧紧地围绕管道，并且通过轴向抵接在塑料止动件(未示出)上或塑料止动件之间被固定在适当位置，塑料止动件通过这种夹紧装置或通过任何其他适当的设备被固定至管道。在管道上使用轴向止动件的自由连接件防止或减小对每个管道的轴向扭矩的传输，同时将管道和铰链式连接器以其它自由度牢固地紧固，并且还可以防止对管道造成的过度的摩擦损耗。对于任何给定的管道刚度和强度，还允许较大的弯曲度并通过脊柱而不是通过更牢固地紧固的连接器来扭转，从而通过海洋波浪更好地吸收横向加载并且有浮力地适应海洋表面轮廓以实现一致的脊柱或叶片深度。总地来说，可以使用任何适当的替换紧固设备，但是连接器和其他结构元件应优选地为：可释放地固定至管道，以在对管道没有破坏的情况下促进部件的移除和替换；松弛地、可旋转地、和/或顺从地固定至管道，以使挠性限制、应力集中和脊柱的不必要的加载最小化；对管道的结构完整性无损坏；和/或被安装在管道的连续长度上，而不要求管道的连续部段之间连接或接合。优选的是，诸如铰链式连接器5、6之类的结构元件没有焊接至管道，并且脊柱管道不需要断开以便装配、移除或更换叶片或铰链式连接器。
将液压缸7、桨叶4和相应的连接器块5、6连接至彼此的铰链12中的每一个和连接器块与脊柱管道3之间的扭转分离轴承14具有平滑的聚乙烯-聚乙烯轴承界面。这对耐磨损和通过海水薄膜润滑有利，从而在不需要滚动轴承、润滑剂或密封的轴承盒的情况下提供简单、强健且耐磨的轴承界面。优选的，水润滑聚乙烯轴承界面被使用在所有滑动界面和/或转动界面处。
每个铰链12容纳有形成铰链销16的聚乙烯或涂有聚乙烯的轴。与普通金属铰链相比，由于铰链所承受的大载荷和聚乙烯轴的相对高的挠度和相对低的强度，每个轴中的剪切应力和弯曲应力应被最小化以防止过多的应力和磨损。为此，轴的最大跨度例如通过使用转向节配件而被最小化。如图1所示，每个桨叶的根部处的铰接式连接器5具有指突状转向节铰链装置以按照钢琴铰链的方式沿着相同的轴提供多重短跨距。指突状转向节铰链12特别有力地经受得起扭转加载，因此特别适用于支撑可能经历显著的扭转载荷的桨叶。当与传统地使用在海洋结构中的钢轴承在材料和制造成本方面以及在与严酷的海洋环境兼容的水润滑、耐腐蚀且耐磨损的接头的寿命方面比较时，适当设计的聚乙烯轴和铰链可以提供显著的成本节约。此外，和传统的密封轴承不同，轴可以容易地从铰链释放并且移除以促进叶片或缸的快速安装、移除或替换。
当与金属合金比较时，使用聚合物组件的优点是，当聚合物与其他材料接触时通常不存在有害的电化效应，例如电化腐蚀。因此，尽管对许多组件而言优选聚乙烯，但是聚乙烯可以通常与其他聚合物和基于聚合物的复合材料组合地使用或被其他聚合物和基于聚合物的复合材料替换，并且可以在没有任何不利的化学反应的情况下与金属部件接触地放置。例如，设想尼龙铰链轴承；以及比如液压组件和系泊连接器之类的某些专门部件可以必要地或优选地由不锈钢或另一种金属合金制成。
单独的叶片或液压缸的机械故障不应引起系统失效或中断其运行。因此，缸与脊柱管道之间的连接件设置有紧靠脊柱放置的止回阀。软管或其到阀的连接件设置有失效点，使得阀和脊柱管道在机械故障或者严重损坏软管或缸的情况下保持完整，以在止回阀的下游侧上维持脊柱管道中的流体压力。阀还使叶片和其液压缸的安装、移除和替换能够在不需要切断经过脊柱管道的流动的情况下执行。作为替代性的实施方式或者附加地，成组的叶片可以与脊柱的相应管道相关联，使得如果一个管道必须不被使用以用于维修或修理，则管道切断的同时仅叶片的子组是多余的。作为另一个替代性的实施方式或者附加地，每个液压缸流体连接至脊柱所采用的阀和软管的装置可以包括用于切换脊柱的两个或多个管道之间的流体的流动的设备，使得流动可以远离待执行安装、维修或修理工作的管道转移，并且因此可以在不中断每个叶片的有效运行的情况下着手工作。
在图2所示的第二装置中，除了叶片2沿着脊柱1成对地对称安装以外，设置和功能与图1所示的设置和功能大体上相同。铰链式连接器块5、6双侧地支撑接连相对的成对的桨叶4和相应的桨叶所连接的液压缸7。因此，如两倍多的桨叶被部署在管道的给定长度上以针对给定的波速提供两倍的电力。然而，图2的两叶片式系统的优点为：当叶片经历平行于脊柱的纵向轴线行进的波浪时，脊柱通过成对的叶片对称地加载，使得到管道的轴向载荷为双倍并且弯曲力矩被抵消。这意味着，在脊柱保持与波速方向对准的情况下，当与图1的单叶片式装置相比时，明显较小和/或较弱的脊柱可以经受得起给定的波浪引发的操作载荷。除了通过将叶片间隔小于一半波长来实现的力抵消效应以外，该弯曲力矩抵消效应因此可以允许波能使用相对挠性且低成本的组件被成本效益地捕获。
叶片2位于脊柱的两侧上并且各自在相应的竖向铰接轴14处固定至铰链式连接器块5以转动经过水平路径。在替代性的装置中，叶片位于脊柱的上方和下方。在另一实施例中，支撑在连接器处的叶片的数目可能大于两个。例如，三个叶片可以绕脊柱以大约120°的角度间隔安装，从而提供类似的弯曲力矩抵消。
图3所示的第三装置包括在圆筒形连接器块16处安装在脊柱1上的叶片2。除了叶片被铰接成绕不需要垂直于脊柱轴线的轴线转动以外，该装置在功能上类似于上述的装置。叶片呈由聚乙烯管道形成的管状框架20的形式，叶片具有在相应的指突状转向节铰链12处各自固定至连接器的一对轴和支撑在轴上的封闭部件，并且叶片包封矩形板18以形成桨叶。如上文所述，桨叶的波浪引发的运动经由脊柱的管道3驱动海水穿过涡轮机。该装置意在用于脊柱与波浪轨迹不对准的情况。叶片的根部处的铰链在期望的位置附接至连接器，使得铰链轴垂直于预期的波速。
图4示出以下构型：在该构型中，脊柱1的管道3形成封闭回路，使得图3的叶片2支撑为环形形式。所有的叶片沿相同的方向对准以捕获波浪行进的主方向上的运动。海水或另一液压流体在一个或两个管道中流通并且可以驱动一个或多个小型涡轮机或者可以转移到陆地上或浮动涡轮机单元上。与线性脊柱装置相比，环形形式可以提供较强的基础，从而具有高度稳定且相对坚固的结构。图5示出另一个构型，在该构型中，脊柱1形成V形。该装置提供了意在使由下游叶片上的每个叶片产生的尾流效应最小化的交错叶片阵列，以通过每个叶片使能量捕获最大化和/或减小下游叶片的不利的动态装载的风险。
图6和图7所示的两个装置在功能上类似于图1的系统。在两个装置中，叶片2制造为由比如聚乙烯管道之类的聚合物管形成的管状框架20，并且一个或多个实心或中空的桨叶22接合至框架以形成桨叶。在图6中，桨叶通过管状框架的中央支杆24被加固。在图7中，每个叶片2设置有两个液压缸7并且所述两个液压缸7被连接至形成脊柱1的两个间隔排列的管道3中的每一个。在该装置中，每个叶片2的管状框架20和横梁件26及铰链28大体上由标准的、廉价的聚乙烯管道和管道配件形成，叶片的根部在铰链28处固定至脊柱1的管道3。
如对本领域技术人员而言显而易见的是，以上装置的任何特征可以互换地结合。仅以示例的方式描述了以上实施例。可以在不偏离本发明的如在所附权利要求中所限定的范围的情况下进行许多变化。

Claims (20)

1.一种波能转换器，包括挠性脊柱以及可旋转地安装在所述脊柱上并且由所述脊柱支撑的多个叶片，其中，每个所述叶片能够通过平行于所述脊柱的纵向轴线行进的海浪被操作以成角度地摆动并且由此驱动海洋波能转换为有效功，其特征在于，所述脊柱弹性地挠曲并且包括一个或多个长形结构元件和沿其连续长度安装的多个连接器，其中，所述长形结构元件或每个所述长形结构元件为导管，并且其中，每个所述叶片在所述连接器处被铰接地固定至所述脊柱，以便绕与所述脊柱的纵向轴线垂直的铰链轴旋转。
2.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，所述脊柱主要由导管组成。
3.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，所述脊柱包括多个平行的导管。
4.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，所述脊柱为弹性挠曲梁并且包括两个或多个所述长形结构元件，所述两个或多个长形结构元件平行地对准并且通过沿所述脊柱以一定距离间隔的所述连接器被固定至彼此且彼此横向地间隔排列，以形成所述弹性挠曲梁。
5.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，每个所述叶片能够通过海浪被操作以将液压流体驱动到所述脊柱中并且沿着所述脊柱驱动所述液压流体。
6.根据权利要求5所述的波能转换器，其特征在于，所述液压流体为海水。
7.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，每个所述叶片能够通过海浪被操作以驱动海洋波能转换为电能。
8.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，所述叶片绕所述脊柱的纵向轴线间隔排列。
9.根据权利要求8所述的波能转换器，其特征在于，两个或多个所述叶片绕所述脊柱的纵向轴线成角度地平均分布。
10.根据权利要求8所述的波能转换器，其特征在于，两个或多个所述叶片沿着所述脊柱安装在相同的纵向位置处。
11.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，两个或多个所述叶片沿着所述脊柱间隔排列。
12.根据权利要求11所述的波能转换器，其特征在于，所述叶片中的两个叶片在部署了所述转换器的海洋位置处分开大于或等于一半主波长的距离。
13.根据权利要求11所述的波能转换器，其特征在于，所述叶片中的两个叶片在部署了所述转换器的海洋位置处分开小于或等于一半主波长的距离。
14.根据权利要求11所述的波能转换器，其特征在于，所述波能转换器被设置成将所述脊柱的弯曲调节成与海洋表面波形一致。
15.根据权利要求11所述的波能转换器，其特征在于，所述脊柱和所述叶片中的至少一个的海洋浮力起到将所述叶片支撑在一致的深度处的作用。
16.根据权利要求11所述的波能转换器，其特征在于，所述叶片的海洋浮力起到将所述脊柱支撑成与所述海洋表面波形一致的作用。
17.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，所述脊柱主要由聚合物或基于聚合物的复合材料形成。
18.根据权利要求1所述的波能转换器，其特征在于，所述叶片主要由聚合物或基于聚合物的复合材料形成。
19.根据前述权利要求中任一项所述的波能转换器，其特征在于，所述波能转换器主要由聚合物和/或基于聚合物的复合材料组成部分构成。
20.根据权利要求19所述的波能转换器，其特征在于，所述波能转换器主要由聚乙烯组成部分构成。
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