JP2019526746A - 波エネルギー変換システム、および、波エネルギーから電力を発生させるための方法 - Google Patents

波エネルギー変換システム、および、波エネルギーから電力を発生させるための方法 Download PDF

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Abstract

波エネルギー変換システムである。システムは、フロートと、シャフト・アタッチメントによってフロートに回転可能に取り付けられたドラム・ハウジングを備えた発電ドラムとを有している。シャフト・アタッチメントは、互いに対するドラム・ハウジングおよびフロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にする。ドラム・ハウジングは、ケーブルを備えたケーブル・リールを保持しており、ケーブルは、ケーブル・リールに接続されている第１の端部パーツと、第２の端部パーツとを有しており、ケーブル・リールは、ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジングに接続されており、ドラム・ハウジングとともに回転する。発電ドラムは、発電機を含むことが可能であり、発電機は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して回転またはターンするように、ドラム・ハウジングの中に配置されている。ケーブルの第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けられた状態にすることによって、フロートは、海に位置決めされ得る。フロートが海に位置決めされているときに、フロートが波によって移動させられ得り、その移動は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動を引き起こすことが可能であり、電力が発電機によって発生させられる状態になっている。

Description

本開示は、波エネルギー変換システム、および、波の作用から電力を発生させるための方法に関する。
米国特許第７，４４４，８１０号明細書は、波の上昇および下降を異なるエネルギーの形態に変換する、レバー動作式に枢動するフロートの形態の波エネルギー変換システムを開示している。システムは、フロートを含み、フロートは、レバー・アームの第１の端部に枢動可能に取り付けられておりフロートが海の上の第１の水平方向の位置にあり、レバー・アームが第１の位置にある状態で、レバー・アームの第２の端部は、海洋から外へ上向きに配向されており、フロートおよびレバー・アームは、両方とも、垂直方向の位置を変化させることが可能であり、また、海洋の中へ沈められることも可能である。システムは、スプリング・コンポーネントを含み、スプリング・コンポーネントは、レバー・アームをその第１の位置へ戻す。フロートは、レバー・アームの第２の端部の通過を可能にする中央開口部を有しており、レバー・アームの第２の端部は、固定された長さのケーブルによって海底に取り付けられており、枢動するフロートおよびレバー・アームは、沈められたる安定した物体に対する配向を変化させることが可能である。また、システムは、フロートの中に発電機を含み、発電機は、回転シャフトをターンさせるレバー・アームの枢動運動によって動力を与えられ、それによって、電力が、波の上昇および下降によって作り出される。
米国特許出願公開第２００８／０２７２６００号明細書は、米国特許第７，４４４，８１０号明細書に開示されているシステムのさらなる発展を開示している。米国特許出願公開第２００８／０２７２６００号明細書に開示されているシステムに関して、レバー・アームは、レバー・アーム・ポッドまたはケーシングによって置換されており、発電機は、レバー・アーム・ポッドとともに配置されており、トーション・スプリング・システムが、また、波の上昇および下降によるフロートの移動の間に、レバー・アーム・ポッドをそのスタート位置へ戻すために、レバー・アーム・ポッドの中に配置されている。
米国特許第７，４４４，８１０号明細書および米国特許出願公開第２００８／０２７２６００号明細書に開示されているシステムに関して、レバー・アームの第２の端部は、固定された長さのケーブルによって、海底に取り付けられており、海の中のフロートの位置は、変化する潮位とともに変化することとなり、それによって、フロートは、より多くまたはより少なく海の中へ沈められることとなり、フロートの全体的なエネルギー変換効率を低減させる。
変化する潮位によって引き起こされ得る、異なる海水レベルにおいて動作するように調節され得る波エネルギー変換システムを有することが有利であることとなる。
本発明の目的は、異なる海水レベルにおいて動作することができる調節可能な波エネルギー変換システムを提供することである。
この目的は、第１の態様によれば、波エネルギー変換システムであって、波エネルギー変換システムは、フロートと、シャフト・アタッチメントによってフロートに回転可能に取り付けられたドラム・ハウジングを備えた発電ドラムとを含み、シャフト・アタッチメントＲは、互いに対するドラム・ハウジングおよびフロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にし、ドラム・ハウジングは、ケーブルを備えたケーブル・リールを含み、ケーブルは、ケーブル・リールに接続されている第１の端部パーツと、第２の端部パーツとを有しており、前記ケーブル・リールは、ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジングに接続されており、ドラム・ハウジングとともに回転する、波エネルギー変換システムを提供することによって実現される。
ある実施形態では、発電ドラムは、発電機を含み、発電機は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して回転またはターンするように、ドラム・ハウジングの中に配置されている。
ある実施形態では、シャフト・アタッチメントは、フロートに固定して接続されており、ドラム・ハウジングは、水密接続によってシャフト・アタッチメントに回転可能に接続されている。
ある実施形態では、フロートは、ケーブルの第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けられた状態にすることによって、海に位置決めされている。
ケーブル（それは、フロートを海底に接続するために使用され得る）を、ドラム・ハウジングに固着されているケーブル・リールによって、フロートに取り付けられたた状態にすることによって、ケーブルの長さが、ドラム・ハウジングの回転によって容易に調節され得り、ケーブル・リールの上へのケーブルの巻き付けまたは巻き出しを結果として生じさせる。したがって、ケーブルの長さは、海水レベルの変化に追従するように調節され得り、それによって、フロートは、最大エネルギー変換のために海に位置決めされ得る。
ある実施形態では、ドラム・ハウジングは、反対側に配置されている２つの側蓋を備えた円筒形状のドラム・パーツを含む。
ある実施形態では、シャフト・アタッチメントは、２つのシャフト・パーツ、すなわち、第１および第２のシャフト・パーツを含み、それぞれのシャフト・パーツは、フロートに固定して接続されている一方の端部と、ドラム・ハウジングの中に配置されている他方の端部とを有しており、それぞれのシャフト・パーツの軸線が、ドラム・ハウジングの中心軸線に追従した状態になっており、ドラム・ハウジングの中のシャフト・パーツの配置は、シャフト・パーツに対するドラム・ハウジングの回転を可能にする。
ある実施形態では、第１のシャフト・パーツは、フロートに固定して接続されている第１の端部と、１つまたは複数のボール軸受によって、ドラム・ハウジングの第１の側蓋の内側に支持されている他方の端部とを有しており、１つまたは複数のボール軸受は、ダブル・セットのボール軸受であることが可能であり、第２のシャフト・パーツは、フロートに固定して接続されている第１の端部と、１つまたは複数のボール軸受によって、ドラム・ハウジングの第２の側蓋の内側に支持されている他方の端部とを有しており、１つまたは複数のボール軸受は、ダブル・セットのボール軸受であることが可能である。
ある実施形態では、シャフト・アタッチメントは、フロートの開口部の中で、フロートに固定して接続されており、ドラム・ハウジングが、前記開口部の中で、シャフト・アタッチメントの上に回転可能に配置されている。
ある実施形態では、フロートは、反対側に配置されている２つのアームを含み、反対側に配置されている２つのアームは、前記開口部の一部を画定しており、シャフト・アタッチメントが２つのアームに固定して接続された状態になっている。
ある実施形態では、フロートは、２つのアームを接続するフロント・パーツを含み、シャフト・アタッチメントは、２つのアームに接続されており、ドラム・ハウジングが前記２つのアームの中に回転可能に配置された状態になっている。フロント・パーツは、２つのアームの対向する第１の端部パーツ同士を接続することが可能である。
ある実施形態では、フロートは、実質的に「Ｕ」字形状になっている。
ある実施形態では、フロント・パーツ、または、フロートのフロント端部は、湾曲した形状を有している。
ある実施形態では、フロートのフロント・パーツの反対側にある１つまたは複数のバック・パーツが、湾曲した形状を有している。
ある実施形態では、フロートのアームが、湾曲した形状を有している。
ある実施形態では、フロント・パーツは、ドラムから離れる方に面する外側表面を有しており、組み合わせられたドラムおよびフロートは、重心を有しており、ドラムの中心は、フロント・パーツの外側表面に対して所定の距離に位置付けされており、所定の距離は、重心からフロント・パーツの外側表面への距離よりも大きくなっている。
ある実施形態では、ドラムの中心から重心への距離は、アームの方向に測定されるときに、フロートの合計長さの少なくとも５％である。
ある実施形態では、ドラムの中心から重心への距離は、アームの方向に測定されるときに、フロートの合計長さの３０％以下または２０％以下である。
ある実施形態では、ケーブル・リールは、所定の半径を有しており、所定の半径は、ドラムの中心と重心との間の距離よりも大きくなっている。
ある実施形態では、次いで、フロートが海の上に実質的に水平方向の位置に位置決めされているときに、ケーブルは、ケーブル・リールから延在し、没水構造体に到達しており、ケーブルがフロートのフロント・パーツに面した状態になっている。
ある実施形態では、ドラムは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるように構成されており、ケーブルの第２の端部パーツが没水構造体に取り付けられた状態にすることによって、フロートが海に位置決めされているときに、ケーブルのテンションまたはプリテンションを（それは、所定のテンションまたはプリテンションであることが可能である）得るようになっている。
ある実施形態では、ドラム・ハウジングは、スプリング・システムを含み、スプリング・システムは、トーション・スプリングを含み、トーション・スプリングは、シャフト・アタッチメントに回転不可能に接続されている第１の端部パーツと、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている第２の端部パーツとを備えており、動作の少なくとも１つの接続モードに関して、ドラム・ハウジングの回転が、スプリングの中のテンションを構築し、それによって、シャフト・アタッチメントにトルクを印加する。
ある実施形態では、トーション・スプリングの第２の端部パーツは、動作の第１のモードにおいて、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように構成されており、ケーブル・リールからのケーブルの巻き出しのための方向へのドラム・ハウジングの回転によってスプリングの中にテンションを構築し、また、スプリングのテンションの解放によってケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、反対側方向にドラム・ハウジングを回転させる。
ある実施形態では、トーション・スプリングは、動作の第１のモードと動作の第２のモードとの間でシフトするように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されており、動作の第２のモードに関して、スプリングの第２の端部パーツは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるための方向へのドラム・ハウジングの回転によって、スプリングの中のテンションを構築するように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている。
ある実施形態では、ドラム・ハウジングは、スプリング・システムおよびギヤ・システムを含み、そのスプリング・システムは、トーション・スプリングを含み、トーション・スプリングは、シャフト・アタッチメントに回転不可能に接続されている第１の端部と、ギヤ・システムを介してドラム・ハウジングに動作可能に接続されている第２の端部とを備えており、前記ギヤ・システムは、動作の第１の非回転モードになるように構成されており、トーション・スプリングの第２の端部が、ドラム・ハウジングに対して固定された位置に保持された状態になっており、また、動作の第２の回転モードになるように構成されており、動作の第２の回転モードでは、ギヤ・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、および、トーション・スプリングの第２の端部に対して、ドラム・ハウジングを回転させるように構成されている。
ある実施形態では、動作の回転モードにおいて、ギヤ・システムは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、シャフト・アタッチメントに対して第１の方向にドラム・ハウジングを回転させるように構成されており、力がケーブルの中のテンションからケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上に働かされるときに、前記ギヤ・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、第１の方向の反対側の第２の方向にトーション・スプリングの第２の端部を回転させるようにさらに構成されており、トーション・スプリングの第２の端部の前記回転は、スプリングの中にテンション、および、シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築する。
ある実施形態では、ギヤ・システムは、ディスク・システムを含み、トーション・スプリングの第２の端部が前記ディスク・システムに固着された状態になっており、ディスク・システムは、シャフト・アタッチメントおよびドラム・ハウジングに対して回転可能に配置されており、ディスク・システムの外側周辺パーツは、回転軸棒を備えたモーターを保持しており、前記回転軸棒は、第１のギヤ・ホイールを保持しており、第１のギヤ・ホイールは、第２のギヤ・ホイールに係合しており、第２のギヤ・ホイールは、ドラム・ハウジングに固定して接続されており、それによって、前記モーター軸棒の回転は、ドラム・ハウジング、および、スプリングの第２の端部を保持しているディスク・システムを、互いに対して反対側方向に回転させる。
モーター軸棒が第１の方向に回転するときに、ドラム・ハウジングは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、シャフト・アタッチメントに対して第１の方向に回転し、また、力がケーブルの中のテンションからケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上に働かされるときに、スプリングの第２の端部を保持しているディスク・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、第１の方向の反対側の第２の方向に回転し、トーション・スプリングの第２の端部の前記回転は、スプリングの中のテンション、および、シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築するということが、１つまたは複数の実施形態の中にある。
シャフト・アタッチメントの上のトルクは、スプリングのテンションによって働かされる力の関数であり、それは、繰り返しになるが、ケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上のケーブルのテンションの関数である。したがって、ケーブルのテンションは、シャフト・アタッチメントの上のトルクをケーブル・リールの半径によって割ったものとして、決定され得る。
ギヤ・システムが、動作の非回転モードになっており、トーション・スプリングの第２の端部が、ドラム・ハウジングに対して固定された位置に保持された状態になっているときに、トーション・スプリングの第２の端部は、ドラム・ハウジングの回転に追従し、それによって、ケーブル・リールからケーブルを巻き出す方向へのドラム・ハウジングの回転が、スプリングのテンション、および、シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築するということが、１つまたは複数の実施形態の中にある。
フロートを海に設置するときに、テンションまたはプリテンションが、ケーブルの中に構築されるべきでるが、同時に、テンションが、スプリングの中に構築されるべきである。この目的のために、トーション・スプリングは、動作の第２のモードまたは回転モードで動作するために、ドラム・ハウジングに動作可能に接続され得り、動作の第２のモードまたは回転モードにおいて、ギヤ・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、および、トーション・スプリングの第２の端部に対して、ドラム・ハウジングを回転させるように構成されている。
フロートが海に位置決めされたときに、フロートは、波によって上下に移動させられ、その移動が、電力を発生させるために使用され得る。この目的のために、トーション・スプリングは、動作の第１のモードまたは非回転モードで動作するために、ドラム・ハウジングに動作可能に接続され得り、動作の第１のモードまたは非回転モードでは、ギヤ・システムは、ドラム・ハウジングに対して固定された位置に、スプリングに第２の端部を保持するように構成されている。
動作の第１のモードでは、波がフロートを持ち上げるときに、ケーブルがケーブル・リールから巻き出され、また、スプリングの第２の端部がドラム・ハウジングに保持固定された状態で、スプリングの第２の端部が、スプリングの中にさらなるテンションを構築しながら、ケーブル・リールとともにターンする。波が再び下がるときに、スプリングのテンションが、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げる。
動作の第２のモードでは、ギヤ・システムは、ケーブル・リールを備えたドラム・ハウジング、および、スプリングの第２の端部を反対側方向に回転させ、それによって、ギヤ・システムが、ドラム・ハウジングを回転させ、ケーブルを巻き上げるときに、スプリングの第２の端部は、テンションがスプリングの中に構築される状態で、回転させられ得る。したがって、動作の第１および第２のモードに関して、ドラム・ハウジングは、スプリングの中にテンションを構築するときに、反対側方向に回転させられる。
ある実施形態では、ドラムは、センサー・システムを含み、センサー・システムは、シャフト・アタッチメントの上のトルクをセンシングするように構成されている。
ある実施形態では、エネルギー変換システムは、制御システムをさらに含み、制御システムは、ドラム・ハウジングの回転を制御するように、および、センシングされたトルクに基づいて、または、センシングされたトルクに少なくとも部分的に基づいて、ケーブル・リールの巻き付けを制御するように構成されている。
ある実施形態では、制御システムは、センシングされたトルクに基づいてケーブル・テンションを決定するように構成されており、また、ドラム・ハウジングの回転を制御するように構成されており、また、所定のテンションまたはプリテンションがケーブルに関して決定されるまで、ケーブル・リールを巻くことを制御するように構成されている。
ある実施形態では、フロートが海に位置決めされているときに、制御システムは、いくつかの波の移動の間のケーブルのテンションを決定し、得られるテンション値と所定のプリテンションを比較し、前記比較に基づいて、ケーブルの中のプリテンションを変化させるために、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き付けるおよび／または巻き出すためのドラム・ハウジングの回転を制御するようにさらに構成されている。ある実施形態では、制御システムは、ギヤ・システムの動作モードを制御するように構成されている。
ある実施形態では、制御システムは、モーター軸棒の回転を制御することによって、ドラム・ハウジングの回転を制御するように構成されている。
ある実施形態では、トーション・スプリングは、クロック・スプリングであり、ディスク・システムは、反対側に配置されている２つのディスクを含み、クロック・スプリングが前記２つのディスクの間に配置された状態になっている。
ある実施形態では、第２のギヤ・ホイールは、第１のギヤ・ホイールよりも大きくなっている。
ある実施形態では、センサー・システムは、複数の歪みゲージを含み、複数の歪みゲージは、ドラム・ハウジングの中のシャフト・アタッチメントに取り付けられている。
ある実施形態では、発電機は、１つの方向のみに回転またはターンするように配置されている。
ある実施形態では、発電ドラムは、ギヤ・ドライブをさらに含み、ギヤ・ドライブは、ドラム・ハウジングおよび発電機を相互接続する。
ある実施形態では、ギヤ・ドライブは、スピードアップ・ギヤを含む。スピードアップ・ギヤは、ドラムの相対的に遅い回転を、少なくとも１：１０または少なくとも１：２０だけスピードアップさせることが可能である。
ある実施形態では、ギヤ・ドライブは、一方向ギヤを含む。
ある実施形態では、ギヤ・ドライブは、ワンウェイ・クラッチを含む。
ある実施形態では、発電機、スピードアップ・ギヤ、一方向ギヤ、およびワンウェイ・クラッチは、シャフト・アタッチメントによって画定された軸線の周りの回転方向の移動のために、すべて中心を合わせられている。
ある実施形態では、発電ドラムは、フライホイールをさらに含み、フライホイールは、発電機に動作可能に接続されている。
ある実施形態では、ドラムは、角度検出システムを含み、角度検出システムは、ドラム・ハウジングが第１の位置から第２の位置へシャフト・アタッチメントの周りにターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジングの回転角度を決定するように構成されている。フロートが、波の上向きの移動によって、没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リールからケーブルを巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第１の位置が到達され得り、また、フロートが、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第２の位置が到達され得る。
ある実施形態では、制御システムは、１つまたは複数の決定された回転角度が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超えるときには、フロートを海の中へ沈めるために、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるように、ドラム・ハウジングの回転を制御するようにさらに構成されている。
ある実施形態では、フロートは、ブイである。
第２の態様によれば、波エネルギー変換システムであって、波エネルギー変換システムは、
ドラム・ハウジングを備えた発電ドラムを保持しているフロートであって、ドラム・ハウジングは、シャフト・アタッチメントによってフロートに回転可能に取り付けられており、シャフト・アタッチメントは、互いに対するドラム・ハウジングおよびフロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にする、フロート
を含み、
前記ドラム・ハウジングは、
ケーブルを備えたケーブル・リールであって、ケーブルは、第１の端部パーツおよび第２の端部パーツを有しており、前記第１の端部パーツは、ケーブル・リールに接続されており、前記ケーブル・リールは、ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジングに接続されており、ドラム・ハウジングとともに回転する、ケーブル・リールと、
トーション・スプリングであって、トーション・スプリングは、動作の第１のモードにおいて、ケーブル・リールからケーブルを巻き出すための方向へのドラム・ハウジングの回転によって、スプリングの中のテンションを構築するように、また、スプリングのテンションの解放によってケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、反対側方向にドラム・ハウジングを回転させるように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている、トーション・スプリングと、
発電機であって、発電機は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して、回転またはターンするように配置されており、それによって、電力を作り出す、発電機と
を含む、波エネルギー変換システムが提供される。
第２の態様のシステムの第１の可能な実装形態では、トーション・スプリングは、動作の第１のモードと動作の第２のモードとの間でシフトするようにドラム・ハウジングに動作可能に接続されており、動作の第２のモードに関して、スプリングは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるための方向へのドラム・ハウジングの回転によって、スプリングの中のテンションを構築するように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている。
第２の態様によるシステムは、また、複数の可能な実施形態をカバーしており、それは、第１の態様のシステムの可能な実施形態に等しく、また、それは、第２の態様の上述のシステムによってカバーされていないということが理解されるべきである。
また、第２の態様は、第２の態様のシステムの第１の可能な実装形態を含む、第２の態様によるエネルギー変換システムの使用によって表面波から電力を発生させるための方法であって、前記方法は、
ケーブルの第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けることによって、海にフロートを位置決めするステップと、
動作の第２のモードでドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように、トーション・スプリングを配置するステップと、
ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げ、ケーブルおよびトーション・スプリングの中にプリテンションを構築するステップと、
動作の第１のモードでドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように、トーション・スプリングを配置するステップと、
フロートが波によって没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リールからケーブルを巻き出す方向に、ドラム・ハウジングが回転することを可能にするステップであって、ドラム・ハウジングの前記巻き出し回転が、スプリングのテンションを増加させ、発電機の回転を活性化させる、ステップと、
フロートが海洋波によって没水構造体により近づくように移動させられるときに、スプリングのテンションの解放によって、ケーブルがケーブル・リールの上に巻き上げられることに応答して、ドラム・ハウジングが反対側方向に回転することを可能にするステップであって、ドラム・ハウジングの前記巻き付け回転が、発電機の回転を活性化させる、ステップと、
発電機から電力を抽出するステップと
を含む、方法を提供する。
第２の態様の方法の実施形態では、抽出された電力は、バッテリーの中に貯蔵される。
第２の態様の方法の実施形態では、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げ、ケーブルおよびトーション・スプリングの中にプリテンションを構築するステップは、所定のケーブル・テンションが到達されるまで実施され、所定のケーブル・テンションは、フロートが海の中へ実質的に半分沈められているときの、ケーブルのテンションに対応することが可能である。
第２の態様の方法の実施形態では、方法は、いくつかの波の移動の間にケーブルのテンションをモニタリングするステップと、得られるテンション値と所定のテンションを比較するステップと、モニタリングされたテンションの平均値と所定のプリテンションとの間の差が所定の値を超えるときに、ケーブル・リールの上のケーブルの巻き付けおよび／または巻き出しが、ケーブルのプリテンションを変化させるように実施されるステップとをさらに含む。
第２の態様の方法の実施形態では、方法は、ドラム・ハウジングが第１の位置から第２の位置へシャフト・アタッチメントの周りにターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジングの回転角度を決定するステップをさらに含み、
フロートが、波の上向きの移動によって、没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リールからケーブルを巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第１の位置が到達され、また、フロートが、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第２の位置が到達される。
第２の態様の方法の実施形態では、１つまたは複数の決定された回転角度が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超えるときには、フロートを海の中へ沈めるために、ケーブル・リールの上へのケーブルのさらなる巻き上げが実施される。
先述のおよび他の目的は、独立請求項の特徴によって実現される。さらなる実装形態は、従属請求項、説明、および図から明らかである。本発明のこれらの態様および他の態様は、下記に説明されている実施形態から明らかになることとなる。
本開示の以下の詳述された部分において、本発明は、図面に示されている例示的な実施形態を参照してより詳細に説明されることとなる。
例示的な実施形態による異なるサイズ決めされた２つの波エネルギー・システムの斜視図である。 例示的な実施形態による異なるサイズ決めされた２つの波エネルギー・システムの斜視図である。 図１ａの波エネルギー・システムの上面図である。 例示的な実施形態による、海に位置決めされている図１ａの波エネルギー・システムを示す図である。 例示的な実施形態による、図３の波エネルギー・システムに対する波の作用を図示する図である。 例示的な実施形態による、図３の波エネルギー・システムに対する波の作用を図示する図である。 例示的な実施形態による、図３の波エネルギー・システムに対する波の作用を図示する図である。 例示的な実施形態によるエネルギー・システムのドラムの中のスプリング・システムおよびギヤ・システムの配置を示す概略図面である。 例示的な実施形態による、図５のスプリング・システムおよびギヤ・システム詳細を示す分解図である。 例示的な実施形態によるエネルギー・システムのドラムの中のさらなる詳細を図示する概略図面である。 例示的な実施形態による、電力を貯蔵するためのバッテリー、ドラムからバッテリーへパワーを伝送するためのケーブル、バッテリーからユーザープラットフォームへパワーを抽出するためのケーブル、および、ドラムの中の制御システムへの外部通信のための光ファイバー接続を備えた、海に位置決めされている波エネルギー・システムを図示するブロック図である。 例示的な実施形態による、図８の波エネルギー・システムの電力およびデータ制御コンポーネントを図示するブロック図である。 例示的な実施形態による、電力を発生させる方法を図示するフローチャートである。 例示的な実施形態による、波エネルギー・システムのプリテンションを調節する方法を図示するフローチャートである。 例示的な実施形態による、波エネルギー・システムを沈める方法を図示するフローチャートである。
図１ａおよび図１ｂは、異なってサイズ決めされた２つの波エネルギー・システム１００ａおよび１００ｂの斜視図であり、図２は、図１ａの波エネルギー・システム１００ａの上面図である。システム１０１ａおよび１０１ｂは、フロート１０１ａ、１０１ｂと、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂを備えた発電ドラムとをそれぞれ有している。ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ａは、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂによってフロート１０１ａ、１０１ｂに回転可能に取り付けられており、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂは、互いに対するドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂおよびフロート１０１ａ、１０１ｂの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にする。ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂは、ケーブル１０４ａ、１０４ｂを備えたケーブル・リール１０３ａ、１０３ｂを保持しており、ケーブル１０４ａ、１０４ｂは、ケーブル・リール１０３ａ、１０３ｂに接続されている第１の端部パーツと、第２の端部パーツとを有している。ケーブル・リール１０３ａ、１０３ｂは、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂに接続されており、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂとともに回転する。
フロート１０１はブイであり、フロート１０１は、実質的に「Ｕ」字形状になっており、反対側に配置されている２つのアームによって画定されている開口部と、２つのアームを接続するフロント・パーツとを備えているということが好適である。シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂは、ドラム・ハウジング１０２が２つのアームの間に回転可能に配置された状態で、フロート１０１の２つのアームに固定して接続されている。フロント・パーツは、ドラム・ハウジング１０２から離れる方に面する外側表面を有している。フロント・パーツの外側表面が湾曲した形状を有しており、また、２つのアームのそれぞれのバック表面が湾曲した形状を有しているということが好適である。
組み合わせられたドラムおよびフロート１０１は、所定の重心を有しており、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂは、重心の後ろでフロート１０１に固定されている。したがって、ドラムおよびドラム・ハウジング１０２の中心は、フロント・パーツの外側表面に対して所定の距離に位置付けされており、その所定の距離は、重心からフロント・パーツの外側表面への距離よりも大きくなっている。ドラムの中心から重心への距離は、アームの方向に測定されるときに、フロート１０１の合計長さの少なくとも５％であるということが好適である。また、ケーブル・リール１０３は、所定の半径を有しており、その所定の半径は、ドラムの中心と重心との間の距離よりも大きくなっているということが好適である。
ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂは、水密回転シールなどのような水密接続によって、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂに回転可能に接続されており、機械的なコンポーネントおよび電気的なコンポーネントを保護するためのドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂの中に乾燥大気を提供するようになっており、機械的なコンポーネントおよび電気的なコンポーネントは、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂの中に配置されている。
図３は、例示的な実施形態による、海に位置決めされている図１ａのシステム１００ａに対応する波エネルギー・システム１００を示している。ケーブル１０４は、第２の端部パーツを有しており、第２の端部パーツは、海底１０７の上に設置されているアンカー・ブロック１０６に接続されている。ケーブル４の第２の端部パーツは、アンカー・ブロック１０６よりも遠くへ延在することが可能である。その理由は、ケーブルが、発生させられたパワーをバッテリー・システムへ送達するように構成され得るからであり、それは、図８に関連して議論されることとなる。フロート１０１が、波の作用のない海に配置されているときに、ケーブル１０４に関して所定のプリテンションが到達されるまで、ケーブル４が、ケーブル・リール１０３の上に巻き付けられるということが好適である。波の高さに応じて、フロート１０１がその合計の自由に利用可能な浮力の半分について水の下にされるときに（＋／−２０％）、最大パワー出力に関する理想的なプリテンションが到達され得る。したがって、プリテンションは、ケーブル１０４の中のテンションによって、フロート１０１が海の中へ実質的に半分沈められるように（＋／−２０％）決定され得る。
ケーブル１０４を（ケーブル１０４は、フロート１０１を海底１０７に位置決めするために使用される）ケーブル・リール１０３（ケーブル・リール１０３は、ドラム・ハウジング１０２に固着されている）によってフロート１０１に取り付けられたた状態にすることによって、ケーブル１０４の長さは、ドラム・ハウジング１０２の回転によって容易に調節され、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き付けるかまたは巻き出すことが可能である。したがって、ケーブル１０４の長さは、海水レベルの変化に追従するように調節され得り、それによって、フロート１０１は、最大エネルギー変換のために海に位置決めされ得る。
電力を発生させるために、ドラム・ハウジング１０２は、発電機５２２（図７を参照）を含み、発電機５２２は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して、回転またはターンするように配置されており、それによって、電力を作り出す。上昇および下降する波を伴う海にフロート１０１が位置決めされているときに、ドラム・ハウジング１０２の回転方向の移動が得られる。また、ドラム・ハウジングは、トーション・スプリング５１０（図５を参照）を含み、トーション・スプリング５１０は、動作の第１のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され得り、動作の第１のモードでは、ケーブル・リール１０３からケーブル１０４を巻き出すための方向へのドラム・ハウジング１０２の回転によって、テンションがスプリング５１０の中に構築される。そのようなケーブル１０４の巻き出しは、上昇する波によってフロート１０１が持ち上げられおよび／または水平方向に移動させられるときに得られる。波が降下する状態に到達すると、フロート１０１が波によって下向きに移動させられ、トーション・スプリング５１０は、波の上昇の間に得られたテンションを解放するように作用することとなり、それによって、ドラム・ハウジング１０２が、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げるために、反対側方向にトーション・スプリング５１０によって回転させられる。ドラム・ハウジング１０２のこの回転は、発電機５２２を活性化させる。
上昇および下降する波によるフロート１０１およびドラム・ハウジング１０２の移動が、図４ａ、図４ｂ、および図４ｃに図示されている。図４ａでは、フロート１０１は、波の作用のない位置にあり、フロート１０１は、実質的に水平方向の位置にあり、ケーブル１０４のテンションは、プリテンションに実質的に等しくなっている。図４ｂでは、上昇する波が、フロート１０１を上向きに移動させ、フロート１０１がより垂直方向の位置へターンされた状態になっている。フロート１０１の上向きの移動は、ケーブル・リール１０３からのケーブル１０４の巻き出しを結果として生じさせ、それによって、ドラム・ハウジング１０２が、ケーブル・リール１０３とともに回転させられ、テンションが、トーション・スプリング５１０の中に構築されている。フロート１０１がターンすることは、スプリング５１０の中にテンションを構築するようにさらに作用することが可能である。波が再び降下するとき、フロート１０１は、下向きの移動し、図４ａの位置に戻ることとなる。図４ｂから図４ａへのフロート１０１の下向きの移動およびターンの間に、トーション・スプリング５１０の中に構築されているテンションが解放し、ドラム・ハウジング１０２を回転させ、それによって、ケーブル１０４が、ケーブル・リールの上に巻き上げられ、それによって、ケーブル１０４の中のプリテンションを維持する。通常の波の作用の間に、フロート１０１は、図４ａおよび図４ｂに図示されている位置同士の間で移動させられることとなるが、波が大きくなり過ぎるときには、ケーブル１０４の巻き出しは、波の上昇に追従することができず、フロート１０１は、上昇する波によって実質的に垂直方向の位置へターンさせられることとなり、それは、図４ｃに図示されている。したがって、図４ｃに示されている状況に関して、波があまりに大きくなり過ぎたので、ストーム・プロテクション・モードで、フロートまたはブイ１０１を水の下に引っ張る時が来ている。
ドラム・ハウジング１０２の中のトーション・スプリング５１０の配置および動作が、図５および図６に関連して以下に説明されることとなり、ここで、図５は、例示的な実施形態によるエネルギー・システム１００のドラムの中のスプリング・システムおよびギヤ・システムの配置を示す概略図面であり、一方、図６は、図５のスプリング・システムおよびギヤ・システムの詳細を示す分解図である。
図５および図６では、ドラム・ハウジング１０２は、左側蓋５０２ａ、右側蓋５０２ｂ、および、円筒形状のドラム・パーツ５０２ｃを有している。ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、シャフト・アタッチメント１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂの上に回転可能に配置されており、シャフト・アタッチメント１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂは、２つのシャフト・パーツ、すなわち、左シャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａおよび右シャフト・パーツ１０５ｂ、５０５ｂを有しており、そのシャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａおよび１０５ｂ、５０５ｂは、両方とも、フロート１０１に固定して接続されている一方の端部と、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中に配置されている他方の端部とを有しており、それぞれのシャフト・パーツ５０５ａ、５０５ｂの軸線が、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中心軸線に追従した状態になっている。左シャフト・パーツ５０５ａの他方の端部は、ダブル・セットのボール軸受によって、左側蓋５０２ａの内側に支持されており、右シャフト・パーツ５０５ｂの他方の端部は、ダブル・セットのボール軸受によって、右側蓋５０２ｂの内側に支持されている。シャフト・パーツ５０５ａ、５０５ｂがダブル・セットのボール軸受の使用によってドラム側蓋５０２ａ、５０２ｂに回転可能に接続された状態にすることによって、ボール軸受接続は、海の中での動作の間の２つのシャフト・パーツ５０５ａ、５０５ｂの上の半径方向荷重および曲げ荷重を支持することとなる。
ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃは、スプリング・システムおよびギヤ・システムを含み、スプリング・システムは、トーション・スプリング５１０を保持しており、トーション・スプリング５１０は、クロック・スプリングであることが可能であり、第１の端部は、左シャフト・パーツ５０５ａに回転不可能に接続された状態になっている。ギヤ・システムは、反対側に配置されている２つのディスク５１１ａおよび５１１ｂを備えたディスク・システムを含み、ディスク５１１ａおよび５１１ｂは、左シャフト５０５ａおよびドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃに対して回転可能に配置されており、トーション・スプリングまたはクロック・スプリング５１０は、２つのディスク５１１ａ、５１１ｂの間に配置されており、スプリング５１０の第２の端部が、スプリング・サポート５１２によって２つのディスク５１１ａ、５１１ｂに固着された状態になっている。ギヤ・システムは、電気モーター５１３をさらに保持しており、電気モーター５１３は、内側ディスク５１１ｂの外側周辺パーツに固着されており、そのモーター５１３は、回転軸棒５１４を有しており、回転軸棒５１４は、内側および外側ディスク５１１ｂおよび５１１ａを通って延在している。回転軸棒５１４の外側パーツは、左ドラム蓋５０２ａに面するディスク５１１ａの側に延在しており、第１の小さいギヤ・ホイール５１５を保持しており、第１の小さいギヤ・ホイール５１５は、第２のより大きいギヤ・ホイール５１６に係合しており、第２のより大きいギヤ・ホイール５１６は、ドラム・ハウジングに固定して接続されている。ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの中のスプリング５１０のこの配置を有することによって、モーター軸棒５１４および第１のギヤ・ホイール５１５の回転は、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃ、および、スプリング５１０の第２の端部を保持しているディスク５１１ａ、５１１ｂを、互いに対して反対側方向に回転させることが可能である。
モーター５１３が第１のギヤ・ホイール５１５を回転させるように動作し、それによって、ディスク５１１ａ、５１１ｂおよびスプリング５１０の第２の端部に対してドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃを回転させるときに、トーション・スプリング５１０は、動作の第２の回転モードで、ギヤ・システムを介して、ドラム・ハウジング５０２ａの左蓋に動作可能に接続されている。モーター回転軸棒５１３が、固定された非回転位置に保持されているときに、スプリング５１０の第２の端部は、動作の第１の非回転モードで、ギヤ・システムを介して、ドラム・ハウジング５０２ａの左蓋に動作可能に接続されている。
スプリングおよびギヤ・システムが、動作の第１の非回転モードになっており、トーション・スプリング５１０の第２の端部が、ドラム・ハウジング５０２ａに対して固定された位置に保持された状態になっているときに、トーション・スプリングの第２の端部は、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの回転に追従し、それによって、ケーブル・リール１０３からのケーブル１０４の巻き出しの方向へのドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転が、スプリング５１０の中のテンション、および、左シャフト・パーツ５０５ａに対するトルクを構築する。動作の第１のモードで、スプリング５１０の中にテンションを構築すると、次いで、スプリング５１０は、スプリング５１０のテンションの解放によって、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げる方向に、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃを回転させるように作用することが可能である。
スプリングおよびギヤ・システムが、動作の第２の回転モードになっているときに、ギヤ・システムは、所定の回転の方向にモーター軸棒５１４および第１のギヤ５１５を回転させるように構成されており、それによって、第２のギヤ５１６およびドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げるために、シャフト・アタッチメント１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂに対して第１の方向に回転する。ケーブル１０４が弛んでいる限り、ケーブル１０４が巻き上げられ、ディスク５１１ａ、５１１ｂおよびスプリング５１０の第２の端部が、所定の位置に保持されており、小さい相対的なテンションのみがスプリング５１０の中に構築された状態になっている。ケーブル１０４がもはや弛んでいない場合に、ケーブル１０４がリール１０３の上にさらに巻き上げられるときには、ケーブル１０４の中に構築されているテンションから、力が、ケーブル・リール１０３およびドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに働かされ、ディスク・システム５１１ａ、５１１ｂおよびスプリング５１０の第２の端部が、ここで、シャフト・アタッチメント１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂに対して、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの第１の方向の反対側の第２の方向に回転することとなる。トーション・スプリング５０１の第２の端部のこの回転は、スプリング５１０の中のテンション、および、左シャフト・パーツ５０５ａに対するトルクを構築する。動作の第１のモードおよび第２のモードに関して、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、スプリング５１０の中のテンションを構築するときに、反対側方向に回転させられるということが留意される。
フロート１０１を海に位置決めするときに、テンションまたはプリテンションが、ケーブル１０４の中に構築されるべきであるが、同時に、テンションが、スプリング５１０の中に構築されるべきである。この目的のために、トーション・スプリング５１０は、動作の第２のモードまたは回転モードで動作するために、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに動作可能に接続されている。フロート１０１が海に位置決めされたときに、フロート１０１は、波によって上下に移動させられ、その移動が、電力を発生させるために使用され得る。この目的のために、トーション・スプリング５１０は、動作の第１のモードまたは非回転モードで動作するために、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに動作可能に接続されており、動作の第１のモードまたは非回転モードでは、ギヤ・システムは、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに対して固定された位置に、スプリング５１０の第２の端部を保持するように構成されている。
動作の第１のモードでは、次いで、波がフロート１０１を持ち上げるときに、ケーブル１０４がケーブル・リール１０３から巻き出され、また、スプリング５０１の第２の端部がドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに保持固定された状態で、スプリング５１０の第２の端部が、スプリング５０１の中にさらなるテンションを構築しながら、ケーブル・リール１０３とともにターンする。波が再び下がるときに、スプリング５１０のテンションが、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げる。
動作の第２のモードでは、ギヤ・システムは、ケーブル・リールを備えたドラム・ハウジング、および、スプリング５０１の第２の端部を反対側方向に回転させ、それによって、ギヤ・システムが、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃを回転させ、ケーブル１０４を巻き上げるときに、スプリング５１０の第２の端部は、テンションがスプリング５１０の中に構築される状態で、回転またはターンさせられる。
図５および図６は、ブロック５２０をさらに示しており、ブロック５２０は、右シャフト・パーツ５０５ｂに回転可能に接続されている。このブロック５２０は、発電機５２２およびギヤ・ドライブ・システムを保持しており、ギヤ・ドライブ・システムは、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃおよび発電機５２２を相互接続しており（図７に関連した以下の議論を参照）、図７は、例示的な実施形態による発電ドラムのさらなる詳細を示している。
図７では、左シャフト・パーツ５０５ａは、フロート１０１の左アーム５０１ａに固定して接続されており、右シャフト・パーツ５０５ｂは、フロート１０１の右アーム５０１ｂに固定して接続されており、それによって、ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、フロート１０１、５０１ａ、ｂに回転可能に取り付けられている。また、図７に示されているドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃは、センサー・システム５１７を含み、センサー・システム５１７は、左シャフト・パーツ５０５ａの上のトルクをセンシングするように構成されている。センサー・システム５１７は、複数の歪みゲージを含むことが可能であり、複数の歪みゲージは、ドラム・ハウジングの中の左シャフト・パーツ５０５ａに取り付けられており、それによって、シャフト・パーツ５０５ａの上のトルクが、公知の技法によって測定され得る。例示的な実施形態では、４つの歪みゲージが、シャフト・パーツ５０５ａに取り付けられており、シャフト・パーツ５０５ａの中心線に対して＋／−４５°パターンで配向され得る。ある実施形態では、角度検出システム５１８が、また、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの中のシャフト・パーツ５０５ａに接続されており、角度検出システムは、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが第１の位置から第２の位置へシャフト１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂの周りにターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転角度を決定するように構成され得る。ある実施形態では、角度検出システムは、光学的な角度エンコーダーを含む。
また、図７では、発電機５２２を備えたハウジングが示されており、発電機５２２は、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転方向の移動に応答して回転またはターンするように、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中に配置されている。また、発電機ハウジング５２２は、フライホイール（図７には示されていない）を含み、フライホイールは、回転エネルギーを貯蔵するために発電機５２２に動作可能に接続されている。ダブル・セットのボール軸受５２３が、シャフト・パーツ５０５ｂの周りの発電機およびフライホイールの回転を可能にするために設けられている。発電機５２２は、１つの方向のみに回転またはターンするように配置され得る。ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転によって発電機５２２の回転を得るために、発電機ギヤ・ドライブが、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃおよび発電機５２２を相互接続するために設けられている。発電機ギヤ・ドライブは、スピードアップ・ギヤ５２４を含み、スピードアップ・ギヤ５２４は、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの相対的に遅い回転を１０倍または２０倍だけスピードアップさせることが可能である。ギヤ・ドライブは、一方向ギヤ５２５およびワンウェイ・クラッチ５２６を含み、それは、発電機５２２が１つの方向のみに回転することを可能にし、一方、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、回転の方向を変化させる。
ある実施形態では、フライホイールを備えた発電機５２２、スピードアップ・ギヤ５２４、一方向ギヤ５２５、およびワンウェイ・クラッチ５２６は、シャフト・パーツ５０５ａ、ｂによって画定された軸線の周りの回転方向の移動のために、すべて中心を合わせられている。スピードアップ・ギヤ５２４は、ドラム・ハウジング５０２ａおよび一方向ギヤ５２５を動作可能に接続しており、ワンウェイ・クラッチ５２６は、一方向ギヤ５２４および発電機５２２を動作可能に接続しており、発電機５２２は、フライホイールに動作可能に接続している。
また、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、制御システム５２１を含み、制御システム５２１は、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するために構成され得り、また、センサー・システム５１７によってセンシングされるシャフト・パーツ５０５ａのトルクに基づいて、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き付けることを制御するために構成され得る。ここで、制御システム５２１は、センシングされたトルクに基づいてケーブル・テンションを決定するように構成され得り、また、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するように構成され得り、また、所定のテンションまたはプリテンションがケーブル１０４に関して決定されるまで、ケーブル・リール１０３を巻くことを制御するように構成され得る。制御システム５２１は、発電機ギヤ・ドライブ・システムの上に配置され得り、図７では、制御システム５２１は、一方向ギヤ５２５に取り付けられている。
ケーブル１０４を巻き付けるためにドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するために、制御システムは、モーター軸棒５１４の回転を制御することによって、組み合わせられたスプリングおよびギヤ・システムの動作モードを、動作の第１のモードまたは第２のモードとなるように制御するように構成されている。
角度検出システム５１８は、シャフト・パーツ１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂに対するドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの第１の位置と第２の位置との間の角度の差を決定するように構成され得る。ここで、フロート１０１が、波の上向きの移動によって、没水構造体１０６から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３からケーブル１０４を巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが停止するときに、第１の位置が到達され得り、また、フロート１０１が、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体１０６のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが停止するときに、第２の位置が到達され得る。
また、第１の位置と第２の位置との間の１つまたは複数の決定された角度の差が、所定の最大の角度の差に等しいかまたはそれを超えるときには、制御システム５２１は、海の中へフロート１０１を沈めるためにケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げるために、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するように構成され得る。
また、制御システムは、いくつかの波の移動の間のケーブル１０４のテンションを決定し、得られるテンション値と所定のプリテンションを比較し、比較に基づいて、ケーブル１０４の中のプリテンションを変化させるために、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き付けるおよび／または巻き出すためのドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するように構成され得る。
また、複数のスリップ・リング（図７には示されていない）が設けられており、シャフト・パーツ５０５ａ、ｂに動作可能に接続されており、静止したシャフト・パーツ５０５ａ、ｂと回転するドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中の回転するデバイスとの間のパワーおよび電気信号の伝送を可能にするようになっており、その回転するデバイスは、モーター５１３、制御システム５２１、および発電機５２２を含む。スリップ・リングは、左ハウジング蓋５０２ａおよび右ハウジング５０２ｂの両方の内側に設けられ得る。
図８は、例示的な実施形態による、海に位置決めされている波エネルギー・システムを図示するブロック図であり、図９は、図８の波エネルギー・システムの電力およびデータ制御コンポーネントを図示するブロック図である。図８の波エネルギー・システムは、図１のエネルギー・システム１００のコンポーネントを保持しており、ブイまたはフロート１０１と、ケーブル１０４がケーブル・リール１０３（図８には示されていない）の上に巻き付けられた状態の発電ドラム１０２とを含む。図８のシステムに関して、ブイ１０１は、衛星通信ユニット１０８を保持しており、それによって、データは、インマルサットＶＳＡＴおよびイリジウム・システムなどのような、衛星通信を介して、制御システム５２１へおよび制御システム５２１から通信され得る。さらに、または、代替的に、通信ユニット１０８は、３Ｇ、４Ｇ、またはＧＰＳ通信などのような、モバイルフォン通信のために構成され得る。
ブイ１０１は、海底１０７の上のアンカー・ブロック１０６に接続されている第２の端部パーツを有するケーブル１０４によって、海に位置決めされている。ある実施形態では、マーカー・ブイ８０６が、波エネルギー・ブイ１０１の近くに位置決めされており、ここで、マーカー・ブイ８０６は、ケーブルによって海底１０７の上の小さいアンカー・ブロック８０７に固着されている。小さいアンカー・ブロック８０７は、ケーブルによってメイン・アンカー・ブロック１０６に固着され得る。
ケーブル１０４は、外装されたパワー・ケーブルであり、それは、また、光ファイバーを保持しており、ケーブル１０４の第２の端部パーツは、海中システムにさらに接続されており、海中システムは、スキッド・マウンティング８０４の中に囲まれ得り、それは、センサー８０１およびバッテリー・パック８０２のためのデータおよびパワー・ハブ・ユニットを保持しており、また、それは、負荷および充電制御ユニット８０５を保持している（図９を参照）。ある実施形態では、電気的なおよび光ファイバーのスリップ・リング・ローターリー・ジョイント（図８には示されていない）が、フロートまたはブイ１０１とアンカー・ブロック１０６の没水構造体との間に、パワー・ケーブル１０４の一部として配置され得り、ケーブル１０４の上側パーツとケーブル１０４の下側パーツを接続している。スリップ・リング・ローターリー・ジョイントの使用は、アンカー・ブロック１０６に接続されているケーブル１０４の一部を捩じることなく、ブイ１０１が水の中でターンすることを可能にすることとなる。
海中システムは、随意的に、音響テレメトリー・ユニット８０３を保持することが可能であり、音響テレメトリー・ユニット８０３は、音響テレメトリーによってデータを送信および受信するように構成されている。海中システムのコンポーネントは、図９にも示されており、図９は、ドラム・ハウジング１０２およびブイ１０１の中に配置されている表面システムの電力およびデータ制御コンポーネントをさらに示している。ブイ１０１に配置されている衛星通信ユニット１０８の他に、表面システムは、パワー・テイク・オフ・ユニット９０３、ＰＬＣ Ｉ／Ｏコントローラー９０７、充電制御ユニット９０４、オンボード・バッテリー９０５、および、制御システム５２１の一部であるプリテンショニング・コントローラー９０６を含む。
好適な実施形態では、発生させられる電力は、発電機５２２からパワー・テイク・オフ・ユニット９０３およびスリップ・リングを通して、パワー・ケーブル１０４を下り、負荷および充電制御ユニット８０５へ供給され、それは、負荷および充電制御ユニット８０５からバッテリー・パック８０２を充電する。また、パワー・テイク・オフ・ユニット９０３は、充電制御９０４を介してオンボード・バッテリー９０５を充電し、オンボード・バッテリー９０５は、プリテンショニング・コントローラー９０６を備えた制御システム５２１および衛星通信ユニット１０８にパワーを供給する。データは、外装されたパワー・ケーブル１０４の中の光ファイバーを通る光ファイバー通信によって、表面システムと海中システムとの間で通信される。データ通信は、表面システムの中のＰＬＣ Ｉ／Ｏコントローラー９０７によって制御され、そこで、コントローラー９０７は、衛星通信ユニット１０８およびパワー・テイク・オフ・ユニット９０３とデータを通信し、パワー・テイク・オフ・ユニット９０３は、充電制御ユニット９０４、オンボード・バッテリー９０５、および、プリテンショニング・コントローラー９０６を備えた制御システム５２１と通信する。ケーブル１０４の光ファイバー・リンクを介して、コントローラー９０７は、データおよびパワー・ハブ・ユニット８０１、負荷および充電制御ユニット８０５、ならびにバッテリー・パック８０２とデータを通信する。データおよびパワー・ハブ・ユニット８０１は、ユーザーへの電力の送達の制御のための、および、ユーザーとのデータ通信のための、パワーおよび通信ラインを保持している。
図１０は、例示的な実施形態による、電力を発生させる方法を図示するフローチャートである。第１のステップ１００１では、フロート１０１が位置決めされることとなる。これは、トーション・スプリング５１０がドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され、第２の動作モードになることを必要とする（ステップ１００２）。第２の動作モードでは、モーター５１３およびギヤ５１５、５１６が、回転するように制御され、それによって、シャフト・アタッチメント５０５の上の測定されたトルクから制御システム５２１によって、所望のプリテンションが決定されるまで、ケーブル１０４がケーブル・リール１０３の上に巻き付けられる（ステップ１００３）。ここから、トーション・スプリング５１０が、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され、動作の第１のモードになり、モーター５１３およびギヤ５１５、５１６が非回転となるように制御された状態になっている（ステップ１００４）。
第１の動作モードになっているときに、フロート１０１およびドラム・ハウジング１０２は、トーション・スプリング５１０によって、動作の通常のエネルギー発生モードになっており、ステップ１００５において、ドラム・ハウジング１０２は、フロート１０１が波によって没水構造体１０６から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３からケーブル１０４を巻き出す方向に回転することを許容され、ドラム・ハウジング１０２の巻き出し回転が、スプリング５１０のテンションを増加させ、発電機５２２の回転を活性化させる状態になっている。ステップ１００６において、フロート１０１が海洋波によって没水構造体１０６のより近くに移動させられるときに、ケーブル１０４がスプリング５１０のテンションの解放によってケーブル・リール１０３の上に巻き上げられることに応答して、ドラム・ハウジング１０２は、反対側方向に回転することが許容され、ここで、ドラム・ハウジング１０２の巻き付け回転が、発電機５２２の回転を活性化させる。発電機５２２の活性化によって発生させられる電力が抽出され、バッテリー・パック８０２の中に貯蔵され得る（ステップ１００７）。
図１１は、例示的な実施形態による、波エネルギー・システムのプリテンションを調節する方法を図示するフローチャートである。第１のステップ１１０１において、ケーブル１０４のテンションが、いくつかの波の移動の間に、モニタリングおよび決定される。次いで、ステップ１１０２において、得られるテンション値が、所定のプリテンションと比較され、また、モニタリングされたテンションの平均値と所定のプリテンションとの間の差が、所定の値を超えるときに、トーション・スプリング５１０は、動作の第２のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され（ステップ１１０３）、ケーブル・リール１０３の上のケーブル１０４の巻き付けおよび／または巻き出しが、ケーブル１０４の中のプリテンションを調節するように実施され（ステップ１１０４）、トーション・スプリング５１０が、動作の第１のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続されるように連れ戻される（ステップ１１０５）。ステップ１１０４では、プリテンションが、ケーブル１０４のモニタリングされたテンションの平均値に到達するように調節され得る。
したがって、多くの連続的な波の周期の間のケーブル・テンションの変動および平均値をモニタリングすることによって、潮位の変化が補正され得り、ケーブル１０４の平均プリテンションが、所与の波候における最大エネルギー生産のために最適化され得る。
図１２は、例示的な実施形態による、波エネルギー・システムを沈める方法を図示するフローチャートである。ステップ１２０１において、ドラム・ハウジング１０２が波の移動の間に第１の位置から第２の位置へシャフト・アタッチメント１０５の周りでターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジング１０２の角度の回転が決定され、ここで、フロート１０１が、波の上向きの移動によって、没水構造体１０６から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０２からケーブル１０４を巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジング１０２が停止するときに、第１の位置が到達され、また、フロート１０１が、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体１０６のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジング１０２が停止するときに、第２の位置が到達される。１つまたは複数の決定された角度の回転値が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超える場合には、次いで、ステップ１２０２において、トーション・スプリング５１０が、動作の第２のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され、ケーブル１０４が、フロート１０１を海の中へ沈めるために、ケーブル・リール１０３の上にさらに巻き上げられる（ステップ１２０３）。
したがって、中心のシャフト・アタッチメント１０５（それは、フロート１０１に固定されている）とドラム・ハウジング１０２との間の角度の変動を測定することによって、ドラム・ハウジング１０２が波の中で行ったり来たりターンするときに、おおよその波の高さがモニタリングされ得り、また、波があまりに大きくなり過ぎたので、ストーム・プロテクション・モードで、ブイを水の下に引っ張る時が来ているというときが、決定され得る。
以下では、波エネルギー変換システム、または、３００Ｗ程度のピーク・パワー性能を有する小さいブイもしくはフロート１０１を表す波エネルギー・ブイの例に関する材料および寸法のリストが与えられている。
波エネルギー・ブイに関する材料および寸法
Ｕ字形状のフロートまたはブイ１０１は、ガラス強化ポリエステル（ＧＲＰ）から作製されており、耐候性および耐海水性のエポキシ・ペイントによってコーティングされている。Ｕ字形状の中のそれぞれの「レッグ」の長さは、９００ｍｍであり、それぞれのレッグの幅は、３００ｍｍである。Ｕ字形状の中のギャップ幅は、ドラム・ハウジング１０２の長さに応じて、最小で３００ｍｍであり、最大で９００ｍｍである。この例に関して、幅は、９００ｍｍである。レッグおよびフロント・パーツの高さは、２００ｍｍであり、側部パーツのフロントおよびバックの湾曲（側部パーツまたはレッグの湾曲は随意的である）は、ブイまたはフロート１０１の高さに等しい直径２００ｍｍの半円形によって形成されている。
シャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂに関して使用される材料は、ハイグレードのステンレス鋼３１６である。それぞれのシャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂは、３０ｍｍの直径、および、１００ｍｍの長さを有している。
ドラム・ハウジング１０２に関して使用される材料は、耐海水性のアルミニウムであり、直径は、６００ｍｍであり、幅は、９００ｍｍよりもわずかに小さく、Ｕ字形状の開口部の中へフィットする。
ケーブル・リール１０３に関して使用される材料は、ポリウレタン（ＰＵ）エラストマーである。外側リール直径は、９００ｍｍであり、内側リール直径は、６５０ｍｍである。
ケーブル１０４の外側パーツのために使用される材料は、極めて強力な亜鉛メッキ鋼ワイヤーであり、ケーブルの直径は、１０ｍｍである。ケーブルの長さは、海の深さに応じて、３０ｍから２００ｍの範囲にあることが可能である。
ブイまたはフロートおよびドラム・ハウジングの合計重量は、１５０ｋｇ程度である。
より大きいリング・ギヤ５１６は、５００ｍｍの外径を有しており、一方、より小さい第１のギヤ５１５は、３０ｍｍの外径を有している。スプリング５１０を保持している２つのディスク５１１ａ、５１１ｂの直径は、５８０ｍｍである。トーション・スプリング５１０は、５５０ｍｍの直径、６０ｍｍの幅、および５００Ｎｍのスプリング力を有している。
所定のケーブル・プリテンションは、７５０Ｎに設定され得り、ケーブルの長さは、ケーブル１０４の中のテンションのスタートから所望のプリテンションが到達されるまでに、それがケーブル・リール１０３の１．５ターンを必要とするように、選択され得る。ケーブル１０４の所望のプリテンションが到達されるときに、トーション・スプリング５１０は、２５０Ｎｍのプリテンションに到達するように配置され得る。
１ｍの波の通常のウェーブ・リフトの間に、ドラム・ハウジング１０２は、＋／−１／４ターンを行ったり来たりターンすることが可能である。
水レベルが１／４ｍ変化するときに、ケーブル・プリテンションの調節が活性化させられる。
ブイまたはフロートを完全に沈めることは、波の高さが３ｍを超えるときに活性化させられ、ドラム・ハウジング１０２は、１．５回転ターンさせられ、ブイまたはフロート１０１を沈める。
上述の寸法を有する３００Ｗ波エネルギー・ブイに関して、パワー生産は、波の高さとともに増加し、以下の通りに示す第１の結果を伴う。
０．５ｍの波の場合 ＝ ２５Ｗ。
１．０ｍの波の場合 ＝ １００Ｗ。
１．５ｍの波の場合 ＝ ２２５Ｗ。
２．０ｍの波の場合 ＝ ４００Ｗ。
それぞれ２ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ、および２０ｋＷのより大きい波エネルギー・ブイは、より高いパワー・レベルを収容するように、すべての３つの寸法をスケーリングすることによって得られ得り、また、波の高さは、スケーリング・ファクターとともに増加される。それぞれ３倍および４倍のスケーリングは、２ｋＷおよび５ｋＷ波エネルギー・ブイを表しており、波の高さは、それにしたがってスケーリングされる。
本発明は、本明細書の中のさまざまな実施形態に関連して説明されてきた。しかし、開示されている実施形態に対する他の変形例も、図面、本開示、および添付の特許請求の範囲を検討することから、特許請求されている発明を実践する際に当業者によって理解および実現され得る。特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他のエレメントまたはステップを除外しておらず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数形を除外していない。
本開示は、波エネルギー変換システム、および、波の作用から電力を発生させるための方法に関する。
米国特許第７，４４４，８１０号明細書は、波の上昇および下降を異なるエネルギーの形態に変換する、レバー動作式に枢動するフロートの形態の波エネルギー変換システムを開示している。システムは、フロートを含み、フロートは、レバー・アームの第１の端部に枢動可能に取り付けられておりフロートが海の上の第１の水平方向の位置にあり、レバー・アームが第１の位置にある状態で、レバー・アームの第２の端部は、海洋から外へ上向きに配向されており、フロートおよびレバー・アームは、両方とも、垂直方向の位置を変化させることが可能であり、また、海洋の中へ沈められることも可能である。システムは、スプリング・コンポーネントを含み、スプリング・コンポーネントは、レバー・アームをその第１の位置へ戻す。フロートは、レバー・アームの第２の端部の通過を可能にする中央開口部を有しており、レバー・アームの第２の端部は、固定された長さのケーブルによって海底に取り付けられており、枢動するフロートおよびレバー・アームは、沈められたる安定した物体に対する配向を変化させることが可能である。また、システムは、フロートの中に発電機を含み、発電機は、回転シャフトをターンさせるレバー・アームの枢動運動によって動力を与えられ、それによって、電力が、波の上昇および下降によって作り出される。
米国特許出願公開第２００８／０２７２６００号明細書は、米国特許第７，４４４，８１０号明細書に開示されているシステムのさらなる発展を開示している。米国特許出願公開第２００８／０２７２６００号明細書に開示されているシステムに関して、レバー・アームは、レバー・アーム・ポッドまたはケーシングによって置換されており、発電機は、レバー・アーム・ポッドとともに配置されており、トーション・スプリング・システムが、また、波の上昇および下降によるフロートの移動の間に、レバー・アーム・ポッドをそのスタート位置へ戻すために、レバー・アーム・ポッドの中に配置されている。
米国特許第７，４４４，８１０号明細書および米国特許出願公開第２００８／０２７２６００号明細書に開示されているシステムに関して、レバー・アームの第２の端部は、固定された長さのケーブルによって、海底に取り付けられており、海の中のフロートの位置は、変化する潮位とともに変化することとなり、それによって、フロートは、より多くまたはより少なく海の中へ沈められることとなり、フロートの全体的なエネルギー変換効率を低減させる。
米国特許出願公開第２０１１／００１８２７５号明細書は、ブイおよび伝送ユニットを含む波エネルギーコンバーターを開示している。ブイは、その底部側に突出するステイを有しており，ステイは、フレームを構成しており，ドライブ・シャフトが、その２つの端部において、ステイに軸支されている。巻き付けアンカー・ドラムが、ドライブ・シャフトの周りに回転するように装着されており、アンカー・ラインが、巻き付けアンカー・ドラムの周りに巻き付き、アンカー・ラインの外部端部は、海底の上の基礎に取り付けられた状態になっている。波の移動の間に、ブイと底部基礎との間の距離が変化する。水表面が上昇するときに、アンカー・ドラムは、アンカー・ラインとの連結に起因して，第１の方向にターンさせられ、次いで、ドライブ・シャフトにロックされ、それによって、ドライブ・シャフトが、アンカー・ドラムによって回転させられる。ブイのところの水表面が沈むとき、シャフト・ステイの中のアンチ・リバース・メカニズムによって、ドライブ・シャフトは、反対側方向に後ろ向きに回転しないようにロックされる。順に、ドライブ・シャフトは、発電機に接続されている。１つの実施形態では、ドライブ・シャフトと発電機との間の連結は、機械的なギヤを含むことが可能であり、機械的なギヤは、たとえば、固定された歯の関係または固定されたギヤ比を有しており、また、それは、発電機の回転速度をギヤ・アップする。第２の反対側方向に後ろ向きにアンカー・ドラムをターンさせることをできるようにするために、および、ブイのところの水レベルが沈むときに、アンカー・ラインを緊張した状態に維持するために、何らかの種類のリターン・フィード・メカニズムが必要とされ、１つの実施形態では、リターン・フィード・メカニズムはコイル・スプリングである。コイル・スプリングの内側端部は、ステイのうちの１つに固定して装着されており、コイル・スプリングの外側端部は、ギヤのケーシングに装着された状態になっており、それは、ドライブ・シャフトとともに回転し、再び、アンカー・ドラムとともに回転する。
米国特許出願公開第２００７／００８９４０９号明細書は、海の波を使用するエネルギー発生システムを開示している。システムは、可動ハウジングを備えたユニットを含み、可動ハウジングは、水平方向の定置シャフトに関して回転するように装着されており、水平方向のシャフトは、構造体に装着されている。接続ケーブルは、可動ハウジングの周りに巻き付き、ケーブルの外部端部が中間ブイに接続された状態になっており、中間ブイは、バラスト・チェーンによって海底に接続されている。システムは、コイル・スプリングの形態のエネルギー回収デバイスを有しており、スプリングの内部端部は、定置シャフトに接続された状態になっており、スプリングの外部端部は、可動ハウジングの内部に取り付けられた状態になっている。コイル・スプリングは、バラスト・チェーンおよび接続ケーブルのテンションを確保するために、特定のプリテンションによってフィットさせられており、また、ユニットが全体として波の移動とともに降下するときに、ハウジングの上にケーブルを巻き直すタスクを有している。
米国特許出願公開第２０１１／００１８２７５号明細書および米国特許出願公開第２００７／００８９４０９号明細書に開示されている両方のシステムは、巻き付けドラム・ハウジングの上に巻き付けられるケーブルを有しており、ケーブルは、その外部端部において、直接的にまたは間接的に、海底に接続されている。両方のシステムは、コイル・スプリングを有しており、一方の端部は、フレームに固定して取り付けられた状態になっており、他方の端部は、巻き付けドラム・ハウジングに、または、巻き付けドラム・ハウジングに接続されているギヤに接続された状態になっており、それによって、コイル・スプリングは、ドラム・ハウジングが波の移動とともに降下するときに、巻き付けドラム・ハウジングの上にケーブルを巻き直すように作用する。米国特許出願公開第２００７／００８９４０９号明細書に開示されているシステムを海にインストールするときに、コイル・スプリングは、接続ケーブルのテンションを確保するために、特定のプリテンションによってフィットさせられている。しかし，海の中のシステムの位置は、変化する潮位とともに変化することとなり、それによって、ケーブルのテンションは、変化する潮位とともに変化することとなり、フロートの全体的なエネルギー変換効率を低減させる。
変化する潮位によって引き起こされ得る、異なる海水レベルにおいて動作するように調節され得る波エネルギー変換システムを有することが有利であることとなる。
本発明の目的は、異なる海水レベルにおいて動作することができる調節可能な波エネルギー変換システムを提供することである。
この目的は、第１の態様によれば、波エネルギー変換システムであって、波エネルギー変換システムは、フロートと、シャフト・アタッチメントによってフロートに回転可能に取り付けられたドラム・ハウジングを備えた発電ドラムとを含み、シャフト・アタッチメントＲは、互いに対するドラム・ハウジングおよびフロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にし、ドラム・ハウジングは、ケーブルを備えたケーブル・リールを含み、ケーブルは、ケーブル・リールに接続されている第１の端部パーツと、第２の端部パーツとを有しており、前記ケーブル・リールは、ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジングに接続されており、ドラム・ハウジングとともに回転する、波エネルギー変換システムを提供することによって実現される。
ある実施形態では、発電ドラムは、発電機を含み、発電機は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して回転またはターンするように、ドラム・ハウジングの中に配置されている。
ある実施形態では、シャフト・アタッチメントは、フロートに固定して接続されており、ドラム・ハウジングは、水密接続によってシャフト・アタッチメントに回転可能に接続されている。
ある実施形態では、フロートは、ケーブルの第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けられた状態にすることによって、海に位置決めされている。
ケーブル（それは、フロートを海底に接続するために使用され得る）を、ドラム・ハウジングに固着されているケーブル・リールによって、フロートに取り付けられたた状態にすることによって、ケーブルの長さが、ドラム・ハウジングの回転によって容易に調節され得り、ケーブル・リールの上へのケーブルの巻き付けまたは巻き出しを結果として生じさせる。したがって、ケーブルの長さは、海水レベルの変化に追従するように調節され得り、それによって、フロートは、最大エネルギー変換のために海に位置決めされ得る。
ある実施形態では、ドラム・ハウジングは、反対側に配置されている２つの側蓋を備えた円筒形状のドラム・パーツを含む。
ある実施形態では、シャフト・アタッチメントは、２つのシャフト・パーツ、すなわち、第１および第２のシャフト・パーツを含み、それぞれのシャフト・パーツは、フロートに固定して接続されている一方の端部と、ドラム・ハウジングの中に配置されている他方の端部とを有しており、それぞれのシャフト・パーツの軸線が、ドラム・ハウジングの中心軸線に追従した状態になっており、ドラム・ハウジングの中のシャフト・パーツの配置は、シャフト・パーツに対するドラム・ハウジングの回転を可能にする。
ある実施形態では、第１のシャフト・パーツは、フロートに固定して接続されている第１の端部と、１つまたは複数のボール軸受によって、ドラム・ハウジングの第１の側蓋の内側に支持されている他方の端部とを有しており、１つまたは複数のボール軸受は、ダブル・セットのボール軸受であることが可能であり、第２のシャフト・パーツは、フロートに固定して接続されている第１の端部と、１つまたは複数のボール軸受によって、ドラム・ハウジングの第２の側蓋の内側に支持されている他方の端部とを有しており、１つまたは複数のボール軸受は、ダブル・セットのボール軸受であることが可能である。
ある実施形態では、シャフト・アタッチメントは、フロートの開口部の中で、フロートに固定して接続されており、ドラム・ハウジングが、前記開口部の中で、シャフト・アタッチメントの上に回転可能に配置されている。
ある実施形態では、フロートは、反対側に配置されている２つのアームを含み、反対側に配置されている２つのアームは、前記開口部の一部を画定しており、シャフト・アタッチメントが２つのアームに固定して接続された状態になっている。
ある実施形態では、フロートは、２つのアームを接続するフロント・パーツを含み、シャフト・アタッチメントは、２つのアームに接続されており、ドラム・ハウジングが前記２つのアームの中に回転可能に配置された状態になっている。フロント・パーツは、２つのアームの対向する第１の端部パーツ同士を接続することが可能である。
ある実施形態では、フロートは、実質的に「Ｕ」字形状になっている。
ある実施形態では、フロント・パーツ、または、フロートのフロント端部は、湾曲した形状を有している。
ある実施形態では、フロートのフロント・パーツの反対側にある１つまたは複数のバック・パーツが、湾曲した形状を有している。
ある実施形態では、フロートのアームが、湾曲した形状を有している。
ある実施形態では、フロント・パーツは、ドラムから離れる方に面する外側表面を有しており、組み合わせられたドラムおよびフロートは、重心を有しており、ドラムの中心は、フロント・パーツの外側表面に対して所定の距離に位置付けされており、所定の距離は、重心からフロント・パーツの外側表面への距離よりも大きくなっている。
ある実施形態では、ドラムの中心から重心への距離は、アームの方向に測定されるときに、フロートの合計長さの少なくとも５％である。
ある実施形態では、ドラムの中心から重心への距離は、アームの方向に測定されるときに、フロートの合計長さの３０％以下または２０％以下である。
ある実施形態では、ケーブル・リールは、所定の半径を有しており、所定の半径は、ドラムの中心と重心との間の距離よりも大きくなっている。
ある実施形態では、次いで、フロートが海の上に実質的に水平方向の位置に位置決めされているときに、ケーブルは、ケーブル・リールから延在し、没水構造体に到達しており、ケーブルがフロートのフロント・パーツに面した状態になっている。
ある実施形態では、ドラムは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるように構成されており、ケーブルの第２の端部パーツが没水構造体に取り付けられた状態にすることによって、フロートが海に位置決めされているときに、ケーブルのテンションまたはプリテンションを（それは、所定のテンションまたはプリテンションであることが可能である）得るようになっている。
ある実施形態では、ドラム・ハウジングは、スプリング・システムを含み、スプリング・システムは、トーション・スプリングを含み、トーション・スプリングは、シャフト・アタッチメントに回転不可能に接続されている第１の端部パーツと、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている第２の端部パーツとを備えており、動作の少なくとも１つの接続モードに関して、ドラム・ハウジングの回転が、スプリングの中のテンションを構築し、それによって、シャフト・アタッチメントにトルクを印加する。
ある実施形態では、トーション・スプリングの第２の端部パーツは、動作の第１のモードにおいて、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように構成されており、ケーブル・リールからのケーブルの巻き出しのための方向へのドラム・ハウジングの回転によってスプリングの中にテンションを構築し、また、スプリングのテンションの解放によってケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、反対側方向にドラム・ハウジングを回転させる。
ある実施形態では、トーション・スプリングは、動作の第１のモードと動作の第２のモードとの間でシフトするように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されており、動作の第２のモードに関して、スプリングの第２の端部パーツは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるための方向へのドラム・ハウジングの回転によって、スプリングの中のテンションを構築するように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている。
ある実施形態では、ドラム・ハウジングは、スプリング・システムおよびギヤ・システムを含み、そのスプリング・システムは、トーション・スプリングを含み、トーション・スプリングは、シャフト・アタッチメントに回転不可能に接続されている第１の端部と、ギヤ・システムを介してドラム・ハウジングに動作可能に接続されている第２の端部とを備えており、前記ギヤ・システムは、動作の第１の非回転モードになるように構成されており、トーション・スプリングの第２の端部が、ドラム・ハウジングに対して固定された位置に保持された状態になっており、また、動作の第２の回転モードになるように構成されており、動作の第２の回転モードでは、ギヤ・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、および、トーション・スプリングの第２の端部に対して、ドラム・ハウジングを回転させるように構成されている。
ある実施形態では、動作の回転モードにおいて、ギヤ・システムは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、シャフト・アタッチメントに対して第１の方向にドラム・ハウジングを回転させるように構成されており、力がケーブルの中のテンションからケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上に働かされるときに、前記ギヤ・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、第１の方向の反対側の第２の方向にトーション・スプリングの第２の端部を回転させるようにさらに構成されており、トーション・スプリングの第２の端部の前記回転は、スプリングの中にテンション、および、シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築する。
ある実施形態では、ギヤ・システムは、ディスク・システムを含み、トーション・スプリングの第２の端部が前記ディスク・システムに固着された状態になっており、ディスク・システムは、シャフト・アタッチメントおよびドラム・ハウジングに対して回転可能に配置されており、ディスク・システムの外側周辺パーツは、回転軸棒を備えたモーターを保持しており、前記回転軸棒は、第１のギヤ・ホイールを保持しており、第１のギヤ・ホイールは、第２のギヤ・ホイールに係合しており、第２のギヤ・ホイールは、ドラム・ハウジングに固定して接続されており、それによって、前記モーター軸棒の回転は、ドラム・ハウジング、および、スプリングの第２の端部を保持しているディスク・システムを、互いに対して反対側方向に回転させる。
モーター軸棒が第１の方向に回転するときに、ドラム・ハウジングは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、シャフト・アタッチメントに対して第１の方向に回転し、また、力がケーブルの中のテンションからケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上に働かされるときに、スプリングの第２の端部を保持しているディスク・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、第１の方向の反対側の第２の方向に回転し、トーション・スプリングの第２の端部の前記回転は、スプリングの中のテンション、および、シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築するということが、１つまたは複数の実施形態の中にある。
シャフト・アタッチメントの上のトルクは、スプリングのテンションによって働かされる力の関数であり、それは、繰り返しになるが、ケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上のケーブルのテンションの関数である。したがって、ケーブルのテンションは、シャフト・アタッチメントの上のトルクをケーブル・リールの半径によって割ったものとして、決定され得る。
ギヤ・システムが、動作の非回転モードになっており、トーション・スプリングの第２の端部が、ドラム・ハウジングに対して固定された位置に保持された状態になっているときに、トーション・スプリングの第２の端部は、ドラム・ハウジングの回転に追従し、それによって、ケーブル・リールからケーブルを巻き出す方向へのドラム・ハウジングの回転が、スプリングのテンション、および、シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築するということが、１つまたは複数の実施形態の中にある。
フロートを海に設置するときに、テンションまたはプリテンションが、ケーブルの中に構築されるべきでるが、同時に、テンションが、スプリングの中に構築されるべきである。この目的のために、トーション・スプリングは、動作の第２のモードまたは回転モードで動作するために、ドラム・ハウジングに動作可能に接続され得り、動作の第２のモードまたは回転モードにおいて、ギヤ・システムは、シャフト・アタッチメントに対して、および、トーション・スプリングの第２の端部に対して、ドラム・ハウジングを回転させるように構成されている。
フロートが海に位置決めされたときに、フロートは、波によって上下に移動させられ、その移動が、電力を発生させるために使用され得る。この目的のために、トーション・スプリングは、動作の第１のモードまたは非回転モードで動作するために、ドラム・ハウジングに動作可能に接続され得り、動作の第１のモードまたは非回転モードでは、ギヤ・システムは、ドラム・ハウジングに対して固定された位置に、スプリングに第２の端部を保持するように構成されている。
動作の第１のモードでは、波がフロートを持ち上げるときに、ケーブルがケーブル・リールから巻き出され、また、スプリングの第２の端部がドラム・ハウジングに保持固定された状態で、スプリングの第２の端部が、スプリングの中にさらなるテンションを構築しながら、ケーブル・リールとともにターンする。波が再び下がるときに、スプリングのテンションが、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げる。
動作の第２のモードでは、ギヤ・システムは、ケーブル・リールを備えたドラム・ハウジング、および、スプリングの第２の端部を反対側方向に回転させ、それによって、ギヤ・システムが、ドラム・ハウジングを回転させ、ケーブルを巻き上げるときに、スプリングの第２の端部は、テンションがスプリングの中に構築される状態で、回転させられ得る。したがって、動作の第１および第２のモードに関して、ドラム・ハウジングは、スプリングの中にテンションを構築するときに、反対側方向に回転させられる。
ある実施形態では、ドラムは、センサー・システムを含み、センサー・システムは、シャフト・アタッチメントの上のトルクをセンシングするように構成されている。
ある実施形態では、エネルギー変換システムは、制御システムをさらに含み、制御システムは、ドラム・ハウジングの回転を制御するように、および、センシングされたトルクに基づいて、または、センシングされたトルクに少なくとも部分的に基づいて、ケーブル・リールの巻き付けを制御するように構成されている。
ある実施形態では、制御システムは、センシングされたトルクに基づいてケーブル・テンションを決定するように構成されており、また、ドラム・ハウジングの回転を制御するように構成されており、また、所定のテンションまたはプリテンションがケーブルに関して決定されるまで、ケーブル・リールを巻くことを制御するように構成されている。
ある実施形態では、フロートが海に位置決めされているときに、制御システムは、いくつかの波の移動の間のケーブルのテンションを決定し、得られるテンション値と所定のプリテンションを比較し、前記比較に基づいて、ケーブルの中のプリテンションを変化させるために、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き付けるおよび／または巻き出すためのドラム・ハウジングの回転を制御するようにさらに構成されている。ある実施形態では、制御システムは、ギヤ・システムの動作モードを制御するように構成されている。
ある実施形態では、制御システムは、モーター軸棒の回転を制御することによって、ドラム・ハウジングの回転を制御するように構成されている。
ある実施形態では、トーション・スプリングは、クロック・スプリングであり、ディスク・システムは、反対側に配置されている２つのディスクを含み、クロック・スプリングが前記２つのディスクの間に配置された状態になっている。
ある実施形態では、第２のギヤ・ホイールは、第１のギヤ・ホイールよりも大きくなっている。
ある実施形態では、センサー・システムは、複数の歪みゲージを含み、複数の歪みゲージは、ドラム・ハウジングの中のシャフト・アタッチメントに取り付けられている。
ある実施形態では、発電機は、１つの方向のみに回転またはターンするように配置されている。
ある実施形態では、発電ドラムは、ギヤ・ドライブをさらに含み、ギヤ・ドライブは、ドラム・ハウジングおよび発電機を相互接続する。
ある実施形態では、ギヤ・ドライブは、スピードアップ・ギヤを含む。スピードアップ・ギヤは、ドラムの相対的に遅い回転を、少なくとも１：１０または少なくとも１：２０だけスピードアップさせることが可能である。
ある実施形態では、ギヤ・ドライブは、一方向ギヤを含む。
ある実施形態では、ギヤ・ドライブは、ワンウェイ・クラッチを含む。
ある実施形態では、発電機、スピードアップ・ギヤ、一方向ギヤ、およびワンウェイ・クラッチは、シャフト・アタッチメントによって画定された軸線の周りの回転方向の移動のために、すべて中心を合わせられている。
ある実施形態では、発電ドラムは、フライホイールをさらに含み、フライホイールは、発電機に動作可能に接続されている。
ある実施形態では、ドラムは、角度検出システムを含み、角度検出システムは、ドラム・ハウジングが第１の位置から第２の位置へシャフト・アタッチメントの周りにターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジングの回転角度を決定するように構成されている。フロートが、波の上向きの移動によって、没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リールからケーブルを巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第１の位置が到達され得り、また、フロートが、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第２の位置が到達され得る。
ある実施形態では、制御システムは、１つまたは複数の決定された回転角度が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超えるときには、フロートを海の中へ沈めるために、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるように、ドラム・ハウジングの回転を制御するようにさらに構成されている。
ある実施形態では、フロートは、ブイである。
第２の態様によれば、波エネルギー変換システムであって、波エネルギー変換システムは、
ドラム・ハウジングを備えた発電ドラムを保持しているフロートであって、ドラム・ハウジングは、シャフト・アタッチメントによってフロートに回転可能に取り付けられており、シャフト・アタッチメントは、互いに対するドラム・ハウジングおよびフロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にする、フロート
を含み、
前記ドラム・ハウジングは、
ケーブルを備えたケーブル・リールであって、ケーブルは、第１の端部パーツおよび第２の端部パーツを有しており、前記第１の端部パーツは、ケーブル・リールに接続されており、前記ケーブル・リールは、ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジングに接続されており、ドラム・ハウジングとともに回転する、ケーブル・リールと、
トーション・スプリングであって、トーション・スプリングは、動作の第１のモードにおいて、ケーブル・リールからケーブルを巻き出すための方向へのドラム・ハウジングの回転によって、スプリングの中のテンションを構築するように、また、スプリングのテンションの解放によってケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるために、反対側方向にドラム・ハウジングを回転させるように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている、トーション・スプリングと、
発電機であって、発電機は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して、回転またはターンするように配置されており、それによって、電力を作り出す、発電機と
を含む、波エネルギー変換システムが提供される。
第２の態様のシステムの第１の可能な実装形態では、トーション・スプリングは、動作の第１のモードと動作の第２のモードとの間でシフトするようにドラム・ハウジングに動作可能に接続されており、動作の第２のモードに関して、スプリングは、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げるための方向へのドラム・ハウジングの回転によって、スプリングの中のテンションを構築するように、ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている。
第２の態様によるシステムは、また、複数の可能な実施形態をカバーしており、それは、第１の態様のシステムの可能な実施形態に等しく、また、それは、第２の態様の上述のシステムによってカバーされていないということが理解されるべきである。
また、第２の態様は、第２の態様のシステムの第１の可能な実装形態を含む、第２の態様によるエネルギー変換システムの使用によって表面波から電力を発生させるための方法であって、前記方法は、
ケーブルの第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けることによって、海にフロートを位置決めするステップと、
動作の第２のモードでドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように、トーション・スプリングを配置するステップと、
ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げ、ケーブルおよびトーション・スプリングの中にプリテンションを構築するステップと、
動作の第１のモードでドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように、トーション・スプリングを配置するステップと、
フロートが波によって没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リールからケーブルを巻き出す方向に、ドラム・ハウジングが回転することを可能にするステップであって、ドラム・ハウジングの前記巻き出し回転が、スプリングのテンションを増加させ、発電機の回転を活性化させる、ステップと、
フロートが海洋波によって没水構造体により近づくように移動させられるときに、スプリングのテンションの解放によって、ケーブルがケーブル・リールの上に巻き上げられることに応答して、ドラム・ハウジングが反対側方向に回転することを可能にするステップであって、ドラム・ハウジングの前記巻き付け回転が、発電機の回転を活性化させる、ステップと、
発電機から電力を抽出するステップと
を含む、方法を提供する。
第２の態様の方法の実施形態では、抽出された電力は、バッテリーの中に貯蔵される。
第２の態様の方法の実施形態では、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げ、ケーブルおよびトーション・スプリングの中にプリテンションを構築するステップは、所定のケーブル・テンションが到達されるまで実施され、所定のケーブル・テンションは、フロートが海の中へ実質的に半分沈められているときの、ケーブルのテンションに対応することが可能である。
第２の態様の方法の実施形態では、方法は、いくつかの波の移動の間にケーブルのテンションをモニタリングするステップと、得られるテンション値と所定のテンションを比較するステップと、モニタリングされたテンションの平均値と所定のプリテンションとの間の差が所定の値を超えるときに、ケーブル・リールの上のケーブルの巻き付けおよび／または巻き出しが、ケーブルのプリテンションを変化させるように実施されるステップとをさらに含む。
第２の態様の方法の実施形態では、方法は、ドラム・ハウジングが第１の位置から第２の位置へシャフト・アタッチメントの周りにターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジングの回転角度を決定するステップをさらに含み、
フロートが、波の上向きの移動によって、没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リールからケーブルを巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第１の位置が到達され、また、フロートが、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジングが停止するときに、第２の位置が到達される。
第２の態様の方法の実施形態では、１つまたは複数の決定された回転角度が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超えるときには、フロートを海の中へ沈めるために、ケーブル・リールの上へのケーブルのさらなる巻き上げが実施される。
先述のおよび他の目的は、独立請求項の特徴によって実現される。さらなる実装形態は、従属請求項、説明、および図から明らかである。本発明のこれらの態様および他の態様は、下記に説明されている実施形態から明らかになることとなる。
本開示の以下の詳述された部分において、本発明は、図面に示されている例示的な実施形態を参照してより詳細に説明されることとなる。
例示的な実施形態による異なるサイズ決めされた２つの波エネルギー・システムの斜視図である。 例示的な実施形態による異なるサイズ決めされた２つの波エネルギー・システムの斜視図である。 図１ａの波エネルギー・システムの上面図である。 例示的な実施形態による、海に位置決めされている図１ａの波エネルギー・システムを示す図である。 例示的な実施形態による、図３の波エネルギー・システムに対する波の作用を図示する図である。 例示的な実施形態による、図３の波エネルギー・システムに対する波の作用を図示する図である。 例示的な実施形態による、図３の波エネルギー・システムに対する波の作用を図示する図である。 例示的な実施形態によるエネルギー・システムのドラムの中のスプリング・システムおよびギヤ・システムの配置を示す概略図面である。 例示的な実施形態による、図５のスプリング・システムおよびギヤ・システム詳細を示す分解図である。 例示的な実施形態によるエネルギー・システムのドラムの中のさらなる詳細を図示する概略図面である。 例示的な実施形態による、電力を貯蔵するためのバッテリー、ドラムからバッテリーへパワーを伝送するためのケーブル、バッテリーからユーザープラットフォームへパワーを抽出するためのケーブル、および、ドラムの中の制御システムへの外部通信のための光ファイバー接続を備えた、海に位置決めされている波エネルギー・システムを図示するブロック図である。 例示的な実施形態による、図８の波エネルギー・システムの電力およびデータ制御コンポーネントを図示するブロック図である。 例示的な実施形態による、電力を発生させる方法を図示するフローチャートである。 例示的な実施形態による、波エネルギー・システムのプリテンションを調節する方法を図示するフローチャートである。 例示的な実施形態による、波エネルギー・システムを沈める方法を図示するフローチャートである。
図１ａおよび図１ｂは、異なってサイズ決めされた２つの波エネルギー・システム１００ａおよび１００ｂの斜視図であり、図２は、図１ａの波エネルギー・システム１００ａの上面図である。システム１０１ａおよび１０１ｂは、フロート１０１ａ、１０１ｂと、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂを備えた発電ドラムとをそれぞれ有している。ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ａは、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂによってフロート１０１ａ、１０１ｂに回転可能に取り付けられており、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂは、互いに対するドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂおよびフロート１０１ａ、１０１ｂの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にする。ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂは、ケーブル１０４ａ、１０４ｂを備えたケーブル・リール１０３ａ、１０３ｂを保持しており、ケーブル１０４ａ、１０４ｂは、ケーブル・リール１０３ａ、１０３ｂに接続されている第１の端部パーツと、第２の端部パーツとを有している。ケーブル・リール１０３ａ、１０３ｂは、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂの一体パーツであるか、または、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂに接続されており、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂとともに回転する。
フロート１０１はブイであり、フロート１０１は、実質的に「Ｕ」字形状になっており、反対側に配置されている２つのアームによって画定されている開口部と、２つのアームを接続するフロント・パーツとを備えているということが好適である。シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂは、ドラム・ハウジング１０２が２つのアームの間に回転可能に配置された状態で、フロート１０１の２つのアームに固定して接続されている。フロント・パーツは、ドラム・ハウジング１０２から離れる方に面する外側表面を有している。フロント・パーツの外側表面が湾曲した形状を有しており、また、２つのアームのそれぞれのバック表面が湾曲した形状を有しているということが好適である。
組み合わせられたドラムおよびフロート１０１は、所定の重心を有しており、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂは、重心の後ろでフロート１０１に固定されている。したがって、ドラムおよびドラム・ハウジング１０２の中心は、フロント・パーツの外側表面に対して所定の距離に位置付けされており、その所定の距離は、重心からフロント・パーツの外側表面への距離よりも大きくなっている。ドラムの中心から重心への距離は、アームの方向に測定されるときに、フロート１０１の合計長さの少なくとも５％であるということが好適である。また、ケーブル・リール１０３は、所定の半径を有しており、その所定の半径は、ドラムの中心と重心との間の距離よりも大きくなっているということが好適である。
ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂは、水密回転シールなどのような水密接続によって、シャフト・アタッチメント１０５ａ、１０５ｂに回転可能に接続されており、機械的なコンポーネントおよび電気的なコンポーネントを保護するためのドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂの中に乾燥大気を提供するようになっており、機械的なコンポーネントおよび電気的なコンポーネントは、ドラム・ハウジング１０２ａ、１０２ｂの中に配置されている。
図３は、例示的な実施形態による、海に位置決めされている図１ａのシステム１００ａに対応する波エネルギー・システム１００を示している。ケーブル１０４は、第２の端部パーツを有しており、第２の端部パーツは、海底１０７の上に設置されているアンカー・ブロック１０６に接続されている。ケーブル４の第２の端部パーツは、アンカー・ブロック１０６よりも遠くへ延在することが可能である。その理由は、ケーブルが、発生させられたパワーをバッテリー・システムへ送達するように構成され得るからであり、それは、図８に関連して議論されることとなる。フロート１０１が、波の作用のない海に配置されているときに、ケーブル１０４に関して所定のプリテンションが到達されるまで、ケーブル４が、ケーブル・リール１０３の上に巻き付けられるということが好適である。波の高さに応じて、フロート１０１がその合計の自由に利用可能な浮力の半分について水の下にされるときに（＋／−２０％）、最大パワー出力に関する理想的なプリテンションが到達され得る。したがって、プリテンションは、ケーブル１０４の中のテンションによって、フロート１０１が海の中へ実質的に半分沈められるように（＋／−２０％）決定され得る。
ケーブル１０４を（ケーブル１０４は、フロート１０１を海底１０７に位置決めするために使用される）ケーブル・リール１０３（ケーブル・リール１０３は、ドラム・ハウジング１０２に固着されている）によってフロート１０１に取り付けられたた状態にすることによって、ケーブル１０４の長さは、ドラム・ハウジング１０２の回転によって容易に調節され、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き付けるかまたは巻き出すことが可能である。したがって、ケーブル１０４の長さは、海水レベルの変化に追従するように調節され得り、それによって、フロート１０１は、最大エネルギー変換のために海に位置決めされ得る。
電力を発生させるために、ドラム・ハウジング１０２は、発電機５２２（図７を参照）を含み、発電機５２２は、ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して、回転またはターンするように配置されており、それによって、電力を作り出す。上昇および下降する波を伴う海にフロート１０１が位置決めされているときに、ドラム・ハウジング１０２の回転方向の移動が得られる。また、ドラム・ハウジングは、トーション・スプリング５１０（図５を参照）を含み、トーション・スプリング５１０は、動作の第１のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され得り、動作の第１のモードでは、ケーブル・リール１０３からケーブル１０４を巻き出すための方向へのドラム・ハウジング１０２の回転によって、テンションがスプリング５１０の中に構築される。そのようなケーブル１０４の巻き出しは、上昇する波によってフロート１０１が持ち上げられおよび／または水平方向に移動させられるときに得られる。波が降下する状態に到達すると、フロート１０１が波によって下向きに移動させられ、トーション・スプリング５１０は、波の上昇の間に得られたテンションを解放するように作用することとなり、それによって、ドラム・ハウジング１０２が、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げるために、反対側方向にトーション・スプリング５１０によって回転させられる。ドラム・ハウジング１０２のこの回転は、発電機５２２を活性化させる。
上昇および下降する波によるフロート１０１およびドラム・ハウジング１０２の移動が、図４ａ、図４ｂ、および図４ｃに図示されている。図４ａでは、フロート１０１は、波の作用のない位置にあり、フロート１０１は、実質的に水平方向の位置にあり、ケーブル１０４のテンションは、プリテンションに実質的に等しくなっている。図４ｂでは、上昇する波が、フロート１０１を上向きに移動させ、フロート１０１がより垂直方向の位置へターンされた状態になっている。フロート１０１の上向きの移動は、ケーブル・リール１０３からのケーブル１０４の巻き出しを結果として生じさせ、それによって、ドラム・ハウジング１０２が、ケーブル・リール１０３とともに回転させられ、テンションが、トーション・スプリング５１０の中に構築されている。フロート１０１がターンすることは、スプリング５１０の中にテンションを構築するようにさらに作用することが可能である。波が再び降下するとき、フロート１０１は、下向きの移動し、図４ａの位置に戻ることとなる。図４ｂから図４ａへのフロート１０１の下向きの移動およびターンの間に、トーション・スプリング５１０の中に構築されているテンションが解放し、ドラム・ハウジング１０２を回転させ、それによって、ケーブル１０４が、ケーブル・リールの上に巻き上げられ、それによって、ケーブル１０４の中のプリテンションを維持する。通常の波の作用の間に、フロート１０１は、図４ａおよび図４ｂに図示されている位置同士の間で移動させられることとなるが、波が大きくなり過ぎるときには、ケーブル１０４の巻き出しは、波の上昇に追従することができず、フロート１０１は、上昇する波によって実質的に垂直方向の位置へターンさせられることとなり、それは、図４ｃに図示されている。したがって、図４ｃに示されている状況に関して、波があまりに大きくなり過ぎたので、ストーム・プロテクション・モードで、フロートまたはブイ１０１を水の下に引っ張る時が来ている。
ドラム・ハウジング１０２の中のトーション・スプリング５１０の配置および動作が、図５および図６に関連して以下に説明されることとなり、ここで、図５は、例示的な実施形態によるエネルギー・システム１００のドラムの中のスプリング・システムおよびギヤ・システムの配置を示す概略図面であり、一方、図６は、図５のスプリング・システムおよびギヤ・システムの詳細を示す分解図である。
図５および図６では、ドラム・ハウジング１０２は、左側蓋５０２ａ、右側蓋５０２ｂ、および、円筒形状のドラム・パーツ５０２ｃを有している。ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、シャフト・アタッチメント１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂの上に回転可能に配置されており、シャフト・アタッチメント１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂは、２つのシャフト・パーツ、すなわち、左シャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａおよび右シャフト・パーツ１０５ｂ、５０５ｂを有しており、そのシャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａおよび１０５ｂ、５０５ｂは、両方とも、フロート１０１に固定して接続されている一方の端部と、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中に配置されている他方の端部とを有しており、それぞれのシャフト・パーツ５０５ａ、５０５ｂの軸線が、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中心軸線に追従した状態になっている。左シャフト・パーツ５０５ａの他方の端部は、ダブル・セットのボール軸受によって、左側蓋５０２ａの内側に支持されており、右シャフト・パーツ５０５ｂの他方の端部は、ダブル・セットのボール軸受によって、右側蓋５０２ｂの内側に支持されている。シャフト・パーツ５０５ａ、５０５ｂがダブル・セットのボール軸受の使用によってドラム側蓋５０２ａ、５０２ｂに回転可能に接続された状態にすることによって、ボール軸受接続は、海の中での動作の間の２つのシャフト・パーツ５０５ａ、５０５ｂの上の半径方向荷重および曲げ荷重を支持することとなる。
ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃは、スプリング・システムおよびギヤ・システムを含み、スプリング・システムは、トーション・スプリング５１０を保持しており、トーション・スプリング５１０は、クロック・スプリングであることが可能であり、第１の端部は、左シャフト・パーツ５０５ａに回転不可能に接続された状態になっている。ギヤ・システムは、反対側に配置されている２つのディスク５１１ａおよび５１１ｂを備えたディスク・システムを含み、ディスク５１１ａおよび５１１ｂは、左シャフト５０５ａおよびドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃに対して回転可能に配置されており、トーション・スプリングまたはクロック・スプリング５１０は、２つのディスク５１１ａ、５１１ｂの間に配置されており、スプリング５１０の第２の端部が、スプリング・サポート５１２によって２つのディスク５１１ａ、５１１ｂに固着された状態になっている。ギヤ・システムは、電気モーター５１３をさらに保持しており、電気モーター５１３は、内側ディスク５１１ｂの外側周辺パーツに固着されており、そのモーター５１３は、回転軸棒５１４を有しており、回転軸棒５１４は、内側および外側ディスク５１１ｂおよび５１１ａを通って延在している。回転軸棒５１４の外側パーツは、左ドラム蓋５０２ａに面するディスク５１１ａの側に延在しており、第１の小さいギヤ・ホイール５１５を保持しており、第１の小さいギヤ・ホイール５１５は、第２のより大きいギヤ・ホイール５１６に係合しており、第２のより大きいギヤ・ホイール５１６は、ドラム・ハウジングに固定して接続されている。ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの中のスプリング５１０のこの配置を有することによって、モーター軸棒５１４および第１のギヤ・ホイール５１５の回転は、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃ、および、スプリング５１０の第２の端部を保持しているディスク５１１ａ、５１１ｂを、互いに対して反対側方向に回転させることが可能である。
モーター５１３が第１のギヤ・ホイール５１５を回転させるように動作し、それによって、ディスク５１１ａ、５１１ｂおよびスプリング５１０の第２の端部に対してドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃを回転させるときに、トーション・スプリング５１０は、動作の第２の回転モードで、ギヤ・システムを介して、ドラム・ハウジング５０２ａの左蓋に動作可能に接続されている。モーター回転軸棒５１３が、固定された非回転位置に保持されているときに、スプリング５１０の第２の端部は、動作の第１の非回転モードで、ギヤ・システムを介して、ドラム・ハウジング５０２ａの左蓋に動作可能に接続されている。
スプリングおよびギヤ・システムが、動作の第１の非回転モードになっており、トーション・スプリング５１０の第２の端部が、ドラム・ハウジング５０２ａに対して固定された位置に保持された状態になっているときに、トーション・スプリングの第２の端部は、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの回転に追従し、それによって、ケーブル・リール１０３からのケーブル１０４の巻き出しの方向へのドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転が、スプリング５１０の中のテンション、および、左シャフト・パーツ５０５ａに対するトルクを構築する。動作の第１のモードで、スプリング５１０の中にテンションを構築すると、次いで、スプリング５１０は、スプリング５１０のテンションの解放によって、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げる方向に、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃを回転させるように作用することが可能である。
スプリングおよびギヤ・システムが、動作の第２の回転モードになっているときに、ギヤ・システムは、所定の回転の方向にモーター軸棒５１４および第１のギヤ５１５を回転させるように構成されており、それによって、第２のギヤ５１６およびドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げるために、シャフト・アタッチメント１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂに対して第１の方向に回転する。ケーブル１０４が弛んでいる限り、ケーブル１０４が巻き上げられ、ディスク５１１ａ、５１１ｂおよびスプリング５１０の第２の端部が、所定の位置に保持されており、小さい相対的なテンションのみがスプリング５１０の中に構築された状態になっている。ケーブル１０４がもはや弛んでいない場合に、ケーブル１０４がリール１０３の上にさらに巻き上げられるときには、ケーブル１０４の中に構築されているテンションから、力が、ケーブル・リール１０３およびドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに働かされ、ディスク・システム５１１ａ、５１１ｂおよびスプリング５１０の第２の端部が、ここで、シャフト・アタッチメント１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂに対して、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの第１の方向の反対側の第２の方向に回転することとなる。トーション・スプリング５０１の第２の端部のこの回転は、スプリング５１０の中のテンション、および、左シャフト・パーツ５０５ａに対するトルクを構築する。動作の第１のモードおよび第２のモードに関して、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、スプリング５１０の中のテンションを構築するときに、反対側方向に回転させられるということが留意される。
フロート１０１を海に位置決めするときに、テンションまたはプリテンションが、ケーブル１０４の中に構築されるべきであるが、同時に、テンションが、スプリング５１０の中に構築されるべきである。この目的のために、トーション・スプリング５１０は、動作の第２のモードまたは回転モードで動作するために、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに動作可能に接続されている。フロート１０１が海に位置決めされたときに、フロート１０１は、波によって上下に移動させられ、その移動が、電力を発生させるために使用され得る。この目的のために、トーション・スプリング５１０は、動作の第１のモードまたは非回転モードで動作するために、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに動作可能に接続されており、動作の第１のモードまたは非回転モードでは、ギヤ・システムは、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに対して固定された位置に、スプリング５１０の第２の端部を保持するように構成されている。
動作の第１のモードでは、次いで、波がフロート１０１を持ち上げるときに、ケーブル１０４がケーブル・リール１０３から巻き出され、また、スプリング５０１の第２の端部がドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃに保持固定された状態で、スプリング５１０の第２の端部が、スプリング５０１の中にさらなるテンションを構築しながら、ケーブル・リール１０３とともにターンする。波が再び下がるときに、スプリング５１０のテンションが、ケーブル・リールの上にケーブルを巻き上げる。
動作の第２のモードでは、ギヤ・システムは、ケーブル・リールを備えたドラム・ハウジング、および、スプリング５０１の第２の端部を反対側方向に回転させ、それによって、ギヤ・システムが、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃを回転させ、ケーブル１０４を巻き上げるときに、スプリング５１０の第２の端部は、テンションがスプリング５１０の中に構築される状態で、回転またはターンさせられる。
図５および図６は、ブロック５２０をさらに示しており、ブロック５２０は、右シャフト・パーツ５０５ｂに回転可能に接続されている。このブロック５２０は、発電機５２２およびギヤ・ドライブ・システムを保持しており、ギヤ・ドライブ・システムは、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃおよび発電機５２２を相互接続しており（図７に関連した以下の議論を参照）、図７は、例示的な実施形態による発電ドラムのさらなる詳細を示している。
図７では、左シャフト・パーツ５０５ａは、フロート１０１の左アーム５０１ａに固定して接続されており、右シャフト・パーツ５０５ｂは、フロート１０１の右アーム５０１ｂに固定して接続されており、それによって、ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、フロート１０１、５０１ａ、ｂに回転可能に取り付けられている。また、図７に示されているドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃは、センサー・システム５１７を含み、センサー・システム５１７は、左シャフト・パーツ５０５ａの上のトルクをセンシングするように構成されている。センサー・システム５１７は、複数の歪みゲージを含むことが可能であり、複数の歪みゲージは、ドラム・ハウジングの中の左シャフト・パーツ５０５ａに取り付けられており、それによって、シャフト・パーツ５０５ａの上のトルクが、公知の技法によって測定され得る。例示的な実施形態では、４つの歪みゲージが、シャフト・パーツ５０５ａに取り付けられており、シャフト・パーツ５０５ａの中心線に対して＋／−４５°パターンで配向され得る。ある実施形態では、角度検出システム５１８が、また、ドラム・ハウジング５０２ａ、ｂ、ｃの中のシャフト・パーツ５０５ａに接続されており、角度検出システムは、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが第１の位置から第２の位置へシャフト１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂの周りにターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転角度を決定するように構成され得る。ある実施形態では、角度検出システムは、光学的な角度エンコーダーを含む。
また、図７では、発電機５２２を備えたハウジングが示されており、発電機５２２は、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転方向の移動に応答して回転またはターンするように、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中に配置されている。また、発電機ハウジング５２２は、フライホイール（図７には示されていない）を含み、フライホイールは、回転エネルギーを貯蔵するために発電機５２２に動作可能に接続されている。ダブル・セットのボール軸受５２３が、シャフト・パーツ５０５ｂの周りの発電機およびフライホイールの回転を可能にするために設けられている。発電機５２２は、１つの方向のみに回転またはターンするように配置され得る。ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転によって発電機５２２の回転を得るために、発電機ギヤ・ドライブが、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃおよび発電機５２２を相互接続するために設けられている。発電機ギヤ・ドライブは、スピードアップ・ギヤ５２４を含み、スピードアップ・ギヤ５２４は、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの相対的に遅い回転を１０倍または２０倍だけスピードアップさせることが可能である。ギヤ・ドライブは、一方向ギヤ５２５およびワンウェイ・クラッチ５２６を含み、それは、発電機５２２が１つの方向のみに回転することを可能にし、一方、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、回転の方向を変化させる。
ある実施形態では、フライホイールを備えた発電機５２２、スピードアップ・ギヤ５２４、一方向ギヤ５２５、およびワンウェイ・クラッチ５２６は、シャフト・パーツ５０５ａ、ｂによって画定された軸線の周りの回転方向の移動のために、すべて中心を合わせられている。スピードアップ・ギヤ５２４は、ドラム・ハウジング５０２ａおよび一方向ギヤ５２５を動作可能に接続しており、ワンウェイ・クラッチ５２６は、一方向ギヤ５２４および発電機５２２を動作可能に接続しており、発電機５２２は、フライホイールに動作可能に接続している。
また、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃは、制御システム５２１を含み、制御システム５２１は、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するために構成され得り、また、センサー・システム５１７によってセンシングされるシャフト・パーツ５０５ａのトルクに基づいて、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き付けることを制御するために構成され得る。ここで、制御システム５２１は、センシングされたトルクに基づいてケーブル・テンションを決定するように構成され得り、また、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するように構成され得り、また、所定のテンションまたはプリテンションがケーブル１０４に関して決定されるまで、ケーブル・リール１０３を巻くことを制御するように構成され得る。制御システム５２１は、発電機ギヤ・ドライブ・システムの上に配置され得り、図７では、制御システム５２１は、一方向ギヤ５２５に取り付けられている。
ケーブル１０４を巻き付けるためにドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するために、制御システムは、モーター軸棒５１４の回転を制御することによって、組み合わせられたスプリングおよびギヤ・システムの動作モードを、動作の第１のモードまたは第２のモードとなるように制御するように構成されている。
角度検出システム５１８は、シャフト・パーツ１０５ａ、ｂ、５０５ａ、ｂに対するドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの第１の位置と第２の位置との間の角度の差を決定するように構成され得る。ここで、フロート１０１が、波の上向きの移動によって、没水構造体１０６から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３からケーブル１０４を巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが停止するときに、第１の位置が到達され得り、また、フロート１０１が、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体１０６のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃが停止するときに、第２の位置が到達され得る。
また、第１の位置と第２の位置との間の１つまたは複数の決定された角度の差が、所定の最大の角度の差に等しいかまたはそれを超えるときには、制御システム５２１は、海の中へフロート１０１を沈めるためにケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げるために、ドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するように構成され得る。
また、制御システムは、いくつかの波の移動の間のケーブル１０４のテンションを決定し、得られるテンション値と所定のプリテンションを比較し、比較に基づいて、ケーブル１０４の中のプリテンションを変化させるために、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き付けるおよび／または巻き出すためのドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの回転を制御するように構成され得る。
また、複数のスリップ・リング（図７には示されていない）が設けられており、シャフト・パーツ５０５ａ、ｂに動作可能に接続されており、静止したシャフト・パーツ５０５ａ、ｂと回転するドラム・ハウジング１０２、５０２ａ、ｂ、ｃの中の回転するデバイスとの間のパワーおよび電気信号の伝送を可能にするようになっており、その回転するデバイスは、モーター５１３、制御システム５２１、および発電機５２２を含む。スリップ・リングは、左ハウジング蓋５０２ａおよび右ハウジング５０２ｂの両方の内側に設けられ得る。
図８は、例示的な実施形態による、海に位置決めされている波エネルギー・システムを図示するブロック図であり、図９は、図８の波エネルギー・システムの電力およびデータ制御コンポーネントを図示するブロック図である。図８の波エネルギー・システムは、図１のエネルギー・システム１００のコンポーネントを保持しており、ブイまたはフロート１０１と、ケーブル１０４がケーブル・リール１０３（図８には示されていない）の上に巻き付けられた状態の発電ドラム１０２とを含む。図８のシステムに関して、ブイ１０１は、衛星通信ユニット１０８を保持しており、それによって、データは、インマルサットＶＳＡＴおよびイリジウム・システムなどのような、衛星通信を介して、制御システム５２１へおよび制御システム５２１から通信され得る。さらに、または、代替的に、通信ユニット１０８は、３Ｇ、４Ｇ、またはＧＰＳ通信などのような、モバイルフォン通信のために構成され得る。
ブイ１０１は、海底１０７の上のアンカー・ブロック１０６に接続されている第２の端部パーツを有するケーブル１０４によって、海に位置決めされている。ある実施形態では、マーカー・ブイ８０６が、波エネルギー・ブイ１０１の近くに位置決めされており、ここで、マーカー・ブイ８０６は、ケーブルによって海底１０７の上の小さいアンカー・ブロック８０７に固着されている。小さいアンカー・ブロック８０７は、ケーブルによってメイン・アンカー・ブロック１０６に固着され得る。
ケーブル１０４は、外装されたパワー・ケーブルであり、それは、また、光ファイバーを保持しており、ケーブル１０４の第２の端部パーツは、海中システムにさらに接続されており、海中システムは、スキッド・マウンティング８０４の中に囲まれ得り、それは、センサー８０１およびバッテリー・パック８０２のためのデータおよびパワー・ハブ・ユニットを保持しており、また、それは、負荷および充電制御ユニット８０５を保持している（図９を参照）。ある実施形態では、電気的なおよび光ファイバーのスリップ・リング・ローターリー・ジョイント（図８には示されていない）が、フロートまたはブイ１０１とアンカー・ブロック１０６の没水構造体との間に、パワー・ケーブル１０４の一部として配置され得り、ケーブル１０４の上側パーツとケーブル１０４の下側パーツを接続している。スリップ・リング・ローターリー・ジョイントの使用は、アンカー・ブロック１０６に接続されているケーブル１０４の一部を捩じることなく、ブイ１０１が水の中でターンすることを可能にすることとなる。
海中システムは、随意的に、音響テレメトリー・ユニット８０３を保持することが可能であり、音響テレメトリー・ユニット８０３は、音響テレメトリーによってデータを送信および受信するように構成されている。海中システムのコンポーネントは、図９にも示されており、図９は、ドラム・ハウジング１０２およびブイ１０１の中に配置されている表面システムの電力およびデータ制御コンポーネントをさらに示している。ブイ１０１に配置されている衛星通信ユニット１０８の他に、表面システムは、パワー・テイク・オフ・ユニット９０３、ＰＬＣ Ｉ／Ｏコントローラー９０７、充電制御ユニット９０４、オンボード・バッテリー９０５、および、制御システム５２１の一部であるプリテンショニング・コントローラー９０６を含む。
好適な実施形態では、発生させられる電力は、発電機５２２からパワー・テイク・オフ・ユニット９０３およびスリップ・リングを通して、パワー・ケーブル１０４を下り、負荷および充電制御ユニット８０５へ供給され、それは、負荷および充電制御ユニット８０５からバッテリー・パック８０２を充電する。また、パワー・テイク・オフ・ユニット９０３は、充電制御９０４を介してオンボード・バッテリー９０５を充電し、オンボード・バッテリー９０５は、プリテンショニング・コントローラー９０６を備えた制御システム５２１および衛星通信ユニット１０８にパワーを供給する。データは、外装されたパワー・ケーブル１０４の中の光ファイバーを通る光ファイバー通信によって、表面システムと海中システムとの間で通信される。データ通信は、表面システムの中のＰＬＣ Ｉ／Ｏコントローラー９０７によって制御され、そこで、コントローラー９０７は、衛星通信ユニット１０８およびパワー・テイク・オフ・ユニット９０３とデータを通信し、パワー・テイク・オフ・ユニット９０３は、充電制御ユニット９０４、オンボード・バッテリー９０５、および、プリテンショニング・コントローラー９０６を備えた制御システム５２１と通信する。ケーブル１０４の光ファイバー・リンクを介して、コントローラー９０７は、データおよびパワー・ハブ・ユニット８０１、負荷および充電制御ユニット８０５、ならびにバッテリー・パック８０２とデータを通信する。データおよびパワー・ハブ・ユニット８０１は、ユーザーへの電力の送達の制御のための、および、ユーザーとのデータ通信のための、パワーおよび通信ラインを保持している。
図１０は、例示的な実施形態による、電力を発生させる方法を図示するフローチャートである。第１のステップ１００１では、フロート１０１が位置決めされることとなる。これは、トーション・スプリング５１０がドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され、第２の動作モードになることを必要とする（ステップ１００２）。第２の動作モードでは、モーター５１３およびギヤ５１５、５１６が、回転するように制御され、それによって、シャフト・アタッチメント５０５の上の測定されたトルクから制御システム５２１によって、所望のプリテンションが決定されるまで、ケーブル１０４がケーブル・リール１０３の上に巻き付けられる（ステップ１００３）。ここから、トーション・スプリング５１０が、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され、動作の第１のモードになり、モーター５１３およびギヤ５１５、５１６が非回転となるように制御された状態になっている（ステップ１００４）。
第１の動作モードになっているときに、フロート１０１およびドラム・ハウジング１０２は、トーション・スプリング５１０によって、動作の通常のエネルギー発生モードになっており、ステップ１００５において、ドラム・ハウジング１０２は、フロート１０１が波によって没水構造体１０６から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３からケーブル１０４を巻き出す方向に回転することを許容され、ドラム・ハウジング１０２の巻き出し回転が、スプリング５１０のテンションを増加させ、発電機５２２の回転を活性化させる状態になっている。ステップ１００６において、フロート１０１が海洋波によって没水構造体１０６のより近くに移動させられるときに、ケーブル１０４がスプリング５１０のテンションの解放によってケーブル・リール１０３の上に巻き上げられることに応答して、ドラム・ハウジング１０２は、反対側方向に回転することが許容され、ここで、ドラム・ハウジング１０２の巻き付け回転が、発電機５２２の回転を活性化させる。発電機５２２の活性化によって発生させられる電力が抽出され、バッテリー・パック８０２の中に貯蔵され得る（ステップ１００７）。
図１１は、例示的な実施形態による、波エネルギー・システムのプリテンションを調節する方法を図示するフローチャートである。第１のステップ１１０１において、ケーブル１０４のテンションが、いくつかの波の移動の間に、モニタリングおよび決定される。次いで、ステップ１１０２において、得られるテンション値が、所定のプリテンションと比較され、また、モニタリングされたテンションの平均値と所定のプリテンションとの間の差が、所定の値を超えるときに、トーション・スプリング５１０は、動作の第２のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され（ステップ１１０３）、ケーブル・リール１０３の上のケーブル１０４の巻き付けおよび／または巻き出しが、ケーブル１０４の中のプリテンションを調節するように実施され（ステップ１１０４）、トーション・スプリング５１０が、動作の第１のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続されるように連れ戻される（ステップ１１０５）。ステップ１１０４では、プリテンションが、ケーブル１０４のモニタリングされたテンションの平均値に到達するように調節され得る。
したがって、多くの連続的な波の周期の間のケーブル・テンションの変動および平均値をモニタリングすることによって、潮位の変化が補正され得り、ケーブル１０４の平均プリテンションが、所与の波候における最大エネルギー生産のために最適化され得る。
図１２は、例示的な実施形態による、波エネルギー・システムを沈める方法を図示するフローチャートである。ステップ１２０１において、ドラム・ハウジング１０２が波の移動の間に第１の位置から第２の位置へシャフト・アタッチメント１０５の周りでターンまたは回転させられるときに、ドラム・ハウジング１０２の角度の回転が決定され、ここで、フロート１０１が、波の上向きの移動によって、没水構造体１０６から離れるように移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０２からケーブル１０４を巻き出すことによって回転することを、ドラム・ハウジング１０２が停止するときに、第１の位置が到達され、また、フロート１０１が、それに続く波の下向きの移動によって、没水構造体１０６のより近くに移動させられることに応答して、ケーブル・リール１０３の上にケーブル１０４を巻き上げることによって反対側方向に回転することを、ドラム・ハウジング１０２が停止するときに、第２の位置が到達される。１つまたは複数の決定された角度の回転値が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超える場合には、次いで、ステップ１２０２において、トーション・スプリング５１０が、動作の第２のモードにおいて、ドラム・ハウジング１０２に動作可能に接続され、ケーブル１０４が、フロート１０１を海の中へ沈めるために、ケーブル・リール１０３の上にさらに巻き上げられる（ステップ１２０３）。
したがって、中心のシャフト・アタッチメント１０５（それは、フロート１０１に固定されている）とドラム・ハウジング１０２との間の角度の変動を測定することによって、ドラム・ハウジング１０２が波の中で行ったり来たりターンするときに、おおよその波の高さがモニタリングされ得り、また、波があまりに大きくなり過ぎたので、ストーム・プロテクション・モードで、ブイを水の下に引っ張る時が来ているというときが、決定され得る。
以下では、波エネルギー変換システム、または、３００Ｗ程度のピーク・パワー性能を有する小さいブイもしくはフロート１０１を表す波エネルギー・ブイの例に関する材料および寸法のリストが与えられている。
波エネルギー・ブイに関する材料および寸法
Ｕ字形状のフロートまたはブイ１０１は、ガラス強化ポリエステル（ＧＲＰ）から作製されており、耐候性および耐海水性のエポキシ・ペイントによってコーティングされている。Ｕ字形状の中のそれぞれの「レッグ」の長さは、９００ｍｍであり、それぞれのレッグの幅は、３００ｍｍである。Ｕ字形状の中のギャップ幅は、ドラム・ハウジング１０２の長さに応じて、最小で３００ｍｍであり、最大で９００ｍｍである。この例に関して、幅は、９００ｍｍである。レッグおよびフロント・パーツの高さは、２００ｍｍであり、側部パーツのフロントおよびバックの湾曲（側部パーツまたはレッグの湾曲は随意的である）は、ブイまたはフロート１０１の高さに等しい直径２００ｍｍの半円形によって形成されている。
シャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂに関して使用される材料は、ハイグレードのステンレス鋼３１６である。それぞれのシャフト・パーツ１０５ａ、５０５ａ、１０５ｂ、５０５ｂは、３０ｍｍの直径、および、１００ｍｍの長さを有している。
ドラム・ハウジング１０２に関して使用される材料は、耐海水性のアルミニウムであり、直径は、６００ｍｍであり、幅は、９００ｍｍよりもわずかに小さく、Ｕ字形状の開口部の中へフィットする。
ケーブル・リール１０３に関して使用される材料は、ポリウレタン（ＰＵ）エラストマーである。外側リール直径は、９００ｍｍであり、内側リール直径は、６５０ｍｍである。
ケーブル１０４の外側パーツのために使用される材料は、極めて強力な亜鉛メッキ鋼ワイヤーであり、ケーブルの直径は、１０ｍｍである。ケーブルの長さは、海の深さに応じて、３０ｍから２００ｍの範囲にあることが可能である。
ブイまたはフロートおよびドラム・ハウジングの合計重量は、１５０ｋｇ程度である。
より大きいリング・ギヤ５１６は、５００ｍｍの外径を有しており、一方、より小さい第１のギヤ５１５は、３０ｍｍの外径を有している。スプリング５１０を保持している２つのディスク５１１ａ、５１１ｂの直径は、５８０ｍｍである。トーション・スプリング５１０は、５５０ｍｍの直径、６０ｍｍの幅、および５００Ｎｍのスプリング力を有している。
所定のケーブル・プリテンションは、７５０Ｎに設定され得り、ケーブルの長さは、ケーブル１０４の中のテンションのスタートから所望のプリテンションが到達されるまでに、それがケーブル・リール１０３の１．５ターンを必要とするように、選択され得る。ケーブル１０４の所望のプリテンションが到達されるときに、トーション・スプリング５１０は、２５０Ｎｍのプリテンションに到達するように配置され得る。
１ｍの波の通常のウェーブ・リフトの間に、ドラム・ハウジング１０２は、＋／−１／４ターンを行ったり来たりターンすることが可能である。
水レベルが１／４ｍ変化するときに、ケーブル・プリテンションの調節が活性化させられる。
ブイまたはフロートを完全に沈めることは、波の高さが３ｍを超えるときに活性化させられ、ドラム・ハウジング１０２は、１．５回転ターンさせられ、ブイまたはフロート１０１を沈める。
上述の寸法を有する３００Ｗ波エネルギー・ブイに関して、パワー生産は、波の高さとともに増加し、以下の通りに示す第１の結果を伴う。
０．５ｍの波の場合 ＝ ２５Ｗ。
１．０ｍの波の場合 ＝ １００Ｗ。
１．５ｍの波の場合 ＝ ２２５Ｗ。
２．０ｍの波の場合 ＝ ４００Ｗ。
それぞれ２ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ、および２０ｋＷのより大きい波エネルギー・ブイは、より高いパワー・レベルを収容するように、すべての３つの寸法をスケーリングすることによって得られ得り、また、波の高さは、スケーリング・ファクターとともに増加される。それぞれ３倍および４倍のスケーリングは、２ｋＷおよび５ｋＷ波エネルギー・ブイを表しており、波の高さは、それにしたがってスケーリングされる。
本発明は、本明細書の中のさまざまな実施形態に関連して説明されてきた。しかし、開示されている実施形態に対する他の変形例も、図面、本開示、および添付の特許請求の範囲を検討することから、特許請求されている発明を実践する際に当業者によって理解および実現され得る。特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他のエレメントまたはステップを除外しておらず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数形を除外していない。

Claims (48)

  1. 波エネルギー変換システムであって、前記システムは、
    フロートと、シャフト・アタッチメントによって前記フロートに回転可能に取り付けられたドラム・ハウジングを備えた発電ドラムと
    を含み、
    前記シャフト・アタッチメントは、互いに対する前記ドラム・ハウジングおよび前記フロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にし、
    前記ドラム・ハウジングは、ケーブルを備えたケーブル・リールを含み、前記ケーブルは、前記ケーブル・リールに接続されている第１の端部パーツと、第２の端部パーツとを有しており、前記ケーブル・リールは、前記ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、前記ドラム・ハウジングに接続されており、前記ドラム・ハウジングとともに回転する、波エネルギー変換システム。
  2. 前記ケーブルの第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けられた状態にすることによって、前記フロートは、海に位置決めされている、請求項１に記載のエネルギー変換システム。
  3. 前記シャフト・アタッチメントは、前記フロートの開口部の中で、前記フロートに固定して接続されており、前記ドラム・ハウジングが、前記開口部の中で、前記シャフト・アタッチメントの上に回転可能に配置された状態になっている、請求項１または２に記載のエネルギー変換システム。
  4. 前記フロートは、反対側に配置されている２つのアームを含み、反対側に配置されている前記２つのアームは、前記開口部の一部を画定しており、前記シャフト・アタッチメントが前記２つのアームに固定して接続された状態になっている、請求項３に記載のエネルギー変換システム。
  5. 前記フロートは、前記２つのアームを接続するフロント・パーツを含み、前記シャフト・アタッチメントは、前記２つのアームに接続されており、前記ドラム・ハウジングが前記２つのアームの中に回転可能に配置された状態になっている、請求項４に記載のエネルギー変換システム。
  6. 前記フロートは、実質的に「Ｕ」字形状になっている、請求項５に記載のエネルギー変換システム。
  7. 前記フロント・パーツは、前記ドラムから離れる方に面する外側表面を有しており、組み合わせられたドラムおよびフロートは、重心を有しており、前記ドラムの中心は、前記フロント・パーツの前記外側表面に対して所定の距離に位置付けされており、前記所定の距離は、前記重心から前記フロント・パーツの前記外側表面への距離よりも大きくなっている、請求項５または６に記載のエネルギー変換システム。
  8. 前記ドラムの前記中心から前記重心への距離は、前記アームの方向に測定されるときに、前記フロートの合計長さの少なくとも５％である、請求項７に記載のエネルギー変換システム。
  9. 前記ケーブル・リールは、所定の半径を有しており、前記所定の半径は、前記ドラムの前記中心と前記重心との間の前記距離よりも大きくなっている、請求項７または８に記載のエネルギー変換システム。
  10. 前記フロートが海の上に実質的に水平方向の位置に位置決めされているときに、前記ケーブルは、前記ケーブル・リールから延在し、前記没水構造体に到達しており、前記ケーブルが前記フロートの前記フロント・パーツに面した状態になっている、請求項２および８に記載のエネルギー変換システム。
  11. 前記ドラムは、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるように構成されており、前記ケーブルの第２の端部パーツが没水構造体に取り付けられた状態にすることによって、前記フロートが海に位置決めされているときに、前記ケーブルの所定のプリテンションを得るようになっている、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  12. 前記ドラム・ハウジングは、スプリング・システムを含み、前記スプリング・システムは、トーション・スプリングを含み、前記トーション・スプリングは、前記シャフト・アタッチメントに回転不可能に接続されている第１の端部パーツと、前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている第２の端部パーツとを備えており、動作の少なくとも１つの接続モードに関して、前記ドラム・ハウジングの回転が、前記スプリングの中のテンションを構築し、それによって、前記シャフト・アタッチメントにトルクを印加する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  13. 前記トーション・スプリングの前記第２の端部パーツは、動作の第１のモードにおいて、前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように構成されており、前記ケーブル・リールからの前記ケーブルの巻き出しのための方向への前記ドラム・ハウジングの回転によって、前記スプリングの中にテンションを構築し、また、前記スプリングの前記テンションの解放によって前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるために、反対側方向に前記ドラム・ハウジングを回転させる、請求項１２に記載のエネルギー変換システム。
  14. 前記トーション・スプリングは、動作の前記第１のモードと動作の第２のモードとの間でシフトするように、前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されており、動作の前記第２のモードに関して、前記スプリングの前記第２の端部パーツは、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるための方向への前記ドラム・ハウジングの回転によって、前記スプリングの中のテンションを構築するように、前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている、請求項１３に記載のエネルギー変換システム。
  15. 前記ドラム・ハウジングは、スプリング・システムおよびギヤ・システムを含み、前記スプリング・システムは、トーション・スプリングを含み、前記トーション・スプリングは、前記シャフトに回転不可能に接続されている第１の端部と、前記ギヤ・システムを介して前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている第２の端部とを備えており、前記ギヤ・システムは、動作の第１の非回転モードになるように構成されており、前記トーション・スプリングの前記第２の端部が、前記ドラム・ハウジングに対して固定された位置に保持された状態になっており、また、動作の第２の回転モードになるように構成されており、前記動作の第２の回転モードでは、前記ギヤ・システムは、前記シャフト・アタッチメントに対して、および、前記トーション・スプリングの前記第２の端部に対して、前記ドラム・ハウジングを回転させるように構成されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  16. 動作の前記回転モードにおいて、前記ギヤ・システムは、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるために、前記シャフト・アタッチメントに対して第１の方向に前記ドラム・ハウジングを回転させるように構成されており、力が前記ケーブルの中のテンションから前記ケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上に働かされるときに、前記ギヤ・システムは、前記シャフト・アタッチメントに対して、前記第１の方向の反対側の第２の方向に前記トーション・スプリングの前記第２の端部を回転させるようにさらに構成されており、前記トーション・スプリングの前記第２の端部の前記回転は、前記スプリングの中にテンション、および、前記シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築する、請求項１５に記載のエネルギー変換システム。
  17. 前記ギヤ・システムは、ディスク・システムを含み、前記トーション・スプリングの前記第２の端部が前記ディスク・システムに固着された状態になっており、前記ディスク・システムは、前記シャフト・アタッチメントおよび前記ドラム・ハウジングに対して回転可能に配置されており、前記ディスク・システムの外側周辺パーツは、回転軸棒を備えたモーターを保持しており、前記回転軸棒は、第１のギヤ・ホイールを保持しており、前記第１のギヤ・ホイールは、第２のギヤ・ホイールに係合しており、前記第２のギヤ・ホイールは、前記ドラム・ハウジングに固定して接続されており、それによって、前記モーター軸棒の回転は、前記ドラム・ハウジング、および、前記スプリングの前記第２の端部を保持している前記ディスク・システムを、互いに対して反対側方向に回転させる、請求項１５または１６に記載のエネルギー変換システム。
  18. 前記モーター軸棒が第１の方向に回転するときに、前記ドラム・ハウジングは、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるために、前記シャフト・アタッチメントに対して第１の方向に回転し、また、力が前記ケーブルの中のテンションから前記ケーブル・リールおよびドラム・ハウジングの上に働かされるときに、前記スプリングの前記第２の端部を保持している前記ディスク・システムは、前記シャフト・アタッチメントに対して、前記第１の方向の反対側の第２の方向に回転し、前記トーション・スプリングの前記第２の端部の前記回転は、前記スプリングの中のテンション、および、前記シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築する、請求項１７に記載のエネルギー変換システム。
  19. 前記ギヤ・システムが、動作の前記非回転モードになっており、前記トーション・スプリングの前記第２の端部が、前記ドラム・ハウジングに対して固定された位置に保持された状態になっているときに、前記トーション・スプリングの前記第２の端部は、前記ドラム・ハウジングの回転に追従し、それによって、前記ケーブル・リールから前記ケーブルを巻き出す方向への前記ドラム・ハウジングの回転が、前記スプリングのテンション、および、前記シャフト・アタッチメントに対するトルクを構築する、請求項１５から１８のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  20. 前記ドラムは、センサー・システムを含み、前記センサー・システムは、前記シャフト・アタッチメントの上のトルクをセンシングするように構成されている、請求項１から１９のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  21. 前記エネルギー変換システムは、制御システムをさらに含み、前記制御システムは、前記ドラム・ハウジングの回転を制御するように、および、センシングされた前記トルクに基づいて前記ケーブル・リールの巻き付けを制御するように構成されている、請求項２０に記載のエネルギー変換システム。
  22. 前記制御システムは、センシングされた前記トルクに基づいてケーブル・テンションを決定するように構成されており、また、前記ドラム・ハウジングの回転を制御するように構成されており、また、所定のテンションまたはプリテンションが前記ケーブルに関して決定されるまで、前記ケーブル・リールを巻くことを制御するように構成されている、請求項２１に記載のエネルギー変換システム。
  23. 前記制御システムは、前記ギヤ・システムの動作モードを制御するように構成されている、請求項２１または２２、および、請求項１５から２０のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  24. 前記制御システムは、前記モーター軸棒の回転を制御することによって、前記ドラム・ハウジングの回転を制御するように構成されている、請求項１６および２２に記載のエネルギー変換システム。
  25. 前記トーション・スプリングは、クロック・スプリングであり、前記ディスク・システムは、反対側に配置されている２つのディスクを含み、前記クロック・スプリングが前記２つのディスクの間に配置された状態になっている、請求項１５から２４のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  26. 前記第２のギヤ・ホイールは、前記第１のギヤ・ホイールよりも大きくなっている、請求項１７から２５のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  27. 前記センサー・システムは、複数の歪みゲージを含み、前記複数の歪みゲージは、前記ドラム・ハウジングの中の前記シャフト・アタッチメントに取り付けられている、請求項２０から２６のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  28. 前記発電ドラムは、発電機を含み、前記発電機は、前記ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して回転またはターンするように、前記ドラム・ハウジングの中に配置されている、請求項１から２７のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  29. 前記発電機は、１つの方向のみに回転またはターンするように配置されている、請求項２８に記載のエネルギー変換システム。
  30. 前記発電ドラムは、ギヤ・ドライブをさらに含み、前記ギヤ・ドライブは、前記ドラム・ハウジングおよび前記発電機を相互接続している、請求項２８または２９に記載のエネルギー変換システム。
  31. 前記ギヤ・ドライブは、スピードアップ・ギヤを含む、請求項３０に記載のエネルギー変換システム。
  32. 前記ギヤ・ドライブは、一方向ギヤを含む、請求項３０または３１に記載のエネルギー変換システム。
  33. 前記ギヤ・ドライブは、ワンウェイ・クラッチを含む、請求項３０から３２のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  34. 前記発電機、前記スピードアップ・ギヤ、前記一方向ギヤ、および前記ワンウェイ・クラッチは、前記シャフト・アタッチメントによって画定された軸線の周りの回転方向の移動のために、すべて中心を合わせられている、請求項３３に記載のエネルギー変換システム。
  35. 前記発電ドラムは、フライホイールをさらに含み、前記フライホイールは、前記発電機に捩じり可能に接続されている、請求項３０から３４のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  36. 前記ドラムは、角度検出システムを含み、前記角度検出システムは、前記ドラム・ハウジングが第１の位置から第２の位置へ前記シャフト・アタッチメントの周りにターンまたは回転させられるときに、前記ドラム・ハウジングの回転角度を決定するように構成されている、請求項１から３５のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  37. 前記フロートが、波の上向きの移動によって、前記没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、前記ケーブル・リールから前記ケーブルを巻き出すことによって回転することを、前記ドラム・ハウジングが停止するときに、前記第１の位置が到達され、また、前記フロートが、それに続く前記波の下向きの移動によって、前記没水構造体のより近くに移動させられることに応答して、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げることによって反対側方向に回転することを、前記ドラム・ハウジングが停止するときに、前記第２の位置が到達される、請求項２および３６に記載のエネルギー変換システム。
  38. 前記制御システムは、１つまたは複数の決定された回転角度が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超えるときには、前記フロートを海の中へ沈めるために、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるように、前記ドラム・ハウジングの回転を制御するようにさらに構成されている、請求項２２および３７に記載のエネルギー変換システム。
  39. 前記制御システムは、いくつかの波の移動の間の前記ケーブルの前記テンションを決定し、得られるテンション値と所定のプリテンションを比較し、前記比較に基づいて、前記ケーブルの中の前記プリテンションを変化させるために、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き付けるおよび／または巻き出すための前記ドラム・ハウジングの回転を制御するようにさらに構成されている、請求項２および請求項２２から３８のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  40. 前記フロートは、ブイである、請求項１から３９のいずれか一項に記載のエネルギー変換システム。
  41. 波エネルギー変換システムであって、前記波エネルギー変換システムは、
    ドラム・ハウジングを備えた発電ドラムを保持しているフロートであって、前記ドラム・ハウジングは、シャフト・アタッチメントによって前記フロートに回転可能に取り付けられており、前記シャフト・アタッチメントは、互いに対する前記ドラム・ハウジングおよび前記フロートの少なくとも部分的に回転方向の移動を可能にする、フロート
    を含み、
    前記ドラム・ハウジングは、
    ケーブルを備えたケーブル・リールであって、前記ケーブルは、第１の端部パーツおよび第２の端部パーツを有しており、前記第１の端部パーツは、前記ケーブル・リールに接続されており、前記ケーブル・リールは、前記ドラム・ハウジングの一体パーツであるか、または、前記ドラム・ハウジングに接続されており、前記ドラム・ハウジングとともに回転する、ケーブル・リールと、
    トーション・スプリングであって、前記トーション・スプリングは、動作の第１のモードにおいて、前記ケーブル・リールから前記ケーブルを巻き出すための方向への前記ドラム・ハウジングの回転によって、前記スプリングの中のテンションを構築するように、また、前記スプリングの前記テンションの解放によって前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるために、反対側方向に前記ドラム・ハウジングを回転させるように、前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている、トーション・スプリングと、
    発電機であって、前記発電機は、前記ドラム・ハウジングの回転方向の移動に応答して、回転またはターンするように配置されており、それによって、電力を作り出す、発電機と
    を含む、波エネルギー変換システム。
  42. 前記トーション・スプリングは、動作の前記第１のモードと動作の第２のモードとの間でシフトするように前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されており、動作の前記第２のモードに関して、前記スプリングは、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げるための方向への前記ドラム・ハウジングの回転によって、前記スプリングの中のテンションを構築するように、前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されている、請求項４１に記載の波エネルギー変換システム。
  43. 請求項４２に記載のエネルギー変換システムの使用によって表面波から電力を発生させるための方法であって、前記方法は、
    前記ケーブルの前記第２の端部パーツを没水構造体または海底に取り付けることによって、海に前記フロートを位置決めするステップと、
    動作の前記第２のモードで前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように、前記トーション・スプリングを配置するステップと、
    前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げ、前記ケーブルおよび前記トーション・スプリングの中にプリテンションを構築するステップと、
    動作の前記第１のモードで前記ドラム・ハウジングに動作可能に接続されるように、前記トーション・スプリングを配置するステップと、
    前記フロートが波によって前記没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、前記ケーブル・リールから前記ケーブルを巻き出す方向に、前記ドラム・ハウジングが回転することを可能にするステップであって、前記ドラム・ハウジングの前記巻き出し回転が、前記スプリングの前記テンションを増加させ、前記発電機の回転を活性化させる、ステップと、
    前記フロートが海洋波によって前記没水構造体により近づくように移動させられるときに、前記スプリングの前記テンションの解放によって、前記ケーブルが前記ケーブル・リールの上に巻き上げられることに応答して、前記ドラム・ハウジングが反対側方向に回転することを可能にするステップであって、前記ドラム・ハウジングの前記巻き付け回転が、前記発電機の回転を活性化させる、ステップと、
    前記発電機から電力を抽出するステップと
    を含む、方法。
  44. 抽出された前記電力は、バッテリーの中に貯蔵される、請求項４３に記載の方法。
  45. 前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げ、前記ケーブルおよび前記トーション・スプリングの中にプリテンションを構築する前記ステップは、所定のケーブル・テンションが到達されるまで実施され、前記所定のケーブル・テンションは、前記フロートが海の中へ実質的に半分沈められているときの、前記ケーブルの前記テンションに対応している、請求項４３または４４に記載の方法。
  46. 前記方法は、いくつかの波の移動の間に前記ケーブルの前記テンションをモニタリングするステップと、得られるテンション値と所定のプリテンションを比較するステップと、モニタリングされたテンションの平均値と前記所定のプリテンションとの間の差が所定の値を超えるときに、前記ケーブル・リールの上の前記ケーブルの巻き付けおよび／または巻き出しが、前記ケーブルの前記プリテンションを変化させるように実施されるステップとをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
  47. 前記方法は、前記ドラム・ハウジングが第１の位置から第２の位置へ前記シャフト・アタッチメントの周りにターンまたは回転させられるときに、前記ドラム・ハウジングの回転角度を決定するステップをさらに含み、
    前記フロートが、波の上向きの移動によって、前記没水構造体から離れるように移動させられることに応答して、前記ケーブル・リールから前記ケーブルを巻き出すことによって回転することを、前記ドラム・ハウジングが停止するときに、前記第１の位置が到達され、また、前記フロートが、それに続く前記波の下向きの移動によって、前記没水構造体のより近くに移動させられることに応答して、前記ケーブル・リールの上に前記ケーブルを巻き上げることによって反対側方向に回転することを、前記ドラム・ハウジングが停止するときに、前記第２の位置が到達される、請求項４３から４６のいずれか一項に記載の方法。
  48. １つまたは複数の決定された回転角度が、所定の回転角度に等しいかまたはそれを超えるときには、前記フロートを海の中へ沈めるために、前記ケーブル・リールの上への前記ケーブルのさらなる巻き上げが実施される、請求項４７に記載の方法。
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