TW201623780A - 改良式波能轉換器 - Google Patents

Abstract

一改良式波能轉換器，其中具有一固定至一流體介質圍阻邊界的底部之裝置 (F1)以及與其連接之一繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置(F2)；一繫鏈細長撓性組件(F3) 係以一圓形機械裝置(F6)而運行自一可伸縮的機械裝置(F7)，經由一正向浮力量(F5)，及經由一可動的負向浮力量(F4)

Description

改良式波能轉換器

本發明係關於一種流體和運動衰減或能量轉換或波能轉換之系統領域。

於再生能源中最有前景的是波能(wave energy)，其有可能供應全球能源需求的最大量。一些波能的較佳因素包括豐富度、恆定性、可靠性、可預測性、能量密度等，此等因素有利於開發一種經濟上可行的波能轉換器。

以下幾個問題至今一直是生產一成本低且可行的波能轉換器會預到的顯著的技術挑戰，包括： 1.         創造一廉價、快速以及主要是自主式部署和恢復的系統； 2.         實現可靠、相容、可預測的能量轉換； 3.         操作過程中自動校準以保持最佳的操作組態； 4.         能夠在大範圍的波動頻率和高度中操作； 5.         全向能量轉換； 6.         適用於大範圍部署深度的自動校準； 7.         維持能量恆定轉換同時為潮汐變化自動校準； 8.         在風暴和其它大能量的事件中仍可繼續運行； 本發明目的是克服上述之技術難題。

根據本發明的一個方面，係提供一種設備以可調節地繫泊在流體中的一浮力量，該設備包含：

1. 一容積設計為具有一正向浮力當置於一具有放置於該流體介質表面上及下的流體介質時，以及連接於該固定正向浮力量的一標準張力繫泊裝置。

2. 一標準張力繫泊裝置，包含：

2.1. 一單個或複數個圓形機械裝置，其內垂直連接於該正向浮力量，從而每一個該圓形機械裝置是自由軸向旋轉，以及具有一特定配置，包含：

2.1.1. 一沿圓周方向接收一繫鏈細長撓性組件的能力；以及

2.1.2. 較佳地連接至一裝置係用來衰減該圓形機械裝置瞬間轉數的能量，包含：

2.1.2.1. 摩擦能量轉換；或

2.1.2.2. 電能轉換；或

2.1.2.3. 液壓能轉換；或

2.1.2.4. 氣動能轉換；或

2.1.2.5. 一些其他能量轉換裝置；以及

2.1.3. 一定位後的位置，包含：

2.1.3.1. 一單軸向旋轉的圓形機械裝置；或

2.1.3.2. 複數個共線軸向朝近側位置的圓形機械裝置；或

2.1.3.3. 複數個徑向分佈的圓形機械裝置；或

2.1.3.4. 複數個周圍分佈或朝近側位置的圓形機械裝置；以及

2.2. 一單個或複數個繫泊裝置，包含：

2.2.1.一個或複數個繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置，包含：

2.2.1.1. 一較佳地雙向旋轉的圓形機械裝置，包含：            一軸向自由旋轉的圓形機械裝置；或            一軸向阻尼旋轉的圓形機械裝置，包含：            摩擦能量轉換或阻尼；或            電能轉換或阻尼；或            液壓能轉換或阻尼；或            氣動能轉換或阻尼；或           一些其他能量轉換裝置或阻尼裝置；或

2.2.1.2 一主要的單向旋轉的圓形機械裝置，包含：            一閂扣，當該閂扣脫離時即可允許雙向旋轉，包含：            一較佳地壓力激活閂扣，其中該重量裝置固定至一流體介質圍阻邊界的底部接合該閂扣；或            一液壓激活閂扣；或            一氣動激活閂扣；或            一電力激活閂扣；或            一磁力激活閂扣；或            其它或一些其他機械閂扣裝置；以及

2.2.2. 一固定至該流體介質圍阻邊界底部的裝置，包含：

2.2.2.1. 一負向浮力量，其中該負向浮力係等於或大於多個該可動的負向浮力量重；或

2.2.2.2. 一機械固定裝置；或

2.2.2.3.一吸引裝置；或

2.2.2.4. 一些其他底部連接裝置；或

2.2.3. 一裝置提供一可移動、或不固定、或自由漂浮的繫泊裝置，包含：

2.2.3.1 一流體動力阻尼裝置，包含：            一垂盪板；或            經由運動感應流體動力流失的一些其他裝置；或

2.2.3.2. 一裝置提供一定向選擇性推力給該反作用或重定向或再利用或阻尼或轉換接收的推力，包含：            一電力、機械或流體阻尼作用；或            定向流體動力或推進；或            定向機械力或推進；或            定向電力或推進；或            定向液壓力或推進；或            定向液壓力或推進；或            定向氣動力或推進；或            一些其他產生一定向力或推進的裝置；以及

2.3. 一單個或複數個可移動的負向浮力量包含：

2.3.1. 一重量小於該正向浮力量一半的浮力量；以及

2.3.2 一單個或複數個可滑動連接於該可移動的一或多負向浮力量和該一或多繫鏈細長撓性組件之間；或

2.3.3.複數個負向浮力量滑動連接於該可移動的負向浮力量和其周圍的可移動的負向浮力量之間；以及

2.4. 一單個或複數個個別繫鏈細長撓性組件單獨沿圓周運行在一單個該圓形機械裝置之上，以及每個繫鏈細長撓性組件被連接至與其在一終端的該可移動的負向浮力量以及另外可移動的連接至該繫泊裝置，由一個特定的配置以減少或消除該繫鏈細長撓性組件的汙垢，以及提供一裝置用於可調節控制通過一可伸縮的機械裝置之該繫鏈細長撓性組件的該長度和張力；以及

2.5. 一特定的配置以減少或消除該繫鏈細長撓性組件的汙垢，包含一單個或複數個：

2.5.1. 一單個繫鏈細長撓性組件連接至一終端與其一起的可伸縮的機械裝置。此外，該繫鏈細長撓性組件由該可伸縮的機械裝置通過以沿周圍外切於該繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置。該繫鏈細長撓性組件於其中持續到該正浮力量，由此沿周圍外切於該圓形機械裝置，並且此後該繫鏈細長撓性組件備用的終端耦合至該可動的負向浮力量。或者，該繫鏈細長撓性組件不會直接終止於該可動的負向浮力量，但可能持續由一滑輪從該可動的負向浮力量至該正向浮力量在相同或一額外之圓形機械裝置；此程序可繼續經由多次迭代以實質上相似的效果做為具有該繫鏈細長撓性組件終止於與可動的負向浮力量的第一接觸；以及

2.6. 一單個或複數個可伸縮的機械裝置包含：

2.6.1. 一主要的單向旋轉的圓形機械裝置包含：

2.6.1.1. 一插孔以接收該繫鏈細長撓性組件的沿周向繞組；以及

2.6.1.2 一閂扣，當該閂扣脫離時即可允許雙向旋轉，因此閂扣控制包含：            較佳地鄰近該可動的負向浮力量相對於該正向浮力量，使得當該可動的負向浮力量最接近於該正向浮力量以及該操作模式設置為部署和操作該閂扣分離，從而允許該繫鏈細長撓性組件展開，否則該操作模式被設定為恢復和收捲該閂扣保持接合以防止該繫鏈細長撓性組件解開；或            一液壓激活閂扣；或            一氣動激活閂扣；或            一電力激活閂扣；或            一磁力激活閂扣；或            其它或一些其他機械閂扣裝置；或

2.6.2. 一牽開器，結果繞組該繫鏈細長撓性組件上以接收該繫鏈細長撓性組件的繞組，當該繫鏈細長撓性組件經歷由該可動的負向浮力量施加一低張力狀態，其中因下述而發生回縮：

2.6.2.1. 一彈簧力；或

2.6.2.2. 一較佳地適當之原動機，包含：            電動力；或            液壓動力；或            氣動力；或            機械動力；或            一些其它的動力；或

2.6.3. 該牽開器提供有利地用於調節該繫鏈細長撓性組件的長度，從而允許本發明的配置、調整、部署以及恢復而不需要次表面的干預，以及包含：

2.6.3.1. 一繞組牽開器的手動裝置；或

2.6.3.2. 一繞組牽開器的自主裝置；或

2.6.3.3. 一繞組牽開器的電力裝置；或

2.6.3.4. 一繞組牽開器的機械裝置；或

2.6.3.5. 繞組牽開器的一些其它裝置。

本發明另一方面是使用一個標準裝配結構，以允許容易和快速整合複數個單獨的發明模組，包含：

3. 從一平面圖觀察時為一正多邊形形狀，其中；

3.1. 該正多邊形的較佳實施例是為一正六邊形；或

3.2. 於該多邊形周圍之內部存在有複數個插座，其具有一尺寸使得該插座切口實質上相似於該接收的發明模組的平面圖。

本發明另一方面是一裝置用於調節在原位之一拉緊的繫泊線的張力及/或長度 ，從而允許本發明的配置、調整、部署以及單個或複數個正向浮力量的恢復而不需要次表面的干預，以及包含：

4. 一圓形機械裝置包含：

4.1. 負向浮力；或

4.2. 中性浮力；或

4.3. 正向浮力；以及

4.4. 一插座，用於接收一繫泊線使得該繫泊線不滑動通過該圓形機械裝置而不使該圓形機械裝置旋轉；以及

4.5. 一可釋放的鎖定裝置，包含：

4.5.1. 一可釋放的閘使該圓形機械裝置單向旋轉直到該閘被釋放從而開始雙向操作；以及

4.5.2. 一釋放裝置，可在本地或遠程控制，包含：

4.5.2.1. 一手動釋放器；或

4.5.2.2. 一自動釋放器；或

4.5.2.3. 一機械釋放器；或

4.5.2.4. 一電力釋放器；或

4.5.2.5. 一液壓釋放器；或

4.5.2.6. 一氣動釋放器；或

4.5.2.7. 一些其它釋放機構。

4.6. 一整體實質上的槽輪(sheave)狀結構；以及

4.7. 一在其頂部上的連接點；以及

4.8. 與在該負向浮力量曲線環的一位置或該繫泊線的固定繩段；以及

5. 一負向浮力量連接至一繫泊線的終端使得：

5.1. 該負向浮力量的重量係小於或等於該正向浮力量的浮力；以及

5.2. 較佳地該負向浮力量滑動連接至該繫泊線的固定繩段，以形成一負向浮力量曲線環；以及

6. 一繫泊裝置包含：

6.1. 一實質地負向浮力量；或一

6.2. 機械固定裝置；或

6.3. 一吸引裝置；或

6.4. 一些其他底部連接裝置；以及

7. 一連接裝置連接地耦合該連接點至該正向浮力量，包含：

7.1. 一直接連結耦合；或

7.2. 利用一細長撓性組件的一間接連結耦合。

本發明另一方面是一裝置，用以增加在一圓形機械裝置和一繫鏈細長撓性組件之間的夾緊，雖然一特別設計的插座，包含：

8. 一外繞性表面特別設計成接收一細長撓性組件；以及

9. 一低密度空腔在該外繞性表面和該圓形機械裝置的接觸表面之間。

本發明另一方面是一裝置，提供一自阻尼浮動結構，包含：

10. 一正向浮力量，包含：

10.1. 一單個或複數個圓形機械裝置，包含：

10.1.1. 該圓形機械裝置的自由旋轉；或

10.1.2. 該圓形機械裝置的阻尼旋轉；以及

11. 一負向浮力水動力阻尼量；以及

12. 一繫泊裝置包含：

12.1. 一實質地負向浮力量；或

12.2. 一機械固定裝置；或

12.3. 一吸引固定裝置；或

12.4. 一些其他底部連接或繫泊裝置；以及

13. 一細長撓性組件連接該繫泊至該正向浮力量的圓形機械裝置後，該細長撓性組件進一步連接至該負向浮力水動力阻尼量。

整個說明書中除非上下文另有要求，該“包含”或其變型，例如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”，將被理解為意味著包括所述整體或一組整體，但不排除任何其他整體或一組整體。

同樣地，該“較佳地(preferable)” 或其變型例如“較佳地(preferred)”將被理解為意味著所述整體或一組整體是可取代的，但本發明中不是必要的。

一較佳實施例之詳細描述

圖14係顯示本發明之一較佳實施例，其中具有一固定至一流體介質圍阻邊界的底部裝置(F1)，以及與其連接之一繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置(F2)；一繫鏈細長撓性組件(F3) 係以一圓形機械裝置(F6)而運行自一可伸縮的機械裝置(F7)，經由一正向浮力量(F5)，及經由一可動的負向浮力量(F4)。

另一較佳實施例之詳細描述

本發明另一實施例係當配置到波能轉換成一有用的形式可由圖11看出，其中一正六邊形幾何形狀係與兩個共線軸的圓形機械裝置(9a)同時使用，其可選擇地包括該裝置(4)，用於增加在該圓形機械裝置(1)和該細長撓性組件(6)其中的任一個位於六邊形模組地可擴張正向浮力量頂部之間的夾緊。與該共線軸的圓形機械裝置(9a)互聯係適合於能量轉換型原動機的目標選擇，例如一較佳地氣動或液壓泵(圖未示)。此外，滑動連接該可移動的負向浮力量(13)被用來最小化或消除細長撓性組件的汙垢以及連接於該細長撓性組件(6)，其運行在該圓形機械裝置(9a)至該裝置以固定至該流體介質圍阻邊界(12)的底部，或於其中連接於該較佳地用於調節在原位(23)之一拉緊的繫泊線的張力及/或長度之方法，係經由該圓形機械裝置的應用而沒有一負向浮力量附加，如圖13說明與其實質上較小的可移動的負向浮力量(19)，其單程棘輪和張力釋放裝置(20)以及相關的控制組件(21)，其底部連結細長撓性組件(232)以及其裝置固定至一流體介質圍阻邊界的底部(24)。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

F1‧‧‧流體介質圍阻邊界
F2‧‧‧繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置
F3‧‧‧繫鏈細長撓性組件
F4‧‧‧可動的負向浮力量
F5‧‧‧正向浮力量
F6‧‧‧圓形機械裝置
F7‧‧‧可伸縮的機械裝置
1‧‧‧圓形機械裝置
4‧‧‧裝置
6‧‧‧細長撓性組件
9a‧‧‧共線軸的圓形機械裝置
12‧‧‧流體介質圍阻邊界
13‧‧‧可移動的負向浮力量
19‧‧‧可移動的負向浮力量
20‧‧‧張力釋放裝置
21‧‧‧控制組件
22‧‧‧細長撓性組件
23‧‧‧原位
24‧‧‧流體介質圍阻邊界的底部

圖1係該圓形機械裝置的透視圖。       圖2係該圓形機械裝置的正視圖和剖視圖，以增加該圓形機械裝置和該細長撓性組件之間的夾緊。       圖3係一較佳實施例之自阻尼浮動結構、正浮力量的隱藏線透視圖。       圖4係一較佳實施例之自阻尼浮動結構、正浮力量的俯視及隱藏線側視圖。       圖5係一較佳實施例之細長撓性組件、繫泊裝置以及負向浮力水動力阻尼量的自阻尼浮動結構正浮力量的平面圖及俯視圖，實現利用該標準裝配結構以允許容易和快速地整合。       圖6係如圖5一樣結構的透視圖。       圖7係複數個可滑動地連接的負向浮力量的透視圖。       圖8係該標準裝配結構的一變異六邊型的側視圖，以允許容易和快速地整合複數個單獨的發明模組。       圖9係該標準裝配結構的一變異六邊型的俯視圖，以允許容易和快速地整合複數個單獨的發明模組。 圖10係該標準裝配結構的一變異六邊型的透視圖，以允許容易和快速地整合複數個單獨的發明模組。 圖11係該標準裝配結構的一變異六邊型的透視圖，以允許容易和快速地整合複數個具有一圓形機械裝置定位後位於垂直於該正向浮力量的單獨發明模組。 圖12係該細長撓性組件和鎖定凸輪的透視圖。 圖13係該裝置用於調節在原位之一拉緊的繫泊線的張力及/或長度的透視圖。 圖14係該裝置用於調節在流體中的繫泊浮力量的透視圖。

F1‧‧‧流體介質圍阻邊界

F2‧‧‧繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置

F3‧‧‧繫鏈細長撓性組件

F4‧‧‧可動的負向浮力量

F5‧‧‧正向浮力量

F6‧‧‧圓形機械裝置

F7‧‧‧可伸縮的機械裝置

Claims (1)

1. 一改良式波能轉換器，其中具有一固定至一流體介質圍阻邊界的底部之裝置以及與其連接之一繫鏈軸向旋轉的圓形機械裝置；一繫鏈細長撓性組件係以一圓形機械裝置而運行自一可伸縮的機械裝置，經由一正向浮力量，及經由一可動的負向浮力量。