[发明专利]用于绞盘操作式波浪发电站的装置

说明书

背景技术

在专利文献中所记载的关于将海洋波浪能转换成为有用能量的装置有1000多种。其中已经提出了几种基于不同技术手段的波浪能构思。这些较早的构思中还未重视的是，海洋波浪能的成功的商业开采需要电站具有一个(或多个)自身或辅助的过载保护机构。为使在经济上可行，这些电站不得不采用一些措施来对付遭遇最猛烈的波浪的情况。实质上，电站与猛烈的波浪的相互作用必然不同于与平均规模及较小的波浪的相互作用。在平均规模和较小波浪的情况下，电站应该尽可能地从波浪中吸收尽量多的能量以最大化其能量产出。但在遇到猛烈的波浪的情况下，电站应不同地作用，以避免从波浪中吸收过大的能量，因为过大的能量传入到电站中会损坏电站或其能量转换机械。这允许波浪能更广泛地应用于不同的海洋环境，同时使设计成本和维护成本是低的。

在此描述的本发明包括绞盘操作式波浪能电站，该电站具有从海洋波浪吸收能量的浮标以及安装在浮标上或者另外地连接到浮标的自紧式绞盘。波浪能由绞盘和连接于绞盘的动力输出系统吸收。该系统包括基于简单的原理的过载保护策略，该原理不允许大于该系统自身能够处理的更大能量进入该系统。这通过滑动离合器而是可以作出的，该滑动离合器在猛烈的波浪的情况下使绞盘绕出(wind out)而不提供增大的阻力，从而浮标能够在波浪最猛烈时可以被轻易地举起并与波浪一道移动，而不是淹没在波浪中且暴露于由此会产生的极端水力作用力。

本发明所依据的已知技术

根据本发明的装置包括如下元件和子系统，其中一些分别是已知的技术或基于现有技术。

-吸收波浪能的浮标1

-自紧式绞盘2

-使浮标和绞盘互连的线缆3

-连接于绞盘的机械能吸收和转换系统10，该系统将从浮标吸收的机械能经由绞盘线缆和转动的绞盘转换为可用能

-过载保护滑动离合器6，该滑动离合器在被传送通过绞盘轴的、单位时间的能量大小到达一定水平时滑动

该系统组件具有以下特定特征：其部件和子系统并不单独地具有这些特定特征。

这些部件并不能单独解决这里所说明的本发明所解决的问题：利用足够低成本的电站设计从海洋波浪中开采能量，并且极端的波浪不会损坏电站及其部件。

如该文件所说明的并根据专利权利要求书，这些元件的组合将为电站带来实质上的成本降低，并且相信其对于将波浪能作为能量供给而言包括在技术商业化方面的突破。关键点在于，当各种元件以该特定的配置被放置在一起时，所述部件和子系统一起组成波浪能吸收转换系统的基础，该系统无需昂贵的尺寸要求即能够经受极端的波浪。

然而，一些已知的关于波浪能系统的说明具有的部件可能与这里所述的本发明的部件混淆，但这些系统在耐受性和成本效率方面不具有与本发明同样的功能优势。

绞盘操作式波浪能发电站

基于波浪能吸收浮标的波浪能系统有多个实例，其中借助于卷绕在缆筒上的线缆以机械方式传输能量。参见，例如US 2005/0121915和GR 990100030。但是，这些设备都缺乏如下的过载保护装置：该装置是需要的，以允许电站能够在最恶劣的风暴环境下经受最极端的风浪，而又不需要具有会造成亏本的耐用设计。

滑动离合器

根据本发明的装置所提供的过载保护的原理是：在已经达到最大动力输入极限时，通过仅仅“让过(letting go)”且不吸收更多的波浪能来限制动力通过量，使得导入系统的能量的大小永远不会过大。该基本原理从未在其它地方被说明作为基于绞盘锚定的浮标的海洋波浪能吸收和能量转换系统在极端波浪的情况下的耐受性策略的一部分。

为了将该原理付诸实践，这里描述的本发明包括位于绞盘2和来自于机械能吸收和转换系统10的输出轴8之间的滑动离合器6。在一个实施例中，由受计算机控制的内建的电磁体来接合和断开该滑动离合器。所述计算机被如下地程序化：当经由线缆3从浮标1且通过绞盘轴4从绞盘2传递的每单位时间的能量的大小达到由该计算机限定的一定上限时，断开滑动离合器。计算机通过基于如下参数的测量来连续地进行计算而确定所述上限值：来自于浮标1的作用于线缆3的力的强度、作用于绞盘轴4的转矩、以及该系统的转速。

在专利DE 2850293，WO 96/30646和US 4228360中提到了在波浪发电站中使用滑动离合器。但这些装置缺少用于波浪能发电站的一些所需特征，即在无需耗费不合理的巨额设计费用的情况下，在发生风暴和龙卷风时能够经受住海洋波浪的极端的力。

附图说明

现在，将以实施方式为示例并参照附图对本发明进行详细说明。

图1示出了具有机械能吸收和转换系统的绞盘。