[发明专利]用于将运动转换成能量的设备和方法

说明书

本发明涉及一种受到力并将该本体的运动转换成可用能量的振荡体。本发明的特殊实施方式涉及离岸（offshore，海面）波能转换器，其用与水中或通过水的波浪相关的水的运动进行发电。然而，本发明对任何浮体（例如，在空中盘旋的风筝，或通过磁场的推动而悬浮在空中的磁铁）起作用。

已经提出了许多种不同类型的离岸波能转换器。已知的用于波能转换的装置（见“Renewable and Sustainable Energy Reviews（可再生和可持续能量综述）14(2010)899-918”中的的“Wave Energy Utilization（波能利用：技术综述）”）基于三种工作原理中的一种：振荡（oscillating）水柱装置，振荡体（或多个本体）装置和越顶装置（over-topping device）。本发明涉及一种振荡体装置。这种装置转换或捕获来自波浪振荡的本体的能量。

典型地，振荡体装置使用以下工作原理中的一种：

1)在水面上上下移动或向侧面移动的大部分的浮动装置（一个装置或多个互相连接的装置）。

2)从由通过的波浪导致的压力变化或水位上升（surge）提取能量的大部分的静态装置。这包括振荡水柱装置、柔性装置和堤坝装置。

3)随着包围其的水一起运动的大部分或全部的水下装置（例如，见WO2008/065684和WO2010/115241）。

浮动振荡体装置的一个问题是，这些装置位于水面上，在那些位置暴露于波候的极端条件。这意味着，工作装置的两个主要目的（耐久性和额定功率）可能彼此冲突。高能表面波可能产生高级别的功率或能量捕获，但是，那些高能波也可能损坏暴露的装置。产生的折衷是，不坚固且提供额定功率与成本的低比例。此方法的另一问题是，当这些装置的主要运动与波高相关时，实际上会限制可用来增加功率提取的共振的量。最后，这些机器需要与其所位于的本地波候匹配，并且，这会限制可从装置的批量生产获得的可能的成本节省。此外，这些机器与其所安装的特定位置非常相关，而且，使得标准量产和安装并不实际。还必须在适当的地方安装复杂的倾卸机构，以在风暴时避免过度伸展。

在从压力变化或水位上升提取能量的大部分静态装置中，耐久性和额定功率之间的冲突仍存在，但是，当功率提取器可相对于波浪基本上静止时，该冲突的程度更小，因此，可找到使其与波浪解除联系的方式：例如，经由系泊索具，仔细地调节适当的频率，或通过将该装置直接放在岸上或放在洋底上。然而，在此类别的装置中，增加额定功率通常意味着增加机器的体积，并且，这实际上限制了可达到的额定功率。此外，虽然更容易确保静态结构的耐久性，但是，当尺寸接近（或甚至超过）船的尺寸时，从技术观点来看，这变得非常苛刻。非常大的静态离岸结构在安装和维修方面也非常昂贵。此外，对于将安装这些装置的波候，需要优化这些装置（例如，浮动装置），从而使得真正量产不太实际。

功率或能量捕获元件大部分或全部位于水下且本质上随着包围其的水一起移动的第三装置类型，通常并没有耐久性和额定功率的目标相反的相同问题。然而，当主要在垂直方向上发生能量提取时，共振具有非常有限的范围。

已知的离岸波能转换器的一个问题是，其移动或振动非常短的距离（相对于撞击其的波浪的波长），波高相对于波长较小。水面上的装置的另一特殊问题是，其易于受到恶劣天气的影响。这意味着，当波浪具有大量能量时，在大波浪条件中通常无法使用这些装置，因为可能损坏该装置。

本发明的目的是，提供一种波能转换器，其中，消除或减少这些缺点，或者，至少提供一种有用的替代方式。

已知的波能转换器装置有效地集中于从具有较大或主要垂直分量的运动获得能量。本申请的发明人已经认识到，通过使用（而不是限制）水平运动，可以明显改进波能转换器的能量捕获。

本发明提供用于将运动转换成能量的设备，包括：完全浸没在流体介质中的浮力体或浮体，通过沿第一方向作用的浮力或类似的力使浮体被支撑在流体中；连接或系泊缆，在浮力或类似的力作用于所述浮体的方向上将浮体与远离浮体的枢转点连接，其中，连接或系泊缆将浮体与形成枢轴的配重连接，并且，该设备进一步包括与连接或系泊缆分离的至少一条功率或能量输出线，以将浮体的运动转换成能量。沿着与作用在所述浮力体或浮体上的力相反的方向作用的重力或类似的力，来影响配重。