[发明专利]浮力致动器

说明书

本申请是申请号为200780049172.6，申请日为2007年11月02日，发明名称为“浮力致动器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及波动能量的提取，更特别地，涉及对波动产生反应的浮力致动器以及该致动器的操作方法。本发明同样涉及波能转换系统和该系统的操作方法。

尽管并非一定是独一无二地，本发明被特别地设计成能针对波动作出反应并将波动结合到可操作的装置上的致动器。本发明致动器的一种特别应用涉及海洋波能的利用和将被利用的能量转换成驱动能量转换装置的线性运动，该转换装置例如可以是流体泵或线性发电机。在这样的布置中，该致动器可以被可操作地连接到能量转换装置，该致动器悬浮在所述转换装置上方的海水体中，但一般位于水面下方。通过该布置，波动的动力提升被转换成用于操作能量转换装置的单轴力。

本发明实际上包括浮标，该浮标在某些情况下被当成致动器，因为该浮标具有水体上扰动的大部分波长的尺寸，并且在靠近水体表面处拦截大部分波动的能流。

背景技术

获取海洋波的能量是世界上迅速发展起来的业务，大量商业的波能装置在海上试验并进行小规模的商业应用。这些装置中比较重要的一类是通过转变海洋的升降运动来进行操作以产生机械装置的线性运动，该机械装置随后被用于驱动能量转换装置(例如流体泵或线性发电机)。

对于通过反渗透膜来直接脱盐和制造电力的高压海水来说，波能的获取和转化是几个早期建议的焦点，这些建议尤其包括在PCT/AU2006/001187中公开的建议，在此处其内容通过引用的方式被并入。

在海洋环境中技术的成功应用、操作和维护所遇到的问题被那些从事近海工业的人，特别是从事石油和天然气工业的人所了解，并且该知识能够被应用到如海洋波能转换这样的新技术中。最初的海洋能量系统的工程设计是十分复杂的任务，其需要探寻最大的能量获取和转换，同时要将结构的成本保持在合理的水平，并且要保证所有者的花费在整个技术生命周期中是可以接受的。在维护成本方面，必须对关键受损部件的可靠性和系统的故障模式有彻底的了解。

如何控制暴风雨环境的问题可能也需要被提及。特别地，需要波能转换系统能够响应海水状态的变化，并且在超过最大运行水平时，其能够回复成安全备用模式，优选地，其能够自动回复。一旦海水状态已经退回到正常运行水平，该装置理想地应该自身重新装配以用于正常操作，优选地，其会自动重新装配。由例如暴风雨事件引起的任何对部分机械的持续伤害不应该阻止装置的剩余功能部分的运行。换而言之，波能转换系统的所有故障模式都应该是“软”的。

浮力致动器具有这些特征将会是十分有利的。

浮力致动器可以是大型实体结构，该结构的直径或线性尺寸范围达到10米，并且排水体积达到一千立方米。为了满足大规模商业的电力需要，波能设备会需要包括大量(通常为数百个)这样的致动器，该致动器用于一批数百个的海水泵或能量转换装置。当个别装置具有大概是一兆瓦的功率输出能力而整个元件场地具有几百兆瓦的瞬时输出功率时，这批装置有必要按比例提升功率输出。

将数百个浮力致动器运输到应用位置会造成很大的困难，并且如果它们不得不以实际尺寸来运输，将花费巨大。

同样十分有利的是，浮力致动器在陆地上被制造，并随后被折叠和包装以用于将其运输到近海位置，在此浮力致动器可被配置成实际尺寸并在之后被应用。

本发明针对背景技术产生。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种响应波动的浮力致动器，该浮力致动器包括本体，该本体形成了用于容纳物质的腔体，所述本体的流体动力性能可通过改变腔体内的物质来有选择地变化。

流体动力性能的变化可以包括浮力的变化(增加或者减少(either positively or negatively))，或者本体的响应区域的变化(例如体积或形状)，也可以是这两种变化的组合。

所述物质的变化可以包括向腔体添加物质或从腔体中取出物质。

所述物质可以包括固体、液体或气体，也可以是这些物质的组合。

该物质可以采用任何合适的形式。举例来说，该物质可以由空气、水(特别包括从致动器的运行环境中提取的水)构成，或者由一个或多个固体插入物构成，例如固体球体或其它分离元件，也可以是这些物质的组合。