用于波能转换器的漂浮构件制造技术

描述了一种波能转换设备(10)中的漂浮构件。波能转换设备(10)包括长的支承结构(12)，被设计用来在海洋中的平均水位上方延伸。该漂浮构件包括正浮力构件，其可滑动地安装在支承结构(12)上以便响应波浪运动而沿垂直方向运动。该漂浮构件(18)具有适于将波浪运动的水平分量转换为所述漂浮构件的垂直运动的滑行艇表面(30)，由此增强所述漂浮构件(18)的能量提取能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及波能转换器，用于将海洋波能转换为电能，还特别但不排它地涉及依据浮力、流体动压力和振荡原理工作的波能转换器。更特别地，本专利技术还涉及用于波能转换器的漂浮构件。
技术介绍
在三千年来，各地的人类越发关注如何生存。由于人类认识到矿物燃料是有限能源，对可再生清洁能源的探索变得更加急迫。全球变暖和气候变化把注意力聚焦到减少对矿物燃料的依靠的需求上。最有前景的可再生能源之一是波能。据估算，全世界波力(wave power)的潜在能量为2太瓦，这相当于全世界每年大约2000TWh的能源，足够全世界的电能需求。虽然利用波浪能量的愿望已存在数百年，但过去的尝试只获得了有限的成功。所取得的成功仅限于很小规模，实现了数十千瓦至数百千瓦的量级，而不是所需的数百兆瓦。以往的主要困难之一是设计足够坚固(robust)以承受由海洋波浪产生的巨大力能的单元。在风暴条件下，波能是巨大的，造成了许多现有技术的基于陆地或基于海岸的系统的破坏。现有技术中典型的提取波能的手段是使用涡轮或液压系统。一些尝试是利用直接驱动的旋转发电机，以及直接驱动的线性发电机。然而，现有技术中最常规的能量提取单元是振荡水柱和液压联动旋转发电机(oscillating water columns and hydraulic linked rotarygenerators)。典型地，它们用于近岸(near-shore)、靠岸和岸上设施。这样的现有技术系统的另一主要缺点是需要靠近海岸，由于摩擦损失，海岸线波浪的能量损失很大，由此损失掉“深”水中的大部分波能。本专利技术以提供张力锚泊系统和波能转换器的视角得以开发，所述张力锚泊系统和波能转换器可用在近海或者离岸处以提取最大量的海洋波能。在本说明书中对现有技术的参考，仅用作说明的目的，而不应认为这种现有技术在澳大利亚或者其它地方是公知常识。
技术实现思路
根据本专利技术的另一方面，在用于将海洋波能转换为可用能量的设备中设置有改进的漂浮构件，该漂浮构件包括正浮力构件，可滑动地安装在支承结构上以便响应波浪运动而沿垂直方向可移动，并具有适于将波浪运动的水平分量转换为漂浮构件的垂直运动的滑行艇表面，由此增强漂浮构件的能量提取能力。通常，漂浮构件具有长水平横截面且具有前端和后端，前端适于面对正靠近的波浪的大致方向。优选地，所述前端变窄为尖端。优选地所述滑行艇表面是多个基本上行的滑行艇表面中的一个，该多个滑行艇表面基本上垂直于并且沿着漂浮构件的相应第一和第二侧延伸。优选地，所述多个滑行艇表面从漂浮构件的前端向下倾斜到后端，其中，滑行艇表面迫使正靠近的波浪中的水粒子向下，在滑行艇表面上产生向上作用的流体动力，这些力加强了由于漂浮构件的正浮力而作用在漂浮构件上的向上力。优选地，该用于将海洋波能进行转换的设备还包括线性发电机，该线性发电机具有被设置为与支承结构相连的定子和被设置为与漂浮构件相连的平移器。优选地，所述平移器整合到漂浮构件的主体中。优选地，漂浮构件可经由低摩擦引导件沿定子垂直地自由运动。优选地，当波浪运动在漂浮构件和支承结构之间引起适当的差速运动时，平移器相对于定子平移，线性发电机产生电力。优选地，漂浮构件具有的密度为所替换的水的密度的一半。除非本文要求，贯穿本说明书的词语“包括(comprise)”或其诸如“包括 (comprises) ”、“包括(comprising) ”这样的变体都应被理解为指示包含所陈述整体或所陈述的一组整体，但不排除任何其它整体或一组整体。同样，词语“优选地”或其诸如“优选的” 这样的变体应被理解为所陈述整体或所陈述的一组整体是令人满意的，但不是本
技术实现思路
中必不可少的。附图说明仅通过给出实例并参考附图，由对张力锚泊系统和波能转换器的多个具体实施例的以下具体描述将更好地理解本专利技术的本质，在这些附图中图1是根据本专利技术的波能转换设备的第一实施例的前顶侧(top front)透视图；图2是图1的根据本专利技术的波能转换设备及其相关联张力锚泊系统的前顶侧透视图；图3是图2的波能转换设备的前视图；图4是图1的波能转换设备所用的张力锚泊系统的前顶侧透视图；图5是图4的张力锚泊系统中包含的锚泊罐的后底侧(bottom rear)透视图；图6A和6B示出了分别在正靠近的波浪的波峰和波谷中的图1和3的波能转换设备；图7A和7B示出了在平均水位变化期间的图1和2中的波能转换设备的操作；图8是根据本专利技术的波能转换设备及其相关联锚泊系统的第二实施例的顶侧透视图；图9是抵衡机构的局部透明的顶侧透视图，该抵衡机构是与图8的波能转换设备相关联的张力锚泊系统的一部分；图10是图8的波能转换设备和相关联张力锚泊系统的放大透视图；图11是锚泊罐的第一实施例的局部透明的顶侧透视图，该锚泊罐是与图8的波能转换设备相关联的张力锚泊系统的一部分；图12是锚泊罐的第二实施例的局部透明的顶侧透视图，该锚泊罐是与波能转换设备相关联的根据本专利技术的张力锚泊系统的一部分；图13是根据本专利技术的波能转换设备及其相关联张力锚泊系统的第三实施例的顶侧透视图14是根据本专利技术的波能转换设备及其相关联张力锚泊系统的第四实施例的顶侧透视图；图15是根据本专利技术的波能转换设备及其相关联张力锚泊系统的第五实施例的底侧透视图；和图16是根据本专利技术的波能转换设备及其相关联张力锚泊系统的第六实施例的顶侧透视图。具体实施例方式海洋波浪中的能量经由两种正交的能量传播，即水平能量和垂直能量。垂直能量包含在波浪内的水粒子的垂直运动中，即，升沉(heave)，并且垂直能量包括波浪的一半可用能量。水平能量包含在波浪内的水粒子的水平运动中，即，纵移(surge)，水平能量也包括波浪的一半能量。为了进行波能提取，必须存在对这些正交能量中的一个或两个的能量吸收。升沉运动描述了波浪的ζ轴(或，上下)运动，并且与波浪内的垂直能量具有很高的相关性。升沉与波高的亲和性(amicability)使之成为流行且潜在高效的工具来从波浪提取垂直能量。波浪中垂直能量的提取可以在波能转换器(Wave Energy Converter,WEC) 中利用单个升沉体(heaving body)或两个升沉体实施。单个升沉体利用水面上的浮力块来提取波浪的垂直能量。为了提取能量，需要差速运动(differential motion)，通常在单个升沉体的情况下，第二参照系是海底。利用海底作为参照系，可获得大量的相对运动，并因此，在尽可能宽的频率范围提取大量的能量。单个升沉体设计的实施可通过两个基本构造实现。第一是作为具有附连物的在水上漂浮的浮标，该附连物将浮标联系到其参照系；浮标随波浪在海面上运动，产生相对于参照系的差速运动。第二构造利用固定至海底的结构，该结构位于平均水位以上或以下并且具有附连至该结构的浮标；该浮标将随波浪在水面上振荡，产生相对于该固定坐标系的差速运动。在双升沉体设计中，两个振荡体之间的差速运动用来产生能量；相对的是，单个升沉体设计中的一个升沉体相对于固定参照点的相对运动。然而，在海洋波浪的典型频率范围上，作为振荡系统的双升沉体的效率分析表明双升沉体设计对于任何大的(serious)波能提取都是不实用的。没有商用设施利用这种类型的差速运动的事实，进一步证实了这点。 现有升沉浮标的商用形式利用单个振荡体的各种设施本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种改进的漂浮构件，用在用于将海洋波能转换为可用能量的设备中，该漂浮构件包括：正浮力构件，可滑动地安装在支承结构上以便响应波浪运动而沿垂直方向运动，并具有适于将波浪运动的水平分量转换为所述漂浮构件的垂直运动的滑行艇表面，由此增强所述漂浮构件的能量提取能力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩D穆尔，
申请(专利权)人：多样能源澳大利亚有限公司，
类型：发明
国别省市：AU