專利名稱：波浪動力組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波浪動力組件(wave power assembly)。具體地,本發(fā)明涉及一種用于捕獲波浪的能量的波浪動力浮標(biāo)組件。本發(fā)明還涉及一種包括所述浮標(biāo)組件的波浪動力浮標(biāo)整套裝置。預(yù)計本發(fā)明可有利地適用于在海上捕獲波浪動力。因此，當(dāng)考慮本發(fā)明時，應(yīng)該特別地但不排他地牢記這樣的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
通過捕獲波浪動力產(chǎn)生電力的概念，眾所周知是作為對從化石燃料產(chǎn)生電力的一種替代。波浪動力裝置，可以根據(jù)它們的波浪能量捕獲機(jī)械裝置和根據(jù)它們的動力輸出系統(tǒng)分類。捕獲機(jī)械裝置包括但不限于點(diǎn)式吸收器或浮標(biāo)，輸出系統(tǒng)可包括但不限于線性發(fā)電機(jī)。這種波浪動力系統(tǒng)常存在安裝和維護(hù)多種大量部件的復(fù)雜問題。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相比，來自波浪動力系統(tǒng)的電力的總成本較高，部分地是因?yàn)椴考桶惭b成本。發(fā)明人意識到需要一種用于捕獲波浪能量且將能量傳輸?shù)絼恿敵鱿到y(tǒng)的簡化的浮標(biāo)組件，該組件具有最少數(shù)量部件。本發(fā)明提供了一種旨在克服與常規(guī)波浪動力系統(tǒng)有關(guān)的缺陷中的至少一些的機(jī)械裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，在廣義上，提供了一種用于安裝在水下的波浪動力浮標(biāo)組件，其包括抗拉構(gòu)件，具有操作性的上端和操作性的下端；浮標(biāo)，附接到所述抗拉構(gòu)件的上端；以及摩擦聯(lián)接器，附接到所述抗拉構(gòu)件的下端，以將所述抗拉構(gòu)件安裝到發(fā)電機(jī)一例如線性發(fā)電機(jī)一的驅(qū)動軸上，使得當(dāng)安裝在驅(qū)動軸上時，一旦所述抗拉構(gòu)件張拉時所述摩擦聯(lián)接器就與所述軸轉(zhuǎn)動接合，一旦所述抗拉構(gòu)件的張力釋放時所述摩擦聯(lián)接器就與所述驅(qū)動軸分開。因此，在使用中，借助安裝在水下驅(qū)動軸整套裝置(例如海岸線整套裝置)上的波浪動力浮標(biāo)組件的摩擦聯(lián)接器，抗拉構(gòu)件從浮在海平面上的浮標(biāo)基本豎直地懸吊下來。由于潮汐或波浪上升導(dǎo)致的水平面的上升使得浮標(biāo)上升并且張拉該抗拉構(gòu)件。所述張拉在連接到該抗拉構(gòu)件的下端的摩擦聯(lián)接器上施加一個力，該力起作用使該聯(lián)接器與該驅(qū)動軸摩擦接合從而在一個方向上轉(zhuǎn)動該驅(qū)動軸。相反地，當(dāng)水平面下降時，浮標(biāo)降低，導(dǎo)致抗拉構(gòu)件放松，以及摩擦聯(lián)接器與驅(qū)動軸在相反方向上的相應(yīng)轉(zhuǎn)動分開，從而將該聯(lián)接器退回到無應(yīng)力的、休息的位置，為下一個轉(zhuǎn)動接合和分開的循環(huán)準(zhǔn)備就緒。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種波浪動力浮標(biāo)組件，其包括抗拉構(gòu)件，具有操作性的上端和操作性的下端；浮標(biāo)，附接到所述抗拉構(gòu)件的操作性的上端；扭力杠桿，附接到所述抗拉構(gòu)件的操作性的下端；以及
摩擦聯(lián)接器，限定了一個樞軸，該摩擦聯(lián)接器被剛性地連接到所述扭力杠桿，以使所述聯(lián)接器環(huán)形地安裝在發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸上。在該浮標(biāo)組件的一個實(shí)施方案中，該摩擦聯(lián)接器可包括一個帶式扳手，該帶式扳手包括一個帶、一個爪和至少一個剛性桿保持器，所述爪被成形和限定大小以便安裝在該驅(qū)動軸上，所述桿保持器限定所述扭力杠桿。在此實(shí)施方案中，應(yīng)理解所述摩擦聯(lián)接器和所述扭力杠桿是通過如下方式一體式地提供的以常規(guī)帶式扳手組件的方式，將所述帶的末端環(huán)繞在所述驅(qū)動軸周圍，并且反向地將所述帶穿過所述至少一個桿保持器。該帶式扳手可包括棘爪。 在另一個實(shí)施方案中，該扭力杠桿可以是一個剛性的細(xì)長的杠桿，在其一個末端附接到所述抗拉構(gòu)件的操作性的下端，且限定一個樞軸末端，該樞軸末端連接到該摩擦聯(lián)接器的樞軸。該摩擦聯(lián)接器可包括一個環(huán)形離合器，用于安裝在該驅(qū)動軸上，該離合器提供了所述樞軸，且所述離合器在所述剛性細(xì)長杠桿的樞軸末端處剛性地連接到該扭力杠桿。具體地，該離合器可以是一個單向自由輪轉(zhuǎn)離合器或者所謂的超速離合器(overrunningclutch)，其允許驅(qū)動軸的僅在一個方向上的接合和轉(zhuǎn)動(也即，在使用中當(dāng)浮標(biāo)上升且抗拉構(gòu)件張拉時)，且允許該離合器在相反方向上的分開和滑動(也即，在使用中且當(dāng)通過降低所附的浮標(biāo)放松所述抗拉構(gòu)件時)。所述單向自由輪轉(zhuǎn)離合器可包括但不限于坡道滾柱型(ramp androller)離合器、楔塊式?jīng)_壓外圈滾柱型(sprag and drawn cup roller)離合器。該抗拉構(gòu)件可包括線纜、繩索或類似物中的任何一種。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種波浪動力浮標(biāo)整套裝置，其包括發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸，被基本水平地至少部分安裝在水下；如前文所述的多個浮標(biāo)組件，在該驅(qū)動軸上安裝成一個浮標(biāo)組件陣列。所述浮標(biāo)整套裝置可包括連接到所述驅(qū)動軸的動力輸出系統(tǒng)。有利地，該驅(qū)動軸可以安裝在專門設(shè)計的安裝機(jī)架上。優(yōu)選地，該組件陣列可包括大量的浮標(biāo)組件，以在使用中借助于組件的摩擦聯(lián)接器來利用驅(qū)動軸的累計轉(zhuǎn)動。已認(rèn)識到，在使用中，變化的波浪或潮汐情況將會導(dǎo)致，由于它們的浮標(biāo)被水平面升舉而使這些組件處在張力下從而轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸，而浮標(biāo)被降低以及抗拉構(gòu)件處于放松狀態(tài)的組件不向驅(qū)動軸傳遞任何轉(zhuǎn)動力。因此，借助于在有效的(operatively)豎直張力作用下的浮標(biāo)組件的累計增加的轉(zhuǎn)動力，該驅(qū)動軸會一直在一個方向上被轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)在將通過非限制性的實(shí)施例參考所附的示意性附圖描述本發(fā)明。現(xiàn)在通過非限制性的實(shí)施例、參考所附的示意性附圖描述本發(fā)明。


在附圖中，圖I示意性地且以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的處于使用中的波浪浮標(biāo)組件。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處于使用中且安裝在驅(qū)動軸上的波浪浮標(biāo)組件的三維視圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的波浪浮標(biāo)組件整套裝置的側(cè)視圖。相似的附圖標(biāo)記表示本發(fā)明的相似部件，除非另有說明。
具體實(shí)施例方式參見附圖中的圖1A、圖IB和圖1C，附圖標(biāo)記10總體表示根據(jù)本發(fā)明的一個方面在使用中的各個不同階段的波浪浮標(biāo)組件。波浪浮標(biāo)組件10包括一個抗拉構(gòu)件，該抗拉構(gòu)件為柔性線纜12的形式，該柔性線纜12具有操作性的上端14和操作性的下端16，一個浮標(biāo)被附接到線纜的上端16 (如圖2中明示)。剛性細(xì)長杠桿18形式的一個扭力杠桿在一側(cè)附接到柔性線纜12的操作性的下端，而杠桿18的另一側(cè)被剛性地附接到摩擦聯(lián)接器20，摩擦聯(lián)接器20限定了一個樞軸且環(huán)形地安裝到線性發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸22 (不構(gòu)成該組件的部分，且在此僅為示例目的示出)。 在此實(shí)施方案中，摩擦聯(lián)接器20是一個環(huán)形的離合器(clutch)，為單向自由輪轉(zhuǎn)離合器的形式，且具體地是一個單向滾柱式離合器，剛性地連接到杠桿18。應(yīng)注意到，驅(qū)動軸22是豎向靜止的，且被一個機(jī)架(rig)支承，驅(qū)動軸22立于該機(jī)架上(如圖3中進(jìn)一步明示)。離合器20允許驅(qū)動軸22僅在逆時針方向的接合及其轉(zhuǎn)動(如附圖標(biāo)記24所示)。在圖IA所示的第一工作狀態(tài)，抗拉構(gòu)件一也即柔性線纜12—通過由水平面的上升導(dǎo)致的連接在14處的浮標(biāo)的上升而被張拉，從而在杠桿的末端16強(qiáng)加了一個向上的力。這個向上的力將離合器20圍繞該樞軸進(jìn)行樞轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致離合器20與驅(qū)動軸22接合,且將逆時針力26傳遞到驅(qū)動軸,該力在逆時針方向24上轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸22。離合器20與驅(qū)動軸22的接合通過離合器20的滾柱28接觸該驅(qū)動軸22示出。圖IB示出浮標(biāo)組件10的第二工作狀態(tài)，其中連接在14處的浮標(biāo)通過水平面(浮標(biāo)浮在其上)的下降而被降低(參見圖2)。浮標(biāo)的下降釋放了線纜12的張力，從而去除了施加在杠桿18上的向上的壓力，且允許該杠桿順時針轉(zhuǎn)動30到一個休息且放松的位置。自由輪轉(zhuǎn)的離合器20允許其滾柱28與驅(qū)動軸22分開，且允許杠桿18“滑動”，從而不在驅(qū)動軸22上施加轉(zhuǎn)動力。圖IC示出由圖IA和IB所描述的循環(huán)的重復(fù)的起始，其中離合器20的滾柱28再次通過施加在杠桿18上的16處的向上的力而接合，該向上的力是由于連接在14處的浮標(biāo)的上升而引起的。參見附圖中的附圖2，附圖標(biāo)記10再次總體表示安裝在驅(qū)動軸22上的圖I的浮標(biāo)組件。在該圖2中，清楚地示出了組件10的浮標(biāo)30。在組件10旁邊，另一個相似的浮標(biāo)組件32安裝在相同的驅(qū)動軸22上，浮標(biāo)組件32還包括一個浮標(biāo)36，該浮標(biāo)附接到柔性線纜34形式的一個抗拉構(gòu)件，該線纜34轉(zhuǎn)而在42處附接到剛性細(xì)長杠桿38形式的一個扭力杠桿，該杠桿38附接到一個單向自由輪轉(zhuǎn)離合器40。在該圖中，驅(qū)動軸在豎向是固定的，且被示為在海岸線處被安裝在水下，水平面線由附圖標(biāo)記44和46標(biāo)出。對于浮標(biāo)組件10，水位線上升導(dǎo)致浮標(biāo)30上升，并且在杠桿18的端部16處強(qiáng)加一個張力。離合器20和驅(qū)動軸22相接合,一個逆時針轉(zhuǎn)動力被傳遞到驅(qū)動軸，導(dǎo)致它逆時針轉(zhuǎn)動。對于浮標(biāo)組件32,水平面46下降伴隨著線纜34相應(yīng)的降低，從而釋放了杠桿38上的任何張力，且導(dǎo)致離合器40順時針“滑動”而不轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸22。因此，當(dāng)組件10推進(jìn)軸22的轉(zhuǎn)動時，組件32僅僅以休息準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)等待其浮標(biāo)36的上升，且未在軸上施加反作用力。通過該軸的以此方式的許多接連的轉(zhuǎn)動，且通過安裝在該軸上的許多另外的相似的浮標(biāo)組件(未示出)，產(chǎn)生了該軸的足夠的轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動在圖3的整套裝置中所示的發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)在參見圖3和附圖標(biāo)記50，附圖標(biāo)記50表示根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個波浪浮標(biāo)組件整套裝置。該整套裝置50包括圖I和圖2的驅(qū)動軸20被安裝在機(jī)架52上，機(jī)架52在離岸位置錨定到海底54。驅(qū)動軸22被連接到發(fā)電機(jī)56，且在使用中被圖2的波浪浮 標(biāo)組件10和32以及額外數(shù)量的組件(其中僅示出標(biāo)為58和60的兩個)所驅(qū)動。有利地，如前所述的浮標(biāo)組件整套裝置且如所示實(shí)施多個浮標(biāo)組件，提供了一種簡單、維護(hù)便宜的用于驅(qū)動動力輸出系統(tǒng)(諸如發(fā)電機(jī))的機(jī)械裝置。
權(quán)利要求
1.波浪動力浮標(biāo)組件，包括 抗拉構(gòu)件，具有操作性的上端和操作性的下端； 浮標(biāo)，附接到所述抗拉構(gòu)件的操作性的上端； 扭力杠桿，附接到所述抗拉構(gòu)件的操作性的下端；以及 摩擦聯(lián)接器，限定了一個樞軸，該摩擦聯(lián)接器被剛性地連接到所述扭力杠桿，以將所述聯(lián)接器環(huán)形地安裝在一個發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述抗拉構(gòu)件是線纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述扭力杠桿是一個剛性細(xì)長杠桿，該剛性細(xì)長杠桿的一個末端被附接到所述抗拉構(gòu)件的操作性的下端，且限定了一個樞軸末端，該樞軸末端連接到所述摩擦聯(lián)接器的樞軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述摩擦聯(lián)接器是一個環(huán)形離合器，該環(huán)形離合器在所述剛性細(xì)長杠桿的樞軸末端剛性連接到所述扭力杠桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述環(huán)形離合器是一個單向自由輪轉(zhuǎn)離合器，允許僅在一個方向上操作所述驅(qū)動軸和轉(zhuǎn)動所述驅(qū)動軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述單向自由輪轉(zhuǎn)離合器是一個坡道滾柱型離合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述單向自由輪轉(zhuǎn)離合器是一個楔塊式?jīng)_壓外圈滾柱型離合器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述摩擦聯(lián)接器是可安裝在所述驅(qū)動軸上的一個帶式扳手。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述帶式扳手包括一個帶和一個爪。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波浪動力浮標(biāo)組件，具有固定到所述帶式扳手的剛性保持器桿。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波浪動力浮標(biāo)組件，其中所述扭力杠桿由所述剛性保持器桿限定。
12.一種波浪動力浮標(biāo)整套裝置，其包括 發(fā)電機(jī)驅(qū)動軸，被基本水平地至少部分安裝在水下； 如權(quán)利要求3或權(quán)利要求8所述的多個波浪動力浮標(biāo)組件，在該驅(qū)動軸上安裝成一個波浪動力浮標(biāo)組件陣列。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的波浪動力浮標(biāo)整套裝置，其包括連接到所述驅(qū)動軸的一個動力輸出系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的波浪動力浮標(biāo)整套裝置，其中所述驅(qū)動軸被安裝在一個安裝機(jī)架上。
全文摘要
一種用于安裝在水下的波浪動力浮標(biāo)組件，包括抗拉構(gòu)件，具有操作性的上端和操作性的下端；浮標(biāo)，附接到所述抗拉構(gòu)件的上端；以及摩擦聯(lián)接器，附接到所述抗拉構(gòu)件的下端，以將所述抗拉構(gòu)件安裝到發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸上，使得當(dāng)安裝在驅(qū)動軸上時，一旦所述抗拉構(gòu)件張拉時所述摩擦聯(lián)接器就轉(zhuǎn)動接合所述軸，一旦所述抗拉構(gòu)件的張力釋放時所述摩擦聯(lián)接器就與所述驅(qū)動軸分開。
文檔編號F03B13/18GK102959235SQ201180031489
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者C·H·布瑞克 申請人:馬哈拉電力有限公司