專利名稱：海浪發(fā)電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用海浪的力產(chǎn)生電能的方法。盡管海浪是取之 不盡的能源，但迄今為止，還沒有方法已宣稱可以在經(jīng)濟上和實用上 付諸于工業(yè)使用。已經(jīng)作了許多努力，但應(yīng)用實踐證明，在其使用中
太復(fù)雜、價格昂貴、不安全且很困難。對涉及的原理和問題的系統(tǒng)研
究導(dǎo)致發(fā)明新的方法。
背景技術(shù)：
所發(fā)明的新方法基于以前的發(fā)明 Nos. WO 99/014489 (HATZILAKOS )和US 6,269,636 ( HATZILAKOS )。
新轉(zhuǎn)換器具有新的技術(shù)特征、不同的功能和新的創(chuàng)造。這里與以 前的發(fā)明一些基本不同之處是
代替與豎直金屬梁牢固連接的浮子用肘接頭連接。另一個肘接頭 將豎直金屬梁的上端與水平梁連接。
豎直金屬梁的兩個肘接頭為浮子提供所需的撓性，以便在浮子上 下運動期間不沿著彎曲的軌跡行進，而是沿著豎直的直線行進。
這是顯著的優(yōu)點，因為護架不是橢圓形，而是圓形，且護架不是 很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而是只由4個象鐵路上使用的那種豎直軌道形成。這 使浮子安全并提供必要的穩(wěn)定性。
另 一個重要的創(chuàng)新是通過使用發(fā)明的金屬矩形三角件來代替使用 雙平行水平面將浮子的豎直運動直接轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。在這種創(chuàng)新情 況下，鋸齒狀物不是豎直運動，而是在地面上作前后水平運動，從而 在軌道上不負擔單元的重量。
增加第二對齒輪來代替放置在齒輪上的護罩，以便幫助鏈條更好 地環(huán)繞第一對齒輪并避免分離。在這個機構(gòu)與發(fā)電機之間，具有將轉(zhuǎn) 數(shù)放大和穩(wěn)定在所需水平的裝置。新轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點可以綜合如下
A. 降低成本:
1. 金屬件的數(shù)量從5減少到4;
2. 豎直金屬梁的長度從3.9m減小到2.5m;
3. 單元的高度從3m減小到1.5m;
4. 建筑物屋面的高度從3.40m減小到1.7m;
5. 金屬梁的總長從12.85m減小到9.15m;
6. 鋸齒狀物不需要井坑；
7. 不需要雙平行的基底。
B. 提高生產(chǎn)率:
1. 浮子的最大運動從2.50m提高到3.0m;
2. 橫向水平面的角運動從60。提高到105。；
3. 單元的所有活動件的重量顯著減輕。
該新發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，不需要任何海床的構(gòu)造。其運行簡單且價 廉，不需要大的波浪，以便起作用。沿著海岸線，乃至在大洋中應(yīng)用 也可行。電流為直流輸出，不需要任何形式的中間蓄能。海面的上下 豎直運動的傳遞和轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動傳送到發(fā)電機。最后，有 可能和易于串聯(lián)設(shè)置許多能量單元，以便形成一個相同單元的組或多 個單元組，這樣使能標準化和大量生產(chǎn)。
海浪使浮子豎直地上下運動。因此，浮子在豎直的上下往復(fù)運動 中上升到波峰再下降到波谷。當波浪撞擊突堤、導(dǎo)流堤或防波堤時， 則反射成比例地增加波浪的潛能。整個單元具有將浮子的豎直運動轉(zhuǎn) 變成水平運動并立即轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動直接傳送到發(fā)電機的機構(gòu)。
這種海浪能轉(zhuǎn)換器從浮子到發(fā)電機形成一個單元，所述單元具有 下列主要部件
1. 浮子(圖1/編號1)
2. 豎直金屬梁2，所述金屬梁2用肘接頭19連接到浮子上。
3. 金屬矩形三角件，所述金屬矩形三角件將浮子的上下豎直運動 轉(zhuǎn)變成水平運動。三角件的兩個垂直金屬梁在兩端與梁連接，所述梁與斜邊平行或重合，用于更大地抵抗浮子施加的力，
4. 三角件的支承件4，安裝所述支承件起到支軸作用。
5. 鋸齒狀物5，在其兩端轉(zhuǎn)動的金屬梁在軌道上的橫向水平面中 逆行地運動，所述鋸齒狀物5牢固地保持水平運動。
6. 兩個齒輪鏈條，所述齒輪鏈條與自行車所用的那種鏈條類似， 連接到上述梁的每一端上，這種構(gòu)造我們命名為"鋸齒狀物"。若借助 于專用拉伸器(圖3/16)拉伸，則使它們具有用兩個鏈條(圖1/6) 代替金屬齒形刀片水平運動鋸齒狀物的印象。
7. 兩對齒輪，鏈條作用在所述兩對齒輪上，從而將鋸齒狀物的水 平運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動7。齒輪像自行車中所用的齒輪一樣可以運動， 以朝一個方向產(chǎn)生動作，而朝另一個方向自由地運動7。
8. 兩個軸(圖3/7和8)，上述成對齒輪裝在所述兩個軸上，每個 軸各有兩個齒輪。專用的基底(軸承)支承軸(圖4/9)。
所有這些部件組成一個單元。許多單元并聯(lián)和并排放置形成一組 單元(圖4)。在這些組中，每個單元可以在其自身的發(fā)電機上單獨操 作，或者與其它單元一起在共用軸和共用發(fā)電機中操作。在這種情況 下， 一組浮子的運動可以像多缸汽車發(fā)動機一樣運行，從而具有許多
優(yōu)點，其中，最顯著的優(yōu)點是它們利用海水代替了污染環(huán)境、易燃、 易爆和價格昂貴的礦物燃料。
單元的每個主要部件的結(jié)構(gòu)和功能
浮子是塑料或金屬罐，塊體或物料。浮子的直徑或尺寸取決于單 元所需的輸出量。浮子在頂部10中具有開口 ，所述開口用于注射一定 量的壓載物、水泥或其它重物料(圖2/11)，以便使帶有單元的所有部 件的浮子能漂浮不沉、半浸沒在水中。在浮子的上部具有肘接頭1/19。 在塑料浮子中，金屬梁被裝在最下部的里面，并在頂部連接基底與肘 接頭，以便使所有的部件(金屬梁、壓載物和浮子)變成一個主體。 浮子內(nèi)部的其余間隙充滿輕質(zhì)粒狀防水材料(2/14)，如felisol。將這 種材料浸泡在專用的膠粘劑流體里，再進行壓縮以便變成密實體。這 樣，沒有留下使水進入的空間，水另外可能進入浮子而使其破裂。將開口密封，以便變成完全不漏水。浮子上部的肘接頭將浮子與豎直金 屬梁的一端連接，而另一端與三角件的金屬梁的端部(朝向大海)連 接，因此，浮子、豎直金屬梁和金屬三角件成為一個部件同時運動。 豎直梁的長度可變，因此所述豎直梁的長度可改變，以便能調(diào)整適應(yīng) 海平面潮沙的變化。豎直金屬梁的兩個肘接頭提供浮子所需的撓性， 以便在其上下運動期間不沿著彎曲的軌跡行進，而金屬三角件的水平
梁(1/3)則必須沿著所述彎曲的軌跡行進。該金屬三角件傳送浮子的 豎直上下運動，將這種豎直上下運動轉(zhuǎn)變成水平運動。三角件的另一 端也沿著彎曲的軌跡(1/26)行進，所述另一端連接到金屬臂(1/15) 上，以便對準在水平銀齒狀物端部的運動。這些運動通過另外的機構(gòu) 轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動。
鋸齒狀物在不使機構(gòu)負擔其重量的情況下在軌道上向前和向后運 動。在鋸齒狀物的兩端，裝有兩個鏈條，并通過使用拉伸器(3/16) 或借助于任何其它型式的類似機構(gòu)，調(diào)節(jié)施加在齒輪上的壓力，以便 使鏈條既不變松弛而離開位置，也不處于斷裂的危險。彈簧吸收來自 浮子方向的突然變化，尤其是在大浪條件的情況下的所有振動。當彈 簧被壓縮一半時，這表示鏈條被充分拉緊。
鋸齒狀物與鏈條的水平運動通過另一機構(gòu)(1/7)和(3/7)轉(zhuǎn)變 成旋轉(zhuǎn)運動。鏈條嚙合機構(gòu)的齒輪A和B( 3/6 )，所述齒輪A和B( 3/6 ) 在機構(gòu)的完全相反側(cè)上各有一個，以便避免分離。在浮子的每次運動 中， 一個齒輪隨著動能旋轉(zhuǎn)，而另一個齒輪自由運動地旋轉(zhuǎn)。因此， 當浮子上升時，鋸齒狀物和鏈條朝陸地(3/20)水平運動。在這種情 況下， 一個鏈條使齒輪A朝具有動能的方向a旋轉(zhuǎn)，而另一個鏈條使 齒輪B朝相反方向b自由地旋轉(zhuǎn)。當浮子下降時，鋸齒狀物和鏈條朝 大海運動，并且一個鏈條使齒輪B旋轉(zhuǎn)到具有動能的方向c，而另一 個鏈條使齒輪A自由地旋轉(zhuǎn)到相反方向d。因此，在浮子的每次運動 的情況下，不管運動是大還是小，是向上還是向下，軸都旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動 發(fā)電機。如果有笫二對齒輪，同樣適用，其不同之處在于，這里鏈條 嚙合相對于第一對齒輪(3/6)完全相反側(cè)上的齒輪。第二對齒輪的唯一用途是幫助鏈條更好地環(huán)繞第一對齒輪并且避免分離。在這個機構(gòu) 與發(fā)電機之間具有 一些裝置，用于將轉(zhuǎn)數(shù)放大并穩(wěn)定在所需的水平。
如果任何鏈條中出現(xiàn)問題并且整個單元必須固定，則驅(qū)動機構(gòu)， 并自動地將浮子引向其保持鎖定的上端位置。這個機構(gòu)也用來在預(yù)定 計劃的維修工作期間固定一單元，又不中斷該組中其它單元的運行。 在預(yù)期的具有強波浪條件的海上風(fēng)暴的情況下，可以將成組的所有單 元鎖緊和固定。對于這些情況，當波浪的高度超過預(yù)定的極限時，通 過傳感器自動地驅(qū)動所述機構(gòu)。當波浪條件恢復(fù)正常時，該機構(gòu)將單 元恢復(fù)到正常運行。
對于年度生產(chǎn)周期來說，由于極端波浪條件在有限的時間周期內(nèi) 出現(xiàn)，所以這些單元都應(yīng)按照正常的波浪情況設(shè)計，倘若處于極端條 件下，則各單元的運行可以停止。避免重型結(jié)構(gòu)則可降低成本。
金屬三角件的兩個垂直梁的長度根據(jù)單元的所需生產(chǎn)率決定，但 應(yīng)該考慮，跟所述梁的長度朝海中增加一樣多，其減少豎直梁，因此， 對于浮子的較大運動，我們具有鋸齒狀物的較小運動，同時具有較大 的推力。相反，跟豎直梁朝向陸地的長度增加一樣多，梁朝海減少， 對于浮子的較小運動，我們具有鋸齒狀物的較大運動，但具有較小的 推力。然而，當浮子半浸沒在水中時，單元的整個機械系統(tǒng)必需要平
衡。對于這種規(guī)定的微小變動，可以用配重(1/28)或者彈簧(1/18) 進行調(diào)整，當金屬三角件朝海中運動時，所述彈簧(1/18)被拉伸。 當所有部件用輕質(zhì)但同等耐用的材料、塑料(玻璃纖維)或硬鋁制成
時，這種平衡問題被降低到最小程度。通過使用這種材料，我們具有 保護免受腐蝕的額外優(yōu)點。
為了改善系統(tǒng)性能，將浮子約束在金屬護架(4/21)內(nèi)。這些護 架將浮子保持在受約束的空間內(nèi)，使得它們不被波浪帶走。護架既不 妨礙浮子的豎直運動，也不妨礙海水自由通過。這些護架按照浮子的 尺寸和該區(qū)域預(yù)期的波浪條件用金屬管或軌道制成。將4個象鐵路上 所用那樣的軌道豎直地放置并交叉在浮子周圍，在突提或防波堤的凹 槽的內(nèi)壁或者任何海岸結(jié)構(gòu)上我們可以供轉(zhuǎn)換器(圖4)使用。混凝土突堤是優(yōu)選的，因為已經(jīng)清楚地證明，突堤的作用是使入射波的能 量加倍，并且它們?yōu)閱卧乃胁考ㄎ惶峁┓€(wěn)定的支承。
浮子在其頂部和底部分段上用另外的水平橡膠帶或金屬帶(1/29 ) 纏繞，用于保護在護架的4根豎直軌道上滑動摩擦而造成的損壞。無 論何時注意到損壞，都可以通過使這些保護帶定期在橫向水平面上旋 轉(zhuǎn)而將它們?nèi)∠?。當皮帶完全損壞時將其更換。具有兩個肘接頭(1/19) 的豎直金屬梁(1/2)使浮子具有撓性，以在護架內(nèi)像活塞在其缸內(nèi)一 樣上下滑動。
護架是這種海浪技術(shù)中最重要的部件，并且是轉(zhuǎn)換器耐用性的主 要元件。護架保護浮子免受由于波浪的壓力而產(chǎn)生水平運動。當浮子 牢牢地被保護在護架內(nèi)和護架保護在突堤的凹槽內(nèi)時，則所有的力都 平穩(wěn)地傳遞，并且即使轉(zhuǎn)換器在極端波浪條件下也保證起作用。在沒 有護架的情況下，即使是在2-4薄福風(fēng)級的和風(fēng)條件下，浮子也會被 帶走和破壞。
為了得到單元的更好的生產(chǎn)功能，轉(zhuǎn)換器應(yīng)放置在突堤上平均海 平面以上1.5至2.0米和海床上方大約3.0至4.0米的地方。這些極限 值取決于該區(qū)域中盛行波條件。每個單元通常與別的單元無關(guān)地起作 用；然而，它的作用也可以與相鄰的單元相結(jié)合，使得一個或多個單 元可以作用在共用軸(4/8)上。因此，增加的能量不提高旋轉(zhuǎn)速度， 但其功率可以容易地轉(zhuǎn)變成所需的速度。當一個以上的單元作用在同 一軸上時，其旋轉(zhuǎn)變得更加恒定，因為各浮子不會同時上下運動，但 每個單元的運動都取決于入射波。每種情況的優(yōu)點都應(yīng)加以考慮，但 對于一個更大功率的發(fā)電機來說，通過使用獲得的經(jīng)驗將確定，每個 單元或兩個單元或三個單元一個發(fā)電機哪一個是最有效的解決方案。
對一組單元所需海岸的長度取決于該組中單元的數(shù)量和浮子的直 徑。在專門為這個目的而建造的突堤中，護架構(gòu)成凹槽的4個壁，而 連接到壁上的4個豎直軌道起到浮子導(dǎo)向件的作用，所述導(dǎo)向件以同 樣方式上下滑動到升降機(1/25)的平臺上。凹槽的前側(cè)通向大海， 而對應(yīng)的豎直軌道固定在水平的混凝土梁(1/30)上。圖4示出三組詳子裝置， 一組浮子是5個單元，其中，3個浮子在凹槽內(nèi)，2個浮子 在凹槽外面，第二組浮子是15個單元，其中，IO個浮子在凹槽內(nèi)，5 個浮子在凹槽外面它們的護架內(nèi)，而第三組浮子是9個單元，各浮子 均放置在凹槽外面。在浮子的兩個豎直端，還在金屬三角件的兩個梁 的兩端(一端朝向大海，而另一端朝向陸地)都放置減震器；以便限 制它們兩個預(yù)定的終端上下位置的運動。在極端情況下，凹槽通向大 海的前部被用專門的門部分地關(guān)閉，以便縮小水通向所需液位的入口 ， 使得轉(zhuǎn)換器能在全天候條件下操作。
圖1中的地平面圖示出在其凹槽中的三個浮子及其主要元件。圖 5示出轉(zhuǎn)換器的功能，其浮子處于三個不同位置，其中， 一個在上部 位置， 一個在中間位置一平均海平面，第三個在底部位置。所有的單 元組都在耐用和精致設(shè)計的結(jié)構(gòu)中放置并被保護。
部件明細表
1浮子
2豎直金屬梁
3矩形金屬三角件
4三角件的支承件(支軸)
5鋸齒狀物
6鏈條
7齒輪
8軸
9主軸承
10浮子蓋
11壓載物
12豎直梁的金屬終端
13塑料浮子的塑料終端
14輕質(zhì)防水材料
15附加金屬臂
16拉伸器17拉伸器的彈簧
18穩(wěn)定彈簧
19肘接頭
20齒輪(詳圖)
21金屬護架
22突提上護架的支承件
23鋸齒狀物的輪
24凹槽
25護架的豎直軌道
26金屬三角件的豎直梁的彎曲運動
27鋸齒狀物的水平運動
28配重金屬梁
29浮子的保護帶
30水平混凝土梁


圖1是波浪電力轉(zhuǎn)換器的側(cè)視圖，示出半露出的浮子l、豎直金
屬梁2、金屬矩形三角件3、支軸4、鋸齒狀物5、鏈條6、齒輪7、三 角件的延伸分支15、豎直金屬梁的肘接頭19、地平面圖中的凹槽24、 組成浮子護架的豎直金屬軌道25、浮子的帶29和凹槽的混凝土梁30。 圖2是塑料浮子的側(cè)剖橫剖面圖，示出壓載物ll、金屬梁的終端 12、浮子的塑料終端13和輕質(zhì)防水材料14。該圖還在地平面圖中示 出在凹槽外部連接的金屬護架內(nèi)的兩個浮子。
圖3示出在鋸齒狀物的每個端部處的鏈條的拉伸器16和將鏈條6 的水平運動轉(zhuǎn)變成連接到軸8的齒輪A和B的旋轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)。
圖4示出3個浮子在其凹槽24內(nèi)和2個浮子在凹槽外的斜視圖。 地平面圖示出一組15個單元的配置，其中10個單元在凹槽內(nèi)，5個 單元在凹槽外。
圖5示出在三個不同位置的浮子，其中一個在上部位置， 一個在 中部位置及第三個在底部位置。
權(quán)利要求
1. 一種由海浪產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，浮子(1/1)充滿壓載物，豎直金屬梁(1/2)用肘接頭連接到浮子上，并根據(jù)波浪的高度豎直地上下移動，因為浮子和梁的這個組合件被保護在金屬護架(4/21)或者突堤凹槽(4/24)內(nèi)，護架用豎直的金屬軌道(1/25)制成，所述軌道(1/25)被焊接或者固定在凹槽內(nèi)的壁(4/25)上，同時在軌道和浮子之間具有必要的間隙，用于浮子的上下運動，像汽油發(fā)動機的活塞在其缸內(nèi)那樣滑動，并且這個豎直金屬梁同等地將浮子的上下豎直運動從用肘接頭連接的矩形三角件(1/19)中朝向大海的水平金屬梁的一端傳送到所述三角件的豎直金屬梁的另一端，而后傳送到水平運動的鋸齒狀物(1/5)，所述鋸齒狀物(1/5)的轉(zhuǎn)動點連接到兩個鏈條(1/6)和(3/20)上，該鏈條(1/6)和(3/20)將鏈條的水平運動傳送到齒輪(1/7)和(3/20)上，所述齒輪(1/7)和(3/20)能朝一個旋轉(zhuǎn)方向動態(tài)地運動，或者朝另一個方向自由地運動，并且以這種方式將水平運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動，以致在浮子每次運動時，不管運動是向上還是向下，是小還是大，我們都成功獲得相同和恒定地將海浪的動能傳送到致動發(fā)電機的水平軸(8)上。
2. 按照權(quán)利要求1所述的由海浪產(chǎn)生電能的方法，其特征在于， 連接到浮子上的豎直金屬梁(1/2)的長度可以被增加或縮短，使得浮 子距三角件的梁的水平端的距離可以改變，以適應(yīng)海表面液位的潮沙 變化。
3. 按照權(quán)利要求1所述的由海浪產(chǎn)生電能的方法，其特征在于， 當浮子用塑性材料制成時，在浮子底部內(nèi)具有終端，以便浮子、壓載 物和梁將變成一個主體。
4. 按照權(quán)利要求1所述的由海浪產(chǎn)生電能的方法，其特征在于， 金屬三角件的兩個矩形梁與第三梁連接，第三梁與金屬三角件的斜邊 平行或重合，在損壞、維修或極端天氣條件的情況下金屬三角件可固 定在浮子的向上或向下位置中，而設(shè)置在凹槽的通向大海的前側(cè)部分上的保護門自動關(guān)閉。
5.按照權(quán)利要求l所述的由海浪產(chǎn)生電能的方法，其特征在于， 通過并聯(lián)和并排安裝許多單元，我們使各轉(zhuǎn)換器彼此獨立地在其自己 發(fā)電機中能起作用，或者在共同和更大功率發(fā)電機的共用軸中與兩個 或多個單元相結(jié)合來起作用。
全文摘要
海浪使浮子上下豎直運動。這些運動沿著水平軸被傳遞和轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動。球形或圓筒形的浮子(1/1)用塑料或金屬材料制成，充滿壓載物的空浮子的一半露出，并且當被波浪的力運動時，將這些豎直運動傳送到豎直金屬梁(1/2)上，該金屬梁(1/2)可以增加或減少，以便應(yīng)對海平面潮汐的變化。豎直梁一端用肘接頭與浮子連接，而另一端則與矩形金屬三角件的水平梁相連，所述水平梁在水平前后運動的鋸齒狀物(1/5)處用兩個鏈條(1/6)和(3/20)傳送豎直運動，所述兩個鏈條(1/6)和(3/20)使兩對齒輪旋轉(zhuǎn)，一對中的每個齒輪旋轉(zhuǎn)到完全相反側(cè)，使得在每次運動時該對中的一個齒輪產(chǎn)生作用，而另一個齒輪自由運動。齒輪使裝在它們上的水平軸(3/8)旋轉(zhuǎn)，并且該軸將運動提供給發(fā)電機。因此，浮子的每次運動不管是向上還是向下，是小還是大都使軸旋轉(zhuǎn)而使發(fā)電機發(fā)電。這種裝置從浮子到發(fā)電機形成一單元。許多單元并聯(lián)并排彼此鄰接放置，每個單元作用在其自身的發(fā)電機上，或者兩個至三個單元一起作用在共用軸上，所述共用輥驅(qū)動一個共用功率更大的發(fā)電機。浮子被約束在金屬護架內(nèi)或者突堤中建造的凹槽內(nèi)，使得它們不會被波浪帶走，同時它們既不妨礙其豎直運動，也不妨礙海水的自由通過。因此，該裝置起到多缸汽油發(fā)動機的作用，在這里，凹槽中的金屬護架起到氣缸作用，而浮子起到活塞作用，其唯一不同之處是這種轉(zhuǎn)換器利用無限可重復(fù)使用的海水代替易燃、昂貴且污染環(huán)境的礦物燃料。
文檔編號F03B13/00GK101473134SQ200780023274
公開日2009年7月1日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者康斯坦丁諾斯·A·哈齊拉克斯 申請人:康斯坦丁諾斯·A·哈齊拉克斯