專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)波浪作用產(chǎn)生能量的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于產(chǎn)生電力的系統(tǒng)和方法。更具體地說(shuō)，是一種在平臺(tái)上通過(guò)波浪作用產(chǎn)生電力的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
用大片水體中的水的定位運(yùn)動(dòng)的流水剪切力來(lái)產(chǎn)生電力的方法很多。例如，將潮流、風(fēng)或重力導(dǎo)致的水的移動(dòng)用作液力來(lái)移動(dòng)某些固定在陸地上的渦輪、門(mén)或其它大型裝置的部件。這種方法花費(fèi)很高，不是很有效，而且易于損壞，原因在于將裝置固定到陸地上有難度，而且海水為腐蝕性，海水中的小砂粒會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的磨損。風(fēng)和水這兩種豐富的自然資源的功率密度很低。風(fēng)力必須超過(guò)100MPH，才會(huì)將站立的人吹倒，如果人在很大的海浪中漂浮時(shí)，浪力將緊隨你流動(dòng)，因?yàn)樗堑兔芏纫后w。人會(huì)感覺(jué)到波浪的能量，但相對(duì)站立于路面被與風(fēng)或水同速的車(chē)輛碰撞而言，此力是最小的。 力等于物體的密度乘以移動(dòng)速度，因此，很低密度的物質(zhì)，如風(fēng)和水，不會(huì)產(chǎn)生較佳的能源， 因?yàn)橛?jì)劃用于風(fēng)和水的能量標(biāo)度必須很大且很昂貴，并且還會(huì)對(duì)我們的地球造成大范圍的環(huán)境沖擊，諸如大型的液力發(fā)電計(jì)劃。為我們的地球創(chuàng)造充足可再生的無(wú)碳生產(chǎn)的廉價(jià)能源的解決方案，是找出一種途徑以便利用低密度的風(fēng)和/或水(我們地球上最豐富的資源)來(lái)產(chǎn)生高功率密度的能量， 如燒煤電廠(chǎng)或核電廠(chǎng)那樣的能量。不幸的是，用波浪產(chǎn)生電力的很多在先的嘗試都不能意識(shí)到各種不同的相關(guān)自由度，因此效率很低。此外，某些系統(tǒng)即使在風(fēng)平浪靜的情況下也會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)發(fā)散的不穩(wěn)定狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種通過(guò)波浪作用以及相對(duì)于地平面調(diào)整數(shù)個(gè)塊體來(lái)產(chǎn)生電力的系統(tǒng)和方法。浮動(dòng)平臺(tái)、殼體及其它部件形成相對(duì)于地平面可移動(dòng)的第一塊體。外力(波浪的擺動(dòng))會(huì)引起第一塊體相對(duì)于地平面擺動(dòng)?？梢苿?dòng)的第二塊體由殼體承載并相對(duì)于所述殼體可移動(dòng)。此可移動(dòng)的第二塊體因相對(duì)于殼體改變位置而產(chǎn)生動(dòng)能。在一個(gè)實(shí)施方案中， 一機(jī)構(gòu)將相對(duì)于殼體移動(dòng)的第二塊體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電力。此系統(tǒng)通過(guò)各種不同的部件相對(duì)于殼體調(diào)整第二塊體，以增加產(chǎn)生能量。在一實(shí)施方案中，一系統(tǒng)通過(guò)相對(duì)于地平面調(diào)整數(shù)個(gè)塊體以及使用外力來(lái)產(chǎn)生能量。此系統(tǒng)具有相對(duì)于地平面可移動(dòng)的第一塊體。所述外力導(dǎo)致第一塊體相對(duì)于地平面擺動(dòng)?？梢苿?dòng)的第二塊體由第一塊體承載并相對(duì)于所述第一塊體移動(dòng)。此可移動(dòng)的第二塊體因相對(duì)于第一塊體的位置變動(dòng)而會(huì)產(chǎn)生動(dòng)能。一機(jī)構(gòu)將相對(duì)于第一塊體移動(dòng)的第二塊體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量。此系統(tǒng)相對(duì)于第一塊體調(diào)整第二塊體，以增加產(chǎn)生能量。
在一實(shí)施方案中，此系統(tǒng)相對(duì)于外力調(diào)整第一塊體來(lái)增加產(chǎn)生能量。
所述外力為水體中的波浪的液力。在一實(shí)施方案中，第一塊體包括具有浮在水體上的前沿和后沿的浮動(dòng)平臺(tái)，波浪中的水在此浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力。在一實(shí)施方案中，第一塊體相對(duì)于波浪可以移動(dòng)，并可樞轉(zhuǎn)地連接到固定于地平面的基體上。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于相對(duì)于第一塊體調(diào)整第二塊體的機(jī)構(gòu)包括圍繞一支點(diǎn)相對(duì)于第一塊體轉(zhuǎn)動(dòng)的第二塊體，并相對(duì)于所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)第二塊體的位置。在一實(shí)施方案中，系統(tǒng)具有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于相對(duì)于可移動(dòng)的第一塊體調(diào)節(jié)可移動(dòng)的第二塊體的位置，從而調(diào)整系統(tǒng)并增加產(chǎn)生能量。在一實(shí)施方案中，相對(duì)于第一塊體調(diào)整第二塊體的機(jī)構(gòu)包括具有殼體的第一塊體和平衡塊，所述平衡塊的位置相對(duì)于殼體可調(diào)節(jié)。在一實(shí)施方案中，系統(tǒng)通過(guò)相對(duì)于地平面調(diào)整數(shù)個(gè)塊體并使用水體中的波浪的液力來(lái)產(chǎn)生能量。此系統(tǒng)具有相對(duì)于水體可移動(dòng)的第一塊體。波浪的液力導(dǎo)致第一塊體相對(duì)于地平面擺動(dòng)。可移動(dòng)的第二塊體由可移動(dòng)的第一塊體承載并相對(duì)于所述第一塊體可移動(dòng)。此可移動(dòng)的第二塊體因相對(duì)于第一塊體改變位置而產(chǎn)生動(dòng)能。此系統(tǒng)具有將第二塊體相對(duì)于第一塊體移動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的機(jī)構(gòu)。此系統(tǒng)具有相對(duì)于第一塊體調(diào)整第二塊體以增加產(chǎn)生能量的機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)于可移動(dòng)的第一塊體調(diào)節(jié)可移動(dòng)的第二塊體的位置，從而調(diào)整此系統(tǒng)并增加產(chǎn)生能量。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一塊體包括具有浮在水體上的前沿和后沿的浮動(dòng)平臺(tái)，波浪中的水在所述浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力。在一個(gè)實(shí)施方案中，相對(duì)于第一塊體調(diào)整第二塊體的機(jī)構(gòu)包括具有殼體的第一塊體和平衡塊，所述平衡塊的位置相對(duì)于殼體可調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施方案中，相對(duì)于第一塊體調(diào)整第二塊體的機(jī)構(gòu)包括相對(duì)于可移動(dòng)的第一塊體調(diào)節(jié)可移動(dòng)的第二塊體的路徑。在一個(gè)實(shí)施方案中，可移動(dòng)的第二塊體相對(duì)于可移動(dòng)的第一塊體的路徑的調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)一軌道，可移動(dòng)的第二塊體相對(duì)于可移動(dòng)的第一塊體在此軌道上移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可移動(dòng)的第二塊體相對(duì)于可移動(dòng)的第一塊體的路徑的調(diào)節(jié)包括圍繞一支點(diǎn)相對(duì)于第一塊體轉(zhuǎn)動(dòng)的第二塊體，并相對(duì)于所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)第二塊體的位置。在一實(shí)施方案中，第一塊體相對(duì)于波浪可移動(dòng)，并可樞轉(zhuǎn)地連接到固定于地平面的基體上。在一實(shí)施方案中，第一塊體包括具有殼體的浮動(dòng)平臺(tái)，所述殼體具有浮在水體上的前沿和后沿，波浪中的水在所述浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力，其中調(diào)整包括移動(dòng)殼體上的系泊纜的位置。在此系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中，用于轉(zhuǎn)換第一塊體的動(dòng)能的機(jī)構(gòu)為飛輪。在此系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中，可移動(dòng)的第二塊體和可移動(dòng)的第一塊體具有重量，且阿基米得原理允許通過(guò)增加排水量來(lái)增加可移動(dòng)的第二塊體的重量，其中增加功率密度和產(chǎn)生的能量。本發(fā)明的這些方面并非排它性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了下文的描述， 附上的權(quán)利要求及附圖后，將會(huì)很容易明白本發(fā)明的其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)。


在閱讀下文參照附圖對(duì)實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明后，本發(fā)明的這些和其它的特征將易于明白，其中圖1為浮動(dòng)平臺(tái)的示意圖；圖2A和2B為由波浪產(chǎn)生的換向斜平面的示意圖；圖3為船只并入圖2所示的由波浪產(chǎn)生的其中一個(gè)斜平面的示意圖；圖4A和4B為在圖3所示船只的斜平面上的移動(dòng)塊體的示意圖；圖5為在圖3所示船只的斜平面上的滾動(dòng)圓柱體的示意圖；圖6A為由大致上呈圓柱體的兩個(gè)塊體組成的塊體的示意圖；圖6B-6D為具有數(shù)個(gè)塊體的單元的不同角度的視圖；圖7為在圖3所示船只的斜平面上的帶轉(zhuǎn)動(dòng)輪的車(chē)輛的示意圖；圖8為在圖3所示船只的斜平面上的移動(dòng)液體的示意圖；圖9為在圖3所示船只的斜平面上的電磁懸浮塊體的示意圖；圖10為浮動(dòng)平臺(tái)的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；圖IlA和IlB為圖10所示的浮動(dòng)平臺(tái)在波浪上的示意圖；圖12為具有不同調(diào)整元件的圖10所示的浮動(dòng)平臺(tái)的示意圖；圖13為系統(tǒng)的不同元件的自然頻率以及系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率輸出的曲線(xiàn)圖；圖14為軌道以及具有滾動(dòng)塊體的單元的等距視圖；圖15為另一個(gè)浮動(dòng)平臺(tái)的透視圖；圖16為圖15所示的浮動(dòng)平臺(tái)的前剖視圖；圖17為圖15所示的浮動(dòng)平臺(tái)的側(cè)剖視圖；圖18A和18B分別為顯示調(diào)諧塊的浮動(dòng)平臺(tái)的側(cè)視圖和前視圖；圖19A為顯示用于調(diào)諧塊的制動(dòng)的浮動(dòng)平臺(tái)的示意性側(cè)視圖；圖19B-19D為顯示用于調(diào)諧塊的制動(dòng)的浮動(dòng)平臺(tái)的幾個(gè)示意性側(cè)視圖；圖20為另一個(gè)浮動(dòng)平臺(tái)的前剖視圖；以及圖21為圖20所示的浮動(dòng)平臺(tái)的側(cè)剖視圖。
具體實(shí)施例方式地球三分之二的表面被水覆蓋。而地球上四分之三的人口生活在靠近海洋或其它大片水域附近的范圍內(nèi)。所有這些人都需要電力。在海洋或其它大片水域(下文將統(tǒng)稱(chēng)為“海洋”)的表面上刮的風(fēng)有效地由風(fēng)能轉(zhuǎn)換為波浪能。本發(fā)明是一種將海洋的波浪能轉(zhuǎn)換為低成本、有效、可靠及干凈的能量的系統(tǒng)。本發(fā)明涉及產(chǎn)生能量的系統(tǒng)和方法，通過(guò)調(diào)整兩組塊體的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，將來(lái)自低密度物質(zhì)諸如水的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。驅(qū)動(dòng)可調(diào)系統(tǒng)的能量來(lái)自波浪的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。參見(jiàn)圖1，圖中示出系統(tǒng)20具有在無(wú)浪的水體18上的浮動(dòng)平臺(tái)22，軌道M以及塊體26 (滾動(dòng)能量產(chǎn)生塊體)。浮動(dòng)平臺(tái)22具有殼體觀(guān)，所述殼體包括頂面30，底面32，前沿34以及后沿36。此殼體具有浮力艙38和能量產(chǎn)生部分40。軌道M和塊體立于能量產(chǎn)生部分40中，下文將作詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)波浪中水的液力可以將波浪能轉(zhuǎn)換為有用的機(jī)械能，波浪導(dǎo)致浮動(dòng)平臺(tái)22 充當(dāng)一系列的斜平面。參見(jiàn)圖2A和2B，圖中示出浮動(dòng)平臺(tái)22處于相對(duì)波浪46的波峰44 的兩個(gè)位置上。為了簡(jiǎn)化，圖中所示的浮動(dòng)平臺(tái)22整個(gè)位于水18上。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，因?yàn)樗母×团帕?，平臺(tái)22有部分是在水下的，如下文中參照?qǐng)D10的說(shuō)明。仍參見(jiàn)圖2A，圖中示出浮動(dòng)平臺(tái)22的頂面30，底面32，前沿34以及后沿36。當(dāng)波浪46的波峰44到達(dá)平臺(tái)22的前沿34時(shí)，水的液力使前沿34相對(duì)于后沿36升高，形成一斜平面。當(dāng)波浪46的波峰44在平臺(tái)22的下面通過(guò)時(shí)，水的液力不再升高前沿34，而前沿34相對(duì)于后沿36現(xiàn)正落到波浪46的到波谷48中。參見(jiàn)圖2B，平臺(tái)22的前沿34相對(duì)于后沿36已經(jīng)落入波谷48中。現(xiàn)在水的液力相對(duì)于前沿34升高后沿36，形成另一個(gè)斜平面。為此描述目的，首先是前沿高于后沿以及接著后沿高于前沿的斜平面將被描述為相互換向。因此，波浪移動(dòng)的作用形成一系列的斜平面，任何特定的斜平面都是先行的斜平面和后隨的斜平面兩者的換向。應(yīng)該注意到，浮動(dòng)平臺(tái)22的底部32在波浪的運(yùn)動(dòng)方向上以及波浪的反向運(yùn)動(dòng)方向上都是平的，而非圓形或ν形，它是很有效的斜平面。還應(yīng)該注意到，由浮動(dòng)平臺(tái)形成的斜平面由前沿(船頭)至后沿(船尾)的長(zhǎng)度可以增加。一種方法是相對(duì)于具有帶角殼體的平臺(tái)22的底面32提升能量產(chǎn)生部分40 (圖中示出它為平臺(tái)22的頂面30)，通常為船只 22的甲板相對(duì)于其殼體觀(guān)的情形，如圖3所示。通過(guò)塊體向一系列換向斜平面下行的運(yùn)動(dòng)，將一系列波浪移動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，所述一系列換向斜平面是由波浪的液力在船只的殼體上形成的。如下文的論述，所述塊體可以是固定或液體，而且可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的大量方式中的任何一種。參見(jiàn)圖 4A，當(dāng)波浪的波峰44相對(duì)于船只M的船尾56 (后沿36)升高船頭52時(shí)，將會(huì)形成軌道M 的斜平面58。接著，重力會(huì)導(dǎo)致塊體沈順著斜平面58從船頭52向下移動(dòng)至船尾56。當(dāng)波浪46的波峰44在船只M下面通過(guò)時(shí)，船只M的船頭52相對(duì)于船尾56下沉到波浪46 的波谷48中，形成如圖4B所示的換向斜平面?，F(xiàn)在，重力會(huì)導(dǎo)致塊體沈順著軌道M的斜平面58從船尾56向下移動(dòng)至船頭52。應(yīng)該注意到，可以將體現(xiàn)這些原理的船只定位成橫切波浪運(yùn)動(dòng)的方向，導(dǎo)致塊體順著換向斜平面從船只的一側(cè)向下移動(dòng)到另一側(cè)。順著斜平面向下移動(dòng)的塊體沈越大，產(chǎn)生的機(jī)械能就越大。應(yīng)該注意到，此能量來(lái)源是可再生的，因?yàn)椴ɡ?6連續(xù)地形成換向斜平面，導(dǎo)致塊體沈從船頭至船尾以及再?gòu)拇仓链^的運(yùn)動(dòng)連續(xù)地重復(fù)進(jìn)行。使用發(fā)電機(jī)以公知的手段將塊體沿一系列的換向斜平面向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為電能。每秒lft. Ib.的力等于1. 356watts的電力；那么，在1秒內(nèi)移動(dòng)1. Olb到1. Oft. 的距離所需的力量等于1. 356watts的電力。如一個(gè)實(shí)施例，塊體沿斜平面向下移動(dòng)產(chǎn)生的每秒100，000ft. Ib.的力等于135，600watts的電力。將運(yùn)動(dòng)波的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)手段的優(yōu)選實(shí)施例介紹如下，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言其他公知的技術(shù)手段也是可用的。參見(jiàn)圖5，合適的圓柱體60 (較佳為結(jié)實(shí)的固體物質(zhì)或填充有合適的較佳為重液的中空?qǐng)A柱體)為圖示的塊體。此圓柱體60沿著在船只M的甲板64上由鋼軌62形成的軌道M向下滾動(dòng)。軌道M的鋼軌62形成從船只M的船頭至船尾的斜平面58。通過(guò)減少表面積(而非圓柱體60在形成斜平面58的甲板的較大表面上滾動(dòng))使軌道M的鋼軌62 的摩擦減少至最小，其中導(dǎo)致圓柱體60滾動(dòng)較快，從而產(chǎn)生更多的機(jī)械能。鏈輪和鏈條或類(lèi)似的裝置(圖中未示)可以用來(lái)防止圓柱體60非滾動(dòng)地滑下軌道M。仍參見(jiàn)圖5，皮帶傳動(dòng)件68被緊固成圍繞圓柱體60的周邊并被附著到發(fā)電機(jī)72 的軸70上。由于圓柱體60沿軌道M向下滾動(dòng)，而使發(fā)電機(jī)72的軸70轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電力?？赏ㄟ^(guò)改變圓柱體60的直徑和發(fā)電機(jī)72的軸70，或通過(guò)使用齒輪和本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它技術(shù)手段來(lái)控制圓柱體60每分鐘的旋轉(zhuǎn)。也如圖5所示，當(dāng)圓柱體60到達(dá)斜平面M的端部時(shí)，如果它仍然在滾動(dòng)，則任何殘留的機(jī)械能可以通過(guò)以下方式被暫時(shí)儲(chǔ)存，即，使圓柱體60沿軌道M的半徑76向上滾動(dòng)直到它停止。當(dāng)斜平面M換向時(shí)，塊體26最初沿半徑76向下行，在滾下?lián)Q向斜平面之前釋放儲(chǔ)存的機(jī)械能。作為選擇，如果塊體26仍在斜平面M的端部處滾動(dòng)，通過(guò)使用一個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的制動(dòng)裝置(圖中未示)可以產(chǎn)生電力，所述制動(dòng)裝置共同產(chǎn)生電力，因?yàn)樗箟K體26停止。參見(jiàn)圖6A，塊體沈是由具有大致上呈圓柱形并用框架86連接的兩個(gè)塊體82和 84的單元80形成的。皮帶傳動(dòng)件88與其中一個(gè)圓柱形塊體82的延伸部分上的鏈輪90以及發(fā)電機(jī)96的軸94上的鏈輪92連接。當(dāng)圓柱形塊體82和84沿?fù)Q向軌道24 (諸如圖5) 向下滾動(dòng)時(shí)，塊體82轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)96的軸94而產(chǎn)生電力。如圖6A所示，本發(fā)明的原型包括定制的不銹鋼結(jié)構(gòu)的圓柱形塊體82和84以及框架86。皮帶傳動(dòng)件88和定時(shí)齒輪(圖中未示)均購(gòu)自紐約新海德公園的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品公司，發(fā)電機(jī)是一種低轉(zhuǎn)速永磁直流發(fā)電機(jī)，購(gòu)自佛蒙特州North Ferrisburgh的 Windstream電力公司。參見(jiàn)圖6B-6D，圖中示出圓柱形塊體82和84的單元80。用本發(fā)明產(chǎn)生的電力可儲(chǔ)存(例如電池中)在船只上，或可以連同其產(chǎn)品通過(guò)海底電纜同時(shí)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。圖7示出另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。在此實(shí)施方案中，輪式車(chē)輛100沿軌道104上的斜平面102向下滾動(dòng)。通過(guò)用附著在輪式車(chē)輛的車(chē)軸或車(chē)輪上的皮帶(圖中未示)來(lái)傳動(dòng)發(fā)電機(jī)的軸100，將移動(dòng)車(chē)輛的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電力。另外，通過(guò)一個(gè)螺旋傳動(dòng)器或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它方法，雖然效率不高，但可將輪式車(chē)輛100的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。這種方法還可以使發(fā)電機(jī)固定在平臺(tái)22上，而不是像圖5和6所示的實(shí)施方案中將發(fā)電機(jī)固定在移動(dòng)塊體26上那樣。應(yīng)當(dāng)明確的是，在實(shí)踐中，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)塊體可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)，或者一個(gè)移動(dòng)塊體可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)或多臺(tái)發(fā)電機(jī)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖8所示，適量的液體110(諸如水)可用于沿斜平面58 向下流動(dòng)。流動(dòng)水Iio是通過(guò)輸送管、管道、或其它通道14分流到渦輪機(jī)116。流動(dòng)水驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)116，轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)118。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種手段，如獨(dú)立的通道，可用于確保渦輪機(jī)在同一方向通過(guò)流動(dòng)水來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不考慮水的流動(dòng)方向，因?yàn)樗茄匾幌盗械膿Q向斜平面向下流動(dòng)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，如圖9所示，可以通過(guò)電磁力將塊體沈懸浮在斜平面58上面。這將消除塊體沈和斜平面58之間的摩擦。當(dāng)塊體沈沿斜平面下移時(shí)，可以使用上述或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種手段將運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力。參見(jiàn)圖10，圖中示出在無(wú)浪情況下處于水體18中的系統(tǒng)20的另一種浮動(dòng)平臺(tái) 128。此浮動(dòng)平臺(tái)1 具有軌道M和塊體沈(它是順著軌道M的滾動(dòng)能量產(chǎn)生塊體)。浮動(dòng)平臺(tái)1 具有殼體觀(guān)，包括頂面30，底面32，前沿34以及后沿36。殼體觀(guān)具有浮力艙 38和能量產(chǎn)生部分40。此外，該系統(tǒng)20有一個(gè)系泊錨130。它被系泊纜132連接到浮動(dòng)平臺(tái)1 的后沿36。另外，該系統(tǒng)20具有沿著浮動(dòng)平臺(tái)1 下方的可調(diào)桿136的一對(duì)調(diào)諧塊 134。可調(diào)桿136用纜索138掛在漂浮平臺(tái)1 的底面32下面。沿著可調(diào)桿136的長(zhǎng)度可以改變這些調(diào)諧塊134，從而改變調(diào)諧塊134與浮動(dòng)平臺(tái)1 相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。此外，兩調(diào)諧塊Π4相對(duì)于殼體的底面32可以上下移動(dòng)。所述調(diào)諧塊134可以是龍骨系統(tǒng)140的部分。與帆船上的龍骨形成對(duì)比，塊體在左右舷的方向上(即沿著船舷)移到舷外，調(diào)諧塊134沿波浪的方向(即，浮動(dòng)平臺(tái)的長(zhǎng)度) 延伸。仍參見(jiàn)圖10，除調(diào)諧塊134外，系統(tǒng)20是可調(diào)的，其中軌道M具有可變半徑?？梢哉{(diào)節(jié)軌道的半徑，以調(diào)整所述軌道，并因此調(diào)整系統(tǒng)20適應(yīng)于波浪46，如圖IlA所示。該系統(tǒng)20具有一個(gè)控制器142，在一個(gè)實(shí)施方案中，它可以監(jiān)測(cè)各種參數(shù)，包括波高和頻率。所述控制器具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)或微處理器以及各種輸入設(shè)備，諸如加速度計(jì)、功率計(jì)、及全球協(xié)調(diào)監(jiān)控器。然后，控制器142能夠在系統(tǒng)20中調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)項(xiàng)目，如調(diào)諧塊134的位置或軌道M的半徑，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)20。參見(jiàn)圖11A，圖中示出在波浪46上的圖10所示的浮動(dòng)平臺(tái)128，其前沿34靠近波浪46的波峰44。取決于以波峰44和波谷48之間的高度作定義的波浪規(guī)模，即是將要使用的浮動(dòng)平臺(tái)128，可以調(diào)節(jié)軌道M的半徑。圖12示出一個(gè)不同半徑的軌道。圖IlB示出在波浪46上的浮動(dòng)平臺(tái)128，其后沿36靠近波浪46的波峰44，而前沿34則靠近波谷48?？拷?dòng)平臺(tái)1 的前沿34和后沿36的軌道M的相對(duì)高度不斷變化，由于波浪的液力是能量的來(lái)源，此能量來(lái)源可以用來(lái)使塊體26(即，滾動(dòng)能量產(chǎn)生塊體)沿著軌道M滾動(dòng)并發(fā)電。機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)20的設(shè)計(jì)，使得可以?xún)?yōu)化調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)的每個(gè)主成分的自然頻率、塊體26/軌道M以及殼體觀(guān)的幾何形狀，就像一個(gè)樂(lè)器，能與海洋波46的自然頻率協(xié)作，以最大限度地產(chǎn)生能量(功率)。參見(jiàn)圖12，圖中示出圖10的浮動(dòng)平臺(tái)1 對(duì)波浪46調(diào)整的各種元件。軌道M的半徑已作了調(diào)節(jié)，其中改變了塊體26/軌道M的自然頻率?？梢酝ㄟ^(guò)延長(zhǎng)或縮短線(xiàn)性部分146，藉由調(diào)節(jié)軌道M或移動(dòng)弧形部分144的半徑來(lái)改變軌道M 的半徑。此外，調(diào)諧塊134已被向內(nèi)移動(dòng)，且固定在殼體觀(guān)上的系泊纜132的位置已被移動(dòng)，以調(diào)節(jié)殼體觀(guān)的自然頻率。利用計(jì)算機(jī)模型，已經(jīng)完成一系列的測(cè)試工作。所述模型是基于以前在水箱中所作的模型和其它真正的測(cè)試數(shù)據(jù)制作的。下面是測(cè)試的實(shí)施例，其中的數(shù)個(gè)值已被測(cè)量為現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)字。殼體觀(guān)的設(shè)計(jì)具有最大的穩(wěn)定性，并采用了“預(yù)壓”的特點(diǎn)。在這些測(cè)試中，塊體 26 (S卩，滾動(dòng)能量產(chǎn)生塊體)的重量為1，000，000磅。殼體觀(guān)必須要穩(wěn)定，足以支持在殼體 28的船頭和船尾位置以及前沿后沿34和36處的塊體26。將殼體觀(guān)設(shè)計(jì)成具有足夠的吃水深度以轉(zhuǎn)移一定量的水來(lái)創(chuàng)建穩(wěn)定性，所述一定量的水等于或遠(yuǎn)大于塊體26的重量加上殼體觀(guān)的總重量。當(dāng)由殼體觀(guān)轉(zhuǎn)移的水量與塊體沈的重量之比增加時(shí)，殼體觀(guān)的穩(wěn)定性(穩(wěn)心高度(GM))會(huì)增加。例如如果塊體26的重量為1，000，000磅，以及殼體28被設(shè)計(jì)成具有足夠的吃水深度以轉(zhuǎn)移2，000，000磅的水時(shí)，調(diào)諧塊134結(jié)合了 2，000，000磅的重量，并將用2，000，000磅的力“預(yù)壓”系統(tǒng)。通過(guò)垂直和水平地調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)調(diào)諧塊134相對(duì)于殼體的底部或水線(xiàn)的位置，可以調(diào)整殼體觀(guān)幾何形狀的自然頻率。殼體觀(guān)被設(shè)計(jì)成具有儲(chǔ)備浮力特征或平舷。當(dāng)殼體從船頭至船尾顛簸時(shí)，用儲(chǔ)備浮力對(duì)殼體增加額外的浮力，增加至“預(yù)壓”力。通過(guò)調(diào)節(jié)塊體沈軌道的半徑、塊體沈的直徑以及塊體沈的長(zhǎng)度，可以調(diào)整塊體 26的自然頻率。殼體的幾何形狀是專(zhuān)為低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)的。這意味著，殼體的長(zhǎng)度要遠(yuǎn)小于殼體的船舷。想象一個(gè)伸出胳膊自轉(zhuǎn)的花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員。當(dāng)花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員的胳膊向內(nèi)移動(dòng)時(shí)， 該運(yùn)動(dòng)員的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量逐漸減小，且對(duì)于任何賦予的能量而言，該運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)得更快。由于殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量逐漸減小，更多存儲(chǔ)的“預(yù)壓”能量可供系統(tǒng)使用，且可以產(chǎn)生更多的功率。應(yīng)該意識(shí)到，海洋(即，水18)是不能調(diào)整的。因此，監(jiān)測(cè)波浪46的屬性，包括波浪的周期和波浪的高度。還監(jiān)測(cè)水的高度。雖然一些項(xiàng)目可以如上所述進(jìn)行調(diào)整，但在一個(gè)比例模型的實(shí)施方案中，運(yùn)行表格1的屬性。
權(quán)利要求
1.一種相對(duì)于地平面和外力調(diào)整數(shù)個(gè)塊體來(lái)產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一塊體，所述第一塊體相對(duì)于所述地平面移動(dòng)，其中，所述外力導(dǎo)致所述第一塊體相對(duì)于所述地平面擺動(dòng)；可移動(dòng)的第二塊體，所述可移動(dòng)的第二塊體由所述可移動(dòng)的第一塊體承載并相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體移動(dòng)；所述可移動(dòng)的第二塊體的位置相對(duì)于所述第一塊體改變?cè)斐伤隹梢苿?dòng)的第二塊體產(chǎn)生動(dòng)能；將相對(duì)于所述第一塊體移動(dòng)的所述第二塊體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的機(jī)構(gòu)；以及用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于相對(duì)于所述外力調(diào)整所述第一塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外力為水體中的波浪的液力。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一塊體包括具有前沿和后沿的浮動(dòng)平臺(tái)，所述浮動(dòng)平臺(tái)的前沿和后沿漂浮在所述水體上，所述第一塊體上的波浪中的水在所述浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一塊體可相對(duì)于波浪移動(dòng)，并可樞轉(zhuǎn)地連接到固定于所述地平面的基體上。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體的所述機(jī)構(gòu)包括圍繞支點(diǎn)相對(duì)于所述第一塊體轉(zhuǎn)動(dòng)以及相對(duì)于所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)所述第二塊體的位置的所述第二塊體。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體調(diào)節(jié)所述可移動(dòng)的第二塊體的位置以便調(diào)整所述系統(tǒng)和增加產(chǎn)生的能量的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換來(lái)自所述可移動(dòng)的第二塊體相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一些動(dòng)能。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體的所述機(jī)構(gòu)包括所述第一塊體，所述第一塊體包括殼體和平衡塊，且所述平衡塊的位置相對(duì)于所述殼體來(lái)調(diào)節(jié)。
10.一種使用水體中波浪的液力相對(duì)于地平面調(diào)整數(shù)個(gè)塊體來(lái)產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一塊體，所述第一塊體相對(duì)于所述水體移動(dòng)，其中，所述波浪的液力導(dǎo)致所述第一塊體相對(duì)于所述地平面擺動(dòng)；可移動(dòng)的第二塊體，所述可移動(dòng)的第二塊體由所述可移動(dòng)的第一塊體承載并相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體移動(dòng)；所述可移動(dòng)的第二塊體的位置相對(duì)于所述第一塊體改變?cè)斐伤隹梢苿?dòng)的第二塊體產(chǎn)生動(dòng)能；將相對(duì)于所述第一塊體移動(dòng)的所述第二塊體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的機(jī)構(gòu)；用于相對(duì)于所述液力調(diào)整所述第一塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)；以及用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)，其包括用于相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體調(diào)節(jié)所述可移動(dòng)的第二塊體的所述位置以便調(diào)整所述系統(tǒng)并增加產(chǎn)生的能量的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一塊體包括具有前沿和后沿的浮動(dòng)平臺(tái)，所述浮動(dòng)平臺(tái)的前沿和后沿漂浮在所述水體上，所述第一塊體上的波浪中的水在所述浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體的所述機(jī)構(gòu)包括所述第一塊體，所述第一塊體包括殼體和平衡塊，所述平衡塊的位置相對(duì)于所述殼體來(lái)調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體的所述機(jī)構(gòu)包括相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體調(diào)節(jié)所述可移動(dòng)的第二塊體的路徑。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動(dòng)的第二塊體的路徑相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體的所述調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)軌道，所述可移動(dòng)的第二塊體相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體在所述軌道上移動(dòng)。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動(dòng)的第二塊體的路徑相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體的所述調(diào)節(jié)包括使所述第二塊體圍繞支點(diǎn)相對(duì)于所述第一塊體轉(zhuǎn)動(dòng)，以及相對(duì)于所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)所述第二塊體的位置。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一塊體相對(duì)于波浪移動(dòng)，并可樞轉(zhuǎn)地連接到固定于所述地平面的基體上。
17.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一塊體包括具有殼體的浮動(dòng)平臺(tái)， 所述殼體具有前沿和后沿，所述前沿和后沿漂浮在所述水體上，所述第一塊體上的波浪中的水在所述浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力，其中調(diào)整包括在所述殼體上移動(dòng)系泊纜的位置。
18.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于轉(zhuǎn)換所述第二塊體的動(dòng)能的機(jī)構(gòu)是飛輪。
19.一種使用水體中波浪的液力相對(duì)于地平面調(diào)整數(shù)個(gè)塊體來(lái)產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一塊體，所述第一塊體包括具有殼體的浮動(dòng)平臺(tái)，所述殼體具有前沿和后沿，所述前沿和后沿相對(duì)于水體移動(dòng)，其中，所述波浪的液力導(dǎo)致所述第一塊體相對(duì)于所述地平面擺動(dòng)；可移動(dòng)的第二塊體，所述可移動(dòng)的第二塊體由所述可移動(dòng)的第一塊體承載并相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體移動(dòng)；所述可移動(dòng)的第二塊體的位置相對(duì)于所述第一塊體改變?cè)斐伤隹梢苿?dòng)的第二塊體產(chǎn)生動(dòng)能；將相對(duì)于所述第一塊體移動(dòng)的所述第二塊體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的機(jī)構(gòu)；用于相對(duì)于所述液力調(diào)整所述第一塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)；以及用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體的所述機(jī)構(gòu)包括所述第二塊體，所述第二塊體圍繞支點(diǎn)相對(duì)于所述第一塊體轉(zhuǎn)動(dòng)，以及相對(duì)于所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)所述第二塊體的位置。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體的所述機(jī)構(gòu)包括所述第一塊體，所述第一塊體包括殼體和平衡塊，且所述平衡塊的位置相對(duì)于所述第一塊體來(lái)調(diào)節(jié)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于轉(zhuǎn)換所述第二塊體的動(dòng)能的機(jī)構(gòu)是飛輪。
23.一種使用水體中波浪的液力相對(duì)于地平面調(diào)整數(shù)個(gè)塊體來(lái)產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一塊體，所述第一塊體包括具有前沿和后沿的浮動(dòng)平臺(tái)，所述浮動(dòng)平臺(tái)的前沿和后沿漂浮在水體上，所述第一塊體上的波浪中的水在所述浮動(dòng)平臺(tái)上施加液力，所述第一塊體相對(duì)于所述地平面移動(dòng)，其中，所述波浪的液力導(dǎo)致所述第一塊體相對(duì)于所述地平面擺動(dòng)；可移動(dòng)的第二塊體，所述可移動(dòng)的第二塊體由所述可移動(dòng)的第一塊體承載并可相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體移動(dòng)；所述可移動(dòng)的第二塊體的位置相對(duì)于所述第一塊體改變?cè)斐伤隹梢苿?dòng)的第二塊體產(chǎn)生動(dòng)能，其中，所述可移動(dòng)的第二塊體和所述可移動(dòng)的第一塊體具有重量，且阿基米得原理允許通過(guò)增加其中的排水量來(lái)增加所述可移動(dòng)的第二塊體的重量，從而增加功率密度和能量；將相對(duì)于所述第一塊體移動(dòng)的所述第二塊體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的機(jī)構(gòu)；用于相對(duì)于所述液力調(diào)整所述第一塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)；以及用于相對(duì)于所述第一塊體調(diào)整所述第二塊體以增加產(chǎn)生的能量的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種相對(duì)于地平面和外力調(diào)整數(shù)個(gè)塊體來(lái)產(chǎn)生能量的系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施方案中，所述外力是波浪的作用。所述系統(tǒng)具有相對(duì)于所述地平面可移動(dòng)的第一塊體，其中，所述外力導(dǎo)致所述第一塊體相對(duì)于所述地平面的擺動(dòng)?？梢苿?dòng)的第二塊體，其由所述可移動(dòng)的第一塊體承載并相對(duì)于所述可移動(dòng)的第一塊體移動(dòng)。所述可移動(dòng)的第二塊體的位置相對(duì)于所述第一塊體改變會(huì)造成所述可移動(dòng)的第二塊體產(chǎn)生動(dòng)能。所述系統(tǒng)調(diào)節(jié)或調(diào)整與波浪的自然頻率相關(guān)的各種部件。所述第二塊體可以通過(guò)不同的方法相對(duì)于所述第一塊體移動(dòng)。由相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量可被轉(zhuǎn)換為不同形式的能量，其中包括電能。
文檔編號(hào)F03B13/10GK102317617SQ200980156881
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
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