能量站及能量站的部件制造技术

本发明专利技术涉及利用由于如波浪、潮汐或水流等引起的水运动的水下能量站。本发明专利技术还涉及到这种能量站的部件，即用于捕获波浪能量的水下翼(9、10、11)、用于将机械能转换为电能的设备(12)，以及用于传输电能的连接器(46)。在本发明专利技术的某些实施例中，由于水流导致翼(9、10、11)产生绕铰接轴线的力矩，并且具有独立的发电机或链接的铰链式发电机以及基于能量感应传输的能够水下附接的高功率电连接器(46)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及利用由于如波浪、潮汐或水流等引起的水运动的水下能量站。本专利技术还涉及到这种能量站的部件，即用于捕获波浪能量的水下翼(9、10、11)、用于将机械能转换为电能的设备(12)，以及用于传输电能的连接器(46)。在本专利技术的某些实施例中，由于水流导致翼(9、10、11)产生绕铰接轴线的力矩，并且具有独立的发电机或链接的铰链式发电机以及基于能量感应传输的能够水下附接的高功率电连接器(46)。【专利说明】能量站及能量站的部件
本专利技术涉及利用如波浪、潮沒或水流的水运动的水下能量站（energy plant,能量 站）。本专利技术还涉及这种能量站的部件，即用于捕获水运动能量的水下翼、用于将机械能转 换为电能的设备，以及用于传输电能的连接器。
技术介绍
在文献W02004/097212中披露了用于提供波浪能量站的现有技术解决方案。所述 波浪能量站具有两个或多个生产单元并且水域（water basin)的水体适于致动生产单元或 致动淹没在水域底部的生产单元部件。生产单元用于将水体的动能转化成其它形式的能 量，如电能、机械能或中间介质的压力。 某些问题涉及现有技术的波浪能量站。由于流面侧面上增大的压力以及在另一侧 上减小的压力（抽吸），流面的任何轮廓产生力。抽吸更为重要，通常引起高达压力的2/3。 在W02004/097212A1中的水下襟翼利用抵靠着板状体的停滞压力。它生成对板的前侧/流 侧的过压，但因为没有沿相对的表面的增大的流速，在相对侧上更重要的抽吸不能有效地 形成。此外，在侧边缘周围的流（参见附图2中的4)引起扰动，并且更进一步地降低了小 的背面抽吸。当板从坚直位置向下转动时，流动方向远离表面的法线，从而更进一步地减少 了压力差形成。同样当流的迎角在板的轴线上不直的情况下，前缘周围的流进一步降低了 效率。 当水运动的能量被捕获到诸如平面或翼的移动表面，或像浮标的漂浮体积时，存 在速度非常缓慢但力却很大的问题。因此由于需要磁饱和以及增加速度，直接驱动发电机 将是极其大的机器。这通常设置有单独的液压传动装置。在水的底部或中间的当前液压传 动系统具有带有柔性管和多个连接器及阀门的长管道线。这将引起以下的问题： -流动阻力加热液压流体，该液压流体需要在单独的冷却器或冷却管线中冷却，所 述冷却管线反过来又对系统添加更多的流动阻力。 -增加的流动阻力削减了系统反作用于瞬时能量峰值并捕获瞬时能量峰值的能 力。根据这些峰值的测量将使系统对于平均使用来说尺寸太大并且其中平均工作测量压力 需要用限压阀释放从而损失所提供的能量。 -所有部件和管线同样增加了空间需求和尺寸，从而增加了成本。 -长管线使得液压蓄能器的有效使用很困难。 -发电机系统随着波浪定期地停止和重新启动导致对主干网络的有害峰值，降低 了整个能量站的可用性。 用来自干燥环境已知的技术进行水下电连接，因此这些电连接在水下环境中是不 切实际的。这些电连接在发电机运行同时也无法连接/断开连接。在潮湿环境中由潜水员 进行高功率的连接，远程操作的水下交通工具或其它远程设备也风险太大，因为可能漏电 和短路。因此替代非功能性单元非常昂贵，并且需要关闭整个能量站。 因此，系统很难如优选的在现场维护。
技术实现思路
本专利技术的目的是为提供一种利用水运动的能量站和能量站的部件提供新的解决 方案，使用该解决方案能够避免或减少现有技术能量站的问题。 根据本专利技术的一个方面，通过用来将来自水运动的能量捕获到水下翼的往复运动 的能量站来实现本专利技术的目的，其中，所述翼具有非平面的轮廓。所述翼轮廓优选地具有这 种形状，该形状实现了低摩擦的高提升。 根据本专利技术的另一方面，用一种利用水运动在能量站中用于将机械能转化为电能 的转换器来实现本专利技术的目的，其中，所述转换器为包括盖部以及在所述盖部内的轴的铰 链式转换器，所述轴和盖部可彼此相对旋转，所述转换器进一步包括： -用于增加相对的旋转速度的机械传动器或液压传动器；以及 -由所述旋转驱动的发电机。 根据本专利技术的又一方面，用一种用于在水下环境中传输电能的连接器来实现本发 明的目的，其中，所述连接器包括利用电磁感应在所述连接器的两个半部之间传输电能的 设备，其中，所述连接器具有分为两部分的铁磁芯体，在每个连接器半部上有一个，所述两 部分至少部分地封闭在水密封壳体中。 根据本专利技术的进一步方面，用一种利用由水波浪、潮汐或水流所引起的水运动以 提供电能的能量站来实现所述目的，所述能量站包括至少一个能量生产单元，所述能量生 产单元包括用于将来自水运动的机械能捕获到所述翼的往复运动的水下翼，以及当所述水 下翼施加旋转力到转换器时用于将机械能转化成电能的能量转换器，其中，所述生产单元 包括以下之中的至少一个： -根据本专利技术的水下翼； -根据本专利技术的铰链式能量转换器；以及 -根据本专利技术的感应连接器。 在从属权利要求中描述了本专利技术的一些优选实施例。 根据本专利技术的一个实施例，所述水下翼的轮廓形状是对称或不对称的。根据又一 实施例，所述不对称翼轮廓具有两个镜像的前缘，由于所述结构优选地使用在流动具有往 复方向的波浪能量站中。对称翼轮廓优选地用于潮汐或河流中，其中流动方向在很长时间 内恒定并且通过调节翼的迎角，例如通过使所述翼绕其支撑轴线转动，实现所述翼的往复 运动。 所述翼优选地具有根据反作用原理流动引起力的形状，如从反作用涡轮机，这是 已知的。这种翼具有流水会引起比作用力更大的反作用力的轮廓，如已知的来自冲击式涡 轮机的翼。更具体地，所述能量站的翼轮廓优选地具有这种形状并且处于以下的位置，在所 述翼轮廓上由水流所引起的在水流的方向上的力分量小于在垂直于水流方向的方向上的 力分量。换句话说，由水流所引起的升力高于由停滞压力所引起的力。优选地优化所述翼 的形状和位置，使得升力提供了来自水流的带有最小阻力的最大能量。在本专利技术的另一实 施例中，所述翼的表面迎角通过使翼绕支撑轴线旋转是能够调节的。 所述翼优选地被布置成用于在更接近垂直于水流的平面的方向上提供往复运动， 而不是在水流方向上提供往复运动。因此，所述翼的旋转轴线具有更接近水流方向的方向， 而不是垂直于水流的平面。最优选地，所述翼在垂直于水流方向的平面内移动并且旋转轴 线具有水流的方向。 在本专利技术的一个实施例中，所述转换器具有旋转地固定的盖部或轴，以及旋转的 其他部件。在另一实施例中，所述转换器具有用于水下翼的连接，所述水下翼使用水运动引 起对铰链式转换器的旋转力。在又一实施例中，转换器具有用于将翼旋转到优选位置的设 备。 根据一个实施例，所述转换器具有液压传动器，所述液压传动器包括高压蓄能器 而没有建造到轴内的管路以能够接收高能峰值并调节电力生产。根据另一个实施例，瞬时 转换器具有液压传动器，所述液压传动器包括保持系统中的正压的低压蓄能器。 在一个实施例中，所述转换器具有机械传动器，所述机械传动器包括一个或多个 行星齿轮级。在又一实施例中，所述转换器是独立的并具有舱底泵、密封冲洗泵和/或液压 流体返回泵。在另一个实施例中，所述转换器被链接（tethered，系链）并具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量站的水下翼，所述翼用于将水运动的能量捕获到所述翼的往复运动中，其特征在于，所述翼具有非平面轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫·西尔塔拉，
申请(专利权)人：海底能源公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI