从波浪运动采集移动推力和电力的船舶制造技术

本公开提供一种可以自己行进并导航的改进的航海船只。所记载的混合动力船只通过机械装置将波浪运动转化为移动推力，还将波浪运动转化为电力以存储在电池中。然后在波浪运动不足的期间和在部署过程中，电力可以被用来提供移动动力。电力还可以被用来使在船只的移动只由波浪运动提供动力时所产生的有波动的推力平稳。

A ship that collects thrust and power from a wave motion

The present disclosure provides an improved sailing vessel that can travel and navigate by itself. The recorded hybrid ship transforms the wave motion into a moving thrust by mechanical means and converts the wave motion into electricity to store in the battery. Then during the period of wave motion and during deployment, power can be used to provide mobile power. Electricity can also be used to make a steady thrust of a ship when the motion of a ship is powered only by wave motion.

【技术实现步骤摘要】
从波浪运动采集移动推力和电力的船舶本申请是申请号为201280032587.3、申请日为2012年6月28日、专利技术名称为“从波浪运动采集移动推力和电力的船舶”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请根据美国35U.S.C.§119(e)，要求下面的美国临时专利申请的优先权：·2011年6月28日提交的美国临时专利申请No.61/502,279：“Energy-harvestingwatervehicle(采集能量的水上交通工具)”；·2011年9月15日提交的美国临时专利申请No.61/535,116：“Wave-poweredvehicles(波浪动力的交通工具)”；以及·2012年1月10日提交的美国临时专利申请No.61/585,229：“Retractablenestingwingracksforwave-poweredvehicle(用于波浪动力的交通工具的可缩回的嵌套翼架)”。本申请另外要求下列专利申请的优先权权益，所有这些申请均于2012年3月19日提交并连同本申请由美国加利福尼亚州桑尼维尔的LiquidRobotics公司共同拥有：·国际专利申请No.PCT/US2012/029718和美国专利申请No.13/424,239，两者名称均为“Autonomouswave-poweredsubstancedistributionvessels(自主的波浪动力的物质分发船只)”；·国际专利申请No.PCT/US2012/029696和美国专利申请No.13/424,170，两者名称均为“Wave-poweredvesselsconfiguredfornesting(被构造用于嵌套的波浪动力的船只)”；以及·国际专利申请No.PCT/US2012/029703和美国专利申请No.13/424,156，两者名称均为“Wave-powereddevicewithoneormoretethers(具有一个或多个系链的波浪动力的设备)”。就各方面而言，前述列出的优先权申请以及美国专利No.7,371,136、美国专利No.8,043,133以及公开的申请US2008/188150A1、US2008/299843A1和WO/2008/109022其整体特此并入本文作参考。
下方公开并要求保护的内容总体上涉及船只运动和发电的领域。更具体而言，其提供被构造为自主操作，从波浪运动采集移动推力(locomotivethrust)和电力的船舶。
技术介绍
波浪动力的船只已在美国专利7,371,136、美国专利8,043,133、以及公开的申请US2008/188150A1、US2008/299843A1和WO/2008/109022中说明。示例性船只以品牌Wave由美国加利福尼亚州桑尼维尔的LiquidRobotics公司制造并销售。之前不相关领域的进展包括近岸的大型固定系统，该固定系统使用波浪运动来产生用于陆地上的社区的电力。美国专利No.4,134,023讨论了用于在水上从波浪提取能量的装置。美国专利No.6,194,815提供压电旋转发电机。公开的申请US2004/0217597A1讨论了使用压力差的波浪能量转换器。美国专利3,928,967是所谓的“索尔特鸭(Salter'sDuck)”专利，是提取波浪能量的装置和方法。波浪能量技术的状态和观点由Clément等人在2002年的RenewableandSustainableEnergyReviews(可再生和可持续能源评论)6(5)第405-431页中进行了一般评述。
技术实现思路
本公开提供一种用于制造并部署可以自己行进并导航的航海船只的改进技术。所描述的混合动力船只通过机械装置将波浪运动转化为移动推力，还将波浪运动转化为电力以存储在电池中。然后在波浪运动不足的期间和在部署过程中，电力可以被用来提供移动动力(locomotivepower)。电力还可以被用来使在船只的移动(locomotion)只由波浪运动提供动力时所产生的有波动的推力平稳。本专利技术的一个方面是一种波浪动力的船只，具有：漂浮的船体；机械装置，其用于将由波浪运动产生的所述船体的移动转化为水平推力；以及发电机，其用于将由波浪运动产生的所述船体的移动转化为电力。将波浪运动转化为水平推力可以在水下组件或者游体通过一个或多个系链附在船体下方的构造中进行。在该构造中，游体的重量使其在船体下方的水中行进，且所述游体被构造来通过系链拉船体。游体具有鳍状物表面，当鳍状物表面由水中的游体的上升和下降致动时，该鳍状物表面在机械上提供向前推力。板载发电机可以包括用于将由波浪运动产生的船体的垂直移动转化为电力的装置；用于将船体穿过水的水平移动转化为电力的装置；或者两者。图中示出的是波浪动力的船只，其中发电机包括由摆动臂提供动力的活塞，该摆动臂依据船体的垂直移动，从水平移动至垂直位置。摆动臂机械连接至游体，游体的重量使其在船体下方的水中行进。可选地，游体可以被调整使得鳍状物表面的运动可以被阻尼，以增加由发电机产生的电力。另一个类型的发电机包括由船体穿过水的水平移动提供动力的旋转鳍状物或涡轮机。在这种情况下，所述旋转鳍状物或涡轮机被调整为当在一个方向旋转时产生电力；而当在相反方向旋转时充当经由所述水提供水平推力给所述船只的马达。利用波浪动力的其他类型的发电机之后在本公开中详细说明。根据本专利技术的波浪动力的船只典型具有电动马达以提供水平推力，经由水向船只提供动力。还有电池，其被配置来存储由发电机产生的电力，并将电力馈送给马达来提供推进力。可选地，船只可以具有也提供电力给电池的一个或多个太阳能板。电池可以在有储备电力且需要提高船只的速度的任何时间被用于向船内或者船外的电动马达提供动力。例如，电池可以在每个全波浪周期中的运动不足以提供充分的水平推力给船只的期间，向马达提供动力。本专利技术的另一个方面是波浪动力的船只，其利用交替通过波浪运动和通过电力提供动力的移动推力，以便缓冲由波浪运动提供动力的推力。电力由电池提供，该电池反过来由已经说明的将波浪运动转化为电力的系统充电。本专利技术的另一个方面是波浪动力的船只，其被构造用于从岸边部署。船只被保持为紧凑形式，并以电动马达的方式发动至深水，其中，船只的其他组件被向外并向下部署。这种性质的船只典型具有：漂浮的船体；游体，其被构造为抵靠船体缩回并固定；一个或多个系链，其将浮体连接至游体；电动马达，其被配置为经由水推进船只；以及电池，其向马达提供动力，具有足够的容量向船只提供使其从岸边至可以部署游体的位置的动力。再次，游体的重量使其在船体下方的水中行进，且所述游体被配置有鳍状物，以在由垂直移动致动时通过系链的方式拉船只。该船只还可以具有可释放的拖曳浮标。船体和拖曳浮标被配置为使得拖曳浮标在岸上时可以可释放地容纳在船体内，且在部署了船只后拉在船体之后。本专利技术的船只理想地使用于自主操作(在船上没有人值守)。船只具有被配置来感测船只的地理位置的电子设备。还有微处理器，其被编程以确定船只的当前位置，并操纵船只使其从其当前位置朝向目标位置。本专利技术的其他方面会从下面的说明得知。附图说明图1A示出水如何在大致圆形的轨道中成波浪地移动；图1B示出总体操作，是波浪动力的交通工具的侧视图；图2示出用于将船本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波浪动力的船只，其包括：(a)漂浮的船体；(b)推进系统，其被构造为将由波浪运动所导致的所述船体的运动机械式地转换为移动推力；(c)第一发电系统，其被构造为将由波浪运动所导致的所述船体的运动转换为电力；以及(d)第二发电系统，其被构造为将穿过水的所述船体的水平运动转换为电力。

【技术特征摘要】
2011.06.28 US 61/502,279;2011.09.15 US 61/535,116;1.一种波浪动力的船只，其包括：(a)漂浮的船体；(b)推进系统，其被构造为将由波浪运动所导致的所述船体的运动机械式地转换为移动推力；(c)第一发电系统，其被构造为将由波浪运动所导致的所述船体的运动转换为电力；以及(d)第二发电系统，其被构造为将穿过水的所述船体的水平运动转换为电力。2.如权利要求1所述的波浪动力的船只，其中所述第一发电系统包括水下部件，该水下部件被栓住并受到重力以悬浮在表面部件下方，从而水体上的波浪运动导致所述表面部件相对于所述水下部件上升和下降，所述第一发电系统采集所述运动以产生电力。3.如权利要求1或2所述的波浪动力的船只，其中所述第二发电系统包括旋转的鳍状物或涡轮机，其响应于穿过水的所述船体的水平运动旋转，所述第二发电系统采集所述旋转以产生电力。4.一种波浪动力的船只，其包括：(a)漂浮的船体；(b)推进系统，其被构造为将由波浪运动所导致的所述船体的运动机械地转换为移动推力；(c)第一发电系统，其被构造为将由波浪运动所导致的所述船体的运动转换为电力；(d)电池，其被用导线连接以接收由所述发电系统产生的电力；(e)电动马达，其被用导线连接以从所述电池接收电力并且被定位以经由所述水提供所述船只的移动推力；以及(f)一或多个太阳能板，其被配置来提供电力给所述电池。5.一种用于沿着水体的表面平滑地推进船只的双动力方法，所述方法包括：(a)采集随着所述水体上的波浪振荡所导致的所述船只的运动；(b)机械式地转化所采集的所述运动中的至少一些以便在特定方向上随着振荡推力水平推进所述船只；(c)产生电力；(d)存储所述电力；以及(e)从存储中索取电力以按振荡方式驱动电动马达，从而在按交替模式与步骤(b)中所提供的所述振荡推力实质上相同的方向上推进所述船只且从而缓冲所述振荡推力。6.如权利要求5所述的方法，其中步骤(c)包括通过由所述船只运动致动的机械式运行的发电系统将由所述水体上的波浪所导致的并随该波浪振荡的所采集的所述船只的运动中的至少一些转化为电力。7.如权利要求5所述的方法，其中步骤(c)包括采集所述船只穿过所述水体的水平运动并将所采集的所述水平运动转化为电力。8.如权利要求5所述的方法，其中步骤(c)包括采集太阳能并将所述太阳能转化为电力。9.一种被配置用于在水体上部署的设备，其包括：(a)漂浮的表面部件；(b)分开的水下部件，其被配置为且其重量使其以在水下悬浮；以及(c)一个或多个系链，其各自通过安装在所述表面部件或所述水下部件上的相应的摆动臂将所述表面部件连接至所述水下部件；(d)发电系统，其可操作地连接至所述摆动臂；以及(e)电池，其与所述发电系统电连接；其中，所述设备被构造为使得当该设备被部署在水体上时，所述水下部件通过所述系链从所述表面部件悬浮在水下，并且所述水体上的波浪运动使得所述表面部件相对于所述水下部件上升和下降，从而以随着所述波浪运动振荡的方式移动所述摆动臂，其中所述摆动臂的移动驱动所述发电系统产生电力，该电力然后被输送到所述电池。10.如权利要求9所述的设备，其中所述摆动臂被枢轴安装且被加载弹簧以便在所述船体和所述水下部件在相应的所述系链上缺少张力时呈现水平中性位置，但在所述船体和所述水下部件通过相应的所述系链彼此拉动时呈现成角度的弹簧加载位置。11.如权利要求10所述的船舶，其中所述发电系统被操作性地连接到所述摆动臂使得通过从所述弹簧加载位置返回到所述中性位置所释放的势能被所述发电系统转化为电力。12.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰·G·海因，
申请(专利权)人：液体机器学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US