【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将波浪能转化成电能的设备及以及用于将其布设在开采位置处的方法，且该设备的特征适于该布设方法。该设备相对于先前的解决方案，在从上下运动的浮体到产生电的发电机的能量转换领域中尤其不同。该布设方法是基于：在海床处在用于将波浪能转化成电能的设备的布设位置处的锚定系统的适配，以及具有防止意外损坏的安全系统。根据ipc(国际专利分类)，该设备被分类为使用海浪能量的动力机械并且对应分类号f03b 13/12。
技术介绍
1、技术问题
2、由本专利技术解决的技术问题是用于将波浪能转化成电能的设备的构造方法，该设备具有最大效率(即，利用程度)、与工作条件有关的耐久性，同时该设备由可接受的材料和可接受数量的子组件制成以满足经济要求，即是有成本效益的。
3、这些问题在现有技术中是众所周知的。很难找到有成本效益的解决方案。用于将波浪能转化成电能的设备的可持续解决方案需要设备的最大效率并且同时需要最小数量的材料和最小数量的组件，使得系统可靠、操作安全且便宜。如现有技术中已知的，作用在上下运动的浮体上的波浪力可以是非常大的，需要在力从浮体到例如发电机的传递中涉及的元件形成坚固的支撑结构和坚固的元件链。考虑到与水接触的浮体的运动性要求，这似乎与构造必须足够坚固以承受高波浪力以用于产生能量同时足够坚固以承受海上条件的要求背道而驰。
4、局部加载的单个元件的使用寿命问题也是众所周知的问题，且解决了这个问题，元件能在更长的时间内被暴露在其所能够承受的载荷下。
5、深吃水问题。这类设备的特点是，由于是
6、位于近海的设备被暴露在非常恶劣的大气条件下，且必须进行频繁而便宜的维护，本专利技术大大减少并简化了这一问题。
7、这类设备在设计上无法在非常强烈的风暴中工作，而本专利技术解决了在极端风暴中保护设备的问题。
8、本专利技术解决了该设备的运输及其布设问题。
9、本专利技术还包括用于运输和浸没将该设备固定在所需位置的锚的解决方案。
10、本专利技术还解决了将设备布设到开采位置的问题。
11、现有技术
12、存在许多基于可再生能源的已知解决方案。如果从地球上明显的气候变化的角度观察，似乎有必要尽快避免使用向环境排放有害气体的发电厂。来自与本申请相同的专利技术人的欧洲专利ep 2183478示出了一种设备，该设备解决了与从波浪到上下运动的浮体的能量转换有关的一些基本问题。如ep 2183478中所描述的，从波浪获取的可以进一步转化成电能的能量的量被最大化，但是该设备必须相对于其它已知的用于能量转换的设备有竞争力，并且能够在气候变化升级之前替代向大气排放大量有害气体的用于发电的设备。
13、同一专利技术人的专利wo2017176142a2在此类设备的应用方面取得了很大进展，但在传输系统部件的使用寿命方面也发现了问题，因为柔性部件在小波浪上很快就会疲劳，即由于材料疲劳现象而开裂，而材料疲劳现象是载荷持续出现在一个地方的结果。
14、另一问题(wo2017176142a2)是齿轮齿条解决方案需要很长的管道，且如果以竖直位置运输，运输过程中需要很大的海洋深度。运输过程中的海水深度大约为几十米。能够做到这一点的地方并不多。如果以被放平的水平位置运输设备，将其运输到布设地点并将其扶正是非常复杂和昂贵的。
15、专利(wo2017176142a2)中的浮动锚有一个缺点，因为这种锚在被浸没时不是处于理想的水平位置，锚内的水会向一侧运动，导致重心失调，从而可能发生不受控制的旋转和翻转。或者，这需要大型气球、更多的下潜员、人员和昂贵的设施。然后，在将锚从水中取出的过程中会出现一个很大的缺点，因为在底部处的压力会成倍增加，且当将锚从水中取出时，空气体积会成倍增加，从而使得锚的取出变得困难，锚不受控制地飞出水面的风险增加，甚至有发生锚爆炸的风险。
16、本申请系统的构造得到了改进，更加轻便、便宜和简化，从而提高了效率和经济性。
技术实现思路
1、用于将波浪能转化为电能的设备包括支撑结构、第一工作体、能量转化系统、锚和锚索。支撑结构趋向于浮出水面，但锚索的一端连接至支撑结构，且锚索的另一端连接至锚配重，因此可以防止漂浮，以这种方式，整个设备被固定在原位。第一工作体可滑动地连接至支撑结构，以使得第一工作体在波浪的作用下沿着支撑结构上下运动。
2、第一工作体经由位于水面上方的刚性齿型传动件(齿条、滚动式/辊式齿条)连接至运动转换系统，运动转换系统又经由相同的刚性齿型传动件(齿条、辊式齿条)连接至第二工作体。当第一工作体沿支撑结构上下运动时，第一工作体经由刚性齿型传动件驱动运动转换系统，而刚性齿型传动件进一步驱动位于支撑结构内部的第二工作体。
3、本专利技术的精髓在于两个工作体，与水接触的第一工作体(波浪在第一工作体上起作用)经由刚性齿型传动件连接至第二工作体，在这种情况下，齿条和辊式小齿轮以及第二齿条至第二工作体的系统可以实现在最少维护、最少摩擦损失以及最少润滑的情况下运行多年。
4、运动转换系统包括刚性齿型传动件、辊式齿条(或齿轮齿条)—小齿轮(小齿轮齿型传动件)或齿条齿轮—滚动小齿轮系统、与牢固地连接至发电机轴的齿轮相连的驱动齿轮的系统，该系统通过两个分支供电。
5、齿轮轴被设置在壳体中，壳体牢固地附连至支撑板，刚性齿型传动件引导件牢固地附连至支撑板，引导件确保刚性齿型传动件与齿轮之间的齿轮传动所产生的所有载荷都能被接受，以防止刚性齿型传动件在除竖直方向以外的所有方向上与齿轮分离，而竖直方向是设备的平稳运行所必须的。
6、运动转换系统的结构是这样的：外部工作体和内部工作体确保刚性齿型传动件承受张力加载，从而使得刚性齿型传动件的结构更轻、刚性更小。这是一个新颖之处，以前从未在任何专利中采用过这种方式，并且这也是该设备可靠并具有令人满意的使用寿命的一个条件。
7、作为第二工作体的组成部分的刚性齿型传动件可以与辊式齿轮分离。这是本专利技术的一个重要特征，因为有必要在运输和极端风暴期间尽可能降低整个系统的质量重心。
8、与水接触的第一工作体的特点是其排水量小于其质量，且因此第一工作体不能被称为浮体，因为当第一工作体不与运动转换系统连接时，其不能保持漂浮(浮动)。第一工作体的质量和排水量之间的差异通过辊式齿轮且借助于刚性齿型传动件得到补偿。通过应用这一技术解决方案，可以获得两个非常重要的结果。第一个结果是刚性齿型传动件被加载到拉伸状态。以这种方式安装的刚性齿型传动件主要承受拉伸载荷，因此重量更轻、成本更低，而且考虑到了波浪产生的巨大力，由于刚性齿型传动件的长度较大，可以用现有材料制造刚性齿型传动件。
9、第二个结果是第一工作体可以被浸没在水中，以便在发生极端风暴时将设备安装在安全位置。如果排水量大于外部工作体的质量，那么在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于将波浪能转化为电能的设备，其中，所述设备包括支撑结构(300)、第一工作体(200)、运动转换系统(100)、锚(500)和锚索(400)，其中，第一工作体(200)可滑动地连接至支撑结构(300)且通过齿型传动件(101a)和(101b)连接至运动转换系统(100)，运动转换系统借助于齿型传动件(102a)和(102b)连接至第二工作体(600)，第二工作体可滑动地连接至支撑结构(300)，其中，能够使用运输体(700)独立于支撑结构(300)运输锚(500)。
2.根据权利要求1所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件(101a)和(101b)经由运动转换系统(100)连接至齿型传动件(102a)和(102b)。
3.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件由小齿轮和齿条结合而成。
4.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件(102a)和(102b)和齿轮(103c)和(103d)被连接，以使得齿轮(103c)和(103d)同向旋转。
5.
6.根据前述权利要求之一、尤其权利要求5所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，通过沿齿型传动件(101a)和(101b)的方向将刚性齿型传动件(101a)和(101b)拉出夹持的状态来实现齿型传动件(101a)和(101b)与齿轮(103a)和(103b)的脱离。
7.根据前述权利要求之一、尤其权利要求4所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，通过使用由电动或液压缸驱动的杠杆机构来实现齿型传动件(101a)和(101b)与齿轮(103a)和(103b)的分离。
8.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第二工作体(600)经由运动转换系统(100)在重力的作用下、在向下方向上运动时执行有用功。
9.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)包括至少两个不透水腔室。
10.根据前述权利要求之一、尤其权利要求9所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)的腔室包括允许水进入的阀门(Sd)和允许空气从腔室(W3)排出的阀门(Sg)。
11.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)的质量大于其排水量，如果第一工作体未连接至第二工作体(600)，则第一工作体无法保持在水面上漂浮。
12.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)在被置于安全位置时会附接至支撑结构(300)，以防止第一工作体绕支撑结构(300)平移。
13.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)通过齿型传动件(101a)和(101b)连接至运动转换系统(100)，且第二工作体(600)能够向腔室注水或将腔室中的水排空。
14.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)具有能够沿着第一工作体(200)的轴线运动的可运动包封器(Om)。
15.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，锚由通过链条或缆索连接的两个或两个以上的配重组成。
16.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，支撑结构(300)包括大致形成六边形配置的外围元件。
17.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，运输体(700)能够漂浮在水面上。
18.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，运输体(700)能够调节内部压力。
19.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转化为电能的设备，其中，运输体(700)能够通过从腔室内部释放水来调节其自身重量，并调节运输体(700)的浸没速度。
20.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转化为电能的设备，其中，运输体(700)能够通过使用压缩空气和阀门提升。
21.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，运输体(700)调节运输体(700)内部滞留的空气量。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将波浪能转化为电能的设备，其中，所述设备包括支撑结构(300)、第一工作体(200)、运动转换系统(100)、锚(500)和锚索(400)，其中，第一工作体(200)可滑动地连接至支撑结构(300)且通过齿型传动件(101a)和(101b)连接至运动转换系统(100)，运动转换系统借助于齿型传动件(102a)和(102b)连接至第二工作体(600)，第二工作体可滑动地连接至支撑结构(300)，其中，能够使用运输体(700)独立于支撑结构(300)运输锚(500)。
2.根据权利要求1所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件(101a)和(101b)经由运动转换系统(100)连接至齿型传动件(102a)和(102b)。
3.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件由小齿轮和齿条结合而成。
4.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件(102a)和(102b)和齿轮(103c)和(103d)被连接，以使得齿轮(103c)和(103d)同向旋转。
5.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，齿型传动件(101a)和(101b)与齿轮(103a)和(103b)脱离。
6.根据前述权利要求之一、尤其权利要求5所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，通过沿齿型传动件(101a)和(101b)的方向将刚性齿型传动件(101a)和(101b)拉出夹持的状态来实现齿型传动件(101a)和(101b)与齿轮(103a)和(103b)的脱离。
7.根据前述权利要求之一、尤其权利要求4所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，通过使用由电动或液压缸驱动的杠杆机构来实现齿型传动件(101a)和(101b)与齿轮(103a)和(103b)的分离。
8.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第二工作体(600)经由运动转换系统(100)在重力的作用下、在向下方向上运动时执行有用功。
9.根据前述权利要求之一所述的用于将波浪能转换为电能的设备，其中，第一工作体(200)包括至少两个不透水腔室。...
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