海洋波浪能采集系统的制作方法

1.本发明属于海洋能采集器领域。更准确地说，本发明属于通过将波浪的机械能转换成电力来产生电力的浮动系统领域。


背景技术：

2.海洋和大海被认为是绿色能源的无限来源。它们展现了由于潮汐而产生的水流，这些水流适于激活水轮机。此外，它们的波浪便于在水面处馈送给能量采集器。例如，波浪能采集器可以对齐一组水平的浮体。当波浪沿着水面上的该对齐组行进时，浮体相对于彼此枢转。发电机利用相邻浮体之间的倾斜度差异来持续产生电能。这种电能被就地使用、储存或注入电网。然而，这项技术需要一个长的自由表面。它还存在暴露在含盐和腐蚀性环境中的移动部件。
3.作为替代，波浪采集器包括耦合到发电机的枢转臂。然而，这种发电机包括阻碍臂移动的齿槽转矩，并且因此减少了能量输出，因为臂的摆动运动受阻。最后但并非最不重要的，臂的旋转速度很慢。
4.要解决的技术问题
5.本发明的一个目的是提出一种系统，该系统克服了现有技术的至少一些缺点。特别地，本发明的一个目的是提出一种提高源自海浪的电力产能的系统。


技术实现要素：

6.根据本发明的一个方面，提供了一种被配置用于从诸如海浪之类的波浪中产生电力的系统。该系统包括浮体，该浮体包括水密外壳，在该外壳中布置有以下部件：
7.包括适配成相对于所述浮体旋转的输入轴杆的发电机；
8.耦合到发电机的第一臂；第二臂；将第二臂可旋转地接合到第一臂的枢转接头，所述枢转接头通过第一臂链接到发电机。
9.该系统可以优选地沿着主轴线延伸。浮体可优选包括平衡方位，输入轴杆(shaft)可优选包括第一旋转轴线，枢转接头可优选包括第二旋转轴线。旋转轴线基本上平行于主轴线延伸；并且臂基本上垂直于主轴线延伸。
10.优选地，该系统可以沿着主轴线延伸。浮体可优选包括平衡方位，输入轴杆可优选包括第一旋转轴线，枢转接头可优选包括第二旋转轴线。旋转轴线基本上垂直于主轴线延伸；并且臂基本上平行于主轴线延伸。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种系统，该系统被配置用于从诸如海浪之类的波浪中产生电力；该系统包括：浮体；包括适配成相对于浮体旋转的输入轴杆的发电机；耦合到发电机的第一臂；第二臂；将第二臂可旋转地接合到第一臂的枢转接头，所述枢转接头沿着第一臂远离输入轴杆；和/或所述枢转接头通过第一臂链接到发电机；和/或第二臂通过第一臂链接到发电机。
12.优选地，浮体包括平衡方位，输入轴杆包括第一旋转轴线，枢转接头包括第二旋转
轴线，所述旋转轴线是垂直的；并且其中臂是水平的。
13.优选地，浮体可以沿着主轴线延伸。
14.优选地，浮体可以包括平衡方位，输入轴杆可以包括第一旋转轴线，枢转接头可以包括第二旋转轴线，所述旋转轴线可以是水平的，即基本垂直于浮体的主轴线延伸；并且其中臂是垂直的，即基本上平行于浮体的主轴线。
15.优选地，第一臂可以包括第一长度l1，而第二臂可以包括可以小于第一长度l1的第二长度l2。
16.优选地，长度比l1/l2可以在1至5的范围内；或者从2到3的范围内。
17.优选地，第一臂包括第一重量w1，而第二臂包括可比第一重量w1更重的第二重量w2。
18.优选地，重量比w2/w1的范围可以从0.8到5。
19.优选地，该系统包括总重量wo，比率wo/(w1+w2)可以在2至6的范围内。
20.优选地，重量比δ/长度比μ的惯性比φ的范围可以从1到4，优选地从2到3。
21.优选地，第一臂可以具有第一长度l1和第一重量w1，第二臂可以具有较小的第二长度l2和较重的第二重量w2，其中惯性比φ，即重量比(w2/w1)除以长度比(l1/l2)可以在1至4的范围内，优选地从2至3的范围内。
22.优选地，沿着第一臂，所述第一臂可以包括在枢转接头处的第一配重块，和/或沿着第二臂，所述第二臂可以包括在枢转接头的相对面处的第二配重块。
23.优选地，发电机可以包括内转子和将第一臂耦合到内转子的齿轮箱，所述齿轮箱可以包括至少30的倍增比。
24.优选地，该系统可以包括垂直轴线，例如和/或主轴线或主导轴线，以及被配置成减小浮体绕垂直轴线和/或绕主轴线的旋转的装置。
25.该系统可以优选地包括主轴线和被配置成减少浮体绕主轴线旋转的装置。
26.优选地，该系统可以包括可以被配置用于将浮体定向在特别是相对于波浪表面的预定义方位的装置；例如平衡配重、压载物或固定装置。
27.优选地，该系统可以包括漂浮线，臂可以在所述漂浮线上方。
28.根据权利要求1至13中任一项所述的系统(2)，其中所述系统(2)包括漂浮线(14)，所述臂(30；32)沿着系统的主轴线(8)布置在所述浮选线(14)上方。
29.优选地，该系统包括重心，第一臂和第二臂中的至少一者可以在垂直上远离所述重心。
30.该系统可以优选地包括重心，第一臂和第二臂中的至少一者沿着系统的主轴线或主导轴线布置在距所述重心一定距离处。
31.优选地，发电机可以包括将输入轴杆可旋转地耦合到浮体的旋转连杆，所述旋转连杆可以包括至少0.016ns/m的阻尼系数
32.优选地，发电机可以包括倍增系数至少是30的齿轮箱，并且可以包括至少是10mn.m的齿槽转矩；优选是24mn.m
33.优选地，浮体可以包括在其中布置有臂的水密外壳。
34.优选地，第二臂可以是自由臂，并且可以包括独立于发电机自由旋转的自由端。
35.优选地，诸旋转轴线可以相互平行。
36.优选地，各个臂可以被连接并限制在同一平面内移动，和/或各个臂可以相互平行，和/或各个臂可以被配置成在平行平面内移动。
37.优选地，发电机可以被配置成使得输入轴杆的旋转导致发电机产生电能。
38.优选地，浮体可以包括40厘米的外径，和/或重量范围从1kg到10kg，或1kg到5kg的范围。
39.优选地，该系统可以包括下半部和上半部，臂可以布置在上半部中。
40.优选地，该系统可以包括围绕垂直枢转轴线的惯性。
41.优选地，天线可以布置在发电机上方；和/或浮体的上半部。
42.输入轴杆不是本发明的必要方面。
43.本发明的另一方面是提供一种能量回收系统，包括：
44.浮体；
45.可选装置，被配置用于限定系统，特别是浮体，的平衡方位，所述装置可选地包括平衡配重；
46.垂直方向；
47.电动机，
48.第一旋转轴线；
49.耦合到发电机的第一臂；
50.将第一臂耦合到第二臂的第二旋转轴线；
51.第二臂在偏离第一旋转轴线的第二旋转轴线处附连到第一臂，可选地，其自由端远离第一臂。
52.本发明的另一方面是提供一种被配置成利用波浪能产生电力的系统，该系统包括：
53.浮体
54.发电机，包括旋转杆；
55.例如直接或间接地附连到输入轴杆的第一臂；
56.可旋转地附连到第一臂的第二臂；
57.第一臂包括附连到第二臂的枢转接头，所述枢转接头远离旋转杆。
58.本发明的另一方面是提供一种被配置成将波浪能转换成电能的系统，该系统特别是适于将机械能转换成电能的能量转换器，该系统包括：
59.浮体；
60.优选地，分别限定系统和浮体的平衡方位的平衡配重；
61.发电机，包括具有第一旋转轴线的输入轴杆；
62.具有至少两个节段的铰接链，
63.所述铰接链包括附连到输入轴杆和/或在第一旋转轴线处的第一端，以及作为位于第一端的相对面处的自由端的第二端。
64.本发明的另一方面是提供一种配置用于波浪能回收的系统，该系统包括：
65.浮体
66.限定系统/浮体的平衡方位的平衡配重；
67.发电机，包括第一旋转轴线；
68.附连到输入轴杆的曲柄；
69.第二旋转轴线；
70.摇杆，其在第二旋转轴线处可旋转地附连到曲柄，曲柄可选地形成第一臂，而摇杆可选地形成第二臂。
71.本发明的另一方面是提供一种被配置成用于从诸如海浪之类的波浪中产生电力的系统；该系统包括：
72.浮体；
73.发电机，包括齿槽转矩和适配成相对于浮体旋转的输入轴杆；
74.一对相连接的臂，所述臂被配置用于借助于海浪克服发电机的齿槽转矩；可选地具有无序的臂轨迹。
75.本发明的另一方面是提供包括根据本发明的系统的自主浮动分析站，该自主浮动分析站优选地包括位于第一臂和第二臂下方的水通道。
76.根据本发明的另一方面，提供了一种自主浮动分析站。该站包括根据本发明各方面的系统。自主浮动分析站优选地包括水通道，该水通道沿着其主轴线比第一臂和第二臂更靠近系统的可浸入端。
77.优选地，该系统包括通信模块，该通信模块包括在臂上方的天线。
78.该系统可以优选地包括通信模块，该通信模块包括天线，该天线被布置成沿着其主轴线比臂更远离系统的可浸入端。
79.本发明的另一方面是提供一种利用系统的能量生产过程，该系统包括浮体、具有输入轴杆的发电机、第一臂、可枢转地耦合到第一臂的第二臂；该能量生产过程包括以下步骤：根据在水中，特别是在波动的水中，的第一方位来定向浮体；相对于第一方位倾斜浮体；相对于浮体移动第二臂；通过第一臂的旋转将第二臂的运动传递到发电机，以便产生电能；该系统优选地是根据本发明的系统。
80.优选地，在传递步骤中，第二臂相对于第一臂的第二旋转速度可以高于第一臂相对于浮体的第一旋转速度。
81.优选地，在传递步骤中，第二臂相对于第一臂的第二旋转加速度可以高于第一臂相对于浮体的第一旋转加速度。
82.优选地，在倾斜步骤中，浮体可以优选相对于垂直方向或平衡方位倾斜至少8
°
。
83.优选地，倾斜步骤可以包括范围从0.1hz到1hz的波频率。
84.优选地，在传递步骤中，第二臂相对于浮体的第二旋转速度可以高于第一臂相对于浮体的第一旋转速度。
85.优选地，在传递步骤中，第二臂相对于浮体的第二旋转加速度可以高于第一臂相对于浮体的第一旋转加速度。
86.优选地，旋转速度可以是最大旋转速度或平均旋转速度。
87.优选地，旋转加速度可以是最大旋转加速度或平均旋转加速度。
88.本发明的另一方面是提供使用串联的枢转接合的两个臂来激活发电机的用途，该发电机包括齿轮箱和/或具有浮体的系统的输入轴杆，所述系统被配置成利用波浪能产生电能；该系统优选地是根据本发明的各方面的系统。
89.本发明的另一方面是提供使用串联的枢转接合的两个臂来用具有浮体的系统的
输入轴杆激活发电机的用途，所述系统被配置成利用波浪能产生电能；该系统优选地是根据本发明的各方面的系统。
90.本发明的不同方面可以相互结合。此外，本发明每个方面的优选特征可以与本发明的其他方面相结合，除非明确提到相反的内容。
91.本发明的技术优势
92.本发明提供了随着小波浪移动、振荡的附属臂的特定组合。根据本发明的配置增加了臂的旋转速度和旋转加速度，特别是功率转换器的旋转速度和旋转加速度。因此，与已知系统相比，电力产能加了。所提出的系统更有效地将海浪的动能转换成可用的电力。由于在运行期间，致动发电机或实际发电的部件都不与海水接触，所以腐蚀受到限制，并且减少了维护需求。当设备部署在公海上时，这尤其有用。
附图说明
93.通过附图说明了本发明的几个实施例，这些附图不限制本发明的范围，附图中：
[0094]-图1提供了根据本发明的优选实施例的系统的横向剖视图的示意图；
[0095]-图2提供了根据本发明的优选实施例的系统的横向剖视图的示意图；
[0096]-图3提供了根据本发明的优选实施例的系统的横截面俯视图的示意图；
[0097]-图4提供了根据本发明的优选实施例的能量生产过程的框图的示意图；
[0098]-图5提供了根据本发明的优选实施例的系统的rms平均角速度图的示意图，所述rms平均角速度图是波频率和长度比μ的函数；
[0099]-图6a和6b分别提供了对于单摆和对于根据本发明的优选实施例的系统的rms平均角速度的示意图，所述rms平均角速度是波频率和波振荡的俯仰角的函数；
[0100]-图7a和7b分别提供了对于单摆和对于根据本发明的优选实施例的系统的rms平均角加速度的示意图，所述rms平均角加速度是波频率和波振荡的俯仰角的函数；
[0101]-图8a和8b分别提供了单摆和根据本发明的优选实施例的系统所产生的转矩映射对波频率和俯仰角的示意图；
[0102]-图9a和9b分别提供了针对单摆和根据本发明的优选实施例的具有垂直旋转轴线的系统所产生的rms ac电功率的示意图，所述电功率是波频率和俯仰角的函数；
[0103]-图10a和10b分别提供了针对单摆和根据本发明的优选实施例的具有水平旋转轴线的系统所产生的rms ac电功率的示意图，所述电功率是波频率和俯仰角幅度的函数；
[0104]-图11提供了单臂系统和根据本发明的优选实施例的系统之间不同超级电容器值的充电时间的比较图。
[0105]
本发明的详细描述
[0106]
本部分基于优选实施例和附图更详细地描述了本发明的各个方面，而不是将本发明限制于所示的示例。在本发明的不同实施例中，相似的附图标记将用于描述相似或相同的概念。
[0107]
在当前描述中，齿槽转矩可以被认为是由发电机的转子的永磁体和定子槽之间的电磁相互作用产生的转矩，该发电机通常可以被认为是电机。
[0108]
应该注意的是，除非明确提到相反的情况，否则针对这里描述的特定实施例所描述的特征可以与其他实施例的特征相结合。为了聚焦在本发明特有的特征上，本领域公知
的特征将不再明确提及。例如，根据本发明的系统可以包括计算机单元，即使这种计算机没有在附图中明确提及，也没有在描述中提及。
[0109]
术语“水平”和“垂直”不应该以与系统相关的严格方式来解释。事实上，该系统自然倾斜，并呈现由波浪驱动的俯仰角和滚转角。因此，在解释术语“水平”和“垂直”时，应采用与系统倾斜度相对应的公差。“水平”方位通常是指基本平行于局部水面的方位，而“垂直”是指基本垂直于局部水面的方位。
[0110]
图1示出了根据本发明的优选实施例的系统2。系统2被适配成在海洋环境中借助于波浪4产生电力。
[0111]
系统2是横跨水面6的浮动系统。波浪4在水面6处产生倾斜变化，并且相对于系统2移动。风增加了波浪的振幅，并使它们的轮廓变得尖锐。由于系统2是浮力系统，当波浪4扫过它时，它被波浪4提升。由于它们的形状和运动，波浪4使系统2不稳定并使其移动，相对于垂直方向v倾斜，垂直方向v也称为垂直轴线v。
[0112]
在垂直轴线v和系统2的主轴线或主导轴线8之间测量系统2的倾斜度。当水面6是平坦的，即没有波浪时，主轴线8平行于垂直轴v。然后，系统2处于平衡方位。主轴线8可以沿着系统2的最长维度延伸。在图示的实施例中，主轴线沿着系统的高度延伸。主轴线从顶端延伸至底端，其中底端是系统的可浸入端，当系统漂浮在水面上时，该端浸入水中。在下文中，当陈述特征x比特征y“低”时，这意味着特征x比特征y布置在离系统的可浸入端更小的距离处。
[0113]
倾斜角γ定义了系统2相对于其环境的倾斜度。倾斜角γ在垂直轴线v和主轴线8之间。在当前示图中，倾斜角γ设置为8
°
。倾斜角γ是俯仰角α和滚转角β(未示出)的组合。
[0114]
系统2展示了浮体10。浮体10可以限定外壳12。外壳12是水密的，并确保系统2停留在水面6的能力。在使用时，它进一步保护系统2的部件免受腐蚀性海水环境的影响。浮体可以限定系统2的吃水线14。吃水线14也可以被指定为漂浮线14。它也可以连接到系统2的重心16的位置。
[0115]
本领域技术人员将会理解，系统2的装备对吃水线14和重心16有影响。
[0116]
系统2可以包括用于在系统2正在漂浮时将其定向在预定的和优先的方位上的装置。所述装置可以是平衡装置。当垂直轴线v和主轴线8平行时，该方位或参考方位可以是垂直方位。作为示例，平衡装置包括浮体10下方的压载物18。作为替代，平衡装置包括在浮体10中，特别是在其下半部，优选在其底部，的平衡配重18。考虑到海洋的潮汐，这些解决方案是很方便的。作为另一种选择，平衡装置可以包括固定装置，该固定装置用于固定在绳索上，该绳索附连在环境的固定点上。固定装置可以包括固定孔。
[0117]
作为选择，系统2包括水通道20。水通道20可以在浮体10中形成通道或通孔，从而适于收集水样本。水通道20可以是穿过系统2的直通通道。它优选地沿着系统的主轴线布置在吃水线14下方。随后，可以进行水分析。水污染可被检测到。特定的颗粒可被观测。一些生物物种可被观测。
[0118]
作为另一种选择，系统2包括通信装置，例如用于发射与水通道20中分析的水、水面6移动的状况(平静的海洋或波涛汹涌的海洋)和/或系统2的地理位置相关的数据。可以通过嵌入式加速度计模块和/或陀螺仪模块来提供水的状况。通信装置可以包括天线22。天线22可以在浮体10的顶部。天线22可以形成系统2的最高点。通信装置可以包括无线通信模
块和与天线22相关联的微控制器。
[0119]
根据本发明的系统可以集成在用于水分析的浮动站中。该站可以是自主浮动分析站。
[0120]
该站被适配用于不同类型的分析，诸如水中污染物检测、海浪状况。波浪状况包括借助于加速度计和/或陀螺仪的波浪移动的强度。该站还可以包括定位模块，用于提供浮体在海中的位置信号。位置信号可以通过以下至少一种方式来计算：磁力计模块、罗盘模块、gps信号、以及它们的组合。
[0121]
为了提供能量，系统2包括发电机24。发电机24布置在浮体10中，特别是在外壳12中。发电机24可以是旋转发电机。值得注意的是，它包括绕第一旋转轴线28旋转的输入轴杆26。当输入轴杆26绕第一旋转轴线28转动时，发电机24发电。发电机24可以包括定子和转子。后者可以分别配备线圈和永磁体。由此产生的旋转电机可能会产生相反的电力。转子直接或间接地耦合到输入轴杆26上。
[0122]
此外，系统2在外壳12内配备有一对臂30和32。臂(30；32)串联布置。臂以不同的配置表示：第一配置以实线提供，而第二配置以虚线提供。当系统2在波浪作用下摆动时，臂相对于浮体10枢转，并且由于它们各自的惯性也相对于彼此枢转。臂30和32是细长元件。臂是惯性装置。它们可以形成杠杆。它们可以是机械链接。
[0123]
这些臂包括附连到输入轴杆26的第一臂30和附连到第一臂30的第二臂32。第一臂30绕旋转轴线28的旋转导致发电机24产生电力。枢轴接头34将臂30和32可旋转地连接在一起。因此，第二臂32的运动和机械力通过第一臂30传递到输入轴杆26。第二臂32的运动增加了第一臂30的旋转角度，这增加了转换的能量。这些运动也增加了第一臂30绕输入轴杆26的旋转加速度。第一臂30可以被认为是主臂，因为它耦合到发电机，而第二臂由于其自由度可以被认为是辅助臂。
[0124]
枢转接头34包括第二旋转轴线36。第二旋转轴线36可以平行于第一旋转轴线28，并且与后者远离。旋转轴线28和36是偏移开的。第一和第二旋转轴线28和36可以垂直于系统2的主轴线8。这些旋转轴线28和36通常是水平的。这些臂是横向的，优选垂直于旋转轴线28和36。第一臂30至少从第一旋转轴线28延伸到第二旋转轴线36。
[0125]
发电机24可包括齿轮装置(gearing)(未示出)，也称为齿轮箱。齿轮装置可以小于发电机24的磁性部分和/或电气部分。输入轴杆26可以形成齿轮箱的输入。齿轮装置可以包括至少10、或30、或50、或110、或150的倍率。齿轮箱可耦合到发电机24的内转子上，特别是磁体。因此，转子的旋转角度相对于第一臂30的旋转角度倍增。产生了更多的电能。
[0126]
发电机24可能受到齿槽转矩影响。由于水的涌动，第二臂32以无序的方式移动。然后，它通过第一臂30将转矩峰值传递给发电机24。然后，克服齿槽转矩变得更容易，该齿槽转矩可选地被齿轮箱放大。然后，较小的波浪允许第二臂32激活发电机24。由于第二臂的势能，在表面上限定小波动或触发减小的倾斜角γ的波浪仍然设法激活发电机24。因此，系统2适用于在更多的波浪配置中产生电力。系统2效率更高。它可以长时间保持电力自主：几个月或几年。电池管理变得更加容易。
[0127]
第一臂30比第二臂32更长，例如长两倍。
[0128]
作为可选项，第二臂32比第一臂30更重，例如至少重两倍或三倍。
[0129]
短而重的第二臂32增加了其摇摆的能力，并在第一臂30上产生突然的作用力。然
后，静态上更容易克服发电机24的固有齿槽转矩。第二臂配置还增加了输入轴杆26的旋转速度和旋转加速度。
[0130]
作为可选项，该系统与海上风力涡轮机(未示出)耦合。该系统可以形成风力涡轮机的浮动基座，从而组合了两种能量生产解决方案。
[0131]
作为另一种选择，该系统与太阳能电池板(未示出)耦合。该系统的顶部可以形成暴露在阳光下的太阳能电池板装置的浮动基座，从而组合了两种能源生产解决方案。
[0132]
可以使用10厘米*10厘米的太阳能电池板。波浪能源和太阳能源提供相同的电功率水平：大约100mw。这些能量源提供相同量级的能量水平，具有双摆的电磁发生器能全天(尤其是在夜间)工作的优点；因为海浪的移动是持续的。
[0133]
图2示出了根据本发明另一实施例的用于在波涛汹涌的海洋中发电的系统2。当前系统2基本上类似于结合图1描述的系统，然而不同之处在于旋转轴线28和36是垂直的。虽然图2的实施例不同于图1的实施例，但是相同的附图标记将用于表示两个实施例中相似的特征。下面解释两个实施例中的布置之间的差异。
[0134]
系统2被描绘成漂浮在水面6上。在使用中，由于在液体表面移动的波4的传播，它从左到右、从前到后地摆动。波浪4可以呈现影响系统2的运动的不对称轮廓。应当理解，当波浪越过系统2时，系统2向一个方向和相反的方向倾斜。在波浪通过之后，系统2可以继续振荡、摆动，例如直到下一个波浪将激发它。作为可选项，波浪可比系统2更高。
[0135]
系统2适用于不同高度、不同曲率、不同斜率、不同传播速度的波浪4。波浪4可以由风形成。波浪4可以部分地由重力变化形成。该波的频率范围可以从0.05hz到1.2hz，或者从0.1hz到1hz。当其遇到波浪4时，系统2的方位改变。然后，系统2的方位变化也呈现从0.05hz到1.2hz，或者从0.1hz到1hz范围的频率。
[0136]
此外，当波浪靠近时，浮线14或吃水线14也上下移动。这种垂直运动可以影响能量生产，特别是当旋转轴线28和36相对于垂直轴线v倾斜时。垂直运动也能通过重心16观察到。
[0137]
臂30和32布置在水密外壳12内，并远离吃水线14，使得当系统在使用时，它们的位置在水面上方。臂(30；32)位于吃水线14上方。在那里，系统2的倾斜运动被放大。当系统2从倾斜角γ倾斜时，该运动在臂(30；32)处被放大。更多的电力是可获得的。当系统2枢转和振荡时，相对于重心16的距离也对运动放大有影响。
[0138]
平衡装置，特别是压载物18，在倾斜角γ上具有与波浪4相反的作用。波浪4使系统2倾斜并增加倾斜角γ，而定向装置迫使主轴线8沿着重力矢量平行于垂直轴线v。波浪4引起不平衡配置，而平衡装置施加平衡状态或使方位稳定。在当前图示中，倾斜角γ达到15
°
。所表示的倾斜角γ可以对应于由于波浪4运动导致的系统2的最大倾斜。
[0139]
外壳12布置在压载物18和通信装置，特别是天线22，之间。压载物18和天线22沿着其主轴线垂直地位于系统2的相对两端处。水通道20可以位于浮体10和定向装置18之间的连接处。它可以在垂直上远离外壳12。
[0140]
外壳12容纳发电机24、第一臂30和第二臂32。发电机24包括垂直旋转轴线28，其转子绕该旋转轴线旋转。也被称为旋转轴杆26的轴杆26也绕垂直旋转轴线28转动。轴杆26可以被认为是输入轴杆，因为它形成机械输入，机械能通过该机械输入被馈送，以便将其转换成电能。
[0141]
发电机24可以是电磁发电机。作为替代，发电机是诸如机械发电机(dynamo)之类的电磁发电机。作为进一步的替代，发电机是静电发电机，诸如摩擦电发电机、压电发电机或驻极体发电机。也考虑其他发电机。
[0142]
第一臂30直接或通过齿轮装置间接耦合到发电机24。齿轮装置可以装备发电机24。齿轮装置，特别是齿轮箱38，可以包括至少5、或15、或30、或60、或110、或150的倍率。倍增装置增加发电机转子相对于第一臂30的旋转速度。它还增加了转矩，例如施加到第一臂30和输入轴杆26的发电机24的齿槽转矩。齿槽转矩可以由发电机24内的磁性装置产生。在低速时，第一臂30可能表现出不平稳的运动。
[0143]
第一和第二旋转轴线28和36可以平行于系统2的主轴线8。第一臂30基本上垂直于第一旋转轴线28。在第一和第二臂之间的界面处，第二旋转轴线36垂直于后者。然后，臂(30；32)枢转并扫过垂直于主轴线8的平行平面。这些平面是基本水平的。因此，系统2适用于独立于相对于由箭头表示的波浪行进方向的系统取向来发电。该系统被配置用于利用波浪发电，与波浪来自哪里无关。
[0144]
在当前示图中，附连到杆26的第一臂30在第二臂32上方。枢转接头34可以是铰链连接。作为替代，第二臂32可以与第一臂30垂直齐平。它可以在第一臂30的垂直厚度内，而不是堆叠。作为进一步的替代，第二臂可以在第一臂之上。
[0145]
发电机24可以包括旋转连杆40，诸如滚珠轴承。旋转连杆40将输入轴杆26可旋转地连接到浮体10。旋转连杆40包括至少0.016ns/m的阻尼系数。该系数减少了电力生成第二臂32加速第一臂30，以便克服旋转连杆40的阻尼系数的影响。
[0146]
当系统2相对于垂直平衡方位倾斜时，臂30和32由于它们的重量和重力而移动。为了增加产生的电能，臂设有用于提供特定的附加配重的附加块。配重可以是配重块或配重元件。第一臂30包括第一配重块42，而第二臂32包括第二配重块44，它们彼此远离。第二臂32确保配重块42和44之间的距离。
[0147]
第一臂30包括第一重量w1，也称为第一质量m1；第二臂包括第二重量w2，也称为第二质量m2。比值w2/w1(即重量比δ)的范围从0.5到10，优选从0.8到5。作为可选项，第二配重块44比第一配重块42更重。第一重量w1和第二重量w2的相加最多代表系统2的总重量wo的一半。比率{wo/(w1+w2)}的范围从2到10，或者从2到6。因此，臂的累加重量只占系统重量的一小部分。臂的方位及其移动对总体平衡和系统方位的影响有限。因此，臂配置不会降低发电。
[0148]
第一配重块42可以在第一臂30的一端处，例如在第一旋转轴线28和杆26的相对面处。第一配重块42可以位于第二旋转轴线36处。它可以覆盖第二臂32。它可以沿着后者延伸。那么，第一配重块42增加了第一臂30相对于第一旋转轴线28的惯性。第一配重块42可以在枢转接头34处。
[0149]
第二配重块44可以位于第二臂32的自由端处。配重块42和44可以位于第二臂32的相对端处。第二臂32形成至少在第一和第二配重块(42；44)之间延伸的链接。第二配重块44增加了第二臂32的惯性，如相对于第二旋转轴线36所限定的。
[0150]
由于齿轮箱38的倍增系数，保持第一臂30相对于发电机24的齿槽转矩至少为：4mn.m；或20mn.m；或24mn.m；或30mn.m；或40mn.m；或80mn.m；或150mn.m。因此，该倍增的齿槽转矩阻止了第一臂30的移动，并且必然阻止了输入轴杆26的移动。这种产生的齿槽转矩
对发电形成了障碍。然后，第一臂30需要施加大于齿槽转矩的阈值转矩，以便激活发电机24，并从而产生电能。第二臂32的目的是通过传递运动冲击来精确地提高激活转矩。
[0151]
系统2可以包括用于限制绕主轴线8旋转的装置46。该装置可以是定向装置46，其被适配成保持系统2相对于垂直轴线v的方位。定向装置46可以绕主轴线8分布。它们可能截然相反。定向装置46可以包括水中的鳍46或翼。鳍46可以形成从浮体10突出的叶片。鳍46在水中延伸并减慢系统2的旋转，因为当系统2打算绕垂直轴线v旋转时，鳍46的表面抵抗反转矩。定向装置46增加了稳定性，特别是绕主轴线8的稳定性，使得当波浪4移动系统2时，臂的运动得到促进。因此，产生了更多的能量。
[0152]
作为圆形或球形的补充或替换，浮体10可以包括多边形壳体。浮体10可呈现三角形或正方形轮廓，以抑制系统旋转。外壳可以是定向装置46的一部分。也可以考虑其他定向装置。
[0153]
作为替代，水通道布置在系统的浮线处。然后，水通道使水表面6处的颗粒检测变得容易。
[0154]
根据本发明的系统2可以与用于产生电力的其他模块相结合。作为说明性示例，系统2与风力涡轮机相结合。可以提供第二发电机，特别是用于风力涡轮机的装有叶片的转子。风力涡轮机可以位于浮体的顶部。该浮体可以形成浮动基座。压载物可用于保持风力涡轮机的垂直定向。刮风时，波浪上升，风力涡轮机转动。由于风力引发的协同作用，电力输出增加。观察到功率峰值。
[0155]
作为另一说明性的示例，该系统与太阳能电池相结合。太阳能电池利用日光提供电能。太阳能电池可以在臂30和32上方，例如在浮体的顶部。
[0156]
图3提供了根据本发明的用于发电的系统2的另一实施例的示意图。当前系统2与图1和图2中描述的系统基本相似或相同，因此相同的附图标记用于表示相似的概念和特征。为了清楚起见，浮体被省略。发电机24在背景中示出。具有一对臂(30；32)的系统2也被指定为具有双摆的系统。
[0157]
第一臂30包括第一长度l1。第一长度l1可以对应于所述臂的整个长度，或者可以从轴杆26到枢转接头34进行测量。第一长度l1可被定义成第一旋转轴线28和第二旋转轴线36之间的距离。第一长度l1可以是第一旋转轴线28和第一配重块42的第一重心48之间的距离。在当前图示中，第一重心48可以在第一旋转轴线28上。第一旋转轴线28可以对应于齿轮装置38的旋转轴线。作为替代，它可以在俯视图中沿着轴28偏移开。
[0158]
第二臂32包括第二长度l2。第二长度l2通常对应于第二臂32的整个长度。第二长度l2可以定义成第二旋转轴线36和第二配重块44的重心50之间的距离。
[0159]
作为一种选择，可以认为形成臂的细长结构元件的重量相对于配重块(42，44)的自重来说可以忽略不计。每个臂可以包括一个棒，该棒的重量最多占相关配重块(42，44)重量的20％，或10％或5％。
[0160]
μ比率l1/l2，也称为长度比μ，可以在1至10，或1至5，或2至3的范围内。第二臂32比第一臂30更短，例如至少短两倍。
[0161]
作为本发明的一个选择，最短的臂是最重的。重量比δ/长度比μ的惯性比φ或比率φ的范围为：1至10，或1至4，或2至3。
[0162]
具有两个块的双摆振荡的行为也是大量现有技术研究的主题[cross，2005]。后一
种系统具有轨迹的解析解，该解析解可以通过小幅度振荡下的线性组合来近似。在大幅度振荡时，这不再是摆移动出现无序行为的情况。在这种情况下，有必要使用数值解析工具和逐步积分方法(runge-kutta.verlet，
……
)来求解运动方程。
[0163]
重点放在阻尼双摆的运动学模型上。在(x,y)参考系中，使用牛顿第二定律，得到以下方程：
[0164]
方程1：
[0165][0166]
方程2：
[0167][0168]
方程3：
[0169][0170]
以及方程4：
[0171][0172]
ti是臂“i”中的张力，而ci是枢轴点“i”的阻尼系数。x1，y1，x2和y2分别是第一质量块和第二质量块的位置。
[0173]
重新排列这些方程，得到阻尼双摆的耦合运动方程：
[0174]
方程5：
[0175][0176]
以及方程6：
[0177][0178]
然后，在将这些方程写成关于变量θ1、θ2、和的耦合一阶微分方程组并使用常微分方程求解器之后，这些方程是可数值求解的。
[0179]
然后，可以在方程5和方程6中加入模拟海浪曲线的角扰动。一个简单的模型是只考虑波浪的俯仰和滚转扰动。通过定义俯仰角为α，滚转角为β，受扰阻尼双摆的运动方程变为：
[0180]
方程7：
[0181]
[0182]
以及方程8：
[0183][0184]
双摆的惯性力矩定义为：
[0185]
方程9
[0186]
i＝m1.l12+m2.{l12+l22+2.l1.l2.cos(θ
1-θ2)}
[0187]
因此，施加在绕第一旋转轴线的中心枢轴θ1上的转矩τ与角加速度成比例，并且其被表示为：
[0188]
方程10：
[0189][0190]
针对单摆和双摆，提出了基于这些方程的该方程的第一个数值建模以找到角位置、速度和加速度，具有以下质量和棒长参数，例如：
[0191]
单臂单摆：
[0192]
w1＝1kg，l1＝0.15m
[0193]
双摆：
[0194]
w1＝0.1kg，w2＝0.9kg，其中w1+w2＝1kg，而l1+l2＝0.15m
[0195]
上述方程用于描述系统的行为。此外，这些方程用于计算加速度和产生的电力。
[0196]
图4示出了根据本发明的海浪的能量转换成电能的转换过程的示意图，也称为能量生产过程。能量转换过程涉及用于产生电力的系统，例如根据图1至图3中的任何一个及其组合所描述的系统。
[0197]
该过程包括以下步骤，特别是执行如下：
[0198]
·
根据在水中，特别是在起波浪的水中的第一方位来定向100系统的浮体；
[0199]
·
相对于第一方位倾斜102浮体；
[0200]
·
相对于浮体移动104第二臂；
[0201]
··
通过第一臂的旋转将第二臂的运动传递106到发电机的输入轴杆，以便产生电能；
[0202]
·
存储108或消耗并注入所产生的电能。
[0203]
在定向100的步骤处，浮体被放入水中。该系统，特别是浮体，包括水下部分和浮出部分。其主轴线或主导轴线可以沿着垂直轴线延伸。作为可选项，该系统可以附连到海床或船上。作为进一步的可选项，该系统可以固定到另一个系统上；所述系统相似或相同。根据图1的系统可以附连到根据图2的系统。在定向100的步骤处，水面可以没有波浪。在此过程期间，波的幅度可能会发生变化。波的频率也可能改变。频率可能变得不规则。
[0204]
在倾斜102的步骤处；波接近、穿过并离开这个系统。通过比较，可以认为系统由于其惯性通常处于固定位置，而波浪相对于环境移动；特别是对于系统而言。然后，波浪推动该系统并产生平衡变化。系统侧向移动；如图1和2所示。
[0205]
在倾斜102的步骤处，浮体倾斜至少8
°
、15
°
或20
°
。浮体相对于垂直方向和/或平衡方位的倾斜角被测量。
[0206]
响应于系统的侧向移动，并且由于其自身的惯性，第二臂在步骤移动104处移动。平衡演变和重力促使第二臂转向更低的位置，以便达到另一平衡配置。
[0207]
在传递106的步骤处，发电机产生电力。机械能被转换成电能。
[0208]
在传递106的步骤处，第二臂相对于第一臂的第二旋转速度大于第一臂相对于浮体的第一旋转速度。该第二旋转速度是平均速度或最大速度。
[0209]
在传送106的步骤处，第二臂相对于第一臂的第二旋转加速度大于第一臂相对于浮体的第一旋转加速度。在传递106的步骤处，第二臂相对于浮体的第二旋转加速度高于第一臂相对于浮体的第一旋转加速度。第二旋转加速度是平均加速度或最大加速度。
[0210]
举例来说，在传递106的步骤处，包括40cm直径和3kg重量的系统能够传递100mw的峰值功率。因此，该系统优化了紧凑性和电输出。它也便于制造。
[0211]
可以认为传递的步骤是发电的步骤；或将机械能转化为电能的步骤。在其他考虑下，该过程可以包括产生电能的步骤和/或将机械能转换成电能的步骤，例如在所述传递步骤期间或之后。
[0212]
在倾斜102的步骤期间，以及在传递106的步骤处，波浪包括范围从0.1hz到1hz的波频率。这个频率范围本质上是宽的，这提高了系统在不同配置、不同海况下产生电力的能力。在实际操作条件下，产生电能的可能性增加了。
[0213]
根据本发明的系统也适用于波浪频率和波浪幅度的变化。该系统利用异质波发电。
[0214]
图5提供了根据本发明的系统的均方根rms平均角速度的示意图，其作为波频率(hz)和长度比μ的函数。该系统可以类似于或等同于图1至图3中描述的任意系统。该μ比率对应于臂长比率μ：l1/l2。电流图示出了第一臂处的第一旋转速度，即用于激活发电机的旋转速度。
[0215]
在可选地是仿真的当前实验中，探索了频率f和比率μ。对于双摆配置，执行对比率μ(l1/l2)和激励频率f的扫掠。频率在0.1至1.2hz的范围中被探索。
[0216]
在当前实验中，最大倾斜角α_max参数设置成3
°
。第一臂的第一重量w1是0.1kg。第二臂的第二重量w2是0.9kg。那么总的臂重量是1kg。当臂对齐时，总臂长(l1+l2)为0.15米。在μ＝2.5，l1＝0.107米，l2＝0.043米时，存在最佳值。可以注意到，对于激励频率，最大平均rms角速度θ’1的完整锁定范围是0.1hz至0.85hz。此外，这些臂长允许紧凑的设计，这适用于自主漂流浮标。
[0217]
当长度比μ在1.5至3.5的范围内时，旋转速度至少是1.5rad/s。当长度比μ在2至3的范围内时，第一旋转速度通常至少是2rad/s。那么，第一臂的旋转基本上是快速的，并且发电机提供更多的功率。这是一个优化阶段，以获得从海洋波浪振荡到角速度和角加速度的最佳能量采集转换产量。
[0218]
为了更深入地研究本发明，研究在最佳μ比率(l1/l2)是2.5时加速度和速度随时间的变化也是令人感兴趣的。对于当前的研究，选择了以下参数：0.1hz的波频率，以及最大俯仰角α_max＝8
°
。
[0219]
作为比较的基准，重量为1kg、长度为15cm的单个臂能够实现峰间角速度θ'1_sp_p-p＝10rad/s和峰间角加速度θ”1
_sp_p-p＝20rad/s2。标签sp表示单摆配置(一个臂)。相比之下，根据本发明的具有可枢转地连接的两个臂的系统提供了峰间角速度θ
’1_dp_p-p＝
40rad/s，以及峰间角加速度标签dp表示双摆(双臂)配置。
[0220]
尽管两个系统具有相同的总重量和相同的最大臂延伸，但后者的值高于单摆配置的那些值。本发明通过分割长度和拆分量量，提高了旋转速度和旋转加速度。对于幅度和频率相同的海洋波浪运动，发电机在双摆配置(具有如图1至3所示的两个臂30和32)中产生更多的电力。
[0221]
图6a和6b提供了具有单个臂的系统(图6a)和根据本发明的具有两个臂的系统(图6b)的rms平均角速度(rad/s)的示意图。图6a和6b中的图表是系统振荡的频率(hz)和最大俯仰角α_max(
°
)的函数。当前系统对应于结合图2至3描述的那些系统。
[0222]
对于这两个系统，为了进行性能基准测试，总重量保持为1kg。选择0.15米的臂延伸的类似最大值。两个系统都由0.23hz的正弦低频波激励，最大俯仰角α_max＝8
°
，模拟海洋波浪激励。然后，系统的实时俯仰角α(t)可由以下方程提供：
[0223]
方程11：
[0224]
α(t)＝α
max
cos(2.π.f.t)
[0225]
从图6a和图6b中的对比图可以看出，使用双摆解决方案可以观察到更大范围的高平均角速度。对于根据本发明的具有两个臂的系统的图6b上的情况，5rad/s以上的域更加宽广。2rad/s以下的域更小。在后一种配置中，可以获得更恒定和更高的电功率。
[0226]
麦克斯韦-法拉第感应定律规定：
[0227]
方程12：
[0228][0229]
对于一个随时间恒定的表面s，是磁场随时间流动的表面的无穷小矢量元素。是磁场b的方向矢量。从上面的方程12可以推导出，第一角速度对感应电压(也称为电动势(emf))有直接影响。这意味着更大的角速度θ’1(＝dθ1/dt)将在发电机的电力输出端产生更多的电力。
[0230]
图7a和7b提供了具有单个臂的单摆系统(图7a)和根据本发明的具有两个臂的双摆系统(图7b)的rms平均角加速度(rad/s2)的示意图，所述rms平均角加速度是波浪振荡的频率和倾斜角的函数。根据本发明的系统对应于结合图2和/或3描述的系统。
[0231]
虚线表示由发电机及其可选齿轮装置产生的齿槽转矩效应。该反电动势形成第一臂需要克服才能移动的转矩。代表齿槽转矩的虚线位于旋转加速度水平可以忽略的区域的边界。如果由第一臂传递的第一转矩小于齿槽转矩，也称为起动转矩；那么第一臂保持卡在原位，并且不能激活发电机。没有实现能量收集成电能。
[0232]
这意味着为了开始发电机的旋转，在第一旋转轴线上施加的采集力需要达到阈值。这个阈值来自于发电机中分离定子和转子的磁力，但也来自于考虑电磁发电机的轴线
和要转换的移动的角加速度之间的任何齿轮箱。计算该角加速度d2θ1/dt2(rad/s2)的rms平均值，并将其映射对比海洋波浪振荡状态的激励频率f(hz)和倾斜角或俯仰角α。
[0233]
这里，从这些比较图中，可以注意到双摆配置的高平均角加速度的更大域。根据本发明的系统提供了至少20rad/s2的更宽的域。本发明还提供了超过35rad/s2的重要比例。产生了更恒定和更高的电功率。克服发电机的齿槽转矩变得更加容易。更高的角加速度意味着启动发电机的机械效率更高，并且在稳定旋转速度期间，由于发电机中的涡流，需要传递更多的动能来抵抗动态转矩。因此，与单摆相比，双摆结构更倾向于以高效的方式驱动类似的和更大功率的发电机。
[0234]
通过比较齿槽转矩边界，根据本发明的系统以较小的俯仰角α幅度克服了齿槽转矩。然后，本发明以更多的配置，特别是具有更宽的激励范围，产生电力。在更多的情况下，该系统在扩展的倾斜范围内发电。
[0235]
关于波频率，本发明表现出比单臂装置更均匀的行为。在从0.7hz到1.2hz的频率范围内，当最大俯仰角α从4
°
到10
°
时系统产生更多的电力。
[0236]
因此，这进一步证实了本发明在更多配置中产生电力。本发明还在更宽的频率和俯仰角范围内产生更多的功率。
[0237]
图8a和8b提供了具有单个臂的单摆(图8a)和根据本发明的具有两个臂的双摆系统(图8b)的产生的转矩对比波的频率和俯仰角α幅度的示意图。根据本发明的系统对应于结合图2和/或3描述的系统。该映射包括具有转矩变化的区域。波浪激励频率范围从0.1hz到1.2hz。同时，最大俯仰角α从0
°
开始，达到16
°
。
[0238]
虚线表示由发电机和齿轮箱产生的齿槽转矩。在当前实施例中，施加到第一臂的齿槽转矩是24.75mn.m。
[0239]
从比较图中可以明显看出，本发明增加了由第一臂传递给发电机的转矩。对于参考单臂系统，最大转矩约是500mn.m，而根据本发明的系统提供1500mn.m的转矩。因此，本发明适于产生更多的电力。
[0240]
此外，当俯仰角α设置成4
°
时，具有单臂的参考系统呈现0mn.m的转矩。相比之下，本发明对于从1
°
开始的俯仰角幅度α提供了令人感兴趣的转矩。然后，本发明提供了具有减小的激励角和相对于系统高度的低海洋波幅度的电力。
[0241]
图9a和9b提供了对于具有单个臂的单摆(图9a)和根据本发明的具有两个臂的双摆系统(图9b)，在100欧姆的电阻电荷上的导线上测量的所产生的rms ac电功率的示意图。
[0242]
根据本发明的系统对应于结合图2和/或3描述的系统。旋转轴线通常是垂直的，而臂通常是水平的，并且通常画出水平轨迹。
[0243]
为了研究所产生的电力，改变激励频率和俯仰角，以便标识具有感兴趣的发电的域。所研究的频率从0.25hz变化到0.8hz不等。最大激励俯仰角α_max的范围从3
°
到12
°
。
[0244]
在现实条件下，给定不利的初始条件，单摆可以停留在低幅度振荡状态，给定某个波频率和俯仰角幅度，产生少得多的功率。窄域允许产生至少60mw的功率，这在一些应用中仍然不够。
[0245]
双摆，由于其无序的轨迹行为，倾向于迅速退出这种振荡状态，并产生尽可能多的电能，就好像初始条件是理想的一样。根据本发明的系统在图9b的图表的大部分区域上产生至少75mw。一个大的域超过100mw，这对于需要电子设备的自主供电的若干应用而言是足
够的。
[0246]
在真实测试台上获得的这些实验结果证实了先前的数值建模和参数优化(质量比和臂长比)的趋势。双摆结构易于从低频海浪的各种运动中采集能量。
[0247]
图10a和10b提供了对于具有单个臂的单摆(图10a)和根据本发明的具有两个臂的双摆系统(图10b)，在100欧姆的电阻电荷上的导线上进行测量的所产生的rms ac电功率的示意图。根据本发明的系统对应于结合图1描述的系统。
[0248]
为了研究所产生的功率，改变激励频率f(hz)和俯仰角α(
°
)，以便标识具有令人感兴趣的功率产生的域。频率范围从0.25hz到0.8hz。最大激励俯仰角α的范围从3
°
到12
°
。
[0249]
可以从比较图中注意到，双摆仍然倾向于拓宽工作框架，以锁定从波的外部机械激励到更大的频率范围所收集到的能量。
[0250]
相比之下，本发明的所产生的功率至少为40mw的范围大于单个臂。相同的结论适用于所产生的功率至少为30mw的域。特别地，根据本发明的系统在频率至少为0.7hz的情况下提供了更多电力。本发明还提高了至少10
°
的激励角的输出。
[0251]
图11提供了对于不同值的超级电容器，在两个摆结构的系统之间实现3.3伏特值的负载时间间隙的图示。实线示出了在取决于本发明的具有两个移动臂30和32的双摆配置的系统的电容值达到3.3v的负载时间。虚线示出了取决于具有单个臂的系统的电容的负载时间，例如，其中两个臂刚性地保持在对齐的单摆配置中。那么它们接口处的枢轴关节被阻塞。
[0252]
已经观察到，本发明降低了储能设备，例如超级电容器，的充电时间。具有至少0.1f、或0.47f、或0.6f容量的超级电容器可用作电能储存器，来为海洋分析站和无线通信模块供电。
[0253]
与单臂系统相比，本发明降低了充电时间。本发明更快地达到更高的电压，例如至少3.3v。在实验中，超级电容器包括0.47f的容量，最大俯仰角α_max为10
°
，而波激励频率为0.4hz；根据本发明的系统在175秒内达到3.3v的电压；而单臂参考系统需要285秒。
[0254]
还可以观察到，本发明通常提高了充电速率。
[0255]
本发明提高了取决于电容的充电速度。从当前的图中可以明显看出，对应于本发明的曲线通常比与单臂系统相关的曲线更不倾斜。这种现象在容量至少为0.1f时更加明显。
[0256]
与海洋相关的特征可以推广到任何具有不平坦表面部分的水域。船通过时可能会产生波浪。
[0257]
应该理解的是，特定优选实施例的详细描述仅作为说明给出，因为本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。

技术特征：
1.一种被配置用于从波浪(4)，诸如海浪(4)，产生电力的系统(2)，所述系统(2)包括：包括水密外壳(12)的浮体(10)，在所述水密外壳中设置有：发电机(24)，包括适配成相对于所述浮体(10)旋转的输入轴杆(26)；耦合到发电机(24)的第一臂(30)；第二臂(32)；枢转接头(34)，所述枢转接头将所述第二臂(32)可旋转地接合到所述第一臂(30)，所述枢转接头(34)通过所述第一臂(30)链接到所述发电机(24)。2.根据权利要求1所述的系统(2)，其特征在于，所述系统沿着主轴线(8)延伸，其中所述浮体(10)包括平衡方位，所述输入轴杆(26)包括第一旋转轴线(28)，所述枢转接头(34)包括第二旋转轴线(36)，所述旋转轴线(28；36)基本平行于所述主轴线延伸；并且其中所述臂(30；32)基本垂直于所述主轴线延伸。3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述系统沿着所述主轴线(8)延伸，其中所述浮体(10)包括平衡方位，所述输入轴杆(26)包括第一旋转轴线(28)，所述枢转接头(34)包括第二旋转轴线(36)，所述旋转轴线(28；36)基本垂直于所述主轴线延伸；并且其中所述臂(30；32)基本平行于所述主轴线延伸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述第一臂(30)包括第一长度l1，而所述第二臂(32)包括小于所述第一长度l1的第二长度l2。5.根据权利要求4所述的系统(2)，其特征在于，长度比l1/l2的范围是：从1到5；或者从2到3。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述第一臂(30)包括第一重量w1，而所述第二臂(32)包括比所述第一重量w1更重的第二重量w2。7.根据权利要求6所述的系统(2)，其特征在于，重量比w2/w1的范围从0.8到5。8.根据权利要求6至7中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述系统(2)包括总重量wo，比率wo/(w1+w2)在2至6的范围内。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述第一臂(30)具有第一长度l1和第一重量w1，其中所述第二臂(32)具有较小的第二长度l2和较重的第二重量w2，其中作为重量比(w2/w1)除以长度比(l1/l2)的惯性比φ的范围是1至4，优选是2至3。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统(2)，其特征在于，沿着所述第一臂(30)，所述第一臂(30)包括位于所述枢转接头(34)处的第一配重块(42)，并且沿着所述第二臂(32)，所述第二臂(32)包括位于所述枢转接头(34)的相对面处的第二配重块(44)。11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述发电机(24)包括内转子和将所述第一臂(30)耦合到所述内转子的齿轮箱(38)，所述齿轮箱(38)包括至少30的倍增比。12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述系统(2)包括主轴线(8)和用于减少所述浮体(10)绕所述主轴线(8)的旋转的装置。13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述系统(2)包括被配置用于将所述浮体(10)定向在特别是相对于波浪表面(6)的预定义方位的装置；诸如平衡配重，或压载物(18)，或固定装置。14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述系统(2)包括漂浮
线(14)，所述臂(30；32)沿着所述系统的主轴线(8)布置在所述漂浮线(14)上方。15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述系统(2)包括重心(16)，所述第一臂(30)和所述第二臂(32)中的至少一者沿着所述系统的主轴线(8)布置在距所述重心(16)一定距离处。16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统(2)，其特征在于，所述发电机(24)包括将所述输入轴杆可旋转地耦合到所述浮体(10)的旋转连杆(40)，所述旋转连杆(40)包括至少0.016ns/m的阻尼系数。17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，其特征在于，所述发电机(24)包括倍增系数至少是30的齿轮箱(38)，并且包括至少是10mn.m，优选24mn.m，的齿槽转矩，尤其是在输入轴杆处。18.一种自主浮动分析站，包括根据权利要求1至17中任一项所述的系统(2)，所述自主浮动分析站优选地包括水通道(20)，所述水通道(20)沿所述系统(2)的主轴线(8)比所述第一臂(30)和所述第二臂(32)更靠近所述系统(2)的可浸入端。19.根据权利要求17所述的自主浮动分析站，其特征在于，所述系统(2)包括通信模块，所述通信模块包括沿着所述系统(2)的主轴线(8)比所述臂(30；32)离所述系统(2)的所述可浸入端更远的天线(22)。20.可枢转地串联接合的两个臂(30；32)的用于激活发电机(24)的用途，所述发电机包括具有浮体(10)的系统(2)的齿轮箱(38)和输入轴杆(26)，所述系统(2)被配置成利用波浪能产生电能；所述系统(2)是根据权利要求1至17中任一项所述的系统。

技术总结
本发明提供了一种被配置用于从波浪(4)，诸如海浪，产生电力的系统(2)。该系统(2)包括浮体(10)；发电机，包括适配成相对于浮体(10)旋转的输入轴杆；耦合到发电机的第一臂(30)；第二臂(32)；枢转接头(34)，其将第二臂(32)可旋转地接合到第一臂，所述枢转接头(34)沿着第一臂(30)远离输入轴杆。第一臂将第二臂连接到发电机。串联臂形成双摆系统(2)，为自主浮动海洋分析站提供动力。洋分析站提供动力。洋分析站提供动力。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：卢森堡科学技术研究院
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2023/8/14