▶ ルクセンブルク インスティトゥート オブ サイエンス アンド テクノロジー（リスト）の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-13
(45)【発行日】2024-06-21
(54)【発明の名称】海洋波エネルギーハーベスティングシステム
(51)【国際特許分類】
F03B 13/14 20060101AFI20240614BHJP
【ＦＩ】
F03B13/14
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2023522436
(86)(22)【出願日】2021-10-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-01
(86)【国際出願番号】 EP2021078301
(87)【国際公開番号】W WO2022079096
(87)【国際公開日】2022-04-21
【審査請求日】2023-06-08
(31)【優先権主張番号】LU102112
(32)【優先日】2020-10-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】LU
(73)【特許権者】
【識別番号】518008275
【氏名又は名称】ルクセンブルク インスティトゥート オブ サイエンス アンド テクノロジー（リスト）
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ポレセル，ジェローム
(72)【発明者】
【氏名】ソアレス，ブリュノ
(72)【発明者】
【氏名】ジェラール，マチュー
【審査官】藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０４１１０３４７（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／１１０４７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特公昭４１－０２０１３５（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開平０７－２２３５８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１０３５１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６２－１８２４８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０３Ｂ １３／００－１３／２６
Ｆ０３Ｂ １７／００－１７／０６
Ｆ０３Ｄ １／００－８０／８０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
海の波（４）などの波（４）から電力を発生するように構成されたシステム（２）であって、システム（２）は、水密エンクロージャ（１２）を備える浮力体（１０）を備えており、水密エンクロージャ（１２）には、
浮力体（１０）に対して回転するように構成された入力シャフト（２６）を含む発電機（２４）、
発電機（２４）に結合された第１のアーム（３０）、
第２のアーム（３２）、
第２のアーム（３２）を第１のアーム（３０）に回転可能に結合する旋回ジョイント（３４）であって、前記旋回ジョイント（３４）は第１のアーム（３０）によって発電機（２４）にリンクされる、旋回ジョイント（３４）
が配置され、
システムは主要軸（８）に沿って延び、浮力体（１０）は平衡配向を備え、入力シャフト（２６）は第１の回転軸（２８）を備え、旋回ジョイント（３４）は第２の回転軸（３６）を備え、前記回転軸（２８；３６）は、主要軸に実質的に平行に延び、アーム（３０；３２）は、主要軸に対して実質的に垂直に延びる、システム（２）。
【請求項2】
システムは主要軸（８）に沿って延び、浮力体（１０）は平衡配向を備え、入力シャフト（２６）は、第１の回転軸（２８）を備え、旋回ジョイント（３４）は、第２の回転軸（３６）を備え、前記回転軸（２８；３６）は、主要軸に対して実質的に垂直に延び、アーム（３０；３２）は、主要軸に対して実質的に平行に延びる、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項3】
第１のアーム（３０）が第１の長さＬ１を備え、第２のアーム（３２）が第１の長さＬ１より短い第２の長さＬ２を備える、請求項１から２のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項4】
長さ比Ｌ１／Ｌ２は、１から５まで、または２から３までの範囲である、請求項３に記載のシステム（２）。
【請求項5】
第１のアーム（３０）が第１の重量Ｗ１を備え、第２のアーム（３２）が第１の重量Ｗ１よりも重い第２の重量Ｗ２を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項6】
重量比Ｗ２／Ｗ１が０．８から５の範囲である、請求項５に記載のシステム（２）。
【請求項7】
システム（２）が全体の重量Ｗｏを備え、比Ｗｏ／（Ｗ１＋Ｗ２）が２から６の範囲である、請求項５から６のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項8】
第１のアーム（３０）は、第１の長さＬ１および第１の重量Ｗ１を有し、第２のアーム（３２）は、第２のより短い長さＬ２および第２のより重い重量Ｗ２を有し、重量比（Ｗ２／Ｗ１）を長さ比（Ｌ１／Ｌ２）で割った慣性比φは、１から４、好ましくは２から３の範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項9】
第１のアーム（３０）に沿って、前記第１のアーム（３０）は、旋回ジョイント（３４）に第１の重りブロック（４２）を備え、第２のアーム（３２）に沿って、前記第２のアーム（３２）は、旋回ジョイント（３４）の反対側に第２の重りブロック（４４）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項10】
発電機（２４）は、内側回転子と、第１のアーム（３０）を内側回転子に結合するギアボックス（３８）とを備え、前記ギアボックス（３８）は、少なくとも３０の増倍比を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項11】
システム（２）は、主要軸（８）と、主要軸（８）を中心とする浮力体（１０）の回転を低減するように構成された手段とを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項12】
システム（２）は、浮力体（１０）を、特に波面（６）に対して事前定義された配向に向けるように構成される、釣り合い重り、またはバラスト（１８）、または固定手段などの手段を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項13】
システム（２）は浮遊ライン（１４）を備え、アーム（３０；３２）はシステムの主軸（８）に沿って前記浮遊ライン（１４）の上方に配置される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項14】
システム（２）は重心（１６）を備え、第１のアーム（３０）および第２のアーム（３２）のうちの少なくとも１つは、システムの主軸（８）に沿って前記重心（１６）から離れて配置される、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項15】
発電機（２４）は、入力シャフトを浮力体（１０）に回転可能に結合する回転リンク（４０）を備え、前記回転リンク（４０）は、少なくとも０．０１６Ｎｓ／ｍの減衰係数を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載のシステム（２）。
【請求項16】
発電機（２４）は、増倍ファクタが少なくとも３０のギアボックス（３８）を備え、特に入力シャフトにおいて、少なくとも１０ｍＮ．ｍ、好ましくは２４ｍＮ．ｍのコギングトルクを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項17】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のシステム（２）を備える自律浮遊分析ステーションであって、好ましくは、システム（２）の主要軸（８）に沿って、第１のアーム（３０）および第２のアーム（３２）よりもシステム（２）の浸水可能端の近くに配置された水路（２０）を備える、自律浮遊分析ステーション。
【請求項18】
システム（２）は、その主要軸（８）に沿って、アーム（３０；３２）よりもシステム（２）の浸水可能端から離れて配置されたアンテナ（２２）を含む通信モジュールを備える、請求項１６に記載の自律浮遊分析ステーション。
【請求項19】
浮力体（１０）を備えたシステム（２）のギアボックス（３８）および入力シャフト（２６）を含む発電機（２４）をアクティブ化するために、直列に旋回可能に結合された２つのアーム（３０；３２）の使用であって、前記システム（２）は、波エネルギーを用いて電気エネルギーを発生するように構成され、システム（２）は、請求項１から１６のいずれか一項に従う、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、海洋エネルギーハーベスタの分野にある。より正確には、本発明は、波から電力への機械的エネルギーの変換によって電力を発生する浮遊システムの分野にある。
【背景技術】
【0002】
海洋と海は、無限のグリーンエネルギー源と見なされる。それらは、潮による水の流れを示し、これが水力タービンをアクティブ化するように構成される。さらに、それらの波は、水面でエネルギーハーベスタに供給するのに便利である。例えば、波エネルギーハーベスタは、浮遊体の水平なセットを整列させることができる。波が水面上の整列したセットに沿って走るとき、浮遊体は互いに対して旋回する。発電機は、隣接する浮遊体の傾きの違いを利用して、電気エネルギーを連続的に発生する。この電気エネルギーは、その場で使用、貯蔵、または電力ネットワークに注入される。しかし、この技術には長い自由表面が必要である。また、可動部品が塩分や腐食性の環境にさらされる。
【0003】
代替として、波ハーベスタは、発電機に結合された旋回アームを備える。しかしながら、そのような発電機は、アームの運動を妨げるコギングトルクを備え、それによりアームの振り子運動がブロックされるので、エネルギー出力を低減する。大事なことを言い忘れていたが、アームの回転スピードが遅い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、従来技術の欠点の少なくともいくつかを克服するシステムを提示することである。特に、本発明の目的は、海の波からの電力発生を改善するシステムを提示することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、海の波などの波から電力を発生するように構成されたシステムが提供される。このシステムは、水密エンクロージャを備える浮力体を備え、水密エンクロージャには以下が配置される：
浮力体に対して回転するように構成された入力シャフトを含む発電機；発電機に結合された第１のアーム；第２のアーム；第２のアームを第１のアームに回転可能に結合する旋回ジョイントであって、前記旋回ジョイントは第１のアームによって発電機にリンクされる、旋回ジョイント。
浮力体に対して回転するように構成された入力シャフトを含む発電機；発電機に結合された第１のアーム；第２のアーム；第２のアームを第１のアームに回転可能に結合する旋回ジョイントであって、前記旋回ジョイントは第１のアームによって発電機にリンクされる、旋回ジョイント。
【0006】
システムは、好ましくは主要軸（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ａｘｉｓ）に沿って延びることができる。浮力体は好ましくは平衡配向を備え、入力シャフトは好ましくは第１の回転軸を備え、旋回ジョイントは好ましくは第２の回転軸を備え得る。回転軸は、主要軸に対して実質的に平行に延び；アームは、主要軸に対して実質的に垂直に延びる。
【0007】
好ましくは、システムは主要軸に沿って延びることができる。浮力体は好ましくは平衡配向を備え、入力シャフトは好ましくは第１の回転軸を備え、旋回ジョイントは好ましくは第２の回転軸を備え得る。回転軸は、主要軸に対して実質的に垂直に延び；アームは、主要軸に対して実質的に平行に延びる。
【0008】
本発明の別の態様によれば、海の波などの波から電力を発生するように構成されたシステムが提供され；システムは：浮力体；浮力体に対して回転するように構成された入力シャフトを含む発電機；発電機に結合された第１のアーム；第２のアーム；第２のアームを第１のアームに回転可能に結合する旋回ジョイントであって、前記旋回ジョイントは第１のアームに沿って入力シャフトから離れた旋回ジョイントを備え、および／または前記旋回ジョイントは、第１のアームによって発電機にリンクされ；および／または第２のアームは、第１のアームによって発電機にリンクされる。
【0009】
好ましくは、浮力体は平衡配向を備え、入力シャフトは第１の回転軸を備え、旋回ジョイントは第２の回転軸を備え、前記回転軸は垂直であり；アームは水平である。
【0010】
好ましくは、浮力体は主要軸に沿って延びることができる。
【0011】
好ましくは、浮力体は平衡配向を備え、入力シャフトは第１の回転軸を備え、旋回ジョイントは第２の回転軸を備え、前記回転軸は水平、すなわち、本体の主要軸に対して実質的に垂直に延び得；アームは垂直、すなわち本体の主要軸に実質的に平行である。
【0012】
好ましくは、第１のアームは第１の長さＬ１を備え得、第２のアームは第１の長さＬ１より短いことがある第２の長さＬ２を備え得る。
【0013】
好ましくは、長さ比Ｌ１／Ｌ２は：１から５まで；または２から３までの範囲であり得る。
【0014】
好ましくは、第１のアームは第１の重量Ｗ１を備え、第２のアームは第１の重量Ｗ１よりも重いことがある第２の重量Ｗ２を備える。
【0015】
好ましくは、重量比Ｗ２／Ｗ１は：０．８から５の範囲であり得る。
【0016】
好ましくは、システムは全体の重量Ｗｏを含み、比Ｗｏ／（Ｗ１＋Ｗ２）は２から６の範囲であり得る。
【0017】
好ましくは、重量比δ／長さ比μの慣性比φは、１から４、好ましくは２から３の範囲であってもよい。
【0018】
好ましくは、第１のアームは、第１の長さＬ１および第１の重量Ｗ１を有し得、第２のアームは、第２のより短い長さＬ２と、第２のより重い重量Ｗ２とを有することができ、重量比（Ｗ２／Ｗ１）を長さ比（Ｌ１／Ｌ２）で割った慣性比φは、１から４、好ましくは２から３の範囲であり得る。
【0019】
好ましくは、第１のアームに沿って、前記第１のアームは旋回ジョイントに第１の重りブロックを備え得、および／または第２のアームに沿って、前記第２のアームは旋回ジョイントの反対側に第２の重りブロックを備え得る。
【0020】
好ましくは、発電機は、内側回転子と、第１のアームを内側回転子に結合するギアボックスとを備えることができ、前記ギアボックスは、少なくとも３０の増倍（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）比を備えることができる。
【0021】
好ましくは、システムは、主軸（ｍａｉｎ ａｘｉｓ）もしくは主要軸などの垂直軸、垂直軸および／または主軸もしくは主要軸、および垂直軸および／または主軸の周りの浮力体の回転を低減するように構成された手段を備えることができる。
【0022】
システムは、好ましくは、主要軸と、主要軸を中心とする浮力体の回転を低減するように構成された手段とを備えることができる。
【0023】
好ましくは、システムは、釣り合い重り、またはバラスト、または固定手段などの手段を備えることができ；これは、特に波面に関して、浮力体を事前定義された配向に向けるように構成することができる。
【0024】
好ましくは、システムは浮遊ラインを備え得、アームは前記浮遊ラインの上方にあり得る。
【0025】
システム（２）が浮遊ライン（１４）を備え、アーム（３０；３２）は、システムの主軸（８）に沿って前記浮遊ライン（１４）の上方に配置される、請求項１から１３のいずれか１項に記載のシステム（２）。
【0026】
好ましくは、システムは重心を備え、第１のアームおよび第２のアームの少なくとも１つは、前記重心から垂直方向に離れていてもよい。
【0027】
システムは好ましくは重心を備え得、第１のアームおよび第２のアームの少なくとも１つは、システムの主軸または主要軸に沿って前記重心から離れて配置される。
【0028】
好ましくは、発電機は、入力シャフトを浮力体に回転可能に結合する回転リンクを備えることができ、前記回転リンクは、少なくとも０．０１６Ｎｓ／ｍの減衰係数を備えることができる。
【0029】
好ましくは、発電機は、少なくとも３０の増倍ファクタを有するギアボックスを備えることができ、少なくとも：１０ｍＮ．ｍ；好ましくは２４ｍＮ．ｍのコギングトルクを含んでもよい。
【0030】
好ましくは、本体は、アームが配置される水密エンクロージャを備えることができる。
【0031】
好ましくは、第２のアームは自由アームであり、発電機とは独立して自由に回転する自由端を備えることができる。
【0032】
好ましくは、回転軸は互いに平行であり得る。
【0033】
好ましくは、アームは動くために同じ平面内で接続および制限され、および／またはアームは相互に平行であり、および／またはアームは平行平面内で動くように構成され得る。
【0034】
好ましくは、発電機は、入力シャフトの回転が発電機に電気エネルギーを生成するように構成されてもよい。
【0035】
好ましくは、本体は、４０ｃｍの外径、および／または１ｋｇから１０ｋｇ、または１ｋｇから５ｋｇの範囲の重量を備え得る。
【0036】
好ましくは、システムは下半分と上半分を備え、アームは上半分に配置され得る。
【0037】
好ましくは、システムは、垂直旋回軸の周りに慣性を備えることができる。
【0038】
好ましくは、アンテナは発電機の上方；および／または浮力体の上半分に配置され得る。
【0039】
入力シャフトは、本発明の本質的な態様ではない。
【0040】
本発明の別の態様は、以下を備えるエネルギーリカバリーシステムを提供することである：
浮遊体；
システム、特に浮遊体の平衡配向を規定するように構成された任意選択の手段であって、前記手段は、任意選択として釣り合い重りを備える、手段；
垂直方向；
発電機；
第１の回転軸；
発電機に結合された第１のアーム；
第１のアームを第２のアームに結合する第２の回転軸；
第１の回転軸からオフセットされた第２の回転軸において第１のアームに取り付けられ、任意選択として第１のアームから離れたところに自由端を有する第２のアーム。
浮遊体；
システム、特に浮遊体の平衡配向を規定するように構成された任意選択の手段であって、前記手段は、任意選択として釣り合い重りを備える、手段；
垂直方向；
発電機；
第１の回転軸；
発電機に結合された第１のアーム；
第１のアームを第２のアームに結合する第２の回転軸；
第１の回転軸からオフセットされた第２の回転軸において第１のアームに取り付けられ、任意選択として第１のアームから離れたところに自由端を有する第２のアーム。
【0041】
本発明の別の態様は、波エネルギーを用いて電力を発生するように構成されたシステムを提供することであり、システムは：
浮力体
回転軸を含む発電機；
例えば直接的または間接的に入力シャフトに取り付けられた第１のアーム；
第１のアームに回転可能に取り付けられた第２のアーム；を備え、
第１のアームは第２のアームに取り付けられた旋回ジョイントを備え、前記旋回ジョイントは回転シャフトから離れている。
浮力体
回転軸を含む発電機；
例えば直接的または間接的に入力シャフトに取り付けられた第１のアーム；
第１のアームに回転可能に取り付けられた第２のアーム；を備え、
第１のアームは第２のアームに取り付けられた旋回ジョイントを備え、前記旋回ジョイントは回転シャフトから離れている。
【0042】
本発明の別の態様は、波エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されたシステムを提供することであり、このシステムは特に、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されたエネルギー変換器であり、システムは：
浮遊体；
好ましくは、システム、浮遊体それぞれの平衡配向を規定する釣り合い重り；
第１の回転軸を有する入力シャフトを含む発電機；
少なくとも２つのセグメントを有する関節チェーン
を備え、前記関節チェーンは、入力シャフトおよび／または第１の回転軸に取り付けられた第１の端部と、第１の端部の反対側の自由端である第２の端部とを備える。
浮遊体；
好ましくは、システム、浮遊体それぞれの平衡配向を規定する釣り合い重り；
第１の回転軸を有する入力シャフトを含む発電機；
少なくとも２つのセグメントを有する関節チェーン
を備え、前記関節チェーンは、入力シャフトおよび／または第１の回転軸に取り付けられた第１の端部と、第１の端部の反対側の自由端である第２の端部とを備える。
【0043】
本発明の別の態様は、波エネルギーリカバリーのために構成されたシステムを提供することであり、システムは：
浮力体
システム／本体の平衡配向を規定する釣り合い重り；
第１の回転軸を含む発電機；
入力シャフトに取り付けられたクランク；
第２の回転軸；
第２の回転軸においてクランクに回転可能に取り付けられたロッカーであって、クランクは任意選択で第１のアームを形成し、ロッカーは任意選択で第２のアームを形成する、ロッカー
を、備える。
浮力体
システム／本体の平衡配向を規定する釣り合い重り；
第１の回転軸を含む発電機；
入力シャフトに取り付けられたクランク；
第２の回転軸；
第２の回転軸においてクランクに回転可能に取り付けられたロッカーであって、クランクは任意選択で第１のアームを形成し、ロッカーは任意選択で第２のアームを形成する、ロッカー
を、備える。
【0044】
本発明の別の態様は、海の波などの波から電力を発生するように構成されたシステムを提供することであり；システムは：
浮力体；
コギングトルク；浮力体に対して回転するように構成された入力シャフトとを含む発電機；
海の波によって発電機のコギングトルクに打ち勝つように構成された一対の結合されたアーム；を備え、任意選択で、アームの無秩序な軌道を使用する。
浮力体；
コギングトルク；浮力体に対して回転するように構成された入力シャフトとを含む発電機；
海の波によって発電機のコギングトルクに打ち勝つように構成された一対の結合されたアーム；を備え、任意選択で、アームの無秩序な軌道を使用する。
【0045】
本発明の別の態様は、本発明によるシステムを備える自律浮遊分析ステーションを提供することであり、自律浮遊分析ステーションは、好ましくは、第１のアームおよび第２のアームの下に水路を備える。
【0046】
本発明のさらなる態様によれば、自律浮遊分析ステーションが提供される。ステーションは、本発明の態様によるシステムを備える。自律浮遊分析ステーションは、好ましくは、システムの主要軸に沿って、第１のアームおよび第２のアームよりもシステムの浸水可能端の近くに配置された水路を備える。
【0047】
好ましくは、システムは、アームの上方にアンテナを含む通信モジュールを備える。
【0048】
システムは、好ましくは、その主要軸に沿って、アームよりもシステムの浸水可能端から離れて配置されたアンテナを含む通信モジュールを備えることができる。
【0049】
本発明の別の態様は、浮力体、入力シャフトを備えた発電機、第１のアーム、第１のアームに旋回可能に結合された第２のアームを含むシステムによるエネルギー発生プロセスを提供することであり；エネルギー発生プロセスは、以下のステップ：水中で、特に波のある水中で、第１の配向に従って浮力体を向けるステップ；第１の配向に対して浮力体を傾けるステップ；浮力体に対して第２のアームを動かすステップ；電気エネルギーを生成するために、第１のアームの回転を通して、第２のアームの運動を発電機に伝達するステップを含み；システムは、好ましくは本発明に従う。
【0050】
好ましくは、伝達するステップにおいて、第１のアームに対する第２のアームの第２の回転スピードは、浮力体に対する第１のアームの第１の回転スピードよりも高くてもよい。
【0051】
好ましくは、伝達するステップにおいて、第１のアームに対する第２のアームの第２の回転加速度は、浮力体に対する第１のアームの第１の回転加速度よりも大きくてもよい。
【0052】
好ましくは、傾けるステップにおいて、浮力体は、少なくとも８°、好ましくは垂直方向または平衡配向に対して傾斜し得る。
【0053】
好ましくは、傾けるステップは、０．１Ｈｚから１Ｈｚの範囲の波の周波数を含むことができる。
【0054】
好ましくは、伝達するステップにおいて、浮力体に対する第２のアームの第２の回転スピードは、浮力体に対する第１のアームの第１の回転スピードよりも高くてもよい。
【0055】
好ましくは、伝達するステップにおいて、浮力体に対する第２のアームの第２の回転加速度は、浮力体に対する第１のアームの第１の回転加速度よりも大きくてもよい。
【0056】
好ましくは、回転スピードは、最大回転スピードまたは平均回転スピードであり得る。
【0057】
好ましくは、回転加速度は、最大回転加速度または平均回転加速度であり得る。
【0058】
本発明の別の態様は、浮力体を有するシステムのギアボックスおよび／または入力シャフトを含む発電機をアクティブ化するために、直列に旋回可能に結合された２つのアームの使用を提供することであり、前記システムは、波エネルギーを用いて電気エネルギーを発生するように構成され；システムは、好ましくは本発明の態様に従う。
【0059】
本発明の別の態様は、浮力体を備えたシステムの入力シャフトを備えた発電機をアクティブ化するために、直列に旋回可能に結合された２つのアームの使用を提供することであり、前記システムは、波エネルギーを用いて電気エネルギーを発生するように構成され；システムは、好ましくは本発明の態様に従う。
【0060】
本発明の異なる態様は、互いに組み合わせることができる。さらに、本発明の各態様の好ましい特徴は、反対のことが明示的に言及されない限り、本発明の他の態様と組み合わせることができる。
【0061】
本発明の技術的利点
本発明は、小さな波を用いて動き、振動する従属アームの特定の組み合わせを提供する。本発明による構成は、アーム、特に電力変換器の回転スピードおよび回転加速度を増加させる。したがって、知られているシステムと比較して、電力発生が増加する。提案されたシステムは、海の波の運動エネルギーを使用可能な電力に変換するのにより効率的である。発電機を作動させる、または実際に電力を生成するコンポーネントは、動作中に海水と接触しないため、腐食が制限され、メンテナンスの必要性が低減される。これは、デバイスが外洋に配備されている場合に特に役立つ。
本発明は、小さな波を用いて動き、振動する従属アームの特定の組み合わせを提供する。本発明による構成は、アーム、特に電力変換器の回転スピードおよび回転加速度を増加させる。したがって、知られているシステムと比較して、電力発生が増加する。提案されたシステムは、海の波の運動エネルギーを使用可能な電力に変換するのにより効率的である。発電機を作動させる、または実際に電力を生成するコンポーネントは、動作中に海水と接触しないため、腐食が制限され、メンテナンスの必要性が低減される。これは、デバイスが外洋に配備されている場合に特に役立つ。
【0062】
本発明のいくつかの実施形態は、本発明の範囲を限定しない図によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】本発明の好ましい実施形態によるシステムの側面切断図の概略図である。
【図2】本発明の好ましい実施形態によるシステムの側面切断図の概略図である。
【図3】本発明の好ましい実施形態によるシステムの横断切断上面図の概略図である。
【図4】本発明の好ましい実施形態によるエネルギー発生プロセスのブロック図の概略図である。
【図5】本発明の好ましい実施形態によるシステムについての、波の周波数および長さ比μに応じてのＲＭＳ平均角速度グラフの概略図である。
【図6A】単純な振り子についての、波の周波数および波の振動のピッチ角に応じてのＲＭＳ平均角速度の概略図である。
【図6B】本発明の好ましい実施形態によるシステムについての、波の周波数および波の振動のピッチ角に応じてのＲＭＳ平均角速度の概略図である。
【図7A】単純な振り子についての、波の周波数および波の振動のピッチ角に応じてのＲＭＳ平均角加速度の概略図である。
【図7B】本発明の好ましい実施形態によるシステムについての、波の周波数および波の振動のピッチ角に応じてのＲＭＳ平均角加速度の概略図である。
【図8A】単純な振り子についての、波の周波数およびピッチ角に対して生成されたトルクマッピングの概略図である。
【図8B】本発明の好ましい実施形態によるシステムについての、波の周波数およびピッチ角に対して生成されたトルクマッピングの概略図である。
【図9A】単純な振り子についての、波の周波数とピッチ角に応じて、生成されるＲＭＳＡＣ電力の概略である。
【図9B】本発明の好ましい実施形態による、垂直回転軸を有するシステムについての、波の周波数とピッチ角に応じて、生成されるＲＭＳＡＣ電力の概略図である。
【図10A】単純な振り子についての、波の周波数とピッチ角の振幅に応じて、生成されるＲＭＳＡＣ電力の概略図である。
【図10B】本発明の好ましい実施形態による、水平回転軸を備えたシステムについての、波の周波数とピッチ角の振幅に応じて、生成されるＲＭＳＡＣ電力の概略図である。
【図11】単一のアームシステムと、本発明の好ましい実施形態によるシステムとの間の異なるスーパーキャパシタ値に対する充電時間の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【0064】
このセクションでは、本発明を図示の例に限定することなく、好ましい実施形態および図面に基づいて本発明の態様をさらに詳細に説明する。本発明の異なる実施形態を通じて、同様のまたは同じ概念を説明するために、同様の参照番号が使用される。
【0065】
現在の説明では、コギングトルクは、回転子の永久磁石と発電機の固定子スロットとの間の電磁相互作用から生じるトルクと見なすことができ、発電機は一般に電気機械と見なすことができる。
【0066】
本明細書に記載された特定の実施形態について記載された特徴は、反対のことが明示的に言及されない限り、他の実施形態の特徴と組み合わせることができることに留意されたい。本発明に特有の特徴に焦点を当てるために、当技術で一般に知られている特徴については明示的に言及しない。例えば、本発明によるシステムは、コンピュータユニットを含むことができるが、そのようなコンピュータは、図面上で明示的に参照されておらず、説明でも参照されていない。
【0067】
「水平」および「垂直」という用語は、システムに関連して厳密に解釈されるべきではない。実際、このシステムは本質的に傾き、波によって駆動されるピッチ角とロール角を示す。したがって、「水平」および「垂直」という用語を解釈する際には、システムの傾きに対応する許容範囲を採用する必要がある。「水平」配向は、一般に、局所的な水面に実質的に平行な配向を指し、「垂直」は、それに対して実質的に垂直な配向を指す。
【0068】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるシステム２を示す。システム２は、海洋環境において波４によって電力を発生するように構成されている。
【0069】
システム２は、水面６を横切る浮遊システムである。波４は、水面６で傾斜変動を生成し、システム２に対して動く。風は波の振幅を増加させ、それらのプロファイルをシャープにする。システム２は浮力があるため、波がそれを掃引すると波４によって持ち上げられる。それらの形状および運動のために、波４は、システム２を不安定にし、システム２を動かし、垂直軸Ｖとしても指定される垂直方向Ｖに対して傾斜させる。
【0070】
システム２の傾斜は、垂直軸Ｖとシステム２の主軸または主要軸８との間で測定される。主軸８は、水面６が平坦である、すなわち波がないとき、垂直軸Ｖに平行である。そのとき、システム２は平衡配向にある。主軸８は、システム２の最長寸法に沿って延び得る。図示の実施形態では、主軸はシステムの高さに沿って延びる。主軸は上端から下端まで延び、下端は、システムが水面に浮いているときに水に浸されるシステムの浸水可能端である。以下で、特徴Ｘが特徴Ｙよりも「低い」と述べられている場合、これは、特徴Ｘがシステムの浸水可能端から特徴Ｙよりも小さい距離に配置されていることを意味する。
【0071】
傾斜角γは、その環境に対するシステム２の傾斜を規定する。傾斜角γは、垂直軸Ｖと主軸８の間である。現在の図では、傾斜角γは８°に設定される。傾斜角γは、ピッチ角αとロール角β（図示せず）の組み合わせである。
【0072】
システム２は浮力体１０を示す。浮力体１０は、エンクロージャ１２を規定し得る。エンクロージャ１２は水密であり、システム２が水面６にとどまる能力を保証する。それはさらに、使用時に腐食性海水環境からシステム２のコンポーネントを保護する。本体は、システム２のウォーターライン１４を規定することができる。ウォーターライン１４は、浮遊ライン１４として指定することもできる。それはまた、システム２の重心１６の位置に接続されてもよい。
【0073】
システム２の機器がウォーターライン１４および重心１６に影響を及ぼすことは、当業者には理解されるであろう。
【0074】
システム２は、システム２が浮いているときに、システム２を事前定義された特権的な配向に向けるための手段を備えることができる。前記手段は平衡手段であってもよい。この配向または基準配向は、垂直軸Ｖおよび主軸８が平行である場合、垂直配向であり得る。例として、平衡手段は浮力体１０の下にバラスト１８を備える。代替として、平衡手段は、浮力体１０内、特にその下半分、好ましくはその底部に釣り合い重り１８を備える。これらのソリューションは、海洋の潮の干満に照らして便利である。さらなる代替として、平衡手段は、環境の固定点に取り付けられたロープに固定されるように意図された固定手段を備えることができる。固定手段は、固定穴を備えることができる。
【0075】
任意選択として、システム２は水路２０を含む。水路２０は、浮力体１０内にチャネルまたは貫通孔を形成することができ、それによって水サンプルを収集するように構成される。水路２０は、システム２を横切る貫通通路であってもよい。それは、好ましくはシステムの主要軸に沿ってウォーターライン１４の下に配置される。それで、水の分析を行うことができる。水質汚染が検出され得る。特定の粒子が観察され得る。一部の生物種が観察され得る。
【0076】
別の任意選択として、システム２は、例えば、水路２０で分析された水、水面６の動きの状態（穏やかな海または荒れた海）、および／またはシステム２のジオロケーションに関連するデータを送信するための通信手段を備える。水状態は、組み込みの加速度計モジュールおよび／またはジャイロスコープモジュールを通して提供され得る。通信手段は、アンテナ２２を備えることができる。アンテナ２２は、浮力体１０の上部にあってもよい。アンテナ２２は、システム２の頂上を形成することができる。通信手段は、アンテナ２２に関連付けられたワイヤレス通信モジュールおよびマイクロコントローラを備えてもよい。
【0077】
本発明によるシステムは、水分析用の浮遊ステーションに組み込むことができる。ステーションは自律浮遊分析ステーションであってもよい。
【0078】
このステーションは、水中の汚染物質の検出、海の波の状態など、さまざまな種類の分析のために構成されている。波の状態には、加速度計および／またはジャイロスコープによる波の動きの強度が含まれる。ステーションは、海中のブイのロケーション信号を提供するためのロケーションモジュールをさらに備えることができる。ロケーション信号は、以下のうちの少なくとも１つによって計算することができる：磁力計モジュール、コンパスモジュール、ＧＰＳ信号、およびそれらの組み合わせ。
【0079】
エネルギーを提供するために、システム２は発電機２４を備える。発電機２４は、浮力体１０内、特にエンクロージャ１２内に配置される。発電機２４は、回転発電機であってもよい。それは特に、第１の回転軸２８の周りを回転する入力シャフト２６を備える。入力シャフト２６が第１の回転軸２８回りに回転すると、発電機２４が発電する。発電機２４は、固定子および回転子を備えることができる。後者には、コイルと永久磁石をそれぞれ装備することができる。結果として得られる回転電気機械は、対抗する電気力を示し得る。回転子は、入力シャフト２６に直接的または間接的に結合される。
【0080】
さらに、システム２は、エンクロージャ１２内に一対のアーム３０および３２を装備する。アーム（３０；３２）は直列に配置される。アームは異なる構成で表されており：第１の構成は実線で提供され、第２の構成は破線で提供される。システム２が波の影響を受けてスイングすると、アームは浮力体１０に対して旋回し、それぞれの慣性によって互いに対しても旋回する。アーム３０および３２は細長い要素である。アームは慣性手段である。それらはレバーを形成し得る。それらは機械的なリンクであり得る。
【0081】
アームは、入力シャフト２６に取り付けられた第１のアーム３０と、第１のアーム３０に取り付けられた第２のアーム３２とを備える。回転軸２８を中心とした第１のアーム３０の回転は、発電機２４に電力を発生させる。旋回ジョイント３４は、アーム３０および３２を回転可能に接続する。したがって、第２のアーム３２の運動および機械力は、第１のアーム３０を通して入力シャフト２６に伝達される。第２のアーム３２の運動は、第１のアーム３０の回転角度を増加させ、変換されるエネルギーを増加させる。これらの運動はまた、入力シャフト２６を中心とする第１のアーム３０の回転加速度を増加させる。第１のアーム３０は、発電機に結合されているので、主アームと見なすことができるが、第２のアームは、その自由度のために補助アームと見なすことができる。
【0082】
旋回ジョイント３４は、第２の回転軸３６を備える。第２の回転軸３６は、第１の回転軸２８と平行であり、第１の回転軸から離れていてもよい。回転軸２８および３６はオフセットされている。第１および第２の回転軸２８および３６は、システム２の主軸８に対して垂直であってもよい。これらの回転軸２８および３６は、概ね水平である。アームは横方向であり、好ましくは回転軸２８および３６に対して垂直である。第１のアーム３０は、少なくとも第１の回転軸２８から第２の回転軸３６まで延びる。
【0083】
発電機２４は、ギアボックスとも指定されるギアリング（図示せず）を備えることができる。ギアリングは、発電機２４の磁気部分および／または電気部分よりも小さくてもよい。入力シャフト２６は、ギアボックスの入力を形成することができる。ギアリングは、少なくとも：１０、または３０、または５０、または１１０、または１５０の増倍比を含んでもよい。ギアボックスは、発電機２４の内側回転子に、特に磁石で結合することができる。したがって、回転子の回転角度は、第１のアーム３０の回転角度に対して増倍される。より多くの電力が生成される。
【0084】
発電機２４は、コギングトルクを受け得る。第２のアーム３２は、水のうねりのために無秩序に動く。次に、第１のアーム３０を介してトルクピークを発電機２４に伝える。それで、任意選択でギアボックスによって乗算されるコギングトルクに打ち勝つことが容易になる。それで、より小さい波により、第２のアーム３２が発電機２４をアクティブ化することができる。表面に小さな起伏を画定する波、または低減された傾斜角γを引き起こす波は、第２のアームのポテンシャルにより、依然として発電機２４をアクティブ化する。したがって、システム２は、より多くの波形構成で電力を発生するように構成される。システム２はより効率的である。数か月または数年という長期間、電気的に自律した状態を保つ。電池管理が容易になる。
【0085】
第１のアーム３０は第２のアーム３２より長く、例えば２倍長い。任意選択として、第２のアーム３２は第１のアーム３０より重く、例えば少なくとも：２倍または３倍重い。短く重い第２のアーム３２は、揺れる能力を高め、第１のアーム３０に突然の力を生成する。その場合、発電機２４の固有のコギングトルクに打ち勝つことが静的により容易になる。第２のアーム構成はまた、入力シャフト２６の回転スピードおよび回転加速度を増加させる。
【0086】
任意選択として、システムは洋上風力タービン（図示せず）と結合される。このシステムは、風力タービンの浮遊ベースを形成し、それによって２つのエネルギー発生ソリューションを組み合わせることができる。
【0087】
別の任意選択として、システムはソーラーパネル（図示せず）と結合される。システムの上部は、太陽にさらされるソーラーパネル設備の浮遊ベースを形成し、それによって２つのエネルギー発生ソリューションを組み合わせることができる。
【0088】
１０ｃｍ×１０ｃｍのソーラーパネルが使用できる。波エネルギー源と太陽エネルギー源は、同じ電力レベル：約１００ｍＷを提供する。これらのエネルギー源は、同じオーダーの大きさのエネルギーレベルを提供し、二重振り子の電磁発電機が一日中働くという利点があり；独特には、波の動きが連続しているため、夜間にである。
【0089】
図２は、本発明の別の実施形態による、荒れた海で発電するためのシステム２を表す。現在のシステム２は、図１に関連して説明したものと実質的に同様であるが、回転軸２８および３６が垂直であるという点で異なる。図２の実施形態は図１の実施形態とは異なるが、両方の実施形態で類似する特徴を指すために同じ参照番号が使用される。両方の実施形態における構成間の違いは、以下で説明される。
【0090】
システム２は、水面６に浮いているように描かれている。使用中、液面を動く波４の伝播により、左から右、前から後ろにスイングする。波４は、システム２の運動に影響を与える非対称プロファイルを示し得る。波がそれを横切るとき、システム２は一方向および反対方向に傾くことが理解される。波が横切った後、システム２は、例えば、振動、スインギングを、次の波がそれを励起するまで続けることができる。任意選択でシステム２よりも波が高くなり得る。
【0091】
システム２は、異なる高さ、異なる曲率、異なる勾配、異なる伝搬スピードの波４のために構成されている。波４は、風によって形成され得る。波４は、重力の変動によって部分的に形成され得る。波は、０．０５Ｈｚから１．２Ｈｚ、または０．１Ｈｚから１Ｈｚの範囲の周波数を示し得る。システム２の配向は、波４に遭うと変化する。そして、システム２の配向変動も、０．０５Ｈｚから１．２Ｈｚ、または０．１Ｈｚから１Ｈｚの範囲の周波数を示す。
【0092】
さらに、浮遊ライン１４またはウォーターライン１４もまた、波が近づくと上下に動く。この垂直運動は、特に回転軸２８および３６が垂直軸Ｖに対して傾斜しているときに、エネルギー発生に影響を与え得る。垂直運動はまた、重心１６を通して観察される。
【0093】
アーム３０および３２は、水密エンクロージャ１２内にウォーターライン１４から離れて配置され、システムの使用時にそれらの位置が水面より上になるようにする。アーム（３０；３２）はウォーターライン１４の上方に位置する。そこでは、システム２の傾斜運動が増幅される。システム２が傾斜角γから傾くと、アーム（３０；３２）で観察される運動インパルスが増幅される。より多くの電力が利用可能である。重心１６に対する距離もまた、システム２が旋回および振動するときの運動増幅に影響を与える。
【0094】
平衡手段、特にバラスト１８は、傾斜角γに対して波４と反対の作用を有する。波４はシステム２を傾け、傾斜角γを増加させるが、配向手段は、重力ベクトルに沿って主軸８を垂直軸Ｖに平行にする。波４は不均衡な構成を引き起こすが、平衡手段は平衡状態または安定した配向を課す。現在の図では、傾斜角γは１５°に達している。表された傾斜角γは、波４の運動によるシステム２の最大傾斜に対応し得る。
【0095】
エンクロージャ１２は、バラスト１８と通信手段、特にアンテナ２２との間に配置される。バラスト１８およびアンテナ２２は、システム２の主要軸に沿って、システム２の両端に垂直にある。水路２０は、浮力体１０と配向手段１８との間の接続部にあってもよい。それは、エンクロージャ１２から離れて垂直に配置することができる。
【0096】
エンクロージャ１２は、発電機２４、第１のアーム３０および第２のアーム３２を収容する。発電機２４は、その回転子がその周りを回転する垂直回転軸２８を備える。回転シャフト２６とも指定されるシャフト２６も、垂直回転軸２８の周りを回転する。シャフト２６は、電力に変換するために機械的エネルギーが供給される機械的入力を形成するため、入力シャフトと見なすことができる。
【0097】
発電機２４は電磁発電機であってもよい。代替として、発電機はダイナモなどの電磁発電機である。さらなる代替として、発電機は、摩擦電気発電機、圧電発電機、またはエレクトレット発電機などの静電発電機である。他の発電機が考慮される。
【0098】
第１のアーム３０は、発電機２４に直接、またはギアリング手段を通して間接的に結合される。ギアリング手段は、発電機２４を装備することができる。ギアリング手段、特にギアボックス３８は、少なくとも５、または１５、または３０、または６０、または１１０、または１５０の増倍比を含むことができる。増倍手段は、第１のアーム３０に対する発電機回転子の回転スピードを増加させる。それはまた、第１のアーム３０および入力シャフト２６に適用される発電機２４のコギングトルクなどのトルクを増加させる。コギングトルクは、発電機２４内の磁気手段から生じ得る。低スピードでは、第１のアーム３０はぎくしゃくした運動を示すことがある。
【0099】
第１および第２の回転軸２８および３６は、システム２の主軸８に平行であってもよい。第１のアーム３０は、第１の回転軸２８に対して本質的に垂直である。第２の回転軸３６は、第１のアームと第２のアームとの間のインターフェースにおいて、後者に対して垂直である。次に、アーム（３０；３２）が旋回し、主軸８に垂直な平行面を掃引する。これらの平面は実質的に水平である。したがって、システム２は、矢印Ａによって表される波の進行方向に関するシステムの配向とは無関係に電力を発生するように構成されている。システムは、波がどこから来るかに関係なく、波を用いて電力を生成するように構成される。
【0100】
現在の図では、シャフト２６に取り付けられた第１のアーム３０は、第２のアーム３２の上方にある。旋回ジョイント３４は、ヒンジ接続であってもよい。代替として、第２のアーム３２は、第１のアーム３０と垂直方向に同じ高さであってもよい。積層されるのではなく、第１のアーム３０の垂直の厚み以内であってもよい。さらなる代替として、第２のアームは第１のアームの上方にあってもよい。
【0101】
発電機２４は、ボール軸受などの回転リンク４０を備えることができる。回転リンク４０は、入力シャフト２６を浮力体１０に回転可能に接続する。回転リンク４０は、少なくとも０．０１６Ｎｓ／ｍの減衰係数を備える。この係数は電力生成を低減する。第２のアーム３２は、回転リンク４０の減衰係数の影響に打ち勝つために、第１のアーム３０をスピードアップする。
【0102】
システム２が垂直平衡配向に対して傾斜すると、アーム３０および３２は、それらの重量および重力のために動く。発生される電気エネルギーを増加させるために、アームには、特定の追加の重量を提供するための追加の質量が提供される。重量は、重りブロックまたは重り要素であり得る。第１のアーム３０は第１の重りブロック４２を含み、第２のアーム３２は第２の重りブロック４４を含み、これらは互いから離れている。第２のアーム３２は、重りブロック４２と４４との間の距離を確保する。
【0103】
第１のアーム３０は、第１の質量Ｍ１とも指定される第１の重量Ｗ１を備え；第２のアームは、第２の質量Ｍ２とも指定される第２の重量Ｗ２を備える。比Ｗ２／Ｗ１、または重量比δは：０．５から１０、好ましくは０．８から５の範囲である。任意選択として、第２の重りブロック４４は、第１の重りブロック４２より重い。第１の重量Ｗ１と第２の重量Ｗ２の加算は、システム２の全体の重量Ｗｏのせいぜい半分を表す。比｛Ｗｏ／（Ｗ１＋Ｗ２）｝の範囲は：２から１０、または２から６である。それで、アームの累積重量は、システムの重量のわずかな部分を表す。アームの配向とそれらの運動は、一般的な平衡とシステムの配向に限定的な影響を与える。したがって、アーム構成によって電力生成が劣化することはない。
【0104】
第１の重りブロック４２は、第１のアーム３０の一端、例えば第１の回転軸２８およびシャフト２６の反対側にあってもよい。第１の重りブロック４２は、第２の回転軸３６にあってもよい。第２のアーム３２を覆ってもよい。それは後者に沿って延び得る。次に、第１の重りブロック４２は、第１の回転軸２８に対する第１のアーム３０の慣性を増加させる。第１の重りブロック４２は、旋回ジョイント３４にあってもよい。
【0105】
第２の重りブロック４４は、第２のアーム３２の自由端にあってもよい。重りブロック４２および４４は、第２のアーム３２の両端にあってもよい。第２のアーム３２は、少なくとも第１および第２の重りブロック（４２；４４）の間に延びるリンクを形成する。第２の重りブロック４４は、第２の回転軸３６に関して規定されるように、第２のアーム３２の慣性を増加させる。
【0106】
ギアボックス３８の増倍係数により、発電機２４に対して第１のアーム３０を維持するコギングトルクは、少なくとも：４ｍＮ．ｍ；または２０ｍＮ．ｍ；または２４ｍＮ．ｍ；または３０ｍＮ．ｍ；または４０ｍＮ．ｍ；または８０ｍＮ．ｍ；または１５０ｍＮ．ｍである。したがって、この増倍されたコギングトルクは、第１のアーム３０の運動を防止し、必然的に入力シャフト２６の運動を防止する。この結果としてのコギングトルクが電力生成のハードルとなっている。それで、第１のアーム３０は、発電機２４をアクティブ化し、それによって電気エネルギーを発生するために、コギングトルクよりも大きな閾値トルクを加える必要がある。第２のアーム３２の利益は、運動インパルスを伝達することによって、アクティベーショントルクを正確に高めることである。
【0107】
システム２は、主軸８の周りの回転を制限するための手段４６を備えてもよい。この手段は、システム２の配向を垂直軸Ｖの周りに保つように構成された配向手段４６であってもよい。配向手段４６は、主軸８の周りに分散されてもよい。それらは直径方向に反対であり得る。配向手段４６は、フィン４６または水中翼を備えることができる。フィン４６は、浮力体１０から突出するブレードを形成することができる。フィン４６は水中に延び、システム２が垂直軸Ｖを中心にスピンしようとするとき、それらの表面が反作用トルクに対抗するので、システム２の回転を遅くする。配向手段４６は、波４がシステム２を動かすとき、アームの運動が助長されるように特に主軸８の周りの安定性を高める。したがって、より多くの電力が発生される。
【0108】
加えて、または円形または球形の代わりに、浮力体１０は多角形のシェルを備えてもよい。浮力体１０は、システムがスピンするのを抑える三角形または正方形の外形を呈することができる。シェルは、配向手段４６の一部であってもよい。他の配向手段が考慮される。
【0109】
別の方法として、水路はシステムの浮遊ラインに配置される。そして、水路は水面６での粒子検出を容易にする。
【0110】
本発明によるシステム２は、電力を発生するための他のモジュールと組み合わせることができる。例示的な例として、システム２は風力タービンと組み合わされる。特に風力タービンのブレード付き回転子のために、第２の発電機を設けることができる。風力タービンは、浮力体の上にあってもよい。浮力体は、浮遊ベースを形成することができる。バラストは、風力タービンの垂直配向を維持するのに役立ち得る。風が吹くと波が起き、風力タービンが回る。風により引き起こされる相乗効果で電力出力が上昇する。パワーピークが観測される。
【0111】
さらに別の例示的な例として、システムは太陽電池と組み合わされる。太陽電池は、日の光で電力を提供する。太陽電池は、アーム３０および３２の上方、例えば浮力体の上部にあってもよい。
【0112】
図３は、本発明による電力を生成するためのシステム２の別の実施形態の概略図を提供する。現在のシステム２は、関連する図１および２で説明したものと実質的に類似または同一であるため、同じ参照番号を使用して同様の概念および特徴を示す。わかりやすくするために、浮力体は省略される。発電機２４は背景に示されている。一対のアーム（３０；３２）を有するシステム２は、二重振り子を有するシステムとも指定される。
【0113】
第１のアーム３０は、第１の長さＬ１を備える。第１の長さＬ１は、前記アームの全長に対応し得るか、またはシャフト２６から旋回ジョイント３４まで測定され得る。第１の長さＬ１は、第１の回転軸２８と第２の回転軸３６との間の距離として規定され得る。第１の長さＬ１は、第１の回転軸２８と第１の重りブロック４２の第１の重心４８との間の距離であってもよい。現在の図では、第１の重心４８は、第１の回転軸２８にあってもよい。第１の回転軸２８は、ギアリング３８の回転軸に対応し得る。代替として、軸２８に沿って平面図内でオフセットされてもよい。
【0114】
第２のアーム３２は、第２の長さＬ２を備える。第２の長さＬ２は、概ね、第２のアーム３２の全長に対応し得る。第２の長さＬ２は、第２の回転軸３６と第２の重りブロック４４の重心５０との間の距離として規定され得る。
【0115】
任意選択として、アームを形成する細長い構造要素が、重りブロック（４２、４４）の自身の重量を考慮して、無視できる重量を示すと考えることができる。各アームは、関連付けられた重りブロック（４２、４４）の重量の最大で：２０％、または１０％、または５％を表す重量を有するロッドを備えることができる。
【0116】
長さ比μとも指定されるμ比Ｌ１／Ｌ２は：１から１０、または１から５、または２から３の範囲であり得る。第２のアーム３２は第１のアーム３０より短く、例えば少なくとも２倍短い。
【0117】
本発明の任意選択として、最短のアームが最も重い。重量比δ／長さ比μの慣性比φまたは比φの範囲は：１から１０、または１から４、または２から３である。
【0118】
２つの質量を有する振動する二重振り子の挙動も、最先端の多数の研究の対象となっている［Ｃｒｏｓｓ，２００５］。この後者のシステムには、小振幅の振動で線形結合によって近似できる軌跡の解析解がある。振動の大きな振幅では、これは振り子の動きの無秩序な挙動の出現をともない、もはや当てはまらない。この場合、段階的な積分法（Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ、Ｖｅｒｌｅｔなど）を使用して、数値解決ツールを使用して運動方程式を解く必要がある。
【0119】
減衰二重振り子の運動学的モデルに注目しよう。（ｘ，ｙ）基準座標系で、ニュートンの第２の法則を使用すると、以下の方程式が得られる：
方程式１：
方程式２：
方程式３：
および方程式４：
方程式１：
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【0120】
Ｔｉは腕「ｉ」の張力、ｃｉはピボットポイント「ｉ」の減衰係数である。ｘ１、ｙ１、ｘ２、およびｙ２は、それぞれ第１の質量ブロックと第２の質量ブロックの位置である。これらの方程式を再整理すると、減衰二重振り子の結合された運動方程式が得られる：
方程式５：
および方程式６：
方程式５：
【数5】
【数6】
【0121】
これらの方程式は、次いで、変数θ１、θ２、
、および
に関する結合された１次微分方程式のシステムとして記述した後、常微分方程式ソルバーを使用して、数値的に解くことができる。
【数7】
【数8】
【0122】
次に、方程式５と方程式６に、海洋の波の曲線を模倣する角度摂動を追加できる。単純なモデルは、波のピッチとロールの摂動のみを考慮に入れることである。ピッチ角をα、ロール角をβと定義することにより、摂動のある減衰二重振り子の運動方程式は次のようになる：
方程式７：
および方程式８：
方程式７：
【数9】
【数10】
【0123】
二重振り子の慣性モーメントは、次のように定義される：
方程式９：
Ｉ＝Ｍ１．Ｌ１２＋Ｍ２．｛Ｌ１２＋Ｌ２２＋２．Ｌ１．Ｌ２．ｃｏｓ（θ１－θ２）｝
方程式９：
Ｉ＝Ｍ１．Ｌ１２＋Ｍ２．｛Ｌ１２＋Ｌ２２＋２．Ｌ１．Ｌ２．ｃｏｓ（θ１－θ２）｝
【0124】
したがって、電磁発電機が位置する軸である第１の回転軸を中心とした中心旋回θ１に加えられたトルクτは、角加速度に比例し、次のように表される：
方程式１０：
方程式１０：
【数11】
【0125】
角度位置、速度、および加速度を見つけるためのこれらの方程式に基づくこの方程式の第１の数値モデリングは、次のような質量と棒の長さにおける、以下のパラメータを持つ単純な振り子と二重振り子に対して提案される：
単一のアームを有する単純な振り子：
Ｗ１＝１ｋｇ、Ｌ１＝０．１５ｍ
二重振り子：
Ｗ１＝０．１ｋｇ、Ｗ２＝０．９ｋｇ、Ｗ１＋Ｗ２＝１ｋｇ、Ｌ１＋Ｌ２＝０．１５ｍ
単一のアームを有する単純な振り子：
Ｗ１＝１ｋｇ、Ｌ１＝０．１５ｍ
二重振り子：
Ｗ１＝０．１ｋｇ、Ｗ２＝０．９ｋｇ、Ｗ１＋Ｗ２＝１ｋｇ、Ｌ１＋Ｌ２＝０．１５ｍ
【0126】
上記の方程式は、システムの挙動を説明するために使用される。さらに、これらの方程式は、加速度と生成される電力を計算するために使用される。
【0127】
図４は、本発明による、エネルギー発生プロセスとも指定される、電力への海の波のエネルギー変換の変換プロセスの図を示す。エネルギー変換プロセスは、例えば、図１から３のいずれか、およびそれらの組み合わせに従って説明したような、電力を生成するためのシステムを含む。
【0128】
このプロセスは、特に以下のように実行される以下のステップを含む：
・水中、特に波のある水中で、第１の配向に従ってシステムの浮力体を配向するステップ１００；
・第１の配向に対して浮力体を傾けるステップ１０２；
・浮力体に対して第２のアームを動かすステップ１０４；
・電気エネルギーを生成するために、第１のアームの回転を通して、第２のアームの運動を発電機の入力シャフトに伝達するステップ１０６；
・生成した電力を貯蔵するステップ１０８、または消費するステップ、注入するステップ。
・水中、特に波のある水中で、第１の配向に従ってシステムの浮力体を配向するステップ１００；
・第１の配向に対して浮力体を傾けるステップ１０２；
・浮力体に対して第２のアームを動かすステップ１０４；
・電気エネルギーを生成するために、第１のアームの回転を通して、第２のアームの運動を発電機の入力シャフトに伝達するステップ１０６；
・生成した電力を貯蔵するステップ１０８、または消費するステップ、注入するステップ。
【0129】
配向するステップ１００において、浮力体を水中に入れる。システム、特に浮力体は、水中部分と浮上部分を備える。その主軸または主要軸は、垂直軸に沿って延び得る。任意選択として、システムは海底または船に取り付けることができる。さらなる任意選択として、システムを別のシステムに固定することもでき；前記システムは、類似または同一である。図１によるシステムは、図２によるシステムに取り付けることができる。配向するステップ１００では、水面に波がなくてもよい。このプロセス中、波の振幅が変化することがある。波の周波数も変化し得る。周波数が不規則になり得る。
【0130】
傾けるステップ１０２では；波はシステムに近づき、横切り、去るように動く。比較すると、波は環境；特にシステムに対して動くのに対し、システムは一般にその慣性のために固定されたロケーションにあると考えることができる。次に、波がシステムを押して、平衡変化を生成する。システムは、図１および２に示すように横に動く。
【0131】
傾けるステップ１０２において、浮力体は、少なくとも：８°、または１５°、または２０°傾斜する。浮力体の傾斜角は、垂直方向および／または平衡配向に対して測定される。
【0132】
システムの横方向の運動に応答して、およびそれ自体の慣性により、動かすステップ１０４で第２のアームが動く。平衡進化と重力は、別の平衡構成に到達するために、第２のアームをより低い位置に向かって回るように促す。
【0133】
伝達するステップ１０６では、発電機が電力を生成する。機械的エネルギーは電気エネルギーに変換される。
【0134】
伝達するステップ１０６において、第１のアームに対する第２のアームの第２の回転スピードは、浮力体に対する第１のアームの第１の回転スピードよりも大きい。この第２の回転スピードは、平均スピードまたは最高スピードである。
【0135】
伝達するステップ１０６において、第１のアームに対する第２のアームの第２の回転加速度は、浮力体に対する第１のアームの第１の回転加速度より大きい。伝達するステップ１０６において、浮力体に対する第２のアームの第２の回転加速度は、浮力体に対する第１のアームの第１の回転加速度よりも大きい。第２の回転加速度は、平均加速度または最大加速度である。
【0136】
例解として、伝達するステップ１０６において、直径４０ｃｍ、重量３ｋｇを備えるシステムは、１００ｍＷのピーク電力を送達することができる。したがって、システムはコンパクトさと電気出力を最適化する。製作にも便利である。
【0137】
伝達するステップは、電力生成のステップ；または機械的エネルギーを電力に変換するステップであると考えることができる。他の考察の下では、プロセスは、電力を生成するステップおよび／または機械的エネルギーを電力に変換するステップを、例えば前記伝達するステップ中またはその後に含むことができる。
【0138】
傾けるステップ１０２の間、および伝達するステップ１０６において、波は、０．１Ｈｚから１Ｈｚの範囲の波の周波数を含む。この周波数範囲は本質的に広く、さまざまな海の状態でさまざまな構成で電力を発生するシステムの能力を促進する。電気エネルギーを発生する確率は、現実的な動作条件で増加する。
【0139】
本発明によるシステムはまた、波の周波数および波の振幅の変動にも適応されている。システムは、不均一な波で電力を発生する。
【0140】
図５は、本発明によるシステムの、波の周波数（Ｈｚ）および長さ比μに応じての二乗平均平方根、ＲＭＳ、平均角速度グラフの概略図を提供する。システムは、図１から３のいずれかに関連して説明されたものと同様または同一であり得る。μ比はアーム長比μ：Ｌ１／Ｌ２に相当する。現在のグラフは、第１のアームでの第１の回転スピード、つまり発電機をアクティブ化するために使用される回転スピードを示す。
【0141】
任意選択でシミュレーションである現在の実験では、周波数ｆと比率μが探求される。二重振り子構成に対して、比率μ（Ｌ１／Ｌ２）と励起周波数ｆの両方の掃引が実行される。周波数は、０．１から１．２Ｈｚの範囲で探求される。
【0142】
現在の実験では、最大傾斜角α＿ｍａｘパラメータは３°に設定される。第１のアームの第１の重量Ｗ１は０．１ｋｇである。第２のアームの第２の重量Ｗ２は０．９ｋｇである。その場合、アームの全重量は１ｋｇである。アームを整列させたときのアームの全長（Ｌ１＋Ｌ２）は０．１５ｍである。μ＝２．５、Ｌ１＝０．１０７ｍ、Ｌ２＝０．０４３ｍで最適値がある。励起周波数に対する最大平均ＲＭＳ角速度θ’１が０．１Ｈｚから０．８５Ｈｚの完全なロッキングのドメインに気付くことができる。さらに、これらのアームの長さによりコンパクトな設計が可能になり、自律型漂流ブイに適している。
【0143】
長さ比μの範囲が１．５から３．５のとき、回転スピードは少なくとも１．５ｒａｄ／ｓである。長さ比μの範囲が２から３のとき、第１の回転スピード（
）は、概ね少なくとも２ｒａｄ／ｓである。それで、第１のアームの回転が基本的に速く、発電機がより多くの電力を提供する。これは、海洋の波の振動から角速度と角加速度への最高のエネルギーハーベスティング変換収率を得るための最適化段階である。
【数12】
【0144】
本発明をより深く掘り下げるために、２．５の最適なμ比（Ｌ１／Ｌ２）で経時的に加速およびスピードを調査することも興味深い。現在の研究では、以下のパラメータが選択される：０．１Ｈｚの波の周波数、および最大ピッチ角α＿ｍａｘ＝８°。
【0145】
比較のベンチマークとして、重さ１ｋｇ、長さ１５ｃｍを有する単一のアームは、ピーク・トゥ・ピーク角速度θ’１＿ＳＰ＿ｐ－ｐ＝１０ｒａｄ／ｓとθ’’１＿ＳＰ＿ｐ－ｐ＝２０ｒａｄ／ｓ２のピーク・トゥ・ピーク角加速度を可能にする。ラベリングＳＰは、単純な振り子構成（片アーム）を意味する。対照的に、２つの旋回可能に接続されたアームを有する本発明によるシステムは、ピーク・トゥ・ピーク角速度θ’１＿ＤＰ＿ｐ－ｐ＝４０ｒａｄ／ｓ、および、
のピーク・トゥ・ピーク角加速度を提供する。ラベリングＤＰは、二重振り子（２つのアーム）構成を意味する。
【数13】
【0146】
後者の値は単純な振り子構成の値よりも高くなるが、２つのシステムの全重量と最大アーム伸長は同じである。本発明は、長さを分割し、重量を分散することによって、回転スピードおよび回転加速度を増加させる。発電機は、振幅と周波数における同じ海洋の波の動きに対して、二重振り子構成（図１から３で参照されるように２つのアーム３０と３２を有する）においてより多くの電力を発生する。
【0147】
図６Ａおよび６Ｂは、単一のアームを有するシステム（図６Ａ）、および本発明による２つのアームを有するシステム（図６Ｂ）のＲＭＳ平均角速度（ｒａｄ／ｓ）の概略グラフを提供する。図６Ａおよび６Ｂのグラフは、システムの振動の周波数（Ｈｚ）および最大ピッチ角α＿ｍａｘ（°）に応じている。現在のシステムは、図２から３に関連して説明したものに対応している。
【0148】
２つのシステムでは、性能のベンチマークを実行するために、１ｋｇの同一の全重量が維持される。０．１５ｍのアーム伸長の同様の最大値が選択される。両方のシステムは、海洋の波の励起を模倣する最大ピッチ角α＿ｍａｘ＝８°を有する０．２３Ｈｚの正弦波低周波によって励起される。次に、システムのリアルタイムピッチ角α（ｔ）は、以下の方程式で求めることができる。
方程式１１：
α（ｔ）＝αｍａｘ．ｃｏｓ（２．π．ｆ．ｔ）
方程式１１：
α（ｔ）＝αｍａｘ．ｃｏｓ（２．π．ｆ．ｔ）
【0149】
図６Ａと図６Ｂの比較グラフから、二重振り子のソリューションでは、平均角速度が高い、より大きなドメインが観察され得る。本発明による２つのアームを有するシステムを有する図６Ｂの状況では、５ｒａｄ／ｓを超えるドメインがより広がっている。２ｒａｄ／ｓ未満のドメインはより小さい。後者の構成では、より一定でより高い電力が利用可能である。
【0150】
マクスウェル－ファラデーの誘導の法則は、経時的に一定の表面Ｓに対して、次を与える：
方程式１２：
ここで
は、磁場
が経時的に流れる表面の無限小ベクトル要素である。
は磁場Ｂの方向ベクトルである。
方程式１２：
【数14】
【数15】
【数16】
【数17】
【0151】
上記の方程式１２から、第１の角速度
は、起電力（ｅｍｆ）とも呼ばれる誘導電圧に直接影響を与えることが推測できる。これは、角速度θ’１（＝ｄθ１／ｄｔ）が大きいほど、発電機の電気出力においてより多くの電力が発生されることを意味する。
【数18】
【0152】
図７Ａと７Ｂは、単一のアームを備えた単純な振り子システム（図７Ａ）と、本発明による２つのアームを備えた二重振り子システム（図７Ｂ）とに対する、波の振動の周波数および傾斜角に応じてのＲＭＳ平均角加速度（ｒａｄ／ｓ２）の概略グラフを提供する。本発明によるシステムは、図２および／または３に関連して説明されたものに対応する。
【0153】
破線は、発電機とその任意選択のギアリングから生じるコギングトルクの影響を表している。この逆起電力は、動くために第１のアームが打ち勝つ必要があるトルクを形成する。コギングトルクを表す破線は、回転加速度レベルが無視できるエリアの境界にある。第１のアームによって伝達される第１のトルクが、始動トルクとも指定されるコギングトルクより小さい場合；その後、第１のアームが所定の位置に固定されたままになり、発電機をアクティブ化することができない。電力へのエネルギーハーベスティングは行われない。
【0154】
これは、発電機の回転を開始するには、第１の回転軸に適用された収穫された力が閾値を達成する必要があることを意味する。この閾値は、発電機の固定子と回転子を分離する磁力からもたらされるが、電磁発電機の軸と変換する動きの角加速度との間の任意のギアボックスを考慮することからももたらされる。この角加速度ｄ２θ１／ｄｔ２（ｒａｄ／ｓ２）のＲＭＳ平均値が計算され、励起周波数ｆ（Ｈｚ）と傾斜角、または海洋の波の振動レジームのピッチ角αに対してマッピングされた。
【0155】
ここでも、これらの比較グラフから、二重振り子構成による高い平均角加速度のより大きなドメインに気付くことができる。本発明によるシステムは、少なくとも２０ｒａｄ／ｓ２のより広いドメインを提供する。本発明はまた、３５ｒａｄ／ｓ２を超える重要な比率を提供する。より安定した、より高い電力が発生される。発電機のコギングトルクに打ち勝ちやすくなる。角加速度がより高いということは、発電機を始動するための機械的効率が向上し、回転スピードが安定している間に発電機内の渦電流による動的トルクに対して送達するための運動エネルギーが増加することを意味する。したがって、二重振り子構造は、単一の振り子構造と比較して、同様のより強力な発電機を効率的な方法で駆動する傾向がよりある。
【0156】
コギングトルク境界を比較することにより、本発明によるシステムは、より小さなピッチ角α振幅でコギングトルクに打ち勝つ。それで、本発明は、より多くの構成で、特により広い励起範囲で電力を生成する。システムは、より多くの状況で、拡張された傾斜範囲で電力を生成する。
【0157】
波の周波数に関して、本発明は、単一のアームデバイスよりも均一な挙動を示す。０．７Ｈｚから１．２Ｈｚの周波数範囲では、システムは４°から１０°の最大ピッチ角αでより多くの電力を生成する。
【0158】
したがって、これは、本発明がより多くの構成で電力を生成することをさらに確認する。本発明はまた、より広い周波数範囲およびピッチ角範囲でより多くの電力を生成する。
【0159】
図８Ａおよび８Ｂは、単一のアームを備えた単純な振り子（図８Ａ）、および本発明による２つのアームを備えた二重振り子システム（図８Ｂ）の、波の周波数とピッチ角αの振幅に対して生成されたトルクマッピングの概略グラフを提供する。本発明によるシステムは、図２および／または３に関連して説明されたものに対応する。マッピングには、トルク変動のあるエリアが含まれる。波励起周波数の範囲は０．１Ｈｚから１．２Ｈｚである。その間、最大ピッチ角αは０°から始まり、１６°に達する。
【0160】
破線は、発電機とギアボックスに起因するコギングトルクを表す。現在の実施形態では、コギングトルクは、第１のアームに加えられる２４．７５ｍＮ．ｍである。
【0161】
比較グラフから明らかなように、本発明は、第１のアームによって発電機に伝達されるトルクを増加させる。参照単一のアームシステムでは、最大トルクは約５００ｍＮ．ｍであるのに対し、本発明によるシステムは１５００ｍＮ．ｍのトルクを提供する。したがって、本発明は、より多くの電力を生成するように構成されている。
【0162】
さらに、単一のアームを備えた参照システムは、ピッチ角αが最大４°に設定されているとき、０ｍＮ．ｍのトルクを示す。対照的に、本発明は、１°から始まるピッチ角振幅αに対して関心があるトルクを提供する。それで、本発明は、低減した励起角度、およびシステムの高さに対して小さい海洋の波の振幅を用いて電力を提供する。
【0163】
図９Ａおよび９Ｂは、単一のアームを備えた単純な振り子（図９Ａ）、および本発明による２つのアームを備えた二重振り子システム（図９Ｂ）に対して１００オームの抵抗チャージを介してワイヤ上で測定された、生成されたＲＭＳ ＡＣ電力の概略図を提供する。
【0164】
本発明によるシステムは、図２および／または３に関連して説明されたものに対応する。回転軸は概ね垂直で、アームは概ね水平で、概ね水平な軌道を描く。
【0165】
生成された電力を調査するために、励起周波数とピッチ角を変化させて、関心のある電力生成を持つドメインを識別する。調査された周波数は、０．２５Ｈｚから０．８Ｈｚまで変化する。最大励起ピッチ角α＿ｍａｘの範囲は３°から１２°である。
【0166】
現実的な条件下では、好ましくない初期条件が与えられた場合、単純な振り子は、特定の波の周波数とピッチ角の振幅が与えられた場合、低振幅の振動状態にとどまり、はるかに少ない電力を生み出し得る。狭いドメインでは、少なくとも６０ｍＷの電力を生成できるが、これはいくつかの用途ではまだ十分ではない。
【0167】
二重振り子は、その無秩序な軌道の挙動のために、そのような振動状態を急速に終了し、初期条件が理想的であるかのように多くの電力を生み出す傾向がある。本発明によるシステムは、図９Ｂのグラフの大部分で少なくとも７５ｍＷを生成する。大きなドメインは１００ｍＷを超えており、電子機器の自律的な電力供給を必要とするいくつかの用途には十分である。
【0168】
実際のテストベンチで得られたこれらの実験結果は、以前の数値モデリングとパラメータの最適化（質量比とアームの長さの比）の傾向を確認する。二重振り子構造は、低周波の海洋の波のさまざまな動きからエネルギーハーベスティングをする傾向がある。
【0169】
図１０Ａおよび１０Ｂは、単一のアームを備えた単純な振り子（図１０Ａ）、および本発明による２つのアームを備えた二重振り子システム（図１０Ｂ）に対して１００オームの抵抗チャージを介してワイヤ上で測定された、生成されたＲＭＳ ＡＣ電力の概略図を提供する。本発明によるシステムは、図１に関連して説明したものに対応する。
【0170】
生成された電力を調査するために、励起周波数ｆ（Ｈｚ）とピッチ角α（°）を変化させて、関心のある電力生成を持つドメインを識別する。周波数範囲は０．２５Ｈｚから０．８Ｈｚである。最大励起ピッチ角αの範囲は３°から１２°である。
【0171】
比較グラフから、二重振り子は依然として動作フレームを広げて、波の外部機械的励起から、より広い範囲の周波数へのエネルギーハーベスティングをロックする傾向があることに気付くことができる。
【0172】
比較すると、生成された電力が少なくとも４０ｍＷであるドメインは、単一のアームよりも本発明の方が大きい。生成された電力が少なくとも３０ｍＷであるドメインに関して、同じ結論が適用される。独特なことに、本発明によるシステムは、少なくとも０．７Ｈｚの周波数でより多くの電力を提供する。本発明はまた、少なくとも１０°の励起角度に対する出力を改善する。
【0173】
図１１は、異なる値のスーパーキャパシタに対して、振り子構造の２つのシステム間で３．３ボルトの値を達成するためのロード時間のギャップの図を提供する。実線は、２つの可動アーム３０および３２を備えた二重振り子構成で、本発明によるシステムの静電容量値に応じて３．３Ｖを達成するためのロード時間を示す。破線は、単一のアームを備えたシステムの静電容量に応じたロード時間を示し、例えば、整列した単一の振り子構成において、２つのアームがしっかりと維持される。それで、それらのインターフェースの旋回ジョイントがブロックされる。
【0174】
本発明は、スーパーキャパシタなどのエネルギー貯蔵デバイスの充電時間を低減することが観察された。少なくとも０．１Ｆ、または０．４７Ｆ、または０．６Ｆの容量を持つスーパーキャパシタは、海分析ステーションおよびワイヤレス通信モジュールに電力を供給するための電気エネルギー貯蔵庫として役立つ。
【0175】
単一のアームシステムと比較して、本発明は充電時間を低減する。本発明は、より高い電圧、例えば少なくとも：３．３Ｖに到達するのがより速い。実験では、１０°の最大ピッチ角α＿ｍａｘで０．４Ｈｚの波励起周波数を用い、０．４７Ｆの容量を備えるスーパーキャパシタを用い；本発明によるシステムは、１７５秒で３．３Ｖの電圧に達する；一方、単一のアームの参照システムは２８５秒必要である。
【0176】
また、本発明が一般に充電レートを改善することも観察され得る。
【0177】
本発明は、静電容量に応じて充電スピードを改善する。現在の図から明らかなように、本発明に対応する曲線は、単一のアームシステムに関連する曲線よりも概ね傾きが少ない。この現象は、少なくとも０．１Ｆの容量を用いるとより明らかになる。
【0178】
海または海洋に関連して定義された特徴は、不均一な表面部分を有する任意の水域に一般化することができる。船の航行によって波が作られることがある。
【0179】
当業者には、本発明の範囲内のさまざまな変更および修正が明らかであるため、特定の好ましい実施形態の詳細な説明は、例示としてのみ与えられていることを理解されたい。保護の範囲は、次の一連の請求項によって定義される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】