背景技术

用于从波浪能产生电能的波浪能转换系统是众所周知的。已经提出了许多不同的系统，包括振荡水柱装置和压差转换器。

振荡水柱(OWC)装置控制并利用开口的、典型的圆柱形腔室内的海水竖直振荡的能量。腔室是半浸没的，腔室的下端对水开放，上端具有截留气穴。波浪力迫使腔室内的水柱像活塞一样运动，在传统的OWC中，活塞运动迫使空气进出腔室。这导致空气流或者通过动力输出系统中的双向涡轮被引导，或者通过单向涡轮而通过阀系统被引导。

这些OWC装置通常需要水来改变方向，并围绕非流线型边缘流动。这增加了系统内的摩擦和能量损失，并且会引入滞后，这会妨碍与波浪运动的良好耦合。相对于系统的功率输出，OWC装置在其构造、安装和锚固中通常也需要相当多的材料。双向涡轮暴露在含盐的空气中，这会增加用于涡轮的耐腐蚀成本和维护的成本。

浸没式压差转换器(其中一些也被称为膜动力转换装置/转换器或膜气动动力转换装置/转换器)利用波浪下方不同位置的流体静力压力差(取决于转换器上方水的竖直高度)在连接到封闭动力输出系统的单元内产生压差。压差导致封闭动力输出系统内的低惯性、低摩擦能量传递流体(如空气)流动，该流动将能量传输至涡轮和发电机(不暴露于任何含盐空气中)。

每个单元通常都设有柔性(通常是纤维增强工业橡胶)膜作为海水和封闭动力输出系统之间的工作表面，柔性膜允许工作表面的几何形状发生很大变化，这可用于提供大的扫掠单元体积。膜的纤维增强保护其在极端条件下免受过度负荷。

Bombora的mWave^TM系统是水下压差转换器的一个例子，其特点是在海床上安装的一系列充气单元。每个单元由单元本体限定，该单元本体具有凹入的单元壁和膨胀的圆顶形柔性橡胶膜工作表面，该工作表面与入射波浪的方向成一定角度。当波浪通过单元时，柔性膜几何形状响应波浪的流体动力压力，单元内的空气被挤压到导管中(通过单元壁中提供的单向止回阀)并通过涡轮。发电机利用涡轮的旋转来发电。空气被循环利用，给膜重新充气，为下一波浪做准备。

Bombora拥有的WO2014/026219描述了一种柔性膜，其横截面长度基本上与单元壁(例如凹入的单元壁)的横截面长度相匹配，使得当完全放气时(当单元上方存在最大流体静力压力(即波峰)时)，柔性膜可以与单元壁相一致，而在膜中没有任何显著的诱导应力。

然而，当膜在完全放气状态下与单元壁相一致时，会出现一个问题，即在再充气过程中会发生静摩擦。

WO’219中描述的膜可以具有珠状或花键状的周边，然后将其夹持到单元本体上的通道或凹槽中。可选地，提供夹持环以将膜的周边夹持到单元本体上。这些固定装置可能存在问题，因为碎片和生物污垢(例如藤壶)会聚集在夹具附近的膜的外表面上。当膜与夹具附近的碎片/藤壶摩擦时，膜在其充气和放气状态之间的重复运动会导致膜的损坏。

同样由Bombora拥有的WO2017/143399描述了一种柔性膜，其膜长度大于膜上两点之间的直线距离。

WO’399的目的是在膜充气/放气期间获得低(优选为零)的膜压力-体积(PV)刚度，以便提高波浪能捕获效率。PV刚度定义为膜压差(即膜上外部压力和内部压力在限定参考点的差值)相对于单元体积的变化率。在使用柔性可偏转膜的情况下，PV刚度仅取决于变化的单元体积的流体静力刚度，这可以通过调节膜的弦长和弦角被调节。

已知膜的膜长度大于弦长，并且通过改变柔性膜的3D几何形状来调节单元的体积，这种已知膜的一个问题是，在充气构造和放气构造之间的偏转过程中会发生弯曲/折皱，从而在充气/放气行程期间在膜的部分中引起高弯曲应力。此外，这些3D预成型膜必须制造成多个部分，这些部分随后通过昂贵的定制工具连接或制造成单个部分。接头在膜中呈现出弱点，该弱点可能易于失效，特别是当膜在极端波浪条件下承受高动态载荷时。

为了增强已知的膜(即增加拉伸刚度)，在橡胶中加入增强纤维和/或网。纤维/网对橡胶的磨损是这种增强橡胶的已知失效模式。此外，膜在充气构造和放气构造之间的基本连续和重复的运动会导致膜的分层。

希望提供一种WEC单元，其至少改善与已知系统相关的一些问题。