專利名稱：從水流中獲取能量的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從水流中獲取能量的設(shè)備，尤其是從潮汐汽流中獲取能量的設(shè)備。同 時盡管本發(fā)明的設(shè)備特別適合于從潮汐變化引起的水流中獲取能量，但應(yīng)該認為本發(fā)明的 設(shè)備可以用于從無論是潮汐還是其它方式引起的任何水流中獲取能量，并且因此貫穿說明 書全文提及的潮汐流包括任何形式的水流。
背景技術(shù)：
之前已經(jīng)提出并且應(yīng)用了很多不同形式的潮汐發(fā)電機。目前已知或應(yīng)用的潮汐流 發(fā)電機具有缺點。尤其是已知的一些潮汐發(fā)電機不是特別有效率。另外如果在可能遇到碎 片或其它異物的區(qū)域中操作潮汐發(fā)電機會導(dǎo)致其被損壞。此外如果潮汐發(fā)電機正在操作中 的水平面突然下降會導(dǎo)致發(fā)電機坐落在水體的底面上，發(fā)電機會被損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的從水流中獲取能量的設(shè)備，其克服或減輕了上述 缺點中的一個或多個，或至少提供對于已知潮汐發(fā)電機的一種高效的選擇方案。本發(fā)明的 其它目的和優(yōu)點將通過下面的描述呈現(xiàn)出來。本發(fā)明一方面，盡管不是必須的最主要方面，提供一種從流動水中獲取能量的設(shè) 備，所述設(shè)備包括具有一對間隔開的本體的漂浮組件，所述本體至少部分可漂浮，一個細長 的流路位于所述本體之間并且在其中縱向延伸，一葉輪組件位于所述流路中，所述設(shè)備適 于至少部分淹沒在水體中以淹沒所述流路，所述葉輪組件被通過所述流路的水流引發(fā)轉(zhuǎn) 動，以及在所述漂浮組件上的從所述轉(zhuǎn)動的葉輪組件中獲取能量的裝置。優(yōu)選地本體具有可變化的浮力以使得設(shè)備能夠淹沒或部分淹沒在水中。本體可以 包括可選擇性地填充或排出水的中空壓載箱或艙，可以提供選擇性的一個操作泵或多個操 作泵用于填充壓載箱或艙或從壓載箱或艙中將水排出。為了從本體中將水排出，一個或多 個泵可以包括船底泵。填充一個或多個箱的水適于從設(shè)備所定位的水體中獲得。漂浮組件的本體可以包括一對間隔開的浮子、浮筒或殼體(此后統(tǒng)稱為“浮子”)， 漂浮組件可以是雙體船結(jié)構(gòu)。間隔開的浮子可以限定至少部分流路的內(nèi)壁。為了這個目 的，各個浮子具有內(nèi)壁并且浮子的內(nèi)壁限定了曲面，該曲面形成了流路的至少部分內(nèi)表面， 其中各自浮子的曲面彼此相對。優(yōu)選流路為基本上圓形的橫截面，并且浮子的曲面可以形 成為橫截面的部分圓弧?？商鎿Q地，流路可以由支承在浮子之間的細長的流路限定元件限定而成。流路限 定元件可以包括管狀或部分管狀的元件使得其成為類似管狀的構(gòu)造。流路限定元件可以在 它的下部開口或繞著它的外圍封閉。優(yōu)選浮子向下延伸到與流路和葉輪的底側(cè)平齊或延伸到流路和葉輪的底側(cè)下方， 使得如果浮子坐落在設(shè)備定位的例如河床或海灣的表面上，流路限定裝置和葉輪組件不會 被破壞。這樣允許設(shè)備在大潮汐范圍的區(qū)域內(nèi)使用。
優(yōu)選浮子的船首限定成引導(dǎo)進入流路的錐形狹道，以利于引導(dǎo)浮子之間的水流并 且通過流路。浮子的船尾可以具有相似結(jié)構(gòu)使得設(shè)備可以在由于潮汐作用引起的汽流相對 于漂浮組件在相反方向的水體中也可以操作。漂浮組件的引導(dǎo)和尾隨端也可以是朝向流路 的錐形橫截面以引導(dǎo)水流向流路。在特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，漂浮組件的引導(dǎo)和/或尾隨端可 以向外呈圓錐形張開。
優(yōu)選漂浮組件至少在其可操作引導(dǎo)端包括在流路上方向前突出于漂浮組件的端 部元件，端部元件在船首的構(gòu)造中向前呈錐形。漂浮組件的尾隨端設(shè)置相似的端部元件。端 部元件降低了波浪對漂浮組件的影響。一個或各個類似船首的端部元件適于設(shè)置在漂浮組 件的相對本體之間并且在向外并沿其縱向延伸。類似船首的端部元件適于密封中空艙和/ 或由可漂浮材料例如泡沫塑料形成或填充至少部分可漂浮材料例如泡沫塑料。優(yōu)選防護裝置或保護罩設(shè)置在漂浮組件的引導(dǎo)和/或尾隨端以防止較大碎片、動 物或其它材料進入流路。防護裝置或保護罩可以是橫跨通道或流路的前方和后方延伸的包 含多個桿或其它細長元件的籠狀結(jié)構(gòu)。流路適于在其整個長度上具有恒定的橫截面，盡管如此它可以具有后面提及的 變化的橫截面。更適合地，葉輪組件的最大直徑達到流路橫截面直徑的85%并且優(yōu)選為 80%。更適合地，葉輪組件包括中心支承在流路限定元件內(nèi)部的細長的葉輪組件。葉輪 組件可以是雙向的使得其可以不考慮通過流路的流動方向而有效運轉(zhuǎn)。葉輪組件適于包括細長的軸組件和沿著軸組件間隔定位布置的多個葉片組件，各 個葉片組件具有多個葉片。葉片組件可以是具有內(nèi)部轂、外部環(huán)和在轂和環(huán)之間延伸的葉 片的轉(zhuǎn)動體的形式。葉片組件適于安裝得隨著軸組件轉(zhuǎn)動并且設(shè)置一個傾斜度以從水流中獲得最大 能量。離合裝置可以設(shè)置在相應(yīng)葉片組件之間使得一個葉片組件或轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動獨立于其 它葉片組件或轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動，借此，一個葉片組件或轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動將不會影響到其它葉片 組件或轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動。各自的離合組件可以設(shè)置在各個葉片組件或轉(zhuǎn)動體和軸組件之間。 離合組件可以選擇性地接合或脫離。各個葉片組件或轉(zhuǎn)動體的葉片的傾斜度可以選擇性地調(diào)整，以確保以最大轉(zhuǎn)速驅(qū) 動驅(qū)動軸而從水流中獲得最大能量，或者使得葉片能夠被平放例如用于維修目的。轉(zhuǎn)動體或葉片組件可以包括位于流路相對端部的轉(zhuǎn)動體或葉片組件和至少在其 中間的一個中央轉(zhuǎn)動體或葉片組件。一個或各個中央轉(zhuǎn)動體或葉片組件轉(zhuǎn)動體適于具有比 相對端的轉(zhuǎn)動體小的直徑。流路可以減小直徑，例如在鄰近一個或各個中央轉(zhuǎn)動體或葉片 組件處設(shè)置窄部或腰部以保持在轉(zhuǎn)動體或葉片組件和流路側(cè)壁之間的間隙基本上相同。優(yōu)選葉輪組件的軸組件優(yōu)選通過直角變速箱例如圈齒輪和小齒輪箱接合到輸出 軸，并且輸出軸適于驅(qū)動能量獲取裝置。能量獲取裝置適于包括發(fā)電機。輸出軸可以通過 離合器接合到發(fā)電機。發(fā)電機的極性可以基于水流方向和葉輪組件的轉(zhuǎn)動方向而顛倒。發(fā)電機適于位于在漂浮組件上側(cè)的室中。所述室適于基本上不透水以防止例如水 流過漂浮組件的端部到達位于室內(nèi)的發(fā)電機。所述室適合位于漂浮組件的上側(cè)的凹進處。 該凹進處適于至少部分限定在本體內(nèi)。漂浮組件可以由任意適合的材料例如木材、玻璃加強塑料、或金屬例如鋁制成。


為了更好地閱讀理解本發(fā)明 并且進入到實際效果，將會結(jié)合示出本發(fā)明優(yōu)選實施 例的附圖進行說明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的從潮汐汽流中獲取能量的設(shè)備的前視圖；圖2是圖1設(shè)備的后視圖；圖3 (a) (b) (c) (d) (e)和(f)示出了圖1設(shè)備的組成部件的前視圖；圖4是圖1設(shè)備的部分截面視圖；圖5是圖1設(shè)備沿A-A線的放大截面視圖；圖6是栓系本發(fā)明設(shè)備的支撐組件的側(cè)視圖；圖7和8分別示出了設(shè)備被栓系的方式的平面和側(cè)面視圖；圖9示出了設(shè)備在水體中運轉(zhuǎn)的前視圖；圖10和11是從潮汐汽流中獲取能量的設(shè)備的第二實施例的從上方和下方的等軸 視圖；圖12、13和14是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖10設(shè)備的側(cè)視圖和俯視圖；圖15是圖10和11的設(shè)備沿圖13的B-B線的放大縱向截面視圖；圖16是圖10至15的設(shè)備去掉了偏轉(zhuǎn)板并且沒有發(fā)電機室的上方等軸分解視圖；圖17是圖10至15的設(shè)備的浮筒的等軸視圖；圖18示出了設(shè)備的浮筒和流體管道路或通道之間的關(guān)系；圖19是管道和轉(zhuǎn)動體組件的平面視圖；圖20和21示出了另一管道結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)動體組件的等軸和平面視圖；圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)備的分解視圖；以及圖23和24示出了圖10至15的設(shè)備在流動水體內(nèi)的等軸視圖和后視圖。
具體實施例方式首先根據(jù)圖1至3，其示出了根據(jù)本發(fā)明的從潮汐汽流或其它水流中獲取能量的 設(shè)備10，該設(shè)備包括殼體組件11，其為雙體船結(jié)構(gòu)并且包括一對間隔分開的殼體12。殼體 12至少具有錐形船首13 (并且優(yōu)選還具有如圖5所示的錐形船尾14)使得殼體組件11能 夠在水流中朝向船首13或船尾14操作，而不改變殼體組件11的方位。此外，殼體12能夠 在設(shè)備10定位的地方至少部分或全部淹沒在水中，為此，每個殼體12提供一個或多個壓載 箱或壓載艙15 (見圖3 (c))。一個或多個泵(未示出)連接到箱或艙15并且可操作地同步 向各自的殼體12上的艙或箱15填充水使得殼體12至少部分下沉。箱或艙15還可以被排 空水以去除箱或艙15內(nèi)的水提供的壓載重量。支承在殼體12之間并且縱向延伸的是中空的流路限定元件或管道16，其限定了 具有部分圓形橫截面的延伸的細長流路或通道17，流路或通道17在底側(cè)開口。如圖1和 2.3(a)和(b)所示，元件16如此定位使得它不在殼體12下方延伸并且因此不增加殼體組 件11的正常吃水深度。在流路17內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有葉輪組件19(見圖4和5)，其被徑向延伸的支柱20支承 使得圍繞縱向延伸的軸線轉(zhuǎn)動，支柱20位于殼體組件11的相對端部(并且如果需要的話沿著葉輪組件19間隔定位)。葉輪組件19包括中心固定的細長支承體21和沿著支承體 21間隔定位排列的多個葉片組件22。如圖1、2、4和5所示，葉片組件22具有的最大直徑 使得其與流路17的部分環(huán)形壁23徑向向內(nèi)相間隔。優(yōu)選葉片組件22的最大直徑為流路 17直徑的60% -85%。這樣有效地限定了葉片組件22的外部直徑和流路17的壁23之間 的間隙24，以便形成風(fēng)險效應(yīng)(venture-like effect)并確保水加速通過間隙24。另外， 間隙24允許水中的海洋生命或異物或其它物質(zhì)通過而不會損壞葉輪組件19。 每個葉片組件22包括多個徑向延伸的葉片25。葉片25可以具有固定的選定傾 斜度以使得設(shè)備在水體中操作時根據(jù)預(yù)期的水體流速獲取最大能量。可選擇地，葉片25 可以通過支承體21上的調(diào)整機構(gòu)改變傾斜度。這樣葉片25的角度能夠在滿翼(fully feathered)的非操作位置和能夠從水流中獲取最大能量的位置之間變化。葉片組件22連 接到裝有軸承的普通驅(qū)動軸26(圖5中的虛線示出)，驅(qū)動軸26在支承體21內(nèi)部縱向延 伸。各個葉片組件22的葉片25的傾斜角度能夠通過各自的調(diào)整機構(gòu)進行調(diào)節(jié)以達到軸26 的最快轉(zhuǎn)動并由此從水流中獲取最大能量。葉片組件22還通過各自的離合器或類似的傳 動裝置(未示出)連接到軸26，離合器或類似的傳動裝置允許一個葉片組件22相對于其它 葉片組件22以不同速度轉(zhuǎn)動，同時允許驅(qū)動力從各個葉片組件22傳遞到軸26上。傳動裝 置可以包括例如液壓傳動裝置或機械傳動裝置。葉片組件22的葉片25在它們的工作表面上可以具有向外伸出的鰭或類似物以增 加從水流傳遞到葉片組件25的能量。鰭可以減少水脫離葉片25表面的滑移量。細長的支承體21適于具有足夠的直徑以便將水展開并在流路17內(nèi)形成增加的壓 力。盡管如此支承體21的直徑不應(yīng)造成船首在操作中的波動。如圖3(f)所示，通過在流路17的內(nèi)壁23上提供多個沿圓周分隔開的導(dǎo)向件27 以達到獲取能量的更高效率，導(dǎo)向件27從流路壁23徑向向內(nèi)突出一短距離并且沿基本上 平行于流路17的軸線延伸。導(dǎo)向件27可以防止由于葉輪組件19的轉(zhuǎn)動引起通過流路17 的水的螺旋運動，使得更多下游葉片組件22的運轉(zhuǎn)更加高效。葉輪組件19的軸26經(jīng)由定向變速箱連接到正確嚙合以驅(qū)動位于殼體組件11頂 部的發(fā)電機28。發(fā)電機28位于封閉的發(fā)電機室29內(nèi)部，其將發(fā)電機28相對于部件進行遮 蔽。如果需要冷卻發(fā)電機28，可以使用位于設(shè)備10內(nèi)的電熱交換器或水冷散熱系統(tǒng)。發(fā)電 機28可以是任意已知出售的型號和功率的發(fā)動機，基于設(shè)備10的尺寸、設(shè)備10的使用區(qū) 域和該區(qū)域的可用水流進行選擇?；谠O(shè)備10的尺寸和它的可能有不同的潮汐流的目標(biāo)定位地點，可以要求附加 的起動或自身發(fā)動能源接合到發(fā)電機28以使得發(fā)電機28能夠啟動。在這里的設(shè)置中，來 自軸26的驅(qū)動力通過變速箱提供的驅(qū)動鏈被傳送到液壓馬達/泵組合。來自泵的液壓輸 出供應(yīng)到液壓蓄能器并且第二液壓馬達與發(fā)電機28相配合，接收液壓流體的第二液壓馬 達達到預(yù)定蓄能器壓力就能夠使得第二液壓馬達撞擊啟動發(fā)電機28。一旦撞擊啟動接合， 軸26通過離合系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機28使得葉輪組件19的持續(xù)轉(zhuǎn)動能夠直接通過變速箱驅(qū)動 發(fā)電機28。液壓馬達驅(qū)動系統(tǒng)還會記錄流動/驅(qū)動方向并且設(shè)置得嚙合到符合流動方向要 求的定向齒輪。漂浮的設(shè)備10優(yōu)選設(shè)置為單方向流動系統(tǒng)(河流或擺動系泊處上的單元)使得 設(shè)備10不需要反轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)并且依靠流動/壓力能夠決定是否需要蓄能器和液壓馬達系統(tǒng)。如圖6至8示出了用于栓系設(shè)備10的樁組件30，樁組件30包括可以被打入河床 或其它水體中的豎樁31，樁31通常在下游側(cè)支撐豎立的導(dǎo)軌32。轉(zhuǎn)動輪架33附著在導(dǎo)軌 32上在豎直方向上沿 相反方向運動。輪架33包括定位中心點34，其上連接有保持支柱35， 保持支柱35接合到殼體組件11的船首。支柱35通過或連接到樁附近的浮子36，浮子36 使得輪架33隨著例如潮汐高度變化引起的水平面變化沿著導(dǎo)軌32上下移動，震動吸收器 37(見圖5)可以設(shè)置在殼體組件11的船首和樁30之間，使得由于擺動運動和或與任何無 法預(yù)料的物質(zhì)接觸所產(chǎn)生的破損風(fēng)險降到最低。如圖8中的虛線所示，另一個導(dǎo)軌32可以 設(shè)置在樁組件30的相對側(cè)以使其導(dǎo)向另一個輪架33，這樣一個設(shè)備10可以接合到單個樁 組件30的一側(cè)并且一個設(shè)備10接合到樁組件30的另一側(cè)，使得一個設(shè)備10能夠獨立于 另一個設(shè)備10隨著各自的輪架33沿著導(dǎo)軌32上下運動。殼體組件11可以采用不同于上述的設(shè)置保持在水的流動/涌流中的方向。例如， 殼體組件11能夠栓系到擺動系泊處使得船首13 (或船尾14) 一直指向迎面而來的水流。無 論殼體組件11的船首端還是船尾端栓系在位于船前方的樁上都會達到這樣的效果。使用 這種形式的系泊方式，當(dāng)潮汐變化時，殼體組件11圍繞樁擺動指向水流動方向。在另一種設(shè)置中，使用上述的殼體組件11具有相似的船首構(gòu)造和船尾構(gòu)造的雙 端部構(gòu)造，殼體組件11的兩端能夠固定/栓系在四個樁或柱30之間，樁或柱30為如圖6至 8所描述的類型，具有通過隨著潮汐的上升和下降的浮子的調(diào)整而上升和下降的輪架33。 根據(jù)系泊的形式，多個設(shè)備10能夠交錯或直線定位來使得柱30被多個設(shè)備所使用。樁或 柱30位于設(shè)備10的船首和船尾的各個角處?？蛇x擇地，一個樁或柱30可以設(shè)置在船首并 且一個樁或柱30設(shè)置在船尾。由于殼體組件的前方和后方是鏡像的，當(dāng)潮汐到來時，殼體 組件11的船首指向流動方向并且當(dāng)潮汐退去時，船尾14指向流動方向，此時船首13實際 上成為殼體組件11的船尾。葉片組件22的葉片25可以在傾斜度上自動反轉(zhuǎn)或基于流動 方向按照要求通過本領(lǐng)域已知裝置選擇性地反轉(zhuǎn)，保證發(fā)電機28在任意方向上都能運轉(zhuǎn)。在另一種系泊設(shè)置中，設(shè)備10可以用相同方式栓系在船系泊浮筒上，或可以包括 一個浮筒，設(shè)備10通過船首13栓系/固定到河/江的岸邊，或者柱和另一個臂上；其以基 本直角從殼體組件11固定到岸邊。直角臂能夠用作組合厚板材通道以易于進入設(shè)備10進 行維修等。通道/厚板材被鉸接以便于隨著潮汐上升和下降并且船首繩索也將設(shè)備維持在 其位置上。如圖9所示，當(dāng)設(shè)備10在運轉(zhuǎn)時，殼體組件11被壓載使得它可以半淹沒地漂浮在 水體39中并且隨著潮汐上升和下降。殼體12優(yōu)選通過裝滿壓載箱15充分淹沒以降低風(fēng) 或浪的影響并且優(yōu)選可以淹沒到至少達到葉輪組件19的上平面并且最好使得流路或通道 元件16完全淹沒。壓載箱或艙15可以充滿或部分充滿水使得船在水下定位以保證葉輪組 件19完全淹沒。如果在低潮時沒有水，殼體組件11會坐落在設(shè)備10所在的海、河或江的 底部，并且當(dāng)流路或通道元件16位于殼體組件11的底部或船脊骨的上方，它和包含在其內(nèi) 部的葉輪組件19將不會被破壞。當(dāng)水返回時殼體組件11會隨著水平面的上升而上升。一旦水流通過殼體組件11，殼體組件11的錐形殼體12在船首13 (或船尾14)的 相對側(cè)面形成錐形狹道38以成為漏斗狀并且引導(dǎo)水流入浮子12之間并且通過流路17。引 導(dǎo)進入流路17的水接觸到葉輪組件19并且由于與葉片組件22相互作用，軸26轉(zhuǎn)動以驅(qū)動發(fā)電機28。由于流過通道17的可用橫截面積因為葉輪組件19在其中而被減小，固有限 的區(qū)域而形成更大壓力/流動以驅(qū)動葉片組件22。發(fā)電機28可以安裝制動器，可以在驅(qū)動結(jié)束后鎖定發(fā)電機和葉輪組件19使得無 論任何原因都停止轉(zhuǎn)動。發(fā)電機28產(chǎn)生的電能可以通過電纜傳輸(經(jīng)由使用的支柱35和樁31)，下降到海 床并穿過鄰接的陸地到達要求傳輸能量的區(qū)域。 鋅正極可以設(shè)置在殼體12上，用作損耗元件以防止老化和生銹或電解。葉輪組件19可基本上在結(jié)構(gòu)上有變化并且設(shè)計得能夠獲取最大能量。葉輪組件 19可以包括任意數(shù)量的葉片組件22并且葉片組件22可以是各種各樣的設(shè)計。殼體組件11可以由任意適合的材料例如木材、玻璃加強塑料、鋁或任意其它材料 或材料的組合制成。葉輪組件和其構(gòu)件和相關(guān)構(gòu)件適于采用抗腐蝕材料例如不銹鋼制成。根據(jù)圖10至16，其示出了從潮汐汽流或其他流，尤其是快速流中獲取能量的設(shè)備 40，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，設(shè)備40與圖1至9中的設(shè)備10同樣包括浮力體或漂浮組件 41，其包括一對空心浮筒42，其中一個是另一個的鏡像。浮筒42具有錐形船首43和船尾 44，盡管如此，基于水流的方向船首43可以作為船尾44并且反之亦然。此外浮筒42還具 有在圖17和18中更清楚示出的縱向延伸的凹面45，其形成基本為圓形截面的通道或流路 47的內(nèi)壁46的組成部分。浮筒42在它們的上表面還具有凹進處48。如圖16所示，一對浮筒42彼此相對設(shè)置并且在浮筒42之間設(shè)置上方和下方填充 部分49和50，填充部分49和50具有與表面45的半徑相同的內(nèi)部曲形壁面51和52 (見圖 15)以形成通道47的環(huán)形內(nèi)壁46的另外部分，并且當(dāng)其與表面45組合限定了通道47的封 閉外圍內(nèi)部(不同于圖1至9的設(shè)備10的通道或流路結(jié)構(gòu))。上部填充部分49還可以包 括一個或多個基底部54，其跨越相對的凹進處48并且與凹進處48在設(shè)備40內(nèi)限定了適 于容納發(fā)電機的發(fā)電機室56的擴大的上部凹進艙55 (見圖10至15)。浮筒42的船首43 和44的內(nèi)部曲面和漂浮組件41的上表面和下表面在漂浮組件41的引導(dǎo)和尾隨端限定了 進入通道47的引導(dǎo)和尾隨端的錐形入口，使得有助于引導(dǎo)水進入通道47。錐形入口可以是 截頭圓錐體結(jié)構(gòu)的橫截面，其遠離通道47的相對端部而增大。浮筒42能夠至少部分或全部淹沒在設(shè)備10所定位的水里，并且一個或多個艙底 泵57設(shè)置在各個浮筒42內(nèi)使得從浮筒42抽水以增加浮筒的浮力。另外的一個或多個泵 (未示出)用來同時將水泵入浮筒42，浮筒42為壓載箱工作，至少部分下沉或淹沒浮筒42 和設(shè)備40。設(shè)備40還包括位于漂浮組件41的船首和船尾的錐形端部元件58，端部元件58由 于密封的空腔體或具有浮力的材料例如泡沫塑料而具有浮力并且形狀與常規(guī)船首相同。端 部58能夠基于水相對于漂浮組件41的流動方向吸收波浪的能量并將波浪引導(dǎo)到漂浮組件 41的側(cè)面。端部58設(shè)置在通道47的上側(cè)并且向外延伸到浮筒42之間并且超過漂浮組件 41的船首43和船尾44?？煞蛛x的防護裝置59設(shè)置在漂浮體41的引導(dǎo)和尾隨端跨越相對的浮筒42，并且 防止較大物體或動物進入通道47。防護裝置59可以是任意結(jié)構(gòu)，可以簡單地形成為在設(shè)備 40的前部和后部相對的浮筒42之間延伸的橫桿，而不必是示出的籠子結(jié)構(gòu)。葉輪組件60可轉(zhuǎn)動地安裝在通道47內(nèi)(見圖15，18和19)，其被支承得以圍繞縱向延伸軸轉(zhuǎn)動并且位于通道47中央。該實施例中的葉輪組件60包括通過各自的軸63連 接或安裝在共同的軸63上的一對相對的類似的端部葉輪或轉(zhuǎn)動體61和中央葉輪或轉(zhuǎn)動體 62。各個軸63支承在細長的軸承室65內(nèi)的軸承64中，其通過徑向延伸的支柱66安裝在 通道47的中央，支柱66具有翼形橫截面以使得流過通道47的阻力最小。
各個葉輪61 (見圖18和19)包括外圓環(huán)67，中心轂68和徑向延伸在轂68和環(huán)67 之間的多個葉片69。其它葉輪62都是相似結(jié)構(gòu)。環(huán)67具有的最大直徑使得與通道47的環(huán) 形壁46徑向向內(nèi)間隔開。優(yōu)選前部和后部葉輪62的環(huán)67的最大直徑是通道47的內(nèi)徑的 60%-85%,使得在環(huán)67和通道47的壁46之間形成間隙70以造成風(fēng)險效應(yīng)(venture-1 ike effect)，并確保水加速通過間隙70并且進一步允許水中的海洋生物或異物或其它材料通 過而不會破壞葉輪組件60。在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，壁46的內(nèi)徑為Im并且環(huán)67的外徑為800mm。 中央葉輪62的最大直徑比引導(dǎo)和尾隨葉輪61的直徑小。這樣可以保持或使得通過通道47 的水的動能在通過引導(dǎo)葉輪61之后所損耗的能量恢復(fù)。各自的葉輪61和62的葉片69安裝成圍繞它們的縱向軸轉(zhuǎn)動以使得葉片69的傾 斜度改變以適應(yīng)通過通道47的水流。這樣葉片69的角度能夠改變或能夠在滿翼(fully feathered)的非操作位置(此處葉片69基本上平放于沿通道47縱向延伸的徑向平面)和 在能夠從水流中獲取最大能量翼位置(feathered position)的任一個面之間變化。葉片 69的傾斜度調(diào)整機構(gòu)能夠根據(jù)通過通道47的水流自動調(diào)整，或葉片傾斜度能夠選擇性地 調(diào)整，例如通過能進入通道47的不同的調(diào)整機構(gòu)。葉輪的各個葉片69的傾斜度能夠被同 步調(diào)整。雖然圖18和19示出的通道47在其長度上具有恒定的直徑，但可以在其兩端部的 中間設(shè)置窄部或腰部71并且如圖20和21所示隨著中央葉輪62調(diào)整。這樣保持間隙70 基本上在各個葉輪61和62處相同并且進一步使得通過中央葉輪62的水流加速。葉輪組件60的軸63通過直角變速箱例如圈和小齒輪組72與向上延伸進入到發(fā) 電機室56的主輸出軸73連接(見圖15)。輸出軸73通過另一個直角變速箱74和離合器 75連接到位于室56內(nèi)的發(fā)電機76。發(fā)電機76可以是任意已知出售的型號和功率的發(fā)動 機，其基于設(shè)備10的尺寸、設(shè)備10的使用區(qū)域和該區(qū)域的可用水流進行選擇。作為可替換 的傳動裝置，軸63可以通過液壓傳動連接到發(fā)電機76。為了防止通過通道47的水由于葉輪組件60的轉(zhuǎn)動形成螺旋運動，可在在通道47 內(nèi)設(shè)置沿通道47縱向延伸并且徑向向內(nèi)突出的多個沿圓周間隔開的導(dǎo)向件77。在圖22中 更清楚地示出了稍微改進的能量獲取設(shè)備78的形式，其包括具有四個間隔葉輪80的葉輪 組件79。導(dǎo)向件77從通道壁46徑向向內(nèi)突出一短距離并且基本上平行于流路47的軸線 延伸，確保更多下游轉(zhuǎn)動體80更高效地運轉(zhuǎn)。圖23的設(shè)備78還包括位于四角的接合凸耳 81以利于通過適合的提升裝置將設(shè)備78提升進入和升出水中并且進一步能夠作為栓系索 耳用于通過栓系繩82栓系或錨定設(shè)備78。如圖23和24所示，位于水體83中的設(shè)備40 (或78)與箭頭C所指的水流方向保 持一致。改變浮筒42的浮力以保證通道47全部淹沒在水體83中并且在水平面84下方 (見圖24)。水流通過通道47會引起葉輪組件49和軸63的轉(zhuǎn)動并且會通過輸出軸傳遞到 發(fā)電機76用于產(chǎn)生電能，電能可以通過合適的電纜供應(yīng)到陸地或用于其它用途。上述的能量獲取裝置可以用作在高水流區(qū)域中的可漂浮浮筒，具有延伸到海岸線或其他浮筒的通道。可以設(shè)置多個上述設(shè)備并且用于維修目的，漂浮組件應(yīng)該易于漂浮到 維修地點。如水位退下一樣，設(shè)備可以在靠近岸邊的地方使用，它能夠坐落在河床或類似物 上而不會破壞葉輪組件。 上述實施例中的浮筒42可以具有限定浮筒內(nèi)部和外部表面的外殼并且限定了內(nèi) 部空腔或具有浮筒錐形相對端部的壓載箱。浮筒42可以具有任意形狀和尺寸。浮筒或浮 子之間的水流通道優(yōu)選具有圓形橫截面但也可以是其它形狀的橫截面。葉輪組件也可以是 不同于上述示例中的其它結(jié)構(gòu)并且可以只具有上述一個葉片組件或轉(zhuǎn)動體或多個葉片組 件或轉(zhuǎn)動體。說明書全文中使用的詞語“包括”或“包含”代表存在涉及的特征、整體和部件但 不排除存在或附加一個或多個其它特征、整體、部件或其組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到上述實施例的所有變型和改進都落入本發(fā)明的權(quán)利 要求限定的范圍和界限內(nèi)。
權(quán)利要求
一種從水流中獲取能量的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有一對間隔開的本體的漂浮組件，所述本體至少部分可漂浮，一細長的流路位于所述本體之間并且在其中縱向延伸，一葉輪組件位于所述流路中，所述設(shè)備適于至少部分淹沒在水體中以淹沒所述流路，所述葉輪組件被通過所述流路的水流引發(fā)轉(zhuǎn)動，以及在所述漂浮組件上的從所述轉(zhuǎn)動的葉輪組件中獲取能量的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述本體具有可變化的浮力以使得設(shè)備能夠被淹沒 或部分淹沒在水中。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述本體包括適于選擇性地填充或排出水的中空壓 載箱或艙。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的設(shè)備，其中漂浮組件的所述本體包括一對間隔 開的浮子、浮筒或殼體。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述間隔開的浮子、浮筒或殼體限定流路的至少部 分內(nèi)壁。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中各個所述浮子、浮筒或殼體具有內(nèi)壁，所述內(nèi)壁具有 限定了流路的至少部分內(nèi)表面的曲面，并且其中各自浮子、浮筒或殼體的曲面彼此相對。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述流路為基本上圓形的橫截面并且浮子、浮筒或 殼體的曲面是橫截面的部分圓弧。
8.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的設(shè)備，其中所述流路被支承在浮子、浮筒或殼體 之間的細長的流路限定元件所限定。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述流路限定元件包括管狀或部分管狀元件。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述流路限定元件在它的底側(cè)開口或圍繞它的周 邊全部封閉。
11.如權(quán)利要求1至10中任意一項所述的設(shè)備，其中所述浮子、浮筒或殼體向下延伸到 與流路的底側(cè)平齊或延伸到流路的底側(cè)下方。
12.如權(quán)利要求1至11中任意一項所述的設(shè)備，其中各個所述本體具有所述船首和船 尾并且其中所述船首和船尾限定引導(dǎo)進入流路的錐形狹道。
13.如權(quán)利要求1至11中任意一項所述的設(shè)備，其中漂浮組件的引導(dǎo)和尾隨端具有朝 向流路的錐形橫截面以引導(dǎo)水流向流路。
14.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述漂浮組件至少在其可操作引導(dǎo)端包 括在流路上方向前突出于漂浮組件的端部元件，所述端部元件在類似船首構(gòu)造向前呈錐 形。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中一個或各個類似船首的端部元件設(shè)置在相對的本 體之間并且向其外部和沿縱向延伸。
16.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中防護裝置或保護罩設(shè)置在漂浮組件的引 導(dǎo)和/或尾隨端以防止碎片或動物進入流路。
17.如權(quán)利要求1至16中任意一項所述的設(shè)備，其中所述葉輪組件的最大直徑達到流 路橫截面直徑的85%。
18.如權(quán)利要求1至17中任意一項所述的設(shè)備，其中所述葉輪組件包括細長的軸組件 和沿著軸組件間隔定位布置的多個葉片組件，各個葉片組件具有多個葉片。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述葉片組件包括具有內(nèi)部轂、外部環(huán)和在內(nèi)部 轂和外部環(huán)之間延伸的葉片的轉(zhuǎn)動體。
20.如權(quán)利要求18或19所述的設(shè)備，其中所述葉片組件通過各自的離合組件安裝到所 述軸組件上，借此，一個葉片組件或轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動獨立于其它葉片組件或轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動。
21.如權(quán)利要求19或21所述的設(shè)備，其中各個葉片組件或轉(zhuǎn)動體的葉片的傾斜度是可 調(diào)整的。
22.如權(quán)利要求18至21中任意一項所述的設(shè)備，其中所述轉(zhuǎn)動體或葉片組件包括位于 流路的相對端部的轉(zhuǎn)動體或葉片組件和至少一個在其之間的中央轉(zhuǎn)動體或葉片組件，一個 或各個中央轉(zhuǎn)動體或葉片組件的直徑比相對端部的轉(zhuǎn)動體的直徑小。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述流路在鄰近中央轉(zhuǎn)動體或葉片組件處直徑減
24.如權(quán)利要求18至23中任意一項所述的設(shè)備，其中葉輪的所述軸組件接合到輸出 軸，所述輸出軸適于驅(qū)動能量獲取裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述能量獲取裝置包括發(fā)電機。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述發(fā)電機位于在漂浮組件的上側(cè)的發(fā)電機室
全文摘要
一種從水流尤其是潮汐汽流中獲取能量的設(shè)備(10)，該設(shè)備包括具有一對間隔開的漂浮體(42)的漂浮組件(41)，在漂浮體(42)之間，細長的流路或通道(47)內(nèi)設(shè)置葉輪組件(61)，其能夠驅(qū)動漂浮組件(41)上的發(fā)電機(76)。本體(42)包括或限定能夠填滿或部分填滿水以使得流路或通道(47)淹沒的壓載箱。
文檔編號F03B13/10GK101970854SQ200880126652
公開日2011年2月9日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者N·A·史密斯 申請人:N·A·史密斯