[发明专利]用于将流体运动转换为电功率的系统和方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及将流体运动转换为电功率，并且具体地涉及包括将潜流转换为电功率的可重构的可移动结构的系统。

背景技术

目前迫切需要发展清洁能源。因为地球的大多数表面由水覆盖，所以水基系统由于其容量庞大从而针对能量生成具有最大潜能。由于水的质量和力比任何空基系统的质量和力大很多倍，所以导致潮汐的重力效应提供大量的能量。移动甚至只是几千立方英尺的水所需要的能量也将占据等同于风能或者太阳能的难以置信的空域或物理陆地量。因此，潮汐可以提供大量的可再生能量，该可再生能量优于其他可再生能源形式若干数量级被利用。

作为例子，芬迪湾具有40英尺(12.2米)的潮汐变化。每天移动水质量的能量是绝对巨大的。这是一种自然产生的地理现象，其可以在人造潮汐区被复制。

目前的水基能量生产的重点集中于水力涡轮机，这类似于包括螺旋桨的风力涡轮机，其被固定到发电机。然而，类似于风力涡轮机，水力涡轮机需要非常有选择性的布置以产生足够的动力。即，水力涡轮机通常需要放置在具有显著液流流动的区域。水力涡轮机通常也是大的、复杂的、不易部署的笨重设备。水力涡轮机通常也需要不理想的时间量来部署。对于前方运行基地(FOB)和可以获益于水基能量生产的类似应用，在多种情况下的部署速度以及部署灵活性会是重要问题。

美国公开号2010/0276934描述可以包括主线、指引线、拖曳元件和分割线的用于从流体液流产生电功率的系统。该系统可进一步包括与主线相接触的旋转体。当主线通过流体液流被调动时，旋转体可以适于旋转。该系统也可以包括通过旋转体驱动的发电机。

DE 29 05 157 A1描述通过使用用于发电的水转部件来运行的水电厂。

因此，具有考虑至少一些上述讨论的问题以及可能的其他问题的系统和方法将是可取的。

发明内容

本公开的例子大体涉及用于将流体运动转换为电功率的系统和方法。相比于通常需要显著的液流流动的水力涡轮机，该系统和方法可以被用在大量的流体或速度环境中。在这方面，相比于通常需要显著的液流流动的水力涡轮机，该系统和方法可以被用在弱液流或其他低速度环境中。例子还可以提供多种配置用于电力循环的不同阶段，和/或增加自由度的数量以考虑到不同方向的流体运动。

根据一个例子，提供用于将流体运动转换为电功率的系统，该系统可部署在流体中。该系统包括支撑结构和连接至支撑结构的可移动结构。在一个例子中，该系统可部署在流体的表面之下；并且在这个例子中，当被部署时，支撑结构可以被系到被配置为保持支撑结构直立的浮标。在另一些例子中，该系统可以部署在流体的表面上或仅部分在流体的表面下。

支撑结构包括被配置为将机械能转换为电能且由电能提供电功率的发电机组件。可移动结构具有三个或更多个自由度，并且被配置为在电力循环的发电阶段期间产生用于由发电机组件转换的机械能，其中在该阶段流体运动作用在可移动结构上。

可移动结构在发电阶段期间具有第一配置和在电力循环的恢复阶段期间具有不同的第二配置。在这方面，在第一配置中的可移动结构具有比在第二配置中的可移动结构更大的正交于流体流动的表面面积。

在一个例子中，可移动结构通过电缆被连接到发电机组件，所述电缆在发电阶段期间允许可移动结构运动远离支撑结构且在恢复阶段期间允许可移动结构运动回到支撑结构。

在一个例子中，流体具有大体垂直于笛卡尔坐标系的第一轴线且平行于笛卡尔坐标系的第二和第三轴线的表面，并且其中流体运动具有第一轴线分量、第二轴线分量或第三轴线分量中的一个或更多个。在这个例子中，支撑结构可以包括转节结构，其被配置为允许可移动结构随着流体运动的第二轴线分量和第三轴线分量的运动。此外或替代地，支撑结构可以包括被配置为允许可移动结构随着流体运动的第一轴线分量的运动的可枢转导向结构。

在一个例子中，可移动结构包括底座和耦接到底座且从底座延伸的顶篷或许多翅。顶篷/翅可以均包括主表面和次表面，且主表面具有比次表面更大的表面面积。在这个例子中，顶篷/翅可以均被安排成其主表面朝向第一配置中的流体运动方向，并且被安排成其次表面朝向第二配置中的流体运动方向。

在更具体的例子中，可移动结构可以包括围绕底座圆周地延伸的顶篷，该顶篷围绕底座可折叠从而从第一配置到第二配置重新配置可移动结构。在另一例子中，可移动结构可以包括围绕底座圆周地延伸的多个翅，并且每个翅可以围绕底座可旋转以便在第一和第二配置之间重新配置可移动结构。