專利名稱：具有用于增加流量的翼狀擴(kuò)散體的水下渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及用于增加水下流體渦輪機(jī)上的壓力差以增加每單位面積的功率產(chǎn)額的流體動(dòng)力裝置的使用。本申請(qǐng)公開了一種裝入多維護(hù)罩的水下流體渦輪機(jī)，用于增加用于產(chǎn)生電力的渦輪機(jī)上的壓力差，因而增強(qiáng)渦輪機(jī)效率并降低產(chǎn)生期望量的功率所要求的渦輪直徑。
背景技術(shù)：
使水加速通過(guò)渦輪機(jī)的護(hù)罩的使用是公知的且是實(shí)際的方法。在公海中，類似于陸地上的風(fēng)力渦輪機(jī)，海流的開發(fā)已經(jīng)由大型葉片式渦輪機(jī)占優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，在陸地上，能夠使葉片直徑更小的擴(kuò)散體增強(qiáng)型風(fēng)力機(jī)(DAWT)已經(jīng)熟知多年了，因?yàn)樗鼈冊(cè)谌~片上產(chǎn)生更大的壓力差，因此葉片速度增加，這又有利于低成本和高效率的發(fā)電機(jī)。由于功率與速度的三次冪成比例，小直徑快轉(zhuǎn)葉片可以產(chǎn)生與大直徑慢轉(zhuǎn)葉片一樣多的功率。對(duì)于水下渦輪機(jī)，本文中使用的定義包括整流罩-殼體的前部，吸引并隨后將流動(dòng)集中在渦輪機(jī)的前面。擴(kuò)散體-殼體后部，使流動(dòng)擴(kuò)張，以在渦輪機(jī)后面產(chǎn)生吸力。輸送管-殼體中間芯體，渦輪機(jī)設(shè)置在其中。護(hù)罩-圍繞渦輪機(jī)的包括整流罩、輸送管和擴(kuò)散體的整個(gè)結(jié)構(gòu)。輪葉或葉片-包括擴(kuò)散體的一部分的中空突出結(jié)構(gòu)，用于引導(dǎo)內(nèi)部和外部流動(dòng)， 其可以具有或不具有軸向或徑向的螺距(螺旋)。在19世紀(jì)70年代后期的能源危機(jī)期間，發(fā)展了大量的風(fēng)車結(jié)構(gòu)和專利，包括用于帶護(hù)罩的風(fēng)車的結(jié)構(gòu)和專利。例如，美國(guó)專利4，075，500描述了擴(kuò)散體增強(qiáng)型風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，其中擴(kuò)散體幫助將風(fēng)能集中在葉片上，并且由于在渦輪機(jī)葉片下游的擴(kuò)散體的直徑增加，它增加了葉片上的壓力差，這增加了葉片的速度，并且因此增加了可以產(chǎn)生的功率的量。該專利描述了用于調(diào)節(jié)渦輪機(jī)速度的伺服可控翼型定子進(jìn)口葉片，其在那時(shí)是需要的， 因?yàn)榘l(fā)電機(jī)期望以更穩(wěn)定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，先進(jìn)的固態(tài)電子學(xué)可以克服這個(gè)問(wèn)題。護(hù)罩的使用要求護(hù)罩內(nèi)的流動(dòng)不應(yīng)當(dāng)分離，否則壓力差增強(qiáng)效應(yīng)將失去。在美國(guó)專利4，075，500中，孔34允許外部空氣流入并進(jìn)入渦輪機(jī)葉片下游的護(hù)罩，其激勵(lì)邊緣層并避免它沿著擴(kuò)散體的內(nèi)壁分離。美國(guó)專利4，132，499示出了更復(fù)雜的內(nèi)部通道，其用于收集并分配來(lái)自輸送管外面的空氣并將它傳遞至輸送管的內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)類似的效果。美國(guó)專利4，422，820示出了擾流槽，其也收集并分配來(lái)自輸送管外面的空氣并將它傳遞至輸送管的內(nèi)部，以激勵(lì)邊緣層。但是，這些孔的潛在問(wèn)題是制造成本增加，同時(shí)產(chǎn)生污垢和功能喪失可能性隨著時(shí)間增加。美國(guó)專利4，132，499還示出了位于擴(kuò)散體下游側(cè)的輔助圓形葉片，其幫助在具有整體長(zhǎng)度較短的擴(kuò)散體系統(tǒng)的渦輪機(jī)上產(chǎn)生更大的壓力降。在美國(guó)專利5，324，985中的接下來(lái)的步驟中采取了輔助葉片概念，其中它被制成角度可控的多段。輸送管的所述段之間的狹槽用外部高速空氣幫助激勵(lì)邊緣層。美國(guó)專利7，018，166采用位于風(fēng)輪機(jī)下游的自由轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子也更主動(dòng)地控制流動(dòng)，以減少分離。美國(guó)專利7，094，018采用弓形擴(kuò)散體，以試圖也更好地控制流動(dòng)。對(duì)于在液體中運(yùn)行的渦輪機(jī)可以說(shuō)是一樣的，例如參見F. L. Ponta、P. Μ. Jacovkis 白勺論 JC “ Marine-current power generation bydiffuser-augmented floating hydro-turbines" ,Renewable Energy 33 (2008)，第665-673頁(yè)，其示出了公海中的沖壓式水輪機(jī)是比大型旋轉(zhuǎn)葉片更期望的，特別是關(guān)于大型野生動(dòng)植物的保護(hù)。然而，基于海洋的渦輪機(jī)通常以諸如塔門之類的結(jié)構(gòu)連接至海底，水面處的波動(dòng)力會(huì)是最重要的。本發(fā)明與之前的沖壓式結(jié)構(gòu)不同之處在于擴(kuò)散體上的后部葉片(當(dāng)設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)時(shí)通常是螺旋狀的)。后部葉片可以是螺旋狀的并安裝為使得它們由外來(lái)流體流自由旋轉(zhuǎn)， 當(dāng)流體被吸入通過(guò)整流罩經(jīng)過(guò)內(nèi)部渦輪機(jī)葉片時(shí)，這引起流體相對(duì)于渦輪機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，因?yàn)槊黠@地增強(qiáng)了流速增大。葉片還可以以靜止方式安裝至擴(kuò)散體，并且仍然使渦輪機(jī)產(chǎn)生的流動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)，增加它的效率。公開的其它新穎的流體動(dòng)力裝置進(jìn)一步增加了效率。此外，該設(shè)計(jì)使得本發(fā)明能夠應(yīng)用于水下范圍，并像風(fēng)箏一樣流動(dòng)。因此，能夠以較低的成本配置它，因?yàn)樗恍枰糜谥蔚乃芑蛩T。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的優(yōu)選目標(biāo)是提供新的、改進(jìn)的護(hù)罩，具有前部整流罩、中間輸送管段和后部擴(kuò)散體，漩渦引起葉片增強(qiáng)經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)葉片的流體流，同時(shí)與目前的結(jié)構(gòu)相比，降低護(hù)罩的整體尺寸。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選目標(biāo)是用將進(jìn)一步增強(qiáng)渦輪機(jī)功率的流動(dòng)控制和混合特征增強(qiáng)護(hù)罩的流體動(dòng)力學(xué)性能。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選目標(biāo)是提供一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，其能夠從自由流中獲得比靜止擴(kuò)散體多的能量，并將所述能量轉(zhuǎn)化成增加的渦輪機(jī)功率。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選目標(biāo)是提供一種具有開口端中空螺旋形葉片的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體， 護(hù)罩外部的流動(dòng)使擴(kuò)散體旋轉(zhuǎn)，螺旋形葉片的中空內(nèi)部因此用作泵，以進(jìn)一步增加經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)葉片的流動(dòng)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選目標(biāo)是設(shè)計(jì)單元，使得它能夠像風(fēng)箏一樣流動(dòng)，以使它能夠沿流動(dòng)方向的軸向自然地排成行，并且與固定設(shè)施相比，降低其基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行成本。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選目標(biāo)是采用加壓水動(dòng)力從這種渦輪機(jī)的海上形式獲得功率， 隨后將功率存儲(chǔ)在真空或壓力容器中，以提供更穩(wěn)定的功率輸出。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選目標(biāo)是使得可替換的整流罩和擴(kuò)散體容易互換，以便對(duì)于給定的流速可以獲得期望的阻力水平和優(yōu)化性能。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，用于通過(guò)沖壓式渦輪機(jī)的流動(dòng)加速，該沖壓式渦輪機(jī)通過(guò)輸送管外面的流體流由作用在擴(kuò)散體的中空葉片上的流體動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述葉片以與流動(dòng)方向成一定的迎角從輸送管伸出，作為它的內(nèi)表面和外表面的流動(dòng)延續(xù)，允許來(lái)自輸送管內(nèi)部的流體流準(zhǔn)備進(jìn)入它們，從旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體開始，流體在開口后緣處流出之前由擴(kuò)散體的旋轉(zhuǎn)離心加速，在所述后緣處，所述流體再次由通過(guò)所述流體由后緣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)吸引加速。本發(fā)明的另一方面提供了一種靜止擴(kuò)散體，用于加速通過(guò)渦輪機(jī)輸送管的流動(dòng)，具有盤旋結(jié)構(gòu)的徑向陣列，所述盤旋結(jié)構(gòu)沿徑向方向伸出，以在保持層流的限制范圍之內(nèi)擴(kuò)展內(nèi)部流，盤旋結(jié)構(gòu)被偏斜，以產(chǎn)生與由渦輪機(jī)產(chǎn)生的漩渦相反的漩渦。本發(fā)明的另一方面提供了一種盤旋狀或翼式靜止(靜態(tài))或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，用于加速通過(guò)輸送管的流體流，其中擴(kuò)散體盤旋結(jié)構(gòu)的后緣具有輔助盤旋結(jié)構(gòu)，所述輔助盤旋結(jié)構(gòu)能夠前后以及上下調(diào)節(jié)，隨后向回與擴(kuò)散體表面合成一體。優(yōu)選地，輔助盤旋結(jié)構(gòu)能夠具有第三級(jí)盤旋結(jié)構(gòu)，或進(jìn)一步退回到更加小的盤旋結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)足夠大。優(yōu)選地，所述盤旋結(jié)構(gòu)由輔助徑向翼限制，所述輔助徑向翼在很大程度上順從后緣的伸展，這種翼具有以與主流體流的方向成負(fù)的迎角運(yùn)轉(zhuǎn)的反向機(jī)翼形式。本發(fā)明的另一方面提供了結(jié)節(jié)狀凸起，其推進(jìn)和阻止渦輪機(jī)殼體輸送管的前緣， 以減壓其中所述前緣接近垂直于流動(dòng)方向的高壓區(qū)域。本發(fā)明的另一方面提供了位于擴(kuò)散體結(jié)構(gòu)的表面中的盤旋結(jié)構(gòu)，其具有在峭壁之后的平緩上升坡道，該坡道以與主流體流成小的角度設(shè)置，并且有利地沿流動(dòng)方向加深，這引起力量增強(qiáng)的渦流的產(chǎn)生，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒鼈兗由顣r(shí)拽動(dòng)更多的流體。本發(fā)明的另一方面提供了一種浸入式渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)單元，每個(gè)渦輪機(jī)單元設(shè)計(jì)為依附于繩子漂浮，使得它們?cè)谥髁黧w流中自然地排成行，并且通過(guò)使用與流速成比例變化的浮力和流體抬升力維持它們的升高。優(yōu)選地，多個(gè)單元串聯(lián)連接在一起，使得能夠由單個(gè)錨定點(diǎn)保持垂直設(shè)置的堆。本發(fā)明的另一方面提供了一種渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，包括(a)前輸送管部；(b)流體流加速后部多葉片式擴(kuò)散體；和(c)從通過(guò)輸送管的流體流獲得功率的裝置，其中所述裝置是能漂浮的。優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括下述特征中的任一個(gè)或多個(gè)(d)用于將該設(shè)備約束至海床上的錨定點(diǎn)的線；(e)用于將產(chǎn)生的功率傳輸至錨定點(diǎn)的電纜；(f)龍骨；(g)由渦輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)的中間發(fā)電機(jī)；(h)由渦輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)的中間流體泵；(i)將發(fā)電機(jī)或泵錨定至外部支撐結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)；(j)位于外部支撐結(jié)構(gòu)上的錨定連接點(diǎn)；(k)錨定系統(tǒng)；和 /或(1)將加壓流體輸送至反滲透過(guò)濾系統(tǒng)的流體流管線。在優(yōu)選實(shí)施方式中，錨定系統(tǒng)連接至海底，并且發(fā)電設(shè)備具有輕微的正浮力。在可替換實(shí)施方式中，錨定系統(tǒng)連接至水面艦船或結(jié)構(gòu)，并且發(fā)電設(shè)備輕微的負(fù)浮力。在另一種實(shí)施方式中，該設(shè)備直接連接至諸如船之類的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面提供了一種如在此描述的渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的陣列，該陣列放置在海底，以形成分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，該陣列錨定至海底，以形成海水淡化工廠。本發(fā)明的另一方面提供了一種海上渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括如在此描述的多個(gè)浸入式渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其中每個(gè)發(fā)電設(shè)備具有它自己的通過(guò)壓力管線連接至普通氣體填充的蓄壓器的可變?nèi)萘恳簤罕茫⑶移渲行顗浩骶哂幸簤厚R達(dá)，該液壓馬達(dá)在其釋放加壓水時(shí)以恒定速率或根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的另一方面提供了一種海上渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括如在此描述的多個(gè)浸入式渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，每個(gè)發(fā)電設(shè)備具有它自己的通過(guò)壓力管線連接至壓力容器的可變?nèi)萘恳簤罕?，該壓力容器由水填充但能夠反抗所產(chǎn)生的接近真空排出，壓力容器具有液壓馬達(dá)， 該液壓馬達(dá)在其將水返回到排出的空間中時(shí)以恒定速率或根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的另一方面提供了一種浸入式渦輪機(jī)脫鹽系統(tǒng)，包括如在此描述的多個(gè)浸入式渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，每個(gè)發(fā)電設(shè)備具有它自己的通過(guò)壓力管線連接至公共反滲透過(guò)濾系統(tǒng)的可變?nèi)萘恳簤罕?。本發(fā)明的另一方面提供了一種模塊化可互換整流罩或擴(kuò)散體，其應(yīng)用于如可以由船主采用的小型海上發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，所述船主可能期望將它用于停泊時(shí)的低速水流和航行中的較高的流速，或者用在甲板上用于風(fēng)力發(fā)電。本發(fā)明的另一方面提供了一種模塊化可更換功率艙，用于這種海上發(fā)電機(jī)，其中多個(gè)功率艙選擇能夠產(chǎn)生電力、用于脫鹽的加壓流體、或用于空氣調(diào)節(jié)的壓縮氣體。本發(fā)明的另一方面提供了一種浸入式渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括(a)外部支撐結(jié)構(gòu)； (b)支撐結(jié)構(gòu)的流體流增強(qiáng)前部擴(kuò)散體部；(c)支撐結(jié)構(gòu)的流體流增強(qiáng)后部多葉片部；(d) 渦輪機(jī)葉片；(e)由渦輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)的中間發(fā)電機(jī)；(f)將中間發(fā)電機(jī)錨定至外部支撐結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)；和(g)位于外部支撐結(jié)構(gòu)上的錨定連接點(diǎn)。優(yōu)選地，該發(fā)電系統(tǒng)還包括下述特征中的一個(gè)或多個(gè)錨定系統(tǒng)；繩索系統(tǒng)，連接至所述渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)和所述海底錨定系統(tǒng)；將產(chǎn)生的功率傳輸至所述錨定系統(tǒng)的電纜。 任選地，該發(fā)電系統(tǒng)可以包括龍骨。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該錨定系統(tǒng)連接至海底，并且發(fā)電設(shè)備具有輕微的正浮力。在可替換的優(yōu)選實(shí)施方式中，錨定系統(tǒng)連接至水面艦船或結(jié)構(gòu)，并且發(fā)電設(shè)備輕微的負(fù)浮力。在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該設(shè)備直接連接至諸如船之類的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面提供了一種發(fā)電系統(tǒng)的陣列，其放置在海底，以形成分布式發(fā)電網(wǎng)本發(fā)明的另一方面提供了一種浸入式渦輪機(jī)脫鹽系統(tǒng)，包括(a)外部支撐結(jié)構(gòu)； (b)支撐結(jié)構(gòu)的流體流增強(qiáng)前部擴(kuò)散體部；(c)支撐結(jié)構(gòu)的流體流增強(qiáng)后部多葉片部；(d) 渦輪機(jī)葉片；(e)由渦輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)的中間流體泵；(f)將所述中間泵錨定至外部支撐結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)；(g)位于外部支撐結(jié)構(gòu)上的錨定連接點(diǎn)；(h)錨定系統(tǒng)；和(i)將加壓水傳輸至反滲透過(guò)濾系統(tǒng)的流體流管線。浸入式渦輪機(jī)脫鹽系統(tǒng)的陣列可以錨定至海底，以形成海水淡化工廠。本發(fā)明的另一方面提供了一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，用于通過(guò)沖壓式渦輪機(jī)的流動(dòng)加速， 該沖壓式渦輪機(jī)通過(guò)輸送管外面的流體流由作用在擴(kuò)散體的中空葉片上的流體動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述葉片以與流動(dòng)方向成一定的迎角從輸送管伸出，作為它的內(nèi)表面和外表面的流動(dòng)延續(xù)，允許來(lái)自輸送管內(nèi)部的流體流準(zhǔn)備進(jìn)入它們，從旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體開始，流體在開口后緣處流出之前由擴(kuò)散體的旋轉(zhuǎn)離心加速，在所述后緣處，所述流體再次由通過(guò)所述流體由后緣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)吸引加速。本發(fā)明的另一方面提供了一種加速通過(guò)渦輪機(jī)輸送管的流動(dòng)的靜止擴(kuò)散體，具有以徑向螺旋伸出的盤旋結(jié)構(gòu)的徑向陣列。優(yōu)選地，這種螺旋在概念上順從由渦輪機(jī)產(chǎn)生的漩渦，并在保持層流的限制范圍之內(nèi)擴(kuò)張所述流動(dòng)。優(yōu)選地，盤旋結(jié)構(gòu)還前后調(diào)節(jié)，使得它們?cè)诒P旋結(jié)構(gòu)中其中流體被偏轉(zhuǎn)最少的凹部中是短的，在其中流體被偏轉(zhuǎn)的量最大的頂點(diǎn)處是長(zhǎng)的。優(yōu)選地，盤旋結(jié)構(gòu)還被偏向，使得螺旋狀盤旋結(jié)構(gòu)的上表面比內(nèi)表面偏轉(zhuǎn)的流動(dòng)多，以產(chǎn)生與由渦輪機(jī)產(chǎn)生的漩渦相反的漩渦。


結(jié)合附圖可以最佳地理解本發(fā)明，在附圖中圖1為系統(tǒng)的等距視圖2為具有附加的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定龍骨的系統(tǒng)的等距視圖；圖3為本發(fā)明另一實(shí)施方式的等距視圖，示出了具有位于表面上的用于增強(qiáng)流動(dòng)控制的肋部和凸起的實(shí)施方式；圖如為圖3中的系統(tǒng)的后視圖。圖4b為圖3中的系統(tǒng)的后部等距視圖。圖5為本發(fā)明的為固定式擴(kuò)散體具體優(yōu)化的實(shí)施方式的等距視圖，該固定式擴(kuò)散體具有用于進(jìn)一步增強(qiáng)流動(dòng)控制的后部螺旋葉片以及位于護(hù)罩表面上的肋部和凸起。圖6為圖5中的系統(tǒng)的后部等距視圖。圖7示出了具有附加傾斜擴(kuò)散體的本發(fā)明。圖8示出了固定式擴(kuò)散體的變形，其中擴(kuò)散體分段向遠(yuǎn)處螺旋。在附圖中，僅以舉例的方式圖示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，清楚地理解，說(shuō)明書和附圖僅用于圖示和優(yōu)選設(shè)計(jì)的目的，且不是作為本發(fā)明的限定范圍的限制。
具體實(shí)施例方式總而言之，水下渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)利用多維形狀的護(hù)罩聚積、引導(dǎo)和集中通過(guò)渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的流體。這增加了輸送管中的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子位于其中的部分中的流速，因而增加了來(lái)自所述流動(dòng)的壓力差，根據(jù)這種壓力差獲得能量。任選地可以具有螺旋形葉片的后部擴(kuò)散體對(duì)由渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的漩渦產(chǎn)生反向漩渦。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式包括具有后部螺旋形葉片的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，其由流向整流罩外部的流體驅(qū)動(dòng)。葉片引起旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼈兙哂写蠛穸蕊L(fēng)板相對(duì)于自由流動(dòng)以一定的迎角運(yùn)轉(zhuǎn)的形狀。圍繞渦輪機(jī)的輸送管將流體平緩地引入后部螺旋形葉片的內(nèi)部腔室中。該流體中的一些被帶到四處，并通過(guò)由螺旋形葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力向外加速，并且最終向后，因而吸出更多的流體，并降低渦輪機(jī)后面的輸送管中的壓力。葉片的后部敞開，以允許流體流出。當(dāng)葉片的后緣速度高于內(nèi)部流速時(shí)，在后緣開口處將具有壓力降，其幫助將流體吸出葉片的中空區(qū)域，并再次降低渦輪機(jī)后面的壓力。流出葉片后部的流體移動(dòng)得比葉片慢，因此它沿與葉片相同的旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生漩渦。葉片本身產(chǎn)生與它們的旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦。這兩種漩渦相互作用，漩渦能量轉(zhuǎn)化為加速的流速，再次降低葉片內(nèi)腔中的壓力。這些效果由降低湍流并改善基于文丘里(Venturi)管的吸引效應(yīng)的盤旋部件增強(qiáng)盤旋結(jié)構(gòu)還可以被添加至葉片的后緣，以延伸它們的邊緣長(zhǎng)度，因而增強(qiáng)它們通過(guò)促進(jìn)內(nèi)部/外部混合，幫助激勵(lì)和排出內(nèi)部流體，以降低內(nèi)部葉片壓力來(lái)從葉片的內(nèi)部曳出流體的能力。這些盤旋結(jié)構(gòu)可以位于葉片表面的平面中，或者有利地以該平面成一定的角度， 使得它們前后以及上下調(diào)整。為了促進(jìn)葉片后表面上的層流，該表面可以具有以大致平行于葉片的前緣的螺旋陣列從前向后流動(dòng)的多個(gè)脊(ridges)。盤旋結(jié)構(gòu)以與自由流體流動(dòng)成一定的角度擺放，并以下述方式被偏壓，即，使得流體流上斜坡(ramp)，到達(dá)峭壁(precipice)，在峭壁處由文丘里效應(yīng)引起的低壓使一些流動(dòng)螺旋成漩渦，該漩渦隨后沿著加深槽行進(jìn)，當(dāng)它前進(jìn)時(shí)由更多的曳出流體構(gòu)建強(qiáng)度，直到漩渦越過(guò)后緣。這種渦流具有激勵(lì)邊緣層以促進(jìn)層流的效果，并且一旦到后緣之外，它們?cè)鰪?qiáng)高能外部流與低能內(nèi)部流的混合。整流罩的前緣還可以具有小突或凸起。這些幫助降低否則將在表面垂直于流向的整流罩周圍運(yùn)行的高壓區(qū)域。它們還產(chǎn)生表面渦流，這再次幫助流動(dòng)沿著向下曲線進(jìn)入低壓區(qū)域。當(dāng)在緩流海上條件中運(yùn)行時(shí)，表面效應(yīng)和形阻力(form drag)降低，使得葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠作出折中，以有利于較大表面積方案進(jìn)行繪制。像增加葉片的縱橫比以改善它們的升起/拖曳性能且因此增加它們的旋轉(zhuǎn)速度一樣，可以迫使更多的流體在葉片內(nèi)加速，而不是能夠相對(duì)不受影響地流出中心軸線區(qū)域。 這通過(guò)延伸葉片的靠近保持轉(zhuǎn)子的錐形外殼的后緣實(shí)現(xiàn)?？梢栽O(shè)置其它的內(nèi)部流動(dòng)通道， 以將渦輪機(jī)后面的軸流直接轉(zhuǎn)向徑向葉片中，僅讓該軸流在它已經(jīng)獲得一定的離心加速之后才用葉片后緣中的開口中流出。通過(guò)具有可替換的前部整流罩和后部擴(kuò)散體，可以調(diào)節(jié)這種對(duì)假設(shè)流動(dòng)條件的修整，前部整流罩和后部擴(kuò)散體可以互換，以使得能夠具有優(yōu)選的性能特性。這種特征由于可以由船主采用而對(duì)于小型系統(tǒng)特別有利。大直徑后部旋轉(zhuǎn)螺旋形葉片擴(kuò)散體由于在停泊區(qū)可用而將更加能夠從慢速水流中獲取功率。如果在以較高的巡航航速航行下或者在處于強(qiáng)流的停泊區(qū)中使用，則較小的低拖曳固定式擴(kuò)散體將是足夠的。以一定的流速增強(qiáng)損失為代價(jià)，并且在獲得簡(jiǎn)單性的情況下，擴(kuò)散體可以為前部向外展開的整流罩的靜止制品(static artifact)的其它的部分。為了更好地利用文丘里效應(yīng)以吸引更多的流體通過(guò)渦輪機(jī)，擴(kuò)散體由盤旋結(jié)構(gòu)分成段，以實(shí)現(xiàn)它的包含體積中的更多的部分。本發(fā)明因此包括將盤旋結(jié)構(gòu)與由渦輪機(jī)引起的內(nèi)部漩渦對(duì)齊，以投射長(zhǎng)的螺旋形流徑，因此陡峭部分少，同時(shí)不增加擴(kuò)散體的長(zhǎng)度和直徑。以螺旋曲線向外延伸還導(dǎo)致它們?yōu)檩^小的外徑包圍的橫截面面積比它們簡(jiǎn)單地徑向向外延伸時(shí)將具有橫截面面積大。有利的是，擴(kuò)散體的后緣前后調(diào)整，使得在流動(dòng)被偏轉(zhuǎn)最小量的地方擴(kuò)散體較短，并且在流動(dòng)被偏轉(zhuǎn)較大量的地方擴(kuò)散體較長(zhǎng)。這還用來(lái)最小化表面積，因此最小化表面摩擦。多維后緣盤旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯增加的后緣長(zhǎng)度，以增強(qiáng)文丘里吸引。葉片被以有偏差地以流體動(dòng)力學(xué)的方式設(shè)計(jì)，使得葉片表面中的一個(gè)更加垂直于流動(dòng)，并變得明顯比其它的表面大。這種較大葉片表面隨后將流動(dòng)偏轉(zhuǎn)成后向漩渦，該后向漩渦可以精確地使渦輪機(jī)產(chǎn)生的從擴(kuò)散體內(nèi)部流出的漩渦反向。此外，螺旋形盤旋結(jié)構(gòu)可以具有多個(gè)脊，這些脊被偏向，以沿后面有峭壁的流動(dòng)方向提供緩坡。這些首先引導(dǎo)流體， 但是隨后它們相對(duì)于流動(dòng)呈現(xiàn)增加的角度時(shí)將產(chǎn)生渦流，這種渦流將改善后緣處的高能外部流與低能內(nèi)部流的混合(類似于旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體概念的實(shí)施方式中采用的過(guò)程)。脊相對(duì)于葉片表面以一定的角度終止，產(chǎn)生另外的波紋，其調(diào)整到平行于葉片表面的程度，進(jìn)一步增加了后緣長(zhǎng)度，具有后續(xù)的流動(dòng)混合益處。這些脊還將以與采用類似脊的蛤殼相同的方式使殼體變硬。整流罩的前緣可以具有結(jié)節(jié)狀凸起的特征，這使流動(dòng)結(jié)束，以減小垂直于上、下整流罩表面之間的流動(dòng)的高壓區(qū)域的尺寸。所產(chǎn)生的小的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)再次產(chǎn)生幫助在前緣后面的低壓區(qū)域中維持層流的渦流。雖然已經(jīng)為用在翼截面中而研究了小突起(tubercle)，但本發(fā)明教導(dǎo)了它們用于整流罩將流動(dòng)引入輸送管的用途?？梢蕴砑油饨虞o助輪葉，其將捕獲更多的外部流，并在它經(jīng)過(guò)后緣時(shí)迫使它加速。
9增加的流速將增強(qiáng)文丘里吸引效應(yīng)。這種輪葉可以有利地沿著擴(kuò)散體的后緣，以最大化通過(guò)輪葉和擴(kuò)散體之間的間隙的流動(dòng)加速。這種調(diào)節(jié)環(huán)形輪葉還可以以沿著其前緣的小突起為特征?？梢援a(chǎn)生電力，或者渦輪機(jī)可以驅(qū)動(dòng)泵，以產(chǎn)生將非淡水(non-fresh water)泵送通過(guò)反滲透過(guò)濾系統(tǒng)以產(chǎn)生淡水所要求的60巴的壓力。這對(duì)于水運(yùn)工具會(huì)是特別有用。在干燥氣候中還可以將系統(tǒng)的陣列放置在近海中，來(lái)自多個(gè)單元的水被泵送通過(guò)低成本管道到達(dá)中心海水淡化工廠。為了提供更經(jīng)濟(jì)的將產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)化成電力的方案，而不是為每個(gè)渦輪機(jī)提供單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，渦輪機(jī)可以利用將流體推入儲(chǔ)能裝置的液壓馬達(dá)。能量存儲(chǔ)裝置隨后可以在由高壓管道系統(tǒng)連接的渦輪機(jī)的'場(chǎng)'共享。所述存儲(chǔ)裝置隨后可以包括以恒定工作循環(huán)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的其它液壓馬達(dá)。通過(guò)這種措施，發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施可以享有更好的用途，具有后續(xù)的成本益處。此外，昂貴的發(fā)電設(shè)備在旋轉(zhuǎn)海水密封件之后不再有風(fēng)險(xiǎn)。液壓馬達(dá)可以屬于能夠具有可變排量以使轉(zhuǎn)矩與流速更好地匹配的類型。通過(guò)感測(cè)管線阻力(line drag)并采用它改變排量，以便在高阻力下成比例增加排量，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)這種調(diào)整。這種過(guò)程可以通過(guò)下述方式發(fā)生，即，將液壓缸引入固定管線的軸向彈性部分中，并采用液壓缸移位流體，以直接調(diào)整馬達(dá)的排量。這種存儲(chǔ)可以采用以內(nèi)部壓力保持氣體的容器的形式，流體被壓進(jìn)該容器中，或者采用長(zhǎng)頸瓶的形式，流體從該長(zhǎng)頸瓶中排出，留下局部高真空。前一種形式要求容器能夠承受張力，因此不是理想地適合低成本混凝土。后一種形式具有其自己的處于壓縮的容器， 因此非常適合混凝土，但要求相對(duì)大的安裝深度，以便于足夠高的壓力差可管理地保持它緊湊。擴(kuò)散體的某些特征利用海洋特性的設(shè)計(jì)演化來(lái)改善它的性能-像鯨須前緣一樣的小突起狀，其通過(guò)能夠在停轉(zhuǎn)之前管理更大的迎角而擴(kuò)展控制。-像大型濾食動(dòng)物的用于在它們張開的嘴后面的身體周圍保留層流的腹部一樣的產(chǎn)生脊的長(zhǎng)渦流。-對(duì)后緣的較小的調(diào)整，類似于由海獅等采用的用于產(chǎn)生降低湍流的后緣渦流的調(diào)整。-蛤殼加強(qiáng)?，F(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式10，浸入式栓緊渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。整流罩和輸送管11看起來(lái)如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣普通，但后部擴(kuò)散體14具有輪葉(葉片)，如 14a，輪葉使它旋轉(zhuǎn)并加速通過(guò)輸送管的流動(dòng)。增強(qiáng)流流過(guò)護(hù)罩中的中心，經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)葉片 15，為了輸送管內(nèi)的流動(dòng)，葉片15被優(yōu)化。為了最大化水下系統(tǒng)的可靠性，它們應(yīng)當(dāng)是固定螺距的，但是如果需要最大的效率，特別是對(duì)于在水流變化的地方運(yùn)轉(zhuǎn)的較大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它們可以制成為具有變化的螺距。渦輪機(jī)葉片使芯體12中的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，芯體12由支柱13 固定至輸送管。支柱可以非常薄，像輪輻一樣，以最小地影響流動(dòng)，或者它們可以為定子葉片形式，以進(jìn)一步增強(qiáng)流動(dòng)。擴(kuò)散體14可以連接至輸送管，以能夠通過(guò)多種措施圍繞其軸線自由旋轉(zhuǎn)。在一種實(shí)施方式中，擴(kuò)散體通過(guò)傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸承連接，該旋轉(zhuǎn)軸承可以屬于大直徑的，位于輸送管上，或者在中心，隨后由輪輻13將擴(kuò)散體徑向保持在合適的位置?？梢圆捎幂嗇楆嚵?，因此它們是簡(jiǎn)單的壓緊/受壓構(gòu)件，但隨后對(duì)海藻纏繞存在更多的部件，因此僅一個(gè)或多個(gè)塔門型結(jié)構(gòu)可以用來(lái)將中心12保持到護(hù)罩。擴(kuò)散體還可以具有將它吸向整流罩的磁鐵，拉緊構(gòu)件將它拉回限制在中心艙端部處的旋轉(zhuǎn)位置。在另一種實(shí)施方式中，擴(kuò)散體具有圍繞其輪緣的通過(guò)旋轉(zhuǎn)拉緊構(gòu)件預(yù)加載的滾筒。系統(tǒng)由繩索16a和16b固定在水下合適的位置上，繩索16a和16b連接至護(hù)罩中間附近的耳部9 (僅示出了一個(gè))，因此它將在水流中水平平滑地飄動(dòng)。有利地，繩索位置將位于輸送管中間的正下面，其中護(hù)罩上的阻力將使它向后傾斜，阻止扶正浮力，并使它相對(duì)于水平流體流具有整體迎角。這將增加更多的升力，以抵消由水流向后向下載送的效應(yīng)。 繩索16a和16b會(huì)聚成單條線18，線18經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭(未示出，但對(duì)浮子是標(biāo)準(zhǔn)的)連接至錨定到海底的底座19。所述錨定可以借助于剪切重量(shear weight)，或者可以根據(jù)海底條件，由樁或由傳統(tǒng)錨定方法連接。來(lái)自發(fā)電機(jī)的功率經(jīng)由由纜繩18固定的電纜17傳遞至基座19。來(lái)自多個(gè)這種系統(tǒng)10的功率的收集可以借助于海底的極板網(wǎng)柵。發(fā)電機(jī)19可以為直流發(fā)電機(jī)，其中功率電子元件容納在轂或基座19中。水下直流功率使由海水的場(chǎng)效應(yīng)引起的損耗最小化，這種場(chǎng)效應(yīng)是強(qiáng)電的。用于這種條件的功率電子元件已經(jīng)被發(fā)展用于近海風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)和常規(guī)水下渦輪機(jī)，并且可以應(yīng)用在這里。整流罩和輸送管11以及具有后部螺旋形葉片Ha的擴(kuò)散體14必須彼此聯(lián)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且最后采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件來(lái)形成用于所述尺寸的系統(tǒng)以及用于將遇到的流動(dòng)的葉片的優(yōu)化形狀和數(shù)目。在本文中示出了 7個(gè)后部螺旋形葉片，但更多個(gè)小的葉片是可以預(yù)料的。圖2示出了類似的系統(tǒng)20，增加了龍骨(keel) 21，龍骨21幫助將質(zhì)量中心移動(dòng)到浮力中心的遠(yuǎn)下方，以增強(qiáng)穩(wěn)定性，并且如在帆船中一樣，龍骨本身還幫助動(dòng)態(tài)地穩(wěn)定系統(tǒng)的搖擺，并幫助系統(tǒng)在水流中直線漂移。圖3、如和4b示出了本發(fā)明的另一種實(shí)施方式30，在葉片1 上增加了肋部34和凸起35a，用于進(jìn)一步增強(qiáng)流動(dòng)控制。注意到葉片為薄的結(jié)構(gòu)，以便存在內(nèi)部空間36，該內(nèi)部空間36幫助產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，這種旋轉(zhuǎn)動(dòng)作有效地將水泵送通過(guò)整流罩和輸送管31的內(nèi)部，因此可以由葉片35從水流中獲得更大的功率。此外，整流罩和輸送管31的前緣上的凸起3 進(jìn)一步增加了流動(dòng)性能，如由鯨上的小結(jié)節(jié)所啟發(fā)的那樣。這些"結(jié)節(jié)"(凸塊) 可以放置在整流罩和輸送管31的前緣上，可以降低牽引阻力，并幫助整流罩(擴(kuò)散體)邊緣上的流動(dòng)吸入。作為來(lái)自自然界的實(shí)例，參見www. whalepower. com,并且在于2006年3 月23日公開的美國(guó)在審專利公開號(hào)US2006/0060721中也相對(duì)于描述了機(jī)翼而不是相對(duì)于在此討論的整流罩描述了。在上述圖和實(shí)施方式中，擴(kuò)散體通常旋轉(zhuǎn)，但可以固定至輸送管。圖5和6示出了實(shí)施方式40，其具體設(shè)計(jì)為非旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體類型的?；?9如之前那樣錨定在海底，連接至錨定翼49的繩索46a和46b經(jīng)由線48將系統(tǒng)40固定至基座19。結(jié)節(jié)7 幫助增大整流罩中的流動(dòng)。流動(dòng)進(jìn)入整流罩和輸送管41，并流經(jīng)渦輪機(jī)葉片45，使它們旋轉(zhuǎn)和產(chǎn)生功率。由渦輪機(jī)在由支柱43固定至輸送管41的中心結(jié)構(gòu)42中產(chǎn)生的功率經(jīng)由電纜47傳遞。 后部擴(kuò)散體段44具有固定葉片，如44a，葉片4 具有用于進(jìn)一步增強(qiáng)流動(dòng)的脊74和凸塊75a。圖7示出了圖5的實(shí)施方式，具有連接至葉片4 末端的附加小翼50。這種小翼進(jìn)一步增強(qiáng)流動(dòng)，雖然在水下環(huán)境中，它可能需要周期地清洗漂浮物。圖8示出了固定式擴(kuò)散體的前述實(shí)施方式的變形。渦輪機(jī)61在具有擴(kuò)散體分段 (如64)的輸送管60中運(yùn)轉(zhuǎn)，擴(kuò)散體分段64沿反向漩渦方向四周卷曲。前翼的后緣覆蓋下一個(gè)翼的前緣，以產(chǎn)生通過(guò)間隙的高能流動(dòng)，因此激勵(lì)輸送管內(nèi)的邊緣層，以維持層流。在該實(shí)施方式中，具有錐形脊，所述錐形脊從所述翼上引出并在它們沿四周彎曲時(shí)加深，以連接后緣。這些脊相對(duì)于外部流成一定的角度，以在所述流動(dòng)在所述邊緣上起作用時(shí)引起渦流的形成。這里渦流進(jìn)一步幫助維持層流。本發(fā)明的其它修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員也將是想得到的，并且認(rèn)為所有這種修改落入本發(fā)明的如由隨附權(quán)利要求限定的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，用于通過(guò)沖壓式渦輪機(jī)的流動(dòng)加速，該沖壓式渦輪機(jī)通過(guò)輸送管外面的流體流由作用在擴(kuò)散體的中空葉片上的流體動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述葉片以與流動(dòng)方向成一定的迎角從輸送管伸出，作為它的內(nèi)表面和外表面的流動(dòng)延續(xù)，允許來(lái)自輸送管內(nèi)部的流體流準(zhǔn)備進(jìn)入它們，從旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體開始，流體在開口后緣處流出之前由擴(kuò)散體的旋轉(zhuǎn)離心加速，在所述后緣處，所述流體由通過(guò)所述流體由后緣運(yùn)動(dòng)引起的文丘里效應(yīng)吸引被再次加速。
2.一種靜止擴(kuò)散體，用于加速通過(guò)渦輪機(jī)輸送管的流動(dòng)，具有盤旋結(jié)構(gòu)的徑向陣列，所述盤旋結(jié)構(gòu)沿徑向方向伸出，以在保持層流的限制范圍之內(nèi)擴(kuò)展內(nèi)部流，盤旋結(jié)構(gòu)被偏斜， 以產(chǎn)生與由渦輪機(jī)產(chǎn)生的漩渦相反的漩渦。
3.一種盤旋狀或有翼式靜止或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，用于加速通過(guò)輸送管的流體流，其中擴(kuò)散體盤旋結(jié)構(gòu)的后緣具有輔助盤旋結(jié)構(gòu)，所述輔助盤旋結(jié)構(gòu)能夠前后以及上下調(diào)節(jié)，隨后向回與擴(kuò)散體表面合成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的擴(kuò)散體，其中這種輔助盤旋結(jié)構(gòu)能夠具有第三級(jí)盤旋結(jié)構(gòu)， 或進(jìn)一步退回到更加小的盤旋結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)足夠大。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的盤旋狀靜止或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散體，其中所述盤旋結(jié)構(gòu)由輔助徑向翼限制，所述輔助徑向翼在很大程度上順從后緣的伸展，這種翼具有以與主流體流的方向成負(fù)的迎角運(yùn)轉(zhuǎn)的反向機(jī)翼形式。
6.結(jié)節(jié)狀凸起，推進(jìn)和阻止渦輪機(jī)殼體輸送管的前緣，以減壓其中所述前緣接近垂直于流動(dòng)方向的高壓區(qū)域。
7.擴(kuò)散體結(jié)構(gòu)的表面中的盤旋結(jié)構(gòu)，具有在峭壁之后的平緩上升坡道，該坡道以與主流體流成小的角度設(shè)置，并且有利地沿流動(dòng)方向加深，這引起力量增強(qiáng)的渦流的產(chǎn)生，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒鼈兗由顣r(shí)拽動(dòng)更多的流體。
8.一種浸入式渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)單元，每個(gè)渦輪機(jī)單元設(shè)計(jì)為依附于繩子漂浮，使得它們?cè)谥髁黧w流中自然地排成行，并且通過(guò)使用與流速成比例變化的浮力和流體抬升力維持它們的升高。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中多個(gè)單元串聯(lián)連接在一起，使得能夠由單個(gè)錨定點(diǎn)保持垂直設(shè)置的堆。
10.一種渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，包括a.前輸送管部；b.流體流加速后部多葉片式擴(kuò)散體；和c.從通過(guò)輸送管的流體流獲得功率的裝置，其中所述裝置是能漂浮的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括下述特征中的任一個(gè)或多個(gè)a.用于將該設(shè)備約束至海床上的錨定點(diǎn)的線；b.用于將產(chǎn)生的功率傳輸至錨定點(diǎn)的電纜；c.龍骨；d.由渦輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)的中間發(fā)電機(jī)；e.由渦輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)的中間流體泵；f.將發(fā)電機(jī)或泵錨定至外部支撐結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)；g.位于外部支撐結(jié)構(gòu)上的錨定連接點(diǎn)；h.錨定系統(tǒng)；和/或i.將加壓流體輸送至反滲透過(guò)濾系統(tǒng)的流體流管線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中錨定系統(tǒng)連接至海底，并且發(fā)電設(shè)備具有輕微的正浮力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中錨定系統(tǒng)連接至水面艦船或結(jié)構(gòu)，并且發(fā)電設(shè)備輕微的負(fù)浮力。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，該設(shè)備直接連接至諸如船之類的結(jié)構(gòu)。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備的陣列，該陣列放置在海底上，以形成分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備的陣列，該陣列錨定至海底，以形成海水淡化工
17.—種海上渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的多個(gè)浸入式渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其中每個(gè)發(fā)電設(shè)備具有它自己的通過(guò)壓力管線連接至普通氣體填充的蓄壓器的可變?nèi)萘恳簤罕?，并且其中蓄壓器具有液壓馬達(dá)，該液壓馬達(dá)在其釋放加壓水時(shí)以恒定速率或根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。
18.—種海上渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的多個(gè)浸入式渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，每個(gè)發(fā)電設(shè)備具有它自己的通過(guò)壓力管線連接至壓力容器的可變?nèi)萘恳簤罕茫搲毫θ萜饔伤畛涞軌蚍纯顾a(chǎn)生的接近真空排出，壓力容器具有液壓馬達(dá)，該液壓馬達(dá)在其將水返回到排出的空間中時(shí)以恒定速率或根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。
19.一種海上渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的多個(gè)浸入式渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，每個(gè)發(fā)電設(shè)備具有它自己的通過(guò)壓力管線連接至公共反滲透過(guò)濾系統(tǒng)的可變?nèi)萘恳簤罕谩?br> 20.一種模塊化可互換整流罩或擴(kuò)散體，應(yīng)用于如可以由船主采用的小型海上發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，所述船主可能想要將它用于停泊時(shí)的低速水流和航行中的較高的流速，或者用在甲板上用于風(fēng)力發(fā)電。
21.一種模塊化可更換功率艙，用于如權(quán)利要求20所述的海上發(fā)電機(jī)，其中多個(gè)功率艙選項(xiàng)能夠產(chǎn)生電力、用于脫鹽的加壓流體、或用于空氣調(diào)節(jié)的壓縮氣體。
全文摘要
一種浸入式流動(dòng)增強(qiáng)護(hù)罩型渦輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，具有前部流動(dòng)壓縮段(11)和后部多個(gè)帶翼式擴(kuò)散體段(14)，具有由渦輪機(jī)葉片(15)供給動(dòng)力的支撐在中間的發(fā)電機(jī)(12)，渦輪機(jī)葉片(15)被優(yōu)化，以由通過(guò)前部整流罩和后部擴(kuò)散體/葉片段產(chǎn)生的增強(qiáng)流動(dòng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)F03B3/04GK102203408SQ200980140094
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者拉爾夫-彼得·貝利 申請(qǐng)人:拉爾夫-彼得·貝利