[發(fā)明專利]用于能量提取的裝置和方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980128002.6
• 申請(qǐng)日: 2009-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN102105681A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬修·懷特洛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬修·懷特洛
• 主分類號(hào): F03B13/26
• 分類號(hào): F03B13/26
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 李冬梅;鄭霞

本發(fā)明涉及一種用于在水體中從流動(dòng)的流提取能量的裝置和方法。特別地，本發(fā)明涉及一種用于潮汐流的方法和裝置。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及展開在潮汐流路徑中以將沿線繩傳遞并且被用做驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的機(jī)械能的潮汐能施加在線繩上的受控有浮力的線繩(controlled?buoyant?line)。

使用流動(dòng)的流例如潮汐流中的運(yùn)動(dòng)的水的動(dòng)能以驅(qū)動(dòng)渦輪的能量提取系統(tǒng)是已知的。通常，潮汐流能量提取系統(tǒng)將位于具有快速流動(dòng)的流的區(qū)域中，例如流體在自然形成的阻礙之間流動(dòng)之處。最近已經(jīng)提出，使用可以在較淺的和較緩慢的運(yùn)動(dòng)的水中使用較小的渦輪提供增加的功率輸出的導(dǎo)流管式潮汐能渦輪(shrouded?tidal?energy?turbine)。然而，大多數(shù)導(dǎo)流管式渦輪是定向的并且不可能高效率地捕獲流。它們還必須位于水體的平均低水位下方。此外，導(dǎo)流管式渦輪經(jīng)受高負(fù)荷，并且需要堅(jiān)固的安裝系統(tǒng)。導(dǎo)流管式渦輪還對(duì)海洋生物產(chǎn)生威脅，海洋生物可能被吸入渦輪葉片中。

攔河壩潮汐能系統(tǒng)從勢(shì)能產(chǎn)生能量，并且也已經(jīng)提出了靜水壓頭在高潮和低潮之間的變化。攔河壩能量提取系統(tǒng)需要大量的土木工程和高資金支出。攔河壩系統(tǒng)也具有大的環(huán)境影響，并且僅可以被應(yīng)用于世界上有限數(shù)量的地點(diǎn)。

將是期望的是，生產(chǎn)具有低環(huán)境影響、易于制造和展開、需要較少支持性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并且可以被安裝在各種海底地點(diǎn)中的用于潮汐流的能量提取系統(tǒng)。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供緩解了上文提出的潮汐流能量提取系統(tǒng)的缺點(diǎn)和效率的用于從潮汐流提取能量的方法和裝置。從閱讀以下的描述，本發(fā)明的其他目的和目標(biāo)將變得明顯。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于在水體中從潮汐流提取能量的裝置，裝置包括位于潮汐流中的主體；發(fā)電機(jī)；以及線繩，線繩耦合于發(fā)電機(jī)，使得線繩和發(fā)電機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；其中主體包括實(shí)質(zhì)上以潮汐流的方向取向并且包括用于促進(jìn)主體上的拖曳力以導(dǎo)致主體隨潮汐流的運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)形成物(formation)的拖曳表面，并且其中主體的上述運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致線繩和發(fā)電機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

裝置的主體可以被稱為拖曳主體(drag?body)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于在水體中從潮汐流提取能量的裝置，裝置包括位于潮汐流中的線繩，線繩包括主體，主體具有實(shí)質(zhì)上以潮汐流的方向取向并且包括用于促進(jìn)主體上的拖曳力以導(dǎo)致線繩隨潮汐流的運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)形成物的拖曳表面；以及發(fā)電機(jī)；其中線繩耦合于發(fā)電機(jī)，使得線繩在潮汐流中的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于在水體中從潮汐流提取能量的裝置，裝置包括：位于潮汐流中的主體；耦合于主體的發(fā)電機(jī)；以及線繩，線繩耦合于發(fā)電機(jī)，使得線繩和發(fā)電機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；其中主體包括拖曳表面，拖曳表面實(shí)質(zhì)上以潮汐流的方向取向并且包括用于促進(jìn)主體上的由潮汐流引起的拖曳力以導(dǎo)致主體和發(fā)電機(jī)相對(duì)于線繩的運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的至少一個(gè)形成物。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了用于在水體中從潮汐流提取能量的裝置，裝置包括位于潮汐流中的線繩，線繩包括用于促進(jìn)線繩隨潮汐流的運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)形成物；以及發(fā)電機(jī)；其中線繩耦合于發(fā)電機(jī)，使得線繩在潮汐流中的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

因此，裝置可以使用水體中的來自潮汐流的動(dòng)能并且將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)的機(jī)械能。線繩耦合于發(fā)電機(jī)，使得動(dòng)力(kinetic?force)導(dǎo)致線繩被展開為受控的長(zhǎng)度，并且線繩的機(jī)械運(yùn)動(dòng)被用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的在某些方面的重要的特征是提供了界定了拖曳表面的主體。拖曳表面以潮汐流的方向取向(并且可以平行于流)，并且在主體上產(chǎn)生的拖曳力導(dǎo)致其在潮汐流中運(yùn)動(dòng)。這與以前的提議相反，以前的提議使用潮汐流的推力推進(jìn)帆或其他平面構(gòu)件以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。這樣的提議依賴于易碎的部件和復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。相反地，本發(fā)明的實(shí)施方案允許使用具有大體積的主體，并且這種主體利用表面產(chǎn)生拖曳力以產(chǎn)生主體的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了在水體中從潮汐流提取能量的方法，方法包括以下步驟：

設(shè)置發(fā)電機(jī)和線繩，線繩耦合于發(fā)電機(jī)使得線繩和發(fā)電機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；

將主體設(shè)置在潮汐流中，主體包括實(shí)質(zhì)上以潮汐流的方向取向并且包括用于促進(jìn)主體上的拖曳力以導(dǎo)致主體隨潮汐流的運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)形成物的拖曳表面；

允許主體隨潮汐流運(yùn)動(dòng)，使得線繩和發(fā)電機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了在水體中從潮汐流提取能量的方法，方法包括以下步驟：