流体动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于水力发电的流体动力系统，系统包括用于停泊的浮式结构，浮式结构包括大致水平的转子(12)、用于将撞击水变流至下冲流路和漫顶流路以驱动转子的变流装置(13,15)，以及通过转子的转动发电的发电机。此外，本发明专利技术还公开了一种网络化的系统、停泊锚和停泊方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水力发电，更具体地说，本专利技术涉及一种用于从河流、洋流、潮流和波浪能发电的流体动力系统。此外，本专利技术还涉及一种锚和一种停泊方法。
技术介绍
与有限的矿物燃料不同，可再生能源取之不尽、用之不竭。人们普遍认为，矿物燃料燃烧时释放的温室气体会导致气候变化和全球温度上升。因此，增加再生能源的使用，不仅有利于可持续发展，而且有利于环境保护。水电是一项在世界现存可再生能源输出中占有重要比例的商业技术，绝大部分水电能量输出通过大型水电项目采用涡轮利用被大坝截流的流体的势能发电。水电技术的问题在于，不断增长的土地利用限制、环境问题和高资金成本。流体动力学能量是正在大规模开发且具有理想市场前景的新技术，可以为消费者稳定提供有价格竞争力的电力。最新历史先例显示，在有可能被地方政府制裁和满足欧盟指令和国内立法制定的环境标准之前，任何新技术都需要满足环境利益、既得利益集团和当地居民的期望。流体动力学能商业领域正在吸引全球公司的兴趣，但是没有领跑者，所有现存的系统存在某种形式的商业或设计局限。流体动力设备的技术发展可追溯到罗马建筑师维特鲁威，他采用了突出式水轮。此外，罗马人还在巴贝盖尔建造了引人注目的面粉磨坊，采用了16个上颚水轮。证据还显示，罗马人最早利用浮动式水轮来驱动台伯河上的面粉磨坊。由于输出功率低下，大多数水车已不再商业运营，但是，可再生能源部门中尝试合并新老技术的人对重新评估此项技术感兴趣，例如，美国“水电伏”('Hydro volt')的Darrieus、Savonius、Barrel、Flipwing转子。轴流式涡轮机、垂直轴涡轮机和混合动力技术(如阿基米德螺杆型转子)是现存的商业实例，现有技术的轮和涡轮需经受严格的环境和商业审查，经常因此难以交付。发展商业可行、环境敏感的流体动力设备的难度不可低估，尤其是在大海的恶劣环境下：大风容易导致风暴破坏，海水会腐蚀绝大多数金属，海藻和其他微型海洋生物的污染是一个挑战，维持电气完整性更是另一个特别的挑战。现有设备存在的另一个问题在于设备维护：对于需要潜水支援船(Diving Support Vessel,DSV)恢复设备的海底设备，干预成本很高。浮动装置通常不需要DSV，但是需要经常在干船坞恢复和维修，如对损坏的转子轴承进行维修。因此，确有必要提供一种高效、对环境无害、具有理想可靠性和弹性的流体动力设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种流体动力设备，其可以克服现有技术中存在的至少一个缺陷。根据本专利技术的一个方面，提供了一种流体动力系统，其包括一个设有下冲流路和漫顶流路以驱动转子的结构。本专利技术流体动力系统，可以有效提高效率。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种用于水力发电的流体动力系统，其包括用于停泊的浮动结构，浮动结构包括：大致水平的转子；变流装置，用于在使用时将撞击水变流至下冲流路和漫顶流路，以驱动转子；以及发电机，用于通过转子的转动发电。使用系统时，撞击水可以是水流，如河流、洋流或潮流。有利地，系统可以应用在水流表面。特别地，由于下冲流路和漫顶流路的设置，系统可以利用水流和位于水流表面的波浪的水电。根据本专利技术的一个实施方式，系统设置成使至少部分水流中的波浪被变流至漫顶流路，至少部分底层水流被变流至下冲流路，被变流至下冲流路和漫顶流路的水驱动转子。根据本专利技术的一个实施方式，所述变流装置设有用于将水变流至漫顶流路的顶面和将水变流至下冲流路的底面。如此设置，撞击变流装置底面的底层水流被底面变流至下冲流路，撞击变流装置顶面的表面水流被变流至漫顶流路。如此设置，可以简单、有力地将撞击水分配至各自的流路。根据本专利技术的一个实施方式，所述变流装置沿着纵轴延伸，所述变流装置沿着其纵轴是规则的，所述变流装置具有可定义顶面和底面的三角形横截面。例如，所述变流装置的顶尖背离转子，所述变流装置的一侧朝向转子，所述变流装置的纵轴大致平行于转子的转轴。使用时，背离转子的顶尖基本位于水平面。有利地，至少一个所述变流装置设有不规则的三角形横截面，横截面的最短边朝向转子，横截面的最长边大致朝下以定义底面，横截面剩下的边大致朝上以定义顶面。当水自船头方向撞击时，所述撞击水被变流至前部漫顶流路。当水自船尾方向撞击时，所述撞击水被分流至尾部漫顶流路。如此设置，当系统用在相对于系统双向流动的水流(如潮水)中时，不管水流的方向，都可以以最大效率发电。在此情形下，转子的转动方向通常由下冲流路中的水流方向决定。通过将撞击水变流至两个漫顶流路中的一个、转子的一面或两面，各个漫顶流路中的水可用于强化由下冲流路中的水决定的转子的转动方向。例如，所述结构设有一个将船头方向的水撞击变流至前部漫顶流路的前部变流装置，和一个将船尾方向的水撞击变流至尾部漫顶流路的尾部变流装置。根据本专利技术的一个实施方式，至少部分转子位于变流装置下方，以与下冲流路对接并驱动转子。根据本专利技术的一个实施方式，所述系统包括可动部件，可动部件定义临近所述转子一边的漫顶蓄水池，以收集沿着漫顶流路变流的水并提供作用于转子上的静压头。当系统被设置成导引前部和尾部漫顶流路以实现双向时，系统优选包括前部可动部件和尾部可动部件，前部可动部件和尾部可动部件分别定义临近转子前部和尾部的前部漫顶蓄水池和尾部漫顶蓄水池，以收集沿着相应漫顶流路被变流的水并提供作用于转子上的静压头。根据本专利技术的一个实施方式，所述可动部件启动或关闭相应的漫顶流路。合适地，所述可动部件在关闭位置和开启位置之间移动，在关闭位置时，沿着相应的漫顶流路(开启的)被变流的水被相应的漫顶蓄水池收集；在开启位置时，沿着相应的漫顶流路(关闭的)被变流的水被允许流过转子的相应边。可选地，所述可动部件设有一个或多个前部百叶门。或者，所述可动部件设有一个或多个前部百叶门，和/或所述可动部件设有一个或多个尾部百叶门，因此，所述系统可设置若干个前部或尾部百叶门。为了有利于保持浮力，每个变流装置包括一个中空的外体，外体中设有填充材料。为了减小堵塞，系统设有一个过滤网，过滤网与漫顶流路相交。根据本专利技术的一个实施方式，所述结构设有被所述转子桥接的第一和第二浮桥。如此设置，不仅成本低廉，而且可以获得理想的稳定性。第一和第二浮桥进一步被前部和尾部变流装置桥接和连接，前部和尾部变流装置分别用于将撞击水变流至下冲流路和漫顶流路以驱动转子。如此设置，可以获得稳定的双向结构。为了结构稳定，一个浮桥设有发电机，另一个浮桥设有电力逆变器、电力变压器、电气断路器和电力输出电缆接线盒中的一个或多个。合适地，转子通过淡水轴承安装。至少一个浮桥设有用于自高盐度水生成淡水的装置，如用于淡水轴承的淡水。方便地，系统可以包括淡水传输线，用于自一个浮桥向其他浮桥提供淡水。合适地，用于生成淡水的装置可以是反渗透装置。为了有助于冷却，所述结构设有位于甲板上方的通风系统。有利地，通风系统设有通风元件，如通风漏斗，通风元件设有高架进气口。为了增加平台的能见度和/或辅助导航，通风系统或通风元件设有导航灯。根据本专利技术的一个实施方式，所述结构包括第一和第二浮桥，第一和第二浮桥分别设有位于甲板上方的通风系统。浮动平台为使用时漂浮的平台。便利地，所述结构设有一个或多个压载舱，用于调节结构的浮力。例如，所述结构的压载舱可调节，以使变流装置和撞击水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水力发电的流体动力系统，系统包括用于停泊的浮动结构，浮动结构包括：大致水平的转子；变流装置，用于在使用时将撞击水变流至下冲流路和漫顶流路，以驱动转子；以及发电机，用于通过转子的转动发电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.02 GB 1400026.91.一种用于水力发电的流体动力系统，系统包括用于停泊的浮动结构，浮动结构包括：大致水平的转子；变流装置，用于在使用时将撞击水变流至下冲流路和漫顶流路，以驱动转子；以及发电机，用于通过转子的转动发电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变流装置设有用于将水变流至漫顶流路的顶面和将水变流至下冲流路的底面。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述变流装置沿着纵轴延伸，且具有限定顶面和底面的三角形横截面。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述变流装置设有自转子背离的顶尖，所述变流装置的一侧朝向转子，所述变流装置的纵轴大致平行于转子的转轴。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，至少一个所述变流装置设有不规则的三角形横截面，横截面的最短边朝向转子，横截面的最长边大致向下定义底面，横截面的剩余边大致向上定义顶面。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，当水自船头方向撞击时，所述撞击水被变流至前部漫顶流路，当水自船尾方向撞击时，所述撞击水被变流至尾部漫顶流路。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述浮动结构包括将来自船头方向的撞击水变流至前部漫顶流路的前部变流装置，和将来自船尾方向的撞击水变流至尾部漫顶流路的尾部变流装置。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括可动部件，可动部件定义临近转子一边的漫顶蓄水池，以收集沿着漫顶流路被分流的水，提供作用于转子上的静压头。9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，进一步包括前部可动部件和尾部可动部件，前部可动部件和尾部可动部件分别定义临近转子前侧和尾侧的前部漫顶蓄水池和尾部漫顶蓄水池，以收集沿着相应漫顶流路被变流的水，提供作用于转子上的静压头。10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述可动部件在关闭位置和开启位置之间运动，在关闭位置时，沿着相应漫顶流路被变流的水被相应的漫顶蓄水池收集；在开启位置时，沿着相应漫顶流路被变流的水被允许流过转子的相应边。11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述可动部件设有百叶门。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统包括若干个前部百叶门和尾部百叶门。13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述变流装置设有中空外体，外体中设有填充材料。14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，进一步安装有过滤网，过滤网与所述漫顶流路相交。15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述结构设有第一和第二浮桥，第一和第二浮桥通过所述转子桥接。16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一和第二浮桥进一步被前部和尾部变流装置桥接和连接，前部和尾部变流装置分别用于将撞击水变流至下冲流路和漫顶流路以驱动转子。17.根据权利要求15或16所述的系统，其特征在于，所述浮桥中的一个设有发电机，所述浮桥中的另一个设有电力逆变器、电力变压器、电气断路器和电力输出电缆接线盒中的一个或多个。18.根据权利要求14至17中任一项所述的系统，其特征在于，所述浮桥中的至少一个设有用于自高盐度水生成淡水的装置。19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，进一步包括淡水传输线，用于自一个所述浮桥向其他浮桥提供淡水。20.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述结构设有位于甲板上方的通风系统。21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述通风系统设有具有高架进气口的通风部件。22.根据权利要求20或21所述的系统，其特征在于，所述通风系统或通风部件设有导航灯。23.根据权利要求20至22中任一项所述的系统，其特征在于，所述结构包括第一和第二浮桥，第一和第二浮桥分别设有位于甲板上方的通风系统。24.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述结构设有一个或多个用于调节结构浮力的压载舱。25.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述结构设有压载舱，以使得使用时水被变流至下冲流路和漫顶流路以驱动转子。26.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述转子通过淡水润滑轴承安装在所述浮桥上。27.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述转子设有中空的圆柱形转子体和径向延伸的转子叶片。28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述转子体设有包含轴向延伸筋的纤维增强混凝土。29.根据权利要求27或28所述的系统，其特征在于，所述转子体中设有填充材料。30.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰米里·特里瓦森，
申请(专利权)人：上龙能源有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB