浮式电力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]用于发电的浮式电力发电机。浮式电力发电机可以安装在流动的水体(诸如，河流、海峡、溪流)上以产生电力。
【背景技术】
[0002]在不产生污染的情况下低成本地发电仍然是有必要的。河流、海峡和溪流中水的流动提供了相当大量的能够被转换成电力的绿色能源。
【发明内容】
[0003]当前描述的主题针对一种改进的电力发电机。
[0004]当前描述的主题针对一种包括水轮或由水轮组成的改进的电力发电机。
[0005]当前描述的主题针对一种包括水轮或由水轮组成的改进的电力发电机，该水轮连接到一个或多个发电机。
[0006]当前描述的主题针对一种包括水轮、发电机和变速驱动器或者由水轮、发电机和变速驱动器组成的改进的电力发电机，该变速驱动器连接水轮和发电机。
[0007]当前描述的主题针对一种包括水轮、发电机和电力变速驱动器或者由水轮、发电机和电力变速驱动器组成的改进的电力发电机，该电力变速驱动器连接水轮和发电机。
[0008]当前描述的主题针对一种包括水轮、发电机和变速驱动器或者由水轮、发电机和机械变速驱动器组成的改进的电力发电机，该机械变速驱动器连接水轮和发电机。
[0009]当前描述的主题针对一种包括变结构水轮和一个或多个发电机或者由变结构水轮和一个或多个发电机组成的改进的电力发电机。
[0010]当前描述的主题针对一种包括变结构水轮和一个或多个发电机或者由变结构水轮和一个或多个发电机组成的改进的电力发电机，该变结构水轮具有可变桨距的桨叶。
[0011]当前描述的主题针对一种包括水轮、一个或多个发电机和升降装置或者由水轮、一个或多个发电机和升降装置组成的改进的电力发电机，该升降装置用于抬升和降低水轮。
[0012]当前描述的主体针对一种包括变结构水轮、一个或多个发电机和升降装置或者由变结构水轮、一个或多个发电机和升降装置组成的改进的电力发电机，该升降装置用于抬升和降低水轮。
[0013]当前描述的主题针对一种包括变结构水轮、一个或多个发电机和升降装置或者由变结构水轮、一个或多个发电机和升降装置组成的改进的电力发电机，该变结构水轮具有可变桨距的桨叶，该升降装置用于抬升和降低水轮。
[0014]当前描述的主题针对一种包括变结构水轮、一个或多个发电机、变速驱动器和升降装置或者由变结构水轮、一个或多个发电机、变速驱动器和升降装置组成的改进的电力发电机，该变速驱动器连接水轮和一个或多个发电机，该升降装置用于抬升和降低水轮。
[0015]当前描述的主题针对一种发电的浮式电力发电机。
[0016]浮式电力发电机能够漂浮在水体(例如，河流、海峡、溪流)上并且被牵引到或者被推进到特定位置和方向。然后，使用链条或绳索将浮式电力发电机固定就位。例如，使用一个或多个锚、系船用具(mooring)、和/或接地柱来固定浮式电力发电机。或者，浮式电力发电机可以固定到船坞。
[0017]例如，浮式电力发电机可以包括具有一对间隔布置的船体的双体船。例如，多个横梁将船体连接在一起。此外，平台设置在横梁的顶部。框架连接到横梁和平台，并且水轮由框架支撑。
[0018]浮式电力发电机可以包括横向的勺状桨叶，该桨叶围绕双体船的中心线旋转并且发电。船或船舶(boat or vessel)例如通过钢索和混凝土销被紧固地销固在水中。由浮式电力发电机生成的电力通过附装到钢锚索的电缆传输，该电缆延伸到岸上的、连接到电网的变压器单元。
[0019]浮式电力发电机使用河流流动或潮水运动的原始动力。7海里每小时(knot)的水流包含与150海里/小时的风相同的能量。此外，利用太阳活动、水分蒸发和降水的永无止境的自然循环，水流通常是持续不断的。浮式电力发电机可以易于移除，或者随着锚固系统一起移动，并且岸上变压器系统也可以移动(例如，置于轮子上)。
[0020]浮式电力发电机可以包括变速驱动器(例如，传动机构或者具有齿轮轴的齿轮箱)，以基于河流的流速和产生的力的大小使发电机的旋转最大化。如果流动缓慢，单元可以换抵挡以保持目标发电机转速或选定的发电机转速。
[0021]浮式电力发电机是环保的、完全非侵入式的摄取来自水流的能量的方法，并且无需拦截河流或人工控制河流的形状或流动。基于漂浮单元，浮式电力发电机随着河流的水位起伏，或者随着涨潮或落潮自然地自转并排齐。
[0022]根据河流深度、速度和有效功率，浮式电力发电机易于调整。例如，单元可以是安装在两个(2)游艇上的巨型单元或者可以是小型的、几乎为营地大小的单元，该巨型单元的特征为若干桨轮处于一个单元内，该小型单元可以现场组装并且作为临时能源使用。
[0023]—般的单元例如可以是40-50英尺长，为了平稳旋转，将要求河流的深度为约3-4英尺。较小的单元能够在至少一英尺的水中运转，然而基于大游艇的单元能够运转并且利用桨叶从世界上最深和最大的河流中获取能量，该河流需要5-6英尺的最小深度。
[0024]风车或风力发电场在没有风时就不会运转，由于河流是永无止境的水流动资源，所以不会像风车或风力发电场一样中断发电。此外，这些单元例如可以相距数百英尺彼此串连，并且沿整个河流系统漂浮。由于河流的电力是通过重力将水牵引到水流下方所生成的，所以下游的串连单元都可以以相同的功率输出运转。通过沿途使用锚固系统，串连链可以被弯曲，以留在主水流(main water flow)中并遵循河流的形状，并且发电而不会扰动环境。
[0025]由于单元可以安装和点燃航标灯，所以在较大的河流上单元可以在夜间为导航提供更好的照明。在有着显著潮汐活动的区域中，单元可以在四周设置有360度的圆形空间，以在涨潮或落潮时相应地转动。
[0026]在河流在冬天结冰的气候条件下，单元可像船一样被拉到干船坞来过冬。
[0027]维修相对简单并且成本低。从维修发动机开始到移除船或船舶的底侧的生长物期间，单元可被定期(例如，每两(2)年)拉出，以涂覆防污涂层。
[0028]该基本思路颠覆了坐落在大坝上的传统发电厂。大坝的目的是向固定的蜗轮发电机提供稳定的水流和水头(head)。该单元避免了对不环保的、十亿美元的水坝建设项目的需要。
[0029]相比几乎任何其它的发电单元，该单元的制造成本较低，对于70%以上的人口靠近河流居住的发展中国家而言，这使得该单元成为较理想的低成本发电厂。
[0030]具有这些单元，大多数发展中国家可以通电，并且具有这些单元，大多数发展中国家的生活水平、空气调节、互联网、以及水净化系统得以极大地提高。
[0031]冲击桨叶的水的相对流动使水轮的桨叶旋转。该布局通过将流水的动能转换为桨叶的桨杯的动能而产生转矩以旋转水轮。
[0032]如果桨叶与水的运动速度相同，那么桨杯并未完全摄取水流的动能。
[0033]如果桨轮被减慢，通过利用桨叶和桨杯在流水中的阻力，就能够摄取更多的水流动能。例如，使用变速驱动器(例如，齿轮箱)使得更加难以旋转发电机，那么就会摄取更多的动能。如果施加太大的阻力，那么水轮将会停止并且不再发电。
[0034]因此，接收来自应用到水轮的精确转速传感器的输入的计算机能够生成控制水轮运转的输出。例如，计算机可以使用水轮的直径和轴旋转来计算桨杯的速度与流水的速度。流水的速度可被精确地测量。测量的是流水相对于静止状态的速度。
[0035]—旦进行这些测量，计算机需要应用例如齿轮箱减速比，以使桨叶的桨杯比水慢约20-30%。与摄取自然流动的能量相比，以这种方式，流水的大部分动能被摄取。
[0036]可以通过不断调节水速以使通过水轮转换并且经由电子控制的齿轮箱传输的动能最大化，从而使一个(或多个)发电机生成的功率最大化。
[0037]例如，在齿轮轴施加相反的发电机转矩以抵抗水轮旋转的情况下，3海里每小时的水流将摄取20-30%以上的能量，从而产生相当于3.5海里每小时的水流的能量。这相当于向风车施加的75英里每小时的风速的能量。大多数风车在25英里每小时时停止运转。像这样运转的单个单元将产生相当于许多风力发电厂的电力。
[0038]浮式电力发电机可选地设置有可折叠的桨叶，因此可以折叠桨叶以协助将单元移动到特定的位置处。此外，浮式电力发电机可以设置有例如在紧急情况下使单元停止的制动。
[0039]另外，使桨叶的桨杯相对于水速的移动变慢(例如，慢20-30% )可以