专利名称：用于由流体流发电的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于由流体流(fluid stream)发电的设备。更特别地，但是不唯一地，本发明涉及如下设备该设备包括基部(base)和在隔开的位置被枢转地连接到基部的第一水翼臂(foil arm)和第二水翼臂，水翼臂朝向彼此向内延伸，基部具有用于引导和增大流过水翼的流体的上表面。
背景技术：
已知借助于在枢转位置被枢转地连接到框架的水翼臂由流体流发电。水翼在远离枢转位置的位置被枢转地连接到水翼臂。在水翼和水翼臂之间典型地连接角度改变组件， 用于改变水翼相对于流体流的流动的角度。在使用中，水翼臂与水翼被配置在流体流中。角度改变组件使水翼相对于流体流取向，以使水翼臂绕枢转位置枢转。当水翼臂到达其运动范围的终点时，角度改变组件反转水翼的取向，使水翼臂绕枢转位置沿相反的方向枢转。重复上述过程，以使水翼臂在流体流中往复摆动。机械或液压联接件将该运动传递到发电机，发电机将该摆动运动转换成电。这种已知的设备具有很多缺点。流体流过系统的速度是流体流动的环境速度。另外，对于流体射到水翼上的入射角度没有多少控制。此外，如果流动是涡流或者波浪特别地大，则当大的环境速度与特别不好的入射角度组合时，水翼可能受到很大的力。
发明内容
因此，根据本发明提供了一种用于由沿着流床(stream bed)流动的流体流发电的设备，其包括基部，所述基部包括用于放置在所述流床上的下表面；水翼臂，其被能枢转地连接到所述基部；以及水翼，其在远离所述基部的位置被能枢转地连接到所述水翼臂；所述基部还包括上表面，所述上表面用于使流体流向所述水翼，从而增大流过所述水翼的流体。上表面使流体流流向水翼。因此，流体流过水翼的工作区的速度可以比流体的平均流动速度大，使得流体流发出更多的电力。此外，当水翼靠近上表面时，上表面控制流体射到水翼的入射角度，使得水翼及其控制被优化。作为另一优点，靠近上表面流动的流体在宽的流体入射角度的范围内与上表面大致平行。如果流体流动特别快或是涡流，则水翼可以回收成靠近上表面，并且确保不能出现与表面垂直的大的流体速度。优选地，所述上表面的至少一部分是凸面状。凸面状的所述上表面的至少一部分可以是弯曲的。优选地，凸面状的所述上表面包括多个平坦面，各平坦面均相对于相邻的平坦面倾斜。优选地，凸面状的所述上表面包括从所述基面延伸且相对于所述下表面倾斜的第一平坦面和第二平坦面以及在所述第一平坦面和所述第二平坦面之间延伸的第三平坦面。优选地，所述第三平坦面与所述基部平行。优选地，所述基部关于与所述下表面垂直的平面对称。所述基部可以包括至少一个压载箱(ballast tank)。优选地，所述设备还包括泵，所述泵用于排空所述压载箱并优选利用空气填充所述压载箱，以改变所述设备的浮力。优选地，所述设备包括适于连接到所述流床的至少一个柱，所述基部被连接到所述柱。所述基部可以适于沿着所述柱移位，以改变所述基部在所述流体流中的深度。所述设备还可以包括位于所述基部中的发电机，所述发电机用于将所述水翼臂的枢转运动转换成电。优选地，所述设备包括被能枢转地连接到所述基部的多个水翼臂，各水翼臂均被能枢转地连接到水翼。优选地，所述设备包括被能枢转地连接到所述基部并且朝向彼此延伸的第一水翼
臂和第二水翼臂，各水翼臂均被能枢转地连接到水翼；两个水翼被并排配置，使得所述上表面使流体定向为流过所述两个水翼。优选地，连接到水翼的两个水翼臂沿大致相反的方向远离所述水翼地延伸。
现在将参照附图对本发明进行说明，该说明仅是示例性的，而不是为了限制本发明，其中图1示出根据本发明的设备的立体图；图2示出图1的设备的工作截面；图3示出图1和图2的设备的回收位置；图4示出图1至图3的基部从流床升高的设备；以及图5(a)至图5(d)示出根据本发明的设备的基部的截面的范围。
具体实施例方式图1示出了配置在流体流2中的根据本发明的设备1的立体图。设备1包括具有上表面4和下表面5的基部3。下表面5被配置在流床6上。上表面4是凸面并且包括多个平坦面7 9。在该实施方式中，上表面4包括第一平坦面7和第二平坦面8，第一平坦面7和第二平坦面8在隔开的位置从下表面5延伸。 如示出的那样，第一平坦面7和第二平坦面8从下表面5以锐角朝向彼此延伸。第三平坦面9在第一平坦面7和第二平坦面8之间延伸。如示出的那样，第三平坦面9与下表面5 大致平行。上表面和下表面之间的空间限定基部体(base volume)。在基部体中包含多个压载箱(未示出)。各压载箱均连接到用于排空压载箱并优选利用空气填充压载箱的部件(未示出)，以根据需要调节基部3的浮力。基部3被配置在第一柱10和第二柱11之间，如示出的那样，第一柱10和第二柱11均连接到流床6。基部3与第一柱10和第二柱11被配置成使得如果需要在流体流2 中升高基部3，则能够使基部3在第一柱10和第二柱11之间升降。基部3还包括多个支撑臂12。在该实施方式中，支撑臂12从基部3的第一平坦面 7和第二平坦面8延伸。水翼臂13被枢转地连接到各支撑臂12。各水翼臂13的远离与其对应的支撑臂12的一端被枢转地连接到水翼14。多个水翼臂13被连接到各水翼14，以在水翼14的宽度方向上支撑水翼14。角度改变组件(未示出)被连接到各水翼14和相关的水翼臂13之间。角度改变组件改变水翼14和相关的水翼臂13之间的角度。此外，发电机(未示出)包含在基部3 中。发电机将水翼臂13的枢转运动转换成电。联接部件15将来自水翼14的能量传递到与发电机联接的液压系统(未示出)，在该实施方式中，联接部件15包括液压缸，在每个水翼臂13的下方设置一个该液压缸。图2示出根据本发明的设备1的截面。如从图中可以看出的那样，基部3的截面关于与基部3的下表面5垂直的平面对称。基部3的这种设计特别适于流体可以沿两个方向流过设备1的潮汐流(tidal stream)。基部3用于减小流体流2的深度。在使用中，在流体沿着流床流动并且到达基部 3时，基部3的上表面4在流体流的底部附近为流体的速度增加向上的分量。该流体与基部3上方的流体相互作用，以增大流动，从而增大基部3上方的加速区16中的流体的速度。 水翼臂13被配置成使水翼14在为水翼臂13的摆动运动范围的至少一部分增加速度的该加速区16中位于基部3的上表面4的上方。角度改变部件将水翼14配置成使得在流体流过水翼14时，水翼臂13绕水翼臂13与支撑臂12的连接部枢转。当水翼臂13到达其枢转范围的终点时，角度改变部件改变水翼14的角度，使得水翼臂13沿相反的方向枢转。如图1和图2所示，两个水翼14被配置成彼此相邻，使得两者均位于在为与其相关的水翼臂13的枢转运动范围的至少一部分增加速度的该较小的加速区16中。在该实施方式中，水翼14位于第三平坦面9上方的用于大部分摆动运动的区域中。图3示出根据本发明的设备1的回收位置。在该位置，水翼14被配置成靠近基部 3的上表面4。如示出的那样，在非常靠近上表面4的位置处，流体的流动方向与上表面4 大致平行。水翼14对准流体流并且面对流体流。在该实施方式中，如示出的那样，水翼14 对准第一平坦面7和第二平坦面8。如果流体流动得异常快或是涡流，将设备1放置在该回收位置减小了损伤设备1、特别是损伤水翼14的可能性。可能需要从流体流移除设备1，例如用于维护或维修损伤。这通过排空具有流体的一部分或全部压载箱并且典型地用空气替换流体以增大基部3的浮力来实现。在该实施方式中，设于表面的泵(未示出)利用空气填充压载箱。然后，基部3在第一柱10和第二柱 11之间浮起，直到基部3位于流体流2的上方，如图4所示。典型地，设备1在开始升高之前被配置成回收构造。图5(a)至图5(d)示出了根据本发明的设备1的可选基部3的截面。图5 (a)示出的基部3的构造与图1的基部的构造类似。然而，该基部3更适于仅从一侧靠近基部3 的流体流。因此，基部3关于与基部3的下表面5垂直的平面不对称，第一平坦面7和第二平坦面8中的一方与下表面5所成的角比第一平坦面7和第二平坦面8中的另一方与下表面5所成的角尖锐。图5(b)的基部3除了第三平坦面9向下表面5倾斜之外与图5 (a)的基部类似。图5 (c)示出的基部3的上表面4包括5个平坦面。图5(d)示出的基部3具有弯曲的上表面4。在图1的实施方式中，各水翼14均被两个水翼臂13支撑，在可选实施方式中，各水翼14被一个水翼臂13支撑。在另一可选实施方式中，可以是上面两种方案的组合较大的水翼14被多个水翼臂13支撑，较小的水翼14被单个水翼臂13支撑。在本发明的可选实施方式中，水翼14可以是其它形状。水翼14的两侧可以是凸面。可选地，水翼14的一侧可以是平坦面而另一面可以是凸面。作为另一可选方案，水翼 14的一侧可以是凹面而另一侧可以是凸面。在优选的可选方案中，水翼14是双向水翼，当流体沿任意方向从一个边缘到另一边缘地流过水翼14时，水翼14能够产生升高。利用双向水翼14，角度改变部件只需要略微调节水翼14的角度就可以反转流体流过水翼14的方向，因此可以反转所产生的推力的方向。图1的实施方式包括并排配置的水翼14。如示出的那样，水翼臂13被配置成沿大致相反的方向远离水翼14地延伸。当设备1包括多个水翼14时，由于允许水翼14配置在文丘里效应加速流体流动的较小的加速区中，因此这种配置是优选的。在本发明的可选实施方式中，设备1仅包括一个在加速区16中配置在基部3的上表面4的上方的水翼14。在本发明的可选实施方式中，设备1包括用于将基部升高到第一柱10和第二柱11 的上部的升降部件(未示出)。在一个实施方式中，升降部件被配置在基部3中并且典型地包括与第一柱10和第二柱11上的齿啮合的齿轮机构。在本发明的可选实施方式中，升降部件被配置在流体的上方。第一柱10和第二柱11例如可以包括齿轮或链条机构，通过设置于陆地表面上或平台表面上的升降部件驱动齿轮或链条机构以升高基部3。可选地，该实施方式包括一个或多个可以填充空气的压载箱，以减少升降部件所做的工作。在本发明的另一实施方式中，发电机被配置在陆地表面上或平台表面上。如液压联接件、链条或绳等联接件从基部3延伸到发电机，用于将水翼臂13的摆动运动传递到发电机。在上述实施方式中，下表面5是平坦的。根据流床的形状，下表面5可以是其它形状。下表面5可以包括腿。流体流可以是较大水域的流动部分。例如，设备1可以安装在海床(ocean bed) 上，使海洋的一部分作为在设备1的上方流动的流体流。设备1可以被安装在河流或河口或其它流动水域中。
权利要求
1.一种用于由沿着流床流动的流体流发电的设备，其包括基部，所述基部包括用于放置在所述流床上的下表面；水翼臂，其被能枢转地连接到所述基部；以及水翼，其在远离所述基部的位置被能枢转地连接到所述水翼臂；所述基部还包括上表面，所述上表面用于使流体流向所述水翼，从而增大流过所述水翼的流体。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述上表面的至少一部分是凸面状。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，凸面状的所述上表面的至少一部分是弯曲的。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，凸面状的所述上表面包括多个平坦面，各平坦面均相对于相邻的平坦面倾斜。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，凸面状的所述上表面包括从所述基面延伸且相对于所述下表面倾斜的第一平坦面和第二平坦面以及在所述第一平坦面和所述第二平坦面之间延伸的第三平坦面。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第三平坦面与所述基部平行。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的设备，其特征在于，所述基部关于与所述下表面垂直的平面对称。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，其特征在于，所述基部包括至少一个压载箱。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括泵，所述泵用于排空所述压载箱并优选利用空气填充所述压载箱，以改变所述设备的浮力。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括适于连接到所述流床的至少一个柱，所述基部被连接到所述柱。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述基部适于沿着所述柱移位，以改变所述基部在所述流体流中的深度。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括位于所述基部中的发电机，所述发电机用于将所述水翼臂的枢转运动转换成电。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括被能枢转地连接到所述基部的多个水翼臂，各水翼臂均被能枢转地连接到水翼。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备包括被能枢转地连接到所述基部并且朝向彼此延伸的第一水翼臂和第二水翼臂，各水翼臂均被能枢转地连接到水翼；两个水翼被并排配置，使得所述上表面使流体定向为流过所述两个水翼。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，连接到水翼的两个水翼臂沿大致相反的方向远离所述水翼地延伸。
16.一种大致如前所述的设备。
全文摘要
一种用于由沿着流床流动的流体流发电的设备，其包括基部，该基部包括用于放置在流床上的下表面；水翼臂，其被枢转地连接到基部；以及水翼，其在远离基部的位置被枢转地连接到水翼臂；基部还包括上表面，该上表面用于使流体流向水翼，从而增大流过水翼的流体。
文档编号F03B13/18GK102171445SQ200980139478
公开日2011年8月31日 申请日期2009年8月4日 优先权日2008年8月5日
发明者M·派西 申请人:帕尔斯集团控股有限公司