CN105604769A - 浮式电力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浮式电力发电机。该浮式电力发电机包括水轮和发电机。浮式电力发电机可以具有变速驱动器。

Description

浮式电力发电机
技术领域
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
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
当前描述的主题针对一种改进的电力发电机。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
当前描述的主题针对一种发电的浮式电力发电机。
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。
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。
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(boatorvessel)例如通过钢索和混凝土锚被紧固地锚固在水中。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。
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)。
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。
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。
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。
一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。
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(mainwaterflow)中并遵循河流的形状，并且发电而不会扰动环境。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
一旦进行这些测量，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。
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。
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。
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。
另外，使桨叶的桨杯相对于水速的移动变慢(例如，慢20-30％)可以增加从水流传输到水轮的动能的量。可以优化桨叶的具体数量和桨叶的设计，以获得最大效率。由计算机控制水量运行，以通过控制变速驱动器(即，电力变速驱动器、电子控速齿轮箱或变速箱)使从流水到水轮的动能传输(即，运转有效点(sweetspot))保持最大。例如，如果水流速度增加，那么齿轮实时变化以产生更多的对抗水流的阻力。变速驱动器可以根据计算机的编程以线性方式或者以指数方式运转。
浮式电力发电机可以包括故障保护，以防水流速度测量装置发生故障。例如，可以测量水轮轴的速度。计算机可以预编程以防止齿轮减速太多。换句话说，计算机使电子控制的齿轮箱或变速器运转，以使齿轮变化到几乎失速水平(stalllevel)，并且然后完全基于水轮轴的速度往后运行到有效点。此外，计算机可以编程为通知操作人员任何所需的修理或维修。
发电机和水轮轴的转速比可具有可变比值。例如，该比值可为80∶1至180∶1。此外，据估计，一般的单元可以生成高达5毫瓦时，并且一个特大型的单元可以生成高达12毫瓦时。
浮式电力发电机的特定布局可以基于贝兹的效率定律。水轮可以是低转速同时提供高转矩。船舶(例如，双体船)的船体或系船用具可以测量60-100英尺的水线长度。水轮的直径可以是40-60英尺，游艇的吃水深度为31/2英尺(31/2feet)并且桨叶的吃水量为5英尺。
一般河流速度可以为约2英里每小时。有许多运动速度更快的河流，但是这是一般的大河。例如，密西西比河在新奥尔良的速度可高达3英里每小时(mph)。该速度可以使水轮以2-3转每分钟(rpm)转动。
对于中速至低速的发电机而言，变速箱或齿轮箱可以为约90∶1的转速比。变速箱或齿轮箱可以设计用于每一个特定的河流速度。河流速度全年通常变化很小，并且变速器或齿轮箱的每次转换可以是自定义大小的或最大的速度或转矩。河流之间的河流速度的变化比相同河流的不同季节之间的河流速度的变化大。
发电机可以重4至12吨，并且生成的功率在5千瓦(kW)至12千瓦之间。
桨叶的形状可以更方以摄取到角部。桨叶可以是15-18英尺宽、5-6英尺高，并且可以收集6-8立方米的水。此外，框架可以是A形框架或者倒置T型框架。发明人提到的第二个尺寸用于100英尺的较大的大船。
水轮可以包括内轮毂和外环。多个辐条将内轮毂和外环连接在一起。多个桨叶中的每一者都连接到每个辐条的外端。例如，外环由焊接或连接在一起的方形横截面管件的圆形部分制成。内轮毂为圆形并且由管件的一部分构成。
外环和内轮毂设置安装有套筒的通孔，从而容纳辐条的内端部和外端部以用于旋转。当辐条旋转时，桨叶的桨距被调节或被改变。例如，桨叶相对于外圈垂直取向(即，平行于水轮的旋转轴)。辐条可以顺时针或逆时针旋转以改变桨叶的桨距角。当桨距角在正向或负向角度方向上的量值增加时，向运动的水体中的桨叶所施加的力的大小减小。
轮毂包括外轮毂和内轮毂。内轮毂容纳水轮轴。可调桨距单元容纳在外轮毂和内轮毂之间以用于选择性地旋转辐条。例如，可调桨距单元包括伞齿轮，该伞齿轮与连接到辐条的内端部的行星齿轮配合。当伞齿轮相对于轮毂旋转时，旋转辐条以改变或调节桨叶的桨距角。此外，可调桨距单元包括经由内轮毂连接到伞齿轮的蜗轮。由发动机驱动的蜗杆与蜗轮配合，以同时随着伞齿轮一起旋转蜗轮。发动机被构造成与可调桨距单元一起旋转。例如，发动机安装到伞齿轮和/或内轮毂。发动机为电力、液压或气动发动机。连接器设置为使发动机运转并且允许发动机相对于浮式电力发电机的框架和平台旋转。例如，连接器为滑环连接器。发动机配置成被计算机和/或人工控制单元选择性地操作和控制。
支撑水轮的框架例如由安装有连接器板的盒梁段(例如，方形、矩形、圆形横截面管件)制成。盒梁段例如可以通过螺栓连接和/或焊接组装在一起。例如，框架可以包括通过一个或多个横向构件连接在一起的一对支柱。框架可以包括被构造成一对向内延伸的悬梁臂，该向内延伸的悬梁臂被构造成容纳与一对发电机连接的水轮轴。例如，水轮轴通过一对轴支座被支撑在相对的两端，该轴支座与设置在每个向内延伸的悬梁臂之上的平台连接。一对连接件可以将水轮轴连接到发电机。框架可以包括一对向外延伸的悬臂梁，该向外延伸的悬臂梁容纳高于浮式电力发电机的平台的一个或多个设备箱。
框架可以安装到平台已被固定或者可以被构造成高度可调。例如，一对液压千斤顶可以将框架连接到浮式电力发电机的平台。液压千斤顶中的每一者都可以包括液压千斤顶和用于容纳框架的每个支柱的下端的套筒壳体。液压千斤顶中的每一者均包括螺线管锁定装置以与设置在框架的每个支柱的下端上的锁定爪配合，其被构造成选择性地将框架相对于平台锁定到位并解锁到位。液压千斤顶被构造成升高或降低水轮相对于水的流动体的水位的高度。增加桨叶的高度使水的流动体向每个桨叶所施加的力的大小增大。
浮式发电机包括以相同方式运行的电气系统。例如，电气系统可以包括计算机，该计算机连接到各种传感器以接收输入信号并且连接到各种控制器/装置以操作浮式发电机。
例如，浮式发电机可以包括用于检测水的流动体相对于浮式发电机的流速的流动传感器。此外，水轮可以安装有用于检测水轮的转速的传感器。另外，一个或多个辐条(例如，所有辐条)可以安装有检测一个或多个桨叶相对于水轮轴的角度的桨距传感器。此外，平台可以安装有用于检测水轮相对于平台的高度的传感器，或者桨叶相对于水的流动体的水位的深度的传感器。
基于来自这些传感器的输入，计算机可以产生输出信号以控制制动单元制动水轮。例如，可调桨距单元可以设置有用于制动水轮的盘式制动布局。或者，在水轮的外环与平台之间可以应用制动单元(例如，靠在外环的侧表面上的橡胶车型轮胎/车轮)。
浮式发电机可以包括连接在水轮轴和一个或多个发电机之间的变速驱动器。变速驱动器可以为被构造成控制电压和通过一个或多个发电机的定子和转子的绕组的电力变速驱动器。或者，变速驱动器可以是连接在水轮轴和一个或多个发电机之间的机械变速箱。此外，电力变速驱动器和机械变速驱动器可以结合使用。
发电机控制器可以使计算机与一个或多个发电机连接，以实时控制浮式电力发电机的运行，例如以便不断地使一个或多个发电机的功率输出最大化。计算机被编程为接收来自传感器的输入，并且不断调节输出以经由发电机控制器控制一个或多个发电机。可以使用一个或多个功率计对一个或多个发电机的功率输出进行监控以向计算机提供反馈信号。
附图说明
图1是浮式电力发电机的立体图。
图2是图1所示的浮式电力发电机的侧视图。
图3是图1所示的浮式电力发电机的端部视图。
图4是图1所示的浮式电力发电机的顶部平面视图。
图5是图1所示的浮式电力发电机的桨轮的桨叶的立体图。
图6是图5所示的桨叶的侧视图。
图7是图1所示的浮式电力发电机的一个(1)桨叶和桨轮的一部分的局部侧视图。
图8是图1所示的浮式电力发电机的桨轮的轮毂的一侧的内部的局部侧视图。
图9是图8所示的轮毂的相对侧的内部的局部侧视图。
图10是设置在图8所示的轮毂的一侧上的齿轮组的放大侧视图。
图11是设置在图9所示的轮毂的相对侧的另一个齿轮组的放大侧视图。
图12是图10和图11所示的相结合的齿轮组组件的侧视图。
图13是图1所示的浮式电力发电机的一部分端部视图。
图14是浮式电力发电机的一部分端部视图。
图15是相结合的发电机和桨轮的示意图。
图16是相结合的发电机、变速驱动器和桨轮的示意图。
图17是电气系统的示意图。
图18是图14所示的浮式电力发电机和图17所示的电气系统的部件的一部分端部视图。
图19是另一个浮式电力发电机的立体图。
具体实施方式
图1至图4示出浮式电力发电机10。浮式电力发电机10包括双体船12和框架18，双体船12具有一对间隔开的船体14，船体14上设置有多个横梁15，横梁15支撑平台16，并且框架18支撑水轮20。
水轮20包括中心轮毂22和与轮毂22同心定位的外环24。轮毂22和外环24通过辐条26连接在一起，每个辐条均具有桨叶28。
如图5和图6所示，每个桨叶28均设置有套筒28a、紧固件28b(例如，螺母和螺栓)、和套筒加固部28c(例如，焊接钢)。每个辐条的端部安装到每个桨叶28的每个套筒28a中，以使每个桨叶可拆卸地连接到每个辐条。
如图8和图9所示，轮毂22包括外轮毂22a、内轮毂22b、和设置在外轮毂22a的相对侧的一对轮毂盖30。
浮式电力发电机10可以安装在水的流动体(例如，河流、溪流、运河(run))中。例如，锚32(例如，水泥块、金属锚)可以经由锚线34连接到浮式电力发电机10，以便保持在水的流动体上相同的固定位置处。或者，多个锚和/或柱可以用于固定浮式电力发电机10以防在水的流动体上移动。
可变桨距
桨叶28可被固定以防相对于外环28旋转。例如，桨叶28可被固定并且相对于水流F方向垂直取向(例如，双体船12的中心线与水流F方向对齐)。或者，桨叶可以安装成相对于每个辐条26的中心线具有可变的桨距，从而桨叶相对于水流F方向的角度可以从垂角变化成偏离角(offangle)(例如，正相加或负相加)。
桨叶28的可变桨距构造能够改变桨叶28沿水流F方向的吃水量。例如，桨叶28可以被构造成使得当桨叶28垂直于水流F的方向取向时，发生最大的吃水量。当桨叶28的桨距正向或负向改变时，桨叶28的吃水量变小，并且水轮20的转速增加。注意，桨叶28的正桨距和负桨距还能够产生施加给双体船12的侧推力和/或转矩，该侧推力和/或转矩可用于操纵双体船(例如，根据相对于水流F的方向的偏离角操纵双体船)。
图7至图12示出可变桨距布局的桨叶28。具体地，如图7所示，每个桨叶28安装到每个辐条的外端部26a上。每个辐条26的外端部26a安装到外环24中的通孔内，并且由外环24支撑。外环24中的通孔均安装有套筒36，套筒被构造成允许各自的辐条26在其中旋转。
例如，每个辐条26和每个套筒36均具有配合的圆形构造(即，圆形的横截面形状)。圆形辐条26安装通过圆形套筒36，以提供在旋转每个桨叶时允许圆形辐条26在圆形套筒36内旋转的构造。以该方式，可以调节或者改变桨叶28(例如，每个桨叶的前缘)相对于外环24并且相对于水流F方向的角度。
如图8所示，每个辐条26的内端部26b安装在外轮毂22a中的通孔内，并且由外轮毂22a支撑。外轮毂22a中的通孔均安装有套筒38，套筒被构造成允许各自的辐条26在其中旋转。例如，每个辐条26和每个套筒36均具有配合的圆形构造(即，圆形的横截面形状)。圆形辐条26安装通过圆形套筒36，以提供允许圆形辐条26在圆形套筒36内旋转的构造。
每个辐条26的内端部26b设置有与伞齿轮42配合的行星齿轮40(图8)。为了图示的目的，图10示出与伞齿轮42配合的单个行星齿轮40；然而，所有辐条26的行星齿轮40均与伞齿轮42配合，如图8所示。当伞齿轮42旋转时，行星齿轮40同时旋转以改变辐条26与相应的桨叶28的桨距。
如图12所示，伞齿轮42经由内轮毂22b连接到蜗轮44。蜗杆46与蜗轮44配合，以同时旋转蜗轮44与伞齿轮42，从而旋转行星齿轮40和辐条26，以改变桨叶28的螺距。
如图9所示，发动机48(例如，为电动的、液压的)连接到蜗杆46，从而当发动机被激励时选择性地并且同时驱动蜗轮44、内轮毂22b、伞齿轮42、和行星齿轮40，以旋转辐条26并且改变桨叶28的桨距。
内轮毂22b安装在水轮20的轮轴50上。例如，内轮毂22b中的通孔和轮轴50通过键52键合在一起，如图11所示，使得轮轴50和内轮毂22b与水轮20一起旋转。此外，发动机48安装成随着内轮毂22b一同旋转。例如，如图12所示，发动机48安装到伞齿轮42的背面以作为一个单元与作为组装单元的内轮毂22b、外轮毂22a、水轮20的外环24一起旋转。
发动机48可以是被构造成经由电线或无线远程控制的电动、液压或气动发电机。发动机48被构造成当与水轮20一起旋转时供应有电力、液压流体或气压。因此，被构造成发动机48与电力、液压流体或加压气体的平稳输入或供应之间的允许旋转的电气连接、液压连接或气动连接被要求作为发动机48的部件，或者作为靠近发动机48安装的分离单元。例如，滑环电导体可以向发动机48提供电力。
框架
框架18包括一对间隔开的桨距柱18a，通过横梁18b和18c将桨距柱的顶部连接在一起并且通过双体船12和平台16的多个横梁15将桨距柱的底部连接在一起，如图13所示。例如，框架18可以是由焊接和/或紧固在一起的矩形横截面的管状构件制成的金属框架。
柱18a可以设置有锚固板18d和螺栓紧固件18e，用于将框架18可拆卸地并且固定地连接到双体船12的横梁15和平台16。
柱18a可以安装有向外延伸的悬臂梁18f和向内延伸的悬臂梁18g。例如，金属盒梁段分别安装有锚固板18fa、18ga和安装板18fb、18gb。锚固板18fa、18ga连接到柱18的安装板18aa。各自的锚固板可以连接在一起(例如，使用螺钉和螺栓)。
平台16例如可以构造有扁平防滑上表面和凹槽16a(图13)，凹槽用于容纳延伸通过平台16的中心部分的水轮20。
此外，例如，框架18可以由耐腐蚀类型的钢(例如，不锈钢、铝)和/或当风化时产生保护外层的类型的钢制成。或者，框架18可以由金属制成并且内外涂覆(例如，电镀、镀锌、涂底漆、刷漆、涂焦油)以防止其腐蚀。
发电机
浮式电力发电机10包括安装在向内延伸的悬臂梁18g上的一个或多个发电机54(例如，一对发电机54)。发电机54通过耦合件56耦合到水轮20的轮轴50。安装在向内延伸的悬臂梁18g的安装支架18ga上的支座(mount)58支撑水轮20的轮轴50的相对的两端以允许其旋转。
发电机54经由电缆60连接到设备箱62，设备箱安装在向外延伸的悬臂梁18f的安装支架18fb上。设备箱62可以包括操作和控制浮式电力发电机10的电力设备。
发电机54可以被构造成产生直流电流(DC)，或者可以是被构造成产生交流电流(AC)的交流发电机。
变速驱动器
如图14所示，发电机54可以直接连接到水轮20(例如，经由水轮20的轮轴和耦合件56)。
如图15所示，发电机54可以经由变速驱动器64连接到桨轮20。变速驱动器64可以为基于水轮20的运转来控制发电机54的运转的机械变速驱动器(例如，变速器)，并且/或者可以为电力变速驱动器。
变深度桨叶
桨叶相对于水位WL的深度可以被构造成可变的或可调的。例如，如图14所示，可以通过液压千斤顶166来升高和降低框架118，每个液压千斤顶均安装有液压缸168，用来升高和降低水轮120，从而相对于水位WL相应地升高和降低桨叶128。
每个液压缸168均包括活塞170和缸体174，活塞设置有轭连接器172，并且缸体通过托架176连接到每个液压千斤顶166的套筒壳体178。每个套筒壳体178均包括内部通道，内部通道从顶部延伸到底部用于滑动地容纳下框架部118h，下框架部安装有锁定爪180。套筒壳体178每个均安装有螺线管锁定装置182，螺线管锁定装置与锁定爪180配合用于以选定的高度选择性地锁定并且解锁液压千斤顶180内的框架120。具体地，螺线管锁定装置182以电子方式解锁(例如，通过电子控制远程地解锁)，以允许通过液压缸168升高或者降低框架120。当调节框架120的高度以调节桨叶128的相对于水位WL的深度之后，随后致动螺线管锁定装置182以将框架120锁定在液压千斤顶166内的调节后的高度处。
液压泵单元184(图14)经由液压管路186和液压回油管路188连接到液压缸184。液压泵184被构造成经由有线或无线远程控制。
电气系统
图17示出浮式电力发电机10的电气系统200。
电气系统200包括多种传感器，多种传感器包括流量传感器202，其用于检测水流F相对于浮式电力发电机10(110)的水速；转速传感器204，其用于检测水轮220的转速；桨距角传感器206，其用于检测桨叶28(128)的桨距角；和桨叶深度传感器208，其用于检测桨叶28(128)相对于水位WL的深度。电气系统200还包括被配置用于实时检测发电机54的功率输出的功率计210。
电气系统200包括计算机212，计算机用于接收来自流量传感器202、转速传感器204、桨距角传感器206、桨深度传感器208和功率计210的输入信号，并且产生控制浮式电力发电机10运转的输出信号。具体地，计算机212产生用于控制发电机控制器214(例如，变速控制器)运转的输出信号。发电机控制器214被配置为控制发电机54的运转，例如，被配置为控制转速和施加的电压以及通过每个发电机54的转子和定子的绕组的电流。
计算机212产生用于控制发动机48的输出信号，以用于调节或改变桨叶28的桨距。此外，计算机212产生用于控制液压泵单元185的输出信号，以用于升高或降低桨轮20，从而用于调节或改变桨叶28相对于水位WL的深度。
可选地，电气系统200可以包括辅助发电机214(例如，燃料、汽油、天然气、丙烷、电池供电发电机)，辅助发电机被配置为例如当驱使或操纵浮式电力发电机10时使得用于驱动水轮20的发电机54中的一者或两者运转。此外，电气系统200可以包括可选的手动或远程控制单元216，控制单元配置为当驱使或操纵浮式电力发电机10时使水轮20运转并且控制水轮的运转。通过该方式，浮式电力发电机20可以自行运输并且可以自行操纵至水的流动体上的特定位置和方向，而无需由另一个船(例如，拖船)拖曳和/或操纵。
此外，电气系统200可以包括远程运转的制动装置218，制动装置制动桨轮20，或者锁定桨轮20以防旋转。例如，制动装置218被构造成在紧急的情况下迅速制动桨轮20，或者可用于锁定桨轮20以防在不运转时或者当在水的流动体上运输时旋转。另外，制动装置218可结合计算机212使用以通过计算机程序限制水轮20旋转的最大速度。
例如，制动装置118可以是盘式制动单元，其具有应用到蜗轮44(图12)上的被用作盘式制动转子的制动盘。
替代浮式电力发电机
图19示出浮式电力发电机310。浮式电力发电机310包括具有两(2)个船体314的双体船312，船体由横梁315连接在一起。
一组框架316安装在支撑水轮320的各自的船体314上。水轮320包括具有勺部328的八(8)个勺形桨叶326。勺部328如图横向地呈角度示出。勺部328可以被设置为与横向呈小角度(例如，+10度或-10度)。
桨叶326可以由金属制成(例如，装配、焊接、锻造)，或者可以由塑料(例如，模制玻璃纤维、碳石墨、芳纶)制成。
水轮320安装在由框架318支撑的轮轴352上。轮毂盖330设置在轮轴352的一侧或两侧。一个或多个发电机可连接到轮轴352的一侧或两侧并且位于轮毂盖330下方。
浮式电力发电机310可以包括如浮式电力发电机110的所有的特征、部件和/或布局，如图17和图18所示。
运转
浮式电力发电机10位于水的流动体中，并且然后被锚固以开始运转。操作制动装置118以释放制动器并且允许桨轮20经由对桨叶28起作用的流动水体旋转。
发电机54可选地包括打开或闭合发电机54的转子和定子的电路的开关。例如，发电机54可以切换成第一模式以自由旋转而不发电。以这种方式，水轮20可以驱动发电机而不产生电力。然后，发电机54可以切换到第二模式以发电。另外，发电机54的转子和定子中的电路可配置成由控制其运转的电力控制器112控制。附加的电气设备可以设置为通过电力控制器112为发电机54提供这种类型的控制。例如，可以安装电气类型的变速驱动器65(图15)以由计算机控制发电机54的运转，从而使从发电机54输出的电力最大化。
或者，可以安装机械式变速传动器65并且机械式变速传动器被配置成用计算机控制从水轮20施加到发电机54的机械负荷(例如，功率)的加载，以使从发电机54输出的电力最大化。
电力控制器112还可以计算机控制发动机50的运转以随着发动机的实时运转来调节或改变桨叶28的桨距，例如，以使从发电机输出的电力最大化。
该电力控制器112可以是计算机程序电力控制器，例如该计算机程序电力控制器被编程为实时控制浮式发电机10的运转，并且使发电机54的功率输出最大化。例如，对来自功率输出计110的输入以及来自桨距角传感器106和桨叶深度传感器108的输入进行采样并记录。计算机程序电力控制器设置有计算机程序或算法，以在发电机运转发电时连续地调节并测试功率输出，从而连续地更新发电机54的功率输出并使该功率输出最大化。

Claims (15)

1.一种浮式电力发电机，其包括：
双体船或船舶，所述双体船或船舶具有一对船体；
桨轮，其由所述船或船舶支撑；
发电机，其可操作地连接到所述桨轮并由所述桨轮驱动；
变速驱动器，其可操作地连接所述桨轮和所述发电机以控制所述发电机运转；
转速传感器，其构造用于检测所述桨轮的转速；
计算机，其用于接收来自所述转速传感器的输入并且生成控制所述变速驱动器和所述发电机的输出信号，所述计算机被构造成基于对所述计算机的输入使所述发电机的功率输出最大化。
2.根据权利要求1所述的电力发电机，包括将所述船或船舶的所述船体连接在一起的平台以及连接到所述平台的框架，所述框架支撑所述桨轮。
3.根据权利要求2所述的电力发电机，其中，所述桨轮延伸通过所述平台中的开口以至少部分浸入与所述桨轮相关的水流中，以驱动所述桨轮。
4.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述变速驱动器可变地控制所述发电机被所述桨轮驱动的速度。
5.根据权利要求1所述的电力发电机，包括水流速度传感器，其构造用于检测水流相对于所述浮式电力发电机的速度，其中，所述计算机还接收来自所述水流速度传感器的输入，以生成控制所述变速驱动器和所述发电机的输出信号。
6.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述变速驱动器为电力变速驱动器。
7.根据权利要求6所述的电力发电机，其中，所述计算机还接收来自所述电力变速驱动器的输入并且生成用于控制所述变速控制器和所述发电机的运转的输出。
8.根据权利要求7所述的电力发电机，包括水流速度传感器，其构造用于检测水流相对于所述浮式电力发电机的速度，其中，所述计算机还接收来自所述水流速度传感器的输入，以生成控制所述变速驱动器和所述发电机的输出信号。
9.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述变速驱动器为机械变速驱动器。
10.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述计算机实时控制所述变速驱动器和所述发电机，以使所述电力发电机的所述功率输出最大化。
11.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述桨轮具有可变结构以改变所述桨轮的转速。
12.根据权利要求11所述的电力发电机，其中，所述桨轮的桨叶被构造成改变桨距。
13.根据权利要求1所述的电力发电机，其中，所述桨轮被构造成被升高和被降低以控制与所述桨轮相关的水流对所述桨轮的驱动，并且所述计算机控制所述浆叶的升高和降低，以使所述电力发电机的输出最大化。
14.根据权利要求11所述的电力发电机，其中，所述计算机控制所述桨轮的所述可变结构以使所述电力发电机的输出功率最大化。
15.一种浮式发电的方法，其包括以下步骤：
使桨轮和发电机漂浮；
由相关的水流驱动所述桨轮；
由所述桨轮可变地驱动所述发电机；
控制所述桨轮对所述发电机的可变的驱动，以使所述电力发电机最大限度地发电。
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