CN115768976A - 包括牵引至少一个水流式涡轮机的空中牵引船舶的能量产生装置 - Google Patents

包括牵引至少一个水流式涡轮机的空中牵引船舶的能量产生装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能量产生装置，其包括空中牵引船舶(10)以及至少一个水流式涡轮机(20)，该至少一个水流式涡轮机通过至少一根电力线缆(24)和至少一根机械式连接线缆(22)连接到船舶(20)，从而由船舶(10)进行牵引。根据本发明，水流式涡轮机(20)与船舶(10)间隔开，这允许增加其直径并减少水流式涡轮机(20)与船舶(10)之间的相互作用。此外，允许设置由同一船舶(10)牵引的多个水流式涡轮机(20)。

Description

包括牵引至少一个水流式涡轮机的空中牵引船舶的能量产生 装置
技术领域
本申请涉及一种包括牵引至少一个水流式涡轮机(潮汐能轮机)的空中牵引船舶(被从空中牵引的船舶)的能量产生装置。
背景技术
根据文献WO2008047963中描述且已知的实施方式，电能产生装置包括由至少一个风筝牵引的船舶以及固定在船舶的船舶壳体下方的水流式涡轮机。根据该实施方式，风筝利用强烈且稳定的高空风来移动船舶，固定在船舶下方的水流式涡轮机产生电能。
该实施方式允许以低成本产生电能。然而，产生的能量的量相对较少。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的全部或部分缺点。
为此，本发明涉及一种能量产生装置，其包括空中牵引船舶以及至少一个水流式涡轮机，其通过至少一条电力线缆联接至船舶，其特点在于，水流式涡轮机通过至少一条机械式连接线缆连接至船舶以便被船舶牵引。
根据本发明，水流式涡轮机与船舶间隔开，这允许增加水流式涡轮机的直径并减少水流式涡轮机与船舶之间的相互作用。此外，可以设置由同一船舶牵引的多个水流式涡轮机。增加水流式涡轮机的直径和数量的事实允许增加所产生的能量的量。
根据另一特征，该能量产生装置包括至少一个支撑件，其通过机械式连接线缆连接到船舶，至少两个水流式涡轮机被固定在该支撑件上。
根据第一实施方式，支撑件沿横向方向延伸，该横向方向垂直于工作时的位移方向，连接至支撑件的水流式涡轮机被定位在同一横向平面内，该横向平面垂直于位移方向。
根据第二实施方式，支撑件沿纵向方向延伸，该纵向方向与工作时的位移方向平行，连接至支撑件的水流式涡轮机分为至少两组，第一组的水流式涡轮机定位于第一横向平面中，该第一横向平面垂直于位移方向；第二组的水流式涡轮机定位于第二横向平面中，该第二横向平面垂直于位移方向，第二横向平面与第一横向平面平行并彼此间隔开。
根据一种设置，同一支撑件的水流式涡轮机具有围绕支撑件定位的旋转轴线。
根据进另一特征，该能量产生装置包括：
-至少一个姿态控制系统，其用于控制至少一个水流式涡轮机和/或连接至至少两个水流式涡轮机的至少一个支撑件的姿态；
-至少一个压载物，其连接至水流式涡轮机和/或连接至至少两个水流式涡轮机的支撑件，从而使得能够改变它们的其浮力；
-至少一个自主移位系统，其连接到水流式涡轮机和/或连接至至少两个水流式涡轮机的支撑件，其被构造为能够控制水流式涡轮机和/或支撑件的位移；
–管理系统，其用于管理水流式涡轮机和/或连接至至少两个水流式涡轮机的支撑件的位移和/或位置；
-至少一个绞盘，其被构造为能够卷起或松开至少一个水流式涡轮机和/或连接至至少两个水流式涡轮机的至少一个支撑件的机械式连接线缆。
根据另一特征，至少一个水流式涡轮机包括至少两套叶片，不同套的叶片具有相反的旋转运动。
根据另一特征，该船舶包括转换系统，其用于将每个被拖曳(被牵引)的水流式涡轮机产生的电能转换为氢气和/或合成燃料和/或任何其他形式的能量。
根据另一特征，该船舶包括：至少一个柔性翼；用于控制柔性翼的控制系统，其悬挂在柔性翼下方；以及风力机，其连接至控制系统以便向其提供电能。
根据另一特征，船舶被构造为从上游向下游移位，并且能量产生装置包括定位于船舶的下游的至少一个翼、被配置为能够改变翼的至少一个特性的控制系统以及用于确定船舶的上游的风的至少一个特性的确定系统，该控制系统被配置为能够根据由确定系统所确定的风的特征来修改翼的至少一个特性。
根据另一特征，能量产生装置包括翼，该翼具有半刚性或刚性的至少一个第一部分以及可相对于第一部分在或多或少重叠的位置之间移动的至少一个第二部分，每个第二部分被构造为能够至少处于以下一种状态:
-收缩状态，其对应于翼的最小空间，被设置成用于将翼存放在船舶上；以及
-展开状态，其旨在用于翼的飞行使用。
根据另一特征，该船舶包括多个翼以及至少一个操纵系统，该操纵系统被配置为能够抓取翼并将其举起(提升到)从而使其能够飞行，该操纵系统包括至少一个抓紧器，其构造为能够与翼的半刚性或刚性部分的抓持点配合。
本发明还涉及一种能量产生方法，其包括以下步骤：
-采用上述的能量产生装置；
–使空中牵引船舶在水体上移动；以及
-松开至少一个机械式连接线缆，使得船舶牵引与船舶分开的至少一个水流式涡轮机；以及
-在船舶上回收并储存由来自至少一个水流式涡轮机所产生的电力的能量。
本发明还涉及通过使用上述能量产生方法产生的能量。
附图说明
其他特征和优点将从以下对本发明的描述中变得明显，这些描述仅以示例的方式参考附图而给出，其中：
-图1是示出本发明的实施例的能量产生装置的侧向示意图，
-图2是示出本发明另一实施例的能量产生装置的侧向示意图，
-图3是图2中可见的处于能量产生阶段的能量产生装置的顶部示意图，
-图4是图2中可见的处于维护阶段的能量产生装置的顶部示意图，
-图5是示出本发明的实施例的一对牵引水流式涡轮机的透视图，
-图6是示出本发明的第一实施例的水流式涡轮机组的侧视图，
-图7是图6中可见的一组水流式涡轮机的俯视图，
-图8是示出本发明的第二实施例的水流式涡轮机组的顶部示意图，
-图9是示出本发明的第三实施例的水流式涡轮机组的后视图，
-图10示出本发明的第四实施例的水流式涡轮机组的顶部示意图，
-图11是图10中可见的处于能量产生阶段的水流式涡轮机组的侧向示意图，
-图12是图10中可见的处于维护阶段的水流式涡轮机组的侧向示意图，
-图13是示出本发明的另一实施例的能量产生装置的侧向示意图，
-图14是示出本发明的实施例的配备有确定风的至少一个特性的确定系统的空中牵引船舶的侧向示意图，
-图15是示出本发明的实施例的处于缩回状态下的伸缩翼的示意图，
-图16是图15中可见的处于展开过程中的伸缩翼的示意图，
-图17是图15中可见的处于展开状态的伸缩翼的示意图，
-图18是在翼的抓取步骤期间、配备有操纵翼的操纵系统的空中牵引船舶的示意图，
-图19是图18中可见的在翼展开步骤期间的空中牵引船舶的示意图，
-图20是图18中可见的在翼处于展开状态下由操纵系统提升的提升步骤期间的空中牵引船舶的示意图，
-图21是图18中可见的在处于飞行中的翼的主线缆通过操纵系统进行抓取的抓取步骤期间的空中牵引船舶的示意图，
-图22是图18中可见的在处于飞行中的翼的主线缆通过操纵系统进行抓取的抓取步骤期间的空中牵引船舶的示意图，以及
-图23是图18中可见的在处于飞行中的翼通过操纵系统进行抓取的抓取步骤期间的空中牵引船舶的示意图。
具体实施方式
根据图1-4、8、11至13中可见的实施例，能量产生装置包括空中牵引船舶10。本文中的“船舶”是指可在水面上或在水面附近移动的任何结构，“空中牵引”是指由通过风推进的至少一个元件所牵引的船舶10。
空中牵引船舶10包括至少一个柔性翼12(也叫牵引翼)以及至少一个线缆(也叫吊索)，其连接柔性翼12和船舶10。通常，多个吊索14被连接到每个柔性翼12。根据图13中可见的构造，空中牵引船舶10包括控制系统16，其被构造为控制柔性翼12并悬挂在柔性翼12下方。控制系统16通过主线缆14连接到船舶10以及通过多条吊索14'连接到柔性翼12。
优选地柔性翼12用于牵引船舶10，这是由于其利用在高空存在的强大且稳定的风。
在此未对柔性翼12、线缆14和吊索14'以及控制系统16做进一步描述，这是因为这些部分是本领域技术人员已知的，例如在文献WO2019179924中描述的那样。
根据图13中可见的实施例，风力涡轮机18连接至控制系统16以为其提供电能。该风力涡轮机18可与一些飞行器上的拉姆风力涡轮机(Ram风力涡轮机或RAT)相同。在风力涡轮机18以外，控制系统16可以包括用于储存电能的电池。这种风力涡轮机18使得能够不再需要船舶10和控制系统16之间的电气连接线缆。
当然，本发明并不限于之前描述的空中牵引船舶10的实施例。
当被牵引时，船舶10沿被称为位移方向DD的方向移位。为了产生能量，空中牵引船舶10在水体上运动。
该能量产生装置包括浸没在水中的至少一个水流式涡轮机20以及连接至船舶10的至少一个机械式连接线缆22、至少一个电力线缆24，其中至少一个机械式连接线缆22确保船舶10和水流式涡轮机20之间的机械力的恢复，至少一个电力线缆24用于将水流式涡轮机20产生的电能传输至船舶10，通过这样的机械式连接线缆22和电力线缆24使得水流式涡轮机20由船舶10牵引。与现有技术相反，水流式涡轮机20没有通过刚性的机械连接手段连接至船舶10。
机械式连接线缆22的长度大于10m，甚至100m，从而使得水流式涡轮机20与船舶10分开。机械式连接线缆22的长度可以约为一百米，甚至一公里。
电力线缆24和机械式连接线缆22可以分开或被组装为同一束(捆)线缆。
根据第一实施例，该船舶10包括电能储存系统。
根据第二实施例，船舶10包括用于将一个或多个水流式涡轮机产生的电能转换为其他能量的转换系统。作为例子，电能可以通过电解转换为氢气，其可以用于借助一氧化碳和氢气的催化化学过程来产生合成燃料。
第一和第二实施例可以进行组合。无论实施例如何，能量产生装置可以产生电力和/或氢气和/或合成燃料和/或任何其他形式的能量。
根据图5和图6中可见的实施例，每个水流式涡轮机20均具有旋转轴线A20、围绕旋转轴线A20枢转的至少有两个叶片26.1、26.2、以及允许将旋转轴线A20的机械能转换为电能的发电机。每个水流式涡轮机20均具有允许降低其空气动力系数的型面。
根据一种构造，至少一个水流式涡轮机20包括至少两套叶片26.1、26.2，定位在垂直于旋转轴线A20的第一平面内的第一套叶片以及定位在平行于第一平面并与之间隔开的第二平面内的第二套叶片，第一套和第二套的叶片具有相反的旋转运动以限制干扰扭矩的发生(产生)。
根据一种设计，每个水流式涡轮机20的直径大于或等于4m，水流式涡轮机的直径等于叶片的端部所描述的圆形的直径。根据一种构造，每个水流式涡轮机20的直径约为8m，甚至20m。这种直径是可行的，这是由于水流式涡轮机20远离船舶10并通过机械式连接线缆22连接至船舶。
根据变型，水流式涡轮机20可以彼此隔离开或者至少两个两个地被组合到一起。
为此，该能量产生装置包括至少一个支撑件28，至少两个水流式涡轮机20固定在其上，其通过机械式连接线缆22连接至船舶10。
根据图2至图5中可见的实施例，每个支撑件28支撑两个水流式涡轮机20。支撑件28和水流式涡轮机20被构造为能够使得两个水流式涡轮机20之间的中心距离大于或等于水流式涡轮机20直径的1.5倍。当水流式涡轮机20的直径约为8m时，中心距离约为12m。当水流式涡轮机20的直径约为20m时，中心距离约为30m。
根据图6、7和10所示的实施例，同一支撑件28可以支撑多于两个的水流式涡轮机20。根据图7所示的第一示例，六个水流式涡轮机20被联接于支撑件28上。根据图8所示的第二示例，四个水流式涡轮机被联接到支撑件28上。
同一支撑件28的水流式涡轮机20的旋转轴线A20彼此平行。根据第一构造，同一支撑件28的水流式涡轮机20的旋转轴线A20定位于当水流式涡轮机20被船舶10牵引时基本上水平的同一平面中。根据图9中可见的另一构造，同一支撑件28的水流式涡轮机20的旋转轴线A20被围绕支撑件28定位。作为例子，这些水流式涡轮机20可以规则(均匀)地分布在围绕支撑件28的圆形上。
能量产生装置可以包括单个支撑件28或由同一艘船舶10牵引的多个支撑件28。
根据例如图7中可见的第一构造，支撑件28沿在工作(运转)时垂直于位移方向DD的横向方向延伸，并且连接至支撑件28的水流式涡轮机20定位于垂直于位移方向DD的同一横向平面内。当水流式涡轮机20的叶片26.1、26.2在同一横向平面P中枢转时，水流式涡轮机20被认为是定位在同一横向平面内。
根据该第一构造，支撑件28有横截面S28，横截面S28具有低流体力学系数的翼型轮廓，该横截面对应于包含竖直和位移方向的平面中的截面。这种构造允许减少由支撑件28的阻力所产生的损失。
根据图8中可见的第二构造，支撑件28沿平行于工作时的位移方向DD的纵向方向延伸，并且连接至支撑件28的水流式涡轮机20至少分为两组32.1、32.2，第一组32的水流式涡轮机20.1被定位在垂直于位移方向DD的第一横向平面P1中，第二组32.2的水流式涡轮机20被定位在垂直于位移方向DD的第二横向平面P2中，第二横向平面P2与第一平面P1彼此平行并分隔开。
根据该第二构造，支撑件28包括沿纵向方向延伸的大体管状的本体28.1并且对于每个水流式涡轮机20均包括臂28.2，其垂直于纵向方向延伸，连接本体28.1和水流式涡轮机20，呈具有翼型轮廓的横截面。
根据图8中可见的实施例，能量产生装置包括控制至少一个水流式涡轮机20和/或连接至少两个水流式涡轮机20的至少一个支撑件28的至少一个姿态控制系统。根据一种构造，至少一个支撑件28包括至少一个可移动部分30，其位置可以由姿态控制系统改变以能够控制支撑件28的下降或上升。改变可移动部分30的位置的事实还可允许改变支撑件28的空气动力系数，尤其是改变其阻力。
根据实施例，能量产生装置包括至少一个压载物34，其连接至水流式涡轮机20和/或支持件28，从而使得能够改变(修改)其浮力。根据图8中可见的第一构造，压载物34被集成在支撑件28中，例如集成在其本体28.1中。根据图6和图7中可见的第二构造，压载物34是与支撑件28分离的元件并固定在支撑件28上。
根据一种设计，所有支撑件28都包括至少一个压载物34。
根据图11和12中可见的实施例，能量产生装置包括至少一个自主移位系统36，其连接至水流式涡轮机20和/或支撑件28，被构造为能够控制水船舶20和/或支撑件28在大体水平面中运动，该自主移位系统36例如是推进器引擎(螺旋桨发动机)。
根据图2至图4中可见的实施例，每个水流式涡轮机20均被构造为占据远离船舶10的位置，如图2和图3所示，尤其对应于能量产生阶段，以及靠近船舶10的位置，如图4所示，尤其对应于维护阶段。
为此，能量产生装置包括至少一个绞盘38，其被构造为能够卷起或松开至少一个水流式涡轮机20和/或至少一个支撑件28的至少一个机械式连接线缆22。
根据实施例，船舶10包括多个臂40，每个水流式涡轮机20一个臂40，臂40沿横向方向(垂直于位移方向DD)在船舶10的两侧延伸。臂40对称地设置在船舶10的两侧。每个臂均支撑绞盘38，机械式连接线缆22在绞盘上卷起和松开。如图3所示，在能量产生阶段，机械式连接线缆22被松开并且水流式涡轮机20与船舶10分开。如图4所示，在维护阶段，机械式连接线缆22被卷起并且水流式涡轮机20在靠近船舶10处定位于臂40下方，这有助于提高其可接近性。
在存在分离的多个水流式涡轮机20和/或多个支撑件28的情况下，能量产生装置包括管理系统，其通过作用于压载物的控制系统34、自主移位系统36、绞盘38和/或姿态控制系统来管理分离的水流式涡轮机20和/或支撑件28的位移和/或位置以避免彼此碰撞或与船舶10碰撞。
在产生能量的阶段，水流式涡轮机20或支撑件28的深度根据船舶10的牵引、其阻力和其重量进行调整。可以通过控制其压载物34和/或其姿态来独立改变每个分离的水流式涡轮机20和/或每个支撑件28的深度。
多个水流式涡轮机20的存在使得能够增加所产生的能量的量。
多个水流式涡轮机20与船舶10且彼此间隔开的事实，允许能够增加其直径并限制其间或与船舶10之间的相互作用。
由于水流式涡轮机20没有固定在船舶10上，其在能力产生阶段可以被浸没到相当深度，这允许在波浪的影响较小以及漂浮物更少的区域处工作。由于水流式涡轮机没有附接至船舶的船壳，因此船舶的吃水可以减少，而这有利于进入浅深度的港口。
根据图14中可见的实施例，船舶10沿行进方向DD从上游向下游移位。该船舶10由至少一个翼12进行空中牵引，该至少一个翼定位于船舶10的下游、通过吊索14'连接到控制系统16本身，该控制系统通过主线缆14连接到船舶10。该控制系统16被配置为能够改变翼12的至少一个特性，例如其取向(方向)和/或其主线缆14的倾斜度。
船舶10包括确定船舶10的上游的风的至少一个特性的确定系统42，控制系统16被配置为能够根据由确定系统42所确定的风的特征来修改翼12的至少一个特性。
根据一种构造，确定系统42是激光或激光雷达遥感系统，其朝船舶10的上游定向。
在确定系统42没有检测到阵风的情况下，翼12由控制系统16控制使得主线缆14相对于水平形成角度α。然后，翼12通过主线缆14对船舶10施加牵引力F1。
当确定系统42检测到阵风时，翼12由控制系统16控制，使得主线缆14相对于水平形成大于α的角度α'。然后，翼12通过主线缆14对船舶10施加牵引力F2。由于角度α'大于角度α，因此力F2小于力F1，这允许当狂风到达机翼12处时对翼12和主线缆14更小促动且因此减小对翼12和主线缆14的劣化风险。
根据图15至17所示的实施例，翼12是半刚性的或刚性的。该解决方案允许获得与柔性翼12相比具有更高升阻比的翼12。半刚性或刚性的翼12在10m/s的风速下可以提供25kW/m2的动力(相对地，传统柔性翼则只能提供约8kW/m2的动力)。
为了在不使用时减少其占用的空间，船舶10包括至少一个翼12，其具有半刚性或刚性的至少一个第一部分44以及至少一个第二部分46，其可相对于第一部分44在或多或少的重叠位置之间移动。根据一种构造，半刚性或刚性的翼12包括中央半刚性或刚性第一部分44以及两个可移动第二部分46，46'，其设置在中央第一部分44的两侧，每个第二部分46，46'均被构造为处于缩回状态，在图15中可见，其中，第二部分46，46'部分容纳在第一部分44中或叠置在第一部分44上，以及展开状态，在图17中可见，其中，第二部分46，46'定位于第一部分44外部或与第一部分44偏离。缩回状态对应的是翼的最小占用空间。因此，第二部分在缩回状态被定位为将翼存储在船舶上，这允许有助于存储翼并将其存放所需的空间最小化。展开状态设置为翼的飞行使用。
根据实施例，每个第二部分46、46'均包括两个伸缩臂48、50，其各自具有第一端48.1、50.1，其与第一部分44成一体；以及第二端48.2、50.2，其被构造为沿展开方向52在靠近第一端48.1、50.1的位置(对应于缩回状态)和与第一端48.1、50.1分开的第二位置(对应于展开状态)之间移动。根据第一构造，伸缩臂48、50部分地定位于半刚性或刚性的第一部分44内部。根据第二构造，伸缩臂48、50部分地压靠半刚性或刚性的第一部分44的外面。
每个第二部分46、46'均包括帆布(布料)54，其连接至伸缩臂48、50，在缩回状态下折叠并在展开状态下拉伸。
根据实施例，帆布54通过垂直于伸缩臂48、50的杆56连接到伸缩臂48、50，这些杆可以是金属的或由复合材料制成。
根据一种构造，半刚性或刚性的第一部分44和第二部件46、46'通过多个吊索连接到控制系统。
为了给出数量级，在第一部分44的两侧设置有两个第二部分46、46'的情况下，翼12的宽度(垂直于展开方向52测量的尺寸)约为20m，长度(平行于展开方向52测量的尺寸)在缩回状态下约为35m且在展开状态下约为100m。
根据图18至23中可见的实施例，空中牵引船舶10包括多个翼12以及至少一个操纵系统58，其被构造为抓取翼12并将其提升到使得其可以飞行。根据实施例，操纵系统58也被构造为抓取飞行中的翼12并将其搁置在船舶10上。
根据实施例，操纵系统58包括机械臂，其具有通过第一铰接件62连接到船舶10的基部60、其第一端64.1连接到基部60的部段64、构造为临时联接到至少一个翼12的头部66、以及将头部66连接至部段64的第二端64.2的第二铰接件68。
根据一种构造，第一铰接件62包括竖直枢转轴线以及水平枢转轴线。第二铰接件68包括彼此正交的至少两个枢转轴线。该部段64是可伸缩的。
对于每个翼12，船舶10包括固定在船舶10上的绞盘70、主线缆14、通过主线缆14连接到绞盘70并通过吊索14'连接到翼12的控制系统16。
如图17所示，每个翼12包括至少一个抓持点72，头部16可以临时连接到该抓持点。该抓持点72优选地设置在翼的半刚性或刚性部分44上。根据一种构造，头部66包括两个抓紧器74，其被配置为与定位在半刚性或刚性翼12的固定部分44上的两个抓持点72配合。每个翼12可以包括(也可以不包括)可伸缩部分。
根据实施例，如图18所示，翼12竖直存储在船舶10上。在抓取步骤时，操纵系统58的头部66连接至翼12。在展开步骤之前，如在图19中可见，翼12被操纵系统58提升并定向。在翼的展开步骤之后，操纵系统58将翼12升起使得其可以在升高步骤时被风裹挟，如图20所示。随后，翼12从操纵系统58分离并飞行。
为了便于将头部66的抓紧器74钩住抓持点72，翼12对于每个抓持点72均包括引导线缆76，其连接控制系统16和翼12，并在抓持点72附近处连接到翼12。
为了收回翼12并将其搁置在船舶10上，绞盘70被致动使得翼12在操纵系统58的头部66的范围内，如图21中所示。随后，头部66被引导到抓持点72。最初，头部66在绞盘70附近处抓取主线缆14，如图21所示。随后，头部66被移位直到到达控制系统16，然后直到使得其同时抓取主线缆14和第一引导线缆76，如图22所示。然后，头部66释放主线缆14并抓取第二引导电力线缆76，然后沿着引导线缆76移位直到接触到翼12，使得抓紧器74能够抓取抓持点72，如图23所示。另外，翼12借助绞盘70移位，直到头部66与翼12接触且抓紧器74可以抓取抓持点72。然后，翼12被操纵系统58移位到船舶上10的存放区域。
根据图中未示出的具体实施例，空中牵引船舶10包括可充气的翼部件。这种可充气的翼部件包括设置为填充(充气)比空气更轻的气体(例如，氦气)的包封部，其还包括设置为使包封部充满(或排泄)这种气体的填充装置。当可充气的翼部件不用于船舶的牵引时，可以将包封部折叠并存放在设置于船舶上的适当空间中。与非可充气的翼部件相比，在将翼用于牵引船舶方面，翼的展开将更为容易。实际上，在这种展开时，先前通过牵引线缆连接到船舶的包封部通过填充装置用比空气更轻的气体进行充气。优选地，牵引线缆缠绕在绞盘上。线缆在绞盘和可充气的翼部件之间包括自由长度以允许可充气的翼部件的充气，可充气的翼部件因此保持在船舶附近。一旦可充气的翼部件的充气完成，那么由于其包封部填充比空气更轻的气体，可充气的翼部件自主保持在船舶的附近处的空气中。展开机翼不需要任何操纵系统，因为松开缠绕在绞盘上的线缆即已足够。类似地，对于将其存放在船舶上方面的翼的回收，将线缆重新缠绕在绞盘上，然后当翼足够靠近船舶时排空包含在包封部中的气体即已足够。不需要翼的操纵系统的这一事实是非常有利的，这是由于这种系统既昂贵又占地较多。在船舶作为能量产生系统的一部分的情况下，这尤其有利，这是由于与通过这种翼牵引船舶的时间相比，翼的展开和收回操作更不频繁发生。一旦充气，由于包封部内所含气体的压力，这种翼具有比柔性翼更高的刚度，接近于刚性或半刚性翼的刚度，这使得可充气的翼部件具有好的空气动力性能。这种可充气的翼部件可以通过控制系统(例如上述的控制系统16(作用于翼的吊索线缆上以改变其形状))或者通过可移动的控制表面(例如半刚性的控制表面)进行控制。
在上述特定实施例的一种变型中，水流式涡轮机(或一组水流式涡轮机)直接由可充气的翼部件(或一组可充气的翼部件)牵引而不需要使用船舶。由于这种类型的翼对于其展开和回收而言不需要操纵系统而因此是可行的。有利地，水流式涡轮机(或一组水流式涡轮机)包括本体，其中安装有将水流式涡轮机所产生的电能转换为氢气和/或合成燃料和/或任何其他形式(类型)的能量的转换系统。一个可充气的翼部件(或一组可充气的翼部件)的控制系统也可以安装在水流式涡轮机的本体中。尤其，当水流式涡轮机在其工作(运行)期间被浸没时，该本体也被浸没。

Claims (18)

1.一种能量产生装置，所述能量产生装置包括空中牵引船舶(10)以及通过至少一根电力线缆(24)连接到所述船舶(20)的至少一个水流式涡轮机(20)，其特征在于，所述水流式涡轮机(20)通过至少一根机械式连接线缆(22)连接到所述船舶(10)，从而由所述船舶(10)牵引。
2.根据权利要求1所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括至少一个支撑件(28)，所述支撑件(28)通过机械式连接线缆(22)连接至所述船舶(10)，在所述支撑件上固定有至少两个水流式涡轮机(20)。
3.根据权利要求2所述的能量产生装置，其特征在于，所述支撑件(28)沿垂直于工作时的位移方向(DD)的横向方向延伸，连接至所述支撑件(28)的所述水流式涡轮机(20)定位于垂直于所述位移方向(DD)的同一横向平面中。
4.根据权利要求2所述的能量产生装置，其特征在于，所述支撑件(28)沿平行于工作时的位移方向(DD)的纵向方向延伸，连接至所述支撑件(28)的所述水流式涡轮机(20)分为至少两组(32.1，32.2)，其中第一组(32.1)的所述水流式涡轮机(20)定位于垂直于所述位移方向(DD)的第一横向平面(P1)中，第二组(32.2)中的所述水流式涡轮机(20)定位于垂直于所述位移方向(DD)的第二横向平面(P2)中，所述第二横向平面(P2)与所述第一平面(P1)平行并彼此间隔开。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，同一支撑件(28)的所述水流式涡轮机(20)具有围绕所述支撑件(28)定位的旋转轴线(A20)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括至少一个姿态控制系统，所述姿态控制系统用于控制至少一个水流式涡轮机(20)的姿态和/或连接至至少两个水流式涡轮机(20)的至少一个支撑件(28)的姿态。
7.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括至少一个压载物(34)，所述压载物(34)连接至水流式涡轮机(20)和/或连接至至少两个水流式涡轮机(20)的支撑件(28)，从而使得能够改变(修改)其浮力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括至少一个自主移位系统(36)，所述自主移位系统(36)连接至水流式涡轮机(20)和/或连接至至少两个水流式涡轮机(20)的支撑件(28)，并被配置为能够控制所述水流式涡轮机(20)和/或所述支撑件(28)的位移。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括管理系统，其用于管理所述水流式涡轮机(20)和/或连接至至少两个水流式涡轮机(20)的支撑件(28)的位移和/或位置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括至少一个绞盘(38)，所述绞盘(38)被构造为能够卷起或松开至少一个水流式涡轮机(20)和/或连接至至少两个水流式涡轮机(20)的至少一个支撑件(28)的至少一个机械式连接线缆(22)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，至少一个水流式涡轮机(20)包括至少两套叶片(26.1，26.2)，不同套的叶片(26.1，26.2)具有相反的旋转运动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述船舶(10)包括用于将由每个牵引水流式涡轮机(20)所产生的电能转换为氢气和/或合成燃料和/或任何其他形式的能量的转换系统。
13.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述船舶(10)包括：
至少一个柔性翼(12)；
所述柔性翼(12)的控制系统(16)，所述控制系统(16)悬挂在所述柔性翼(12)下方；以及
风力涡轮机(18)，其连接至所述控制系统(16)以向其供电。
14.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述船舶(10)被配置为能够从上游向下游移位，并且，所述能量产生装置包括：
定位在所述船舶(10)下游的至少一个翼(12)；
控制系统(16)，其被配置为能够改变所述翼(12)的至少一个特性；以及
确定系统(42)，其用于确定所述船舶(10)上游的风的至少一个特性，所述控制系统(16)被配置为能够根据由所述确定系统(42)所确定的风的特征改变所述翼(12)的至少一个特性。
15.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述能量产生装置包括具有半刚性或刚性的至少一个第一部分(44)的翼(12)以及能够相对于所述第一部分(44)在或多或少重叠的位置之间移动的至少一个第二部分(46，46')，每个第二部分(46，46')均被构造为至少处于以下一种状态：
-缩回状态，其对应于被提供用于将所述翼(12)存放在所述船舶(10)上的所述翼(12)的最小尺寸；以及
-展开状态，其旨在用于所述翼(12)的飞行使用。
16.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置，其特征在于，所述船舶(10)包括多个翼(12)以及至少一个操纵系统(58)，所述操纵系统被配置为能够抓取翼(12)并将其提升为使其能够飞行，所述操纵系统包括至少一个抓紧器(74)，所述抓紧器(74)设置为与所述翼(12)的半刚性或刚性的部分(44)的抓持点(72)相配合。
17.一种能量产生方法，其特征在于，所述能量产生方法包括以下步骤：
-采用根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置；
-使空中牵引的船舶(10)在水体上运动；
-以这样一种方式松开所述至少一个机械式连接线缆(22)，从而使得所述船舶将牵引与所述船舶分隔开的所述至少一个水流式涡轮机(20)；以及
-在所述船舶上回收并储存来自于由所述至少一个水流式涡轮机(20)所产生的电力的能量。
18.一种使用根据权利要求17所述的能量产生方法所产生的能量。
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