CN1875187A - 水下发电的系统 - Google Patents

Abstract

一种水下发电系统(10)具有沿限定路径运动的线状元件(30)。多个水翼(40)使用水流的流动驱动所述线状元件。所述限定路径位于基本垂直于水流的流动的平面中。动力输出装置(114，124)连接到所述线状元件以产生动力。

Description

水下发电的系统

技术领域

本发明涉及水下发电的系统。特别地但是非排他地，本发明涉及将流水的动能转化为电能的系统。

发明背景

由于全球温室效应清洁发电已成为主要的关注点。已开发了使用太阳能电池，风力涡轮机和波浪涡轮机的可再生能源清洁发电。然而，使用海洋流的有效可再生能源发电系统尚待开发。

美国专利No.4,383,182公开了一种用于从海洋流发电的装置。该装置具有翼并且被锚固到海底。许多工作轮(propeller)连接到所述翼并且被海洋流旋转。工作轮的旋转导致发电机旋转以产生电力。该装置的问题在于其不容易被移动以适应海洋流方向的改变。此外，能量的产生依赖于利用海洋流的特定区域的工作轮的尺寸和数量。

美国专利No.4,163,904公开了一种使用海洋流发电的水下涡轮装置。该涡轮机由通过涡轮机叶片的水流驱动。并且，其产生的电力水平与涡轮装置能够利用的水域成正比。

美国专利No.4,335,319公开了一种水电动力装置，其包括位于水面之上的发电站，该发电站包含在发电站之上的发电机。当海洋流足够驱动涡轮机时水力涡轮机从发电站下降。该装置的缺点在于需要动力来伸出和收回涡轮机。此外，所利用的海洋流面积相当于涡轮机的入口面积。

美国专利No.5,440,176公开了一种类似于美国专利No.4,335,319的水电动力装置，其中一系列涡轮机依赖海洋流的速度被伸出和收回。美国专利No.5,440,176水电动力装置存在的缺点与美国专利No.4,335,319存在的缺点类似

美国专利No.6,109,863公开了一种用于发电的完全潜水式装置。该装置包括浮力结构，该浮力结构具有安装在其上的马达。一系列叶片连接到所述马达。所述叶片由海洋流旋转以产生电力。该装置的缺点在于电力的产生依赖于叶片能够利用的海洋流的面积。

美国专利No.4,313,059公开了一种用于从海洋流发电的系统。该系统使用两个连接到缆索相反端的捞锚(drag)，缆索的中间围绕发电机。所述捞锚下降到海中并且从锚固位置移动到非锚固位置以使缆索作往复运动。该系统的缺点在于当在两个方向旋转时发电机必须能够产生能量。此外，由于发电机经常改变方向，因此能量供应不是恒定的。

英国专利申请No.2,214,239A公开了一种用于从自然流体流动产生电力的装置。该装置包括具有许多叶片的连续输送皮带。所述连续输送皮带围绕一对柱体，所述柱体被可操作地连接以驱动发电机。所述连续输送皮带被定向成使得通过叶片的水流驱动所述皮带并且进而旋转所述柱体。该装置的缺点在于水流过前一组叶片，然后流过连续输送皮带上的后一组叶片。这在通过后一组叶片的水中产生了水湍流，进而减小了该装置的效率。

本发明的目的

本发明的目标是克服或减轻上述缺点中的至少一个或多个，或者为用户提供有用的或商业的选择。

发明内容

在一个形式中，尽管其不需要是唯一的或确实是最宽的形式，本发明提供了一种水下发电系统，其包括：

至少一个可沿限定的路径移动的线状元件；

多个连接到所述线状元件的水翼(foil)；和

至少一个可操作地连接到所述线状元件的动力输出装置；

所述水翼使所述线状元件因水流的流动而沿所述限定路径移动；

其中所述限定路径位于基本垂直于水流的流动的平面中。

所述限定路径可以由轨道，一对轮子，多个滑轮等限定。

所述线状元件可以是缆索、皮带、链条或类似的连续输送元件。

所述动力输出装置可以可操作地连接到泵或发电机或类似设备。

本发明的进一步特征将从以下具体描述而变得显而易见。

附图说明

为了帮助理解本发明并且使本领域的技术人员能实施本发明，将仅仅参考附图用例子来描述本发明的实施方式，其中：

图1显示了根据本发明的第一实施方式的水下发电系统的顶视图；

图2显示了形成图1的水下发电系统的一部分的两个驱动单元的前视图；

图3显示了图1的水下发电系统的侧视截面图；

图4显示了图1的水下发电系统的侧视截面图；

图5显示了图1中所示的轨道的顶视图；

图6显示了沿线A-A的轨道的横截面图；

图7显示了沿线B-B的轨道的横截面图；

图8显示了翼增强板和连接臂的顶视图；

图9显示了图8中所示的翼增强板和连接臂的前视图；

图10显示了图8的连接臂的侧视图；

图11显示了水翼支座组件的前视图；

图12显示了图11的水翼支座组件的顶视图；

图13显示了图11的水翼支座组件的侧视图；

图14显示了图11的水翼支座组件的底视图；

图15显示了水下发电系统的动力输出装置的前视细部图；

图16显示了水下发电系统的动力输出装置的截面细部图；和

图17显示了水下发电系统的侧视截面细部图。

图18显示了根据本发明的第二实施方式的水下发电系统的透视图；

图19显示了形成图18的水下发电系统的一部分的两个驱动单元的部分特写透视图；

图20显示了图18的水下发电系统的侧视图；

图21显示了根据本发明的第二实施方式的水下发电系统的驱动单元的平面图；

图22显示了根据本发明的第三实施方式的水下发电系统的侧视图：

图23显示了图23的水下发电系统的平面图；

图24显示了形成图23的水下发电系统的一部分的两个驱动单元的前视图；

图25显示了形成图23的水下发电系统的一部分的水翼；和

图26显示了具有安装在其上的后漏斗(funnel)和前漏斗的图23中所示的水下发电系统的侧视图；

图27显示了图27中所示的水下发电系统的平面图；

图28显示了图26中所示的水翼的另一实施方式的透视图；

图29显示了图26中所示的水翼的另一顶视透视图；

图30显示了图26中所示的水翼的另一透视图；

图31显示了形成图26中所示的水翼的一部分的连接元件的透视图；和

图32显示了图32中所示的连接元件的顶视截面图。

具体实施方式

图1-4显示了使用水流产生电力的水下发电系统10。水下发电系统10包括框架20，轨道30，多个水翼40和动力输出装置50(take-off)。

框架20由带有两个弓形连接臂22的主圆柱体21形成。主圆柱体21是中空的并且具有从主圆柱体21向后延伸的中心稳定翼23。侧向稳定翼24位于主圆柱体21的侧面。

弓形臂22用于保持水下发电系统10。缆索(未示出)连接到每个弓形臂22的末端并且锚固到海底或河底以将水下发电系统保持在适当位置。作为另一选择，缆索被安装到桥、船或类似的结构上。

轨道支承元件25被连接并且从主圆柱体21向外延伸。轨道支承元件25用于安装轨道30。每个轨道支承元件25由轨道臂26和轨道托架27形成，其细节在图17中示出。两个螺栓孔28定位成穿过托架以将轨道连接到托架27。

如图5-7中更具体地所示，轨道30为椭圆形。轨道30由两个侧轨道板31，底轨道板32和两个L形接合板33形成。轨道30的横截面是矩形通道。

每个水翼40由图17中所示的两个侧翼(wing)41和连接臂42形成。两个侧翼41相对于彼此向后张开并且相对于连接臂42向下倾斜。侧翼41由玻璃纤维形成并且当从横截面观察时为泪珠形状。

每个侧翼具有图8和9中所示的侧翼增强板43，所述侧翼增强板延伸通过侧翼41的中心。图8、9和10中所示的水翼连接臂42由水翼连接板44和两个倾斜的连接侧翼板45形成。连接侧翼板45用于安装各自的增强板45。玻璃纤维围绕增强板23，连接侧翼板45和水翼连接板44的顶部被模塑以产生水翼和关联的侧翼。一系列孔46穿过水翼连接板44定位。孔46用于将水翼安装在相对于水翼支座组件60的所需角度。

图11-14中具体所示的水翼支座组件60由链条支承元件70，两个顶轮组件80和两个底轮组件90形成。链条支承元件70由C形通道形成。支座连接板71连接到链条支承元件70并且从其向上延伸。

每个顶轮组件80由顶轴81形成，所述顶轴具有安装在顶轴81的相反端附近以用于旋转的两个顶轮82。每个顶轮82具有位于顶轮内的轮通道83。垫圈84位于顶轮82和顶轴81之间。支座连接板71用于安装每个顶轴。每个顶轴经连接销85枢转地安装到支座连接板71。

每个底轮组件90由底轴91形成，所述底轴具有安装在底轴的末端附近以用于旋转的底轮92。底轮92是平缘轮。链条支承元件70用于安装底轴92。垫圈93位于底轮92和底轴91之间，以及底轴92和链条支承元件70之间。

链条安装元件73连接到链条支承元件70。链条支承元件连接到主动链74。主动链74沿轨道30的周边延伸。

在使用中，顶轮的轮通道被放置在侧轨道板31的顶部以允许水翼支座组件60沿通道30的顶部运行。底轮92沿通道30的内侧平稳地移动。底轮92由润滑片75保持在通道内并且防止顶轮从通道30出轨。当水翼支座组件60围绕轨道30的弓形截面移动时顶轴81枢转。图18显示了当水翼支座组件60围绕轨道30的弓形截面移动时顶轴81枢转。

图15和16中所示的动力输出装置50包括安装到主齿轮轴52的主齿轮51。主齿轮轴52经轨道30和主圆柱体21被安装。主齿轮轴52安装在轨道的弓形截面的中间附近。主齿轮51啮合主动链74并且当水翼支座组件60围绕轨道30移动时被主动链74驱动。动力输出装置50也包括底齿轮53，该底齿轮连接到与主齿轮81的末端相反的主齿轮轴52的末端。底齿轮53位于中心稳定翼23内。

增速组件100位于动力输出装置附近。增速组件100包括增速大齿轮101和增速小齿轮102，这两个齿轮都安装到增速轴103。增速轴103通过主圆柱体21被安装以用于旋转。增速齿轮101和102位于中心稳定翼23内。增速小齿轮102基本小于底齿轮53。增速小齿轮102经链条104连接到底齿轮。增速大齿轮101与底齿轮的尺寸相同。

两个泵组件110和120位于增速组件100附近。每个泵组件包括安装到各自的泵轴112和122的各自的泵齿轮111和121。各个泵轴112和122连接到驱动泵114和124。第一泵组件110还包括安装到泵轴112的传动齿轮113。增速大齿轮101经链条115连接到第一泵齿轮111。传动齿轮113经链条125连接到第二泵齿轮121。每个泵连接到涡轮机(未示出)。

水翼40使用两个水翼附属板47连接到水翼支座组件60。水翼附属板47连接到水翼连接板44和支座连接板71。能够使用位于水翼连接板44中的一系列孔调整水翼40的角度。水翼的角度由多种因素确定，例如水的速度和水流的方向。

在使用中，水下发电系统10位于水流内，从而轨道30基本垂直于水流。水流作用在水翼40上并且导致水翼驱动围绕轨道30的主动链74。主动链74依次驱动主齿轮51，主轴52和底齿轮53。底齿轮53驱动增速大齿轮101，增速小齿轮102和增速轴103。增速大齿轮101、增速小齿轮102和增速轴103的转速基本大于主齿轮51、主轴52和底齿轮53的转速。

增速大齿轮101驱动第一泵齿轮111、第一泵轴112和传动齿轮113。第一泵齿轮111、传动齿轮113和第一泵轴112的转速基本大于增速大齿轮101、增速小齿轮102和增速轴103的转速。传动齿轮驱动第二泵齿轮121和第二泵轴122。泵轴112和122驱动它们各自的泵114和124，所述泵提供加压水以驱动涡轮机产生电力。

侧向稳定翼24可以被调整，从而由水翼40引起的轨道30的旋转不会导致不稳定。

图18显示了根据本发明的一个实施方式的发电系统201。发电系统201具有锚202，四个缆索203，支承框架204，四个稳定翼205，下驱动单元207和上驱动单元208。

锚202牢固地连接附着到海底206。优选地，锚202是本领域公知的岩石锚，因而锚202牢固地固定到海底206。任选地，锚202可以由混凝土或较重金属形成，从而锚202的重量牢固地将锚202定位成与海底206接触。

如图18中所示，四个缆索203在一端牢固地连接到锚202。缆索203自由地围绕锚202旋转。框架204在远离锚202的末端连接到每个缆索203。框架204包括两个水平元件209和两个竖直元件210。每个缆索203在框架204的水平元件209和竖直元件210的交叉处被连接。

上驱动单元208和下驱动单元207如图所示地连接到框架204。稳定翼205连接到上驱动单元208的每一端。类似地，稳定翼205如图所示地连接到下驱动单元207的每一端。这将在下面更详细地进行说明。

任选地，框架204，上驱动单元208和下驱动单元207可以连接到船上的缆索，或在不依靠连接到锚的缆索进行锚固的情况下被固定到海底。作为另一选择，缆索203可以在一端连接到框架204，上驱动单元208和下驱动单元207，并且在另一端连接到固定结构，例如桥塔或码头。

图19显示了上驱动单元208和下驱动单元207的部分特写透视图。上驱动单元208和下驱动单元207各自具有圆形结构211形式的两个动力输出装置，内部导向缆212，外部导向缆213和水翼214形式的多个捞锚。

每个圆形结构211可旋转并且具有圆锥形外壳215，发电机(未示出)，内轮(未示出)，外轮216和多个轮辐217。内轮(未示出)具有在圆形结构211的中心轴(未示出)的中心轴线并且是可旋转。外轮216可旋转并且经多个轮辐217从圆形结构211的中心轴线被支承。外轮216和内轮(未示出)围绕相同的中心轴(未示出)旋转。发电机可操作地连接到圆形结构211的中心轴(未示出)。发电机将圆形结构211的旋转能转化为电能，并且将会理解发电机具有与之连接的输出电缆以用于将产生的电能远离发电系统201传输到使用区域，例如远程石油开采设备或商业电网。

圆锥形外壳215保护发电机以及发电机之后的电和/或机械部件使其免受损坏。从图19中可以看到，每个圆形结构的圆锥形外壳215的外缘牢固地连接到框架204。另外，框架204保证圆形结构11在图示的配置中彼此间隔并且圆形结构211之间的距离不变。

参考上驱动单元28，外导向缆213环绕形成上驱动单元28的一部分的一对圆形结构211。外导向缆213如图所示地接触每个圆形结构211的外轮216。另外，内导向缆212环绕形成上驱动单元208的一部分的每对圆形结构211的内轮(未示出)。

多个水翼214形成上驱动单元208的一部分并且在每个水翼214的一端连接到外导向缆213，并且在每个水翼214的另一端可释放地连接到内导向缆212。

水翼214沿外导向缆213和内导向缆212均匀地被间隔并且能够可操作地转动形成上驱动单元208的一部分的每个圆形结构211的外轮216和内轮(未示出)。

将会理解下驱动单元207在结构上与上驱动单元208相同。

优选地，水翼214由尼龙制造并且具有刚性弯曲杆(未示出)，该弯曲杆保证每个水翼214被正确地定向，这将在下面论述。任选地，水翼214可以由不同于尼龙的挠性材料制造，例如挠性塑料等。作为另一选择，水翼214可以由更刚性的材料制造，例如玻璃纤维，塑料，纤维化合物等。

图20显示了发电系统201的侧视图。可以看到，由于沿垂直于驱动设备的横截面的方向的水流产生的压力，水翼214从上驱动设备208和下驱动设备207向外伸出。图18和图20中未示出所有水翼20，但是如图19中所表示的，将会理解存在四行水翼，每个驱动设备具有两行。

在使用中，发电系统201被定位在具有持续的强海洋流的海域。任选地，发电系统201可以锚固到河床或其它类似的水流域。

如图18中所示，发电系统201被定位成使得水流大致垂直于每个上驱动单元208和下驱动单元207的横截面。

水翼214用作帆并且垂直于每个驱动单元的横截面的水运动导致水翼214沿圆方向围绕每个驱动单元运动。因而，水翼214沿圆方向围绕每个上驱动单元208和下驱动单元207的运动导致每个驱动设备的外导向缆213和内导向缆212旋转每个圆形结构211。另外，这引起了上驱动结构208，下驱动结构207和框架208的浮力。

重要的是，上驱动设备208中水翼214的旋转方向与下驱动设备207中水翼214的方向相反。例如，如果水翼214沿顺时针方向围绕上驱动设备208旋转，那么下驱动设备207中水翼214沿逆时针方向旋转。水翼214在上驱动设备207上相比于水翼214在下驱动设备207上的该反向旋转运动平衡了总体上施加到发电系统201的旋转力并且保证了发电系统201如图所示地保持正确地被定向。另外，稳定翼205有助于保持上驱动单元208，下驱动单元207和框架204的稳定性。此外，稳定翼205有助于向上驱动单元208，下驱动单元207和框架204提供浮力。

例如，如果上驱动单元208和下驱动单元207上的水翼214都沿顺时针方向旋转，那么净顺时针旋转力将施加到发电系统201，从而导致整个系统旋转。所以，每个水翼214具有杆(未示出)以保证水翼正确地被对准，从而它们沿所需的方向围绕驱动设备运动。该杆的作用非常类似于帆船上的桅杆(boom)。

如先前所述的，水翼214可以由更具刚性的材料制造，因而可以被定向成使得在上驱动单元208和下驱动单元207中引起正确的旋转。

当可释放地连接到内导向缆212的水翼214的末端与圆形结构211的内轮(未示出)接触时，水翼从内导向缆212分离。重要的是，牢固地连接到外导向缆213的每个水翼214的末端保持连接。因而，当每个水翼214围绕所述圆形结构211旋转时，连接到外导向缆213的水翼214的末端保持连接，连接到内导向缆212的末端分离并且在水翼214远离每个圆形结构211之前马上重新连接。

优选地，链条传动机械驱动设备方便了每个水翼214从内导向缆212的分离和重连接，所述链条传动机械驱动设备将水翼214的分离端从分离点移动到重连接点。

如先前所述的，发电机(未示出)位于每个圆形结构211的圆锥形外壳215内并且可操作地连接到外轮216和内轮(未示出)。如本领域中公知的，每个发电机将每个圆形结构211的旋转能转化为电能。因而，由于垂直于每个上驱动设备208和下驱动设备207的横截面的水流引起的水翼214的运动导致了每个圆形结构211的内轮(未示出)和外轮216的可操作旋转，并且每个圆形结构211中的发电机(未示出)将该旋转能转化为电能。

将会理解每个发电机将具有输出端并且将被电连接到一个区域，在该区域将使用发电系统201产生的电能。这样的区域可以包括远程石油开采设备或商业电网。

任选地，经附加缆索203牢固地固定到锚202的另一对驱动设备可以形成发电系统201的一部分。该对设备可以位于上述两个驱动设备的之上、之下或任一侧。

将会理解可以用彼此接近的每个发电系统201组装多个发电系统201。当电力需求增加时附加发电系统201可以加入到所述水场(farm)。

图21显示了作为上述的上驱动单元208和下驱动单元207的替换的驱动单元218。驱动单元218具有多个水翼214，框架220，内导轨222和外导轨223。

框架220是由多个元件形成的桁架式框架。框架220的功能是为驱动单元218提供支承并且保证其结构完整性保持完整。同样，技术人员将理解不同于框架220的结构变化可以实现相同的目的。

两个支承缆221连接到框架20并且为驱动单元218提供附加支承。

内导向轨道222和外导向轨道223位于框架220的任一侧。这些导向轨道为半圆形结构并且被定位成使得内导向轨道222和外导向轨道223具有相同的中心点。输送设备(未示出)位于每个内导向轨道222和外导向轨道223之上并且限定了围绕每个导向轨道的半圆形路径。

多个动力输出装置包括驱动单元218的一部分，该部分采用可旋转地安装在框架220上的滑轮225的形式。尽管未在图21中示出安装，本领域的技术人员将会理解滑轮225将通过臂、桁架、突出或类似这样的从框架220的延伸部分被安装。

发电机(未示出)连接到每个驱动滑轮225并且每个发电机能够将旋转能转化为电能。将会理解每个发电机将电连接到电网。

导向缆219沿单一的、连续的路径围绕滑轮225延伸并且可沿该路径移动。导向缆219接触每个滑轮225并且由于导向缆219的张力所提供的、施加在滑轮225的外表面上的力而保持就位。滑轮225可移动地安装在框架220上并且被偏压以在导向缆219内保持持续的张力。

三个缆索对准空转轮224接触导向缆219并且在滑轮233和滑轮226之间位于框架220之上。缆索对准空转轮224将导向缆219移置成能够越过驱动滑轮230，然后再次往下，从而它可以接触驱动滑轮226。

多个水翼214在每个水翼214的任一端可释放地连接到导向缆219。连接设备(未示出)位于每个水翼214的任一端。

驱动单元218的功能与上述的上驱动单元208和下驱动单元207的相同之处在于，经过水翼214的水运动导致水翼214移动，这导致了导向缆219沿固定路径运动。

水翼214沿位于驱动单元218的任一端的内和外导向轨道之间的直路径运动。当水翼214沿该直路径运动时它们通过连接设备(未示出)连接到导向缆219。然而，位于每个水翼214的每一端的连接设备(未示出)在水翼214作半圆形路径运动之前从导向缆219分离，所述半圆形路径由位于驱动单元218的任一端的内和外导向轨道限定。

当水翼214沿着围绕位于驱动单元218的任一端的内和外导向轨道的半圆形路径运动时，连接设备(未示出)被位于每个内导向轨道222和外导向轨道223上的输送设备(未示出)移动。一旦完成该半圆形路径，连接设备(未示出)从输送设备分离并且重连接到导向缆219。因而，每个水翼214再次在水翼214的任一端牢固地连接到导向缆219。这样，水翼214沿围绕驱动单元218的椭圆路径运动。

将会理解输送设备(未示出)可以是链条传动机械设备，当水翼214从导向缆219分离时所述链条传动机械驱动设备围绕内和外导向轨道移动连接设备，进而移动水翼214。作为另一选择，输送设备可以由一系列轮子组成或者可以是传送带类型的设备。

位于水翼214的任一端的连接设备(未示出)的类型类似于在架空索道椅式提升机上所应用的。该设备具有可释放的夹紧机构以用于与导向缆219连接和分离，并且具有在夹紧位置和打开位置之间运动的方法，所述夹紧位置用于连接到导向缆，所述打开位置用于从导向缆219释放连接机构，进而释放水翼214。

类似于上述的下驱动单元207和上驱动单元208，驱动单元218的水翼214被对准以利用优选为海洋流的流水的动力。该流水导致水翼214引起导向缆219的运动。导向缆219的运动导致滑轮225的旋转，该旋转被连接到这些滑轮的发电机(未示出)转化为电能。

将会理解驱动单元218可以代替发电系统201中的下驱动单元207和上驱动单元208，并且同样可以用相同的方式固定到海底或桥塔。另外，多个驱动单元218可以用同样的方式布置在一个水场中。

图22和23显示了根据本发明的另一实施方式的水下发电系统233。图23显示了一起形成发电系统233的一部分的上驱动单元234和下驱动单元235。

类似于上述的先前实施方式，发电系统233具有牢固地连接到海底的锚202。发电系统233进一步包括四个缆索203，框架204，上驱动单元234和下驱动单元235。缆索203在每个缆索203的一端固定到锚202并且在每个缆索203的相反端可操作地连接到框架204。上驱动单元234和下驱动单元235被安装在框架204上。另外，稳定翼236如图所示地在每一端安装在框架204上以帮助稳定框架203和驱动单元232和235。

可旋转驱动滑轮237形式的动力输出装置位于上驱动单元234的任一端。驱动轴238从每个驱动滑轮237的中心部分延伸并且每个驱动轴238可随驱动滑轮237旋转。调整设备靠近每个驱动滑轮237安装到框架203的任一端上并且可操作地将每个驱动滑轮237连接到框架204。优选地，调整设备采用两个可延伸臂239的形式。每个可延伸臂239的一端牢固地固定到框架204，并且每个臂239的相反端固定到驱动轴238，从而轴238仍然能够旋转。

可延伸臂238是可伸缩的，从而它们可以改变每个驱动轴238相对于框架204的角度，进而可操作地改变驱动滑轮237的角度。

链轮240连接到驱动滑轮237和框架202之间的一个驱动轴238。链轮240可随驱动轴238旋转并且经主动链242和泵轴246与泵241保持机械联系。泵241具有允许水流入泵241内的开敞式进入口。另外，泵241具有高压出口。在压力下与远离发电系统233的水连通的软管(未示出)连接到泵241的出口，这将在以后更具体地进行说明。

任选地，上述的链轮和泵布置可以存在于上驱动单元234的两个驱动滑轮237上。

驱动缆243围绕上驱动单元234的驱动滑轮237。多个水翼244形式的捞锚沿驱动缆243的长度以隔开的间隔可操作地被连接。

图25显示了形成发电系统233的一部分的水翼244的透视图。水翼244是变形成半圆形状的矩形元件。水翼244由刚性材料形成，例如铝、玻璃纤维等。多个连接臂245用于将水翼244连接到驱动缆243。每个连接臂245在臂245的一端牢固地固定到水翼244的一端，并且在臂245的另一端牢固地固定到驱动缆243。在图25中，水翼244具有两个连接到水翼244的连接臂243。然而，如图23，每个水翼244可以具有连接的四个连接臂245。

优选地，水翼244固定到连接臂245。任选地，水翼244可以在支承臂244上枢转以保证它们最佳地被对准。

下驱动单元235具有与上述上驱动单元234类似的特征。然而，如图23中所示，下驱动单元235上的泵和链轮布置位于这样一个驱动滑轮237上，该驱动滑轮位于与上驱动单元235的驱动滑轮237的泵和链轮布置相反的框架204的一侧上。任选地，上驱动单元234和下驱动单元235上的两者驱动滑轮237可以具有适配在其上的链轮和泵组件。

在使用中，如上述的先前实施方式，发电系统233浸入诸如河这样的流水区域或持续的海洋流中。水流导致水翼244移动，进而可操作地导致驱动缆围绕它们各自的驱动单元沿固定路径旋转。驱动缆243的运动导致驱动滑轮237的旋转，进而导致每个驱动轴238的旋转。因而，每个链轮240被旋转并且可操作地导致每个泵241抽取靠近泵入口的水。该水被每个泵241加压并且在压力下经连接到泵出口的管连通。

加压水被输送到陆上发电站，该陆上发电站使用本领域公知的方法将加压水的机械能转化为电能。任选地，加压水与靠近发电系统233的海底上的石油开采设备，船或封闭式加压壳体连通以用于转化为电能。

图26显示了具有安装在其上的前漏斗247和后漏斗248的发电系统233的侧视图。图27显示了具有安装在其上的前漏斗247和后漏斗248的发电系统233的平面图。前漏斗247位于框架2的上游。类似地，后漏斗248位于框架2的下游。优选地，后漏斗248和前漏斗247被安装在框架2上。

前漏斗247和后漏斗248一起用来利用水流增加驱动单元附近水的流速。水流速的该增加导致了更高效的发电系统。

在发电系统233中电能的产生发生在远离发电系统233的地点。同样，由于诸如发电机这样的电力转化设备不位于水下，因此发电系统233将具有低维护成本。

类似于先前的实施方式，多个驱动单元可以被布置在水场中以增加发电能力。

图28-30显示了采用水翼250形式的水翼244的第二实施方式的透视图。水翼250作为捞锚形成发电系统233的一部分。水翼250具有一对侧翼251A和251B，稳定翼252和连接元件253。

侧翼251A和251B如图所示地彼此形成一个角度。稳定翼252从侧翼251A和251B的交叉处延伸。优选地，侧翼251A和251B以及稳定翼252一体地形成。作为另一选择，侧翼251A和251B与稳定翼252分离地形成，并且稳定翼252牢固地固定在侧翼251A和251B的交叉处。

侧翼251A和251B以及稳定翼252由轻质刚性材料形成，例如玻璃纤维、塑料等。

特别参考图28和29，可以看到每个侧翼251A和251B具有锥形横截面。侧翼251A具有前导缘254A，后缘255A，球状前部256A，薄尾部257A。侧翼251A的横截面在球状前部256A最大，并且通过薄尾部257A变细，在后缘255A达到最小值。侧翼251B的横截面与上述侧翼251A的横截面相同。

连接元件253在远离侧翼251A和251B的一端从稳定翼252延伸。如图所示，连接元件253将水翼250牢固地固定到发电系统233的驱动缆243。

图31和32更详细地显示了连接元件253。连接元件243包括直部258和U形部259。波纹部分260在直部258的一个范围上形成。波纹部分260位于稳定翼252内并且帮助直部256牢固地与之连接。优选地，稳定翼252围绕直部258的波纹部分260形成。作为另一选择，直部258的波纹部分260在已形成稳定翼252之后位于稳定翼252内。

U形部259从远离波纹部分260的直部258的一端延伸。U形部259被焊接到直部258。任选地，U形部259可以通过诸如胶水这样的化学固定剂或通过诸如铆钉、螺栓等这样的机械固定件固定到直部258。作为另一选择，U形部259与直部258一体地形成。

如图32中所示，直部258与U形部259成一个角度，从而这两个部分不平行。

孔261在远离直部258的一端位于U形部259上。发电系统233的驱动缆243通过孔261，从而连接元件253不可沿驱动缆243移动。因而，驱动缆243的一部分不可滑动地固定在连接元件253的孔261内。

如先前所述的，多个水翼250位于沿水下发电系统233的下驱动单元235和上驱动单元234上的每个驱动缆243的区间。水翼250是倾斜的使得它们利用流水的动能。

水翼50沿图29中箭头所指的方向围绕驱动单元运动。侧翼元件的成型横截面保证了水翼50有效地利用流水的动能。

将会理解水翼250可以用作利用流水的动能的任何水下发电系统的捞锚。

当以上具体描述的水下发电系统使用自然水流来产生电力时它们对环境是友好的，而不会产生任何污染。由于诸如在河中、海洋中发现的以及由潮汐产生的水流经常发生，因此产生的电力是可再生的能源。

所述水下发电系统都具有至少一个沿限定路径移动的线状元件。所述路径位于单一平面中。所述水下发电系统被定位成使得所述平面，进而所述路径与水流的流动垂直。因而，当水翼被水推动时产生更小的湍流，同时导致效率增加。所述路径垂直于水流的进一步优点在于当沿整个路径通过时水翼总是为线状元件提供驱动。

应当理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对所述的实施方式进行各种改变和改进。

Claims (17)

1.一种水下发电系统，其包括：

至少一个可沿限定路径移动的线状元件；

多个连接到所述线状元件的水翼；和

至少一个可操作地连接到所述线状元件的动力输出装置；

所述水翼使所述线状元件由于水流的流动而沿所述限定路径移动；

其中所述限定路径位于基本垂直于水流的流动的平面中。

2.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述线状元件是缆索。

3.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述线状元件是皮带。

4.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述线状元件是链条。

5.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述路径由轨道限定。

6.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述限定路径由多个轮子限定。

7.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述限定路径由多个滑轮限定。

8.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述动力输出装置可操作地连接到泵。

9.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述动力输出装置可操作地连接到发电机。

10.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述水翼是刚性的。

11.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述水翼是挠性的。

12.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述水翼可释放地连接到所述线状元件。

13.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述水翼永久地连接到所述线状元件。

14.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中所述水翼包括两个侧翼。

15.根据权利要求14所述的水下发电系统，其中所述侧翼相对于彼此倾斜。

16.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中具有一个线状元件。

17.根据权利要求1所述的水下发电系统，其中具有两个线状元件。

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