DE60313618T2

DE60313618T2 - Vorrichtung und verfahren zur krafterzeugung eines strömenden gewässers

Info

Publication number: DE60313618T2
Application number: DE60313618T
Authority: DE
Inventors: Colin Vancouver Regan; Johann Bairro Camargos Hoffmann
Original assignee: Hoffmann Johann Bello
Current assignee: Hoffmann Johann Bello
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: EP1529164B1; US7270513B2; CA2492104A1; DE60313618D1; AU2003281239A1; WO2004005708A3; CN1668843A; ATE361421T1; EP1529164A2; US20040096310A1; WO2004005708A2

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von Leistung einschließlich mechanischer Leistung oder elektrischer Leistung aus einem Wasserstrom, der die Rotorflügel einer Wasserturbine antreibt. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Schwimmplattformen für solche Turbinen.
Erfindungshintergrund
Eine Vielfalt von Wasserturbinenentwicklungen sind bekannt, die für die Bündelung der Leistung aus fließendem Wasser geeignet sind. Diese Entwicklungen umfassen Turbinen, die eine Vielzahl von auf dem Umfang verteilten Turbinenflügeln aufweisen, die jeweils stetig auf der im Wesentlichen ganzen Länge des Turbinenrotors verlaufen und sich von diesem Rotor radial nach außen erstrecken. Diese Entwicklungen umfassen auch Turbinen, die Turbinenflügelsätze aufweisen, die in Längsrichtung der Turbinenwelle einen Abstand voneinander aufweisen. In jedem Satz verläuft eine Vielzahl von auf dem Umfang verteilten Flügeln von der Turbinenwelle radial nach außen. Beispiele für die letzte Art der Turbinen können dem US-Patent 5 834 853 (Ruiz et al.), erteilt am 10.11.1998, und dem US-Patent 5 946 909 (Szpur), erteilt am 7. 9.1999, entnommen werden.
Die EP 0045353 offenbart eine elektrische Energie erzeugende Vorrichtung der eingangs genannten Art, wobei diese Vorrichtung durch Meerwasserbewegungspositio nen mit Kraft versorgt wird und einen pontonartigen Aufbau aufweist, der bewirkt, dass kein im Wasser schwimmender Abfall zwischen die Pontons gerät und an die Schaufelradflügel stößt.
Solche Entwicklungen sorgen jedoch nicht für einen vergrößerten Fluss des Wasserstroms über die Turbinenflügel und nicht für eine nennenswerte Verbesserung der Ausgangsleistung. Sie sehen auch keine Stützstrukturen vor, die an die Bewegung in einem Wasserkörper gut angepasst sind und die derart gestaltet werden können, dass sie den Fluss des Wasserstroms über die Schaufelradflügel weiter vergrößern. Ferner können die von ihnen vorgesehenen Strukturen nicht in kooperativer Weise angeordnet werden.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Krafterzeugung aus einem in einem Wasserkörper fließenden Gewässer nach Anspruch 1 vorgesehen.
Ferner ist ein Verfahren zur Krafterzeugung aus einem in einem Wasserkörper fließenden Gewässer vorgesehen, wobei dieses Verfahren die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Gemäß weiteren Ausbildungen der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Krafterzeugung aus einem in einem Wasserkörper (beispielsweise ein Fluss oder ein Kanal) fließenden Gewässer vorgesehen, wobei diese Vorrichtung die Merkmale der Ansprüche 2 bis 12 aufweist.
Bei allen Ausbildungen ist die nach unten gerichtete Öffnung durch die Plattform mittels entgegengesetzter, nach unten und in Längsrichtung verlaufender Innenseitenwände zur Kanalisierung des mit den genannten Flügeln zusammenarbeitenden Wasserlaufs seitlich begrenzt.
Die Plattform weist einen Vorderteil, eine ersten Rückwärtsteil und einen zweiten Rückwärtsteil auf. Sie kann derart ausgebildet sein, dass sie betriebsmäßig mehr als eine Wasserturbine trägt. Beispielsweise kann die Plattform einen dritten langgestreckten Rückwärtsteil aufweisen, der zwischen dem ersten Rückwärtsteil und dem zweiten Rückwärtsteil angeordnet ist und der sich vom Vorderteil in Längsrichtung nach rückwärts erstreckt, wobei der Vorderteil im Wesentlichen parallel zum ersten Rückwärtsteil und zweiten Rückwärtsteil verläuft. Eine erste Längsöffnung verläuft nach unten durch die Plattform zwischen dem ersten Rückwärtsteil und dem dritten Rückwärtsteil. Eine erste Wasserturbine ist auf der Plattform befestigt, wobei ihr Rotor quer zur ersten Abwärtsöffnung verläuft. Eine zweite Wasserturbine ist auf der Plattform befestigt, wobei ihr Rotor quer zur zweiten Abwärtsöffnung verläuft. Vorzugsweise ist die erste Abwärtsöffnung mittels entgegengesetzter, nach unten und in Längsrichtung verlaufender Innenseitenwände zur Kanalisierung des Wasserlaufs über die Flügel der ersten Wasserturbine seitlich begrenzt. In gleicher Weise ist die zweite Abwärtsöffnung mittels entgegengesetzter, nach unten und in Längsrichtung verlaufender Innenseitenwände zur Kanalisierung des Wasserlaufs über die Flügel der zweiten Wasserturbine seitlich begrenzt.
Abhängig von den Umständen kann das Vorsehen von mehr als einer Wasserturbine auf einer Plattform als vorteilhaft betrachtet werden oder auch nicht. Die Redundanz ist ein möglicher Vorteil. Wenn eine Turbine gestört ist, einer Wartung bedarf oder einfach abgeschaltet wird, kann die andere Turbine dazu dienen, die Kraftlieferung fortzusetzen. Ein Nachteil von mehr als einer Turbine auf einer Plattform ist die zusätzliche Komplexität, weil jede Turbine ihre eigenen Befestigungsmittel und ihre eigene Leistungsaufnahmevorrichtung erfordert.
Bei einer weiteren Ausbildung gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Krafterzeugung aus einem Wasserstrom in einem Wasserkörper (beispielsweise ein Fluss oder ein Kanal) vorgesehen, wobei dieses Verfahren folgende Schritte aufweist:

– eine erste Krafterzeugungsstation wird vorgesehen, die Folgendes enthält:
– eine in Längsrichtung verlaufende Schwimmplattform, die die erste Station in einem Wasserkörper schwimmend hält, und
– eine Wasserturbine, die von der Plattform betriebsmäßig getragen wird und aufgrund eines Wasserstroms im Wasserkörper Kraft erzeugt,
– die Station wird im Wasserkörper schwimmend gehalten, wobei das Vorderende der Plattform stromaufwärts im Wasserstrom gerichtet ist, und
– die Stromabwärtsbewegung der Plattform wird steuerbar beschränkt.

In Übereinstimmung mit dem Verfahren weist die Plattform einen Vorderteil mit entgegengesetzten, auseinandergehenden Seiten auf, von denen jede nach außen und rückwärts von einem Scheitel des Vorderendes der Plattform zu einem langgestreckten ersten Rückwärtsteil und zu einem langgestreckten zweiten Rückwärtsteil verläuft. Der erste Rückwärtsteil verläuft in Längsrichtung rückwärts vom Vorderteil zu einem ersten fernen Ende, und der zweite Rückwärtsteil verläuft in Längsrichtung rückwärts vom Vorderteil im Wesentlichen parallel zum ersten Rückwärtsteil zu einem zweiten fernen Ende. Eine Längsöffnung erstreckt sich nach unten durch die Plattform zwischen dem ersten Rückwärtsteil und dem zweiten Rückwärtsteil.
Die Wasserturbine umfasst einen Turbinenrotor und eine Vielzahl von Turbinenflügeln. Der Rotor ist an der Plattform zur Drehung um eine Rotorachse befestigt und verläuft quer zur Öffnung. Die Turbinenflügel erstrecken sich vom Rotor nach außen zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem Wasserstrom durch die Öffnung.
In den Fällen, in denen der Wasserstrom eine wesentliche Breite (beispielsweise wie in einem breiten Fluss) aufweist, können mehrere solcher Stationen verwendet werden. Vorteilhafterweise können die Stationen in einer Stationsanordnung angeordnet werden. Beispielsweise kann das Verfahren Folgendes aufweisen:

– es werden eine zweite Krafterzeugungsstation und eine dritte Krafterzeugungsstation vorgesehen, von denen jede eine Schwimmplattform aufweist, die im Wesentlichen genauso wie die erste Krafterzeugungsstation ausgebildet ist,
– die zweite Krafterzeugungsstation wird im Wasserkörper zum Schwimmen gebracht, wobei der Vorderendenscheitelpunkt ihrer Plattform in der Nähe des ersten fernen Endes der Plattform der ersten Station angeordnet wird, und
– die dritte Station wird im Wasserkörper zum Schwimmen gebracht, wobei der Vorderendenscheitelpunkt ihrer Plattform in der Nähe des zweiten fernen Endes der Plattform der ersten Station angeordnet wird.

Um die Anordnung der zweiten Krafterzeugungsstation und der dritten Krafterzeugungsstation in der Nähe des ersten fernen Endes und des zweiten fernen Endes der ersten Krafterzeugungsstation zu erleichtern, weisen die fernen Enden der ersten Krafterzeugungsstation vorzugsweise einen Verjüngungswinkel auf, der mit demjenigen Winkel übereinstimmt, in dem die auseinandergehenden Seiten des Plattformvorderteils vom Vorderendenscheitelpunkt der Plattform nach rückwärts verläuft.
Zusätzliche Krafterzeugungsstationen können in einfacher Weise hinter der zweiten Krafterzeugungsstation und der dritten Krafterzeugungsstation angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist eine Wasserturbine vorgesehen, die vorzugsweise in Verbindung mit der vorgenannten Vorrichtung oder dem vorgenannten Verfahren verwendet wird, die aber auch an einem festen Ort (d.h. keine Schwimmanordnung) verwendet werden kann, wobei die sich von einem Turbinenrotor nach außen erstreckenden Turbinenflügel Vorteilhafterweise ziemlich eng stehende, flexible, langgestreckte Flügel aufweisen und in auf dem Umfang verteilten Reihen längs des Rotors angeordnet sind. In jeder Reihe weisen die Flügel jeweils einen Abstand voneinander auf. Die Flügel treten mit dem Wasser in Verbindung und verlangsamen den Wasserfluss, wobei die Verlangsamungswirkung um so größer ist, je dichter das Wasser an die Turbinenachse kommt. Das Ergebnis ist ein Wasserstrom längs der Flügellängen. Die Flügel sind durch Druck auf die Flügel nach vorn gebogen, wodurch ein bestimmter Grad des Ausgleichs des Wasserflusses über und um die Flügel entsteht. Der Wasserfluss erzeugt eine Wirbelwirkung, die durch den Wasserfluss längs der Flügel entsteht, und zusammen mit der oben beschriebenen Verlangsamungswirkung eine erhöhte Ausgangsleistung erleichtert. Die erzeugte Leistung erhöht sich mit der Tiefe des antreibenden Wasserflusses.
Vorzugsweise sind die Reihen derart versetzt, dass die Flügel in einer vorgegebenen Reihe mit den Abständen zwischen den Flügeln in derjenigen Reihe, die auf dem Umfang unmittelbar vor der vorgegebenen Reihe angeordnet ist, und mit den Abständen zwischen den Flügeln in derjenigen Reihe ausgerichtet sind, die auf dem Umfang unmittelbar hinter der vorgegebenen Reihe angeordnet ist. Das zwischen den Flügeln in einer Reihe fließende Wasser wird dann die Flügel in der folgenden Reihe mit größerer Geschwindigkeit treffen, als wenn die Flügel in den betreffenden Reihen nicht versetzt wären. Das Ergebnis dieser Anordnung ist eine gleichmäßigere Verlangsamung des Wasserstroms, eine Druckkraft auf der einen Seite der Flügel und eine Saugkraft auf der entgegengesetzten Seite der Flügel.
Kurzfassung der Zeichnungen
Die vorhergehend genannten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
2 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Ausführung,
3 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Ausführung,
4 eine näher dargestellte, perspektivische Ansicht des Turbinenrotors und des Übertragungsgetriebes, die beide Teil der in 1 gezeigten Ausführung sind,
5 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der relativen Positionen der Turbinenflügel, die Teil der in 1 gezeigten Ausführung sind,
6 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Teils des in 4 gezeigten Turbinenrotors und von an diesem befestigten, zugeordneten Turbinenflügeln,
7 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Schwimmplattform,
8 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Plattform,
9 eine Rückansicht der in 1 gezeigten Plattform,
10 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Plattform,
11 eine Draufsicht auf eine Anordnung aus drei Schwimmplattformen, von denen jede wie die in 7 ausgebildet ist und eine Turbine gemäß der vorliegenden Erfindung trägt,
12 eine Draufsicht auf eine weitere Anordnung aus sechs Schwimmplattformen, von denen jede wie die in 7 ausgebildet ist und eine Turbine gemäß der vorliegenden Erfindung trägt,
13 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung,
14 eine Draufsicht auf die in 13 gezeigte Ausführung,
15 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung,
16 eine Draufsicht auf die in 15 gezeigte Ausführung,
17 einen Schnitt durch eine in den 13-16 gezeigte Wasserturbine,
18 eine perspektivische Ansicht eines in der 17 gezeigten Turbinenflügels und
19 die Richtung und die Wirkung des Wasserflusses unter der in 17 gezeigten Turbine.
Ausführliche Beschreibung
Die 1-12 zeigen eine Krafterzeugungsstation 100, die eine sich in Längsrichtung erstreckende Schwimmplattform 10 aufweist, die die Station in einem Wasserkörper (nicht gezeigt) im Schwimmzustand hält, und eine Wasserturbine 101, die durch die Plattform getragen wird und die Kraft aufgrund eines Wasserstroms im Wasserkörper erzeugt. Die Turbine 101 weist einen Turbinenrotor 110 und eine Vielzahl von relativ eng stehenden, langgestreckten Turbinenflügeln 120 verschiedener Länge auf, die zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem Wasserstrom vom Rotor nach außen verlaufen. Der Rotor umfasst eine Achse 111 (4). Wenn die Plattform in geeigneter Weise positioniert ist, fließt der Wasserstrom normalerweise quer zur Achse in Richtung des Pfeils F.
Die Plattform 10 weist einen Vorderteil 12 mit entgegengesetzt auseinanderlaufenden Seiten 13, 14 auf, die nach außen und nach hinten von einem Vorderendenscheitelpunkt 11 zu einem ersten langgestreckten Rückwärtsteil 15 und einem zweiten langgestreckten Rückwärtsteil 18 verlaufen. Der Rückwärtsteil 15 erstreckt sich vom Vorderteil 12 in Längsrichtung zu einem sich verjüngenden, fernen Ende 16 und umfasst eine zugeordnete Verkleidung 17, die unten beschrieben wird. Der Rückwärtsteil 18 erstreckt sich vom Vorderteil 12 in Längsrichtung nach hinten, im Wesentlichen parallel zum Rückwärtsteil 15 zu einem sich verjüngenden, fernen Ende 19 und umfasst eine zugeordnete Verkleidung 20, die unten beschrieben wird. Eine Längsöffnung 21 verläuft nach unten durch die Plattform zwischen den Rückwärtsteilen 15, 18. Die Plattform 10 ist generell zu einer Längsmittellinie 22 (2) symmetrisch ausgebildet, die den Vorderendenscheitelpunkt 11 zweiteilt.
Die Plattform 10 ist normalerweise derart positioniert, dass ihr Vorderende 11 stromaufwärts gerichtet ist (d.h. in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil F). Ein Leitblech 25 ist unmittelbar vor dem Scheitelpunkt 11 an der Plattform befestigt, um das Vorderende zu schützen und Langholz und Unrat abzulenken, das bzw. der stromabwärts im Wasser schwimmen kann. Die auseinandergehenden Seiten 13, 14 des Vorderteils 12 (die dazu dienen, eine Stromlinienform im Wasserfluss zu schaffen) dienen auch dazu, das Langholz und den anderen Unrat von der Plattform gleitend fernzuhalten. Diese Merkmale vermindern das Risiko, dass der schwimmende Unrat unter die Plattform 10 in Richtung auf die Turbinenflügel 120 gedrückt wird.
Wie aus den 11 und 12 am besten erkennbar ist, ermöglicht die Gesamtform der Plattform 10, Anordnungen aus Krafterzeugungsstationen in einer Weise zu bilden, die eine Geamtstromlinienform vorsehen und wobei jede gegebene Plattform einen Unratabweisungsschutz oder teilweise einen Abweisungsschutz für Plattformen bildet, die stromabwärts von der gegebenen Plattform verlaufen. Im Einzelnen sind in 11, die eine generell dreieckförmige Anordnung aus drei Plattformen zeigt, eine erste Ablaufplattform 10 und eine zweite Ablaufplattform 10 so angeordnet, dass ihre entsprechenden Vorderendenscheitelpunkte 11 in Angrenzungsstoß an den fernen Enden 16, 19 der führenden Plattform anliegen und dass der Rückwärtsteil 15 einer der Ablaufplattformen in Angrenzungsstoß an den Rückwärtsteil 18 der anderen Ablaufplattform anliegt. In 12 ist die in 11 gezeigte Anordnung um eine dritte Reihe aus drei Plattformen 10 erweitert, so dass nun insgesamt sechs Plattformen vorhanden sind. Derartige Anordnungen können dazu verwendet werden, eine größere Gesamtenergieabgabe zu bewirken.
Die Flügel 120 der Turbine 101 sind gemäß den 5 und 6 in acht abwechselnd versetzten Reihen 125, 126, 125, 126 usw. auf dem Umfang verteilt. Jede Reihe verläuft längs der Länge des Turbinenrotors 110. Benachbarte Flügel in einer gegebenen Reihe sind durch Abstände 122 voneinander getrennt. Wie am besten aus 5 erkennbar ist, ist die Versetzung zwischen den Reihen derart ausgeführt, dass die Flügel 120 in einer gegebenen Reihe zu den Abständen 122 zwischen den Flügeln in der Reihe unmittelbat davor und zu den Abständen 122 zwischen den Flügeln in der Reihe unmttelbar danach ausgerichtet sind. Wenn daher ein Teil eines Wasserstroms auf die Flügel 120 in einer gegebenen Reihe trifft, fließt ein Restteil durch die Abstände 122 in der gegebenen Reihe und anfangs in Richtung der Flügel 120 in der nächsten Reihe stromabwärts.
Der Rotor 110 verläuft quer zur Öffnung 21 und dreht sich um eine Rotorachse, wobei ein Ende des Rotors am Rückwärtsteil 15 der Plattform 10 und das entgegengesetzte Rotorende am Rückwärtsteil 18 der Plattform 10 drehbar befestigt ist. Wie am besten aus 4 erkennbar ist, weist der Rotor 110 einen Modulaufbau auf, der eine Reihe von axial ausgerichteten, kreisrunden Flanschen 112 umfasst, die in Längsrichtung längs der Rotorlänge verteilt sind. Benachbarte Paare aus Flanschen 112 sind durch in Längsrichtung verlaufende, rechteckförmige Flansche 114, 116 miteinander verbunden, die einen radialen Abstand voneinander aufweisen und auf dem Umfang um die Rotorachse radial verteilt sind. Wie am besten aus 6 erkennbar ist, sind die Flansche 114 derart ausgebildet, dass sie die Befestigung eines einzelnen Turbinenflügels 120 ermöglichen, während die Flansche 116 derart ausgebildet sind, dass sie die Befestigung zweier Turbinenflügel 120 ermöglichen. Im Einzelnen weist jeder Flansch 114 eine einzelne Anordnung aus Schraubenlöchern 115 auf, die zentral zwischen entgegengesetzten Flanschenden angeordnet ist. Ein Flügel 120 mit einer entsprechenden Anordnung von Löchern an seinem radialen Innenende ist mit (nicht gezeigten) Schrauben am Flansch 114 verschraubt, die durch den Flansch, durch den Flügel und durch eine Schutzplatte 119 geführt sind, die ebenfalls eine entsprechende Anordnung aus Löchern aufweist. Im Gegensatz dazu umfasst jeder Flansch 116 zwei Anordnungen aus Schraubenlöchern 117, 118, die jeweils an einem Flanschende angeordnet sind. Diese Anordnungen erleichtern die Schraubenbefestigung von zwei Flügeln 120 am Flansch 116 in derselben Weise, in der ein einzelner Flügel 120 am Flansch 114 befestigt ist, einschließlich der Verwendung der Platten 119 (Zu bemerken ist, dass die Positionen der Platten 119 nach 4 diejenigen Positionen sind, die bei der Verschraubung der Flügel 120 mit dem Rotor 110 eingenommen werden; andererseits sind sie getrennte Elemente).
Wie am besten aus 4 zu erkennen ist, ist ein Paar aus Übertragungszahnrädern 130 an entgegengesetzten Enden des Turbinenrotors 110 zur Drehung auf der Achse 111 des Rotors befestigt. Wie in den 1, 2 gezeigt ist, ist jedes Zahnrad 130 mit der Welle eines elektrischen Generators 140 mittels einer Getriebe- und Übertragungsanordnung 135 mechanisch gekoppelt, die die Rotationsgeschwindigkeit des Generators bezüglich der des Rotors und damit die erzeugte, elektrische Energie bestimmt. Jede Getriebe- und Übertragungsanordnung 135 weist eine Zahnrolle 132 auf, die in Wirkverbindung mit Gliedern 131 auf dem Rand des zugeordneten Übertragungszahnrads 130 steht. Die Übertragungszahnräder selbst sind mittels Verkleidungen 17, 20 geschützt, die auf entgegengesetzten Innenseiten der Plattform 10 befestigt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Verkleidungen 17, 20 nicht nur zum Schutz der Übertragungszahnräder dienen, sondern auch entgegengesetzte, nach unten und in Längsrichtung verlaufende Innenseitenwände der Plattform 10 definieren, die eine nach unten begrenzte Öffnung 21 seitlich begrenzen. Diese Innenseitenwände dienen dazu, den mit den Turbinenflügeln 120 in Verbindung stehenden Wasserstrom zu führen, zu betten und zu kanalisieren.
Die Turbinenflügel 120 können niedriger oder höher angeordnet werden, um die Tiefen in einem Wasserstrom zu verändern. Im Einzelnen wird die Turbine 101, wie in den 1-4 gezeigt ist, durch ein Paar aus entgegengesetzten Hebewerken 60 getragen, von denen jedes einen Rahmen 62 umfasst, der an der Plattform 10 befestigt ist. Jeder Rahmen umfasst eine Schiene 65, die sich in einem Aufwärtswinkel von etwa 45° in Bezug auf die Oberfläche der Plattform 10 erstreckt. Die Achse 111 ist in Drehlagern drehbar gelagert, die durch die Schiene 65 gleitend getragen werden. Die Hebung der Turbine 101 mit den Flügeln 120 von der Plattform 10 wird somit von der Position der Drehlager längs den Schienen 65 bestimmt. Die Position ist mittels eines Mechanismus aus einer Kette 66 und einer Kettenscheibe 67 gesichert und kann damit geändert werden.
Jede Getriebe- und Übertragungsanordnung 135 ist auf einem Paar aus Hebewerken 70, 71 befestigt und kann längs zugeordneter Schienen entweder nach Tandemart mit der Turbine oder unabhängig von der Bewegung der Turbine 101 längs den Schienen 65 bewegt werden. Die Möglichkeit der unabhängigen Bewegung führt dazu, dass entweder einer der Generatoren 140 oder beide vom zugeordneten Übertragungsgetriebe 130 entkuppelt werden kann, falls dies erwünscht ist.
Eine Winde 50 ist auf der Plattform 10 befestigt, und ein Feuchtraumkabel 51 ist auf der Winde zur Befestigung an einem (nicht gezeigten) Anker abrollbar aufgewickelt, der im Bett des Wasserkörpers, in dem die Plattform schwimmt, verankert ist. Die Stromabwärtsbewegung der Plattform 10 im Wasserkörper wird dadurch beschränkt. Die Winde und das Feuchtraumkabel ermöglichen auch, dass die Position der Plattform 10 in Bezug auf den Anker eingestellt wird. Diese Einstellung kann nicht nur dann erwünscht sein, wenn die Plattform das erste Mal in ihre Position gebracht wird, sondern auch dann, wenn die Wasserhöhe sich darauffolgend ändert.
Die Turbinenflügel 120 sind vorzugsweise flexibel. Wenn ein Wasserstrom bei verankerter Plattform 10 gegen die Flügel 120 fließt, leisten die Flügel Widerstand und verlangsamen die Fließgeschwindigkeit. Diese Verlangsamungswirkung ist umso ausgeprägter, je näher der Rotor 110 ist, weil die Oberfläche eines gegebenen Flügels sich notwendigerweise langsamer bewegt, je näher der Rotor liegt. Ein Wasserstrom neigt deshalb dazu, sich längs der Länge der Flügel vom Rotor in Richtung auf die Außenenden der Flügel zu entwickeln. Die Flexibilität der Flügel bewirkt in einem gewissen Maß einen Ausgleich des Wasserflusses längs der Flügellänge. Ein Flussteil fließt auch um die Flügel herum durch die Abstände 122. Der Wasserfluss durch die Abstände 122 in einer Reihe 125, 126 erlaubt, das der Fluss direkt in Richtung auf die Flügel der unmittelbar stromabwärts liegenden Reihe 126, 125 fließt und auch Saug- und Wirbelwirkungen erzeugt, die zu einer erhöhten Wirksamkeit der Leistungsübertragung im Vergleich mit festen Flügeln führen. Die Abstände 122 zwischen den Flügeln erzeugen auch Turbulenzen, die die Oxidierung des Wassers verbessern. Die Abstände der Flügel in den Reihen und die Versetzung der Flügel zwischen den Reihen führen auch zu einer gleichmäßigeren Bündelung des Wasserflusses, wenn die direkte Kraft des Flusses auf den Rotor zwischen aufeinaderfolgenden Flügelreihen geteilt ist im Gegensatz zum Stoß auf eine einzelne Oberfläche. Daher werden die Flügel einer Stromabwärtsreihe niemals vor einem ankommenden Wasserstrom durch die Flügel einer Stromaufwärtsreihe direkt geschützt, wie es der Fall wäre, wenn jede Reihe durch eine stetige, ungebrochene Oberfläche ersetzt ist.
Unter Berücksichtigung der sich ändernden Längen der Turbinenflügel 120 sei darauf hingewiesen, dass bei der gezeigten Ausführung die Flügellängen in einer gegebenen Reihe sich im Wesentlichen gleichmäßig von relativ kurzen Längen für solche der Flügel, die in Richtung auf die entgegengesetzten Enden des Rotors 110 angeordnet sind, zu relativ langen Längen für solche der Flügel ändern, die in Richtung auf die Rotormitte angeordnet sind. Diese Änderung kann als wünschenswert in solchen Fällen betrachtet werden, in denen sich die Stärke des natürlichen Wasserstroms in entsprechender Weise Breitenweise mit der Station 100 ändert. Unter dem Einfluss der Station wird der natürliche Wasserstrom um eine bedeutende Größe beschleunigt, da er eingefangen ist und in Richtung auf die Turbinenflügel durch die Innenseitenwände 17, 20 kanalisiert wird. Diese Beschleunigung weist ein parabolisches Profil mit einem Maximum in Richtung auf die Mittellinie zwischen den Innenseitenwänden und den Minima längs den Innenseitenwänden auf. Vorzugsweise ändern sich die Längen der Flügel 120 in einer entsprechend parabolischen Weise.
Im Betrieb schwimmt die Station 100 an einer gewünschten Stelle im Wasserstrom des Wasserkörpers, wobei der Vorderendenscheitelpunkt 15 der Plattform 10 stromaufwärts im Wasserstrom (d.h. in eine Richtung entgegengesetzt zum Pfeil F) gerichtet ist, vorzugsweise an einem Punkt, an dem der Wasserstrom ein Maximum aufweist. Die Stromabwärtsbewegung der Station wird dadurch vermieden, dass das Feuchtraumkabel 51 an einem Anker befestigt wird. Die Position kann mit der Winde 50 einstellbar kontrolliert werden, die das Kabel von der Winde abwickelt oder zurück auf die Winde aufwickelt.
Die Turbine 101 wird in eine gewünschte Position in Bezug auf die Wasseroberfläche infolge ihrer Befestigung auf der Plattform 10 hochgehoben. Wenn sich die Turbine aufgrund des Wasserflusses dreht, wird mechanische Energie an die elektrischen Generatoren 140 über die Übertragungszahnräder 130 und die Übertragungsanordnungen 135 abgegeben, wodurch elektrische Energie erzeugt wird. Um die Änderungen der Wasserflussgeschwindigkeit zu kompensieren oder um die Ausgangsleistung oder die Rotordrehgeschwindigkeit für eine gegebene Wasserflussgeschwindigkeit einzustellen, kann die Turbine 101 mit den Hebewerken 60 in Bezug auf die Wasseroberfläche hochgehoben oder abgesenkt werden. Diese Bewegung ändert die Tiefe, in die die Flügel 120 in das Wasser tauchen, und damit die auf die Flügel wirkenden Kräfte.
Wenn es gewünscht wird, können zusätzliche Krafterzeugungsstationen vorgesehen werden, vorzugsweise mit den zuvor beschriebenen Plattformanordnungen.
Die erste Ausführung (1-12) wird vorzugsweise in solchen Fällen als wünschenswert betrachtet, in denen der verfügbare Wasserstrom verhältnismäßig langsam fließt (beispielsweise 1m/s). Die in den 13 und 14 dargestellte zweite Ausführung wird für schnellere Wasserströme bevorzugt. Die in den 15 und 16 dargestellte dritte Ausführung wird ebenfalls für schnellere Wasserströme und ferner in solchen Fällen bevorzugt, in denen es als wünschenswert erachtet wird, mehr als eine Wasserturbine auf einer einzelnen Schwimmplattform vorzusehen. In den Fällen der zweiten Ausführung und der dritten Ausführung werden die zugeordneten Wasserturbinen in festen Positionen mittels der den Wasserturbinen zugeordneten Schwimmplattformen drehbar getragen. Die Generatoren und und ihre Kupplungen mit den Turbinenachsen sind nicht gezeigt.
Im Einzelnen weist die zweite Ausführung (13, 14) eine sich in Längsrichtung erstreckende Schwimmplattform 210 und eine Wasserturbine 301 auf, die von der Plattform getragen wird und zur Krafterzeugung aufgrund des Wasserstroms im Wasserkörper dient. Die Turbine 301 umfasst einen Turbinenrotor 310 und eine Vielzahl von relativ eng stehenden, langgestreckten Turbinenflügel 320, die zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem Wasserstrom vom Rotor nach außen verlaufen. Der Rotor weist eine Achse 311 auf, die in Drehlagern 313 drehbar gelagert sind, die auf der Plattform 210 am entgegengesetzten Rotorende befestigt sind.
In ähnlicher Weise wie im Fall der oben beschriebenen Plattform 10 umfasst die Plattform 210 einen Vorderteil 212 mit entgegengesetzt auseinanderlaufenden Seiten 213, 214, die von einem Vorderendenscheitelpunkt 211 aus nach außen und hinten zu einem ersten langgestreckten Rückwärtsteil 215 bzw. zu einem zweiten langgestreckten Rückwärtsteil 218 verlaufen. Der Rückwärtsteil 215 läuft vom Vorderteil 212 in Längsrichtung nach hinten zu einem verjüngten, fernen Ende 216. Der Rückwärtsteil 218 läuft vom Vorderteil 212 in Längsrichtung nach hinten und im Wesentlichen parallel zum Rückwärtsteil 215 zu einem verjüngten, fernen Ende 219. Eine Längsöffnung 221 erstreckt sich nach unten durch die Plattform zwischen den Rückwärtsteilen 215, 218.
Die Plattform 210 weist ein Paar Plattformöffnungen 250, 251 auf, durch die Feuchtraumkabel oder Ankerseile (nicht gezeigt) nach unten geführt werden können. Im Gegensatz zu dem einzelnen Feuchtraumkabel und der Winde, die in Verbindung mit der ersten Ausführung genannt wurden, kann mehr als eine Ankerstelle in Situationen als wünschenswert erachtet werden, in denen der Wasserstrom relativ schnell fließt. Das Öffnunungspaar 250, 251 sorgt für den Durchgang von zwei unabhängigen Ankerseilen (nicht gezeigt).
Es sei darauf hingewiesen, das der Aufbau der Plattform 210, der die auseinanderlaufenden Seiten 213, 214 und die verjüngten, fernen Enden 216, 219 aufweist, erlaubt, dass eine Anzahl solcher Plattformen in einer Weise angeordnet werden können, wie sie in den 11 und 12 gezeigt sind. Ferner sei bemerkt, dass die Plattform 210 Innenseitenwände 217, 220 umfasst, die die Öffnung 221 seitlich begrenzen und die dazu dienen, den in Verbindung mit den Turbinenflügeln 320 stehenden Wasserstrom zu führen und einzufangen oder zu kanalisieren.
Die dritte Ausführung (15, 16) umfasst eine in Längsrichtung verlaufende Schwimmplattform 410 und ein Paar aus Wasserturbinen 501, die durch die Plattform zur Krafterzeugung aufgrund des Wasserstroms in einem Wasserkörper betriebsmäßig getragen werden. Die Turbinen 501 weisen jeweils einen Turbinenrotor 510 und eine Vielzahl von relativ eng stehenden, langgestreckten Turbinenflügel 520 auf, die zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem Wasserstrom vom Rotor nach außen ragen. Jeder Rotor weist eine Achse 511 auf, die in Drehlagern 513 drehbar gelagert sind, die auf der Plattform 410 am entgegengesetzten Rotorende befestigt sind.
Ähnlich wie im Fall der oben beschriebenen Plattform 10 umfasst die Plattform 410 einen Vorderteil 412 mit entgegengesetzt auseinanderlaufenden Seiten 413, 414, die sich von einem Vorderendenscheitelpunkt 411 aus nach außen und hinten zu einem ersten langgestreckten Rückwärtsteil 415 bzw. zu einem zweiten langgestreckten Rückwärtsteil 418 erstrecken. Der Rückwärtsteil 415 verläuft vom Vorderteil 412 in Längsrichtung nach hinten zu einem verjüngten, fernen Ende 416. Der Rückwärtsteil 418 verläuft vom Vorderteil 412 in Längsrichtung nach hinten und im Wesentlichen parallel zum Rückwärtsteil 415 zu einem verjüngten, fernen Ende 419. Wie im Fall der Plattform 210 weist die Plattform 410 ein Paar Plattformöffnungen 450, 451 auf, durch die Feuchtraumkabel oder Ankerseile (nicht gezeigt) nach unten geführt werden können.
Die dritte Ausführung (13 und 14) unterscheidet sich von der zweiten Ausführung (15 und 16) dadurch, dass sie zwei Turbinen 501 und nicht nur eine einzelne Turbine 301 aufweist. Im Gegensatz zur Plattform 210 umfasst die Plattform 410 ferner einen dritten langgestreckten Rückwärtsteil 460, der in der Mitte zwischen dem ersten Rückwärtsteil 415 und dem zweiten Rückwärtsteil 418 angeordnet ist. Der Rückwärtsteil 460 verläuft vom Vorderteil 412 in Längsrichtung nach hinten im Wesentlichen parallel zum ersten Rückwärtsteil 415 und zum zweiten Rückwärtsteil 418. Ein Paar Längsöffnungen 421, 471 erstrecken sich nach unten durch die Plattform 410 zwischen den Rückwärtsteilen 415, 418, wobei dieses Paar durch den Rückwärtsteil 460 getrennt ist.
Es sei darauf hingewiesen, das der Aufbau der Plattform 410, der die auseinanderlaufenden Seiten 413, 414 und die verjüngten, fernen Enden 416, 419 aufweist, erlaubt, dass eine Anzahl solcher Plattformen in einer Weise angeordnet wird, wie sie in den 11 und 12 gezeigt ist. Ferner sei bemerkt, das die Plattform 410 Innenseitenwände 417, 420 und 437, 440 umfasst, wobei die beiden ersten die Öffnung 421 und die beiden letzten die Öffnung 471 seitlich begrenzen, und die dazu dienen, den in Verbindung mit den Turbinenflügeln 520 stehenden Wasserstrom zu führen und einzufangen oder zu kanalisieren.
In 17 ist ein Schnitt durch eine Wasserturbine 601 dargestellt, der für einen entsprechenden Schnitt durch die Wasserturbine 301 oder die Wasserturbine 501 als repräsentativ gelten kann. In 18 ist eine perspektivische Ansicht eines der in 17 dargestellten Turbinenflügel gezeigt. Wie erkennbar ist, weist der Rotor der Turbine 601 generell ein zylindrisches Außenrohr 650 und ein zylindrisches Innenrohr 655 auf, die sich normalerweise gegen den Uhrzeigersinn auf der Achse 611 einer Welle (nicht gezeigt) drehen. Die Turbinenflügel 620 ragen vom Rohr 650 nach außen und werden jeweils von einer langgestreckten Welle 625 getragen, die wiederum in Richtung ihres entgegengesetzten Endes durch die Rohre 650, 655 getragen wird. Vorzugsweise werden die Flügel drehbar getragen, so dass der Einfallswinkel zwischen ihren Oberflächen 621 und der Richtung des Wasserflusses geändert und dem Wasserfluss somit mehr oder weniger Widerstand geboten werden kann.
Durch Drehen der Flügel kann die Drehgeschwindigkeit der Turbine und die sich ergebende Ausgangsleistung für eine gegebene Wasserflussgeschwindigkeit eingestellt werden. In ähnlicher Weise können Einstellungen vorgenommen werden, um die Änderung der Wasserflussgeschwindigkeiten zu kompensieren.
Der generelle Charakter des Wassers, das unterhalb der Turbine 601 fließt, ist in 19 gezeigt. Das Wasser tritt horizontal in Kontakt mit der Flügelregion an der Stelle 680 ein und verlässt diese Region unter einem nach oben gerichteten Winkel an der Stelle 681 (d.h. ein Hahnenschweifwinkel). Wenn das Wasser ankommt, trifft es auf den Turbinenrotor (auf dessen Außenrohr 650), der dazu neigt, als Damm zu wirken und die Wasserhöhe am Rotorkopf von L1 auf L2 anzuheben. Das Ergebnis ist ein höherer Kopfdruck, der dazu dient, die Geschwindigkeit des zwischen den Flügeln 620 wirkenden und durchgehenden Wassers zu beschleunigen. Der beständige Fluss folgt einem Weg unterhalb des Rotors und übt eine Druckkraft auf das Wasser aus, die ein Maximum P1 erreicht. Da sich eine Saugkraft entwickelt, beginnt der Druck dann abzunehmen, weil sich der Fluss in Richtung auf den Ausgang 681 beschleunigt.
Die Gesamtgröße solcher Stationen, die beispielsweise durch die zweite Ausführung und die dritte Ausführung beschrieben worden sind, kann ziemlich groß sein. Beispielsweise hat die Plattform 210 eine Gesamtlänge von etwa 115m, und die Ge samtbreite beträgt etwa 70m, während die Gesamthöhe etwa 16m beträgt. Der Abstand zwischen den Innenseitenwänden 217, 220 beträgt etwa 50m. Der Rotor 310 weist einen Außentrommeldurchmesser von 20m und einen Innentrommeldurchmesser von 12m auf. Die Spitzen der Flügel 320 weisen einen Abstand von 18m von der Rotorachse auf. Die Abmessungen der dritten Ausführung können ähnlich sein. Selbstverständlich können sich die Gesamtabmessungen, die Turbinengröße einschließlich der Flügellängen usw. wesentlich von Fall zu Fall unterscheiden. Anwendbare Kriterien umfassen die Wassertiefe, beschleunigte Wasserströme und die gewünschte Ausgangsleistung.
Eine Vielfalt von Modifikationen, Änderungen und Variationen der beschriebenen Ausführungen sind innerhalb der Merkmale der folgenden Ansprüche möglich und werden dem Fachmann gegenwärtig sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen, besonderen Ausführungen beschränkt.

Claims

Vorrichtung (100) zur Stromerzeugung aus einem in einem Wasserkörper fließenden Wasserstrom, wobei die Vorrichtung Folgendes enthält: (a) eine in Längsrichtung verlaufende Schwimmplattform (10; 410), die die Vorrichtung in einem Wasserkörper schwimmend hält, und (b) eine Wasserturbine (101; 501), die betriebsmäßig auf der Plattform (10; 410) zur Stromerzeugung aufgrund eines Wasserstroms in dem Wasserkörper getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (10; 410) Folgendes enthält: (i) ein Vorderteil (12; 412) mit entgegengesetzten, auseinanderlaufenden Seiten (13, 14; 413, 414), die von einem Vorderendenscheitelpunkt (11; 411) nach außen und rückwärts zu einem ersten langgestreckten Rückwärtsteil (15; 415) und einem zweiten langgestreckten Rückwärtsteil (18; 418) verlaufen, wobei der erste Rückwärtsteil von dem Vorderteil in Längsrichtung nach rückwärts und der zweite Rückwärtsteil von dem Vorderteil in Längsrichtung nach rückwärts im Wesentlichen parallel zum ersten Rückwärtsteil verläuft und (ii) eine Längsöffnung (21; 421), die nach unten durch die Plattform (10) zwischen dem ersten Rückwärtsteil und dem zweiten Rückwärtsteil verläuft, und dass die Turbine (101; 501) Folgendes enthält: (i) einen Turbinenrotor (110) mit entgegengesetzten Enden, der in Längsrichtung quer zur Öffnung (21; 421) zwischen den genannten Enden verläuft, wobei der Rotor (110) an der Plattform (10) zur Drehung um eine Rotorachse drehbar befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Turbinenflügel verhältnismäßig schmale, flexible, langgestreckte Flügel sind und in auf dem Umfang verteilten Reihen (125, 126) angeordnet sind, die längs des Rotors verlaufen, und (b) die Flügel in jeder der Reihen jeweils voneinander einen Abstand (122) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen (125, 126) derart gegeneinander versetzt sind, dass die Flügel (120) in einer beliebig vorgegebenen Reihe der beiden Reihen umfangsmäßig mit den Abständen zwischen den Flügeln in einer Reihe umfangsmäßig unmittelbar nach vorn von der vorgegebenen Reihe und mit den Abständen zwischen den Flügeln in einer Reihe umfangsmäßig unmittelbar nach rückwärts von der vorgegebenen Reihe ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (120) Längen aufweisen, die sich im Wesentlichen gleichmäßig von den verhältnismäßig kurzen Längen für solche der Flügel, die in Richtung auf die entgegengesetzten Rotorenden positioniert sind, zu den verhältnismäßig langen Längen für solche der Flügel ändern, die in Richtung auf die Mitte zwischen den entgegengesetzten Rotorenden positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längen der Flügel (120) im Wesentlichen parabelförmig zwischen den entgegengesetzten Rotorenden ändern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (101) von der Plattform (10) in einer einstellbaren, erhöhten Lage in Bezug auf die Plattform getragen wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Mittel zur Einstellung der erhöhten Lage der Turbine (60) in Bezug auf die Plattform (10) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine an der Plattform (10) befestigte Winde (50) und ein um diese Winde gewundenes Haltekabel (51) aufweist, das an einer Verankerung befestigbar ist, wobei die Flussabwärtsbewegung der Plattform beschränkt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine am Vorderende (11) der Plattform (10) angebrachte Ablenkvorrichtung (25) zur Ablenkung des im Wasserkörper schwimmenden Unrats aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (21) durch entgegengesetzte, stromabwärts und in Längsrichtung laufende Innenseitenwände zur Kanalisierung des in Verbindung mit den Flügeln stehenden Wasserstroms seitlich begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Plattform (410) ferner Folgendes aufweist: – einen dritten langgestreckten Rückwärtsteil (460), der zwischen dem ersten Rückwärtsteil (415) und dem zweiten Rückwärtsteil (418) angeordnet ist und in Längsrichtung rückwärts vom Vorderteil (412) parallel zum ersten Rückwärtsteil und zweiten Rückwärtsteil verläuft, – eine erste Längsöffnung (421), die in Flussabwärtsrichtung durch die Plattform (410) zwischen dem ersten Rückwärtsteil (415) und dem dritten Rückwärtsteil (460) verläuft, – eine zweite Längsöffnung (471), die in Flussabwärtsrichtung durch die Plattform (410) zwischen dem zweiten Rückwärtsteil (418) und dem dritten Rückwärtsteil (460) verläuft, – eine erste Wasserturbine und eine zweite Wasserturbine (501), die beide durch die Plattform (410) zur Erzeugung von elektrischem Strom aufgrund des im Wasserkörper fließenden Wasserstroms betriebsmäßig getragen werden, wobei jede Turbine (501) einen zugeordneten, an der Plattform (410) drehbar befestigten Turbinenrotor (510) für die Drehung um eine zugeordnete Rotorachse und eine Vielzahl von zugeordneten Turbinenflügeln (520) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass (i) der Rotor (510) der ersten Wasserturbine quer zur ersten Öffnung (421) verläuft und die Flügel (520) der ersten Wasserturbine vom Rotor der ersten Wasserturbine nach außen zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem durch die erste Öffnung (421) fließenden Wasserstrom verlaufen und (ii) der Rotor (510) der zweiten Wasserturbine quer zur zweiten Öffnung (471) verläuft und die Flügel (520) der zweiten Wasserturbine vom Rotor der zweiten Wasserturbine nach außen zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem durch die zweite Öffnung (471) fließenden Wasserstrom verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die erste flussabwärts verlaufende Öffnung (421) durch entgegengesetzte, flussabwärts und in Längsrichtung verlaufende Innenseitenwände (417, 420) zur Kanalisierung des in Verbindung mit den Flügeln der ersten Wasserturbine stehenden Wasserstroms seitlich begrenzt ist und (b) die zweite flussabwärts verlaufende Öffnung (471) durch entgegengesetzte, flussabwärts und in Längsrichtung verlaufende Innenseitenwände (437, 419) zur Kanalisierung des in Verbindung mit den Flügeln der zweiten Wasserturbine stehenden Wasserstroms seitlich begrenzt ist.
Verfahren zur Stromerzeugung aus einem in einem Wasserkörper fließenden Wasserstrom, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte aufweist: (a) eine erste Stromerzeugungsstation (100) wird vorgesehen, die Folgendes enthält: (i) eine in Längsrichtung verlaufende Schwimmplattform (10), die die erste Station (100) in einem Wasserkörper schwimmend hält und Folgendes aufweist: (A) einen Vorderteil (12) mit entgegengesetzten, auseinandergehenden Seiten (13, 14), von denen jede nach außen und rückwärts von einem Scheitel (11) des Vorderendes zu einem langgestreckten ersten Rückwärtsteil (15) und einem langgestreckten zweiten Rückwärtsteil (18) verläuft, wobei das erste Rückwärtsteil (15) in Längsrichtung rückwärts vom Vorderteil zu einem ersten distalen Ende (16) verläuft und das zweite Rückwärtsteil (18) in Längsrichtung rückwärts vom Vorderteil im Wesentlichen parallel zum ersten Rückwärtsteil zu einem zweiten distalen Ende (19) verläuft, und (B) eine Längsöffnung (21), die sich abwärts durch die Plattform (10) zwischen dem ersten und zweiten Rückwärtsteil (15, 18) erstreckt; und, (ii) eine Wasserturbine (101) die betrieblich von der Plattform (10) zur Leistungserzeugung im Ansprechen auf einen Wasserstrom in dem Wasserkörper getragen wird, wobei die Turbine (101) aufweist: (A) einen Turbinenmotor (110) mit entgegengesetzten Enden, der in Längsrichtung quer zur Öffnung (21) zwischen den Enden (15, 18) verläuft, wobei der Rotor (110) an der Plattform (10) zur Drehung um eine Rotorachse drehbar befestigt ist; und (B) eine Vielzahl von Turbinenflügeln (120), die nach außen vom Turbinenrotor zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem durch die stromabwärtige Öffnung fließenden Wasserstrom verläuft, (b) die Station (100) wird im Wasserkörper schwimmend gehalten, wobei der Scheitel (11) des Vorderendes in Stromaufwärtsrichtung im Wasserstrom gerichtet ist, und (c) die Bewegung der Plattform (10) in Stromabwärtsrichtung wird steuerbar beschränkt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende, weitere Schritte aufweist: (a) eine zweite Stromerzeugungsstation und eine dritte Stromerzeugungsstation (100) werden vorgesehen, von denen jede eine Schwimmplattform aufweist, die im Wesentlichen wie die Schwimmplattform der ersten Stromerzeugungsstation ausgebildet ist, (b) die zweite Station wird im Wasserkörper schwimmend gehalten, wobei der Scheitel (11) des Vorderendes der zweiten Plattform derart positioniert ist, dass er in der Nähe des ersten distalen Endes (16) der ersten Plattform liegt, und (c) die dritte Station wird im Wasserkörper schwimmend gehalten, wobei der Scheitel (11) des Vorderendes der dritten Plattform derart positioniert ist, dass er in der Nähe des zweiten distalen Endes (19) der ersten Plattform liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stromerzeugungsstation und die dritte Stromerzeugungsstation jeweils eine Wasserturbine aufweisen, die im Wesentlichen wie die Wasserturbine der ersten Stromerzeugungsstation ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Turbinenflügel verhältnismäßig schmale, flexible, langgestreckte Flügel sind und in auf dem Umfang verteilten Reihen (125, 126) angeordnet sind, die längs des Rotors verlaufen, und (b) die Flügel in jeder der Reihen jeweils voneinander einen Abstand aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen derart gegeneinander versetzt sind, dass die Flügel in einer beliebig vorgegebenen Reihe der beiden Reihen umfangsmäßig mit den Abständen zwischen den Flügeln in einer Reihe umfangsmäßig unmittelbar nach vorn von der vorgegebenen Reihe und mit den Abständen zwischen den Flügeln in einer Reihe umfangsmäßig unmittelbar nach rückwärts von der vorgegebenen Reihe ausgerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel Längen aufweisen, die sich im Wesentlichen gleichmäßig von den verhältnismäßig kurzen Längen für solche der Flügel, die in Richtung auf die entgegengesetzten Rotorenden positioniert sind, zu den verhältnismäßig langen Längen für solche der Flügel ändern, die in Richtung auf die Mitte zwischen den entgegengesetzten Rotorenden positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längen der Flügel im Wesentlichen parabelförmig zwischen den entgegengesetzten Rotorenden ändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste distale Ende und das zweite distale Ende jeweils einen Verjüngungswinkel aufweisen, der demjenigen Winkel entspricht, mit dem die auseinandergehenden Seiten des Vorderteils der Plattform vom Scheitel des Vorderendes der Plattform nach rückwärts verlaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung durch entgegengesetzte, stromabwärts und in Längsrichtung laufende Innenseitenwände zur Kanalisierung des in Verbindung mit den Flügeln stehenden Wasserstroms seitlich begrenzt ist.