EA024022B1 - Система и способ для выработки электрической энергии из движущегося потока текучей среды - Google Patents

Система и способ для выработки электрической энергии из движущегося потока текучей среды Download PDF

Info

Publication number
EA024022B1
EA024022B1 EA201390213A EA201390213A EA024022B1 EA 024022 B1 EA024022 B1 EA 024022B1 EA 201390213 A EA201390213 A EA 201390213A EA 201390213 A EA201390213 A EA 201390213A EA 024022 B1 EA024022 B1 EA 024022B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
turbine
screw
flow
turbines
longitudinal axis
Prior art date
Application number
EA201390213A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390213A1 (ru
Inventor
Росс Синклер
Original Assignee
Джупитер Хайдро Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джупитер Хайдро Инк. filed Critical Джупитер Хайдро Инк.
Publication of EA201390213A1 publication Critical patent/EA201390213A1/ru
Publication of EA024022B1 publication Critical patent/EA024022B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/08—Tide or wave power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/22—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the flow of water resulting from wave movements to drive a motor or turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/16—Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/24—Rotors for turbines
    • F05B2240/243—Rotors for turbines of the Archimedes screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/25—Geometry three-dimensional helical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Винтовая турбина функционально соединена по меньшей мере с одной генераторной системой для выработки электрической энергии. Работа системы оптимизирована путем регулирования рабочего угла между продольной осью турбины и направлением движения потока, а также путем регулирования шагового отношения турбины. Пара турбин, расположенных V-образно, каждая под рабочим углом к нейтральной центральной линии, обеспечивает симметрию и противодействие реактивному крутящему моменту. При применении в ветроэнергетических установках V-образный узел свободно вращается под действием ветра. При применении в двунаправленных приливно-отливных потоках V-образный узел составляет часть плавучей конструкции, расположенной в потоке и прикрепленной ко дну. Конструкция снабжена поверхностями управления для обеспечения правильной ориентации системы. В однонаправленных потоках одна или более турбин могут быть наклонены вниз, в поток, под рабочим углом, при этом подъемники обеспечивают поддерживание рабочего угла.

Description

(57) Винтовая турбина функционально соединена по меньшей мере с одной генераторной системой для выработки электрической энергии. Работа системы оптимизирована путем регулирования рабочего угла между продольной осью турбины и направлением движения потока, а также путем регулирования шагового отношения турбины. Пара турбин, расположенных У-образно, каждая под рабочим углом к нейтральной центральной линии, обеспечивает симметрию и противодействие реактивному крутящему моменту. При применении в ветроэнергетических установках У-образный узел свободно вращается под действием ветра. При применении в двунаправленных приливноотливных потоках У-образный узел составляет часть плавучей конструкции, расположенной в потоке и прикрепленной ко дну. Конструкция снабжена поверхностями управления для обеспечения правильной ориентации системы. В однонаправленных потоках одна или более турбин могут быть наклонены вниз, в поток, под рабочим углом, при этом подъемники обеспечивают поддерживание рабочего угла.
Область техники
Варианты осуществления изобретения относятся к выработке электрической энергии из текучей среды, образующей поток, текущий в определенном направлении. Более конкретно, варианты осуществления изобретения относятся к системе, имеющей винтовую турбину, расположенную в текущем потоке и ориентированную под углом относительно направления течения потока.
Уровень техники
Выработка электрической энергии из механической энергии является одним из вариантов альтернативных источников энергии, которые обычно бывают в местах, где электрическую энергию можно вырабатывать из движущихся потоков текучих сред, таких как вода или воздух. Примеры таких источников включают в себя выработку электричества с помощью плотин гидроэлектростанций и ветряных турбин.
Обычно система выработки электричества из потоков текучих сред содержит турбину, функционально соединенную с генератором посредством вращающегося вала или гибкого троса. Турбину часто размещают внутри потока движущейся текучей среды, такой как вода или ветер, и по мере течения, или прохождения, потока через турбину турбина принудительно вращается. Вращательное движение турбины механически передается через вращающийся вал или гибкий трос в генератор, где механическая энергия может быть преобразована в электрическую энергию.
Вырабатываемая электрическая энергия может быть передана в коммерческую энергосистему, подана непосредственно к электрическому оборудованию, или ее можно сохранить в батареях для использования в будущем.
Известно использование множества турбин, функционально связанных с одним генератором, или множества турбин, каждая из которых функционально связана со своим отдельным генератором, для выработки электрической энергии.
Гидроэлектрические генераторы обычно имеют погружную или полупогружную турбину, такую как рабочее колесо, которое размещено внутри проточной водной массы и обычно точно выровнено по направлению потока воды, или течения. То есть ось вращения турбины, по существу, параллельна направлению течения потока и совпадает с ним.
Роторы, имеющие винтовые поверхности, известны в области выработки энергии из потока воды. В патенте США 1371836, выданном на имя Антца (Αηΐζ), раскрыт ротор, расположенный внутри потока воды и принимающий наклонное положение относительно направления течения. Ротор имеет множество лопастей, или лопаток, разнесенных вдоль вала, при этом между ними обеспечено множество промежутков, позволяющих воде течь вокруг вращающегося вала. В международной опубликованной патентной заявке НО 2004/067957 А1 на имя Эйлсена (Είβίδβη '957) раскрыто винтовое турбинное устройство, имеющее единственную первую винтовую лопатку, вращающуюся вокруг центральной оси. В патентной заявке Е1е1§еп'957 утверждается, что угол между направлением течения потока и центральной осью (или осью вращения турбины) должен быть приблизительно равен углу подъема, который представляет собой угол наклона наружной кромки винтовой лопатки относительно центральной оси.
В международной опубликованной патентной заявке НО 2006/059094 А1 на имя Боуи (Воххче) раскрыто устройство для выработки энергии из потока текучей среды, например, из воды или воздуха. Устройство Боуи имеет одну или более секций винтовой лопасти, которые удерживаются в нужном положении внутри потока посредством тросов или других средств крепления и ориентированы таким образом, что угол между осью вращения винтовой лопасти и направлением потока текучей среды предпочтительно составляет меньше 30°. В международной опубликованной патентной заявке НО 2009/093909 А1 на имя Эйлсена (Е1е1§еп '909) рассмотрено винтовое турбинное устройство, аналогичное заявке Е1екеп '957, за исключением того, что оно содержит два винта, расположенных рядом друг с другом, для улучшенного использования потока воды.
Аналогично этому, ветроэнергетические установки обычно имеют турбину, которая вращается вокруг продольной оси (или оси вращения) в ответ на движение ветра, который дует, или проходит, рядом с ней. Вращательное движение турбины механически передается генератору посредством вращающегося вала, чтобы выработать электрическую энергию. Некоторые ветроэнергетические установки известного уровня техники имеют гондолу, вмещающую ротор, вращающийся вал и генератор. Другие ветроэнергетические установки имеют удлиненный вращающийся вал, который функционально соединяет турбину с генератором, который находится на расстоянии от нее.
Обычно ветроэнергетические установки классифицируют в соответствии с ориентацией оси вращения турбины.
Ветроэнергетические установки с горизонтальной осью вращения более широко известны как ветряная турбина с горизонтальной осью (НАНТ), в то время как ветроэнергетическая установка, имеющая вертикальную ось вращения, известна как ветряная турбина с вертикальной осью (УАНТ). Ветряные турбины с горизонтальной осью обычно отличаются тем, что ось вращения, или продольная ось, ориентирована параллельно направлению ветра, или совпадает с ним, в то время как ветряные турбины с вертикальной осью обычно отличаются тем, что продольная ось турбины ориентирована перпендикулярно направлению ветра.
Ветряные турбины с вертикальной осью могут быть дополнительно подразделены на две основные
- 1 024022 категории: 1) ветроэнергетическая установка Даррье (более широко известная как вертолетная турбина), которая состоит из центральной вертикальной башни, имеющей одну или более изогнутых лопастей ротора; и 2) ветроэнергетическая установка Савониуса, которая представляет собой ветряные турбины вихревого типа, имеющие один или более ковшей, аналогичных используемым в анемометрах, продолжающихся в радиальном направлении от центральной вертикальной башни. Гиромельница - это подтип ветроэнергетической установки Даррье, имеющий прямые плоские лопасти ротора вместо изогнутых, а скрученная ветроэнергетическая установка Савониуса представляет собой модифицированную ветроэнергетическую установку Савониуса, имеющую длинные винтовые ковши вместо ковшей меньшего размера.
В патентной заявке Великобритании ОВ 2057584 на имя Бергдорфа (ВигдбогГ) раскрыт вариант скрученной ветроэнергетической установки Савониуса, имеющей, по меньшей мере, одну двухзаходную винтовую турбину. Согласно утверждению Бергдорфа, важно, чтобы ось вращения винтовой турбины была расположена под углом 45° к направлению ветра, и чтобы угол подъема составлял порядка 45°. Бергдорф утверждает, что угол между направлением течения потока и центральной осью должен быть приблизительно равен углу подъема, как говорилось и в патентной заявке ИеЕеп '957. Однако Бергдорф утверждает, что угол должен быть равен именно 45°.
Получается, что остаются возможности для более высокоэффективного использования роторных турбин, и существует необходимость в системе, которую можно использовать в среде приливов и отливов, ветра и однонаправленных потоков.
Сущность изобретения
В общем и целом обеспечена система для выработки электрической энергии из потока, которая может содержать, по меньшей мере, одну винтовую турбину, ориентированную при работе под рабочим углом к потоку и соединенную с генератором, например, через вращающийся вал или через гибкий трос. Винтовую турбину размещают внутри движущегося потока, при этом возникающее в результате вращательное движение механически передается генератору для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию.
В варианте осуществления, применяемом в приливно-отливной системе, плавучая конструкция, имеющая одну или более винтовых турбин, закрепленных под рабочим углом, выровнена по одной линии с потоком. Пара турбин, расположенных, по существу, в горизонтальной плоскости и в виде буквы V, под рабочим углом относительно к нейтральной центральной линии, обеспечивает симметрию и противодействует реактивному крутящему моменту. Поверхности управления, такие как кили, подъемники и элероны, поддерживают упомянутую конструкцию практически в горизонтальной плоскости. Якоря, продолжающиеся от киля, удерживают конструкцию на месте, не ухудшая при этом позиционирование в горизонтальной плоскости. В других вариантах осуществления якоря могут быть использованы для подъема и опускания конструкции. Якорные канаты, например, тросы, могут продолжаться от устройства крепления на дне водной массы, через направляющие на киле, до катушек наверху упомянутой конструкции. Разматывание якорного каната дает возможность подъема системы на поверхность, а сматывание якорного каната затягивает плавучую конструкцию вниз, в поток. Множество систем, каждая из которых имеет пары турбин, может быть расположено в виде станции, или группы, при этом там, где возможно, у них имеются общие точки крепления.
Согласно варианту осуществления в среде, по существу, однонаправленного океанического течения пара турбин может опускаться вниз от генераторов, установленных на плавучей платформе или барже. Пара турбин установлена рядом в упомянутой конструкции, включающей в себя поверхности управления, такие как подъемники. При изменении течения подъемники противодействуют перемещению турбины с целью удерживания турбины под рабочим углом.
В вариантах осуществления, работающих на энергии ветра, плавучесть и крепление не являются важными факторами, в то время как более важным фактором является изменчивое направление ветра. Конструкция, обеспечивающая опору для турбин, поворотная и может свободно вращаться, ориентируя турбины под рабочим углом. В варианте осуществления, содержащем пару винтовых турбин, расположенных в виде буквы V на свободно вращающемся основании, сама ν-образная форма неизбежно ориентирует турбины под рабочим углом. Реакции на изменения направления ветра можно посодействовать, используя руль или флюгер.
Электрическая энергия, производимая генератором, может быть затем передана или подсоединена к коммерческой системе энергоснабжения или к устройствам для хранения с помощью обычных линий электропередач.
В широком толковании объекта изобретения обеспечена система для выработки электрической энергии из текучей среды, образующей поток, текущий в определенном направлении, которая содержит, по меньшей мере, одну винтовую турбину, вращающуюся вокруг продольной оси. По меньшей мере один генератор функционально соединен с упомянутой, по меньшей мере, одной винтовой турбиной для преобразования вращения в электрическую энергию. Упомянутая конструкция обеспечивает опору для упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины, чтобы поддерживать рабочий угол между продольной осью и направлением потока. Согласно варианту осуществления упомянутая конструкция
- 2 024022 включает в себя пару турбин, расположенных в виде буквы V, расходящейся от генераторов.
В варианте осуществления, связанном с энергией ветра, V-образный узел свободно вращается на основании, ориентируясь в потоке ветра. В приливно-отливном варианте в водной массе упомянутая конструкция, по существу, горизонтальна, и V-образный узел включает в себя стабилизирующие элементы, соединяющие турбины и обеспечивающие опору для поверхностей управления, включая киль, в направлении потока. Элеваторы и элероны удерживают конструкцию в горизонтальной плоскости. В варианте осуществления для однонаправленного потока в водной массе две или более, по существу, параллельные турбины установлены на плавучей платформе и соединены с генераторами на платформе. Турбины проходят внутрь потока под рабочим углом. Поверхности управления, расположенные вдоль турбин, удерживают систему под рабочим углом.
Согласно широкому толкованию другого объекта обеспечена система для выработки электрической энергии из массы текучей среды, имеющей поток, текущий в определенном направлении, которая содержит, по меньшей мере, одну винтовую турбину, вращающуюся вокруг продольной оси. По меньшей мере один генератор функционально связан с упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбиной для преобразования вращения турбины в электрическую энергию. Конструкция обеспечивает опору для упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины и поддерживает оптимизированный рабочий угол между продольной осью и направлением потока приблизительно от 29 до 32°. Кроме того, турбина имеет лопасть, продолжающуюся по ее длине и имеющую оптимизированное шаговое отношение в диапазоне приблизительно от 0,5 до 0,75.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематичное представление варианта осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующее однозаходный винтовой ротор, функционально соединенный с генератором с помощью вращающегося вала, причем винтовой ротор ориентирован под углом относительно направления течения текучей среды;
фиг. 2А - схематичное представление винтовой турбины, ось вращения которой точно совмещена с направлением текущего потока и параллельна ему, при этом на винтовой турбине вода дает энергию для поворота турбины;
фиг. 2В - схематичное представление винтовой турбины, ось вращения которой перпендикулярна направлению текущего потока, при этом на винтовой турбине вода дает энергию для поворота турбины;
фиг. 2С - схематичное представление варианта осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующее винтовую турбину, которая ориентирована под углом относительно направления текущего потока, при этом на винтовой турбине вода дает энергию для поворота турбины;
фиг. 3 - схематичное представление в плане варианта осуществления настоящего изобретения, применяемого в речной среде, на котором проиллюстрирована винтовая турбина, расположенная под углом относительно направления течения реки, при этом винтовая турбина функционально соединена с расположенным на поверхности генератором посредством вращающегося вала;
фиг. 4 - схематичный вид сбоку варианта осуществления в соответствии с фиг. 3, иллюстрирующий опоры для крепления варианта осуществления ко дну реки;
фиг. 5 - схематичный вид сбоку варианта осуществления настоящего изобретения, применяемого в речной среде, иллюстрирующий винтовую турбину и погружной генератор, опирающийся на раму, лежащую на дне реки, причем данный вариант осуществления соединен с энергосистемой посредством обычной линии электропередач;
фиг. 6А - схематичный вид сбоку приливно-отливного варианта осуществления, иллюстрирующего корпус генератора, из которого продолжается пара винтовых турбин, причем каждая из турбин функционально соединена с генератором, размещенным внутри корпуса, посредством вращающегося вала, киля, продолжающегося от корпуса, и одного или более продолжающихся вбок стабилизирующих элементов, соединяющих две винтовые турбины одну с другой под рабочим углом;
фиг. 6В - схематичный вид в плане станции, или группы, из спаренных турбин приливно-отливного варианта осуществления, представленного на фиг. 6А;
фиг. 7А - схематичное представление варианта осуществления в соответствии с фиг. 6А, иллюстрирующий два троса, проходящих через киль для крепления и позиционирования системы внутри потока, и гидроплан с противолежащих концов варианта осуществления;
фиг. 7В и 7С - виды с торца исполнений элеронов приливно-отливной конструкции, представленной на фиг. 7А, имеющих вертикальный сенсор для удерживания конструкции в горизонтальной плоскости (фиг. 7В) и реагирования на правильное отклонение от горизонтальной плоскости (фиг. 7С);
фиг. 8 - схематичное представление в плане варианта осуществления настоящего изобретения, применяемого в океанической среде, иллюстрирующее плавучую баржу, имеющую два понтона, обеспечивающих опору для двух винтовых турбин, причем каждая из винтовых турбин функционально соединена с генератором посредством вращающегося вала, и глиссер, продолжающийся между двумя винтовыми турбинами;
фиг. 9 - схематичный вид сбоку варианта осуществления в соответствии с фиг. 8;
фиг. 10 - схематичное представление в плане варианта осуществления настоящего изобретения,
- 3 024022 применяемого в ветряной среде, иллюстрирующий вращающееся основание, обеспечивающее опору, по меньшей мере, для двух винтовых турбин, функционально соединенных по меньшей мере с одним генератором, расположенным внутри корпуса генератора, и руль;
фиг. 11 - схематичный вид сбоку варианта осуществления в соответствии с фиг. 10, иллюстрирующий опоры для позиционирования винтовых турбин и по меньшей мере одного генератора над вращающимся основанием и внутри потока ветра;
фиг. 12А - схематичное представление в перспективе винтовой лопасти, имеющей наружные кромки;
фиг. 12В - вид в разрезе по линиям Σ-Σ наружной кромки винтовой лопасти, имеющей дуговые концевые крылышки, в соответствии с фиг. 12А;
фиг. 13А-13Е представляют собой графики, иллюстрирующие результаты испытаний на частоту вращения в зависимости от рабочего угла для турбин диаметром 9 дюймов (23 см), имеющих шаг 3, 4,25, 5,5, 6,75 и 8 дюймов (8, 11, 14, 17 и 20,5 см), соответственно; и фиг. 13Р представляет собой график, иллюстрирующий результаты испытаний на частоту вращения для различных шаговых отношений.
Описание вариантов осуществления изобретения
Раскрыта система выработки электрической энергии, или электричества, с использованием одного или более винтовых роторов, или турбин, подвергающихся воздействию потоков в массе текучей среды, такой как вода или воздух. Вращение турбины преобразует кинетическую энергию текучей среды в электрическую энергию, или электричество. В одном из вариантов осуществления система может содержать турбину, функционально соединенную с генератором, например, непосредственным соединением, через вал или через гибкий трос. Турбина размещена внутри текущего потока, и ее заставляет вращаться движущаяся рядом текучая среда.
Как схематично проиллюстрировано на фиг. 1, обеспечен вариант осуществления турбинной системы 10 для выработки электрической энергии из текущего потока С, такого как вода или воздух. Система 10 содержит, по меньшей мере, одну винтовую турбину 20, такую как винт или шнек, размещенную, или позиционированную, внутри потока и функционально соединенную с генератором 30. Турбина 20 расположена таким образом, что ось вращения, или продольная ось, 40 турбины 20 смещена в угловом направлении, или не параллельна, относительно направления течения потока С. То есть рабочий угол а между направлением течения потока и продольной осью 40 винтовой турбины 20 находится в диапазоне от 0 до 90° (т.е. 0<α<90).
Течение потока, проходящего через турбину 20, вызывает вращательное движение винтовой турбины 20. Согласно одному из вариантов осуществления, вращательное движение винтовой турбины 20 может быть механически передано генератору 30, например, через гибкий трос или вращающийся вал 50.
Заявитель полагает, что успешная и оптимальная работа винтовой турбины зависит от различных факторов, включая доступную площадь поверхности, подвергаемую воздействию проходящего через нее потока, рабочий угол и шаговое отношение.
Элементы, связанные с доступной площадью поверхности для воздействия потока, могут включать длину турбины, наружный диаметр турбины, внутренний диаметр турбины, шаг винтовой лопасти и количество витков, или оборотов, винтовой лопасти.
Заявитель полагает, что увеличение площади поверхности турбины, подвергаемой воздействию потока С, влияет на силу, действующую на нее для вращения винтовой турбины вокруг ее продольной оси.
Величину площади поверхности можно менять путем изменения шага турбины.
Как показано на фиг. 2А-2С, винтовая турбина 20 может содержать вал 55 длины Ь, имеющий, по меньшей мере, одну винтовую лопасть 60, продолжающуюся по всей длине вала 55. Упомянутая, по меньшей мере, одна винтовая лопасть образует наружный диаметр ΘΌ и шаг Р, длину одного полного витка, или оборота, винтовой лопасти 60. Каждый виток, или оборот, винтовой лопасти 60 представляет площадь поверхности 70, подвергаемой воздействию потока С. Соотношение между шагом Р и наружным диаметром ΘΌ может быть определено как шаговое отношение РК, так что, ΡΚ=Ρ/ΟΌ.
Не являющиеся оптимальными компоновки винтовых турбин показаны на фиг. 2А и 2В. На фиг. 2А расположение винтовой турбины 20, продольная ось 40 которой совмещена с направлением потока С и/или, по существу, параллельна ему, приводит к тому, что передний виток 60А винтовой лопасти 60 имеет самую большую площадь поверхности 70А, подвергаемой воздействию потока С, в то время как последующие обороты 60В, 60В следующих витков имеют меньшую величину поверхности 70В, 70В, подвергаемой воздействию потока. Соответственно, общая максимальная величина доступной поверхности винтовой лопасти 60 не используется полностью для вращения турбины 20. На фиг. 2В расположение винтовой турбины 20 показано таким образом, что ее продольная ось 40, по существу, перпендикулярна направлению потока, что заставляет поток течь, или проходить, через турбину 60 с двух сторон, при этом взаимно компенсирующие друг друга силы приводят к тому, что на винтовую турбину 20 действует слишком маленькая движущая сила, вращающая ее вокруг продольной оси 40.
Как проиллюстрировано на фиг. 2С, Заявитель полагает, что самая высокая частота вращения винтовой турбины 20 может быть получена при оптимальной величине площади поверхности 70 винтовой
- 4 024022 лопасти 60, подвергаемой воздействию потока С. Этого можно добиться, если турбина 20 ориентирована под углом к направлению потока С. То есть если угол а между продольной осью 40 и направлением потока больше нуля градусов, но меньше 90°, то величина площади 70 поверхности, подвергаемой воздействию потока, больше, чем в противном случае, когда угол между продольной осью 40 и направлением потока составляет порядка нуля или 90°.
Например, заявитель провел несколько испытаний с использованием нескольких разных винтовых турбин. Все винтовые турбины имели, по существу, одинаковую длину Ь (приблизительно 6 футов (1,8 м)) и, по существу, одинаковый наружный диаметр ΘΌ (около 9 дюймов (22,9 см)), и отличались только шагом Р. Первая винтовая турбина имела шаг около 3 дюймов (8 см) при соответствующем шаговом отношении около 0,33. Вторая турбина имела шаг около 4,25 дюймов (11 см) и соответствующее шаговое отношение около 0,47. Третья турбина имела шаг около 5,5 дюйма (14 см) и шаговое отношение около 0,61. Четвертая винтовая турбина имела шаг около 6,75 дюймов (17 см) и шаговое отношение около 0,75. Пятая и последняя винтовая турбина имела шаг около 8 дюймов (20,5 см) при шаговом отношении около 0,89.
Каждая винтовая турбина была функционально соединена со средством измерения ее частоты вращения, таким как тахометр ΌΤ 6234В КРМ (Наиайа, ΟΝ) и была помещена в бетонный оросительный канал, содержащий поток воды достаточной глубины около 18 дюймов (46 см), протекающий через него. Каждую винтовую турбину разместили в движущемся потоке и расположили таким образом, чтобы угол между продольной осью и направлением потока был больше нуля градусов, но меньше 90 градусов. Частоты вращения (в оборотах в минуту, или об/мин) каждой из винтовых турбин при разных углах были записаны, и представлены в табл. 1 и на фиг. 13А-13Е, приведенных ниже. Скорость потока, протекающего через оросительный канал, оставалась, по существу, постоянной в ходе всего испытания.
Таблица 1. Частота вращения (об/мин)
УГЛОВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА
Ι11ΑΓ (дюймы) ШАГОВОЕ ОТНОШЕНИЕ 27° 28° 2 9° 30° 31° 32° 33° 34° 35° 36°
3 0, 33 123 124 124 125 125 125 125 125 125 124
4,25 0, 47 141 142 142 143 143 143 142 141 140 139
5, 5 0, 61 154 156 158 158 159 158 156 155 154 153
б, 75 0, 75 146 148 149 150 151 150 149 148 147 145
8 0, 89 131 133 135 134 132 132 131 131 131 130
УГЛОВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА
ШАГ (дюймы) ШАГОВОЕ ОТНОШЕНИЕ 37° 38° 39° 40° 41° 42° 43° 44° 4 5°
3 0, 33 124 124 124 123 123 123 123 123 123
4,25 0, 47 138 137 136 135 134 133 132 131 130
5, 5 0, 61 152 151 150 149 148 147 146 145 144
6, 75 0, 75 144 143 142 141 140 139 138 136 135
8 0, 89 130 130 129 129 129 129 128 128 128
Как показано на фиг. 13 со ссылкой на табл. 1, для винта длиной 6 футов (1,8 м), имеющего наружный диаметр около 9 дюймов (23 см) и шаг около 3 дюймов (8 см) (РК 0,33), самая большая частота вращения, согласно наблюдениям, составила около 125 об/мин. Такая субоптимальная частота вращения получалась, когда угол между продольной осью 40 и направлением потока находился в диапазоне примерно от 30 до 35°.
Как показано на фиг. 13В со ссылкой на табл. 1, для винта длиной 6 футов (1,8 м), имеющего наружный диаметр около 9 дюймов (23 см) и шаг около 4,25 дюймов (11 см) (РК 0,47), самая большая частота вращения турбины, составляющая, согласно наблюдениям, около 143 об/мин, была получена, когда угол между продольной осью 40 и направлением потока в диапазоне находился между приблизительно 30 и 32°.
Как показано на фиг. 13С со ссылкой на табл. 1, для винта длиной в 6 футов (1,8 м), имеющего наружный диаметр около 9 дюймов (23 см) и шаг около 5,5 дюймов (14 см) (РК 0,61), самая большая частота вращения турбины, составляющая, согласно наблюдениям, около 159 об/мин, была получена, когда угол между продольной осью 40 и направлением потока составлял около 31°. Средняя частота вращения в диапазоне приблизительно от 29 до 32° составляла около 158 об/мин.
Как показано на фиг. 13Ό со ссылкой на табл. 1, для винта длиной в 6 футов (1,8 м), имеющего наружный диаметр около 9 дюймов (23 см) и шаг около 6,75 дюймов (17 см) (РК 0,75), самая большая час- 5 024022 тота вращения турбины, составляющая, согласно наблюдениям, около 151 об/мин, была получена, когда угол а между продольной осью 40 и направлением потока С составлял около 31°. Средняя частота вращения в диапазоне приблизительно от 30 до 32° составляла около 150 об/мин.
Как показано на фиг. 13Е со ссылкой на табл. 1, для винта длиной 6 футов (1,8 м), имеющего наружный диаметр около 9 дюймов (23 см) и шаг около 8 дюймов (20,5 см) (РК 0,89), самая большая частота вращения, равная, согласно наблюдениям, субоптимальной частоте вращения 135 об/мин, была получена, когда угол между продольной осью 40 и направлением потока составлял около 29°. Средняя частота вращения в диапазоне приблизительно от 28 до 30° составила около 134 об/мин.
Как показано в табл. 1 и на фиг. 13А-13Е, частота вращения винтовой турбины, независимо от шага, оказывается наибольшей в диапазоне приблизительно от 29 до 32°. То есть оптимальный угол для обеспечения самых высоких частот вращения составляет приблизительно от 29 до 32°.
Заявитель также полагает, что при постоянной длине Ь винтовой турбины, если увеличивать число оборотов, или витков, винтовой лопасти (т. е. уменьшать шаг Р), общая площадь поверхности винтовой лопасти, подвергаемой воздействию потока, увеличивается, обеспечивая большую эффективность вращения.
Фиг. 13Р иллюстрирует частоту вращения тех же самых пяти винтовых турбин, упомянутых выше, расположенных под рабочим углом около 31°. Как показано на графике, самая высокая частота вращения, согласно наблюдениям, составила 158 об/мин при шаговом отношении винтовой турбины около 0,6. Все частоты вращения были выше 140 об/мин для турбин с шаговым отношением примерно от 0,5 до 0,75.
Речной вариант осуществления
Как показано на фиг. 3 и 4, проиллюстрирован вариант осуществления настоящего изобретения для применения в речной среде. Как показано на чертежах, винтовая турбина 20 может иметь опоры 80 для позиционирования турбины 20 внутри течения реки СК и ориентирования продольной оси 40 турбины 20 под углом относительно направления течения СК. Турбина 20 функционально соединена с первым концом 90 вращающегося вала 50, в то время как второй, противолежащий, конец 100 вращающегося вала функционально соединен с генератором 30, расположенным на берегу.
Так как направление течения реки, по существу, постоянно в определенном месте вдоль берега реки, изменение углового положения продольной оси 40 маловероятно, поэтому периодическое выравнивание турбины 20 вряд ли потребуется. Таким образом, опоры 80 могут продолжаться от турбины 20 и обеспечивать ее постоянное крепление непосредственно ко дну реки.
Как показано на фиг. 5 и в другом варианте осуществления речного применения, винтовая турбина 20, вращающийся вал 50 и генератор могут быть установлены на раме 110, которая может опираться на верхнюю поверхность дна В реки. Рама 110 может быть ориентирована таким образом, чтобы продольная ось 40 была ориентирована под углом относительно направления течения СК. Специалист обычной квалификации в данной области техники поймет, что генератор должен быть подходящим для погружения под воду, как, например, погружной генератор 120. Обычные линии электропередач 130 могут соединять погружной генератор 120 с расположенной на берегу энергосистемой (не показанной на чертежах) и/или с другими помещениями или устройствами для хранения (не показаны).
Океанические или приливно-отливные варианты осуществления
Как показано на фиг. 6А и 7А, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены в океанических средах на расстоянии от берега, где имеется либо однонаправленное течение, либо двунаправленные потоки приливов и отливов, таких как бухты, фиорды и заливы вдоль побережья, или океанические среды, связанные с океаническими течениями, такими как Г ольфстрим. Как показано на чертежах, варианты осуществления для применений в океанических средах аналогичны вариантам осуществления для речных применений. Варианты осуществления могут иметь первую и вторую винтовые турбины 20А, 20В, функционально соединенные по меньшей мере с одним генератором, или по генератору 120, 120 для каждой турбины 20, 20, а именно - первый генератор 120А и второй генератор 120В.
Заявитель отмечает, что вращательное перемещение единственной винтовой турбины 20 вокруг ее продольной оси 40 будет создавать соответствующий реактивный крутящий момент, действующий на генератор 20 и конструкцию, обеспечивающую опору для генератора 120 или генераторов 120, 120, создавая на них вращательную нагрузку. Соответственно, варианты осуществления изобретения могут содержать первую винтовую турбину 20А, вращающуюся вокруг своей продольной оси 40А в первом направлении, и вторую винтовую турбину 20В, вращающуюся вокруг своей продольной оси 40В во втором направлении, противоположном первому направлению. Противоположное вращение второй винтовой турбины 20В создает уравновешивающий крутящий момент, по существу, противодействующий реактивному моменту первой винтовой турбины 20А.
В океанических вариантах осуществления учитываются несколько факторов, включая плавучесть всей системы и средства для удерживания системы на месте. Обеспечена конструкция для обеспечения опоры, по меньшей мере, одной винтовой турбины 20 и поддержания рабочего угла между продольной осью 40 и направлением потока С.
- 6 024022
Как показано на фиг. 6А, погружной генератор системы 10 может иметь две винтовые турбины 20А, 20В, расположенные в конструкции, имеющей У-образную форму, причем каждая из турбин расположена внутри потока под рабочим углом относительно направления потока С, при этом данный угол представляет собой угол между продольной осью 40А, 40В и направлением потока. Каждая из двух винтовых турбин функционально соединена с погружным генератором 120, установленным внутри корпуса 130 генератора. В погружных генераторах используется соответствующая технология уплотнения с водяной смазкой, как известно специалистам в области морской техники. Упомянутая конструкция содержит винтовые турбины 20а, 20Ь, расходящиеся у корпуса 130 генератора, и один или более горизонтальных стабилизирующих элементов 180, продолжающихся между винтовыми турбинами 20А, 20В. Плавучесть обеспечивается на корпусе 130 генератора и т. п., при этом она уравновешивается в любом другом месте конструкции, или на дистальных концах винтовых турбин 20А, 20В (или вблизи них). Обеспечивается положительная плавучесть, так что система 10 плавает на поверхности водной массы, если ее не закрепить.
Обеспечены поверхности управления для сцепления с потоком и удерживания конструкции и, по меньшей мере, одной винтовой турбины 20, ориентированной в потоке таким образом, чтобы поддерживать рабочий угол. Поверхности управления могут включать в себя один или более килей, подъемников и элеронов. Поверхность управления предназначена для поддерживания рабочего угла между продольной осью 40, 40 и направлением потока С, а также глубины погружения системы 10 в водную массу С. Поверхности управления могут опираться на конструкцию рядом с корпусом 130 генератора, стабилизирующими элементами 180 или могут быть расположены вдоль винтовых турбин 20А, 20В. Следует отметить, что стабилизирующие элементы 180 и поверхности управления, по мере целесообразности, дают возможность вращения турбин относительно них, например через кольца подшипников и т. п.
Как показано на фиг. 6А и 7А, одна из поверхностей управления для поддержания рабочего угла между продольной осью 40, 40 и направлением потока представляет собой руль, или киль, 170. Киль 170, расположенный на равных расстояниях между двумя винтовыми турбинами 20А, 20В, продолжается от корпуса 130 генератора и расположен под фиксированным рабочим углом относительно продольной оси 40, 40 турбин 20А, 20В. Киль 170 может продолжаться, частично или полностью, вдоль винтовых турбин и между ними.
Система 10 может быть прикреплена, или присоединена, к дну океана посредством, по меньшей мере, одного троса 220. Как показано на чертежах, пара якорных концов, таких как тросы 220, 220, прикреплена к дну водной массы с использованием двух устройств крепления в точках крепления А, А. Как показано на фиг. 6В, может быть обеспечена станция, или группа, систем 10, 10 с общими точками крепления А, если это удобно. Тросы 220, 220 продолжаются от основания киля, закрепляя и стабилизируя систему 10. Киль можно снабдить грузами вдоль его основания для дополнительной устойчивости.
Для поднятия и опускания системы 10 тросы 220, 220 прикреплены к соответствующим катушкам 230, 230, установленным на верхней стороне киля 170. Тросы могут проходить через трубопроводы 240, 240 сквозь киль 170 или рядом с ним. Катушки 230, 230 увеличивают или уменьшают длину тросов 220, 220, позволяя поднимать систему 10 с целью окончательного извлечения или технического обслуживания на поверхности, или опускать ее в водную массу для работы. Отверстия, или каналы, 240, 240 для тросов и соответствующие якорные канаты 220, 220 разнесены в продольном направлении вдоль киля 170.
По мере протекания, или прохождения, потока через киль 170 киль 170 удерживается на одной линии с направлением потока С. Соответственно, так как киль 170 зафиксирован относительно продольной оси 40, 40, продольные оси 40, 40 также удерживаются под углом относительно направления потока С. В одном из вариантов осуществления фиксированный угол между килем 170 и продольной осью 40, 40 турбин 20, 20, по существу, равен углу между продольной осью и направлением потока С.
На фиг. 6А, 7А и далее дополнительные поверхности управления, таких как глиссеры или подъемники, помогают поддерживать конструкцию, по существу, в горизонтальной плоскости. В приливноотливных вариантах осуществления, где течение потока С меняет свое направление, подъемники 200 обеспечены спереди и сзади киля 170. Как показано на чертежах, подъемники 200 могут быть управляемыми или могут пассивно поворачиваться, обеспечивая соответствующую постановку на два якоря, при этом передний подъемник приподнимается, препятствуя погружению, а задний подъемник уравновешивает его. В определенных вариантах осуществления подъемники 200 могут быть установлены на корпус 130 генератора или рядом с ним, у дистального конца 210, 210 каждой из двух винтовых турбин 20А, 20В, для дополнительного управления любой потенциально возможной попыткой погружения системы 10 под воду.
Как показано на фиг. 7В и 7С, дополнительные поверхности управления могут управлять качанием, и эти поверхности содержат, по меньшей мере, два элерона 190, 190, которые могут быть установлены в опорную конструкцию, например, около стабилизирующих элементов 180, продолжающихся между двумя винтовыми турбинами 20, 20. Элероны 190, 190 приводят в действие друг друга, сцепляясь с потоком и удерживая систему 10, по существу, в устойчиво горизонтальной плоскости. Простая система, как схематично показано на фиг. 7В, иллюстрирует плавучее устройство, такое как баллон 192. Качание сис- 7 024022 темы 10 приводит к уравновешивающей работе элеронов (показанных с преувеличенным перемещением) на фиг. 7С.
Однонаправленный поток
Как показано на фиг. 8 и 9, плавучий вариант осуществления системы 10, применяемый в океанических средах, может включать в себя, по меньшей мере, одну винтовую турбину 20, установленную на плавучей платформе, барже или понтонах 290, плавающих на поверхности водной массы. Понтоны 290 могут обеспечивать опору, по меньшей мере, для одного генератора над поверхностью воды и поддерживать упомянутую по меньшей мере одну винтовую турбину под поверхностью воды.
Винтовые турбины с противоположными витками могут быть обеспечены парами 20А, 20В, также способствуя возникновению противодействующего реактивного крутящего момента. Хотя на чертежах показана пара, множество винтовых турбин 20, 20... также может быть обеспечено вдоль удлиненной конструкции, такой как баржа или конструкция между плавучими платформами.
Понтоны 290 плавучей платформы расположены над движущимся океаническим течением для размещения упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины внутри потока. Плавучая платформа обычно представляет собой конструкцию, обеспечивающую крепление, для ориентирования винтовых турбин по одной линии с течением С. Как показано на чертежах, пара генераторов 30, 30 и пара винтовых турбин 20, 20 установлены на поверхности водной массы или над ней, причем винтовые турбины 20, 20 параллельны друг другу и наклонены вниз относительно плавучей платформы в течение, под рабочим углом. Один или более подъемников 200, 200 могут быть расположены вдоль двух параллельных винтовых турбин 20, 20. Подъемники 200 противодействуют подъемной реакции течения на винтовые турбины 20, 20. Кроме того, подъемники 200 также могут продолжаться между турбинами 20, 20 как часть системной конструкции и сохранять параллельное взаимное расположение. Подъемник 200 может быть пассивным или управляемым, чтобы поддерживать рабочий угол между продольными осями 40, 40 винтовых турбин 20, 20 и направлением течения.
Как показано на фиг. 10 и 11, проиллюстрирован вариант осуществления изобретения для применения в среде ветра. Система 10 включает в себя конструкцию, имеющую свободно вращающееся основание 310, обеспечивающее опору по меньшей мере для одной винтовой турбины 20, генератор в корпусе 130 и систему управления упомянутой, по меньшей мере, одной винтовой турбиной внутри потока ветра С С,-.
Как показано на чертежах, две винтовые турбины 20, 20, расположенные У-образно, установлены на жестких опорах 80 для подъема двух винтовых турбин 20, 20 на достаточную высоту над вращающимся основанием 310, чтобы разместить турбины 20, 20 внутри воздушного потока, или ветра, С,. Винтовые турбины 20, 20 симметрично расположены под рабочим углом к направлению ветра С,. Ожидается, что У-образная конструкция, имеющая узкий передний край и свободно вращающееся основание, будет самоориентирующейся. По выбору можно установить руль 320 на основании 310, расположенный под фиксированным углом относительно продольной оси 40, 40 турбин 20, 20. Так как ветер С, дует на У-образный узел или на руль 320, система 10 удерживается в выровненном относительно ветра С, состоянии. Соответственно, так как руль 320 расположен в фиксированном положении относительно продольной оси 40, 40, продольная ось 40, 40 также удерживается под рабочим углом относительно направления ветра С,.
Согласно одному из вариантов осуществления и со ссылкой на фиг. 12А и 12В, винтовая лопасть 60 может иметь наружную кромку 330, по меньшей мере, с одним дуговым крылышком 340, аналогичным вертикальным аэродинамическим поверхностям для уменьшения сопротивления на концах крыльев современных самолетов. Заявитель полагает, что дуговое крылышко 340 увеличивает эффективность винтовой лопатки, повышая скорость вращения винтовой турбины 20. Согласно варианту осуществления, применяемому в океанических вариантах осуществления, имеющих двунаправленные приливноотливные потоки, наружная кромка 330 винтовой лопасти 60 может иметь два дуговых крылышка 340, 340, продолжающихся в противоположных направлениях.
Варианты осуществления изобретения также могут содержать средство обеспечения плавучести для получения или изменения параметров плавучести системы, достаточных для удерживания системы на соответствующей глубине, в безопасности от влияния погоды на поверхности, и оптимизированных для позиционирования системы на нужной глубине для конкретного течения. Средство обеспечения плавучести может принадлежать к любому типу, известному в данной области техники, включая надувные камеры и/или глиссеры.

Claims (21)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Система для преобразования кинетической энергии из массы текучей среды, имеющей поток, текущий в определенном направлении, во вращательное движение, содержащая по меньшей мере одну винтовую турбину, выполненную с возможностью вращения вокруг продольной оси; и по меньшей мере один вращаемый вал, функционально соединенный с упомянутой по меньшей ме- 8 024022 ре одной винтовой турбиной для преобразования вращения упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины во вращательное движение;
    конструкцию для обеспечения опоры упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины в массе текучей среды и поддержания рабочего угла между продольной осью и направлением потока, при этом рабочий угол между продольной осью и направлением потока поддерживается в диапазоне приблизительно от 27 до 39°.
  2. 2. Система по п.1, в которой преобразование вращения упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины во вращательное движение дополнительно содержит преобразование вращательного движения в электрическую энергию, при этом по меньшей мере одна винтовая турбина содержит одну или более пар винтовых турбин, причем каждая пара содержит первую винтовую турбину, установленную на упомянутой конструкции и вращающуюся вокруг своей продольной оси в первом направлении; и вторую винтовую турбину, установленную на упомянутой конструкции и вращающуюся вокруг своей продольной оси во втором направлении, противоположном первому направлению.
  3. 3. Система по п.1 или 2, в которой рабочий угол между продольной осью и направлением потока находится в диапазоне приблизительно от 28 до 34°.
  4. 4. Система по пп.1, 2 или 3, в которой рабочий угол между продольной осью и направлением потока находится в диапазоне приблизительно от 29 до 32°.
  5. 5. Система по любому из пп.1-4, в которой рабочий угол между продольной осью и направлением потока составляет около 30°.
  6. 6. Система по любому из пп.1-4, в которой рабочий угол между продольной осью и направлением потока составляет приблизительно 31°.
  7. 7. Система по любому из пп.1-6, в которой упомянутая по меньшей мере одна винтовая турбина содержит по меньшей мере одну винтовую лопасть, продолжающуюся по ее длине и имеющую шаговое отношение в диапазоне приблизительно от 0,3 до 0,9.
  8. 8. Система по п.7, в которой упомянутая по меньшей мере одна винтовая турбина содержит по меньшей мере одну винтовую лопасть, продолжающуюся по ее длине и имеющую шаговое отношение в диапазоне примерно от 0,5 до 0,75.
  9. 9. Система по п.8, в которой винтовая лопасть имеет шаговое отношение около 0,6.
  10. 10. Система по любому из пп.1-9, дополнительно содержащая плавучую платформу для установки упомянутого по меньшей мере одного генератора, соединенного по меньшей мере с одной винтовой турбиной, над поверхностью массы текучей среды, при этом упомянутая по меньшей мере одна винтовая турбина наклонена вниз от плавучей платформы, в поток, под рабочим углом.
  11. 11. Система по п.10, в которой упомянутый по меньшей мере один генератор является генератором для каждой из упомянутых винтовых турбин.
  12. 12. Система по любому из пп.1-10, дополнительно содержащая поверхности управления для сцепления с потоком и удерживания упомянутой конструкции и упомянутой по меньшей мере одной винтовой турбины ориентированными в потоке определенным образом для поддержания рабочего угла.
  13. 13. Система по любому из пп.2-12, в которой первая и вторая винтовые турбины расположены горизонтально и наклонены вбок под рабочим углом относительно упомянутой конструкции, образуя Vобразную форму.
  14. 14. Система по любому из пп.1-13, в которой масса текучей среды представляет собой воду, и упомянутая конструкция плавучая.
  15. 15. Система по любому из пп.12-14, дополнительно содержащая киль, установленный на упомянутой конструкции, по существу, для выравнивания конструкции по одной линии с направлением потока для удерживания первой и второй винтовых турбин под рабочим углом.
  16. 16. Система по п.15, дополнительно содержащая два якорных каната, продолжающихся от основания киля и разнесенных вдоль данного основания в продольном направлении.
  17. 17. Система по п.16, в которой каждое устройство крепления содержит якорь и якорные канаты, продолжающиеся от якоря до киля;
    канал для якорных канатов, проходящий вдоль киля до упомянутой конструкции; и катушку для разматывания якорных канатов, чтобы плавучую конструкцию можно было поднимать на поверхность воды, или сматывания якорных канатов, чтобы опускать плавучую конструкцию в поток.
  18. 18. Система по любому из пп.12-17, дополнительно содержащая подъемник для сцепления с потоком и удерживания первой и второй винтовых турбин, по существу, в горизонтальной плоскости внутри потока.
  19. 19. Система по любому из пп.12-18, дополнительно содержащая элероны для сцепления с потоком и удерживания первой и второй винтовых турбин, по существу, в горизонтальной плоскости внутри потока.
  20. 20. Система по любому из пп.12-19, в которой первая винтовая турбина функционально соединена с первым из упомянутых генераторов; вторая винтовая турбина функционально соединена со вторым из упомянутых генераторов;
    - 9 024022 при этом первый и второй генераторы опираются на упомянутую конструкцию и реактивный крутящий момент от первой турбины уравновешивается реактивным крутящим моментом, создаваемым второй винтовой турбиной.
  21. 21. Система по любому из пп.7-20, в которой упомянутая по меньшей мере одна винтовая лопасть дополнительно содержит наружную кромку, имеющую по меньшей мере одно дуговое крылышко, проходящее вдоль нее.
EA201390213A 2010-08-11 2011-08-11 Система и способ для выработки электрической энергии из движущегося потока текучей среды EA024022B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37277510P 2010-08-11 2010-08-11
US38536210P 2010-09-22 2010-09-22
PCT/CA2011/050492 WO2012019307A1 (en) 2010-08-11 2011-08-11 System and method for generating electrical power from a flowing current of fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390213A1 EA201390213A1 (ru) 2014-11-28
EA024022B1 true EA024022B1 (ru) 2016-08-31

Family

ID=45567247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390213A EA024022B1 (ru) 2010-08-11 2011-08-11 Система и способ для выработки электрической энергии из движущегося потока текучей среды

Country Status (18)

Country Link
US (1) US9279407B2 (ru)
EP (1) EP2603692B1 (ru)
JP (1) JP6014591B2 (ru)
KR (1) KR101907221B1 (ru)
CN (1) CN103328815B (ru)
AP (1) AP3695A (ru)
AU (1) AU2011288878B2 (ru)
BR (1) BR112013003301B1 (ru)
CA (1) CA2807876C (ru)
CL (1) CL2013000393A1 (ru)
CO (1) CO6680677A2 (ru)
DK (1) DK2603692T3 (ru)
EA (1) EA024022B1 (ru)
MX (1) MX338924B (ru)
NZ (1) NZ607706A (ru)
PE (1) PE20131332A1 (ru)
WO (1) WO2012019307A1 (ru)
ZA (1) ZA201301393B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206086U1 (ru) * 2021-02-03 2021-08-20 Артём Дмитриевич Овчаров Переносная микрогэс для работы в естественных потоках воды ручьёв и малых рек

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013006061A1 (en) * 2011-07-04 2013-01-10 Flumill As Arrangement for extracting energy from flowing liquid
GB2510928B (en) * 2013-07-05 2015-09-09 William Dick A wave energy converter
GB201318560D0 (en) * 2013-10-21 2013-12-04 Wellstream Int Ltd Electrical power generation
WO2015187263A1 (en) 2014-06-04 2015-12-10 Fait Mitchell Systems and methods for obtaining energy from surface waves
US9410559B2 (en) * 2014-01-29 2016-08-09 Hydrostor, Inc. Energy-accumulation apparatus
GB2524331B (en) * 2014-03-21 2016-06-01 Flumill As Hydrokinetic energy conversion system and use thereof
US10072631B2 (en) * 2015-06-29 2018-09-11 II Michael John Van Asten Spiral turbine blade having at least one concave compartment that may be rotated by a moving fluid for electrical energy generation
WO2017070783A1 (en) * 2015-10-27 2017-05-04 Jupiter Hydro Inc. Surface and subsurface fluid power harvesting apparatus
TW201725316A (zh) * 2016-01-11 2017-07-16 guo-zhang Huang 水力發電裝置
US20160208771A1 (en) * 2016-03-30 2016-07-21 George David Hughes Double Acute Angle Hydro and Wind Turbine
WO2017196770A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 Natural Power Concepts, Inc. Floating energy generating platform with horizontal lift
WO2018077414A1 (en) * 2016-10-27 2018-05-03 Upravljanje Kaoticnim Sustavima J.D.O.O. Floating screw turbines device
JP6247731B2 (ja) * 2016-10-28 2017-12-13 フルミル アクティーゼルスカブ 流動液体からエネルギーを抽出する装置
FR3066790B1 (fr) * 2017-05-29 2019-06-21 Vincent Frederic Knaub Eolienne a axe de rotor incline a 45° par rapport a la verticale en forme d'arbre s'integrant dans les paysages
JP2019073992A (ja) * 2017-10-13 2019-05-16 敏夫 山下 水力発電装置
CN108061000A (zh) * 2017-12-14 2018-05-22 汪弘轩 一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机
KR102198381B1 (ko) * 2019-03-05 2021-01-05 박준규 유체발전기 및 이를 구비한 발전시스템
KR102234895B1 (ko) * 2019-11-22 2021-04-02 정민시 스크류형 블레이드를 이용한 발전장치 및 그 설치방법
KR102234907B1 (ko) * 2019-11-22 2021-04-02 정민시 기능성을 향상시킨 스크류형 유체 발전장치
KR102274159B1 (ko) * 2020-01-30 2021-07-08 정민시 스크류형 블레이드를 이용한 유체 발전장치 및 그 설치방법
KR102239224B1 (ko) * 2020-12-03 2021-04-13 김용택 판코일 발전장치
KR102459163B1 (ko) * 2020-12-18 2022-10-28 정민시 스크류형 블레이드를 이용한 경사식 발전장치
JP2022141245A (ja) * 2021-03-15 2022-09-29 株式会社リコー らせん型翼およびマイクロ水力発電装置。
US11542911B2 (en) * 2021-03-19 2023-01-03 Theodore Dolenc Apparatus for converting the energy of ocean waves
KR102479445B1 (ko) * 2021-03-26 2022-12-22 정민시 가변형 자유단을 지니는 스크류 발전장치
US11549479B1 (en) * 2021-10-26 2023-01-10 Ti Yang Co., Ltd. Miniature hydroelectric apparatus
US11655796B1 (en) 2022-02-10 2023-05-23 Walter B. Freeman Submersible hydro power generating system
WO2024016039A1 (de) 2022-07-17 2024-01-25 Peter Breitenbach Vorrichtung zur gewinnung elektrischer energie aus strömungsenergie eines strömenden gewässers
US11867144B1 (en) * 2022-10-31 2024-01-09 Loubert S. Suddaby Wave energy capture, storage, and conversion device
US11959452B1 (en) * 2022-10-31 2024-04-16 Loubert S. Suddaby Wave energy capture, storage, and conversion device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB108632A (en) * 1917-01-20 1917-08-16 Joseph Bertoncini Improvements in or relating to Water Wheel Installations.
US3187816A (en) * 1962-12-28 1965-06-08 Herman G A Winter Fluid power screw
FR2505937A1 (fr) * 1981-05-15 1982-11-19 Hydronautics Dispositif pour convertir l'energie des vagues en une forme d'energie plus utile
US4500259A (en) * 1981-08-18 1985-02-19 Schumacher Berthold W Fluid flow energy converter
WO2006059094A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Malcolm Maclean Bowie Apparatus for the generation of power from a flowing fluid
US20070231072A1 (en) * 2006-01-04 2007-10-04 Jennings Clifford A Submersible tethered platform for undersea electrical power generation
GB2441821A (en) * 2006-09-13 2008-03-19 Michael Torr Todman Self-aligning submerged buoyant tidal turbine
EP2003332A1 (de) * 2007-06-12 2008-12-17 Rehart GmbH Wasserkraftanlage
WO2009093909A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Flucon As Turbine arrangement

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US953891A (en) * 1909-07-26 1910-04-05 John H Atkins Current-motor.
US1025929A (en) * 1911-07-13 1912-05-07 Henry J Snook Wave-motor.
US1729362A (en) * 1926-06-24 1929-09-24 Albert F Ruthven Current motor
US1745356A (en) * 1928-07-07 1930-02-04 William H Crofton Current motor
US4317330A (en) * 1979-12-10 1982-03-02 Mihaly Brankovics Water turbine generator system
US4500529A (en) * 1981-05-20 1985-02-19 A. H. Robins Company, Incorporated Method of treating cardiac disorders with N-(aryloxyalkyl)-N'-(aminoalkyl)ureas
JPS5941678A (ja) * 1982-09-02 1984-03-07 Yoshiharu Kato 水力発電方法
US4708592A (en) * 1985-04-15 1987-11-24 Wind Production Company Helicoidal structures, useful as wind turbines
JPS6357874A (ja) * 1986-08-29 1988-03-12 Kusuo Matsuo らせん風車、らせん水車、その構造と使用法
US6856036B2 (en) * 2001-06-26 2005-02-15 Sidney Irving Belinsky Installation for harvesting ocean currents (IHOC)
US6766754B1 (en) * 2002-08-23 2004-07-27 Saudi Arabian Oil Co. Ballast exchange system for marine vessels
NO20030464L (no) * 2003-01-30 2004-08-02 Flucon As Anordning ved skrueturbin.
JP2006183648A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Kiminori Sakai 流体力発電装置
ITRM20050216A1 (it) * 2005-05-05 2006-11-06 Francis Allen Farrelly Dispositivo di ugello asimmetrico con turbina idrica per lo sfruttamento dell'energia idrocinetica.
WO2008115558A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Zeuner Kenneth W System and method for harvesting electrical power from marine current using turbines
KR100883099B1 (ko) * 2007-06-26 2009-02-11 주식회사 케이.알 수직축 풍력발전시스템의 제어장치 및 방법
US7837451B2 (en) * 2008-02-29 2010-11-23 General Electric Company Non-contact seal for positive displacement capture device
US7728454B1 (en) * 2008-11-20 2010-06-01 Anderson Jr Winfield Scott Tapered helical auger turbine to convert hydrokinetic energy into electrical energy
US7959411B2 (en) * 2009-04-07 2011-06-14 Northwest Pipe Company In-pipe hydro-electric power system and turbine
US20110081243A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Sullivan John T Helical airfoil wind turbines

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB108632A (en) * 1917-01-20 1917-08-16 Joseph Bertoncini Improvements in or relating to Water Wheel Installations.
US3187816A (en) * 1962-12-28 1965-06-08 Herman G A Winter Fluid power screw
FR2505937A1 (fr) * 1981-05-15 1982-11-19 Hydronautics Dispositif pour convertir l'energie des vagues en une forme d'energie plus utile
US4500259A (en) * 1981-08-18 1985-02-19 Schumacher Berthold W Fluid flow energy converter
WO2006059094A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Malcolm Maclean Bowie Apparatus for the generation of power from a flowing fluid
US20070231072A1 (en) * 2006-01-04 2007-10-04 Jennings Clifford A Submersible tethered platform for undersea electrical power generation
GB2441821A (en) * 2006-09-13 2008-03-19 Michael Torr Todman Self-aligning submerged buoyant tidal turbine
EP2003332A1 (de) * 2007-06-12 2008-12-17 Rehart GmbH Wasserkraftanlage
WO2009093909A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Flucon As Turbine arrangement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206086U1 (ru) * 2021-02-03 2021-08-20 Артём Дмитриевич Овчаров Переносная микрогэс для работы в естественных потоках воды ручьёв и малых рек

Also Published As

Publication number Publication date
CL2013000393A1 (es) 2013-09-27
CN103328815A (zh) 2013-09-25
CA2807876C (en) 2019-05-21
JP2013536348A (ja) 2013-09-19
AU2011288878A1 (en) 2013-03-21
EP2603692A1 (en) 2013-06-19
EP2603692B1 (en) 2019-05-22
CO6680677A2 (es) 2013-05-31
EA201390213A1 (ru) 2014-11-28
EP2603692A4 (en) 2016-01-27
AU2011288878B2 (en) 2016-01-14
ZA201301393B (en) 2015-06-24
CA2807876A1 (en) 2012-02-16
CN103328815B (zh) 2018-05-04
AP2013006756A0 (en) 2013-03-31
KR20130099036A (ko) 2013-09-05
US20130134715A1 (en) 2013-05-30
MX2013001525A (es) 2013-07-03
BR112013003301B1 (pt) 2021-01-26
US9279407B2 (en) 2016-03-08
MX338924B (es) 2016-05-06
WO2012019307A1 (en) 2012-02-16
PE20131332A1 (es) 2013-11-28
BR112013003301A2 (pt) 2017-08-29
DK2603692T3 (da) 2019-08-19
KR101907221B1 (ko) 2018-12-07
NZ607706A (en) 2014-06-27
JP6014591B2 (ja) 2016-10-25
AP3695A (en) 2016-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA024022B1 (ru) Система и способ для выработки электрической энергии из движущегося потока текучей среды
JP5189647B2 (ja) マルチポイント係留及び安定化システム、及び流れを用いた水中用タービンのための制御方法
US10844834B2 (en) Floating wind turbine having twin vertical-axis turbines with improved efficiency
JP6510227B2 (ja) 風力発電システム
US7686583B2 (en) Cyclical wave energy converter
JP5806280B2 (ja) 浮き基礎を持つ部分ピッチ風力タービン
JP6396427B2 (ja) 浮体式風力タービン構造体
US8937395B2 (en) Ocean floor mounting of wave energy converters
NO832289L (no) Vindkraftanlegg med minst en vinge som er dreibar om en dreieakse.
WO2015059772A1 (ja) 水流エネルギーを利用した発電装置
US20200355161A1 (en) Floating offshore wind power plant having a vertical rotor and modular wind farm comprising a plurality of such wind power plants
JP5347048B1 (ja) 水流エネルギーを利用した発電装置
WO2016135800A1 (ja) 発電システム
EP1540172B1 (en) Apparatus with an inclined carrying pillar for anchoring an axial turbine for the production of electric energy from water currents
CN219295645U (zh) 一种具有自动控制功能的浮式风电装备
JP3766845B2 (ja) 風力発電装置
WO2019190387A1 (en) A floating vertical axis wind turbine with peripheral water turbine assemblies and a method of operating such
TW201326543A (zh) 安裝於旋轉平臺上的葉片式風力渦輪發電機組
JPS6240551B2 (ru)
KR20240100363A (ko) 재생 가능 에너지 시스템 장착 장치 및 부력이 있는 플랫폼

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY MD TM