KR102132038B1 - 수중 이동 차량용 테더 - Google Patents

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아르네 쿠아펜
올로프 마르젤리우스
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미네스토 에이비
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Abstract

본 발명은 예를 들어, 전기 에너지 발생을 위해 적어도 하나의 터빈을 구비하는 흐름 구동 장치를 포함하는 수중 발전 플랜트인 액체에 잠긴 이동 장치를 지지구조체에 연결하기 위한 테더에 관한 것이다. 상기 테더는 주 방향으로 연장하고, 적어도 상기 테더의 테더부는 상기 테더의 상기 주 방향으로 연장하는 인장력 베어링부를 포함하고, 상기 테더부는 사용 중 상기 액체의 상대적 유동 방향에 대하여 자기 정렬을 위해 힘쓰도록 배열된다.

Description

수중 이동 차량용 테더{TETHER FOR SUBMERGED MOVING VEHICLE}
본 발명은 지지 구조체에, 물과 같은 액체에 잠긴 이동 장치를 연결하기 위한 테더에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 이동 장치는 수중 발전 플랜트의 흐름 구동 차량일 수 있고, 상기 차량은 전기 에너지 발생을 위해 적어도 하나의 터빈을 구비한다.
조류 유동과 같은 흐름 및 해류는 전기 에너지 발생을 위해 이용될 수 있는 예측가능하고 신뢰할 수 있는 에너지 소스를 제공한다. 정지된 또는 고정된 발전 플랜트 시스템은 상기 흐름 또는 유동에 대하여 잠겨있고 확보한 것으로 알려지고, 터빈은 상기 흐름의 유동 속도로부터 전기 에너지를 발생시키기 위해 사용된다. 그러나, 정지된 흐름 구동 발전 플랜트 시스템의 결점은 특정 크기의 단일 터빈으로부터 발생된 전기 에너지의 양이 낮아, 터빈의 개수를 증가시키거나 상기 터빈의 실효 면적을 증가시킴으로써 보상될 수 있다. 그러나 이러한 해결 방안은, 상기 고정된 흐름 구동 발전 플랜트 시스템의 복잡하고 고가의 제조, 취급 및 작동에 이르게 한다. 또한 터빈은 높은 로컬 유동 속도를 가지는 특정 위치에서 설치를 위해 고안될 수 있다. 또한 이는 더 복잡하고 비용이 많이 드는 설치 및 취급에 이르게 한다. 또한, 이러한 높은 유동 속도 위치에 대한 접근은 상대적으로 제한된다.
조류 유동 및 해류로부터 전기 에너지 발생의 효율을 개선시키기 위해, 예를 들어, 본 출원인에 의해 본 명세서에 참조로 완전히 도입된 EP1816345인 흐름 구동 차량을 포함하는 수중 발전 플랜트 시스템을 제공하는 것이 알려져 있다. 상기 흐름 구동 차량은, 상기 흐름 유동을 이용함으로써 상기 차량의 속도 및 날개에 작용하는 결과 유체역학적 힘을 증가시키기 위해 고안된 날개를 전형적으로 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 차량의 증가된 속도는 상기 흐름 유동 및 와이어 부재 수단에 의해 전형적으로 해저에 위치된 지지 구조체에 상기 차량을 확보함으로써 상기 차량에 작용하는 유체역학적 힘에 대한 반작용에 의해 달성되고, 상기 차량은 상기 와이어의 길이, 또는 범위에 의해 제한된 특정 궤도를 따라 배열된다. 상기 물을 통해 상기 차량이 이동하는 동안 상기 차량은 전기 에너지 발생을 위한 발전기에 연결된 터빈을 추가로 구비하고, 상기 차량의 속도는 상기 터빈에서 상기 상대적 유동 속도에 영향을 미치고, 기여한다. 상기 차량의 속도는 상기 터빈에서 상기 상대적 흐름 속도가 절대적 흐름 유동 속도에 대하여 상당히 증가될 수 있는 것을 허용한다. 그래서, 상기 터빈은 충분히 또는 더 효율적으로 상기 발전기의 회전 속도를 발생시키는 높은 상대적 물 속도에 영향을 받기 때문에, 상기 흐름 구동 수중 발전 플랜트의 상기 차량은 전형적으로 기어 박스의 사용을 요구하지 않는다.
흐름 구동 차량을 포함하는 발전 플랜트 시스템의 현재 해결 방안과 관련된 한가지 단점은 상기 발전 플랜트 시스템에 작용하는 항력이 상기 전기 에너지 발생의 효율을 감소시키는 것이다. 흐름 구동 수중 발전 플랜트 시스템의 추가적 고려 사항은 이들이 수중 위치에 작동하도록 배열되고 장착되어 접근이 어렵다는 점이다. 그래서, 이러한 시스템의 취급 및 서비스가 복잡하다. 따라서, 현재 가능한, 또는 알려진 흐름 구동 수중 발전 플랜트 시스템 및 그의 일부는 전기 에너지의 효율적 발생의 최대 능력을 제한한다. 또한, 더 쉬운 취급 및 더 효율적인 장착을 위해서 이러한 시스템의 고안 및 작동을 추가로 발전시키고, 개선된 작동 및 더 내구성 있는 구조를 제공하고자 한다.
종래 기술의 상기 및 다른 단점의 관점에서, 본 발명의 일반적인 목적은 지지 구조체에 수중 발전 플랜트 시스템의 흐름 구동 장치와 같은 액체에 잠긴 장치를 연결하기 위한 개선된 테더를 제공하는 것이고, 상기 테더는 상기 수중 장치의 더 효율적이고 내구성 있는 작동 및 취급을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 액체에 잠겨있는 이동 흐름 구동 장치(2)를 고정된 지지 구조체(3)에 연결하기 위한 테더(1)로서,
상기 테더는 주 방향(MD)으로 연장하고,
상기 테더의 적어도 테더부(4a; 4b)는 각각 에지가 상기 주 방향으로 연장하는 리딩 에지(6)와 트레일링 에지(7)를 가지는 외부 형상(5) 및
상기 테더의 상기 주방향으로 연장하는 적어도 하나의 인장력 베어링부(8)를 포함하고,
상기 테더부가 상기 액체를 통해 이동하는 때 및 상기 테더가 근처에서 자기 정렬하기 위해 상기 주 방향을 따라 다른 부에서 적어도 부분적으로 비틀림을 허용하도록 설계된 데, 상기 테더부는 상기 테더의 상기 주 방향과 실질적으로 평행인 회전축(R) 주위를 회전함으로써 상기 액체의 상대적 유동 방향(FD)과 비교하여 자기 정렬에 힘쓰기 위해 배열된 테더(1)를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예로, 터빈(27)을 구비하는 흐름 구동 차량(2)을 포함하고, 상기 차량은 상기 테더에 의해 지지 구조체에 연결되고,
상기 차량은 흐름 속도와 비교하여 상대적 차량 속도를 발생시키기 위해 배열된 적어도 하나의 흐름 구동 날개(20)를 구비하고, 상기 상대적 차량 속도는 상기 액체 흐름 속도에 적어도 2배, 또는 4배, 또는 10배인
전기 에너지 발생용 수중 플랜트(100)가 제공된다.
본 발명의 일반적인 목적은 지지 구조체에 수중 발전 플랜트 시스템의 흐름 구동 장치와 같은 액체에 잠긴 장치를 연결하기 위한 개선된 테더를 제공하는 것이고, 상기 테더는 상기 수중 장치의 더 효율적이고 내구성 있는 작동 및 취급을 제공한다.
본 발명은 이제, 상기 본 발명의 예시적인 구현예들 보여주는 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다:
도 1a는 수중 및 이동 흐름 구동 장치를 해저에 배열된 지지 구조체에 확보하고 지지하는 테더의 예시적인 구현예의 개략적 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 도 1a의 테더의 개략적 확대도(zoom-in view)이다.
도 2는 본 발명에 따른 상기 테더의 예시적인 구현예의 개략적 단면도이고, 흐름 방향에 대하여 두가지 다른 각도에서 보여진다.
도 3a-e는 도 1b에서 I-I를 따라 절취하여 얻은 본 발명에 따른 테더의 다양한 예시적인 구현예의 개략적 단면도를 보여준다.
도 3f는 도 4에서 II-II를 따라 절취하여 얻은 본 발명에 따른 테더의 예시적인 구현예의 개략적 단면도이다.
도 4는 수중 및 이동 흐름 구동 차량을 해저에 배열된 지지 구조체에 확보하고 지지하는 테더의 예시적 구현예의 개략적 사시도이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액체에 잠긴 장치를 지지 구조체에 연결하기 위한 테더를 제공하고, 상기 테더는 주 방향으로 연장하고, 상기 테더의 테더부는 각각 에지가 상기 주 방향으로 연장하는 리딩 에지 및 트레일링 에지를 가지는 외부 형상 및 상기 테더의 상기 주 방향으로 연장하는 적어도 하나의 인장력 베어링부를 포함한다. 또한, 상기 테더부가 상기 액체를 통해 또는 상기 액체에 대하여 이동하는 때, 상기 테더부는 상기 테더의 주 방향과 실질적으로 평행인 회전, 또는 비틀린 축 주위를 회전함으로써 상기 액체의 상대적 유동 방향에 대하여 자기 정렬 하기 위해 배열된다.
언급된 바와 같이, 상기 테더는 적어도 하나의 자기 정렬 테더부를 주 방향으로 포함하고, 상기 테더부는 상기 액체 유동에 대하여 이것의 상대적 이동 동안 상기 테더의 부에 작용하는 상대적 액체 유동의 방향으로 정렬하려 힘쓴다. 그러므로, 적어도 하나의 상기 테더의 부는 적어도 그 특정 테더부에서 상기 테더의 작동을 개선시키는, 그 특정 테더부에서 상대적 로컬 유체역학적 또는 다른 물리적 조건에 따라, 자기 정렬되거나 자기 정렬을 위해 힘쓸 것이다.
상기 테더부의 자기 정렬은 상기 액체에 대하여 움직이는 동안 유리하게 항력(drag force)을 감소시키고 상기 테더부에 작용하는 바람직하지 않은 양력(lift force)을 감소시킨다. 보다 구체적으로, 상기 테더가 바람직하지 않은 방식으로 측면으로 구부러지도록 상기 양력의 방향으로 상기 테더에 힘을 가할 수 있는 테더부 상의 바람직하지 않은 양력은 감소되거나 회피될 수 있고, 예를 들어, 상기 테더의 굽힘은 작동 동안 상기 테더상에 작용하는 불균형한 양력을 초래 및/또는 예를 들어, 상기 장치와 상기 지지 구조체 사이에서 실질적으로 직선인 적절한 방식으로 상기 장치와 상기 지지 구조체 사이에서 인장력을 지지하는 상기 테더의 능력을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 테더부는 지지된 수중 장치가 상기 테더에 작용하는 항력 및 양력에 의해 덜 영향을 받게 될 결과를 초래하는 더 효율적인 방식으로 작동할 것이다. 예를 들어, 상기 테더부는 상기 완전한 테더의 임의로 짧거나 긴 부분을 구성할 수 있고, 상기 부분은 적어도 부분적으로 상기 주 방향으로 연장한다. 또한 상기 테더부는 상기 완전한 테더를 실질적으로 포함하거나, 상기 테더부는 주 방향으로 정의된 길이의 분리된 테더 부문(section)으로 형성될 수 있고, 상기 부문은 실질적으로 하나의 단위로서, 자기 정렬하거나 또는 자기 정렬을 위해 힘쓰고, 상기 테더는 하나의 이러한 테더 부문 또는 주 방향으로 연속적으로 연결된 이러한 테더 부문의 다수를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 테더는 상기 액체에 대하여 이동하는 수중 장치를 연결하고 지지하는데 적합하고, 상기 장치와 상기 액체 사이의 상기 이동의 상대적 방향은 다양하고, 시간에 따라 변한다. 예로서, 상기 테더는 액체 유동 방향에 대하여 적어도 부분적으로 가로(transversal) 또는 각이 있는 방향으로 적어도 주기적으로 이동하는 수중 장치에 연결하는데 유리하게 이용된다. 예를 들어 이러한 수중 장치는, 상기 테더의 범위 내에서 전형적으로 적합한 끝없는 궤도인 바람직한 궤도를 따라 이동하도록 배열된 수중 발전 플랜트의 흐름 구동 장치를 포함하고, 상기 차량은 상기 테더의 반작용력과 결합하여 상기 액체 유동 및 상기 날개에 작용하는 유체역학적 힘을 상대적 차량 속도를 상기 액체 유동 속도의 적어도 2배, 4배, 10배 또는 20배로 발생시키는 데 이용한다. 따라서, 상기 흐름 구동 차량은 상기 액체 유동 속도보다 높거나 실질적으로 높은 속도로 움직인다.
또한 상기 테더는 실질적으로 비이동 중 또는 이동 중인 액체에서 이동되거나 이동 중인 수중 장치를 연결하기 위해 유리하게 이용될 수 있고, 상기 장치는 선박 또는 배와 같은 이동 지지 구조체에 의해 견인된다. 또한 상기 테더는 흐름 또는 액체 유동을 포함하는 위치에서 실질적으로 고정된 수중 배치에서 고정되거나 확보된 수중 장치를 연결하거나 지지하는데 유리하게 이용될 수 있고, 상기 액체 유동 방향은 적어도 때때로, 변하거나 그 방향을 변경할 수 있다.
상기 테더는 사용 중 상기 장치와 상기 지지 구조체 사이에서 상기 테더가 연장하는 주 방향인 주 방향을 포함한다. 상기 테더부(들)의 외부 형상은 날개 프로파일과 유사하게, 리딩 에지와 트레일링 에지를 포함한다. 상기 리딩 에지는 작동 중 상기 액체를 통해 정렬된 상태로 테더가 적어도 부분적으로 이동하는 때, 전방 또는 종방향으로 의도되어 정의된 상기 테더의 방향으로 상기 테더부의 전방부를 형성한다. 다시 말해, 상기 리딩 에지는 먼저 이론상의 액체 요소와 접촉하는 상기 테더부의 일부분이고, 상기 요소는 상기 테더부에 대하여 두 측면의 표면 중 어느 하나 또는 상기 트레일링 에지를 향하는 상기 테더부의 측면을 따라 움직인다. 상기 리딩 에지에 의해 분리된 상대적 액체 유동이 상기 테더부의 반대 측면의 외부 표면을 통과한 후 재결합할 수 있는 데, 층류 상태(laminar flow) 동안, 상기 트레일링 에지는 전형적으로 상기 테더부의 상기 후방 에지이다. 만일 상기 테더부의 경험 또는 비정상 조건에서 작동하는 경우, 이와 상관 없이 상기 리딩 에지 및 트레일링 에지는 상기 테더부 자체에 대하여 추가로 정의될 수 있고, 예를 들어 상기 트레일링 에지는 상기 테더의 이동의 방향에 대하여 상기 리딩 에지가 될 수 있다.
적어도 하나의 상기 인장력 베어링부는 사용 중 실질적으로 상기 주 방향으로 테더에 가해진 상기 인장력을 흡수하거나 지지하기 위해 배열된다. 상기 인장력 베어링부는 예를 들어 하나 또는 다수의 인장력 베어링 부재를 포함할 수 있고, 상기 인장력 베어링 부재는 상기 테더부의 외부 형상의 내부에 배열된다. 상기 인장력 베어링부는 상기 외부 형상의 부분을 추가로 형성할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 인장력 베어링부는 상기 주 방향으로 연장하는 하나의 통일된 부재로 형성될 수 있거나, 상기 인장력 베어링부를 형성하는 상기 주 방향으로 적절하게 연결된 분리된 인장 부재를 포함할 수 있다.
또한 상기 인장력 베어링부는 상기 테더부에서 실질적으로 상기 주 방향으로 서로를 따라 연장하는 둘 또는 다수의 실질적으로 평행한 부재를 포함할 수 있다. 이러한 실질적으로 평행인 인장 부재는 상기 테더 또는 상기 테더부의 전체 길이에 걸쳐 연장할 수 있고 또는 다른 평행한 인장 부재(들)에 대하여 공동으로 또는 독립적으로 결합되거나 길게할 수 있다. 또한, 실질적으로 평행인 인장 부재는 상기 주 방향과 일치하는 일반 방향을 가지는 평면에서 서로에 대하여 다른 구성으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 평행인 인장 부재는 상기 테더부 내부에 전개될 수 있고, 실질적으로 평행인 인장 부재의 세트의 상기 결합된 인장 부재 베어링 특성은 서로에 대하여 상호 구성에 의존하는 평행한 인장 부재의 상기 세트의 외측에 위치될 수 있는 상기 인장력 베어링부의 결과 중심점을 포함하거나, 또는 형성한다. 예를 들어, 상기 인장 부재는 적은 저항에 기인한 더 얇고 더 효율적인 테더를 달성하기 위해 상기 테더의 전방/후방 방향으로 전개될 수 있다. 이러한 상기 인장 부재의 구성은 상기 테더의 유연함에 있어서, 탄성적 굽힘(elastic bending) 및 탄성적 비틀림(torsional) 특성 모두에 관해서 개선될 수 있는 점에서 더욱 유리하다.
본 발명의 예시적인 구현예에 따른 상기 테더의 사용 중, 상기 테더부는 개선된 방식으로 이것의 측면에 가해지는 상기 가로방향력(laterla force)에 저항하도록 유리하게 추가로 구성된다. 따라서, 상기 내부 구조는 충분히 단단하며, 예를 들어, 상기 테더가 상기 주변 액체로부터 높은 압력에 영향을 받는 동안인 상기 테더 부의 외부 형상이 무거운 하중 동안 이것의 고안된 형상에서 실질적으로 유지될 수 있도록 지지부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 예시적인 구현예에 따라서, 상기 테더 부의 구조체는 동종의 적합한 재료로 형성됨으로써 가로방향력을 지지하고 저항하도록 고안되거나 외부 하중 베어링 쉘 부재 또는 그의 조합들을 포함한다. 유사한 방식으로, 상기 테더부의 리딩 에지는 사용중 발생하는 무거운 하중 또는 높은 압력에 저항하도록 고안된다.
다양한 예시적인 구현예에 따르면, 상기 리딩 에지 또는 상기 리딩 에지 및 상기 주변 및/또는 근접한 적어도 부분적으로 전방 방향으로 지시된 일반 방향을 가지는 외측부는 통합된 외측부로 형성될 수 있고 예를 들어, 균일하고, 실질적으로 균일하고, 거칠고 및/또는 연속적이거나 불연속적인 외측 표면을 추가로 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예에 따르면, 상기 회전축은 상기 주 방향에 실질적으로 수직인 상기 트레일링 에지로부터 상기 리딩 에지로의 전방 방향으로 상기 테더부의 압력의 유체역학적 중심점의 전면에 위치된다.
본 발명의 예시적인 구현예에 추가로 따르면, 상기 인장력 베어링부의 결과 중심점은 상기 전방 방향으로 상기 테더부의 압력의 유체역학적 중심점의 전면에 위치된다.
상기 인장력 베어링부의 결과 중심점의 배치는 부분적으로 상기 테더부 회전 축의 위치를 정의하고, 유리하게는, 압력의 유체역학적 중심점은 상기 결과 유체역학적 힘이 만나거나 교차하거고 결과 모멘트(resulting moment) 작용이 없는 지점인 데, 만일 상기 테더부의 결과 회전축이 상기 주 방향에 실질적으로 수직인 상기 트레일링 에지로부터 상기 리딩 에지로의 전방 방향으로 압력의 유체역학적 중심점 전면에 위치되면 자기 정렬을 위해 힘쓰는 것은 달성된다.
보다 구체적으로, 상기 주 인장 하중 베어링부의 결과 중심점의 위치에 의해 부분적으로 주어지는, 상기 압력의 유체역학적 중심점과 상기 테더부 회전축 사이의 모멘트 암(moment arm)은 상기 테더 사용중 유동 속도를 가지는 액체에서 이동하는 장치를 구비할 수 있고, 상기 모멘트 암은 상기 테더의 부에 작용하는 상대적 액체 유동의 방향에 대하여 상기 테더부 상에 상기 테더부의 주 방향에 실질적으로 평행인 상기 회전축 주위의 자기 정렬 모멘트를 초래한다. 따라서, 상기 유체역학적 힘은 상기 테더부가 상대적 액체 유동과 정렬되지 않은 상황에서 실질적으로 피치 축(pitxh axis) 주위의 상기 테더부를 안정화시키기 위하여 작용한다.
상기 결과 중심점은 예를 들어 상기 인장력 배어링부를 형성하는 다수의 인장 부재의 편중된 중심점으로서 추가로 설명될 수 있다. 따라서, 예를 들어 상기 인장력 베어링부의 결과 중심점은 다수의 인장력 베어링 부재의 기하학적 중심점에 위치되도록 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 인장 부재의 주요 부분은 또한 상기 인장력 베어링부의 결과 중심점이 상기 테더의 전면에 위치되도록 상기 테더의 전면에 전형적으로 위치된다.
예를 들어, 본 발명의 다양한 예시적인 구현예에 따르면, 상기 인장력 베어링부의 사용 중 결과 중심점은 상기 테더부의 1/3 리딩, 또는 1/4 리딩, 또는 1/5 리딩, 또는 1/10 리딩, 또는 1/12 리딩에 위치된다.
또한, 본 발명의 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더부는 상기 리딩 에지를 포함하는 전방부 및 트레일링 에지를 포함하는 트레일링부를 포함하고, 상기 전방부는 상기 인장력 베어링부를 포함한다. 따라서, 상기 테더부는 상기 테더부를 형성하는 부분들인 둘 또는 그 이상으로 적어도 부분적으로 분리된다.
예를 들어, 예시적인 구현예에 따르면, 상기 트레일링부는 상기 테더의 전방 방향으로 상기 전방부로부터 적어도 부분적으로 분리되고 뒤로 배치되고, 상기 테더가 액체를 통해 이동하는 때, 상기 트레일링부는 상기 액체의 상대적 유동 방향과 상기 테더를 일렬로 하기 위해 배열된 핀을 형성한다. 핀은 상기 테더부의 자기 정렬 능력을 추가로 개선하거나 특정 기능을 가지는 핀을 구비할 수 있는 특정 테더부를 특별히 조절하기 위해 유리하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 핀 또는 상기 테더를 따라 다수의 핀은 바람직한 테더부들이 더 정확하게 조절되기 위해 유리하게 이용될 수 있다. 추가적 다양한 예시적인 구현예에 따르면, 상기 핀은 상대적 액체 유동 방향에 대하여 상기 테더의 과잉 보상, 추가적 비틀림(twisting)을 달성하기 위해, 상기 테더부에 대하여 피치 방향으로 기울어질 수 있다. 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더는 상기 상대적 액체 유동에 대하여 피치 방향으로, 상기 테더의 추가적 비틀림 또는 과잉 보상을 제공하기 위한 비대칭 단면 프로파일을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적인 구현예에 따르면, 상기 인장력 베어링부는 합성 섬유, 탄소 섬유 또는 스틸, 또는 다른 적절한 재료 및/또는 그의 조합들을 포함하는 적어도 하나의 인장 부재(8, 8')를 포함할 수 있다. 따라서, 자기 정렬, 고강도, 밀집되고 경량의 테더는 다른 타입의 인장력 베어링부 구조물을 사용하여 제공될 수 있다. 추가 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더부는 상기 테더부의 상기 외부 형상을 형성하는 적어도 하나의 쉘 부재를 포함하고, 상기 쉘 부재는 적어도 하나의 엘라스토머 재료, 열가소성 플라스틱 재료, 열경화성 재료, 탄소 섬유 라미네이트, 유리 섬유 라미네이트, 복합 재료, 폴리우레탄을 포함하는 재료, 폴리우레탄 엘라스토머 재료 또는 다른 적절한 재료 및/또는 그의 조합들을 포함한다. 예를 들어, 상기 테더부는 적어도 부분적으로 추가적으로 탄성적일 수 있는 연속적 열가소성 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 쉘 부재는 섬유의 외층(들), 합성물 또는 라미네이트를 포함할 수 있고, 여기에서 내부 영역은 충전 재료로 채워질 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더부의 외부 형상의 리딩 에지는 수중 익선 상으로서 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 리딩 에지는 둥글게 되고, 적어도 상기 리딩 에지의 부분을 위해 1 cm 내지 30 cm, 2 내지 15 cm, 2 내지 8 cm, 또는 3 내지 8 cm사이의 단면 곡률 반경을 추가로 가질 수 있다. 상기 곡률 반경은 단면을 따라 추가로 다양할 수 있다.
또한, 상기 테더부의 외부 형상의 트레일링 에지는 후방 방향으로 날카로운 형상 포인팅을 가질 수 있다. 따라서, 상기 외부 형상은 날개 형상, 방울 형상, 단면 프로파일 또는 날개와 비슷한 구조를 가지거나 형성할 수 있다. 따라서, 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더의 단면 프로파일은 상기 액체의 상대적 유동 방향에 대하여 같은 효과적 두께를 가지는 단면으로 프로파일된 비 날개에 대하여 줄어든 드래그(drag)를 제공하는 날개 프로파일과 일치한다. 또한, 날개 프로파일과 함께, 드래그를 추가로 감소시킬 수 있는 상기 인장력 베어링 부의 같은 단면 영역을 유지하는 동안 상기 액체의 상대적 유동 방향에 대하여 효과적 두께는 감소될 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더부의 상기 트레일링 에지는 차단 트레일링 에지를 또한 포함한다. 따라서, 상기 테더부의 상기 트레일링 에지의 측면 표면 프로파일의 상기 전방 방향과 반대 방향으로 연장은 중단된다.
본 발명의 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더는 상기 테더의 주 방향 을 따라 연속적으로 배열 및/또는 연결되기 위해 구성된 다수의 테더부 또는 부문을 포함한다. 상기 테더가 취급되거나 별도의 부분으로 전송될 수 있는 점에서 유리하다. 특히, 별도의 테더 부분은 상기 테더를 포함하는 시스템의 제조, 취급 및 장착을 가능하게 하고, 상기 다양한 예시적인 구현예에 따른 시스템은 1 내지 500m, 20 내지 300m, 또는 30 내지 200m 사이의 완전한 테더 길이와 연계될 수 있다. 예를 들어, 각 테더 부문은 상기 주 방향의 각각의 말단에서, 완전한 테더를 형성하기 위해 다수의 테더 부문을 연속적으로 연결하기 위한 고정 수단을 포함한다. 각 분리된 테더 부문은 주 방향으로 예를 들어 1 내지 100m 또는 5 내지 40m 사이의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 수단은 연결되거나 연속적으로 배열된 두 테더 부문 사이에서 상대적 회전 및/또는 굽힘 이동을 허용할 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더는 상기 주 방향으로 연장하는 장치 말단부를 포함하고, 상기 코드 길이 즉, 적어도 하나의 테더부의 상기 전방 방향의 상기 길이는 상기 장치를 향하는 방향으로 또는 상기 테더의 장치 말단부를 향해 증가한다. 따라서, 이동 수중 장치를 고정되거나 비이동 지지 구조체에 확보하기 위한 테더를 위하여, 상기 테더의 자기 정렬 능력은 상기 액체 유동과 상기 테더 사이의 상대적 속도 차이가 증가하는 방향으로 증가한다. 이것은 상기 테더의 자기 정렬 능력이 드래그에 관해서 높은 손실을 발생시키는 높은 상대적 속도에 영향을 받는 상기 테더의 영역에서 증가되는 점에서 유리하다.
대안적으로, 상기 테더의 코드 길이는 상기 테더의 지지 구조체 말단부를 향하는 방향으로 증가하고, 이는 상기 테더의 지지 구조체 말단부의 자기 정렬 능력을 개선시킨다. 이는 예를 들어 지지 구조체 스위블(swivel) 장치 근처의 상기 테더의 효율 및 작동을 개선시킨다.
이제 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더는 상기 주 방향으로 연장하는 지지 구조체 말단부를 포함하고, 상기 지지 구조체 말단부는 실질적으로 원형이다. 다시 말해서, 상기 지지 구조체와 가장 가깝고, 상기 장치와 가까운 상기 테더의 상기 부분에 대하여 낮은 속도로 전형적으로 이동하는 상기 말단부는 실질적으로 원형이거나 실질적으로 원형 단면 프로파일을 구비한다. 따라서, 자기 정렬 상부와 원형 하부를 포함하는 테더는 유리하게 제공될 수 있다. 대안적으로, 상기 테더의 장치 말단부는 예를 들어, 용이하게 제조하기 위해 원형일 수 있다.
또한, 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 부분적으로 상기 주 방향을 따라 상기 테더는 상기 주 방향을 따라 연장하는 축 주위를 적어도 부분적으로 비틀 수 있기 위해 구성된다. 따라서, 다른 로컬 조건 및 상기 주 방향을 따라 상기 테더의 다른 부에서 상대적 액체 유동 방향에 의존하여, 상기 테더는 드래그 손실을 추가로 감소시키는 근처 자기 정렬을 위해 비틀어질 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 상기 장치는 전기 에너지를 발생시키기 위해 구성된 적어도 하나의 이동 차량을 포함하고, 상기 테더는 상기 이동 차량으로부터 상기 지지 구조체로 상기 발생된 전기 에너지를 분배하는 수단을 추가로 포함한다. 따라서, 상기 이동 차량과 결합한 상기 테더는 수중 발전 플랜트 시스템을 형성하고, 상기 발생된 전기 에너지는 예를 들어 전기 그리드(grid) 및/또는 조절 시스템에 상기 테더를 통해 분배될 수 있다. 특히, 액체를 통해 이동할 때 이 조합은 적은 손실에 기인한 높은 효율을 가지는 개선된 흐름 구동 전기 플랜트 시스템을 허용한다.
수중 조건에서의 테더의 사용 또는 작동 중, 상기 장치는 지지구조체에 연결되고 지지되고, 상기 테더는 상기 이동 연결된 수중 장치에 의해 발생된 높은 인장력에 저항하고 지지하기 위해 요구될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더는 10 MN, 6 MN, 4 MN, 2 MN, 1 MN, 100 kN, 10 kN까지 또는 3,5 kN까지 인장력을 발생시키는 적어도 하나의 수중 이동 차량을 지지하기 위해 배열된다.
또한, 상기 테더는 유리하게는, 일부 적용에 대해, 물과 같은 액체에서 중립적으로 또는 실질적으로 중립적으로 부력이 있도록 배열될 수 있다. 상기 테더는 또한 상기 액체에서 부력이 있거나 무거울 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 상기 테더부는 코일링 또는 와인딩을 허용하기 위해 유연하다.
본 발명의 다른 측면을 따르면 전기 에너지를 발생시키기 위한 수중 플랜트를 제공하고, 상기 수중 플랜트는 터빈을 구비하는 흐름 구동 차량을 포함하고, 상기 기술된 바와 같이 상기 차량은 테더에 의해 지지 구조체에 연결되고, 상기 차량은 흐름 속도에 대하여 상대적 차량 속도를 발생시키도록 배열된 적어도 하나의 흐름 구동 날개를 구비하고, 상대적 차량 속도는 상기 액체 흐름 속도에 적어도 2, 4, 또는 10배이다.
작동 중, 상기 흐름 구동 날개는 상기 이동 액체의 상기 유동 방향에 대하여 기울어지고 주변 이동 액체로부터의 힘에 영향을 받는다. 이 힘은 두 직교하는 구성요소로서 설명될 수 있다: 상기 액체에 대하여 상기 날개의 움직이는 방향에 평행하고 애프트워드(aftward) 방향으로 지시되는 드래그 구성요소 및 상기 액체에 대하여 상기 날개의 움직이는 방향에 직각이고 위로 지시되거나 상기 지지 구조체로부터 떨어지게 지시된 리프트(lift) 구성요소. 따라서, 상기 리프트 구성요소는 작동 중에, 상기 지지 구조체와 상기 차량 사이에서 이론적 라인에 대하여 약간 앞으로 기울어져 있다. 상기 리프트 구성요소는 두 구성요소로 구성되는 것으로 추가로 설명될 수 있고, 이는 상기 지지 구조체와 상기 차량 사이에 상기 이론적 라인의 방향으로 작용하는 제1요소와 상기 이론적 라인에 직교하는 전방 방향으로 작용하는 전방 요소로, 즉, 상기 바닥에 대하여 상기 차량의 움직임에 대하여 전방 방향이다. 예를 들어, 상기 리프트 구성요소의 상기 전방 구성요소가 상기 시스템의 결과 애프트워드 드래그 구성요소 보다 클 때 상기 차량은 가속되고 만일 상기 전방 리프트 구성요소가 상기 시스템의 결과 애프트워드 드래그 요소에 동등하다면 안정된 속도로 작동할 수 있다. 상기 이론적 라인의 방향으로 작용하는 상기 리프트 및 드래그 구성요소의 상기 구성요소의 결과 힘은 상기 테더 및 상기 지지 구조체에 의해 상쇄된다.
본 발명의 기타 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 개시와, 상기 도면으로부터 뿐만 아니라 첨부된 종속항들로부터 나타날 것이다.
도면에서, 유사하거나 동등한 요소들은 동일한 참조 부호로 지칭된다. 도면들은 단지 개략적 대표도이고, 실제 크기가 아니며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
도 1a에, 해저에 배열된 지지 구조체(3)에 수중 및 이동 흐름 구동 차량(2)을 확보하고 지지하는 상기 테더(1)의 예시적인 구현예의 개략적 측면도가 도시된다. 상기 테더(1), 상기 차량(2) 및 상기 지지 구조체(3)는 흐름 구동 수중 발전 플랜트(100)를 실질적으로 형성하고, 여기에서 전기 에너지는 터빈 및 발전기에 의해 상기 차량(2)에서 발생된다. 액체, 전형적으로 물은 유동 방향(FD)을 가지고, 상기 차량은 순환 및/또는 무한 궤도와 같은 수중 궤도(101 또는 101')를 따라 이동하기 위해 상기 유동적 물의 상기 에너지를 이용한다. 상기 궤도는 (101)에 도시된 바와 같이 환형 또는 원형의 형태를 가질 수 있다. 또한 상기 궤도는 궤도 (101')에도시된 바와 같이 숫자 8과 유사하게 형성될 수 있다. 상기 궤도(101) 또는 (101')는 상기 테더(1)의 길이와 실질적으로 동등한 굽힘 반경인 실질적으로 구면을 따른다. 궤도 (101 및 101')영역이 단지 개략적으로 도시된 것에 주목해야 한다. 물을 통해 지나가는 동안, 상기 차량은 적어도 일부의 양을 궤도 방향에 대하여 가로지르는 방향으로 미끄러지거나 표류할 수 있고, 상기 차량 및 테더는 적어도 어느 부분에서 상기 궤도를 따라, 상기 테더의 물체 고정(body fixed) 전방 방향(f)에 대하여 기울어지거나 경사진 실제 속도에 영향을 받는 결과를 초래할 수 있고, 상기 테더는 상기 테더의 실제 속도 및 상기 액체 유동의 실제 속도에서 발생하는 상기 상대적 액체 유동 방향에 대하여 자기 정렬을 위해 힘쓴다. 따라서, 드래그로부터의 손실은 상기 차량의 작동 동안 유리하게 감소된다. 상기 차량은 조종가능하고 회전가능한 조향 방향키의 작동하는 표면과 같은, 예를 들어 하나 또는 다수의 조향 조종면을 포함하는 조향(steering) 수단과, (101) 또는 (101')와 같은 사전 결정된 궤도를 따라 상기 차량의 조향을 위해 상기 조향 수단의 작동을 조절하도록 배열된 조절 유닛을 또한 구비한다. 상기 차량의 작동 중, 상기 테더는 상기 궤도가 실질적으로 구면에 배열되거나 따르도록 전형적으로 뻗을 것이다. 또한, 흐름 구동 작동을 제공하기 위하여, 상기 차량의 궤도는 적어도 부분적으로 상기 유동 방향(FD)을 가로지른다.
도 1b에, 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 도 1a의 상기 테더의 개략적 부분 확대도가 도시된다. 상기 테더는 연결 수단 (25)에 의해 연결된 제1테더부 또는 부문(4a) 및 제2테더부 또는 부문(4b)를 포함한다. 상기 테더(1)은 각각 주 방향(MD)으로 연장하는 리딩 에지(6) 및 트레일링 에지(7)를 포함하는 외부 형상(5)을 추가로 포함한다. 상기 예시적인 구현예에서 상기 테더(1)는, 상기 테더 부(4a, 4b)를 통해 연장하는 인장력 베어링부(8)를 추가로 포함하고, 또한 상기 각 테더부의 상기 인장력 베어링부는 상기 테더(4a, 4b)의 연결된 말단부에서 연결된다. 그러나, 상기 테더는 본 설계도에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 테더부는 상기 테더의 전체 길이를 따라 실질적으로 연장하는 일반 인장력 베어링부 또는 상기 테더의 전체 길이를 따라 실질적으로 각각 연장하는 다수의 인장 부재를 포함하는 일반 인장력 베어링부를 또한 공유할 수 있다.
작동 중, 상기 테더부가 상기 액체를 통해 이동하는 때, 상기 테더(1)는 상기 액체의 상대적 유동 방향에 대하여 회전축(R) 또는 상기 주 방향(MD)과 실질적으로 평행인 테더 피치 축 주위를 회전함으로써, 자가 정렬로 배열된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(R)은 상기 인장력 베어링부(8)의 결과 중심점 또는 축과 실질적으로 일치한다. 그러나 이 것은 항상 그렇지 않을 수 있다. 다양한 예시적인 구현예에 따르면, 상기 회전축(R)은 상기 테더의 본체 고정 전방 방향으로 상기 인장력 베어링부(8)의 결과 중심점의 전면 또는 뒤로 위치될 수 있다.
상기 테더(1)는 상기 발생된 전기 에너지를 상기 이동 차량으로부터 상기 지지 구조체의 그리드 연결을 통해 전기 그리드(예시. 도 4의 그리드(28))로 분배하기 위한 전원 케이블 또는 신호 케이블과 같은 수단(9a, 9b)를 추가로 포함하고, 예를 들어 상기 차량과 외부의 조절 시스템의 조절 시스템 사이의 통신을 허용하기 위한 것이다.
도 2에서, 본 발명에 따른 상기 테더의 예시적인 구현예의 유동 방향에 대하여 두 가지 다른 각도에서 보여지는 개략적 단면도가 도시된다. 상기 도시된 도면의 각도, 속도 규모 및 속도 방향은 크기가 그려진 것을 의미하지 않으며 설명 목적을 위해 과장될 수 있다.
첫 번째 예에서, 상기 테더는 상기 테더의 물체 고정 전방 방향(f)와 일치하는 실제 방향을 가지는 실제 속도(V1테더)로 움직이고, 상기 속도(V1테더)는 지면에 대하여 상기 테더의 속도의 대표이다. 제1예시적 배치(P1)에서, 상기 테더가 유동 속도 구성요소(V1유동)에 대하여 기울거나 회전하고, 리딩 에지(6), 트레일링 에지(7) 및 원형 단면을 가지는 인장력 베어링부(8)를 포함하고, 상기 인장력 베어링부(8)의 결과 중심점(10)은 상기 인장력 베어링부(8)의 기하학적 중심점에 배치되고, 상기 결과 중심점(10)은 적어도 이러한 경우, 상기 테더의 상기 회전축과 일치한다. 또한, 상기 테더는 압력의 유체역학적 중싱점(11)을 포함하고, 상기 중심점은 상기 테더 또는 상기 테더의 외부 형상에 작용하는 상기 유체역학적 힘의 작용의 결과 중심점이다. 추가적 도시에 따르면, 상기 인장력 베어링부(8)의 상기 결과 중심점(10) 및/또는 상기 테더의 상기 회전축은 상기 트레일링 에지(7)로부터 상기 리딩에지(6)으로의 물체 고정 전방 방향(f)으로 압력의 유체역학적 중심점(11)의 전면에 위치된다.
그 때문에, 상기 액체에 대하여 상대적 이동 중 상기 테더에 가해진 결과 힘(23)은 상기 테더가 회전에 의해 (E)로 표지된 테더 피치 방향으로, 두번째 예시적 배치 (P2)에 자기 정렬하는 것을 허용할 것이다. 특히, 상기 결과 힘(23)의 작용에 의한 지점은 상기 테더의 회전축 및/또는 상기 인장력 베어링부(8)의 결과 중심점(10)에 대하여 모멘트 암을 발생시킨고, 상기 결과 힘(23)은 상기 결과 상대적 속도 (V1결과 (V1결과 = V1테더 - V1유동)) 와 상기 테더의 상기 물체 고정 전방 방향 (f)사이의 사이드 슬립 각도(β)가 감소되도록 상기 테더를 정렬하기 위해 힘쓴다. 상기 결과 힘(23)은 상기 결과 상대적 속도 (V1결과)에 대하여 반대 방향으로 작용하는 항력(21)과 상기 항력(21)에 직교하는 양력(22)으로 추가로 분할되고, 도시된 바와 같이, 상기 항력 및 상기 양력의 각각은 상기 테더에 작용하고, 정렬하려 힘쓰는 모멘트를 발생시킬 수 있다.
상기 두번째 예시적 배치(P2)에서, 상기 결과 중심점(10) 및 상기 압력의 유체역학적 중심점(11')은 상기 결과 상대적 속도 (V1결과)에 대하여 상기 결과힘(23')이 감소된 항력 구성요소(21') 및 감소된 양력 요소(22')를 포함하도록 더 정렬된다. 예를 들어, 상기 결과 상대적 속도에 대하여 정렬함에 의해, 상기 테더는 상기 테더의 형성된 드래그를 감소시킬 상기 결과 상대적 속도에 대하여 효과적으로 감소되거나, 계획된 영역을 가질 것이다.
배치(P1)를 참고하여 두번째 예에 따르면, 상기 테더는 상기 궤도를 따라 전환 운동 중에, 상기 차량의 예를 들어 슬라이딩 또는 미끄러짐에 기인한 상기 물체 고정 전방 방향(f)에 대하여 기울어진 실제 속도 (V2테더)로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 결과 상대적 속도 (V2결과 (V2결과 = V2테더 - V2유동)) 와 상기 테더의 상기 물체 고정 전방 방향(f) 사이의 상기 사이드 슬립 각도와 그래서 상기 테더의 정렬을 위해 힘쓰는 상기 결과힘에 의해 발생하는 상기 모멘트는 상기 첫번째 예시에 대하여 증가한다. 일반적으로, 두가지 상기 무제한적 개념의 예들에 예시된 바와 같이, 상기 테더는 상기 유동 속도 및 상기 테더의 상기 실제 속도 V1테더 또는 V2테더 에 대하여 개선되거나, 최적화된 피치 지향으로 정렬하려고 힘쓸 것이다. 그러나 주의할 것은, 상기 예시들은 단지 상기 테더의 단면에서뿐만 아니라 상기 테더와 삼차원으로 발생한 액체 사이의 상호작용의 단순화이다. 또한 주의할 것은 흐름 구동 차량 및 지지 구조체의 결합에서 상기 테더의 적용 중, 상기 테더와 상기 액체 사이의 상기 결과 상대적 속도 V1테더 또는 V2테더 는 상기 테더의 주 방향을 따라 변할 것이다. 또한 이것은 상기 사이드 슬립 각도 (β)는 주 방향을 따라 변하는 것을 의미하고, 상기 테더는 상기 로컬 사이드 슬립 각도 (β)가 감소되도록 주 방향을 따라 근처에 정렬할 것이다.
도 3a-e에서, 도 1b에서 I-I를 따라 절취하여 얻은 본 발명에 따른 테더의 다양한 예시적인 구현예의 개략적 단면도가 도시된다. 달리 언급하거나 도시되지 않았다면, 도 3a-e의 각 테더(1)는 대응하는 방식으로 배열되고, 리딩 에지(6) 및 트레일링 에지(7)과 함께 외부 형상(5), 상기 트레일링 에지(7)에서 상기 리딩 에지(6)으로 정의된 전방 방향, 적어도 하나의 인장력 베어링부(8) 및 전원 케이블 및, 또는 신호케이블과 같은 수단(9a, 9b)을 포함한다. 또한, 각 테더(1)는 상기 물체 고정 전방 방향(f)으로, 회전축 및/또는 압력의 유체역학적 중심점(11)의 전면에 위치하는 상기 인장력 베어링부의 결과 중심점(10)을 포함한다.
도 3a에서, 상기 인장력 베어링부는 둥근 단면 형상을 가지고, 예를 들어, 하나 또는 다수의 와이어(wire), 스틸 와이어, 로프, 탄소 섬유 부재 또는 다른 적합한 재료, 및/또는 그의 조합들로 형성될 수 있고, 상기 테더의 외부 형상(5)은 엘라스토머 재료, 열가소성 플라스틱 재료, 고강도 플라스틱 또는 다른 적합한 재료 및/또는 그의 조합들을 포함한다. 도 3a에 추가로 도시된 바와 같이, 상기 테더의 구성에 의존하여, 상기 인장력 베어링부의 중심점(10)은 상기 물체 고정 전방 방향 (f)로 상기 테더의 1/5리딩 (12c) 및/또는 1/4리딩 (12b) 및/또는1/3 리딩 (12a)에 위치될 수 있다.
도 3b에서, 상기 인장력 베어링부는 보다 복잡한 구조를 가지고, 상기 테더의 전방 방향으로 각 측면(24, 24')을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 두 측면부를 포함하고, 상기 측면부는 가로 부재에 의해 연결된다. 다시 말해, 상기 인장력 베어링부는 실질적으로 H-형상이거나 테이퍼 H-형상이다. 또한, 상기 결과 중심점(10)은 상기 측면부의 후방 부분 사이에 상기 인장력 베어링부(8)의 외측에 위치된다.
도 3c에서, 상기 인장력 베어링부는 상기 테더의 전방부에서 서로 근접하게 배열된 제1 및 제2인장 부재(8및 8')를 포함하고, 각 부재는 실질적으로 사각 형상이다.
도 3d에서, 상기 인장력 베어링부는 서로 마주 보는 대칭 구성으로 배열된 스트래핑 부재로 형성된 제1 및 제2인장 부재(8 및 8')를 포함한다.
도 3e에서, 상기 인장력 베어링부는 다수의 분리되고 전개된 인장 부재들(8, 8', 8", 8"', 8"")을 포함한다.
도 3f에서, 도 4에서 II-II를 따라 절취하여 얻은 본 발명에 따른 테더의 예시적인 구현예의 개략적 단면도가 도시된다. 상기 테더는 리딩 에지(6) 및 트레일링 에지(7')를 포함하는 전방부(13) 와 리딩 에지(6') 및 트레일링 에지(7)를 포함하는 후방부(14)를 포함하고, 상기 전방부는 상기 물체 고정 전방 방향(f)로 전개되는 인장 부재(8 및 8')를 포함하는 상기 인장력 베어링부를 포함한다. 또한, 상기 후방부(14)는 상기 테더의 전방 방향(f)으로 적어도 부분적으로 상기 전방부(13)으로부터 분리하고 뒤로 배치되고, 상기 테더가 상기 액체를 통해 이동할 때, 상기 트렝일링부(14)는 상기 테더를 정렬하기 위해 상기 액체의 상대적 흐름 방향으로 배치된 핀을 형성한다.
예를 들어, 상기 인장 부재는 다수의 상대적으로 얇은 탄소 섬유 복합 로드를 포함하고, 작동 중 상기 테더에 작용하는 상기 인장력의 베어링 기능은 다수의 로드 사이에서 실질적으로 균일하게 분배된다. 상기 로드는 평면 구성 또는 프로파일로 예를 들면 상기 테더의 주 방향(MD)로 연장하는 내부 강을 제공함에 의해, 상기 로드가 예를 들어 실질적으로 같은 굽힘 반경으로 굽힐 수 있도록 서로에 대하여 재위치될 수 있게 추가로 배열될 수 있다.
상기 인장력 베어링부 또는 상기 인장 부재는 대안적으로 또는 선택적으로 유연하게 하여 견고하고 논리상의 관점에서 유익한 테더 예를 들어, 코일링 또는 와인딩을 허용하는 합성섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 인장력 베어링부는 예를 들어, 다이니마(Dyneema) 또는 유사한 고성능 섬유인 UHMWPE(초 고분자량 폴리에틸렌)를 포함한다. 또한, 스틸 와이어 로프 또는 스틸 와이어 로프는 예를 들어, 상기 복합 로드에 대하여 기술된 것과 유사한 배열로 인장력 베어링부 또는 인장 부재로서 이용될 수 있다. 스틸 와이어는 예를 들어 장기적 형태 안정성 측면에서 유리한 특성을 가진다.
도 4는 수중 및 이동 흐름 구동 장치(2)를 해저에 배열된 지지 구조체(3)에 확보하고 지지하는 상기 테더(1)의 예시적인 구현예의 사시도를 개략적으로 도시한다. 상기 테더(1)는 실질적으로 원형인 하부 지지 구조체 말단부(17)를 포함한다. 중간부(18a)에서, 상기 테더는 테더 부문(4c, 4d)을 포함하는 상기 차량 말단부(18b)를 향하는 방향으로 테더 부문 또는 코드 길이(G)를 증가시키는 테더부(4a, 4b)를 포함하고, 상기 테더 부문(4c, 4d)은 또한 코드 길이를 증가시킬 수 있거나, 대안적으로 코드 길이 유지 또는 코드 길이를 감소시킬 수 있다.
상기 하부 지지 구조체 말단부(17)는 상기 지지 구조체(3)의 스위블 장치(3a)에 부착되고, 상기 스위블 장치(3a)는 상기 차량(2)이 상기 의도된 궤도를 따라 이동하고 회전할 수 있도록 상기 테더(1)의 A, B 및 C방향으로 자유 각 이동을 허용한다. 추가로 도시된, 상기 테더는 상기 차량 및 상기 지지 구조체(3)의 상기 차량의 조절 유닛(26)을 연결하는 내부 수단(9a, 9b)를 포함한다. 상기 차량(2)은 발전기 장치, 상기 지지 구조체를 향해 기울어진 날개(20) 및 예를 들어, 상기 조절 유닛(26)에 의해 조절되는 하나 또는 다수의 조향 조절 표면을 포함하는 조향 수단에 연결된 터빈 장치를 포함할 수 있는 터빈/발전기 유닛(27)을 추가로 포함한다. 테더부(4b, 4c 및 4d)는 핀 지지부(15a)에 부착된 각 핀(15)을 추가로 구비한다.
본 발명은 주로 몇가지 예시적인 구현예를 참조하여 상기 내용에 주목해야 한다. 그러나, 상기 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 쉽게 이해될 수 있는 만큼, 상기 개시된 것 이외의 다른 구현예들은 첨부된 특허 청구범위에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 동등하게 가능하다. 예를 들어, 상기 테더는 유사하거나 다른 상대적 흐름 유동 및 장치 속도에서 다수의 다른 수중 장치를 지지하고 조작하기 위해 사용될 수 있다. 상기 테더는 높은 흐름 유동 속도의 위치에, 견인 장치 후에 견인되는 수중 장치를 위한 예인선을 따라, 고정되거나, 실질적으로 고정된 수중 장치를 지지하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 상기 청구항에서 "포함한다"는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 상기 부정 관사 단수는 복수를 배제하지 않는 것을 추가로 주의해야 한다. 하나의 기구 또는 다른 유닛은 청구항에서 나열된 여러 사항의 기능을 충족시킬 수 있다. 특정 기능 또는 조치가 서로 다른 종속항에 나열된 사실 자체는 이들의 특징 및 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다.

Claims (18)

  1. 액체에 잠겨있는 이동 흐름 구동(stream-driven) 장치(2)를 해저에 배열된 고정 지지 구조체(3)에 연결하기 위한 테더(1)로서,
    상기 테더는 주 방향(MD)으로 연장하고,
    상기 테더는 완전한 테더(whole tether)를 형성하기 위해 함께 연결되는 다수의 분리된 테더 부문(tether portions)을 포함하고,
    상기 테더의 적어도 테더부(4a; 4b)는 각각 에지(edge)가 상기 주 방향으로 연장하는 리딩 에지(leading edge)(6)와 트레일링 에지(trailing edge)(7)를 가지는 외부 형상(5)을 포함하고,
    상기 테더의 상기 주방향으로 연장하는 적어도 하나의 인장력 베어링부(8)를 포함하고, 상기 인장력 베어링부로부터 분리되며 상기 이동 흐름 구동 장치에 의해 생성된 전기 에너지를 전기 그리드로 분배하도록 구성된 전원 케이블을 포함하며,
    상기 테더부는
    상기 테더가 국부적(locally)으로 자기 정렬(self-align)하기 위해 상기 주 방향을 따라 다른 부(different portions)에서 적어도 부분적으로는 비틀어지도록 구성된 곳에서, 상기 액체를 통해 이동하는 때에,
    상기 테더부는 상기 테더의 상기 주 방향과 평행인 회전축(R) 주위를 회전함으로써 상기 액체의 상대적 유동(flow) 방향(FD)에 대해 자기 정렬(self-align)하기 위해 배열되며,
    상기 테더 부문 중 적어도 일부는 상기 인장력 베어링부 이외의 부분에 연결되고, 상기 테더는 상기 주 방향으로 연장되고 상기 지지 구조체에 부착된 지지 구조체 말단부를 포함하며,
    상기 테더의 코드(chord) 길이는　상기 테더의 상기 지지 구조체 말단부를 향한 방향으로 증가하고 상기 코드 길이는 상기 해저를 향해 증가하는,
    테더(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 주 방향에 수직인 상기 트레일링 에지로부터 상기 리딩 에지로의 전방 방향(f)으로, 상기 테더부의 압력의 유체역학적 중심점(11)의 전면에 위치된
    테더(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인장력 베어링부의 사용 중 결과 중심점은 상기 테더부의 1/3 리딩 (12a), 또는 1/4 리딩 (12b), 또는 1/5 리딩 (12c), 또는 1/10 리딩, 또는 1/12 리딩 에 위치된
    테더(1).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테더부는 상기 리딩 에지를 포함하는 전방부(13) 및 상기 트레일링 에지를 포함하는 후방부(14)를 포함하고, 상기 전방부는 상기 인장력 베어링부를 포함하는
    테더(1).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후방부는 상기 테더의 전방 방향(f)으로 상기 전방부로부터 적어도 부분적으로 분리되고 뒤로 배열되고,
    상기 테더가 상기 액체를 통해 이동하는 때, 상기 후방부는 상기 액체의 상대적 유동 방향과 상기 테더를 일렬로 하기 위해 배열된 핀(fin)(15)을 형성하는
    테더(1).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인장력 베어링부는 섬유, 합성 섬유, 탄소 섬유, 스틸(steel) 또는 상기 섬유, 합성 섬유, 탄소 섬유, 스틸(steel)의 조합들을 포함하는 적어도 하나의 인장 부재를 포함하는
    테더(1).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 테더부는 상기 테더부의 상기 외부 형상을 형성하는 적어도 하나의 쉘 부재(16)를 포함하고, 상기 쉘 부재는 적어도 하나의 엘라스토머 재료, 열가소성 플라스틱 재료, 열경화성 재료, 탄소 섬유 라미네이트, 유리 섬유 라미네이트, 복합 재료, 폴리우레탄을 포함하는 재료 또는 상기 재료들의 조합들을 포함하는
    테더(1).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 테더부의 상기 외부 형상의 상기 리딩 에지는 수중익선(hydrofoil)의 리딩 에지로서 형성되는
    테더(1).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 테더는 상기 테더의 주 방향을 따라 연속하여 배열된 다수의 테더부들(4a, 4b, 4c, 4d)을 포함하는
    테더(1).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 테더는 상기 주 방향으로 연장하는 지지 구조체 말단부(17a; 17b)를 포함하고, 상기 지지 구조체 말단부는 원형인
    테더(1).
  11. 제1항에 있어서,
    상기 테더는 상기 액체에서 중립적으로 부력이 있도록 배열된
    테더(1).
  12. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 전기 에너지 발생을 위해 구성된 적어도 하나의 이동 차량(2)을 포함하고, 상기 전원 케이블은 상기 생성된 전기 에너지를 상기 이동 차량으로부터 상기 지지 구조체로 추가로 분배하는
    테더(1).
  13. 제1항에 있어서,
    상기 테더부는 코일링(coiling) 또는 와인딩(winding)을 허용하기 위해 유연한
    테더(1).
  14. 제1항에 있어서,
    상기 테더는 6 MN, 4 MN, 2 MN, 1 MN, 100 kN, 10 kN까지 또는 3.5 kN까지 인장력을 발생시키는 적어도 하나의 수중 이동 차량을 지지하기 위해 배열된
    테더(1).
  15. 제1항에 있어서,
    상기 테더의 단면의 프로파일(profile)은 비대칭인
    테더(1).
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 터빈(27)을 구비하는 흐름 구동 차량(2)을 포함하고, 상기 차량은 제1항에 따른 테더에 의해 지지 구조체에 연결되고,
    상기 차량은 흐름 속도와 비교하여 상대적 차량 속도를 발생시키기 위해 배열된 적어도 하나의 흐름 구동 날개(wing)(20)를 구비하고, 상기 상대적 차량 속도는 상기 액체 흐름 속도에 적어도 2배, 또는 4배, 또는 10배인
    전기 에너지 발생용 수중 플랜트(submersible plant)(100).
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