KR102499657B1 - 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

테더에 연결된 유체 구동 장치를 포함하는, 유체의 흐름으로부터 발전을 하기 위한 시스템이 개시되며, 테더는 유체의 흐름으로부터의 에너지를 수송 가능한 에너지로 전환하기 위해 베이스 스테이션과 결합되고, 유체 구동 장치는 조정 가능한 날개를 구비하는 프레임을 포함하고, 날개는 유체의 흐름에 대해 소정의 위치로 설정되기 위해 조정 가능하다. 유체 구동 장치는 작동 모드와 후퇴 모드를 포함하고, 작동 모드에서 날개는 유체의 흐름으로부터 양력을 생성하기 위해 제 1 소정 위치로 설정되고, 후퇴 모드에서 날개는 유체의 흐름에 낮은 항력 레벨을 제공하기 위해 제 2 소정 위치로 설정되며, 작동 모드 동안 수행되는 작업은 후퇴 모드 동안 공급되는 작업에 비해 크다.

Description

유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 유체의 흐름으로부터 수송 가능한 에너지로의 에너지 전환을 위한 시스템에 관한 것으로, 테더(tether)에 연결된 유체 구동 장치(fluid driven device)를 포함하며, 테더는 베이스 스테이션과 결합된다.
지난 수십 년 동안 인간의 소비를 위한 에너지 수요가 크게 증가했으며, 세계 인구의 증가로 인해 에너지 수요가 더욱 증가할 것으로 예측되었다. 에너지는, 물리학자의 정의에 따라, 창조되거나 소비되거나 파괴될 수 없다. 그러나, 에너지는 다른 형태로 전환되거나 수송될 수 있다. 이들 형태는 예를 들어 기계 또는 전기 에너지일 수 있다. 현재, 공급되는 기계 및 전기 에너지의 상당 부분은 화석 연료의 연소에 의한 에너지 전환을 기반으로 한다. 이들 화석 연료는 수십억 년 안에 개발되었으며, 인류는 수백 년에 걸쳐 이를 활용할 것으로 예측되었다. 우리가 특정 순간에 화석 연료를 다 써 버릴 것이라는 문제 외에도, 화석 연료의 연소가 대기 오염과 온실 가스의 생산에 크게 기여한다는 사실이 조사에서 밝혀졌다. 온실 가스의 생산으로 인해, 지구의 표면 온도가 역사적인 유추를 초과하여 지구상의 대부분의 생태계에 영향을 줄 것으로 예측되었다.
앞으로 나아갈 방향으로, 화석 연료에 전적으로 의존하기 위해 이들 귀중한 화석 자원을 절약해야 하고, 예를 들어, 전기 생산과 같은 화석 연료에 대한 직접적인 수요가 적어지도록 하기 위해 대안적인 형태의 에너지, 바람직하게는 풍력, 태양 및 조력 에너지와 같은 재생 에너지를 사용해야 한다는 것이 제안되었다.
재생 에너지는 세계적인 에너지 수요의 원천으로 인식되고 있지만, 재생 에너지의 특성으로 인해 해결해야 할 많은 문제가 있다. 그 중 하나는 사용 가능한 에너지의 양이 제한된다는 것이다. 또한 재생 에너지를 수집하기 위해 이용할 수 있는 장소의 수가 제한되어 있다. 따라서 재생 에너지가 세계 에너지 수요에 중요한 기여를 해야 한다면, 전환율이 가장 높은 이용 가능한 장소에서 재생 에너지를 전환해야 할 필요가 있다는 결론이 내려진다. 추가의 과제는 재생 에너지의 가격이 재래식 에너지로부터 재생 에너지로의 변환이 시장에서 감당할 수 있는 수준이어야 한다는 것이다. 이는 변환이 비용 효율적이어야 한다는 추가 요건을 제기한다.
인류의 기원 이래, 인간은 예를 들어 바람이나 흐르는 물과 같은 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환해 왔다. 흐르는 물로부터의 에너지 전환은 바람으로부터의 에너지 전환과 많은 유사성을 갖는다. 그러나 물의 밀도는 공기의 밀도보다 천 배 정도 더 크고, 일반적으로 흐르는 물의 속도는 바람의 속도보다 작으며, 조수 및 멕시코 만류와 같은 물의 흐름의 바람의 흐름에 비해 예측 가능하다는 것이 차이점이다. 바람과 물 흐름의 속도 분포에서 또 다른 차이점을 찾을 수 있다. 예를 들어, 조류의 유체 흐름은 균일하지 않으며, 흐름은 여러 과정의 복잡한 상호 작용이라는 것이 알려져 있다. 해수면에서 파도가 일으키는 소용돌이와 해저에서 생성되는 소용돌이는 조류의 속도 분포에 큰 영향을 미치며, 이러한 유형의 흐르는 수역으로부터 에너지를 변환하는데 있어서 실질적인 문제를 야기한다.
발명자 Gary Dean Ragner에 의한 2002년 4월 11일자 US2002/004090948A1는 다수의 나란한 날개 모양 연(airfoil kite)이 제어 라인과 지지 라인에 의해 제어 하우징에 부착된 변환 시스템을 개시하고 있다. 제어 라인은 날개 모양 연의 받음각(angle-of-attack), 피치각(pitch angle), 비행 방향, 및 비행 속도를 제어하기 위해 길이를 변경할 수 있다. 제어 라인의 길이는 날개 모양의 방향을 조정하여 특정 비행 경로를 따르도록 지상 스테이션에서 제어된다. 제어 라인과 지지 라인은 또한 제어 하우징 내의 동력 축에 감겨져 있다. 이러한 공지된 시스템의 제어는 복잡하며, 제어 케이블이 길기 때문에 시스템을 제어하기가 어렵다. 케이블을 당기고 풀어야 할 필요가 있기 때문에, 케이블은 광범위한 마모를 받게 되고 이는 잦은 검사 및 유지 보수 작업을 필요로 한다. 또한, 이러한 공지된 시스템은 짧은 반경 회전을 할 수 없기 때문에, 시스템은 숫자 8 또는 타원형 궤도로 작동되어 큰 에너지 누출을 야기한다. 또한, 날개 모양 연을 한 줄로 제어하기 때문에, 각각의 날개 모양 연의 받음각을 개별적으로 조정하는 것이 불가능하다. 이는 연의 긴 줄로 인해 각각의 연이 받게 되는 겉보기 흐름 방향(apparent direction of flow)이 서로 다르다는 점에서 불리하다.
상기한 시스템의 외에도, 에너지를 변환할 수 있는 다른 유형의 시스템들이 공지되어 있지만, 공지된 모든 시스템은 많은 단점을 갖는다:
a) 공지된 시스템은 전환율이 낮고, 그 결과 사용 가능한 에너지의 대부분이 고스란히 유지된다. 현재, 이러한 단점을 줄이는 일반적인 방법은 다수의 시스템을 직렬로 설치하는 것이다. 제 1 시스템의 하류에 설치된 시스템의 기능은 단지 제 1 시스템의 약한 성능을 보완하기 위한 것이다. 한 줄로 늘어선 이러한 시스템을 개발하는 비용은 사용 가능한 에너지를 한꺼번에 변환할 수 있는 단일 시스템을 설치하는 것보다 훨씬 높다는 것은 말할 필요도 없다.
b) 공지된 시스템은 전환된 에너지의 전환 및 수송 도중의 상당한 손실에 의해 유발되는 낮은 효율로 인해 더욱 어려움을 겪는다. 대부분의 시간 동안 전환된 에너지가 원격지에서 소비되기 때문에, 에너지 수송 도중의 손실은 시스템 성능에 큰 영향을 준다.
c) 공지된 시스템에서 사용되는 부품들은 광범위한 마모를 받게 되고 및/또는 시스템은 검사 및 유지 보수가 복잡하고 비싸도록 설계되었다.
본 발명의 목적은 이러한 및 다른 공지된 시스템들에 대한 대안을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 종래 기술을 개선하고, 상대적으로 효율적인 에너지 전환을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제어 및 유지하기가 용이한 에너지 전환을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
다음의 설명으로부터 명백해질 본 발명의 이들 및 다른 목적 및 장점은 첨부된 청구항 중 어느 하나에 따른 시스템, 베이스 스테이션 및 방법에 의해 제공된다.
본 발명의 제 1 양태에서, 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 시스템은 유체 구동 장치, 테더 및 베이스 스테이션을 포함하며, 유체 구동 장치는 테더와 결합되고, 테더는 베이스 스테이션과 결합되며, 유체 구동 장치는 적어도 두 개의 조정 가능한 날개인 제 1 날개 와 제 2 날개를 구비하고, 사용 중에 유체의 흐름에서 볼 때, 제 1 날개와 제 2 날개는 서로를 따르는 위치를 차지하고,
a) 각각의 날개는 선단 에지(leading edge)와 후단 에지(trailing edge)를 포함하고,
b) 시스템은 작동 모드(working mode)와 후퇴 모드(retraction mode)를 포함하며,
c) 날개는 프레임을 따라 일렬로 배열되고, 후퇴 모드에서 제 1 날개의 선단 에지는 제 1 날개에 인접한 제 2 날개의 후단 에지를 향하고 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 날개는 서로에 대해 독립적으로 조정 가능하다. 적어도 두 개의 조정 가능한 날개로 인해, 특히 각각의 날개가 받고 있는 겉보기 유체 흐름 방향에 대해 조정 가능한 날개가 개별적으로 최적의 받음각으로 배치될 수 있는 바람직한 배열에서, 에너지는 유체의 흐름으로부터 최대한으로 변환될 수 있다.
조정 가능한 날개를 최적의 받음각으로 배치하기 위해, 시스템은, 바람직하게는 조정 가능한 날개는, 조정 가능한 날개 부근의 겉보기 유체 흐름 방향을 결정하기 위한 유체 흐름 방향 지시 센서, 상기 유체 흐름 방향 지시 센서에 수신 가능하게 연결된 제어기, 및 조정 가능한 날개 부근에서 유체 흐름 방향 지시 센서로 측정된 겉보기 유체 흐름 방향에 의존하는 상기 제어기의 제어 동작에 의해 유발된 겉보기 유체 흐름 방향과 관련하여 조정 가능한 날개의 방향을 변경시키기 위해 상기 제어기에 수신 가능하게 연결된 액추에이터를 포함하는 날개 위치 조정 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.
날개 위치 조정 시스템은 날개 내부에 위치하는 것이 바람직하지만, 유체 구동 장치의 프레임에 통합되도록 구비될 수도 있다.
날개 위치 조정 시스템에 대한 대안으로서, 조정 가능한 날개는, 선단부와 후단부를 구비하는 몸체, 여기서 후단부는 선단부의 말단에 비해 상대적으로 날카로운 말단으로 연장되고, 선단부의 최전방 에지인 선단 에지, 후단부의 최후방 에지인 후단 에지, 여기서 선단 에지와 후단 에지를 가상의 직선 시위선(imaginary straight chord line)이 연결하고, 및 선단 에지와 후단 에지를 연결하는 가상의 캠버선(camber line)을 포함하고, 선단 에지와 후단 에지 사이의 임의의 지점에서 상기 캠버선은 몸체의 상부 표면과 하부 표면 사이에서 동일한 거리를 차지하고, 상기 캠버선은 날개가 자체 위치 설정하도록 구성하기 위해 선단 에지보다 후단 에지에 가까운 지점에서 시위선을 가로지른다. 자체 위치 설정 가능한 날개로 인해, 특히 자체 위치 설정 날개가 그 자체를 겉보기 유체 흐름에 대해 원하는 받음각으로 배치하도록 구성함으로써 시스템의 전환율이 최적화된다.
소정의 경로를 따라 유체 구동 장치를 조종하기 위해, 시스템의 유체 구동 장치는 적어도 하나의 조정 가능한 날개를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 적어도 하나의 조정 가능한 날개는 제 1 부분과 제 2 부분을 갖고, 이들 두 부분은 서로에 대해 독립적으로 조정 가능하다. 제 1 부분과 제 2 부분은 실질적으로 동일한 치수를 갖고, 제 1 부분과 제 2 부분은 서로 일렬로 배치되는 것이 바람직하다.
이와 관련하여, 유체 구동 장치는, 방향 지시 센서, 상기 방향 지시 센서에 수신 가능하게 연결된 제어기, 및 방향 지시 센서로 측정된 프레임의 방향에 의존하는 상기 제어기의 제어 동작에 의해 유발된 유체 흐름과 관련하여 조정 가능한 날개의 제 1 및 제 2 부분의 방향을 변경시키기 위해 상기 제어기에 수신 가능하게 연결된 액추에이터를 포함하는 조향 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 유체 구동 장치의 프레임 또는 프레임의 적어도 일부는 선단부와 후단부를 구비하는 몸체를 포함하고, 후단부는 선단부의 말단에 비해 상대적으로 날카로운 말단으로 연장되는 것이 유리하다.
이러한 조정 가능한 날개, 프레임 및 조향 장치로 인해, 유체 구동 장치는, 특히 제 1 및 제 2 부분의 위치를 서로에 대해 간단하게 변경하여 유체 구동 장치가 짧은 반경 회전을 할 수 있도록 구성함으로써 유체의 흐름으로부터 최대한으로 그리고 에너지 누출을 최소화하면서 에너지 전환을 가능하게 하도록 소정의 경로를 따라 쉽게 지향될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 시스템의 베이스 스테이션은 변환 장치 및 변환 장치의 연결을 위한 수단을 구비하는 베이스 구조체를 포함하며, 변환 장치는 유압 실린더를 포함한다. 유체 구동 장치를 베이스 스테이션에 연결하는 테더는 이후 피스톤 로드를 통해 유압 실린더 내에서 움직일 수 있는 피스톤에 연결될 수 있으며, 이에 따라 피스톤의 움직임은 유압 실린더가 일부를 구성하는 유압 시스템 내에서 유압 유체가 이동하도록 한다. 이 유압 유체는 이후 예를 들어 발전기를 구동시키는 유압 모터를 구동하는데 사용될 수 있고 그렇지 않으면 유압 유체의 이동과 관련된 에너지를 이용할 수 있게 하는데 사용될 수 있다.
테더의 비틀림(torsion) 및 시스템의 사용 중 항력(drag )에 의해 유발되는 에너지 손실을 방지하기 위해, 변환 장치는 테더가 연결될 수 있는 피스톤 로드를 구비하는 유압 실린더 및 피스톤 로드 회전 제어 시스템을 구비하고, 피스톤 로드 회전 제어 시스템은 유체 구동 장치의 방향을 모니터링하기 위한 방향 센서, 상기 방향 센서에 수신 가능하게 연결된 제어기, 및 상기 제어기에 수신 가능하게 연결되고, 피스톤 로드를 구동시켜 피스톤 로드 및 이에 연결된 테더가 유체 구동 장치의 방향을 따르도록 하는 액추에이터를 포함한다.
피스톤 로드 회전 제어 시스템의 액추에이터는 제 1 및 제 2 측부를 포함하고, 제 1 측부는 피스톤 로드 또는 피스톤에 부착되고, 제 2 측부는 망원경 튜브(telescopic tube)에 의해 실린더 바닥 또는 실린더 동체에 연결된다. 대안으로서, 피스톤 로드 회전 제어 시스템은 유압 실린더 동체의 외부에 배치된 액추에이터를 구비할 수 있다.
베이스 스테이션으로부터의 신호 및 전력을 테더를 통해 유체 구동 장치로 이송하기 위해, 유압 실린더는 중공 피스톤 로드, 중공 피스톤 로드에 부착되는 내측 부분, 여기서 내측 부분은 내측 부분에 대해 수송 가능한 매체의 이송을 위한 전도체의 연결을 위한 적어도 하나의 연결부를 구비하고, 내측 부분 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 부분, 여기서 외측 부분은 외측 부분에 대해 수송 가능한 매체의 이송을 위한 전도체의 연결을 위한 적어도 하나의 연결부를 구비하고, 및 수송 가능한 매체가 내측 부분에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 부분과 개방 연통되는 폐쇄 부분을 포함하는 회전 가능한 커플링을 구비하는 것이 바람직하다. 외측 부분을 유압 실린더 동체에 대해 고정된 위치에 유지하기 위해, 외측 부분은 망원경 튜브에 의해 실린더 바닥 또는 실린더 동체에 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에서, 시스템의 베이스 스테이션은 변환 장치 및 변환 장치의 연결을 위한 수단을 구비하는 베이스 구조체를 포함하고, 베이스 구조체는 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 전도체와 결합되는 고정 내측 몸체 및 고정 내측 몸체 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 몸체를 포함하고, 외측 몸체는 변환 장치에 대해 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 전도체 및 수송 가능한 에너지가 고정 내측 몸체에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 몸체와 개방 연통되는 폐쇄 부분을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 베이스 구조체로 인해, 특히 유체 구동 장치가 베이스 구조체 주위를 자유롭게 회전할 수 있도록 구성함으로써 시스템은 시간이 지남에 따라 방향이 변하는 유체의 흐름 내에 배치될 수 있고 따라서 전환된 에너지가 지속적으로 전달될 수 있으며, 유체의 흐름 방향이 시간이 지남에 따라 변할 때 시스템은 생산을 유지할 수 있다.
베이스 스테이션이 일부를 구성하는 유압 시스템의 최고 압력을 줄이기 위해, 베이스 구조체는 맥동 감쇠기(pulsation damper)를 구비하는 것이 바람직하다. 맥동 감쇠기는 챔버의 바닥 또는 이의 부근에서 연결부를 구비하는 챔버를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 챔버의 상부는 가스로 채워진다.
베이스 스테이션이 수중 베이스 스테이션인 경우, 베이스 스테이션은 계류 장치를 구비하는 것이 바람직하며, 베이스 구조체는 내측 부분을 포함하고, 계류 장치는 상측 부분을 포함하며, 이에 따라 내측 부분은 상측 부분 주위에 끼워진다. 이와 관련하여, 베이스 스테이션은 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 유연한 전도체를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 에너지 전도체는 베이스 스테이션의 용이한 이동을 가능하게 허는 것이 바람직하며, 베이스 스테이션의 적어도 일부는 유연한 전도체와의 결합을 유지하면서 움직일 수 있다. 이는 특히 수중 베이스 스테이션이 검사 및 유지 보수를 위해 수면 위로 올라 갔을 때 중요하다. 특히 이러한 상황에서, 전도체는 수중 전도체를 바닥 위를 떠 다니도록 유지하는 부력 수단을 구비하여, 베이스 스테이션의 일부가 다른 위치로 이동하는 동안 전도체의 용이한 조작을 가능하게 하는 것이 바람직하다.
바람직한 구성은 유압 실린더 및 유연한 파이프 또는 호스를 구비하는 변환 장치를 포함하는 베이스 스테이션이지만, 변환 장치는 힘을 수송 가능한 에너지로 변환할 수 있는 임의의 유형의 장비, 예를 들어, 전기 케이블을 포함하는 에너지 전도체와 함께 케이블 스풀(cable spool)과 결합된 발전기일 수 있다.
시스템이 흐르는 수체(water body)인 유체의 흐름에 사용되는 경우, 수중 유체 구동 장치는 부력실(buoyancy chamber)을 구비하는 것이 바람직하며, 부력실은 부력 물질을 함유하는 날개의 폐쇄 부분인 것이 유리하다. 유체 구동 장치에 부력실을 제공함으로써, 유체 구동 장치의 부력 인자는 부력 물질을 첨가하거나 방출함으로써 용이하게 조정될 수 있다. 특히 특정 순간에서 유체 흐름의 속도가 제로이고 유체 구동 장치의 위치가 능동적으로 제어 될 필요가 있는 상황에서, 유체 구동 장치는 위치 지시 센서, 상기 위치 지시 센서에 수신 가능하게 연결된 제어기, 펌프 장치에 연결된 적어도 하나의 부력실, 및 위치 지시 센서로 측정된 유체 구동 장치의 위치에 의존하는 상기 제어기의 제어 동작에 의해 유발된, 사용 중에 바닥 또는 수면에 대한 유체 구동 장치의 위치를 변경하기 위해 상기 제어기에 수신 가능하게 연결된 펌프 장치를 포함하는 부력 제어 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 유체 구동 장치, 테더 및 베이스 스테이션을 제공함으로써 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 방법에서 구현될 수 있고, 유체 구동 장치는 테더에 연결되고, 테더는 베이스 스테이션에 결합되며, 상기 방법은,
a) 유체 구동 장치에 적어도 두 개의 조정 가능한 날개인 제 1 및 제 2 날개를 제공하는 단계,
b) 작동 모드와 후퇴 모드를 제공하는 단계를 포함하며, 작동 모드 동안 그리고 유체의 흐름에서 볼 때, 제 1 날개와 제 2 날개는 서로를 따르는 위치를 차지하고, 제 1 날개와 제 2 날개는 유체의 흐름에 대해 원하는 받음각으로 배치된다.
본 발명에 따르면, 이 방법은 유체 구동 장치에 조정 가능한 날개를 제공하는 단계, 여기서 각각의 날개는 선단 에지와 후단 에지를 포함하고, 및 날개를 프레임을 따라 일렬로 배열하는 단계를 특징으로 하고, 후퇴 모드의 일부 동안 날개는 소정 위치로 설정되고, 제 1 날개의 선단 에지는 제 1 날개에 인접한 제 2 날개의 후단 에지를 향하고 있다.
본 발명의 방법의 또 다른 양태에 따르면, 유체 구동 장치는 제 1 부분 및 제 2 부분을 갖는 적어도 하나의 조정 가능한 날개 구비하며, 이들 두 부분은 서로에 대해 독립적으로 조정 가능하다. 본 발명의 방법의 또 다른 특정 양태는 후퇴 모드 동안의 특정 순간에 날개의 제 1 부분 및 제 2 부분이 서로에 대해 그리고 유체의 흐름에 대해 소정 위치로 설정되어 유체 구동 장치가 짧은 반경 회전을 할 수 있도록 함으로써 유체 구동 장치가 최적의 소정 경로를 따르게 하고, 따라서 에너지 누출을 최소화하면서 유체의 흐름으로부터 최대의 에너지가 전환된다는 것이다.
작동 모드 및 후퇴 모드 중에 날개를 바람직한 위치로 설정함으로써, 작동 모드 동안 시스템에 의해 수행되는 작업은 후퇴 모드 동안 시스템에 공급되는 작업보다 크고, 따라서 순 전력(net power)이 전달된다. 작동 모드로부터 후퇴 모드로 또는 그 반대로의 전환은 날개의 위치를 변경하여 간단히 제어될 수 있다.
바람직하게, 작동 모드에서 유체 구동 장치의 베이스 스테이션까지의 거리가 증가하는 반면, 후퇴 모드에서 유체 구동 장치의 베이스 스테이션까지의 상기 거리는 감소한다. 작동 모드와 후퇴 모드에서 날개를 적절한 위치 설정하는 것과 함께, 작동 모드와 후퇴 모드가 지속적으로 그리소 신속하게 번갈아 발생할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 방법은 베이스 스테이션에 유압 실린더를 포함하는 변환 장치를 제공하는 단계 및 테더를 유압 실린더의 피스톤에 연결하여 유압 유체가 유압 실린더로부터, 유압 실린더가 일부를 구성하는 유압 시스템으로 이동하게 하는 단계를 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 방법은 베이스 스테이션에 피스톤 로드 회전 시스템을 구비하는 유압 실린더를 포함하는 변환 장치를 제공하는 단계, 테더를 유압 실린더의 피스톤 로드에 부착하는 단계, 및 테더에서 비틀림과 항력 손실을 방지하기 위해 유체 구동 장치의 방향을 측정하고 이에 따라 피스톤 로드를 회전시켜 유체 구동 장치의 움직임에 대해 테더를 정렬하는 단계를 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명의 방법은 베이스 스테이션에 변환 장치 및 베이스 구조체를 제공하는 단계를 특징으로 하고, 상기 베이스 구조체는 고정 내측 몸체 및 고정 내측 몸체 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 몸체, 및 수송 가능한 에너지가 고정 내측 몸체 및 외측 몸체에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 몸체 및 외측 몸체와 개방 연통되는 폐쇄 부분을 포함하며, 이에 따라 유체 구동 장치는 베이스 구조체 주위에서 자유롭게 회전할 수 있고 시간이 지남에 따라 변하는 유체 흐름 방향을 따른다.
본 발명의 방법의 또 다른 양태에 따르면, 방법은 베이스 스테이션에 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 유연한 전도체를 제공하는 단계를 특징으로 하며, 유연한 전도체와의 결합을 유지하면서 베이스 스테이션 또는 베이스 스테이션의 적어도 일부가 움직일 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법으로 인해, 에너지는 유체의 흐름으로부터 최대한으로 전환될 수 있고, 전환된 에너지는 베이스 스테이션으로부터 원격지로 효율적으로 수송될 수 있다. 원격지는 예를 들어 수집된 에너지를 전기 에너지로 전환할 수 있는 보조 장비가 배치될 수 있는 인공 또는 자연 섬이며 따라서 전기 에너지는 큰 손실 없이 먼 거리에 걸쳐 특히 전적으로는 아니지만 DC 전류의 형태로 수송될 수 있다. 또한 전기 에너지는 적절한 전압 레벨을 정하거나 또는 심지어 AC에서 DC 또는 DC를 AC로 변환함으로써 바람직하게 사용되는 수송 수단에 맞게 쉽게 조정될 수 있다.
본 발명은 이하에서 첨부된 청구 범위를 제한하지 않는 본 발명에 따른 시스템의 예시적인 실시형태의 도면을 참조하여 더 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 에너지 전환 시스템을 도시한다.
도 2는 유체 구동 장치의 사시도를 도시한다.
도 3은 자체 위치 조정되는 날개의 단면도를 도시한다.
도 4는 후퇴 모드 동안 유체 구동 장치의 사시도 및 상면도를 도시한다.
도 5는 베이스 스테이션의 사시도를 도시한다.
도 6은 유압 유체가 변환 장치로부터 이동할 때의 유체 흐름 경로를 나타낸 베이스 스테이션의 단면도를 도시한다.
도 7은 피스톤 로드 회전 제어 시스템을 구비하는 변환 장치를 도시한다.
도 8은 회전 가능한 커플링을 구비하는 변환 장치를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 시스템의 유체 구동 장치의 전형적인 궤도를 도시한다.
도면에서 동일한 참조 번호가 적용될 때마다, 이들 번호는 동일한 부분을 나타낸다.
이하의 설명에서, Z는 수평의 유체 흐름 방향을 나타내고, X는 유체 흐름 방향에 수직인 수평 방향을 나타내며, Y는 유체 흐름 방향에 수직인 수직 방향을 나타낸다.
도 1은 유체의 흐름(50)으로부터의 에너지를 수송 가능한 에너지로 전환하는데 사용되는 참조 번호 1로 나타낸 시스템을 도시하고 있다. 시스템(1)은 테더(300)에 연결된 유체 구동 장치(200)를 포함하며, 테더(300)는 베이스 스테이션(400)과 결합된다. 베이스 스테이션(400)은 바다, 강, 호수 등의 바닥(40)에 위치한 계류 장치(480)에 부착되거나 부착될 수 있다.
바람직하게, 베이스 스테이션(400)은 적어도 하나의 유압 실린더를 포함하는 변환 장치(410)를 구비한다. 이와 관련하여, 테더(300)는 유압 실린더 내에서 움직일 수 있는 피스톤(412)에 연결되는 것이 바람직하고, 이에 따라 피스톤(412)의 움직임은 유압 실린더가 일부를 구성하는 유압 시스템 내에서 유압 유체가 이동하도록 한다. 연결된 테더(300) 및 병렬로 작동하는 유체 구동 장치(200)와 함께 여러 개의 유압 실린더가 있을 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
상기 또는 각각의 유압 실린더는, 본 예시적인 실시형태에서, 플랫폼(800)이 위치한 원격지로 유압 유체를 이송하기 위한 전도체(700)에 연결될 수 있다. 유압 실린더는 유압 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위해 유압 시스템(미도시)에 연결될 수 있거나 연결되어 있으며, 따라서 필요한 수단이 플랫폼(800) 상에 배치된다.
전도체(700)는 유압 유체의 이송을 위한 유연한 파이프 또는 호스를 포함하며 전도체(700)는 부력 수단(710)을 구비하는 것이 바람직하다.
유압 실린더 및 유연한 파이프 또는 호스가 바람직한 특징이지만, 변환 장치(410)는 힘을 수송 가능한 에너지로 변환할 수 있는 임의의 유형의 장비, 예를 들어, 전기 케이블을 포함하는 에너지 전도체와 함께 케이블 스풀과 결합된 발전기일 수 있다.
이제, 유체 구동 장치(200)의 사시도가 도시되어 있는 도 2를 참조하면, 상기 유체 구동 장치는 조정 가능한 날개(240)를 구비한다. 유체 구동 장치(200)는 적어도 두 개의 조정 가능한 날개(240)인 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)를 구비하고, 선택적으로 상기 날개(240)는 서로에 대해 독립적으로 조정 가능하며, 사용 중에 그리고 유체의 흐름(50)에서 볼 때 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)는 서로를 따르는 위치를 차지한다. 날개는 프레임(220)을 따라 일렬로 배열되는 것이 바람직하지만, 이들 구성에 의해 날개가 나란히 작동될 수 있는 한, 서로에 대해 바람직한 위치에서 조정 가능한 날개(240)를 고정하기 위한 다른 구조도 가능하다.
조정 가능한 날개(240)를 유체의 흐름(50)에 대해 원하는 받음각으로 배치하기 위해, 일반적으로 시스템은, 바람직하게는 조정 가능한 날개(240)는, 유체 흐름 방향 지시 센서(261), 상기 유체 흐름 방향 지시 센서(261)에 수신 가능하게 연결된 제어기(262), 및 유체 흐름 방향 지시 센서(261)로 측정된 겉보기 유체 흐름 방향에 의존하는 상기 제어기의 제어 동작에 의해 유발된 겉보기 유체 흐름 방향과 관련하여 조정 가능한 날개(240)의 방향을 변경시키기 위해 상기 제어기에 수신 가능하게 연결된 액추에이터(263)를 포함하는 날개 위치 조정 시스템(260)을 구비하는 것이 바람직하다. 도면의 명료성을 위해, 단지 하나의 날개 위치 조정 시스템(260)만이 도시되어 있다.
소정의 경로를 따라 유체 구동 장치를 조종하기 위해, 시스템(1)의 유체 구동 장치(200)는 제 1 부분(241)과 제 2 부분(242)을 갖는 적어도 하나의 조정 가능한 날개(240)를 구비하는 것이 바람직하며, 이들 두 부분은 서로에 대해 독립적으로 조정 가능하다. 제 1 부분(241)과 제 2 부분(242)은 실질적으로 동일한 치수를 갖고, 제 1 부분(241)과 제 2 부분(242)은 서로 일렬로 배치되는 것이 바람직하다.
이와 관련하여, 유체 구동 장치는 방향 지시 센서(271), 상기 방향 지시 센서에 수신 가능하게 연결된 제어기(272), 및 방향 지시 센서(271)로 측정된 프레임(220)의 방향에 의존하는 상기 제어기의 제어 동작에 의해 유발된 겉보기 유체 흐름 방향과 관련하여 조정 가능한 날개(240)의 제 1 부분(241)과 제 2 부분(242)의 방향을 변경시키기 위해 상기 제어기에 수신 가능하게 연결된 액추에이터(273)를 포함하는 조향 장치(270)를 구비하는 것이 바람직하다. 유체 구동 장치의 프레임(220) 또는 프레임(220)의 적어도 일부가 선단부(222)와 후단부(223)를 구비하는 몸체(221)를 포함하고, 후단부(223)는 선단부(222)의 말단에 비해 상대적으로 날카로운 말단으로 연장되는 것이 유리하다.
바람직하게, 수중 유체 구동 장치(200)는 부력실(293)을 구비하며, 부력실(293)은 부력 물질을 함유하는 날개(240)의 폐쇄 부분인 것이 바람직하다.
유체 흐름의 속도가 제로인 경우 유체 구동 장치의 위치를 제어하기 위해, 유체 구동 장치(200)는 위치 지시 센서(291), 상기 위치 지시 센서(291)에 수신 가능하게 연결된 제어기(292), 펌프 장치(294)에 연결된 적어도 하나의 부력실(293), 및 위치 지시 센서(291)로 측정된 유체 구동 장치(200)의 위치에 의존하는 상기 제어기(292)의 제어 동작에 의해 유발된, 사용 중에 바닥(40) 또는 수면(42)에 대한 유체 구동 장치(200)의 위치를 변경하기 위해 상기 제어기에 수신 가능하게 연결된 펌프 장치(294)를 포함하는 부력 제어 시스템(290)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기한 날개 위치 조정 시스템(260)에 대한 대안으로서, 유체 구동 장치는 자체 위치 조정 가능한 날개(240)를 구비할 수 있다. 이제, 조정 가능한 날개(240)의 단면도가 도시되어 있는 도 3을 참조하면, 조정 가능한 날개(240)는 선단부(244) 및 후단부(245)를 구비하는 몸체(243), 여기서 후단부(245)는 선단부(244)의 말단에 비해 상대적으로 날카로운 말단으로 연장되고, 선단부(244)의 최전방 에지인 선단 에지(246), 후단부(245)의 최후방 에지인 후단 에지(247), 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 연결하는 가상의 직선 시위선(248), 및 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 연결하는 가상의 캠버선(249)을 포함하며, 선단 에지(246)와 후단 에지(247) 사이의 임의의 지점에서 상기 캠버선은 몸체(243)의 상부 표면(250)과 하부 표면(251) 사이에서 동일한 거리를 차지하고, 상기 캠버선(249)은 날개가 자체 위치 설정하도록 구성하기 위해 선단 에지(246)보다 후단 에지(247)에 가까운 지점에서 시위선(248)을 가로지른다.
시스템(1)은 작동 모드와 후퇴 모드를 포함하는 것이 바람직하다. 이제, 유체 구동 장치(200)의 사시도 및 상면도가 도시되어 있는 도 4를 참조하면, 유체 구동 장치(200)는 조정 가능한 날개(240)를 구비하고, 이들 각각의 날개는 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 포함하고, 날개(240)는 프레임(220)을 따라 일렬로 배열되고, 후퇴 모드에서 제 1 날개(255)의 의 선단 에지(246)는 제 1 날개(255)에 인접한 제 2 날개(256)의 후단 에지(247)를 향하고 있다.
이제, 상기한 베이스 스테이션(400)의 사시도 및 단면도가 도시되어 있는 도 5 및 도 6을 참조하면, 베이스 스테이션(400)은 변환 장치(410) 및 변환 장치(410)의 연결을 위한 수단을 구비하는 베이스 구조체(450)를 포함하고, 베이스 구조체(450)는 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 적어도 하나의 전도체(700)와 결합되는 고정 내측 몸체(451) 및 고정 내측 몸체(451) 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 몸체(452)를 포함하고, 외측 몸체(452)는 변환 장치(410)에 대해 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 적어도 하나의 전도체(700) 및 수송 가능한 에너지가 고정 내측 몸체(451)에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 몸체(451)와 개방 연통되는 폐쇄 부분(464)을 포함한다.
베이스 스테이션(400)은 계류 장치(480)를 구비하는 것이 바람직하며, 베이스 구조체(450)의 내측 부분(451)이 계류 장치(480)의 상측 부분(481) 주위에 끼워지는 것이 유리하다.
베이스 구조체(450)는 맥동 감쇠기(454)를 구비하는 것이 유리하고, 맥동 감쇠기(454)는 챔버(455)의 바닥(457) 또는 이의 부근에서 연결부(460)를 구비하는 챔버(455)를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 챔버(455)의 상측 부분(458)은 맥동 감쇠기(454)가 일부를 구성하는 유압 시스템의 최고 압력을 줄이기 위해 가스로 채워진다.
도 6은 유압 유체가 베이스 구조체(450)를 통해 변환 장치(410)로부터 플랫폼(800)으로 이동한 경우의 유체 흐름 경로를 도시하고 있다.
이제, 변환 장치(410)가 도시된 도 7을 참조하면, 변환 장치(410)는 테더(300)가 연결될 수 있는 피스톤 로드(413) 및 피스톤 로드 회전 제어 시스템(430)을 구비하고, 피스톤 로드 회전 제어 시스템(430)은 유체 구동 장치(200)의 방향을 모니터링하기 위한 방향 센서(271), 상기 방향 센서(271)에 수신 가능하게 연결된 제어기(432), 및 상기 제어기(432)에 수신 가능하게 연결되고, 피스톤 로드(413)를 구동시켜 피스톤 로드(413) 및 이에 연결된 테더(300)가 유체 구동 장치(200)의 방향을 따르도록 하는 액추에이터(434)를 포함한다. 액추에이터(434)는 제 1 및 제 2 측부를 포함하고, 제 1 측부는 피스톤 로드(413) 또는 피스톤(412)에 부착되고, 제 2 측부는 망원경 튜브(436)에 의해 변환 장치(410)의 실린더 바닥(414) 또는 실린더 동체(411)에 연결된다.
이제, 변환 장치(410)가 도시된 도 8을 참조하면, 변환 장치(410)는 중공 피스톤 로드(413), 중공 피스톤 로드(413)에 부착되는 내측 부분(441), 여기서 내측 부분(441)은 내측 부분(441)에 대해 수송 가능한 매체의 이송을 위한 전도체(445)의 연결을 위한 적어도 하나의 연결부(442)를 구비하고, 내측 부분(441) 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 부분(444), 여기서 외측 부분(444)은 외측 부분(444)에 대해 수송 가능한 매체의 이송을 위한 전도체(미도시)의 연결을 위한 적어도 하나의 연결부(445)를 구비하고, 및 수송 가능한 매체가 내측 부분(441)에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 부분(441)과 개방 연통되는 폐쇄 부분(447)을 포함하는 회전 가능한 커플링(440)을 구비하는 유입 실린더를 포함한다. 외측 부분(444)은 망원경 튜브(436)에 의해 실린더 바닥(414) 또는 실린더 동체(411)에 연결되는 것이 바람직하다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 시스템(1)은 유체의 흐름(50)으로부터 발전을 하기 위한 방법을 실행하는데 특히 적합하고, 유체 구동 장치(200)는 적어도 두 개의 조정 가능한 날개인 제 1 날개(255) 및 제 2 날개(256)를 포함한다는 것이 언급된다. 방법은 작동 모드와 후퇴 모드를 포함하고, 작동 모드에서 날개(240)는 겉보기 유체 흐름에 대해 제 1 소정 위치로 설정되며, 후퇴 모드에서 날개(220)는 제 2 소정 위치로 설정된다.
날개(240)를 제 1 소정 위치로 배치하면, 작동 모드 동안 유체 구동 장치(200)의 베이스 스테이션(400)까지의 거리가 증가하게 한다. 마찬가지로, 후퇴 모드에서 유체 구동 장치(200)의 베이스 스테이션(500)까지의 상기 거리는 감소한다. 방법은 이후 바람직하게 작동 모드와 후퇴 모드가 번갈아 발생하도록 실행된다.
도 9는 유체 구동 장치(200)를 뒤따르는 제 1 궤도(14)를 도시하며, 날개(240)는 유체의 흐름(50)에 관련된 제 1 소정 위치로 설정되고, 날개(240)는 프레임(220)을 따라 일렬로 배열되는 것이 바람직하고, 작동 모드 동안 그리고 유체의 흐름에서 볼 때, 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)는 서로를 따르는 위치를 차지하고, 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)는 겉보기 유체 흐름에 대해 원하는 받음각으로 배치된다.
그 결과, 테더(300)를 통해 변환 장치(410)의 피스톤(412)과 연결되는 유체 구동 장치(200)는 베이스 스테이션(400)으로부터 떨어진 꾸준히 증가하는 거리로 이동한다. 피스톤(412)의 해당 이동은 최종적으로, 예를 들어, 플랫폼(800) 상에 배치된 유압 모터를 구동시키기 위해 변환 장치(410) 내의 유압 유체가 전도체(700)로 전달되게 한다. 유압 모터는 전기 에너지를 생산하기 위해 발전기에 연결될 수 있다.
유체 구동 장치(200)가 베이스 스테이션(400)으로부터 떨어진 가장 큰 편위(excursion)일 수 있는 소정의 지점에 도달하면, 날개(240)는 제 2 소정 위치로 설정되고 이에 따라, 도 4에 더 도시된 바와 같이, 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 구비하는 적어도 두 개의 조정 가능한 날개(240)는 프레임(220)을 따라 일렬로 배치되고, 후퇴 모드에서, 제 1 날개(255)의 선단 에지(246)는 제 1 날개와 인접한 제 2 날개(256)의 후단 에지(247)를 향하고 있는 것이 바람직하다. 후퇴 모드의 일부 동안, 조정 가능한 날개(240)의 제 1 부분(241) 및 제 2 부분(242)은 유체 구동 장치가 짧은 반경 회전을 할 수 있게 하는 소정 위치로 설정되는 것이 바람직하다.
후퇴 모드 동안, 피스톤(412)은 유체 구동 장치(200)를 원래 위치로 후퇴 시키며, 이에 따라 유체 구동 장치(200)와 베이스 스테이션(500) 사이의 거리는 이의 최단 거리일 수 있는 소정 거리로 감소된다. 후퇴 모드 동안, 유체 구동 장치(200)는 베이스 스테이션(500)에 대해 소정 거리에 도달할 때까지 궤도(15)를 따르며, 이때 날개(220)는 다시 제 1 소정 위치로 설정되고, 유체 구동 장치(200)는 작동 모드의 제 2 궤도(16)를 따를 수 있다. 작동 모드의 제 1 궤도(14)로부터 후퇴 모드의 궤도(15)로의 전이와 유사하게, 작동 모드의 제 2 궤도(16)에 이어 소정 시간에서 유체 구동 장치(200)의 후퇴 모드에서 또 다른 궤도(17)가 뒤따른다. 궤도(17)가 완료된 이후 작동 모드의 궤도(14)가 뒤따르며, 계속해서 유체 구동 장치(200)의 연속적인 전후 이동 과정을 반복한다. 따라서, 유압 실린더(410)에 연결된 전도체(700)를 포함하는 유압 시스템으로부터 유압 유체를 배출 및 회수하기 위해 유압 실린더(410)의 피스톤(412)이 반복적으로 왕복하며, 이에 따라 작동 모드 동안 수행되는 작업은 후퇴 모드 동안 공급되는 작업에 비해 크다.
위의 설명을 바탕으로, 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 개선된 방법 및 시스템의 다수의 장점이 명백해진다:
- 시스템은 유체의 흐름으로부터 재생 에너지 전환을 신뢰성 있고 비용 효과적인 방식으로 가능하게 하고, 복잡하고 유지 보수가 집약적인 설비의 필요성을 제거할 것이다.
- 전환된 에너지는 최소 손실로 중앙 발전소로 이송되며, 효율적으로 전기 에너지로 전환될 수 있다. 전환 및 수송 손실이 최소화되므로 최대한의 많은 재생 에너지를 소비를 위해 이용할 수 있다.
- 시스템의 전환율이 높고 유체 흐름의 운동 에너지를 최대한으로 한 번에 수집할 수 있고, 따라서 일련의 추가 전환 장치를 설치할 필요가 없다.
- 환경 친화적인 유압 유체의 사용하고 주변 환경에 손상을 주지 않으면서 더 이상 사용하지 않을 경우 전체 설비를 제거할 수 있다는 점을 고려할 때 시스템은 매우 환경 친화적이다.
따라서, 본 발명의 시스템은 유체의 흐름으로부터의 신뢰성 있고 비용 효율적인 에너지 전환에 사용될 수 있고, 용이하게 설치될 수 있고 환경을 손상시키지 않고 쉽게 제거될 수 있으며, 복잡한 수중 활동을 할 필요 없이 검사하고 및 유지 보수할 수 있다. 또한, 시스템의 유체 구동 장치는 조정하기가 매우 용이하며, 에너지 누출의 위험 없이 끝이 없는 소정의 궤도를 따라 지향될 수 있다. 또 다른 장점은 다음과 같다.
- 수중 기초의 복잡한 건설을 필요로 하지 않고 얕고 깊은 물 흐름으로부터 청정 에너지의 생산을 가능하게 한다.
- 복잡한 재설계를 할 필요 없이 모든 위치의 지역 조건에 맞게 조정될 수 있는 확장 가능한 시스템을 제공한다.
- 에너지 밀도가 낮은 유체의 흐름으로부터 비용 효율적으로 에너지 전환을 가능하게 하고, 따라서 시장에서 감당할 수 있는 비용으로 재생 에너지의 수집 장소를 확장할 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 시스템 및 방법의 예시적인 실시형태를 참조하여 위에서 논의되었지만, 본 발명은 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변경될 수 있는 이러한 특정 실시형태에 국한되지 않는다. 따라서, 논의된 예시적인 실시형태는 첨부된 청구 범위를 엄격하게 해석하는데 사용되지 않는다. 반대로, 실시형태는 청구 범위를 이러한 예시적인 실시형태로 제한하려는 의도 없이 첨부된 청구 범위의 문구를 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 보호 범위는 따라서 첨부된 청구 범위에 따라서만 해석되어야 하고, 청구 범위의 문구에서 가능한 모호성은 이러한 예시적인 실시형태를 이용하여 해결되어야 한다.

Claims (16)

  1. 유체 구동 장치(200), 테더(300) 및 베이스 스테이션(400)을 포함하는, 유체의 흐름(50)으로부터 에너지를 전환하기 위한 시스템(1)에 있어서, 유체 구동 장치(200)는 테더(300)와 결합되고, 테더(300)는 베이스 스테이션(400)과 결합되며, 유체 구동 장치(200)는 적어도 두 개의 조정 가능한 날개(240)인 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)를 구비하고, 선택적으로 상기 날개(240)는 서로에 대해 독립적으로 조정 가능하며, 사용 중에 그리고 유체의 흐름(50)에서 볼 때 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)는 서로를 따르는 위치를 차지하고,
    a) 각각의 날개(240)는 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 포함하고,
    b) 시스템(1)은 작동 모드와 후퇴 모드를 포함하며,
    c) 날개(240)는 프레임(220)을 따라 일렬로 배열되고, 후퇴 모드에서 제 1 날개(255)의 선단 에지(246)는 제 1 날개(255)에 인접한 제 2 날개(256)의 후단 에지(247)를 향하고 있는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 날개 위치 조정 시스템(260)을 구비하며, 날개 위치 조정 시스템(260)은,
    a) 조정 가능한 날개(240) 부근의 겉보기 유체 흐름 방향을 결정하기 위한 유체 흐름 방향 지시 센서(261),
    b) 상기 유체 흐름 방향 지시 센서(261)에 수신 가능하게 연결된 제어기(262), 및
    c) 조정 가능한 날개(240) 부근에서 유체 흐름 방향 지시 센서(261)로 측정된 겉보기 유체 흐름 방향에 의존하는 상기 제어기의 제어 동작에 의해 유발된 겉보기 유체 흐름 방향과 관련하여 조정 가능한 날개(240)의 방향을 변경시키기 위해 상기 제어기(262)에 수신 가능하게 연결된 액추에이터(263)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 조정 가능한 날개(240)는,
    a) 후단부(245)가 선단부(244)의 말단에 비해 상대적으로 날카로운 말단으로 연장되는, 선단부(244) 및 후단부(245)를 구비하는 몸체(243),
    b) 선단부(244)의 최전방 에지인 선단 에지(246),
    c) 후단부(245)의 최후방 에지인 후단 에지(247),
    d) 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 연결하는 가상의 직선 시위선(248), 및
    e) 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 연결하는 가상의 캠버선(249)을 포함하며, 선단 에지(246)와 후단 에지(247) 사이의 임의의 지점에서 상기 캠버선은 몸체(243)의 상부 표면(250)과 하부 표면(251) 사이에서 동일한 거리를 차지하고, 상기 캠버선(249)은 선단 에지(246)보다 후단 에지(247)에 가까운 지점에서 시위선(248)을 가로지르는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 조정 가능한 날개(240)는 제 1 부분(241)과 제 2 부분(242)을 갖고, 이들 두 부분은 서로에 대해 독립적으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유체 구동 장치(200)는 조정 가능한 날개(240)를 위한 프레임(220)을 구비하고, 프레임(220)은 선단부(222)와 후단부(223)를 구비하는 몸체(221)를 포함하고, 후단부(223)는 선단부(222)의 말단에 비해 상대적으로 날카로운 말단으로 연장되는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)은 변환 장치(410) 및 변환 장치(410)의 연결을 위한 수단을 구비하는 베이스 구조체(450)를 포함하며, 변환 장치는 유압 유체를 이동시키기 위한 적어도 하나의 유압 실린더(410)를 포함하고, 테더(300)는 피스톤 로드(413)를 통해 상기 유압 실린더의 피스톤(412)에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)은 변환 장치(410) 및 변환 장치(410)의 연결을 위한 수단을 구비하는 베이스 구조체(450)를 포함하며, 변환 장치(410)는 테더(300)가 연결될 수 있는 피스톤 로드(413)를 구비하는 유압 실린더 및 피스톤 로드 회전 제어 시스템(430)을 구비하고, 피스톤 로드 회전 제어 시스템(430)은,
    a) 유체 구동 장치(200)의 방향을 모니터링하기 위한 방향 센서(271),
    b) 상기 방향 센서(271)에 수신 가능하게 연결된 제어기(432), 및
    c) 상기 제어기(432)에 수신 가능하게 연결되고, 피스톤 로드(413)를 구동시켜 피스톤 로드(413) 및 이에 연결된 테더(300)가 유체 구동 장치(200)의 방향을 따르도록 하는 액추에이터(434)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)은 변환 장치(410) 및 변환 장치(410)의 연결을 위한 수단을 구비하는 베이스 구조체(450)를 포함하고, 베이스 구조체(450)는,
    a) 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 적어도 하나의 전도체(700)와 결합되는 고정 내측 몸체(451) 및
    b) 고정 내측 몸체(451) 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 몸체(452)를 포함하고, 외측 몸체(452)는 변환 장치(410)에 대해 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 적어도 하나의 전도체(700) 및 수송 가능한 에너지가 고정 내측 몸체(451)에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 몸체(451)와 개방 연통되는 폐쇄 부분(464)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 스테이션은 베이스 구조체(450)를 포함하고, 베이스 구조체(450)는 맥동 감쇠기(454)를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)은 계류 장치(480)를 구비하고, 베이스 구조체(450)는 내측 부분(451)을 포함하고, 계류 장치(480)는 상측 부분(481)을 포함하며, 내측 부분(451)은 상측 부분(481) 주위에 끼워지는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)은 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 유연한 전도체(700)를 포함하고, 베이스 스테이션(400)의 폐쇄 부분(464)은 유연한 전도체(700)와의 결합을 유지하면서 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템(1).
  12. 유체 구동 장치(200), 테더(300) 및 베이스 스테이션(400)을 제공함으로써 유체의 흐름(50)으로부터 에너지를 전환하기 위한 방법에 있어서, 유체 구동 장치(200)는 테더(300)와 결합되고, 테더(300)는 베이스 스테이션(400)과 결합되며, 상기 방법은,
    c) 유체 구동 장치(200)에 적어도 두 개의 조정 가능한 날개(240)인 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)를 제공하는 단계;
    d) 작동 모드와 후퇴 모드를 제공하는 단계를 포함하며, 작동 모드 동안 그리고 유체의 흐름(50)에서 볼 때, 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)는 서로를 따르는 위치를 차지하고, 제 1 날개(255)와 제 2 날개(256)는 유체의 흐름에 대해 원하는 받음각으로 배치되며, 상기 방법은,
    e) 각각의 날개가 선단 에지(246)와 후단 에지(247)를 포함하는 조정 가능한 날개(240)를 유체 구동 장치(200)에 제공하는 단계, 및
    f) 날개(240)를 프레임(220)을 따라 일렬로 배열하는 단계로서, 후퇴 모드의 일부 동안 날개(240)는 소정 위치로 설정되고, 제 1 날개(255)의 선단 에지(246)는 제 1 날개(255)에 인접한 제 2 날개(256)의 후단 에지(247)를 향하고 있는, 단계를 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)에 유압 실린더를 포함하는 변환 장치(410)를 제공하는 단계 및 테더를 유압 실린더의 피스톤(412)에 연결하여 유압 유체가 유압 실린더로부터, 유압 실린더가 일부를 구성하는 유압 시스템으로 이동하게 하는 단계를 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)에 피스톤 로드 회전 시스템(430)을 구비하는 유압 실린더를 포함하는 변환 장치(410)를 제공하는 단계, 테더(300)를 유압 실린더의 피스톤 로드(413)에 부착하는 단계, 및 테더(300)에서 비틀림과 항력 손실을 방지하기 위해 유체 구동 장치(200)의 방향을 측정하고 이에 따라 피스톤 로드(413)를 회전시켜 유체 구동 장치(200)의 움직임에 대해 테더(300)를 정렬하는 단계를 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)에 변환 장치(410) 및 베이스 구조체(450)를 제공하는 단계를 특징으로 하고, 상기 베이스 구조체는 고정 내측 몸체(451) 및 고정 내측 몸체(451) 상에 회전 가능하게 장착되는 외측 몸체(452), 및 수송 가능한 에너지가 고정 내측 몸체(451) 및 외측 몸체(452)에 대해 자유롭게 유동할 수 있도록 구성하기 위해 내측 몸체(451) 및 외측 몸체(452)와 개방 연통되는 폐쇄 부분(464)을 포함하며, 이에 따라 유체 구동 장치(200)는 베이스 구조체 주위에서 자유롭게 회전할 수 있고 시간이 지남에 따라 변하는 유체 흐름 방향을 따르는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    베이스 스테이션(400)에 수송 가능한 에너지의 이송을 위한 유연한 전도체(700)를 제공하는 단계를 특징으로 하고, 베이스 스테이션 또는 베이스 스테이션(400)의 폐쇄 부분(464)은 유연한 전도체(700)와의 결합을 유지하면서 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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