KR20140056254A - 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체 - Google Patents

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KR20140056254A
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안토니 트레이너
샘 시버트센
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플루밀 에이에스
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Abstract

조류, 해류 및 강물과 같은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체. 상기 배열체는 지지 장치(12), 및 실질적으로 수평한 축선(18)을 중심으로 상기 지지 장치(12)에 선회식으로 연결되는 터빈 장치(1)를 포함한다. 터빈 장치는, 각각 에너지 변환기(22; 24)에 연결되는 축을 구비한 하나 이상의 헬리컬 터빈(2; 4)을 포함한다. 상기 터빈 장치(1)는 상기 지지 장치(12)에 선회식으로 연결되는 선단 단부 및 상기 유동 액체 내 실질적으로 수직인 원형 경로에서 자유롭게 이동 가능한 말단 단부를 구비한다. 이는 상기 터빈 장치가 사용 시, 수평면에 대해 작동 각도로 조정될 수 있도록 한다. 상기 배열체는 상기 터빈 장치(1)의 말단 단부에 상기 터빈 장치(1)의 작동 각도를 안정화하는 하나 이상의 가로 바아(7)가 제공되는 것을 특징으로 한다. 다양한 유동 안내 장치도 상기 배열체의 안정성 및 성능에 기여한다.

Description

유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체 {ARRANGEMENT FOR EXTRACTING ENERGY FROM FLOWING LIQUID}
본 발명은 유동 액체, 예를 들어 물로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체로서, 지지 장치, 및 선회 축선을 중심으로 상기 지지 장치에 선회식으로 연결되는 터빈 장치를 포함하며, 상기 터빈 장치는, 각각이 에너지 변환기에 연결되는 축을 구비하는 하나 이상의 헬리컬 터빈을 포함하며, 상기 터빈 장치는 상기 지지 장치에 선회식으로 연결되는 선단 단부 및 상기 유동 액체 내 원형 경로에서 자유롭게 이동 가능한 말단 단부를 구비하고, 상기 원형 경로는 상기 선회 축선에 직교하는 평면을 형성하여, 사용 시, 상기 터빈 장치가 상기 선회 축선을 중심으로 하여 작동 각도 위치로 조정될 수 있도록 하는, 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체에 관한 것이다.
조류(tidal flow), 해류(oceanic current) 및 강의 수류(water current in river)는 상당량의 미개발 에너지를 나타낸다. 이러한 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 효율적이고 신뢰할 수 있는 시스템을 제공하고자 하는 수많은 시도들이 있었다.
풍차와 유사하고 해저 상에 배열되는 구조물과 같은 조수차(tidal mill)가 공지되어 있다. 이러한 배열체는 전형적으로, 지지 타워 구조물에 의해 버티어지거나 흡수되어야 하는 상당한 힘 및 굽힘 모멘트가 발생되는 단점을 갖는다.
WO-2004/067957호는 수중에 배치될 수 있는 헬리컬 터빈 장치를 개시한다. 나사 터빈의 샤프트가 발전기에 연결된다. 나사 터빈 및 발전기 배열체는 해저 상의 토대에 회전 가능하게 연결된다. 터빈 블레이드는 사용 시, 물속에서 사선 위치로 나사 터빈을 일으켜 세우기에 충분한 부력을 갖는다.
도입부에서 언급된 유형의 배열체는 WO-2009/093909호에 개시되어 있다. 상기 공보에는 평행하게 배열되고 서로 중첩하는 대향 피치를 갖는 2개의 헬리컬 터빈을 포함하는 헬리컬 터빈 배열체가 개시되어 있다. 나사 터빈 샤프트가 발전기에 연결된다. 상기 배열체는 해저의 바닥 마운트에 회전 가능하게 연결된다. 터빈 블레이드는 사용 시, 액체 내에서 사선 위치로 나사 터빈을 일으켜 세우기에 충분한 부력을 갖는다. 이러한 종래 기술은 종래의 강성 조수차의 굽힘 모멘트/힘의 단점 없이, 조류와 같은 유동 액체의 에너지를 전기 에너지로 전환하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 종래 기술은 여전히, 에너지 효율 및 전력 출력의 안정성과 같은 전체 성능에 관한 소정의 결점을 갖는다. 특히, 발전기의 전력 출력이 과도한 변동이나 변화를 겪는다는 것이 시험을 통해 밝혀졌다.
본 발명의 목적은 배경기술의 해결책의 결점들 중 적어도 하나를 개선하거나 감소시키는 것이다. 본 발명은 특허청구범위에 의해 규정된다.
본 발명은 첨부 도면 내 비-제한적 예들에 의해 예시되었다.
도 1은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제1 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제1 실시예의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제2 실시예의 평면도 및 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제3 실시예의 평면도 및 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제4 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제4 실시예의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 7은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 가로 바아 및 종단 캡의 상세를 개략적으로 도시한다.
도 8은 가로 바아의 가능한 특성을 개략적으로 예시한다.
도 9는 다양한 가로 바아의 가능한 단부 프로파일 설계를 개략적으로 도시한다.
도 10은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제5 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 11은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제5 실시예의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 12는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제6 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 13은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제6 실시예의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 14는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제6 실시예의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 15는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제7 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도면 전반에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 요소를 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용되었다.
도 1은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제1 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다. 유동 액체는 유수, 예를 들어 해수(예를 들어, 조류 또는 해류) 또는 담수(예를 들어, 강물)일 수 있다. 유동 액체는 대안적으로, 유동 기수(flowing brackish water), 유동 폐수 또는 추출/개발될 이동 에너지를 보유하고 있는 임의의 다른 액체일 수 있다.
본 실시예에서, 상기 배열체는 해저(sea bed)에 장착된 지지 장치(12)를 포함한다. 상기 지지 장치는 중력 기반 토대(foundation), 또는 핀고정(pinned) 토대, 또는 단일 파일이나 다중 파일 토대, 또는 이러한 토대들의 임의의 조합에 의해 해저에 장착될 수 있다. 도면에서는 예시의 간소화를 위해, 지지 장치(12), 및 해저의 상기 지지 장치가 배열된 부분 둘 모두는 수평이다. 그러나, 지지 장치는 예컨대, 해저의 경사진 또는 불규칙한 부분에 적절하게 조정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
제1 실시예의 대안적 양태에 있어서, 지지 장치(12)는 또한, 바닥과 표면 사이의 중간 깊이에 위치되는 정박식(anchored), 계류식(moored) 또는 매어있는 부유(tethered buoyant) 플랫폼일 수 있다.
상기 배열체는 본 제1 실시예에서는 수평이거나 적어도 실질적으로 수평인 선회 축선(18)을 중심으로 지지 장치(12)에 선회식으로 연결되는 터빈 장치(1)를 더 포함한다. 선회 연결은 지지 장치의 상부측에 배열된다. 선회 연결은 터빈 장치 상의 수평 샤프트에 의해 제공될 수 있으며, 상기 샤프트는 단부 각각에 배열된 베어링(11)에 의해 지지 장치에 대해 회전 가능하다. 다른 실시예에서, 베어링(예를 들어, 플레인 베어링 또는 전동체 베어링)은 샤프트 또는 유사한 회전 요소의 중간 또는 전체에 걸쳐 배열될 수 있다.
다른 양태에서, 선회 축선(18)은 임의의 각도로 배열될 수 있다. 예를 들어, 선회 축선은 제1 내지 제5 실시예에 예시된 바와 같이, 수평 또는 적어도 실질적으로 수평이고, 제6 실시예에 예시된 바와 같이, 수직 또는 적어도 실질적으로 수직이고, 또는 제7 실시예에 예시된 바와 같이, 사선일 수 있다.
선회 연결은 또한, 상기 지지 장치 내부에 부분적으로 또는 완전히 삽입되게 배열될 수 있다.
터빈 장치(1)는 2개의 헬리컬 터빈(4 및 2)을 포함한다. 각각의 터빈 장치는, 각각 "22, 24"로 예시된 에너지 변환기에 연결되는 축(axle) 또는 샤프트를 구비한다. 대안적인 실시예에서, 샤프트는 트랜스미션에 연결될 수 있고, 상기 트랜스미션이 다시 공통의 에너지 변환기를 추진한다.
대안적인 실시예에서, 터빈 장치는 1개, 3개, 4개 또는 임의의 보다 많은 수의 헬리컬 터빈을 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 터빈 장치는 비록, 홀수 개도 가능하지만, 짝수 개의 헬리컬 터빈을 포함한다. 3개 이상의 헬리컬 터빈의 경우에, 헬리컬 터빈은 유리하게는, 일렬-배열(in-line)로, 즉 이들 터빈의 평행한 회전 축선이 하나의 단일 가로줄과 교차하게 배열된다.
헬리컬 터빈(4, 2)은 회전 축선이 평행한 상태로 서로 인접하여 배열된다. 예시된 바와 같이, 헬리컬 터빈은 또한, 반대 방향의 나선 이동 또는 나사 방향(handedness)을 갖는다. 따라서, 헬리컬 터빈은 작동 중에 반대방향-회전을 할 것이다. 도 1에서, 좌측에 도시된 헬리컬 터빈(4)은 오른 나사방향인 반면, 우측에 도시된 헬리컬 터빈(2)은 왼 나사방향이다. 터빈 장치가, 평행한 축선을 갖는 3개 이상의 헬리컬 터빈을 포함하는 대안적인 실시예에서, 임의의 쌍의 인접한 헬리컬 터빈은 유리하게는, 반대의 나사 방향을 가질 수 있다.
헬리컬 터빈은 물의 유동 방향이 전환되는 조류에서, 나선이 항상 동일한 방향으로 회전하게 되도록 설계될 수도 있다.
에너지 변환기(22, 24)는 통상의 발전기 및/또는 기어 시스템을 갖춘 발전기일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 에너지 변환기는 예를 들어, 압축 공기를 제공하기 위한 펌프일 수 있다. 대체로, 에너지 변환기는 유동 액체의 이동 에너지에 의해 제공되는 회전 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환시키는 임의의 유형의 에너지 변환 장치일 수 있다.
터빈 장치(1)는 도 1의 하부 부분에 도시된 선단 단부, 및 도 1의 상부 부분에 도시된 말단 단부를 구비한다. 터빈 장치(1)의 선단 단부는 지지 장치(12)에 선회식으로 연결된다.
터빈 장치(1)의 선단 단부와 지지 장치 사이의 선회 연결로 인해, 터빈 장치(1)의 말단 단부는 유동 액체 내 원형 경로에서 자유롭게 이동할 수 있다. 원형 경로는 선회 축선(18)에 직교하는 평면을 형성한다. 본 제1 실시예에서는 선회 축선(18)이 수평이거나 실질적으로 수평이기 때문에, 터빈 장치의 말단 단부는 유동 액체 내 실질적으로 수직인 원형 경로에서 자유롭게 이동할 수 있을 것이다. 이 점에서, 원형 경로는 반원 또는 다른 원호와 같은 원의 일부를 형성하는 경로로서 이해되어야 한다. 이는 사용 시, 즉 액체가 유동하여 터빈의 회전 축선(6, 8)을 중심으로 터빈을 강제 회전시킬 때, 터빈 장치(1)가 그 위치를 선회 축선을 중심으로 한 특정 작동 각도 위치로 조정할 수 있도록 한다.
제1 실시예에서, 작동 각도 위치는 예를 들어, 수평면에 대한 터빈 장치의 각도(예를 들어, 터빈 축선들 중 하나의 각도)로서 측정될 수 있다. 대안적인 양태에서, 작동 각도 위치는 수직면에 대해 결정될 수 있다. 다른 양태에서, 작동 각도 위치는 유동 액체의 유동 방향을 형성하는 대표 벡터에 대해 결정될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 즉 헬리컬 터빈이 선회 축선 또는 회전 지점으로부터 상방을 향해 장착되는 구성에서, 작동 각도 위치는 터빈 배열체의 순 부력이 전체적으로 양(positive)이 되도록 하는 방식으로, 헬리컬 터빈에 적절한 부력을 제공함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 상기 배열체를 둘러싸는 액체가 정체되어 있는 경우(예를 들어, 게조(slack tide)), 터빈 장치(1)는 실질적인 수직 위치, 즉 수평면에 대해 대략 90도의 작동 각도로 직립될 것이다. 액체 유동이 증가함에 따라, 터빈 장치(1)는 액체, 예를 들어 조류 및 하천의 다양한 유동에 있어 터빈 축선(6, 8)이 수평면에 대해 보다 작은 여러 작동 각도를 취하도록, 수평 축선(18)을 중심으로 선회될 것이다. 상기 각도는 액체의 유동이 증가하거나 감소할 때 변동될 수 있다.
액체 유동이 에너지 변환 장치의 용량에 이르도록 증가하는 방향으로 변동되는 경우, 터빈 장치의 각도는 보다 작은 에너지 생성 각도로 이동될 것이다.
본 발명에 따르면, 전체 성능을 개선하기 위해, 터빈 장치(1)의 말단 단부에는 터빈 장치(1)의 작동 각도 위치를 안정화시키는 효과를 갖는 가로 바아(7) 형태의 하나 이상의 연장 부재가 제공된다. 이러한 효과는 특히, 고 에너지 생성 범위, 즉 보다 높은 액체 속도 또는 보다 높은 액체 유동에서 중요할 수 있다.
부수적으로 또는 대안적으로, 가로 바아는 유동 내에 상승/교란을 제공하기 위한 부력 및 물리적 형상을 제공할 수 있으며, 이는 액체의 유동이 터빈 장치의 작동 범위에 걸쳐 터빈 장치를 보다 신속하게 가압할 수 있도록 하는 효과를 가져온다. 이러한 효과는 특히, 보다 낮은 액체 속도 또는 보다 낮은 유동에서 중요할 수 있다.
전체 성능을 개선하는 것은 부수적으로 또는 대안적으로 본 발명의 이하의 이점들 중 적어도 하나를 수반할 수 있다.
- 터빈 배열체가 고 에너지 생성 범위에 신속하게 도달하는 능력을 개선하는 것,
- 시간의 경과에도 터빈 배열체를 고 에너지 생성 범위에 유지하는 것,
- 에너지 효율을 개선하는 것,
- 전력 출력의 안정성을 개선하는 것,
- 감소시키지 않으면 고 피로 하중 상태 및 열악한 수명주기 상태를 야기할 수 있는 헬리컬 터빈의 진동 이동을 감소시키는 것.
가로 바아(7)는 터빈 장치(1)의 말단 단부에서, 즉 도 1에 상부 부분에 도시된 부분에서, 헬리컬 터빈(4)의 축선(6) 및 헬리컬 터빈(2)의 축선(8)과 교차한다.
도 1의 예시된 실시예에서, 터빈 배열체는 또한, 헬리컬 터빈(2)의 말단 단부 상에 제공되는 종단 캡(3) 및 헬리컬 터빈(4)의 말단 단부 상에 제공되는 종단 캡(5)을 포함한다.
종단 단부 캡은 발전기의 전력 출력이 과도한 변동이나 변화를 겪지 않도록, 개방 단부형 나선에 의해 야기되는 토크 출력 변동이 극복/완화되는 방식으로 나선의 단부를 폐쇄/마감할 수 있다.
비록, 예시된 실시예에서는, 가로 바아(7) 및 종단 캡(3, 5) 둘 모두가 함께 도시되어 있지만, 가로 바아 또는 말단 종단 캡은 별도로 배열될 수 있고, 조합될 필요는 없다는 것을 인식해야 한다.
각각의 종단 캡(3 또는 5)은 각각의 헬리컬 터빈의 선단 단부 쪽으로 향하는 면 상에 원뿔면을 구비한다.
단부 캡은 소정의 양태에서, 상기 장치를 최적 작동 범위 내에 유지시키게 될 실질적으로 추가적인 부력을 제공할 수 있다. 특정 액체 유동 상태에서, 종단 캡은 헬리컬 터빈을 가로지르는 물의 유동을 매끄럽게 할 수 있으며, 헬리컬 터빈으로부터의 전력 변동을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 원뿔면에는 반경방향 핀(fin) 부재가 제공될 수 있다.
반경방향 핀 부재는 특히, 소정의 액체 유동 상태에서, 전력 변동을 추가로 감소시킬 수 있고, 또한 헬리컬 터빈으로부터 생성되는 전력을 증가시킬 수 있다.
도 1의 예시된 실시예에서, 또한, 터빈 배열체는 헬리컬 터빈(2)의 선단 단부 상에 제공되는 종단 캡(9) 및 헬리컬 터빈(4)의 선단 단부 상에 제공되는 종단 캡(10)을 포함한다. 비록, 예시된 실시예에서는, 가로 바아(7), 말단 종단 캡(3, 5) 및 기단 종단 캡(9, 10) 모두가 함께 도시되어 있지만, 기단 종단 캡은 별도로 배열될 수 있고, 말단 종단 캡 및 가로 바아와 조합될 필요는 없다는 것을 이해해야 한다.
도 1에 도시된 실시예, 및 헬리컬 터빈이 예를 들어 해저 상의 지지 장치 위에 장착되는 임의의 실시예 또는 구성에서, 헬리컬 터빈 및 가로 바아는 적절한 부력을 갖는 것으로, 즉 액체, 예를 들어 물의 밀도보다 낮은 순 밀도를 갖는 것으로 설계될 수 있다.
헬리컬 터빈 및 가로 바아는 유리 강화 플라스틱(GRP) 또는 섬유 유리 또는 열적 플라스틱과 같은 복합 재료로 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 가로 바아는 천연 고무 또는 인공 합성 고무 재료와 같은 가요성 팽창식 고무화 재료로 제조될 수 있다.
위에 예시된 재료는 본 명세서의 모든 실시예에 대해 사용될 수 있다.
헬리컬 터빈 및 가로 바아와 같은 요소의 부력은 이들 요소를 일반적으로 공기가 충전되는 중공 셀로서 제조함으로써, 또는 이들 요소를 경량 재료를 사용하여 제조함으로써 얻어질 수 있다. 부력은 밸러스트, 예를 들어 필요 시 물이 충전되는 밸러스트 챔버를 제공함으로써 조정될 수 있다.
도 2는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제1 실시예의 측면도를 개략적으로 도시한다.
예시적으로, 터빈 장치는 3개의 위치에 도시되어 있다. 실선으로 도시된 중간 위치에서, 터빈 장치는 수직 방향을 취한다. 이는 상기 배열체를 둘러싸는 액체(예를 들어, 물)가 정체된 경우, 즉 액체 유동이 영이거나 실질적으로 영인 경우일 것이다. 이미 위에서 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 터빈 장치(1)는 이러한 상황에서, 실질적인 수직 위치로, 즉 수평면에 대해 결정될 때 대략 90도의 작동 각도로 직립할 것이다.
점선으로 도시된 좌측 위치는 실질적인 액체 유동이 우측으로부터 좌측으로 존재하는 상황을 도시한다. 터빈 장치(1)는 터빈 축선이 수평면에 대해 결정될 때 90° 미만의 작동 각도를 취하도록 수평 축선을 중심으로 선회된다. 이 위치는 고 에너지 생성 범위 내에서의 작동에 대응한다.
역시 점선으로 도시된 우측 위치는 실질적인 액체 유동이 좌측으로부터 우측으로 존재하는 상황을 도시한다. 터빈 장치(1)는 터빈 축선이 수평면에 대해 결정될 때 90°미만의 작동 각도를 취하도록 수평 축선을 중심으로 선회된다. 이 위치 역시 고 에너지 생성 범위 내에서의 작동에 대응하지만, 이번에는 반대 방향이다.
도 2는 또한, 해저에 배열된 곡선형 안내판(25, 26) 형태의 유동 안내 장치의 가능한 추가적 특징을 도시한다. 안내판은 별도의 유닛일 수 있으며, 또는 이들 안내판은 지지 장치에 부착되거나, 지지 장치와 일체를 이루는 부분일 수 있다. 안내판은 액체의 유동 방향으로 터빈 장치의 양쪽에 배열된다. 이러한 안내판(25, 26)은 나선 터빈 아래의 액체 유동을, 터빈 장치의 작동을 향상시키기에 적합한 각도에서 나선 터빈 내로 지향하도록, 액체 유동에 위치될 수 있다. 안내판(25, 26)은 복합 재료, 예를 들어, 헬리컬 터빈과 동일한 재료 또는 수중 사용에 적합한 임의의 다른 재료로 제조될 수 있다.
안내판(25, 26)을 포함한 유동 안내 장치는 상기 배열체의 전체 성능을 개선하는 효과를 갖는다.
특히, 회전하는 헬리컬 터빈의 토크 출력이 개선되고, 보다 매끄러워지며, 그리고/또는 안정화된다. 결과적으로, 개선된 전력 출력이 달성되는 것으로 판명되었다.
예를 들어, 그렇지 않으면 터빈(2, 4)에 작용하지 않을 유동의 일 부분(예를 들어, 해저 위이면서 터빈의 선단 단부 아래에 있는 유동의 하부 부분)이 안내판(25, 16)에 의해 터빈 상으로 지향되어 전력 출력을 증가시킬 수 있다.
도 3은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제2 실시예의 평면도 및 정면도를 개략적으로 도시한다. 평면도는 도 3의 상부 부분에 도시되어 있는 반면, 정면도는 도 3의 하부 부분에 도시되어 있다.
제2 실시예에서, 터빈 장치는 에너지 변환기에 연결되는 축을 구비한 단지 하나의 단일 헬리컬 터빈을 포함한다.
도 1 및 도 2에 예시된 제1 실시예에 대응하여, 터빈 장치(1)의 말단 단부에는 상이한 유동 상태에서, 특히 고 에너지 생성 범위에서의 터빈 장치(1)의 작동 각도를 안정화하는 효과를 갖는 가로 바아(7)가 제공된다.
가로 바아(7)가 헬리컬 터빈의 축과 함께 회전하는 것을 방지하기 위해, 가로 바아(7)는 헬리컬 터빈의 각각의 측에 제공되는 평행한 길이방향 기둥부(13, 14)에 연결된다. 기둥부(13, 14)는 또한, 지지 프레임으로서의 역할을 하여, 가로 바아(7)의 체결을 개선 및 안정화시킨다.
각각의 기둥부(13, 14)는 상기 기둥부를 가로지르는 물의 유동을 가속시키고, 헬리컬 터빈의 외측 에지 상의 액체 유동률을 증가시키도록 유체역학적으로 형상화되어, 헬리컬 터빈으로부터의 전력 출력을 증가시킬 수 있다. 이는 평면도에서 쉽게 관찰할 수 있는 바와 같이, 각각의 기둥부를 유동 향상 유체역학적 핀 형상으로 형성함으로써 제공될 수 있다. 핀은 헬리컬 터빈을 통한 양 방향으로의 유동의 작동에 있어서의 평형을 허용하도록, 대향하는 방향으로 돌출할 수 있다.
핀 형상 기둥부를 포함한 유동 안내 장치는 배열체의 전체 성능을 개선하는 효과를 갖는다. 특히, 회전하는 헬리컬 터빈의 토크 출력이 증가하고 그리고/또는 안정화된다. 결과적으로, 개선된 전력 출력이 달성되는 것으로 판명되었다.
또한, 도 3에는 지지 장치가 퀵 커넥트 장치를 사용하여, 미리-설치된 단일 파일(16)에 연결되는 지지 장치의 다른 실시예가 예시되어 있다.
도 4는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제3 실시예의 평면도 및 정면도를 개략적으로 도시한다. 평면도는 도 4의 상부 부분에 도시된 반면, 정면도는 도 4의 하부 부분에 도시된다.
제3 실시예는 도 1 및 도 2에 예시된 제1 실시예에 대체로 대응한다. 그러나, 평행한 길이방향 기둥부(20, 21, 23)가 헬리컬 터빈들 사이, 및 헬리컬 터빈의 외측에 제공된다. 기둥부(20, 21, 23)는 또한 터빈에 대한 액체의 유동을 개선할 수 있어서, 필요 시, 추가적인 부력을 제공하고, 상기 배열체를 보강하는 지지 프레임으로서의 역할을 한다.
유리하게는, 각각의 기둥부(20, 21, 23)에는 유동 안내 장치가 제공된다. 이는 예를 들어, 도 4의 평면도에서 용이하게 관찰할 수 있는 바와 같이, 각각의 기둥부를 유체역학적 핀 형상을 갖는 것으로 형성함으로써 제공될 수 있다. 핀은 장치 상의 유동이 전환되는 경우, 예를 들어 조류에서도 상기 장치 상에서의 핀의 효과가 동일하게 되도록 설계될 수 있다. 인접한 핀은 대향하는 방향으로 돌출할 수 있다. 따라서, 중심 핀(20)은 터빈 장치의 일측으로 돌출할 수 있는 반면에, 측면 핀(21, 23)은 터빈 장치의 반대측으로 돌출할 수 있다.
중앙 핀 및 측면 핀을 포함한 유동 안내 장치는 상기 배열체의 전체 성능을 개선하는 효과를 갖는다. 특히, 회전하는 헬리컬 터빈의 토크 출력이 매끄러워지고 그리고/또는 안정화된다. 결과적으로, 전력 출력의 개선된 안정성이 달성되는 것으로 판명되었다.
기둥부, 즉 중심 핀(20) 및 측면 핀(21, 23)은 복합 재료, 예를 들어 헬리컬 터빈과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 이들 핀들은 적절한 부력을 제공하기 위해 전체적으로 또는 부분적으로 중공으로 제조될 수 있다.
도 5는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제4 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
제4 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 제1 실시예의 도립 형태(upside-down version)로서 간주될 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 2의 상세한 설명이 참조되며, 그 차이점이 이하에 설명된다.
제4 실시예에서, 지지 장치(12)는 부유 및/또는 정박되거나, 그렇지 않으면 액체의 표면 상에 또는 그 위에 배열될 수 있다. 이러한 구성에서, 터빈 장치(1)는 지지 장치(12)의 하측에서 지지 장치에 선회식으로 연결될 수 있다. 선회 연결은 제1 실시예에서와 대응하는 방식으로 달성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 터빈 장치(1)는 정체된 물 또는 최소 수류(예를 들어, 게조)에서 터빈 장치가 수직으로 늘어뜨려지도록 확실하게 가중될 것이다. 헬리컬 터빈(2; 4), 종단 캡(3, 5, 9, 10) 및 가로 바아(7)는 터빈 장치(1)가 적합한 작동 범위 내에서 작동할 수 있도록, 액체(예를 들어, 물)를 포함할 수 있고, 그리고/또는 추가적으로 중량화(ballasted)될 수 있다.
도 6은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제4 실시예의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 제4 실시예의 3개의 가능한 위치 또는 작동 각도를 개략적으로 도시한다.
실선으로 도시된 중간 위치에서, 터빈 장치는 수직 하방을 취한다. 이는 상기 배열체를 둘러싸는 액체(예를 들어, 물)가 정체된 경우, 즉 액체 유동이 영(0)이거나 실질적으로 영인 경우일 것이다. 이러한 상황에서, 터빈 장치(1)는 실질적인 수직 위치로, 즉 수평면에 대해 대략 90도의 작동 각도로 늘어뜨려질 것이다.
점선으로 도시된 좌측 위치는 실질적인 액체 유동이 우측으로부터 좌측으로 존재하는 상황을 도시한다. 터빈 장치(1)는 터빈 축선이 수평면에 대해 결정될 때 그리고 터빈 장치가 고 에너지 생성 범위 내에서 작동될 때, 90° 미만의 작동 각도를 취하도록, 수평 축선을 중심으로 선회된다.
대응하여, 점선으로 도시된 우측 위치는 실질적인 액체 유동이 좌측으로부터 우측으로 존재하는 상황을 도시한다. 터빈 장치(1)는 터빈 축선이, 수평면에 대해 결정될 때 그리고 터빈 장치가 고 에너지 생성 범위 내에서 작동될 때, 이번엔 반대 방향으로 90° 미만의 작동 각도를 취하도록, 수평 축선을 중심으로 선회된다.
제4 실시예의 대안적인 양태에서, 지지 장치(12)는 바닥과 표면 사이의 중간 깊이에 위치되는 정박식 부력 플랫폼에 부착될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서, 즉 나선이 지지 장치 아래에 장착되는 실시예 및 구성에 있어서, 헬리컬 터빈 및 가로 바아, 및 가능한 다른 추가적인 요소들은 적합한 중량으로, 즉 액체, 예를 들어 물의 밀도보다 큰 순 밀도를 갖도록 설계될 수 있다. 이는 통상적인 재료 선택에 의해, 그리고/또는 타당한 경우, 적합한 밸러스트 요소를 제공함으로써 얻어질 수 있다.
도 7은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 가로 바아 및 종단 캡의 상세를 개략적으로 도시한다.
특정 실시예에서, 각각의 헬리컬 터빈에는 각각의 헬리컬 터빈의 말단 단부 상에 제공되는 종단 캡이 제공될 수 있다. 이러한 종단 캡은 각각의 헬리컬 터빈의 선단 단부 쪽을 향하는 면 상에 원뿔면을 구비할 수 있으며, 원뿔면에는 반경방향 핀 부재가 제공될 수 있다.
또한, 특정 실시예에서, 각각의 헬리컬 터빈에는 각각의 헬리컬 터빈의 선단 단부 상에 제공되는 종단 캡이 제공될 수 있다. 이러한 종단 캡은 마찬가지로, 각각의 헬리컬 터빈의 말단 단부 쪽을 향하는 면 상에 원뿔면을 구비할 수 있으며, 원뿔면에는 반경방향 핀 부재가 제공될 수 있다.
또한, 특정 실시예에서, 상기 배열체의 안정성을 유체역학적으로 증가시키기 위해, 가로 바아가 그 단부에서 윙릿(winglet)(31)과 끼워맞춤될 수 있다.
종단 캡은 상기 배열체의 전체 성능을 개선하는 효과를 갖는다. 특히, 회전하는 헬리컬 터빈의 토크 출력이 증가하고, 매끄러워지며 그리고/또는 안정화된다. 결과적으로, 에너지 변환기, 특히 발전기로부터의 개선된 전력 출력의 안정성이 달성되는 것으로 판명되었다.
말단 종단 캡(3, 5)에는 각각 반경방향 핀 부재(17, 19)가 제공될 수 있다.
도 8은 가로 바아의 가능한 특성을 개략적으로 예시한다. 가로 바아(7)는 본 명세서의 모든 실시예에 사용될 수 있다.
도 8은 2가지 상황에서의 가로 바아(7)의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 8의 좌측에서, 가로 바아(7)는 액체(예를 들어, 물)가 정체되어 있거나 유동이 실질적으로 영인 경우일 것인 수직 상태로 도시되어 있다. 가로 바아의 표면 영역의 수직 돌출이 예시되었다.
도 8의 우측에서, 가로 바아(7)는 액체(예를 들어, 물)가 화살표로 도시된 방향으로, 즉 도면 좌측으로부터 우측으로 실질적 유동을 갖는 경우일 사선 상태로 도시되어 있다. 예시된 바와 같이, 가로 바아의 표면 영역의 수직 돌출이 감소되고, 이에 따라 수직/정체의 경우에서의 표면 영역의 수직 돌출에 비해, 시스템을 가압하는 힘이 감소된다.
가로 바아(7)는, 유리하게는, 액체 유동이 증가함에 따라 증가하고, 액체 유동이 증가함에 따라 압력과 함께 나선의 최적 위치를 제공하는 유체역학적 수직력을 제공하는 프로파일을 구비한다.
가로 바아는 유리하게는, 유동 액체가 작용하게 될 넓은 표면적을 구비할 수 있으며, 조수 장치를 그의 작동 위치로 이동시키는 것에 도움이 될 수 있다. 작동 위치에서, 액체 유동으로 가로 바아(7)가 최적 작동 각도로 이동하여 이에 유지되는 반면 작동 각도가 증가하면, 액체 유동 내의 가로 바아의 표면적은 감소한다.
또한, 가로 바아의 유체역학적 형상은 작동 각도가 증가함에 따라, 유체역학적 상승이 증가하도록, 유체역학적 상승을 제공하게끔 설계된다. 이러한 방식에 있어서, 유체역학적 상승은 최적 작동 각도를 유지하는 것에 도움이 된다. 이는 부하 차단(load shedding)을 허용하는데 유리할 수 있다.
예시된 실시예에서, 가로 바아는 유리하게는, 터빈 장치가 정체된 액체 내에서 그의 수직 위치를 유지하는 것을 돕고, 그의 작동 각도에서는 액체 유동 내에서의 터빈 장치의 안정성을 실질적으로 증가시키는 내장 부력(built-in buoyancy)을 구비할 수 있다.
이는 터빈 장치(1)의 작동 각도의 개선된 안정성을 포함한 전체 성능을 개선한다. 예를 들어, 각도 안정성은 액체 유동 내 임의의 변동과 같은 교란 또는 노이즈의 경우에도 개선될 수 있다.
도 9는 다양한 가로 바아의 가능한 단부 프로파일 또는 단면적의 설계를 개략적으로 도시한다. 각각의 가로 바아는 구체적으로, 특정 조류 내의 다양한 유동에 적합하도록 설계된다.
상기 장치와 협력하여 작용하는 가로 바아의 물리적 형상 및 상기 가로 바아 내의 부력의 양은 저 유동률에서 상기 배열체를 고 에너지 생성 범위로 이동시키고, 보다 신속한 액체 유동을 통해 보다 오랫동안 고 에너지 생성 범위에 상기 장치를 유지시키는 것으로 도시되었다.
가로 바아의 다른 양태는 발전기에 생성될 에너지가 결정되는 것보다 큰 미리결정된 보다 높은 유동률에서, 보다 효율적인 미리결정된 비율의 발전기가 사용될 수 있도록 하기 위해, 상기 장치는 고 에너지 생성 범위로부터, 차단 부하로 이동하게 되는 것이다.
도 10은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제5 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
제5 실시예는 도 1 및 도 2에 예시된 제1 실시예에 대체로 대응한다. 따라서, 도 1 및 도 2의 상세한 설명을 참조하며, 이하에 그 차이점이 설명된다.
제5 실시예에서, 에너지 변환기(22, 24)는 헬리컬 터빈(2, 4)의 선단 단부에 직접 연결되고, 이에 통합된다.
따라서, 터빈 장치는 에너지 변환기(22, 24)의 하우징/폐쇄체(29, 30) 상에 배열된 별도의 선회/회전 요소(27, 28)에 의해 지지 장치에 선회식으로 연결된다.
제5 실시예의 대안적인 양태에서, 또한, 하우징/폐쇄체(29, 30)가 크로스 비임 및/또는 다른 연결 부재에 의해 직접 연결될 수 있다.
도 11은 유동 유체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제5 실시예의 측면도를 개략적으로 도시한다.
터빈 장치는 3개의 위치에 도시되어 있다. 실선으로 도시된 중간 위치에서, 터빈 장치는 정체된 액체에 대응하는 수직 방향을 취한다. 점선으로 도시된 좌측 위치는 실질적인 액체 유동이 우측으로부터 좌측으로 존재하는 상황을 도시한다. 터빈 장치(1)는 터빈 축선이 수평면에 대해 결정될 때 90° 미만의 작동 각도를 취하도록 수평 축선을 중심으로 선회되고, 작동 범위 내에서 작동한다.
역시 점선으로 도시된 우측 위치는 실질적인 액체 유동이 좌측으로부터 우측으로 존재하는 상황을 도시한다. 터빈 장치(1)는 터빈 축선이 수평면에 대해 결정될 때 90°미만의 작동 각도를 취하도록 수평 축선을 중심으로 선회되고, 작동 범위 내에서 작동한다.
비록, 도 11에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 당업자들은 배열체의 전체 성능을 개선하기 위해, 또한, 제5 실시예에 (도 2에 도시된 요소(25, 26)에 대응하는) 곡선형 안내판 형태의 유동 안내 장치가 해저에 배열될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 12는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제6 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
제6 실시예는 많은 점에서, 도 1 및 도 2에 예시된 제1 실시예 및 도 4에 도시된 제3 실시예에 대응한다. 따라서, 도 1, 도 2 및 도 4의 상세한 설명을 참조한다. 제6 실시예의 특별한 특징이 이하에 설명된다.
개시된 터빈 장치는 에너지 변환기(24 및 22)에 연결되는 축을 갖는 2개의 헬리컬 터빈(4 및 2)을 포함하며, 터빈 장치(1)의 선단 단부는 선회 축선(18)을 중심으로 선회식으로 연결된다. 그러나, 도 12에 예시된 특정 양태는 또한, 도 3을 참조하여 앞서 개시 및 설명된 단일 터빈의 제2 실시예와 같은, 배열체의 다른 실시예에도 채용될 수 있다.
제1 실시예(도 1 및 도 2)에서, 터빈 장치(1)의 선단 단부가 선회식으로 연결되는 지지 장치(12)는 해저 상에 실질적으로 수평하게 장착된다. 대응하여, 제2 실시예(도 3)에서, 터빈은 퀵 연결 장치(15)에 의해 단일 파일(16)에 연결된다.
제6 실시예의 원리에 따르면, 터빈 장치(1)는 수평이 아닌 축선(18)을 중심으로 하여 지지 장치(12)에 선회식으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 축선(18)은 실질적으로 수직이다. 대안적으로, 축선(18)은 수평으로부터 수직에 이르기까지 임의의 각도를 취할 수 있다. 이는 터빈 장치(1)가 보다 얕은 깊이의 물로부터 에너지를 추출할 수 있도록 한다.
이러한 양태에서, 터빈 장치(1)는 지지/평형추 구조물(32)에 연결되고, 퀵 연결 장치(15)에 연결되는 수직 축(33)을 중심으로 선회된다. 상기 시스템의 부력은 터빈 장치(1) 및 지지/평형추 구조물(32)이 액체 내에서 중립적으로 가중될 수 있는 것일 수 있다.
도 13은 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제6 실시예의 평면도를 개략적으로 도시한다.
이러한 양태에서, 터빈 장치(1) 및 지지/평형추 구조물(32)은 중력 기반 지지 장치(34) 상에 장착될 수 있는 수직 축(33)을 중심으로 선회된다. 중력 기반 지지 장치(34)는 2개의 수직 멈춤부(35 및 36)와 끼워맞춰질 수 있고, 2개의 계류 포스트(37 및 38)가 또한 도시되어 있다.
도 14는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제6 실시예의 평면도를 개략적으로 도시한다.
상기 배열체는 수직 포스트(35 및 36) 및/또는 수직 멈춤부(39 및 40)에 의해 고 에너지 생성 위치에 유지될 수 있다.
대안적으로 또는 부수적으로, 상기 위치는 계류 케이블(41)을 통해 터빈 장치(1)의 말단 단부에 연결될 계류 포스트(38)에 의해 유지될 수 있다.
대안적으로 또는 부수적으로, 상기 위치는 계류 케이블(42)을 통해 터빈 장치(1)의 말단 단부에 연결될 계류 포스트(37)에 의해 유지될 수 있다.
유체가 좌측에서 우측 방향으로 유동할 때, 터빈 장치(1)는 계류 케이블(41 및/또는 42)이 수직 포스트(39 및/또는 36)에 대항하여 그리고/또는 계류 포스트(38 및/또는 37)에 대항하여 팽팽하게 될 때까지 회전할 것이다.
유동이 우측으로부터 좌측으로 존재할 때, 터빈 장치(1)는 계류 케이블(41 및/또는 42)이 수직 포스트(40 및/또는 35)에 대항하여, 그리고/또는 계류 포스트(38 및/또는 37)에 대항하여 팽팽하게 될 때까지 회전할 것이다.
도 15는 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체의 제7 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다.
제7 실시예는 많은 점에서 도 3에 도시된 제2 실시예에 대응한다. 따라서, 도 3의 상세한 설명이 또한 참조된다.
도 15에 예로서 예시된 바와 같이, 제7 실시예에 있어서, 터빈 장치는 에너지 변환기에 연결되는 축을 구비한 단 하나의 단일 헬리컬 터빈을 포함한다. 그러나, 도 15에 예시된 특정 원리는 또한 도 1 및 도 2를 참조하여 위에서 개시 및 도시된 2개의 터빈의 제1 실시예와 같은, 배열체의 다른 실시예에 적용될 수 있다.
제1 실시예(도 1 및 도 2)에서, 터빈 장치(1)의 선단 단부가 선회식으로 연결되는 지지 장치(12)는 해저 상에 실질적으로 수평하게 장착된다. 대응적으로, 제2 실시예(도 3)에서, 터빈은 퀵 연결 장치(15)에 의해 단일 파일(16)에 연결된다.
제7 실시예의 원리에 따르면, 터빈 장치(1)는 수평이 아닌 축선(30)을 중심으로 지지 장치(12)에 선회식으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 축선(31)은 사선일 수 있다. 대안적으로, 축선(30)은 수직일 수 있다.
제7 실시예에서, 선회 연결은 고정식 사선 또는 수직 축(31)의 외측 상에 배열되는 관형 실린더와 같은 터빈 장치 상의 연결 요소에 의해 제공될 수 있으며, 이에 따라 사선 또는 수직 축(31)에 대한 터빈 장치의 선회식 이동이 제공된다. 연결 요소는 베어링 또는 회전 요소를 포함할 수 있다.
도 15의 제7 실시예에서, 터빈 장치가 선회식으로 연결되는 지지 장치는 예를 들어, 해저 상에 배열되거나 적어도 부분적으로 해저에 매립되는 파일일 수 있는 제1 지지 부재(34)를 포함한다. 축(31)이 제1 지지 부재(34)에 고정될 수 있다. 지지 장치는 하나 이상의 제2 지지 부재(33) 및 가능하게는 제3 지지 부재(32)를 더 포함할 수 있다. 제2 및 제3 지지 부재는, 예를 들어, 각각의 상단부에서 축(31)에 확실하게 연결되고 각각의 하단부에서 해저에 확실하게 세워지는 사선 바아, 샤프트 또는 기둥을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 유사하게, 터빈 장치(1)의 말단 단부에는 상이한 유동 상태에서 터빈 장치(1)의 작동 각도를 안정화시키는 효과를 갖는 가로 바아(7)가 제공된다. 가로 바아(7)가 헬리컬 터빈의 축과 함께 회전하는 것을 방지하기 위해, 가로 바아(7)는 헬리컬 터빈의 각각의 측에 제공되는 평행한 길이방향 기둥부(13, 14)에 연결된다. 기둥부(13, 14)는 또한, 지지 프레임으로서의 역할을 하여, 가로 바아(7)의 체결을 개선 및 안정화시킨다. 각각의 기둥부(13, 14)에는 유동 안내 장치가 제공될 수 있다. 이는 각각의 기둥부를 도 3의 상부 부분에 도시된 것에 대응하는 유동 향상 유체역학적 핀 형상을 갖도록 형성함으로써 제공될 수 있다. 핀은 반대 방향으로 돌출할 수 있다.
개시된 실시예들은 단지 예시적이고 비제한적으로 의도된다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이, 다양한 변형들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 범주는 상세한 설명 또는 도면에 의해 제한되어서는 안 된다. 대신에, 본 발명의 범주는 이하의 특허청구범위 및 그 등가물에 의해 규정된다.

Claims (18)

  1. 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체로서,
    지지 장치(12), 및 선회 축선(18; 30)을 중심으로 상기 지지 장치(12)에 선회식으로 연결되는 터빈 장치(1)를 포함하며,
    상기 터빈 장치(1)는,
    각각이 에너지 변환기(22; 24)에 연결되는 축(axle)을 구비하는 하나 이상의 헬리컬 터빈(2; 4)을 포함하며,
    상기 터빈 장치(1)는 상기 지지 장치(12)에 선회식으로 연결되는 선단 단부 및 상기 유동 액체 내 원형 경로에서 자유롭게 이동 가능한 말단 단부를 구비하고, 상기 원형 경로는 상기 선회 축선(18; 30)에 직교하는 평면을 형성하여, 이에 따라 사용 시, 상기 터빈 장치가 상기 선회 축선(18; 30)을 중심으로 하여 작동 각도 위치를 조정할 수 있도록 하는, 유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체에 있어서,
    상기 터빈 장치(1)의 말단 단부에는 상기 터빈 장치(1)의 작동 각도 위치를 안정화하는 하나 이상의 가로 바아(7)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈 장치(1)는 회전 축선이 평행하게 배열되는 2개 이상의 헬리컬 터빈(2; 4)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    인접한 헬리컬 터빈은 반대의 나선방향(handedness)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 가로 바아(7)는 상기 터빈 장치(1)의 말단 단부에서 상기 2개 이상의 헬리컬 터빈(2; 4)의 회전 축선과 교차하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    헬리컬 터빈(1; 4) 각각의 선단 단부 상에 종단 캡(9; 10)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 종단 캡(3; 5)은 헬리컬 터빈 각각의 선단 단부 쪽으로 향하는 면 상에 원뿔면을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 원뿔면에는 반경방향 핀 부재가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    헬리컬 터빈 각각의 말단 단부 상에 종단 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가로 바아는 작동 각도가 증가함에 따라 증가하는 유체 역학적 수직력을 제공하는 표면 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헬리컬 터빈 및 가로 바아는, 상기 유동 액체가 미리 결정된 유동 값으로 유동할 때, 상기 터빈 장치가 사용 시, 미리 결정된 작동 각도 위치로 조정될 수 있게 하는 밀도 및 형상으로 설계되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 유동 안내 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유동 안내 장치는 중앙 핀(fin), 2개의 측면 핀 및 2개의 안내판으로 이루어진 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헬리컬 터빈 및 상기 가로 바아는 복합 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 장치는 해저(sea bed) 또는 바다 밑바닥에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 장치는 수면에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 장치는 바닥과 수면 사이의 중간 레벨에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  17. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선회 축선(18)은 실질적으로 수평인 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
  18. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선회 축선(18)은 사선이거나 수직인 것을 특징으로 하는,
    유동 액체로부터 에너지를 추출하기 위한 배열체.
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