KR20190091326A - 유체 동역학 발전기 - Google Patents

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KR20190091326A
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폴 앤서니 카밀러리
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키네틱 엔알지 테크놀로지스 피티와이 엘티디
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Abstract

본 발명은, 유체 동역학 발전기로서, 유체의 흐름을 위한 도관을 형성하는 침수 하우징; 상기 흐름에 의해 회전하도록 상기 도관 내에 위치되는 하나 이상의 임펠러를 포함하는, 상기 하우징에 장착된 터빈; 상기 터빈으로부터 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 상기 적어도 하나의 터빈에 결합된 적어도 하나의 전기 발전기로서, 상기 전기 발전기는 하나 이상의 자기 영역을 갖는 복수의 세장형 부재를 포함하고, 상기 세장형 부재는 상기 적어도 하나의 임펠러 주위에 배치되고 상기 적어도 하나의 임펠러에 고정된, 상기 하나 이상의 전기 발전기; 및 상기 하우징의 재료 내에 위치되고 상기 자성 영역과 전자기 상호 작용을 위해 배열된 다수의 권선을 포함하고, 사용 시 상기 임펠러의 회전은 상기 자성 영역을 상기 권선을 지나 이동시켜 상기 권선에 전기 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기에 관한 것이다. 상기 임펠러는 선두 단부로부터 후미 단부까지 공통 액슬 주위에 배치된 복수의 나선형 헬리컬 블레이드를 포함할 수 있고, 상기 블레이드의 반경은 상기 선두 단부로부터 상기 후미 단부로 가면서 지수 함수적으로 증가한다.

Description

유체 동역학 발전기
본 발명은, 예를 들어, 개울, 강 및 해류와 같은 개방 구거와 같은 유체 흐름으로부터 및 또한 일부 상황에서 조수 흐름(tidal flow)으로부터 전기 형태로 에너지를 추출하는 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 방법, 장치 또는 문헌에 대한 임의의 언급은 이들 내용이 일반적인 지식의 일부를 형성하였거나 형성하는 것임을 나타내는 임의의 증거나 인정을 구성하는 것으로 고려되어서는 안 된다.
수역에는 전기를 생산하는 데 이용될 수 있는 2가지 유형의 에너지, 즉 유체 정역학(hydrostatic) 및 유체 동역학(hydrokinetic)이 있다. 유체 정역학은 기준지면에 대한 높이로 인해 수역이 갖는 잠재적인 에너지이다. 종래의 수력 발전소는 댐과 저수지를 사용하여 다량의 유체 정역학 에너지를 가진 물을 저장하여 제어 가능한 방식으로 에너지를 이용하여 전기를 생산한다.
유체 동역학 에너지는 유체의 운동으로 인한 물 질량의 운동 에너지이다. 물의 속도가 빠를수록 물이 갖는 유체 정역학 에너지가 커진다. 유체 동역학 에너지에는 해류 기반 및 파력 기반의 2가지 유형의 유체 동역학 에너지가 있다. 해류 기반 유체 동역학 에너지는 강의 수류, 인공 수로, 관개 수로, 조수 흐름 및 해류에서 찾아볼 수 있다.
유체 동역학 에너지를 추출하는 장점은 댐이나 저수지를 건설할 필요가 없다는 것이다. 에너지는 강의 수류, 관개 운하 등을 따라 자연적인 물의 흐름으로부터 추출된다.
국제 공개번호 제2008060147호 국제공개특허공보 미국 공개번호 제20140017065호 미국공개특허공보 미국 공개번호 제20140054898호 미국공개특허공보
본 발명의 목적은 지금까지 알려진 발전기보다 향상된 유체 흐름으로부터 전력을 수확하기 위한 유체 동역학 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 선두 단부(leading end)로부터 후미 단부(trailing end)를 향해 공통 액슬(axle) 주위에 배치된 복수의 나선형 헬리컬 블레이드(spiral, helical blade)를 포함하는 유체 동역학 터빈(hydrokinetic turbine)용 임펠러(impeller)로서, 상기 블레이드의 반경은 상기 선두 단부로부터 상기 후미 단부로 가면서 증가하는, 상기 유체 동역학 터빈용 임펠러가 제공된다.
바람직하게는 상기 블레이드의 반경은 상기 선두 단부로부터 상기 후미 단부로 가면서 기하급수적으로 증가한다.
일 실시예에서, 사용 시에 상기 임펠러를 가로질러 흐르는 유체로부터 에너지를 포획하는 것을 돕기 위해 상기 블레이드 위에 리브(rib)가 배치된다.
상기 리브는 하나 이상의 방사형 리브 및 하나 이상의 나선형 리브를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 리브의 표면은 사용 시에 상기 임펠러를 가로질러 흐르는 유체로부터 에너지를 포획하는 것을 돕기 위해 거칠게(roughened) 만들어질 수 있다.
전술한 유형의 적어도 하나의 임펠러는,
유체의 흐름을 위한 도관을 형성하는 침수 하우징(submersible housing);
상기 흐름에 의해 회전하도록 상기 도관 내에 위치된, 상기 임펠러들 중 적어도 하나의 임펠러를 포함하는, 상기 하우징에 장착된 터빈; 및
상기 터빈으로부터 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 상기 적어도 하나의 터빈에 연결된 적어도 하나의 전기 발전기
를 포함하는 유체 동역학 발전기의 일부를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 터빈은 선두 단부와 후미 단부를 각각 갖는 제1 임펠러와 제2 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는 상기 도관을 통한 양방향 흐름을 수용하기 위해 서로 인접하여 후미 단부와 동축으로 장착된다.
상기 유체 동역학 발전기는,
하나 이상의 자성 영역(magnetic region)을 갖는 복수의 세장형 부재로서, 상기 세장형 부재는 상기 적어도 하나의 임펠러 주위에 배치되고 상기 적어도 하나의 임펠러에 고정된, 상기 복수의 세장형 부재; 및
상기 자성 영역과 전자기 상호 작용을 위해 배열된 다수의 권선을 포함할 수 있고, 사용 시 상기 임펠러의 회전은 상기 자성 영역을 상기 권선을 지나 이동시켜 상기 권선에 전기 전류를 유도한다.
바람직하게는 상기 임펠러의 최외각 팁(outermost tip) 주위에 임펠러 링(ring)이 배치되고 상기 임펠러 링은 상기 임펠러에 체결되며, 상기 임펠러 링과 상기 임펠러는 동축이다.
바람직하게는 상기 자성 영역을 갖는 세장형 부재는 상기 임펠러 링으로부터 상기 임펠러의 축과 평행하게 연장된다.
상기 유체 동역학 발전기는 바람직하게는 선두 링과 후미 링을 포함하고, 상기 세장형 부재의 선두 팁은 상기 선두 링에 체결되고, 상기 세장형 부재의 선미 팁은 상기 후미 링에 체결된다.
바람직하게는, 상기 도관을 한정하는 벽에는 상기 임펠러 링의 외주를 수용하기 위한 환형 리세스(recess)가 형성된다.
상기 벽에는 선두 및 후미 원통형 개구가 형성될 수 있고, 상기 선두 및 후미 원통형 개구는 상기 세장형 부재와 상기 선두 링 및 상기 후미 링을 수용하기 위해 상기 환형 리세스에 연속되고 상기 환형 리세스로부터 측방향으로 연장된다.
바람직하게는 상기 벽 내에는 상기 권선이 위치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 권선은 상기 선두 및 후미 원통형 개구의 대향하는 측면에 위치된다.
상기 권선은 사용 시 상기 도관을 통해 흐르는 유체와 접촉하는 것이 방지되도록 상기 벽의 재료 내에 밀봉되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 권선에는 케이블이 연결되고 상기 케이블은 상기 하우징 내에 함침되어 상기 하우징을 통해 연결 단자로 연장된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 권선 각각은 강자성 코어를 갖는다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 각각의 임펠러는 임펠러 프레임에 장착되는 유체 동역학 발전기가 제공된다.
상기 임펠러 프레임들 사이에는 구동 휠(drive wheel)이 선회 가능하게 연결되고, 상기 구동 휠은 각각의 임펠러의 액슬에 회전 가능하게 고정될 수 있다.
바람직하게는 상기 전기 발전기는 상기 임펠러 프레임 위에 장착된다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 상기 전기 발전기는 상기 임펠러 프레임 각각에 체결되는 발전기 프레임에 장착된다.
상기 전기 발전기는 도르래(sheave)에 의해 회전하기 위해 상기 도르래에 결합된 회전자를 포함할 수 있다.
상기 구동 휠은 하나 이상의 벨트에 의해 상기 도르래에 결합될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 상기 발전기의 상기 회전자는 상기 도르래가 미리 결정된 속도를 초과하여 회전하는 것에 응답하여 맞물림 해제되도록 배열된 클러치를 통해 상기 도르래에 결합된다.
상기 하우징은 상기 터빈이 위치된 상기 도관을 갖는 선체를 갖게 형성된 폰툰(pontoon)의 일부를 형성할 수 있다.
상기 발전기와 유체가 접촉하는 것을 감소시키기 위해 상기 터빈과 상기 전기 발전기 사이에 하나 이상의 카울(cowl)이 제공될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 상기 폰툰은 상기 선체의 상부 에지 둘레에 장착된 슈라우드(shroud)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유체 동역학 발전기로서,
유체의 흐름을 위한 도관을 한정하는 침수 하우징;
상기 흐름에 의해 회전하도록 상기 도관 내에 위치되는 하나 이상의 임펠러를 포함하는, 상기 하우징에 장착된 터빈; 및
상기 터빈으로부터 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 상기 적어도 하나의 터빈에 결합된 적어도 하나의 전기 발전기로서, 상기 전기 발전기는 하나 이상의 자성 영역을 갖는 복수의 세장형 부재를 포함하고, 상기 세장형 부재는 상기 적어도 하나의 임펠러 둘레에 배치되고 상기 적어도 하나의 임펠러에 고정된, 상기 적어도 하나의 전기 발전기; 및
상기 하우징의 재료 내에 위치되고 상기 자성 영역과의 전자기 상호 작용을 위해 배열된 다수의 권선을 포함하고, 사용 시 상기 임펠러의 회전은 상기 자성 영역을 상기 권선을 지나 이동시켜 상기 권선에 전기 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는 상기 유체 동역학 발전기가 제공된다.
본 발명에 따르는 유체 동역학 발전기는 지금까지 알려진 발전기보다 향상된 유체 흐름으로부터 전력을 수확할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징, 실시예 및 변형은 본 발명을 수행하는데 충분한 정보를 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 제공하는 이하의 상세한 설명으로부터 인식될 수 있을 것이다. 상세한 설명은 어떤 식으로든 본 발명의 전술한 내용의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 상세한 설명은 다음과 같이 다수의 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동역학 발전기의 부분 절개도를 도시한다.
도 2는 도 1의 유체 동역학 발전기의 폰툰의 조립도이다.
도 3은 도 2의 폰툰의 분해도이다.
도 4는 도 1의 유체 동역학 발전기의 하부측의 부분 절개도이다.
도 5는 도 1의 유체 동역학 발전기의 터빈 및 전기 발전기 조립체의 도면이다.
도 6은 터빈 및 전기 발전기 조립체의 임펠러 프레임의 부분 분해도이다.
도 7은 터빈 및 전기 발전기 조립체의 발전기 프레임의 도면이다.
도 8은 터빈 및 전기 발전기 조립체의 구동 휠 및 임펠러의 도면이다.
도 9a는 터빈 및 전기 발전기 조립체의 벨트 장력 조절기(belt tensioner)의 분해도이다.
도 9b는 도 9의 벨트 장력 조절기의 조립도이다.
도 10a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 동역학 발전기의 후미측의 사시도이다.
도 10b는 도 10의 유체 동역학 발전기의 선두측의 사시도이다.
도 11은 도 10a 및 도 10b의 유체 동역학 발전기를 절단한 시상 단면도이다.
도 12는 도 10a 내지 도 11의 유체 동역학 발전기의 전기 발전기 조립체의 도면이다.
도 13은 도 12의 일부 상세도이다.
도 14는 임펠러 및 전기 발전기 케이지의 선두 단부의 사시도이다.
도 15는 임펠러 및 전기 발전기 케이지의 후미 단부의 사시도이다.
도 16은 도 11의 일부 상세도이다.
도 17은 하우징의 벽을 생략하여 전기 발전기 및 임펠러를 드러내는, 도 10a의 유체 동역학 발전기의 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향 유체 동역학 발전기의 도면이다.
도 19는 도 18의 양방향 유체 동역학 발전기의 외부 사시도이다.
도 20은 도 18 및 도 19의 양방향 유체 동역학 발전기의 양방향 임펠러의 도면이다.
도 21은 4개의 블레이드를 갖고, 각각의 블레이드는 헤리컬 나선형 형태를 갖는, 본 발명에 따른 유체 동역학 발전기에 사용될 수 있는 임펠러의 도면이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기의 사시도이다.
도 23은 도 22의 실시예를 따른 시상 단면도이다.
도 24a 및 도 24b는 도 22의 실시예의 디스크 자석 형태의 주변 자성 영역을 갖는 임펠러 및 임펠러 링의 전방 및 후방 사시도이다.
도 25는 도 23의 상세도이다.
도 26은 내부 권선을 드러내는, 도 22의 실시예의 상면도이다.
도 27은 도 26에 대응하는 정면도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유 유체 동역학 발전기(100)를 도시한다. 도 4는 발전기(100)의 하부측의 부분 절개도이다. 넓게 말하면 유체 동역학 발전기(100)는 양방향 터빈(103)(도 4에 도시됨) 및 전기 발전기(25)가 장착된 폰툰(102)으로 구성된다. 도 2는 조립된 상태의 폰툰(102)의 사시도인 반면, 도 3은 분해된 상태의 폰툰(102)을 도시한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 폰툰(102)은 터널(108)이 관통 형성된 선체(106)를 포함한다. 터널(108)은 발전기 장착 개구(110)와 교차한다. 터널(108)의 양 단부에는 원추형 단면의 입구 포트(112 및 114)가 제공된다. 선체(106)의 상부 에지는 주변 폰툰 슈라우드(116)에 끼워진다. 폰툰 슈라우드(116)는 데크(deck)(118)를 수용한다. 데크(118)는 발전기 장착 개구(110)의 상부 단부에 대응하여 상부 단부 주위에 끼워지는 중심 개구(120)를 갖게 형성된다. 힌지 커버(92)는 발전기 장착 개구(110)를 덮어서 사용 동안 물이 내부로 침입하는 것을 방지하도록 제공된다. 지시등(indicator light)(90)이 커버(92) 상부에 장착된다. 지시등은 야간에 폰툰을 찾는 것을 도와주는 비콘(beacon)으로서 작용할 수 있고, 또는 대안적으로 지시등은 발전기의 상태를 멀리서 쉽게 확인할 수 있도록 유체 동역학 발전기(100)가 에너지를 생산하고 있는 동안만 동작하도록 배선될 수 있다.
또한 터빈 카울(112A, 112B)이 폰툰(102)의 일부로서 제공된다. 이제 도 4를 참조하면, 터빈 및 발전기 조립체(104)가 장착된 데크(118)의 하부측의 도면이 제공된다. 이 도면에서, 카울(112A, 112B)은 설치된 위치에 있는 것으로 볼 수 있으며, 이 카울은 상부의 비-침수 전기 발전기(25)로부터 조립체(104)의 침수 임펠러(152A, 152B)를 분리시킨다. 따라서, 이 카울은 터널(108)을 통해 유체 흐름을 제한하는 것을 도와준다.
이제 도 5를 참조하면, 터빈 및 전기 발전기 조립체(104)의 상세도가 도시되어 있다. 도 6 내지 도 10은 이제 설명될 조립체(104)의 다양한 구성 요소를 도시한다.
터빈 및 전기 발전기 조립체(104)는 (도 5에 도시된 바와 같이) 전기 발전기(25)의 외부 하우징(8)이 고정된, 도 7에 가장 잘 도시된, 발전기 프레임(105)을 포함한다. 발전기(25)는 전기 클러치(27)를 통해 도르래(21)에 동축으로 결합된 회전자(10)를 갖는다. 클리치(27)가 맞물린 동안, 즉 정상 동작 동안 도르래(21)의 회전은 발전기(25)의 회전자(10)를 회전시키고 그에 따라 전기 전류를 생산한다. 예상보다 빠른 물의 흐름이 터널(108)을 통과할 때 발생할 수 있는 것으로, 전기 발전기 출력이 미리 결정된 레벨을 초과하면, 클러치(27)는 발전기(25)로부터의 전기 출력에 응답하여 회전자로부터 도르래를 기계적으로 맞물림 해제시킨다.
발전기 프레임(105)은 서로 측면을 맞댄(back-to-back) 터빈 하우징 프레임(12A, 12B)에 장착된다. 회전 가능한 구동 휠(154)은 프레임(12A 및 12B)의 허브(hub)들 사이에 동심으로 장착된다. 더 논의되는 바와 같이 각각의 프레임은 2개의 대향하는 서로 측면을 맞댄 임펠러(152A, 152B) 중 하나를 포획하고, 이 임펠러는 프레임에 대해서는 회전 가능하지만 구동 휠(154)에 대해서는 회전 가능하게 고정된다. 벨트(166A 및 166B)는 도르래(21)와 구동 휠(154)에 걸쳐 루프를 형성하고, 이에 의해 물의 흐름에 응답하여 임펠러가 회전하면 도르래(21)를 회전시켜 발전기(25)에서 전기를 생산한다.
본 발명자는, 시간에 따라 물의 흐름이 양방향인, 바다에 인접한 강어귀 또는 다른 구거와 같은 조수 흐름의 영역에 유체 동역학 발전기가 설치되는 경우, 서로 측면을 맞댄 임펠러(즉, 임펠러(152A, 152B))가 유리하다는 것을 고안하였다. 서로 측면을 맞댄 임펠러는 두 가지 반대 방향 중 하나의 방향으로 흐르는 유체로부터 에너지를 수확할 수 있다. 대안적인 접근법은 제1 방향으로 흐르는 물로부터 에너지를 수확하기 위한 제1 위치로부터 제2 방향으로 흐르는 물로부터 에너지를 수확하기 위한 제2 위치로 터빈이 지지 플랫폼에 대해 선회될 수 있도록 배열된 유체 동역학 발전기를 갖는 것이다. 그러나 이러한 배열은, 마모되기 쉽고 조수 영역에 연속적인 주기적인 동작을 요구하는 육중한 선회 조립체를 추가할 것을 포함하는 것으로 실현된다.
유체 흐름 영역에 사용하기 위한 유체 동역학 발전기를 제공하는 문제를 해결하기 위한 다른 접근법은 180°로 쉽게 회전될 수 있는 부유 플랫폼을 제공하는 것이다. 그러나 180°로 빈번히 회전되어야 하는 플랫폼을 앵커링하는 것과 관련된 문제가 있다. 특히 이러한 회전이 원격 장소로부터 어떻게 이루어지는지 또는 시간에 따른 변화와 어떻게 자동으로 일치하는지는 분명하지 않다. 따라서, 본 발명의 현재 설명된 실시예의 일부를 형성하는 서로 측면을 맞댄 임펠러는 조수 흐름과 같은 양방향 유체 흐름이 만나는 곳에서 유리하다.
각각의 프레임(12A, 12B)은 동일하고 예시적인 프레임(12)은 도 6에 도시되어 있다. 프레임(12)은 4개의 등간격의 스포크(spoke)를 갖는 링(130)으로 구성되고, 스포크는 링으로부터 방사상 내측으로 중심 허브(134)로 연장된다. 허브(134)는 구동 휠(154)의 스핀들(156)의 각각의 단부(158A, 158B)(도 8에 가장 잘 도시됨)를 저널링(journalling)하기 위한 대향하는 동축 개구를 갖게 형성된다.
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 대향하는 제1 및 제2 장착 부재(136 및 137)는 프레임(12)의 링(130)으로부터 상방 및 외측으로 발산한다. 장착 부재(136 및 137)의 원격 단부는 각각의 쌍의 상부 장착 판(138A 및 138B)에 의해 장착 프레임(105)에 체결된다. 장착 프레임(105)은 각각의 장착 프레임(12A 및 12B) 각각의 링 장착 판(150A 및 150B)에 각각 체결되는 하부 장착 판(140A 및 140B)을 더 포함한다.
피라미드 형상 스파이더(pyramidal shaped spider)(125A 및 125B)가 각각의 프레임(12A 및 12B)의 링(130A, 130B)으로부터 측방향으로 연장된다. 각각의 스파이더는 임펠러(152)의 액슬(163)의 선두 단부(165)를 수용하기 위한 리세스를 갖게 형성된 칼라(13)에 외측으로 수렴하는 4개의 세장형 부재(128)로 구성된다.
도 8을 참조하면, 구동 휠(154)의 스핀들(156)의 각각의 단부(158B 및 158A)는 각각의 임펠러(152A 및 152B)의 액슬(163A, 163B)의 정사각형 단면의 근위 단부(162A, 162B)를 각각 수용하는 정사각형 단면의 보어(bore)(160A, 160B)를 갖게 형성된다. 따라서, 구동 휠(154) 및 각각의 서로 측면을 맞댄 임펠러(152A 및 152B)는 서로 회전 방향으로 고정된 것으로 실현된다. 그 결과, 임펠러들 중 하나의 임펠러를 가로지르는 유체 흐름은 임펠러와 구동 휠(1542)을 모두 일체로 회전시킨다.
구동 휠(154)의 외주는 V-프로파일 구동 벨트(166A 및 166B)를 수용하기 위한 한 쌍의 V 형상 홈(groove)을 갖게 형성된다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 구동 벨트(166A 및 166B)는 구동 휠(154) 위에 및 발전기 풀리(21) 위에 루프를 형성한다. 따라서 구동 휠(154)의 회전은 벨트(166A 및 166B)를 통해 도르래(21)를 회전시키고 이에 따라 클러치(27)를 통해 발전기 회전자(10)를 회전시켜 이에 의해 발전기(25)에서 전기 전류를 생산하도록 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 터빈 하우징 프레임(12B 및 12B)에 장착된 장력 조절 조립체(170)가 제공된다. 장력 조절 조립체(170)는 벨트(166A 및 166B) 각각에 장력 압력을 가하여 벨트와 구동 휠(154)과 발전기 풀리(21) 사이의 미끄러짐(slip)을 감소시키기 위해 스프링(도시되지 않음)에 의해 편향된(biased) 롤러(172)를 포함한다.
도 8에서 가장 잘 보이는 바람직한 임펠러(152)는 중심 액슬(163)에 대해 서로 90ㅀ 회전 방향으로 오프셋된 4개의 분리된 원추형 헬리컬 블레이드(153)를 포함한다. 각각의 블레이드(153)는 액슬(163)의 선두 단부(165)에 인접하여 더 작은 블레이드 반경, 및 액슬(163)의 후미 단부(162)에 인접하여 더 큰 블레이드 반경을 갖는다. 선두 단부(165)를 향해 각각의 블레이드의 반경을 감소시키는 것은, 예를 들어, 이격된 블레이드 부분들 사이의 난류를 최소화하는 것에 의해 유체 흐름으로부터 전력 추출 효율을 향상시키는데 도움이 된다고 믿어진다. 각각의 블레이드(153)는 나선형 리브(159) 및 방사형 리브(161)를 갖게 형성된다. 리브(159 및 161)는 임펠러를 따르는 유체 흐름을 액슬(163)을 중심으로 기계적 회전으로 전환할 때 임펠러의 효율을 향상시키는 것으로 생각된다.
서로 90도 오프셋된 4개의 블레이드는 사용 시 터빈을 통해 흐르는 물로부터 가능한 많은 에너지를 포획하는 데 도움을 주기 위해 협력한다.
사용 시, 부유 유체 동역학 발전기(100)는 적절한 조수 영역으로 견인되고 도 1에 도시된 바와 같이 부두(91)와 같은 구조물에 제 위치에 앵커링되거나 고정된다.
화살표(98)로 표시된 방향으로 터널(108)을 통한 물의 흐름은 임펠러(152A)를 도 1에서 화살표(94)로 표시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전시킨다. 임펠러(152A)의 회전은 구동 휠(154)을 반시계 방향으로 회전시켜 도르래(21)를 반시계 방향으로 회전시키고 이 도르래의 회전은 전기 클러치(27)를 통해 발전기(25)의 회전자(10)를 회전시켜 발전기에서 전기 전류를 생산하도록 한다. 발전기(10)로부터 전기 케이블은 유체 동역학 발전기(100)로부터 생산된 전기를 다른 위치에서 사용하기 위해 운반한다.
터널(108)을 통한 물의 흐름이 화살표(96)로 표시된 바와 같이 반대 방향으로 진행하는 경우, 그 흐름은 제2 임펠러(152B)의 선두 단부에 충돌하여 제2 임펠러를 회전시킨다. 임펠러(152B)의 회전은 구동 휠(154)을 시계 방향으로 회전시켜 도르래(21)를 시계 방향으로 회전시키고 이 도르래의 회전은 전기 클러치(27)를 통해 발전기(25)의 회전자를 회전시켜 발전기에서 전기 전류를 생산하도록 한다. 직류 전류 발전기가 사용되는 경우 발전기의 출력의 극성은 터널을 통한 유체 흐름 방향의 반전에 따라 반전되는 것으로 실현된다. 그리하여, 생산된 전기의 의도된 용도에 따라 적절한 정류 또는 반전 회로를 통합하는 것이 바람직할 수 있다.
설명된 본 발명의 실시예가 유용하지만, 발명자는 터빈 회전을 시작하기 위해서는 높은 관통 흐름이 필요하다는 것을 발견했다. 그 이유는 임펠러와 전기 발전기 사이의 벨트 결합이 미끄러짐을 피하기 위해 상당히 타이트한 것 때문이라고 생각된다. 그 결과, 본 발명자는 이제 설명되는 본 발명의 더욱 바람직한 실시예를 고안하였다.
도 10a 내지 도 11을 참조하면, 침수 하우징(202)을 포함하는 유체 동역학 발전기(200)가 도시되어 있다. 하우징은 일반적으로 물인 유체의 흐름을 위한 도관(206)을 한정하는 원통형 벽(204)을 갖게 형성된다. 원통형 벽(204)의 선두측(207)은 흡기 슈라우드(208)에 연속된다. 흡기 슈라우드(208)는, 도관(206)의 선두측(207)을 향해 수렴하고 이 선두측에 연속되는 넓은 선두 흡기측(210)을 갖는 절두 원추형 형태를 갖는다. 슈라우드(208)의 내부 측벽의 일부분(212) 및 도관의 측벽(204)의 선두 부분(214)은 유체가 슈라우드(208)의 흡기측(210)으로부터 도관(206)을 통해 진행할 때 유체의 속도를 증가시키기 위해 안쪽으로 휘어져 있다.
터빈(216)은 도관(206) 내의 하우징에 장착된다. 터빈(216)은 도관(206) 내에 위치된 적어도 하나의 임펠러(218)를 포함한다. 임펠러(218)는 액슬(220)을 갖게 형성되고, 이 임펠러는, 측벽(204)으로부터 액슬(220)의 반대 단부로 연장되고 액슬에 저널링되는 지지체(222)에 의해 제 위치에 유지된다. 임펠러(218)는 액슬 주위에 배치된 복수의 나선형 헬리컬 블레이드(214)를 포함한다. 도 11에 도시된 측면 프로파일에서, 블레이드(214)의 외측 에지는 파선(226)으로 지시된 바와 같이 임펠러(218)의 선두 단부(230)로부터 후미 단부(232)로 가면서 거리에 따라 직경이 어느 정도 지수 함수적으로 증가한다. 본 발명자는 임펠러(218)의 형상이 도관을 통해 흐르는 유체로부터 에너지를 임펠러의 회전 에너지로 효율적으로 전환하는 데에 특히 유리하다는 것을 발견하였다.
도 12는 이제 설명되는 바와 같이 터빈(216)으로부터 회전 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 적어도 하나의 터빈(216)에 연결된 유체 동역학 발전기(200)의 전기 발전기(234)를 도시한다.
발전기는 그 길이를 따라 위치된 디스크 자석(238)의 형태로 하나 이상의 자성 영역을 각각 갖는 복수의 세장형 부재(236)를 포함한다.
발전기(234)는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 임펠러(218)의 최외각 팁 주위에 위치되고 임펠러 링(240)과 임펠러(218)가 동축으로 서로에 대해 고정되도록 임펠러(240)에 체결된 임펠러 링(240)을 포함한다.
디스크 자석(238)을 갖는 세장형 부재(236)는 임펠러 링으로부터 외측으로 임펠러(218)의 축과 평행하게 연장된다.
발전기의 구조적 완전성을 향상시키기 위해, 선두 링(242)과 후미 링(244)이 제공되고, 각각의 링은 임펠러 링(240)과 동축이다. 세장형 부재(236)의 선두 팁은 선두 링(242)에 체결되고, 세장형 부재(236)의 후미 팁은 후미 링(244)에 체결된다.
세장형 부재(236)는 적어도 하나의 임펠러 둘레에 배치되어, 임펠러 링과 선두 링 및 후미 링과 함께, 임펠러(218)에 고정된, 도 13 및 도 14에서 식별되는, 원통형 케이지(246)를 형성하는 바아(bar)를 효과적으로 포함한다. 임펠러(218)는 원통형 케이지(246)와 함께 하우징에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 세장형 부재와 다양한 링의 그 어느 것도 전기 전도성 재료로 제조되지 않는다.
도 12 및 도 13을 다시 참조하면, 케이지(246)에 더하여, 발전기(234)는, 더 간단히 논의될 바와 같이 유체 도관을 한정하는 하우징의 벽에 유지되고 디스크 자석(238)과 전자기 상호 작용을 위해 배열되는 다수의 권선(248)으로 더 구성된다. 그 결과, 임펠러(218)의 회전은 자성 영역, 즉 디스크 자석(238)을 권선(248)을 지나 이동시켜, 각각의 권선의 전도체(249)가 자석(238)과 관련된 자속을 차단하여 권선에 전기 전류를 유도하도록 한다. 권선은 각각 철심 코어(250)와 같은 강자성 코어를 갖는다. 권선은 발전기에 요구되는 출력 전압에 따라 병렬 또는 직렬로 또는 병렬 및 직렬 그룹으로 연결될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 현재 설명되는 바람직한 실시예에서 권선은 2개의 대향하는 권선 열(251a, 251b)의 그룹으로 배열되고, 각각의 그룹은 임펠러 링과 선두 링 및 후미 링의 축에 평행하게 연장된다. 세장형 부재(236)와 디스크 자석(238)이 통과하기에 충분한 갭(252)이 대향하는 열의 권선 단부들 사이에 제공된다.
도 16은 도관 벽(204)의 일부분을 절단한 상세 단면도이다. 벽(204)에는 임펠러 링(240)의 외주를 수용하는 환형 리세스(254)가 형성된 것을 볼 수 있다.
선두 및 후미 원통형 개구(256, 258)는 벽(204)에 형성되고, 환형 리세스(254)에 연속되고, 이 환형 리세스로부터 측방향으로 연장된다. 선두 및 후미 원통형 개구(246, 258)는 세장형 부재(236), 디스크 자석(238) 및 또한 선두 링(242)과 후미 링(244)을 수용한다.
권선(248)은 선두 및 후미 원통형 개구의 대향하는 측의 벽 내에 위치되는 것이 볼 수 있다. 이 벽은 취입 플라스틱 또는 유리 섬유와 같은 내구성 있는 합성 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.
그 결과 철심 코어(250)를 포함하는 권선(248)은 사용 시 도관을 통해 흐르는 유체와 접촉하는 것이 방지되도록 벽의 재료 내에 밀봉된다.
권선에 연결된 케이블은 하우징의 벽 내에 함침되어 사용되고, 사용 시 발전기(200)에 의해 생산된 전기 전력을 인출하기 위해 연결 단자로 연장된다.
이제 도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향 유체 동역학 발전기(201)가 도시되어 있다. 유체 동역학 발전기(201)는 제1 슈라우드(208a) 및 제2 슈라우드(208b)를 포함하고, 선두 단부와 후미 단부를 각각 갖는 제1 임펠러(218a)와 제2 임펠러(218b)(도 20에 상세히 도시됨)를 포함하는 터빈(216)을 구비하고, 상기 임펠러는 도관(206)을 통한 양방향 흐름을 수용하기 위해 서로 인접하여 후미 단부와 동축으로 장착된다는 것을 제외하고는 전술된 유체 동역학 발전기(200)와 유사하게 구성된다. 양방향 유체 동역학 발전기(201)의 전기 발전기는 도 12의 전기 발전기(234)의 것과 완전히 유사하다.
도 21에 도시된 바와 같이, 사용 시 임펠러를 가로질러 흐르는 유체로부터 에너지를 포획하는 것을 돕기 위해 각각의 임펠러의 블레이드 위에 리브 또는 다른 돌출부가 배치된다.
이 리브는 도 21에 도시된 바와 같이 하나 이상의 방사형 리브 및 하나 이상의 나선형 리브를 포함할 수 있다.
대안적으로, 블레이드는 거친 표면을 가질 수 있다.
예를 들어, 블레이드는 다음 웹사이트에서 이용 가능할 수 있는 "Xtreme Polyurea AX 3500 Pure Polyurea Industrial"과 같은 빠른 경화 신속 경화 폴리우레아를 분무하는 것에 의해 거칠게 만들어질 수 있다:
https://www.xtremecoatings.com.au/index.php/industrial/on-site-coatings(2017년 12월 8일 검색).
사용 시, 단방향 유체 동역학 발전기(200) 또는 양방향 형태의 유체 동역학 발전기(201)는 요우 조절 마운트(yaw adjust mount)(211)에 의해 적절한 폰툰 또는 둑 아래에 장착된다. 요우 조절 마운트는 유체 동역학 발전기의 하우징이 하우징을 통해 도관을 주변 물 흐름과 가장 잘 정렬되도록 회전될 수 있도록 선회부를 포함한다. 물이 슈라우드를 통해 도관으로 흐름에 따라 슈라우드가 좁아지는 것에 따라 물은 속도가 증가하여 임펠러를 회전시킨다. 임펠러가 회전함에 따라, 임펠러 링에 의해 임펠러의 외부 팁에 체결된 케이지가 또한 회전하게 된다. 따라서, 케이지의 바아 및 이와 함께 디스크 자석이 대향하는 권선 사이를 통과하여 권선에 전기 전류를 유도한다. 전기 전류는 전기 분배 네트워크에 배선 연결되거나 현장에서 배터리를 충전하거나 또는 다른 사용을 위해 적절한 케이블에 의해 연결 상자로 인출된다.
도 22 내지 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 동역학 발전기(300)를 도시한다. 유체 동역학 발전기(300)는 침수 하우징(302)을 포함한다. 하우징은 일반적으로 물인 유체의 흐름을 위한 도관(306)을 한정하는 원통형 벽(304)을 갖게 형성된다. 원통형 벽(304)의 선두측(307)은 흡기 슈라우드(308)에 연속된다. 흡기 슈라우드(308)는 도관(306)의 선두측(307)을 향하여 수렴하고 선두측에 연속되는 넓은 선두 흡기측을 갖는 절두 원추형 형태를 갖는다.
터빈(316)은 유체 동역학 발전기(200 및 201)에 대해 유사하게 설명된 것과 동일한 방식으로 도관(306) 내의 하우징에 장착된다. 터빈(316)은 도관(306) 내에 위치된 적어도 하나의 임펠러(318)를 포함한다. 임펠러(318)는 액슬을 갖게 형성되고, 임펠러는, 측벽(304)으로부터 액슬의 반대 단부로 연장되고 발전기(200 및 201)에 대해 전술한 바와 같이 액슬에 저널링되는 지지체(322)에 의해 제 위치에 유지된다. 임펠러(318)는 전술된 바와 같이 임펠러(218)와 완전히 유사하다.
유체 동역학 발전기(300)는, 도 24 및 도 25의 정면도 및 배면도에서 볼 수 있는 바와 같이 임펠러(318)의 최외각 팁 주위에 위치되고, 임펠러 링(340)과 임펠러(318)가 동축으로 서로에 대해 고정되도록 임펠러에 체결된 임펠러 링(340)을 포함하는 전기 발전기를 포함한다.
자석(338)은 임펠러 링(340)의 양측에 위치되고 임펠러(381)의 액슬에 평행하게 향한다.
전기 발전기(334)는, 유체 도관을 한정하는 하우징의 벽에 유지되고 임펠러 링의 자석(338)과 전자기 상호 작용하도록 배열되는 다수의 권선(348)으로 더 구성된다. 도 25는 도관 벽(304)의 일부를 통한 상세 단면도이다. 벽(304)에는 임펠러 링(340)의 외주를 수용하는 환형 리세스(354)가 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 2개의 대향하는 권선 극성 어레이(351a, 351b)가 환형 리세스(354)의 대향하는 측에 인접한 벽에 배열된다.
그 결과, 임펠러(318)의 회전은 임펠러 링(340)을 회전시켜, 자성 영역, 즉 자석(338)을 권선(348)을 지나 이동시켜, 각각의 권선의 전도체(349)가 자석(338)과 관련된 자속을 차단하여 권선에 전기 전류를 유도한다. 권선은 각각 철심 코어(350)와 같은 강자성 코어를 갖는다. 권선은 발전기에 요구되는 출력 전압에 따라 병렬 또는 직렬로 또는 병렬 및 직렬 그룹으로 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이 도 26 및 도 27에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 권선(348)은 2개의 대향하는 권선 극성 어레이(351a, 351b)로 배열되고, 각각의 극성 어레이의 권선의 코어는 임펠러 링과 임펠러의 축에 평행하게 연장된다.
권선(348)은 벽(304)에 형성된 환형 리세스(354)의 대향하는 측의 벽 내에 위치되는 것을 볼 수 있다. 벽(304)은 바람직하게는 취입 플라스틱 또는 유리 섬유와 같은 내구성 있는 합성 재료로 만들어진다.
그 결과 철심 코어(350)를 포함하는 권선(348)은 사용 시 도관을 통해 흐르는 유체와 접촉하는 것이 방지되도록 벽의 재료 내에 밀봉된다.
권선에 연결된 케이블은 하우징의 벽 내에 함침되어, 사용 시 발전기(300)에 의해 생산된 전기 전력을 인출하기 위해 연결 단자로 연장된다.
유체 동역학 발전기(300)는 예를 들어 전술된 발전기(200)와 유사하게 사용된다.
법령에 따라, 본 발명은 구조적 또는 방법적 특징에 다소 특정된 언어로 기술되었다. "포함하고"라는 용어 및 "포함하는" 및 "로 구성된" 같은 변형어는 개방형 의미로 전체에 걸쳐 사용되고, 임의의 특징이 추가되는 것을 배제하지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 기술된 수단이 본 발명을 실시하는 바람직한 형태를 포함하기 때문에 도시되거나 설명된 특정 특징으로 제한되지 않는 것으로 이해된다.
따라서, 본 발명은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 해석되는 첨부된 청구 범위의 적절한 범위 내에서 임의의 형태 또는 변형으로 청구된다.
본 명세서 및 청구 범위(존재하는 경우)에서, 문맥 상 달리 요구하지 않는 한, "실질적으로" 또는 "약"이라는 용어는 이 용어에 의해 한정된 범위의 값으로만 제한되지 않는 것으로 이해된다.
본 발명의 임의의 실시예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 본 발명을 제한하려고 의도된 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 설명된 임의의 실시예에 다양한 다른 변경 및 변형이 가해질 수 있는 것으로 이해된다.
100; 유체 동역할 발전기 102; 폰툰
103; 터빈 104; 조립체
105; 발전기 프레임 108; 터널
112A, 112B; 터빈 카울 125A, 125B; 스파이터
128; 세장형 부재 130; 링
134; 중심 허브 136; 장착 부재
152A, 152B; 침수 임펠러 154; 구동 휠
153; 원추형 헬리컬 블레이드 159; 나선형 리브
161; 방사형 리브 163A, 163B; 액슬
166A, 166B; 구동 벨트

Claims (30)

  1. 선두 단부로부터 후미 단부를 향해 공통 액슬 주위에 배치된 복수의 나선형 헬리컬 블레이드를 포함하는 유체 동역학 터빈용 임펠러로서, 상기 블레이드의 반경은 상기 선두 단부로부터 상기 후미 단부로 가면서 증가하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 반경은 상기 선두 단부로부터 상기 후미 단부로 가면서 기하급수적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용 시에 상기 임펠러를 가로질러 흐르는 유체로부터 에너지를 포획하는 것을 돕기 위해 상기 블레이드 위에 리브(rib)가 배치되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리브는 하나 이상의 방사형 리브 및 하나 이상의 나선형 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 리브의 표면은 사용 시에 상기 임펠러를 가로질러 흐르는 유체로부터 에너지를 포획하는 것을 돕기 위해 거칠게 만들어진 것을 특징으로 하는 임펠러.
  6. 유체 동역학 발전기로서,
    유체의 흐름을 위한 도관을 한정하는 침수 하우징(submersible housing);
    상기 흐름에 의해 회전하도록 상기 도관 내에 위치된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 임펠러를 포함하는 상기 하우징에 장착된 터빈; 및
    상기 터빈으로부터 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 상기 적어도 하나의 터빈에 연결된 적어도 하나의 전기 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 터빈은 선두 단부와 후미 단부를 각각 갖는 제1 임펠러와 제2 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러들은 상기 도관을 통한 양방향 흐름을 수용하기 위해 서로 인접하여 후미 단부와 동축으로 장착되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 임펠러 주위에 배치되고 상기 임펠러에 고정된 복수의 자성 영역(magnetic region)을 포함하고;
    상기 자성 영역과 전자기 상호 작용을 위해 배열된 다수의 권선을 포함하고, 사용 시 상기 임펠러의 회전은 상기 자성 영역을 상기 권선을 지나 이동시켜 상기 권선에 전기 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 자성 영역을 갖는 세장형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 임펠러의 최외각 팁(outermost tip)에 임펠러 링(ring)이 배치되고 상기 임펠러 링은 상기 임펠러에 체결되며, 상기 임펠러 링과 상기 임펠러는 동축인 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자성 영역은 상기 임펠러 링 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 자성 영역을 갖는 세장형 부재는 상기 임펠러 링으로부터 상기 임펠러의 축과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  13. 제10항 또는 제12항에 있어서, 선두 링과 후미 링을 포함하고, 상기 세장형 부재의 선두 팁은 상기 선두 링에 체결되고, 상기 세장형 부재의 후미 팁은 상기 후미 링에 체결되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  14. 제10항, 제12항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도관을 한정하는 벽에는 상기 임펠러 링의 외주를 수용하기 위한 환형 리세스(recess)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 벽에는 선두 및 후미 원통형 개구가 형성되고, 상기 선두 및 후미 원통형 개구는 상기 세장형 부재와 상기 선두 링 및 후미 링을 수용하기 위해 상기 환형 리세스에 연속되고 상기 환형 리세스로부터 측방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 벽 내에는 권선이 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 권선은 상기 선두 및 후미 원통형 개구의 대향하는 측에 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 권선은 사용 시 상기 도관을 통해 흐르는 유체와 접촉하는 것이 방지되도록 상기 벽의 재료 내에 밀봉되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  19. 제8항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선에 연결된 케이블을 포함하고, 상기 케이블은 상기 하우징 내로 함침되어 상기 하우징을 통해 연결 단자로 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  20. 제8항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선 각각은 강자성 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  21. 제7항에 있어서, 각각의 임펠러는 임펠러 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 임펠러 프레임들 사이에 선회 가능하게 연결된 구동 휠을 포함하고, 상기 구동 휠은 각각의 임펠러의 액슬에 회전 가능하게 고정된 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  23. 제21 항 또는 제22항에 있어서, 상기 전기 발전기는 상기 임펠러 프레임 위에 장착되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 전기 발전기는 상기 임펠러 프레임 각각에 체결되는 발전기 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 전기 발전기는 도르래에 의해 회전하기 위해 상기 도르래에 결합된 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  26. 제25항에 있어서, 상기 구동 휠은 하나 이상의 벨트에 의해 상기 도르래에 결합되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  27. 제26항에 있어서, 상기 발전기의 상기 회전자는 상기 도르래가 미리 결정된 속도를 초과하여 회전하는 것에 응답하여 맞물림 해제되도록 배열된 클러치를 통해 상기 도르래에 결합되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  28. 제6항, 제7항 및 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 터빈이 위치되는 상기 도관을 갖는 선체를 갖게 형성된 폰툰(pontoon)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  29. 제28항에 있어서, 상기 발전기와 유체가 접촉하는 것을 감소시키기 위해 상기 터빈과 상기 전기 발전기 사이에 하나 이상의 카울(cowl)이 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
  30. 유체 동역학 발전기로서,
    유체의 흐름을 위한 도관을 한정하는 침수 하우징;
    상기 흐름에 의해 회전하도록 상기 도관 내에 위치된 적어도 하나의 임펠러를 포함하는, 상기 하우징에 장착된 터빈; 및
    상기 터빈으로부터 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 상기 적어도 하나의 터빈에 결합된 적어도 하나의 전기 발전기로서, 상기 전기 발전기는 상기 임펠러 주위에 및 상기 임펠러에 고정된 링을 포함하고, 상기 링은 하나 이상의 자성 영역을 갖는, 상기 적어도 하나의 전기 발전기; 및
    상기 하우징에 형성되고 상기 링의 외주를 수용하는 환형 리세스;
    상기 자성 영역과 전자기 상호 작용을 위해 상기 환형 리세스에 인접하여 상기 하우징의 재료 내에 위치된 다수의 권선을 포함하고, 사용 시 상기 임펠러의 회전은 상기 자성 영역을 상기 권선을 지나 이동시켜 상기 권선에 전기 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학 발전기.
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