TW201606194A - 用於水流電源產生系統的運輸及維護之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種水流電源產生系統，其包含至少一或更多個浸沒漂浮室、與該一或更多個浸沒漂浮室進行連通而佈置的一或更多個浸沒感應式電源產生單元、與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通而佈置的一或更多個葉輪、與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通而佈置的一或更多個主體框架部件及與該一或更多個主體框架部件進行連通而佈置的一或更多個葉輪旋轉構件。也揭示出一起地、個別地或與所揭示系統進行不同組合的各種有用的結構。也揭示出用於運輸及維護系統或系統的個別組件及子系統的方法。

Description

用於水流電源產生系統的運輸及維護之系統及方法
本發明大體係關於可再生能電源產生系統，且在特定但非限制性實施例中，來詳述用於運輸及維護水流電源產生系統的方法及構件。
除本揭示案中闡述之說明性實施例外，本文描述與主張的許多系統與子系統係個別地適用於使用習知的發電機驅動系統及產生電源的其他構件之系統。
隨著化石燃料之成本上升及全球經濟及工業內能量需求增加，吾人正在不斷地尋求更有效的開發能源之不同方法。吾人對可再生的替代能源有特別的興趣，像是太陽能發電系統、風力發電廠、潮汐發電機、波浪發電機與自螯合氫獲得電源之系統。
儘管如此，此等能源仍不能在商業規模上將持續電源遞送至廣布區域。此外，一些所提出的技術(像是涉及海水提純之氫動力系統)目前在轉化過程中消耗的電源大於在 過程終點處輸出的電源。
像是源於甲烷之氫之其他技術產生與意欲替代之基於常規碳氫化合物的技術相比為相等或更大的化石燃料排放量，且像是基於太陽與風力的系統之另外的其他技術需要如此持續地暴露於日光或風，以至於商業效益目前是受限制的。
一個所提出之替代能源系統涉及自例如具有2m/s或以上之高峰流速之流之快速移動之水流獲得的水力發電之治理。
然而在實務中，現有的水下電源產生裝置已被證明為不足的，即使是在安裝於流速一貫飛快的位置的情況下。此情況至少部分地由於缺乏產生電源之有效構件及先前缺乏用於補償在水下電源產生系統與附屬的陸地或水沖電源中繼站之間不相容性所必需之適當的變電系統兩者。
現有的葉輪(impeller)設計與水沖電源產生機構亦普遍被證明為不足的，因為不能提供充足的能源產生或針對最大或快速流的充分穩定性。
為了自流動的洋流中捕獲大量的動能，必須有寬闊的受影響地區。因此，現有的海上葉輪設計已採用以重金屬及複合金屬技術製造之過大、過重且過於昂貴的結構。此外，這些海上葉輪由於葉輪葉(impeller blade)尖端穿過周圍水域移動而產生空蝕問題。
另一個重要的問題一直是與自水流獲得能量而不損害周圍水生生物(像是礁、海洋葉群、魚群等)相關之環境問題。
故對克服此領域中當前存在的問題且以安全、可靠與環境友好型方式產生且相容地傳送大量電源至中繼站之水流電源產生系統及附屬子系統存在重要的但至今未滿足的需求。亦需要安全且高效的現場配置、可靠且可再生的系泊系統，以及安裝與維護此等系統的方法與構件。
在一個示例性實施例中，一種水流電源產生系統包含：一或更多個浸沒漂浮室；一或更多個浸沒感應式電源產生單元，該一或更多個浸沒感應式電源產生單元是與該一或更多個浸沒漂浮室進行連通(in communication with)而佈置；一或更多個葉輪，該一或更多個葉輪是與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通而佈置；一或更多個主體框架部件，該一或更多個主體框架部件是與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通而佈置；及一或更多個葉輪旋轉構件，該一或更多個葉輪旋轉構件是與該一或更多個主體框架部件進行連通而佈置。
另一示例性實施例包含一種水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統至少部分地被浸沒於一水體(body of water)，及藉由該一或更多個葉輪旋轉構件來旋轉該一或更多個浸沒感應式電源產生單元與該一或更多個葉輪，以致於在該水流電源產生系統的維護期間該一或更多個葉輪是(i)在水的波浪表面之上及(ii)近似平行於該水的波浪表面而旋轉。
另一示例性實施例包含一種水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統至少部分地被浸沒於一水體，及藉由 該一或更多個葉輪旋轉構件來旋轉該一或更多個浸沒感應式電源產生單元與該一或更多個葉輪，以致於在該水流電源產生系統的運輸或搬遷期間該一或更多個葉輪是(i)在水的波浪表面之上及(ii)近似平行於該水的波浪表面而旋轉。
另一示例性實施例包含一種水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統被浸沒於一水體，該水體是在水的波浪表面與水底表面的主體之間，及佈置該一或更多個葉輪旋轉構件，以致於在電源產生操作期間該一或更多個葉輪是近似垂直於該水的波浪表面而定向。
另一示例性實施例包含一種水流電源產生系統，其中該一或更多個葉輪旋轉構件進一步包含一或更多個可旋轉軸。
另一示例性實施例包含一種水流電源產生系統，其中該一或更多個葉輪旋轉構件進一步包含一或更多個鎖定機制。
另一示例性實施例包含一種水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統進一步包含：一或更多個浸沒漂浮室，該等浸沒漂浮室中之一或更多者進一步包含一或更多個浮力流體隔離室，及其中該等浮力流體隔離室中之一或更多者進一步包含：在該一或更多個浮力流體隔離室中佈置的一浮力流體、一浮力流體進氣閥、一浮力流體出氣閥及一浮力流體控制構件。
另一示例性實施例包含一種維護一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法包含以下步驟：與一或 更多個葉輪進行連通來佈置一或更多個浸沒感應式電源產生單元；與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通來佈置一或更多個可旋轉框架；升起該一或更多個浸沒感應式電源產生單元，以致於該一或更多個葉輪被升起露出水面；及旋轉該一或更多個可旋轉框架，以致於該一或更多個葉輪是(i)在水的表面之上及(ii)近似平行於該水的表面而佈置。
另一示例性實施例包含一種維護一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
另一示例性實施例包含一種維護一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一鎖定旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
另一示例性實施例包含一種維護一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一氣動旋轉控制構件進行連通而佈置。
另一示例性實施例包含一種維護一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一液壓旋轉控制構件進行連通而佈置。
另一示例性實施例包含一種運輸一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法包含以下步驟：與一或更多個葉輪進行連通來佈置一或更多個浸沒感應式電源產生單元；與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通來 佈置一或更多個可旋轉框架；升起該一或更多個浸沒感應式電源產生單元，以致於該一或更多個葉輪被升起露出水面；及旋轉該一或更多個可旋轉框架，以致於該一或更多個葉輪是(i)在水的表面之上及(ii)近似平行於該水的表面而佈置。
另一示例性實施例包含一種運輸一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
另一示例性實施例包含一種運輸一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一鎖定旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
另一示例性實施例包含一種運輸一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一氣動旋轉控制構件進行連通而佈置。
另一示例性實施例包含一種運輸一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一液壓旋轉控制構件進行連通而佈置。
101‧‧‧水流電源產生系統
102‧‧‧漂浮管
103‧‧‧壓載管
104‧‧‧電源產生單元
105‧‧‧葉輪
106‧‧‧系纜
201‧‧‧電源產生系統
202‧‧‧葉輪
301‧‧‧壓載系統
302‧‧‧空氣控制源
303‧‧‧第一隔離室
304‧‧‧第二隔離室
305‧‧‧饋送管線
306‧‧‧隔離室
307‧‧‧安全閥
308‧‧‧水流閥
309‧‧‧排氣閥
310‧‧‧管線
401‧‧‧系統
402‧‧‧第一漂浮管
403‧‧‧第二漂浮管
404‧‧‧主體部分
405‧‧‧端蓋單元
406‧‧‧端蓋單元
407‧‧‧後葉輪
408‧‧‧前葉輪
409‧‧‧系纜部件
410‧‧‧錨定系纜
411‧‧‧錨定部件
501‧‧‧葉輪
502‧‧‧轂或軸部分
503‧‧‧第一環部件
504‧‧‧翅部件
505‧‧‧間隙
506‧‧‧第二環部件
507‧‧‧翅片
508‧‧‧間隙
509‧‧‧近似圓環
510‧‧‧翅片與間隙
511‧‧‧翅片與間隙
512‧‧‧翅片與間隙
513‧‧‧翅片
514‧‧‧間隙空間
515‧‧‧環部件
601‧‧‧防水蓋件
602‧‧‧翅片
603‧‧‧方框內區域
701‧‧‧示例性實施例
702‧‧‧翅片
703‧‧‧間隙
704‧‧‧翅片
705‧‧‧間隙
706‧‧‧翅片
707‧‧‧間隙
708‧‧‧翅片
709‧‧‧間隙
801‧‧‧系統
802‧‧‧葉輪
803‧‧‧葉輪
901‧‧‧葉輪
902‧‧‧葉輪
1200‧‧‧系統
1201‧‧‧箱
1202‧‧‧箱
1203‧‧‧框架
1204‧‧‧框架
1205‧‧‧葉輪
1206‧‧‧葉輪
1207‧‧‧漂浮室
1208‧‧‧連接部件
1210‧‧‧旋轉構件
1211‧‧‧系泊纜
藉由參考隨附圖式，將更好地理解本文所揭示之實施例，且許多目標、特徵結構與優點對熟習此項技術者係顯而易見的。
第1圖係根據本發明之一個示例性實施例之水流電源能量產生系統之側視圖。
第2圖係根據本發明之第二示例性實施例之水流電源能量產生系統之前視圖。
第3圖係根據本發明之第三實施例之具有複數個迷宮型隔離室之壓載管之平面圖。
第4A圖係根據本發明之第四示例性實施例之水流電源能量產生系統之俯視圖。
第4B圖係描繪於第4A圖中之示例性實施例之俯視圖，進一步包括相關的系纜錨定系統。
第5圖係適合與浸沒式或水沖電源產生系統連用的示例性葉輪系統實施例之前視圖。
第6圖係描繪於第5圖中之示例性葉輪系統實施例之透視圖，具有系統的一詳細部份隔離用於進一步的透視。
第7圖係描繪於第5圖與第6圖中之示例性葉輪系統實施例之部分之獨立視圖。
第8圖係進一步包含拖拉裝配(drag mounted)之葉輪陣列之示例性水流電源產生系統之側視圖。
第9圖係描繪於第8圖中之示例性水流電源產生系統之後視圖，該系統包含促進拖拉裝配陣列中之旋轉力偏移的偶數個葉輪。
第10圖係包含複數個鏈接的電源產生系統之示例性水流電源產生場之示意圖。
第11圖係永久系泊的水流電源產生系統之示意圖，在該產生系統中不使用漂浮滑軌或SPAR。
第12圖係示例性四單元翻轉設計電源產生系統之 側視圖，其包含複數個發電機箱與佈置在操作位置的複數個相關葉輪。
第13圖係示例性四單元翻轉設計電源產生之前視圖，其包含適合於電源產生的佈置在操作位置的複數個葉輪。
第14圖係示例性四單元翻轉設計電源產生系統之側視圖，其包含複數個發電機箱與佈置在適合於安裝或維護的翻轉位置的複數個相關葉輪。
第15圖係第14圖之俯視圖，其包含四單元翻轉設計電源產生，其中葉輪是佈置在適合於安裝或維護的翻轉位置。
以下描述包括體現及促進目前本發明標的之許多說明性優點的許多示例性系統設計與因此的使用方法。儘管如此，但一般技術者將理解本文所揭示之各種實施例可允許實踐，而不需與其相關的一或更多個特定技術細節。在其他的情況中，未詳細描述或圖示熟知的海底與電源產生設施、協定、結構與技術，以免模糊本發明。
第1圖描繪水流電源產生系統101之第一示例性實施例。系統以最簡單的形式包含漂浮管102、壓載管103、裝備有軸驅動葉輪105之感應式電源產生單元104中之一或更多者。
雖然第1圖僅描繪單一漂浮管102、壓載單元103與發電機組件104，但亦可設想較大系統包含複數個任一或全 部此等結構。無論如何，熟習相關技藝者將容易地領會具有單數元件的限制性系統之本發明描述僅係說明性的，且並非意欲限制關於本文所揭示之任一元件之多個部件的標的之範圍。
在一個示例性實施例中，電源產生單元104(例如，感應式電源產生單元)生產的電力可經或不經變換作為交流電(AC)或直流電(DC)輸出至相關中繼站或用於促進將電源從離岸處傳送至相鄰電源電網(grid)等的其他構件。
一般而言，異步感應型發電機機械及電學上比其他類型之同步電力發電機或直流電(DC)發電機簡單。例如，在磁場能是來自定子時，或在轉子具有產生磁場從而給予負滑流之永久磁鐵時，感應電動機轉換成輸出電源發電機。該等裝置亦趨向於更加堅固與耐用，通常既不需電刷亦不需換向器。在大多數情況下，常規交流電異步電動機也能是用作發電機，而不需任何內部的修改。
在正常的電動機操作中，藉由電源頻率(一般為大約50Hertz或60Hertz)佈置電動機之定子通量旋轉且該定子通量旋轉快於轉子旋轉。此情況使定子通量感應轉子電流，該等轉子電流又產生具有與定子相反的具有磁極性之轉子通量。以此方式，則以等於滑流的值拖拉轉子落後於定子通量。
三相異步(例如，籠式繞組)感應電機在慢於該電機同步速度操作時將起到電動機的作用；然而相同裝置在快於該裝置之同步速度時將起到感應發電機的作用。
在發電機操作中，某種原動機(例如，渦輪、引擎、葉輪驅動軸等等)驅動轉子在同步速度以上。定子通量仍在轉子中感應電流，但是因為正對的轉子通量正在切割定子線圈，所以在定子線圈中產生有效電流，且因此電動機正操作為能夠將電源發送返給相鄰電網的發電機。
因此，在某些實施例中，只要在以比同步頻率更快的頻率來旋轉內軸時，感應發電機是用於生產交流電電力的。在各種實施例中，藉由佈置在相對快速移動的水流中相關葉輪105完成軸旋轉，儘管亦可設想軸旋轉之其他方法與構件並將該等方法與構件應用以獲得類似效果。
因為感應發電機在轉子中不具有永磁體，所以該等感應發電機之一個局限性係該等感應發電機為非自勵的；因此，該等感應發電機使用外部電源供應(可穿過水域或在相關海底之下，使用管纜(umbilical)從電網來容易地獲得該外部電源供應)，或是藉由降壓啟動器來「軟啟動」，以生產初始旋轉磁通量。
在一些實施例中，降壓啟動器為系統提供有利條件，像是快速決定適當的操作頻率，以及如果附屬電源電網由於某種原因(例如，由於由颶風或其他自然災害引起的損害)而不作用允許無電源的重新啟動。
自系統獲得之電源將至少有時有可能用於補充相鄰電源電網系統，且因此電網之操作頻率將大部分地決定電源產生系統之操作頻率。舉例而言，大多數的大型電源電網系統當前採用50Hertz與60Hertz之間之標稱操作頻率。
大型水沖電源產生系統之另一個重要的考慮因素為建立允許不管周圍流速多少皆可以連續動態定位的高度協調的漂浮平衡。
甚至假定周圍流速保持在可接受的操作流速之預定範圍內，系統平衡仍可能受到特別強大颶風等的危害，但是正好位於典型波浪力線下方的系統佈置(亦即，大約100-150呎深)將大大減少此等干擾。重力千磅、浮力千磅、阻力千磅與握力千磅之各種偏移力亦將有助於連續水流能量產生系統之總體穩定性。
圖示於第1圖中之漂浮管102包含圓柱體部分，該圓柱體部分與容納上述感應發電機之至少一個端蓋單元104機械連通(mechanical communication)佈置。發電機與相關的端蓋外殼含有驅動軸與在某些實施例中葉輪105之有關行星齒輪。
在某些實施例中，漂浮管102包含立方或六方形的形狀，儘管本發明之有效的實踐亦將認可其他幾何形狀。在示例性實施例中，漂浮管102近似圓柱形並裝有氣體(例如，空氣或另一安全的浮力氣體)壓力，以使在由錨定系纜106約束系統時，合力將組成洋流能產生系統之主要舉升力。
因此，可藉由關掉發電機將系統舉起至表面以維護和檢修，從而減少系統上的阻力，此舉允許系統稍微朝表面上升。藉由打開一或更多個漂浮管及/或自一或更多個壓載管抽空流體，可將單元安全且可靠地漂浮至表面以便可執行彼維護或檢修。
根據移動系統之方法，亦可鬆開系纜106，以使漂浮結構可被牽引或向陸地或另一操作站點提供電源。
描繪於第2圖中之示例性實施例係示例性電源產生系統201之前視圖，該電源產生系統201裝備有與複數個相對應感應發電機單元(未顯示)之軸部件機械連通佈置的複數個相對大的且低速移動的葉輪202。如第4A圖中所繪的示例性細節所示，發電機單元佈置在端蓋單元405內，該等端蓋單元405容納於漂浮管402及403內部，且該等發電機單元橫跨佈置在漂浮管402及403之間之結構的晶格型主體部分404之跨度。
現轉向第3圖，提供先前在第1圖中描述為物件103之壓載管之內部的說明性平面視圖，在該圖中複數個迷宮型隔離室303及304相連，以使各種氣體與液體之分離物與混合物可用於允許對存在於系統中平衡力與漂浮力比單獨以漂浮管102方式獲得之平衡力與漂浮力更細微的控制。
如所繪實施例中所示，能在壓載管內形成內部壓載系統301以包含空氣控制源302與第一隔離室303，空氣控制源302係與過壓止回閥流體連通佈置。
在其他實施例中，第一隔離室303含有存在於室之上部中的乾氣體(例如，具有等於周圍的外部水壓之壓力的空氣)，以及存在於室之下部中的載體流體(例如，自隔離室外部引入之海水)。
在進一步實施例中，第一隔離室303亦包含用於將空氣分配至結構之其他充氣的隔室之二次空氣饋送管線 305。此外，如在所繪實施例中所示，提供管線310用於將氣體與流體之混合物自第一隔離室303流到第二隔離室304，及自第二隔離室304流到末端隔離室306。在這實施例中，第二隔離室304依次包含含有空氣之上部與含有水或其相似者之下部，該上部與下部由分開構件分開，例如，隔離缸311。在其他實施例中，隔離缸311含有海水，在海水上漂浮屏障流體以確保空氣與海水之間更好地隔離。
在仍進一步實施例中，第一隔離室303與第二隔離室304中之一者(或兩者)裝備有儀錶設施(例如，壓力感測器、差壓感測器等等)以決定系統之特定腔中是否存在流體或空氣。仍在進一步實施例中，此等感測器被輸入到用於協助平衡與推力相關之量測的偵測與控制之邏輯控制系統(未圖示)。
持續在確保水或其他液體保持在下部中的同時推進空氣穿過室上部中之系統的製程，直到獲得所要的平衡與控制特徵。在一些實施例中，因此，提供末端隔離室306或其相似者，末端隔離室306在所描繪的實施例中包含用於將空氣釋放出系統且在一些實施例中使水進入系統的排氣閥309。
在一些實施例中，提供壓力安全閥307，以防內部壓力變大到需要壓力釋放以維護系統控制的完整性的情況；在其他情況，在末端隔離室306之下部中佈置備有篩網以阻止海洋生物偶然進入的開放式水流閥308。
屏障流體及其相似者可用於減少空氣和水之間的相互作用，且在系統備有漂浮在海水上部之浮標控制時，即使 在排出所有海水後仍能保留有屏障流體。在一些實施例中，使用一系列擋板以確保截留在貯槽的水不會在室內快速移動以實現更大的穩定性，否則室內水流快速移動將傾向於破壞平衡與控制。此外，在一些實施例中採用多個貯槽與分段(sectionalization)以解決可能的單元傾斜，以使得水與氣體是適當轉向的，直到維持住重量分佈與系統平衡。
第4A圖呈現出所揭示系統401之一個實施例之俯視圖，該系統401包含：第一漂浮管402與第二漂浮管403；佈置在第一漂浮管402與第二漂浮管403之間之連接的晶格形主體部分404；佈置在端蓋單元405、406中與策略上定位在漂浮管402、403與其他主體部分周圍之複數個感應發電機；與發電機機械連通佈置的複數個前葉輪408與後葉輪407；及與漂浮管402、403機械連通佈置的複數個系纜部件409。
在描繪於第4B圖中之示例性實施例中，連結系纜部件409以形成以已知方式附接至錨定部件411的單一錨定系纜410。
在各種實施例中，錨定系纜410進一步包含用於可變地限制及鬆開系統的部件。在各種其他實施例，錨定系纜410終止於裝備有系纜終止裝置(未圖示)的錨定部件411。錨定部件411包含適於在快速移動流中維持固定位置的任何類型之已知錨(例如，自重錨、吸力錨等)，該等錨常見於由於快速移動水流引起之土壤侵蝕的岩石海底的位置。
在仍其他實施例中，可藉由附接錨定系纜410至海 表面船舶或另一洋流能產生裝置，或附接至像是漂浮動態定位浮子之另一中央系泊位置固定站之此部分。
現轉向僅在上文所述之示例性葉輪系統實施例，第5-7圖描繪適用於本文所揭示之水流電源產生系統之葉輪系統之一些具體但非限制的示例性實施例。
然而相關領域中一般技術者將理解到，雖然參考由感應型電源發電機驅動之水流電源產生系統描述本文所揭示之示例性葉輪系統，但示例性葉輪系統亦可與其他類型之浸沒式或水沖電源產生系統連用以實現許多與本文所教授之優點相同的優點。
第5圖(例如)係適合與浸沒式或水沖電源產生系統連用的示例性葉輪系統實施例之前視圖。
如所描繪，葉輪501包含複數個交替的翅片組與閉合環，該複數個交替的翅片組與閉合環在下文中稱為「翅環式」配置。此等翅環式葉輪通常可設計以符合各特定應用的技術規範，且藉由基於感應發電機所需要的操作頻率、周圍水流速度、環境考慮因素(例如，葉輪是否應有魚或其他水生生物可通過的開孔或空隙)等修整直徑、圓周、翅曲率與佈置偏心率、材料選擇等，實現改善的效率。
同樣地，可以相反的方向(例如，順時針方向或反時針方向，如代表性描繪於第2圖中)旋轉相鄰葉輪組，以在葉輪前產生渦流或死區，此舉可逐退或保護海洋生物，提高葉輪旋轉效率等。
在與由感應型電源發電機驅動之水流電源產生系統 連用時，會想要葉輪是能夠以能夠產生操作發電機頻率的速度來旋轉相關的發電機軸。
儘管如此，在某些實施例中，相對於與局部海洋生物的相互作用，系統總體上保持被動性(或接近)，且在系統在仍維護環境上中立的操作環境的同時產生所需電源輸出的情況下實現最佳效能結果。
在這實施例中，從裝置的中央開始可以看到，葉輪501圍繞於轂或軸部分502來佈置，兩者皆牢固地固持葉輪501(例如，藉由機械附接，像是密封的抗鏽緊固件，焊接葉輪主體或多個葉輪主體件至軸，以形成單個整體等方式)及施加與旋轉葉輪的角動量成正比例之旋轉扭矩(torque)到軸上，用於遞送至電源發電機。
在某些實施例中，轂或軸部分502進一步包含漂浮構件，漂浮構件經設計以(i)改善翅環式葉輪至軸的機械連接，並(ii)防止葉輪之外伸，否則葉輪之外伸將傾向於使軸變形或壓迫軸。適於此任務的如附接構件之驅動軸可當前存在於此項技術的記錄中，且該等驅動軸可包含(例如)一系列齒輪及/或離合器、制動系統等等，有效地傳遞葉輪的旋轉扭矩至發電機軸需要該等結構。
在一個具體但非限制的實施例中，自驅動軸之端部移除像是螺釘與墊圈總成等之保持緊固件，使翅環式葉輪結構滑過暴露的軸，且隨後替換緊固件，從而使翅環式狀結構機械固定附接至軸。在進一步實施例中，然後以有浮力的水密蓋件(buoyant water-tight cover)或其相似者(如描繪於第6 圖中的物件601)覆蓋緊固件。
在其他實施例中，中央轂包含用於與硬而耐用的軸機械連通的接點，其能以結構上整體的方式來進行安裝，或如同模組化組裝來進行拆卸與替換，以使得在水中能容易地保養與維護葉輪。
在其他實施例中，系統進一步包含漂浮構件以抵抗軸與葉輪總成之外伸荷重。舉例而言，液體泡沫或其他輕質液體化學品乃至壓縮空氣可載入到裝配在葉輪轂端部的鼻錐中，以使葉輪自由地繞浮力鼻錐後之驅動軸旋轉，從而舉起總成之重量以避免外伸荷重。
同樣地，葉輪(例如，浸沒系統中的吸收大部分水流力的前葉輪)可被拖拉式裝配以克服累積的流體壓力引起的對翅環式結構的阻力。在其他實施例中，如在第4A及4B圖中所示，葉輪408是前配裝的，及後葉輪407是拖拉裝配的。
無論如何將葉輪附接至軸及無論是否拖拉式裝配及/或由漂浮部件支撐葉輪，本文描繪之翅環式設計的示範性實施例與眾多其他適於系統內部實踐之有關實施例係大體類似的。
舉例而言，在描繪於第5圖中之實施例中，轂附件總成502由第一環部件503同心圍繞，在第一環部件503之外(亦即，在轂總成之外更遠處)係第二環部件506。佈置在第一環部件503與第二環部件506之間的是複數個翅部件504，該複數個翅部件504中之每一者由間隙505分開。
在各種實施例中，翅部件504之間的間距將根據應用而不同，但是一般而言，翅片之間的間隙的尺寸自最內部環(其中的間隙一般為最小的)至最外環(其中的間隙空間為最大的)增加。
其他配置允許類似尺寸的間隙，或內環上的間隙大於外環上的間隙，但是大都結實的內環表面之優點在於此結構將傾向於強迫流體壓力自結構中心朝向最外環且超過裝置之周邊，在該內環表面中，由翅片而非間隙利用環的大部分之整體可能的表面面積。
這方法有助於葉輪更容易地旋轉，且藉由迫使小海洋生物等保持在系統外以使該等小海洋生物等可完全避開葉輪結構或穿過外環中低速移動的一個較大間隙，這方法解決了所關注的環境問題。
因為減少對結構的阻力且以較少的拉力與損耗傳輸更大的旋轉扭矩至驅動軸，所以亦可非常緩慢地旋轉葉輪(在一個產生滿意的現場結果的示例性實施例中，葉輪以僅8RPM的速度旋轉)，以進一步確保海洋生物將能避開結構並提高環境中立性與安全性。緩慢轉速亦使系統更加堅固、耐用且在系統接觸到碎片或附近漂浮的浸沒物體時，系統遭受損壞的可能較小。
佈置在額外的近似圓環509內之翅片507與間隙508的連續同心環隨後被添加至結構，從而形成翅片與間隙510-512的額外同心環，直到已實現所要的圓周。在示例性實施例中，最外環之間隙空間514係系統中之最大間隙空間， 且將翅片513與系統最大程度的隔開。
最終環部件515包圍葉輪系統之外周邊，又提供進一步的環境保護，因為在強迫水與流體壓力儘可能遠離裝置時，海洋生物無意中撞擊外環515將只是遭遇來自緩慢移動結構的擦傷。
如第6圖(大體描繪第5圖之示例性實施例，儘管具有防水蓋件601等覆蓋之轂附件部分)之方框內區域603所示，已改變相對於翅環式總成的平面量測的翅片602之節距。
舉例而言，可以更高的偏心率佈置翅片，因為自圍繞中心轂之第一環朝向最外環推進總成內部之該等翅片的位置。以內部環內部之更扁平的節距及在外環中更大的偏心程度(亦即，以更垂直於總成平面的平面)佈置翅片602將傾向於平坦化且流暢化葉輪周圍之水流，從而實現優越的流體流動特徵(該等特徵最小化系統振動)，形成對葉輪結構較小的阻力，且提供更大的周圍離心流體力以保證海洋生物避開葉輪系統之中心。
另一方面，葉輪亦可產生有關振動衰減、調和與總體系統效能的最佳結果，該等葉輪具有排列使得最接近轂的翅片具有相對於葉輪之整體平面量測的最大偏心率之翅片陣列，且該等葉輪隨後隨著翅片朝向葉輪系統(例如，如具有艇或潛水艇葉輪的典型葉輪系統)之外部排列而向外平坦化。
在描繪於第7圖(表示第6圖中方框內區域603)中的示例性實施例701中，一系列彎曲的翅片702、704、706、 708係佈置在逐漸增大的間隙703、705、707、709之間(應注意最小同心環起源的中心附件轂超過圖中頂部，例如高於翅片702與間隙703的位置)。
在所描繪的實施例中，亦以隨著越來越遠離轂安裝翅片702、704、706、708，該等翅片的偏心率越來越大，以使相對於總成平面量測的翅708之佈置角(disposition angle)應大於佈置在更接近中心附件轂的翅片702、704、706之佈置角。
在描繪於第8圖中的示例性實施例，提供系纜的浸沒式水流電源產生系統801，在該系統801中葉輪802、803中之每一者是拖拉裝配的，以避開來自前部裝配的陣列之電源干擾並實現更佳的系統穩定性與電源效率。如所示，此特定配置允許一或更多個葉輪佈置在上部拖拉裝配位置與下部拖拉裝配位置兩者中，儘管更大或更小數量級的多個葉輪陣列佈置亦是可能的。
在第9圖中(第9圖實質上係描繪於第8圖的替代實施例之後視圖)看出一個具體而非限制性實施例包含具有共十個葉輪的葉輪陣列，其中六個葉輪902佈置在下部拖拉裝配位置，且四個葉輪901佈置在上部拖拉裝配位置，其中上部位置陣列在電源產生系統之每一側另佈置有兩個葉輪。
這具體實施例允許有利的電源產生特性，同時藉由最小化振動穩定化附接系統結構並允許均勻地匹配葉輪對以相反的旋轉的方向行進。
雖然此配置對電源產生系統之某些實施例為最佳 的，但可在認為在給定操作環境中為有效的時替代地採用幾乎無限制的其他陣列與佈置配置。
實務中，整體翅環式葉輪結構之組成將有可能為常見的，例如全部由耐用的塗佈或抗鏽輕金屬製成。儘管如此，翅片與環之間的不同材料組成亦是可能的，且在不偏離本揭示案的範圍下，像是金屬複合材料、硬碳複合材料、陶瓷等其他材料是可能的。
如描繪於第10圖中，當在一區域中需要大量電源產生結構時，可藉由將電源與控制連接連接回建立在已安裝的單元附近的像是控制子站之中央位置以合併電力系統，提高效率。單元之此合併在某些實施例中發生在海底，且在其他實施例中發生在中等水深的漂浮結構上(或附近)。
在某些實施例中，控制子站被安裝在如SPAR的漂浮表面結構上，或在其他實施例中，該控制子站是可能使用浮標系統(buoy system)的浸沒式控制子站，該浸沒式控制子站可浮動至表面用於維護，或甚至固定在海底。
在深水中，海底共用連接安裝需要更多電源電纜與額外的控制系統，此情況增加系統成本與複雜性，且比在海洋表面流較近處的安裝更加難以維護。
在某些示例性實施例中，使用類似於與產生單元相關的漂浮滑軌的元件來建構的中等水深漂浮(mid-floating)結構提供共用電源收集位置，而同時不留下任何穿過水表面的永久結構。此配置使用較少通向海底的長電源纜與控制纜，並將在區域中留下適當的船舶吃水量。
第三類型的共用收集位置包含系泊至海底並浮在產生單元附近的海洋表面上的結構。此方法可包含許多類型的不同結構。在某些實施例中，因為SPAR的降低風浪數據，所以針對在天氣事件與颶風期間的穩定性與設計，將使用SPAR(如第10圖中所圖示)。
電源合併站允許變換至較高輸電電壓，從而實現至陸地連接電源傳輸電網的優越且可擴展的電源傳送能力。允許較高的輸電電壓亦以良好的電源傳輸結果提供距離陸地較遠處的安裝。可在合併站或安裝在海底泥墊上的一或更多個電源變壓器執行最終的變電。
取決於其他變數，在某些實施例中，在離岸洋流產生明顯大於岸上產生電網時，將使用陸上同步裝置(像是大型同步電動機或大型變速電子驅動器等等)來穩定電源電網。
對於海上的顯著長度，根據某些實施例，直流電高壓電源傳輸連接是從合併結構一路連回到海灘。為了給感應發電機提供電源，要從直流電電壓到三相交流電來產生個別產生單元需要的交流電電源。在岸邊或海岸附近，如同具有習知直流電電源互連般，將直流電連接至電源電網或的智能電網。
在描繪於第11圖中的示例性實施例中，在更深的海洋位置中，SPAR不必由漂浮滑軌支撐，且因此可充當對可伸縮地連接與斷接複數個個別電源產生單元有用的合併設施。如所圖示，浸沒大約200-500呎的SPAR是使用像是粗聚乙烯繩之堅固、結實的系泊構件永久地系泊至海底。在某些實施 例中，聚乙烯繩是先以一個方向纏繞的，然後再以相反方向纏繞的第二繩來覆蓋這聚乙烯繩，而導致出一種十分堅固的且抗絞結與抗打結的組合而交替纏繞的纜。
意識到鋼索的重量影響到關於合併設施漂浮的設計態樣，根據示例性實施例，具有封裝在中心內部的電源電纜的多股絞合鋼製電纜系泊纜是與其一起整合的。
在示例性實施例中，單獨電源電纜自SPAR通向安裝在海底底部的變壓器或傳輸箱，然後在海底下方通向最終目的地。
又另一方法為將電源電纜穿過聚乙烯繩或其他系泊纜的內部空隙，以使存在唯一自SPAR伸出的單纜，且由系泊纜保護電源電纜免受損傷。
現轉向動力更堅固的單站型感應電源產生系統(例如，利用40呎且較大的葉輪之實施例)，第12圖係示例性四單元翻轉設計電源產生系統1200的側視圖，在該電源產生系統1200中，在對應的複數個框架1203、1204上佈置有複數個前部裝配的感應發電機箱1201、1202。在所繪實施例中，感應發電機箱1201、1202是利用連接部件1208來與漂浮室1207進行機械連通而佈置的。根據進一步實施例，葉輪1205、1206是與感應發電機箱1201、1202進行機械連通而佈置的，且(如在第12圖中所繪)葉輪1205、1206是在「向下翻轉」的電源產生模式中。
在某些實施例中，葉輪1205、1206連同相關產生單元1201、1202是與旋轉構件1210進行機械連通而佈置的。 根據某些實施例，旋轉構件1210是一種可旋轉軸或其相似者，且旋轉構件1210是機械地旋轉的或是利用邏輯控制系統來旋轉的，以「向上翻轉」葉輪1205、1206以安全且有效率存取產生箱1201、1202與葉輪1205、1206進行維護、修理及/或安裝，該邏輯控制系統是與控制系統(例如，氣動或液壓控制系統等等)進行連通而佈置的。在某些實施例中，利用與漂浮室1207進行連通而佈置的壓載系統，來將結構浮至表面以安全及有效率存取產生箱1201、1202與葉輪1205、1206進行維護及修理。
在進一步實施例中，旋轉構件1210是機械地旋轉的或是利用邏輯控制系統來旋轉的，以「向下翻轉」葉輪1205、1206及相關產生箱1201、1202以利用水流來產生電源，該邏輯控制系統是與氣動或液壓控制系統進行連通而佈置的。
第13圖描繪示例性四單元翻轉設計電源產生與葉輪系統1200之前視圖，顯示出佈置於垂直平面上(同時在電源產生模式中)及附接至Y形系泊纜1211(為了穩定性)的葉輪1205、1206。在某些實施例中(未顯示)，因為更多葉輪被添加至系統，所以使用加權橫撐桿或其他穩定設施來促進改善控制與穩定性特徵。
在第14圖中，描繪靜止的示例性四單元翻轉設計電源產生與葉輪系統1200，現顯示處於對運輸、安裝和維護有用的「向上翻轉」的配置。在一個實施例中，發電機箱1201、1202是附接至框架，以使得它們能以大約九十度或以上繞與框架1203、1204進行連通而佈置的軸1210旋轉。在某些實 施例中是手動地完成此旋轉，或是使用邏輯控制系統以使用像是氣動旋轉構件或液壓旋轉構件的相關旋轉構件(如那些對本領域具有通常知識技術人員在實施相似替代實施例所想得到的)來繞軸旋轉箱來完成此旋轉。
第15圖是以「向上翻轉」的配置而佈置的示例性四單元翻轉設計電源產生與葉輪系統1200之前視圖。
在另一實施例中，因為在漂浮室1207內操縱壓載物，所以產生箱1201、1202與葉輪1205、1206面向上，作為想要或需要在將結構遞送至開放場地時或在必須對葉輪、發電機、齒輪等進行維護時進行牽引。在產生箱與葉輪是大部分或全部位於水平面上時，葉輪是安全地存放的且僅由於風阻力或水阻力等而對整個結構引起最小的不穩定性。
根據各種示例性實施例，在安裝期間，翻轉設計類似於具有滑動導軌在較低部件上的在表面處的浮筒船(pontoon boat)。為避免在安裝位置處撿起重的結構，單元是漂浮至它想要的位置或是從駁船(barge)啟動。在運輸途中，如果沒有使用翻轉的設計，則葉輪1206產生深的像船一樣吃水量，如同歸因於抗水性的牽引在快速移動的洋流中可能是很大的。如果沒有使用翻轉的設計，則頂部葉輪1205能作為風帆而引起穩定性問題與操作問題，直到它固定在系泊系統上。
針對排程維護，在某些實施例中，系統1200包含向上翻轉配置(如在第14與15圖中的示例性描繪中所顯示的)及在各種預定義天氣狀況是漂浮至表面。在系統上實施維護 包含，但不限制於：更換齒輪油、佈置於壓載系統中的空氣的再補給及需要儀器的更換。一旦在表面處，翻轉設計將葉輪定位於露出水面，在那裡它們是更容易進行維護。在仍進一步實施例中，針對主要服務，將整個單元從系泊系統分開且漂浮至岸上或鄰近服務船隻。
當產生電源時，在某些實施例中，四單元翻轉設計電源產生系統1200是位於水表面下約200呎與約500呎之間，保持系統在低於絕大多數的任何船吃水量與表面光。這深度是低於大多數海洋動物群的許多物種青睞的深度；因此，魚和其他海洋生物趨向於遠離系統並靠近它們的食物來源，這食物來源普遍是與靠近水表面的光有相關的。
儘管本發明之其他態樣的確考慮作為用於系統之部署、定位、控制與操作的外圍設施，但是並不認為需要非常詳細地描述所有此等項目，因為此相關領域中一般技術者將自然地想起此等其他系統與子系統，本發明之該等其他態樣在現行實踐中通常包含與通常的水下能量產生相關的裝置(例如，輔助電源供應源、光纖控制與通信系統、用於保養發電站的附屬遙控工具等)。
儘管已在上文中根據一些示範性實施例詳細地描繪與論述了本發明，在相關領域中具有通常知識技術人員將容易領會在不偏離本文明精神或範圍的情況下可對描述進行細微變化，且允許各種其他修改、刪減與添加。
101‧‧‧水流電源產生系統
102‧‧‧漂浮管
103‧‧‧壓載管
104‧‧‧電源產生單元
105‧‧‧葉輪
106‧‧‧系纜

Claims (17)

  1. 一種水流電源產生系統，該水流電源產生系統包含：一或更多個浸沒漂浮室；一或更多個浸沒感應式電源產生單元，該一或更多個浸沒感應式電源產生單元是與該一或更多個浸沒漂浮室進行連通(in communication with)而佈置；一或更多個葉輪，該一或更多個葉輪是與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通而佈置；一或更多個主體框架部件，該一或更多個主體框架部件是與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通而佈置；及一或更多個葉輪旋轉構件，該一或更多個葉輪旋轉構件是與該一或更多個主體框架部件進行連通而佈置。
  2. 如請求項1所述之水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統至少部分地被浸沒於一水體(body of water)，及藉由該一或更多個葉輪旋轉構件來旋轉該一或更多個浸沒感應式電源產生單元與該一或更多個葉輪，以致於在該水流電源產生系統的維護期間該一或更多個葉輪是(i)在水的波浪表面之上及(ii)近似平行於該水的波浪表面而旋轉。
  3. 如請求項1所述之水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統至少部分地被浸沒於一水體，及藉由該一或更多個葉輪旋轉構件來旋轉該一或更多個浸沒感應式電源產生單元 與該一或更多個葉輪，以致於在該水流電源產生系統的運輸或搬遷期間該一或更多個葉輪是(i)在水的波浪表面之上及(ii)近似平行於該水的波浪表面而旋轉。
  4. 如請求項1所述之水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統被浸沒於一水體，該水體是在水的波浪表面與水底表面的主體之間，及佈置該一或更多個葉輪旋轉構件，以致於在電源產生操作期間該一或更多個葉輪是近似垂直於該水的波浪表面而定向。
  5. 如請求項1所述之水流電源產生系統，其中該一或更多個葉輪旋轉構件進一步包含一或更多個可旋轉軸。
  6. 如請求項5所述之水流電源產生系統，其中該一或更多個葉輪旋轉構件進一步包含一或更多個鎖定機制。
  7. 如請求項1所述之水流電源產生系統，其中該水流電源產生系統進一步包含：一或更多個浸沒漂浮室，該等浸沒漂浮室中之一或更多者進一步包含一或更多個浮力流體隔離室，及其中該等浮力流體隔離室中之一或更多者進一步包含：在該一或更多個浮力流體隔離室中佈置的一浮力流體、一浮力流體進氣閥、一浮力流體出氣閥及一浮力流體控制構件。
  8. 一種維護一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法包含以下步驟：與一或更多個葉輪進行連通來佈置一或更多個浸沒感應式電源產生單元；與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通來佈置一或更多個可旋轉框架；升起該一或更多個浸沒感應式電源產生單元，以致於該一或更多個葉輪被升起露出水面；及旋轉該一或更多個可旋轉框架，以致於該一或更多個葉輪是(i)在水的表面之上及(ii)近似平行於該水的表面而佈置。
  9. 如請求項8所述之維護該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
  10. 如請求項8所述之維護該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一鎖定旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
  11. 如請求項8所述之維護該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一氣動旋轉控制構件進行連通而佈置。
  12. 如請求項8所述之維護該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一液壓旋轉控制構件進行連通而佈置。
  13. 一種運輸一至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法包含以下步驟：與一或更多個葉輪進行連通來佈置一或更多個浸沒感應式電源產生單元；與該一或更多個浸沒感應式電源產生單元進行連通來佈置一或更多個可旋轉框架；升起該一或更多個浸沒感應式電源產生單元，以致於該一或更多個葉輪被升起露出水面；及旋轉該一或更多個可旋轉框架，以致於該一或更多個葉輪是(i)在水的表面之上及(ii)近似平行於該水的表面而佈置。
  14. 如請求項13所述之運輸該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
  15. 如請求項13所述之運輸該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，該方法進一步包含以下步驟：與一鎖定旋轉軸進行連通來佈置該一或更多個可旋轉框架。
  16. 如請求項13所述之運輸該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一氣動旋轉控制構件進行連通而佈置。
  17. 如請求項13所述之運輸該至少部分地浸沒的水流電源產生系統的方法，其中該旋轉之步驟進一步包含以下步驟：利用一邏輯控制系統來控制旋轉，該邏輯控制系統是與一液壓旋轉控制構件進行連通而佈置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101599708B1 (ko) * 2015-03-18 2016-03-04 이동인 잠수형 발전 플랫폼
CN106499573B (zh) * 2016-10-19 2018-08-21 浙江海洋大学 一种海洋能综合发电装置
TWI694953B (zh) * 2016-10-21 2020-06-01 國立清華大學 繫泊系統及方法
US9745951B1 (en) * 2016-11-07 2017-08-29 Robert E. Doyle Self-positioning robotic subsea power generation system
JP6907775B2 (ja) * 2017-07-18 2021-07-21 株式会社Ihi 水中浮遊式装置
JP7139903B2 (ja) * 2018-11-15 2022-09-21 株式会社Ihi 海中浮遊式海流発電装置及び海中浮遊式海流発電システム
US11319920B2 (en) 2019-03-08 2022-05-03 Big Moon Power, Inc. Systems and methods for hydro-based electric power generation
EP3971343A1 (en) 2020-09-18 2022-03-23 Nexans A mooring wire with integrated cable
US11807358B2 (en) * 2020-10-19 2023-11-07 Textron Innovations Inc. Submersible drone delivery and recovery system using waterproof aerial drone
CN116118981B (zh) * 2022-12-28 2024-05-24 广东海洋大学 一种用于水下无人航行器的水力发电装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK155454C (da) * 1986-12-03 1989-08-07 Hans Marius Pedersen Flydende vandkraftvaerk til anbringelse i hav- og flodstroemme for energiindvirkning
ITMI20012505A1 (it) * 2001-11-29 2003-05-29 Roberto Pizzigalli Apparecchiatura idrodinamica per la generazione di corrente elettrica
GB0427197D0 (en) * 2004-12-11 2005-01-12 Johnston Barry Tidal power generating apparatus
US7291936B1 (en) * 2006-05-03 2007-11-06 Robson John H Submersible electrical power generating plant
GB0710822D0 (en) * 2007-06-05 2007-07-18 Overberg Ltd Mooring system for tidal stream and ocean current turbines
US8102071B2 (en) * 2007-10-18 2012-01-24 Catlin Christopher S River and tidal power harvester
JP5242135B2 (ja) * 2007-11-12 2013-07-24 株式会社ノヴァエネルギー 水流発電装置
US8847421B2 (en) * 2008-07-16 2014-09-30 Anadarko Petroleum Corporation Subsystems for a water current power generation system
US20110109090A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 Bolin William D Fin-Ring Propeller For A Water Current Power Generation System
WO2010008368A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Anadarko Petroleum Corporation Water current power generation system
WO2013162520A2 (en) * 2012-04-24 2013-10-31 Anadarko Petroleum Corporation Subsystems for a water current power generation system
CN103334869B (zh) * 2013-07-01 2015-07-08 张畅 潮流发电机多功能搭载装置及其使用方法

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