TWI663329B - 包含浮力繫繩之潛水廠 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種潛水發電廠。該潛水發電廠潛入一流體中。該發電廠包括一結構及一運載工具，其中該運載工具包括至少一個翼。該運載工具經配置以藉由至少一個繫繩緊固至該結構。該運載工具經配置以藉由經過該運載工具之一流體流而在一預定軌道中移動。該繫繩包括一上繫繩部分及一下繫繩部分。該上繫繩部分具有高於該流體之一平均密度、具有一流體動力橫截面且經配置以連接至該運載工具。該下繫繩部分具有低於該流體之一平均密度、具有一非流體動力橫截面且經配置以連接至該結構。

Description

包含浮力繫繩之潛水廠
本發明係關於一種潛水發電廠。該潛水發電廠潛入一流體中。該發電廠包括一結構及一運載工具，其中該運載工具包括至少一個翼。該運載工具經配置以藉由至少一個繫繩緊固至該結構。該運載工具經配置以藉由經過該運載工具之一流體流而在一預定軌道中移動。
海流及洋流(諸如潮流)提供可用於產生電能之一可預測且可靠之能量源。已知靜止或固定式發電廠系統，其等潛入海流或流中且相對於海流或流緊固，其中一渦輪機用於從流之流速產生電能。然而，靜止流驅動式發電廠系統之一缺點在於從具有一特定大小之一單一渦輪機產生之電能之量較低，此可藉由增大渦輪機之數量或增大渦輪機之有效面積而補償。然而，該等解決方案導致固定之流驅動式發電廠系統之繁複及昂貴製造、處理及操作。渦輪機亦可經設計用於安裝於具有高局部流速之特定位置中。此亦導致更複雜且成本更高之安裝及處理。再者，對此等高流速位置之接取係相對有限的。
為改良從潮流及洋流產生電能之效率，已知提供一種潛水發電廠系統，其包括一流驅動運載工具，如在例如EP 1816345中描述且以引用之方式完全併入本文中。流驅動式運載工具通常包括一翼，其經設計以藉由 利用流且產生作用於該翼上之流體動力而增大運載工具之速度。更詳細言之，藉由(憑藉一鋼絲部件)將運載工具緊固至通常定位在海床之一支撐結構而抵消流及作用於運載工具上之流體動力達成運載工具之速度增大，其中運載工具經配置以遵循受鋼絲之長度或範圍限制之一特定軌道。運載工具進一步配備一渦輪機，其經耦合至用於在運載工具在水中移動時產生電能之一發電機，其中運載工具之速度影響且促成渦輪機處之相對流速。運載工具之速率容許渦輪機處之相對流速可相對於絕對流流速顯著增大。
包括一流驅動式運載工具之一發電廠系統可配備一繫繩，其能夠處理沿著一預定軌道之移動狀況以及在滯水中保持一良好位置。在沿著預定軌道之移動期間，繫繩經歷沿著繫繩之長度之阻力。在滯水期間，運載工具並不沿著一預界定軌道行進，而替代地遵循沿著一隨機軌道之潮流。當運載工具遵循沿著一隨機軌道之潮流時，繫繩出現與其自身、支撐結構、海床或海床上之物件纏結之風險。
因此，需要包括一改良式繫繩之一改良式潛水發電廠。
本發明之一個目的在於提供一種發明潛水廠，其中至少部分避免前文提及之問題。藉由技術方案1及17之特性化部分之特徵達成此目的。在附屬技術方案中描述本發明之變體。
在沿著預定軌道之移動期間，繫繩經歷沿著繫繩之長度之阻力。若繫繩具有超過繫繩之整個長度之一流體動力輪廓(hydrodynamic profile)，則當運載工具沿著其預定軌道移動時可發生一甩鞭效應。甩鞭效應可歸因於三個不同力作用於繫繩上發生：重力、自流體動力輪廓引起之升力及向心力。靠近運載工具(其中速度較快)，向心力高於重力及浮力 之組合力。因此，合力始終指向外用於一圓形軌道上之一風箏。進一步沿著繫繩向下，速度更低且向心力將在一個點處小於浮力及重力之和。此處，合力從向外改變方向至向內且當在一圓形路徑上延伸時返回至向外方向。此可造成發生一甩鞭效應。繫繩中之有害振動亦可歸因於重心(CG)及浮心(CB)經分離使得產生一扭矩而產生。此藉由計算一隨機點上之力矩平衡而可見。流體動力通常作用於四分之一弦長處之一點處，而浮力通常作用於浮心(CB)處且重力及向心力通常作用於重力(CG)處。此扭矩不被藉由靠近支撐結構之經流體動力塑形之繫繩之升力產生之扭矩抵消，此係由於歸因於較低速度之流體動力並不足夠強來對準繫繩。在滯水期間，運載工具跟隨潮流且當運載工具沿著一隨機軌道跟隨潮流時變為纏結的風險，例如，當繫繩比周圍流體重且擱置於海床上時。
實例實施例係關於一種潛水發電廠，其旨在解決上文經識別之問題之至少一些。該潛水發電廠潛入一流體中。該發電廠包括一結構及一運載工具，其中該運載工具包括至少一個翼。該運載工具經配置以藉由至少一個繫繩緊固至該結構。該運載工具經配置以藉由經過該運載工具之一流體流而在一預定軌道中移動。該繫繩包括一上繫繩部分及一下繫繩部分。該上繫繩部分具有高於該流體之一平均密度、具有一流體動力橫截面且經配置以連接至該運載工具。該上繫繩部分亦可被描述為流線型或輪廓化的且旨在降低經過該繫繩之流體流之方向之一間隔之阻力。該下繫繩部分具有低於該流體之一平均密度、具有一非流體動力橫截面或具有獨立於該流體之流動方向之一低阻力之橫截面，且經配置以連接至該結構。
藉由使用具有超過一個部分之一繫繩解決該問題。在一項實例實施例中，一上繫繩部分具有高於該流體之一平均密度且具有一流體動力橫截 面，且一下繫繩部分具有低於該流體之一平均密度且具有一非流體動力橫截面，解決上文提及之問題。該下繫繩部分之該非流體動力輪廓降低該下繫繩部分之該流體動力升力，藉此減小可發生之甩鞭效應。該上繫繩部分之該流體動力輪廓確保該繫繩之該部分經歷更少之阻力，此歸因於相對於該下繫繩部分，需要行進更大距離。在該運載工具沿著該預定軌道移動期間，靠近該支撐結構之該繫繩之一部分可經歷較大攻角。具有一非流體動力橫截面之一下繫繩部分經歷獨立於該攻角之相同阻力，且不會如該下繫繩部分具有一流體動力橫截面般產生與該流體方向相對之力。靠近該支撐結構具有一非流體動力繫繩部分導致該部分上之低流體動力，此避免針對轉環之摩擦力或該繫繩之內部扭轉硬度對準該繫繩。
該上繫繩部分與該下繫繩部分之間的密度差使該繫繩能夠當該流體流減弱(例如在當一潮流改變方向時之滯水期間)採用一非線性形狀(諸如一S形)。該非線性形狀進一步降低損壞或纏結該繫繩之風險。
該發電廠之該運載工具可具有低於該流體之一平均密度。
此特徵進一步實現在滯水期間控制該運載工具之該位置。可藉由該下繫繩部分之該較低密度、該上繫繩部分之該較高密度及該運載工具之該較低密度之組合來控制該流體表面下方或該運載工具在其上移動之該表面之上方之該運載工具之該位置。
該上繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之30%至70%之間，且該下繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之30%至70%之間。具體言之，該上繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之40%至60%之間，且該下繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之60%至40%之間。更具體言之，該上繫繩部分之該長度可為該繫繩長度之50%，且該下繫繩部分之該長度可為該繫繩長度之 50%。具有該兩個繫繩部分之間的此關係既在該運載工具移動時又在當運載工具靜止時之滯水期間兩者幫助達成該廠之控制。
該潛水廠所潛入之該流體可為水。該下繫繩部分之該平均密度可在700至900kg/m3之間，具體言之在750至850kg/m，之間，更具體言之為800kg/m3，且該上繫繩部分之該平均密度可在1050至1250kg/m3之間，具體言之在1100至1200kg/m3之間，更具體言之為1160kg/m3。
在另一實例實施例中，該繫繩包括一上繫繩部分、一中間繫繩部分及一下繫繩部分。該上繫繩部分具有高於該流體之一平均密度且具有一流體動力橫截面，且一下繫繩部分具有低於該流體之一平均密度且具有一非流體動力橫截面。該中間繫繩部分具有低於該流體之一平均密度且具有一流體動力橫截面。該上繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之20%至40%之間，該中間繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之20%至60%之間，且該下繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之10%至20%之間。
解決上文描述之問題之繫繩之一進一步實例實施例可為具有一下繫繩部分，其中該下繫繩部分係軸對稱的且其中該CG等同於該CB。在此情況中，該下繫繩部分相對於幾何形狀及質量分佈兩者係軸對稱的。若該下繫繩部分之該橫截面係橢圓形、圓形或類似形狀的且質量中心及體積中心經定位在該橫截面之中心，則不會獨立於該下繫繩部分之定向產生扭矩。
該繫繩可包括一殼部件，其形成該繫繩之外部形狀。該殼部件可包括一彈性材料、一熱塑性材料、一熱固性材料、一碳纖維疊層、一玻璃纖維疊層、一複合材料、包括聚氨酯之一材料、一聚氨酯彈性體材料、鋼及/或其等之組合之至少一者。該殼部件可包括具有纖維或複合物或疊層之一外層，其中可使用填充材料填充一內部區。
可藉由添加充氣容器至該下繫繩部分之該內部區而調整該下部分之密度。可另外或替代地藉由將具有低於該周圍流體之一密度之元件附接至該繫繩之外側而調整該下繫繩部分之密度。藉由調整該下部分之密度，該下部分之性質可經調適以配合在各種安裝位置處之狀況。可藉由添加充氣容器至該中間繫繩部分之該內部區而調整該中間部分之密度。可另外或替代地藉由將具有低於該周圍流體之一密度之元件附接至該繫繩之外側而調整該中間繫繩部分之密度。藉由調整該中間部分之密度，該下部分之性質可經調適以配合在各種安裝位置處之狀況。
該運載工具可包括：-一短艙，其包括經連接至一發電機之一渦輪機，藉由該運載工具之移動而驅動該渦輪機；或多個短艙，其等之各者包括經連接至一發電機之一渦輪機；或一短艙，其包括多個渦輪機，其中該等渦輪機之各者經連接至一發電機，-前部支架及一後部支架，其等經配置以將該運載工具附接至該繫繩。該後部支架可省略且由一升降機替換，而該繫繩僅連接至該等前部支架。
該渦輪機發電機配置用於從該運載工具之該移動而產生電力。該等前部支架及(若存在)後部支架提供穩定性且將該運載工具連接至該繫繩。
該上繫繩部分可藉由一頂部接頭連接至該運載工具。該下繫繩部分可藉由一底部接頭連接至該結構。
該繫繩可係撓性的以便協助達成上文描述之效應。
該上繫繩部分可經配置以當該繫繩部分在該流體中移動或相對於該流體移動時藉由圍繞與該繫繩之主方向大體平行之一旋轉(或扭轉)軸旋轉 而力求相對於該流體之一相對流動方向自我對準。在EP 2610481中描述該繫繩之一部分之自我對準效應。當該上繫繩部分經配置以力求自我對準時，該上繫繩部分相對於該下繫繩部分旋轉。
一進一步實例實施例係關於一種用於控制一潛水發電廠之方法，其中該方法包括：-配置將一潛水發電廠與一結構連接之一繫繩，其中該繫繩包括一上繫繩部分及一下繫繩部分；-配置該上繫繩部分以具有高於該周圍流體之一平均密度；-配置該上繫繩部分以具有一流體動力橫截面；及-配置該上繫繩部分以經連接至該運載工具；-配置該下繫繩部分以具有低於該周圍流體之一平均密度；-配置該下繫繩部分以具有一非流體動力橫截面；及-配置該下繫繩部分以經連接至該結構；其中當該潛水發電廠在一預定軌道中移動時，該潛水發電廠之該繫繩經歷藉由甩鞭引發之繫繩振動中之一減小；且其中當該潛水廠不在一預定軌道中移動時，該潛水發電廠之該繫繩形成一S形，此係歸因於該發電廠之一運載工具、該上繫繩部分與該下繫繩部分之間的平均密度差。
一進一步實例實施例係關於一種用於控制一潛水發電廠之方法，其中該潛水發電廠包括將該潛水發電廠與一結構連接之一繫繩，其中該繫繩包括一上繫繩部分及一下繫繩部分。該上繫繩部分具有高於該周圍流體之一平均密度及一流體動力橫截面，且其中該上繫繩部分經連接至該運載工具。該下繫繩部分具有低於該周圍流體之一平均密度及一非流體動力橫截面，且其中該下繫繩部分經連接至該結構。
該方法包括：-歸因於當該潛水廠不在一預定軌道中移動時該發電廠之一運載工具、該上繫繩部分與該下繫繩部分之間的平均密度差將該繫繩形成為一S形。
如上文具有該三個部分之一繫繩亦將能夠顯示歸因於該平均密度差形成一S形之性質。
該方法之優勢與上文針對該潛水發電廠所描述之內容相同。
1‧‧‧潛水發電廠
2‧‧‧結構
3‧‧‧運載工具
4‧‧‧翼
5‧‧‧繫繩
5a‧‧‧上繫繩部分
5b‧‧‧下繫繩部分
5c‧‧‧過渡部分
5d‧‧‧中間繫繩部分
6‧‧‧預定軌道
7‧‧‧前部支架
8‧‧‧後部支架
9‧‧‧短艙
10‧‧‧垂直舵
11‧‧‧渦輪機
12‧‧‧發電機
13‧‧‧頂部接頭
14‧‧‧底部接頭
15‧‧‧過渡點/殼部件
16‧‧‧第一端部分
16a‧‧‧箭頭
17‧‧‧第二端部分
17a‧‧‧箭頭
18‧‧‧第三端部分
18a‧‧‧箭頭
19‧‧‧第四端部分
19a‧‧‧箭頭
20‧‧‧箭頭
d1‧‧‧深度
d2‧‧‧深度
圖1示意性展示根據本申請案之實例實施例之一發電廠，圖2a及圖2b示意性展示一繫繩之兩項替代性實施例，圖3示意性展示一繫繩之一上繫繩部分之一橫截面視圖，圖4示意性展示滯水期間之該發電廠。
圖5示意性展示根據一第二實例實施例之一潛水發電廠。
圖1示意性展示根據本申請案之實例實施例之一潛水發電廠1。潛水發電廠1潛入一流體中且包括一結構2及包括至少一個翼4之一運載工具3。運載工具3經配置以藉由至少一個繫繩5緊固至結構2。運載工具3經配置以藉由經過運載工具3之一流體流而在一預定軌道6中移動。預定軌道可為一八字形、一圓形、一卵形或另一適當閉合軌道。在圖1中，流體流之方向大體指向圖中。流體流可例如為一洋流、一潮流或一河流。
運載工具3進一步包括前部支架7及一後部支架8。運載工具3可包括一短艙9，其經附接至翼4。短艙9可經定位於翼4下方或其上方，且例如藉由一掛架(pylon)附接至翼4。運載工具3可進一步包括例如呈一垂直舵10之形式之控制表面。前部支架7經附接至翼4，且在一項實例實施例 中，後部支架8經附接至短艙9。藉由可控制一或多個控制表面之一控制系統或其他操縱構件沿著預定軌道6操縱運載工具3。可例如藉由一或多個機載CPU或控制電路板或藉由從一遠端控制中心發送之信號實施控制系統。
短艙9包括可旋轉連接至一發電機12之一渦輪機11。運載工具3在流體中之移動使渦輪機11(且藉此發電機12)旋轉。如此產生電力。潛水廠包括一輔助電力輸出系統，其透過繫繩5中之電纜將電力饋送至一電力供應網路，其繼而將電力轉移至一電力網。
繫繩5包括一上繫繩部分5a及一下繫繩部分5b。上繫繩部分5a具有一流體動力輪廓或橫截面且具有高於流體流中之流體之一平均密度。下繫繩部分5b具有一非流體動力輪廓或橫截面且具有低於流體流中之流體之一平均密度。上繫繩部分5a藉由一頂部接頭13連接至運載工具3，該等支架經附接至頂部接頭13。下繫繩部分5b藉由一底部接頭14連接至結構2。
圖2a及圖2b示意性展示一繫繩5之兩項替代性實施例。在圖2a中，上繫繩部分5a與下繫繩部分5b之間的過渡係明顯的，意謂上繫繩部分5a與下繫繩部分5b之間不存在過渡部分。上繫繩部分5a之流體動力輪廓終止於上繫繩部分5a與下繫繩部分5b之間的一過渡點15，在該處延續下繫繩部分5b之非流體動力輪廓。在圖2b中，上繫繩部分5a與下繫繩部分5b藉由一過渡部分5c從上繫繩部分5a之流體動力形狀過渡至下繫繩部分5b之非流體動力形狀。過渡部分5c可採用任何適當中間形狀。
上繫繩部分5a及下繫繩部分5b可以數種方式連接，只要使上繫繩部分5a與下繫繩部分5b之間的機械連接足夠強來滿足各自上繫繩部分5a及下繫繩部分5b之力需求。
圖3示意性展示根據一項實例實施例之一繫繩5之一上繫繩部分5a之 一橫截面視圖。上繫繩部分5a之橫截面係流體動力的且可具有任何適當翼形及水翼形狀。因此，外部形狀可具有/形成一翼狀(或水滴狀)橫截面輪廓或一翼狀結構。因此，根據一例示性實施例，上繫繩部分5a之橫截面輪廓對應於一翼形輪廓，其提供相對於一非翼形輪廓橫截面減小之阻力，該非翼形輪廓橫截面相對於流體之相對流動方向具有相同有效厚度。此外，憑藉一翼形輪廓，相對於流體之相對流動方向之有效厚度可減小同時維持一拉力承載部分之相同橫截面面積，其可進一步減小阻力。
下繫繩部分5b可具有任何適當非流體動力橫截面(例如，軸對稱形狀，諸如橢圓形、圓形或卵形)。繫繩5之長度可在1與500米之間，具體言之在20與300米之間，更具體言之在30與200米之間。
上繫繩部分5a包括至少一個殼部件15，其形成上繫繩部分5a之外部形狀。殼部件15包括一彈性材料、一熱塑性材料、一熱固性材料、一碳纖維疊層、一玻璃纖維疊層、一複合材料、包括聚氨酯之一材料、一聚氨酯彈性體材料、或其他適當材料及/或其等之組合之至少一者。或者，殼部件15可包括具有纖維或複合物或疊層之一外層，其中可使用填充材料填充一內部區。如從圖3可見，各種電纜延伸穿過繫繩5。延伸穿過繫繩5之電纜之實例係電力及資料通信電纜。另外，一拉力承載部件延伸穿過繫繩5以提供一彈性繫繩5且容許一撓性且因此穩固且在運籌上有利之繫繩5，例如容許捲繞或纏繞。例如，拉力承載部分包括UHMWPE(超高分子量聚乙烯)，例如Dyneema®或類似高效能纖維。此外，一或多個鋼索可用作拉力承載部分或用作拉伸部件。較佳地，整個繫繩5係彈性的。
下繫繩部分5b包括至少一個殼部件，其形成下繫繩部分5b之外部形狀。殼部件包括一彈性材料、一熱塑性材料、一熱固性材料、一碳纖維疊 層、一玻璃纖維疊層、一複合材料、包括聚氨酯之一材料、一聚氨酯彈性體材料、或其他適當材料及/或其等之組合之至少一者。或者，殼部件可包括具有纖維或複合物或疊層之一外層，其中可使用填充材料填充一內部區。如同上繫繩部分5a，電纜延伸穿過下繫繩部分5b。延伸穿過繫繩5之電纜之實例係電力及資料通信電纜。另外，一拉力承載部件延伸穿過繫繩5以提供一彈性繫繩5且容許一撓性且因此穩固且在運籌上有利之繫繩5，例如容許捲繞或纏繞。例如，拉力承載部分包括UHMWPE(超高分子量聚乙烯)，例如Dyneema®或類似高效能纖維。此外，一鋼索(或諸鋼索)可用作拉力承載部分或用作拉伸部件。
圖4示意性展示滯水期間之潛水發電廠1。根據本發明之實例實施例，潛水發電廠1包括一繫繩5，其能夠處理沿著一預定軌道6之移動以及在滯水中保持一良好位置兩者之狀況。一繫繩5包括：一上繫繩部分5a，其具有高於流體之一平均密度、具有一流體動力橫截面且經配置以連接至運載工具3；及一下繫繩部分5b，其具有低於流體之一平均密度、具有一非流體動力橫截面且經配置以連接至結構2，繫繩5容許潛水發電廠1良好地處理滯水之狀況。
在圖4中，可見潛水廠1包括具有不同浮力之三個發電廠區段。第一發電廠區段為運載工具3其自身，其具有正浮力且將力求達到藉由緊鄰運載工具之箭頭指示之表面。可藉由實施一或多種已知浮力技術(例如在翼4中)而調整運載工具3之浮力。第二區段係具有負浮力之上繫繩部分5a。例如藉由調整用於形成上繫繩部分5a之材料之量或藉由使用具有各種密度之材料達成負浮力。此部分因此下沉，其藉由緊鄰上繫繩部分5a之箭頭指示。第三發電廠區段係具有正浮力之下繫繩部分5b。例如藉由具有包括具 有纖維或複合物或疊層之一外層之一殼部件達成正浮力，其中可使用填充材料填充一內部區。因此，藉由添加充氣容器至下繫繩部分5b之內部區而控制下部分之密度。或者，藉由將具有低於周圍流體之一密度之元件附接至繫繩5之外側而控制下繫繩部分5b之密度。下繫繩部分5b將力求達到藉由箭頭指示之表面。
三個發電廠區段之不同密度之效應在於在滯水期間，歸因於如上文描述發電廠1之運載工具3、上繫繩部分5a及下繫繩部分5b之平均密度係不同的，繫繩5形成一非線性形狀，較佳地為一S字形。另一效應在於可控制相對於發電廠1所潛入之流體之主體之表面之運載工具3之位置(藉由深度d1指示)或相對於運載工具3在其上方移動之一底部表面之運載工具3之位置(藉由深度d2指示)或其等兩者。
非線性形狀之另一優勢在於運載工具3及繫繩5力求接近彼此。支持此之原理在於當具有兩個端之一撓性主體(例如，一繫繩)經歷在主體之中間上之一力時，兩個端將力求移動朝向彼此，同時主體形成一弧。第一繫繩部分經附接至運載工具3及下繫繩部分5b。當上繫繩部分5a歸因於具有高於流體之一密度而下沉時，隨著上繫繩部分5a形成一弧，上繫繩部分5a之一第一端部分16及一第二端部分17力求移動朝向彼此。下繫繩部分5b之一第三端部分18及一第四端部分19在其等繼而附接至上繫繩部分5a及結構2時顯示相同性質。緊鄰端部分16、17、18、19之箭頭16a、17a、18a、19a旨在繪示作用於各自端部分上之力。由於第四端部分19經固定至結構2且無法側向移動，故此導致運載工具3以及上繫繩部分5a側向移動朝向結構2。繫繩5及運載工具3之不同部分上之合力使繫繩5及運載工具3如藉由箭頭20指示般移動朝向結構2。下繫繩部分5b憑藉其正浮力力求使其自身 复正於一直立位置中。所有此等效應旨在降低或完全移除繫繩5纏結、扭轉或另損壞繫繩5之風險。運載工具3之非線性形狀及朝向結構2之移動亦在流體流之方向改變方向(例如針對一潮流)時改良發電廠1之處理。
圖5示意性展示根據一第二實例實施例之一潛水發電廠1。潛水發電廠1潛入一流體中且包括一結構2及包括至少一個翼4之一運載工具3。運載工具3經配置以藉由至少一個繫繩5緊固至結構2。運載工具3經配置以藉由經過運載工具3之一流體流而在一預定軌道6中移動。在圖1中，流體流之方向大體指向圖中。流體流可例如為一洋流、一潮流或一河流。
運載工具3進一步包括前部支架7及一後部支架8。運載工具3可包括一短艙9，其經附接至翼4。短艙9可經定位於翼4下方或其上方，且例如藉由一掛架附接至翼4。運載工具3可進一步包括例如呈一垂直舵10之形式之控制表面。前部支架7經附接至翼4，且在一項實例實施例中，後部支架8經附接至短艙9。藉由可控制一或多個控制表面之一控制系統或其他操縱構件沿著預定軌道6操縱運載工具3。可例如藉由一或多個機載CPU或控制電路板或藉由從一遠端控制中心發送之信號實施控制系統。
短艙9包括可旋轉連接至一發電機12之一渦輪機11。運載工具3在流體中之移動使渦輪機11(且藉此發電機12)旋轉。如此產生電力。潛水廠包括一輔助電力輸出系統，其透過繫繩5中之電纜將電力饋送至一電力供應網路，其繼而將電力轉移至一電力網。
繫繩5包括一上繫繩部分5a、一下繫繩部分5b及一中間繫繩部分5d。上繫繩部分5a具有一流體動力輪廓或橫截面且具有高於流體流中之流體之一平均密度。下繫繩部分5b具有一非流體動力輪廓或橫截面且具有低於流體流中之流體之一平均密度。中間繫繩部分5d具有一流體動力輪廓或橫截 面且具有低於流體流中之流體之一平均密度。上繫繩部分5a藉由一頂部接頭13連接至運載工具3，該等支架經附接至頂部接頭13。下繫繩部分5b藉由一底部接頭14連接至結構2。
上繫繩部分5a及中間繫繩部分5d可以數種方式連接，只要使上繫繩部分5a與中間繫繩部分5d之間的機械連接足夠強來滿足各自上繫繩部分5a及中間繫繩部分5d之力需求。中間繫繩部分5d及下繫繩部分5b可以數種方式連接，只要使中間繫繩部分5d與下繫繩部分5b之間的機械連接足夠強來滿足各自中間繫繩部分5d及下繫繩部分5d之力需求。亦見圖2a及圖2b之插圖描述，例如繫繩部分之間的連接/過渡。
中間繫繩部分5d如上繫繩部分5a般製造，但具有不同密度。
發明申請專利範圍中提及之元件符號不應被視為限制受發明申請專利範圍保護之主題內容，且其等核心功能係使發明申請專利範圍易於理解。
將瞭解，在皆不脫離隨附發明申請專利範圍之範疇的情況下，本發明能夠修改各種明顯態樣。因此，圖式及描述本質上將被視為具繪示性，且並不具有限制性。

Claims (17)

  1. 一種潛水發電廠，其中該潛水發電廠潛入一流體中，該發電廠包括一結構及一運載工具，該運載工具包括至少一個翼，該運載工具藉由至少一個繫繩緊固至該結構；該運載工具藉由經過該運載工具之一流體流而在一預定軌道中移動，其特徵在於該繫繩包括一上繫繩部分及一下繫繩部分；其中該上繫繩部分具有高於該流體之一平均密度、具有一流體動力橫截面且連接至該運載工具；其中該下繫繩部分具有低於該流體之一平均密度、具有一非流體動力橫截面且連接至該結構；且其中該運載工具包括前部支架及一後部支架，其等將該運載工具附接至該繫繩。
  2. 如請求項1之潛水發電廠，其中該上繫繩部分包括該繫繩之長度之30%至70%且該下繫繩部分包括該繫繩之該長度之70%至30%。
  3. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該繫繩包括一中間部分，其具有低於該流體之一平均密度及一流體動力橫截面且經配置於該上繫繩部分與該下繫繩部分之間。
  4. 如請求項3之潛水發電廠，其中該上繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之20%至40%之間，該中間繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之20%至60%之間，且該下繫繩部分之該長度可在該繫繩長度之10%至20%之間。
  5. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該發電廠之該運載工具具有低於該流體之一平均密度。
  6. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該流體係水且該下繫繩部分之該平均密度在700至900kg/m3之間，且該上繫繩部分之該平均密度在1050至1250kg/m3之間。
  7. 如請求項3之潛水發電廠，其中該流體係水且該中間繫繩部分之該平均密度在700至900kg/m3之間。
  8. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該繫繩包括形成該繫繩之外部形狀之一殼部件。
  9. 如請求項8之潛水發電廠，其中該殼部件包括一彈性材料、一熱塑性材料、一熱固性材料、一碳纖維疊層、一玻璃纖維疊層、一複合材料、包括聚氨酯之一材料、一聚氨酯彈性體材料、鋼或其等之組合之至少一者。
  10. 如請求項8之潛水發電廠，其中該殼部件包括具有纖維或複合物或疊層之一外層，其中可使用填充材料填充一內部區。
  11. 如請求項10之潛水發電廠，其中藉由添加充氣容器至該下繫繩部分之該內部區而調整該下繫繩部分之該密度。
  12. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中藉由將具有低於該周圍流體之一密度之元件附接至該繫繩之外側而調整該下繫繩部分之該密度。
  13. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該運載工具包括：一短艙，其包括經連接至一發電機之一渦輪機，藉由該運載工具之移動而驅動該渦輪機。
  14. 如請求項13之潛水發電廠，其中該上繫繩部分藉由一頂部接頭連接至該運載工具。
  15. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該下繫繩部分藉由一底部接頭連接至該結構。
  16. 如請求項1或2之潛水發電廠，其中該繫繩係可撓的。
  17. 一種用於控制一潛水發電廠之方法，其中該方法包括：配置將一潛水發電廠與一結構連接之一繫繩，其中該繫繩包括一上繫繩部分及一下繫繩部分；配置該上繫繩部分以具有高於該周圍流體之一平均密度，配置該上繫繩部分以具有一流體動力橫截面，及配置該上繫繩部分以被連接至該運載工具，配置該下繫繩部分以具有低於該周圍流體之一平均密度，配置該下繫繩部分以具有一非流體動力橫截面，及配置該下繫繩部分以被連接至該結構，其中當該潛水發電廠在一預定軌道中移動時，該潛水發電廠之該繫繩經歷藉由甩鞭引發之繫繩振動中之一減小；其中當該潛水廠不在一預定軌道中移動時，該潛水發電廠之該繫繩形成一S形，此係歸因於該發電廠之一運載工具、該上繫繩部分與該下繫繩部分之間的平均密度差；且其中該運載工具包括前部支架及一後部支架，其等將該運載工具附接至該繫繩。
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