KR20200123794A - 전기에너지 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 수직 트윈 회전자 수력 터빈 장치 및 방법이 본 명세서에 설명된다. 설명된 장치는 복수의 중심 코어, 각각의 코어로부터 연장되는 적어도 하나의 블레이드 부재, 및 상기 장치의 유효성 및 효율성을 증가시키기 위해 흐름 지시자를 포함하는 새로운 구성을 동작시키는 것에 의해 유리한 성능을 제공한다.

Description

전기 에너지를 생산하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 전기 에너지 생산 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직 트윈 회전자 수력 터빈을 사용하여 전기 에너지를 생산하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
에너지에 대한 세계적 수요가 계속 증가하고 있어 에너지를 추출하는 기술을 개발하고 지속적으로 개선할 필요성이 제기되고 있다. 재생 에너지원은 환경에 미치는 영향이 상대적으로 적기 때문에 유리하다. 재생 에너지원의 한 예로는 일반적으로 수력 터빈이라고 하는 수력 발전 디바이스이다.
물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 다양한 구성의 수력 터빈이 존재한다. 그러나 이러한 디바이스는 일반적으로 물에 잠겨 있어서 유지 관리가 어려울 수 있고, 이에 의해 디바이스의 지속력에 필수적인 기계적 구성 요소에 가혹한 조건이 부과된다. 또한 이러한 디바이스의 유효성과 효율성을 높이고, 동작 가능성에 대한 최소 유속 요구 사항을 줄여서, 지구에서 흐르는 수원(water source)의 더 많은 부분이 에너지로 활용될 수 있도록 하는 데 지속적인 압력이 존재한다.
이러한 결점 및 다른 단점은 본 명세서에서 설명된 다양한 실시예에 의해 해결된다.
일 양태에서, 본 발명은 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치로서, 복수의 중심 코어(central core)로서, 각각의 중심 코어는 제1 단부와 제2 단부에서 지지되고, 각각의 코어는 실질적으로 수직 축을 중심으로 회전 가능한, 상기 복수의 중심 코어; 상기 중심 코어의 회전을 유발하기 위해 물의 흐름과 결합하기 위해 상기 각각의 중심 코어로부터 연장되는 적어도 하나의 블레이드 부재(blade member); 및 상기 적어도 하나의 블레이드 부재 각각을 따라 미리 결정된 영역을 향해 유입되는 물의 흐름을 지시하기 위해 상기 장치의 선두 단부(leading end)에 위치된 적어도 하나의 1차 흐름 지시자(flow director)를 포함하고, 상기 복수의 코어는 상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자 뒤에 위치된, 상기 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치를 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은 에너지 생산 터빈과 함께 사용하기 위한 블레이드로서, 상기 터빈은 중심 회전 부재를 포함하고, 상기 블레이드는 램 표면(ram surface) 및 양력 표면(lift-surface)을 포함하고, 상기 블레이드는 상기 중심 회전 부재에 근접한 내부 부분; 상기 내부 부분의 원위 단부에서 시작하는 중심 부분; 및 상기 중심 부분의 원위 단부에서 시작하고 날카로운 팁(sharp tip)으로 종료되는 외부 부분을 포함하고; 상기 중심 부분은 상기 블레이드의 비-램 측면(non-ram side)으로 양력을 유도하도록 만곡되고; 상기 팁에서 상기 외부 부분의 곡률은 상기 중심 회전 부재의 회전 동안 상기 블레이드의 상기 팁이 이동하는 원형 경로의 곡률에 실질적으로 대응하는, 상기 블레이드를 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 방법으로서, 장치를 수역(water mass)에 배치하는 단계로서, 상기 장치는, 복수의 중심 코어로서, 각각의 중심 코어는 제1 단부와 제2 단부에서 지지되고, 각각의 코어는 실질적으로 수직 축을 중심으로 회전 가능한, 상기 복수의 중심 코어; 상기 중심 코어의 회전을 유발하기 위해 물의 흐름과 결합하기 위해 상기 각각의 중심 코어로부터 연장되는 적어도 하나의 블레이드 부재; 및 상기 적어도 하나의 블레이드 부재 각각을 따라 미리 결정된 영역을 향해 유입되는 물의 흐름을 지시하기 위해 상기 장치의 선두 단부에 위치된 적어도 하나의 1차 흐름 지시자를 포함하고, 상기 복수의 코어는 상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자 뒤에 위치된, 상기 장치를 수역에 배치하는 단계; 상기 장치를 동작시켜 상기 물의 흐름으로부터 에너지를 생산하는 단계; 및 전기 디바이스에 전력을 공급하기 위해 상기 에너지를 전송하는 단계를 포함하는, 상기 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 방법을 제공한다.
이하 도면은 본 발명의 특징의 다양한 실시예를 예시하는 역할을 한다. 이 도면은 예시일 뿐, 본 발명을 제한하려고 의도된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 추출 장치의 상면도이다;
도 2는 도 1에 도시된 에너지 추출 장치의 사시도이다;
도 3은 도 1에 도시된 에너지 추출 장치의 1차 흐름 지시자, 중심 코어, 포일(foil) 및 2차 흐름 지시자의 상면도이다;
도 3a는 도 1에 도시된 에너지 추출 장치의 1차 흐름 지시자, 포일, 2차 흐름 지시자 및 중심 코어의 변형예의 상면도이다;
도 4는 도 1의 에너지 추출 장치의 분리 상태의 중심 코어 및 블레이드 부재의 상면도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도이다;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드 부재의 단면을 도시한다;
도 7은 도 6의 실시예에서 설명된 바와 같은 2개의 블레이드 부재를 갖는 코어의 사시도를 도시한다;
도 8은 도 6의 실시예에서 설명된 바와 같은 3개의 블레이드 부재를 갖는 코어의 사시도를 도시한다;
도 9는 도 6의 실시예에서 설명된 바와 같은 4개의 블레이드 부재를 갖는 코어의 사시도를 도시한다;
도 10은 도 6의 실시예에서 설명된 바와 같은 6개의 블레이드 부재를 갖는 코어의 사시도를 도시한다;
도 11은 도 6의 실시예에서 설명된 바와 같은 8개의 블레이드 부재를 갖는 코어의 사시도를 도시한다;
도 12는 도 6의 실시예에서 설명된 바와 같은 10개의 블레이드 부재를 갖는 코어의 사시도를 도시한다;
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2면체 핀(dihedral fin)을 갖는 에너지 추출 장치의 정면도이다;
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2면체 핀을 갖는 에너지 추출 장치의 측면도이다;
도 15는 도 14의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 상면도이다;
도 16은 도 14의 실시예에서 설명된 바와 같이 수역에 잠긴 에너지 추출 장치의 사시도이다;
도 17은 도 14의 실시예에서 설명된 바와 같이 수역에 잠긴 에너지 추출 장치의 측면도이다;
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2면체 핀 및 후방 핀을 갖는 에너지 추출 장치의 전방 사시도이다;
도 19는 도 18의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 후방 사시도이다;
도 20은 도 18의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 후면도이다;
도 21은 도 18의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 측면도이다;
도 22는 도 18의 실시예에서 설명된 바와 같이 수역에 부분적으로 잠긴 에너지 추출 장치의 후방 사시도이다;
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 얕은 수역(shallow water)을 위한 에너지 추출 장치의 정면 사시도이다;
도 24는 도 23의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 전방 절결 사시도이다;
도 25는 도 23의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 전방 흐름 지시자의 상면도이다;
도 26은 도 23의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 상부 절결도이다;
도 27은 도 23의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 중심 코어 중 하나의 코어의 상부 절결도이다;
도 28은 바닥 안정화기(floor stabilizer)에 고정된 도 23의 실시예에서 설명된 에너지 추출 장치의 정면 사시도이다;
도 29는 도 28의 실시예에서 설명되고 물 바닥(water floor)에 고정된 에너지 추출 장치의 측면도이다;
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따라 물이 Y 방향으로 흐를 때 전방 흐름 지시자, 중심 코어 및 2차 흐름 지시자의 구성의 상면도이다;
도 30a는 본 발명의 일 실시예에 따라 물이 U' 방향으로 흐를 때 전방 흐름 지시자, 중심 코어 및 2차 흐름 지시자의 구성의 상면도이다;
도 30b는 본 발명의 일 실시예에 따라 전방 흐름 지시자, 중심 코어 및 2차 흐름 지시자의 구성의 상면도로서, 전방 흐름 지시자 및 2차 흐름 지시자는 스토퍼(stopper)를 갖는 것을 도시하는 도면이다;
도 30c는 본 발명의 일 실시예에 따라 실질적으로 V자형 구성의 전방 흐름 지시자, 2차 흐름 지시자 및 복수의 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 얕은 수역을 위한 에너지 추출 장치의 상부 사시도이다;
도 32는 도 31에 설명된 바와 같은 에너지 추출 장치의 상부 단면 사시도로서, 에너지 추출 장치의 중심을 통해 취해진 단면을 도시한다;
도 33은 도 31에 설명된 바와 같은 에너지 추출 장치의 단면 사시도로서, 차폐물(shield)을 통해 취해진 단면을 도시한다;
도 34는 도 31에 설명된 에너지 추출 장치의 상부 단면도이다;
도 35는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 얕은 수역을 위한 에너지 추출 장치의 상부 사시도이다;
도 36은 도 35에 설명된 에너지 추출 장치의 단면 사시도로서, 에너지 추출 장치의 중심을 통해 취해진 단면을 도시한다;
도 37은 도 35에 설명된 에너지 추출 장치의 단면 사시도로서, 차폐물을 통해 취해진 단면을 도시한다;
도 38은 도 35에 설명된 에너지 추출 장치의 상부 단면도이다;
도 39a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전방 흐름 지시자 및 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 39b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전방 흐름 지시자 및 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 39c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전방 흐름 지시자 및 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 39d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전방 흐름 지시자 및 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 39e는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전방 흐름 지시자 및 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 39f는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전방 흐름 지시자 및 중심 코어의 구성의 상면도이다;
도 40은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상부 프레임이 없는 얕은 수역을 위한 에너지 추출 장치의 상부 사시도이다;
도 41은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 얕은 수역을 위한 에너지 추출 장치의 상부 사시도이다;
도 42는 도 41에 도시된 얕은 수역을 위한 에너지 추출 장치의 측면도이다;
도 43은 차폐물(6035)이 생략된, 도 41에 도시된 얕은 수역을 위한 에너지 추출 장치의 사시도이다;
도 44는 본 발명의 다른 실시예에 따라 블레이드를 갖는 코어의 상부 절결도이다;
도 45는 도 44에 도시된 블레이드를 갖는 코어의 절결 사시도이다;
도 46은 도 44에 도시된 블레이드를 갖는 코어의 단일 블레이드의 상부 절결도이다; 그리고
도 47은 본 발명의 일 실시예에 따라 본 명세서에 설명된 장치 실시예를 사용하여 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 방법 단계들을 나타내는 블록도이다.
이하 실시예는 단지 예시일 뿐, 본 발명을 제한하려고 의도된 것이 아니다. 본 명세서에서 설명된 실시예에 대한 다양한 수정 및/또는 변경이 본 발명을 벗어남이 없이 이루어질 수 있고 임의의 이러한 수정 및/또는 변경은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해된다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따라, 에너지 추출 장치(10)가 도시된다. 이 실시예에서, 장치(10)는 2개의 중심 코어(15, 17)를 포함한다. 각각의 중심 코어(15, 17)는 각각의 중심 축(Z1, Z2)을 중심으로 자유로이 회전할 수 있도록 대향 단부에서 지지된다. 동작 시, 코어(15, 17)는 회전축이 수직 또는 실질적으로 수직이도록 위치된다. 도시된 실시예에서, 2개의 코어(15, 17)는 적절한 베어링(도시되지 않음) 및 프레임(12)에 의해 지지된다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 지지 프레임(12)은 장치(10)의 다양한 구성 요소 사이에 필요한 공간적 관계를 유지하는 역할을 하는 한, 다양한 구성을 취할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
각각의 코어(15, 17)는 코어(15, 17)의 중심으로부터 방사방향으로 연장되는 복수의 블레이드 부재(20, 22)를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 장치(10)는 코어(15, 17)마다 3개의 블레이드를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 벗어남이 없이 코어마다 더 적거나 더 많은 수의 블레이드가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 물이 장치(10)를 향해 그리고 장치를 통해 Y 방향으로 흐르면, 물이 블레이드 부재(20, 22)에 가하는 힘은 코어(15, 17)를 회전시킨다. 도시된 실시예에서 그리고 도 1에 도시된 유리한 점으로부터, 물이 Y 방향으로 흐르면 코어(15)는 시계 반대 방향으로 회전하고, 코어(17)는 시계 방향으로 회전하게 된다. 코어(15, 17)의 결과적인 회전 에너지는 필요에 따라 이 기술 분야에 일반적으로 알려진 기어 박스와 발전기의 조합을 사용하여 전기로 변환될 수 있다. 크게 단순화하기 위해 기어 박스와 발전기는 도면에 포함되지 않았다.
동력 전달 구성 요소의 적절한 조합은 코어(15, 17)의 회전이 동기화되는 것을 보장하고 블레이드 부재(20, 22) 간에 물리적 접촉이 일어나는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 블레이드를 갖는 코어(15, 17)들이 반대 방향으로 동기화하는 것을 달성하기 위해 체인과 스프로킷의 조합이 사용될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 동력 전송 구성 요소의 다른 적절한 조합이 코어(15, 17)의 회전을 동기화하는 데 사용될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
장치(10)는 시스템의 전체 동력 계수를 증가시키는 데 도움이 되는 수많은 요소를 포함한다. 이들 요소는 이제 계속해서 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 1차 흐름 지시자(30)는 장치(10)의 선두 단부(35)에 위치된다. 도시된 바와 같이, 1차 흐름 지시자(30)는 프레임(12)에 의해 제 위치에 유지된다. 1차 흐름 지시자(30)는 코어(15, 17)의 결과적인 회전 에너지를 최대화하는 방식으로 유입되는 물의 흐름을 지시하는 역할을 한다. 바람직하게는, 유입되는 물의 흐름은 블레이드를 갖는 코어(15, 17)의 정체 지점으로 향한다. 이 기술 분야에 알려진 바와 같이 정적인 물체가 유체 흐름의 경로에 놓이면 정체 지점은 물체의 일측으로 흐르는 유체와 물체의 타측으로 흐르는 유체를 분리시키는 물체를 따르는 지점이다. 본 명세서에 설명된 회전 코어(15, 17) 및 블레이드 부재(20, 22)의 경우, 정체 지점은 블레이드 부재(20, 22)의 회전 위치 및 유체 흐름의 방향의 변화에 따라 변한다. 이와 같이, 정체 지점은 장치(10)의 동작 동안 지속적으로 변경된다. 실험을 통해 출원인은 유입되는 유체 흐름을 도 4에서 B로 도시된 반점 영역(speckled zone) 내 블레이드 부재(20, 22)를 따른 영역을 향하도록 유도하는 것이 바람직하다는 것을 발견했다. 영역(B)의 경계는 2개의 실질적으로 평행한 평면으로 구성된다. 제1 평면(P1)은, 해당 코어(이 예에서는 코어(15))의 회전축을 포함하고 자연적인 흐름 방향(Y)과 실질적으로 평행한 평면이다. 제2 평면(P2)은 평면(P1)으로부터 측방으로 다른 코어(이 예에서는 코어(17))의 축(Z2)을 향해 해당 코어(15)의 축(Z1)에 수직인 방향으로 0.5*R의 거리만큼 이동한 평면이다. 거리(R)는 회전하는 동안 해당 코어(15)의 블레이드 부재(20)의 팁이 이동하는 원주 경로의 반경으로 정의된다.
계속해서 도 1, 도 2 및 조 3을 참조하면, 2차 흐름 지시자(40, 42)는 프레임(12)에 고정되고, 블레이드를 갖는 코어(15, 17) 각각의 회전 둘레 옆 및 외부에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 2차 흐름 지시자(40, 42)는 (표면(95, 97)을 통해) 주변에 유입되는 유체 흐름을 모으고 이 유체 흐름을 블레이드 부재(20, 22)가 경험하는 회전 유도력을 향상시키기 위해 블레이드 부재(20, 22)를 향하도록 지시하는 역할을 한다. 2차 흐름 지시자(40, 42)는 또한 유체 흐름이 회전축의 하류에서 블레이드 부재(20, 22)의 회전을 (표면(96, 98)을 통해) 빠져 나가는 것을 억제하는 역할을 한다. 유체 흐름이 장치(10)를 빠져 나가는 것을 억제하면 하류 흐름이 재부착되는 것을 용이하게 함으로써 장치(10)에 대한 항력을 줄이는 데 도움이 된다. 하류 흐름의 재부착은 포일(50)과 같은 재부착 부재를 사용하여 추가로 유도될 수 있다. 포일(50)은 코어(15, 17) 및 블레이드 부재(20, 22)와 실질적으로 동일한 높이를 갖는 구조 부재이다. 포일(50)은 장치(10)의 후방 단부(55)에 (코어(15, 17)에 대해 하류에) 위치되고, 블레이드 부재(20, 22)로부터 흐르는 유체를 재부착하여 항력을 감소시키고 시스템의 동력 계수를 증가시키는 역할을 한다. 출원인은 대칭적인 익형(airfoil)을 생성하는 눈물 방울 형상(teardrop geometry)이 바람직한 것으로 판단했다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 장치의 꼬리 단부(tail end)에서의 항력은 바람직한 실시예에 도시된 눈물 방울 형상과는 다른 다양한 기하학적 구조의 유사한 구조물에 의해 감소될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 장치(10)의 각각의 코어(15, 17)는 코어(15, 17)의 회전축(Z1, Z2)을 따라 돌출하는 샤프트(60, 62)를 통해 발전기(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 샤프트(60, 62)는 예를 들어, 다양한 결합 구성, 키가 없는 잠금 디바이스, 또는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 다른 적절한 수단을 사용하여 코어(15, 17)에 결합될 수 있다. 발전기(도시되지 않음)는 코어(15, 17)의 회전 에너지를 전기로 변환하는 역할을 한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에서 샤프트(60, 62)가 코어(15, 17)와 분리된 구성 요소로 설명되었지만, 코어(15, 17)는 대안적으로 빌트인형 돌출 샤프트로 제조될 수 있다는 (예를 들어, 각각의 코어와 돌출 샤프트가 단일 성형 부품일 수 있다는) 것을 이해할 수 있을 것이다.
에너지 추출 디바이스의 설명된 실시예는 장치의 하나의 또는 많은 기계적 구성 요소가 물과 연속적으로 접촉하지 않도록 하는 유리한 방식으로 실제로 구성될 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 발전기 및 기어 박스(도시되지 않음)가 유체의 표면 레벨 위에 놓이고 코어(15, 17) 및 대응하는 블레이드 부재(20, 22)가 유체 표면 아래 놓이도록 하나 이상의 부력 구조물(66, 68)에 매달릴 수 있다. 기어 박스 및 발전기는 부력 구조물(66, 68) 내부에 수용될 수 있으며, 이 경우 부력 구조물(66, 68)은 요소로부터 이러한 구성 요소를 보호하는 역할도 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 코어(15, 17)의 회전을 동기화하기 위한 수단을 포함하는, 프레임(12)의 상부 부분, 및 코어(15, 17)에 매우 근접한 임의의 필요한 지지 베어링 및 결합 기구를 도시한다. 그러나, 상부 프레임(12)은 대안적으로 부력 구조물로서 작용할 수 있고, 베어링, 결합, 동기화 수단 및 다른 기계적 구성 요소가 유체 표면으로부터 더 멀리 떨어져 있도록 구성될 수 있다. 도 13은 에너지 추출 장치의 이러한 대안적인 실시예를 도시하고, 아래에서 더 설명될 것이다.
도 3을 구체적으로 참조하면, 코어(15, 17), 1차 흐름 지시자(30), 2차 흐름 지시자(40, 42) 및 포일(50)의 상대적 위치 및 단면이 도시된다. 프레임(12) 및 장치의 다른 구성 요소는 설명의 편의를 위해 생략되었다. 1차 흐름 지시자(30)의 바람직한 단면은 볼록한 선두 표면(70) 및 오목한 후미 표면(75)을 갖는 초승달 형상이다. 1차 흐름 지시자(30)의 볼록한 선두 표면(70)은 화살표(Y)로 표시된 유입되는 유체 흐름을 분할하고 이 유체 흐름을 블레이드 부재(20, 22)의 바람직한 미리 결정된 부분(위에서 보다 상세히 설명됨)을 향해 지시하는 역할을 한다. 출원인은 1차 흐름 지시자의 측방 말단에 립(lip)(80)이 존재하면 이 립이 흐름을 블레이드(20, 22)로 향하게 하는 만곡된 흐름 지시자 에지의 말단에서 흐름 접착이 해제되는 것을 도와서, 흐름을 블레이드 면으로 직접 약간 바깥쪽으로 향하게 함으로써 동력을 최적화함으로써 장치의 성능을 증가시키기 때문에 바람직한 것으로 판단하였다. 1차 흐름 지시자(30)는 코어(15, 17) 및 블레이드 부재(20, 22) 앞 장치의 선두 단부(35)에 위치된다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명이 일반적으로 초승달 형상인 단일 1차 흐름 지시자(30)를 설명하고 있지만, 1차 흐름 지시자가 유입되는 유체 흐름을 블레이드 부재를 따라 미리 결정된 위치를 향해 지시하는 역할을 하는 한, 1차 흐름 지시자(30)의 수, 형상 및 크기는 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 중심 파선(X)은 중심 코어(15, 17)에 대해 만곡된 전방 면(95, 97)의 최하류 지점의 위치를 나타내는 것으로 도시된다. 전방 면(95, 97)이 코어(15, 17)의 회전축(Z1, Z2)에 대해 상류 지점에서 종료되도록 2차 흐름 지시자(40, 42)를 배치하면 장치의 동력 계수에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
도 3a를 참조하면, 도 3에 설명된 구성 요소(1차 흐름 지시자(30), 2차 흐름 지시자(40, 42) 및 포일(50))는 중심 블레이드를 갖는 코어(15a, 17a)의 대안적인 실시예로 도시된다. 이 대안적인 실시예에서, 중심 코어(15a)는 정확히 2개의 블레이드(20a, 20b)를 포함하는 반면, 중심 코어(17a)는 또한 정확히 2개의 블레이드(22a, 22b)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 중심 코어(15a, 17a)는 블레이드(20a, 20b)가 실질적으로 수평면에 있는 반면, 블레이드(22a, 22b)는 실질적으로 수직면에 있도록 동기화되는 것이 바람직하다. 즉, 중심 코어(15a, 17a)는 약 90도 오프셋된다. 하나의 중심 코어(15a)가 다른 중심 코어(17a)에 대해 이와 같이 상대적으로 90도 오프셋이 있으면 블레이드(20a, 20b 및 22a, 22b)가 회전하는 동안 서로 충돌하지 않는 것을 보장한다. 이 실시예에서, 2차 흐름 지시자(40, 42)는 수평 점선 "A"로 도시된 바와 같이 중심 코어(15a, 17a)의 중심 뒤에 위치되고, 주변에 유입되는 유체 흐름을 모으고 이 유체 흐름을 블레이드 부재(20a 20b, 22a, 22b)를 향하도록 지시하여 블레이드 부재(20a, 20b, 22a, 22b)가 경험하는 회전 유도력을 향상시키는 데 도움을 준다.
도 4를 참조하면, 바람직한 실시예에서 코어(15, 17)의 상대적 위치가 이제 설명된다. 각 회전 코어(15, 17)의 블레이드 부재의 팁은 원주 경로를 생성한다. 도시된 바와 같이, 코어(15, 17)는 원주 경로들이 중첩하도록 서로에 대해 위치된다. 블레이드를 갖는 각 코어들 사이의 바람직한 원형 오버랩 범위는 반경(R)의 50% 내지 80%로 결정되었다(즉, 코어(Z1, Z2)의 회전축 사이의 거리에 대한 바람직한 범위는 1.5*R 내지 1.2*R이도록 결정되었다).
도 5는 인클로저 플레이트(67, 69)가 코어(도시되지 않음) 및 블레이드 부재(도시되지 않음)를 "떠받치기(bookend)" 위해 사용되는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 플레이트를 사용하면 장치(10)의 상부 말단 및 하부 말단으로부터 유체가 빠져 나가는 것을 방지함으로써 블레이드 부재(도시되지 않음)와 접촉하는 유입되는 유체로부터 에너지가 추출되는 것을 최대화하는 데 도움이 된다. 플레이트(67, 69)는 2개의 나란한 원형 디스크가 서로 합쳐져 땅콩과 같은 형상을 형성하도록 형성될 수 있다. 플레이트의 디스크 부분의 직경은 다양할 수 있으나, 반경(R)의 적어도 125%의 반경을 갖는 디스크를 사용하면 장치(10)의 동력 계수와 관련하여 유리한 결과를 보여주었다. 본 실시예는 2개의 코어를 개시하지만, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다수의 듀얼 코어 시스템의 조합이 유사하게 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 6은 터빈 블레이드로서 바람직한 특성을 나타내는 것으로 밝혀진 블레이드 단면 형상을 보여준다. 즉, 도시된 단면을 갖는 블레이드(85)는 유체 흐름의 경로에 배치될 때 더 적은 양의 램 항력(ram drag)과 더 많은 양의 양력을 유도하는 것으로 나타났다. 블레이드(85) 단면은 일반적으로 블레이드의 회전 중심을 형성하는 지점으로 구성된 코어 부분(87)과 블레이드 부분(90)으로 구성된다. 블레이드 부분(90)은 일반적으로 곡선형 충돌 측면(92) 및 곡선형 후미 측면(94)에 의해 형성되고, 이 둘은 코어 부분(87)으로부터 시작되고, 회전 중심점으로부터 떨어진 어느 지점에서 때때로 팁 단부(96)로 지칭되는 점으로 수렴한다. 팁 단부(96)에서 블레이드(90)의 두 측면 사이의 각도가 최소화되어, 이 팁 단부(96)에서 블레이드 부분(90)의 두께를 최소화하고, 날카로운 칼날 말단을 갖는 블레이드(85)를 생성한다. 블레이드(85)의 블레이드 부분(90)의 후미 측(94)은 거의 편평하고, 이에 의해 회전 동안 블레이드(85)가 경험하는 양력을 증가시킨다. 본 실시예의 블레이드 부(90)는 블레이드 부분(90)의 팁 단부(96)가 회전 블레이드(85)의 팁 단부(96)가 이동하는 것에 의해 형성된 원주 경로와 밀접하게 일치하도록 추가로 구성된다. 다시 말해, 블레이드 부분(90)의 팁 단부(96)에 있는 지점과, 팁 단부(96) 직전의 충돌 측면(92)을 따르는 지점으로 형성된 제1 선(line)은 블레이드 부분(90)의 팁 단부(96)에서 원주 경로의 접선과 가능한 한 밀접하게 동일선 상에 있다. 유사하게, 블레이드 부분(90)의 팁 단부(96)에 있는 점과, 팁(96) 직전의 후미 측(94)을 따르는 점에 의해 형성되는 제2 선은 블레이드(85)의 팁 단부(96)에서 원주 경로의 접선과 가능한 한 밀접하게 동일선 상에 있다.
도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12는 각각 도 7에 도시된 2개, 3개, 4개, 6개, 8개 및 10개의 블레이드 부분을 갖는 코어의 대안적인 실시예의 단면도를 도시한다.
도 13, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17을 참조하고 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 2면체 안정화 플레이트(stability plate)(215, 220)를 포함하는 에너지 추출 장치(210)가 도시되어 있다. 안정화 플레이트(215, 220)는 장치(210)의 하부 단부에 위치되고, 프레임(212)을 통해 고정되며, 장치(210)에 대해 상방 및 외측 각도를 갖는다. 따라서, 안정화 플레이트(215, 220)는 장치를 물의 흐름 방향(Y)에 대해 바람직한 배향으로 유지하고, 장치(210)의 성능을 최적화하는 데 도움을 준다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 유사한 방식으로, 장치(210)는 장치(210)의 후방 단부에 위치된 포일(222)을 구비한다. 포일(222)은 또한 물의 흐름에 대해 장치의 배향을 최적으로 유지하는 것을 돕는 역할을 할 수 있다. 안정화 플레이트(215, 220) 및 포일(222)은 또한 물의 흐름 방향에 사소한 변화가 있는 경우 야기되는, 동작 동안 장치(210)의 원치 않는 교반을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 일반적으로 물의 흐름 내에서 장치(210)를 고정하기 위해, 장치(210)는 일 단부에서 예를 들어 장치(210)의 연결 지점(225)에 부착된 케이블(230)을 통해 해저(ocean floor)에 연결되고, 타 단부에서 해저에 놓인 콘크리트 블록과 같은 무거운 물체(235)(도 16에 구체적으로 도시됨)에 묶일(tethered) 수 있다. 이 실시예에서, 전체 장치(210)는 부력을 가져서 수면을 향해 편향되도록 구성된다. 예를 들어, 프레임 구성에 적합한 재료를 선택하거나 장치(210)의 상부 단부에 및 발전기(도시되지 않음) 아래에 위치될 수 있는 전용 부력 유도 요소(예를 들어, 263, 264)를 포함하는 것을 통해 부력을 얻을 수 있다.
대안적인 구성의 일부로서, 장치는 본체(즉, 블레이드를 갖는 코어)가 부력이 없고 장치가 예를 들어 일반적으로 연안 시추(offshore drilling)에 사용되는 것과 유사한 굴착 장치(rig)와 같은 고정된 구조물로부터 위에서 매달리도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 설명된 에너지 추출 장치는 하나 이상의 케이블을 사용하여 이러한 구조물에 매달릴 수 있다. 이러한 유형의 대안적인 구성에서, 부력 유도 요소(263, 264)도 여전히 사용될 수 있으며, 장치의 나머지 부분이 아닌 장치의 상부 단부에 위치된 발전기에 부력을 유도하도록 구성될 수 있다. 장치의 나머지 부분과 독립적으로 발전기의 수직 이동을 허용하는 기구와 함께 이러한 부력 구성은 수역에서 조수 활동(tidal activity)이나 큰 물결 운동(rolling swell)에 의해 유발될 수 있는 발전기의 침수를 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 발전기의 수직 자유도는 예를 들어 블레이드를 갖는 코어의 상부로부터 발전기까지 연장되는 프레임(도 13의 260, 262) 부분에 적절한 양의 텔레스코핑(telescoping) 능력을 제공함으로써 달성될 수 있다. 텔레스코핑 능력은 예를 들어, 장치의 블레이드를 갖는 코어와 발전기 사이에서 연장되는 프레임(260, 262) 부분에 대해 맞물리는 정사각형 중공 프레임 구성을 갖는 정사각형 샤프트의 사용을 통해 제공될 수 있다. 대안적으로, 일반적으로 이용 가능한 이중 텔레스코핑 PTO 구동 샤프트를 사용하면 발전기에 원하는 양의 수직 자유도를 제공할 수 있다. 이러한 구성을 사용하면 부력을 유발하는 요소로 인해 발전기가 조수와 함께 상승하기 때문에 상승하는 조수에도 발전기가 침수되지 않는다.
도 18, 도 19, 도 20, 도 21 및 도 22를 참조하고 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 2면체 핀(315, 320) 및 후방 안정화 핀(323)을 갖는 에너지 추출 장치(310)가 도시된다. 2면체 핀(315, 320)은 도 13, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17을 참조하여 앞서 설명된 2면체 핀(215, 220)과 유사하게 구성된다. 후방 핀(323)은 장치(310)의 후방 단부에 위치되고, 이로부터 후방으로 연장되고, 실질적으로 평면인 패들(paddle) 부분(333)을 가진다. 개념적으로 풍향계(wea상기r vane)와 유사하게, 안정화 핀(323)은 장치(310)가 수역에 위치될 때 장치(310)의 원치 않는 요우(yaw) 운동을 완화시키는 데 도움을 주고, 물의 흐름 방향에 대해 장치의 바람직한 방향을 유지하는 것을 추가로 돕기 위해 사용될 수 있다. 장치(310)는 또한 중심 코어의 상부 부분으로부터 상방으로 돌출하는 절두체형 타워 프레임(328)을 포함한다. 타워 프레임(328)은 장치(310)를 수면을 향해 편향시키기 위해 장치에 부력을 제공하도록 구성될 수 있다. 장치(310)는 케이블(330)에 의해 앵커 블록(335)에 묶일 수 있다. 도 22는 수역에서 표면을 향해 편향되고 지면에 묶이는 것에 의해 고정된 장치(310)의 일례를 도시한다. 케이블(330)의 길이는 장치의 상부에 있는 발전기 또는 발전기들이 일반적으로 수면 위에 유지되도록 선택될 수 있다.
이제 도 23 및 도 24를 참조하여 본 발명의 다른 실시예가 이제 설명된다. 장치(1010)는 일반적으로 프레임(1012)을 포함하고, 프레임(1012)은 바람직하게는 적어도 2개의 중심 코어(1015, 1017) 및 1차 흐름 지시자(1030)에 고정된다. 2개의 중심 코어(1015, 1017)는 중심 코어(1015, 1017)의 중심으로부터 방사방향으로 연장되는 적어도 하나의 블레이드 부재(1020a, 1022a)를 각각 포함한다. 이 실시예에서, 장치(1010)는 코어마다 3개의 블레이드(예를 들어, 1020a, 1020b, 1020c, 1022a, 1022b, 1022c)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 3개보다 더 많거나 더 적은 블레이드가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 물이 장치(1010)를 향하고 그리고 장치를 통해 Y 방향으로 흐르면, 물이 블레이드 부재(1020a, 1020b, 1020c, 1022a, 1022b, 1022c)의 충돌(또는 램) 표면에 가하는 힘은 중심 코어(1015, 1017)를 회전시킨다. 아래에서 더 설명될 블레이드(1020a, 1020b, 1020c, 1022a, 1022b, 1022c)에 대한 추가적인 힘은 또한 코어의 회전을 유도하는 데 기여한다. 도 23 및 도 24에 도시된 실시예에서, Y 방향으로 흐르는 물은 코어(1015)가 시계 반대 방향으로 회전하고, 코어(1017)가 시계 방향으로 회전하게 한다. 중심 코어(1015, 1017)의 결과적인 회전 에너지는 필요에 따라 기계적 구성 요소(예를 들어, 기어 박스 및 발전기)의 조합을 사용하여 전기로 변환될 수 있다. 이러한 기계적 구성 요소는 벨트 또는 체인 드라이브, 동력 인출 장치, 또는 이 기술 분야에 일반적으로 알려진 다른 적합한 구성 요소를 포함할 수 있다. 단순화를 위해 기어 박스와 발전기는 이들 도면에 포함되지 않았다.
장치(1010)는 시스템의 전체 동력 계수를 증가시키는 데 도움을 주는 수많은 요소를 포함한다. 예를 들어, 1차 흐름 지시자(1030)는 장치(1010)의 선두 단부(1035)에 위치될 수 있다. 1차 흐름 지시자(1030)는 블레이드를 갖는 코어(1015, 1017)에 대한 적절한 위치를 보장하기 위해 프레임(1012)에 고정될 수 있다. 1차 흐름 지시자(1030)는 중심 코어(1015, 1017)의 결과적인 회전 에너지를 최대화하는 방식으로 유입되는 물의 흐름을 지시하는 역할을 한다. 1차 흐름 지시자(1030)는 1차 흐름 지시자(1030)의 측방 말단에 위치된 2개의 립(1080)을 포함한다. 이들 립(1080)은 블레이드(1020a, 1020b, 1020c, 1022a, 1022b, 1022c)로의 흐름을 지시하는 만곡된 흐름 지시자 에지의 말단에서 흐름 접착이 해제되는 것을 도와서, 장치의 동력 계수를 증가시키는 데 기여한다. 바람직하게는, 유입되는 물의 흐름은 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 대해 이전에 유사하게 설명된 바와 같이 중심 코어(1015, 1017)의 정체 지점으로 향한다.
도 25는 도 24의 1차 흐름 지시자(1030)의 상면도를 도시한다. 1차 흐름 지시자(1030)는 일반적으로 화살표 형태로 도시되어 있으며, 유입되는 물의 흐름(Y)을 전술한 바와 같이 블레이드 부재의 원하는 지점을 향해 외측으로 재지시하는 역할을 하는 V자형 전방 부분(1040) 및 립(1080)을 갖는다. 도 24에 도시된 바와 같이, 1차 흐름 지시자(1030)의 중심 부분(1037)은 블레이드의 팁이 이동하는 경로의 곡률과 상보적인 곡률로 구성될 수 있다. 도 39a는 도 24의 실시예에 도시된 것과 유사한, 블레이드를 갖는 코어(2015, 2017) 및 전방 흐름 지시자(2030)의 상면도를 도시한다. 도 39b, 도 39c, 도 39d, 도 39e 및 도 39f는, 도 39b에 도시된 선 형상, 도 39c에 도시된 호 형상, 도 39d에 도시된 삼각형 형상, 도 39e에 도시된 정사각형 형상, 또는 도 39f에 도시된 후미 깔때기 형상을 포함하여, 전방 흐름 지시자의 중심 부분 및 후미 단부에 가능한 변형예를 갖는 대안적인 실시예를 도시한다.
이 실시예의 블레이드를 갖는 코어의 바람직한 공간 구성은 이제 도 26 및 도 27을 참조하여 설명된다. 도 4에 도시된 실시예와 유사하게, 거리 "R"은 코어의 블레이드 부재의 팁(예를 들어, 1050 또는 1052)이 이동하는 원주 경로의 반경에 의해 형성된다. 블레이드를 갖는 인접한 코어의 원주 블레이드 팁 경로(도 26에서 점선 원(1051 및 1053)으로 도시됨)는 도 26에 도시된 바와 같이 거리 "D"만큼 분리되어 있다. 바람직한 실시예에서, 중심 코어들은 블레이드 팁 경로 사이의 거리 "D"가 반경 "R"의 1 내지 4배이도록 이격되어 있다.
도 28 및 도 29는 도 23 및 도 24의 실시예가 해저 안정화기(1060)를 사용하여 해저에 고정될 수 있는 방식을 도시한다. 해저 안정화기(1060)는 얕은 수역에서 장치(1010)에 안정성을 제공하기 위해 해저(1065)에 고정될 가변 길이의 레그(leg)(1062)를 갖는다. 레그(1062)를 조절 가능하다면 고르지 않은 해저에 설치하는 것이 가능할 수 있고, 장치(1010)가 도 29에 구체적으로 도시된 바와 같이 균일한 수평 위치에 유지되는 것을 보장하는 데 도움이 된다.
도 30, 도 30a 및 도 30b를 참조하고 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 1차 흐름 지시자(2030)는 예를 들어 선회 축(2050)을 중심으로 회전 가능하게 조절될 수 있다. 선회 축(2050)은 1차 흐름 지시자(2030)의 제1 단부(또는 선두 단부)에 위치된다. 선회 가능성에 의해, 전방 흐름 지시자(2030)는 유입되는 물의 흐름 및 코어의 회전 조건을 조절하여 블레이드의 정체 지점이 변할 때 물의 방향이 연속적으로 유리하게 배향되는 것을 보장하는 데 도움을 줄 수 있다. 구체적으로, 위에서 설명된 바와 같이 유입되는 물의 흐름 방향의 목표 지점인 임의의 주어진 지점에서 블레이드의 정체 지점은 물의 흐름 속도와 코어의 회전 속도에 따라 달라진다. 선회하는 전방 흐름 지시자(2030)는 방출 지점이 장치의 동작에 걸쳐 정체 지점의 변화에 응답하여 변할 수 있도록 흐름 지시자로부터 물이 방출되는 지점을 변경할 수 있다. 동작 동안 시스템의 자연스런 유체 역학 특성은 전방 흐름 지시자(2030)의 팁(2085)이 동작 동안 변하는 정체 지점을 자연스럽게 따르도록 하는 것이다(즉, 선회하는 전방 흐름 지시자의 바람직한 배향을 유지하는 데 외부 간섭이 필요치 않다).
선회하는 전방 흐름 지시자는 또한 본 발명의 실시예를 이중 방향(또는 조수) 흐름에 적합하게 만든다. 도 30a는 물의 흐름 방향이 Y로부터 Y'로 변할 때 역류가 흐름 지시자(2030)를 통과할 수 있도록 V자형 개구의 방향을 역전시키도록 전방 흐름 지시자(2030)의 세그먼트(2055, 2057)가 선회 포인트(2050)를 중심으로 선회할 수 있는 방법을 도시한다. 전방 흐름 지시자(2030)의 각 세그먼트(2055, 2057)가 원하는 위치를 넘어 회전하는 것을 방지하기 위해 원하는 방향으로 중심 코어(2015, 2017)가 회전하는 것을 방해할 수 있는 2개의 전방 스토퍼(2080, 2082)가 구체적으로 도 30b에 제공되고 도시되어 있다. 유사하게, 제1 2차 흐름 지시자(2040)는 또한 2개의 후방 스토퍼(2090, 2092)를 포함하는 반면, 제2 2차 흐름 지시자(2042)는 또한 2개의 후방 스토퍼(2094, 2096)를 포함한다. 이러한 스토퍼(2090, 2092, 2094, 2096)는 또한 2차 흐름 지시자(2040, 2042)가 원하는 위치를 넘어 회전하는 것을 방지하여, 장치의 효율성이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
한 쌍의 중심 코어(2015, 2017)가 본 발명의 많은 예시적인 실시예에 도시되어 있지만, 본 명세서에 설명된 실시예의 측면을 빠져 나가는 물로부터 잔류 에너지를 포착하는 것을 돕기 위해 추가 코어가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 30c에 도시된 바와 같이, 추가 코어(2015, 2017, 2020, 2022, 2025, 2027)는 장치가 중심 코어의 실질적으로 V자형 구성을 형성하도록 외부 후미 구성에 위치될 수 있다.
도 30에 도시되고 구성된 바와 같이 블레이드를 갖는 코어 및 전방 흐름 지시자를 포함하는 실시예의 동작 동안, 원치 않는 압력이 점선 원(P)으로 지정된 영역에서 전방 흐름 지시자(2030) 뒤에 축적될 수 있다. 이러한 역압이 축적되는 것을 완화하는 것을 돕기 위해 도 31, 도 32, 도 33 및 도 34를 참조하여 이제 설명될 압력 경감 특징이 본 명세서에 설명된 다양한 실시예에 통합될 수 있다. 장치(3010)는 일반적으로 프레임(3012)을 포함하고, 프레임(3012)은 바람직하게는 적어도 2개의 중심 코어(3015, 3017) 및 1차 흐름 지시자(3030)를 고정한다. 이 압력 경감 실시예에서, 프레임(3012)에는 구멍(3039)이 제공된다(도 33). 구멍(3039)이 존재하면 구멍에서 일반적인 부근(P)(도 34)의 전방 흐름 지시자 뒤에 복귀 물이 축적되는 압력이 장치(3010) 내부로부터 빠져 나갈 수 있도록 하는 흐름 경로가 유발된다. 프레임에 부착된 차폐물(3035)은 장치 위로 흐르는 물을 구멍(3039)으로부터 약간 더 위로 더 멀어지도록 전환시켜, 차폐물(3035)의 밑면에 저압 영역을 생성한다. 저압 영역은 차례로 전방 흐름 지시자(3030) 뒤로부터 고압의 물의 흐름을 보조한다. 차폐물(3035)의 구성은 프레임(3012) 약간 위에 차폐물(3035)의 절결부가 있는, 도 31의 장치(3010)를 나타내는 도 33에 가장 잘 도시되어 있다.
도 35, 도 36, 도 37 및 도 38은 도 31 내지 도 34에 도시된 압력 경감 수단의 변형예를 보여주는 대안적인 실시예를 도시한다. 이 변형예에서, 전방 흐름 지시자는 후미 핀(4031)을 갖는다. 이 실시예에서 복귀 물은 효과적으로 2개의 영역(도 38의 P 및 P')으로 분할되고, 2개의 구멍(4038 및 4039)이 제공된다. 따라서 적절하게 분할된 차폐물(4035)이 제공되어 도 31, 도 32, 도 33 및 도 34를 참조하여 설명된 것과 유사한 압력 구배 및 원하는 유체 흐름 경로를 유발할 수 있다. 차폐물(4035)의 구성은 프레임(4012) 약간 위에 차폐물(4035)의 절결부가 있는, 도 35의 장치(4010)를 나타내는 도 37에 가장 잘 도시되어 있다.
도 40은 전방 흐름 지시자(5030) 뒤에 축적된 압력을 경감하기 위한 추가 수단을 제공하는 전방 흐름 지시자(5030)의 변형예를 도시한다. 설명의 편의를 위해, 상부 프레임 패널은 도 40에 도시된 실시예에서 생략되었다. 이 실시예의 전방 흐름 지시자(5030)는 물이 전방 흐름 지시자(5030) 뒤로부터 유입되는 물의 흐름의 스트림으로 흐를 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 전방 흐름 지시자(5030)는, 유입되는 물의 흐름에 대해 실질적으로 매끄러운 흐름 경로 표면을 유지하고 전방 흐름 지시자(5030) 뒤에 축적된 고압의 물을 흡입하는 아가미형 구성을 갖는다. 도 31에 도시된 실시예에서 차폐물 아래에 생성된 저압 영역과 유사하게, 전방 흐름 지시자(5030)의 슬롯(5036)을 통해 유입되는 물의 흐름은 또한 유입되는 물의 스트림에 합류하기 위해 전방 흐름 지시자(5030) 뒤로부터 물의 흐름을 유도하는 저압 영역을 생성한다. 슬롯(5036)의 위치는 예를 들어 프레임(상부 프레임 패널은 도시되지 않음)과 함께 복수의 전방 흐름 지시자 구성 요소를 기계적으로 부착하는 것에 의해; 슬롯 간격을 유지하기 위해 강성 연결 장치를 사용하여 전방 흐름 지시자 구성 요소를 서로 부착하는 것에 의해; 이 기술 분야에서 이해될 수 있는 다른 수단에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 유지될 수 있다.
도 41, 도 42 및 도 43은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 아가미형 전방 흐름 지시자를 도 35의 압력 경감 차폐물의 변형예와 결합시킨 것이다. 이 실시예에서, 장치(6010)는 프레임(6012), 2개의 블레이드를 갖는 코어(6015, 6017), 아가미형 전방 흐름 지시자(6030) 및 차폐물(6035)을 포함한다. 프레임(6012)은 프레임(4012)(도 35)보다 덜 넓고, 전체 장치(6010)를 포함하지 않는다. 아가미형 전방 흐름 지시자(6030)는 유입되는 물 흐름을 억제하는 데 도움이 되는 측면 인클로저 패널(6040, 6042, 6044)을 갖는다. 전방 흐름 지시자(6030)는 입구에서 가장 넓을 수 있고, 블레이드를 갖는 코어에 접근함에 따라 아래로 테이퍼져서, 유입되는 물의 흐름이 블레이드를 갖는 코어(6015, 6017)로 가속되도록 할 수 있다. 전방 흐름 지시자(6030) 뒤에 물이 축적될 수 있도록 하는 흐름 경로는 전방 흐름 지시자(6030)의 인클로저 패널(6044, 6046)과 프레임(6012)의 상대적인 간격에 의해 생성된 구멍(6092)(구멍(6092)은 도 43에 가장 잘 도시됨)에 의해 허용된다.
도 44, 도 45 및 도 46은 본 명세서에 설명된 다양한 장치 실시예로 대체될 수 있는 블레이드를 갖는 코어의 변형예를 도시한다. 도시된 대안적인 중심 코어(7015)는 중심 코어(7015)의 중심으로부터 외측으로 연장되는 2개의 블레이드 부재(7020, 7022)를 갖는다. 블레이드 및 코어 구성에 대한 이 변형예에서, 블레이드는 블레이드의 구조가 더 볼륨 있는 몸체와는 달리 판형이라는 의미에서 실질적으로 몸체가 없다. 예를 들어, 이 실시예에 따른 블레이드는 물의 흐름에 의해 동작하는 동안 시스템에 가해지는 다양한 힘을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강한 판금 또는 다른 적절한 얇은 편평한 재료로 윤곽을 형성할 수 있다. 각각의 블레이드 부재(7020, 7022)는 날카로운 팁 단부(예를 들어, 7053)에서 종료된다. 회전하는 동안, 팁 단부(7053)는 원형 이동 경로(7060)를 형성한다. 임의의 시점에서, 블레이드는 원형 이동 경로(7060)를 따라 존재하는 지점에서 그 팁(7053)에서 종료된다. 이 실시예의 블레이드는 팁(7053)이 존재하는 지점에서 원형 경로(7060)를 따라 접선과 실질적으로 일치하는 블레이드의 팁(7053)에 접선을 갖도록 구성된다.
도 46을 구체적으로 참조하면, 도 44 및 도 45를 참조하여 설명된 실시예의 단일 블레이드가 도시된다. 이 실시예의 블레이드는 일반적으로 3개의 인접한 구획과 2개의 표면을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 3개의 구획(내부 부분(7050), 중심 부분(7055) 및 외부 부분(7060))과 2개의 표면(충돌 표면 또는 램 표면(7070) 및 양력 표면 또는 비-램 표면(7075))은 도 46에서 식별된다. 내부 부분(7050)은 중심 코어(7015)에 가장 근접하여 부착된다. 블레이드(7055)의 중심 부분(7055)은 내부 부분(7050)의 단부에서 시작하고, 에어 포일과 유사하게 저압을 유도하여 이에 따라 블레이드(7020)의 양력 표면(7075)에서 양력을 유도하도록 구성된다. 외부 부분(7060)은 중심 부분(7055)의 원위 단부에서 시작하고, 만곡된 형태로 외측으로 연장되고, 날카로운 팁(7080)으로 종료된다. 외부 부분(7060)은 그 팁(7080)이 전술된 배향으로 있는 것(즉, 블레이드 팁의 접선이 블레이드 팁(7080)과 원형 경로 사이의 교차점에서 원형 블레이드 팁이 이동하는 경로의 접선과 실질적으로 일치하는 것)을 특징으로 한다. 블레이드 특징의 이러한 조합은 유리한 전력 생산 결과를 생성하는 것으로 밝혀졌다.
도 44, 도 45 및 도 46을 계속 참조하면, 블레이드 부재(7020, 7022)는 블레이드를 갖는 코어의 특정 회전 단계 동안 유체가 블레이드(7020, 7022)를 통과할 수 있도록 열리고 닫힐 수 있는 예를 들어 루버(louver)(7070)와 같은 하나 이상의 유체 우회 기구를 선택적으로 특징으로 할 수 있다. 블레이드의 회전은 두 사이클로 나뉠 수 있다. 제1 사이클은 램 사이클로 지칭되며, 유입되는 물의 흐름이 블레이드의 충돌면에 직접 작용할 때 블레이드에 의해 경험되고(도 6의 요소(92)를 참조하여 이전에 설명됨); 이 사이클은 또한 블레이드의 충돌 표면에 램이 발생할 때로 설명될 수도 있다. 유입되는 물의 흐름이 더 이상 블레이드의 충돌면에 직접 작용하지 않을 때(즉, 블레이드에 더 이상 램이 발생하지 않을 때) 블레이드는 제2 사이클에 있으며 이를 비-램 사이클이라고 한다. 블레이드가 램 사이클에 있을 때 유입되는 물의 흐름은 루버(7070)를 폐쇄시켜, 물이 작용할 수 있는 실질적으로 연속적인 블레이드 표면을 생성한다. 블레이드가 비-램 사이클로 전이되면 루버가 개방(또는 유출)되어 블레이드가 회전하기 전에 물이 블레이드를 통해 흐르도록 우회로를 생성한다(그렇지 않은 경우 블레이드에 의해 쓸려 나가는 것과는 대조적이다). 이러한 방식으로 블레이드는 비-램 사이클에 있는 동안 회전 저항이 적어 코어의 전력을 생산하는 회전력이 향상된다.
도 47은 본 명세서에 설명된 장치 실시예를 사용하여 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 방법의 단계를 도시한다. 방법의 단계는 임의의 실제 순서로 수행될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예에서 제안된 순서로 제한되는 것은 아니다. 하나의 단계(1070)에서, 본 명세서에 설명된 임의의 실시예에 따른 에너지 추출 장치가 수역에 위치되거나 배치된다. 설명된 바와 같이, 이것은 (부력 장치의 경우) 장치를 수역의 바닥에 묶이거나 또는 (적어도 부분적으로 부력이 없는 장치의 경우) 수면 위의 하나 이상의 지점에서 장치를 지지 구조물에 매다는 것에 의해 달성될 수 있다. 어느 경우이든, 장치는 흐르는 물이 코어의 회전을 유발하도록 코어 부분이 물에 잠기도록 위치된다. 다른 단계(1072)에서, 장치는 장치의 코어로부터의 기계적 회전 에너지가 전기로 변환되도록 동작된다. 이것은 예를 들어 회전 코어와 통신하는 발전기의 사용을 통해 직접 달성되거나 또는 (이전에 설명된 바와 같이) 이 기술 분야에 일반적으로 알려진 다양한 기계적 동력 전달 구성 요소를 통해 달성될 수 있다. 다른 단계(1074)에서, 생산된 전기는 임의의 수의 전기 디바이스에 전력을 공급하기 위해 전송되고/되거나 하나 이상의 전력 그리드를 생산 또는 보충하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예 및 다른 실시예의 많은 수정은 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 내용의 이점을 갖는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 이러한 임의의 수정 및 추가 실시예는 본 발명의 범위 내에 속하며, 본 발명은 개시된 특정 실시예 중 임의의 실시예로 제한되지 않는다는 것으로 이해된다.

Claims (20)

  1. 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치로서,
    복수의 중심 코어로서, 각각의 중심 코어는 제1 단부와 제2 단부에서 지지되고, 각각의 코어는 실질적으로 수직 축을 중심으로 회전 가능한, 상기 복수의 중심 코어;
    상기 중심 코어의 회전을 유발하도록 물의 흐름과 결합하기 위해 각각의 상기 중심 코어로부터 연장되는 적어도 하나의 블레이드 부재; 및
    상기 적어도 하나의 블레이드 부재 각각을 따라 미리 결정된 영역을 향해 유입되는 물의 흐름을 지시하기 위해 상기 장치의 선두 단부에 위치된 적어도 하나의 1차 흐름 지시자를 포함하고
    상기 복수의 코어는 상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자 뒤에 위치된 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드 부재 쪽으로 추가적인 물의 흐름을 지시하기 위해 상기 장치의 각 측에 위치된 2차 흐름 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연장되는 블레이드 부재는 실질적으로 몸체가 없고 팁(tip)에서 종료되고, 상기 팁에서 상기 블레이드의 곡률은 상기 코어의 회전 동안 상기 팁이 이동하는 원형 경로의 곡률과 실질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    2개의 중심 코어를 포함하고, 각각의 중심 코어의 회전은 이에 대응하는 블레이드가 반경 "R"을 형성하는 원형 경로를 따라 이동하게 하고, 상기 중심 코어들은 하나의 코어의 상기 블레이드가 이동하는 원형 경로와 다른 코어의 상기 블레이드가 이동하는 원형 경로가 거리 "X"만큼 분리되고 R ≤ X ≤ 4R이도록 이격된 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자는 회전 가능하게 조절 가능한 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자는 실질적으로 V자 형상의 제1 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자는 제2 단부를 갖고, 상기 제2 단부는 정사각형, 선, 호, 다이아몬드 및 화살표로 구성된 그룹으로부터 취해진 형상을 갖는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자는 상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자의 선두 단부 뒤에 압력 축적을 경감하기 위한 압력 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    유체가 상기 전방 흐름 지시자 뒤로부터 상기 장치를 빠져 나가도록 하기 위한 적어도 하나의 흐름 경로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    적어도 4개의 코어를 포함하고, 상기 코어는 실질적으로 V자형 구성인 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    대응하는 중심 코어의 회전으로부터 에너지를 획득하기 위해 각각의 상기 중심 코어에 결합된 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발전기를 실질적으로 물 위에 유지하기 위한 적어도 하나의 부력 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 장치를 지지하기 위한 프레임, 및 물의 흐름에 대해 상기 장치를 전방, 수직 배향으로 유지하기 위해 상기 프레임에 고정된 안정화 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프레임에 고정된 후방 안정화 핀을 더 포함하고, 상기 안정화 핀은, 상기 장치의 원치 않는 요우(yaw) 운동을 완화하고 물의 흐름에 대해 상기 장치의 배향을 유리하게 유지하기 위해 실질적으로 평면인 패들 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 발전기에 접근하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 프레임에 고정되고 상기 프레임으로부터 상방으로 돌출하는 절두체 형상의 타워를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 2차 흐름 지시자 중 적어도 하나는 회전 가능하게 조절 가능한 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자는 선회 축을 중심으로 회전 가능하게 조절 가능한 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연장되는 블레이드 부재는 램 사이클(ram cycle) 및 비-램 사이클(non-ram cycle)을 통해 회전하고, 상기 블레이드는 상기 비-램 사이클에 걸쳐 회전하는 동안 상기 블레이드 부재에 대한 압력을 완화하기 위한 적어도 하나의 유체 통과 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 장치.
  19. 에너지 생산 터빈과 함께 사용하기 위한 블레이드로서, 상기 터빈은 중심 회전 부재를 갖고, 상기 블레이드는 램 표면 및 양력 표면을 갖고, 상기 블레이드는,
    상기 중심 회전 부재에 근접한 내부 부분;
    상기 내부 부분의 원위 단부에서 시작하는 중심 부분; 및
    상기 중심 부분의 원위 단부에서 시작하고 날카로운 팁으로 종료되는 외부 부분을 포함하고;
    상기 중심 부분은 상기 블레이드의 비-램 측면으로 양력을 유도하도록 만곡되고;
    상기 팁에서 상기 외부 부분의 곡률은 상기 중심 회전 부재의 회전 동안 상기 블레이드의 상기 팁이 이동하는 원형 경로의 곡률에 실질적으로 대응하는, 블레이드.
  20. 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 방법으로서,
    장치를 수역에 배치하는 단계로서, 상기 장치는,
    복수의 중심 코어로서, 각각의 중심 코어는 제1 단부와 제2 단부에서 지지되고, 실질적으로 수직 축을 중심으로 회전 가능한, 상기 복수의 중심 코어;
    상기 중심 코어의 회전을 유발하기 위해 물의 흐름과 결합하기 위해 상기 각각의 중심 코어로부터 연장되는 적어도 하나의 블레이드 부재; 및
    상기 적어도 하나의 블레이드 부재 각각을 따라 미리 결정된 영역을 향해 유입되는 물의 흐름을 지시하기 위해 상기 장치의 선두 단부에 위치된 적어도 하나의 1차 흐름 지시자를 포함하고,
    상기 복수의 코어는 상기 적어도 하나의 1차 흐름 지시자 뒤에 위치된; 상기 장치를 수역에 배치하는 단계;
    상기 장치를 동작시켜 물의 흐름으로부터 에너지를 생산하는 단계; 및
    전기 디바이스에 전력을 공급하기 위해 에너지를 전송하는 단계를 포함하는, 물의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111029337B (zh) * 2019-11-18 2021-12-21 浙江大学 一种基于半导体异质集成的多能源收集系统
DE102023120931A1 (de) * 2023-08-07 2025-02-13 Jakob Schumacher Wind- oder Wasserkraftanlage mit zwei ineinandergreifenden, gegenläufigen Rotoren

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146432A1 (en) * 2005-09-02 2009-06-11 Ballena Abraham E Vertical axis wind turbine
JP2016537555A (ja) * 2013-11-27 2016-12-01 鴻輝 曹 多翼式流体動力装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2922606B1 (fr) 2007-10-23 2014-07-04 Inst Nat Polytech Grenoble Turbomachine a turbines hydrauliques a flux transverse a force globale de portance reduite
JP4750830B2 (ja) 2008-07-30 2011-08-17 通博 大江 潮流発電装置
KR101487176B1 (ko) 2009-07-30 2015-02-02 에스케이플래닛 주식회사 분리 실행 기반의 컨텐츠용 코드 블록 제공 시스템, 그 방법 및 그 방법이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체
US8167533B2 (en) * 2009-10-29 2012-05-01 The Green Electric Company Wind energy system
DE102010008976B4 (de) 2010-02-24 2012-07-19 Gangolf Jobb Wellenkraftmaschine mit synchronisierten S-Rotoren
AU2011203539A1 (en) * 2010-07-13 2012-02-02 Kittel Corporation Ptyltd Extracting energy from flowing fluids
GB2495438B (en) * 2010-12-30 2014-11-05 Cameron Int Corp A system for energy generation
GB2486911B (en) 2010-12-30 2014-11-05 Cameron Int Corp Method and apparatus for energy generation
CN202468144U (zh) * 2012-03-07 2012-10-03 张群 水流发电装置
CN202055980U (zh) 2011-04-26 2011-11-30 大连理工大学 模块组合式竖轴潮流能直驱式发电装置
FR2976979B1 (fr) 2011-06-23 2015-03-20 Saunier Christian Georges Gerard Cellule de prise d'energie convertissant l'energie cinetique d'un courant aquatique en energie mecanique exploitable
CN202273812U (zh) 2011-08-26 2012-06-13 雷立旭 用于风力或水力发电的装置
US9512816B2 (en) * 2011-09-20 2016-12-06 Waterotor Energy Technologies Inc. Systems and methods to generate electricity using a three vane water turbine
CN103511178A (zh) * 2012-06-21 2014-01-15 王纯柱 一种垂直轴风力发电机桨叶叶型
US9938958B2 (en) 2012-07-19 2018-04-10 Humberto Antonio RUBIO Vertical axis wind and hydraulic turbine with flow control
CN102996318A (zh) * 2012-12-21 2013-03-27 甘乐军 一种漂浮共轭双轮水流挡聚装置
JP5963146B2 (ja) * 2013-05-25 2016-08-03 吉二 玉津 風切羽開閉翼システムを用いた垂直軸式水風車原動機
DE102014104725A1 (de) 2014-04-03 2015-10-08 Cassius Advisors Gmbh Rotor und Fluidturbine mit Rotor
CN104533699A (zh) 2014-12-12 2015-04-22 上海海洋大学 一种垂直轴潮流能发电装置及其应用
CN104787280A (zh) 2015-04-24 2015-07-22 高阳 双轴叶桨轮气流体液流体集力升力推力器
JP2017120050A (ja) 2015-12-28 2017-07-06 株式会社Ｎｏａｉ 垂直型風力発電システム、垂直型水力発電システム、およびその制御方法
CN106917717B (zh) 2017-04-28 2023-09-29 谢志勤 一种流水高效拾能水轮机

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146432A1 (en) * 2005-09-02 2009-06-11 Ballena Abraham E Vertical axis wind turbine
JP2016537555A (ja) * 2013-11-27 2016-12-01 鴻輝 曹 多翼式流体動力装置

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Publication number Publication date
SG11202006682UA (en) 2020-08-28
CA3090038A1 (en) 2019-08-08
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CO2020009649A2 (es) 2020-10-30
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GEP20237542B (en) 2023-09-25
EA202091572A1 (ru) 2020-11-18
SA520412544B1 (ar) 2022-12-25
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GEAP202315430A (en) 2023-06-12
WO2019148285A1 (en) 2019-08-08
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DOP2020000150A (es) 2021-04-15
ZA202004499B (en) 2024-01-31

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