專利名稱：水電渦輪機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括串聯(lián)的渦輪機(jī)陣列和用于在陣列中將渦輪機(jī)連接在一起的電纜系統(tǒng)的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，以及尤其是當(dāng)從海底中安裝或取回時(shí)實(shí)施大量優(yōu)勢的水電渦輪機(jī)，以及當(dāng)將渦輪機(jī)部署在高潮汐流的位置處的海底上時(shí)其導(dǎo)致在電纜系統(tǒng)上降低的壓力。
背景技術(shù)：
最近幾年可再生能量備受關(guān)注，主要由于行星已經(jīng)受到的因我們對于能量的需求和化石燃料的結(jié)果的使用所導(dǎo)致的環(huán)境損壞。因此，人類正在開發(fā)可再生能量的新的和改善的形式，因?yàn)榭稍偕芰康脑S多形式都不是成規(guī)模的，其能滿足對于能量的該日益増加的需求，從而制備以商業(yè)水平的能量。
顯示重大潛能的ー個(gè)領(lǐng)域?yàn)槌毕艿念I(lǐng)域，其具有在沒有消極影響環(huán)境下提供始終如ー和高水平的能量的能力，以及其為在整個(gè)行星周圍基本上可獲得的。然而，當(dāng)嘗試?yán)贸毕軙r(shí)遇到大量困難。本申請涉及用于從潮汐流中提取能量的安裝在海底上水電渦輪機(jī)。隨著將一個(gè)或多個(gè)這些渦輪機(jī)定位于在海底上的合適的位置，將渦輪機(jī)電連接至海濱為必要的，從而允許從其中提取電能。此外，為了產(chǎn)生商業(yè)水平的能量，將這些渦輪機(jī)陣列連接至一起通常為必要的，從而制備足夠水平的能量。該操作需要使用非常長的電纜，這難于進(jìn)行，尤其在渦輪機(jī)位于的高潮汐流的位置處。由于通過水電渦輪機(jī)產(chǎn)生相對大的電流以及在渦輪機(jī)和相關(guān)的電纜暴露的極端惡劣的條件下，從渦輪機(jī)陣列延伸在海濱上以及在陣列中各渦輪機(jī)之間的電纜必須為相對大量和堅(jiān)固。由于可以在300-500mm的范圍的電纜的直徑以及考慮到包括的電纜的長度，電纜的重量為重大的。因此，電纜的處理為困難和耗時(shí)的操作，在部署水電渦輪機(jī)的位置處出現(xiàn)的潮汐條件使其變得更加困難。因此，在渦輪機(jī)陣列的使用壽命期間預(yù)防對于電纜的任何損壞為極端重要的，因?yàn)楦鼡Q電纜的任務(wù)為耗時(shí)、危險(xiǎn)和昂貴的。因此，在電纜的使用壽命期間克服上述問題以及避免或最小化對于電纜的損壞為本發(fā)明的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括至少ー個(gè)渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)包括在所述定子內(nèi)用于旋轉(zhuǎn)的定子和轉(zhuǎn)子；以及以與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸基本上平行的方向從所述渦輪機(jī)延伸的至少第一電纜。優(yōu)選地，本系統(tǒng)包括以與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸基本上平行的方向從所述渦輪機(jī)延伸的第二電纜。優(yōu)選地，所述電纜的第二段比所述電纜的第一段更長。優(yōu)選地，所述渦輪機(jī)包括電連接器，所述電連接器具有連接至所述第一電纜的第一部分和連接至所述第二電纜的協(xié)同性第二部分。
優(yōu)選地，本系統(tǒng)包括串聯(lián)連接在一起的所述渦輪機(jī)陣列，其中使一個(gè)渦輪機(jī)的所述第一電纜連接至相鄰的渦輪機(jī)的所述第二電纜。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供電連接水電渦輪機(jī)陣列的方法，所述方法包括以與潮汐流的方向基本上一致的所述方向放置來自一個(gè)渦輪機(jī)的第一電纜；以與潮汐流的方向基本上一致的所述方向來自相鄰的渦輪機(jī)的第二電纜；以及在所述相鄰的渦輪機(jī)的所述第一和第二電纜之間建立電連接。優(yōu)選地，在以與潮汐流的方向基本上一致的方向運(yùn)行的所述第一和第二電纜的位置處建立在所述第一和第二電纜之間的電連接。優(yōu)選地，所述第二電纜比所述第一電纜更長。優(yōu)選地，通過使用具有連接至所述第一電纜的第一部分和連接至所述第二電纜的協(xié)同性第二部分的電連接器將各渦輪機(jī)設(shè)置來建立電連接；以及將一個(gè)渦輪機(jī)的所述第一 部分與相鄰的渦輪機(jī)的所述第二部分相連。如本文所使用，術(shù)語“水電渦輪機(jī)”旨在表示能被一起放下在海底上的安裝在基座的水電渦輪機(jī)；可被放下至海底的從渦輪機(jī)中分離的基座以及隨后放下至基座的位置上的渦輪機(jī)；或待放下至之前定位的基座上的從基座中分離的渦輪機(jī)。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)連接的水電渦輪機(jī)陣列的示意圖；以及圖2示出分離的水電渦輪機(jī)之一的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參照附圖，示出以陣列的形式的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，通常被指示為10，待部署在海底上，從而通過從穿過渦輪機(jī)的水的潮汐流中提取機(jī)械動力以及將其轉(zhuǎn)化為電能來產(chǎn)生電倉泛。陣列10包括在圖I中顯示的多個(gè)渦輪機(jī)12，其各自包括轉(zhuǎn)子(未顯示)，所述轉(zhuǎn)子經(jīng)過對應(yīng)于穿過渦輪機(jī)的水的潮汐流的旋轉(zhuǎn)，通過合適的構(gòu)件將其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能。例如，各渦輪機(jī)12可包括線圈和磁鐵陣列(未顯示)，由于渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，其經(jīng)歷相對運(yùn)動，從而以已知的方式產(chǎn)生電流。因此，渦輪機(jī)12必須與潮汐流T的方向適當(dāng)?shù)貙R以從潮汐流中獲得最大的能量。在陣列10中渦輪機(jī)12串聯(lián)連接至一起，以及在示出的實(shí)施方案中，將所述渦輪機(jī)12彼此隔開和以與潮汐流T的方向基本上垂直的直線上延伸來定位。應(yīng)當(dāng)理解，盡管通過陣列10定位的位置處可陳述特定的配置，在陣列10中可設(shè)置更多的渦輪機(jī)12，例如以行和列的矩形陣列。各渦輪機(jī)12包括從其中延伸的第一電纜14以及也從渦輪機(jī)12延伸的第二電纜16。電纜14，16可直接從渦輪機(jī)12中或可選擇地從渦輪機(jī)12安裝處的基座(未顯示)中延伸。這些電纜14，16優(yōu)選地以與潮汐流T的方向基本上平行的方向從使用的渦輪機(jī)12延伸。因此，使用的電纜14，16與渦輪機(jī)12的旋轉(zhuǎn)軸或更準(zhǔn)確為渦輪機(jī)12的轉(zhuǎn)子(未顯示)的旋轉(zhuǎn)軸基本上平行地延伸。此外，電纜14，16各自優(yōu)選地從分別的渦輪機(jī)12的相同側(cè)延伸。參照圖2，觀察到第二電纜16比第一電纜14更長，其原因在下文中詳細(xì)闡明。當(dāng)在陣列10將其連接在一起時(shí)，將一個(gè)渦輪機(jī)12的第一電纜14連接至相鄰的渦輪機(jī)12的第二電纜16等。為了允許相鄰的渦輪機(jī)12的連接，使用電連接器18來設(shè)置各渦輪機(jī)12。各電連接器18包括安裝至第一電纜14的自由端的第一部分20和安裝至第二電纜16的自由端的第二部分22。第一部分20和第二部分22為彼此可連接的以提供既機(jī)械堅(jiān)固又防水的電連接。連接器18可以為任何合適的形式。在連接相鄰的渦輪機(jī)12中，將第一和第二電纜14，16定位為以與潮汐流T的方向基本上平行的方向、因此與渦輪機(jī)12的旋轉(zhuǎn)軸基本上平行從各自的渦輪機(jī)12向后延伸。然后導(dǎo)致更長的以弧形的第二電纜16以滿足相鄰的渦輪機(jī)12的第一電纜14的末端。然后將電纜14,16的第一部分20和第二部分22彼此連接以與潤輪機(jī)12相連。對于各相鄰的渦輪機(jī)12將該方法重復(fù)。以這種方式，僅具有運(yùn)行穿過潮汐流T的方向的電纜的小弧形物的電纜14，16各自主要以與潮汐流的方向基本上平行的方向延伸。以這種方式，在操作 期間，大部分的電纜14，16的長度均與潮汐運(yùn)行一致，從而最小化從潮汐作用在電纜14，16上的力量。該布置會需要使用在陣列10中各渦輪機(jī)12之間延伸的電纜14，16的更大的長度；使用與潮汐流T的方向垂直的各渦輪機(jī)12之間的電纜的線路，這設(shè)置在相鄰的渦輪機(jī)12之間最短和最明顯的路徑。然而，主要與潮汐一致運(yùn)行的電纜14，16的上面布置的使用避免潮汐引起的振動的可能性和/或能導(dǎo)致電纜的磨損和最終故障的電纜的運(yùn)動。通過將第二電纜16設(shè)置為比第一電纜14更長，一旦串聯(lián)連接陣列10，連接器18還可位于直線電纜段上。如果第一和第二電纜14，16為相等的長度，連接器18會位于在沿著與潮汐流T的方向直接垂直運(yùn)行的電纜的點(diǎn)處。這會導(dǎo)致在陣列10的操作期間施加至連接器18的最大的壓力，結(jié)果為其彎曲和可能的損壞和/或故障。通過將連接器18保持在直線段上，該壓力和彎曲被最小化，因而避免或至少顯著降低對于它的損壞的可能性。
權(quán)利要求
1.一種水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)包括在所述定子內(nèi)用于旋轉(zhuǎn)的定子和轉(zhuǎn)子；以與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸基本上平行的方向從所述渦輪機(jī)延伸的第一電纜；以與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸基本上平行的方向從所述渦輪機(jī)延伸的第二電纜，其中所述電纜的第二段比所述電纜的第一段更長；以及具有連接至所述第一電纜的第一部分和連接至所述第二電纜的協(xié)同性第二部分的電連接器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，包括串聯(lián)連接在一起的所述渦輪機(jī)陣列，其中使一個(gè)渦輪機(jī)的所述第一電纜連接至相鄰的渦輪機(jī)的所述第二電纜。
3.—種電連接水電渦輪機(jī)陣列的方法，所述方法包括以與潮汐流的方向基本上一致的所述方向放置來自一個(gè)渦輪機(jī)的第一電纜；以與潮汐流的方向基本上一致的所述方向放置比所述第一電纜更長的來自相鄰的渦輪機(jī)的第二電纜；以及通過使用具有連接至所述第一電纜的第一部分和連接至所述第二電纜的協(xié)同性第二部分的電連接，將各渦輪機(jī)設(shè)置來在以與潮汐流的方向基本上一致的所述方向運(yùn)行的所述第一和第二電纜的位置處建立所述相鄰的渦輪機(jī)的所述第一和第二電纜之間的電連接；以及將一個(gè)渦輪機(jī)的所述第一部分與相鄰的渦輪機(jī)的所述第二部分相連。
全文摘要
本發(fā)明提供包括串聯(lián)的渦輪機(jī)陣列、和用于在陣列中將相鄰的渦輪機(jī)連接在一起的電纜系統(tǒng)的水電渦輪機(jī)系統(tǒng)，所述電纜系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為允許連接相鄰的渦輪機(jī)的大多數(shù)電纜以與潮汐流的方向基本上一致地放置，以當(dāng)將渦輪機(jī)部署在高潮汐流的位置處的海底上時(shí)降低電纜系統(tǒng)上的壓力。
文檔編號F03B13/12GK102713258SQ201080043026
公開日2012年10月3日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者J·艾夫斯, N·墨菲, P·鄧恩 申請人:開放水知識產(chǎn)權(quán)有限公司