改进的发电设备的制作方法

1.本发明涉及用于从流动的水中提取能量的发电设备领域，并且特别涉及用于例如在海洋或河流环境中使用的浮式发电设备。


背景技术：

2.近年来，已经出现了利用可再生能源发电的趋势，包括使用可移动设备、比如涡轮机以从诸如风能、潮汐能和波浪能的流体运动中收集能量。
3.从流动的水、无论是潮汐流还是河流产生能量受益于能够产生相对可预测的能量供应。已经提出了用于从流动的水产生电力的大量发电设备；发电设备包括例如在us2015260148(aquantis,inc，爱提斯股份有限公司)中描述的固定至海底的设备、以及例如wo 2015/090414(bluewater energy services，蓝水能源服务公司)中描述的浮动设备。
4.浮式发电机提供了存在发电机的可见水上警告，并且通常能够更好地对在水面附近发生(特定的潮汐流)并适应水位变化(特别是潮汐变化)的更快的流进行利用。此外，浮式发电机与完全淹没在水下的发电设备相比具有较低的操作成本和维护成本。
5.这种类型的发电设备、特别是用于潮汐和海洋应用的发电设备可能是大型的，并且因此制造和部署可能是昂贵的。这些问题中的一些问题由申请人在ep1831544中描述的发电设备解决。ep1831544中描述的发电设备具有能够靠近主浮力船舶存放的涡轮机短舱，这减小了发电机的吃水和流体动力阻力。然而，在一些情况下，可能期望仍进一步减小阻力和/或吃水。
6.恶劣的地下条件也在使用这种发电设备时提出了显著的挑战，并且通常在触及正常淹没部件以进行维护的成本与为非常长的c周期设计的设备的工程成本之间存在折衷。这些问题中的一些问题通过在ep3559440中描述的发电设备来解决。ep3559440中公开的设备具有联接至浮力船舶的涡轮机组件，涡轮机组件包括安装至短舱的涡轮机转子、以及支承结构。涡轮机组件能够在第一位置(在使用时完全淹没在水面以下)与第二位置(其中，短舱的至少一部分突出到水面以上)之间枢转地移动。可能期望将涡轮机组件移动至第二位置以例如在发电设备被重新定位时使发电设备的吃水或阻力减小、或者防止在风暴期间损坏。此外，将涡轮机组件移动至第二位置允许在发电设备保持在水中时进入短舱，从而进一步使操作成本和维护成本最小化。
7.然而，在一些情况下，可能期望仍进一步减小阻力和/或吃水，并且进一步改善现有发电设备的侧倾稳定性和效率。此外，还期望在设备和/或设备的一个或多个涡轮机的可扩展性上具有更大的灵活性，以使可以利用每个设备收集的能量最大化。
8.仍然需要用于从流动的水中提取能量的发电设备，该发电设备解决或缓解这些问题中的一个或更多个问题。


技术实现要素：

9.根据本发明的第一方面，提供了一种用于从流动的水中提取能量的发电设备。发
电设备可以包括：
10.浮力船舶，以及联接至浮力船舶的涡轮机组件。
11.涡轮机组件可以包括安装至短舱的涡轮机转子。涡轮机组件可以包括支承结构。支承结构可以包括敞开结构，该敞开结构限定有至少一个孔隙，该孔隙构造成提供用于水流动通过的通道。支承结构可以在其内侧端部处以可移动的方式联接至浮力船舶的至少两个竖向间隔的连接位置处。支承结构可以在其外侧端部处联接至短舱。涡轮机组件能够在第一位置与第二位置之间枢转地移动。
12.在发电设备漂浮在水体上时，
13.短舱可以被构造成在第一位置时完全淹没在水面以下，以及短舱的至少一部分可以被构造成在第二位置时突出到水面以上。
14.在第一位置，短舱被淹没并且能够通过水流过发电设备的运动(例如，潮汐流或河流的流动)来驱动涡轮机转子。可能期望将涡轮机组件移动至第二位置以例如在发电设备被重新定位时使发电设备的吃水减小、以及在一些情况下也使发电设备的阻力减小。
15.在第二位置，短舱的至少一部分突出到水面以上，以便为维护或修理提供通向短舱的入口。这可以避免需要大型且昂贵的驳船/起重机，例如，将整个发电设备从水中抬起并且从而便于比其他方式更频繁、更快速且更便宜的维护。
16.增加进入短舱或支承结构的便利性进而可以便于使用具有较短保养周期的设备，或者可以使某些设备能够以可振动的方式定位在涡轮机组件(例如，流体过滤器、润滑或冷却流体储存器或回路、或者发电装备)中。因此，本发明的发电设备可以避免先前需要的一些设计上的折衷。
17.短舱的在第二位置时突出到水面以上的至少一部分可以设置有进入舱口，从而提供到容置在短舱中的设备的入口。
18.涡轮机组件可以在第一位置与第二位置之间相对于浮力船舶枢转。涡轮机组件的支承结构和短舱能够在第一位置与第二位置之间一起枢转地移动或者在第一位置与第二位置之间“作为整体”枢转地移动。
19.发电设备可以包括单个浮力船舶(或船体)(例如，与两个或更多个互连的浮力船舶(或船体)相比)。
20.浮力船舶可以具有任何合适的构型。然而，在一些实施方式中，浮力船舶是细长的并且可以是大致筒形的，以便提供有限的流体动力阻力和波浪载荷。在浮力船舶为细长的实施方式中，浮力船舶可以具有基本上平行于水面(在使用中)设置的纵向轴线。
21.大致筒形的(横截面)的浮力本质上是极强的，并且在不利的天气条件下可能是特别有益的，比如在海洋环境中可能遇到的不利的天气条件。
22.浮力船舶本身可以设置有压载系统(包括压载舱、理想地为前压载舱和后压载舱)，可以通过压载系统调节发电设备的吃水差，在一些实施方式中，可以自动调节。压载系统可以用于对由撞击在涡轮机组件的涡轮机转子或其他部分上的河流或潮汐流施加的变化的力进行补偿。
23.所述涡轮机组件或每个涡轮机组件可以联接至浮力船舶的船头部段或船尾部段(应当理解的是，在一些实施方式中，术语船头和船尾是任意的)。
24.所述涡轮机组件或每个涡轮机组件可以在浮力船舶的浮力船舶长度的约1/2至1/
13
th
之间的任何位置处联接至浮力船舶。所述涡轮机组件或每个涡轮机组件可以在多于一个位置处联接至浮力船舶。例如，所述涡轮机组件或每个涡轮机组件可以在两个或更多个水平间隔的位置处(直接地和/或间接地)联接至浮力船舶。所述涡轮机组件或每个涡轮机组件可以在两个或更多个竖向间隔的位置处(直接地和/或间接地)联接至浮力船舶。例如，所述涡轮机组件或每个涡轮机组件可以在两个水平间隔的位置以及两个竖向间隔的位置处联接至浮力船舶。涡轮机组件可以在联接位置中的每个联接位置处以可移动的方式联接至浮力船舶。例如，涡轮机组件可以在联接位置的每个联接位置处以可旋转的方式联接至浮力船舶或枢转地联接至浮力船舶。涡轮机组件与浮力船舶的所有联接位置可以设置在浮力船舶的长度的约1/2至1/13
th
之间。涡轮机组件与浮力船舶的所有联接位置可以设置在浮力船舶的长度的约1/2至1/13
th
之间、或约1/2至约1/12
th
之间、或约1/2至约1/11
th
之间、或约1/2至约1/10
th
之间、或约1/2至约1/9
th
之间、或约1/2至约1/8
th
之间、或约1/2至约1/7
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之间、或约1/2至约1/6
th
之间、或约1/2至约1/5
th
之间、或约1/2至约1/4
th
之间、或约1/2至约1/3
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之间、或约1/5
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至约1/13
th
之间、或约1/5
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至约1/13
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之间、或约1/6
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至约1/13
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之间、或约1/8
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至约1/13
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之间、或约1/9
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至约1/13
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之间、或约1/10
th
至约1/13
th
之间、或约1/11
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至约1/13
th
之间，或约1/12
th
至约1/13
th
之间。例如，涡轮机组件与浮力船舶的第一联接位置可以靠近浮力船舶长度的中间定位。涡轮机组件与浮力船舶的第二联接位置可以靠近浮力船舶的船尾(或后部)设置。所有联接位置可以靠近浮力船舶的船尾设置。附加的联接位置可以设置在第一联接位置与第二联接位置之间。
25.浮力船舶可以包括龙骨。
26.发电设备可以包括两个或多于两个涡轮机组件。两个这样的涡轮机组件的涡轮机转子可以反向旋转。
27.涡轮机转子可以包括任何合适数目的叶片。涡轮机转子可以包括2个叶片、或3个叶片、或4个叶片、或5个叶片、或6个叶片。在一些实施方式中，涡轮机转子可以包括2个叶片。在优选实施方式中，涡轮机转子可以包括两个叶片。当涡轮机组件处于第二位置时，具有两个叶片的涡轮机转子可以定位成使得两个叶片基本上平行于水面，从而使发电设备特别是在拖曳期间所经历的吃水最小化。相比之下，具有三个或更多个涡轮机转子的实施方式具有向下指向水面或部分靠近水面的至少一个叶片，并且这增加了结构特别是在拖曳期间的吃水。
28.发电设备可以包括关于浮力船舶对称设置的两个或更多个涡轮机组件。发电设备可以构造成使得涡轮机组件在所有时间(即，在第一位置、第二位置以及在第一位置与第二位置之间的运动期间)对称地设置。也就是说，对称设置的涡轮机组件能够在其第一位置与第二位置之间对称地且枢转地移动。
29.在一些实施方式中，发电设备包括关于浮力船舶的纵向轴线对称地延伸的两个涡轮机组件。
30.在正常使用中，这种对称设置的涡轮机组件例如可以通过在涡轮机组件之间延伸的线缆于第一位置处拴系在一起。线缆可以形成动力机构的一部分，用于在第一位置与第二位置之间机械地辅助和/或阻尼运动。
31.涡轮机组件可以被偏置到第一位置。涡轮机组件可以被偏置到第二位置。
32.应当理解的是，发电设备作为整体是有浮力的，并且在使用中漂浮在水体上。
33.发电设备可以包括动力机构，用于将所述涡轮机组件/每个涡轮机组件从第一位置移动至第二位置以及/或者从第二位置移动至第一位置。
34.第一位置与第二位置之间的运动可以至少部分地通过动力机构、例如包括液压压头、线缆的布置和绞盘等的机构进行机械辅助。涡轮机组件的运动可以由动力机构启动。动力机构可以辅助将短舱或短舱的大部分提升至水面以上。
35.在正常使用中，动力机构可以是在第一位置与第二位置之间移动的主要装置，其中浮力(例如，借助于浮力体积、比如一个或多个涡轮机组件内的罐)提供附加的辅助。涡轮机组件例如可以构造为可变浮力以用作动力机构的备用，反之亦然。
36.动力机构可以包括线缆和绞盘(下文描述了线缆和绞盘的示例)。绞盘可以用于在涡轮机组件的运动的至少后部分范围(并且在一些情况下是整个部分)内对沿相反方向的移动速率进行限制。
37.动力机构可以是液压动力的。液压机构可以包括液压压头(即，可液压控制的活塞)。
38.液压压头可以操作性地联接在浮力船舶与所述涡轮机组件(几乎通常为涡轮机组件的支承结构)之间。
39.液压压头可以操作性地连接在涡轮机组件中的一个涡轮机组件或另一涡轮机组件与机械连杆装置之间，其中，机械连杆装置在第一端部处联接至涡轮机组件并且在第二端部处联接至浮力船舶，机械连杆装置的第一端部与第二端部之间的距离通过操作液压压头而变化。
40.根据具体情况，液压压头可以枢转地连接至浮力船舶、涡轮机组件和机械连杆装置。液压压头通常在两个点处联接，并且每个点都可以是枢转连接。
41.浮力船舶和/或涡轮机组件(或涡轮机组件的支承结构)可以包括飞撑，以用于连接至机械连杆装置；从而增加杠杆作用。
42.机械连杆装置可以包括从第一端部延伸至第二端部的两个或更多个枢转互连的连杆。在一些实施方式中，当涡轮机组件处于第一位置时，连杆通常在第一端部与第二端部之间对准。
43.液压压头可以具有轴线(液压压头在使用时沿着轴线展开)，该轴线与在机械连杆装置的第一端部与第二端部之间描述的线交叉；至少当相应的涡轮机组件靠近第一位置时，并且可选地在涡轮机组件的整个运动范围内。
44.至少当相应的涡轮机组件靠近第一位置时，并且可选地在涡轮机组件的整个运动范围内，液压压头可以具有大致垂直于所述线延伸的轴线。
45.将理解的是，当涡轮机组件在第一位置与第二位置之间枢转时，机械连杆装置的第一端部和第二端部相对于彼此做弧线运动。动力机构可以被构造成使得液压压头的轴线的定向在相关联的涡轮机组件的整个运动范围内变化。液压压头的轴线与第一端部和第二端部之间的线所交叉的角度可以保持大致恒定(例如，垂直)。
46.在发电设备的使用中，由于转子的运动(例如，施加至转子的转子速度或力的变化)和作用在涡轮机组件/多个涡轮机组件上的力(例如，由波浪引起，潮汐力/方向的变化等)，因此将力从涡轮机组件传递至浮力船舶。在液压压头沿着与所述弧线相交的轴线展开的情况下，液压压头一定程度上与这样的动态力隔离。
47.当涡轮机组件处于或接近第一位置时，这可能是特别有益的，其中，施加在机械连杆装置的端部与液压压头之间的杠杆作用最大(例如，当两个或更多个机械连杆对准时)。以这种方式，液压压头能够更好地将涡轮机组件保持在第一位置，以抵抗在使用中出现的动态力。
48.在正常使用中，机械连杆装置(以及任何相关联的枢转连接)可以被构造成在第二位置时保持在水线以上。在正常使用中，机械连杆装置(以及任何相关联的枢转连接)的至少一部分可以被构造成在第二位置时保持在水线以下。
49.每个涡轮机组件可以与液压压头(或者多于一个液压压头)相关联，以及视情况而定，每个涡轮机组件可以与对应的一个或多个机械连杆装置相关联。
50.动力机构可以用于在一个方向上对所述运动提供液压阻力，并且在另一方向上提供机械辅助。
51.动力机构可以用于沿着第一位置与第二位置之间的运动范围的至少一部分对在一个方向或两个方向上的运动速率进行控制或限制。例如，在所述涡轮机组件/每个涡轮机组件具有负浮力的情况下，动力机构(例如，包括如本文所公开的液压压头)可以对所述涡轮机组件/每个涡轮机组件从第二位置到第一位置的运动速率进行控制或限制。
52.该方法可能对发电设备在第一位置与第二位置之间的运动期间的整体稳定性特别有利，特别是在涡轮机组件更靠近第二位置时(并且因此对发电设备的整体浮力和稳定性的变化具有最大影响)。具有多于一个涡轮机组件的实施方式在涡轮机组件的运动期间可能倾向于不稳定，可以通过对速率施加机械控制并且在一些情况下对运动的对称性施加机械控制而对该不稳定进行限制。
53.动力机构可以包括位置测量设备，位置测量设备可操作成检测动力机构的位置，并且因此检测所述涡轮机组件/每个涡轮机组件的位置。动力机构可以基于从位置测量设备接收的信息而与可操作成控制动力机构的控制器相关联。这例如可以促进两个或更多个涡轮机组件的运动的同步以及/或者辅助维持发电设备的稳定性。
54.涡轮机组件可以可选地通过例如在短舱与浮力船舶或另一涡轮机组件上的位置之间延伸的线缆而保持在第一位置。
55.可以阻尼向第一位置或第二位置中的一者或两者的运动。
56.可以例如通过缓冲器机械地阻尼运动。每个涡轮机组件可以包括缓冲器或缓冲器的部件。涡轮机组件可以抵靠浮力船舶、或(其中，存在两个或更多个对称设置的涡轮机组件)抵靠另一涡轮机组件进行缓冲。
57.当涡轮机组件接近相应的位置时，通过改变涡轮机组件的浮力，运动可以是“阻尼的”。这例如可以通过提供多于一个压载舱或一系列压载舱来实现，视情况而定，压载舱可以被选择性地填充或排空，以便在涡轮机组件接近第一位置或第二位置时改变浮力。
58.在一些实施方式中，可以使用动力机构来阻尼运动，动力机构例如可以用作向第一位置和/或第二位置移动的“制动器”。
59.用于对第一位置与第二位置之间的移动进行辅助的动力机构在一些情况下可以用于在相反方向上制动或阻尼运动。
60.涡轮机组件可以围绕铰接装置枢转地移动。
61.发电设备可以包括任何合适类型的铰接装置、例如销接头或衬套。铰接装置可以
包括单个铰接部或多个铰接部、例如沿着轴线布置的两个或更多个铰接部。铰接装置可以包括一个或更多个轴颈轴承、纤维轴承等。铰接装置可以是水润滑的。
62.铰接装置可以在水线以上或在水线以下。例如，铰接装置在第一位置和第二位置时可以在水线以下。
63.铰接装置可以形成涡轮机组件的一部分或浮力船舶的一部分。
64.涡轮机组件可以经由铰接装置联接至浮力船舶。例如，涡轮机组件可以包括铰接装置的一部分、比如眼板或铰链u形接头中的一者或另一者，并且浮力船舶可以包括铰接装置的互补部分。
65.替代性地，涡轮机组件可以通过单独的联接装置、比如凸缘联接件等联接至浮力船舶。在这样的实施方式中，铰接装置可以在联接装置的内侧(即，形成浮力船舶的一部分)或铰接装置的外侧(即，形成涡轮机组件的支承结构的一部分)。
66.涡轮机组件可以围绕大致与浮力船舶的纵向轴线平行的轴线枢转。
67.铰接装置和/或次级铰接装置，如果存在的话，例如可以包括闩锁、或者与闩锁或闩锁的组成部分相关联。
68.铰接装置可以与多于一个闩锁相关联，例如以使得能够将涡轮机组件保持在铰接装置可以移动的两个位置中的每个位置中。
69.发电设备可以包括任何合适类型的一个或多个闩锁。例如，该设备可以包括介于永磁体或电磁磁体与被吸引至磁体的对应材料之间的磁性闩锁。该设备可以包括机械闩锁或机电闩锁、例如包括剪切销。
70.涡轮机组件相对于浮力船舶的取向可以在第一位置与第二位置之间改变。涡轮机组件可以从浮力船舶向外、从第一位置移动至第二位置。在第一位置时，涡轮机组件可以延伸至浮力船舶以下、且可选地延伸至浮力船舶的一侧(即，在下方对角地延伸)。在第二位置时，涡轮机组件可以大体上延伸至浮力船舶的一侧。
71.在本公开的上下文中，浮力船舶的基线被定义为浮力船舶的最低点(当浮力船舶漂浮在水体上时)。浮力船舶的水线可以被定义为浮力船舶的船体或主体上的出现空气-水界面的位置(当浮力船舶漂浮在水体上时)。浮力船舶的吃水深度被定义为浮力船舶的基线与水线之间的距离(当浮力船舶漂浮在水体中时，如在正常使用中)。浮力的干舷被定义为浮力船舶的总高度与吃水深度之间的差值。从水线到浮力船舶的最上部分测量干舷(当浮力船舶漂浮在水体上时观察)。将吃水深度和干舷组合给定浮力船舶的高度。
72.支承结构可以是敞开结构或部分敞开结构。支承结构可以在其内侧端部和其外侧端部之间限定有一个或更多个孔隙或孔。支承结构可以被构造成限定路径或通道，在使用时水可以流动通过该路径或通道。支承结构可以被构造成限定水可以沿纵向方向(即，沿着发电设备的纵向轴线)流动通过的通道。支承结构可以被构造成限定水可以沿竖向方向(即，在基本上垂直于发电设备的纵向轴线的方向上)流动通过的通道。在一些实施方式中，支承结构可以是敞开框架或构架。
73.支承结构可以从一侧敞开。换言之，当沿着浮力船舶的纵向轴线观看发电设备时，支承结构可以在其内侧端部与其外侧端部之间限定有一个或更多个孔隙或孔。
74.支承结构可以从顶部敞开(当在发电设备的使用构型中观看发电设备漂浮在水体上时)。换言之，当设备漂浮在水体上时，当从上方观看发电设备时，支承结构可以在其内侧
端部与其外侧端部之间限定有孔隙或孔。
75.支承结构可以包括顶部部分和底部部分。为了避免疑问，在正常使用中，底部部分构造成当设备漂浮在水体上时设置在顶部部分的下方(即，比顶部部分更靠近海床或河床)。
76.顶部部分和底部部分都可以在支承结构的外侧端部处联接至短舱。顶部部分和底部部分可以与短舱成一体，或者顶部部分和底部部分可以通过任何合适的手段(例如，螺栓连接或焊接)直接地或间接地牢固地联接至短舱。顶部部分和底部部分都可以在支承结构的内侧端部处以可移动的方式联接至浮力船舶。顶部部分和/或底部部分可以枢转地联接至浮力船舶。
77.顶部部分和底部部分可以竖向地间隔开。顶部部分和底部部分可以基本上平行于彼此。顶部部分和底部部分可以相对于彼此成一定角度设置。例如，顶部部分可以相对于底部部分成约0度至约60度之间的角度设置。顶部部分可以相对于底部部分成约0
°
至约30
°
、或约0
°
至约15
°
、或约8
°
至约20
°
、或约10
°
至约30
°
、或约20
°
至约40
°
、或约40
°
至约60
°
的角度设置。在优选实施方式中，顶部部分可以相对于底部部分成约10
°
至约15
°
的角度设置。
78.顶部部分可以是基本上直的。顶部部分可以是弯曲的。顶部部分可以包括相对于彼此成一定角度设置的至少两个直的部分。顶部部分可以是弯曲的。顶部部分可以沿着顶部部分的长度限定顶点或槽。
79.底部部分可以是基本上直的。底部部分可以是弯曲的。底部部分可以包括相对于彼此成一定角度设置的至少两个直的部分。底部部分可以是弯曲的。顶部部分可以沿顶部部分的长度限定顶点或槽。
80.顶部部分和底部部分可以是实心的或者顶部部分和底部部分可以是中空的。顶部部分和底部部分可以包括(任何合适横截面的)板、叶片、轴、杆、中空管等中的一者或更多者。
81.顶部部分、底部部分或两者可以包括一个或更多个结构部件。顶部部分、底部部分或两者可以包括从支承结构的内侧端部延伸至外侧端部的主构件。顶部部分、底部部分或两者可以包括从支承结构的内侧端部延伸至外侧端部的主构件以及从主构件延伸至支承结构的内侧端部的一个或更多个分支构件。在主构件是分支的实施方式中，主构件以及一个或更多个分支构件可以是一体的，或者主构件以及一个或更多个分支构件可以通过任何合适的手段、比如螺栓连接或焊接刚性地联接至彼此。替代性地，主构件以及一个或更多个分支构件可以以可移动的方式联接至彼此。主构件可以在支承结构的外侧端部处连接至短舱或与短舱成一体。主构件可以在支承结构的内侧端部处枢转地连接至浮力船舶。一个或更多个分支构件可以在支承结构的内侧端部处枢转地连接至浮力船舶。一个或更多个分支构件以及主构件可以沿着浮力船舶的纵向轴线以间隔的布置方式枢转地连接至浮力船舶。换言之，一个或更多个分支构件以及主构件可以沿着浮力船舶的长度以水平间隔的布置方式枢转地联接至浮力船舶。
82.一个或更多个分支构件的连接点以及主构件与浮力船舶的连接点可以沿着浮力船舶的长度以浮力船舶总长度的约1/13
th
至约1/6
th
的距离分离。一个或更多个分支构件的连接点以及主构件与浮力船舶的连接点可以沿着浮力船舶的长度以浮力船舶总长度的约1/13
th
至约1/10
th
、或约1/10
th
至约1/6
th
的距离、或约1/8
th
至约1/6
th
、或约1/10
th
至约1/8
th
、
或约1/11
th
至约1/12
th
、或约1/9
th
至约1/7
th
的距离分离。例如，一个或更多个分支构件的连接点以及主构件与浮力船舶的连接点可以沿着浮力船舶的长度以浮力船舶总长度的约1/6
th
、或约1/7
th
、或约1/8
th
、或约1/9
th
、或约1/10
th
、或约1/11
th
、或约1/12
th
、或约1/13
th
的距离分离。
83.在一些实施方式中，主构件以及一个或更多个分支构件可以沿着基本上平行于浮力船舶的纵向轴线的线枢转地连接至浮力船舶。在顶部部分和/或底部部分包括三个或更多个分支构件的实施方式中，主构件的连接点以及两个或更多个分支构件的连接点可以对准或不对准。
84.在不希望受理论束缚的情况下，将支承结构的顶部部分和/或底部部分与浮力船舶的两个或更多个连接点分隔可以增加支承结构的机械优势，以用于抵抗在转子处经历的推力。提供敞开支承结构使得附接点之间的水平距离比封闭支承结构中的水平距离大。敞开支承结构还通过对支承结构与浮力船舶的连接点的最佳位置进行确定来为对浮力船舶上支承结构的载荷路径优化提供更大的灵活性。这又允许根据本发明的设备抵抗推力并且使用于实现涡轮机组件在第一位置与第二位置之间的移动的机械优势最大化。
85.顶部部分和底部部分可以在竖向间隔的位置处枢转地联接至浮力船舶。
86.顶部部分可以在一个或更多个位置处枢转地联接至浮力船舶，与底部部分和浮力船舶枢转地联接的一个或更多个位置相比，顶部部分与浮力船舶枢转地联接的一个或更多个位置设置成更靠近水线(当发电设备漂浮在水体上时)。底部部分可以在一个或更多个位置处枢转地联接至浮力船舶，底部部分与浮力船舶枢转地联接的一个或更多个位置被构造成当设备漂浮在水体上时保持在水线以下。顶部部分可以在一个或更多个位置处枢转地联接至浮力船舶，顶部部分与浮力船舶枢转地联接的一个或更多个位置被构造成当设备漂浮在水体上时保持在水线以上。在使用中，顶部部分可以在一个或更多个位置处枢转地联接至浮力船舶，顶部部分与浮力船舶枢转地联接的一个或更多个位置被构造成保持在水线以上并且比底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点更靠近水线。在竖向间隔的位置处将顶部部分和底部部分连接至浮力船舶使用于使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动的机械优势最大化。
87.顶部部分和/或底部部分可以在一个或更多个枢转点处枢转地连接至浮力船舶。顶部部分和/或底部部分可以借助于具有对应的一个或多个机械连杆装置的压头枢转地连接至浮力船舶。在一些实施方式中，顶部部分可以借助于机械连杆间接地联接至浮力船舶，而底部部分例如可以借助于铰接装置在枢转点处直接联接至浮力船舶。机械连杆可以在一个端部处关联地联接至浮力船舶而在另一端部处关联地联接至顶部部分。机械连杆还可以与压头相关联。
88.支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以与支承结构的底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点竖向且水平地偏移。
89.顶部部分可以间接地连接至浮力船舶。例如，在顶部部分借助于压头以及相关联的一个或多个连杆装置连接至浮力船舶的实施方式中，支承结构的顶部部分可以枢转地连接至连杆装置的一个端部，而连杆装置的另一端部可以连接至浮力船舶。连杆装置还可以连接至压头。压头可以在两个点处连接至浮力船舶。压头与浮力船舶的连接点中的一个连接点可以是连杆装置与浮力船舶的连接点。压头与浮力船舶的另一连接点可以设置在连杆
装置与浮力船舶的连接点下方。连杆装置与浮力船舶的连接点可以在水线以上。
90.支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位成靠近水线。支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在水线以上，例如刚好在水线以上。支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在包含浮力船舶的纵向轴线的水平横截平面以上。即，支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在浮力船舶的上半部上。支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以构造成以浮力船舶总高度的约5％至约50％的距离定位在浮力船舶的纵向轴线以上。例如，支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以构造成以浮力船舶总高度的约5％至约45％、或约5％至约40％、或约5％至约30％、或约5％至约20％、或约5％至约10％、或约30％至约50％、或约30％至约40％、或约10％至约40％、或约10％至约30％、或约10％至约20％、或约10％至约45％的距离定位在浮力船舶的纵向轴线以上。支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以与压头和相关联的连杆机构相关联。
91.支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以设置在浮力船舶的基线处或者靠近浮力船舶的基线设置。支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在包含浮力船舶的纵向轴线的水平横截平面以下。即，支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在浮力船舶的下半部上。支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以与铰接装置相关联。
92.支承结构的底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以设置在浮力船舶的基线与支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点的位置之间。支承结构的底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以与支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点以浮力船舶总高度的约50％至约100％的距离竖向地分离。支承结构的底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以与支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点以浮力船舶总高度的约50％至约75％、或约50％至约60％、或约60％至约80％、或约70％至约90％、或约75％至约90％、或约80％至约100％、或约90％至约100％的距离竖向地分离。
93.支承结构的底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以与支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点以支承结构从内侧端部到外侧端部的平均长度的约1/6
th
至约1/13
th
的距离竖向地分离。支承结构的底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以与支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点以支承结构从内侧端部到外侧端部的平均长度的约1/6
th
至约1/10
th
、或约1/7
th
至约1/9
th
、或约1/6
th
至约1/8
th
、或约1/9
th
至约1/11
th
、或约1/8
th
至约1/10
th
、或约1/10
th
至约1/13
th
、或约1/11
th
至约1/13
th
、或约1/9
th
至约1/10
th
、或约1/12
th
至约1/13
th
的距离竖向地分离。
94.支承结构的顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以限定涡轮机组件的一个或多个拉点，用于使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动。支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以限定涡轮机组件相对于浮力船舶的一个或多个枢转点。
95.相对于涡轮机组件的拉点设置低枢转点增加了在涡轮机组件的拉点处经历的机械优势，因此使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动所需的力最小化。这又使得能够使用较小的发动机。这也增加了设备的可扩展性的灵活性。例如，相对于涡轮机组件的拉
点设置低枢转点使得能够使用更大的转子叶片，该更大的转子叶片比原本可能在具有构造成在不同位置之间移动的涡轮机组件的设备中使用的转子叶片大。此外，将涡轮机组件的铰接点降低还可以对发电设备的侧倾稳定性具有有益效果。
96.支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在距浮力船舶的基线为浮力船舶总周长的约1/18
th
至约1/4
th
的距离处。例如，支承结构的底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在距浮力船舶的基线为浮力船舶总周长的约1/18
th
、或约1/17
th
、或约1/16
th
、或约1/15
th
、或约1/14
th
、或约1/13
th
、或约1/12
th
、或约1/11
th
、或约1/10
th
、或1/9
th
、或约1/8
th
、或约1/7
th
、或约1/6
th
、或约1/5
th
、或约1/4
th
的距离处。
97.在发电设备包括关于浮力船舶对称设置的两个涡轮机组件的实施方式中，第一支承结构的底部部分的一个或多个连接点可以与第二支承结构的底部部分的对应的一个或多个连接点以涵盖浮力船舶周长的约1/7
th
至约1/2
th
的距离(沿着浮力船舶的下侧部在两个对称设置的连接点之间测量的距离)分离。第一支承结构的底部部分的一个或多个连接点可以与第二支承结构的底部部分的对应的一个或多个连接点以涵盖浮力船舶周长的约1/7
th
至约1/5
th
、或约1/6
th
至约1/4
th
、或约1/5
th
至约1/3
rd
、或约1/3
rd
至约1/2、或约1/7
th
至约1/3
rd
、或约1/5
th
至约1/2、或约1/6
th
至约1/3
rd
的距离分离。例如，两个支承结构与浮力船舶的对称布置的一个或多个连接点可以以涵盖浮力船舶总周长的约1/7
th
、或约1/6
th
、或约1/5
th
、或约1/4
th
、或约1/3
rd
的距离分离。
98.在一些实施方式中，涡轮机组件可以以可旋转的方式或以可滑动的方式联接至浮力船舶。涡轮机组件可以联接至能够绕浮力船舶的轮廓进行移动、旋转或滑动的板。顶部部分和/或底部部分可以在一个或更多个连接点处以可滑动的方式连接至浮力船舶。顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点相对于浮力船舶基线的距离以及底部部分与浮力船舶的一个或多个连接点相对于浮力船舶基线的距离可以是可变的。顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点与底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点之间的竖向距离和/或水平距离可以是固定的。与底部部分相比，顶部部分可以在距浮力船舶的基线更低的距离处以可移动的方式联接至浮力船舶。换言之，与顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点相比，底部部分和浮力船舶的一个或多个连接点可以定位在距浮力船舶的基线更大的距离处。
99.顶部部分和/或底部部分可以间接地连接至浮力船舶。例如，顶部部分和/或底部部分可以连接至板。板可以以可滑动的方式联接至浮力船舶。换言之，板相对于浮力船舶基线的高度可以是可变的。在一些实施方式中，顶部部分可以在一个或更多个连接点处连接(例如，通过焊接或螺栓连接)至板。底部部分可以在一个或更多个连接点处连接(例如，通过焊接或螺栓连接)至板。底部部分与板的一个或多个连接点可以设置在顶部部分与板的一个或多个连接点上方。替代性地，底部部分与板的一个或多个连接点可以设置在顶部部分与板的一个或多个连接点下方。应当理解的是，术语顶部和底部、上方和下方是指在发电设备的标准构型中的涡轮机组件(如当发电设备漂浮在水体上时将观察到的涡轮机组件)。板可以是直的。板可以是弯曲的。在一些实施方式中，板是弯曲的并且符合浮力船舶的形状。例如，在浮力船舶是大致筒形的实施方式中，板可以是弯曲的或者可以是筒体的一部段。板可以被构造成相对于浮力船舶的基线竖向地移动。例如，与发电设备处于第二位置时相比，当发电设备处于第一位置时，板可以设置成更靠近浮力船舶的基线。板可以被构造成通过任何合适的装置相对于浮力船舶移动或滑动。例如，板可以被构造成沿着导引件滑动。
在一些实施方式中，板可以是构造成围绕浮力船舶旋转或滑动的轴承。
100.在一些实施方式中，支承结构的顶部部分可以包括主构件，主构件在外侧端部处连接至短舱或者从短舱延伸至内侧端部，其中，主构件以可移动的方式连接至浮力船舶。例如，主构件可以在单个连接点处枢转地连接至浮力船舶(无论是直接地还是经由机械连杆间接地)。主构件可以枢转地连接至机械连杆的外侧端部，并且机械连杆可以在其内侧端部处枢转地连接至浮力船舶。机械连杆可以限定两个或更多个枢转点。与支承结构的顶部部分相关联的机械连杆与浮力船舶的连接点可以是拉点。顶部部分相对于浮力船舶的平移运动和/或旋转运动可以由于由动力机构(例如，液压压头和/或绞盘)的拉动动作而发生。在这些实施方式中，支承结构的底部部分可以包括主构件，主构件在外侧端处连接至短舱或从短舱延伸，并且主构件分支成使得：在支承结构的内侧端部处，底部部分在两个或更多个水平间隔的位置处连接至浮力船舶(无论是直接地还是间接地)。在一些实施方式中，顶部部分和浮力船舶的连接点可以与底部部分和浮力船舶的连接点竖向且水平地偏移。
101.在一些实施方式中，支承结构的底部部分可以包括主构件，主构件在外侧端处连接至短舱或者从短舱延伸至内侧端部，其中，主构件在单个连接点处枢转地连接至浮力船舶(无论是直接地还是经由连杆间接地)。在一些实施方式中，支承结构的顶部部分可以包括主构件，主构件在外侧端部处连接至短舱或从短舱延伸，并且主构件分支成使得：在支承结构的内侧端部处，底部部分在两个或更多个水平间隔的位置处枢转地连接至浮力船舶(无论是直接地还是间接地)。在一些实施方式中，顶部部分和浮力船舶的连接点可以与底部部分和浮力船舶的连接点竖向且水平地偏移。
102.在一些实施方式中，支承结构的顶部部分和/或底部部分可以包括两个或更多个主构件，两个或更多个主构件在外侧端部处连接至短舱或者从短舱朝向内侧端部延伸，其中，每个主构件在水平间隔开的位置处枢转地联接至浮力船舶。在这些实施方式中，顶部部分和/或底部部分可以限定大致三角形的形状。
103.发电设备可以由任何合适的材料、比如钢或低密度材料制造。涡轮机组件的支承结构可以由任何合适的材料、比如钢、钢筋混凝土、诸如碳纤维等的低密度材料制造。
104.在一些实施方式中，支承结构的顶部部分或底部部分中的仅一者包括两个或更多个主构件，两个或更多个主构件在外侧端部处连接至短舱或者从短舱朝向支承结构的内侧端部延伸，其中，每个主构件在水平间隔开的位置处枢转地联接至浮力船舶。在这些实施方式中，支承结构的顶部部分或底部部分中的另一者包括单个主构件，单个主构件在外侧端部处连接至短舱或者从短舱延伸并且朝向内侧端部延伸。在内侧端部处，所述主构件在单个点处枢转地安装(无论是直接地还是间接地)至浮力船舶，该单个点与顶部部分主构件或底部部分主构件中的另一者和浮力船舶的联接点竖向且水平地偏移。
105.在一些实施方式中，支承结构的底部部分包括单个主构件，单个主构件在支承结构的外侧端部处连接至短舱、或者从短舱延伸并且朝向支承结构的内侧端部延伸。底部部分的单个主构件可以在支承结构的内侧端部与外侧端部之间的一个或更多个点处分支。换言之，底部部分可以包括主构件(例如，主干或主管)以及两个或更多个分支或部分，主构件在支承结构的外侧端部处与短舱成一体或连接至短舱，两个或更多个分支或部分从主构件朝向支承结构的内侧端部岔开并且纵向地间隔开。两个或更多个分支可以在水平间隔开的位置处枢转地联接至浮力船舶。两个或更多个分支中的每一者可以在铰接点处枢转地联接
至浮力船舶(例如，如上文所论述的)。在一些实施方式中，支承结构的顶部部分可以包括单个主构件，单个主构件在外侧端部处连接至短舱、或者从短舱延伸并且朝向内侧端部延伸。在内侧端处，所述主构件可以在单个点处操作性地联接至浮力船舶，该单个点与底部部分和浮力船舶的联接点竖向且水平地偏移。顶部部分的主构件可以通过液压压头操作性地联接至浮力船舶。液压压头可以通过机械连杆装置操作性地连接在支承结构的顶部部分中的一个顶部部分或另一顶部部分与浮力构件之间，其中，机械连杆装置在第一端部处联接至支承结构的顶部部分，并且在第二端部处联接至浮力船舶。
106.在不希望受理论束缚的情况下，提供支承结构与浮力船舶的彼此竖向地和/或水平地偏移的多个连接点可以提供更好地将载荷分配在浮力船舶上并且提供更好的抓握。将支承结构与浮力船舶的连接点水平间隔提供了用于抵抗推力的机械优势。将支承结构与浮力船舶的连接点竖向间隔提供了用于使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间进行移动的机械优势。提供具有敞开结构(例如，敞开框架)的支承结构允许使用最小量的材料/结构来使连接点之间的间距增大。这又在不损害支承结构的机械稳定性以支承涡轮机和短舱的情况下还使支承结构的重量最小化。
107.支承结构可以具有任何合适的形状。例如，支承结构可以具有大致三角形的形状、或大致矩形的形状、或弧形的形状(例如，翼形形状或海鸥翼形形状)等。
108.在发电设备包括绞盘作为动力机构以使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动的实施方式中，涡轮机组件可以包括绞盘锚定点。绞盘锚定点可以定位在沿着涡轮机组件的任何位置。例如，绞盘锚定点可以定位在支承结构上或短舱上。绞盘锚定点可以定位在发电设备的顶部部分或底部部分上。绞盘锚定点可以构造成连接至与绞盘相关联的绞盘线或线缆，以使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动。在绞盘锚定点定位在支承结构上的实施方式中，绞盘锚定点可以定位在支承结构的最高点(当支承结构处于第二位置时观察到的)。例如，在支承结构的顶部部分或底部部分包括或限定有顶点的实施方式中，绞盘锚定点可以定位在顶点上。包括绞盘锚定点的顶部部分的顶点或底部部分的顶点可以是拔杆。
109.在不希望受理论束缚的情况下，当涡轮机组件处于第二位置时，将绞盘锚定点提高到支承结构上方可以使绞盘线(例如，与绞盘相关联的线缆)基本上水平(或者垂直于浮力船舶的纵向轴线)。这又使绞盘线中所需的张力最小化。将绞盘锚定点设置在支承结构上使得绞盘锚定点能够更高并且更靠近浮力船舶。这又使绞盘锚定点更容易到达(例如，从发电设备的平台)，并且提高升力力矩。
110.在发电设备具有关于浮力船舶对称设置的两个涡轮机组件的实施方式中，涡轮机组件可以构造成相互对抗并且对从第一位置至第二位置的提升的最终部分采用了弓弦效应。为了避免疑问，弓弦效应发生在例如当将弓张紧以射出箭时可以通过垂直于弓拉动而在一条线上产生非常高的张力的位置处。
111.采用弓弦效应以将涡轮机组件提升至第二位置是有益的，因为在将涡轮机组件提升至第二位置期间所需的最大力是在涡轮机组件接近水平时。如果沿向下方向施加力，则需要施加以提升涡轮机组件的力显著减小。因此，采用弓弦效应以将涡轮机组件提升至第二位置允许在涡轮机组件接近第二位置时停止使用动力提升机构、并且允许具有涉及使支腿相互作出反应的第二提升阶段。弓弦效应可以应用于采用了动力机构、例如绞盘和/或压
头以及相关联的机械连杆的任何实施方式中。
112.顶部部分和底部部分可以在一个或更多个点处连接至彼此。顶部部分和底部部分可以在支承结构的外侧端部处连接至彼此或者靠近支承结构的外侧端部连接至彼此。例如，顶部部分和底部部分可以在短舱处连接至彼此以及/或者在短舱附近的位置处连接至彼此。顶部部分和底部部分可以在支承结构的内侧端部处连接至彼此或者靠近支承结构的内侧端部连接至彼此。顶部部分和底部部分可以从支承结构的内侧端部至支承结构的外侧端部沿着支承结构的长度在一个或更多个点处连接至彼此。例如，顶部部分和底部部分可以在支承结构的外侧端部处或在支承结构的外侧端部附近、以及在支承结构的内侧端部处或在支承结构的内侧端部附近连接至彼此。附加地或替代性地，顶部部分和底部部分可以在支承结构的外侧端部与内侧端部之间沿着支承结构的长度在一个或更多个位置处连接至彼此。
113.顶部部分和底部部分可以通过任何合适的装置连接至彼此。例如，顶部部分和底部部分可以通过一个或更多个支柱连接至彼此。一个或更多个支柱可以设置在顶部部分与底部部分之间并且与顶部部分和底部部分连接或成一体。一个或更多个支柱可以是任何合适的结构，比如轴、支腿、支撑柱等。顶部部分、底部部分以及一个或更多个支柱可以是一体的。替代性地，顶部部分、底部部分以及一个或更多个支柱可以是通过任何合适的手段联接在一起的分离的结构。例如，顶部部分、底部部分以及一个或更多个支柱可以通过焊接或螺栓连接而联接在一起。
114.支承结构的顶部部分、底部部分以及可选地一个或更多个支柱可以限定敞开支承结构。有利地，与封闭支承结构相比，提供敞开支承结构可以减小支承结构的重量。提升涡轮机组件(例如，通过动力致动系统)所需的力由支承结构的重量以及短舱和转子叶片的重量驱动。涡轮机组件在第二位置时保持完全淹没，致动机构将设备移动至第一位置所需举起的重量为设备在水中的净重(即，涡轮机组件在空气负浮力状态下的重量)。如果涡轮机组件的一部分突破水面，则致动机构需要举起涡轮机组件在空气中的重量。在涡轮机组件突破水面以完全提升支腿的实施方式中，敞开支承结构与封闭支承结构相比在空气中的重量较低，将导致致动系统的峰值载荷较低。这可以便于在第一位置与第二位置之间对涡轮机组件进行致动。
115.此外，考虑到支承结构的重量可以通过使支承结构敞开而减小，根据本发明的发电设备可以联接至较大的涡轮机转子和/或短舱。因为支承结构的重量减小可以对转子重量的增大进行补偿，所以涡轮机组件的总重量即使在转子较大的情况下也可以基本上维持或仅适度地增大。因此，本发明的发电设备可以使能从水流收集的能量最大化。
116.涡轮机组件的支承结构的重量减小可以引起设备的重量总体减小(特别是在具有两个或更多个涡轮机组件的实施方式中)。此外，与封闭支承结构相比，较轻的敞开支承结构可以使根据本发明的设备能够将涡轮机组件进一步从水中提出。这又可以减小阻力以及/或者在提升涡轮机组件时使短舱的干舷更大，从而可能在更大的天窗中进入短舱。即使涡轮机组件的一部分在第一位置时保持在水中，提供敞开结构也允许水流动通过支承结构，也使在各位置之间对设备进行拖曳时的阻力最小化。这些特征使得能够使用更小的驳船或拖船在各位置之间拖曳设备，从而降低操作成本。
117.与具有封闭结构的涡轮机组件相比，本发明的涡轮机组件的支承结构的敞开结构
的结构构件空间比增大。这进而引起更大的灵活性以用于对整个设备按比例放大，或者在采用较大的涡轮机的同时保持设备的整体规模。此外，与封闭框架支承结构相比，敞开框架支承结构可能需要较少的材料，并且因此，可以使制造成本和运输成本最小化。
118.此外，在水流方向上提供具有敞开结构的支承结构允许水流动通过支承结构，因此使当涡轮机组件处于第二位置时由涡轮机组件的支承结构引起的水流干扰最小化。这在下述区域周围特别重要：该区域在使用中被动式转子叶片扫过。与淹没在水中的支承结构相遇的水流会受到支承结构存在的干扰，从而导致紧接在支承结构后方的流速减小。这被称为塔影。在包括涡轮机的海底发电设备中，慢流导致涡轮机的叶片上的载荷随着叶片穿过缓流的区域而波动。这种载荷波动的主要效果是使叶片/转子/支腿上的疲劳载荷增加，并且在一些情况下使涡轮机所经受的极端载荷增加。这种效果在潮汐能发电设备中是特别严重的，因为涡轮机的叶片在支承结构上向下游操作会持续一半的时间(即，当潮汐上升或下降时)。有利地，根据本发明的发电设备的敞开支承结构在水流使转子叶片移动时使得支承结构对转子叶片的阴影效应最小化，从而使可以被利用的能量、例如来自潮汐或河流的能量最大化。
119.本发明的敞开支承结构在包括双叶片式涡轮机的实施方式中特别有利，因为阴影效应对于这种类型的涡轮机特别严重，因为阴影效应导致叶片载荷和转子载荷每转两次会波动。在双叶片式转子中，当一个叶片设置在支承结构或塔架后方(即，在阴影中)时，与三叶片式涡轮机所经历的情况相比，双叶片式转子的可用叶片中的50％的叶片经历的载荷减小，而三叶片式涡轮机中的一个叶片代表总转子载荷的仅33％)。因此，非常期望使双叶片式转子的阴影效应最小化，以使设备的功率利用能力最大化。
120.提供根据本发明的具有敞开支承结构的发电设备使得能够显著减小涡轮机周围的支承结构的宽度，并且使得能够对敞开结构的部件(例如，主构件、分支构件、支柱等)的几何形状进行更复杂的优化。
121.在不希望受理论束缚的情况下，与封闭框架支承结构相比，本发明的涡轮机组件的敞开支承结构可以呈现减小的浮力。使支承结构的浮力减小导致设备的浮力中心和稳心提高，并且因此导致发电设备的侧倾刚度增加。
122.此外，具有封闭支承结构的发电设备倾向于呈现支承结构的大的投影区域。这些区域可以捕捉从潮汐中的湍流产生的不稳定的阻力和升力。由于本发明的设备的敞开支承结构的总表面低于封闭框架布置结构中的总表面，因此本发明的发电设备可以具有改进的侧倾稳定性。
123.敞开支承结构可以以流体动力学的方式定形状。即，涡轮机组件的敞开支承结构的结构部件(例如，一个或多个主构件、一个或多个支柱以及可选地一个或多个分支构件)可以以流体动力学的方式定形状。例如，涡轮机组件的敞开支承结构的结构部件可以限定翼状或帆形形状或轮廓。换言之，涡轮机组件的敞开支承结构的结构部件可以定形状为水翼。在一些实施方式中，涡轮机组件的敞开支承结构的结构部件可以是可移动的。例如，敞开支承结构的结构部件(例如，主构件或主构件的一部分，存在的一个或多个支柱以及可选地支承结构的顶部部分和/或底部部分的一个或更多个分支构件)可以绕可变桨距角移动。间距角可以是主动可变的以抵抗侧倾。这将像船上的尾翼稳定器一样起作用。替代性地，敞开支承结构的结构部件可以固定就位(例如，被动系统)。
124.以流体动力学的方式定形状的敞开支承结构可以定形状为使得对载荷传递至浮力船舶进行优化。以流体动力学的方式定形状的敞开支承结构可以是成角度的，以沿向以上向(即，朝向水面)产生升力。升力通过使由于短舱的重量引起的重力载荷减轻而对涡轮机组件从第一位置至第二位置的移动进行辅助。此外，当涡轮机组件在第一位置和/或第二位置处保持静止时，升力还抵消重力载荷。可以主动地或被动地改变水翼的间距角以抵抗来自转子的扭矩以及重力负载。支承结构可以包括主动系统以改变以流体动力学的方式定形状的敞开支承结构的间距。支承结构可以定形状为水翼，并且可以包括主动系统以改变水翼的间距。
125.支承结构的结构部件的叶片或帆形可以使支承结构周围的水流干扰最小化。这又可以使转子叶片周围的湍流最小化，从而进一步使转子叶片由于在转子叶片后方具有结构而经受的阴影效应减小(与具有不同形状的支承结构、比如筒形敞开框架支承结构相比)。
126.此外，以流体动力学的方式定形状的敞开支承结构可以受益于由支承结构产生的升力以抵抗侧倾运动。此外，在对发电设备进行拖曳时，以流体动力学的方式定形状的敞开支承结构使阻力最小化。
127.发电设备通常可以包括各种附加设备。本领域技术人员还将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变这种附加设备的位置或分布。
128.例如，发电设备可以包括收集能量所需的设备，以将能量转换成电能以及/或者以将这种电能转换、储存和/或传输至配电系统。
129.发电设备还可以包括通过选择性地使压载舱溢流和排放来改变浮力所需的设备。
130.涡轮机组件或者涡轮机组件的短舱和/或支承结构可以包括一个或更多个压载舱。
131.发电设备可以包括用于将空气输送至压载舱(以增加浮力)的管道。为了使压载舱溢流，发电设备可以包括在周围的水与压载舱之间的入口或入口管道。为了使压载舱溢流/排放，设备可以包括排放管道或排放歧管，以选择性地从压载舱释放空气/水。排放导管/歧管的出口可以定位在水面以上。
132.用于将空气输送至压载舱以及/或者从压载舱泵送水的设备装置通常位于浮力船舶上。这样的设备例如可以包括压缩空气源(例如，气缸或压缩机)、或用于连接至压缩空气源的连接件。用于操作可变浮力系统的可选择性操作的阀可以定位在浮力船舶上。这种设备可以包括一个或更多个泵。
133.短舱可以包括发电机。有利地，这可以是直列式发电机、可选地直驱式发电机(即，缺少齿轮箱)。发电机可以是任何合适类型的发电机；最通常包括电动转子和电动定子，电动转子通常由涡轮机转子驱动。替代性地，还可以由在涡轮机转子的作用下循环的流体间接地生成电力。
134.可以期望涡轮机转子包括可变桨距转子叶片。例如，使转子叶片在风暴条件期间顺桨可以使通过涡轮机组件施加的载荷减小并且防止损坏。
135.因此，短舱(和/或特别为涡轮机转子)可以包括间距调节装置。用于调节既与风力涡轮机相关又与海洋/水涡轮机相关的涡轮叶片间距的各种装置在本领域中是已知的。例如，涡轮机转子可以包括转子叶片(或多个叶片)，转子叶片围绕沿转子叶片的轴线以可旋转的方式安装至毂，间距能够借助于与行星齿轮或回转环联接的蜗轮或小齿轮来调节。
136.间距调节装置可以是机电致动的。间距调节装置可以容置在转子中。gb996182、cn202266366或gb2348250或wo2009004420中描述了涡轮机叶片间距调节的示例，这些示例针对本领域读者。
137.涡轮机转子可以构造成使转子叶片的间距反转。转子叶片可以旋转180度或360度。在不整体改变发电设备的位置的情况下，使转子叶片的间距反转的设施不管水流的方向如何都可以使能量能够被收集。间距可以在潮汐流的方向改变时被反转以便收集能量。还可以期望响应于水流的变化来调节间距。
138.发电设备通常锚定在其最终位置。可以采用任何合适的锚定装置、例如在水体的河床上的锚定结构(通常为混凝土块)与在浮力船舶的一个端部或两个端部处或在浮力船舶的一个端部或两个端部附近的合适的固定装置之间的常规线缆。比如ep2300309(scotrenewables tidal power limited，苏格兰可再生潮汐能有限公司)中描述的可锚定件也是合适的。
139.根据本发明的第二方面，提供了一种用于根据第一方面的发电设备的涡轮机组件，该涡轮机组件包括安装至短舱的涡轮机转子、以及支承结构；
140.支承结构被构造成在其内侧端部处联接至浮力船舶的至少两个竖向间隔的连接位置处，并且被构造成在其外侧端部处联接至短舱；
141.支承结构包括敞开结构，该敞开结构限定有至少一个孔隙，至少一个孔隙构造成提供用于水流动通过的槽；
142.当在使用中联接至所述浮力船舶时，涡轮机组件能够在第一位置与第二位置之间枢转地移动。
143.关于本发明的第一方面描述的涡轮机组件的所有特征也适用于本发明的第二方面。
144.应当理解的是，本文中对水面的引用、以及对淹没水面或在水面以上的部件的引用是指在漂浮在水体上时的发电设备。
145.此外，水线的精确位置(即，与发电设备相关的水面)可以取决于水盐度、温度、船舶上的载荷等。本领域技术人员可以通过观察或计算容易地确定浮力设备的水线的位置。
146.本发明的每个方面的优选的特征和可选的特征对应于本发明的每个其他方面的优选的特征和可选的特征。
附图说明
147.现在将参照以下附图描述本发明的示例实施方式，在附图中：
148.图1a示出了根据本发明的发电设备的立体图。
149.图1b示出了图1a的发电设备的仰视图。
150.图1c示出了图1a的发电设备位于第二位置时的俯视图。
151.图2a和图2b示出了根据本发明的发电设备在漂浮在水体中时从顶部观察的立体图，其中，涡轮机组件分别位于第一位置和第二位置。图2c示出了图2a和图2b的设备在漂浮在水体中时从底部观察的立体图，其中，涡轮机组件位于第一位置。
152.图3a和图3b分别示出了本发明的发电设备位于第一位置和第二位置时的实施方式的示意性前视图。
153.图4示出了根据本发明的发电设备的实施方式的侧视图，其中，涡轮机组件位于第一位置。
154.图5示出了现有技术发电设备位于与图4中示出的位置类似的位置的侧视图。
155.图6示出了图4的设备的一部分位于第二位置的立体图。
156.图7示出了图5的设备的一部分的立体图，其中，涡轮机组件位于第二位置。
157.图8示出了图5和图7的设备的前视图，其中，涡轮机组件位于第一位置。
158.图9示出了图4和图6的设备位于第一位置的前视图。
159.图10a示出了根据本发明的另一实施方式的发电设备位于第一位置的立体图。
160.图10b示出了图10b的设备位于第二位置并且在第一位置处被遮蔽的前视图。
161.图11示出了与根据本发明的位于第二位置的发电设备的涡轮机组件连接的动力机构所经历的弓弦效应的示意图。
162.图12a和图12b示出了具有敞开结构并且在支承结构的外侧端部处包括短舱的涡轮机组件的实施方式的前视图和立体图。
具体实施方式
163.如图1中所示，根据本发明的发电设备100包括具有平台或甲板190的浮力船舶110，并且包括关于浮力船舶110的纵向轴线对称设置的两个涡轮机组件120。在本实施方式中，涡轮机组件120以可移动的方式联接至浮力船舶110，更靠近浮力船舶的船尾部分或船头部分中的一者。在图1中，涡轮机组件120被示出为位于第一位置，短舱130被构造成在第一位置时当发电设备漂浮在水体上时完全淹没在水线以下。
164.每个涡轮机组件120包括涡轮机转子135，涡轮机转子135具有安装至短舱130的两个叶片。短舱与支承结构140的外侧端部成一体或者短舱固定地连接至支承结构140的外侧端部(例如，螺栓连接至或焊接至支承结构140的外侧端部)。如下文描述的，支承结构140的内侧端部以可移动的方式联接至浮力船舶110。
165.支承结构140包括顶部部分和底部部分，顶部部分和底部部分竖向地间隔开并且限定有水可以流动通过的敞开结构。顶部部分和底部部分通过支柱148连接至彼此，支柱148设置在顶部部分与底部部分之间并且支柱148连接至顶部部分和底部部分或者与顶部部分和底部部分成一体。支柱148可以通过任何合适的手段连接至顶部部分和底部部分。例如，支柱可以螺栓连接至或焊接至顶部部分和底部部分，或者支柱可以与顶部部分和/或底部部分中的一者或两者成一体，或者支柱可以以可移动的方式连接至支承结构140的顶部部分和底部部分，以便允许相对运动、例如以调节支承结构的不同部件的间距。
166.底部部分包括主构件144和分支构件146，主构件144从支承结构140的内侧端部延伸至支承结构140的外侧端部，分支构件146从主构件144延伸或者连接至主构件144并且与主构件144水平地间隔开。
167.涡轮机组件在多个位置182a、182b和184处枢转地联接至浮力船舶110。分支构件146和主构件144以水平间隔的布置方式枢转地连接至浮力船舶110。底部部分的分支构件146和主构件144借助于铰接装置、例如销接头182a、182b联接至浮力船舶110。因此，支承结构的底部部分借助于沿着基本上平行于浮力船舶110的纵向轴线的轴线布置的两个铰接部182a、182b在两个水平间隔开的枢转点处连接至浮力船舶。支承结构140的底部部分与浮力
船舶110的连接点定位在浮力船舶110的下半部并且被构造成在该设备漂浮在水体上时保持在水线以下。
168.支承结构140的顶部部分包括主构件142，该主构件142在外侧端部处连接至短舱(例如，主构件142可以螺栓连接至或焊接至短舱、或者与短舱成一体)或者在外侧端部处从短舱延伸至与支承结构的外侧端部相对的支承结构的内侧端部。顶部部分借助于压头170和相关联的连杆机构160以可移动的方式连接至浮力船舶110。
169.顶部部分的主构件142在一个位置184处枢转地联接至浮力船舶110，该位置184设置成比两个枢转点182a、182b更靠近水线，支承结构的底部部分在两个枢转点182a、182b处枢转地联接至浮力船舶110。浮力船舶110与和压头170以及支承结构的顶部部分相关联的机械连杆160之间的连接点184保持在水线以上，但设置在靠近所述水线的高度处。机械连杆160的内侧端部在铰接部184处枢转地连接至浮力船舶110。机械连杆160的外侧端部枢转地连接至顶部部分的主构件142。
170.支承结构140的顶部部分和浮力船舶110的连接点184与支承结构140的底部部分和浮力船舶110的连接点182a和182b竖向且水平地偏移。在本实施方式中，连接点184设置在支承结构140的底部部分的连接点182a、182b上方并且沿着浮力船舶的纵向轴线设置在底部部分与浮力船舶110的连接点182a、182b的位置之间的位置处。
171.支承结构的底部部分和浮力船舶210的连接点282a、228b与支承结构的顶部部分和浮力船舶的一个或多个连接点以浮力船舶总高度的约50％至约100％的距离竖向地分离。支承结构的底部部分与浮力船舶210的连接点282a、2282b沿着浮力船舶的长度以浮力船舶总长度的约1/13
th
至约6
th
之间的距离间隔开。
172.支承结构140的顶部部分与浮力船舶110的连接点184限定了涡轮机组件120的用于使涡轮机组件120在第一位置与第二位置之间进行移动的拉点。支承结构140的底部部分与浮力船舶110的连接点182a、182b限定了涡轮机组件120相对于浮力船舶110的两个枢转点。
173.相对于涡轮机组件的拉点设置低枢转点增加了在涡轮机组件的拉点184处经历的机械优势，因此使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动所需的动力最小化。这又使得能够使用较小的发动机。这也增加了设备的可扩展性的灵活性。例如，相对于涡轮机组件的拉点设置低枢转点使得能够使用更大的转子叶片，该更大的转子叶片比原本可能在具有构造成在不同位置之间移动的涡轮机组件的设备中使用的转子叶片大。此外，将涡轮机组件的铰接点降低还可能对发电设备的侧倾稳定性具有有益效果。
174.支承结构140的敞开结构使得邻近的连接点182a与连接点182b之间的水平间隔比封闭结构中所可能的水平间隔大。支承结构的底部部分与浮力船舶110的水平间隔开的枢转连接点182a和182b使支承结构140用于抵抗在涡轮机组件120处经历的推力的机械优势增加。
175.因此，该联接装置有助于将涡轮机组件从第一位置提升至第二位置并且有助于对涡轮机组件从第二位置至第一位置进行阻尼。敞开支承结构还通过对支承结构与浮力船舶的连接点的最佳位置进行确定来为对浮力船舶110上支承结构140的载荷路径优化提供更大的灵活性。这又允许根据本发明的设备抵抗推力并且使用于实现涡轮机组件在第一位置与第二位置之间的移动的机械优势最大化。
176.本实施方式的涡轮机组件的支承结构140是敞开结构。该结构从顶部敞开(即，当在正常使用中从上方观察发电设备时，如在图1c中可以更好地看到的)并且从前方敞开(即，当沿着浮力船舶的纵向轴线观察发电设备时，如在图5a和图5b以及图9的实施方式中可以更好地看到的)。
177.图1b示出了图1a的发电设备的仰视图。在该图中，更好地观察到支承结构140的底部部分与浮力船舶110的连接点。如在该图中可见的，支承结构140的底部部分与浮力船舶110的连接点182a和182b定位在距浮力船舶的基线112为浮力船舶总周长的约1/14
th
至约1/8
th
处。两个支承结构140、140’的连接点182a和182a’以及连接点182b和182b’设置为靠近彼此、以涵盖浮力船舶周长的约1/7
th
至约1/2
th
的距离分离(沿着浮力船舶110的下侧部在两个对称设置的连接点之间测量的距离)。
178.图1c示出了图1a和图1b的设备位于第二位置的俯视图。在该图中，可以理解两个涡轮机组件120、120’如何关于浮力船舶110的由线a-a限定的纵向轴线对称地设置。在该图中，还可以理解的是，即使当机械连杆160和压头(在该视图中不可见)在第二位置被提升时，涡轮机组件120、120’与浮力船舶的联接装置(未示出，因为联接装置被平台190覆盖)也不会妨碍能够用于沿着浮力船舶行走的平台或甲板190。在图1c中还可以理解涡轮机组件120、120’如何在水平偏移的多个点184、182a、182b处联接至浮力船舶以及支承结构140、140’的底部部分的枢转点182a和182b(182a’和182b’)如何沿着浮力船舶的纵向轴线散布。
179.图2a和图2b示出了根据本发明的发电设备在漂浮在水体中时从顶部观察的立体图，其中，涡轮机组件分别位于第一位置和第二位置。与图1的发电设备一样的特征设置有类似的附图标记，递增了100。如图2a中示出的，当发电设备200在第一位置具有涡轮机组件220时，机械连杆260的与支承结构240的顶部部分242相关联的连接点284、以及压头270可以保持在水线以上不过靠近水线。然而，当发电设备从水流产生动力时，浮力船舶210可能侧倾或形成吃水差，并且由于涡轮叶片235上的推力而在船头端部或船尾端部处被部分地淹没。这种布置结构使得宽甲板290能够设置在浮力船舶上，并且机械连杆260与浮力船舶的连接点284能够隐藏在甲板下方。当发电设备200在第二位置具有涡轮机组件220时，机械连杆装置160的第一端部与第二端部之间的距离通过操作液压压头270而减小，从而有效地将涡轮机组件220拉至第二位置。如在图2b中看到的，该联接装置使得甲板290能够不被压头270和相关联的机械连杆260妨碍。
180.如在图2a和图2c中看到的，机械连杆260的位于第一位置的第一连杆被淹没在水下，而机械连杆260的内侧端部与浮力船舶210的连接点保持在水线以上但靠近水线。如图2a中看到的，当涡轮机组件220位于第一位置时，机械连杆260与浮力船舶210的连接点靠近水线但保持在水线以上。涡轮机组件220位于第二位置时，支承结构240的顶部部分被提升到水线以上，同时支承结构240的底部部分的至少一部分保持在水线以下。在图2c中最佳地观察到将支承结构240的顶部部分和底部部分连接的支柱248。
181.图3a和图3b分别示出了本发明的发电设备300位于第一位置和第二位置时的实施方式的示意性前视图。与图1的发电设备一样的特征设置有类似的附图标记，递增了200。
182.在这些附图中，可以理解整个涡轮机组件如何保持在由线b-b描绘的水线以下。涡轮机组件在第一位置时至少部分地在水面以上延伸，但是支承结构的一部分(例如，底部部分)在第二位置时可以保持在水面以下。发电设备300具有两个涡轮机组件320，两个涡轮机
组件320包括支承结构340和短舱330。支承结构320为具有顶部部分和底部部分的敞开结构。支承结构320的顶部部分在其外侧端部处连接至短舱330并且在其内侧端部处借助于与压头370相关联的机械连杆360连接至浮力船舶。机械连杆在其外侧端部314处连接至顶部部分的内侧端部，并且机械连杆包括在枢转点314处枢转地连接的两个连杆。枢转点314还联接至压头370。压头370还借助于支架372联接至浮力船舶。机械连杆360的内侧端部316在点384处枢转地联接至浮力船舶310。在图3a中，示出了涡轮机组件320在第一位置时，整个压头370以及机械连杆360的包括枢转点314的第一连杆保持在水线b-b以下。在图3b中示出的第二位置中，可以看到压头370的角度如何改变成基本上垂直于浮力船舶的纵向轴线。与图3a中示出的处于第一位置时的构型相比，机械连杆360的第一连杆与第二连杆之间的距离已经减小。支承结构340的顶部部分342以及机械连杆360保持在水线b-b以上，而支承结构340的包括枢转点382的底部部分344保持在水线b-b以下，底部部分344在枢转点382处连接至浮力船舶310。
183.图4示出了根据本发明的发电设备的实施方式400的侧视图，其中，涡轮机组件位于第一位置。与图1的发电设备一样的特征设置有类似的附图标记，递增了300。设备400具有涡轮机组件420，涡轮机组件420具有敞开支承结构。在该图中可以观察到顶部部分(经由与压头470相关联的机械连杆460)和浮力船舶410的连接点484如何与支承结构440的底部部分444和浮力船舶410的连接点482a、482b竖向且水平地偏移。底部部分与浮力船舶410的连接点482a、482b接近浮力船舶的基线412定位在浮力船舶的下半部(低于包含浮力船舶410的纵向轴线的水平横截平面)，而支承结构440的顶部部分的连接点484定位在浮力船舶410的上半部。底部部分与浮力船舶410的连接点482a、482b水平地间隔开。
184.相比之下，图5示出了ep3559440中公开的现有技术发电设备的侧视图。图7的设备500具有涡轮机组件520、短舱530，涡轮机组件520具有封闭支承结构540，短舱530具有涡轮机535。与图4的实施方式相比，支承结构540在浮力船舶内的较高位置处连接至浮力船舶510(支承结构与浮力船舶的所有连接点都定位在浮力船舶的上半部、或者定位在包含浮力船舶的纵向轴线的水平横截平面以上)。支承结构440的敞开结构在连续枢转点之间的间隔比支承结构540的封闭结构在连续枢转点之间的间隔要大，因为需要承受较重的重量。还能够降低动力机构的动力以用于使涡轮机组件在第一位置与第二位置之间移动(例如，减小液压装置的尺寸)。因此，如上文描述的，发电设备400具有优于发电设备500的机械优势，以用于使涡轮机组件420在第一位置与第二位置之间移动，此外，设备400可以在被在第一位置与第二位置之间拖曳时呈现比设备500更少的阻力。与设备500相比，可以使设备400的制造成本最小化，因为可以需要更少的材料。与设备500中的涡轮机535所经历的阴影效应相比，设备400的支承结构440的敞开结构减小了在涡轮机435处经历的阴影效应。此外，设备400的支承结构以流体动力学的方式定形状以提供最小的阻力、阴影效应并且使得能够对载荷传递至浮力船舶进行优化。
185.图6示出了图4的设备的一部分位于第二位置的立体图。图7示出了图5的设备的一部分的立体图，其中，涡轮机组件位于第二位置。在图6中，支承结构440与浮力船舶410的连接点484与压头相关联并且因此用作拉点。支承结构与浮力船舶410的连接点482a、482b用作枢转点，支承结构可以绕该枢转点旋转以实现在第一位置与第二位置之间的竖向移动。
186.类似地，在图7中，支承结构540与浮力船舶410的连接点584与压头相关联并且因
此用作拉点。支承结构与浮力船舶510的连接点582a、582b用作枢转点，支承结构可以绕该枢转点旋转以实现在第一位置与第二位置之间的竖向移动。
187.在图6和图7中示出的视图中，可以理解的是，与图7的发电设备500的“拉点”584与枢转点582之间的竖向距离相比，设备400中的在定位在支承结构440与浮力船舶410的连接点484处的“拉点”与定位在支承结构440与浮力船舶410的连接点482a、482b处的“枢转点”之间存在更大的竖向距离。
188.图8示出了图5和图7的设备的前视图，其中，涡轮机组件位于第一位置。图9示出了图4和图6的设备的一部分位于第一位置的前视图。在图9中示出的装置400的视图中，可以观察到的是，支承结构440的底部部分与浮力船舶410的“枢转”连接点482靠近浮力船舶的基线412设置。支承结构440的底部部分与浮力船舶410的连接点482定位在距浮力船舶的基线412为浮力船舶总周长的约1/14
th
至约1/8
th
的距离处。两个支承结构440的连接点482设置为靠近彼此、以涵盖浮力船舶周长的约1/7
th
至约1/2
th
的距离分离。
189.相比之下，如图8中所示，发电设备500的“枢转”连接点582设置在浮力船舶的上半部，并且两个支承结构中的每个支承结构和浮力船舶510的连接点582与两个支承结构中的另一支承结构和浮力船舶510的对应的连接点582以浮力船舶周长的大约一半或大于浮力船舶周长的一半的距离分离。如上文论述的，发电设备400的涡轮机组件420与浮力船舶410的连接装置赋予比发电设备500的连接装置更大的机械优势，从而使得支承结构和/或涡轮机具有更大的可扩展性，以及使用更少的动力来在第一位置与第二位置之间致动涡轮机组件420。
190.图10a示出了根据本发明的另一实施方式的发电设备600位于第一位置的立体图。与图1的发电设备一样的特征设置有类似的附图标记，递增了500。
191.发电设备600包括长形浮力船舶610，浮力船舶610包括设置在浮力船舶上表面上的平台690以及关于浮力船舶610的纵向轴线对称设置的两个涡轮机组件620、620’。设备600示意性地示出为在水线为605的水体上漂浮。设备600通过系泊缆绳609停泊至海床或河床。
192.涡轮机组件具有包括底部部分644和顶部部分642的敞开支承结构。支承结构连接至短舱630，短舱630包括具有两个转子叶片的涡轮635。支承结构从顶部敞开并且从一侧敞开并且限定了敞开支承框架。
193.支承结构的顶部部分642和底部部分644借助于可滑动板或可滑动轴承650间接地连接至浮力船舶610。顶部部分642在两个连接点684a和684b处连接至板650。底部部分644在一个连接点682处连接至板650。底部部分的连接点682定位在顶部部分的连接点684a和684b的上方。因此，与顶部部分642和浮力船舶的连接点684a、684b相比，底部部分和浮力船舶610的连接点682定位在距浮力船舶610的基线更大的距离处。
194.在板650上的各连接点684a、684b、682之间的竖向距离和水平距离固定的情况下，顶部部分与浮力船舶的一个或多个连接点684a、684b相对于浮力船舶的基线的距离以及底部部分与浮力船舶的连接点682相对于力船舶基线的距离可通过改变板650的高度而变化。
195.在本实施方式中，可滑动板650是弯曲的并且符合浮力船舶610的形状。板650能够沿着与浮力船舶610成一体或附接至浮力船舶610的导引件而沿着浮力船舶的轮廓滑动。这使得板650能够围绕浮力船舶旋转，以便改变板650与位于涡轮机组件的第一位置与第二位
置之间的浮力船舶的基线的距离。
196.每个支承结构的顶部部分642限定有顶点，绞盘锚定点670位于该顶点上。设备600包括绞盘(未示出)，绞盘作为使涡轮机组件620、620’在第一位置与第二位置之间移动的动力机构。
197.图10b示出了图10b的设备600位于第二位置并且在第一位置被遮蔽的前视图。如图10b中看到的，涡轮机组件620、620’实现绕浮力船舶610从第一位置至第二位置的旋转运动。当涡轮机组件620、620’位于第二位置时，锚定点670、670’是发电设备的最高点(形成基本水平的线，该线垂直于浮力船舶610的纵向轴线)。这是因为锚定点670、670’设置在支承结构的顶部部分642、642’的顶点上。因此，该顶点是拔杆。
198.当涡轮机组件620、620’位于第二位置时，将绞盘锚定点670提高到支承结构上方使绞盘线(在图11的示意性图示中更好地看到)基本上水平(或者垂直于浮力船舶的纵向轴线)。这又使绞盘线中所需的张力最小化。将绞盘锚定点670、670’设置在支承结构上使得绞盘锚定点能够更高且更靠近浮力船舶610。这又使绞盘锚定点670、670’更容易到达(例如，从平台690)，并且提高升力力矩。
199.图11示出了与根据本发明的实施方式的位于第二位置的设备700的涡轮机组件连接的动力机构所经历的弓弦效应的示意图。示意图表示涡轮机组件720、720’如何构造成相互对抗并且对从第一位置至第二位置的提升的最终部分采用弓弦效应。这将应用于具有绞盘或压头以及相关联的机械连杆的设备以使涡轮机装置720、720’在第一位置与第二位置之间移动。
200.采用弓弦效应以将涡轮机组件720、720’提升至第二位置是有益的，因为在将涡轮机组件720、720’提升至第二位置期间所需的最大力是在涡轮机组件720、720’接近于水平时。如果沿向下方向施加力，则需要施加以提升涡轮机组件720、720’的力显著减小。因此，采用弓弦效应以将涡轮机组件720、720’提升至第二位置允许在涡轮机组件接近第二位置时停止使用动力提升机构、并且允许具有涉及使支腿相互作出反应的第二提升阶段。
201.图12a和图12b示出了具有敞开支承结构840并且在支承结构840的外侧端部处包括短舱830的涡轮机组件820的实施方式的前视图和立体图。支承结构840是框架支承结构，该框架支承结构被构造成在其内侧端部处枢转地联接至浮力船舶，而短舱830保持在其外侧端部处。
202.尽管不是要求，但根据本发明的例示实施方式的涡轮机组件的敞开支承结构的结构部件(例如，主构件242、244以及分支构件246以及支柱248a、248b、248c)以流体动力学的方式定形状、例如定形状为水翼。在一些实施方式中，涡轮机组件的敞开支承结构的结构部件可以是可移动的。例如，敞开支承结构的结构部件(例如，主构件或主构件的一部分、一个或多个支柱、以及可选地支承结构的顶部部分和/或底部部分的一个或更多个分支构件)可以绕可变桨距角移动。间距角可以是主动可变的以抵抗侧倾。这是在拖曳发电设备时使阻力最小化以及使涡轮机的转子叶片所经受的阴影效应最小化的最佳构型。
203.附图中示出的发电设备可以由任何合适的材料、比如钢或低密度材料制造。涡轮机组件的支承结构可以由任何合适的材料、比如钢、钢筋混凝土、诸如碳纤维等的低密度材料进行制造。在优选实施方式中，涡轮机组件的支承结构由碳纤维制造以进一步减小支承结构的重量并且提高可扩展性或者使得能够使用较少动力以用于使涡轮机组件在第一位
置与第二位置之间移动。
204.虽然已经结合前述说明性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员可以在不脱离所要求保护的发明的范围的情况下对本发明进行各种修改、添加和改变。
205.例如，在所描述的实施方式中，发电设备具有单个浮力船舶，其中，两个涡轮机组件关于浮力船舶对称地设置。然而，在一些实施方式中，发电设备可以包括例如联接拴系至彼此的不同数目的浮力船舶。
206.发电设备可以仅具有一个涡轮机组件、或者例如三个、四个、五个、六个、七个、八个或任何合适数目的涡轮机组件。
207.例示实施方式的涡轮机具有两个转子叶片。然而，在其他实施方式中，涡轮可以具有任何数目的转子叶片、例如三个或四个转子叶片。
208.在例示实施方式中，涡轮机组件以可移动的方式联接至浮力船舶，更靠近浮力船舶的船尾部分或船头部分中的一者，然而，在这些实施方式中，术语船尾和船头可以是可互换的，并且可以沿着浮力船舶的长度在任何位置处联接涡轮机组件。
209.尽管在例示实施方式中，涡轮机组件联接至浮力船舶，但一个或多个涡轮机组件可以联接至由浮力船舶支承的任何其他合适的载荷承载结构。

技术特征：
1.一种用于从流动的水中提取能量的发电设备，包括：浮力船舶，以及联接至所述浮力船舶的涡轮机组件；所述涡轮机组件包括安装至短舱的涡轮机转子、以及支承结构；所述支承结构包括敞开结构，所述敞开结构限定有至少一个孔隙，所述至少一个孔隙构造成提供用于水流动通过的通道；所述支承结构在其内侧端部处以可移动的方式联接至所述浮力船舶的至少两个竖向间隔的连接位置处；以及所述支承结构在其外侧端部处联接至所述短舱；所述涡轮机组件能够在第一位置与第二位置之间枢转地移动；其中，在所述发电设备漂浮在水体上时；所述短舱被构造成在所述第一位置时完全淹没在水面以下；以及所述短舱的至少一部分被构造成在所述第二位置时突出到所述水面以上。2.根据权利要求1所述的发电设备，包括单个浮力船舶。3.根据权利要求1或2所述的发电设备，包括两个或多于两个涡轮机组件。4.根据权利要求3所述的发电设备，其中，两个或更多个所述涡轮机组件关于所述浮力船舶对称地设置。5.根据任一前述权利要求所述的发电设备，其中，所述涡轮机组件/每个涡轮机组件被构造成围绕大致平行于所述浮力船舶的纵向轴线的轴线枢转。7.根据任一前述权利要求所述的发电设备，包括与所述涡轮机组件/每个涡轮机组件相关联的动力机构，所述动力机构用于使所述涡轮机组件在所述第一位置与所述第二位置之间移动，可选地，其中，所述动力机构包括操作性地联接在所述浮力船舶与所述涡轮机组件之间的至少一个液压压头，以及/或者其中，所述动力机构包括操作性地联接在所述浮力船舶与所述涡轮机组件之间的至少一个绞盘。8.根据任一前述权利要求所述的发电设备，其中，所述涡轮机组件能够围绕铰接装置枢转地移动，所述铰接装置被构造成在使用中于所述第一位置和所述第二位置时均保持在水线以下，可选地，其中，所述涡轮机组件经由所述铰接装置联接至所述浮力船舶。9.根据权利要求1至7中的任一项所述的发电设备，其中，所述涡轮机组件以可旋转的方式联接至所述浮力船舶。10.根据权利要求9所述的发电设备，其中，所述涡轮机组件联接至能够绕所述浮力船舶的轮廓移动的板。11.根据任一前述权利要求所述的发电设备，其中，当漂浮在水体上观察时，所述涡轮机组件的所述支承结构从一侧敞开或从顶部敞开。12.根据任一前述权利要求所述的发电设备，其中，所述涡轮机组件的所述支承结构包括顶部部分和底部部分；其中，所述顶部部分和所述底部部分竖向地间隔开；其中，所述顶部部分和所述底部部分在所述支承结构的所述外侧端部处联接至所述短舱或者与所述短舱成一体；以及其中，所述顶部部分和所述底部部分都在所述支承结构的所述外侧端部处以可移动的方式联接至所述浮力船舶。
13.根据权利要求12所述的发电设备，其中，所述顶部部分和所述底部部分通过一个或更多个支柱连接至彼此。14.根据任一前述权利要求所述的发电设备，其中，所述顶部部分和所述底部部分中的每一者包括从所述支承结构的所述内侧端部延伸至所述外侧端部的主构件；其中，所述顶部部分的主构件和所述底部部分的主构件中的每一者在所述支承结构的所述外侧端部处连接至所述短舱或与所述短舱成一体；以及其中，所述顶部部分的主构件和所述底部部分的主构件中的每一者在所述支承结构的所述内侧端部处枢转地连接至所述浮力船舶。15.根据权利要求14所述的发电设备，其中，所述顶部部分的主构件和/或所述底部部分的主构件包括从所述主构件延伸至所述支承结构的所述内侧端部的一个或更多个分支构件；以及其中，所述一个或更多个分支构件以及所述主构件沿着所述浮力船舶的长度以水平间隔的布置方式枢转地连接至所述浮力船舶。16.根据权利要求14所述的发电设备，其中，所述主构件以及所述一个或更多个分支构件沿着基本上平行于所述浮力船舶的纵向轴线的线枢转地连接至所述浮力船舶。17.根据权利要求15或16所述的发电设备，其中，所述一个或更多个分支构件与所述浮力船舶的连接点以及所述主构件与所述浮力船舶的连接点沿着所述浮力船舶的长度以所述浮力船舶总长度的约1/6
th
至约1/13
th
之间的距离间隔。18.根据权利要求12至17中的任一项所述的发电设备，其中，所述顶部部分和所述底部部分在竖向间隔的位置处枢转地联接至所述浮力船舶。19.根据权利要求18所述的发电设备，其中，所述顶部部分在一个或更多个位置处枢转地联接至所述浮力船舶，与所述底部部分枢转地联接至所述浮力船舶的一个或更多个位置相比，所述顶部部分与所述浮力船舶枢转地联接的所述一个或更多个位置设置成更靠近所述水线。20.根据权利要求18或19所述的发电设备，其中，所述顶部部分在一个或更多个位置处枢转地联接至所述浮力船舶，所述顶部部分与所述浮力船舶枢转地联接的所述一个或更多个位置构造成在使用中保持在所述水线以上并且与所述底部部分和所述浮力船舶的一个或多个连接点相比更靠近所述水线。21.根据权利要求18至20中的任一项所述的发电设备，其中，所述支承结构的所述底部部分与所述浮力船舶的一个或多个连接点被设置在所述浮力船舶的所述基线处或者靠近所述浮力船舶的所述基线设置；以及其中，所述支承结构的所述顶部部分与所述浮力船舶的一个或多个连接点位于所述水线以上。22.根据权利要求18至21中的任一项所述的发电设备，其中，所述支承结构的所述底部部分和所述浮力船舶的一个或多个连接点与所述支承结构的所述顶部部分和所述浮力船舶的一个或多个连接点竖向地分离所述浮力船舶的总高度的约50％至约100％的距离。23.根据权利要求18至22中的任一项所述的发电设备，其中，所述支承结构的所述顶部部分和所述浮力船舶的一个或多个连接点与所述支承结构的所述底部部分和所述浮力船舶的一个或多个连接点竖向且水平地偏移。
24.根据任一前述权利要求所述的发电设备，其中，所述支承结构限定有敞开结构并且以流体动力学的方式定形状，可选地，其中，所述支承结构定形状为水翼。25.一种用于根据前述权利要求中的任一项所述的发电设备的涡轮机组件，所述涡轮机组件包括安装至短舱的涡轮机转子、以及支承结构；所述支承结构被构造成在其内侧端部处联接至所述浮力船舶的至少两个竖向间隔的连接位置处，并且被构造成在其外侧端部处联接至所述短舱；所述支承结构包括敞开结构，所述敞开结构限定有至少一个孔隙，所述至少一个孔隙构造成提供用于水流动通过的通道；当在使用中联接至所述浮力船舶时，所述涡轮机组件能够在第一位置与第二位置之间枢转地移动。

技术总结
本文公开的是一种用于从流动的水中提取能量的发电设备。设备包括浮力船舶和联接至该浮力船舶的涡轮机组件。涡轮机组件包括安装至短舱的涡轮机转子、以及支承结构。支承结构包括敞开结构，该敞开结构限定有至少一个孔隙，至少一个孔隙构造成提供用于水流动通过的通道。支承结构在其内侧端部处枢转地联接至浮力船舶的至少两个竖向间隔的连接位置处，并且支承结构在其外侧端部处枢转地联接至短舱。涡轮机组件能够在第一位置与第二位置之间枢转地移动。在发电设备漂浮在水体上时，在第一位置时短舱完全淹没在水面以下；而在第二位置时，短舱的至少一部分突出到水面以上。短舱的至少一部分突出到水面以上。短舱的至少一部分突出到水面以上。


技术研发人员：威廉
受保护的技术使用者：轨道航海动力有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2023/9/9