RU2017130693A - Гидроэлектрическая/гидрокинетическая турбина и способы ее создания и использования - Google Patents

Гидроэлектрическая/гидрокинетическая турбина и способы ее создания и использования Download PDF

Info

Publication number
RU2017130693A
RU2017130693A RU2017130693A RU2017130693A RU2017130693A RU 2017130693 A RU2017130693 A RU 2017130693A RU 2017130693 A RU2017130693 A RU 2017130693A RU 2017130693 A RU2017130693 A RU 2017130693A RU 2017130693 A RU2017130693 A RU 2017130693A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
accelerator
rim
turbine
water
blades
Prior art date
Application number
RU2017130693A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017130693A3 (ru
RU2742012C2 (ru
Inventor
Уолтер ШУРТЕНБЕРГЕР
Original Assignee
Хайдроукайнетик Энерджи Корп
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хайдроукайнетик Энерджи Корп filed Critical Хайдроукайнетик Энерджи Корп
Publication of RU2017130693A publication Critical patent/RU2017130693A/ru
Publication of RU2017130693A3 publication Critical patent/RU2017130693A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2742012C2 publication Critical patent/RU2742012C2/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16Stators
    • F03B3/18Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/02Casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/04Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121Blades, their form or construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/126Rotors for essentially axial flow, e.g. for propeller turbines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00Application
    • F05B2220/70Application in combination with
    • F05B2220/706Application in combination with an electrical generator
    • F05B2220/7068Application in combination with an electrical generator equipped with permanent magnets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00Manufacture
    • F05B2230/60Assembly methods
    • F05B2230/61Assembly methods using auxiliary equipment for lifting or holding
    • F05B2230/6102Assembly methods using auxiliary equipment for lifting or holding carried on a floating platform
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00Manufacture
    • F05B2230/80Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/10Stators
    • F05B2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05B2240/124Cascades, i.e. assemblies of similar profiles acting in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/10Stators
    • F05B2240/13Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/33Shrouds which are part of or which are rotating with the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/911Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure already existing for a prior purpose
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/20Geometry three-dimensional
    • F05B2250/23Geometry three-dimensional prismatic
    • F05B2250/232Geometry three-dimensional prismatic conical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/70Shape
    • F05B2250/73Shape asymmetric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/84Modelling or simulation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Soil Working Implements (AREA)

Claims (58)

1. Однонаправленная гидрокинетическая турбина, имеющая входной конец для воды и выходной конец для воды, задающие направление потока воды через турбину, и содержащая:
в целом цилиндрический обод ускорителя, который имеет заданное сечение стенки и который в пределах своего цилиндрического сечения задает область для потока воды,
при этом указанный обод ускорителя содержит расположенную в нем конструкцию, по существу состоящую из выполненного как одно целое гидрокинетического элемента для создания усилия, содержащего: центральную втулку, имеющую профиль гидрокрыла, и множество лопаток, установленных на указанной втулке, а
указанный элемент для создания усилия установлен с возможностью вращения на внутренней поверхности указанного обода ускорителя.
2. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 1, в которой указанный гидрокинетический элемент для создания усилия содержит роторный узел, дополнительно содержащий наружное роторное кольцо, к которому прикреплены кончики лопаток и которое имеет наружную периферию, выполненную с возможностью вращения в пределах указанного обода ускорителя.
3. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 2, в которой указанная втулка содержит в целом круглый профильный элемент, имеющий открытый центр, который окружают стенки, образующие асимметричный профиль гидрокрыла с наружной выпуклой поверхностью, обращенной к наружной стороне турбины, и внутренней вогнутой поверхностью, обращенной к центру втулки.
4. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 3, в которой конструкция указанных лопаток имеет в сечении асимметричную форму гидрокрыла.
5. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 4, в которой указанные лопатки на своих радиально наружных концах имеют длину хорды, которая больше, чем длина хорды на их радиально внутренних концах.
6. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 5, в которой указанные лопатки на своих радиально наружных концах имеют толщину профиля, которая больше, чем толщина профиля на их радиально внутренних концах.
7. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 3, в которой указанная центральная втулка имеет длину, которая проходит по направлению как вперед, так и назад на значительное расстояние за пределы кромок указанных лопаток.
8. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 7, в которой указанная центральная втулка проходит от лопаток по направлению вперед к первому местоположению, находящемуся позади входного конца для воды указанного обода ускорителя, и проходит по направлению назад к местоположению, по меньшей мере соответствующему по удаленности выходному концу для воды указанного обода ускорителя.
9. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 8, в которой указанная центральная втулка проходит полное расстояние, составляющее приблизительно 2/3 длины указанного обода ускорителя.
10. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 3, дополнительно содержащая кольцевой диффузор, содержащий в целом цилиндрический кольцевой элемент, сечение стенки которого имеет асимметричную форму гидрокрыла, причем указанный кольцевой диффузор имеет диаметр, который больше, чем диаметр указанного обода ускорителя и расположен позади основного обода ускорителя в направлении потока воды через турбину, а предпочтительно перекрывает его.
11. Обод ускорителя, выполненный с возможностью использования в однонаправленной гидрокинетической турбине, имеющей входной конец для воды и выходной конец для воды, задающие направление потока воды через турбину, и содержащий:
в целом цилиндрический обод ускорителя, сечение стенки которого имеет в целом асимметричную форму гидрокрыла, имеющую в целом S-образный профиль, в котором наружная поверхность имеет передний выпуклый участок и задний вогнутый участок, а внутренняя поверхность имеет задний выпуклый участок и передний участок, имеющий прямую или вогнутую форму.
12. Однонаправленная гидрокинетическая турбина, содержащая:
в целом цилиндрический обод ускорителя по п. 11 в сочетании с роторным узлом, установленным с возможностью вращения в пределах обода ускорителя вокруг оси, которая в целом параллельна направлению потока воды через турбину,
причем роторный узел содержит множество роторных лопаток, проходящих в радиальном направлении наружу от центра турбины и установленных с возможностью вращения в пределах указанного обода ускорителя.
13. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 12, в которой указанный роторный узел дополнительно содержит центральную втулку, с которой соединены указанные роторные лопатки.
14. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 13, в которой указанная втулка содержит в целом круглый профилированный элемент, имеющий профиль гидрокрыла.
15. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 14, в которой указанная втулка содержит в целом круглый профилированный элемент, имеющий открытый центр, при этом стенки, окружающие открытый центр, образуют асимметричный профиль гидрокрыла с наружной выпуклой поверхностью, обращенной к наружной стороне турбины, и внутренней вогнутой поверхностью, обращенной к центру втулки.
16. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 15, в которой указанный роторный элемент дополнительно содержит наружное роторное кольцо, к которому прикреплены кончики лопаток и которое имеет наружную периферию, выполненную с возможностью вращения в пределах указанного обода ускорителя.
17. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 12, в которой указанный передний участок внутренней поверхности является вогнутым.
18. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 14, дополнительно содержащая кольцевой диффузор, содержащий в целом цилиндрический кольцевой элемент, сечение стенки которого имеет асимметричную форму гидрокрыла, причем указанный кольцевой диффузор имеет диаметр, который больше, чем диаметр указанного обода ускорителя и расположен позади основного обода ускорителя в направлении потока воды через турбину, а предпочтительно перекрывает его.
19. Однонаправленная гидрокинетическая турбина, имеющая входной конец для воды и выходной конец для воды, задающие направление потока воды через турбину, и содержащая:
в целом цилиндрический обод ускорителя, сечение стенки которого имеет асимметричную форму гидрокрыла и который задает в пределах своего цилиндрического сечения область для потока, причем форма указанного гидрокрыла служит для ускорения потока воды через обод ускорителя и создания области отрицательного давления позади обода ускорителя в направлении потока воды,
роторный узел, установленный с возможностью вращения в пределах основного обода ускорителя вокруг оси, которая в целом параллельна направлению потока воды через турбину, и содержащий:
в целом удлиненную цилиндрическую центральную втулку, сечение стенки которой имеет форму гидрокрыла,
множество роторных лопаток, прикрепленных к стенке центральной втулки и проходящих от нее в радиальном направлении наружу с обеспечением вращения вместе с указанной стенкой, причем указанные лопатки оканчиваются на роторных кончиках, а конструкция лопаток имеет в сечении асимметричную форму гидрокрыла,
роторное наружное кольцо, к которому прикреплены кончики лопаток и которое имеет наружную периферию, выполненную с возможностью вращения в пределах указанного обода ускорителя,
кольцевой диффузор, содержащий в целом цилиндрический кольцевой элемент, сечение стенки которого имеет асимметричную форму гидрокрыла, причем указанный кольцевой диффузор имеет диаметр, который больше, чем диаметр указанного основного обода ускорителя, и расположен позади основного обода ускорителя в направлении потока воды через турбину, в результате чего форма гидрокрыла у кольцевого диффузора служит для ускорения потока воды через кольцевой диффузор и для создания области отрицательного давления позади кольцевого диффузора, а при взаимодействии с формой гидрокрыла у указанного обода ускорителя, указанной роторной втулки и указанных лопатокслужит для увеличения ускорения потока воды через основной обод ускорителя в месторасположении роторного узла.
20. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 19, в которой конструкция указанных лопаток имеет в сечении асимметричную форму гидрокрыла.
21. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 20, в которой указанные лопатки на своих радиально наружных концах имеют длину хорды, которая больше, чем длина хорды на их радиально внутренних концах.
22. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 21, в которой указанные лопатки на своих радиально наружных концах имеют толщину профиля, которая больше, чем толщина профиля на их радиально внутренних концах.
23. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 19, в которой указанная центральная втулка содержит в целом круглый профилированный элемент, имеющий открытый центр, при этом стенки, окружающие открытый центр, образуют асимметричный профиль гидрокрыла с наружной выпуклой поверхностью, обращенной к наружной стороне турбины, и внутренней вогнутой поверхностью, обращенной к центру втулки.
24. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 23. в которой указанная центральная втулка имеет длину, проходящую по направлению как вперед, так и назад на значительное расстояние за пределы кромок указанных лопаток.
25. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 24, в которой указанная центральная втулка проходит от лопаток по направлению вперед к первому местоположению, находящемуся позади входного конца для воды указанного обода ускорителя, и проходит по направлению назад к местоположению, по меньшей мере соответствующему по удаленности выходному концу для воды указанного обода ускорителя.
26. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 25, в которой указанная центральная втулка проходит полное расстояние, составляющее приблизительно 2/3 длины указанного обода ускорителя.
27. Однонаправленная гидрокинетическая турбина, имеющая входной конец для воды и выходной конец для воды, задающие направление потока воды через турбину, и содержащая:
в целом цилиндрический обод ускорителя, сечение стенки которого имеет в целом асимметричную форму гидрокрыла, и
роторный узел, установленный с возможностью вращения в пределах обода ускорителя вокруг оси, которая в целом параллельна направлению потока воды через турбину, и содержащий множество роторных лопаток, проходящих в радиальном направлении наружу от центра турбины, и роторное наружное кольцо, к которому кончики лопатки прикреплены с возможностью вращения в пределах обода ускорителя, при этом конструкция лопаток имеет в сечении асимметричную форму гидрокрыла, а по меньшей мере некоторые из лопаток на своих радиально наружных концах имеют длину хорды, которая больше, чем длина хорды на их радиально внутренних концах, и/или толщину профиля на своих радиально наружных концах, которая больше, чем толщина профиля на их радиально внутренних концах.
28. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 27, в которой роторный узел дополнительно содержит центральную втулку, имеющую в целом круглый профилированный элемент с, профилем гидрокрыла, и роторные лопатки, соединенные со втулкой.
29. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 28, в которой втулка содержит в целом круглый профилированный элемент, имеющий открытый центр, который окружают стеночные элементы, образующие асимметричный профиль гидрокрыла с наружной выпуклой поверхностью, обращенной к наружной стороне турбины, и внутренней вогнутой поверхностью, обращенной к центру втулки.
30. Однонаправленная гидрокинетическая турбина, имеющая входной конец для воды и выходной конец для воды, задающие направление потока воды через турбину, и содержащая:
в целом цилиндрический обод ускорителя, сечение стенки которого имеет в целом асимметричную форму гидрокрыла, которая служит для ускорения потока воды через основной обод ускорителя и создания области отрицательного давления позади обода ускорителя в направлении потока воды, и который в пределах своего цилиндрического сечения задает область для потока воды, и
выполненный как одно целое гидрокинетический элемент для создания усилия, находящийся в указанной области для потока воды и содержащий центральную втулку, имеющую профиль гидрокрыла, и множество лопаток, установленных на втулке,
при этом элемент для создания усилия установлен с возможностью вращения на внутренней поверхности обода ускорителя, а
указанная турбина характеризуется своей способностью увеличивать скорость обтекающего потока воды, попадающей в турбину, до скорости потока в лопатках, которая по меньшей мере в 2 раза больше скорости обтекающего потока воды, предпочтительно по меньшей мере в приблизительно 2,5 раза больше скорости обтекающего потока воды, а наиболее предпочтительно по меньшей мере в приблизительно 3 раза больше скорости обтекающего потока воды.
31. Однонаправленная гидрокинетическая турбина по п. 30, в которой турбина дополнительно характеризуется своей способностью обеспечивать повышение выходной мощности по сравнению с обычными гидрокинетическими турбинами того же диаметра по меньшей мере на приблизительно 25%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 50%, а наиболее предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 80%.
32. Ограждение для защиты от представителей живой природы и/или мусора для использования в гидрокинетической турбине, содержащее:
конструкцию, имеющую в целом коническую форму и содержащую набор оградительных стержней, проходящих параллельно друг другу и расположенных по существу равномерно на заданном расстоянии по отношению друг к другу вдоль всей своей длины, в результате чего указанное заданное расстояние задает максимальный размер объекта, способного пройти через ограждение.
33. Ограждение для защиты от представителей живой природы и/или мусора по п. 32, дополнительно содержащее на своем узком конце кольцевой элемент, к которому прикреплены оградительные стержни, и который имеет диаметр, который не больше, чем указанное заданное расстояние, при этом указанный кольцевой элемент и по меньшей мере некоторые из оградительных стержней имеют в сечении форму гидрокрыла.
34. Ограждение для защиты от представителей живой природы и/или мусора по п. 32 или 33 в сочетании с гидрокинетической турбиной, которая содержит секцию в целом цилиндрического обода ускорителя, задающую в пределах своего цилиндрического сечения область для потока воды, и роторный узел, который: (а) установлен с возможностью вращения в пределах обода ускорителя вокруг оси, которая в целом параллельна направлению потока воды через турбину, и (b) содержит множество роторных лопаток, проходящих в радиальном направлении наружу от центра турбины.
35. Способ проектирования однонаправленной гидрокинетической турбины, имеющей входной конец для воды и выходной конец для воды, задающие направление потока воды через турбину, причем указанный способ включает:
выбор в целом цилиндрического обода ускорителя, сечение стенки которого имеет первоначальную асимметричную форму гидрокрыла и который задает в пределах своего цилиндрического сечения область для потока, при этом форму гидрокрыла выбирают на основании принципов динамики текучей среды для ускорения потока воды через обод ускорителя и создания области отрицательного давления позади обода ускорителя в направлении потока воды,
проектирование роторного узла, устанавливаемого с возможностью вращения в пределах обода ускорителя вокруг оси, которая в целом параллельна направлению потока воды через турбину, и содержащего: (i) в целом удлиненную цилиндрическую центральную втулку, сечение стенки которой имеет первоначальную форму гидрокрыла, выбранную на основании принципов динамики текучей среды, (ii) множество роторных лопаток, прикрепленных к стенке центральной втулки и проходящих в радиальном направлении наружу от стенки центральной втулки с возможностью вращения вместе с указанной стенкой, при этом лопатки оканчиваются на роторных кончиках, а конструкция лопаток имеет в сечении первоначальную асимметричную форму гидрокрыла, выбранную на основании принципов динамики текучей среды, и (iii) роторное наружное кольцо, к которому прикреплены кончики лопаток и которое имеет наружную периферию, выполненную с возможностью вращения в пределах обода ускорителя,
проектирование кольцевого диффузора, содержащего в целом цилиндрический кольцевой элемент, сечение стенки которого имеет первоначальную асимметричную форму гидрокрыла, выбранную на основании принципов динамики текучей среды, причем кольцевой диффузор имеет диаметр, который больше, чем диаметр обода ускорителя, и выполнен с возможностью его размещения позади основного обода ускорителя в направлении потока воды через турбину, предпочтительно с перекрытием указанного обода, и
осуществление модификации первоначальных форм гидрокрыльев у кольцевого ускорителя, центральной втулки, роторных лопаток и кольцевого диффузора в ответ на испытание на основе метода вычислительной гидродинамики (CFD) конструкции турбины, содержащей такие компоненты, таким способом, чтобы придать всем этим компонентам конечные формы гидрокрыльев, которые: (а) по меньшей мере улучшают способность ускорять поток воды через кольцевой диффузор и создавать область отрицательного давления позади кольцевого диффузора, и (b) обеспечивают взаимодействие между конечными формами гидрокрыльев у обода ускорителя, втулки ротора и лопаток с обеспечением по меньшей мере увеличения ускорения потока воды через обод ускорителя в местоположении роторного узла.
RU2017130693A 2015-02-12 2016-02-12 Однонаправленная гидрокинетическая турбина (варианты) и ограждение для такой турбины RU2742012C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562115540P 2015-02-12 2015-02-12
US62/115,540 2015-02-12
PCT/US2016/017857 WO2016130984A2 (en) 2015-02-12 2016-02-12 Hydroelectric/hydrokinetic turbine and methods for making and using same

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017130693A true RU2017130693A (ru) 2019-03-12
RU2017130693A3 RU2017130693A3 (ru) 2019-07-29
RU2742012C2 RU2742012C2 (ru) 2021-02-01

Family

ID=55949063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130693A RU2742012C2 (ru) 2015-02-12 2016-02-12 Однонаправленная гидрокинетическая турбина (варианты) и ограждение для такой турбины

Country Status (13)

Country Link
US (3) US10294913B2 (ru)
EP (1) EP3256717B1 (ru)
JP (1) JP6962816B2 (ru)
KR (1) KR102358885B1 (ru)
CN (1) CN107429656A (ru)
AU (3) AU2016219073B2 (ru)
BR (1) BR112017017356A2 (ru)
CA (1) CA2976226A1 (ru)
DK (1) DK3256717T3 (ru)
MX (1) MX2017010416A (ru)
RU (1) RU2742012C2 (ru)
WO (1) WO2016130984A2 (ru)
ZA (1) ZA201706028B (ru)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109300353B (zh) * 2016-10-18 2021-07-27 浙江海洋大学 模拟海上作业工况的海洋工程试验平台装置
US9909560B1 (en) * 2017-06-22 2018-03-06 Daniel F. Hollenbach Turbine apparatus with airfoil-shaped enclosure
EP3706881A4 (en) * 2017-11-09 2021-06-30 Hydrokinetic Energy Corp. ACCELERATED AND / OR DEFLECTED FLOW INDUCTION AND / OR LOW PRESSURE FIELD / AREA INDUCTION ARRANGEMENT, THE USE OF IT WITH TURBINE-TYPE METHODS OF USE
IT201800004645A1 (it) * 2018-04-18 2019-10-18 Zupone Giacomo Francesco Lo Macchina cinetica modulare per la produzione di energia da correnti fluide
CN108644058A (zh) * 2018-07-11 2018-10-12 重庆同利实业有限公司 一种超低水头水力发电机
EP3911865B1 (en) 2019-01-18 2023-11-01 Telesystem Energy Ltd. Passive magnetic bearing for rotating machineries and rotating machineries integrating said bearing, including energy production turbines
WO2020181389A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-17 Télésystème Énergie Ltée. Multi-staged cowl for a hydrokinetic turbine
KR102065550B1 (ko) * 2019-03-29 2020-01-13 김상기 조력 또는 파력 발전을 위한 회전 장치, 이를 이용한 발전기 및 발전 기능을 가진 콘크리트 블록
EP3959434A4 (en) * 2019-04-22 2023-03-29 Michael Scot Cummings CONTINUOUS FLUID FLOW POWER GENERATOR
US11111900B2 (en) * 2019-07-03 2021-09-07 Tarbiat Modares University Wind turbine augmented by a diffuser with a variable geometry
US11560775B2 (en) * 2019-10-01 2023-01-24 Brandon Bullock Catwalk fluid and ground protection recovery system
US20210127940A1 (en) * 2019-11-04 2021-05-06 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Pump assembly for a dishwashing appliance
EP4069970A4 (en) * 2019-12-04 2024-05-22 Michael Scot Cummings REVERSIBLE, RESPONSIVE BLADE TURBINE FOR ENERGY PRODUCTION AND WATER PUMPING
CN111271206B (zh) * 2020-02-27 2020-12-11 中国科学院声学研究所 一种用于深海潜标能源补充的微弱海流发电***
JP7335845B2 (ja) * 2020-03-25 2023-08-30 Ntn株式会社 水力発電装置
CA3178240A1 (en) * 2020-05-13 2021-11-28 Abraham D. SCHNEIDER Behavioral guidance system for fish
CN112065639A (zh) * 2020-09-24 2020-12-11 沈荣华 一种海洋可再生能源综合利用的浮式发电装置
CN112796919B (zh) * 2020-12-30 2022-05-24 浙江大学 一种高效率双转子电机结构的潮流能发电装置
CA3219576A1 (en) 2021-05-25 2022-12-01 William Peterson Hydrodynamic power generator and system
CN113482842A (zh) * 2021-07-27 2021-10-08 潍坊新力蒙水产技术有限公司 一种双向海流发电***
CN115217670B (zh) * 2022-05-24 2024-04-26 中国民用航空飞行学院 一种三涵道超声速喷管构型的设计方法
CN116039850A (zh) * 2023-02-16 2023-05-02 哈尔滨工程大学 一种航道水上自主供电平台
CN116447081B (zh) * 2023-04-14 2023-10-10 广东永光新能源设计咨询有限公司 可再生能源类型的发电装置

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1123491A (en) * 1913-05-12 1915-01-05 Elbert A Corbin Power-conversion plant.
US1713446A (en) * 1928-07-05 1929-05-14 Peterson Gabull Propeller guard
US2620635A (en) * 1950-09-09 1952-12-09 Erwin W Mautner Cooling system and control
US2944631A (en) * 1956-01-06 1960-07-12 Rolls Royce Retractable guards for air intakes
US3986787A (en) 1974-05-07 1976-10-19 Mouton Jr William J River turbine
US3980894A (en) * 1974-07-02 1976-09-14 Philip Vary Flow tubes for producing electric energy
US4075500A (en) 1975-08-13 1978-02-21 Grumman Aerospace Corporation Variable stator, diffuser augmented wind turbine electrical generation system
US4163904A (en) 1976-03-04 1979-08-07 Lawrence Skendrovic Understream turbine plant
GB1595700A (en) 1976-11-13 1981-08-12 Univ Belfast Fluid driven rotary transducer
GB1574379A (en) 1977-08-24 1980-09-03 English Electric Co Ltd Turbines and like rotary machines
US4219303A (en) * 1977-10-27 1980-08-26 Mouton William J Jr Submarine turbine power plant
CH655529B (ru) 1981-09-29 1986-04-30
USD304322S (en) 1985-04-22 1989-10-31 Meier Willis A Underwater dynamoelectric machine
CA2020765C (en) * 1990-07-09 2000-02-22 Hung Do Propeller blade configuration
US5411224A (en) * 1993-04-08 1995-05-02 Dearman; Raymond M. Guard for jet engine
US5592816A (en) 1995-02-03 1997-01-14 Williams; Herbert L. Hydroelectric powerplant
JPH09177652A (ja) * 1995-12-22 1997-07-11 Fujita Corp 回転羽根装置
WO1999015398A1 (en) * 1997-09-24 1999-04-01 Fosdick Hi-Tek Wind Turbine, Inc. Ducted turbine
RU2132965C1 (ru) * 1997-12-03 1999-07-10 Виктор Иванович Марченко Гидротурбина марченко
US6138950A (en) * 1998-10-06 2000-10-31 Northrop Grumman Corporation Aircraft engine air intake system
US6086330A (en) * 1998-12-21 2000-07-11 Motorola, Inc. Low-noise, high-performance fan
US6168373B1 (en) 1999-04-07 2001-01-02 Philippe Vauthier Dual hydroturbine unit
US6139255A (en) 1999-05-26 2000-10-31 Vauthier; Philippe Bi-directional hydroturbine assembly for tidal deployment
US6806586B2 (en) * 1999-10-06 2004-10-19 Aloys Wobben Apparatus and method to convert marine current into electrical power
AU3434401A (en) * 1999-11-23 2001-06-04 Marina Ellen Marinella Pavlatos Engine with upstream and rotationally attached guard
US20020088222A1 (en) 2000-04-06 2002-07-11 Philippe Vauthier Dual hydroturbine unit with counter-rotating turbines
DE10036307A1 (de) * 2000-07-26 2002-02-21 Alstom Power Nv Vorrichtung zur Ausnutzung der kinetischen Energie einer strömenden Flüssigkeit zur Stromerzeugung
US6729840B2 (en) 2001-02-06 2004-05-04 Herbert L. Williams Hydroelectric powerplant
GB2376986B (en) 2001-06-28 2003-07-16 Freegen Res Ltd Duct and rotor
AU2002328217B2 (en) 2001-09-17 2005-09-22 Clean Current Limited Partnership Underwater ducted turbine
GB2408294B (en) 2001-10-04 2006-07-05 Rotech Holdings Ltd Power generator and turbine unit
DE10208588A1 (de) * 2002-02-27 2003-09-11 Kbe Windpower Gmbh Windkraftgenerator
AU2003903645A0 (en) 2003-07-11 2003-07-31 Davidson, Aaron Extracting energy from fluids
US6957947B2 (en) 2003-08-05 2005-10-25 Herbert Lehman Williams Hydroelectric turbine
CA2640643C (en) 2004-09-17 2011-05-31 Clean Current Power Systems Incorporated Flow enhancement for underwater turbine generator
US7378750B2 (en) 2005-07-20 2008-05-27 Openhybro Group, Ltd. Tidal flow hydroelectric turbine
US7190087B2 (en) * 2005-07-20 2007-03-13 Williams Herbert L Hydroelectric turbine and method for producing electricity from tidal flow
CA2645258A1 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 Shell Canada Limited Turbine assembly and generator
ATE538304T1 (de) * 2006-07-14 2012-01-15 Openhydro Group Ltd Unter wasser gesetzte hydroelektrische turbinen mit schwimmern
EP1879280B1 (en) 2006-07-14 2014-03-05 OpenHydro Group Limited A hydroelectric turbine
US20110135460A1 (en) * 2007-03-23 2011-06-09 Presz Jr Walter M Fluid turbine with ejector shroud
US8376686B2 (en) * 2007-03-23 2013-02-19 Flodesign Wind Turbine Corp. Water turbines with mixers and ejectors
US8021100B2 (en) * 2007-03-23 2011-09-20 Flodesign Wind Turbine Corporation Wind turbine with mixers and ejectors
US8714923B2 (en) * 2007-03-23 2014-05-06 Ogin, Inc. Fluid turbine
US20110085901A1 (en) * 2007-03-23 2011-04-14 Presz Jr Walter M Shrouded wind turbine with scalloped lobes
US8622688B2 (en) 2007-03-23 2014-01-07 Flodesign Wind Turbine Corp. Fluid turbine
US8801359B2 (en) * 2007-05-05 2014-08-12 Gordon David Sherrer System and method for extracting power from fluid using a Tesla-type bladeless turbine
GB2455784B (en) 2007-12-21 2012-10-24 Tidal Energy Ltd Tidal flow power generation
WO2009129309A2 (en) * 2008-04-15 2009-10-22 Sonic Blue Aerospace, Inc. Superconducting turbine wind ring generator
KR101278340B1 (ko) * 2008-04-16 2013-06-25 프로디자인 윈드 터빈 코포레이션 혼합기와 이젝터를 구비한 수력 터빈
USD614560S1 (en) 2009-02-25 2010-04-27 Alexander Charles R Foreign object deflector
US9000604B2 (en) * 2010-04-30 2015-04-07 Clean Current Limited Partnership Unidirectional hydro turbine with enhanced duct, blades and generator
WO2011145762A1 (ko) * 2010-05-20 2011-11-24 (주)이지펙스 유체기계용 반전회전장치
DE102010046901A1 (de) 2010-09-29 2012-03-29 Smart Hydro Power Gmbh Leistungsmanagementmodul, Sicherungsmodul und Leistungsmanagementsystem sowie zugehöriges Verfahren
US20120187693A1 (en) * 2010-10-13 2012-07-26 Houvener Robert C Hydrokinetic energy transfer device and method
FR2986279B1 (fr) * 2012-01-27 2016-07-29 Converteam Tech Ltd Pale pour rotor d'hydrolienne, rotor d'hydrolienne comprenant une telle pale, hydrolienne associee et procede de fabrication d'une telle pale
FR2986386B1 (fr) * 2012-02-01 2015-02-27 Bernard Perriere Rotor et machine electromagnetique comportant une turbine
US20130266446A1 (en) 2012-04-10 2013-10-10 Flodesign Wind Turbine Corp. Ringed airfoil with mixing elements
CN102767458B (zh) * 2012-06-26 2014-10-15 浙江大学宁波理工学院 潮流能发电机
WO2014194348A1 (en) * 2013-06-04 2014-12-11 Elemental Energy Technologies Limited An ejector for a power generator and a power generator assembly
DE102013107122A1 (de) 2013-07-05 2015-01-08 Smart Hydro Power Gmbh Wasserkraftturbine für den Einsatz in einem fließenden Gewässer
TWI573935B (zh) * 2013-11-22 2017-03-11 國立臺灣海洋大學 利用邊界層控制的單向雙層導罩的海流發電裝置
DE102014119253A1 (de) 2014-12-19 2016-06-23 Smart Hydro Power Gmbh Wasserkraftturbine für den Einsatz in einem fließenden Gewässer
EP3332115B1 (fr) 2015-05-21 2020-04-08 Helios Gem Dispositif de production d'électricité a partir d'écoulements de fluide liquide

Also Published As

Publication number Publication date
US11879424B2 (en) 2024-01-23
ZA201706028B (en) 2021-08-25
CN107429656A (zh) 2017-12-01
US20190264647A1 (en) 2019-08-29
US20220074380A1 (en) 2022-03-10
BR112017017356A2 (pt) 2018-04-10
AU2020220064A1 (en) 2020-09-03
AU2016219073A1 (en) 2017-08-17
WO2016130984A3 (en) 2016-10-27
US20180087484A1 (en) 2018-03-29
MX2017010416A (es) 2018-06-15
DK3256717T3 (da) 2021-03-15
JP6962816B2 (ja) 2021-11-05
EP3256717A2 (en) 2017-12-20
US11174829B2 (en) 2021-11-16
AU2022241572A1 (en) 2022-10-27
JP2018509554A (ja) 2018-04-05
AU2016219073B2 (en) 2020-09-03
RU2017130693A3 (ru) 2019-07-29
KR102358885B1 (ko) 2022-02-08
RU2742012C2 (ru) 2021-02-01
NZ734223A (en) 2023-09-29
CA2976226A1 (en) 2016-08-18
WO2016130984A2 (en) 2016-08-18
EP3256717B1 (en) 2021-01-06
US10294913B2 (en) 2019-05-21
KR20170117097A (ko) 2017-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2017130693A (ru) Гидроэлектрическая/гидрокинетическая турбина и способы ее создания и использования
JP2018509554A5 (ru)
RU2010146502A (ru) Гидротурбины со смесителями и эжекторами
US20130266439A1 (en) Fluid turbine with vortex generators
RU2016135698A (ru) Узел гидротурбины
CA2568235A1 (en) Wind power generator
JP2019060345A5 (ru)
JP2007538189A5 (ru)
US10100808B2 (en) Rotor blade extension body and wind turbine
US11614065B2 (en) Hydraulic turbine
EP3172431B1 (en) Francis turbine with short blade and short band
KR101786451B1 (ko) 프로펠러 스크류 터빈 및 이를 포함하는 발전장치
KR102056695B1 (ko) 고효율 대용량 프란시스 수차
DE202009010280U1 (de) Wasserkraftanlage zur Nutzung der Wellenenergie der Weltmeere
WO2014136032A1 (en) A stream turbine
RU2551444C2 (ru) Ветродвигатель
RU2628254C2 (ru) Способ придания движения рабочему колесу и рабочее колесо гидротурбины
RU175269U1 (ru) Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина
RU2599096C2 (ru) Способ придания движения рабочему колесу (варианты) и рабочее колесо
RU2552017C1 (ru) Ветродвигатель
WO2016030910A4 (en) Water kinetic energy driven hydro turbine
RU2679072C1 (ru) Ветродвигатель
Haluza et al. The swirl turbine
JP2015010569A (ja) 水車ガイドベーンおよび水車
RU2501975C1 (ru) Диффузорная ветроэнергетическая установка с пониженным уровнем шума