流體能量發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從流體流（2）回收能量的設備（1），該設備包括：支承件（3）；柔性膜（4）；附接系統(tǒng)（5），其用于附接所述膜（3）的至少第一區(qū)域（6）、將所述膜（4）的所述第一區(qū)域（6）連接至所述支承件（3）；以及力傳遞裝置（12），所述力傳遞裝置（12）連接至膜（4）的第二區(qū)域（8），該第二區(qū)域與第一區(qū)域（6）間隔開，并能相對于支承件（3）運動。該設備（1）包括分離限制裝置（9），所述分離限制裝置（9）適于限制所述膜的第一區(qū)域（6）與所述附接系統(tǒng)（5）的至少第一點（10）之間的距離，并且限制所述膜的第二區(qū)域（8）與所述附接系統(tǒng)（5）的第二點（11）之間的距離，這些分離限制裝置（9）設計成使所述第一和第二區(qū)域（6、8）彼此間隔開最小距離（D最小），所述最小距離（D最?。┬∮谘啬さ谋砻妫?e）測量的、分離這些第一和第二區(qū)域（6、8）的最短長度（L最?。?。
【專利說明】流體能量發(fā)生器
[0001]本發(fā)明涉及從流體流回收能量的設備領域。
[0002]具體地，本發(fā)明涉及一種從流體流回收能量的設備，包括:
[0003]-支承件；
[0004]-柔性膜；
[0005]-系統(tǒng)，其用于附接該柔性膜的至少第一區(qū)域、將柔性膜的該第一區(qū)域連接至支承件；
[0006]-力傳遞裝置，其連接至遠離柔性膜第一區(qū)域的柔性膜的第二區(qū)域，柔性膜的該第二區(qū)域相對于該支承件運動。
[0007]這種類型的設備用于從諸如空氣或水的流體流回收能量，并且將呈機械能的形式的回收能量(也就是說，與運動或速度相關聯(lián)的力)向諸如轉換器的另一構件傳輸，該另一構件適于將所傳輸?shù)臋C械能轉換為電能。
[0008]專利文件W082/00321公開了一種上述類型的能量回收設備。這種現(xiàn)有技術設備是一種風動力發(fā)電機，其包括由兩個頰板形成的空氣管道，膜在這兩個頰板之間沿如下列方向保持拉伸，該方向處于膜的平面內并且垂直于空氣流的方向。在風的作用下，該膜變?yōu)闄M向振動的介質，并且膜中心部分的橫向運動用于驅動發(fā)電設備。
[0009]考慮到將能量回收設備安裝在流中、特別是海洋環(huán)境中的所需投資，期望考慮替換解決方案，其至少在特定條件下允許在給定流中提高能量捕獲性能。
[0010]發(fā)明的目標
[0011]本發(fā)明的目標是提供一種根據(jù)上文給出的總體定義的能量回收設備，其允許至少在特定類型的流中實現(xiàn)改進的能量回收性能。
[0012]發(fā)明的簡要描述
[0013]為了實現(xiàn)該目標，本發(fā)明主要涉及一種從流體流回收能量的設備，包括:
[0014]-支承件；
[0015]-柔性膜；
[0016]-系統(tǒng)，其用于附接該柔性膜的至少第一區(qū)域、將柔性膜的該第一區(qū)域連接至支承件；
[0017]-能量轉換器；
[0018]-力傳遞裝置，其連接至遠離柔性膜第一區(qū)域的柔性膜的第二區(qū)域，柔性膜的該第二區(qū)域可相對于該支承件可動，這些力傳遞裝置被布置成從第二區(qū)域朝著能量轉換器傳遞機械能。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的這種設備本質特征在于，其包括分離限制裝置，該分離限制裝置適于限制膜的第一區(qū)域與附接系統(tǒng)至少第一點的分離，并且限制膜的第二區(qū)域與附接系統(tǒng)第二點的分離，這些分離限制裝置設計成使第一和第二區(qū)域彼此間隔隔開最小距離，該最小距離小于沿膜的表面測量的、分離這些第一和第二區(qū)域的最短長度，因而，當將膜布置在所述流體流中時，這些分離限制裝置促進膜的波動運動。
[0020]一般而言，第一和第二區(qū)域間隔隔開的最小距離是當通過分離間隔裝置使第一和第二區(qū)域彼此分離時，沿這些第一和第二區(qū)域之間延伸的直線測量的最短距離，分離間隔裝置限制第一和第二區(qū)域之間的這種分離。
[0021]類似地，沿膜的表面測量的、分離第一和第二區(qū)域的最短距離是能夠在這些第一和第二區(qū)域之間測量的、同時沿膜的表面的最短長度。通常，該最短長度對應于在以下兩者之間相交的曲線的展開長度:
[0022]-穿過第一和第二區(qū)域的膜的縱向截平面；和
[0023]-沿其進行測量的膜的表面。
[0024]因而，根據(jù)本發(fā)明，膜具有大于分離第一和第二區(qū)域的距離的展開長度，以便該膜不在這些第一和第二區(qū)域之間伸展。
[0025]因而，當膜被置于靜止或者被放置在流體流中時，膜沿處于其第一和第二區(qū)域之間的其長度的至少一部分彎曲。
[0026]出現(xiàn)膜的這種彎曲或曲率是因為由于分離限制裝置，膜的展開長度比分離膜的第一和第二區(qū)域的最小距離更大。
[0027]在操作中，當設備浸沒在具有給定流速Vf的流體流中時，使得彎曲(因為其不伸展)的柔性膜以波動方式移動，并且分離限制裝置以下列方式限制膜的第一和第二區(qū)域之間的分離，即膜不能沿其整個長度伸平。只要流動不超過限制速度，膜就至少抵抗住該流。
[0028]這是因為，當膜受到流束的流動力時，該流束對膜的各個彎部的關于流的流入側都產生過量壓力，并且在相反側、各個彎部的內側產生負壓力。一方面，該壓差趨向于導致膜沿流束的方向變形，另一方面，對于相同位置，趨向于使彎曲部變形，直到膜在該點處的曲率反過來為止。因而，在流束的影響下，膜以交替、類正弦形狀波動。膜的該強制波動以速度Vm從膜的第一區(qū)域朝著第二區(qū)域傳播和加強。
[0029]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當將設備浸沒在從其中獲取能量的流體流中時，膜就波動，并且使得稱為下游區(qū)域的其第二區(qū)域隨下列運動而運動，該運動從穿過附接系統(tǒng)的第一和/或第二點的流動軸線的一側向另一側交替變化。
[0030]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，曲率以及因此波陣面的倍增使能量捕獲能力也倍增。此外，膜擾動具有橫截面大于代表膜的寬度乘以波的振幅的橫截面的流束，因此，其在比其總體尺寸大得多的空間中從流體捕獲能量。
[0031]由于力傳遞裝置連接至膜的該第二區(qū)域，所以能夠在整個膜上捕捉流體力的合力，因而能夠從流體流提取能量。
[0032]應注意，附接系統(tǒng)的第一和第二點可能是離散的，或者彼此結合。布置這些第一和第二點，以便允許限制裝置的至少一部分相對于附接系統(tǒng)樞轉。
[0033]為了幫助理解本發(fā)明，術語“處于靜止的膜”表示下列狀態(tài)，其中膜不受流體流的影響，并且受地球重力和限制裝置的影響。由于限制膜的第一和第二區(qū)域關于附接系統(tǒng)各點分離的限制裝置，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別是當膜處于靜止時，膜偏斜，至少在膜處于其第一和第二區(qū)域之間的一部分中，在重力(參見圖4和5)和限制裝置的影響下彎曲。
[0034]為了使用根據(jù)本發(fā)明的設備，將分離限制裝置設計成使第一和第二區(qū)域彼此間隔開的最小距離小于沿膜的表面測量的、分離這些第一和第二區(qū)域的最短長度的95%。
[0035]已經(jīng)注意到當?shù)谝缓偷诙^(qū)域彼此間隔隔開的最小距離小于沿膜的表面測量的、分離第一和第二區(qū)域的最短長度的95%時，根據(jù)本發(fā)明的設備的能量捕獲性能提高。這是因為，以下兩者之間的差異增大至特定點:
[0036]-在膜的第一和第二區(qū)域之間測量的膜長度的最小距離，和
[0037]-在這些第一和第二區(qū)域之間測量的該膜的最小展開距離，
[0038]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由受流影響的膜形成的波的振幅趨向于增大。
[0039]對于任何給定流動，回收的能量都取決于該振幅。
[0040]已注意到設備的能量捕獲性能由于下列事實增大，即分離限制裝置迫使膜發(fā)生波動，當受到給定流速影響時，該分離限制裝置限定影響膜的波動速度的參數(shù)。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，作為本發(fā)明的結果，獲得在給定流速范圍內基本保持恒定的流速Vf與膜的波速Vm的比率。
[0041]該比率取決于由分離限制裝置調節(jié)的第一和第二區(qū)域的分離并取決于能量轉換器的反作用力以及膜的機械特性。
[0042]優(yōu)選地這樣布置，即將該比率調節(jié)為1/3，以最大化對流的能量捕獲。
[0043]也已經(jīng)說明，為了提高設備的性能，使分離限制裝置和附接系統(tǒng)設計成使與附接系統(tǒng)相對定位的膜邊緣能夠在離附接系統(tǒng)第一和第二點的一定距離處振蕩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]參考附圖，通過下文提供的僅用于指導，并且以完全非限制方式提供的說明書，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得明顯，其中:
[0045]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第一實施例，將該設備放置在流體流中，通過適于從平移運動產生電能的轉換器，該裝置從該流體流回收能量；
[0046]圖2示出本發(fā)明的第二實施例，其也被放置在流體流中以從該流體流回收能量，但是使用旋轉式轉換器，以從旋轉運動產生電；
[0047]圖3示出本發(fā)明的實施例，其中用于限制膜的各區(qū)域分離的裝置是沿流的方向具有降低的對應剛度的彈性裝置；
[0048]圖4與圖1-3—樣示出沿膜的縱向截平面P截取的、根據(jù)本發(fā)明的設備的示意圖，該圖4以實線示出處于靜止的第一類型膜，該膜在其連接至分離限制裝置的區(qū)域之間偏斜(deflect，偏轉)；該圖4也以虛線示出處于靜止的第二類型膜，其剛性大于第一類型膜(優(yōu)選地，第一類型膜由當靜止時形成正弦曲線的第二類型膜代替)；該圖4也以混合線示出一曲線，其代表在流體流2中波動的這些第一和第二膜中的一個或另一個；
[0049]圖5示出在一實施例中的根據(jù)本發(fā)明的設備的立體圖，其包括用于將平移運動轉化為電能的轉換器14，并且包括頭部偏斜器19，在該圖中，膜4處于靜止(以實線示出第一類型膜，并且以虛線示出第二類型膜);
[0050]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的設備，其被布置在流體流中，并且具有膜，該膜僅在其連接至分離限制裝置的兩個區(qū)域之間波動，也即是說，在沿流體流的方向放置于上游的第一膜區(qū)域和放置于下游的其第二連接區(qū)域之間波動；
[0051]圖7示出在一實施例中的根據(jù)本發(fā)明的設備，其中，該設備具有連接至附連到膜的多個中間點的分離限制裝置，這些中間點在膜的第一和第二區(qū)域之間、沿膜的縱向邊緣布置，該第一和第二區(qū)域分別沿各自的上游和下游邊緣布置；
[0052]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的設備的實施例，其具有將第二膜區(qū)域連接至旋轉轉換器的桿臂28,并且具有關于壓載(ballast)定位裝置25b定向的支承件3 ；
[0053]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的設備的另一實施例，其中該支承件通過具有水平軸線32的樞軸連接至壓載定位裝置25b，在該實施例中，縱向支承偏斜器27a被固定至支承件3，以沿膜的側邊緣4a、4b引導流束，并且橫向支承偏斜器27b被固定至支承件3，以使支承件3在流體流中定向；
[0054]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的設備的另一實施例，其中支承件3通過具有垂直軸線33的樞軸相對于壓載定位裝置25b定向；
[0055]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的設備的實施例，其中支承件3連接至用于將該設備定位在其環(huán)境中的裝置，其為浮體25a ；
[0056]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的設備的可替換實施例，該設備包括繞承載旋轉轉換器14的支承件的軸線B-B的兩個振蕩膜4a、4b，該旋轉轉換器14的自然旋轉軸線與支承件的軸線B-B重合；
[0057]圖13示出用于在圖7和8所示的實施例中應用本發(fā)明的根據(jù)本發(fā)明的設備的一部分，膜通過其第一和第二區(qū)域并通過布置在膜的第一和第二區(qū)域之間的膜附接的中間點而連接至其分離限制裝置；
[0058]圖14示出用于在圖3所示的其實施例中應用本發(fā)明的根據(jù)本發(fā)明的設備的一部分，根據(jù)該實施例，分離限制裝置是彈性的，并且具有多個剛度KU K2、K3，以降低由于過強流動導致的損傷膜的風險；
[0059]圖15示出膜的實施例，其中能夠看出，膜裝有沿膜的上游橫向邊緣布置的頭部偏斜器19和沿膜的下游邊緣布置的尾部偏斜器20 ；
[0060]圖16示出膜的實施例，其中膜載有縱向加強件23，該縱向加強件在膜的第一和第二膜區(qū)域之間沿膜延伸，以在膜繞垂直于膜的縱向截平面P的軸線的彎曲方面加強膜的抗彎力；
[0061]圖17示出膜的實施例，該膜能夠用于應用根據(jù)本發(fā)明的設備，并且包括縱向加強件23以沿膜傳遞變形能量，并包括橫向加強件24以限制膜的橫向變形；
[0062]圖18示出膜，其包括位于膜的至少一個表面上的縱向脊23，以沿膜引導流體流；
[0063]圖19示出膜，其包括橫向脊21，橫向脊用于形成對沿膜的流體流的限制并用于產生膜的縱向波動的起始點；
[0064]圖20示出膜，該膜裝有第一類型的膜載(on-board)轉換器16a，該轉換器被稱為通過磁體相對于線圈的平移來運行的轉換器；
[0065]圖21示出膜，該膜裝有第二類型的膜載轉換器16b，其被稱為旋轉轉換器，并包括多個互連的旋轉發(fā)生器，以從膜的縱向變形波捕獲能量；
[0066]圖22示出當將膜布置在流體流中時，根據(jù)本發(fā)明的設備的膜的不同波動模式；
[0067]圖23和24示出用于使用根據(jù)本發(fā)明的設備的膜，當靜止時，這些膜以平坦形式延伸；
[0068]圖25a示出當不受任何流體流影響時的根據(jù)本發(fā)明的設備的側視圖，該設備的膜由分離限制裝置保持，并且由于其剛性形成半波。懸架R提供回復力并且定膜的上游邊緣的中心；
[0069]圖25b示出當受流速為Vf的流影響時的圖25a的設備，該流產生膜變形波，并且該變形波以速度Vm從膜的上游端向下游端傳播；和
[0070]圖26示出當布置被在流速為Vf的流中時的根據(jù)本發(fā)明設備的另一實施例的側視圖。
【具體實施方式】
[0071]下文的說明書給出根據(jù)本發(fā)明的設備I的不同實施例(圖l_12，25a，25b和26)以及膜和/或限制這些膜的各區(qū)域的分離的裝置的不同實施例(圖13-19)以及膜上的膜載轉換器的兩個實施例(圖20和21)。應注意到圖13到21的各元件能于圖l_12、25a、25b、26中所述的根據(jù)本發(fā)明的裝置的任何實施例結合。
[0072]在下文說明書中，涉及的流動流體是液體，諸如水，并且設備I是流體動力發(fā)生器，該流體動力發(fā)生器設計成從流體流回收機械能，并且通過轉換器14的幫助產生電。
[0073]圖1-12的設備I包括:
[0074]-支承件3；
[0075]-柔性I旲4，其具有展開長度L最??；和
[0076]-系統(tǒng)5，其用于附接膜、將膜的第一區(qū)域6連接至支承件3。
[0077]該附接系統(tǒng)5的目的在于提供一種可變形組件，其將第一膜區(qū)域6連接到附接系統(tǒng)的固定至支承件3的一部分，在當前情況下，該部分是附接系統(tǒng)的相對于支承件3固定的那部分。
[0078]附接系統(tǒng)5包括兩個連接件5a、5b，它們一方面附接至膜4的第一區(qū)域6，另一方面附接至附接系統(tǒng)的固定至支承件的部分。
[0079]附接系統(tǒng)的這些連接件5a、5b相對于該支承件預先定位膜的第一區(qū)域，同時允許該第一區(qū)域相對于該支承件作相對運動。
[0080]柔性連接件5a、5b可包括纜索，其允許調節(jié)膜的第一部分與附接裝置5的相對于支承件3固定的該部分的分離。
[0081]如圖12和13中所示的實施例中所示，附接系統(tǒng)5可包括連接件桿13a，稱其為上游連接件桿13a。該上游連接件桿13a持久地連接至膜的第一膜區(qū)域，在本情況下，該第一膜區(qū)域沿膜的上游邊緣4c定位。
[0082]該設備還包括分離限制裝置9，其也通過柔性連接件形成，并且具有下列功能:
[0083]-限制第一膜區(qū)域6與下列點的相對分離，該點處于優(yōu)選相對于支承件3固定的附接系統(tǒng)的第一點10上；
[0084]-限制第二膜區(qū)域8相對于下列點的分離，該點處于優(yōu)選相對于該支承件固定的附接系統(tǒng)的第二點11上；和
[0085]-以下列方式限制膜的第一和第二區(qū)域6、8相對于彼此的間隔，即當處于靜止時，該膜在其第一和第二區(qū)域之間彎曲。
[0086]應注意，附接系統(tǒng)5的固定部分載有第一和第二點10、11，關于這兩點對分離該膜的第一和第二區(qū)域6、8的距離進行限制。
[0087]限制裝置以下列方式使第一和第二區(qū)域6、8朝著彼此靠近，即在這些區(qū)域6、8之間測量的最小距離小于在這些區(qū)域6、8之間沿膜的表面4e測量的最小膜長度(換句話說，膜的展開長度)。[0088]D最小至少小于L最小的95%，并且優(yōu)選小于L最小的一半。
[0089]已經(jīng)說明，當?shù)谝缓偷诙^(qū)域彼此間隔隔開小于L副、的95%的最小距離D副、時，根據(jù)本發(fā)明的設備的能量捕獲性能提高。
[0090]因而，迫使膜在第一和第二區(qū)域6、8之間彎曲，并且迫使其在浸入流體流中時波動。
[0091]通過固定尺寸和L.、，可設定膜在流體流中的波動運動的參數(shù)(最大振幅、最大波長、頻率以及流體流中的速度Vf與膜波速Vm之比)。
[0092]為了限制這些尺寸D^JPLu、，使用拉伸纜索，這些纜索形成限制裝置的至少一部分。
[0093]第一膜區(qū)域6沿垂直于膜的縱向截平面P的膜的上游橫向邊緣4c貫穿膜的整個寬度(Larg，法語“寬度”縮寫)延伸。在平面P內并沿與該平面P垂直的突部方向，該第一區(qū)域6的寬度受膜與膜附接裝置的交匯部的突部的限制，膜附接裝置最靠近有意被布置在流2中的上游位置的膜邊緣。
[0094]第二膜區(qū)域8沿膜的下游邊緣4d貫穿膜的整個寬度(Larg)延伸。該第二區(qū)域8的長度貫穿膜的整個寬度(Larg)延伸，該寬度垂直于膜6的縱向截平面P。在平面P內并且沿與該平面P垂直的突部方向，該第二區(qū)域8的寬度受膜和力傳遞裝置12的交匯部的突部的限制。如果這些力傳遞裝置12包括稱為下游桿(在下文中詳細描述該桿13b)的連接件桿13b，該第二區(qū)域的寬度就是與膜6接觸的桿13b的最大表面寬度。
[0095]上游邊緣4c是有意布置在下游邊緣4d上游的流體流中的邊緣。下游邊緣4d是最靠近膜和傳遞裝置12之間的連接件的膜邊緣。因此，與和第一區(qū)域6的距離相比，該下游邊緣4d更靠近第二區(qū)域8，上游邊緣4c則相反。上游邊緣4c是位于膜與下游邊緣4d相對的端部處的膜邊緣。`
[0096]如圖1-21所有圖中所示，膜4通常由具有封閉周界的單件構成，第一和第二區(qū)域
6、8位于該封閉的周界內。然而，雖然圖中未示出，但是膜也可由多個剛性面板構成，這些剛性面板沿垂直于膜的縱向截平面P (該縱向截面P是穿過第一和第二區(qū)域并且切過膜的厚度的平面)的面板鉸鏈軸線鉸接。兩個面板之間的每個鉸鏈可以是彈性鉸鏈，該彈性鉸鏈趨向于使面板回復至相同平面。
[0097]制成膜4的材料是彈性的，并且優(yōu)選這樣選擇，即具有0.8-1.2的浮力，在本情況下，該浮力為1.1。出于該目的，該膜可由彈性體制成。如圖4和5中所示，在膜處于靜止的情況下，膜由分離限制裝置9垂直支承。處于靜止的膜被這些限制裝置9承載的每一部分都形成圓形，這是因為膜對其縱向彎曲有彈性阻力。如下文標題為“膜的彈性特性”部分中詳述的，膜的該彎曲彈性/剛性是影響膜在流體流中的波動行為的參數(shù)。因此，如下選擇膜的彎曲彈性:
[0098]-根據(jù)膜浸沒在其中的流體流類型(流體的密度和流速)；和
[0099]-根據(jù)第一和第二區(qū)域6、8彼此的分離；和
[0100]-根據(jù)膜的質量或該轉換器或多個轉換器的質量，特別是如果該轉換器由膜支承，需要剛性造成的力，以補償質量造成的慣性力；和
[0101]-根據(jù)期望從該流體流回收的能量的量。
[0102]典型的限制裝置9是包括至少一根柔性纜索的柔性連接件。如圖1-11中所示，每根纜索9的一端都連接至附接系統(tǒng)5(在附接系統(tǒng)10、11上相對于支承件3固定的一點處)，
并且另一端連接至膜4。
[0103]附接系統(tǒng)5也包括通過上游連接件桿13a連接至膜的第一區(qū)域6的纜索5a、5b，在該情況下，該第一區(qū)域6是膜的上游邊緣，該上游連接件桿13a平行于膜的上游邊緣并且垂直于其縱向截平面P延伸。
[0104]力傳遞裝置
[0105]特別如圖1、2和5-12所示，設備I也包括力傳遞裝置12，其附接至膜4的第二區(qū)域8，以將機械能量從第二區(qū)域8傳遞到能量轉換器14。
[0106]如圖6-16中的各圖所示，力傳遞裝置12可包括下游連接件桿13b，其持久地在第二膜區(qū)域8的位置處連接至膜，在本情況下，該第二膜區(qū)域8沿膜的下游邊緣4d延伸。
[0107]在圖2、8和9的實施例中，能夠看出，力傳遞裝置12可包括桿臂28，其連接至能量轉換器14，其中該轉換器為旋轉型(換句話說，該轉換器將通過繞轉換器的旋轉軸的角運動和旋轉扭矩傳遞的能量轉換為另一種能量形式，諸如液壓能或電能)。該桿臂28使得扭矩在轉換器14的位置處變大，并且也可用于改變設備的機械阻抗。該桿臂28也便于提供下列解決方案，其用于在至轉換器的連接點處例如通過使用波紋管密封。
[0108]例如，能夠將該桿臂28制成具有可調的可變長度。
[0109]能夠在圖2的實施例中看出，桿臂28通過上游連接件桿13b和連接構件29連接至膜4。連接構件29在桿臂28的遠離轉換器14的一端和在下游連接件桿13b上形成的至少一個附接點之間延伸。連接構件29和下游連接件桿13b之間的連接件是在連接構件29的第一端處形成的樞轉連接件。連接構件和下游連接件桿之間的該樞轉連接件的軸線平行于連接桿13b的主軸線。連接構件29和桿臂28之間的連接件是在連接構件29的第二端處形成的樞轉連接件。該連接件允許連接構件29相對于桿臂28繞與旋轉轉換器14的旋轉軸線平行的另一軸線旋轉。
[0110]能量轉換器
[0111]如圖1、2、5-12所示，能量轉換器14連接至力/運動傳遞裝置12和支承件3。該能量轉換器從運動傳遞裝置12相對于支承件3的相對運動以及從膜的驅動力產生電能。
[0112]優(yōu)選地,該能量轉換器14包括:
[0113]-用于產生對力傳遞裝置12相對于支承件3的運動的阻力的裝置；和
[0114]-用于控制該阻力的變化的裝置。
[0115]在本情況下，力產生裝置可存在于使用與轉換器14的線圈相關聯(lián)的磁體，以產生與傳遞裝置12的運動相對的電磁力。
[0116]該線圈可聯(lián)接至自耦變壓器，并且該控制裝置可以是用于控制該自耦變壓器的電功率的變壓率的裝置。也可由電子功率和控制系統(tǒng)提供該功能，該系統(tǒng)改變和調節(jié)消耗所捕獲的能量的下游電路的電阻抗。
[0117]當設備I被浸沒在流體流2中時，使膜運動，并且驅動傳遞裝置12，以使其以相對于支承件3的交替方式運動。由于存在一方面連接至傳遞裝置12、另一方面連接至支承件3的轉換器14，所以從與驅動力相關聯(lián)的相對運動獲得的機械能能轉化為可再用能量。該可再用能量為:
[0118]-電能，如圖1、2和5所示，在該情況下，轉換器14是交流發(fā)電機或發(fā)電機；或者[0119]-液壓能，在該情況下，轉換器14包括用于將流體推入液壓管內的泵。
[0120]該能量轉換器14包括:
[0121]- (a)用于產生對傳遞裝置12相對于支承件3的運動的阻力的裝置；和
[0122]- (b)用于控制該阻力的變化的裝置
[0123]的事實使得可控制膜對流體運動的阻力(因為膜連接至對其施加阻力的傳遞裝置，所以能夠至少部分地通過控制該阻力值來控制膜在流體流中的運動)。
[0124]特別地，這些用于產生阻力的裝置適于根據(jù)下列條件引起阻力值的變化，即根據(jù):
[0125]-代表膜的運動速度的至少一個參數(shù)，如膜的第二區(qū)域相對于膜的支承件的運動速度；和/或
[0126]-流體流的至少一個測量參數(shù)(例如，通過諸如流速計和/或動態(tài)壓力傳感器的測量裝置進行該測量)，諸如流體流的流速Vf和/或其動態(tài)壓力。
[0127]如圖1所示，通過控制阻力，例如可能導致捕獲的能量根據(jù)第二膜區(qū)域沿垂直于流體流軸線X-X的軸線Z-Z的運動速度而變化，該垂直軸線Z-Z在膜4的縱向截平面P中延伸。如果該速度變得相對于預定低速過低，就降低阻力值，以便膜能夠以預定速度再次開始波動。相反地，如果膜的第二區(qū)域沿垂直于流體流2的軸線Z-Z的運動速度變得相對于預定的高運動速度過高，就使阻力值增大，然后膜的速度降低。
[0128]通過以該方式繼續(xù)下去，可能根據(jù)計劃阻力的產生規(guī)則調節(jié)控制，以調節(jié)根據(jù)第二膜區(qū)域8上的至少一點的運動速度獲得的能量的量。因而，通過在控制裝置的幫助下調節(jié)阻力，能夠最優(yōu)化和/或最大化從流動流體提取能量。
[0129]配重
[0130]也應注意到，設備I可有利地載有配重，其安裝在膜4上的第一和第二區(qū)域6、8之間。這些配重使用固定裝置裝到膜上。理想地，至少一些這些配重固定裝置適于允許選擇性地附接和卸下所承載的配重。理想地，可能將至少一些這些配重固定裝置布置成可調的，從而允許相對于膜移動所承載的配重。
[0131]能夠使用這些配重和這些配重關于將這些配重固定至膜的固定點的位置調節(jié)，以調節(jié)膜的動態(tài)特性，特別是在給定流體流中的波的傳播速度，該傳播速度影響從流體流提取能量的效率。
[0132]隨后將更明白，膜也可在膜載轉換器16a、16b，這些轉換器提取膜變形的機械能，并且將該機械能轉化為電能。應注意，每個這些膜載轉換器16a、16b都具有其自身的配重，因此可起到安裝在膜上的配重的作用。
[0133]分離限制裝置
[0134]如圖1、5、7、8、10和13-16所示，至少一些分離限制裝置18a、18b分別連接至附連到膜的多個中間點17a、17b，這些中間點彼此分離，并且位于膜的第一和第二區(qū)域6、8之間。連接至中間點17a、17b的這些分離限制裝置18a、18b也:
[0135]-適于限制這些中間點17a、17b中的每個相對于附接系統(tǒng)5上的至少一個點的分離，
[0136]-適于允許這些中間點17a、17b相對于支承件3運動，和
[0137]-適于以下列方式限制這些點17a、17b中的至少一些的彼此分離，即，膜始終具有沿膜的所述表面4e測量的，并且處于這些中間點17a、17b中的兩個之間的長度LI，該長度始終大于分離這些兩個中間點17a、17b的距離Dl。
[0138]換句話說，這些分離限制裝置18a、18b適于確保每個中間附接點17a、17b相對于支承件3可動。這些限制裝置18a、18b也適于確保以下列方式限制中間點17a、17b彼此分離，即，膜始終具有沿膜的所述表面4e測量的，處于這些中間點中的兩個之間的長度LI，該長度始終大于分離這些兩個中間點17a、17b的距離D1。
[0139]理想地，該布置是這樣的，即當膜處于靜止時，距離Dl小于LI的95%，并且優(yōu)選Dl小于LI的一半。
[0140]因而，以下列方式布置膜4和中間點17a、17b，即膜在這些中間點之間彎曲，這是因為這些中間點17a、17b之間的展開長度LI大于分離這些中間點17a、17b的最小距離D1。
[0141]通過限制裝置18a、18b連接至附接系統(tǒng)5的這些中間附接點17a、17b允許膜在其第一和第二區(qū)域6、8之間的彎曲數(shù)目增大，由此使沿膜的壓力交替區(qū)域增加相同的量。因而，在特定條件下，膜能夠提取的能量的量也增大。
[0142]此外，這些中間附接點17a、17b使得具有盡可能與位于兩個連續(xù)上游和下游附接點之間的膜區(qū)域一樣多的彎曲。例如，能夠通過增加第一和第二區(qū)域6、8之間的中間附接點，調節(jié)膜在流體流中的波動形狀。通常，通過增加沿膜長度的附接17a、17b數(shù)目而使得膜波具有較短周期/長度。中間附接點的這種布置也使得可改變膜所形成的波的振幅，以及該波的頻率和傳播速度Vm。
[0143]應注意，連接至中間點的各個限制裝置18a、18b都能夠如圖1、3、5所示地形成有在中間點17a和優(yōu)選相對于支承件3固定的附接系統(tǒng)上的點之間延伸的鋼絲或纜索。
[0144]雖然圖中未示出，但是也可能提供下列裝置，該裝置用于彼此獨立地調節(jié)區(qū)域6、8和中間點17a、17b關于它們附接至附接系統(tǒng)5的各位點的各種分離。也能夠選擇這些調節(jié)，以便根據(jù)流的特性和/或由膜傳遞的力，改變中間點在膜上的位置。
[0145]如圖3中的圖表和圖14的實施例所示，在分離限制裝置18a、18b是拉伸卷簧的本情況下，至少一些分離限制裝置18a、18b可以是彈性的。
[0146]對于任何給定一對分離限制裝置18a、18b，均使其具有固有剛度K1、K2。
[0147]該對分離限制裝置的第一限制裝置18a在處于膜的第一和第二區(qū)域6、8之間的第一位置處連接至膜。該第一位置可能是膜的附接中間點17a、17b中的一個。
[0148]該對分離限制裝置的第二限制裝置18b在處于膜的第一和第二區(qū)域6、8之間的第二位置處連接至膜。
[0149]選擇第一限制裝置18a的固有剛度K1，使其大于第二限制裝置18b的固有剛度K2。
[0150]連接件裝置的彈性允許當施加拉伸力時這些限制裝置18a、18b中的每個均伸長，以使膜在第一和第二位置之間伸展。
[0151]在包括彈性分離限制裝置的該實施例中，能夠根據(jù)這些限制裝置18a、18b的拉伸量，降低膜的彎曲振幅和從流體流動提取的能量的量。因此，降低了當膜受到過于有力的流時受損的風險。
[0152]如圖3中示意性所示，限制裝置18a、18b的剛度Kl、K2隨著它們的附接點接近第二區(qū)域8而降低的事實使得優(yōu)先在靠近第二區(qū)域8的區(qū)域中降低波的振幅。[0153]如果膜由于流2過快變得過載，首先優(yōu)先降低鄰近第二膜區(qū)域的區(qū)域中的膜波振幅。然后，如果該限制不足，在膜的更接近于第一區(qū)域的部分中限制波的振幅，并且這持續(xù)到膜完全伸展開并且實質上平坦為止。
[0154]這些彈性限制裝置18a、18b的一個效果在于，根據(jù)流體的流速Vf，調節(jié)超過特定流速Vf的、膜的變形波速Vm (在圖1和2中表示這些速度Vm和Vf)。
[0155]在圖14中詳細示出彈性限制裝置的安裝。
[0156]在該圖中能夠看出，限制裝置被制成以兩個串聯(lián)彈簧安裝的卷簧形式，在膜的縱向邊緣的每一側上安裝一個彈簧。每個串聯(lián)彈簧都在第一和第二膜區(qū)域之間與膜的縱向邊緣平行地延伸。對于每個串聯(lián)彈簧，能夠看出，彈簧具有下列固有剛度，該固有剛度設置成從第一區(qū)域6附近的最大剛度Kl至第二區(qū)域8附近的最小剛度K3成降序。布置在膜的任一側上的串聯(lián)彈簧都彼此相同，特別是關于所選擇的彈簧剛度相同，以使得膜的縱向邊緣能夠基本以相同方式和同步變形，因而促進產生垂直于膜的縱向截面軸線的波動。其目的在于給定的膜波具有恒定振幅，換句話說，相對于在膜寬度上的平均波振幅，膜寬度上的每個給定波的振幅偏離都小于該平均振幅的10%。
[0157]同一串聯(lián)彈簧中的彈簧彼此串聯(lián)并且成對地附接。串聯(lián)彈簧的每兩個彈簧的接頭(junction)都形成彈簧接頭點，其允許串聯(lián)的兩個彈簧相對于彼此樞轉。因而，對于給定串聯(lián)的N個彈簧，存在N-1個接頭點。膜包括連接至彈簧的多個中間點17a、17b。膜的這些中間點17a、17b分布成兩串中間點。每串中間點都沿膜的自身縱向邊緣延伸。這些串中間點關于膜的中心縱向截平面P彼此對稱。因而，一串中間點17a、17b在承載該串中間點的膜的縱向邊緣上的分布與另一串中間點的中間點在膜的另一邊緣上的分布相同。膜的各串中間點都連接至相應的彈簧串。為此，給定的中間點串中的每個中間點都連接至相應彈簧串的單一接頭點。串聯(lián)彈簧接頭點和膜的相應中間點17a、17b之間的每個連接都是允許膜的中間點相對于接頭點繞穿過該中間點和垂直于膜的縱向截平面P的軸線的旋轉自由度的連接。因而，膜在其兩個中間點之間的變形可能與彈簧在其接頭點之間的變形不同。在本發(fā)明的該實施例中，與所有其他實施例中相同，使得膜與一個分離限制裝置的每個機械連接都允許膜相對于限制裝置繞垂直于膜的縱向截平面的軸線旋轉(換句話說，繞垂直于流方向的軸線)。通過這種類型的連接，限制裝置能夠限制膜的第一和第二區(qū)域之間的距離和膜的中間點之間的距離，而不因此阻止波沿膜傳播。
[0158]在根據(jù)本發(fā)明的設備的特定實施例中，諸如圖25a、25b和26中所示的那些設備，膜可如下連接至支承件3:
[0159]-在其第一區(qū)域6(上游區(qū)域)通過剛性連接件5a連接，該剛性連接件的一端相對于支承件3可樞轉地安裝，以允許第一區(qū)域相對于支承件3旋轉；和
[0160]-在其第二區(qū)域8通過連接件9(其可能為柔性或剛性的)連接，該連接件9起到限制兩個區(qū)域6和8彼此分離的裝置的作用。
[0161]在這些實施例中，在第一和第二區(qū)域之間不存在將膜連接至支承件的中間連接件。連接件9相對于支承件3鉸接，以允許第二區(qū)域8相對于支承件3旋轉。該鉸鏈位于膜4的上游，以便該連接件9在從第一區(qū)域6朝著第二區(qū)域8的流體流的作用下受到拉伸負載。
[0162]在圖25a和25b (與圖1、2、5和16相同)的實施例中，連接件5a被布置成在方向為從膜的第一區(qū)域6至第二區(qū)域8的流的作用下受到拉伸負載。在該實施例中，受到流作用的膜的上游邊緣6趨向于返回中間位置，因而降低對運動開始的敏感性。
[0163]相反地，在圖26的實施例中，連接件5a被布置成在方向為從膜的第一區(qū)域6至第二區(qū)域8的流的作用下受到壓縮負載。在該實施例中，受到流作用的膜的上游邊緣6趨向于遠離中間位置運動，因而提高對運動開始的敏感性。
[0164]膜的形狀
[0165]如圖15所示，根據(jù)本發(fā)明的設備有利地包括:頭部偏斜器19，其以剛性方式連接至膜4，并且位于附接系統(tǒng)5和膜6的第一區(qū)域之間；和/或尾部偏斜器20，其以剛性方式連接至膜的一端，并且延伸超過第二膜區(qū)域8。
[0166]這些頭部偏斜器19和尾部偏斜器20均由剛性條形成。
[0167]布置在膜的起始端(換句話說，在沿上部邊緣4c的其第一區(qū)域6處)的頭部偏斜器19促進波的開始，這是因為當其受到流的作用時，頭部偏斜器19就繞與膜的縱向截平面P垂直的軸線樞轉，并且迫使膜在流體流中樞轉和波動。
[0168]尾部偏斜器20布置在膜的尾部(換句話說，沿下游邊緣4d的其第二區(qū)域8處)。當受到流體流的作用時，該偏斜器20趨向于在膜的尾部上施加扭矩，該扭矩使膜的該端朝向平行于流動軸線X-X延伸的位置返回。
[0169]因而，膜上的扭矩在將傳遞裝置12附接至第二膜區(qū)域8的位置處變小。
[0170]這些頭部偏斜器19和尾部偏斜器20能夠與膜4 一起模制，由此向偏斜器和膜之間的連接賦予剛度和更大強度。例如，圖15示出頭部偏斜器19和尾部偏斜器20分別在膜的第一和第二位置6、8與膜直接模制。
[0171]在特定實施例中，諸如圖18的實施例，縱向脊22在如下平面內在膜4的一個表面4e上延伸，這些平面與穿過第一和第二區(qū)域6、8延伸的膜的縱向截平面P平行。
[0172]這些縱向脊22的方向為平行于流體流，以便沿膜引導流體流，因而降低流體朝著膜的縱向邊緣的流動導致的能量損失。
[0173]這些縱向脊22也使得膜的縱向剛度能夠提高。
[0174]在特定實施例中，諸如圖19的實施例中，橫向脊21與穿過膜的縱向軸線A-A的平面P垂直地在膜的至少一個表面4e上延伸。
[0175]因而，這些橫向脊21的方向為垂直于從第一區(qū)域6朝著第二區(qū)域8的流體流動X-X。這些橫向脊21對沿膜的流動產生局部阻力，并且與膜具有極平滑表面4e的情況相比使得捕獲的能量的量增大。
[0176]如圖17所示，裝置I可包括縱向加強件23，其在膜的第一和第二區(qū)域6、8之間沿膜4延伸。該加強件23適于提高膜對繞彎曲軸線彎曲的阻力，該彎曲軸線諸如是垂直于膜穿過其第一和第二區(qū)域6、8的縱向截平面P延伸的軸線D-D。
[0177]由于提高了膜的縱向剛度的該縱向加強件23，提高了膜與力傳遞裝置12以及因此與能量轉換器14的機械聯(lián)接。對于給定的彎曲力，膜具有較小的繞其縱向軸線A-A彎曲的趨勢。因而，可能使用力傳遞裝置12傳遞力，該力比如果該膜不具有彈性縱向加強件23時傳遞的力大。該縱向加強件也使得可避免膜在流的動態(tài)壓力影響下發(fā)生局部變形。
[0178]如果膜的寬度需要，也可平行地布置多個加強件。該加強件可具有以下列方式從上游邊緣朝著下游邊緣變化的橫截面和/或剛度，即，使得變形能量沿波的路徑積累，并且最優(yōu)化地傳播，直到其抵達轉換器。
[0179]也如圖16和17所示，設備I也可包括橫向加強件24，其沿該膜的表面4e并且垂直于穿過第一和第二區(qū)域6、8的膜的縱向截平面P延伸。這些橫向加強件24適于提高膜對繞縱向彎曲軸線A-A彎曲的阻力，該縱向彎曲軸線A-A穿過膜的第一和第二區(qū)域6、8。
[0180]由于這些橫向加強件24，膜的橫向剛度提高。因而，可能導致膜沿流體流扭曲的膜的不期望的彎曲的風險降低，該風險將損傷膜，并且導致從流動提取的能量的量降低。
[0181]加強件23和24能夠由具有高彈性模量的復合材料制成，諸如碳纖維或玻璃纖維。
[0182]膜的彈性特性
[0183]如上所述，選擇在彎曲時具有縱向彈性剛度的柔性膜，該縱向彈性剛度沿膜的縱向方向賦予其彎曲阻力，換句話說，至少在膜的第一和第二區(qū)域6、8之間，即上游和下游區(qū)域之間具有彎曲阻力。換句話說，該縱向彈性剛度K是這樣的，即膜具有對繞彎曲軸線D-D彎曲的阻力，該彎曲軸線D-D垂直于穿過膜的第一和第二區(qū)域6、8的膜的縱向截平面P延伸(參見圖23和24)。
[0184]根據(jù)膜的重量，這樣選擇膜彎曲時的該縱向彈性剛度，即當將設備浸沒在具有絕對值范圍為0.3m/s-5m/s的流速的流體流中時，該膜(當在縱向截面中觀察時)在其上游和下游邊緣之間(當該設備不具有中間點17a、17b時)或在膜彼此相鄰的兩個中間點17a、17b之間具有至少一次完整的波動。優(yōu)選地，這樣選擇膜的特征，諸如其縱向抗彎剛度，即使其具有至少半個波動，而非至少一個波動。
[0185]理想地，為了提高設備I的能量回收效率，這樣選擇膜的特性(諸如其剛度、其重量)和分離限制裝置9，即，波沿膜的傳播速度Vm為流體流速Vf的1/5-2/3，并且優(yōu)選等于流體流速Vf的1/3。
[0186]在圖24中示出具有半個波動或一個完整波動的這些波動模式，其中曲線Cl和C2例示了在膜的其分離被限制的兩個點之間的膜的振幅Amp的變化。最大振幅以W表示。
[0187]通過下列方式形成每條曲線Cl、C2，即獲取膜，并且將膜在其第一和第二區(qū)域6、8之間連接至支承件，以便限制膜各點彼此的分離Dx。由于該分離距離Dx小于膜長度Lx，并且由于該膜具有抗彎剛度，所以其通過彎曲形成至少一個半波。在17a、17b處的每個固定設計成使膜保持繞膜的橫向樞軸自由樞轉(換句話說，具有垂直于膜的縱向截平面P的樞轉運動)。固定之后，膜受到具有給定速度的流體流的影響，并且發(fā)現(xiàn)，膜開始以振動模式波動，該振動模式是膜的自然屬性，并且確定了其從流中提取能量的能力。
[0188]曲線Cl代表了一種具有至少第一給定縱向抗彎剛度的第一膜縱向部分的波動模式，在該情況下，點17a、17b之間的波動為半波。
[0189]曲線C2代表了一種具有另一給定縱向抗彎剛度的另一膜的縱向部分的波動模式，在該情況下，點17a、17b之間的波動為全波(實際正弦形狀的波動在點17a和17b之間具有完整周期)。
[0190]理想地，確定膜的剛度以及其厚度、其寬度、其在點17a和17b之間的長度和這些連接點17a和17b的分離和數(shù)目，以使其在給定流中的能量回收能力最大化。
[0191]為了實現(xiàn)該目標，優(yōu)選使用在兩個相鄰固定點之間具有全波或完整半波的波動模式。
[0192]對于給定流的膜特性計算[0193]I)根據(jù)其內安裝有設備和用于將膜連接至支承件的所選裝置的環(huán)境，確定下列量:
[0194]-L，其為膜在兩個附接點之間自由波動的長度(在僅通過膜的第一和第二區(qū)域6和8將膜連接至支承件的情況下，L是膜的總長度。在該情況下，不存在中間連接點)；和
[0195]-Larg (法語“寬度”縮寫)，其為膜的寬度。
[0196]2)給定從其中捕獲能量的流的流速Vf，確定波在膜上的期望傳播速度Vm。理想地，Vm=Z*Vf，其中，Z是速度Vm和Vf之間的微分系數(shù)。選擇Z處于1/5-2/3之間，并且優(yōu)選等于1/3。
[0197]3)通過下列公式計算膜的波動的期望周期T:
[0198]T=L/Vm
[0199]4)通過下列公式確定膜的期望自然頻率ω:
[0200]ω =2 Π /T
[0201]5)給定期望的理想自然頻率ω，并且假定通過下列公式確定膜的自然頻率ωη:
[0202]= a4 *(E*Ix)/(q*L4),
[0203]確定因數(shù)“E*Ix”，其使得《?趨向于理想的自然頻率ω，膜的剛度補償由于其重量造成的慣性力。
[0204]應注意:`
[0205]- α是根據(jù)對膜選擇的優(yōu)選波動模式和對膜選擇的組裝裝置選擇的系數(shù)；
[0206]-E是膜的彈性模量；
[0207]-1x是膜的慣性矩；
[0208]_q是膜的線密度；
[0209]-L是膜的長度。
[0210]作為實例，如果優(yōu)先所謂模式2的波動模式(其中膜的波動曲線具有圖22中的波的形狀C2)，就可能有下列值:
[0211]*α=3.142，如果膜在上游自由旋轉(在其第一區(qū)域中)，和如果其在下游連接至轉換器14 ;或者
[0212]* α =2.345，如果膜自由旋轉(在其第一區(qū)域中)，和如果其重量大(例如，如果轉換器載于膜上)。
[0213]例如選擇α ,可參考馬松出版公司(Masson)出版的，Μ.G6radin和D.Rixen的uTheorie des vibrations-Application ala dynamique des structures (振動應用理論和結構動力學)”(第二修訂和增補版)。
[0214]通過下列公式給出q的值:
[0215]q=p*L*e
[0216]其中，
[0217]*p是膜的表面密度(如果轉換器載于膜上，表面密度就增大，因為必須增加加強件和附接組件的重量，以及耦合流體重量的值);
[0218]*e是膜的厚度；
[0219]*L是膜的長度。
[0220]如果膜是棱柱型，如在圖23和24中的膜的情況那樣，就通過下列公式給出膜的Ix值:
[0221]Ix=Larg*e3/12
[0222]其中
[0223]*Larg是膜的寬度；和
[0224]*e是其厚度，也以Ep表示。
[0225]6)當已經(jīng)確定了膜的長度L、寬度Larg、厚度e和系數(shù)(E*Ix)時，可限定膜必須具有的最小縱向抗彎剛度K，以便在所選的流中以期望速度和以期望振動模式波動。出于該目的，使用下列公式:
[0226]K ≥(a 4*E*Ix)/(L3)
[0227]必須以下列方式指定該剛度K和轉換器14的功率，即，膜保持允許波以所需速度Vm傳播的波動形狀。圖23和24示出用于根據(jù)本發(fā)明的設備構造的理想膜。這些膜中的每個都形成彈性體制成的柔性矩形板，當被放置在平坦的支承件上時，該柔性矩形板自然恢復為其平坦形狀。
[0228]這樣選擇膜的局部最小厚度，即最小厚度K和最小慣性矩防止將減損機器性能的膜的局部變形。
【權利要求】
1.一種從流體流(2)回收能量的設備(1)，所述設備包括: -支承件(3)； -柔性膜(4)； -附接系統(tǒng)(5)，所述附連系統(tǒng)用于附接所述膜(4)的至少第一區(qū)域(6)、將所述膜(4)的所述第一區(qū)域(6)連接至所述支承件(3)； -能量轉換器(14)； -力傳遞裝置(12)，所述力傳遞裝置(12)連接至遠離所述膜的第一區(qū)域(6)的所述膜(4)的第二區(qū)域(8)，所述膜的第二區(qū)域(8)相對于所述支承件(3)可動，并且這些力傳遞裝置(12)設置成將機械能從所述第二區(qū)域(8)向所述能量轉換器(14)傳遞，其特征在于: -所述設備(I)包括分離限制裝置(9 )，所述分離限制裝置(9 )適于限制所述膜的第一區(qū)域(6)與所述附接系統(tǒng)(5)的至少第一點(10)的分離，并且適于限制所述膜的第二區(qū)域(8)與所述附接系統(tǒng)(5)的第二點(11)的分離，這些分離限制裝置(9)設計成使所述第一和第二區(qū)域(6、8)彼此間隔開最小距離(D^、)，所述最小距離(D.、)小于沿膜的表面(4e)測量的、分離這些第一和第二區(qū)域(6、8)的最短長度(L^、)，因而，當將所述膜布置在所述流體流(2 )中時，這些分離限制裝置提高所述膜的波動運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，所述柔性膜具有抵抗所述膜在其第一和第二區(qū)域(6、8)之間彎曲的 縱向彈性剛度。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于，所述縱向彈性剛度是設計成使所述膜對繞彎曲軸線(D-D)的彎曲有阻力，所述彎曲軸線垂直于穿過所述膜(4)的第一和第二區(qū)域(6、8)延伸的所述膜的縱向截平面(P)延伸。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的設備，其特征在于，所述分離限制裝置(9)設計成使所述第一和第二區(qū)域(6、8)彼此間隔隔開小于最短長度(Li+)的95%的最小距離(DiP，所述最短長度(Li+)沿所述膜(4)的所述表面(4e)測量并且分離這些第一和第二區(qū)域(6、8)。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的設備，其特征在于，連接至所述力傳遞裝置(12)的所述能量轉換器(14)也連接至所述支承件(3)，并且適于從所述力傳遞裝置(12)相對于所述支承件(3)的相對運動中產生能量，諸如電能。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于，所述能量轉換器(14)包括: -用于產生對所述傳遞裝置(12)相對于所述支承件(3)的運動的阻力的裝置；和 -用于控制所述阻力的變化的裝置。
7.根據(jù)上述權利要求中的至少一項所述的設備，其特征在于，所述分離限制裝置(9、18a、18b)中的至少一些連接至附接至所述膜、位于所述膜的所述第一和第二區(qū)域(6、8)之間的多個中間點(17a、17b)，連接至所述中間點的這些分離限制裝置(9、18a、18b)也: -適于限制這些中間點(17a、17b)中的每個關于所述附接系統(tǒng)(5)上的至少一點的分離， -適于允許這些中間點相對于所述支承件(3 )的運動，和 -適于將這些中間點(17a、17b)中的至少一些的彼此分離限制成使所述膜始終具有沿所述膜的所述表面(4e)測量的并且處于這些中間點中的兩個之間的長度(LI)，所述長度(LI)始終大于分離這兩個中間點(17a、17b)的距離(Dl)。
8.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于，將所述膜選擇成當將所述設備浸沒在具有0.3-5米/秒范圍流速的水流中時，如在縱向截面中觀察地，所述膜在所述膜的彼此相鄰的中間點(17a、17b )之間具有一個完整波或優(yōu)選半波。
9.根據(jù)上述權利要求中的至少一項所述的設備，其特征在于，: -這些分離限制裝置(18a、18b)中的至少一些是彈性的，并且形成至少一對分離限制裝置(18a、18b)，各分離限制裝置具有固有剛度(Kl、K2)， -這對分離限制裝置的第一限制裝置(18a)在所述膜的第一和第二區(qū)域(6、8)之間的第一位置處連接至所述膜； -這對分離限制裝置的第二限制裝置(18b)在所述膜的第一位置和第二區(qū)域(6)之間的第二位置處連接至所述膜；和 -這對分離限制裝置的第一限制裝置(18a)的固有剛度(Kl)大于這對分離限制裝置的第二限制裝置(18b)的固有剛度(K2)。
10.根據(jù)上述權利要求中的至少一項所述的設備，還包括: -頭部偏斜器(19 )，所述頭部偏斜器(19 )以剛性方式連接至所述膜(4 )，并且位于所述附接系統(tǒng)(5)和所述膜(6)的第一區(qū)域之間，和/或 -尾部偏斜器(20)，所述尾部偏斜器(20)以剛性方式連接至所述膜的一端，并且延伸超過所述第二膜區(qū)域(8)。
11.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的設備，包括沿所述膜(4)、在所述膜的第一和第二區(qū)域(6、8)之間延伸的至少一個縱向加強件(23)，所述加強件(23)適于提高所述膜對繞彎曲軸線的彎曲的阻力，所述彎曲軸線垂直于穿過所述膜的第一和第二區(qū)域(6、8)的所述膜的縱向截平面(P)延伸。
12.根據(jù)上述權利要求中的至少一項所述的設備，其特征在于，所述設備包括橫向加強件(24)，所述橫向加強件(24)沿所述膜的表面并且垂直于穿過所述膜的第一和第二區(qū)域(6、8)的所述膜的縱向截平面(P)延伸，這些橫向加強件適于提高所述膜對繞穿過所述膜的第一和第二區(qū)域(6、8)的縱向彎曲軸線(A-A)的彎曲的阻力。
13.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，包括用于將所述設備定位在其環(huán)境中的裝置(25)，這些定位裝置(25)為: -浮體(25a)，并且適于通過在此流中的浮力將所述設備定位在所述流中； -或壓載定位裝置(25b )，并且適于將所述設備定位在限制所述流動的底面上， 這些定位裝置(25 )通過至少一個鉸鏈(26 )連接至所述支承件(3 )，所述至少一個鉸鏈使所述支承件(3 )相對于這些定位裝置(26 )定向。
14.根據(jù)上述權利要求至少一項所述的設備，包括: -縱向支承偏斜器(27a)，這些縱向支承偏斜器(27a)固定至所述支承件(3)，并且分別在彼此平行的平面中延伸，所述平面平行于穿過所述膜(4)的第一和第二區(qū)域(6、8)的軸線(A-A)，所述膜(4)被布置在包含對應的縱向支承偏斜器(27a)的這些平面之間；和/或-第一和第二橫向支承偏斜器(27b)，所述第一和第二橫向支承偏斜器(27b)固定至所述支承件(3)，并且在相同平面內延伸，所述第一橫向支承偏斜器(27b)平行于所述膜的與所述第一膜區(qū)域(6)相對的前邊緣(4c)，并且所述第二橫向支承偏斜器(27b)平行于所述膜的與所述第二膜區(qū)域(8)相對的所述膜的后邊緣(4d)。
15.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的設備，其特征在于，所述能量回收裝置還包括所述膜(4)上的、放置于離所述支承件(3)—定距離處的膜載轉換器(16a、16b)，這些轉換器(16a、16b)適于將所述膜變形的機械能轉換為電能。
16.根據(jù)上述權利要求中的任一項結合權利要求2所述的設備，其特征在于，所述膜的縱向彈性剛度從所述膜的第一`區(qū)域(6)向第二區(qū)域(8)增大。
【文檔編號】F03B5/00GK103562543SQ201280013233
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年3月13日 優(yōu)先權日:2011年3月14日
【發(fā)明者】讓·巴蒂斯特·德勒韋 申請人:讓·巴蒂斯特·德勒韋