DE69630218T2

DE69630218T2 - Spiralturbine zur erzeugung von elektrische oder antriebsenergie

Info

Publication number: DE69630218T2
Application number: DE69630218T
Authority: DE
Inventors: M. Alexander GORLOV
Original assignee: Northeastern University Boston
Current assignee: Northeastern University Boston
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: BR9608842A; US6155892A; DE69630218D1; US20010000197A1; CA2222115A1; US6253700B1; CA2222115C; AU693346B2; WO1996038667A1; EP0830506A4; EP0830506A1; US20010001299A1; CN1188526A; CN1222687C; US6293835B2; US5642984A; US6036443A; HK1015436A1; AU5378896A; EP0830506B1

Description

[Gebiet der Erfindung]
Diese Erfindung betrifft Turbinen und insbesondere Turbinen, die unter multidirektionalen Fluidströmungen bei Benutzung von Hydro-Pneumatik, Wasser, Wind oder Wellenantriebssystemen zur unidirektionalen Rotation in der Lage sind.
[Hintergrund der Erfindung]
Eine unidirektionale Turbine ist eine Turbine, die fähig ist, aus bidirektionalen oder umgekehrten Fluidströmungen, wie sie bei Tidenmündungen oder beim Wechseln von Windrichtungen auftreten, eine unidirektionale Rotation zu schaffen, wie beispielsweise CH-A-340945 und GB-A-2165008. Es sind allgemein drei Grundtypen unidirektionaler Reaktionsturbinen bekannt, die Wells Turbine, die McCormick Turbine und die Darrieus Turbine.
Die Wells Reaktionsturbine ist eine Propellertypturbine, die eine Serie rechteckiger tragflügelartiger Schaufeln aufweist, die konzentrisch angeordnet sind, um sich, wie in 1 gezeigt, von einer drehbaren Welle aus zu erstrecken. Normalerweise ist die Turbine innerhalb eines Kanals angebracht, der die Fluidströmung linear entlang der Achse der drehbaren Welle lenkt. Die Schaufeln sind so angebracht, dass sie sich von der drehbaren Welle aus strahlenförmig ausdehnen und in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Fluidströmung rotieren. Unabhängig von der Richtung, in welcher das Fluid strömt, rotieren die Schaufeln in die Richtung der Vorderkante der Schaufeln, was, wie in 1 gezeigt, entgegen dem Uhrzeigersinn ist.
Die Wells Turbinen sind zu schneller Rotation in der Lage. Die äußeren Enden der Schaufeln bewegen sich erheblich schneller als die strömende Luft, was großen Lärm verursacht. Auch ist ihr Wirkungsgrad verhältnismäßig gering, weil der wirkungsvolle Oberflächenbereich der tragflügelartigen Schaufeln auf die äußeren Enden begrenzt ist, wo die lineare Geschwindigkeit am größten ist. Die Blätter können eine erheblich Menge verfügbarer Energie in den Fluidströmungen, die sich näher an der Welle befinden, nicht erfassen.
Die McCormick Turbine weist, wie in 2 gezeigt, eine Anreihung V-förmiger Rotorschaufeln auf, welche konzentrisch zwischen zwei Anordnungen von Leitschaufeln angebracht ist. Die Rotorblätter sind zur Rotation in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Fluidströmung angebracht. Die Leitschaufeln lenken Fluidströmungen zu den Rotorblättern. Um eine unidirektionale Rotation mit bidirektionaler Fluidströmung zu erreichen, sind die äußeren Leitschaufeln für eine Fluidströmung aus einer Richtung geöffnet, während die inneren Leitschaufeln für eine Fluidströmung aus einer entgegengesetzten Richtung offen sind.
Die McCormick Turbine ist leiser und könnte effizienter als die Wells Turbine sein. Jedoch ist ihre Rotationsgeschwindigkeit für den direkten Betrieb eines Energiegenerators zu gering. Ihre Anordnung ist außerdem komplex und teuer in der Herstellung.
Die Darrieus Maschine ist eine Reaktionsturbine mit geraden tragflügelartigen Schaufeln, welche, wie in 3 gezeigt, entgegengesetzt zur Fluidströmung und parallel zur Rotationsachse angebracht sind. Die Schaufeln können an der Achse durch kreisförmige Endplatten, Streben oder andere bekannte Mittel befestigt werden. In einigen Varianten sind, die Schaufeln gebogen, um sie an den Enden der Achse anzubringen. Eine Darrieus Reaktionsturbine, die gerade rechteckige Schaufeln aufweist und senkrecht oder waagrecht in einem rechteckigen Kanal befestigt ist, wurde unmittelbar in fließendem Wasser plaziert, um Wasserenergie zu erzeugen. Die Darrieus Turbine rotiert aufgrund der Beschleunigung ihrer Schaufeln mit einer hohen Frequenz, indem ihre Schaufeln die Hochdruckbereiche des Fluids passieren, was die Wirkung der Turbine senkt.
Deshalb besteht immer noch ein Bedarf an einer ruhigen, wirkungsvollen, in eine Richtung rotierenden, einfachen und unidirektionalen Turbine, die bei hoher Geschwindigkeit funktioniert.
[Zusammenfassung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung liefert eine unidirektionale schraubenförmige Turbine, die fähig ist eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen, die für industrielle Energiegeneratoren benötigt wird. Die Turbine umfaßt ein Arbeitsrad, das eine Vielzahl von tragflügelartigen schraubenförmigen Schaufeln aufweist, die zur Rotation entgegengesetzt zur Richtung der Fluidströmung in einer parallelen Ebene zur Richtung der Fluidströmung angebracht sind. Die Schaufeln erstrecken sich zwischen zwei Tragelementen, wie beispielsweise einem Paar paralleler Scheiben, welche auf einer Rotationswelle befestigt sind. Die Schaufeln rotieren, unabhängig von der Richtung der Fluidströmung, in die Richtung der Vorderkanten der Tragflügel.
Die schraubenförmige Konfiguration stellt sicher, dass ein Teil der Schaufeln im Hinblick auf die Fluidströmung immer optimal positioniert ist, wodurch ein maximaler Schub zum Drehen der Turbine erzeugt wird. Die durchgehend schraubenförmigen Schaufeln liefern eine ununterbrochene Rotationsgeschwindigkeit, die nicht durch Beschleunigungen und Verzögerungen beeinflußt wird, was jedoch bei der Darrieus Turbine auftritt, wenn die Schaufeln die wirkungsvollsten und wirkungslosesten Schubbereiche passiert. Die schraubenförmigen Schaufeln können mit oder ohne einen Kanal zum Lenken der Fluidströmung arbeiten.
Bei einer weiteren Ausführungsform, ist ein zylindrischer Verteiler innerhalb der schraubenförmigen Schaufeln vorgesehen, um das Fluid zu den Schaufeln der Turbine zu lenken, wodurch die Fluidgeschwindigkeit nahe der Schaufeln und der Energieausstoß der schraubenförmigen Turbine gesteigert werden. Die schraubenförmige Turbine gemeinsam mit dem zylindrischen Verteiler, welcher an der Turbine angebracht ist, können auch als eine Vorrichtung zum Heben und Senken von Gegenständen, wie zum Beispiel von Unterseeboten oder Tauchbooten, benutzt werden.
Die schraubenförmige Turbine kann auch mit vielfachen Schichten oder Ringen konzentrisch angeordneter Schaufeln versehen werden. Die Schaufeln zusätzlicher Ringe werden kreisförmig versetzt angebracht, so dass sie sich in der Fluidströmung nicht überlappen. Das heißt, die inneren Schaufeln werden innerhalb des Raums zwischen den äußeren Schaufeln angebracht. Die vielschichtige Anordnung erhöht das Drehmoment und den Energieausstoß.
Wird die schaufelförmige Turbine mit einem Hydro-Pneumatik-Energiekonverter benutzt, verbindet ein Kanal ein Paar von Kammern, in denen Luft, aufgrund von entweder Füllen der Kammern mit oder Entleeren der Kammern von Wasser, alternative komprimiert und ausgedehnt wird. Die alternative Kompression oder Ausdehnung verursacht, dass die Luft abwechselnd in die eine oder in die andere Richtung des Verbindungskanals strömt. Die schraubenförmige Turbine, welche in dem Kanal angeordnet ist, ist auf diese Weise fähig die Energie in der strömenden Luft zu erfassen und in mechanische Rotationsenergie umzusetzen. Die Turbine ist mit einem elektrischen Generator zum generieren elektrischer Energie verbunden. In der Regel ist keine zusätzliche Ausstattung zur Geschwindigkeitserhöhung erforderlich, da sich die Turbine für konventionelle Generatoren schnell genug dreht.
Bei einer Wasserverwendung kann die schraubenförmige Turbine in einem Behälter befestigt werden, der sich in einer Strömung von 5 Fuß pro Sekunde oder schneller befindet, wie zum Beispiel einem Tidenkanal. Die Turbine wird unter der Wasseroberfläche, wo die Strömungsgeschwindigkeit am größten ist, plaziert, und wird in dieser Position dadurch gehalten, dass das Gehäuse mit dem Wasser ansteigt und absinkt. Die schraubenförmige Turbine ist für diese Nutzung besonders geeignet. Ein Gehäuse zum Kanalisieren der Strömung zur Turbine hin, kann verwendet werden, wenn gewünscht, ist aber nicht erforderlich, wenn die Strömungsgeschwindigkeit ausreichend groß ist. Die Turbine ist mit einem geeigneten elektrischen Generator verbunden, der auf dem Gehäuse in einem wasserdichten Behältnis befestigt werden kann. Die Turbine kann auch bei herkömmlichen Nutzungen verwendet werden, wie zum Beispiel bei Dämmen.
Die schraubenförmige Turbine kann auch wirkungsvoll in Modulform aufgebaut werden, die vorzugsweise zwei oder mehr schraubenförmige Schaufeln in Spiralen aufweist, welche sich von einem Ende zum anderen erstreckten. Bei der Verwendung bei Windenergie, wird eine Vielzahl von Modulen waagrecht oder senkrecht auf drehbaren Wellen aufgestellt, die durch Leichtgewichts – Strukturen unterstützt werden, die am Boden durch Spannseile verankert sind. Die optimal gestalteten Module liefern eine unidirektionale und einheitliche, nicht schwingende Rotation in jedem Winkel zwischen der Turbinenwelle und der Windrichtung, der sich nicht auf null beläuft.
Die schraubenförmige Turbine ist auch nützlich, um Antrieb oder zusätzlichen motorbetriebenen Antrieb eines Schiffs, das die Kraft der Meereswogen nutzt, zu liefern. Die Schraubenförmige Turbine funktioniert auch bei den multidirektionalen Schwingungen der Meereswogen und kann n erhebliches Achsendrehmoment entwickeln, was für den Antrieb eines Schiffs nützlich ist.
[Beschreibung der Figuren]
Die Erfindung ist aufgrund der folgenden genauen Beschreibung, welche sich auf die begleitenden Figuren bezieht, verständlich:
1 ist eine schematische Abbildung einer Wells Turbine des Stands der Technik;
2 ist eine schematische Abbildung einer McCormick Turbine des Stands der Technik;
3 ist eine schematische Abbildung einer Darrieus Turbine des Stands der Technik;
4 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts einer schraubenförmigen Turbine nach der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Frontansicht einer schraubenförmigen Turbine nach der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie VI-VI aus 5;
7 ist eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie VII-VII aus 5;
8 ist eine schematischen Seitenansicht eines Querschnitts einer Turbine nach der vorliegenden Erfindung, die Bereiche der Stoßwirkung darstellt;
9 ist fragmentarische Ansicht einer einzelnen Turbinenschaufel der Ausführungsform aus 5, die die Auflösung der Stoßkraft auf die Schaufel zeigt;
10 ist eine schematische Darstellung der Turbine der vorliegenden Erfindung, die in einem Hydro – Pneumatik – Energie – System arbeitet.
11 ist ein perspektivische Ansicht eines Systems, das nach der vorliegenden Erfindung auf einem Katamaran zur Nutzung von Wasserenergie befestigt ist;
12 ist eine Frontansicht des Systems aus 11;
13 ist eine Seitenansicht des Systems aus 11;
14 ist eine schematische Abbildung eines schraubenförmigen Turbinenmoduls einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine schematische Abbildung einer Anordnung von senkrecht plazierten Turbinenmodulen aus 14;
16 ist eine schematische Abbildung einer Anordnung von waagrecht plazierten Turbinenmodulen aus 14;
17 ist eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform einer schraubenförmigen Turbine nach der vorliegenden Erfindung, die einen zylindrischen Verteiler beinhaltet;
18 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts der schraubenförmigen Turbine aus 17;
19 ist eine Seitenansicht eines Schiffsantriebssystems der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Frontansicht des Antriebssystems aus 19;
21 ist eine schematische Abbildung einer Anordnung von Turbinen, die über eine Leitung mit einem einzelnen Generator verbunden ist;
22 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts einer vielschichtigen schraubenförmigen Turbine nach der vorliegenden Erfindung;
23 ist schematische Frontansicht einer vielschichtigen schraubenförmigen Turbine nach der vorliegenden Erfindung;
24 ist eine schematische Ansicht einer schraubenförmigen Turbine und eines zylindrischen Verteilers, der verwendet wird, um das Schwimmen eines versenkten Objekts durch Entwicklung einer anhebenden Kraft, aufrecht zu erhalten;
25 ist eine Rückansicht der schraubenförmigen Turbine und des versenkten Objekts aus 24; und
26 ist eine schematische Ansicht einer schraubenförmigen Turbine als Windsegel für ein Schiff.
[Genaue Beschreibung der Erfindung]
Eine schraubenförmige Turbine nach der vorliegenden Erfindung ist in den 4, 5 und 14 gezeigt. Die Turbine 10 weist eine Vielzahl von tragflügelartigen schraubenförmigen Turbinenschaufeln 12 auf, die zur Rotation auf einer drehbaren Welle 14 durch ein oder mehrere Turbinenschaufel – Tragelemente 16 unterstützt werden. Die tragflügelartigen Schaufeln können aus irgendeinem geeigneten Material, wie beispielsweise Stahl oder Kunststoff, gebildet werden. Die Schaufel – Tragelemente 16, die, wie in der Ausführungsform gezeigt, parallele kreisförmige Scheiben aufweisen, sind fest in beabstandetem Verhältnis auf der drehbaren Welle 14 so befestigt, dass die Drehung der Schaufeln 12 und der Scheiben 16 ebenfalls die Rotation der Welle 14 hervorrufen. Die Schaufeln 12 sind fest angebracht, um sich schraubenförmig von einer Scheibe 16 zur anderen Scheibe 16 zu erstrecken, und sind strahlenförmig von der drehbaren Welle 14 beabstandet. Die Schaufel – Tragelemente können eine andere Anordnung aufweisen, wie beispielsweise eine einzige zentrale Scheibe, strahlenförmige Speichen, oder ähnliches.
Die Turbine 10 kann frei in einer Fluidströmung sein oder kann im Inneren eines Kanals 20 oder einer Röhre befestigt sein. Der Kanal weist, wenn er vorgesehen ist, in der Regel gegenüberliegende Wände 22, 24, eine obere Wand 26 und eine Bodenwand 28 auf, die einen Durchgang 30 bilden, um die Strömung des Fluids zu der Turbine zu leiten. Die Welle 14 ist entgegen der Strömung des Fluids durch den Kanal ausgerichtet und wird für die Rotation befestigt, zum Beispiel mittels Halterungen in den Seitenwänden des Kanals. Es ist bei der schraubenförmigen Anordnung jedoch auch möglich, den Kanal vollständig wegzulassen, wenn dies erwünscht ist.
Jede schraubenförmige Schaufel 12 hat eine tragflügelartige Form mit einer Vorderkante 36 und einer Hinterkante 38, die entgegengesetzt zur Fluidströmung ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die Schaufeln in einem geeigneten herkömmlichen tragflügelartigen Profil geformt. Die Schaufeln sind am äußersten Durchmesser der runden Scheiben 16 befestigt und sind in der Regel so ausgerichtet, dass der Rand eines jeden Tragflügels in der Regel, aber nicht zwingend, den Rand eines Bogens eines Kreises bildet. Es kann jede Anzahl an Schaufeln vorgesehen werden.
Wie in 4 gezeigt, ruft Fluid, welches in die Richtung des Pfeils 40 entlang dem Kanal 20 strömt, eine Rotation der Turbine 10 in die Richtung der Vorderkante 36 der Schaufeln hervor, wie es durch den Pfeil 42 gezeigt wird. Gleichzeitig ruft Fluid, welches in die entgegengesetzte Richtung entlang dem Kanal 20 fließt, eine Rotation der Turbine in die gleiche Richtung, die Richtung der Vorderkante 36 der Schaufeln 12, hervor. Wie offensichtlich, dreht sich die Turbine in einer Ebene parallel zur Fluidströmung. Die Schaufeln 12 sollten strahlenförmig so weit wie es günstig erscheint von der drehbaren Welle 14 entfernt angebracht werden, um die größte Menge an Energie in der Fluidströmung zu erfassen. Die schiefen Vorderkanten 36 verringern weiter den Widerstand der Turbinenrotation.
Die schraubenförmigen Schaufeln können, wie in 5 gezeigt, in zwei Hälften 102a, 102b aufgeteilt werden, bei denen die eine Hälfte eine rechtsgedrehte und die andere eine linksgedrehte Spirale ist. Auf diese Weise heben sich, wie weiter unten erklärt, die Komponenten der Schubkraft, die sich parallel zu der Welle 14 erstrecken, gegeneinander auf. Jedoch können alle linksgedrehten oder alle rechtsgedrehten Spiralen oder jede andere spiralenförmige Anordnung geliefert werden, wenn dies erwünscht ist. Die Schaufeln sind an ihren Enden festgemacht, so dass sie sich von einer Scheibe zur anderen Scheibe erstrecken, wodurch beweglicher, Fluid übertragender Zylinder entsteht. Zusätzlich kann eine beliebige Anzahl strahlenförmiger Speichen 110 vorgesehen sein, die sich senkrecht von der drehbaren Welle zu jeder Schaufel in beabstandeten Intervallen ausdehnen. Diese strahlenförmigen Speichen erhöhen die Integrität und die strukturelle Stärke des Systems. Alternativ können die Schaufel – Tragelemente andere Konfigurationen aufweisen, wie eine einzelne zentrale Scheibe, strahlenförmige Speichen alleine, oder ähnliches.
Daneben ist ein Teil der Schaufeln 12 immer in den wirkungsvollsten Bereichen des Fluiddrucks plaziert, wodurch ein maximaler Schub zum Drehen der Turbine hervorgerufen wird. Zwei am wenigsten wirkungsvolle Bereiche, nahe der oberen und unteren Wand, und ein wirkungsvollster Bereich, nahe dem Zentrum, sind in 8 lediglich aus illustrativen Zwecken dargestellt. Es wird hoch geschätzt, dass in Wirklichkeit die Wirkung des Schubs durchgehend von einem Minimum an der Oberseite zu einem Maximum in der Mitte zu einem Minimum am Boden variiert, ohne dass es zu einer plötzlichen Bruchkante dazwischen kommt. Auf diese Weise rotieren die Schaufeln ununterbrochen bei gleicher Geschwindigkeit, ohne der Beschleunigung oder der Verzögerung, wie sie bei Turbinen, deren Schaufeln diskontinuierlich durch die wirkungsvollsten und am wenigsten wirkungsvollen Stoßbereiche gleiten, auftreten.
Eine Auflösung der Schubkraft, welche auf jede Schaufel einwirkt, ist in 9 dargestellt. Der Schub A, welcher auf jede Schaufel 12 einwirkt, ist senkrecht zu den Vorderkanten 36 der Schaufel. Die Komponente B, die senkrecht zu der drehbaren Welle 14 ist, ist die Arbeitskomponente des Schubs A, also der Komponente, die im Hinblick auf die Welle die Schaufel bewegt. Die Komponente C, welche parallel zu der drehbaren Welle 14 verläuft, übt eine Kraft parallel zur Welle auf die Wellenhalterungen aus. Durch die Ausstattung mit zwei Hälften, die entgegengesetzte Spiralen aufweisen, heben sich, wie in 5 gezeigt, die Komponenten gegenseitig auf, wodurch die Abnutzung der Wellenhalterungen minimiert wird. Der Winkel n, der Winkel zwischen der Vorderkante der Schaufel und der Schaufel, hängt von der speziellen Verwendung ab.
Die schraubenförmige Turbine ist besonders zur Verwendung im Wasser geeignet, wenn eine starke Wasserströmung entwickelt wird, und kann, wie weiter unten erklärt, in einem Gehäuse oder in einem Körper eines jeden niedrigen Damms in einem Fluß installiert werden. Die schraubenförmige Turbine ist geeignet zur Nutzbarmachung von Wind- und Wellenenergie, wie es weiter unten erklärt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wie in den 17 und 18 gezeigt, ein Verteiler 206, der ein in der Regel zylindrisches röhrenförmiges Element aufweist, in der Turbine zwischen den schraubenförmigen Schaufeln 202 und der Welle 215 vorgesehen, um die Länge zwischen den Turbinen und den Turbinen – Unterstützungselementen 208 zu verlängern. Der Verteiler ist kreisförmig um die Welle 214 und konzentrisch zu den schraubenförmigen Schaufeln 202 angeordnet. Der Verteiler 206 leitet die Fluidströme im Inneren der Turbine in die Richtung des äußeren Rands der rotierenden Schaufeln, wie es der Pfeil 210 zeigt, wodurch die Fluidströmung nahe den Schaufeln erhöht wird und die Wirkung der schraubenförmigen Turbine und der Energieausstoß erhöht werden. Der Verteiler kann auf der Welle befestigt werden, so dass er sich mit den Schaufeln bewegt (weiter unten erklärt) oder kann im Hinblick auf die Schaufeln bewegungslos bleibe, zum Beispiel indem eine geeignete Halterung zwischen dem Verteiler und den Unterstützungsscheiben angebracht wird. Wird der zylindrische Verteiler zur Rotation befestigt, kann er so angebracht werden, dass er sich mit der selben Winkelgeschwindigkeit wie die Schaufeln oder mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit dreht, wie es bei Fachleuten bekannt sein dürfte.
Eine kleine schraubenförmige Maßstabsturbine wurde mit und ohne einem Verteiler in Wasser und in einem Windkanal getestet. Die Turbine wurde aus Epoxydharz hergestellt. Die Testergebnisse zeigen, dass Turbinengeschwindigkeit und Energieausstoß bei Verwendung des Fluidverteilers verbessert werden. Es kann, verglichen mit einer Turbine ohne Verteiler, bei manchen Anwendungen eine mehr als doppelt so hohe Erhöhung der Wirkung erzielt werden. Obwohl in 17 der zylindrische Verteiler gemeinsam mit einer schraubenförmigen Turbine der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, kann er auch mit einer Darrieus Turbine verwendet werden.
Wie in den 22 und 23 gezeigt, kann die schraubenförmige Turbine auch mit vielfachen Schichten oder Ringen 220, 222 konzentrisch angeordneter Schaufeln ausgestattet werden. 22 zeigt zwei Ringe, die beide drei schraubenförmige Schaufeln aufweisen. 23 stellt schematisch zwei Ringe dar, die beide zwei schraubenförmige Schaufeln haben. Obwohl nur zwei Ringe gezeigt werden, kann jede geeignete Anzahl an Ringen geliefert werden. Ebenso kann jede geeignete Anzahl an Schaufeln pro Ring vorgesehen sein. Die Spiralen der Schaufeln zusätzlicher Ringe können, müssen aber nicht, im Hinblick aufeinander versetzt sein, um ein Abschirmen der inneren Schaufeln durch die äußeren Schaufeln zu vermeiden. Die vielschichtige Anordnung liefert ein größeres Drehmoment und höhere Energie. Die vielschichtige schraubenförmige Turbine funktioniert bei hohen Wassersäulen, wie sie bei herkömmlichen Kraftwerken vorkommen, weil die vielfachen Ringe den Widerstand gegen die Wasserstömung erhöhen, wodurch der hohe Wasserdruck aufrechterhalten wird.
Die schraubenförmige Turbine der vorliegenden Erfindung ist in 10 beim Betrieb mit einem Luftdruckenergie – Generatorensystem gezeigt, wie es in den US – Patenten 5,074,710 oder 5,222,833 dargestellt ist. Wie allgemein bereits oben beschrieben weist das System zwei Wasserkammern 71, 72 auf, welcher über Zugang- und Ausgangsanschlüsse 73, 74, 75, 76 auf herkömmlichen Wellen verbunden sind. Steigt und fällt der Wasserspiegel 77, 78 alternative in den beiden Kammern, wird Luft in dem Raum über dem Wasserspiegel alternative komprimiert oder ausgedehnt. Die Luft fließt synchron mit dem steigenden oder fallenden Wasserspiegel durch den Kanal 20, der die beiden Kammern miteinander verbindet, entweder in die eine Richtung oder in die andere Richtung.
Die Turbine 10 der vorliegenden Erfindung wird im Inneren des Kanals angebracht. Die strömende Luft bewirkt die Rotation der Turbine, wie sie oben bereits beschrieben wurde. Dreht sich der Wasserfluß um, dreht sich auch der Luftstrom durch den Kanal um. Jedoch dreht sich die Turbine weiterhin in die selbe Richtung. Während des Kreislaufs des Luftstroms strömt die Luft in eine erste Richtung und die Geschwindigkeit der Luft erhöht sich bis zu einem Maximum.
Die Turbine ist in geeigneter Weise mit einem elektrischen Generator 79 zum Erzeugen von Strom verbunden. Die Turbine kann bei Wassersäulen, die nur ein oder zwei Fuß hoch sind, eine Geschwindigkeiten von 1800 oder 3600 Umdrehungen pro Minute erreichen. Dadurch ist das System zur Entwicklung von Energie in Flüssen mit geringer Höhe, bei den hohe Dämme nicht verwendbar sind, geeignet.
Die schraubenförmige Turbine der vorliegenden Erfindung kann wie in den 11 bis 13 dargestellt, auf einem Behälter 120 angebracht werden. Der Behälter 120 steigt und fällt mit dem schwankenden Wasserspiegel 122, wodurch sicher gestellt wird, dass die Turbine immer in dem Bereich mit der größten Geschwindigkeit bleibt. In den 11 bis 13 wird eine Installation an einem Katamaran gezeigt, obwohl jede Art von Behältnis oder Floß verwendet werden kann. Eine schraubenförmige Turbine 124 nach der vorliegenden Erfindung, wie sie mit Verweis auf irgend eine der Ausführungsformen beschrieben wurde, wird so angebracht, dass sie sich zwischen den zwei Pontons oder den Hüllen 126, 128 des Katamarans erstreckt und senkrecht zum Stromfluß ausgerichtet ist, wie es durch den Pfeil 130 dargestellt ist. Die Turbine wird unterhalb der Wasseroberfläche 122 angebracht, so dass die gesamte Turbine untergetaucht ist. Wasser, welches an den Turbinenschaufeln 132 vorbei fließt, verursacht, wie oben bereits erklärt, die Rotation der Schaufeln 132 und der Welle 134.
Im allgemeinen wird die Turbine entweder in einem Gehäuse 136, das wie oben beschrieben eine Turbinenkammer aufweist, oder ohne ein Gehäuse montiert. Das Gehäuse, falls ein solches verwendet wird, kann vordere und hintere Öffnungen 138 haben, um es dem Stromfluß 130 zu ermöglichen, durch das Gehäuse 136 und an den Schaufeln 132 vorbei zu fließen. Das Gehäuse kann auf den Pontons 126, 128 auf geeignete Weise befestigt werden. Jedoch ist bei manchen Verwendungen, zum Beispiel, wenn die Strömungsgeschwindigkeit groß genug ist, ein Gehäuse nicht erforderlich. Die Welle 134 kann mit einem elektrischen Generator 140 auf geeignete Weise, wie zum Beispiel über eine Gürtelübertragung 142, verbunden werden. Wie gezeigt, kann, wenn gewünscht, der elektrische Generator in einer geeigneten wasserdichten Kammer 144 auf dem Gehäuse befestigt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die schraubenförmige Turbine wirkungsvoll als eine Einheit oder Modul konfiguriert werden und mit einer Modulanordnung verbunden werden, um Wasser- oder Windenergie nutzbar zu machen. Die Kraft, welche aus einer herkömmlichen Propellerturbine gewonnen werden kann, ist zu der Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln proportional, die mit größerer Entfernung von den Turbinenschaufeln zunimmt. Daher werden herkömmliche Turbinen normalerweise mit einem maximalen Durchmesser entwickelt. Jedoch ist die Größe dieser herkömmlichen Turbinen durch ihre Stärke und die Möglichkeit struktureller Fehler begrenzt, die durch Zentrifugalkräfte und Schwingungen verursacht werden, wenn der Durchmesser zu groß wird. Aufgrund dessen ist die schraubenförmige Turbine von Vorteil, da ihre verfügbare Kraft proportional zu einem vorderen rechteckigen Bereich ist, der dem Produkt aus ihrem Durchmesser und ihrer Länge gleicht, und die Länge nicht von einer Winkelgeschwindigkeit oder Zentrifugalkräften abhängt. Ein verhältnismäßig kleines schraubenförmiges Turbinenmodul kann durch das Tragflügelprofil, die Winkelgeschwindigkeit, den Durchmesser und die Länge optimiert werden, und ein ganzes Kraftsystem kann aus solchen Modulen zusammengesetzt werden. Solch ein Kraftsystem kann für eine Anzahl von Modulen eine gemeinsame Welle und einen gemeinsamen Generator benutzen und ist einfach zu bilden und zu unterhalten.
Ein geeignetes schraubenförmiges Turbinenmodul 304 ist in 14 gezeigt. Das Modul weist eine oder mehrere schraubenförmige Schaufeln 302 auf die in einer Spirale über der zentralen Welle 314 angeordnet sind. Im allgemeinen werden die letzten zwei schraubenförmigen Schaufeln benutzt. Die Schaufeln werden an einer Turbinenhalterung angebracht, wie beispielsweise eine oder mehrere Scheiben 308 oder strahlenförmige Speichen, die, wie oben erklärt, mit der zentralen Welle 314 verbunden sind. Vorzugsweise sind die Schaufeln aus einem Material gemacht, das stark und leicht ist, wie beispielsweise Aluminium oder Glasfasern, und können hohl sein, wenn dies erwünscht ist.
15 zeigt ein Turbinenmodul 304 wie in 14, das in einem Bereich kombiniert ist, um Windenergie nutzbar zu machen, wobei die Fluidströmung multidirektional sein kann. Die Module sind senkrecht Ende an Ende gestapelt. Vorzugsweise werden die Module so angeordnet, dass sie sich mit der Richtung der Spiralen abwechseln, so dass ein Modul linksgedreht und das angrenzende Modul rechtsgedreht ist. Eine Vielzahl von Modulen wird so angeordnet, dass aneinander angrenzen, um eine Wand 312 von Turbinenmodulen bilden. Jeder senkrechte Stapel kann auf irgendeine geeignete Weise unterstützt werden. Zum Beispiel können strukturelle Elemente so angeordnet werden, dass sie um den vertikalen Stapel herum einen leichten rechteckigen Rahmen oder ein Gebälk 216 bilden, wie beispielsweise eine antennenartige Struktur, und können am Boden durch Spannleitungen 318 verankert sein. Eine beliebige Anzahl von Modulen kann in einer beliebigen Anzahl senkrechter Stapel vorgesehen sein. Einer oder mehrere elektrische Generatoren 320 werden im Zusammenhang mit den vertikalen Wellen geliefert.
Ein Generator kann einzeln mit jeder Welle verbunden sein, oder eine Vielzahl von Wellen kann, wie in 21 gezeigt, über eine geeignete Übertragungsleitung mit einem einzelnen Generator verbunden sein. Das Aufgebot an Turbinenmodulen kann, wie in Fachkreisen bekannt, an einer geeigneten windigen Stelle plaziert werden, wie zum Beispiel bei herkömmlichen Windmühlen.
Eine weitere Modulausführungsform wird in 16 gezeigt, bei der Turbinenmodule 304, wie in 14 gezeigt, in waagrechter Konfiguration angeordnet sind. Eine Vielzahl waagrecht geneigter Wellen 322 sind senkrecht in einer Ebene angeordnet und werden an ihren Enden durch ein geeignetes Gebälk, das so angeordnet ist, dass es einen leichtgewichtigen Rahmen 324 bildet, unterstützt. Die Rahmen sind am Boden durch Spannungsleitungen 326 verankert. Eine Vielzahl von Generatoren werden durch die Rahmen gemeinsam mit den Wellen unterstützt. Eine beliebige Anzahl von Modulen kann in einer beliebigen Anzahl von Reihen vorgesehen sein. Die Reihen können jede beliebige Länge aufweisen, und mit einer geeigneten Anzahl von Rahmen ausgestattet werden, um die gewünschte Länge zu unterstutzen. Die Anordnung der schraubenförmigen Turbinenmodule ist vorteilhaft, da sie 100% des rechteckigen Querschnittsbereichs des blasenden Winds ausnützt und zudem von selbst startet. Herkömmliche Propellerwindturbinen müssen im Gegensatz hierzu so gedreht werden, dass sie in der Windrichtung stehen und nützen nur einen runden Querschnittsbereich aus. Die schraubenförmigen Turbinen liefern, verglichen mit den herkömmlichen Darrieus Turbinen, eine einheitliche nicht schwingende Rotation. Die Turbinen liefern eine unidirektionale Rotation bei jeder Windrichtung, außer bei paralleler oder nahezu paralleler Windrichtung zur Welle, bei der gar kein oder nur geringer Strom erzeugt werden kann. Auch Vögel werden die Anordnung sich drehender schraubenförmiger Turbinen als eine feste Wand wahrnehmen, wodurch die Gefahr von Zusammenstößen verringert wird, oder die Turbinenmodule können auch abgeschirmt werden, um Zusammenstöße mit Vögeln zu vermeiden. Das Modulsystem und die leichtgewichtigen Rahmen sorgen für strukturelle Stärke und Einfachheit als auch für lange Haltbarkeit.
Die schraubenförmigen Turbinenmodule können auch bei anderen Verwendungsarten angewandt werden, wie beispielsweise bei geraden oder reversiblen Wasserströmen ohne Dammkonstruktion, oder bei sehr niedrigen (weniger als zehn Fuß) Wasserkraftwerken, in beispielsweise Flüssen, Kanälen oder Tidenmündungen. Die Module können als kleine Energiequelle in Meeresströmungen zum Beispiel zur Lieferung von Licht oder anderen elektrischen Meeresapparaten verwendet werden. Bei herkömmlichen Kraftwerken kann das schraubenförmige Turbinenmodul in einer langen Kette oder Anordnung kombiniert werden, was mit den herkömmlichen Arten von Propellerturbinen nicht möglich ist.
Die schraubenförmige Turbine der vorliegenden Erfindung ist auch nützlich um für einen Antrieb oder eine Ergänzung für einen motorbetriebenen Antrieb eines Schiffs, das die Kraft der Meereswogen ausnützt, zu sorgen. Die schraubenförmige Turbine kann auch bei multidirektionalen Schwingungen der Meereswogen arbeiten. Hierdurch kann die schraubenförmige Turbine ein Achsendrehmoment erzeugen, das beim Antrieb von Schiffen hilfreich ist.
Wie in den 19 und 20 gezeigt kann eine wie beschriebene schraubenförmige Turbine 400 entlang den Seiten 402, 404 eines Schiffs 406 unterhalb des Wasserspiegels 408 befestigt werden. Ein Propeller 410 wird auf irgendeine geeignete Weise am Ende einer jeden Turbinenwelle angebracht. Obwohl zwei Turbinen gezeigt sind, kann jede Anzahl, auch nur eine, verwendet werden. Die Turbinen liefern eine unidirektionale Rotation, die unabhängig von den Richtungen der Wellenschwingungen ist. Die Turbinen werden entlang dem Schiff 406 ausgerichtet, um eine vorwärts gerichtet Bewegung zu erzeugen. Um so länger die Länge der Turbinen ist, desto größer ist die Menge an Wellenkraft, die nutzbar gemacht werden kann. Die Länge der Turbinen wird nur durch die Länge des Schiffes begrenzt.
Die schraubenförmigen Turbinen 400 sind nützlich als Antriebsquelle oder als eine Ergänzung, da sie nicht umweltverschmutzend sind, leise sind, und Kraftstoff sparen, der für die Motoren eines Schiffs benötigt wird. Außerdem stabilisieren die Turbinen durch die Verwendung von Wellenenergie das Schaukeln eines Schiffs.
Die schraubenförmige Turbine kann bei vertikaler Ausrichtung auch als ein Windsegel eines Schiffs verwendet werden. Wie in 26 gezeigt wird eine geeignete Anzahl von schraubenförmigen Turbinenmodulen 601 am Deck eines Gehäuses 602 durch einen leichtgewichtigen Rahmen 603 befestigt, welcher über Spannungsleitungen 604 verankert wird. In diesem Fall wird eine geeignete Übertragung 605 für die Verbindung mit einer horizontalen Welle und einem Propeller 606 geliefert.
Mit der schraubenförmigen Turbine in Kombination mit einem zylindrischen Verteiler, der zur Rotation mit der Turbinenwelle befestigt wird, kann auch ein Gegenstand aus dem Wasser gehoben oder. in das Wasser gesenkt werden. Der rotierende Zylinder entwickelt eine hebende oder senkende Kraft, was jeweils von der Rotationsrichtung abhängt. Rotiert der Zylinder zum Beispiel so, dass seine obere Oberfläche sich in der Richtung der momentanen Strömung bewegt, nimmt die relative Geschwindigkeit der oberen Oberfläche im Verhältnis zur momentanen Strömung zu und der Druck hierauf nimmt ab, während die relative Geschwindigkeit der unteren Oberfläche abnimmt und der Druck hierauf zunimmt. Hierdurch wird eine auf den Zylinder wirkende anhebende Kraft entwickelt. Gleichzeitig wird eine auf den Zylinder wirkende senkende Kraft entwickelt, wenn sich der Zylinder in die entgegengesetzte Richtung der momentanen Strömung dreht.
Dementsprechend kann der rotierende Zylinder, welcher durch die schraubenförmige Turbine angetrieben wird, im Verhältnis zu einer Fließströmung von Wasser, dazu verwendet werden, ein Objekt aus dem Wasser zu heben oder es in das Wasser zu senken. Ein zusätzlicher Motor ist für die Rotation des Zylinders nicht erforderlich. Zum Beispiel kann, wie in den 24 und 25 gezeigt, ein Zugboot 501, das eine Vielzahl von schraubenförmigen Turbinen 502 und einen Zylinder 503 schleppt, die an den Seiten eines versenkten Gegenstands, wie zum Beispiel eines Frachtkahns befestigt sind, dazu benutzt werden, ahne Verwendung eines Motors zum Antreiben der Turbinen, das Schwimmen des versenkten Kahns aufrecht zu erhalten oder es zu ziehen. Die Kähne können verhältnismäßig lang und groß sein, um große Mengen von Fracht aufnehmen zu können, und können größer sein als das Zugboot.
Die Erfindung wird nicht durch das was im Einzelnen gezeigt und beschrieben wurde begrenzt, außer wie in den folgenden Ansprüchen angezeigt.

Claims

System zur Nutzbarmachung der Energie einer multidirektionalen Fluidströmung und mit einem Turbinenträger, das in einem Strömungspfad der Fluidströmung angeordnet ist, welches folgendes aufweist: eine Turbine (10), die in der Lage ist, sich unter multidirektionalen Fluidströmungen unidirektional zu drehen, und die an den Turbinenträger montiert ist, wobei die Turbine folgendes aufweist: Eine drehbare Welle (14), die an dem Turbinenträger befestigt ist, um sich senkrecht zu einer Fluidströmung zu erstrecken; zumindest ein Turbinenschaufel – Tragelement (16), das fest mit der drehbaren Welle zum Drehen zusammen damit in einer Ebene senkrecht zu der Welle montiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Turbinenschaufeln (12) mit einer festen schraubenförmigen Konfiguration an dem Turbinenschaufel – Tragelement zum Drehen über einer Achse der drehbaren Welle montiert sind, wobei jede Schaufel ein Schaufelprofil mit einer Vorderkante (36) und einer Hinterkante (38) und einem Schaufelprofil, das in einer Ebene parallel zu der Fluidströmungsrichtung liegt, aufweist, wobei jede der Schaufeln fest mit dem Schaufeltragelement verbunden ist, um radial von der drehbaren Welle zum Drehen in der Ebene senkrecht zu der Welle in der Richtung der Vorderkante beabstandet zu sein.
System nach Patentanspruch 1, welches ferner aufweist: einen Generator (320) in Verbindung mit der drehbaren Welle (14, 314); und mehrere schraubenförmige Turbinenmodule (304), die an der drehbaren Welle getragen werden, wobei jedes Turbinenmodul eine Turbine (10) aufweist, die unter multidirektionaler Fluidströmung zu unidirektionaler Rotation in der Lage ist, die folgendes aufweist: zumindest ein Turbinenschaufel – Tragelement (16, 308), das fest mit der drehbaren Welle (14, 314) zum Drehen zusammen damit in einer Ebene senkrecht zu der Welle montiert ist; und mehrere Turbinenschaufeln (12, 302) mit einer festen schraubenförmigen Konfiguration und so an dem Turbinenschaufel – Tragelement zur Rotation über einer Achse der drehbaren Welle montiert, wobei jede Schaufel eine Profilform mit einer Vorderkante und einer Hinterkante und einem Schaufelprofil aufweist, das in einer Ebene parallel zu einer Komponente des Fluidstroms liegt, wobei jede der Schaufeln fest mit dem Schaufel – tragelement verbunden ist, um radial von der drehbaren Welle zum Drehen in der senkrecht zu der Welle liegenden Ebene in eine Richtung der Vorderkante beabstandet zu sein.
System nach Patentanspruch 2, welches ferner eine weitere Vielzahl von Turbinenschaufeln (220, 222) mit einer schraubenförmigen Konfiguration aufweist und konzentrisch mit der Vielzahl von Turbinenschaufeln an dem Turbinenschaufel – Tragelement zum Drehen über der drehbaren Welle montiert ist.
System nach Patentanspruch 3, wobei die schraubenförmige Konfiguration dieser weiteren Vielzahl von Turbinenschaufeln um den Umfang mit Bezug auf die schraubenförmige Konfiguration der mehreren Turbinenschaufeln versetzt ist.
System nach Patentanspruch 2, wobei die Vielzahl von Modulen vertikal angeordnet sind.
System nach Patentanspruch 5, wobei die Vielzahl der Module durch eine Struktur (216) getragen werden, die mit dem Boden durch Spanndrähte (326) verankert ist.
System nach Patentanspruch 2, wobei die mehreren Module horizontal angeordnet sind.
System nach Patentanspruch 7, wobei die mehreren Module an deren Enden durch eine Leichtgewichts-Struktur (324) gelagert sind, die auf dem Boden durch Spanndrähte (326) verankert ist.
System nach Patentanspruch 2, wobei die Vielzahl von Schaufeln, zwei schraubenförmige Schaufeln aufweist.
System nach Patentanspruch 2, wobei die Vielzahl von schraubenförmigen Turbinenmodulen derart angeordnet ist, um Windströmung nutzbar zu machen.
System nach Patentanspruch 2, wobei die Vielzahl von schraubenförmigen Turbinenmodulen derart angeordnet ist, um Wasserströmung nutzbar zu machen.
System nach Patentanspruch 1, das folgendes aufweist: eine regelmäßige Anordnung von schraubenförmigen Turbinenmodulen (304) die folgendes aufweist: mehrere drehbare Wellen (314, 322), wobei jede der drehbaren Wellen durch eine Struktur (216, 324) getragen wird, die mit dem Boden durch Spanndrähte (318, 326) verankert ist; zumindest einem Generator (320) in Verbindung mit den mehreren drehbaren Wellen; und wobei jedes Turbinenmodul (304) von einer der mehreren drehbaren Wellen getragen wird, wobei jedes Turbinenmodul eine Turbine (10) aufweist, die in der Lage ist, sich unter multidirektionaler Fluidströmung unidirektional zu drehen, wobei die Turbine ferner folgendes aufweist: zumindest ein Turbinenschaufel – Tragelement (16, 308), das fest an einer der mehreren drehbaren Wellen zum Drehen zusammen damit in einer senkrecht zu der Welle stehenden Ebene montiert ist; und mehrere Turbinenschaufeln (12, 302) mit einer festen schraubenförmigen Konfiguration und montiert an dem Turbinenschaufel – Tragelement zum Drehen um eine Achse dieser einen der mehreren drehbaren Wellen, wobei jede Schaufel eine Profilform mit einer Vorderkante und einer Hinterkante und einem Schaufelprofil aufweist, das in einer Ebene parallel zu einer Komponente der Fluidströmung liegt, wobei jede der Schaufeln fest an dem Schaufeltragelement montiert ist, um radial von der drehbaren Welle zum Drehen in der Ebene senkrecht zu der Welle in einer Richtung der Vorderkante beabstandet zu sein.
System nach Patentanspruch 12, wobei die mehreren Wellen senkrecht angeordnet sind.
System nach Patentanspruch 12, wobei die Struktur einen Rahmen oder ein Fachwerk aufweist.
System nach Patentanspruch 12, wobei die mehreren Wellen horizontal angeordnet sind.
System nach Patentanspruch 15, wobei die mehreren Wellen an ihren Enden durch die Struktur getragen werden.
System nach Patentanspruch 12, wobei die regelmäßige Anordnung der Turbinenmodule derart angeordnet ist, um Windströmung nutzbar zu machen.
System nach Patentanspruch 1, dass folgendes aufweist: ein Seefahrzeug (406), wobei die drehbare Welle (14, 134) an dem Seefahrzeug montiert ist, um sie parallel zu der Seite des Schiffs zu erstrecken, wobei der Turbinenträger fest an der drehbaren Welle montiert ist, um sich damit in einer Ebene senkrecht zu der Welle zu drehen; und wobei die schraubenförmige Turbine (12, 400) an einer Seite des Seefahrzeugs montiert und mit einem Propeller (10) zur unidirektionalen Drehung unter multidirektionalen Wellenkonstellationen verbunden ist.
Antriebssystem nach Patentanspruch 18, wobei die Turbine einen Zusatz zum Antrieb des Schiffs aufweist.
Antriebssystem nach Patentanspruch 18, welches ferner eine zweite Turbine aufweist, die in der Lage ist, sich unter multidirektionalen Wellenkonstellationen unidirektional zu drehen und die an einer anderen Seite des Sehfahrzeugs montiert und mit einem zweiten Propeller verbunden ist.
Antriebssystem nach Patentanspruch 18, welches ferner mehrere Turbinen aufweist, die in der Lage sind, sich unidirektional unter multidirektionalen Wellenkonstellationen zu drehen und die an dem Seefahrzeug montiert sind.
System nach Patentanspruch 1, welches ferner folgendes aufweist: einen Verteiler (206), der einen Zylinder aufweist, der in den Turbinenschaufeln (12, 202) und über der drehbaren Welle (14, 214) angeordnet ist, um Fluid zu den Turbinenschaufeln zu kanalisieren.
System nach Patentanspruch 22, wobei die Turbinenschaufeln jeweils eine schraubenförmige Konfiguration aufweisen.
System nach Patentanspruch 22, wobei die Turbinenschaufeln jeweils eine gerade Konfiguration aufweisen.
System nach Patentanspruch 22, wobei der Zylinder konzentrisch über der drehbaren Welle angeordnet ist.
System nach Patentanspruch 22, wobei der Verteiler (206) ein Zylinderelement aufweist, das an der drehbaren Welle zum gemeinsamen Drehen mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Welle montiert ist.
System nach Patentanspruch 22, wobei der Verteiler (206) ein Zylinderelement aufweist, das an der drehbaren Welle zum Drehen mit einer Winkelgeschwindigkeit montiert ist, die sich von der Winkelgeschwindigkeit der Welle unterscheidet.
System nach Patentanspruch 1, wobei die Turbinenschaufeln zumindest zwei Schaufeln aufweisen, wobei zumindest eine der Schaufeln eine linke Ausrichtung (102a) und zumindest eine andere der Schaufeln eine rechte Ausrichtung (102b) aufweist.
System nach Patentanspruch 1, das ferner einen Generator aufweist, der an dem Turbinenträger in Verbindung mit der Turbine montiert ist.
System nach Patentanspruch 1, welches ferner folgendes aufweist: eine weitere Vielzahl von Turbinenschaufeln (220, 222) mit einer schraubenförmigen Konfiguration und konzentrisch mit der Vielzahl von Turbinenschaufeln an dem Turbinenschaufel – Tragelement zum Drehen über der Achse der drehbaren Welle montiert.
System nach Patentanspruch 30, wobei die schraubenförmige Konfiguration der weiteren Vielzahl von Turbinenschaufeln über den Umfang mit Bezug auf die schraubenförmige Konfiguration der Vielzahl von Turbinenschaufeln versetzt ist.
Verfahren zum Aufrechterhalten des Aufschwimmens eines Objekts in einem Körper mit Wasser, welches folgendes aufweist: Vorsehen einer Turbine (10, 502), die in der Lage ist unter multidirektionaler Fluidströmung unidirektional zu rotieren und die an den Turbinenträger montiert ist, wobei die Turbine folgendes aufweist: eine drehbare Welle (14), zumindest ein Turbinenschaufel – Tragelement (16), das fest an der drehbaren Welle zum Drehen mit dieser in einer senkrechten Ebene dieser Welle montiert ist, mehrere Turbinenschaufeln (12) mit einer schraubenförmigen Konfiguration und die an das Turbinenschaufel – Tragelement zum Rotieren um die drehbare Welle montiert sind, wobei jede Schaufel eine Profilform aufweist, mit einer Vorderkante und einer Hinterkante und einem Schaufelprofil, das in einer parallelen Ebene zu einer Komponente der Fluidströmung liegt, wobei jede der Schaufeln fest an dem Schaufeltragelement montiert ist, um radial von der drehbaren Welle zum Drehen in der Ebene senkrecht zu der Welle in einer Richtung der Vorderkante beabstandet zu sein und ein Verteiler, der zwischen den Turbinenschaufeln und der drehbaren Welle angeordnet ist, um Fluid zu den Turbinenschaufeln zu kanalisieren.; befestigen dieser Turbine an einem Tauchobjekt; und Vorsehen einer fließenden Strömung von Fluid über der Turbine.
Verfahren nach Patentanspruch 32, wobei der Schritt zum Vorsehen aufweist, dass die Turbine in einer fließenden Strömung von Wasser angeordnet ist.
Verfahren nach Patentanspruch 32, wobei der Schritt des Vorsehens das Ziehen der Turbine durch einen Körper mit Wasser aufweist.
Verfahren nach Patentanspruch 32, wobei das Tauchobjekt ein tauchbares Frachtschiff (504) ist.
Verfahren nach Patentanspruch 32, wobei das Tauchobjekt ein getauchtes Objekt aufweist.
System nach Patentanspruch 1, welches ferner aufweist: ein Seefahrzeug (602) mit einem Propeller (606), wobei die drehbare Welle an dem Seefahrzeug montiert ist, um sich nach oben von dem Deck des Fahrzeugs zu erstrecken, wobei der Turbinenschaufelträger fest an der drehbaren Welle zum Drehen mit dieser in einer Ebene senkrecht zu der Welle montiert ist; und wobei die schraubenförmige Turbine (10, 601) an ein Deck des Seefahrzeugs montiert und mit dem Propeller verbunden ist; und eine Übertragung (605), die die schraubenförmige Turbine mit dem Propeller zum zur Verfügung stellen von Rotation für den Propeller verbindet.
System nach Patentanspruch 37, wobei die schraubenförmige Turbine mehrere schraubenförmige Turbinenmodule aufweist.
System nach Patentanspruch 37, wobei die schraubenförmige Turbine durch eine Leichtgewichtsstruktur (603) getragen wird, die an dem Fahrzeug durch Spanndrähte (604) verankert ist.