(57)【要約】      （修正有）【課題】サボニウス式水ロータは非常に遅い水速で動作することができ、且つ建設及び動作が比較的安価であり、さらなる効率向上を図ったシステムおよび方法を提供する。【解決手段】ドラム110は、水中に沈められ、且つドラムの第１の側にある第１の点104と、第１の側に対向する、ドラムの第２の側にある第２の点106との間に中心軸線に沿って水平に延在しても良い。３つの湾曲したベーン120は、ベーンが、軸線に垂直な水流に作用されると軸線を中心とした回転を発生させるように動作できるようにドラムに取り付けられても良く、ドラムに実質的に対向して配置された各ベーンの縁端部が、縁端部と軸線との間に配置されたドラムの表面によって画定される面に実質的に平行する面を画定する。ドラムに接続された発電機170が軸線を中心とした回転によって生成される回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換しても良い。【選択図】図１Ａ
2019152212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に沈められるドラムであって、当該ドラムの第１の側にある第１の点と、前記第１の側の前記ドラムの反対側の第２の側にある第２の点との間を結ぶ中心軸線に沿って水平に延在するドラムを含むシステムにおいて、当該システムが：
前記ドラムに外接した湾曲した３つのベーンであって、当該湾曲した３つのベーンは、前記中心軸線に垂直な水流に作用されると前記ドラムが前記中心軸線の周りを回転するように動作可能であり、各ベーンの断面が前部の凹面と後部の凸面とを含み、各ベーンが、ドラムにおける根元に比べて、ドラムと反対側の先端において細くなり、かつ前記凹面と凸面が根元から先端まで異なる湾曲を有するように湾曲しているベーンと、
前記ドラムの近くに縁部を有する流れ偏向器であって、時速１マイル（ＭＰＨ）から時速２０マイルの範囲の水流を前記湾曲したベーンに案内して、動作が可能である流れ偏向器と；
前記ドラムの第１の側で調心された第１のサイドディスクと；
前記第１のサイドディスクと平行に配向されて前記ドラムの第２の側で調心された第２のサイドディスクであって、前記第１および第２のサイドディスクの外縁が、前記３つのベーンの先端よりも外側に延在しているサイドディスクと；
前記第１のサイドディスクに連結された発電機であって、前記中心軸線の周りの前記ドラムの回転によって生成される回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と；
を具え、
前記凹面の湾曲と凸面の湾曲は、最も高い出力係数および／または最も高い回転運動エネルギーをもたらすように決定され、
前記流れ偏向器は、前記湾曲したベーンに水を案内してより大きな電力出力が得られるように配置されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記ドラムの回転が、水中において前記ドラムに対して上方又は下方いずれかの揚力を発生させることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記発電機の少なくとも一部が前記ドラム内に配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記中心軸線の周りの前記ドラムの回転により、互いに対して動く、少なくとも１つの磁石及び少なくとも１つの導電性コイルを含むことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記流れ偏向器が、前記ドラムの前記第１の側にほぼ平行な第１の側と、前記ドラムの前記第２の側にほぼ平行な第２の側と、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記流れ偏向器が、前記水流が前記流れ偏向器に対して下向きの力を生成するような上面と、前記水流が前記流れ偏向器に対して上向きの力を生成するような下面とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記システムが浮揚し、且つ少なくとも１つの可撓性ケーブルにより水底に固定されていることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記システムが水よりも重く、少なくとも１つの可撓性ケーブルにより前記システム上方の箇所に係留されることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、前記箇所が、（ｉ）橋、（ｉｉ）ボート、（ｉｉｉ）ブイ、又は（ｉｖ）はしけの少なくとも１つと組み合わされることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
水タービンによる電気エネルギーの発電に関する方法において、前記水タービンが、水中に沈められるドラムであって、当該ドラムの第１の側にある第１の点と、前記第１の側の前記ドラムの反対側の第２の側にある第２の点との間を結ぶ中心軸線に沿って水平に延在するドラムを有しており、前記方法が、
前記水タービンを配置するステップであって、当該水タービンが：
前記ドラムに外接した湾曲した３つのベーンであって、当該湾曲した３つのベーンは、前記中心軸線に垂直な水流に作用されると前記ドラムが前記中心軸線の周りを回転するように動作可能であり、各ベーンの断面が前部の凹面と後部の凸面とを含み、各ベーンが、ドラムにおける根元に比べて、ドラムと反対側の先端において細くなり、かつ前記凹面と凸面が根元から先端まで異なる湾曲を有するように湾曲しているベーンと、；
前記ドラムの近くに縁部を有する流れ偏向器であって、時速１マイル（ＭＰＨ）から時速２０マイルの範囲の水流を前記湾曲したベーンに案内して、動作が可能である流れ偏向器と；
前記ドラムの第１の側で調心された第１のサイドディスクと；
前記第１のサイドディスクと平行に配向されて前記ドラムの第２の側で調心された第２のサイドディスクであって、前記第１および第２のサイドディスクの外縁が、前記３つのベーンの先端よりも外側に延在しているサイドディスクと；
前記第１のサイドディスクに連結された発電機であって、前記中心軸線の周りの前記ドラムの回転によって生成される回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と；を具え、
前記凹面の湾曲と凸面の湾曲は、最も高い出力係数および／または最も高い回転運動エネルギーをもたらすように決定され、
前記流れ偏向器は、前記湾曲したベーンに水を案内してより大きな電力出力が得られるように配置されているステップと、
電気エネルギーを発生させるように前記水タービンを作動させるステップと、
電気デバイスに動力を供給するように前記電気エネルギーを送るステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記電気エネルギーを送る前に前記電気エネルギーを異なる形態に変換するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
沈めた水タービンによる電気エネルギーの発電に関する方法において、前記水タービンが、水中に沈められるドラムであって、当該ドラムの第１の側にある第１の点と、前記第１の側の前記ドラムの反対側の第２の側にある第２の点との間を結ぶ中心軸線に沿って水平に延在するドラムを有しており、前記方法が、
沈めた前記水タービンによって電気エネルギーを生成するステップであって、前記水タービンが、
前記ドラムに外接し湾曲した３つのベーンであって、当該湾曲した３つのベーンは、前記中心軸線に垂直な水流に作用されると前記ドラムが前記中心軸線の周りを回転するように動作可能であり、各ベーンの断面が前部の凹面と後部の凸面とを含み、各ベーンが、ドラムにおける根元に比べて、ドラムと反対側の先端において細くなり、かつ前記凹面と凸面が根元から先端まで異なる湾曲を有するように湾曲しているベーンと；
前記ドラムの近くに縁部を有する流れ偏向器であって、時速１マイル（ＭＰＨ）から時速２０マイルの範囲の水流を前記湾曲したベーンに案内して、動作が可能である流れ偏向器と；
前記ドラムの第１の側で調心された第１のサイドディスクと；
前記第１のサイドディスクと平行に配向されて前記ドラムの第２の側で調心された第２のサイドディスクであって、前記第１および第２のサイドディスクの外縁が、前記３つのベーンの先端よりも外側に延在しているサイドディスクと；
前記第１のサイドディスクに連結された発電機であって、前記中心軸線の周りの前記ドラムの回転によって生成される回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と；を具え、
前記凹面の湾曲と凸面の湾曲は、最も高い出力係数および／または最も高い回転運動エネルギーをもたらすように決定され、
前記流れ偏向器は、前記湾曲したベーンに水を案内してより大きな電力出力が得られるように配置されているステップと、
電気デバイスに動力を供給するように前記電気エネルギーを送るステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的に、水力による電気エネルギー生成を提供するためのシステム及び方法に関し、特に、改良型水ロータ及び／又はタービン用のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーの使用は、環境負荷を大幅に低減しつつエネルギー需要を満足させるに当たり引き続き重要な要素となっている。太陽光発電、水力発電及び水資源技術では、例えば、コストが減少し続け、且つ効率が増加し続けている一方で、負の環境的影響を事実上排除している。多くの従来の再生可能資源エネルギー生成技術は、しかしながら、実施のために大量の資本及び／又は不動産を必要とする。水生成設備に対し、例えば、一般的な水ロータは建設が高額となる場合があり、及び／又は流れの速い水中に設置されることが必要となる場合がある。水エネルギー流により回転するように設計された水ロータは、一般に、２つの広い種類に分類され、電力を得るために水流速度を超える速度で回転する羽根を使用してエネルギーを変換する羽根式プロペラ又はタービン型システムと、その代わりに、水流よりも遅い速度で流れを捕捉し、エネルギーを直接トルクとして変換する、一般に非効率なサボニウス型水ロータという種類である。一般的なサボニウス型水ロータ又はサボニウス型タービンは約．０８（又は８％）の出力係数（「ＣｏＰ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ」）を有し、経済的観点からそれらの使用を非効率としている。非常に効率的であるが、エネルギーの捕捉に比較的速い水流を必要とする、第１の種類「プロペラ状」システムは、比較的破損し易く、大型サイズでの建設が高額になる。その代わりに、サボニウス式水ロータは非常に遅い水速で動作することができ、且つ建設及び動作が比較的安価である。
【０００３】
従って、既存の技術に見られるこれら課題及び他の課題に対処する改良型水ロータ用のシステム及び方法に対する要求がある。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】図１Ａは、いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、いくつかの実施形態による水ロータの側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、いくつかの実施形態による水ロータの側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、いくつかの実施形態による水ロータの側面図である。
【図３】図３は、いくつかの実施形態によるロータを示す。
【図４】図４は、いくつかの実施形態による水ロータの正面図である。
【図５】図５は、いくつかの実施形態による水ロータの側面図である。
【図６】図６は、いくつかの実施形態による水のフローパターンを示す。
【図７】図７は、いくつかの実施形態による水のフローパターンを示す。
【図８】図８は、いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。
【図９】図９は、いくつかの実施形態による方法の流れ図である。
【図１０】図１０は、いくつかの実施形態による可搬式水ロータを示す。
【図１１】図１１は、いくつかの実施形態による配置された水ロータを示す。
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態によるサイドジェネレータを有する水タービンの正面図である。
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による中心ジェネレータを有する水タービンの正面図である。
【図１４】図１４は、いくつかの実施形態による種々の水速度における潜在的発電を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
いくつかの実施形態によれば、係留式水ロータ及び／又はタービンのためのシステム及び方法が提供される。通常の水力に応答して水平軸線を中心に回転する係留式水タービンは、例えば、電気エネルギーを生成するために使用しても良い。いくつかの実施形態では、係留式水タービンは、少なくともわずかに浮揚していても良い。いくつかの実施形態によれば、タービンは、少なくとも部分的にマグヌス効果又はサボニウス効果及び／又は他の揚力効果（ｌｉｆｔｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔｓ）によってより垂直に維持されるより少なく傾く。そのようなタービンは、例えば、比較的安価であり、容易に配置可能及び／又は管理可能であっても良く、及び／又はそうでなければ以前のシステムよりも利点を提供しても良い。いくつかの実施形態によれば、小型係留式水タービンは必要に応じて緊急時及び／又は可動用途で配置される。いくつかの実施形態では、より大型のタービン（例えば、長さ数百メートル以上）が配置されても良い。いくつかの実施形態は、低速水流中の水流エネルギーを捕捉する能力を提供しても良いが、尚、ＣｏＰ約．３０（又は３０％）のエネルギー抽出であっても、一般的なサボニウス型水ロータの３００％超の、プロペラ状羽根式システムと同等の高電力出力を生成することが可能である。係留式デバイスとして、配置には支柱又は他の剛性のある保持装置を要しなくても良い。更に、水ロータは水よりも重いか軽いかのいずれかであっても良く、これにより、ユニットが効果的に直立又は反転式（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）で動作することを可能にしても良い。ブイ、ボート、又は橋によって上方から固定されるか、その代わりに、水路交通下等の水流中において動作するために上方に浮いた状態で底部から固定される。
【０００６】
まず図１Ａを参照すると、いくつかの実施形態によるシステム１００のブロック図が示される。本明細書中に記載される種々のシステムは説明における使用のために示されるが、記載される実施形態に限定されない。いくつかの実施形態の範囲から逸脱することなく本明細書中に記載される全てのシステムの異なる種類、レイアウト、数量及び構成を使用しても良い。本明細書中に記載されるシステムに対して示されるものよりも少数の又は多数の構成要素をいくつかの実施形態から逸脱することなく使用しても良い。
【０００７】
システム１００は、例えば、ほぼ水平軸線１０２と、軸線１０２上に位置する第１の点１０４及び／又は軸線１０２上に（例えば、第１の点１０４の逆側の、システムの他方の側に）位置する第２の点１０６を含んでも良い。いくつかの実施形態では、システムは、本体としてドラム１１０を有する係留式水タービンを含む。係留式水タービンは、例えば、実質的に第１の点１０４と第２の点１０６との間に延在するドラム１１０を含んでも良い。ドラム１１０は、例えば、部分的に又は完全に沈められても良い。係留式水タービンは、同様に又は代替的に、いくつかの実施形態では、ドラム１１０に結合された１つ又は複数のベーン１２０を含んでも良い。ベーン１２０は、ドラム１１０を、軸線１０２を中心に回転させるために、例えば、（例えば、図１Ａの３つの水平点線によって示されるような）水力に作用されるように動作可能であっても良い。
【０００８】
いくつかの実施形態では、ドラム１１０は２つのサイドディスク１３０の間に水平に延在しても良い。２つのディスク１３０は、例えば、ドラム１１０に結合された内部表面及び／又は突起を含む外部表面を含んでも良い。いくつかの実施形態では、突起は水平軸線１０２と実質的に整列したアクスルであっても良い。いくつかの実施形態においては、（例えば、軸線１０２を中心としたドラム１１０及び／又は突起１２６の回転からの）回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換するために１つ又は複数のジェネレータ１７０が接続される。ジェネレータ１７０は、例えば、突起に機械的に結合されても良く、及び／又はそこから懸吊されても良い。いくつかの実施形態においては、ジェネレータ１７０は、水密密閉ギアボックス（ｗａｔｅｒ−ｔｉｇｈｔ  ｓｅａｌｅｄ  ｇｅａｒｂｏｘ）と組み合わされる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ジェネレータ１７０は、同様に又は代替的に、１つ又は複数のヨークに結合されても良い。回転するドラム１１０及び／又は突起から回転運動エネルギーを受け取るために動作可能となるようにジェネレータ１７０を位置決めする一方で、ヨークは、例えば、ドラム１１０及び／又は突起が軸線１０２を中心に回転することを容易にする及び／又は可能にするために動作可能なブシュ、ベアリング（例えば、ボールベアリング）及び／又は他のデバイス（不図示）を含んでも良い。いくつかの実施形態では、ヨークは、軸線１０２上の第１の点１０４及び第２の点１０６にある及び／又はその近辺にある突起に回転可能に結合される。いくつかの実施形態によれば、ヨークは、同様に又は代替的に、ジェネレータ１７０の一部及び／又は一部分であっても良い。ヨークは、例えば、ジェネレータ１７０に組み合わされた及び／又は取り付けられた、１つ又は複数のフランジ、突起、カップリング及び／又は他の物体を含んでも良い。
【００１０】
いくつかの実施形態によれば、ヨークは、同様に又は代替的に、１つ又は複数の係留索１４０に結合されても良い。係留索１４０は、いくつかの実施形態では、ドラム１１０、サイド部分１６０、突起及び／又はジェネレータ１７０に結合されても良い。係留索１４０は、例えば、ドラム１１０を（例えば、水流の底にある、又はロータが浮揚していない場合は水面の上にある）ロータに対して安定である第３の点（図１Ａに不図示）に結合しても良い。いくつかの実施形態では、係留索１４０は、任意の数のロープ、ケーブル、ワイヤ及び／又は周知であるか実施可能である、又は周知になるか実施可能になる他の連結デバイスを含んでも良い。いくつかの実施形態によれば、係留索１４０は、水タービン１１０を第３の点に結合するために、及び／又は電気エネルギーをジェネレータ１７０から第３の点に向かって（例えば、水面に向かって）移送するために動作可能である。
【００１１】
いくつかの実施形態では、サイドディスク１３０は、１つ又は複数の安定器を作動しても、その代わりに１つ又は複数の安定器を含んでも良い。安定器は、例えば、突起に結合された実質的にディスク形状のデバイスであっても良い。いくつかの実施形態によれば、安定器１５０は、（例えば、軸線１０２に対する）水タービンの卓越水流（ｐｒｅｖａｉｌｉｎｇ  ｗａｔｅｒ  ｆｌｏｗ）に対する垂直な配向を容易にしても良い。安定器１５０は、例えば、卓越水遅延が方向を変えると水タービンが自己位置決めする、及び／又は自動的に再位置決めすることを可能にしても良い。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、この、水タービン全体における水力の直交流（及び／又は時計回り方向及び／又は逆方向の回転）は水タービン１１０の持ち上げを容易にする。タービンのいくらかの部分に水よりも軽くない物質（例えば、水自体）が充填されている場合であっても、例えば、軸線１０２を中心としたドラム１１０の回転に伴うマグヌス効果が水タービンに揚力を供給しても良い。いくつかの実施形態によれば、（例えば、サボニウス効果に伴う）他の揚力が、同様に又は代替的に、水タービンの配置を容易にしても良い。
【００１３】
図１Ａの例は、浮揚式システム１１０を示し、故に、システムが上昇することを防止するための係留索１４０がシステム１１０の下に延びている。しかしながら、その代わりに、水よりも重いシステムを提供することもできることに留意されたい。この場合、係留索は、システムが沈むことを防止するためにシステムの下に延びても良い。
【００１４】
いくつかの実施形態によれば、水流偏向器１５０が水をベーン１２０内に案内しても良い。偏向器１５０又は正面ステータは、ベーン１２０の羽根の近傍に、且つシステム１００に付随するよどみ点の上方に後縁を有しても良い。よどみ点（例えば、振動又はパルシングのレベル）のいくらかの変動があっても良いことに留意されたい。水ロータ内に進む水流量は各回転時に変化し、「受水面積（ｓｗｅｐｔ  ａｒｅａ）」又は電力としてトルクに変換される水エネルギー及び流れエネルギーの変動を形成する。この変動は正面流れ偏向器のない水ロータにおいて特に明らかである。いくつかの実施形態によれば、偏向器１５０は、後縁を特定の水流速度に対してよどみ点に又はその上方に配置するためにいくらかの運動の自由度を可能とされても良い（例えば、後縁はわずかに上下することを可能とされても良い）。図１Ｂは、流れ偏向器１５２がロータを回転するために水を案内するシステム１６２を示す。いくつかの実施形態によれば、流れ偏向器１５２の先端はロータに付随するよどみ点に対して配置されても良い（例えば、先端はよどみ点に又はその下に配置されても良い）。
【００１５】
水流速度は水ロータのスピン速度に対してよどみ点の位置を誘導し、従って、異なる水速度が動力を誘起するにつれて、流れ偏向器の後縁は向上した電力出力結果を得るための運動の自由度を可能とされても良いことに留意されたい。つまり、ロータのよどみ点はロータの回転に基づき移動しても良い。例えば、図１Ｃは、ロータが回転しているときの同じロータのよどみ点１７４と比較した、ロータが回転していないときの（よどみ点１７２は死点である）ロータのよどみ点１７２を示す。特に、図１Ｃに示されるよどみ点はロータが回転すると下に移動する。いくつかの実施形態によれば、分離矢印はステータの縁端に向かって下に移動しても良い。汝よどみ点は、通常、回転の方向から離れて下に移動する（よどみ点は流れ剥離が起こる点である）ことに留意されたい。また、ロータが上下逆である場合、よどみ点（流れ剥離の点）は回転の方向のために離れて上に移動することに留意されたい。この動きは、マグヌス又はサボニウス効果の結果である（つまり、回転に向かう流れによる高い圧力及び回転と共に移動する流れによる低い圧力が剥離の点又はよどみ点の変化を引き起こす）。
【００１６】
いくつかの実施形態によれば、ジェネレータ１７０は、サイドディスク１３９（及び／又は追加の中心ディスク）の縁端に沿ってリムジェネレータ（ｒｉｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を含む。例えば、ジェネレータ１７０は、リングハウジング内に定置された電機子を有する巨大な磁気ステータ（例えば、個々の磁石）と組み合わせても良い。そのような手法においては、ギアボックス及び／又はセンタドライブは必要としなくても良い。更に、比較的遅い毎分回転数（「ＲＰＭ」）であってもかなりの量の電気が生成されても良い。
【００１７】
ロータドラム及び／又はベーンは、いくつかの異なる手法で形成されても良いことに留意されたい。例えば、図２Ａは、３つのベーンを有するドラム２００の側面図である。図２Ａの点線２０２によって示されるように、各ベーン又は羽根の先端はベーン下のドラムの表面に実質的に類似しても良いことに留意されたい。別の例として、図２Ｂは、ドラム及びベーンを形成するために３つの同一セクション２０８が共にボルトで固定される又はそうでなければ取り付けられても良いロータ２０４を示す。図２Ｂのように、図２Ｂの点線２０６によって示されるように、各ベーン又は羽根の先端はベーン下のドラムの表面に実質的に類似しても良い。
【００１８】
図２Ｃは、いくつかの実施形態による水ロータ２４０の側面図である。ロータ２４０は、３つの湾曲したベーン２２０を備えたドラム２１０を含む。更に、１つ又は複数のサイドディスク２３０を提供しても良い。単に例として、ドラム２１０は６フィートの直径を有しても良い一方で、ベーン２３０はドラム３１０から最低合計３フィート延びる。サイドディスク２３０は、６フィートと、３フィートを２で乗じたものとの和を超える直径を有しても良く、ロータ２４０の両側を占める（例えば、１２フィート超）。そのような手法は、例えば、．３０又は更には．３４を超えるＣｏＰ等の著しく高いＣｏＰを提供しても良い。ベーン２２０は、ドラム２１０全体に水平に配置された３つの両面「鮫ひれ型」羽根を含んでも良いことに留意されたい。更に、特定の高さにおいて、サイドディスク２３０は圧力駆動気泡（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｒｉｖｉｎｇ  ｂｕｂｂｌｅ）を増加し、効率を向上しても良いことに留意されたい。更に、ベーン２２０、ドラム２１０及びサイドディスク２３０を含むデバイス（サイズに関わらず）の割合によってＣｏＰが変化しても良い。いくつかの実施形態によれば、ドラム２１０に実質的に対向して配置された各ベーン２２０の縁端部は、図２Ｃの点線によって示されるように、縁端部とドラム２２０の中心との間に配置されたドラム２１０の表面によって画定される面に実質的に平行する面（例えば、１０度以内で平行する）を画定する。
【００１９】
同様に、正面ステータの設計（サイズ並びに曲率及び寸法の両方）及びステータの全寸法の割合（前部及び後部湾曲面はステータの水平後縁の配置と共にＣｏＰに影響を及ぼしても良い、及び／又は後縁又は「リップ」は逆流を低減し、且つ非ステータパルシング（ｎｏｎ−ｓｔａｔｏｒ  ｐｕｌｓｉｎｇ）を低減しても良い（例えば、「全体的なよどみ点」の上方の場合）。更に、アンカーケーブル及びアンカー配置がＣｏＰに影響しても良い。いくつかの実施形態では、ドラム２１０は、ドラム２１０内に通された水平静的保持アクスル（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｓｔａｔｉｃ  ｈｏｌｄｉｎｇ  ａｘｌｅ）を中心に回転しても良いことに留意されたい。更に、ドラム２１０及びアクスルは水密ベアリング又はアクスルスリップリングで密閉されても良い。いくつかの実施形態によれば、ジェネレータ機構がドラム２１０内部にある。例えば、磁石はドラム２１０に取り付けられ、且つドラム２１０内において移動しても良く、電機子は「静的」非可動ホイール又はディスク型デバイスであっても良く（例えば、ギアボックスを必要としなくても良い）。
【００２０】
図３は、いくつかの実施形態によるロータ３００を示す。特に、ドラム３１０は、水中に沈められ、且つドラム３１０の第１の側にある第１の点と、第１の側に対向する、ドラム３１０の第２の側にある第２の点との間において中心軸線に沿って水平に延在しても良い。ベーン３２０が軸線に垂直な水流に作用されると、軸線を中心とした回転を発生させるように動作できるように、３つの湾曲したベーン３２０がドラム３１０に取り付けられても良く、ドラム３１０に実質的に対向して配置された各ベーンの縁端部３２２は、縁端部３２２と軸線との間に配置されたドラム３１０の表面によって画定される面に実質的に平行する面を画定する。更に、ドラム３１０に接続された発電機は軸線を中心とした回転によって生成される回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換しても良い。
【００２１】
つまり、水力により発生する回転は、軸線を中心としたドラムの回転（及びドラムの回転は、水中において、マグヌス効果又はサボニウス効果力などの上方又は下方いずれかの力をドラム３１０に対して発生させても良い）を含んでも良い。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、各ベーン３２０及びドラム３１０の最大高さは、ドラム３１０の半径に実質的に等しい又はドラム３１０の半径よりも大きい。更に、第１のサイドディスクは、第１の点において調心されても良く、且つドラム３１０の第１の側に平行しても良い。第２のサイドディスクは、第２の点において調心されても良く、且つドラム３１０の第２の側に平行しても良い。第１のサイドディスク及び第２のサイドディスクは、各ベーンの合計高さとドラムとの間の最大距離を越えて延在しても良い。更に、発電機は、第１のサイドディスクに接続された第１ジェネレータと、第２のサイドディスクに接続された第２ジェネレータとを含んでも良い。例えば、ジェネレータは、（ｉ）チェーン、（ｉｉ）ギヤ、又は（ｉｉｉ）摩擦継手の少なくとも１つによりサイドディスクに接続されても良い。いくつかの実施形態によれば、ジェネレータの少なくとも一部はドラム３１０内に配置される。更に、ジェネレータは、軸線を中心とした回転により、互いに対して動く少なくとも１つの磁石と、少なくとも１つの導電性コイルと、を含んでも良い。
【００２３】
いくつかの実施形態によれば、流れ偏向器は、水流の少なくともいくらかをベーン３２０によって画定される領域に案内するためにドラム３１０と共に沈められても良い。例えば、ベーン３２０に実質的に近接する流れ偏向器の縁端部は、実質的によどみ面に又はよどみ面の逆側に配置されても良く、よどみ面上の水流はドラム３１０上を流れ、よどみ面下の水流はドラム３１０下を流れる。流れ偏向器の縁端部は、縁端部と軸線との間に配置されたドラム３１０の表面によって画定される面に実質的に平行する面を画定するために、ベーン３２０に実質的に近接して設けられても良いことに留意されたい。加えて、流れ偏向器は、ドラム３１０の第１の側に実質的に平行する第１の側と、ドラム３１０の第２の側に実質的に平行する第２の側と、を含んでも良い。いくつかの実施形態によれば、流れ偏向器は、水流が流れ偏向器に対して下向きの力を生成するような上面と、水流が流れ偏向器に対して上向きの力を生成するような下面とを含む。更に、流れ偏向器は、ドラム３１０の前に配置された第１の流れ偏向器を含んでも良く、且つドラム３１０の後ろに配置された第２の流れ偏向器を更に含む。
【００２４】
いくつかの実施形態によれば、ロータ３００は浮揚し、且つ少なくとも１つの可撓性ケーブルにより水底に固定されている。この場合、各可撓性ケーブルと組み合わされたアクティブウィンチを提供しても良い（例えば、ロータ３００を上下に移動するため）。他の実施形態によれば、ロータ３００は水よりも重くても良く、少なくとも１つの可撓性ケーブルにより、橋、ボート、呪い、ブイ又ははしけなどの、システム上方の箇所に係留される。この場合、アクティブウィンチを、また、各可撓性ケーブルと組み合わせても良い（同じく水中でロータ３００を移動するため）。
【００２５】
従って、本明細書中に記載されるいくつかの実施形態による改良型の水ロータが提供されても良い。世界的に、水力発電は、世界の電気の約２０％を供給しており、電力生産のための重要な再生可能エネルギーであることに留意されたい。しかしながら、需要が供給を上回りこれらギャップが大きくなっているために深刻な不足が生じている。水平に移動する流れから電力を発生させる低水頭水力発電（ｌｏｗ−ｈｅａｄ  ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ）は、潜在的に電気生産を増加することができ、このギャップを埋めることができる。しかしながら、従来の解決策は経済的に実施可能でなく、それらが比較的高い流れ速度を必要とし、且つ生態学的な懸念があることから、低水頭水力発電の寄与は比較的低い。数十億キロワット（「ｋＷ」）の電気を供給しうる数千の河川及び細流が利用されないままとなっている。
【００２６】
本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は、製造が簡単、効率的且つ経済的な改良型の水流ジェネレータを提供しても良い。特に、本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は、流れ補助用ドラム（ｆｌｏｗ  ａｓｓｉｓｔｉｎｇ  ｄｒｕｍ）に取り付けられた最適に湾曲した両面羽根を備える様式化されたドラムと、水流を効率的に捕捉し、電力を抽出する流れステータとを含んでも良い改良型のサボニウス型ロータを示す。サイドディスクは水流圧力の封じ込め及び案内又は維持を更に補助しても良く、向上したエネルギー伝達を促進する。ロータはより高速の水速度よりもむしろトルクに依拠し、それをほぼあらゆる流れ速度で動作することを可能にする。成功した試験には、２ＭＰＨ未満の水流での水流エネルギー伝達が含まれる。最大流れ速度には制限がなくても良く、エネルギー伝達は水ロータの構造の制約によってのみ制限されても良い。
【００２７】
更に、種々の実施形態は、小型個人用又はボートサイズのユニット、商用中型サイズのユニット、潮流ユニット及び大型海流サイズのユニットと組み合わせることができるロータを含む、個人用途からグリッド用途まで適応可能としても良い。加えて、ロータは数百ワットを生成しても多メガワットまでを生成しても良い。
【００２８】
本明細書中に記載される実施形態は高出力係数に至る最大トルクを達成しても良い。これは、電力対サイズ対水流速度に直接関係しても良い。１時速マイル（「ＭＰＨ」）〜２０ＭＰＨ超の範囲の水流速度に対してエネルギー抽出の向上が提供されても良く、且つ２４％〜３４％超のエネルギー抽出という効率評価（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｒａｔｉｎｇｓ）を達成しても良い。
【００２９】
再度図１Ａを参照すると、正面固定式流れ偏向器１５０又は「ステータは、より低い流れの「衝突（ｃｏｎｆｌｉｃｔ）」領域に配置されても良い。偏向器１５０は広い受水「パワー」面積（ｓｗｅｐｔ“ｐｏｗｅｒ”ａｒｅａ）を提供しても良い。更に、水流を捕捉し、且つ捕捉した水流を容易に放出するために羽根の前部がポケット状になるように３つのベーン１２０は湾曲している。そのような構成は、３つのベーン１２０が回転する際にそれらのそれぞれに対して、（１）「流れ偏向」の促進、（２）「動力」の捕捉、及び（３）引き込み又は「後退」の、３つの同時段階又は位置を提供する。羽根が各段階位置に前進及び後退すると、いくつかの流体力学的効果が発生する。これらには、羽根の後部にかかる揚力、羽根のカップ内への圧力、コアドラムが流れ偏向デバイスとして機能し、且つ正面流れ偏向器１５０（ステータ）によって補助されることによる、よどみ点から羽根カップ内への流れ剥離及び偏向を含む。
【００３０】
「よどみ点」又は、一般に、流れが分割して上昇しロータの上に、又は下降しロータの下に進む中間点は、水流の実質的に全ての正面面積がロータベーン３２０の可動するスピン（ｍｏｖｉｎｇ  ｓｐｉｎ）の上又は中に案内されるようにデザインによって制御される。これは、「受水面積」と呼ばれても良く、ロータ前部の正面に面する面積全体を含む。このデザインの最高点は、．３０即ち３０％を超える効率評価の、任意の速度における水流からのエネルギー捕捉を提供しても良い。いくつかの実施形態によれば、システムは流れに面する場合は反転して（又は任意の角度で）動作しても良く、水平位置決め（ｌｅｖｅｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を必要としなくても良い。
【００３１】
前部非可動であり、羽根及びドラムに対して正確に配置される流れ偏向器１５０又はステータは受入する流れ剥離を遮断しても良く、これが戻りベーン１２０との流れ衝突を低減しても良く、駆動ベーン１２０内への更なる電力流を誘起しても良いことに留意されたい。ステータは効率及びトルクを偏向器無しの２４％から３０％超まで増加しても良い。ステータは、また、それらが所定位置に及び所定位置から回転する際に羽根の３段階のそれぞれの間に発生するパルスを低減しても良い。
【００３２】
後方への傾きを低減させるためにロータの回転効果（回転方向）を使用しても良く、且つマグヌス効果又はサボニウス効果により安定性及び／又は位置決めを補助しても良い。回転は媒体（水流）の流れよりも速くないため、回転するロータの回転方向によりマグヌス揚力及び／又は一般にサボニウスと呼ばれるサボニウス効果を発生させても良い。従って、ロータが浮揚し且つ固定されているか、水よりも重く、且つ（橋、ボート、ブイ又ははしけなど）上方から固定されているかどうかによって。ロータの回転方向は（垂下構成において）下方揚力又は（固定された形式において）上方揚力のいずれかを生成するように誘導される。この効果は、ユニットがその保持点（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）との関係において使用可能な「傾き」又はより真直の「立位（ｓｔａｎｄ）」内において維持されることを補助しても良い（例えば、保持ケーブル上におけるより浅い角度の傾き）。更に、実施形態は、回転の方向に起因する揚力と抗力の双方の制御を引き起こす能力を有しても良い。この効果は、ロータを、例えば、水流又は潮流の中心内に留まるのに有用な４５度の最大リーン角未満に維持する。
【００３３】
ベーン１２０は前部及び後部曲率を有しても良く、鋭利な先端エッジが最大の流れ剥離及びエネルギー抽出を補助しても良い。また、サイドディスク１３０ロータドラム１１０の端部はドラム１１０及びディスクの側方の羽根を密閉しても良い。水流の捕捉を補助すると共に、流れがサイドの周りに溢れることを防ぐためにディスク１３０は断面の少なくとも先端高さ又はそれよりも高くまで延在しても良い。サイドディスクはベーン１２０の先端高さと同じ位広い直径のものであり、水圧「気泡」又は流れ捕捉の増加を補助しても良い。故に、サイドディスク１３０が（羽根先端高さよりも）高いほど流れ捕捉が更に増加しても良い。水流を捕捉するこれら特徴（前部及び後部の羽根曲率、鋭利な先端、ドラム曲率及びサイドディスク）によってかなり高いＣｏＰとなっても良い。高レベルの回転運動エネルギーはトルクによって実現しても良いことに留意されたい。実施形態は１ＭＰＨの低い水速度から１０代のＭＰＨの高流速までにおいて動作しても良い。
【００３４】
本明細書中に記載されるように、ロータは、アンカーによって固定される浮揚式デバイス、又はその代わりに、橋、はしけ、ボート又はブイから下ろすことのできる、水よりも重いデバイスのいずれかとして設計されても良い。更に、２０キロワット以下のサイズは完全に可搬式の可動ユニットであっても良い。
【００３５】
より小型の水ロータ（例えば、２０ｋＷ以下）は大型サイドディスクによって駆動される外部ジェネレータを使用しても良いことに留意されたい。より大型の水ロータは中心コアドラム内に内蔵された大型ディスクジェネレータを使用しても良い。より大型のジェネレータは、例えば、１つの可動部を有しても良い（例えば、磁石は、それらが固定ジェネレータコイルを囲むため、中心ロータドラム内において且つ中心ロータドラムと共に回転しても良い）。いずれの場合においても、遅いが強力な回転運動エネルギーにより電気を生成しても良い。
【００３６】
本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は「低水頭」システムと分類されても良く、これは、流れがシステム全体を通じて水平であるか水平に近いことを意味する。典型的な低水頭システムとは異なり、いくつかの実施形態は、開放プロペラ状羽根式タービン（ｏｐｅｎ  ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ−ｌｉｋｅ  ｂｌａｄｅｄ  ｔｕｒｂｉｎｅ）又は「翼型状」タービン（流れの中において流れ自体よりも高い先端速度に加速する）以外の手法で実施しても良い。より高い流れ速度を必要としうるプロペラ状の羽根を備えたシステムとは対照的に、本明細書中に記載される実施形態は、水流自体の実際の速度から得られるトルクモーメントからのエネルギーを変換しても良く、必要なエネルギーを純粋なトルクとして得る。
【００３７】
図４は、いくつかの実施形態による水４００ロータの正面図である。ロータ４００は、３つのベーン４２０及び一対のサイドディスク４３０を備えたドラム４１０を含み、偏向器４５０により水が案内される「ポケット」を形成する。各サイドディスク４３０にあるジェネレータ４７０は本体４１０及びベーン４２０の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換しても良い。図５は、いくつかの実施形態による図４の水ロータの側面図である。ロータ５００は、円形のドラム５１０と、ベーン５２０と、サイドディスク５３０と、を含む。偏向器５５０は回転を向上するために現在の上部ベーン５２０内に水を案内する。ジェネレータ５７０は、いくつかの実施形態によれば、ドラム５１０及びベーン５２０が水流中においてアクスルを中心に回転することを可能にするために各端部にシールドベアリングを備えた静的アクスルをドラム５１０内に含んでも良い。例えば、密閉されたドラム５１０内部に、内部ドラム５１０面した及び静止コイルに取り付けられた磁石又は静的アクスルに取り付けられた電機子を含むジェネレータ５７０が結合される配置される。そのようなジェネレータ５７０は、電気を生成するわずか１つの可動部品（静的コイルを通過する磁石のリング）を有する。他の実施形態によれば、外部サイドジェネレータ５７０と組み合わされた側部ギアボックスのものはサイドドラムディスク５３０の外側に設けられても良い。
【００３８】
コアドラム５１０に取り付けられた３つの鋭利な先端の「鮫ひれ」状ベーン５２０のそれぞれは、ドラム５１０の表面に平行する位置から続くエッジを含んでも良い。各羽根は、この形式のロータ５００の高ＣｏＰの発生を補助する正面曲率及び後方側複合曲率（ｂａｃｋ  ｓｉｄｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を有しても良い。更に、サイドディスク５３０はベーン５２０の先端の垂直高さ又は最大幅（円周）を超えても良く、ロータ５００が３６０°回転する間、一定の水流圧力気泡（ｗａｔｅｒ  ｆｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｂｕｂｂｌｅ）を発生させる。また更に、正面偏向器５５０のスクープ又はステータは受入流（ｉｎｃｏｍｉｎｇ  ｆｌｏｗ）のよどみ点に対して配置されても良い（ステータ無しでのよどみ点を想定する）。よどみ点（ステータ無し）はマグヌス効果により中点から下方位置に移動しても良い。ステータの後縁又は後部エッジを有するステータを、誘起されたよどみ点に又はその上方に追加することにより、更に、より高いＣｏＰ出力の誘起を補助しても良い。いくつかの実施形態によれば、例えば、潮流（両方向の流れ）用途のためにデュアルステータ構成を提供しても良い。デュアルステータ構成は、前部のものに類似するが、反対側に配置され、反対位置においてオフセットしているステータを含んでも良い。この場合、後部ステータは、潮の状況と同様に流れが来る形態前方又は後方かどうかに関わらず同じ方向に断続的な回転を誘起し続けても良い。
【００３９】
図４及び図５に関連して示すデバイスは種々の寸法を有しても良いことに留意されたい。例えば、デバイスは、直径１０フィートを有するサイドディスクを備え、幅２０〜３０フィートであっても良い。別の例として、デバイスは、直径１００フィートを有するサイドディスクを備え、幅２４０フィートであっても良い。
【００４０】
図６及び図７は、いくつかの実施形態による水のフローパターンを示す。特に、図６は、３つのロータ段階６１０、６２０、６３０を示す。３羽根式ロータの各回転によって、各羽根は３つの回転位置において示すように「ピーク」位置の１つに移動する。羽根のカップ、中心コアドラム面の曲率及び各羽根の後部が、３段階６１０、６２０、６３０位置のそれぞれにおける機能を同時に果たすことに留意されたい。ロータが回転すると、各羽根は１つの位置から他の位置に順番に移動し、所定の位置に誘導され、各羽根が次の位置に誘導されると後退する。簡潔に述べると、ロータを越えて流れる６１２水は３つのことを同時に行う。（１）上部カップ面内に押し込む、（２）ドラム面を上昇して流れ、カップ面内に入る、及び（３）羽根の後部が特定の位置において、羽根をその回転中に引くことを補助しても良いより低い圧力面を形成する。
【００４１】
流れが剥離して「上」又は「下」のいずれかに進む位置を示しうるよどみ点６１４は図６の点線によって示される。ロータの回転及び上述の段階６１０、６２０、６３０により、よどみ点６１４は回転する羽根の位置に応じて上下に変動しても良い。よどみ点の上は正の補助（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ａｓｓｉｓｔｉｎｇ）流れエネルギーであり、よどみ点の下は好ましくない推進流である。ロータの動力は「受水面積」と呼ばれるよどみ点上方の上部流から来る。ロータの回転毎に流量範囲が３回変わるため受水面積は計算が困難となりうる。つまり、各段階６１０、６２０、６３０は異なる捕捉寸法に関連しても良い。この変化する受水面積流は、増加され、その後、減少するエネルギーのパルスが、ロータが流れ６１２中において回転するとロータの回転を通じて伝達されるパルシング効果を形成しても良い。
【００４２】
この効果を低減させるため、図７は、水流７１２を案内するために偏向器又はステータ７４０が追加される場合の３段階７１０、７２０、７３０のロータ回転を示す。ロータの前にある固定されたステータ７４０又は湾曲した偏向器が、最大よどみ点位置７１４から、回転するロータ羽根の総直径のわずかに下までの、上部に配置された流量範囲を遮蔽する。ステータ７１４は、最大よどみ点位置に又はその上方に配置されても良く、且つ特定の位置において流れが負に移行することを最小にするためにロータ羽根の直径の可能な限り近傍に配置されても良い。ステータ７４０の後部は示されるようにより垂直であっても良い。この理由は、羽根が下方正面の四分円（逆流を遮断しても良い）内にある間に、前において下から現れる下方の遮蔽された羽根がその前方に水を押すからである。いくつかの実施形態によれば、ステータ７４０は水流全体にわたる広さを有するロータと同じ広さである。特定の形式のステータは、羽根回転の全３段階の間上昇して羽根面に入る流れを補助するために、底部においてより長く（スクープ長さ）、下方前部「口（ｍｏｕｔｈ）」において広がるかより広くなりうる。ステータ７４０により正の受水面積は比較的一定のままであっても良く、故に、パルシング効果無しで流れエネルギーの向上を実現しても良い（例えば、．３０のＣｏＰ又は．３０よりも高いＣｏＰが実現されても良い）ことに留意されたい。ロータは逆の水流内に「上下逆に」配置されてもまさに効率的に動作しても良いことに留意されたい。
【００４３】
いくつかの実施形態によれば、ステータ７４０の後部は三日月型形状を用い、前部と同様の曲率に低減されても良い。これは、図７に示される「より厚い」ステータデザインに比べ２つの利点、（ｉ）それがステータの後部側においてベルヌーイ効果を誘起しても良い、及び（ｉｉ）流れ付着（ｆｌｏｗ  ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）を生じさせ、通過する下方の流れ乱流をステータの後部曲線に沿って上方に案内し、ロータ羽根のより高い効率を実現する、を有しても良い。そのような薄いステータ７４０デザインは、また、回転動力（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｐｏｗｅｒ）を増加する（例えば、トルクの増加）ために、逆流圧を低減しても良く、且つ全体的に上方の流れ特性を補助しても良い。
【００４４】
図８を参照すると、本明細書中に記載される実施形態のいずれかにより動作しても良いシステム８００のブロック図である。システム８００は、例えば、ほぼ水平軸線８０２、軸線８０２に沿う第１の点８０４、軸線８０２に沿う第２の点８０６及び／又は電気エネルギーを生成するために軸線８０２を中心として回転する水タービン８１０を含んでも良い。水タービン８１０は、例えば、１つ又は複数のベーン８１６及び／又は１つ又は複数のジェネレータ８３０を有する沈められた水ロータ８１２を含んでも良い。いくつかの実施形態では、水タービン８１０は係留索８４０に連結される及び／又は１つ又は複数の安定器８５０を含んでも良い。係留索８４０は、例えば、水タービン８１０を水上基地局８７０に結合しても良い。基地局８７０は、例えば、水タービン８１０によって発生した電気エネルギーを（例えば、送電線８７６ａ〜ｂを通じて）１つ又は複数の電気デバイス８９０及び／又は電気グリッド８９２に供給しても良い。
【００４５】
いくつかの実施形態によれば、システム８００の構成要素は、構成及び／又は機能性において本明細書中に記載されるいずれかの実施形態にと組み合わされた構成要素に類似しても良い。いくつかの実施形態では、図８に示されるものよりも少数又は多数の構成要素がシステム８００に含まれても良い。
【００４６】
いくつかの実施形態によれば、水タービン８１０によって発生した電気エネルギーは係留索８４０を通じて基地局８７０に提供される。係留索８４０は、例えば、任意の数、種類、及び／又は構成の構造用及び／又は電気ケーブル、繋ぎ材、ワイヤ及び／又は他のデバイスを含んでも良い。いくつかの実施形態では、係留索８４０は、水タービン８１０と基地局８７０との間の物理的連結を維持するための構造用ケーブル、電気エネルギーを水タービン８１０から基地局８７０に伝送するための電気ケーブル、及び／又は水タービン８１０に電気接地を設けるためのアースケーブルを含んでも良い。
【００４７】
いくつかの実施形態によれば、基地局８７０は、第１の送電線８７６ａを通じて電気エネルギーを電気デバイス８９０に提供しても良い。水タービン８１０が、例えば、小型（例えば、直径及び／又は長さ約１０〜３０フィート）背負式及び／又は非常用電源式を含む場合、水タービン８１０は１つ又は複数の電気デバイス８９０に直接電源を供給するために使用される。電気デバイス８９０は、例えば、キャンプ用ランタン、テレビ、ラジオ及び／又は他の器具又はデバイスを含んでも良い。いくつかの実施形態では、電気デバイス８９０は、水タービン８１０から（例えば、基地局８７０及び第１の送電線８７６ａを通じて）直接、及び／又は水タービン８１０と組み合わせた、及び／又は水タービン８１０によって充電される基地局８７０のバッテリ（不図示）のバッテリ電源から電源を供給される直流デバイスを含んでも良い。
【００４８】
いくつかの実施形態によれば、基地局８７０は水タービン８１０から受け取った直流電流を交流電力に転換しても良い。交流電力は、例えば、１つ又は複数の交流電気デバイス８９０に第１の送電線８７６ａを通じて電源供給するために使用される。いくつかの実施形態では、交流電力は、同様に又は代替的に、第２の送電線８７６ｂを通じて電気グリッド８９２に供給されても良い。電気グリッド８９２は、例えば、公共施設、地方自治体及び／又は個人の電気グリッドへの連系線を含んでも良い。いくつかの実施形態では、電気グリッド８９２は、任意の配電システム及び／又はデバイスを含んでも良い。電気グリッド８９２は、例えば、及び変電所、電柱、変圧器、地下電線及び／又はヒューズボックス及び／又は車両及び／又は建物（住居及び／又は事業所等）の電気配線システムを含んでも良い。いくつかの実施形態では、複数の係留索８４０及び／又は水タービン８１０は基地局８７０に接続される、及び／又は組み合わされる。いくつかの実施形態によれば、複数の基地局８７０は、同様に又は代替的に、１つ又は複数の水タービン８１０によって発生した電気エネルギーを１つ又は複数の電気グリッド８９２及び／又は電気デバイス８９０に供給しても良い。電気消費需要を満たすための環境調和型の電気エネルギーを提供するために、例えば、係留式水タービン８１０の「ファーム」及び／又は「クラスタ」を使用しても良い。
【００４９】
ここで図９を参照すると、いくつかの実施形態による方法９００が示される。いくつかの実施形態では、方法９００は、本明細書中に記載されるいずれのシステム及び／又はいずれのシステムコンポーネントによって、及び／又は本明細書中に記載されるいずれのシステム及び／又はいずれのシステムコンポーネントを使用することによって実施しても良い。本明細書中に記載される流れ図は動作の固定順序を必ずしも意味するものではなく、実施形態は実施可能ないかなる順序で実施されても良い。本明細書中に記載されるいずれの方法もハードウェア、ソフトウェア（マイクロコードを含む）、ファームウェア、手動手段又はそれらの任意の組み合わせによって実施されても良いことに留意されたい。例えば、記憶媒体はマシンによって実施されると本明細書中に記載される実施形態のいずれかに従う実行に至る命令を記憶しても良い。
【００５０】
いくつかの実施形態では、方法９００は、９０２において、本明細書中に記載される実施形態のいずれかに従い水タービンを配置することによって開始しても良い。いくつかの実施形態によれば、水タービンは、少なくとも部分的に水タービンのドラムに水を充填することによって配置される。いくつかの実施形態では、自然な浮力及びマグヌス／サボニウス効果の両方により、水タービンが配置された深さに留まっても良い。
【００５１】
方法９００は、いくつかの実施形態によれば、９０４において、係留式水タービンによって発生する電気エネルギーを受け取ることによって継続しても良い。水タービンは、電気エネルギーを発生させるための１つ又は複数のジェネレータを駆動するために、例えば、水平軸線を中心に回転しても良い及び／又はスピンしても良い。いくつかの実施形態では、電気エネルギーは、基地局、建物、構造物（例えば、橋、塔及び／又は他の構造物）及び／又は車両（例えば、船、航空機、列車及び／又は他の車両）などのデバイス、実体及び／又は他の物体によって受け取られる。いくつかの実施形態では、（例えば、９０２において）水タービンの配置を促進した、実施した、及び／又はそうでなければ水タービンの配置と関連した同じ実体及び／又はデバイスが電気エネルギーを受け取っても良い。いくつかの実施形態によれば、電気エネルギーは、利用されても、転換されても、変換されても、保存されても及び／又はそうでなければ管理されても良い。水タービンから受け取った電気直流エネルギーは、例えば、交流電気エネルギーに変換されても転換されても良い、及び／又は１つ又は複数のバッテリ又はバッテリバンクに保存される。
【００５２】
いくつかの実施形態によれば、方法９００は、９０６において、１つ又は複数の電気デバイスの電源供給に使用するために電気エネルギーを送ることによって継続しても良い。電気エネルギーは、例えば、（例えば、９０２における）水タービンの配置に関連する、及び／又は（例えば、９０４における）水タービンからのエネルギーの受け取りに関連するデバイス、物体及び／又は実体の地域の１つ又は複数の電気デバイスに伝送されても良い。
【００５３】
いくつかの実施形態では、電気エネルギーは、同様に又は代替的に、他の電気デバイスに電源を供給するために、及び／又は他の電気デバイスの電源供給を促進するために伝送されても良い。例えば、電気エネルギーが（例えば、より大型の水タービンによって及び／又は水タービンのクラスタによって）電力グリッドに伝送される場合、電気エネルギーを、種々の電気デバイス（例えば、種々の家庭及び／又は事業所）に電源を供給するためにグリッドにより使用される電気エネルギーのプールに単に追加しても良い。例えば、図１０は、いくつかの実施形態による、トラック１０２０により運搬されても良い商用サイズの水ロータ１０１０を示す１０００。単に例として、ロータは１７フィートの幅であっても良く、且つ５フィート又は６フィートの直径を有するサイドディスクを有しても良い。
【００５４】
他の実施形態によれば、ハイカー、ボート運転者、住宅所有者及び／又は他の実体又は個人は、例えば、１つ又は複数のキャンプ用、ボート用及び／又は住宅用電気デバイスに電源を供給するために小型の水タービンを利用しても良い。例えば、図１１は、いくつかの実施形態による、水体の表面１１２０下に沈められた水ロータ１１１０を示す１１００。特に、水ロータ１１１０は、バッテリ１１４０に電源を供給するために水上操作台１１３０に取り付けられる。
【００５５】
いくつかの実施形態によれば、水タービンによって生成される電気エネルギーは複数の消費者に販売されても、取引されても、及び／又はそうでなければ提供されても良い。いくつかの実施形態では、電気エネルギーの消費者は、例えば、電気エネルギーを使用して種々の電気デバイスに電源を供給しても良い。いくつかの実施形態では、電気エネルギーには、水タービン及び／又はそれにより電気エネルギーが生成される方法の再生可能な及び／又は環境調和型の性質に関連するインセンティブ及び／又は他の利益が伴う。消費者は割増金を支払っても良く、及び／又はそうでなければ、例えば、水タービンによって生成されたエネルギー（及び／又は水タービンによって生成された電気エネルギーを示すエネルギー）の一部又は全てを使用することを特に選択しても良い。いくつかの実施形態によれば、水タービン及び／又はそこから生成された「グリーン」電気エネルギーの使用に他の固有の利点及び又は外部性が関連しても良い。
【００５６】
図１２は、いくつかの実施形態によるサイドジェネレータを有する水タービンの正面図１２００である。ベーン１２２０、１２２２が水の流れによって押されるとアクスル１２１０が動作しても良い。アクスル１２１０の各側に配置された一対のジェネレータ１２７０は、磁石１２７２及び静止した固定コイル１２７４を含む。磁石１２７２がコイル１２７４を越えて移動すると電流が生成される。本明細書中に記載される実施形態に多くの変形及び／又は実装を施しても良いことに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態によれば、ベーンは沈められたドラムに取り付けられても良い（故に、沈められたドラムを回転させる）。他の実施形態においては、ベーンは回転しても良いが、沈められたドラムは回転しない。いくつかの実施形態によれば、ジェネレータ１２７０は可動磁石のリムを使用しないが、実際には、静止コイル１２７４の各側においてリムに取り付けられた磁石１２７２の２つのディスクを使用する。そのような手法は、増加した直径のジェネレータを提供しても良く、且つ駆動される羽根１２２０、１２２２に対する水圧荷重を抑制するように動作しても良い。ジェネレータ１２７０は金属製又はファイバーグラス製ケーシング内に収容しても良い。
【００５７】
他の実施形態によれば、単一のジェネレータを水ロータの中心に配置しても良い。例えば、図１３は、いくつかの実施形態による、中心ジェネレータ１３７０を有する水タービンの正面図１３００である。前述と同様、アクスル１３１０はベーン１３２０、１３２２が水の流れによって押されると動作しても良い。アクスル１３１０の中央に配置されたジェネレータ１３７０は磁石１３７２及び静止した固定コイル１３７４を含む。磁石１３７２がコイル１３７４を越えて移動すると電流が生成される。この実施形態においては、２つの外側ディスクは様式化した浮力付属物を含んでも良く、中心コア「静的」アクスルは、磁石が周りを回転するスポークを保持する静止電機子又は「コイル」に取り付けられた大型チューブ（中実ではない）であっても良い。中心アクスル１３１０は内部ドラムの中心の一部であるチューブ内においてドラム内の中央に配置されても良く、コアチューブがドラムの内部の一部として側方に端から端に配置されている。ドラムチューブは、例えば、界面又は摩擦を形成しないように静的アクスルよりも大きくても良い。ジェネレータのポッド又はディスクを外部要素（即ち水）から密閉するベアリングを提供しても良い。
【００５８】
そのようなロータは、非常に低いＲＰＭで電気効率を生成することが可能な中心大型ディスクジェネレータ１３７０を備えた２０ｋＷのジェネレータシステムを提供しても良い。この種のジェネレータ１３７０は、わずか１つの可動部を有する（外部ドラム及び磁石であり、それらは回転して静的コイルを備えた固定式中心スポーク電機子を越える）。システムを、例えば、ロータを水面下の最大流れ速度の深さに懸吊した状態で河床にしっかりと固定しても良い。電力は、従って、使用者地域に海底ケーブルにより伝導されても良い。そのようなシステムは、いくつかの実施形態によれば、完全に可搬式であっても良く、且つ標準的なトラックトレーラー内に又は上に取り付けるように設計しても良い。
【００５９】
図１４は、いくつかの実施形態による種々の水速度における潜在的発電１４００を示す。この場合、２００平方フィート（例えば、１０フィートは２０フィート）の受水面積又は正面面積について述べると、４ｍｐｈの流れ速度において、本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は約２０ｋＷを発生しても良いことに留意されたい。グラフに示されるように、流れ速度が増加するにつれて電力出力は増加しても良い。いくつかの実施形態は、ゆっくりと動く流れの中にある間、固定されたボートに動力を提供しても良い「ボート運転者の回転フェンダ」の水ロータを含む比較的小さな消費者使用ユニットを提供しても良いことに留意されたい。水が自動的に充填され、流れの中において回転を開始する折り畳み可能なデバイスを流れの中に投下しても良い。「受水面積」当たりの電力出力は高ＣｏＰを示すデバイスのサイズに線形で増加する又は減少する出力に比例して増加することに留意されたい。
【００６０】
本明細書中に記載されるいくつかの実施形態は単に説明のためである。当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく本明細書中に記載される実施形態の種々の代替形態を作製しても良いことに留意されたい。例えば、本明細書中には単一水ロータを配置する例を記載したが、実施形態は、水平又は垂直に並んだロータ、並列又は連続的なセットのロータ、及び／又は２Ｄ又は３Ｄマトリックスのロータを含む水ロータの群として配置されうることに留意されたい。更に、いくつかの実施形態は、（例えば、主として本明細書中に記載される実質的に水平の代わりに）海底に実質的に垂直に配向される水ロータを提供しても良いことに留意されたい。つまり、実施形態は、水流に面して配向される限りは水平もしくは垂直に、又はその間のいずれかで使用されても良い使用されても良い。例えば、水ロータは比較的浅い水中等においてロータが「積み重なる」状態においてその側部で立つ場合に（例えば、面角及び正面受水面積が本明細書中の記載と合致する限りは）動作しても良い。当業者であれば、また、この記載から、特許請求の範囲のみによって限定される修正形態及び変更形態を用いて他の実施形態を実施しても良いことを理解しよう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2019152212000001.pdf