潮汐流能量转换系统转让专利
申请号 : CN200680046397.1
文献号 : CN101326361B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 西奥·德瓦尼
申请人 : 西奥·德瓦尼
摘要 :
本发明涉及一种用于将潮汐能转换成电能的能量转换系统，该系统包括可越过水体展开的屏障(112)，所述屏障包括上部和下部缆绳的闭合环(124)，在两闭合环之间固定有适于实现缆绳围绕闭合环移动的一系列的帆状物阵列，该运动通过形成该系统的一部分的一个或多个换能器而转换成电能。
权利要求 :
1.一种用于利用来自水体的潮汐能的能量转换系统，所述系统包括屏障和换能器，所述屏障可在所述水体的至少一部分以下和横穿所述水体的至少一部分展开，而所述换能器联接到所述屏障以在使用时便于将施加在所述屏障上的潮汐压力转换成电能，其中所述屏障包括至少一个帆状物阵列，所述帆状物阵列包括相对彼此固定并总体呈平行间隔关系的多个帆状物，所述屏障还包括其上固定有各帆状物的至少一个支承件，所述至少一个支承件与所述换能器联接，所述阵列铰接安装到所述支承件上。
2.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述屏障适于沿基本上横向于潮汐在水体中流动的方向的方向移动。
3.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，各帆状物包括基本上刚性的框架。
4.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，各帆状物的构造适于使所述系统的工作与所述潮汐流动的方向无关。
5.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述支承件包括上部缆绳和下部缆绳。
6.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述帆状物阵列包括适于实现帆状物相对于潮汐流动方向的所要求的排列的调整装置。
7.如权利要求6所述的能量转换系统，其特征在于，所述调整装置包括使用时位于所述阵列的下游侧的叶片。
8.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述帆状物阵列围绕使用时对准所述阵列的压力中心的轴线铰接地安装到所述支承件上。
9.如权利要求8所述的能量转换系统，其特征在于，所述帆状物阵列围绕所述轴线质量平衡。
10.如权利要求5所述的能量转换系统，其特征在于，所述上部缆绳和下部缆绳各包括闭合环。
11.如权利要求10所述的能量转换系统，其特征在于，在所述屏障的各侧包括引导装置，所述引导装置分别限定限制所述上部和下部缆绳沿其移动的反向路径。
12.如权利要求11所述的能量转换系统，其特征在于，所述引导装置联接到所述换能器。
13.如权利要求11或12所述的能量转换系统，其特征在于，所述引导装置包括引导轮的阵列，至少一个引导轮由相应的所述上部缆绳或下部缆绳驱动，所述至少一个引导轮联接到所述换能器。
14.如权利要求13所述的能量转换系统，其特征在于，所述各引导轮成对设置以间隔关系安装在相应轴上。
15.如权利要求6或7所述的能量转换系统，其特征在于，所述帆状物阵列包括用于在第一位置和第二位置之间转换所述相应调整装置的定向的装置。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种能量转换系统，且尤其涉及一种适于将潮汐能转换成电能的能量转换系统。
背景技术
可持续供给的能量已经成为全世界发电的重要部分。但是，至今，它仅占所产生电能的一小部分，但正在增长之中。爱尔兰按照京都议定书也关注发展其可再生的能量生产，并已实施了很多方案，而且，在将来还会有更多计划。
作用在我们地球上的主要的力是由月球施加的引力，该引力小于太阳的引力，且尤其施加在我们地球的海洋上。随着我们地球的自转该引力每天将数十亿加仑的水移动两次，通常称为潮汐流。数十年间人们在已有足够高的潮汐水头足以保证形成横过河口港湾等的潮汐堰的地方利用这种能量。当潮汐全满的时候，通往该堰的大门关闭，而水经过涡轮以产生电能。但是，该系统仅在所产生的能量可抵消建造堰坝的基本成本时才是经济可行的。
作用在我们地球上的主要的力是由月球施加的引力，该引力小于太阳的引力，且尤其施加在我们地球的海洋上。随着我们地球的自转该引力每天将数十亿加仑的水移动两次，通常称为潮汐流。数十年间人们在已有足够高的潮汐水头足以保证形成横过河口港湾等的潮汐堰的地方利用这种能量。当潮汐全满的时候，通往该堰的大门关闭，而水经过涡轮以产生电能。但是，该系统仅在所产生的能量可抵消建造堰坝的基本成本时才是经济可行的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于从水体的潮汐运动来产生电能的能量转换系统，该系统不会显著影响易损毁的海岸和河口生态系统。
本发明的另一目的是提供一种由水体的潮汐运动来作为动力的能量转换系统，该系统不会导致或需要淹没周围陆地，也不会显著改变当地的潮汐状态。
本发明的又一目的是提供一种从水体的潮汐运动产生电能的能量转换系统，该系统可进行大规模推广，来产生相当大量的电能。
因此，本发明提供一种用于利用来自水体的潮汐能的能量转换系统，所述系统包括屏障和换能器，所述屏障可在所述水体的至少一部分以下和横穿所述水体的至少一部分展开，而所述换能器联接到所述屏障以在使用时便于将施加在所述屏障上的潮汐压力转换成电能，其中所述屏障包括至少一个帆状物阵列，所述帆状物阵列包括相对彼此固定并总体呈平行间隔关系的多个帆状物，所述屏障还包括其上固定有各帆状物的至少一个支承件，所述至少一个支承件与所述换能器联接，所述阵列铰接安装到所述支承件上。
较佳的是，该屏障包括至少一个帆状物，适于沿基本上横向于潮汐在水体中流动的方向的方向移动。
较佳的是，各帆状物包括基本上刚性的框架。
较佳的是，各帆状物的构造适于使系统的功能与潮汐流动的方向无关。
较佳的是，支承件包括上部缆绳和下部缆绳。
较佳的是，各帆状物阵列包括适于实现各帆状物相对于潮汐流动方向的所要求的排列的调整装置。
较佳的是，该调整装置包括使用时位于阵列的下游侧的叶片。
较佳的是，各阵列围绕使用时基本上对应于阵列的压力中心的轴线铰接地安装到所述支承件上或各支承件上。
较佳的是，各阵列围绕轴线铰接地安装到所述支承件或各支承件上，该阵列围绕轴线质量平衡。
较佳的是，上部和下部缆绳各包括闭合环。
较佳的是，该系统在屏障的各侧包括引导装置，引导装置分别限定限制上部和下部缆绳沿其移动的反向路径。
较佳的是，各引导装置联接到换能器。
较佳的是，各引导装置包括引导轮的阵列，至少一个引导轮由相应的上部缆绳或下部缆绳驱动，所述至少一个引导轮联接到换能器。
较佳的是，各引导轮成对设置以间隔关系安装在相应轴上。
较佳的是，各帆状物阵列包括用于在第一位置和第二位置之间转换所述相应调整装置的定向的装置。
本文所使用的术语“屏障”意思是指可横穿作用在其上的一段水设置的帆状物等的阵列，而并不表示防止水物理穿过的屏障。
本文所使用的术语“帆状物”意思是指当放入诸如潮汐水流之类的流体流中时能够产生推力的任何表面。
本文所使用的术语“铰接地”意思是指将一个部件安装到另一部件上使得两部件能够相对于彼此铰接或运动的方法，而并不表示限制于包括实际铰链的连接。
本文所使用的术语“质量平衡”意思是指枢转地围绕轴线安装的部件或装置的重量围绕轴线分布成部件在该轴线上平衡。
本发明的另一目的是提供一种由水体的潮汐运动来作为动力的能量转换系统，该系统不会导致或需要淹没周围陆地，也不会显著改变当地的潮汐状态。
本发明的又一目的是提供一种从水体的潮汐运动产生电能的能量转换系统，该系统可进行大规模推广，来产生相当大量的电能。
因此，本发明提供一种用于利用来自水体的潮汐能的能量转换系统，所述系统包括屏障和换能器，所述屏障可在所述水体的至少一部分以下和横穿所述水体的至少一部分展开，而所述换能器联接到所述屏障以在使用时便于将施加在所述屏障上的潮汐压力转换成电能，其中所述屏障包括至少一个帆状物阵列，所述帆状物阵列包括相对彼此固定并总体呈平行间隔关系的多个帆状物，所述屏障还包括其上固定有各帆状物的至少一个支承件，所述至少一个支承件与所述换能器联接，所述阵列铰接安装到所述支承件上。
较佳的是，该屏障包括至少一个帆状物，适于沿基本上横向于潮汐在水体中流动的方向的方向移动。
较佳的是，各帆状物包括基本上刚性的框架。
较佳的是，各帆状物的构造适于使系统的功能与潮汐流动的方向无关。
较佳的是，支承件包括上部缆绳和下部缆绳。
较佳的是，各帆状物阵列包括适于实现各帆状物相对于潮汐流动方向的所要求的排列的调整装置。
较佳的是，该调整装置包括使用时位于阵列的下游侧的叶片。
较佳的是，各阵列围绕使用时基本上对应于阵列的压力中心的轴线铰接地安装到所述支承件上或各支承件上。
较佳的是，各阵列围绕轴线铰接地安装到所述支承件或各支承件上，该阵列围绕轴线质量平衡。
较佳的是，上部和下部缆绳各包括闭合环。
较佳的是，该系统在屏障的各侧包括引导装置，引导装置分别限定限制上部和下部缆绳沿其移动的反向路径。
较佳的是，各引导装置联接到换能器。
较佳的是，各引导装置包括引导轮的阵列，至少一个引导轮由相应的上部缆绳或下部缆绳驱动，所述至少一个引导轮联接到换能器。
较佳的是，各引导轮成对设置以间隔关系安装在相应轴上。
较佳的是，各帆状物阵列包括用于在第一位置和第二位置之间转换所述相应调整装置的定向的装置。
本文所使用的术语“屏障”意思是指可横穿作用在其上的一段水设置的帆状物等的阵列，而并不表示防止水物理穿过的屏障。
本文所使用的术语“帆状物”意思是指当放入诸如潮汐水流之类的流体流中时能够产生推力的任何表面。
本文所使用的术语“铰接地”意思是指将一个部件安装到另一部件上使得两部件能够相对于彼此铰接或运动的方法，而并不表示限制于包括实际铰链的连接。
本文所使用的术语“质量平衡”意思是指枢转地围绕轴线安装的部件或装置的重量围绕轴线分布成部件在该轴线上平衡。
附图说明
现将参照附图对本发明进行描述，附图中：
图1a-c示出根据本发明的能量转换系统的第一实施例在运行的各阶段的示意性侧视图，
图2示出形成图1中所示系统的一部分的屏障的示意性平面图；
图3a示出潮汐沿第一方向作用时图1和图2的能量转换系统的示意性平面图；
图3b示出潮汐沿与第一方向相反的第二方向作用时图3a的能量转换系统的示意性平面图；
图4示出形成图2的屏障的一部分的帆状物的示意性正视图；
图5示出可形成图2的屏障的一部分的替代性帆状物的示意性正视图；
图6示出形成本发明的第一实施例的能量转换系统的一部分的一对换能器的示意性平面图；
图7示出图6的换能器的示意性正视图；
图8示出形成根据本发明的能量转换系统的第二实施例的一部分的屏障的立体图；
图9示出图8所示屏障的示意性平面图；
图10示出形成图8和9中所示屏障的一部分的支承组件；
图11A和11B各示出本发明的能量转换系统的第二实施例的示意性平面图；
图12示出图8的屏障的一侧的一部分的立体图，示出形成能量转换系统的第二实施例的一部分的引导装置和换能器；
图13示出在第一位置的、形成图8的屏障的一部分的调整装置；
图14示出刚移入第二位置的图13的调整装置；以及
图15示出也在第二位置但从图14的位置稍微向前的图14的调整装置。
图1a-c示出根据本发明的能量转换系统的第一实施例在运行的各阶段的示意性侧视图，
图2示出形成图1中所示系统的一部分的屏障的示意性平面图；
图3a示出潮汐沿第一方向作用时图1和图2的能量转换系统的示意性平面图；
图3b示出潮汐沿与第一方向相反的第二方向作用时图3a的能量转换系统的示意性平面图；
图4示出形成图2的屏障的一部分的帆状物的示意性正视图；
图5示出可形成图2的屏障的一部分的替代性帆状物的示意性正视图；
图6示出形成本发明的第一实施例的能量转换系统的一部分的一对换能器的示意性平面图；
图7示出图6的换能器的示意性正视图；
图8示出形成根据本发明的能量转换系统的第二实施例的一部分的屏障的立体图；
图9示出图8所示屏障的示意性平面图；
图10示出形成图8和9中所示屏障的一部分的支承组件；
图11A和11B各示出本发明的能量转换系统的第二实施例的示意性平面图；
图12示出图8的屏障的一侧的一部分的立体图，示出形成能量转换系统的第二实施例的一部分的引导装置和换能器；
图13示出在第一位置的、形成图8的屏障的一部分的调整装置；
图14示出刚移入第二位置的图13的调整装置；以及
图15示出也在第二位置但从图14的位置稍微向前的图14的调整装置。
具体实施方式
现参照附图中的图1至7，示出了总体以标号10表示的能量转换系统的第一实施例，用于将潮汐能转换成电能。系统10包括使用时横穿水体18悬挂并在水体18下方的屏障12，在所示实施例中，水体18位于通道16内。屏障12较佳地能够如此后详细描述的那样大体横穿通道16的宽度以使系统10的功效最大。屏障12在两端联接到一对换能器14，如图6和7所示，该换能器14较佳地是在通道16的两侧置于地面，并位于专门建造的壳体34内。该系统10适于又如下文所更详细描述的那样通过屏障12和可操作地与其关联的换能器14将来自水体18的潮汐能转换成电能。
因此，尤其参见附图中的图1和2，屏障12在所示实施例中由多个帆状物20形成，各安装在相应支承框架22上，各帆状物20由具有适当特性的材料制成。由于屏障12通常浸入盐水中，且因此帆状物20也浸入盐水中并在使用时经受相当大的力，较佳的是各帆状物20由具有必要强度、柔性和非污染特性的材料制成。这种材料的实例是芳族聚酰胺、聚合物、碳纤维、100％尼龙等。屏障12由上部缆绳24和下部缆绳26形式的支承件形成框架，两缆绳较佳地由钢编织物或任何其它合适的同等物制成。上部和下部缆绳24、26与下文将描述的各种附加构件组合用于保持屏障12的所想要的构造和定向，并在使用时实现将作用在屏障12上的力有效地传递给换能器14，如下文将描述的那样。
为了确保屏障12保持悬挂在通道16内且不下沉，将多个浮标28沿上部缆绳24的长度固定到上部缆绳上。除了下部缆绳26之外，屏障12的重量确保屏障12保持在基本上竖直定向。但是，根据系统10的运行状态，可将其它压载物(未示出)固定到下部缆绳26上，或替代地固定到屏障12本身上。各浮标28通过系带30固定到上部缆绳24上，系带30在所示实施例中约10米长，使屏障12能够位于水体18表面以下10米深的位置。因此，这确保大多数的船只(未示出)可在屏障12上通过而不与其发生干涉。因此，由于屏障12还固定到各对置于地面的换能器14，所以屏障12伸展横穿通道16以受到水体18的潮汐流的作用。
因此，参照图2，由于潮汐沿箭头A的方向前进，由于作用在各帆状物20上的水压力，所述屏障12的各帆状物20被迫沿所述方向向外弯折，相应的框架22将各帆状物20沿该弯折定向固定。各框架22较佳地以相对于潮汐流方向约45°的角度设置，尽管该角当然会根据能量转换系统10的运行状态和要求而变化。
因此应当理解，各帆状物20的作用就像船的帆(未示出)，产生横向于潮汐流方向的力，在图2中由箭头B表示。该力将整个屏障12沿箭头B的方向拖曳，该阶段在图1中示出。图1a示出潮汐开始流动时屏障12的位置，图1b示出屏障横穿通道16一半，且图1c示出屏障到达通道16的远侧，这时潮汐开始转向。由于从屏障12移动离开的换能器14拉出附加长度的上部缆绳24和下部缆绳26来促进横穿通道16的移动。由此由屏障12沿箭头B方向产生的力通过相应的换能器14转换成电能，如此后所描述的那样。在屏障12的相对侧，从而在上部缆绳24和下部缆绳26上产生的松弛被屏障12所移向的换能器14所收起，还如下文将描述的那样，由此防止屏障12漂离而与潮汐流的方向横向对齐，如图2中的箭头A所示。但是，如图3a所示，由于施加在屏障12上的力，屏障12稍微弯弓。当然较佳的是将该弯弓保持到最小，以保持屏障12相对于潮汐流的方向的横向定向。
一旦潮汐流的方向反向(约每6小时发生一次)，则各帆状物20由于其灵活性被迫沿相反方向弯折出，且框架22的固定特性支承各帆状物。由于框架22较佳地处于相对于潮汐流方向约45°的角，所以各帆状物20会具有大约相同的构造和定向，与潮汐流的方向无关。一旦潮汐流反向，图1a-c所示的阶段会相反，屏障向后行进从右向左横穿通道16。参见图3b，由于由此经受的拖曳，屏障12和上部和下部缆绳24、26会因此稍微沿相反方向弯折。为了便于屏障12的该反向行进，在屏障12各侧上的换能器14的运行必须也相反，如此后将描述的那样。
为了在每次屏障12横向横穿通道16期间产生最大的电能，较佳的是屏障12横穿通道16尽可能行进最大距离。这通过改变形成屏障12的多个帆状物20的数量和尺寸来实现。很明显帆状物20的数量越多，由屏障12产生的力就会越大，且因此会产生更多电能。参见图4和5，可改变帆状物20的形状，并因此改变围绕的框架22的形状以赋予系统10以所要求的运行性能。很明显，帆状物20越大，产生的力就越大，而且产生的拖曳力越大，且因此屏障12沿潮汐流方向弯折。各帆状物20较佳地通过多个紧固件32可拆开地固定到相应框架22上，由此能够修理或更换损坏的帆状物20。
现参见图6和7，现将描述将由屏障12所产生的力转换成电能的一种方法。因此，在屏障12的两侧上，上部缆绳24和下部缆绳26各联接到相应换能器14，两换能器14的构造和运行相同。因此只描述换能器14之一的构造和运行就足够了，在该情况下是上部缆绳24所联接的换能器14。每对换能器14位于适当的壳体34内，如上所述。换能器14的主要部件是鼓状物36，围绕该鼓状物36围绕和固定有一段上部缆绳24。鼓状物36安装到轴线38上，鼓状物36的一侧连接到齿轮箱40。齿轮箱40串联到第二齿轮箱42，第二齿轮箱42又串联到发电机44上，该发电机44直接连接到国家电网，或适当的存储设备(未示出)。当然应当理解可用单个齿轮箱(未示出)来代替齿轮箱40和第二齿轮箱42，也可以是任何其它适当的同等物。
因此，当屏障12开始横越通道16时，将上部缆绳24(和连接到相邻换能器14的下部缆绳26)拉出壳体34，且因此鼓状物36开始在其轴线38上转动。但是，由于当屏障12横越通道16时屏障12的速度低，鼓状物36的转动相对较慢，且这就是其上连接由齿轮箱40的原因。因此，由于当上部缆绳24从鼓状物36向外拉时鼓状物36转动，齿轮箱40会使第二齿轮箱42高速运行，这又驱动发电机44产生电能。
当潮汐流的方向反向时，屏障12的相对侧上的这对换能器14就开始如上所述产生电能，同时必须使用屏障12向其行进的一对换能器14来收起上部缆绳24和下部缆绳26上的松弛。为了实现收起该松弛，各换能器14还包括电动机46(未在图6和7的右侧换能器14上示出)，在所示实施例中，电动机46安装在鼓状物36的相反侧上。电动机46用于使鼓状物36的转动反向，且因此卷起缆绳24、26上的松弛。由于换能器14，且尤其是鼓状物36所经受的高载荷，各鼓状物36较佳地通过框架48或适当的同等物固定到地上。应当理解，在将缆绳24、26卷回到相应鼓状物36上时，会消耗能量，但所述能量消耗远小于由系统10所产生的能量，因此由系统10产生的净能量是正的。
还应当理解，由于缆绳24、26从相应换能器14馈送出来，所以附加浮标28应当自动连接到缆绳上以保持屏障12在横越通道16时处于正确深度。这可以任何常规方式来实现。
现参见附图中的图8-15，示出了能量转换系统的第二实施例，总体以标号110表示，其也适于将潮汐能转换成电能。在该第二实施例中，类似的部件用类似的标号相一致地表示，除非另有说明，都具有类似的功能。与第一实施例一样，系统110包括使用时横穿水体118悬挂并在水体118下方的屏障112，水体118位于通道116内或类似的适合的位置。
参见图11A，示出系统110有沿箭头A表示的沿第一方向流动的潮汐流过，而图11B示出系统110有沿相反方向的潮汐流过。屏障112由上部缆绳124和下部缆绳126(图11中未示出)形成闭合环，在屏障112的两侧具有端部70，在该端部处缆绳124、126的路径反向基本上180度，如下文将详细描述的那样。在上部和下部缆绳124、126之间串联安装有多个帆状物阵列119(图11中未示出)，这些帆状物阵列适于如下文将详细描述的那样移动缆绳124、126横穿通道来发电。该系统110还如下文将描述的那样设置成仅围绕由此限定的闭和路径沿一个方向移动，与潮汐流的方向无关。
在所示实施例中，各端部70较佳地置于地上，尽管应当理解可将端部70移入水体118内，尽管这会缩短屏障112的作业长度，并会在系统10最初布置时产生相当多的困难。因此，较佳的是，各端部70置于地上，但较佳地位于在通道116的各端切入岸边、并与水体118流体连通的、充满水的通道内。然后该设置不需要将上部和下部缆绳124、126抬出水体118以从水体118转移到其任一侧的岸上。因此系统110不需要花费劳动将各帆状物阵列119和承载帆状物阵列的缆绳124、126带出水体118以横越各端部70。此外，通过将上部缆绳124和下部缆绳126保持在水中，屏障112的有效重量降低，且因此缆绳124、126的强度可相应选择成降低所要求的强度，且因此减轻缆绳124、126的重量。各端部70较佳地具有500米至1千米之间的直径或跨度，尽管当然可改变该尺寸以适应屏障112横穿其展开的水体118的具体要求。
具体参见图8和12，屏障112包括至少一个、且较佳地是多个帆状物阵列119(图11中未示出)，各阵列119包括多个帆状物120，各帆状物也较佳地由任何适当的材料制成，例如基于芳族聚酰胺纤维的织物、聚合物、碳纤维或尼龙等。各帆状物120固定在基本上刚性的框架122内，且整个阵列119可枢转地安装在上部缆绳124和下部缆绳126之间，如下文将更详细地描述那样。屏障112较佳地包括横越屏障112的长度串联设置在上部缆绳124和下部缆绳126之间的大量帆状物阵列119。
在所示实施例的阵列119内设有多个(总数五个)帆状物20，但可以是更多或更少的数量，通过基本上刚性的横穿件60相对彼此固定且彼此基本上相互平行。当然可使用任何其它方法来将帆状物120固定到所示位置。横穿件60通过任何适当的方法(例如焊接)固定到各框架122上。帆状物阵列119还包括可枢转地安装在上部缆绳124和下部缆绳126之间并通过相应框架122刚性地固定到中心帆状物120上的轴62。尽管示出62为从上部缆绳124向下部缆绳126连续延伸，但较佳地是在中心帆状物120的区域中断或断开一段，从而使帆状物能够沿任一方向不受阻碍的弯折。因此，实际上轴62较佳的是两根短轴(未示出)的形式，一根固定在中心框架122的最上端位置和上部缆绳124之间，另一根固定在中心框架122的最下端位置和下部缆绳126之间。
参见图10，可以看出，轴62通过夹到上部缆绳124上的适当轴承64铰接地安装到上部电缆124。在轴62和下部缆绳126之间设有相同的设置。这样，应当理解帆状物阵列119能够围绕由轴62限定的轴线枢转，从而改变相对于由图8中箭头A表示的潮汐流方向的攻角。
各帆状物阵列119还包括位于上部缆绳124下方并基本上在帆状物120上方的叶片66的形式的调整装置。使用时，叶片66位于阵列119的下游侧，尽管在使用时能够将叶片设置在阵列119的上游侧。叶片66通过一对撑杆68固定到轴62上。当然叶片66可固定到中心框架122或横穿件60上。但较佳的是，叶片66不直接位于帆状物20的后面，以确保叶片66受到主潮汐流、而不是流经帆状物120之间的流动的控制。尽管在图8和12中示出最下部撑杆68在上述中心框架122的最下端下方的位置处连接到轴62，但轴62较佳地在帆状物120的区域断开一段。因此实际上最下部撑杆68可稍微位于所示位置上方，并具体在轴62的中心框架122的最上端上方的位置处。
具体参见图9，该图示意性示出了图8中所示的阵列119，可以看出叶片66以与各帆状物120的弦线成特定角度设置在竖直平面上，所有帆状物都基本上平行。由于此后将详细描述的原因，当帆状物阵列119在潮汐流中展开时，自调整叶片66会自身平行于潮汐流方向A对齐。精心设计的叶片66相对于帆状物120倾斜从而使叶片66平行于潮汐流对齐，帆状物120就以相对于潮汐流方向A的最优攻角设置。本发明中的最优攻角是使帆状物120沿箭头B方向产生最大力的角。由于各阵列119围绕轴62的静态质量平衡、以及各阵列119的压力的中心位置基本上对准在轴62上，所以这个定向是可以形成的。通过静态质量平衡，这就意味着阵列119的重量围绕轴线62分布成阵列119围绕该轴线平衡。换言之，阵列119的重心基本上位于轴线62上，或足以靠近该轴线，从而可实现下述所要求的结果。
对于特定攻角(在该情况下是最优攻角)，可通过改变各帆状物120的吃水深度或曲率来操作阵列119的压力重心的位置。因此，各帆状物120设计成当如图9所示在潮汐的作用下拉紧时，具有将总体阵列119的压力重心设置成与轴62对准的翼形型面。在本发明中，通过将帆状物120的压力重心与轴62对准，并在中心帆状物120或轴62的两侧上设置同等数量的帆状物120来实现。
由于阵列119围绕轴62静态质量平衡，且阵列119的压力中心位于轴62上，在使用时能够用相对小的力使阵列119在轴62上转动。因此，如果叶片66设置成不与潮汐流方向A平行对齐，由潮汐流施加在叶片66上的相对小的力就可转动阵列119，直到叶片66平行于潮汐流方向A为止。在该定向上，各帆状物120处于相对于潮汐流A的最优攻角。由于以上设计，相对小的叶片66能够将各帆状物120保持在位，尽管潮汐作用在各帆状物120上产生大得多的力。
参见图11，可以看出使用时上部和下部缆绳124、126沿潮汐流方向A稍微弯弓，当阵列119(图11中未示出)横越通道116时这会导致各帆状物120的攻角的改变(图11中未示出)。但是，自调整叶片66的设置确保了各帆状物120设置成相对于潮汐流方向A的最优攻角，而与任何一个帆状物阵列119的位置无关。
参见图11和12，系统110包括换能器114，该换能器包括引导轮阵列72形式的引导装置，各引导轮成对安装以间隔关系设置在相应轴74上，上部和下部缆绳124、126由相应引导轮72引导并穿过相应引导轮72。可以看出，屏障112两侧上的端部70基本上由引导轮阵列72限定，在所示实施例的各端部70处设有四对引导轮72，从而限定上部和下部缆绳124、126的反向路径。
至少一个、且较佳的是各轴74驱动齿轮箱76，齿轮箱76可以如图所示直接联接或不直接联接到轴74上。因此，当各帆状物阵列119横移穿过通道116时，上部和下部缆绳124、126会由于与引导轮72接触而驱动引导轮72，且因此驱动轴74，这又驱动齿轮箱76，从该齿轮箱76以常规方式得到动力。可采取措施来降低或消除缆绳124、126和相应引导轮72之间的滑动。例如，可在各引导轮72上设置周界“V型沟槽”，或可对其进行某种形式的表面粗糙化或表面处理。
如上所述，系统110设计成使得屏障112、且更具体地说是上部和下部缆绳124、126总是沿一个方向行进，与潮汐流的方向无关。因此，应当理解当各帆状物阵列119到达一个端部70并围绕该端部行进以从端部70出来沿相反方向行进时，帆状物阵列119本身将反向定向，调整叶片66相对于潮汐流的方向引导各帆状物120，与按要求拖拉各帆状物相反的。但是设置调整叶片66就意味着各帆状物阵列119的作用类似于风标，且因此潮汐水流以类似于风作用在风标上的方式逐渐围绕轴62使帆状物阵列119转动180°，从而正确地面向潮汐流的方向。这同样能够通过使阵列119围绕轴62静态质量平衡、并将阵列119的压力中心对准在轴62上来实现。这样，作用在叶片上的相对缓慢的潮汐流就足以使相应阵列119在轴62上旋转约180°，直到叶片66再相对于潮汐流的方向拖拉各帆状物120为止。
但是，一旦离开相应的端部70，各阵列119必须立即沿与平行于屏障112或屏障112上游部分的阵列119相反的方向行进横穿通道116，且因此各帆状物120必须采取不同的最优攻角。实际上屏障112下游侧上的阵列119的攻角基本上是屏障112的上游侧上阵列119的攻角的镜像。因此，应当理解，调整叶片66起初处于相对于各帆状物120的弦线的不正确的角度，且如果保持在该角就会导致各帆状物120定向成相对于潮汐流方向的低效率攻角。由于该原因，叶片66可在第一位置和第二位置之间移动，分别如图13和14所示。在第一位置，叶片66设置成阵列119沿一方向横穿通道116有效地行进，而在第二位置，叶片66会使阵列119沿相反方向横穿通道116行进。为了促进在第一和第二位置之间的移动，叶片66可枢转地安装在枢转轴线80上两撑杆68之间，枢转轴线80邻近叶片66的引导边缘82。
较佳的是，例如当阵列119围绕端部70之一行进并围绕轴62转动180°时，叶片66根据需要在第一和第二位置之间自动切换，从而再正确地面向潮汐流的方向。参见图13至15，因此系统110设有可操作地与各阵列119关联的切换装置，该切换装置适于在所述阵列119的定向反向时将调整叶片66正确地定位在第一位置或第二位置。在所示实施例中，该切换装置是从叶片66的引导边缘82突出的弹性可变形臂84的形式，且相应的毗邻件86从相应帆状物阵列119的位置处的上部缆绳124的下侧延伸，其毗邻件86设置在轴62的两侧。该切换装置未在图13至15之外的任何附图中示出。
如图13所示，当阵列119在轴62上从叶片66引导各帆状物120的位置转动到叶片66拖拉各帆状物120的位置，在转动约90°之后，叶片66直接穿过顶部缆绳124下方。同时，臂84与毗邻件86、且具体是其弯曲端88接触，如图13所示。当阵列119继续在轴62上转动时，毗邻件86会首先妨碍臂84前进。这会在叶片66穿过上部缆绳124下方时导致叶片66被迫从图13所示的第一位置到图14所示的第二位置。从该位置，由于阵列119继续转动且因此叶片66移动离开上部缆绳124下方，臂84的弹性会使臂84充分变形以越过毗邻件86的顶端88，如图15所示。在这方面，顶端88的弯曲性质使臂84易于穿过顶端88。阵列119从图15所示的定向继续转动，如上所述，直到叶片66现在切换到第二位置为止，该第二位置与潮汐流的方向平行对齐。这样定位时，各帆状物120会以最优攻角定位以沿箭头B的方向产生最大的力。因此使用时各阵列119的叶片66确保当阵列119横越端部70之一并开始向后行进沿相反方向横穿通道时，该阵列就会自动定向成使各帆状物120处于相对于潮汐流的最优攻角。
此外，当潮汐反向时，例如如图11A和11B所示，由于叶片66的设置，各帆状物阵列119会再受到潮汐的力(类似于风标)以围绕轴62慢慢转动180°。当各阵列119已转过180°来面向来临的潮汐时，叶片66拖拉各帆状物120，叶片66会再处于不正确的定向。但是，如上所述，当阵列119围绕轴62转动期间切换装置84、86经过上部缆绳124下方时，切换装置84、86会纠正调整叶片66的定向。
由于系统110、且尤其是帆状物阵列119的水下应用，较佳的是切换装置84、86是简单且坚固的机械设置，尽管应当理解臂84和毗邻件86可由任何其它功能的同等物来代替。例如，可在轴62和叶片66之间设置某些形式的链接装置(未示出)，该装置适于响应于轴62的转动而使叶片66在第一位置和第二位置之间移动。但是，也可采用任何其它适当的装置。
应当理解，如果需要，可提供一个以上的叶片66，并可改变叶片66的位置来优化其性能，例如通过将叶片66设置在各帆状物120下方，又再确保叶片66受到主潮汐流、而不是流过各帆状物120之间的流动的控制。
也较佳的是，当在第一和第二位置时叶片66经受从该位置移动的阻力，以当相应阵列119横越通道116时将叶片66保持正确的定向。在阵列119直线行进横穿通道116时，该阻力会足以将叶片66保持在位，但在阵列119转动期间当臂84和毗邻件86被迫穿过彼此时克服该阻力。这可以任何适当的方式、例如通过通常使用设置在撑杆68上的球形棘爪来实现，在叶片66的上部和下部边缘上形成有相应的凹陷(未示出)。同样还可使用任何其它适当的、功能上的同等物。
应当理解，第二实施例的帆状物阵列119可与第一实施例的屏障12结合使用来代替各帆状物20。
因此，尤其参见附图中的图1和2，屏障12在所示实施例中由多个帆状物20形成，各安装在相应支承框架22上，各帆状物20由具有适当特性的材料制成。由于屏障12通常浸入盐水中，且因此帆状物20也浸入盐水中并在使用时经受相当大的力，较佳的是各帆状物20由具有必要强度、柔性和非污染特性的材料制成。这种材料的实例是芳族聚酰胺、聚合物、碳纤维、100％尼龙等。屏障12由上部缆绳24和下部缆绳26形式的支承件形成框架，两缆绳较佳地由钢编织物或任何其它合适的同等物制成。上部和下部缆绳24、26与下文将描述的各种附加构件组合用于保持屏障12的所想要的构造和定向，并在使用时实现将作用在屏障12上的力有效地传递给换能器14，如下文将描述的那样。
为了确保屏障12保持悬挂在通道16内且不下沉，将多个浮标28沿上部缆绳24的长度固定到上部缆绳上。除了下部缆绳26之外，屏障12的重量确保屏障12保持在基本上竖直定向。但是，根据系统10的运行状态，可将其它压载物(未示出)固定到下部缆绳26上，或替代地固定到屏障12本身上。各浮标28通过系带30固定到上部缆绳24上，系带30在所示实施例中约10米长，使屏障12能够位于水体18表面以下10米深的位置。因此，这确保大多数的船只(未示出)可在屏障12上通过而不与其发生干涉。因此，由于屏障12还固定到各对置于地面的换能器14，所以屏障12伸展横穿通道16以受到水体18的潮汐流的作用。
因此，参照图2，由于潮汐沿箭头A的方向前进，由于作用在各帆状物20上的水压力，所述屏障12的各帆状物20被迫沿所述方向向外弯折，相应的框架22将各帆状物20沿该弯折定向固定。各框架22较佳地以相对于潮汐流方向约45°的角度设置，尽管该角当然会根据能量转换系统10的运行状态和要求而变化。
因此应当理解，各帆状物20的作用就像船的帆(未示出)，产生横向于潮汐流方向的力，在图2中由箭头B表示。该力将整个屏障12沿箭头B的方向拖曳，该阶段在图1中示出。图1a示出潮汐开始流动时屏障12的位置，图1b示出屏障横穿通道16一半，且图1c示出屏障到达通道16的远侧，这时潮汐开始转向。由于从屏障12移动离开的换能器14拉出附加长度的上部缆绳24和下部缆绳26来促进横穿通道16的移动。由此由屏障12沿箭头B方向产生的力通过相应的换能器14转换成电能，如此后所描述的那样。在屏障12的相对侧，从而在上部缆绳24和下部缆绳26上产生的松弛被屏障12所移向的换能器14所收起，还如下文将描述的那样，由此防止屏障12漂离而与潮汐流的方向横向对齐，如图2中的箭头A所示。但是，如图3a所示，由于施加在屏障12上的力，屏障12稍微弯弓。当然较佳的是将该弯弓保持到最小，以保持屏障12相对于潮汐流的方向的横向定向。
一旦潮汐流的方向反向(约每6小时发生一次)，则各帆状物20由于其灵活性被迫沿相反方向弯折出，且框架22的固定特性支承各帆状物。由于框架22较佳地处于相对于潮汐流方向约45°的角，所以各帆状物20会具有大约相同的构造和定向，与潮汐流的方向无关。一旦潮汐流反向，图1a-c所示的阶段会相反，屏障向后行进从右向左横穿通道16。参见图3b，由于由此经受的拖曳，屏障12和上部和下部缆绳24、26会因此稍微沿相反方向弯折。为了便于屏障12的该反向行进，在屏障12各侧上的换能器14的运行必须也相反，如此后将描述的那样。
为了在每次屏障12横向横穿通道16期间产生最大的电能，较佳的是屏障12横穿通道16尽可能行进最大距离。这通过改变形成屏障12的多个帆状物20的数量和尺寸来实现。很明显帆状物20的数量越多，由屏障12产生的力就会越大，且因此会产生更多电能。参见图4和5，可改变帆状物20的形状，并因此改变围绕的框架22的形状以赋予系统10以所要求的运行性能。很明显，帆状物20越大，产生的力就越大，而且产生的拖曳力越大，且因此屏障12沿潮汐流方向弯折。各帆状物20较佳地通过多个紧固件32可拆开地固定到相应框架22上，由此能够修理或更换损坏的帆状物20。
现参见图6和7，现将描述将由屏障12所产生的力转换成电能的一种方法。因此，在屏障12的两侧上，上部缆绳24和下部缆绳26各联接到相应换能器14，两换能器14的构造和运行相同。因此只描述换能器14之一的构造和运行就足够了，在该情况下是上部缆绳24所联接的换能器14。每对换能器14位于适当的壳体34内，如上所述。换能器14的主要部件是鼓状物36，围绕该鼓状物36围绕和固定有一段上部缆绳24。鼓状物36安装到轴线38上，鼓状物36的一侧连接到齿轮箱40。齿轮箱40串联到第二齿轮箱42，第二齿轮箱42又串联到发电机44上，该发电机44直接连接到国家电网，或适当的存储设备(未示出)。当然应当理解可用单个齿轮箱(未示出)来代替齿轮箱40和第二齿轮箱42，也可以是任何其它适当的同等物。
因此，当屏障12开始横越通道16时，将上部缆绳24(和连接到相邻换能器14的下部缆绳26)拉出壳体34，且因此鼓状物36开始在其轴线38上转动。但是，由于当屏障12横越通道16时屏障12的速度低，鼓状物36的转动相对较慢，且这就是其上连接由齿轮箱40的原因。因此，由于当上部缆绳24从鼓状物36向外拉时鼓状物36转动，齿轮箱40会使第二齿轮箱42高速运行，这又驱动发电机44产生电能。
当潮汐流的方向反向时，屏障12的相对侧上的这对换能器14就开始如上所述产生电能，同时必须使用屏障12向其行进的一对换能器14来收起上部缆绳24和下部缆绳26上的松弛。为了实现收起该松弛，各换能器14还包括电动机46(未在图6和7的右侧换能器14上示出)，在所示实施例中，电动机46安装在鼓状物36的相反侧上。电动机46用于使鼓状物36的转动反向，且因此卷起缆绳24、26上的松弛。由于换能器14，且尤其是鼓状物36所经受的高载荷，各鼓状物36较佳地通过框架48或适当的同等物固定到地上。应当理解，在将缆绳24、26卷回到相应鼓状物36上时，会消耗能量，但所述能量消耗远小于由系统10所产生的能量，因此由系统10产生的净能量是正的。
还应当理解，由于缆绳24、26从相应换能器14馈送出来，所以附加浮标28应当自动连接到缆绳上以保持屏障12在横越通道16时处于正确深度。这可以任何常规方式来实现。
现参见附图中的图8-15，示出了能量转换系统的第二实施例，总体以标号110表示，其也适于将潮汐能转换成电能。在该第二实施例中，类似的部件用类似的标号相一致地表示，除非另有说明，都具有类似的功能。与第一实施例一样，系统110包括使用时横穿水体118悬挂并在水体118下方的屏障112，水体118位于通道116内或类似的适合的位置。
参见图11A，示出系统110有沿箭头A表示的沿第一方向流动的潮汐流过，而图11B示出系统110有沿相反方向的潮汐流过。屏障112由上部缆绳124和下部缆绳126(图11中未示出)形成闭合环，在屏障112的两侧具有端部70，在该端部处缆绳124、126的路径反向基本上180度，如下文将详细描述的那样。在上部和下部缆绳124、126之间串联安装有多个帆状物阵列119(图11中未示出)，这些帆状物阵列适于如下文将详细描述的那样移动缆绳124、126横穿通道来发电。该系统110还如下文将描述的那样设置成仅围绕由此限定的闭和路径沿一个方向移动，与潮汐流的方向无关。
在所示实施例中，各端部70较佳地置于地上，尽管应当理解可将端部70移入水体118内，尽管这会缩短屏障112的作业长度，并会在系统10最初布置时产生相当多的困难。因此，较佳的是，各端部70置于地上，但较佳地位于在通道116的各端切入岸边、并与水体118流体连通的、充满水的通道内。然后该设置不需要将上部和下部缆绳124、126抬出水体118以从水体118转移到其任一侧的岸上。因此系统110不需要花费劳动将各帆状物阵列119和承载帆状物阵列的缆绳124、126带出水体118以横越各端部70。此外，通过将上部缆绳124和下部缆绳126保持在水中，屏障112的有效重量降低，且因此缆绳124、126的强度可相应选择成降低所要求的强度，且因此减轻缆绳124、126的重量。各端部70较佳地具有500米至1千米之间的直径或跨度，尽管当然可改变该尺寸以适应屏障112横穿其展开的水体118的具体要求。
具体参见图8和12，屏障112包括至少一个、且较佳地是多个帆状物阵列119(图11中未示出)，各阵列119包括多个帆状物120，各帆状物也较佳地由任何适当的材料制成，例如基于芳族聚酰胺纤维的织物、聚合物、碳纤维或尼龙等。各帆状物120固定在基本上刚性的框架122内，且整个阵列119可枢转地安装在上部缆绳124和下部缆绳126之间，如下文将更详细地描述那样。屏障112较佳地包括横越屏障112的长度串联设置在上部缆绳124和下部缆绳126之间的大量帆状物阵列119。
在所示实施例的阵列119内设有多个(总数五个)帆状物20，但可以是更多或更少的数量，通过基本上刚性的横穿件60相对彼此固定且彼此基本上相互平行。当然可使用任何其它方法来将帆状物120固定到所示位置。横穿件60通过任何适当的方法(例如焊接)固定到各框架122上。帆状物阵列119还包括可枢转地安装在上部缆绳124和下部缆绳126之间并通过相应框架122刚性地固定到中心帆状物120上的轴62。尽管示出62为从上部缆绳124向下部缆绳126连续延伸，但较佳地是在中心帆状物120的区域中断或断开一段，从而使帆状物能够沿任一方向不受阻碍的弯折。因此，实际上轴62较佳的是两根短轴(未示出)的形式，一根固定在中心框架122的最上端位置和上部缆绳124之间，另一根固定在中心框架122的最下端位置和下部缆绳126之间。
参见图10，可以看出，轴62通过夹到上部缆绳124上的适当轴承64铰接地安装到上部电缆124。在轴62和下部缆绳126之间设有相同的设置。这样，应当理解帆状物阵列119能够围绕由轴62限定的轴线枢转，从而改变相对于由图8中箭头A表示的潮汐流方向的攻角。
各帆状物阵列119还包括位于上部缆绳124下方并基本上在帆状物120上方的叶片66的形式的调整装置。使用时，叶片66位于阵列119的下游侧，尽管在使用时能够将叶片设置在阵列119的上游侧。叶片66通过一对撑杆68固定到轴62上。当然叶片66可固定到中心框架122或横穿件60上。但较佳的是，叶片66不直接位于帆状物20的后面，以确保叶片66受到主潮汐流、而不是流经帆状物120之间的流动的控制。尽管在图8和12中示出最下部撑杆68在上述中心框架122的最下端下方的位置处连接到轴62，但轴62较佳地在帆状物120的区域断开一段。因此实际上最下部撑杆68可稍微位于所示位置上方，并具体在轴62的中心框架122的最上端上方的位置处。
具体参见图9，该图示意性示出了图8中所示的阵列119，可以看出叶片66以与各帆状物120的弦线成特定角度设置在竖直平面上，所有帆状物都基本上平行。由于此后将详细描述的原因，当帆状物阵列119在潮汐流中展开时，自调整叶片66会自身平行于潮汐流方向A对齐。精心设计的叶片66相对于帆状物120倾斜从而使叶片66平行于潮汐流对齐，帆状物120就以相对于潮汐流方向A的最优攻角设置。本发明中的最优攻角是使帆状物120沿箭头B方向产生最大力的角。由于各阵列119围绕轴62的静态质量平衡、以及各阵列119的压力的中心位置基本上对准在轴62上，所以这个定向是可以形成的。通过静态质量平衡，这就意味着阵列119的重量围绕轴线62分布成阵列119围绕该轴线平衡。换言之，阵列119的重心基本上位于轴线62上，或足以靠近该轴线，从而可实现下述所要求的结果。
对于特定攻角(在该情况下是最优攻角)，可通过改变各帆状物120的吃水深度或曲率来操作阵列119的压力重心的位置。因此，各帆状物120设计成当如图9所示在潮汐的作用下拉紧时，具有将总体阵列119的压力重心设置成与轴62对准的翼形型面。在本发明中，通过将帆状物120的压力重心与轴62对准，并在中心帆状物120或轴62的两侧上设置同等数量的帆状物120来实现。
由于阵列119围绕轴62静态质量平衡，且阵列119的压力中心位于轴62上，在使用时能够用相对小的力使阵列119在轴62上转动。因此，如果叶片66设置成不与潮汐流方向A平行对齐，由潮汐流施加在叶片66上的相对小的力就可转动阵列119，直到叶片66平行于潮汐流方向A为止。在该定向上，各帆状物120处于相对于潮汐流A的最优攻角。由于以上设计，相对小的叶片66能够将各帆状物120保持在位，尽管潮汐作用在各帆状物120上产生大得多的力。
参见图11，可以看出使用时上部和下部缆绳124、126沿潮汐流方向A稍微弯弓，当阵列119(图11中未示出)横越通道116时这会导致各帆状物120的攻角的改变(图11中未示出)。但是，自调整叶片66的设置确保了各帆状物120设置成相对于潮汐流方向A的最优攻角，而与任何一个帆状物阵列119的位置无关。
参见图11和12，系统110包括换能器114，该换能器包括引导轮阵列72形式的引导装置，各引导轮成对安装以间隔关系设置在相应轴74上，上部和下部缆绳124、126由相应引导轮72引导并穿过相应引导轮72。可以看出，屏障112两侧上的端部70基本上由引导轮阵列72限定，在所示实施例的各端部70处设有四对引导轮72，从而限定上部和下部缆绳124、126的反向路径。
至少一个、且较佳的是各轴74驱动齿轮箱76，齿轮箱76可以如图所示直接联接或不直接联接到轴74上。因此，当各帆状物阵列119横移穿过通道116时，上部和下部缆绳124、126会由于与引导轮72接触而驱动引导轮72，且因此驱动轴74，这又驱动齿轮箱76，从该齿轮箱76以常规方式得到动力。可采取措施来降低或消除缆绳124、126和相应引导轮72之间的滑动。例如，可在各引导轮72上设置周界“V型沟槽”，或可对其进行某种形式的表面粗糙化或表面处理。
如上所述，系统110设计成使得屏障112、且更具体地说是上部和下部缆绳124、126总是沿一个方向行进，与潮汐流的方向无关。因此，应当理解当各帆状物阵列119到达一个端部70并围绕该端部行进以从端部70出来沿相反方向行进时，帆状物阵列119本身将反向定向，调整叶片66相对于潮汐流的方向引导各帆状物120，与按要求拖拉各帆状物相反的。但是设置调整叶片66就意味着各帆状物阵列119的作用类似于风标，且因此潮汐水流以类似于风作用在风标上的方式逐渐围绕轴62使帆状物阵列119转动180°，从而正确地面向潮汐流的方向。这同样能够通过使阵列119围绕轴62静态质量平衡、并将阵列119的压力中心对准在轴62上来实现。这样，作用在叶片上的相对缓慢的潮汐流就足以使相应阵列119在轴62上旋转约180°，直到叶片66再相对于潮汐流的方向拖拉各帆状物120为止。
但是，一旦离开相应的端部70，各阵列119必须立即沿与平行于屏障112或屏障112上游部分的阵列119相反的方向行进横穿通道116，且因此各帆状物120必须采取不同的最优攻角。实际上屏障112下游侧上的阵列119的攻角基本上是屏障112的上游侧上阵列119的攻角的镜像。因此，应当理解，调整叶片66起初处于相对于各帆状物120的弦线的不正确的角度，且如果保持在该角就会导致各帆状物120定向成相对于潮汐流方向的低效率攻角。由于该原因，叶片66可在第一位置和第二位置之间移动，分别如图13和14所示。在第一位置，叶片66设置成阵列119沿一方向横穿通道116有效地行进，而在第二位置，叶片66会使阵列119沿相反方向横穿通道116行进。为了促进在第一和第二位置之间的移动，叶片66可枢转地安装在枢转轴线80上两撑杆68之间，枢转轴线80邻近叶片66的引导边缘82。
较佳的是，例如当阵列119围绕端部70之一行进并围绕轴62转动180°时，叶片66根据需要在第一和第二位置之间自动切换，从而再正确地面向潮汐流的方向。参见图13至15，因此系统110设有可操作地与各阵列119关联的切换装置，该切换装置适于在所述阵列119的定向反向时将调整叶片66正确地定位在第一位置或第二位置。在所示实施例中，该切换装置是从叶片66的引导边缘82突出的弹性可变形臂84的形式，且相应的毗邻件86从相应帆状物阵列119的位置处的上部缆绳124的下侧延伸，其毗邻件86设置在轴62的两侧。该切换装置未在图13至15之外的任何附图中示出。
如图13所示，当阵列119在轴62上从叶片66引导各帆状物120的位置转动到叶片66拖拉各帆状物120的位置，在转动约90°之后，叶片66直接穿过顶部缆绳124下方。同时，臂84与毗邻件86、且具体是其弯曲端88接触，如图13所示。当阵列119继续在轴62上转动时，毗邻件86会首先妨碍臂84前进。这会在叶片66穿过上部缆绳124下方时导致叶片66被迫从图13所示的第一位置到图14所示的第二位置。从该位置，由于阵列119继续转动且因此叶片66移动离开上部缆绳124下方，臂84的弹性会使臂84充分变形以越过毗邻件86的顶端88，如图15所示。在这方面，顶端88的弯曲性质使臂84易于穿过顶端88。阵列119从图15所示的定向继续转动，如上所述，直到叶片66现在切换到第二位置为止，该第二位置与潮汐流的方向平行对齐。这样定位时，各帆状物120会以最优攻角定位以沿箭头B的方向产生最大的力。因此使用时各阵列119的叶片66确保当阵列119横越端部70之一并开始向后行进沿相反方向横穿通道时，该阵列就会自动定向成使各帆状物120处于相对于潮汐流的最优攻角。
此外，当潮汐反向时，例如如图11A和11B所示，由于叶片66的设置，各帆状物阵列119会再受到潮汐的力(类似于风标)以围绕轴62慢慢转动180°。当各阵列119已转过180°来面向来临的潮汐时，叶片66拖拉各帆状物120，叶片66会再处于不正确的定向。但是，如上所述，当阵列119围绕轴62转动期间切换装置84、86经过上部缆绳124下方时，切换装置84、86会纠正调整叶片66的定向。
由于系统110、且尤其是帆状物阵列119的水下应用，较佳的是切换装置84、86是简单且坚固的机械设置，尽管应当理解臂84和毗邻件86可由任何其它功能的同等物来代替。例如，可在轴62和叶片66之间设置某些形式的链接装置(未示出)，该装置适于响应于轴62的转动而使叶片66在第一位置和第二位置之间移动。但是，也可采用任何其它适当的装置。
应当理解，如果需要，可提供一个以上的叶片66，并可改变叶片66的位置来优化其性能，例如通过将叶片66设置在各帆状物120下方，又再确保叶片66受到主潮汐流、而不是流过各帆状物120之间的流动的控制。
也较佳的是，当在第一和第二位置时叶片66经受从该位置移动的阻力，以当相应阵列119横越通道116时将叶片66保持正确的定向。在阵列119直线行进横穿通道116时，该阻力会足以将叶片66保持在位，但在阵列119转动期间当臂84和毗邻件86被迫穿过彼此时克服该阻力。这可以任何适当的方式、例如通过通常使用设置在撑杆68上的球形棘爪来实现，在叶片66的上部和下部边缘上形成有相应的凹陷(未示出)。同样还可使用任何其它适当的、功能上的同等物。
应当理解，第二实施例的帆状物阵列119可与第一实施例的屏障12结合使用来代替各帆状物20。