專利名稱：用于浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備的錨固裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備的錨固裝置，這種風(fēng)力渦輪 機(jī)設(shè)備包括浮動(dòng)單元、布置在浮動(dòng)單元上的塔、安裝在塔上的發(fā)生器， 其可相對(duì)于風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)并裝配有風(fēng)力轉(zhuǎn)子、以及連接至海床上的錨的錨 固線裝置。
背景技術(shù)：
使用浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其允許幾乎不受限制地獲得安 裝區(qū)域，原因是可以使用較深的海域。
通常，按照下述方式布置風(fēng)力渦輪機(jī)，即，轉(zhuǎn)子面向風(fēng)力，且塔 定位在風(fēng)向下游。這是為了避免風(fēng)力氣流在通過(guò)轉(zhuǎn)子之前被擾亂，否 則會(huì)導(dǎo)致能量損失以及渦輪機(jī)中破裂性的振動(dòng)和脈沖。
為了對(duì)其進(jìn)行控制，在風(fēng)力改變方向時(shí)，需要渦輪機(jī)圍繞塔的豎 直軸線的主動(dòng)方向校正。這通常通過(guò)在塔的頂部和機(jī)搶之間布置帶有 環(huán)和小齒輪解決方案的轉(zhuǎn)動(dòng)支承輪緣來(lái)實(shí)現(xiàn)。
偏擺通過(guò)對(duì)齊風(fēng)向并通過(guò)馬達(dá)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)小齒輪以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到風(fēng)向 的系統(tǒng)實(shí)施。當(dāng)塔位于固定基座(如安裝在陸地中以及安裝在淺海的 近海中)時(shí)，這非常有效。
當(dāng)塔安裝在浮動(dòng)支座上時(shí)，需要確保足夠的阻力，以抵抗圍繞豎 直軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得進(jìn)行機(jī)艙的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)受到 傾斜風(fēng)力載荷時(shí)整個(gè)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)太多。
通過(guò)錨固線提供轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，該錨固線通過(guò)一定的力預(yù)張緊。當(dāng)錨 固線直接固定至細(xì)長(zhǎng)圓柱形結(jié)構(gòu)時(shí)，則如下所述當(dāng)錨固線連接在轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線附近時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力較低。當(dāng)塔從其平衡位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力， 并且復(fù)原力臂作為從角度(a)和從轉(zhuǎn)動(dòng)軸線到線固定點(diǎn)的半徑(r)
的函數(shù)出現(xiàn)。在這種情況下，復(fù)原力臂(a)為 a=sin(a)xr
復(fù)原力對(duì)應(yīng)于線上預(yù)張緊在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上的垂直分量Fn，則復(fù)原轉(zhuǎn) 矩將變?yōu)?br> Mr=Fnxa= Fnxsin(a)xr
抵抗轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力轉(zhuǎn)矩因而如上所示為正弦函數(shù)，且在90。下最大 (見(jiàn)下文)。在小轉(zhuǎn)動(dòng)角度的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力將類似于線性轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧 起作用。
美國(guó)專利No. 3082608在先地公開(kāi)了 一種三角形設(shè)計(jì)的錨固平臺(tái)。 兩根鏈或線纜優(yōu)選地以20。的角度從每個(gè)角延伸，這些鏈或線纜連接 布置在海床上的重的負(fù)重，同時(shí)從每個(gè)負(fù)重，另外的錨固線延伸至進(jìn) 一步遠(yuǎn)離平臺(tái)的重錨。這種解決方案的目的主要是用于消除波浪導(dǎo)致 的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的錨固解決方案。該解決方案將提供轉(zhuǎn)動(dòng)阻力(抵抗轉(zhuǎn)動(dòng))， 但不適于錨固細(xì)長(zhǎng)圓柱形浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)，原因在于其假定在用于錨 固線的三個(gè)固定點(diǎn)之間存在很大的距離。該公知的解決方案基于張緊 錨固系統(tǒng)，從而在錨固線上產(chǎn)生非常大的動(dòng)態(tài)力。除了該錨固解決方 案笨重且復(fù)雜之外，其制造成本以及安置成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于錨固浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備的解決方案，通 過(guò)該方案，可以明顯增加繞豎直軸線的初始轉(zhuǎn)動(dòng)阻力(抵抗)。還提 供了一種解決方案，其非常簡(jiǎn)單并且可以用于將風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備錨固 在非常深的海里。
本發(fā)明的特征在于在離浮動(dòng)單元一定距離且在各個(gè)錨固線上的固 定點(diǎn)處，各個(gè)錨固線均連接至至少兩個(gè)分離的線，該分離的線向外傾 斜并以△ (delta)形布置方式固定至浮動(dòng)單元，如附屬的權(quán)利要求1 所述。
從屬權(quán)利要求2-6限定了本發(fā)明的優(yōu)選特征。


本發(fā)明將通過(guò)例子并參考附圖進(jìn)一步描述，附圖中 圖1顯示帶有根據(jù)本發(fā)明的錨固裝置的浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的透視示 意圖2顯示了依據(jù)圖1所示的本發(fā)明的錨固裝置的草圖；和 圖3顯示了曲線圖，其中比較了常規(guī)錨固系統(tǒng)和本發(fā)明的基于轉(zhuǎn) 動(dòng)角度計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力(轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)。
具體實(shí)施例方式
如上所述，圖1顯示了帶有根據(jù)本發(fā)明的錨固裝置6的浮動(dòng)風(fēng)力 渦輪機(jī)設(shè)備l的示意性透視圖。除了錨固線ll外，風(fēng)力渦輪機(jī)包括圓 形細(xì)長(zhǎng)浮動(dòng)單元7、安裝在浮動(dòng)單元7上的塔8、以及位于塔頂?shù)陌l(fā)生 器9，該發(fā)生器可相對(duì)于風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)支承風(fēng)力轉(zhuǎn)子IO。細(xì)長(zhǎng)形狀 可以根據(jù)需要選擇，以實(shí)現(xiàn)低的位移，從而具有良好的穩(wěn)定性，并因 而受到風(fēng)力和波浪的影響最小。負(fù)重12還可以有利地布置在錨固線 上，以在這些錨固線中增加必要的張緊。
從圖2的錨固線裝置6可以更清楚地看到，以120。的間隔使用三 根錨固線11。各個(gè)錨固線11均在其一端固定至海床上的錨或錨固點(diǎn) (未示出)，并在另一端、離浮動(dòng)單元7—定距離處固定在固定點(diǎn)5， 它們連接至兩根線2和3，這些線2和3向外傾斜并在成對(duì)接合布置 的托架4處固定至浮動(dòng)單元7。每根錨固線11與這些線在/朝向浮動(dòng)單 元上的固定點(diǎn)形成A (delta)形圖案或Y形分叉。在本^^開(kāi)中，應(yīng)注 意，盡管本例子使用一根線2和一根線3，每根線以相同的角度朝向 浮動(dòng)單元上的相應(yīng)固定托架4延伸，也可以^使用兩才艮或更多的線2以 及兩根或更多的線3,每根線以不同的角度朝向浮動(dòng)單元上的不同固 定托架延伸。
根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)所處的海床的深度，線11的長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，各個(gè) 錨固線中的預(yù)張緊可以為1000kN的量級(jí)。線相對(duì)于水平面的角度近 似為30-70°，整體地根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備以及浮動(dòng)單元的尺寸，線2、
3的長(zhǎng)度可以為50米的量級(jí)。
利用這些建議值，計(jì)算表明根據(jù)本發(fā)明的裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力比同樣 情況下常規(guī)解決方案的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大9倍的量級(jí)，在常規(guī)方案中，錨固 線直接固定至浮動(dòng)單元，沒(méi)有布置成A形的線。
用于常規(guī)方案和用于根據(jù)本發(fā)明的A形線方案的轉(zhuǎn)動(dòng)剛性的特性 在圖3中示出。
如上所述，圖3顯示了一圖表，其中為比較常規(guī)錨固系統(tǒng)和本發(fā) 明，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力(轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)基于轉(zhuǎn)動(dòng)角度計(jì)算。在繞豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)期間，來(lái)自錨固線的預(yù)張緊負(fù)栽將在一根分離線中逐漸增加，而另 一根線上的負(fù)載相應(yīng)減輕。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度達(dá)到一定幅度，被減輕的線將 變得松弛。出現(xiàn)松弛的轉(zhuǎn)動(dòng)角度取決于A線的長(zhǎng)度或者分離點(diǎn)與豎直 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的距離。對(duì)于小的角度，在一根線中出現(xiàn)松弛之前，本 裝置將如下所述地起作用好像浮標(biāo)上的固定點(diǎn)已經(jīng)向外運(yùn)動(dòng)到錨固 線上的固定點(diǎn)。這將導(dǎo)致大的力臂R，使得復(fù)原轉(zhuǎn)矩將為
Mr= Fnxsin(a)xR
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度達(dá)到臨界值(P )使得在一根線上出現(xiàn)松弛時(shí)，轉(zhuǎn)矩增 加將很小，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩。如圖3所示，對(duì)于這里所計(jì)算的例子 中A線之一出現(xiàn)松弛的臨界角度為6。的量級(jí)。在這里，曲線在達(dá)到 14000kNm的轉(zhuǎn)矩處改變方向。
利用采用本發(fā)明的裝置所實(shí)現(xiàn)的增加的初始轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，可以在塔 中的響應(yīng)角度可接受的情況下進(jìn)行渦輪機(jī)的主動(dòng)方向控制。
對(duì)于常規(guī)錨固系統(tǒng)，從圖中還可以看出，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大了松弛， 直到在接近90°的角度的情況下達(dá)到最大轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。
如權(quán)利要求書中所限定的發(fā)明不限于附圖所示以及前文所述的實(shí) 施例，可以使用4根或更多錨固線11,每根具有布置成A形圖案的對(duì) 應(yīng)線2、 3。但是，以120。的間隔使用三個(gè)錨固線看成代表最簡(jiǎn)單且最 便宜的方案。
權(quán)利要求
1.一種用于浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備的錨固裝置，這種風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備包括浮動(dòng)單元(7)；布置在浮動(dòng)單元上的塔(8)；安裝在塔上的發(fā)生器(9)，該發(fā)生器可相對(duì)于風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)并裝有風(fēng)力轉(zhuǎn)子(10)；以及錨固線裝置(6)，其連接至海床上的錨或錨固點(diǎn)，其特征在于各根錨固線(11)均在各根錨固線上的固定點(diǎn)(5)處、離浮動(dòng)單元一定距離地連接有至少兩根線(2，3)，每根線向外傾斜并以Δ形布置連接至浮動(dòng)單元(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的錨固裝置，其特征在于，錨固線裝置(6) 包括以120。的間隔對(duì)稱布置的三根錨固線(11)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2的錨固裝置，其特征在于，A形布置中的 線(2, 3)以相互成20。-60°之間的角度布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1和2的錨固裝置，其特征在于，A形布置中的 線(2， 3)以相對(duì)于水平面成30。-70。之間的角度布置。
5. 根據(jù)前面權(quán)利要求1-4的錨固裝置，其特征在于，A形布置中 的線(2， 3)以對(duì)于浮動(dòng)單元上的固定點(diǎn)可能最大的距離固定至浮動(dòng) 單元(7)。
6. 根據(jù)前面的權(quán)利要求1-5的錨固裝置，其特征在于，A形布置 中的線(2， 3)成對(duì)地固定至浮動(dòng)單元(7)上的接合托架(4)。
全文摘要
一種用于浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備的錨固裝置，這種風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備包括浮動(dòng)單元(7)、布置在浮動(dòng)單元上的塔(8)、安裝在塔上的發(fā)生器(9)，該發(fā)生器可相對(duì)于風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)并裝有風(fēng)力轉(zhuǎn)子(10)、以及錨固線裝置(6)，其連接至海床上的錨或錨固點(diǎn)。各根錨固線(11)均在各根錨固線上的固定點(diǎn)(5)處、離浮動(dòng)單元一定距離地連接有兩根線(2，3)，每根線向外傾斜并以Δ形布置連接至浮動(dòng)單元(7)。
文檔編號(hào)B63BGK101193792SQ200680020095
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者D·斯文 申請(qǐng)人:諾爾斯海德公司