用于支撑风力发电站的框架结构的制作方法

专利名称：用于支撑风力发电站的框架结构的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种涉及水体的设备，更具体地，涉及一种从主风力创造条件 以便使电力的产生成为可能的设备。这类设备必须包括a.能够在水体中浮动的单独但协作的漂浮单元；b.定位成 彼此相邻并且协作的多个(至少两个)涡轮(风动推进器)；c.稳固地锚定于所述水体的 受限底部区域的系泊系统；d.通过涡轮的旋转运动而被驱动以便产生所述电力的发电机 单元；e.电缆段，所述电缆段一方面连接于所述发电机单元，而另一方面连接于对所产 生的电力进行分配的基于地面的分配网络。更具体地，所述漂浮单元将由至少两个竖直或者至少大体竖直的杆造成并且与 之相关联，所述至少两个竖直或者至少大体竖直的杆可以浮动从而形成框架部分。在任何情况下，提出了在水体中稳定框架部分的位置的立柱。而且，所述两个杆适于能够支撑水平定向的梁结构，所述梁结构本身呈“抗挠 刚性”。接着，所述梁结构被配置成和被尺寸构造成它将能够支撑多个所述风涡轮。所述两个杆中的每一个以及立柱相对于彼此被尺寸构成并且/或者被配置成使 得它们通过使它们的下部浸没于所述水体中而维持框架部分以及梁结构浮动在水面上。而且，在定向成通过所述框架部分和所述两个杆定向的平面，所述立柱横向移 位，其中立柱一方面适于与所述框架部分“扭转抵抗地”配合，另一方面适于附连于所 述系泊系统并且与所述系泊系统配合从而保持于所述系泊系统。
背景技术：
与上文所公开的技术领域相关并且具有满足所提出的要求的功能和特性的方 法、设备以及结构在多个实施方式中是早先已知的。关于相关类型的设备，构造必需的漂浮体或漂浮单元使得后者安置并且浮动在 水面上或者将其构造为具有相关联的压物载的浮动竖直杆是早先已知的。对于上述第一类别的示例，下列专利公布的内容可能会提及NL-1008 318 ； EP-I 106 825-A2 ； US-G 294 844-B1 ； DE-32 24 976-A1 ； DE-197 27 330-A1 ； WO-OO/58621-Al ； DE-198 46 796-A1 以及 WO-02/073032-A1。对于上述后一类别的示例，专利公布W0-2005/040 604-A2以及W0-03/076 800-A2的内容可能会提及。如果考虑到与相关发明相关联的基本条件，则专利公布W0-2007/009 464-A1 的主题，特别是图1和图2，可以视为在先的技术观点。本文示出并且描述了涉及水体的设备，更具体地，通过主风力创造用于产生电 力的条件的设备。该设备包括a.可以在水体中浮动的单独但协作的漂浮单元；b.定向为彼此相 邻并且协作的多个(至少两个)风涡轮(风动推进器)；c.稳固地锚定于所述水体的受限底部区域的系泊系统；d.通过涡轮的旋转运动而被驱动以便产生所述电力的发电机单 元；e.电缆段，所述电缆段一方面连接于所述发电机单元，而另一方面连接于对所产生 的电力进行分配的基于地面的分配网络。更具体地，所述漂浮单元将由至少两个竖直或者至少大体竖直的杆构成并且与 之相关联，所述至少两个竖直或者至少大体竖直的杆可以浮动，以便与其它结构一起形 成竖直框架部分。在任何情况下，在水体中稳定框架部分的竖直位置的立柱或类似装置将必须存 在。所述两个杆本身呈抗挠刚性，而且适于能够竖直支撑本身呈抗挠刚性并且水平 定向的梁结构。所述梁结构被配置成和被尺寸构造成它将能够支撑多个所述涡轮。两个所述的杆中的每一个以及所述立柱相对于彼此被尺寸构造成并且/或者被 配置成使得它们通过使它们的局部下部浸没于所述水体中而维持框架部分竖直浮动在水 面上。而且，在定向成经过所述框架部分和所述两个杆的一个平面的旁边，所述立柱 横向移位，其中立柱一方面适于与所述框架部分抗挠刚性地配合，另一方面适于附连于 所述系泊系统并且能够附着地与所述系泊系统配合。

发明内容
[技术问题]鉴于以下情形，即相关技术领域中的普通技术人员必须实施以便提供一个或 多个所提出的技术问题的解决方案的技术考虑因素一方面首先是对要采取的措施和/或 措施的顺序的必要了解、而另一方面是与其相关的对必需的一个或多个装置的选择，下 列技术问题应当与本发明主题的产生相关。考虑到如上文所述的在先的技术观点，因此必须将能够理解与在涉及水体的设 备中更具体地在用于创造用于产生电力的条件的设备中能够提供下述轻质结构相关联的 优点和/或对能够提供下述轻质结构将是必需的技术措施和考虑因素的重要性视为技术 问题，其中所述轻质结构基于利用两个或更多的竖直杆、一个或多个竖直立柱、被尺寸 构造成用于特别地承受压缩力的一个或多个棒形装置以及被尺寸构造成用于特别地承受 牵引力的多个装置。这种类型的设备基于在先已知的设备，其将包括a.可以在水体中移位的单独 但协作的漂浮单元；b.定向为彼此相邻并且协作的多个(至少两个)涡轮(风动推进 器)；c.稳固地锚定于所述水体的受限底部区域的系泊系统；d.通过涡轮的旋转运动而被 驱动以便产生所述电力的发电机单元；e.电缆段，所述电缆段一方面连接于所述发电机 单元，而另一方面连接于对所产生的电力进行分配的基于地面的分配网络。更具体地，所述漂浮单元将由至少两个竖直或者至少大体竖直的杆构成并且与 之相关联，所述至少两个竖直或者至少大体竖直的杆能够浮动从而形成框架部分的主要 部件。而且，所述两个杆将适于能够支撑本身呈抗挠刚性的水平定向的梁结构。
所述梁结构将被配置成并被尺寸构造成使得它将能够支撑所述涡轮。所述两个杆中的每一个以及所述立柱相互被尺寸构造成并且/或者被配置成使 得它们通过浸没于所述水体中的其局部下部而将导致框架部分被竖直保持，并且除其它 之外使梁结构浮动在水面上。此外，在通过所述框架部分、梁结构以及两个所述杆定向的平面，所述立柱将 侧向移位，其中立柱一方面适于与所述框架部分和/或杆可旋转地刚性配合，而另一方 面适于附连于所述系泊系统并且附着地与所述系泊系统配合。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使得被尺寸构造成用于承受压缩力的一个或多 个棒形装置以及与所述棒形装置配合的被尺寸构造成用于承受牵引力的多个装置的利用 和协作得到显示。在能够理解与以下情况相关联的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因 素的重要性中存在技术问题，所述情况即借助于棒形装置与被尺寸构造成用于承受牵 引力的至少两个装置之间的独特的协作而使整个系统在结构上呈抗挠刚性。在能够理解与以下情况相关联的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因 素的重要性中存在技术问题，所述情况即使创造如下设备成为可能，所述设备直接适 于应用于海洋从而能够处理可能源于强风以及巨浪影响风涡轮的方式的应变，并且所述 设备能够以相对较小的静重构造。在能够理解与以下情况相关联的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因 素的重要性中存在技术问题，所述情况即在所述立柱与第一杆和第二杆的两个杆中的 每一个之间应用被尺寸构造成用于承受压缩力的至少一个棒形装置。在能够理解与以下情况相关联的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因 素的重要性中存在技术问题，所述情况即为了使被尺寸构造成用于承受牵引力的第一 装置在所述立柱与第一杆和第二杆中的每一个之间延伸，以及优选地被尺寸构造成用于 承受牵引力的至少一个第二装置。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使呈一个或多个丝线等形式的用于承受牵引力 的第一装置和第二装置附连于第一杆和第二杆，并且如果这样的话，优选地附连于一个 或多个棒形装置的所选附连点的各侧且上方和下方。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使棒形装置在定向于所提出的上部梁结构与属 于水体的水面之间的限定的中间区域中附连于其相关联的杆。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使例如被尺寸构造成用于压缩力的水平定向的 梁单元适于与两个杆中的每一个配合，并且在这种情况下在属于水体的水面附近但是在 该属于水体的水面上方配合。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使被尺寸构造成用于承受牵引力的一个或多个 第三装置在所述水平梁单元的中心定向的紧固点与一方面第一杆的上部和另一方面第二杆的上部之间延伸，可替代地在该紧固点与所述梁结构之间延伸，从而一个或多个第三 装置被尺寸构造成用于承受牵引。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使被尺寸构造成用于承受牵引力的一个或多个 第四装置适于与两个杆配合，于是配合点靠近属于水体的水面但是在该属于水体的水面 略微上方处。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使被尺寸构造成用于承受牵引力的第四装置定 向为在第一杆的下部与第二杆的上部之间或者反之亦然。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使单个发电机单元适于借助于被包围于梁结构 中的传递旋转运动的系统而被与梁结构相关联且由该梁结构支撑的多个风涡轮驱动。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述立柱被配置成和/或被尺寸构造成能够 与变压器单元配合和/或被包围在该变压器单元中。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述变压器单元在立柱内被布置成使得它将 用作压载物。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使承受牵引力的相关联的装置(这种装置呈丝 线形式)与承受牵引力的棒或杆等配合并且连接，从而形成“刚性”三角形结构。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使将与梁结构相关联的涡轮的数目被选定为超 过二并且小于六，例如为四。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所有涡轮适于与传递旋转运动的设备直接配 合，并且使其被设定为用于相互同步操作。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即借助于所述同步操作，使单独涡轮的推进器被 配置成使得它们将局部重叠彼此的圆形覆盖表面。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使被尺寸构造成用于承受牵引力的一个或多个 所述棒形装置被构造为一个或多个管段、一个或多个格架结构，从而导致静重以及将面 对风眼和波浪方向的可暴露表面减小。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述一个涡轮和/或多个涡轮布置为并且适 于与传递旋转运动的设备直接配合而无需相关联的齿轮箱。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述的竖直定向的杆具有椭圆形或至少大体椭圆形的横截面，其中该横截面的主轴线或长轴线定向为平行于梁结构的纵长定向，从 而减小能够使设备的横向移位变得更加困难的表面部分。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述竖直定向的杆中的每一个为中空并且形 成例如具有圆筒形或椭圆形横截面形状的浮体。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使得能够减小波浪运动的影响，并且使这种作 用借助于使定位成邻近水面并且预期面对风眼的横截表面减小而实现。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使每一个或所选的承受牵引力的装置借助于一 个或多个铰接连接件而端部相关地附连于例如每一个杆等。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即为了使所有的涡轮在同一个或者至少基本在同 一个竖直平面中协作，例如与梁结构侧部相关的竖直平面。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使两个所述的杆在所述框架部分内以及在竖直 平面中呈向上收拢定向。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使收拢定向能够缓解下部梁单元上的压缩应 变，此时该下部梁单元能够以一个或多个承受牵弓I力的装置替换。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述立柱例如在压载物的影响下适于处于竖 直位置从而“抗挠刚性地”附连于所述杆。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所选的锚定设备适于具有固定点。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述固定点适于处于水面下方这样的深度， 使得风力增大并且更强时，该固定点将使立柱降低，从而相对于竖直平面使所述杆和框 架部分的角度设定减小。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述梁结构具有中空轮廓，并且围绕传递所 述旋转运动以便驱动一个单一发电机单元的设备。在能够理解与以下情况相关的优点和/或以下情况所需的技术措施和考虑因素 的重要性中存在技术问题，所述情况即使所述发电机单元相对于所述梁结构中心地定 向。[技术方案]本发明将通过介绍一种涉及水体的用于创造用于产生电力的条件的设备而提及 的已知技术作为起始点，所述设备包括a.可以在水体中浮动的单独但协作的漂浮单 元；b.定向为彼此相邻并且协作的多个(至少多达两个)涡轮(风动推进器)；c.稳固地锚定于所述水体的受限底部区域的系泊系统；d.通过涡轮的旋转运动而被驱动以便产生 所述电能的发电机单元；以及e.电缆段，所述电缆段一方面连接于所述发电机单元，而 另一方面连接于对所产生的电力进行分配的基于地面的分配网络，其中，所述漂浮单元 由竖直或至少基本竖直、本身可以浮动、用于形成框架部分的两个杆以及稳定框架部分 在水体中的位置的至少一个立柱构成，并且在每一情况下都配有两个杆，所述两个杆适 于能够支撑水平定向的梁结构，所述梁结构本身呈抗挠刚性，所述梁结构被配置和被尺 寸构造成使得其能够支撑所述涡轮，其中所述杆中的每一个以及所述立柱都被尺寸构造 成并且/或者被配置成使得它们通过使它们的局部下部降低至所述水体中而维持所述框 架部分浮动在水面上，其中相对于通过所述框架部分和所述两个杆定向的一个平面，所 述立柱侧向移位，并且所述立柱适于一方面与所述框架部分可旋转地且刚性地配合，而 另一方面附连于所述系泊系统并且以附接的方式能够与所述系泊系统配合。为了能够解决上述技术问题中的一个或多个，本发明更具体地涉及通过下列方 式对已知技术进行补充，所述方式即使被尺寸构造成用于承受压缩力的棒形装置在所 述立柱与第一杆和第二杆的两个杆中的每一个之间延伸，并且使被尺寸构造成用于承受 牵引力的第一装置以及优选地被尺寸构造成用于承受牵引力的第二装置在所述立柱与第 一杆和第二杆中的每一个之间延伸。如所提出的落入本发明的基本理念的框架内的实施方式，额外地指出，例如呈 丝线或类似形式的第一装置和第二装置将在各侧紧固于第一杆和第二杆，并且如果需要 的话，在棒形装置的附连点的上方和下方紧固。进一步指出的是，棒形装置将在定向于梁结构与属于水体的水面之间的限定中 间区域内紧固于其相关联的杆。被尺寸构造成用于压缩力的梁单元能够适于在属于水体的水面附近但是在该属 于水体的水面上方与两个杆配合。被尺寸构造成用于承受牵引力的第三装置在所述梁单元的中心定向的附连点与 第一杆和第二杆的上部之间延伸。被尺寸构造成用于承受牵引力的第四装置适于在属于水体的水面附近并且在该 属于水体的水面的略微上方处与两个杆配合。被尺寸构造成用于承受牵引力的第四装置定向为在框架部分的平面中在第一杆 的下部与第二杆的上部之间或相反地延伸。单个发电机单元接着适于借助于传递旋转运动的设备、通过与梁结构相关联的 多个涡轮而被驱动。接着，所述立柱适于能够与变压器单元配合并且/或者能够包围该变压器单元。所述变压器单元应当接着布置于立柱内，使得其将用作压载物。本发明指出，承受牵引力的协作的装置(所述装置呈丝线形式)应当与承受压缩 力的装置(所述装置呈棒等形式)配合并且连接，从而应当能够形成三角形结构。将与梁结构协作的涡轮的数目应当适当地被选定为超过二并且小于六，例如为 四。此处，所有涡轮都适于与传递旋转运动的设备直接配合以便同步操作。
借助于所述同步操作，单独涡轮的推进器能够适于重叠彼此的圆形覆盖区域。被尺寸构造成用于承受压缩力的所述棒形装置构造为一个或多个管部、一个或 多个格架结构，从而使静载荷减小。所述一个涡轮和/或多个涡轮应当布置为并且适于能够与传递旋转运动的设备 配合而无需相关联的齿轮箱。所述竖直定向的杆能够设置成具有椭圆形或至少大体椭圆形的横截面，其中该 横截面的主轴线或长轴线定向为平行于梁结构的纵长定向。而且，所提出的是，每个所述杆应当是中空的并且形成例如具有圆筒形或椭圆 形横截面形状的浮体。这里，借助于减小预期面向风眼的横截面区域，能够减小风力和波浪运动的作 用及其影响。每一个或所选的用于承受压缩力的装置将借助于铰接连接而端部相关地附连于 例如所述杆，其中相关联的可旋转刚性附连借助于所利用的承受牵引力的装置。本发明指出，所有的涡轮都应当配合地设置于例如与梁结构侧部相关的平面的 同一个或者至少大体同一个竖直平面中。所述框架部分内的所述两个杆具有在竖直平面中沿向上方向的收拢定向。收拢定向旨在缓解下部梁单元上的压缩力，所述下部梁单元接着能够由承受牵 引力的一个或多个装置替代。所述立柱适于借助于压载物的作用(如果需要)而处于竖直位置，并且抗挠刚性 地附连于所述杆。选定的锚定系统适于具有固定点，其中所述固定点适于处于水面下方这样的深 度，使得风力增大和更强并且波浪增高时，该固定点将使立柱降低，从而导致相对于竖 直平面的所述漂浮单元和所述框架部分的角度设定减小。所述梁结构成形为中空轮廓体，并且围绕传递旋转运动以便驱动发电机单元的 所述的设备。而且，所述发电机单元相对于所述梁结构中心地定向。[有益效果]必须主要看作是本发明的特性从而尤其是所提出的重要特性的优点是在此已在 以下设备中创造的条件，所述设备是涉及水体的设备并且更具体地是涉及用于从主风力 创造用于产生电力的条件的设备。于是，这种类型的设备应当包括a.可以在水体中浮动的单独但协作的漂浮单 元；b.彼此相邻定向并且协作的多个(至少两个)涡轮(风动推进器)；c.稳固地锚定于 所述水体的受限底部区域的系泊系统；d.可以通过涡轮的旋转运动而被驱动以便产生所 述电力的发电机单元；以及e.电缆段，所述电缆段一方面连接于所述发电机单元，而另 一方面连接于对所产生的电力进行分配的基于地面的分配网络。更具体地，所述漂浮单元将由至少两个竖直或者至少基本竖直的杆构成并且与 之相关联，所述至少两个竖直或者至少基本竖直的杆可以浮动以便与其它结构一起形成 框架部分。在所有情形下都必须包括稳定框架部分在水体中的位置的立柱。
而且，所述两个杆适于能够支撑本身呈抗挠刚性的水平定向的梁结构。所述梁结构被配置并且被尺寸构造成使得其将能够支撑所述涡轮。所述两个杆中的每一个与所述立柱一起相对于彼此被尺寸构造成并且/或者被 配置成使得它们通过浸没于所述水体中的其局部下部而将保持所述框架部分浮动在水面 上。所述立柱将在被定向成经过所述框架部分和所述两个杆的一个平面的旁边横向 移位，其中所述立柱适于与所述框架部分抗挠刚性地配合并且附连于所述系泊系统并固 定地与所述系泊系统配合，并且被尺寸构造成吸收压缩力的装置和被尺寸构造成用于承 受牵引力的装置用以提供轻质结构并且实现在海洋的预期应用。更具体地，指出了被尺寸构造成用于承受压力的棒形装置在所述立柱与第一杆 和第二杆的两个杆中的每一个之间延伸，并且被尺寸构造成用于承受牵引力的至少一个 第一装置以及优选地被尺寸构造成用于承受牵引力的第二装置在所述立柱与所述第一杆 和第二杆中的每一个之间延伸，从而形成三角形。必须看作是本发明的特征的主题内容将在以下的权利要求1的特征部分中描 述。


现将参照附图出于示例目的对目前提出的并且示出与本发明相关联的重要特性 的实施方式进行更加具体的描述，在所述附图中图1示出了具有与本发明相关联的重要特性和特征的设备的更大部分的立体 图；图2以侧视图和平行于主风向的方式示出了如权利要求1所述的设备；图3以主视图且基于与风向相关联的来自风眼的方向示出了如权利要求1所述的 设备；图4示出了具有适于单独或大量牵引力的三个传力单元的根据本发明原理而制 成的传力装置或设备的立体图；图5示出了正弦曲线，从而示出能够从具有牵拉功能的所述单元的单个所述单 元预期的牵拉力致动的变化，由此其余两个单元在力方面将变为相互120°相位偏移；图6示出了没有配合丝线的眼孔的立体图，其中，所述眼孔将围绕相关联的轴 承构件内的偏心销；图7示出了适用于呈丝线形式的单元的牵引力/延伸曲线；图8示出了所提出的可以浮动的风力发电站中的扭矩传递设备的应用，其中， 四个推进器将与扭矩传递设备(未示出)配合并且后一设备将驱动作为单元的发电机从而 产生电力；图9示出了具有曲柄轴并且具有三个附连单元的图4的实施方式的可替代设备的 侧视图；图10示出了所提出的将两个丝线部件的端部附连至曲柄轴的轴杆部的情况；以 及图11示出了不具有用于承受牵引力的装置(图1中的12a)的设备。
定义“漂浮单元”指的是其下部浸没于水体中的一个或若干个竖直杆(1，2)和/或 立柱⑶。“梁结构”指的是呈抗挠刚性的结构，该结构能够支撑所选数目的风涡轮和发 电机单元并且能够包围传递旋转运动的设备。“被尺寸构造成用于承受压缩力的棒形装置”指的是主要被尺寸构造成能够承 受压缩力但也能够承受牵引力的结构。“被尺寸构造成用于承受牵引力的装置”指的是主要被尺寸构造成能够承受牵 引力、但具有较小的承受压缩力的能力或者不需要具有承受压缩力的能力的结构。
具体实施例方式作为介绍，应当提到，在对示出与本发明相关联的重要特性并且通过以下附图 中示出的图来阐明的当前提出的实施方式的下列描述中，我们出于主要使本发明的要点 清楚地显示的目的来选择用词和具体词汇。但是，在这方面应当注意到，不必将本文所选的词汇看作仅限于本文所用以及 所选的术语，并且应当理解，以这种方式所选的每个术语都理解为它额外地包括以相同 或大体相同的方式起作用从而使得能够实现相同或者基本相同的目的以及/或者技术效 果的所有技术等同物。因此，参照附图，不仅对本发明进行了示意性公开，而且已详细地通过现在提 出的并且在下文中进行更加详尽描述的实施方式来使与本发明相关联的重要特点具体 化。因此，图1至图3(以及图11)示出了涉及水体的、用于创造用于通过主风力 “W”来产生电力的条件的设备“A”。所述设备包括a.可以在水体“V”中浮动的单独但协作的漂浮单元1、2、3 ； b.分别定向为彼此相邻并且协作的多个(至少两个)风涡轮(风动推进器)4、4a、4b和 4c； c.牢固地锚定于所述水体“V”的受限底部区域“B”的系泊系统“M” ； d.可以 通过涡轮的旋转运动进行驱动用于产生所述电力的发电机单元“G” ；以及e.电缆段(未 示出)，所述电缆段一方面连接于所述发电机单元“G”，而另一方面连接于对所产生的 电力进行分配的基于地面的分配网络(未示出)。所述漂浮单元1、2、3由至少两个竖直或至少基本竖直的杆1、2以及稳定框架 部分在水体中的位置的至少一个立柱3组成并且与之相关联，所述至少两个竖直或至少 基本竖直的杆1、2可以浮动，用于与另外的结构元件和装置一起形成框架部分12。尽管在下文中将通过两个杆1、2以及一个立柱3对本发明进行描述，但是应当 注意到，本实施方式能够扩展为具有相比作为最低要求在本文示出并且利用的杆和立柱 更多的杆和更多的立柱。所述两个杆1、2适于能够支撑水平定向的梁结构，所述梁结构本身呈抗挠刚性 (flexurally rigid)，所述梁结构5被配置和尺寸构造成其能够支撑所述涡轮4、4a、4b和 4c,并且所述杆1、2中的每一个与所述立柱3 —起被尺寸构造成并且/或者被配置成使 得它们通过浸没于所述水体“V”中的其局部下部la、2a和3a而将整个框架部分12保持成浮动在水面“Va”上，其中所述立柱3相对于定向为通过所述框架部分12和所述两 个杆1、2的平面“P”侧向移位。立柱3—方面适于“抗挠刚性地”与所述框架部分12配合，而另一方面适于附 连于所述系泊系统“M”并且以固定的方式与所述系泊系统“M”配合。所述的“抗挠刚性”附连以及配合表示立柱3和杆1 (可替代地杆2)设置有棒 形装置10，所述棒形装置10通过其端部可旋转地附连于立柱3以及杆1，而其中抗挠刚 性附连通过承受牵引力的装置11和12来实现。可替代地，装置12 (12a)能够由图11中附连于杆2的上部2b以及与棒IOa相关 联的抗挠刚性延伸部IOb的装置12a’替代。更具体地，本发明指出，被尺寸构造成用于承受压力的棒形装置，即用于左手 杆1的装置10以及用于右手杆2的类似装置10a，在所述立柱3与第一杆1和第二杆2的 两个杆中的每一个之间延伸。一方面被尺寸构造成用于承受牵引力的第一装置11和另一方面图1中被尺寸构 造成用于承受牵引力的第二装置12在所述立柱3与第一杆1和第二杆2中的每一个之间 延伸。第一装置11涉及左手杆1，而第一装置Ila涉及右手杆2。第二装置12涉及左手杆1，而第二装置12a涉及右手杆2。例如成具有螺丝扣等的丝线形式的第一装置11和Ila以及第二装置12和12a以 公知的方式附连于第一杆1和第二杆2，即分别附连于棒形装置10和IOa的可旋转下部附 连部10，和10a，的各侧以及上方。在定向于梁结构5与和水体相关联的水面“Va”之间的限定的中间区域“a” 内(见图2)，棒形装置10和IOa分别附连于其相关联的杆1和2。例如被尺寸构造成主要用于压缩力的梁单元6适于在靠近属于水体的水面 “Va”位置处但在所述属于水体的水面“Va”的上方处与两个杆1、2可旋转地配合。被尺寸构造成用于承受牵引力的第三装置13和13a在所述梁单元6的中心定向 的附连点6a与第一杆1的上部Ib以及第二杆2的上部2b，可替代地与所述梁结构5，之 间延伸。第四装置14(图1中以虚线示出)适于在属于水体的水面“Va”附近处并且在 所述属于水体的水面“Va”略微上方处与两个杆1、2配合。被尺寸构造成用于承受牵引力的第四装置14和14a定向为在第一杆的下部Ia与 第二杆2的上部2b之间或相反地延伸，并且因此在图1中仅大概示出。单个发电机单元“G”适于借助于传递旋转运动的系统“S”通过与梁结构5相 关联的多个涡轮4、4a、4b和4c而被驱动。所述立柱3适于能够与变压器单元“T”配合并且/或者包围变压器单元 "T，，。所述变压器单元“T”此时布置于立柱3内，使得其将用作用于所述立柱3的压 载物。承受牵引力的配合装置(所述装置成丝线形式)与承受压缩力的棒等结合并且连 接，从而形成三角形稳定结构。
将与梁结构5协作的涡轮4、4a、4b和4c的数目选定为大于二并且小于六，例 如为四。所有的风涡轮4、4b； 4a、4c都适于与用于传递旋转运动的设备“S”直接配 合，以便同步驱动推进器。借助于所述同步操作，单独涡轮4_4c的推进器适于重叠彼此的圆形覆盖区域 4， 、 4a， 、 4b，和 4c，。分别被尺寸构造成用于承受压缩力的所述装置1、2、3、5、6、10和IOa构造为 一个或多个管部、一个或多个格架结构、从而减小静载荷。更具体地，这些装置应当具有很小的浮动能力或者不具有浮动能力，并且应当 具有小的致动表面。所述一个风涡轮和/或多个风涡轮布置为并且适于与传递旋转运动的设备“S” 直接配合而无需相关联的齿轮箱。接着，所述竖直定向的杆1、2能够设置为横截面成圆形或椭圆形或者无论如 何成基本圆形，或者椭圆形，其中其主轴线或长轴线定向为平行于梁结构5的纵长定向 5，。所述杆1、2中的每一个以及立柱3能够是中空的，从而形成具有圆筒形或椭圆 形横截面形状或一些其它横截面形状的浮体。通过减小预期面对风眼的表面，波浪运动的影响及其作用会减小，所述表面能 够是已知技术的格架结构。装置10、IOa; 1、2、3; 5; 6中的每一个装置或所选的一部分装置端部相 关地附连于单独的铰接连接件，其中对于例如杆1、2这种铰接连接件被赋予参考标号 10a，。所有的涡轮4-4c都在同一个或者至少大体在同一个竖直平面中相关联，例如通 过框架部分12和侧部相关梁结构5的平面“P”。所述框架部分12中的所述两个杆1、2在竖直平面“P”中与向上收拢缩定向相 关联，如图3所示。收拢定向旨在缓解下部梁单元6上的压缩力，接着，能够通过标号为14和14a 的用于承受牵弓I力的一个或多个第四装置替代所述下部梁单元6。所述立柱3在压载物的作用下适于处于竖直位置并且通过装置10、11、12； 10a、11a、12a(12a，)而抗挠刚性地附连于所述杆1、2。选定的锚定设备“M”适于具有明确的固定点7。所述固定点7适于处于水面“Va”下方这样的深度“d”，使得当风力增大并 且变得更强时，该固定点7将使立柱3降低，从而允许涉及竖直平面“P”的漂浮单元和 框架部分12的角度设定减小。所述梁结构5具有中空轮廓并且围绕传递所述旋转运动用于驱动发电机单元 “G”的所述的设备“S”，其中，所述发电机单元应当相对于梁结构5中心地定向。图4的目的在于阐明用于传递旋转运动的设备或设备“S”，所述用于传递旋转 运动的设备或设备“S”具有借助于传力装置43被驱动而围绕第一旋转轴41a进行旋转 运动的第一轮41和被驱动而围绕第二旋转轴42a进行旋转运动的第二轮42。
转动体41A、41B和41C以及42A、42B和42C分别与这些轴41a和42a协作。所述传力装置43在与装置43的端部相关联的轴承装置上一方面与所述第一旋转 轴41a及其轮41B偏心地协作，而另一方面与所述第二旋转轴42a及其轮42B偏心地协作。已知技术基于利用抗挠刚性的棒，所述棒旨在并被尺寸构造成能够同时处理压 缩力和牵引力。图4的目的在于示意性地示出机壳5a将定位成可沿着梁结构5内的平行轨道段 移位。根据本发明，利用包括在所述传力装置43中的三个不同的动力传递单元43A、 43B 和 43C。此处，所述单元43A、43B和43C成形为完全等同，因此，将仅以单元43A为主 题进行更加具体的描述。单元43A适于与所述第一轴杆41和所述第二轴杆42 —起基于单独轴承装置44A 和45A而偏心地配合。所述单元43A、43B和43C中的每一个以相对于其轮41A、42A ； 41B、42B以 及41C、42C或曲柄轴的附连点围绕第一旋转轴41a和第二旋转轴42a分布。此处示出了单独轮或曲柄轴41A、41B上的所述单元43A和43B中的每一个之间 的中心角“a”或圆形测量值选定为相等，并且所述单元中的每一个都被尺寸构造成用于 不同的牵引应变。当所述传力单元43A、43B和43C是丝线结构时，利用的是钢线结构。所述丝线结构具有端部相关的叠接，从而能够形成端部相关的环(未示出)。但是，在图6中，所述端部相关环适于支撑一个眼孔，其每个在这里标号为 414、 415。每个所述环和/或眼孔414和415适于围绕球轴承或滚子轴承424，所述球轴承 或滚子轴承424接着适于与配给至眼孔425并且附连于轮41A的销425相互作用。图4以其立体图阐明了所述单元43A、43B和43C中的一个位于彼此侧部相关的 竖直平面中，用于进行自由旋转运动。根据本发明，指出了所述单元43A、43B和43C中的每一个都将借助于这样的装 置而在所述第一轴杆41与所述第二轴杆42之间受到预应力，所述装置未示于附图中并且 可以延伸和回缩，使得每个单元43A、43B和43C，以与所选定的力的承受无关的方式， 将具有延伸条件，特别地用于牵引力传递。因此，在丝线段上部位置43B’，该段应当具有其长度延伸“f”落入区域 “fl”和“f2”内的最高拉伸应力“P2”(激活载荷以及初始预拉伸)，而在丝线段下
部位置43C”，该段应当具有其长度变化“f”落入范围“fl”和“β”内的较小的拉 伸应力“Ρ3”(缓解载荷但具有预拉伸)。因此，夹持力将与力“Ρ1” 一致。这一点 可以在图7中看到。参照图4，图4示出了围绕第一旋转轴41a受到驱动的轮41和围绕第二旋转轴 42a受到驱动的轮42等都适于通过风动推进器而被驱动。另外的驱动轴杆与发电机单元“G”配合用于产生电力。未示出该电力的输出ο分别参照图8、图9和图10，不同的视图示出了曲柄轴420及其可旋转中心轴 420，，并且使三个臂421、422和423附连于所述曲柄轴，并且所述单元43A、43B和 43C分别附连于连接点424、425和426。所利用的曲柄轴420将能够制造为多个单独部件(而不是制造为需要滑动轴承和 灵敏润滑并且尺寸受限的一个单一锻制部件)。因此，曲柄轴420将包括单独柄部421、422和423，所述单独柄部421、422和 423具有围绕轴杆420，以本身已知的方式一起旋动的轴杆424，、425，和426，。所利用的球轴承434、435和436等能够在所利用的轴杆上滑动，从而能够提供 需要较少润滑并且提供较长使用寿命的结构。图10示出了两个单元440和441，所述两个单元440和441在配给至曲柄轴420 的球轴承434上在两部件式轴承外圈442、443上彼此结合为一体。在本发明的范围内，还会发生这样的情况在第一轴杆与第二轴杆之间，能够 设置额外的曲柄轴，所述额外的曲柄轴接着适于作为被动曲柄轴以传递能够导致横向振 荡的元素。这种额外的被动曲柄轴仅转换扭矩，并且因此将可以使其尺寸显著小于其它 曲柄轴。根据本发明并且示于图7中的预拉伸“f”接着能够在不同装置的协助下通过延 伸或缩短覆盖设备的管道内的轴杆41a、42a之间的装置的距离来实现。作为可替代形式，中间轮等可以上升并且可以下降从而以这种方式能够使元件 43B’延伸或缩短至其选定预拉伸。不防止该中间轮与弹簧设备配合，所述弹簧设备接 着与减震设备协作。没有在说明书中对这种中间轮以及具有或不具有减震设备的弹簧设备进行具体 描述，因为这些装置在其技术领域中是众所周知的。本发明提示的装置43C在位置43C”的延伸的目的在于增加固有频率点，使得 (风涡轮4b与4之间的)延伸距离不会变成自激振荡的目的。尽管此处提示了受到预应力的丝线，在本发明中也能够利用条棒43A、43B和 43C。附图示出了立柱3与杆2之间的距离选定为103米，并且立柱3在水面下方延伸 20米的距离。风涡轮的叶片具有60米的直径，并且风涡轮4’和4a’通过发电机分开8.7米
的距离。421与432之间的距离已选定为0.55米。当然，本发明并不限于作为示例在上文公开的实施方式，并且能够在所附权利 要求中示出的本发明理念的框架内进行改型。应当特别注意到，在能够实现所需要的技术功能的框架内，每个所示单元和/ 或电路都能够与每个其它所示单元和/或电路组合。
权利要求
1.一种涉及水体的用于从主风力创造条件以便产生电力的设备，包括a.单独但协 作的漂浮单元，其能够在所述水体中浮动；b.多个即至少两个的涡轮(风动推进器)， 其定向为彼此相邻且协作；c.系泊系统，其稳固地锚定于所述水体的受限的底部区域； d.发电机单元，其通过涡轮的旋转运动而被驱动以便产生所述电力；e.电缆段，其一 方面连接于所述发电机单元而另一方面连接于对所产生的电力进行分配的基于地面的分 配网络，所述漂浮单元由至少两个竖直或至少大体竖直的杆以及在任何情况下由立柱构 成并且与所述杆和所述立柱相关联，所述杆本身能够浮动以便形成框架部分，所述立柱 稳定所述框架部分在所述水体中的位置，其中所述两个杆适于能够支撑水平定向的梁结 构，所述梁结构本身呈抗挠刚性，所述梁结构被配置成且被尺寸构造成使得所述梁结构 能够支撑所述涡轮，其中所述两个杆中的每一个与所述立柱一起被尺寸构造成并且/或 者被配置成使得它们通过将其局部下部浸没于所述水体中而允许所述框架部分被保持成 漂浮在水面上，其中，在通过所述框架部分和所述两个杆而被定向的平面，所述立柱侧 向移位，并且，所述立柱适于与所述框架部分配合并且适于附连于所述系泊系统且附着 地与所述系泊系统配合，其特征在于，在所述两个杆即第一杆(1)和第二杆(2)中的每一 个与所述立柱之间延伸有被尺寸构造成用于承受压缩力的棒形装置(10，IOa),并且在所 述第一杆和所述第二杆中的每一个与所述立柱之间延伸有被尺寸构造成用于承受牵引力 的至少一个第一装置(11)以及还延伸有被尺寸构造成用于承受牵引力的附加的第二装置 (12a，12a，)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，例如呈线状或类似形状的所述第一装置和 所述第二装置在所述棒形装置的附连部的相对侧且在该附连部的上方和下方附连于所述 第一杆和所述第二杆。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述棒形装置在限定的中间区域(“a”) 内附连于其相关联的杆，所述限定的中间区域(“a”)定向于所述梁结构(5)与属于所 述水体的水面(“Va” )之间。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，例如被尺寸构造成用于压缩力的梁单元适 于在属于所述水体的水面附近但是在该属于所述水体的水面上方与所述两个杆配合。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在梁单元的中心地定向的附连点与所述第 一杆和所述第二杆的上部之间，可替代地在该附连点与所述梁结构之间，延伸有被尺寸 构造成用于承受牵弓I力的第三装置。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，被尺寸构造成用于承受牵引 力的第四装置适于在属于所述水体的水面附近且在该属于所述水体的水面的略微上方处 与所述两个杆配合。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，被尺寸构造成用于承受牵引 力的第四装置定向为在所述第一杆的下部与所述第二杆的上部之间延伸或者反之亦然。
8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，单个发电机单元(“G”)适 于通过与所述梁结构相关联的多个风涡轮、借助于传递旋转运动的设备(“S” )而被驱动。
9.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述立柱(3)适于能够与变压 器单元(“T”)配合并且/或者能够容置该变压器单元(“T”)。
10.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述变压器单元在所述杆内 定位成使得所述变压器单元将用作压载物。
11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，呈线形的承受牵引力的配合 装置与压力吸收棒等配合并且连接，以形成在其平面中呈抗挠刚性的三角形结构。
12.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，待与所述梁结构(5)协作的 涡轮的数目被选定为超过二且小于六，例如为四(4，4a, 4b和4c)。
13.如前述权利要求中任一项所述的例如分别如权利要求1、8或12所述的设备，其 特征在于，所有涡轮适于与传递旋转运动的设备(“S” )直接配合以便同步操作。
14.如前述权利要求中任一项所述的特别是如权利要求13所述的设备，其特征在于， 单独涡轮的推进器借助于所述同步操作而适于重叠彼此的圆形覆盖表面。
15.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，被尺寸构造成用于承受牵引 力的所述棒形中间体构造为一个或多个管部、一个或多个框架结构，从而减小静重。
16.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述一个涡轮和/或多个涡 轮布置为并且适于与传递旋转运动的设备直接配合而无需相关联的齿轮箱。
17.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述竖直定向的杆设置成具 有椭圆形或至少大体椭圆形的横截面，其中该横截面的主轴线或长轴线定向为平行于所 述梁结构的纵长定向。
18.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述杆中的每一个都是中空 的并且形成圆筒形或椭圆形横截面形状的浮体。
19.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，通过减小预期面对风眼的可 暴露表面，能够减小波浪运动的作用和影响。
20.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，承受牵引力的压力吸收装置 中的每一个或所选的装置借助于铰接连接以端到端关系附连于例如所述杆。
21.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所有涡轮在同一个或者至少 大体在同一个竖直平面中协作，该竖直平面例如是与所述梁结构侧部相关的平面。
22.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述两个杆在所述框架部分 内呈向上收拢定向。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述收拢定向旨在缓解下部梁单元上的 压缩应变，由此所述下部梁单元能够由承受牵引力的一个或多个装置替代。
24.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述立柱适于在压载物的影 响下处于竖直位置，并且抗挠刚性地附连于所述杆。
25.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所选的锚定设备适于具有固 点ο
26.如前述权利要求中任一项所述的特别是如权利要求25所述的设备，其特征在于， 所述固定点适于处在水面下方这样的深度，使得风力和/或浪高增大并且更强时，该固 定点将使所述立柱降低，由此减小与竖直平面相关的所述漂浮单元和所述框架部分的角 度定位。
27.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述梁结构呈中空轮廓形式 并且围绕传递所述旋转运动以便驱动发电机单元的所述设备。
28.如前述权利要求中任一项所述的特别是如权利要求27所述的设备，其特征在于， 所述发电机单元相对于所述梁结构中心地定向。
全文摘要
本发明涉及一种与水体有关的用于从主风力(“W”)创造用于产生电力的条件的设备(“A”)。所利用的漂浮单元(1、2、3)由至少两个竖直或至少基本竖直的杆(1、2)以及至少一个立柱(3)构成并且与之相关联，所述杆(1、2)可以浮动、用于形成框架部分(12)，而所述立柱(3)稳定所述框架部分(12)在水体中的位置。更具体地，本发明描述了在立柱(3)与第一杆(1)和第二杆(2)的两个杆中的每一个之间延伸有被尺寸构造成用于承受压缩力的棒形装置(10，10a)，并且在立柱(3)与第一杆(1)和第二杆(2)中的每一个之间延伸有被尺寸构造成用于承受牵引力的至少一个第一装置(11，11a)和被尺寸构造成用于承受牵引力的至少一个第二装置(12，12a12a’)。
文档编号F03D11/04GK102016304SQ200980114643
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月17日 优先权日2008年4月24日
发明者贝蒂尔·莫里茨 申请人:Hm动力公司