具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种海洋工程装备领域中的具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，包括能360度旋转的垂直柱，垂直柱底部向上穿过固定的圆形平台，在圆形平台上方以及垂直柱外部沿圆周方向均匀设置三个帆布叶片，每个帆布叶片上从上至下固定有若干个水平布置且相互平行的横杆；除最顶部和最底部的横杆外，其余横杆的内端和外端各固定连接一个滑块，且内端的滑块能沿弧形滑槽上下滑动，外端的滑块能沿独立滑轨上下滑动；每个电动马达分别带动一个主动滑轮转动，每根环形钢丝绳的两端连接对应的一个主动滑轮，并且环形钢丝绳向上延伸固定连接对应的最顶部横杆的内端；在遇到台风预警时，将叶片折叠收缩，从而降低台风对发电平台的影响。
【专利说明】
具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台
技术领域
[0001]本发明属于海洋工程装备领域，具体涉及风电技术装备中的风力发电平台。
【背景技术】
[0002]风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障。风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，海上风能资源丰富，海上风电是可再生能源发展的重要领域。风力发电是风能利用的重要形式，风力发电平台需要较大的持续的风能，但是在风力发电过程中，过大的风会使风力发电机受损。台风，经常发生在近海地区，速度高，湍流大，它主要有以下几个特点:一是季节性，一般发生在夏秋之间；二是台风中心登录地点难准确预报。台风的风向时有变化，不确定的风向导致风力发电平台不好控制;三是台风具有旋转性；四是损毁性严重，对不坚固的建筑物、海上船只、海上设备等破坏性很大。为了预防台风对发电平台的损坏，目前一般只是加强结构部件的强度，但这不能解决本质问题，因为当台风出现，风力过大时，风叶转动过快，叶片会无法承受，会出现气流混乱、离心过大的现象，会使整个发电平台受损，同时也由于风叶转动过快，负荷过大，从而超过所能容纳的电量，使发电机受损。
[0003]现有的垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有利用平板和杯子做成的风轮，这是一种纯阻力装置;有S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。
[0004]现有的可集聚多功能组合式海洋发电平台，是由叶片、垂直轴、圆台组成将叶片直接固定在垂直轴内，叶片不可移动，垂直轴与圆台相连接;在风能的作用下，叶片带动垂直轴在圆台中心处可360旋转，从而产生电能。由于叶片是固定不可折叠的，因此并不能避免台风或风力较大的情况;在台风海况下，固定的叶片由于风力较大，转动过快，会导致发电平台的超负荷运转，甚至由于受到台风的影响而使平台设备严重受损。同时，由于平台本身尺寸较大、叶片不可折叠，给平台在安装和更换过程中带来不便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了避免现有海洋风力发电平台在台风或风力过大海况下易损坏的问题，提出一种具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，叶片可折叠伸缩，既不影响正常状态下的风力发电，也可以避免恶劣环境对发电平台的影响。
[0006]本发明采用的技术方案是:包括能360度旋转的垂直柱，垂直柱底部向上穿过固定的圆形平台，在圆形平台上方以及垂直柱外部沿圆周方向均匀设置三个帆布叶片，每个帆布叶片上从上至下固定有若干个水平布置且相互平行的横杆;沿垂直柱的外表面从上至下开有三个与帆布叶片一一正对的弧形滑槽，在靠近每个帆布叶片的外端位置设置一个从上至下的弧形的独立滑轨;除最顶部和最底部的横杆外，其余横杆的内端和外端各固定连接一个滑块，且内端的滑块能沿弧形滑槽上下滑动，外端的滑块能沿独立滑轨上下滑动;在垂直柱内的底部沿圆周方向均匀装有三个电动马达，每个电动马达分别带动一个主动滑轮转动，每根环形钢丝绳的两端连接对应的一个主动滑轮，并且环形钢丝绳向上延伸固定连接对应的最顶部横杆的内端和绕过对应的一个从动滑轮;位于最底端的三根横杆的内端固定连接对应的弧形滑槽、外端固定连接对应的独立滑轨；台风来前，三个电动马达同时正转，三个环形钢丝绳正转，带动最顶端的三根横杆向下滑动，依序地带动下方的横杆随滑块沿弧形滑槽和独立滑轨向下滑动，帆布叶片在垂直柱底端折叠。
[0007]本发明采用上述技术方案后具有如下有益效果:
1、本发明由于采用可折叠式叶片，在遇到台风预警时，将叶片折叠收缩，可以防止风对叶片和整个装置的损害，从而降低台风对发电平台的影响；同时可以避免风力过大，负荷过大，超过平台所能容纳的电量，烧坏内部结构的可能性。
[0008]2、在风力较大或风向不定时，将叶片折叠，使垂直柱受到的不稳定力降低，减少平台重心不稳定的现象。
[0009]3、本发明中的折叠叶片所占面积较小，当垂直柱较高时，由于叶片可伸缩，方便安装。
【附图说明】
[0010]图1为本发明具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台的整体结构示意图；
图2为图1中单个叶片展开后的局部结构放大示意图；
图3为图2中单个叶片的连接结构放大示意图；
图4为图1中圆形平台的俯视放大图；
图5为图2中的A-A剖视放大图；
图6为图2中C-C剖视放大图；
图7为图2中B-B剖视放大图；
图8为图2中的帆布叶片折叠后的局部结构示意图。
[0011]图中:1.弧形滑槽;2.帆布叶片;3.横杆;4.垂直柱;5.圆形平台；6.电动马达;7.输出轴、8.主动滑轮;9.钢丝绳；10.传动箱；11.支撑臂；12.滑块；13.从动滑轮；14.滑轨支撑架；15.螺栓；16.钢丝绳卡；17.马达基座；18.驱动杆；19.支座;20.独立滑轨;21.环形滑槽；22.从动轴;23.滑轨块。
【具体实施方式】
[0012]如图1和图2所示，本发明的底部是固定不动的支座19，支座19的正上方是固定不动的圆形平台5，支座19通过轴承连接垂直柱4的底部，垂直柱4是一个下大上小的柱体，垂直柱4向上穿过圆形平台5，与圆形平台5之间也通过轴承连接，使垂直柱4可以360度旋转。
[0013]在圆形平台5上方，在垂直柱4的外部，沿垂直柱4圆周方向均匀设置三个用帆布材质做的帆布叶片2，相邻两个帆布叶片2之间间隔120度角，在工作状态时，帆布叶片2从上至下展开。每个帆布叶片2上从上至下固定若干个水平布置的相互平行的横杆3，所有横杆3都垂直于垂直柱4，相邻两个横杆3之间上下间距相等。将帆布叶片2的叶片面整个固定粘在横杆3的杆面上。
[0014]沿垂直柱4的外表面，从上至下开有三个弧形滑槽I，弧形滑槽I在垂直柱4外表面上的位置和形状与帆布叶片2的内侧面的位置和形状相一一对应，一一正对着帆布叶片2。
[0015]在靠近每个帆布叶片2的外端位置设置一个从上至下的弧形的独立滑轨20，三个独立滑轨20的形状与三个弧形滑槽I的形状一致。
[0016]再参见图3所示，每个独立滑轨20的最顶端都通过一个水平的滑轨支撑架14固定连接垂直柱4，每个滑轨支撑架14的外端固定连接对应的独立滑轨20最顶端上，每个滑轨支撑架14的内端固定连接于垂直柱4。
[0017]参见图4，在圆形平台5的上表面上设有一个环形滑槽21，每个独立滑轨20的底端都固定连接一个滑轨块23，三个滑轨块23位于环形滑槽21内，沿环形滑槽21的圆周方向均匀布置，滑轨块23能在环形滑槽21内滑动。当帆布叶片2绕垂直柱4转动时，独立滑轨20也跟着垂直柱4同轴转动。
[0018]参见图5，除最顶部的三根横杆3和最底部的三根横杆3外，其余横杆3的内端和外端各固定连接一个滑块12，与横杆3内端固定连接的内端滑块12都安装在对应的弧形滑槽I内，所有内端滑块12都能沿弧形滑槽I上下滑动；与横杆3外端固定连接的外端滑块12都安装在对应的独立滑轨20内，所有外端滑块12都能沿独立滑轨20上下滑动。横杆3与滑块12通过螺栓固定连接，方便拆卸更换;滑块12与独立滑轨20和弧形滑槽I是一种嵌入式的连接方法，靠与滑槽I之间的凹凸镶嵌来限定。独立滑轨20和弧形滑槽I为横杆3的上下滑动提供了轨迹和空间。
[0019]参见图6所示的最顶端横杆3与环形钢丝绳9的连接结构，在垂直柱4的内部设有三根环形钢丝绳9，位于最顶部的三根横杆3的内端各通过一个支撑臂11与对应的一根环形钢丝绳9连接，使环形钢丝绳9与最顶部的三根横杆3的内端固定连接，能够带动最顶部的三根横杆3运动。支撑臂11从垂直柱4外部伸入内部后连接对应的环形钢丝绳9的中间段，支撑臂11与最顶部的横杆3通过螺栓15固定。每根环形钢丝绳9沿着弧形滑槽I向上，从下至上穿过对应的支撑臂11，并用对应的绳卡16将支撑臂11和环形钢丝绳9固定。每根环形钢丝绳9从上至上穿过支撑臂11，向上绕过一个从动滑轮13。在支撑臂11的上方设置从动滑轮13，每个从动滑轮13都通过对应的一个水平的从动轴22固定在垂直柱4的内部。
[0020]位于最底端的三根横杆3的内端固定连接在对应的弧形滑槽I内、外端固定连接对应的独立滑轨20。
[0021 ]参见图7所不的设置在垂直柱4内底部的传动机构，在垂直柱4内的底部沿圆周方向均匀安装三个电动马达6，每个电动马达6都通过马达支座17固定在垂直柱4内部。每个电动马达6的输出轴各经一根水平的驱动杆18连接对应的一个传动箱1，每个传动箱1的输出轴7同轴固定连接一个主动滑轮8，使每个电动马达6都带动一个主动滑轮8转动。一根环形钢丝绳9的两端连接对应的主动滑轮8上。每根环形钢丝绳9均向上延伸，同时穿过对应的支撑臂11，使最顶部横杆3的内端与环形钢丝绳9固定连接，且绕过位于支撑臂11上方的对应的从动滑轮13。
[0022]结合图1和图8，帆布叶片2在展开状态，发电平台正常工作，在正常风速下，帆布叶片2因展开受到风力的作用，绕垂直柱4转动产生电能。在台风来前，或者遇到台风预警或在恶劣环境下，通过卫星定位同时控制垂直柱4内的三个电动马达6正转，将动力输送给传动箱10，传动箱10将动力输送到主动滑轮8，环形钢丝绳9正转，带动从动滑轮13转动，同时带动最顶端的三根横杆3向下滑动，当最顶端的滑块12触碰到其下方的滑块12时，下方的滑块12带动与其相连的横杆3向下移动，如此依序地使下方其余横杆3随滑块12沿弧形滑槽I和独立滑轨20向下滑动，最终使帆布叶片2在垂直柱4底端折叠，折叠成如图8所示的位置状态。当台风结束后，通过卫星定位同时控制三个电动马达6反传，电动马达6再次输送动力，使主动滑轮8带动环形钢丝绳9反向转动，最顶端的横杆3先向上滑动，依序地带动其余横杆3随滑块12沿弧形滑槽I和独立滑轨20向上滑动，最使三个帆布叶片2同时展开正常工作，如图1所示。
【主权项】
1.一种具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，包括能360度旋转的垂直柱(4)，垂直柱(4)底部向上穿过固定的圆形平台(5)，其特征是:在圆形平台(5)上方以及垂直柱(4)外部沿圆周方向均匀设置三个帆布叶片(2)，每个帆布叶片(2)上从上至下固定有若干个水平布置且相互平行的横杆(3);沿垂直柱(4)的外表面从上至下开有三个与帆布叶片(2)一一正对的弧形滑槽(I)，在靠近每个帆布叶片(2)的外端位置设置一个从上至下的弧形的独立滑轨(20)；除最顶部和最底部的横杆(3)夕卜，其余横杆(3)的内端和外端各固定连接一个滑块(12)，且内端的滑块(12)能沿弧形滑槽(I)上下滑动，外端的滑块(12)能沿独立滑轨(20)上下滑动;在垂直柱(4)内的底部沿圆周方向均匀装有三个电动马达(6)，每个电动马达(6)分别带动一个主动滑轮(8)转动，每根环形钢丝绳(9)的两端连接对应的一个主动滑轮(8)，并向上延伸固定连接对应的最顶部横杆(3)的内端和绕过对应的一个从动滑轮(13)；位于最底端的三根横杆(3 )的内端固定连接对应的弧形滑槽(I)、外端固定连接对应的独立滑轨(20);台风来前，三个电动马达(6)同时正转，三个环形钢丝绳(9)正转，带动最顶端的三根横杆(3)向下滑动，依序地带动下方的横杆(3)随滑块(12)沿弧形滑槽(I)和独立滑轨(20)向下滑动，帆布叶片(2)折叠在垂直柱(4)底端。2.根据权利要求1所述具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，其特征是:圆形平台(5)的上表面上设有一个环形滑槽(21)，每个独立滑轨(20)的底端固定连接一个滑轨块(23)，三个滑轨块(23)位于环形滑槽(21)内且能沿环形滑槽(21)滑动。3.根据权利要求1所述具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，其特征是:每个独立滑轨(20)的最顶端都通过一个水平的滑轨支撑架(14)固定连接垂直柱(4)。4.根据权利要求1所述具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，其特征是:每个最顶部的横杆(3)的内端固定连接一个支撑臂(11)，支撑臂(11)从垂直柱(4)夕卜部伸入内部，位于垂直柱(4)内部的环形钢丝绳(9)穿过支撑臂(11)并通过绳卡(16)将支撑臂(11)和环形钢丝绳(9)固定连接。5.根据权利要求4所述具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，其特征是:从动滑轮(13)位于垂直柱(4)内部且在支撑臂(11)的上方，每个从动滑轮(13)都通过一个水平的从动轴(22)固定连接垂直柱(4)。6.根据权利要求4所述具有可折叠式叶片的抗台风海洋风力发电平台，其特征是:每个电动马达(6)的输出轴各经一根水平的驱动杆(18)连接一个传动箱(10)，每个传动箱(10)的输出轴同轴固定连接一个主动滑轮(8)。
【文档编号】F03D3/06GK106089575SQ201610717046
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月25日
【发明人】姚震球, 郭琦
【申请人】江苏科技大学