专利名称：用于浮动风力涡轮机设备的锚固装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于浮动风力涡轮机设备的锚固装置，这种风力涡轮 机设备包括浮动单元、布置在浮动单元上的塔、安装在塔上的发生器， 其可相对于风向转动并装配有风力转子、以及连接至海床上的锚的锚 固线装置。
背景技术：
使用浮动风力涡轮机的优点在于其允许几乎不受限制地获得安 装区域，原因是可以使用较深的海域。
通常，按照下述方式布置风力涡轮机，即，转子面向风力，且塔 定位在风向下游。这是为了避免风力气流在通过转子之前被扰乱，否 则会导致能量损失以及涡轮机中破裂性的振动和脉冲。
为了对其进行控制，在风力改变方向时，需要涡轮机围绕塔的竖 直轴线的主动方向校正。这通常通过在塔的顶部和机抢之间布置带有 环和小齿轮解决方案的转动支承轮缘来实现。
偏摆通过对齐风向并通过马达自动驱动小齿轮以使转子转到风向 的系统实施。当塔位于固定基座(如安装在陆地中以及安装在浅海的 近海中)时，这非常有效。
当塔安装在浮动支座上时，需要确保足够的阻力，以抵抗围绕竖 直轴线的转动，使得进行机舱的主动转动，而不是当风力涡轮机受到 倾斜风力载荷时整个设备转动太多。
通过锚固线提供转动阻力，该锚固线通过一定的力预张紧。当锚 固线直接固定至细长圆柱形结构时，则如下所述当锚固线连接在转动 轴线附近时转动阻力较低。当塔从其平衡位置转动时出现转动阻力， 并且复原力臂作为从角度(a)和从转动轴线到线固定点的半径(r)
的函数出现。在这种情况下，复原力臂(a)为 a=sin(a)xr
复原力对应于线上预张紧在转动轴线上的垂直分量Fn，则复原转 矩将变为
Mr=Fnxa= Fnxsin(a)xr
抵抗转动的阻力转矩因而如上所示为正弦函数，且在90。下最大 (见下文)。在小转动角度的情况下，转动阻力将类似于线性转动弹簧 起作用。
美国专利No. 3082608在先地公开了 一种三角形设计的锚固平台。 两根链或线缆优选地以20。的角度从每个角延伸，这些链或线缆连接 布置在海床上的重的负重，同时从每个负重，另外的锚固线延伸至进 一步远离平台的重锚。这种解决方案的目的主要是用于消除波浪导致 的平台运动的锚固解决方案。该解决方案将提供转动阻力(抵抗转动)， 但不适于锚固细长圆柱形浮动风力涡轮机，原因在于其假定在用于锚 固线的三个固定点之间存在很大的距离。该公知的解决方案基于张紧 锚固系统，从而在锚固线上产生非常大的动态力。除了该锚固解决方 案笨重且复杂之外，其制造成本以及安置成本高。
发明内容
本发明提供了一种用于锚固浮动风力涡轮机设备的解决方案，通 过该方案，可以明显增加绕竖直轴线的初始转动阻力(抵抗)。还提 供了一种解决方案，其非常简单并且可以用于将风力涡轮机设备锚固 在非常深的海里。
本发明的特征在于在离浮动单元一定距离且在各个锚固线上的固 定点处，各个锚固线均连接至至少两个分离的线，该分离的线向外倾 斜并以△ (delta)形布置方式固定至浮动单元，如附属的权利要求1 所述。
从属权利要求2-6限定了本发明的优选特征。
本发明将通过例子并参考附图进一步描述，附图中 图1显示带有根据本发明的锚固装置的浮动风力涡轮机的透视示 意图2显示了依据图1所示的本发明的锚固装置的草图；和 图3显示了曲线图，其中比较了常规锚固系统和本发明的基于转 动角度计算的转动阻力(转动转矩)。
具体实施例方式
如上所述，图1显示了带有根据本发明的锚固装置6的浮动风力 涡轮机设备l的示意性透视图。除了锚固线ll外，风力涡轮机包括圆 形细长浮动单元7、安装在浮动单元7上的塔8、以及位于塔顶的发生 器9，该发生器可相对于风向转动，同时支承风力转子IO。细长形状 可以根据需要选择，以实现低的位移，从而具有良好的稳定性，并因 而受到风力和波浪的影响最小。负重12还可以有利地布置在锚固线 上，以在这些锚固线中增加必要的张紧。
从图2的锚固线装置6可以更清楚地看到，以120。的间隔使用三 根锚固线11。各个锚固线11均在其一端固定至海床上的锚或锚固点 (未示出)，并在另一端、离浮动单元7—定距离处固定在固定点5， 它们连接至两根线2和3，这些线2和3向外倾斜并在成对接合布置 的托架4处固定至浮动单元7。每根锚固线11与这些线在/朝向浮动单 元上的固定点形成A (delta)形图案或Y形分叉。在本^^开中，应注 意，尽管本例子使用一根线2和一根线3，每根线以相同的角度朝向 浮动单元上的相应固定托架4延伸，也可以^使用两才艮或更多的线2以 及两根或更多的线3,每根线以不同的角度朝向浮动单元上的不同固 定托架延伸。
根据风力涡轮机所处的海床的深度，线11的长度相对较长，各个 锚固线中的预张紧可以为1000kN的量级。线相对于水平面的角度近 似为30-70°，整体地根据风力涡轮机设备以及浮动单元的尺寸，线2、
3的长度可以为50米的量级。
利用这些建议值，计算表明根据本发明的装置的转动阻力比同样 情况下常规解决方案的转动阻力大9倍的量级，在常规方案中，锚固 线直接固定至浮动单元，没有布置成A形的线。
用于常规方案和用于根据本发明的A形线方案的转动刚性的特性 在图3中示出。
如上所述，图3显示了一图表，其中为比较常规锚固系统和本发 明，转动阻力(转动转矩)基于转动角度计算。在绕竖直转动轴线转 动期间，来自锚固线的预张紧负栽将在一根分离线中逐渐增加，而另 一根线上的负载相应减轻。当转动角度达到一定幅度，被减轻的线将 变得松弛。出现松弛的转动角度取决于A线的长度或者分离点与竖直 转动轴线之间的距离。对于小的角度，在一根线中出现松弛之前，本 装置将如下所述地起作用好像浮标上的固定点已经向外运动到锚固 线上的固定点。这将导致大的力臂R，使得复原转矩将为
Mr= Fnxsin(a)xR
当转动角度达到临界值(P )使得在一根线上出现松弛时，转矩增 加将很小，直到达到最大转矩。如图3所示，对于这里所计算的例子 中A线之一出现松弛的临界角度为6。的量级。在这里，曲线在达到 14000kNm的转矩处改变方向。
利用采用本发明的装置所实现的增加的初始转动阻力，可以在塔 中的响应角度可接受的情况下进行涡轮机的主动方向控制。
对于常规锚固系统，从图中还可以看出，转动阻力增大了松弛， 直到在接近90°的角度的情况下达到最大转动阻力。
如权利要求书中所限定的发明不限于附图所示以及前文所述的实 施例，可以使用4根或更多锚固线11,每根具有布置成A形图案的对 应线2、 3。但是，以120。的间隔使用三个锚固线看成代表最简单且最 便宜的方案。
权利要求
1.一种用于浮动风力涡轮机设备的锚固装置，这种风力涡轮机设备包括浮动单元(7)；布置在浮动单元上的塔(8)；安装在塔上的发生器(9)，该发生器可相对于风向转动并装有风力转子(10)；以及锚固线装置(6)，其连接至海床上的锚或锚固点，其特征在于各根锚固线(11)均在各根锚固线上的固定点(5)处、离浮动单元一定距离地连接有至少两根线(2，3)，每根线向外倾斜并以Δ形布置连接至浮动单元(7)。
2. 根据权利要求1的锚固装置，其特征在于，锚固线装置(6) 包括以120。的间隔对称布置的三根锚固线(11)。
3. 根据权利要求1和2的锚固装置，其特征在于，A形布置中的 线(2, 3)以相互成20。-60°之间的角度布置。
4. 根据权利要求1和2的锚固装置，其特征在于，A形布置中的 线(2， 3)以相对于水平面成30。-70。之间的角度布置。
5. 根据前面权利要求1-4的锚固装置，其特征在于，A形布置中 的线(2， 3)以对于浮动单元上的固定点可能最大的距离固定至浮动 单元(7)。
6. 根据前面的权利要求1-5的锚固装置，其特征在于，A形布置 中的线(2， 3)成对地固定至浮动单元(7)上的接合托架(4)。
全文摘要
一种用于浮动风力涡轮机设备的锚固装置，这种风力涡轮机设备包括浮动单元(7)、布置在浮动单元上的塔(8)、安装在塔上的发生器(9)，该发生器可相对于风向转动并装有风力转子(10)、以及锚固线装置(6)，其连接至海床上的锚或锚固点。各根锚固线(11)均在各根锚固线上的固定点(5)处、离浮动单元一定距离地连接有两根线(2，3)，每根线向外倾斜并以Δ形布置连接至浮动单元(7)。
文档编号B63BGK101193792SQ200680020095
公开日2008年6月4日 申请日期2006年5月4日 优先权日2005年5月6日
发明者D·斯文 申请人:诺尔斯海德公司