一种自主浮沉对风的小型海上风电机组转让专利
申请号 : CN202010556276.3
文献号 : CN111550372B
文献日 : 2021-06-15
发明人 : 杨梦琳
申请人 : 苏州讯如电子科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述海上风电机组包括主干(1)、机头(2)和浮沉台(4),所述主干(1)上端安装机头(2)用于风力发电,所述浮沉台(4)连接在主干(1)下方,浮沉台(4)悬浮于海平面下方的海水中,浮沉台(4)沿竖直方向托举住主干(1);
所述浮沉台(4)水平方向外围设置若干个浮体组件(5),所述浮体组件(5)具有自适应的随深度波动而变化的浮力;
所述浮体组件(5)包括气囊(51)、抽气泵(52)、进气管(53)、出气管(54)、调压阀(55)和浮子通断块(56),所述气囊(51)固定在浮沉台(4)外围,气囊(51)内设置抽气泵(52),抽气泵(52)经由进气管(53)从海平面上方抽取空气并注入气囊(51)内,所述出气管(54)连接气囊(51)内部空间和海平面上方大气空间,出气管(54)上设置流阻可调的调压阀(55),所述进气管(53)和出气管(54)在出入海平面处均设置浮子通断块(56),所述进气管(53)由海平面直至气囊(51)之间具有结余长度(531)。
2.根据权利要求1所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述出气管(54)靠近海平面的一端带有气管浮子(541)和过流球体(542),所述过流球体(542)内部设置与出气管(54)主气流通孔连接的气孔(543),所述浮子通断块(56)为莲花形,浮子通断块(56)上表中央朝向设置锥口槽(561),所述锥口槽(561)尖端在下并通过通孔连接至浮子通断块(56)下表面,所述出气管(54)上端贯穿浮子通断块(56),所述气管浮子(541)位于浮子通断块(56)下方,所述过流球体(542)位于锥口槽(561)内,所述气孔(543)朝向锥口槽(561)斜面,所述气管浮子(541)抵触浮子通断块(56)下表面时,气孔(543)与锥口槽(561)斜面之间存留间隙。
3.根据权利要求1所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述进气管(53)上设置由大气至气囊(51)流向的单向阀,所述抽气泵(52)与调压阀(55)进行联锁控制,抽气泵(52)停机时、调压阀(55)关闭。
4.根据权利要求1所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述海上风电机组还包括对向块(3),所述对向块(3)套装在主干(1)上,对向块(3)浮在海平面位置处,对向块(3)受水流冲击而使海上风电机组整体在水中进行绕竖直轴线的旋转。
5.根据权利要求4所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述对向块(3)包括浮块(31)、连接筒(32)、舵叶(33)、弹簧(34)和键(35),所述键(35)为长条形,键(35)通过螺钉竖直钉装在主干(1)上,所述连接筒(32)上端安装带中心孔的浮块(31),所述连接筒(32)内表设置竖直的键槽(321),所述连接筒(32)和浮块(31)一同套设在主干(1)上,所述键槽(321)与键(35)对齐,所述键槽(321)槽宽大于键(35)键宽,键槽(321)两侧壁与键(35)两侧壁之间设置两个以键(35)作对称线的弹簧(34),所述连接筒(32)外表沿水平方向设置舵叶(33)。
6.根据权利要求5所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述弹簧(34)靠近键(35)的一端通过滚球(36)与键(35)进行接触。
7.根据权利要求1所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述浮沉台(4)还连接有一个锚索(6)。
8.根据权利要求1所述的一种自主浮沉对风的小型海上风电机组,其特征在于:所述气囊(51)外包裹有一层钢丝罩。
说明书 :
一种自主浮沉对风的小型海上风电机组
技术领域
背景技术
击而大幅晃动。
发明内容
竖直方向托举住主干。
台沉入海中,并在适当位置悬停,这个适当位置是指位于海面下方较深的深度上,因为使用
浮力来平衡机组的重力,所以,浮力部件的结构尺寸较大,让浮沉台及其辅件直接在海平面
上漂浮的话,会显著受到洋流的影响,在海平面附近处,海风吹动表层水体流动,流动性受
到风力影响而速度不一,能够进行风力发电的位置是常常具有大风的位置,表层水体流动
性很强,本发明将浮沉台沉入深水位置,只让一根相对较细的主干穿过表层水体,从而,表
层水体流过主干时,对于机组整体的冲击力较小,深水位置处水体流速低,不考虑大洋整体
受到潮汐力作用和地球大范围温差导致的深水暗流(这类暗流一般也是绝大多数发生在远
离大陆架的位置,而风电机组不会设置得离大陆架太远)外,海风不会在水深较多的位置处
造成影响,浮沉台在此位置悬停,不易受到海流冲击,从而提供稳定的浮力。通过浮力支撑
的机组,可以通过拖船而方便地转移设置位置,根据季节不同,而选择合适的工作地点。
的浮体组件通过自身或连接管等部件增大自身排水体积,提供更多的浮力,从而使得机组
重新恢复竖直状态。
入气囊内,出气管连接气囊内部空间和海平面上方大气空间,出气管上设置流阻可调的调
压阀,进气管和出气管在出入海平面处均设置浮子通断块,进气管由海平面直至气囊之间
具有结余长度。
气管出口处的压力差值,出气管出口直连海平面大气,调压阀的流阻即是气囊内的表压,气
囊内压力越大,则在海水中同一深度处体积越大,提供更大的浮力。浮子通断块可以在其完
全浸入水中后,切断出气管与海表面上的大气的连接,进气管具有较多的结余长度,所以,
就算其下连接的气囊下沉一些,抽气泵的进气也不会受到影响,出气管没有长度结余,其长
度正好等于气囊至海平面的距离,所以,一旦所连接的气囊因为扰动而下沉一点后,该气囊
往外界的排气是受到截断的,抽气泵继续运行,气囊内存入更多的气体,体积轻微膨胀,具
有相比于其他的气囊更大的浮力,抵抗扰动,使得机组回复到主干竖直状态,完全归位后,
这一气囊上引出的出气管端部重新浮出海面,气囊经由调压阀后排气通顺,排出相比于其
他气囊所多出来部分的气体,气囊重新变回相同的大小,平等地为浮沉台提供浮力。达到自
主地调整偏移姿态的作用。调压阀压力对应气囊内部压力,该压力也对应浮沉台的深度,机
组初始设置时,还需要调整进气管与出气管的管长,具体地可以是制造较大的管长,在确定
好气囊深度后,通过捆扎的方式,消减掉出气管的富余长度。
锥口槽,锥口槽尖端在下并通过通孔连接至浮子通断块下表面,出气管上端贯穿浮子通断
块,气管浮子位于浮子通断块下方,过流球体位于锥口槽内,气孔朝向锥口槽斜面,气管浮
子抵触浮子通断块下表面时,气孔与锥口槽斜面之间存留间隙。
部上表面抵触在浮子通断块下表面上,当出气管受到下部气囊的拖拽而进入水中后,浮子
通断块受到浮力而向上运动,此时,过流球体与锥口槽接触,气孔被锥口槽斜面所封闭,为
了更好的封闭,还可以在锥口槽斜面上设置与过流球体球形面相适应的球形凹槽,气管浮
子外部上表面与浮子通断块下表面脱离一段距离,气囊内气体经过调压阀后几乎降至大气
压,所以,气孔对于浮子通断块的顶开力很小,不会超过浮子通断块受到的向上浮力,所以,
气孔可以被锥口槽所完善密封,气囊在后续注气过程中,压力会保持外部水体的压力,注入
的气体用于体积增大。
致使机组沉入水中,抽气泵停机时、调压阀关闭防止气囊内气体从出气管排出,而进气管上
的单向阀也防止了气体从抽气泵、进气管逆向排出。
包括浮块、连接筒、舵叶、弹簧和键,键为长条形,键通过螺钉竖直钉装在主干上,连接筒上
端安装带中心孔的浮块,连接筒内表设置竖直的键槽,连接筒和浮块一同套设在主干上,键
槽与键对齐,键槽槽宽大于键键宽,键槽两侧壁与键两侧壁之间设置两个以键作对称线的
弹簧,连接筒外表沿水平方向设置舵叶。
才驱使主干旋转,水流波动被弹簧消除。
较细的主干;整个机组倾斜时,气囊出气管自主封闭使得该气囊憋压变大,提供更多浮力,
恢复机组竖直状态,机组浮在水面上并由拖船拖行至设计位置,之后,气囊排出部分气体,
机组整体下沉,浮沉台下沉至预期位置时,通过调压阀保持气囊内具有与外部水体相适应
的压力,提供的浮力正好平衡机组重力,然后,机头对准海风进行发电,机组可以方便地由
拖船拽行更换发电位置。
附图说明
度、54‑出气管、541‑气管浮子、542‑过流球体、543‑气孔、55‑调压阀、56‑浮子通断块、561‑
锥口槽、6‑锚索、91‑浅层海流、92‑深层海流、93‑海底。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
方的海水中,浮沉台4沿竖直方向托举住主干1。
沉台4沉入海中,并在适当位置悬停,这个适当位置是指位于海面下方较深的深度上,因为
使用浮力来平衡机组的重力,所以,浮力部件的结构尺寸较大,让浮沉台4及其辅件直接在
海平面上漂浮的话,会显著受到洋流的影响,在海平面附近处,海风吹动表层水体(浅层海
流91)流动,流动性受到风力影响而速度不一,能够进行风力发电的位置是常常具有大风的
位置,表层水体流动性很强,本发明将浮沉台4沉入深水位置,只让一根相对较细的主干1穿
过表层水体,从而,表层水体流过主干1时,对于机组整体的冲击力较小,深水位置处水体流
速低,不考虑大洋整体受到潮汐力作用和地球大范围温差导致的深水暗流(这类暗流一般
也是绝大多数发生在远离大陆架的位置,而风电机组不会设置得离大陆架太远)外,海风不
会在水深较多的位置处(深层海流92)造成影响,浮沉台4在此位置悬停,不易受到海流冲
击,从而提供稳定的浮力。通过浮力支撑的机组,可以通过拖船而方便地转移设置位置,根
据季节不同,而选择合适的工作地点。
势的浮体组件5通过自身或连接管等部件增大自身排水体积,提供更多的浮力,从而使得机
组重新恢复竖直状态。
管53从海平面上方抽取空气并注入气囊51内,出气管54连接气囊51内部空间和海平面上方
大气空间,出气管54上设置流阻可调的调压阀55,进气管53和出气管54在出入海平面处均
设置浮子通断块56,进气管53由海平面直至气囊51之间具有结余长度531。
内相对于出气管54出口处的压力差值,出气管54出口直连海平面大气,调压阀55的流阻即
是气囊51内的表压,气囊51内压力越大,则在海水中同一深度处体积越大,提供更大的浮
力。浮子通断块56可以在其完全浸入水中后,切断出气管54与海表面上的大气的连接,如图
5所示,进气管53具有较多的结余长度531,所以,就算其下连接的气囊51下沉一些,抽气泵
52的进气也不会受到影响,出气管54没有长度结余,其长度正好等于气囊51至海平面的距
离,所以,一旦所连接的气囊51因为扰动而下沉一点后,该气囊51往外界的排气是受到截断
的,抽气泵52继续运行,气囊51内存入更多的气体,体积轻微膨胀,具有相比于其他的气囊
51更大的浮力,抵抗扰动,使得机组回复到主干1竖直状态,完全归位后,这一气囊51上引出
的出气管54端部重新浮出海面,气囊51经由调压阀55后排气通顺,排出相比于其他气囊所
多出来部分的气体,气囊51重新变回相同的大小,平等地为浮沉台4提供浮力。达到自主地
调整偏移姿态的作用。调压阀55压力对应气囊51内部压力,该压力也对应浮沉台4的深度,
机组初始设置时,还需要调整进气管53与出气管54的管长,具体地可以是制造较大的管长,
在确定好气囊51深度后,通过捆扎的方式,消减掉出气管54的富余长度。
央朝向设置锥口槽561,锥口槽561尖端在下并通过通孔连接至浮子通断块56下表面,出气
管54上端贯穿浮子通断块56,气管浮子541位于浮子通断块56下方,过流球体542位于锥口
槽561内,气孔543朝向锥口槽561斜面,气管浮子541抵触浮子通断块56下表面时,气孔543
与锥口槽561斜面之间存留间隙。
气,此时,气管浮子541外部上表面抵触在浮子通断块56下表面上,当出气管54受到下部气
囊51的拖拽而进入水中后,浮子通断块56受到浮力而向上运动,此时,过流球体542与锥口
槽561接触,气孔543被锥口槽561斜面所封闭,为了更好的封闭,还可以在锥口槽561斜面上
设置与过流球体542球形面相适应的球形凹槽,气管浮子541外部上表面与浮子通断块56下
表面脱离一段距离,气囊51内气体经过调压阀55后几乎降至大气压,所以,气孔543对于浮
子通断块56的顶开力很小,不会超过浮子通断块56受到的向上浮力,所以,气孔543可以被
锥口槽561所完善密封,气囊51在后续注气过程中,压力会保持外部水体的压力,注入的气
体用于体积增大。
去浮力致使机组沉入水中,抽气泵52停机时、调压阀55关闭防止气囊51内气体从出气管54
排出,而进气管53上的单向阀也防止了气体从抽气泵52、进气管53逆向排出。
转。对向块3包括浮块31、连接筒32、舵叶33、弹簧34和键35,键35为长条形,键35通过螺钉竖
直钉装在主干1上,连接筒32上端安装带中心孔的浮块31,连接筒32内表设置竖直的键槽
321,连接筒32和浮块31一同套设在主干1上,键槽321与键35对齐,键槽321槽宽大于键35键
宽,键槽321两侧壁与键35两侧壁之间设置两个以键35作对称线的弹簧34,连接筒32外表沿
水平方向设置舵叶33。
方向持续压紧键35时,才驱使主干1旋转,水流波动被弹簧34消除。
通过调压阀55保持气囊51内具有与外部水体相适应的压力,提供的浮力正好平衡机组重
力,然后,机头2对准海风进行发电,电能可以储存起来,也可以是通过线缆进行远距离输
送。
从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。