具有改善的安全特征的风力涡轮机制造技术

风力涡轮机包括风驱动的能够围绕中心轴线旋转的涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮具有帆翼，该帆翼捕集风并使涡轮机叶轮旋转。固定装置和固定绳被附接至涡轮机叶轮，以防止风力涡轮机响应于高风状况而倾倒。一组飘带在一端被附接至轮辐并且包括自由端部，其中自由端部被设置在当涡轮机叶轮旋转时在两个相邻的轮辐之间限定出的空间中。滑接部以可移除并可滑动的方式被附接至主固定绳，次级固定绳被附接至滑接部和次级固定装置；以及，下降绳被可移除地附接至次级固定装置，该次级固定装置被构造成将固定装置降下至主固定装置，以使得滑接部、次级固定绳和次级固定装置被构造成对主固定装置提供固定支撑结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的安全特征的风力涡轮机
本专利技术涉及一种用于响应于大气风的移动而进行发电的风力涡轮机组件，以及涉及避免撞击系统和固定支撑结构的额外的安全特征。
技术介绍
出于从地面泵送水和用于发电的目的，风车已被使用了许多代。风车的基本优点在于，风车使用大气风的动力来使具有径向延伸的叶片的轮旋转。这种旋转运动可被转化为各种有用的用途。例如，呈安装在塔上的螺旋桨的形式的风力涡轮机被安置在风稳定而普遍的地区，并且风力涡轮机被用来发电。传统的风力涡轮机的叶片非常大并由昂贵的刚性材料制成，并且叶片被构造成使叶片从中心毂部径向地延伸，而在叶片的外部末端处没有额外的支撑件。传统的风力涡轮机叶片以高转速旋转并且必须承受由叶片的快速旋转产生的离心力以及由风施加到叶片的悬臂弯曲力。因为叶片的外部部分以非常高的速度运动并且与强风相接，所以叶片越大就一定越坚固，而叶片也变得更昂贵。因此，对于叶片的长度和宽度是有实际限制的。另一类型的风力涡轮机是具有由织物构成的帆翼的风力涡轮机，该帆翼是上文所述的传统的风力涡轮机的刚性叶片的替代品。例如第4,330,714号、第4,350,895号和第4,729,716号美国专利公开了使用布质的“帆”的风力涡轮机，该布质的帆对风进行捕集。风力涡轮机的叶片由重量更轻的材料形成。另一类型的风力涡轮机具有刚性的螺旋桨，该螺旋桨呈现出被刚性地安装至支撑螺旋桨的外端部的圆周轮缘，如第1,233,232号和第6,064,123号美国专利所示的。上文所引用的专利中的风力涡轮机中的某些被构造成具有外轮缘，该外轮缘围绕涡轮机叶轮周向地延伸。橡胶轮胎被安置就位成与外轮缘接合，以使得橡胶轮胎进行旋转，其中被驱动的橡胶轮胎使发电机的转子进行旋转。因此，风力涡轮机的旋转被用于发电。在美国专利8,109,727、7,825,532、8,134,251、8,164,212、8,178,993、8,487,471、8,174,142、8,258,645、8,373,298、8,466,577和美国专利申请公布文本2014/40271183以及2014/0265344中示出了其它的设计，上述美国专利和美国专利申请公布文本的全部内容通过引用的方式被完全并入本文。现有技术的风力涡轮机被安装在立式的塔上，并且塔在其基部通过将塔安装在地下或安装在某些其它稳固的平台上而被支撑。当风力涡轮机在迎面的强风与涡轮机叶轮的成角度的叶片相接的情况下处于运行时，相当大的纵向力从涡轮机叶轮的叶片被传递至塔的上部部分，从而趋于使塔倾侧。这种水平的倾侧力通常远大于与涡轮机叶轮的叶片的成角度的表面相接并致使涡轮机叶轮进行旋转的周向风力。该纵向力要求用于风力涡轮机的塔要非常坚固以避免倾倒。同时，已在风稳定而普遍的开阔的陆地地区中使用风力涡轮机，最适于在风力涡轮机螺旋桨叶片上捕集风的陆地地区通常远离对电力需求高的地区。因此，需要通过导电线缆来将电力长距离地传输至有需求的地区。在较大的水体上方，尤其是在大洋的上方产生的风不会遇到使风速趋于降低的山、建筑物和大陆的植被。风的湍流在水面上方通常比在陆地上方小。这可能是因为在不同的高度之间在陆地上方比在水体上方具有更大的温度变化，这显然是因为与陆地相比阳光被更多地吸收进水中，并且对于类似的条件，陆地的表面比水的表面变得更暖并辐射更多的热量。而且，一些世界最大的城市的位置位于毗邻大型的水体(诸如大洋和海)，在该水体处风速不会减慢并且在水表面附近湍流更小并更可预测。因此，将风力涡轮机安置在大型的水体中可能具有一些优点，然而，这并非没有挑战。一种挑战在于如何固定风力涡轮机以使其不会在水面上漂流。已进行了若干尝试来提供水下固定系统，诸如美国专利8,118,538，其公开了一种风力涡轮机平台，该风力涡轮机平台可以是半潜式的，其中风力涡轮机延伸出水面而平衡装置在平台下方延伸。平台可飘浮在水的表面上并且可具有数个臂，该臂从风力涡轮机向外延伸以增大平台的覆盖区域。为了固定离岸的涡轮机，固定系统可将平台固定至海床同时使得飘浮的风力涡轮机能够随由潮汐变化或风暴潮造成的海平面的变化而被动地或主动地调整。美国专利申请公布文本2013/0152839公开了一种飘浮的且重量稳定的风力涡轮机塔的系统，该风力涡轮机塔具有可单独浸水的隔舱和水上的空气动力学箱壳(encasement)以及附属的半潜式系泊结构，该半潜式系泊结构包括固定在海床上的固定装置、水平飘浮的水下系泊网状结构和系泊到风力涡轮机塔的放射状浮标电缆。美国专利申请公布文本2010/0290839公开了一种用于将物体固定至水体的底部的固定系统，该固定系统包括加重部分、在加重部分上的炸药装置、布置在加重部分上的可动的杆以及贯穿系统，该贯穿系统在引发炸药装置之后使杆向下移动。美国专利申请公布文本2009/0092449涉及一种用于飘浮的风力涡轮机设施的固定设备。这种风力涡轮机设施包括飘浮单元、被布置在飘浮单元上的塔、被安装在塔上的发电机以及固定绳装置，该发电机能够相对于风向进行旋转并且安装有风轮，该固定绳装置被连接至海床上的固定装置或固定点。然而，这些设备中没有设备能够使支撑涡轮机叶轮的平台有效地旋转，从而使得涡轮机叶轮能够面对风的方向而不会围绕水下的固定绳旋转。进一步地，现有技术未公开要添加到现有的固定装置的稳固固定支撑系统。随着越来越多地使用诸如风力涡轮机之类的替代能量系统，一个缺陷在于实际上或领会到认为这些大型的旋转结构会对鸟类，尤其是迁徙的鸟类造成危害。事实上，在2013年，据报告风能产业每年都杀死大量的鸟类。其它评论员表示尽管有鸟类因风力涡轮机而死亡的风险，但风险被夸大了。例如，由美国鱼类和野生动物服务机构做出的研究估计，每年有1.75亿只鸟因飞入电力线而死亡，每年有7200万只鸟被除草剂毒死，每年有660万只鸟死于飞入通讯塔，以及100万只鸟死于石油和天然气废物坑。相反，野生动物协会公报估计573,000只鸟被风力涡轮机杀死。尽管如此，防止实际上或察觉到鸟类不必要地死于风力涡轮机的这个问题仍是值得关注的问题。随着风力涡轮机的普及和增加使用，这个问题也将变大。另外，还有对风能公司误杀鹰的起诉。已有某些尝试来防止鸟类穿过风力涡轮机造成的不必要死亡，其中包括美国专利8,742,977进行的尝试，其公开了一种收发分置的雷达系统，该雷达系统检测碰撞路径中的鸟并致动威慑手段。威慑手段可以是闪烁的频闪灯、强烈的声音或者是空气炮。美国公布文本2013/0101417公开了具有紫外线反光物质以防止鸟类撞击的风力涡轮机转子叶片。美国专利5,774,088公开了一种危害预警系统，该危害预警系统辐射介于1GHz到约40GHz的频率范围内的微波能量脉冲，以警示和警告飞行的目标鸟类存在风力涡轮发电机、电力分配系统、航空器以及其它受保护免于危害入侵的区域。美国专利9,046,080公开了在涡轮机叶片前缘上的能够瞬间充气的迷你气囊。已知鸟类视力极好，正是这种感官有助于安全飞行。大多数鸟类是四色的，即具有四种类型的视锥细胞，这四种类型的视锥细胞各自具有不同的最大吸收峰值。某些鸟类的视锥细胞的最大吸收峰值由于最短波长延展到紫外(UV)范围而使得这些鸟类对紫外线敏感。鸟类由于超过100Hz的闪烁阈值还可以比人类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发电的风力涡轮机组件，包括：可飘浮的支撑部，所述可飘浮的支撑部被构造成用于在水体中飘浮；风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮被安装在所述可飘浮的支撑部上并具有圆形的轮缘和轮轴结构，所述轮缘被设置在所述风力涡轮机叶轮的外周处；一组帆翼，所述帆翼从所述轮轴结构径向地延伸；发电机，所述发电机被所述可飘浮的支撑部支撑并且被构造成与涡轮机叶轮接合，以响应于所述涡轮机叶轮的旋转而发电；一组轮辐，所述轮辐被包括在涡轮机叶轮支撑部中，所述轮辐从所述涡轮机叶轮的中心延伸至涡轮机叶轮的圆形的轮缘；一组飘带，所述飘带在一端被附接至所述轮辐并且包括自由端部，其中，所述自由端部被设置在当所述涡轮机叶轮旋转时在两个相邻的轮辐之间限定出的空间中；浮标，所述浮标被主固定绳连接至主固定装置；停靠绳，所述停靠绳被附接至所述可飘浮的支撑部和所述浮标，以将所述可飘浮的支撑部固定至所述浮标，所述停靠绳被构造成使得所述可飘浮的支撑部能够围绕所述浮标旋转，以使得所述涡轮机叶轮被旋转成沿风的方向；滑接部，所述滑接部以可移除并可滑动的方式被附接至所述主固定绳；次级固定绳，所述次级固定绳被附接至所述滑接部和次级固定装置，以及下降绳，所述下降绳被可移除地附接至所述次级固定装置，所述下降绳被构造成使所述次级固定装置在所述主固定装置附近降下，以使得所述滑接部、所述次级固定绳和所述次级固定装置被构造成对所述主固定装置提供固定支撑结构。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 US 14/974,6991.一种用于发电的风力涡轮机组件，包括：可飘浮的支撑部，所述可飘浮的支撑部被构造成用于在水体中飘浮；风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮被安装在所述可飘浮的支撑部上并具有圆形的轮缘和轮轴结构，所述轮缘被设置在所述风力涡轮机叶轮的外周处；一组帆翼，所述帆翼从所述轮轴结构径向地延伸；发电机，所述发电机被所述可飘浮的支撑部支撑并且被构造成与涡轮机叶轮接合，以响应于所述涡轮机叶轮的旋转而发电；一组轮辐，所述轮辐被包括在涡轮机叶轮支撑部中，所述轮辐从所述涡轮机叶轮的中心延伸至涡轮机叶轮的圆形的轮缘；一组飘带，所述飘带在一端被附接至所述轮辐并且包括自由端部，其中，所述自由端部被设置在当所述涡轮机叶轮旋转时在两个相邻的轮辐之间限定出的空间中；浮标，所述浮标被主固定绳连接至主固定装置；停靠绳，所述停靠绳被附接至所述可飘浮的支撑部和所述浮标，以将所述可飘浮的支撑部固定至所述浮标，所述停靠绳被构造成使得所述可飘浮的支撑部能够围绕所述浮标旋转，以使得所述涡轮机叶轮被旋转成沿风的方向；滑接部，所述滑接部以可移除并可滑动的方式被附接至所述主固定绳；次级固定绳，所述次级固定绳被附接至所述滑接部和次级固定装置，以及下降绳，所述下降绳被可移除地附接至所述次级固定装置，所述下降绳被构造成使所述次级固定装置在所述主固定装置附近降下，以使得所述滑接部、所述次级固定绳和所述次级固定装置被构造成对所述主固定装置提供固定支撑结构。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飘带能够反射紫外线。3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飘带的长度随着所述飘带沿所述轮辐被设置在靠近所述涡轮机叶轮的中心的位置而减小。4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飘带被设置在相邻的轮辐之间限定出的空间中。5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飘带大约为相邻的轮辐之间的距离的一半。6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述下降绳被可移除地附接至所述次级固定装置的顶部处。7.根据权利要求1所述的组件，所述组件包括多个次级固定装置，所述多个次级固定装置限定出用于所述主固定装置的固定支撑结构。8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述滑接部为围绕所述主固定绳的环。9.根据权利要求1所述的组件，所述组件包括中间轮缘，所述中间轮缘被设置在所述涡轮机叶轮的中心与所述圆形的轮缘之间。10.一种用于发电的风力涡轮机组件，包括：支撑部；风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮被安装在所述支撑部上并具有圆形的轮缘，所述轮缘被设置在所述风力涡轮机叶轮的外周处；一组帆翼，所述帆翼由所述圆形的轮缘承载；发电机，所述发电机被构造成与所述风力涡轮机叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德·L·巴伯，
申请(专利权)人：杰拉尔德·L·巴伯，
类型：发明
国别省市：美国,US