管道式风力涡轮机和支撑平台制造技术

本发明专利技术涉及管道式风力涡轮机，其具有涡轮机转子组件，该涡轮机转子组件转子从流过其的空气中提取动能。该转子组件包括多个转子叶片，转子叶片在其最外端处具有转子稍端，最外端限定转子稍端扫描周长。管道组件至少部分地包围所述转子稍端扫描周长，并且基部平台支撑管道式风力涡轮机。管道组件通过风向标轴承布置安装在基部平台上，使得管道组件可响应于风向的变化而围绕涡轮机转子组件随风向改变方位。还设置有与管道式风力涡轮机相关联的半潜式支撑平台、波能捕获设备，扭转轴承机构和格构式风力涡轮机塔架。

Pipeline Wind Turbine and Support Platform

The present invention relates to a ducted wind turbine with a turbine rotor assembly that extracts kinetic energy from the air flowing through it. The rotor assembly comprises a plurality of rotor blades. The rotor blade has a slight end of the rotor at its outermost end, which limits the scanning circumference of the slight end of the rotor. The pipeline assembly encloses at least part of the scanning circumference of the slight end of the rotor, and the base platform supports the pipeline wind turbine. Pipe assemblies are arranged on the base platform through wind vane bearings, so that the pipe assemblies can change their orientation around the turbine rotor assemblies in response to the change of wind direction. A semi-submersible support platform, wave energy capture equipment, torsional bearing mechanism and lattice wind turbine tower associated with pipeline wind turbine are also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管道式风力涡轮机和支撑平台本专利技术涉及管道式风力涡轮机，特别地但不排他地、涉及用于在近海环境中使用的浮动管道式风力涡轮机。还描述了与管道式风力涡轮机或不与管道式风力涡轮机一起使用的半潜式支撑平台、波能捕获设备和扭转支撑轴承。近年来，对可再生能源如风力涡轮机产生的电力的需求增加。由此，对这种涡轮机的效率相应增加的需求导致涡轮机开发成具有越来越长的叶片长度。例如，存在叶片长度超过80米的风力涡轮机、以及接近8MW的相关发电量。然而，通常认为这种涡轮机的尺寸和发电量不能继续增加。这是由于有许多因素可能最终对这种涡轮机的尺寸和发电量产生有效限制；例如，材料工程学不能继续提供能够承受施加在这种大型结构上的空气动力、动态力和静态力的材料；社会政治压力可能使这种大型涡轮机的架设变得不可能；其他物流/制造原因可能使这种结构不可行/太昂贵。已经开发了近海风力涡轮机、波浪涡轮机和潮汐涡轮机，以解决这些问题和其他问题；然而，许多这样的涡轮机在其发电生命期可能经历的固有恶劣环境条件下具有不良生存能力前景。实际上，最大振幅波和最强风才有可能在这些装置中产生最多的电力；然而，许多已知的系统需要在这种条件下关闭、停放或以其他方式严密保护以避免损坏。根据本专利技术的第一方面，提供了一种管道式风力涡轮机，所述管道式风力涡轮机包括：至少涡轮机转子组件，所述涡轮机转子组件适于从流过其的空气中提取动能，所述转子组件包括多个转子叶片，所述转子叶片在其最外端处具有转子稍端，所述最外端限定转子稍端扫描周长；管道组件，所述管道组件至少部分地包围所述转子稍端扫描周长；基部平台，所述基部平台适用于支撑所述管道式风力涡轮机；并且其中，所述管道组件通过风向标轴承布置安装在所述基部平台上，使得所述管道组件能够响应于风向的变化而围绕所述涡轮机转子组件随风向改变方位。所述管道式风力涡轮机可以包括用于在水上浮动的基部平台。所述基部平台可以包括半潜式基部平台。在所述风力涡轮机组件的管道入口和管道出口之间设置有管道通道，每个所述管道入口和所述管道出口均具有纵向轴线。所述管道入口和所述管道出口可以布置成使得其各自的所述纵向轴线基本上平行但相对于彼此竖向或侧向地偏移。所述管道入口和所述管道出口可以交替地布置成使得其各自的所述纵向轴线以重定向角α彼此相交。所述重定向角α可以在大约90度到170度之间。所述管道入口和所述管道出口的面积可以基本上彼此相等，以使流经所述风力涡轮机的空气的压缩或膨胀最小。所述管道入口的面积可以大于所述管道出口的面积，以便对穿过所述涡轮机的空气产生冲压效应。所述管道入口的面积可以小于所述管道出口的面积，以便对穿过所述涡轮机的空气产生扩散器效应。所述管道入口和所述管道出口可以包括圆形的、卵形的或矩形的区域。所述管道通道可以包括至少导叶布置，所述导叶布置适于引导空气流经所述管道通道并流入所述涡轮机转子组件。所述涡轮机转子组件中的所述多个涡轮机转子可以组装在两组同轴对转的轮毂上，使得提供沿一个方向旋转的主要组转子和沿相反方向旋转的次要组转子。所述管道通道的内表面可以在空气动力学上被优化成利于流经其中的气流以最小的能量损失平稳流动。所述管道通道的外表面可以在空气动力学上被优化成使所述涡轮机和所述半潜式基部平台上的结构载荷和空气动力湍流最小，同时增强气流、推动更低的压力遍及所述管道出口、并向从所述涡轮机出口排出的流增加动量以帮助所述涡轮机质量气流和能量捕获。所述风力涡轮机布置可以设置有竖直稳定器尾部，所述竖直稳定器尾部与所述管道式风力涡轮机集成或分离但仍连接到所述风力涡轮机，以便利于所述随风向改变方位的运动。所述尾部可以包括可转向的控制表面和/或纵倾调整片。所述半潜式基部平台可以包括三角翼形布置，所述三角翼形布置具有从其向下延伸的多个分立的浮动构件。所述半潜式基部平台可以包括四个分立的浮动构件，在所述半潜式基部平台的每个角部处或朝向所述半潜式基部平台的每个角部各自设置一个浮动构件，使得可以设置有前浮动构件、后浮动构件和两个侧翼浮动构件。每个所述分立的浮动构件均可以包括通过支撑支柱附接到所述半潜式平台的下浮动构件，所述支撑支柱在水面处具有较小的船体横截面积以使所提供支撑的稳定性最大。所述风向标轴承布置可以包括基本上圆形的承载板和设置在所述风力涡轮机布置和所述半潜式基部平台之间的对应的基本上圆形的凹部，使得、在使用中、所述管道组件可以围绕所述涡轮机转子组件随风向改变方位。所述风向标轴承布置还设置有摩擦减小装置，以便于响应于沿盛行风向的运动而利于所述管道组件相对于所述半潜式基部平台的加载旋转运动。多个波能吸收器可以从所述半潜式基部平台上的附接点延伸到水中，使得每个所述波能吸收器的一端可以直接或间接地由所述基部平台支撑，并且另一端可以通过与水的浮力接合进行支撑。所述波能吸收器可以在所述涡轮机布置的任一侧上从所述半潜式基部平台的后缘向后延伸。所述波能吸收器的所述附接点可以逐渐向后地布置在所述半潜式平台上，使得、在使用中、经过所述风力涡轮机布置的波浪将相继地与最前面的所述波能吸收器到最后面的所述波能吸收器逐渐地相互作用。所述波能吸收器可以设置有能量浮动模块，以用于与水的浮力相互作用。所述能量浮动模块可以包括设置在所述波能吸收器的结构臂的远端处的基本上半球形的浮动构件。所述能量浮动模块可以包括组合式的单体结构臂和浮动室。所述波能吸收器可以通过扭转轴承布置附接到所述半潜式平台，所述扭转轴承布置包括第一可旋转构件、可与所述第一可旋转构件旋转连通的第二可旋转构件、设置在所述第一可旋转构件和所述第二可旋转构件之间的抗扭转装置，使得当其中至少一个所述可旋转构件相对于另一个所述可旋转构件旋转时，在所述可旋转构件之间产生抵抗这种运动的抗扭转力。至少水涡轮机布置可以由所述半潜式平台在水面下方进行支撑。还可以设置适于改善流经所述涡轮机转子组件的气流的扩散器布置。根据本专利技术的第二方面，提供一种半潜式支撑平台，包括：上支撑甲板，物品、机器、建筑物、装备或其他物品能够设置在所述上支撑甲板上；多个下部的分立的浮动构件；多个对应的支撑支柱，所述支撑支柱从所述支撑甲板的每个角部延伸到每个对应的浮动构件，所述支撑支柱的横截面积相对于所述浮动构件的横截面积较小，以便使由所述支撑支柱提供的对所述上支撑甲板的支撑的稳定性最大；锚固布置，所述锚固布置设置在所述支撑甲板的前导角部处，以允许所述支撑平台围绕所述支撑甲板随风向改变方位，从而形成前浮动构件、后浮动构件和两个侧翼浮动构件。可以设置风向标轴承布置，使得所述管道组件能够响应于盛行风向的变化而相对于所述半潜式基部平台随风向改变方位。所述风力涡轮机组件可以包括管道式风力涡轮机。所述风力涡轮机组件可以包括管道式风力涡轮机，所述管道式风力涡轮机具有设置在所述风力涡轮机组件的管道入口和管道出口之间的管道通道，每个所述管道入口和所述管道出口均具有纵向轴线。所述管道入口和所述管道出口可以布置成使得其各自的所述纵向轴线基本上平行但相对于彼此竖向或侧向地偏移。可替代地，所述管道入口和所述管道出口可以布置成使得其各自的所述纵向轴线以重定向角α彼此相交。所述重定向角α可以在大约90度到170度之间。所述上支撑甲板可以适于设置核反应器设施。所述上支撑甲板可以包括三角翼形布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道式风力涡轮机，所述管道式风力涡轮机包括：至少涡轮机转子组件，所述涡轮机转子组件适于从流过其的空气中提取动能，所述转子组件包括多个转子叶片，所述转子叶片在其最外端处具有转子稍端，所述最外端限定转子稍端扫描周长；管道组件，所述管道组件至少部分地包围所述转子稍端扫描周长；基部平台，所述基部平台适用于支撑所述管道式风力涡轮机；并且其中，所述管道组件通过风向标轴承布置安装在所述基部平台上，使得所述管道组件能够响应于风向的变化而围绕所述涡轮机转子组件随风向改变方位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.21 GB 1617803.01.一种管道式风力涡轮机，所述管道式风力涡轮机包括：至少涡轮机转子组件，所述涡轮机转子组件适于从流过其的空气中提取动能，所述转子组件包括多个转子叶片，所述转子叶片在其最外端处具有转子稍端，所述最外端限定转子稍端扫描周长；管道组件，所述管道组件至少部分地包围所述转子稍端扫描周长；基部平台，所述基部平台适用于支撑所述管道式风力涡轮机；并且其中，所述管道组件通过风向标轴承布置安装在所述基部平台上，使得所述管道组件能够响应于风向的变化而围绕所述涡轮机转子组件随风向改变方位。2.根据权利要求1所述的管道式风力涡轮机，其中，所述基部平台包括用于在水体上浮动的基部平台。3.根据权利要求2所述的管道式风力涡轮机，其中，所述基部平台包括半潜式基部平台。4.根据前述权利要求中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，在所述风力涡轮机组件的管道入口和管道出口之间设置有管道通道，每个所述管道入口和所述管道出口均具有纵向轴线。5.根据权利要求4所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道入口和所述管道出口布置成使得其各自的所述纵向轴线基本上平行但相对于彼此竖向或侧向地偏移。6.根据权利要求4所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道入口和所述管道出口布置成使得其各自的所述纵向轴线以重定向角α彼此相交。7.根据权利要求6所述的管道式风力涡轮机，其中，所述重定向角α在大约90度到170度之间。8.根据权利要求4至7中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道入口和所述管道出口的面积基本上彼此相等，以使流经所述风力涡轮机的空气的压缩或膨胀最小。9.根据权利要求4至7中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道入口的面积大于所述管道出口的面积，以便对穿过所述涡轮机的空气产生冲压效应。10.根据权利要求4至7中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道入口的面积小于所述管道出口的面积，以便对穿过所述涡轮机的空气产生扩散器效应。11.根据权利要求4至10中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道入口和所述管道出口各自包括圆形的、卵形的或矩形的区域。12.根据权利要求4至11中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道通道包括至少导叶布置，所述导叶布置适于引导空气流经所述管道通道并流入所述涡轮机转子组件。13.根据前述权利要求中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述涡轮机转子组件中的所述多个涡轮机转子组装在两组同轴对转的轮毂上，使得提供沿一个方向旋转的主要组转子和沿相反方向旋转的次要组转子。14.根据前述权利要求中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道通道的内表面在空气动力学上被优化成利于流经其中的气流以最小的能量损失平稳流动。15.根据权利要求3至14中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述管道通道的外表面在空气动力学上被优化成使所述涡轮机和所述半潜式基部平台上的结构载荷和空气动力湍流最小，同时增强气流、促进更低的压力遍及所述管道出口、并向从所述涡轮机出口排出的流增加动量以帮助所述涡轮机质量气流和能量捕获。16.根据前述权利要求中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述风力涡轮机布置设置有竖直稳定器尾部，所述竖直稳定器尾部与所述管道式风力涡轮机集成或分离但仍连接到所述风力涡轮机，以便利于所述随风向改变方位的运动。17.根据权利要求16所述的管道式风力涡轮机，其中，所述尾部包括可转向的控制表面和/或纵倾调整片。18.根据权利要求3至17中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述半潜式基部平台包括三角翼形布置，所述三角翼形布置具有从其向下延伸的多个分立的浮动构件。19.根据权利要求15所述的管道式风力涡轮机，其中，所述半潜式基部平台包括四个分立的浮动构件，在所述半潜式基部平台的每个角部处或朝向所述半潜式基部平台的每个角部各自设置一个浮动构件，使得设置有前浮动构件、后浮动构件和两个侧翼浮动构件。20.根据权利要求18或19所述的管道式风力涡轮机，其中，每个所述分立的浮动构件均包括通过支撑支柱附接到所述半潜式平台的下浮动构件，所述支撑支柱在水面处具有较小的船体横截面积以使所提供支撑的稳定性最大。21.根据前述权利要求中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，所述风向标轴承布置包括基本上圆形的承载板和设置在所述风力涡轮机布置和所述半潜式基部平台之间的对应的基本上圆形的凹部，使得、在使用中、所述管道组件可以围绕所述涡轮机转子组件随风向改变方位。22.根据权利要求21所述的管道式风力涡轮机，其中，所述风向标轴承布置还设置有摩擦减小装置，以便于响应于沿盛行风向的运动而利于所述管道组件相对于所述半潜式基部平台的加载旋转运动。23.根据权利要求3至22中任一项所述的管道式风力涡轮机，其中，多个波能吸收器从所述半潜式基部平台上的附接点延伸到水中，使得每个所述波能吸收器的一端直接或间接地由所述基部平台支撑，并且另一端通过与水的浮力接合进行支撑。24.根据权利要求23所述的管道式风力涡轮机布置，其中，所述波能吸收器在所述涡轮机布置的任一侧上从所述半潜式基部平台的后缘向后延伸。25.根据权利要求23或24所述的管道式风力涡轮机装置，其中，所述波能吸收器的所述附接点逐渐向后地布置在所述半潜式平台上，使得、在使...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·H·怀特菲尔德，
申请(专利权)人：西玛奇有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB