【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海上风力发电设备，具体为一种无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置及抗海浪冲击方法。
技术介绍
1、从1991年的欧洲首次建立海上风电场并成功投入使用，开启了世界研究海上风电的浪潮。2006年始，我国也成功加入研究海上风电的行列，发展至今已形成一条完整的产业链，并不断创新和突破一些关键技术。海上风电是指在海上建立风力发电场，利用风能转换电能的新兴产业，具有能源丰富、发电利用率高、不占用土地资源和大规模开发的特点。作为推动可再生能源发展、构筑新型电力系统的新兴清洁能源，充分满足改善能源结构、保护环境、实现绿色可持续发展的一系列条件，是能源发展的重点领域。
2、但相较于陆上风电的环境稳定性而言，海水环境具有未知性和多变性。因此海上风电设备造价昂贵，海水冲击浮式基础造成破坏，安装和维护相对困难，遮挡海域，对海中动植物具有一定影响等问题亟待解决。针对这种情况，各国科研人员都致力于对海上风电进行创新和改进，以期望发挥其最大功效。本专利技术也是立足于解决海上风电的造价昂贵，海水冲击力过大，安装和维护相对困难，遮挡海域，对海中动植物具有一定影响等问题，在此基础上应运而生。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置及抗海浪冲击方法，解决了现有技术中存在的这种海上风电的造价昂贵，海水冲击力过大，安装和维护相对困难，遮挡海域，对海中动植物具有一定影响等问题。
2、为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：无塔
3、所述垂直轴风机为一体式结构；三片风机叶片与上下两端的第一圆形固定板相连，三片风机叶片为旋转的翼型叶片且材质、尺寸、与上下两端的第一圆形固定板连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；上下两端的第一圆形固定板的材质、尺寸完全一致；在下端固定板中心安装风机传动轴，连接处采用焊接的方式进行固定。
4、所述电机厢为一体式结构；设备储存室内部结构为中空，外部结构为密封式整体；在设备储存室的上端中心位置留有一个风机传动轴孔，风机传动轴通过风机传动轴孔将垂直轴风机与设备储存室相连；设备储存室的下端与三个上套筒相连，三个上套筒的材质、尺寸、与设备储存室的下端连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；支撑杆通过上套筒与电机厢相连，三根支撑杆的材质、尺寸、与三个上套筒连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行加固。
5、底座为一体式结构；底座浮筒上部为圆柱体，下部为阶梯轴，数量为3个且材质、尺寸完全一致，呈现等边三角形式分布；每一个底座浮筒上部均与一个下套筒相连，三个下套筒的材质、尺寸、与三个底座浮筒的上端连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；支撑杆通过下套筒与底座浮筒相连，三根支撑杆的材质、尺寸、与三个下套筒连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行加固；三个底座浮筒之间通过连接杆相连，六根连接杆的材质、尺寸、与其中两个底座浮筒的侧面连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定。
6、所述转轮为一体式结构；六片转轮叶片与上下两端的第二圆形固定板相连，六片转轮叶片为翼型叶片且材质、尺寸、与上下两端的第二圆形固定板连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；上下两端的第二圆形固定板的材质、尺寸完全一致；转轮安装在底座浮筒下端，三个转轮的材质、尺寸完全一致。
7、其中一个所述底座浮筒的下端安装单点系泊套筒；单点系泊套筒通过系泊缆与系泊锚相连。
8、采用任意一项所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置及抗海浪冲击方法进行风力发电，包括以下步骤：
9、整个装置安装好的初始状态为整体竖直放置，垂直轴风机通过下端的风机传动轴与电机厢相连，电机厢通过上套筒与支撑杆相连，支撑杆通过下套筒与底座浮筒相连，底座浮筒之间通过连接杆相连，同时底座浮筒下端安装转轮，其中一个底座浮筒的下端安装单点系泊套筒，单点系泊套筒通过系泊缆与系泊锚相连；
10、当任意角度的海风吹过风机叶片，使其带动垂直轴风机旋转，依靠风机传动轴将风力通过风机传动轴孔送入电机厢进行风力发电；支撑杆上部与电机厢相连，下部与底座相连，底座漂浮在海面上为整个机构提供支撑力，转轮为整个浮式基础分解海浪冲击力和有效引流，单点系泊套筒通过系泊缆与系泊锚相连，既保证整个装置可在一定范围内随风浪漂浮移动，增加缓冲作用，又不至于被海浪漂走，至此，一套完整的海上风电装置开始稳定工作，实现海上风力发电。
11、本专利技术有如下有益效果：
12、1、本专利技术采用垂直轴风机，减小了风机叶片旋转时的空间占有率，解决了大面积遮挡海域的问题。
13、2、本专利技术风机叶片采用旋转的轻薄翼型叶片，克服了老式垂直轴风机难以启动的问题，无论哪个角度的风向都能轻易启动风机，且最大效率利用风能。
14、3、本专利技术对垂直轴风机进行了去中心轴操作，整体上减轻了风机的重量，同时节省了材料用量。
15、4、本专利技术设计了一个圆柱体的电机厢直接与风机连接，摆脱了老式塔筒风机笨重的塔筒，整体上减轻重量并很大程度上节省材料用量。
16、5、本专利技术起支撑作用的巨大塔筒被三根轻巧的支撑杆所替代，并且三根支撑杆呈等边三棱锥分布，在不影响整体功效的前提下有效降低了整体高度，解决了维修困难的问题。
17、6、本专利技术底部采用呈等边三角形分布的浮筒与连接杆，相较于老式浮式基础，简化结构十分明显且很大程度上节省材料用量和重量，拥有更好的海面漂浮能力，解决了过多侵占水深以至于影响海中动植物的问题。
18、7、本专利技术每根浮筒底部安装了转轮，当海面起伏过大，海浪冲击浮筒时转轮会产生自转，分解海浪对浮筒的直接冲击力并有效引流，延长浮筒的使用寿命，降低维护更新成本。
19、8、本专利技术采用单点系泊，这样既保证整个装置可在一定范围内随风浪漂浮移动，增加缓冲作用，又不至于被海浪漂走；同时装置可围绕该结构物随风浪做360°回转，由于风标效应，整个装置永远停泊在环境力最小的方位。
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1.无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：包括垂直轴风机（4），垂直轴风机（4）通过下端的风机传动轴（3）与电机厢（8）相连；电机厢（8）下部具有上套筒（7），支撑杆（9）通过上套筒（7）与电机厢（8）相连，连接处采用焊接的方式进行加固；底座浮筒（11）上部具有下套筒（10），支撑杆（9）通过下套筒（10）与底座浮筒（11）相连，连接处采用焊接的方式进行加固；底座浮筒（11）之间通过连接杆（12）相连，连接处采用焊接的方式进行固定；底座浮筒（11）下端安装有转轮（16），其中一个底座浮筒（11）的下端安装单点系泊套筒（17）；单点系泊套筒（17）通过系泊缆（18）与系泊锚（19）相连。
2.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：所述垂直轴风机（4）为一体式结构；三片风机叶片（2）与上下两端的第一圆形固定板（1）相连，三片风机叶片（2）为旋转的翼型叶片且材质、尺寸、与上下两端的第一圆形固定板（1）连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；上下两端的第一圆形固定板（1）的材质、尺寸完全一致；在下端固定板中心安装风机传动轴（3），连接处
3.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：所述电机厢（8）为一体式结构；设备储存室（6）内部结构为中空，外部结构为密封式整体；在设备储存室（6）的上端中心位置留有一个风机传动轴孔（5），风机传动轴（3）通过风机传动轴孔（5）将垂直轴风机（4）与设备储存室（6）相连；设备储存室（6）的下端与三个上套筒（7）相连，三个上套筒（7）的材质、尺寸、与设备储存室（6）的下端连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；支撑杆（9）通过上套筒（7）与电机厢（8）相连，三根支撑杆（9）的材质、尺寸、与三个上套筒（7）连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行加固。
4.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：底座（13）为一体式结构；底座浮筒（11）上部为圆柱体，下部为阶梯轴，数量为3个且材质、尺寸完全一致，呈现等边三角形式分布；每一个底座浮筒（11）上部均与一个下套筒（10）相连，三个下套筒（10）的材质、尺寸、与三个底座浮筒（11）的上端连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；支撑杆（9）通过下套筒（10）与底座浮筒（11）相连，三根支撑杆（9）的材质、尺寸、与三个下套筒（10）连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行加固；三个底座浮筒（11）之间通过连接杆（12）相连，六根连接杆（12）的材质、尺寸、与其中两个底座浮筒（11）的侧面连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定。
5.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：所述转轮（16）为一体式结构；六片转轮叶片（15）与上下两端的第二圆形固定板（14）相连，六片转轮叶片（15）为翼型叶片且材质、尺寸、与上下两端的第二圆形固定板（14）连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；上下两端的第二圆形固定板（14）的材质、尺寸完全一致；转轮（16）安装在底座浮筒（11）下端，三个转轮（16）的材质、尺寸完全一致。
6.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：其中一个所述底座浮筒（11）的下端安装单点系泊套筒（17）；单点系泊套筒（17）通过系泊缆（18）与系泊锚（19）相连。
7.采用权利要求1-6任意一项所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置及抗海浪冲击方法进行风力发电，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：包括垂直轴风机（4），垂直轴风机（4）通过下端的风机传动轴（3）与电机厢（8）相连；电机厢（8）下部具有上套筒（7），支撑杆（9）通过上套筒（7）与电机厢（8）相连，连接处采用焊接的方式进行加固；底座浮筒（11）上部具有下套筒（10），支撑杆（9）通过下套筒（10）与底座浮筒（11）相连，连接处采用焊接的方式进行加固；底座浮筒（11）之间通过连接杆（12）相连，连接处采用焊接的方式进行固定；底座浮筒（11）下端安装有转轮（16），其中一个底座浮筒（11）的下端安装单点系泊套筒（17）；单点系泊套筒（17）通过系泊缆（18）与系泊锚（19）相连。
2.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：所述垂直轴风机（4）为一体式结构；三片风机叶片（2）与上下两端的第一圆形固定板（1）相连，三片风机叶片（2）为旋转的翼型叶片且材质、尺寸、与上下两端的第一圆形固定板（1）连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；上下两端的第一圆形固定板（1）的材质、尺寸完全一致；在下端固定板中心安装风机传动轴（3），连接处采用焊接的方式进行固定。
3.根据权利要求1所述无塔筒漂浮式海上垂直轴风机装置，其特征在于：所述电机厢（8）为一体式结构；设备储存室（6）内部结构为中空，外部结构为密封式整体；在设备储存室（6）的上端中心位置留有一个风机传动轴孔（5），风机传动轴（3）通过风机传动轴孔（5）将垂直轴风机（4）与设备储存室（6）相连；设备储存室（6）的下端与三个上套筒（7）相连，三个上套筒（7）的材质、尺寸、与设备储存室（6）的下端连接的角度完全一致，连接处采用焊接的方式进行固定；支撑杆（9）通过上套筒（7）与电机厢（8）相连，三根支撑杆（9...
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