本發(fā)明總體上涉及可再生能源領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)的海上浮動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，目前建造用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的海洋浮動(dòng)平臺(tái)存在多種解決方案。例如，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出被稱(chēng)為“柱式浮標(biāo)”平臺(tái)和“張力腿”平臺(tái)(tlp)的實(shí)驗(yàn)性解決方案，以及具有三角形結(jié)構(gòu)的“半潛式”平臺(tái)。

2、這些解決方案中的每一個(gè)都有一些缺點(diǎn)。例如，申請(qǐng)人注意到，由于內(nèi)在的環(huán)境條件，當(dāng)使用柱式浮標(biāo)解決方案時(shí)，在海上安裝風(fēng)力塔非常困難并且成本特別高；至于張力腿解決方案，申請(qǐng)人注意到，由于必須在經(jīng)濟(jì)有效和安全的條件下獲得結(jié)構(gòu)的部分沉沒(méi)(這是該解決方案發(fā)揮作用所必需的)，因此遇到了進(jìn)一步的困難；另一方面，三角形或半潛式解決方案非常昂貴。

3、申請(qǐng)人還注意到，這些解決方案僅允許每個(gè)平臺(tái)安裝和使用一個(gè)風(fēng)力塔。在單個(gè)結(jié)構(gòu)上安裝超過(guò)一個(gè)風(fēng)力塔不可避免地會(huì)帶來(lái)發(fā)電機(jī)效率問(wèn)題。這些問(wèn)題是由于，例如，多座塔的不可避免的滑流對(duì)齊，或者由于巨型問(wèn)題，因?yàn)樾枰谶B續(xù)的風(fēng)力塔之間保持適當(dāng)?shù)幕骶嚯x意味著要使用巨大而昂貴的結(jié)構(gòu)。

4、不利的是，上述限制導(dǎo)致必須覆蓋非常大的海洋區(qū)域才能滿(mǎn)足當(dāng)今的高功率要求。

5、申請(qǐng)人注意到，為了克服后一個(gè)問(wèn)題，已開(kāi)發(fā)出具有不同構(gòu)造的浮動(dòng)平臺(tái)，其可以承載多個(gè)風(fēng)力塔。不利的是，這種平臺(tái)存在許多問(wèn)題，從影響某些構(gòu)造類(lèi)型的滑流干擾，到難以建造既經(jīng)濟(jì)又能承受海上安裝造成的應(yīng)力的結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米，即，比許多船舶還長(zhǎng)，并且強(qiáng)度方面不容忽視，特別是結(jié)合將成本保持在可持續(xù)水平的需要以便實(shí)現(xiàn)具有成本效益的發(fā)電。

6、文獻(xiàn)ca2747541a描述了位于平面中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可選地借助于系泊系統(tǒng)進(jìn)行錨定。

7、文獻(xiàn)cn202110669421a描述了布置成多排的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

8、文獻(xiàn)se2015050740w描述了位于平面中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其被錨定成能夠根據(jù)風(fēng)向?qū)⑵渥陨碇糜谧罴盐恢谩?/p>

9、文獻(xiàn)us2010052998w描述了布置成多排和多平面的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，或者布置在由彼此剛性連接的節(jié)點(diǎn)組成的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

10、文獻(xiàn)us202016882514a描述了以三角形方式排列的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中平臺(tái)在風(fēng)對(duì)發(fā)電機(jī)施加的力下僅由風(fēng)就能正確定向，而無(wú)需任何輔助部件的幫助，從而導(dǎo)致最佳位置的誤差范圍很大。

11、文獻(xiàn)us201213451249a描述了風(fēng)力發(fā)電機(jī)布置成多排，形成“v”字形。

12、文獻(xiàn)us201514681025a描述了沿圓周放置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

13、文獻(xiàn)de3224976a1描述了沒(méi)有軸平行度約束的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)沿圓周放置并借助于相互鉸接的簡(jiǎn)單桿連接(與平行四邊形連接不同)。

14、文獻(xiàn)us2015/259050a1描述了位于正多邊形上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有可調(diào)節(jié)的多邊形幾何形狀。

15、文獻(xiàn)de10219062a1描述了大量按組布置在不同高度處的轉(zhuǎn)子式發(fā)電機(jī)：這種發(fā)電機(jī)似乎是借助于簡(jiǎn)單的鉸鏈或球窩接頭連接的。

16、文獻(xiàn)ep3885575a1聲稱(chēng)使用傳感器和計(jì)算機(jī)來(lái)根據(jù)風(fēng)向定向轉(zhuǎn)子、葉片和機(jī)艙，同時(shí)考慮到平臺(tái)的位置。

17、文獻(xiàn)nl1008318c2描述了位于正多邊形上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)可借助于螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。

18、文獻(xiàn)us2011/074155a1描述了一種單發(fā)電機(jī)浮動(dòng)平臺(tái)，其可以借助于螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)橫向移動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的鉸接式浮動(dòng)平臺(tái)，其可以同時(shí)容納多個(gè)發(fā)電機(jī)，而不會(huì)因滑流而導(dǎo)致效率降低。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的鉸接式浮動(dòng)平臺(tái)，該平臺(tái)耐用并且能夠抵抗極端的海上天氣條件。

3、特別地，本發(fā)明提供了一種海上浮動(dòng)平臺(tái)，所述海上浮動(dòng)平臺(tái)包括：

4、-多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，各個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括：具有縱向延伸并設(shè)有第一端和第二端的風(fēng)力塔；位于第一端處的葉片式風(fēng)力發(fā)電機(jī)；位于所述第二端處的接合基座；

5、-連接部分，所述連接部分聯(lián)結(jié)兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述連接部分包括至少一個(gè)連接元件。

6、各個(gè)接合基座按照使得各個(gè)風(fēng)力塔能夠在與風(fēng)力塔的縱向發(fā)展軸線基本平行的方向上獨(dú)立移動(dòng)的方式與所述連接元件接合。

7、有利地，鉸接式構(gòu)造(即，存在允許風(fēng)力塔的基本豎直移動(dòng)的連接部分)允許平臺(tái)自身適應(yīng)波浪運(yùn)動(dòng)，該波浪運(yùn)動(dòng)可能或多或少激烈，例如由惡劣的天氣條件引起，從而增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度。

8、在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“風(fēng)力發(fā)電機(jī)”通常指利用風(fēng)能的能量發(fā)生器(也稱(chēng)為“氣動(dòng)發(fā)電機(jī)”)，例如任何類(lèi)型的風(fēng)力渦輪機(jī)，無(wú)論具有豎直軸線還是水平軸線。申請(qǐng)人觀察到，有利地，豎直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)允許建造更緊湊的平臺(tái)，因?yàn)樗鼈冃枰痰幕骶嚯x。

9、有利地，風(fēng)力塔的波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的基本豎直移動(dòng)在轉(zhuǎn)子上引起豎直速度分量，該豎直速度分量可以被豎直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子更好地吸收。

10、優(yōu)選地，各個(gè)連接部分還包括與兩個(gè)連續(xù)的連接元件接合的至少一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。

11、優(yōu)選地，各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)可在與風(fēng)力塔的縱向發(fā)展軸線基本平行的方向上自由移動(dòng)。

12、各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和/或各個(gè)風(fēng)力塔的基本豎直移動(dòng)優(yōu)選地彼此獨(dú)立。

13、申請(qǐng)人注意到，根據(jù)本發(fā)明，表述“彼此獨(dú)立的基本豎直移動(dòng)”意味著，例如，兩個(gè)風(fēng)力塔和/或兩個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和/或一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和一個(gè)風(fēng)力塔可以在兩個(gè)相反的方向上基本豎直地移動(dòng)。例如，由于海水的波浪運(yùn)動(dòng)，中間節(jié)點(diǎn)可能豎直向下移動(dòng)(在波底處)，同時(shí)風(fēng)力塔可能豎直向上移動(dòng)(在波頂處)。

14、優(yōu)選地，各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)連接到兩個(gè)相應(yīng)的連接元件，使得第一連接元件和第二連接元件在平面圖中布置成形成120°至230°的角度，優(yōu)選地為180°的角度。

15、有利地，鉸接式浮動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)允許在同一結(jié)構(gòu)上安裝多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而不會(huì)互相受到其滑流的影響。

16、優(yōu)選地，各個(gè)連接元件借助于相應(yīng)的連接板與以下項(xiàng)接合：

17、-第一端處的中間節(jié)點(diǎn)或接合基座，以及

18、-第二端處的另外的中間節(jié)點(diǎn)或接合基座。

19、有利地，兩個(gè)相鄰的風(fēng)力塔可以借助于多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)連接，從而允許使用縱向發(fā)展長(zhǎng)度短于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長(zhǎng)度的連接元件。

20、優(yōu)選地，各個(gè)連接元件包括多個(gè)彼此平行的管狀元件。

21、有利地，使用多個(gè)平行的管狀元件使得可以獲得堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，以抵抗可能危及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的風(fēng)力塔的任何移動(dòng)。

22、優(yōu)選地，多個(gè)管狀元件和連接板形成鉸接的平行四邊形。換句話(huà)說(shuō)，各個(gè)連接元件連接到兩個(gè)板，從而形成鉸接平行四邊形。

23、甚至更優(yōu)選地，各個(gè)連接元件包括至少三個(gè)彼此平行的管狀元件。

24、優(yōu)選地，各個(gè)管狀元件在其一個(gè)端部處借助于鉸鏈或球窩接頭或萬(wàn)向接頭與連接板接合。

25、有利地，各個(gè)鉸接平行四邊形允許各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和各個(gè)風(fēng)力塔基本豎直地移動(dòng)，即，沿著基本平行于與風(fēng)力塔的縱向發(fā)展軸線平行的軸線的方向移動(dòng)。這種豎直移動(dòng)使得平臺(tái)能夠適應(yīng)海水的波浪運(yùn)動(dòng)，從而防止平臺(tái)倒塌。

26、優(yōu)選地，連接板(通常為焊接的)可以借助于鉸鏈型連接(未示出)連接至中間節(jié)點(diǎn)和/或風(fēng)力塔的接合基座。

27、有利地，這種鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于風(fēng)力塔的縱向發(fā)展軸線，從而允許風(fēng)力塔稍微旋轉(zhuǎn)，例如繞所述垂直軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度范圍為-10°至+10°，更優(yōu)選為-5°至+5°，從而使連接元件免受不利海洋條件引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

28、有利地，根據(jù)本發(fā)明的包括借助于鉸接平行四邊形相互連接的豎直移動(dòng)的中間節(jié)點(diǎn)和風(fēng)力塔的平臺(tái)通過(guò)這樣的方式確保了風(fēng)力塔軸線的平行度：始終保持這些軸線與平均海平面基本垂直。

29、特別是，有利地，申請(qǐng)人意外地發(fā)現(xiàn)，類(lèi)似上述的鉸接平行四邊形結(jié)構(gòu)允許風(fēng)力塔的縱向發(fā)展軸線(即，豎直軸線)與管狀元件的縱向發(fā)展軸線之間的角度在70°至110°的范圍內(nèi)變化，優(yōu)選地在80°至100°的范圍內(nèi)變化，而不會(huì)危及浮動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此這種平臺(tái)也適合于海上安裝。

30、有利地，在安裝功率相同的情況下，需要占用的海域面積明顯減少，對(duì)生態(tài)和航行均有益。

31、有利地，如上所述的管狀元件的存在使得可以建造由可組裝部件組成的浮動(dòng)平臺(tái)，各個(gè)部件比整個(gè)結(jié)構(gòu)小得多，使得各個(gè)元件(即，中間節(jié)點(diǎn)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、連接元件和連接板)可以單獨(dú)制造，然后組裝在一起。

32、優(yōu)選地，相應(yīng)的連接元件的管狀元件借助于相應(yīng)的彈性元件相互連接。

33、優(yōu)選地，所述彈性元件是相互協(xié)作的。

34、優(yōu)選地，所述彈性元件選自：牽引彈簧、彈簧缸、液壓缸、氣動(dòng)缸或電動(dòng)缸。

35、有利地，這種彈性元件施加抵抗波浪運(yùn)動(dòng)引起的豎直移動(dòng)的彈力。換句話(huà)說(shuō)，這種彈性元件避免了中間節(jié)點(diǎn)和/或風(fēng)力塔的可能危及浮動(dòng)平臺(tái)的任何豎直移動(dòng)。

36、有利地，這種彈性元件還可以使系統(tǒng)在不存在由波浪運(yùn)動(dòng)引起的任何應(yīng)力的情況下恢復(fù)到初始幾何構(gòu)型。此外，這種彈性元件可以構(gòu)成用于阻尼管狀元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，或者可以用作所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)的止動(dòng)器。

37、優(yōu)選地，該平臺(tái)還包括與中間節(jié)點(diǎn)或接合基座接合的錨定元件；該錨定元件被適配成將平臺(tái)錨定至海底。

38、優(yōu)選地，錨定元件包括：

39、-圓柱形主體；

40、-回轉(zhuǎn)環(huán)，其裝配到所述圓柱形主體上；

41、-多個(gè)錨定纜繩；

42、回轉(zhuǎn)環(huán)包括多個(gè)鉤掛座，各個(gè)鉤掛座被適配成接合相應(yīng)錨定纜繩的第一端。

43、有利地，所述錨定元件允許平臺(tái)繞錨定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。

44、優(yōu)選地，圓柱形主體還包括上止動(dòng)件和下止動(dòng)件；其中，上止動(dòng)件和下止動(dòng)件界定了主體的一部分，回轉(zhuǎn)環(huán)可沿該部分自由滑動(dòng)。

45、有利地，能夠沿著主體的一部分自由滑動(dòng)的回轉(zhuǎn)環(huán)將允許錨定元件在其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)跟隨波浪運(yùn)動(dòng)。

46、優(yōu)選地，各個(gè)風(fēng)力塔延伸穿過(guò)相應(yīng)的接合基座，從而呈現(xiàn)下部部分；該下部部分配備有阻尼元件，優(yōu)選地為穿孔板的形式。

47、優(yōu)選地，阻尼元件垂直于相應(yīng)風(fēng)力塔的縱向發(fā)展軸線布置。

48、優(yōu)選地，至少一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)包括借助于致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的舵。

49、優(yōu)選地，至少一個(gè)風(fēng)力塔的下部部分配備有馬達(dá)，更優(yōu)選地為螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。

50、優(yōu)選地，該平臺(tái)還包括控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括：

51、-一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)向傳感器；

52、-一個(gè)或更多個(gè)處理器，其被配置用于：

53、-從所述風(fēng)向傳感器接收關(guān)于風(fēng)向的信息；

54、-基于所述信息，控制各個(gè)致動(dòng)器和各個(gè)螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，使得通過(guò)使平臺(tái)繞錨定中心旋轉(zhuǎn)，根據(jù)風(fēng)向?qū)ζ脚_(tái)進(jìn)行定向。

55、有利地，通過(guò)根據(jù)風(fēng)向旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，可以從各個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得高功率，因此使得在各個(gè)已安裝的平臺(tái)上安裝能量存儲(chǔ)和/或轉(zhuǎn)換設(shè)備具有成本效益，從而節(jié)省大量成本。

56、優(yōu)選地，處理器包含在與中間節(jié)點(diǎn)或風(fēng)力塔接合的箱形主體中。甚至更優(yōu)選地，所述箱形主體可以包含電連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的所有輔助設(shè)備和/或用于存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換和處理所產(chǎn)生的能量的系統(tǒng)(例如，用于生產(chǎn)氫氣和氧氣的機(jī)載電解系統(tǒng))。

57、優(yōu)選地，箱形主體借助于另外的連接元件和另外的連接板與風(fēng)力塔或中間節(jié)點(diǎn)接合，另外的連接元件和另外的連接板優(yōu)選地形成鉸接的平行四邊形。連接元件包括至少兩個(gè)彼此平行的管狀元件。

58、有利地，由于根據(jù)本發(fā)明的平臺(tái)減少了結(jié)構(gòu)的所有俯仰力矩和滾轉(zhuǎn)力矩，因此它可應(yīng)用于所有普通和特殊的維護(hù)情形，例如船舶停泊和入塢以及船上操作，其中工作角度的變化必須最小。

59、此外，對(duì)于特定應(yīng)用，例如使用機(jī)載電解系統(tǒng)生產(chǎn)氫氣和氧氣，這種系統(tǒng)確保了生產(chǎn)系統(tǒng)中使用的液體液位波動(dòng)較小。