CN100589316C

CN100589316C - 太阳能电站

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Publication number: CN100589316C
Application number: CN200510115000A
Authority: CN
Inventors: 韩伟文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: US7444816B2; US20060118104A1; AU2005201270A1; US7104064B2; CN1841909A; MY142593A; US20060118105A1

Abstract

一太阳能电站，包括一太阳能电池板组件，其具有一基本上平的太阳能电池板以及第一、第二以及第三塔。每个塔包括多个垂直堆叠的楼层以及一主支撑结构，其枢转地将太阳能电池板组件安装到塔的顶端。每个楼层包括一排机器手，其连接到每个垂直相邻的楼层上。至少一些机器手包括液压千斤顶。一有选择地驱动该液压千斤顶的控制器，使得每个塔分别从一底部位置到一展开位置伸展。有选择地移动一个或多个塔，以围绕一个或两个轴转动该太阳能电池板，以使该太阳能电池板保持在收集太阳能的最佳方向上。

Description

太阳能电站

技术领域

本发明总体上涉及的是太阳能系统。更具体来说，本发明涉及的太阳能系统具有一跟踪系统，用于将一太阳能收集器整个白天都精确地指向太阳。

背景技术

早期的太阳能系统所包括的太阳跟踪系统采用两个独立的驱动器使太阳能收集器绕两个轴倾斜。第一个是俯仰轴，以允许收集器在″水平看″和″垂直向上看″之间的大约90度范围内倾斜。第二个是方位轴，以允许该收集器自东至西跟踪。所需角度转动的范围取决于太阳能收集器安装在地球上的纬度。例如，在热带角度转动需要超过360度。

这些早期的太阳能跟踪系统通常使用具有高变速比齿轮减速器的电驱动器来使收集器转向太阳的方向。齿轮减速器或马达和收集器之间的连杆机构的误差，例如齿间隙和非线性有损于精度。当精度要求很高时，齿轮减速器却很昂贵。

这些传统的太阳能系统偶而也会遭受大风的毁坏。因此，通常将该太阳能收集器放置在一避风位置，以防止风超过设计规格时被损坏。″避风″是该收集器呈现最小的迎风面积(sail area)的一种状态。通常，风传感器被用于触发命令，以抬高致动器使收集器垂直向上。这些系统所采用的电仰角驱动器和高转速比减速器将收集器转向避风处的动作是很慢的，有时会长达45分钟。如果在很低的风临界值的情况下启动向避风位置的运动，考虑到这么长的前置时间，这对太阳能电站的效率的影响是十分不利的。如果通过增加启动向避风位置的运动所需的风临界值来优化效率，则快速增强的风将会损害太阳能收集器。

US6,123,067提出了一种太阳能系统，其具有一固定在太阳能收集装置背面的外骨架结构，并且围绕一水平轴枢转地固定在一方位角平台组件的前端。一液压仰角驱动器围绕一水平轴枢转地安装在该方位角平台组件上，并且其活塞杆的前端枢转地连接到该太阳能收集装置的背面，以允许该太阳能收集装置在一垂直工作位置和一水平蓄能位置之间约90度范围内转动。第一和一第二方位角液压驱动器被用于转动该收集装置以跟踪太阳。曾经认为这样一种跟踪系统将太阳能收集器移动到避风位置所需的时间是比较少的。然而，这样一种太阳能系统的太阳能收集器效能扩大得并不是那么显著。

发明内容

简要地说，本发明最优形式的一太阳能电站包括一太阳能电池板组件，其具有一基本上平的太阳能电池板。多个塔分别从一底部位置到一展开位置伸展。每个塔包括一顶端以及一主支撑结构，该主支撑结构枢转地将太阳能电池板组件安装到该塔的顶端。有选择地移动一个或多个塔，以围绕一个或两个轴转动该太阳能电池板，以使该太阳能电池板保持在收集太阳能的最佳方向上。

最好地，该太阳能电站包括第一、第二以及第三塔，该第一塔与第二塔纵向隔开，而该第三塔与该第一和第二塔横向隔开。

该塔的主支撑结构包括一安装在该塔顶端的主滑动轴承箱。一主支撑轴纵向穿过该主滑动轴承箱，该主支撑轴可相对于该主滑动轴承箱纵向移动以及转动。对于第一和第二塔，第一和第二支撑箱分别安装在该主支撑轴第一和第二端部，以及该太阳能电池板组件上。对于该第三塔，第一和第二副滑动轴承箱纵向安装在该主支撑轴第一和第二端部。第一和第二副支撑轴分别横向穿过第一和第二副滑动轴承箱。第一和第二支撑箱分别安装在每个第一和第二副支撑轴的第一和第二端部，以及该太阳能电池板组件上。

该主滑动轴承箱包括一固定安装在该塔顶端的下安装组件和一上轴承组件，其具有接收该主支撑轴的一纵向开口。该上轴承组件围绕该横轴枢转地安装在该下安装组件上。

该太阳能电站包括一控制器，其用于在底部位置和展开位置之间驱动该塔运动。该太阳能电站可以包括一地震探测器，当探测到的地面振动超过一预定水平时，该控制器将所有塔缩回到底部位置。该太阳能电站可以包括一风探测器，当探测到的风力超过一预定水平时，该控制器将所有塔缩回到底部位置。

每个塔包括多个垂直堆叠的楼层，包括一地面层和至少一上部楼层。每个楼层包括一排机器手(R1、R2、R3、R4)以及一推拉钢架(F1、F2)的连接框架。每个楼层的机器手连接到每个垂直相邻的楼层上。该机器手(R1、R2、R3、R4)以及钢架(F1、F2)被编为组(HR1、HR2、HR3、VR1、VR2、VR3、VR4)，对应的机器手以及每组钢架连接在一起。该一号机器手R1包括用于在该底部位置和展开位置之间移动塔的液压千斤顶。该地面层的一号机器手R1的液压千斤顶包括弹簧。

地面层进一步包括一底座构件、一顶板、多个布置在该底座构件和顶板之间的弹簧机构以及多个棒。每个棒从一安装在该底部构件上的底脚穿过该顶板上的一开口垂直伸展。当发生强风或地震时，该顶板沿着棒垂直向上向下移动，使得该弹簧机构吸收由风或地震施加在塔上的侧向力所产生的震动能。

该地面层进一步包括一外部空间构架环，其形成一安装在该底部部件上的框架并具有多个设置在该顶板上方的支架。每个支架形成了一用于接收该棒的一的开口，以使该空间构架环约束该棒的水平偏转。

每个上部楼层包括一顶板，其具有接收该棒的开口。每个上部楼层的机器手连接到各自楼层的顶板以及各自楼层垂直下方的楼层的顶板上。

附图说明

通过参照附图，本发明可以更好的得到理解，并且其目的和优点对本领域技术人员而言将会变得更加明显，其中：

图1是根据本发明的一太阳能电站系统的后部透视图，显示该系统处于日出时捕获阳光的位置；

图2是图1所示的太阳能电站系统的后部透视图，显示该系统处于中午捕获阳光的位置；

图3是图1所示的太阳能电站系统的后部透视图，显示该系统处于日落捕获阳光的位置；

图4是图1所示的太阳能电站系统的正面透视图，显示该系统位于第一转动方向；

图5是图4所示的太阳能电站系统的侧面透视图；

图6是图1的第一和第二塔的支撑箱、支撑轴以及滑动轴承箱的放大透视图；

图7是图6所示的支撑箱和支撑轴的放大仰视图；

图8是图6所示的支撑箱和支撑轴的放大透视图；

图9是沿图7中的IX-IX线所作的横截面图；

图10是沿图7中的X-X线所作的横截面图；

图11是图10中的活塞减震器的分解图；

图12是图6所示的滑动轴承箱的放大正视图；

图13是沿图12中的XIII-XIII线所作的横截面图；

图14是图13所示的可转动的推力轴承的放大横截面图；

图15是沿图13中的XV-XV线所作的放大横截面图；

图16是图1中所示的第三塔的主滑动轴承箱、主支撑轴、副滑动轴承箱、副支撑轴以及支撑箱的放大透视图；

图17是图16所示的支撑箱的放大仰视图；

图18是沿图17中的XVIII-XVIII线所作的横截面图；

图19是沿图17中的XIX-XIX线所作的横截面图；

图20是图16所示的副滑动轴承箱之一的放大正视图；

图21是图20所示的副滑动轴承箱的侧视图；

图22是图16所示的主滑动轴承箱的放大侧视图；

图23是图22所示的主滑动轴承箱的正视图；

图24是图1所示的太阳能电站的俯视图，其中去掉了太阳能电池板组件；

图25是图2所示的太阳能电站的俯视图，其中去掉了太阳能电池板组件；

图26是图3所示的太阳能电站的俯视图，其中去掉了太阳能电池板组件；

图27a、27b以及27c是简化的侧视图，其中将第一或第二塔的主支撑结构部分剖开，主支撑结构未受到外部横向力的作用(图27a)，主支撑结构从右边受到一外部横向力的作用(图27b)，并且主支撑结构从左边受到一外部横向力的作用(图27c)；

图28是典型的塔楼层的机器手的简化透视图；

图29是图28中的横向一组HR1和纵向一组VR1的放大图；

图30是图28中的横向三组HR3的放大图；

图31是图28中的纵向三组VR3的放大图；

图32是图28中的横向二组HR2的放大图；

图33是图28中的纵向二组VR2的放大图；

图34a-34d是图28中所示的上部楼层之一的组HR2和组VR2的交叉点之一的放大图，显示了组HR2和组VR2缩回(图34a以及34c)以及展开(图34b以及34d)的情况；

图35a到35c是机器手R1的放大图，显示机器手R1在展开位置(图35a)的情况，显示机器手R1在展开位置处，其中一水平滚筒架和相应的一对千斤顶去掉了(图35b)的情况，显示机器手R1在缩回位置(图35c)的情况，以及显示机器手R1在缩回位置处，其中一水平滚筒架和一对千斤顶去掉了(图35d)的情况；

图36a到36c是机器手R4的放大图，显示机器手R4在展开位置(图36a)的情况，显示机器手R4在展开位置处，其中一水平滚筒架和相应的一对千斤顶去掉了(图36b)的情况，显示机器手R4在缩回位置(图36c)的情况，以及显示机器手R4在缩回位置处，其中一水平滚筒架和一对千斤顶去掉了(图36d)的情况；

图37a到37c是机器手R3的放大图，显示机器手R3在展开位置(图37a)的情况，显示机器手R3在展开位置处，其中一水平滚筒架和相应的一对千斤顶去掉了(图37b)的情况，显示机器手R3在缩回位置(图37c)的情况，以及显示机器手R3在缩回位置处，其中一水平滚筒架和一对千斤顶去掉了(图37d)的情况；

图38a到38c是机器手R5的放大图，显示机器手R5在展开位置(图38a)的情况，显示机器手R5在展开位置处，其中一水平滚筒架和相应的一对千斤顶去掉了(图38b)的情况，显示机器手R5在缩回位置(图38c)的情况，以及显示机器手R5在缩回位置处，其中一水平滚筒架和一对千斤顶去掉了(图38d)的情况；

图39是机器手R1/R5的分解图；

图40是图39所示的机器手R1/R5的锁紧装置的放大分解图；

图41是图39所示的机器手R1/R5的缆索卷筒的放大分解图；

图42是图41中的缆索锁的放大图；

图43是图39中的缆索紧固件的放大图；

图44是机器手R2的分解图；

图45是塔之一的空间构架环的放大透视图；

图46是图45的空间构架环的分解透视图；

图47是图45的空间构架环的剖面图；

图48塔之一的开头两个楼层的分解图；

图49是塔之一的透视图；

图50a和50b是图28中所示的地面层的HR2组和VR2组的交叉点之一的放大图，显示了HR2和VR2组缩回(图351a)以及展开(图50b)的情况；

图51a到51f是机器手R2的放大图，显示机器手R2在展开位置(图51a)的情况，显示机器手R2在展开位置处，其中一水平滚筒架和第二对钳子组件的一个下部钳子和一个上部钳子去掉了(图51b)的情况，显示机器手R2在缩回位置(图51c)的情况，以及显示机器手R2在缩回位置处，其中一水平滚筒架和第二对钳子组件的一个下部钳子和一个上部钳子去掉了(图51d)的情况，显示机器手R2在缩回位置处，并且上部横向构架去掉了(图51e)的情况，显示机器手R2在展开位置，并且上部横向构架去掉了(图51f)的情况；

图52是太阳能电站控制系统的功能方框图。

具体实施方式

参照附图，其中，同样的附图标记表示各附图中相同的部件，根据本发明的太阳能电站大体上由附图标记10来表示。该太阳能电站10包括三个基本上相同的动态钢桁架塔12、14、16，它们支撑着一个太阳能电池板组件18。位于地面层的支座20稳定并支撑着每个塔12、14、16。应理解，该太阳能电池板组件18被设置成能够最优的收集阳光，并且下面所述操作说明仅用于示例而已。用于太阳能电池板组件18定向的塔12、14、16的操作取决于安装地点的地形、经纬度。

图1-3中所示太阳能电站10的安装使得图1中的太阳能电池板组件18的平面太阳能电池板19处于日出时接收日光的位置，图2中的太阳能电池板组件18处于中午接收日光的位置，图3中的太阳能电池板组件18处于日落时接收日光的位置。为了最优化太阳能的收集，该太阳能电池板组件18被设置为垂直于(或尽可能接近)阳光的方向。为了在拂晓时适当地设置太阳能电池板组件18，第一和第三塔12、16处于底部位置22，而第二塔14处于充分展开的位置24。当太阳向中午位置上升时，第一和第三塔12、16从底部位置22伸展。第一塔12伸展的速度比第三塔16快，使得太阳能电池板组件18进一步围绕纵轴和横轴RA1和RA2转动。当太阳处于中午位置时，第一塔12已经伸展到了充分展开的位置24，第三塔16已经伸展到一个中间位置26(在底部位置22和充分展开位置24之间)，而第二塔14仍然保持固定在充分展开位置24。当太阳开始落下时，第二和第三塔14、16分别从充分展开位置24和中间位置26缩回。第二塔14缩回的速度比第三塔16快，使得太阳能电池板组件18进一步围绕纵轴和横轴RA1和RA2转动。日落时，第二和第三塔14、16已经缩回到底部位置22，而第一塔12仍然保持固定在充分展开位置24。

图4和5显示的是当光线射向太阳能电站10的方向与图1-3中所示相反时，塔12、14、16操作太阳能电池板组件18朝向与图1-3所示太阳能电池板组件18基本上相反的方向转动。在图4和5中，第二塔14位于充分展开位置24，第一塔12位于一个第一中间位置26(邻近底部位置)，而第三塔16位于一个第二中间位置26′(邻近充分展开位置)。图1-5还显示出了可能需要对安装在一个活动物体上，例如船上的太阳能电站10的太阳能电池板组件18的照射进行优化的范围。

第一和第二塔12、14的主支撑结构28、28′参照附图6-15进行了更好的说明。每个支撑结构28、28′包括一个滑动轴承箱30，一个贯穿该滑动轴承箱30的支撑轴32，以及安装在该支撑轴32两端的第一和第二支撑箱34、36。该支撑轴32是一个实心钢轴。该支撑轴32的第一和第二端部38、40通过钢条44销设在第一和第二支撑箱34、36的插孔42中。一块钢板46通过螺栓和螺母48活动安装在每个支撑箱中，以进一步限制支撑轴32在插孔42中的轴向移动。一钢架50最好是通过焊接固定在一底板52上。

第二支撑箱36具有一配置在一内腔56(图10和11)中的减震器54。该减震器54包括一在其结构前面的推力轴承支架58。该推力轴承支架58可以包括夹在两层推力轴承62之间的一环形的、可转动的钢板60。一凹槽螺栓和螺母64将一塑料压缩缓冲垫66安装在该钢板60上。四个凹槽68均布于该推力轴承支架58周边。焊在推力轴承支架58端部的一活塞环70具有四个相应于推力轴承支架槽68的凹槽。该活塞环70包括一供支撑轴32穿过的轴向缸72。该活塞环70和推力轴承支架58在一气缸座74内往复运动。气缸座74的内表面具有至少一个轴向伸出的肋76，其容纳在其中一个推力轴承支架槽68和活塞环槽中，以防止活塞环70和推力轴承支架58在气缸座74中转动。四个减震器78在该气缸座74中径向隔开。每个减震器78的一端从推力轴承支架58的端面伸出，通过一个销82安装在一个支柱80上，每个减震器78的另一端从支撑箱底板86伸出，通过一个销82安装在一个支柱84上。每个减震器78包括一个重型弹簧88。

参见图12-15，滑动轴承箱30包括一上轴承组件90和一下安装组件92。该轴承组件90包括一滑动轴承94，其具有一与支撑轴32相匹配的圆形。该滑动轴承94安装在一箱组件96中，该箱组件96通过螺栓和螺母安装在一底板98上。一上支撑板结构100从该底板98向下伸展。一上部构架102焊在该箱组件96上，该底板98和一下部构架104焊在该上支撑板结构100上，而该底板98提供了额外的结构完整性。

该安装组件92包括一下支撑板结构106，其从一底板108向上伸展，一支架110焊在该下支撑板结构106上，并且该底板108提供了额外的结构完整性。该底板108通过螺栓和螺母安装在一桁架平台112上。

该上下支撑板结构100、106每个都包括多个支撑板114、116，每个支撑板114、116具有一穿过其中的轴承环绕口118。下支撑板结构106的支撑板116设置在上支撑板结构100的支撑板114之间，并使支撑板开口118对准。一实心圆柱轴120穿过每个支撑板114、116中的开口118，将轴承组件90连接到安装组件92(图14)上。一推力轴承122设置在上下支撑板结构100、106的每个板114、116之间，并使轴120穿过每个推力轴承122中的孔124。

第三塔16的主支撑结构126参照附图16-23进行了更好的说明。支撑结构126包括一主滑动轴承箱128，一贯穿该主滑动轴承箱128的主支撑轴130，一安装在该主支撑轴130两端的副滑动轴承箱132，两个贯穿每个副滑动轴承箱132的副支撑轴134，以及安装在该副支撑轴134两端的支撑箱136。该两个副滑动轴承箱132基本上相同，该四个副支撑轴134基本上相同，并且所有的支撑箱136基本上相同。所有的支撑轴130、134都是实心钢轴。

参见图17-19，每个副支撑轴134的第一和第二端部138、140通过钢条144销设在支撑箱136的插孔142中。一块钢板146通过螺栓和螺母活动安装在每个支撑箱136中，以进一步限制副支撑轴134在插孔142中的轴向移动。一钢架148最好是通过焊接固定在一底板150上。

参见图20-21，副滑动轴承箱132包括一上轴承组件152和一下支撑组件154。该轴承组件152包括两个滑动轴承156，其具有一个与副支撑轴134相匹配的圆形。每个滑动轴承156都安装在一个箱组件158中，通过螺栓和螺母安装到一个底板160上，并使滑动轴承156的轴线162相互平行。每个主支撑轴130的第一和第二端部164、166通过一钢条170销设在副滑动轴承箱132之一的支撑组件154的一个插孔168中。一块钢板172通过螺栓和螺母活动安装在每个支撑组件154中，以进一步限制主支撑轴130在插孔168中的轴向移动。一上部构架174焊在该箱组件158上，该底板160和一下部构架176焊在该支撑组件154上，而该底板160提供了额外的结构完整性。一三维钢桁架安装在每个轴承组件152的顶端，以连接两个副滑动轴承箱132(图16)。

参见图22-23，主滑动轴承箱128包括一上轴承组件180，一下安装组件182以及一底部组件184。该轴承组件180包括一滑动轴承186，其具有一个与主支撑轴130相匹配的圆形。该滑动轴承186安装在一箱组件188中，该箱组件188通过螺栓和螺母安装在一底板190上。一上支撑板结构192从该底板190向下伸展。一上部构架194焊在该箱组件188上，该底板190和一下部构架196焊在该上支撑板结构192上，而该底板190提供了额外的结构完整性。该安装组件182包括一下支撑板结构198，其从一底板200向上伸展，一支架202焊在该下支撑板结构198上，并且该底板200提供了额外的结构完整性。第三塔16的底部组件184还包括一可旋转的推力轴承支架。

该上下支撑板结构192、198每个都包括多个支撑板204、206，每个支撑板204、206都具有一穿过其中的轴承环绕口208。下支撑板结构198的支撑板206设置在上支撑板结构192的支撑板204之间，并使支撑板开口208对准。一实心圆柱轴212穿过每个支撑板204、206中的开口208，将轴承组件180连接到安装组件182上。一推力轴承214设置在上下支撑板结构192、198的每个板204、206之间，并使轴212穿过每个推力轴承214中的孔216。

该底部组件184包括一安装在一钢支架220中的可旋转的推力轴承支架218。该推力轴承支架218包括一钢板222，其设置在上下推力轴承224、226之间。该钢板222通过凹槽螺栓和螺母安装在安装组件182的底板200上。该支架220通过螺栓和螺母安装在一桁架平台228上。

图24-26还显示所述太阳能电站10，太阳能电池板组件18正处于日出时接收日光的位置(图24)、太阳能电池板组件18正处于中午接收日光的位置(图25)，以及太阳能电池板组件18正处于日落时接收日光的位置(图26)。在图24中，第一塔12正从该底部位置伸展230，而第二和第三塔正处于底部位置。第一塔12的滑动轴承94在该滑动轴承箱30之中从右到左(参见附图)移动232，直到第一塔12充分展开。第二塔14的滑动轴承94保持234在一不工作位置。该第三塔16的主滑动轴承箱上轴承组件180围绕主滑动轴承箱轴212顺时针方向236转动，该推力轴承支架218顺时针方向238转动，并且该副支撑轴134在该副滑动轴承箱132之内移动240，以补偿第一塔12相对于第二和第三塔14、16的运动。

在图25中，第一塔12已从该底部位置缩回242，而第二和第三塔14、16正处于底部位置。第一塔12的滑动轴承94在该滑动轴承箱30之中从左至右进一步移动244，直到第一塔12充分缩回。第二塔14的滑动轴承94保持246在该不工作位置。该第三塔16的主滑动轴承箱上轴承组件180围绕主滑动轴承箱轴212反时针方向248转动，该推力轴承支架218反时针方向250转动，并且该副支撑轴134在该副滑动轴承箱132之内移动252，以补偿第一塔12相对于第二和第三塔14、16的运动。

在图26中，第二塔14已从该底部位置伸展254，而第一和第三塔12、16正处于底部位置。第二塔14的滑动轴承94在该滑动轴承箱30之中从左至右移动256，直到第二塔14充分展开。第一塔12的滑动轴承94保持258在该不工作位置。该第三塔16的主滑动轴承箱上轴承组件180围绕主滑动轴承箱轴212反时针方向260转动，该推力轴承支架218反时针方向262转动，并且该副支撑轴134在该副滑动轴承箱132之内移动264，以补偿第二塔14相对于第一和第三塔12、16的运动。

应理解，当一地震传感器266(图52)探测到地面振动超过一预定水平，或者一风传感器267探测到风力超过一预定水平时，液压千斤顶控制器268将撤回所有的油，以使三个塔12、14、16缩回到底部位置，如图25所示。这最小化了塔12、14、16的力臂，降低了太阳能电站10上的振荡效应。第一和第二塔12、14的减震器54还吸收了由外力，例如风和地震所产生的振动的水平分量。

如图27a所示，当主支撑结构28、28′没有受到外部横向力作用时，第一和第二塔12、14的第二支撑箱36的减震器54保持第二支撑箱36离开相应的滑动轴承箱30的侧面一额定接触距离270。

当该主支撑结构28、28′从右边(如图27b所示)遭受一外部横向力272作用时，该力272向左移动274第一和第二支撑箱34、36以及两个主支撑结构28、28′的支撑轴32。第一塔12的主支撑结构28的第二支撑箱36的减震器54的弹簧88压缩，而第二塔14的主支撑结构28′的第二支撑箱34的减震器54的弹簧88伸展，以吸收力272。当力272和主支撑结构28的弹簧88的压缩力以及主支撑结构28′的弹簧88的张力达到平衡时，第一塔12的第二支撑箱36距离相应的滑动轴承箱30的侧面一个最小接触距离276，并且第二塔14的第二支撑箱36距离相应的滑动轴承箱30的侧面一个最大接触距离278。当力272消除时，主支撑结构28的弹簧88的压缩力以及主支撑结构28′的弹簧88的张力使得第一和第二支撑箱34、36以及两个主支撑结构28、28′的支撑轴32返回到图27a所示的位置。

类似地，当主支撑结构28、28′从左边(如图27c所示)遭受一外部横向力280作用时，该力280向右移动282第一和第二支撑箱34、36以及两个主支撑结构28、28′的支撑轴32。第二塔14的主支撑结构28′的第二支撑箱36的减震器54的弹簧88压缩，而第一塔12的主支撑结构28的第二支撑箱36的减震器54的弹簧88伸展，以吸收力280。当力280和主支撑结构28′的弹簧88的压缩力以及主支撑结构28的弹簧88的张力达到平衡时，第二塔14的第二支撑箱36距离相应的滑动轴承箱30的侧面一个最小接触距离284，并且第一塔12的第二支撑箱36距离相对的滑动轴承箱30的侧面一个最大接触距离286。当力280消除时，主支撑结构28′的弹簧88的压缩力以及主支撑结构28的弹簧88的张力使得第一和第二支撑箱34、36以及两个主支撑结构28、28′的支撑轴32返回到图27a所示的位置。

每个塔12、14、16包括多个垂直堆叠的楼层288(图28)。每个楼层288包括一排机器手R1、R2、R3、R4以及一推拉钢架F1、F2的连接框架。更准确地说，该机器手R1、R2、R3、R4以及钢架F1、F2被编为组HR1、HR2、HR3、VR1、VR2、VR3，并使相对应的机器手以及每组钢架连接在一起。每个中间楼层288的机器手R1、R2、R3、R4与其上方的每个楼层288、288″以及其下方的每个楼层288、288′中相对应的机器手相连。横向一组HR1以及纵向一组VR1是相同的，每个均包括三个三号机器手R3二号机器手R2及四个四号机器手R4。该HR2以及VR2组基本上是相同的，每个均包括三个一号机器手R1，一个二号机器手R2，以及一个四号机器手R4。HR2还包括四个双层钢架F1，而VR2还包括三个单层钢架F2以及一个双层钢架F1。该横向三组HR3包括三个一号机器手R1和两个三号机器手R3。该纵向三组VR3包括四个一号机器手R1和三个三号机器手R3。对于地面层288′，一号机器手R1是带有弹簧的振动液压千斤顶，然而对于其它的楼层288，一号机器手R1都是液压千斤顶。

参见图45到49，地面层288′包括一外部空间构架环596，其设计用于抵抗强风或地震作用在塔12、14、16上的横向力，从而防止张力、支撑力以及扭力使机器手组HR1、HR2、HR3、VR1、VR2、VR3从空间构架环596中拉出。该空间构架环596包括一构架，该构架包括通过螺栓和螺母固定在一起的支撑构件598、第一支撑构件600、垂直构件602、第二支撑构件604、第一加强板606、水平构件608、第二加强板610以及支架612。支撑构件598的底脚以及垂直构件602的底脚固定在一底座构件614上，其最好是通过螺栓和螺母进一步固定在基础616上。一实心杆或棒618垂直向上从安装在底座构件614上的一底部凸缘620中的一底部伸出，穿过一下部弹簧622、一具有一下半部凸缘626和一上半部凸缘628的上凸缘624、一夹持在该上下半凸缘626、628之间的顶板630、一上部弹簧632，到达一固定在支架612的一开口中的盖。该上部弹簧632的顶端与该支架612的底面啮合，并且该上部弹簧632的下端与该上半部凸缘628的顶面啮合。该下部弹簧622的顶端与该下半部凸缘626的底面啮合，并且该下部弹簧622的下端与该下半部凸缘620的顶面啮合。当发生强风或地震时，该顶板630可以沿着棒618垂直向上向下移动，使得该上下弹簧632、622吸收由风或地震施加在塔上的侧向力所产生的震动能。

图48以及49显示了地面层288′以及一种典型的楼层连接。地面层底座构件614通过地面层棒618连接到顶板630的拉杆元件634，该地面层棒618安装到桩基或基础616上，并贯穿上凸缘624安装到顶板630上。地面层机器手组HR1、HR2、HR3、VR1、VR2、VR3安装到地面层底座构件614的拉杆元件636以及地面层288′的顶板630的拉杆元件634上。该拉杆元件634通过加强板以及通过螺栓和螺母或焊接安装到顶板630上。用于上部楼层288的连接与上述用于地面层288′的是完全相同的，其中每个下部楼层的顶板630作为了每个其后的楼层的底座构件。例如，第二楼层的机器手组HR1、HR2、HR3、VR1、VR2、VR3安装在地面层288′的顶板630的拉杆元件634以及第二楼层的顶板630′的拉杆元件634′上。

图29是图28中的横向一组HR1和纵向一组VR1的放大图。每个横向一组HR1和纵向一组VR1包括四个四号机器手R4640、642、644、646以及三个三号机器手R3648、650、652。图30是图28中的横向三组HR3的放大图。每个横向三组HR3包括三个一号机器手R1654、656、658以及两个三号机器手R3660、662。图31是图28中的纵向三组VR3的放大图。每个纵向三组VR3包括四个一号机器手R1664、666、668、670以及三个三号机器手R3672、674、676。图32是图28中的HR2组的放大图。每个HR2组包括三个一号机器手R1318、322、326、一个四号机器手R4332以及一个二号机器手R2678。图33是图28中的VR2组的放大图。每个VR2组包括三个一号机器手R1334、336、338、一个四号机器手R4340以及一个二号机器手R2680。

R1、R2、R3以及四号机器手R4在其每个侧面都具有一横向滚筒架290、292、304、308。一号机器手R1还具有一对液压千斤顶294，其安装到每个横向滚筒架290上。更准确地说，每对294的两个液压千斤顶296的第一端部298安装到各自的横向滚筒架290的第一端部300上。

对于横向一组HR1以及纵向一组VR1(图29)，三号机器手R3布置在四号机器手R4之间，并且三号机器手R3的横向滚筒架304的第一端部306连接在邻近的四号机器手R4的横向滚筒架308的第一端部310。

对于横向三组HR3(图30)，三号机器手R3布置在一号机器手R1之间，并且三号机器手R3的横向滚筒架304的第一端部306连接着邻近的一号机器手R1的横向滚筒架290的第一端部300，并且一对液压千斤顶294布置在一号机器手R1以及三号机器手R3之间。

对于纵向三组VR3(图31)，三号机器手R3布置在一号机器手R1之间，并且三号机器手R3的横向滚筒架304的第一端部306连接着邻近的一号机器手R1的横向滚筒架290的第一端部300，并且一对液压千斤顶294布置在一号机器手R1以及三号机器手R3之间。

对于HR2组(图32)，三个一号机器手R1318、322、326彼此相邻，一个四号机器手R4332布置在一号机器手R1组的一端，一个二号机器手R2678安装到一号机器手R1318上。二号机器手R2的横向滚筒架292的伸出的双层钢架部分291的第一端部302连接到一号机器手R1318的横向滚筒架290的第一端部300上。第一双层钢架F1314的第一端部312连接到第一一号机器手R1318的横向滚筒架290的第二端部316，而第一钢架F1314的第二端部320连接到第二一号机器手R1322的横向滚筒架290的第一端部300。类似地，第二钢架F1324的第一端部312连接到第二一号机器手R1322的横向滚筒架290的第二端部316，第二钢架F1324的第二端部320连接到第三一号机器手R1326的横向滚筒架290的第一端部300，第三钢架F1328的第一端部312连接到第三一号机器手R1326的横向滚筒架290的第二端部316，而第三钢架F1328的第二端部320连接到四号机器手R4332的横向滚筒架308的第二端部330。

VR2组(图33)，每组都具有三个邻近的一号机器手R1334、336、338、334′、336′、338′和一个布置在一号机器手R1组的一端的四号机器手R4340、340′。第一单层钢架F2344的第一端部342连接到第一一号机器手R1334、334′的横向滚筒架290的第二端部316，而第一钢架F2344的第二端部346连接到第二一号机器手R1336、336′的横向滚筒架290的第一端部300。类似地，第二钢架F2348的第一端部342连接到第二一号机器手R1336、336′的横向滚筒架290的第二端部316，第二钢架F2348的第二端部346连接到第三一号机器手R1338、338′的横向滚筒架290的第一端部300，第三钢架F2350的第一端部342连接到第三一号机器手R1338、338′的横向滚筒架290的第二端部316，而第三钢架F2350的第二端部346连接到四号机器手R4340、340′的横向滚筒架308的第二端部330。VR2组(图33)还具有一个配置在一号机器手R1组的第二端部的二号机器手R2680，并且二号机器手R2的横向滚筒架292的伸出的双层钢架部分291的第一端部302连接到一号机器手R1334的横向滚筒架290的第一端部300。

如图34a-34d所示，VR2组的单层钢架F2穿过了由HR2组的双层钢架F1的钢构件352形成的缺口351。在图34b和34d中，液压液已经泵送入组HR1、HR2、HR3、VR1、VR2和VR3的液压千斤顶296中，推动液压千斤顶296的第二端部354相互远离，从而推动楼层相互远离。这造成了塔从底部位置22伸展开。随着液压千斤顶296的第二端部354相互推开，横向滚筒架290、308从右到左移动356，VR1、VR3和HR2组在X轴方向产生运动，而组HR1、HR3、VR4和VR2在Y轴方向(图1)产生运动。在图34a和34c中，液压液已经从组HR1、HR2、HR3、VR1、VR2和VR3的液压千斤顶296中释放，以允许楼层的重量推动液压千斤顶296的第二端部354相互接近，从而使得塔缩回到底部位置22。

参见图50a和50b，地面层288′的VR2和HR2组的布置与上述相同，除了机器手R1的液压千斤顶被一种带有弹簧484的振动液压千斤顶替换之外。地面层288′具有一种专用功能。当大风或地震发生时，带有弹簧484的地面层液压千斤顶将吸收该能量。如果振动力大于带有弹簧484的液压千斤顶静止支撑阶段时的吸收能力，该振动力将推动HR2和VR2中的机器手组从上端到达底部水平，横向滚筒架292、290、308从左到右移动。最后一号机器手R1通过推拉构架F1和F2将能源传递给邻近的一号机器手R1并进入二号机器手R2。HR2组传递X方向的力给尾端的组，同时VR2组传递Y方向的力给尾端的组。同时楼层将被均匀地下推到同样的水平，直到HR2和VR2组的带有弹簧484的液压千斤顶吸收掉所有的能量为止。当该振动力消除后，该带有弹簧484的液压千斤顶将推动HR2和VR2组回到原始位置。

图35a-43是机器手R1、R3、R4和R5的外部和内部视图，显示各机器手元件从底部位置到展开位置移动的关系。机器手R1、R3、R4和R5的移动由液压千斤顶控制。对于机器手R1，每个液压千斤顶296具有一连接到贯穿横向滚筒架290侧面的轴上的第一端部298以及一具有一底部358的第二端部354。对于机器手R5，每个带有弹簧484的振动液压千斤顶都具有一连接到贯穿横向滚筒架488侧面的轴上的第一端部486以及一具有一底部492的第二端部490。

机器手R1、R5的上臂360、452的第一端部连接到一滚筒363、455以及连接到一上钳子362、454的中部和连接到一滚筒364、456的第二端部，下臂366、458的第一端部连接到一滚筒365、457以及连接到一下钳子368、460的中部和连接到一滚筒364、456的第二端部。而机器手R3、R4的一上臂388、420具有一连接到一上钳子390、422的第一端部以及连接到一滚筒392、424的第二端部，一下臂394、426具有一连接到一下钳子396、428的第一端部以及一连接到滚筒392、424的第二端部。每个横向滚筒架290、308、304、488包括两个骨架构件369、398、430、462，其通过一对安装元件371、400、432、464安装在一起。该滚筒364、392、424、456贯穿一形成在两个骨架构件369、398、430、462之间的缝370、402、434、466，并通过一安装到滚筒364、392、424、456上的垫片372、404、436、468锁在其中。

当机器手伸展时，上钳子362、390、422、454被向上推动，而下钳子368、396、428、460被向下推动，而上臂360、388、420、452以及下臂366、394、426、458向横向滚筒架290、308、304、488的第二端部316、330、307、496推动滚筒364、392、424、456远离横向滚筒架290、308、304、488的第一端部300、310、306、494。一上缆索挂钩374、406、438、470固定在上底部376、408、440、472和上钳子362、390、422、454之间的轴上，并且一下缆索挂钩378、410、442、474固定在下底部380、412、444、476和下钳子368、396、428、460之间的轴上。副缆索382、414、446、478的第一端部通过一夹子385(图43)固定在主索缆384、416、448、480上，而第二端部固定在可缩的缆索卷筒386、418、450、482上。

当机器手缩回时，上钳子362、390、422、454被向下推动，下钳子368、396、428、460被向上推动，而副缆索382、414、446、478被卷到可缩回的缆索卷筒386、418、450、482上，拉动副缆索382、414、446、478以及主索缆384、416、448、480。

图40显示一锁紧装置548，其用于将上钳子362锁在下钳子368上。该锁紧装置548包括一轴550，其通过液压千斤顶552往复移动。该液压千斤顶552的端部通过一销554安装在轴550上，该销554穿过一对角材和起重器轴558中的缝。该角材556安装在轴550上。千斤顶体560通过一销562安装在下钳子368上，该销562穿过板564安装在另一对角材566以及千斤顶体560上。该角材566安装在导轨568上。三个导轨568、570、572被安装在下钳子368上，而一个导轨574被安装在上钳子362上，用于引导和接收轴550。轴550在开启和锁定位置都贯穿第一和第二导轨568、570。当机器手R1和R4在底部位置时，安装在上钳子362上的第四导轨574与安装在下钳子368上的第一、第二和第三导轨568、570、572对准。此时，液压千斤顶552可以被驱动来推动起重器轴558和轴550穿过第四导轨574进入第三导轨572，从而将上钳子362锁在下钳子368上。为了展开机器手R1和R4，该液压千斤顶552又必须被驱动来从第三和第四导轨572、574缩回起重器轴558和轴550。

如图41所示，缆索盘386、418、450、482包括一对螺旋弹簧576、578。每个螺旋弹簧576、578具有第一端部和通过螺栓和螺母固定到外圆筒586上的第二端部，其中，该第一端部通过穿过凹口轮582然后固定在轴584上的螺栓和螺母固定到凹口轮582的内圆筒580的壁上。该内外圆筒580、586安装在一中心螺母588上。该中心螺母588具有一凹口590，其具有一供副缆索382、414、446、478穿过的开口592。一锁594夹持着副缆索382、414、446、478。

图44和51是机器手R2的外部和内部视图，显示各机器手元件从底部位置到展开位置移动的关系。机器手R2的移动由机器手R1的液压千斤顶控制。

机器手R2包括第一对钳子组件497，每个钳子组件497包括一上臂498和一下臂504，该上臂498具有一连接到上钳子500的第一端部和连接到滚筒502的第二端部，以及该下臂504具有一连接到下钳子506的第一端部和连接到滚筒502的第二端部。该滚筒贯穿一形成在每个横向滚筒架292中的缝。该伸展双层构架F1291的第二端部301连接到该滚筒502。该上下钳子500、506的第一端部每个都具有一底部508、510，而上、下钳子500、506的第二端部每个都通过一缝板516连接到一轴512、514。缝板516通过螺栓和螺母并通过固定板520和支架构架522安装在横向滚筒架292的第二端部518上。该轴512、514通过圆盘锁紧装置锁在缝板516上。上钳子500固定在上横向构架524上，而下钳子504固定在下横向构架526上。

机器手R2还包括一第二对钳子组件528，每个钳子组件528都包括上、下钳子530、532。该上、下钳子530、532的第一对端部每个都具有一底部534、536，而上、下钳子530、532的第二端部每个都通过一对缝板542连接到一轴538、540。缝板542通过螺栓和螺母并通过固定板544安装在横向滚筒架292的第一端部302上。该轴538、540通过圆盘锁紧装置锁在缝板542上。上钳子530固定在上横向构架524′上，而下钳子532固定在下横向构架526′上。

当机器手伸展时，上钳子500、530被向上拉，下钳子506、532被向下拉，并且上臂498和下臂504向横向滚筒架292(图51)的第二端部推动滚筒502远离横向滚筒架292的第一端部302。当伸展的双层构架F1291与连接到横向滚筒502上的面板546啮合时，机器手R2达到其最大伸长状态，并且楼层被锁在最大高度，防止了机器手的过度伸展。

本发明的优选实施例已经显示并进行了描述，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以进行各种改进和替换。因此应理解本发明已经通过示例的方式进行了描述，而非限制的方式。

Claims

1、一太阳能电站，包括：

一太阳能电池板组件，其具有一基本上平的太阳能电池板，该太阳能电池板具有纵轴和横轴；以及

多个塔，每个塔都可以分别从一底部位置到一展开位置伸展，每个塔具有一顶端和一主支撑结构，该主支撑结构枢转地将该太阳能电池板组件安装到该塔的顶端；

其特征在于，有选择地移动一个或多个塔，以围绕一个或两个轴转动该太阳能电池板，以使该太阳能电池板保持在收集太阳能的最佳方向上；

上述多个塔中的至少一个塔的该主支撑结构包括：

一安装在该塔的顶端的主滑动轴承箱，该主滑动轴承箱具有纵轴和横轴；

一纵向穿过该主滑动轴承箱的主支撑轴，该主支撑轴具有相对布置的第一和第二端部，并且可相对于该主滑动轴承箱纵向移动以及转动；以及

第一和第二支撑箱，其分别安装在该主支撑轴第一和第二端部，以及该太阳能电池板组件上。

2、如权利要求1的太阳能电站，其特征在于，该主滑动轴承箱包括：

一固定安装在塔的顶端的下安装组件，以及

一上轴承组件，其具有一用于接收该主支撑轴的纵向开口，该上轴承组件围绕该主滑动轴承箱的横轴枢转地安装在该下安装组件上。

3、如权利要求2的太阳能电站，其特征在于，该上轴承组件包括一滑动轴承，其具有与围绕该开口设置的主支撑轴匹配的形状。

4、如权利要求1的太阳能电站，其特征在于，该太阳能电站包括第一、第二以及第三塔，该第一塔与第二塔纵向隔开，而该第三塔与该第一和第二塔横向隔开。

5、如权利要求4的太阳能电站，其特征在于，该第一和第二塔的主支撑结构分别包括：

6、如权利要求5的太阳能电站，其特征在于，该第三塔的主支撑结构进一步包括：

纵向安装在该主支撑轴第一和第二端部的第一和第二副滑动轴承箱；

分别横向穿过该第一和第二副滑动轴承箱的第一和第二副支撑轴，每个副支撑轴具有相对布置的第一和第二端部；

第一和第二支撑箱，其分别安装在每个第一和第二副支撑轴的第一和第二端部，以及该太阳能电池板组件上。

7、如权利要求1的太阳能电站，其特征在于，其进一步包括一控制器，用于在底部位置和展开位置之间驱动塔运动。

8、如权利要求7的太阳能电站，其特征在于，其进一步包括一地震探测器，当探测到的地面振动超过一预定水平时，该控制器将所有塔缩回到底部位置。

9、如权利要求7的太阳能电站，其特征在于，其进一步包括一风探测器，当探测到的风力超过一预定水平时，该控制器将所有塔缩回到底部位置。

10、如权利要求1的太阳能电站，其特征在于，每个塔包括多个垂直堆叠的楼层，包括一地面层和至少一上部楼层，一最上面的楼层构成了该塔顶端，每个楼层包括一排机器手(R1、R2、R3、R4)以及一推拉钢架(F1、F2)的连接框架，每个楼层的机器手连接到每个垂直相邻的楼层上。

11、如权利要求10的太阳能电站，其特征在于，该机器手(R1、R2、R3、R4)以及钢架(F1、F2)被编为组(HR1、HR2、HR3、VR1、VR2、VR3、VR4)，对应的机器手以及每组钢架连接在一起。

12、如权利要求11的太阳能电站，其特征在于，上述组中的横向一组(HR1)和纵向一组(VR1)完全相同，每个横向一组和纵向一组分别包括三个三号机器手(R3)和四个四号机器手(R4)。

13、如权利要求11的太阳能电站，其特征在于，上述组中的横向二组(HR2)包括三个一号机器手(R1)，一个二号机器手(R2)，一个四号机器手(R4)和四个双层钢架(F1)。

14、如权利要求11的太阳能电站，其特征在于，上述组中的纵向二组(VR2)包括三个一号机器手(R1)，一个二号机器手(R2)，一个四号机器手(R4)、一个双层钢架(F1)和三个单层钢架(F2)。

15、如权利要求11的太阳能电站，其特征在于，上述组中的横向三组(HR3包括三个一号机器手(R1)和两个三号机器手(R3)。

16、如权利要求11的太阳能电站，其特征在于，上述组中的纵向三组(VR3)包括四个一号机器手(R1)和三个三号机器手(R3)。

17、如权利要求11的太阳能电站，其特征在于，上述组中的纵向四组(VR4)包括三个一号机器手(R1)，一个四号机器手(R4)和三个单层钢架(F2)。

18、如权利要求10的太阳能电站，其特征在于，上述机器手中的一号机器手(R1)包括用于在该底部位置和展开位置之间移动塔的液压千斤顶。

19、如权利要求18的太阳能电站，其特征在于，该地面层的一号机器手(R1)的液压千斤顶包括弹簧。

20、如权利要求10的太阳能电站，其特征在于，该地面层进一步包括：

一底座构件；

一顶板，其形成有多个开口；

多个布置在该底座构件和该顶板之间的弹簧机构；以及

多个棒，每个棒从一安装在该底座构件上的底脚穿过该顶板上的一个开口垂直延伸；

其特征在于，当发生强风或地震时，该顶板沿着棒垂直向上向下移动，使得该弹簧机构吸收由风或地震施加在塔上的侧向力所产生的震动能。

21、如权利要求20的太阳能电站，其特征在于，每个弹簧机构包括至少一个围绕该棒之一设置的弹簧。

22、如权利要求20的太阳能电站，其特征在于，该地面层进一步包括一外部空间构架环，其形成一安装在该底座构件上的框架并具有多个设置在该顶板上方的支架，每个支架形成了一用于接收该棒之一的开口，以使该空间构架环约束该棒的水平偏转。

23、如权利要求20的太阳能电站，其特征在于，每个上部楼层包括一形成有多个开口的顶板，该棒之一贯穿每个开口，每个上部楼层的机器手连接到各自楼层的顶板以及各自楼层垂直下方的楼层的顶板上。

24、如权利要求1的太阳能电站，其特征在于，该第二支撑箱包括当该主支撑结构没有受到外部横向力作用时，偏压第二支撑箱离开该滑动轴承箱一额定接触距离的减震器，该减震器允许大风或地震时第二支撑箱和滑动轴承箱之间的相对运动，以使该减震器吸收大风或地震的外力。

25、一太阳能电站，包括：

第一、第二以及第三塔，该第一塔与第二塔纵向隔开，而该第三塔与该第一和第二塔横向隔开，每个塔包括：

多个垂直堆叠的楼层，包括一地面层和至少一上部楼层，一最上面的楼层构成了该塔顶端，

一枢转地将该太阳能电池板组件安装到该塔顶端的主支撑结构，

一排机器手(R1、R2、R3、R4)，每个楼层的机器手连接到每个垂直相邻的楼层上，至少一些机器手包括液压千斤顶，以及

一推拉钢架(F1、F2)，其具有连接框架；以及

一有选择地驱动该液压千斤顶的控制器，使得每个塔分别从一底部位置到一展开位置伸展；

其特征在于，选择地移动一个或多个塔，以围绕一个或两个轴转动该太阳能电池板，以使该太阳能电池板保持在收集太阳能的最佳方向上。