CN103688052A - 用于近海浮动风力涡轮机平台的主动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于使浮动平台（12）稳定的动态锚定系统（16）。所述动态锚定系统（16）包括系泊组件（52），所述系泊组件（52）具有多条各自可调整长度的系锚绳（84）。在波浪引起所述平台（12）摇动时，每条系锚绳（84）的长度以抵消所述波浪造成的运动的方式进行调整。因此，所述平台（12）保持大体水平。所述平台（12）支撑桅杆（34）上的风力涡轮机（30）。所述桅杆（34）上的至少一个运动传感器（50）提供指示所述船体（22）运动的方向和速度的运动数据。
Description
技术领域
所公开并且要求保护的概念涉及一种用于近海平台上的系泊组件的主动控制系统，并且更确切地说，涉及一种建造用于使所述浮动平台大体水平的主动控制系统。
背景技术
风力涡轮机组件用于发电，同时相对于由化石燃料产生的电对环境的影响有所降低。与许多电力系统的情况一样，人们希望接收电，但是却不想让用于发电的装置在他们的家庭或企业附近。此外，风力涡轮机组件必需定位在有足够量的风力来为所述涡轮机提供动力的地方。近海(Offshore)位置总体而言不在人们附近并且具有足够量的风力。因此，风力涡轮机组件可以有利地定位在近海。如果水较浅，则可以将所述风力涡轮机组件固定至海床上。
浮动平台的一个问题在于：此类平台响应于环境条件(即波浪和风力)而摇动。此外，水平轴风力涡轮机组件包括叶片组件、风力涡轮机和桅杆。所述叶片组件联接至所述风力涡轮机上并且响应于风力而旋转。所述涡轮机定位在所述桅杆的顶部上，并且通常设置在称为机舱（nacelle）的保护壳体中。所述桅杆必需具有足够的高度以确保所述叶片不会影响所述平台或大海。此外，更高的桅杆是有利的，因为风速通常随标高增大。桅杆的高度通常在50米与150米之间。在将水平轴风力涡轮机组件安装在浮动平台上时，所述水平轴风力涡轮机组件可能并且几乎肯定将会经受环境运动。
也就是说，海洋中的波浪引起所述平台摇动。由所述桅杆形成的臂使这个运动放大。换句话说，在平台处的小的运动通常在所述桅杆的顶部附近变成大的运动。此外，假设定位在所述桅杆顶部附近的风力涡轮机非常重，那么这个运动在所述桅杆的长度上以及在桅杆与平台之间的联接处产生巨大应力。此外，如果机舱从平台重心上方的位置移动太远，那么平台可能翻倒。所希望的是出于安全原因而减小此应力，并且这样使得所述桅杆和各种联接部件更轻且通常制造成本更低。
应进一步注意的是：许多近海风力涡轮机平台利用潜水平台或半潜平台，因为此类平台往往较少受到波浪活动影响。然而，此类潜水平台的建造和维护总体上更为昂贵。此外，与一些浮动平台一样，此类平台设计为具有减小的横截面积，例如，双体式船体或通常在轮辐的尖端处设置有浮标的轮辐状框架，参见美国专利号7,156,586。与建造用于支撑约相同重量的矩形船体相比，这些复杂的船体类型还意图减小波浪对所述船体的运动的影响。与简单的大体矩形船体相比，这些结构的构建和维持大体上还更昂贵。
发明内容
所公开并且要求保护的概念提供一种用于使浮动平台稳定的动态锚定系统。所述动态锚定系统包括系泊组件，该系泊组件具有多条各自可调整长度的系锚绳。当波浪引起平台摇动时，以抵消由所述波浪所造成的运动的方式来调整每条系锚绳的长度。因此，所述平台保持大体水平。
平台是船体，优选驳船样船体（Barge-like hull），并且建造用于支撑风力涡轮机。所述风力涡轮机优选地是具有桅杆的水平轴风力涡轮机组件。如上所述，假设为典型风力涡轮机桅杆的高度，则在平台处的即使轻微的摇动运动也在所述桅杆的顶部造成相当大的运动。
因此，如果平台保持大体水平，那么在桅杆顶部的风力涡轮机的运动就减少。也就是说，动态锚定系统抑制位于所述桅杆顶部附近的风力涡轮机机舱的运动。
动态锚定系统优选地建造用于基本上立即对在机舱处存在的运动做出应答。也就是说，动态锚定系统包括设置在所述机舱上或在所述桅杆顶部附近的运动传感器。所述传感器提供指示所述桅杆正在移动的方向的数据。将此数据提供给控制系统。所述控制系统控制作为系泊组件的部分的多个通电的起锚机。所述起锚机根据需要调整所述系锚绳的长度，以实现所希望的平台稳定。
本发明的一方面提供一种用于使浮动平台稳定的动态锚定系统，所述浮动平台具有船体并且建造用于支撑风力涡轮机，所述风力涡轮机具有桅杆和机舱，所述桅杆固定至所述船体上，所述机舱安装在所述桅杆的顶部附近，所述船体和所述机舱经受环境运动，所述动态锚定系统包括：至少一个运动传感器，其建造用于测量所述机舱运动并且传输包括表示所述机舱运动的数据的运动信号；系泊组件，其联接至所述船体上，所述系泊组件建造用于主动地使所述船体定向；控制系统，其与所述运动传感器和所述系泊组件电通信，所述控制系统建造用于接收所述运动信号并且向所述系泊组件提供命令信号；并且所述系泊组件进一步建造用于响应于所述命令信号而使所述船体大体水平，从而抑制所述机舱运动。
其中，所述控制系统包括PLC、电子存储装置和反馈例程；所述反馈例程存储在所述电子存储装置中并且建造用于在所述PLC上执行；所述反馈例程进一步建造用于接收所述运动信号和表示所述机舱的所述运动的所述数据，并且计算使所述船体大体水平所需要的每条系锚绳的有效长度变化，所述有效长度变化测量值记为调整数据；并且所述反馈例程进一步建造用于将所述调整数据合并至所述命令信号中。
其中，所述反馈例程建造用于将表示所述机舱运动的所述数据转换成坐标数据，所述坐标系从包括笛卡儿坐标和球面坐标的群组中选出。
其中，所述反馈例程建造用于将表示所述机舱运动的所述数据转换成表示围绕横摆轴的运动和围绕纵摇轴的运动的数据。
其中，所述系泊组件包括多条系锚绳，每条系锚绳具有可调整的有效长度；所述系泊组件进一步建造用于确定每条系锚绳的有效长度相对于中间位置的变化，每条系锚绳的所述有效长度变化转换成代表性数据，所述系泊组件进一步建造用于向所述控制系统传输表示每条系锚绳有效长度相对于中间位置的变化的数据；并且所述反馈例程建造用于试探性地确定每条系锚绳有效长度相对于所述船体的平面的变化的影响。
其中，所述系泊组件包括多条系锚绳，每条系锚绳具有可调整的有效长度；每条所述系锚绳具有锚点和与所述船体的联接点；每个所述系锚绳船体联接点相对于所述船体处于固定位置；所述系锚绳锚点相对于海床处于固定位置；并且所述反馈例程建造用于执行几何分析，以确定使所述船体大体水平所需要的对每条系锚绳有效长度的调整。
其中，所述至少一个传感器安装在所述机舱上。
其中，所述系泊组件包括至少三个锚组件，每个锚组件具有锚点、系锚绳和起锚机；每个所述起锚机固定至所述船体上；每个所述锚点定位在海床上；每条系锚绳在锚点与起锚机之间延伸，每条所述系锚绳有一部分长度由所述起锚机存储，从而每条系锚绳具有可调整的有效长度；每个所述起锚机建造用于调整相关联系锚绳的所述有效长度；并且每个所述起锚机建造用于响应于所述命令信号而调整所述相关联系锚绳的长度。
其中，每个所述起锚机具有鼓轮、马达、电气控制系统和系锚绳传感器；每个所述起锚机马达联接至相关联鼓轮上并且建造用于引起所述鼓轮进行旋转；每个所述起锚机电气控制系统建造用于控制相关联马达并且用于接收所述命令信号；并且每条所述系锚绳建造用于接合相关联鼓轮，从而调整每条所述系锚绳的所述有效长度。
其中，每条所述系锚绳处在张力下。
本发明的另一方面提供一种浮动平台，所述浮动平台包括大体矩形船体，所述船体建造用于支撑水平轴风力涡轮机。
所述浮动平台还包括所述风力涡轮机，其具有桅杆、风力涡轮机和机舱；所述桅杆固定至所述船体上；所述风力涡轮机设置在所述机舱中；所述机舱安装在所述桅杆的顶部附近；所述船体和所述机舱经受环境运动。
所述浮动平台还包括动态锚定系统，其具有至少一个运动传感器、系泊组件和控制系统；所述至少一个运动传感器建造用于测量所述机舱运动并且传输包括表示所述机舱运动的数据的运动信号；所述系泊组件联接至所述船体上，所述系泊组件建造用于主动地使所述船体定向；所述控制系统与所述运动传感器和所述系泊组件电通信，所述控制系统建造用于接收所述运动信号并且向所述系泊组件提供命令信号；并且所述系泊组件进一步建造用于响应于所述命令信号而使所述船体大体水平，从而抑制所述机舱运动。
其中，所述控制系统包括PLC、电子存储装置和反馈例程；所述反馈例程存储在所述电子存储装置中并且建造用于在所述PLC上执行；所述反馈例程进一步建造用于接收所述运动信号和表示所述机舱的所述运动的所述数据，并且计算使所述壳体大体水平所需要的每条系锚绳有效长度的变化，所述有效长度变化测量值记为调整数据；并且所述反馈例程进一步建造用于将所述调整数据合并至所述命令信号中。
其中，所述反馈例程建造用于将表示所述机舱运动的所述数据转换成坐标数据，所述坐标系从包括笛卡儿坐标和球面坐标的群组中选出。
其中，所述反馈例程建造用于将表示所述机舱运动的所述数据转换成表示围绕横摆轴的运动和围绕纵摇轴的运动的数据。
其中，所述系泊组件包括多条系锚绳，每条系锚绳具有可调整的有效长度；所述系泊组件进一步建造用于确定每条系锚绳有效长度相对于中间位置的变化，每条系锚绳的所述有效长度变化转换成代表性数据，所述系泊组件进一步建造用于向所述控制系统传输表示每条系锚绳有效长度相对于中间位置的变化的数据；并且所述反馈例程建造用于试探性地确定每条系锚绳有效长度相对于所述船体的平面的变化的影响。
其中，所述系泊组件包括多条系锚绳，每条系锚绳具有可调整的有效长度；每条所述系锚绳具有锚点和与所述船体的联接点；每个所述系锚绳船体联接点相对于所述船体处于固定位置；所述系锚绳锚点相对于海床处于固定位置；并且所述反馈例程建造用于执行几何分析，以确定使所述船体大体水平所需要的对每条系锚绳有效长度的调整。
其中，所述至少一个传感器安装在所述机舱上。
其中，所述系泊组件包括至少三个锚组件，每个锚组件具有锚点、系锚绳和起锚机；每个所述起锚机固定至所述船体上；每个所述锚点定位在海床上；每条系锚绳在锚点与起锚机之间延伸，每条所述系锚绳有一部分长度由所述起锚机存储，从而每条系锚绳具有可调整的有效长度；每个所述起锚机建造用于调整相关联系锚绳的所述有效长度；并且每个所述起锚机建造用于响应于所述命令信号而调整所述相关联系锚绳的长度。
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其中，每条所述系锚绳处在张力下。
附图说明
在结合附图进行阅读之后，可以从以下对优选实施例的描述获得对本发明的完全理解，在附图中：
图1是近海风力涡轮机平台的示意性侧视图。
图2是近海风力涡轮机平台的示意性顶视图。
具体实施方式
如本说明书中所使用，“联接”是指在两个或更多个元件之间的联系，不管直接或间接，只要发生联系即可。
如本说明书中所使用，“直接联接”意思是两个元件与彼此直接相接触。
如本说明书中所使用，“固定地联接”或“固定”意思是使两个部件联接，以便在作为一体移动的同时相对彼此维持恒定定向。
如本说明书中所使用，“海床”是指位于水体下方的任何基底。
如本说明书中所使用，“环境运动”是由风力和波浪施加到浮动物体上的运动。
如本说明书中所使用，“主动稳定”意思是将稳定化运动施加到正在被稳定的元件上而不是简单地尝试抵抗任何环境运动。
如本说明书中所使用，短语“受拉构件”（Tension member）是指以下一种构件：其能够在受拉时支撑负载，但是在压缩力下大体为柔性。
如本说明书中所使用，在提及功率的传输时，“电通信”是指通过导体的硬线连接。
如本说明书中所使用，在提及通过电信号的信息传输时，“电通信”是指通过导体的硬线连接或无线信号或其组合。
如本说明书中所使用，“PLC”是指可编程逻辑控制器，如集成电路或任何类似装置。
如本说明书中所使用，“起锚机”（windlass）包括绞盘，也就是说，起锚机鼓轮可以具有垂直轴或水平轴。
如本说明书中所使用，“传感器”包括由内嵌在传感器控制器或其他传感器电子设备中的数学模型所产生的虚拟传感器。
如图1中所示，近海风力涡轮机平台10包括浮动平台12、风力涡轮机组件14和动态锚定系统16。浮动平台12优选地是具有建造用于浮在水面上的大体矩形船体22的驳船20。驳船20可以包括与本发明的概念无关的各种普通部件，如（但不限于）外壳、安全装置和照明系统（均未示出）。驳船20建造用于支撑风力涡轮机组件14。
通常，如果存在单个风力涡轮机组件，那么将它固定至船体22的中心位置上。
风力涡轮机组件14优选地具有水平轴风力涡轮机30、叶片组件32和桅杆34。水平轴风力涡轮机30通常设置在保护壳体或机舱36中。机舱36设置在桅杆34的远端顶端或附近。桅杆34的高度通常在约50米与150米之间。船体22和风力涡轮机组件14经受来自风力和波浪的环境运动。
也就是说，船体22和风力涡轮机组件14往往响应于风力和波浪而摇动和摆动。因为机舱36设置在高桅杆34的顶部，所以即使在海平面处轻微的移动也在机舱36处变成扩大的、长的移动。因为船体22大体上是矩形的，所以船体22具有纵轴24和横轴26。如本说明书中所使用，“横摆”（roll）是指围绕船体22纵轴24的摇动运动，并且“纵摇”（pitch）是指围绕船体22横轴26的摇动运动。船体22还可以围绕垂直轴自旋或偏航（spin or yaw），但是所述运动不会引起机舱36相对平台12的重心移动，并且因此不如船体22的横摆和纵摇受关注。
动态锚定系统16建造用于主动地使浮动平台12稳定并从而抑制机舱36的运动。动态锚定系统16包括至少一个运动传感器50、系泊组件（Mooring assembly）52和控制系统54。所述至少一个运动传感器50安装在机舱36上或附近。所述至少一个运动传感器50可以是陀螺仪、加速度计或建造用于检测运动并且产生表示所述运动的数据的任何其他传感器。所述至少一个运动传感器50可以包括两个或更多个传感器50，其中每个传感器50建造用于检测机舱36相对于船体纵轴24或横轴26的运动。因此，所述至少一个运动传感器50建造用于测量机舱36运动并且传输将表示所述机舱36运动的数据合并的运动信号。所述至少一个运动传感器50可以将所述运动信号无线地传输给控制系统54，或可以通过硬线联接至控制系统54上。
控制系统54通过硬线或无线通信装置与运动传感器50和系泊组件52进行电通信。控制系统54建造用于从传感器50接收运动信号并且用于向系泊组件52提供命令信号。控制系统54大体上可以描述为“计算机化的”并且包括通常是计算机处理器的可编程逻辑电路（PLC）70（示意性示出）。控制系统54进一步包括电子存储装置72和反馈例程74（均示意性示出）。电子存储装置72可以是硬盘驱动器、光盘驱动器、闪存器、RAM或ROM中的一个或多个。反馈例程74是建造用于存储在电子存储装置72中并且由PLC70执行的指令集。反馈例程74进一步建造用于接收运动信号和表示机舱36的运动的数据。反馈例程74进一步计算使船体22大体水平所需要的每条系锚绳84在长度上的变化（以下所讨论）。将每条系锚绳84的长度测量值的变化、变化的方向（即，延长或收缩）和需要作出调整的速度记录作为调整数据。反馈例程74将所述调整数据合并至提供到系泊组件52的命令信号中，如以下所讨论。
虽然可以使用任何坐标系，但是反馈例程74优选地使用笛卡儿坐标（Cartesian coordinates）或球面坐标（Spherical coordinates）。也就是说，反馈例程74建造用于将表示机舱运动的数据转换成坐标数据，坐标系是由包括笛卡儿坐标和球面坐标的群组中选出。例如，如果以笛卡儿坐标来处理数据，那么反馈例程74建造用于将表示机舱36运动的数据转换成表示围绕横摆轴（即船体22的纵轴24）的运动和围绕纵摇轴（即船体22的横轴26）的运动的数据。
这个实施例与所述至少一个传感器50的实施例配合工作，所述至少一个传感器50具有两个传感器50，其中每个传感器50建造用于检测机舱36相对于船体纵轴24或横轴26的运动。在这种构型中，反馈例程74建造用于处理多个输入和多个输出，即，反馈例程74是MIMO例程。此外，为接受所述多个输入和输出，PLC70是MIMO控制器。如果以球面坐标来处理数据，那么反馈例程74建造用于将表示机舱36运动的数据转换成球面坐标数据，其中坐标系的原点是桅杆34的基点。
应注意的是：因为调整了每条系锚绳84的有效长度（如以下所讨论），所以机舱36的运动发生变化。由传感器50检测机舱36运动上的这个变化，并且向控制系统54提供更新的运动数据，所述控制系统54然后对所述更新的运动数据做出响应。重复这个过程直至机舱36大体静止。然而，考虑到环境运动将会几乎一直影响船体22的事实，动态锚定系统16很有可能处于几乎恒定操作（Constantoperation）。
通常，系泊组件52包括在船体22与锚点82之间延伸的多条系锚绳84。每条系锚绳84具有可调整长度。也就是说，系锚绳84的“有效长度”是指当前使用的长度并且不涉及系锚绳84的卷绕在卷轴上或存储在锁具或其他室中的任何部分。如以下所讨论，系泊组件52进一步建造用于确定每条系锚绳84有效长度相对于中间位置（以下进行描述）的变化。将表示每条系锚绳84的有效长度变化的测量值转换成代表性数据。系泊组件52进一步建造用于将表示每条系锚绳84的有效长度相对于中间位置（Neutral position）的每个变化的数据传输至控制系统54。
更确切地说，系泊组件52包括至少三个锚组件80，并且优选四个锚组件80。每个锚组件80具有锚点82、系锚绳84和起锚机86。锚点82可以是海床上的固定锚88或可以是在使用中的可收缩（retractable）锚90。尽管图中展示两种类型的锚点，但是在单个近海风力涡轮机平台10上通常将仅使用一种类型。
每条系锚绳84通常是链条或线缆，但是可以是任何类型的受拉构件。每条系锚绳84联接至在海床上的固定锚88或可收缩锚90上。每条系锚绳84进一步接合起锚机86。因此，系锚绳84的“有效长度”是系锚绳84的在锚点82与起锚机86并且更确切地说与起锚机鼓轮92（以下所讨论）之间延伸的部分。
每个起锚机86固定至船体22上。每个起锚机86包括（旋转）鼓轮92、马达94、电气控制系统96、系锚绳传感器98和存储装置100。每个鼓轮92通常是设置在水平轴上的轮子或链轮。每条系锚绳84经过相关联鼓轮92并且所述系锚绳84的一部分接合所述相关联鼓轮92。
也就是说，每条系锚绳84“接合”相关联鼓轮92，这样使得在鼓轮92旋转时，所述系锚绳84随其移动。例如，如果系锚绳84是链条并且鼓轮92是链轮，那么所述链轮的齿“接合”所述链条中的链环。因此，在每个鼓轮92旋转时，相关联系锚绳84被拉起或放出（此后统称为“被调整”）。将系锚绳84的在鼓轮92的船侧上的部分送入存储装置100中。通常，存储装置100是驳船20上的隔舱或卷轴（未示出）。每个起锚机马达94（优选地是电动马达）建造用于使相关联鼓轮92旋转，以便调整相关联系锚绳84。每个起锚机电气控制系统96建造用于控制相关联电动马达94并且用于从控制系统54接收所述命令信号。所述命令信号指示每个起锚机电气控制系统96应该引导起锚机马达94拉起还是放出相关联系锚绳84。系锚绳84的待调整的量和应该操作起锚机马达94的速度由反馈例程74来确定。
应进一步注意的是：因为起锚机86并且因此鼓轮92固定至船体22上，所以系锚绳84接合鼓轮92的位置实际上是系锚绳84联接至船体22上的位置，即，系锚绳船体联接点。
虽然了解系锚绳84和鼓轮92进行移动，但是系锚绳船体联接点是固定的。也就是说，不管系锚绳84的什么部分接合鼓轮92，或鼓轮92处于什么定向，系锚绳84接合鼓轮92的点相对于船体22大体保持固定。
系锚绳传感器98建造用于跟踪系锚绳84相对于中间位置（以下所讨论）的位置。因为系锚绳84通常是非弹性的，所以可以通过在系锚绳84既不延长也不收缩时测量系锚绳84经过鼓轮92的长度来完成所述跟踪。可以通过任何熟知方法来完成这种测量，所述方法包括（但不限于）计算鼓轮92的转数乘以鼓轮92的周长。以这种方式，系锚绳传感器98检测并且跟踪系锚绳84的有效长度。
在操作中，带有动态锚定系统16的近海风力涡轮机平台10操作如下。将驳船20定位在固定锚88位置上方，或如果使用可收缩锚90，则将可收缩锚90放下。
优选地，锚点82将位于船体22之外的位置处，即，不在船体正下方。将系锚绳84置于张力下。应注意的是：当使用四个锚组件80时，大体防止了驳船20围绕垂直轴的旋转（偏航）。在桅杆34大体垂直时，可以确立关于每条系锚绳84的中间位置。所述“中间位置”是，例如，每条系锚绳84处于最佳有效长度的构型，如当近海风力涡轮机平台10在平静水面上并且桅杆34大体垂直时。
对每条系锚绳84的有效长度的跟踪可以与这个中间位置进行比较。例如，如果系锚绳84相对于所述中间位置延长二十英尺，那么认为系锚绳84处于+20英尺。相反，当系锚绳84相对于所述中间位置缩回二十英尺时，认为系锚绳84处于-20英尺。
在船体22经受环境运动时，船体22和桅杆34围绕驳船20的纵轴24和横轴26中的一个或两个、并且通常两个进行旋转。这个运动由设置在机舱36上或附近的所述至少一个运动传感器50检测。所述至少一个运动传感器50向控制系统54传输将表示机舱36运动的数据合并的运动信号。控制系统54、并且更确切地说反馈例程74计算哪些系锚绳84需要进行调整、每条系锚绳84需要调整的有效长度的量、调整的方向和做出调整所必须的速度，以便大体抵消环境运动。将此数据，即调整数据合并至命令信号中并且传输至系泊组件52，并且更确切地说，传输至每个起锚机电气控制系统96。每个起锚机电气控制系统96然后致动相关联马达94，以便实现相关联系锚绳84所希望的有效长度变化。如上所述，在由系泊组件52引起机舱36的运动时，向控制系统54提供更新的运动数据并且所述过程自身进行重复。所述重复一直进行到桅杆34返回到大体垂直定向。同样如上所述，因为环境运动几乎不断地施加到驳船20上，所以这个过程可能是连续的。也就是说，桅杆34可能很少或从不返回到稳定不动的、大体垂直定向。
应进一步注意的是：反馈例程74确定每条系锚绳84所希望的调整的方式可以通过至少两种不同方法来完成。第一，如果锚点82是海床上的固定锚88，那么可以确立系泊组件52的几何结构。也就是说，因为如以上所详述,锚点82是固定的并且每条系锚绳84与船体22之间的联接点是固定的，并且因而可以确定每条系锚绳84的有效长度，所以可以确立反映系泊组件52的构型的几何模型。此外，因为桅杆34固定至船体22上，所以在环境运动引起机舱36移动时，同样可以通过所述至少一个运动传感器50的运动数据来跟踪船体22的定向。知道了船体22的定向、锚点82的固定定位、系锚绳84/船体22联接点的固定位置和每条系锚绳84的有效长度，以及机舱36（并且因此船体22）移动的速度，反馈例程74可以建造用于执行几何分析，以确定使船体22大体水平所需要的对每条系锚绳84有效长度的调整。替代地并且通常使用的，在系锚绳84联接至可收缩锚90上时，反馈例程74可以建造用于试探性地确定每条系锚绳84有效长度相对于船体22的平面（即，垂直定向）的变化的影响。也就是说，在使用可收缩锚90时，可收缩锚90在海床上的静止位置可能是难以确定的，并且因此几何分析也是困难的。然而，可以对反馈例程74进行编程来跟踪和比较对系锚绳84的各种调整，以确定系泊组件52的调整如何影响机舱36的运动。通过反复试验，可以将反馈例程74调适成有效地对抗施加到机舱36上的环境运动。
虽然已经详细描述本发明的具体实施例，但是所属领域的技术人员应理解：鉴于本发明的总体教义可以发展出对那些细节的各种修改和替代。
因此，所公开的具体布置意图仅仅是说明性的而不用于限制本发明的范围，该范围将由所附的权利要求及其任意和全部等效物的全部范围来指定。
Claims (20)
1.一种用于使浮动平台（12）稳定的动态锚定系统（16），所述浮动平台具有船体（22）并且建造用于支撑风力涡轮机（30），所述风力涡轮机（30）具有桅杆（34）和机舱（36），所述桅杆（34）固定至所述船体（22）上，所述机舱（36）安装在所述桅杆（34）的顶部附近，所述船体（22）和所述机舱（36）经受环境运动，所述动态锚定系统（16）包括：
至少一个运动传感器（50），其建造用于测量所述机舱（36）运动并且传输包括表示所述机舱（36）运动的数据的运动信号；
系泊组件（52），其联接至所述船体（22）上，所述系泊组件（52）建造用于主动地使所述船体（22）定向；
控制系统（54），其与所述运动传感器（50）和所述系泊组件（52）电通信，所述控制系统（54）建造用于接收所述运动信号并且向所述系泊组件（52）提供命令信号；并且
所述系泊组件（52）进一步建造用于响应于所述命令信号而使所述船体（22）大体水平，从而抑制所述机舱（36）运动。
2.如权利要求1所述的锚定系统（16），其中：
所述控制系统（54）包括PLC（70）、电子存储装置（72）和反馈例程（74）；
所述反馈例程（74）存储在所述电子存储装置（72）中并且建造用于在所述PLC（70）上执行；
所述反馈例程（74）进一步建造用于接收所述运动信号和表示所述机舱（36）的所述运动的所述数据，并且计算使所述船体（22）大体水平所需要的每条系锚绳（84）的有效长度变化，所述有效长度变化测量值记为调整数据；并且所述反馈例程（74）进一步建造用于将所述调整数据合并至所述命令信号中。
3.如权利要求2所述的锚定系统，其中所述反馈例程（74）建造用于将表示所述机舱（36）运动的所述数据转换成坐标数据，所述坐标系从包括笛卡儿坐标和球面坐标的群组中选出。
4.如权利要求2所述的锚定系统（16），其中所述反馈例程（74）建造用于将表示所述机舱（36）运动的所述数据转换成表示围绕横摆轴的运动和围绕纵摇轴的运动的数据。
5.如权利要求2所述的锚定系统（16），其中：
所述系泊组件（52）包括多条系锚绳（84），每条系锚绳（84）具有可调整的有效长度；
所述系泊组件（52）进一步建造用于确定每条系锚绳（84）的有效长度相对于中间位置的变化，每条系锚绳（84）的所述有效长度变化转换成代表性数据，所述系泊组件（52）进一步建造用于向所述控制系统（54）传输表示每条系锚绳（84）有效长度相对于中间位置的变化的数据；并且
所述反馈例程（74）建造用于试探性地确定每条系锚绳（84）有效长度相对于所述船体（22）的平面的变化的影响。
6.如权利要求2所述的锚定系统（16），其中：
所述系泊组件（52）包括多条系锚绳（84），每条系锚绳（84）具有可调整的有效长度；
每条所述系锚绳（84）具有锚点（82）和与所述船体（22）的联接点；
每个所述系锚绳船体联接点相对于所述船体（22）处于固定位置；
所述系锚绳锚点（82）相对于海床处于固定位置；并且
所述反馈例程（74）建造用于执行几何分析，以确定使所述船体（22）大体水平所需要的对每条系锚绳（84）有效长度的调整。
7.如权利要求2所述的锚定系统（16），其中所述至少一个传感器（50）安装在所述机舱（36）上。
8.如权利要求2所述的锚定系统（16），其中：
所述系泊组件（52）包括至少三个锚组件（80），每个锚组件（80）具有锚点（82）、系锚绳（84）和起锚机（86）；
每个所述起锚机（86）固定至所述船体（22）上；
每个所述锚点（82）定位在海床上；
每条系锚绳（84）在锚点（82）与起锚机（86）之间延伸，每条所述系锚绳（84）有一部分长度由所述起锚机（86）存储，从而每条系锚绳（84）具有可调整的有效长度；
每个所述起锚机（86）建造用于调整相关联系锚绳（84）的所述有效长度；并且
每个所述起锚机（86）建造用于响应于所述命令信号而调整所述相关联系锚绳（84）的长度。
9.如权利要求8所述的锚定系统（16），其中：
每个所述起锚机（86）具有鼓轮（92）、马达（94）、电气控制系统（96）和系锚绳传感器（98）；
每个所述起锚机马达（94）联接至相关联鼓轮（92）上并且建造用于引起所述鼓轮（92）进行旋转；
每个所述起锚机电气控制系统（96）建造用于控制相关联马达（94）并且用于接收所述命令信号；并且
每条所述系锚绳（84）建造用于接合相关联鼓轮（92），从而调整每条所述系锚绳（84）的所述有效长度。
10.如权利要求9所述的锚定系统（16），其中每条所述系锚绳（84）处在张力下。
11.一种浮动平台（12），其包括：
大体矩形船体（22），其建造用于支撑水平轴风力涡轮机（30）；
所述风力涡轮机（30），其具有桅杆（34）、风力涡轮机（30）和机舱（36）；
所述桅杆（34）固定至所述船体（22）上；
所述风力涡轮机（30）设置在所述机舱（36）中；
所述机舱（36）安装在所述桅杆（34）的顶部附近；所述船体（22）和所述机舱（36）经受环境运动；
动态锚定系统（16），其具有至少一个运动传感器（50）、系泊组件（52）和控制系统（54）；
所述至少一个运动传感器（50）建造用于测量所述机舱（36）运动并且传输包括表示所述机舱（36）运动的数据的运动信号；
所述系泊组件（52）联接至所述船体（22）上，所述系泊组件（52）建造用于主动地使所述船体（22）定向；
所述控制系统（54）与所述运动传感器（50）和所述系泊组件（52）电通信，所述控制系统（54）建造用于接收所述运动信号并且向所述系泊组件（52）提供命令信号；并且
所述系泊组件（52）进一步建造用于响应于所述命令信号而使所述船体（22）大体水平，从而抑制所述机舱（36）运动。
12.如权利要求11所述的浮动平台（12），其中：
所述控制系统（54）包括PLC（70）、电子存储装置（72）和反馈例程（74）；
所述反馈例程（74）存储在所述电子存储装置（72）中并且建造用于在所述PLC（70）上执行；
所述反馈例程（74）进一步建造用于接收所述运动信号和表示所述机舱（36）的所述运动的所述数据，并且计算使所述壳体（22）大体水平所需要的每条系锚绳（84）有效长度的变化，所述有效长度变化测量值记为调整数据；并且
所述反馈例程（74）进一步建造用于将所述调整数据合并至所述命令信号中。
13.如权利要求12所述的浮动平台，其中所述反馈例程（74）建造用于将表示所述机舱（36）运动的所述数据转换成坐标数据，所述坐标系从包括笛卡儿坐标和球面坐标的群组中选出。
14.如权利要求12所述的浮动平台C1），其中所述反馈例程（74）建造用于将表示所述机舱（36）运动的所述数据转换成表示围绕横摆轴的运动和围绕纵摇轴的运动的数据。
15.如权利要求12所述的浮动平台（12），其中：
所述系泊组件（52）包括多条系锚绳（84），每条系锚绳（84）具有可调整的有效长度；
所述系泊组件（52）进一步建造用于确定每条系锚绳（84）有效长度相对于中间位置的变化，每条系锚绳（84）的所述有效长度变化转换成代表性数据，所述系泊组件（52）进一步建造用于向所述控制系统（54）传输表示每条系锚绳（84）有效长度相对于中间位置的变化的数据；并且
所述反馈例程（74）建造用于试探性地确定每条系锚绳（84）有效长度相对于所述船体（22）的平面的变化的影响。
16.如权利要求12所述的浮动平台（12），其中：
所述系泊组件（52）包括多条系锚绳（84），每条系锚绳（84）具有可调整的有效长度；
每条所述系锚绳具有锚点（82）和与所述船体（22）的联接点；
每个所述系锚绳船体联接点相对于所述船体（22）处于固定位置；
所述系锚绳锚点（82）相对于海床处于固定位置；并且
所述反馈例程（74）建造用于执行几何分析，以确定使所述船体（22）大体水平所需要的对每条系锚绳（84）有效长度的调整。
17.如权利要求12所述的浮动平台（12），其中所述至少一个传感器（50）安装在所述机舱（36）上。
18.如权利要求12所述的浮动平台（12），其中：
所述系泊组件（52）包括至少三个锚组件（80），每个锚组件（80）具有锚点（82）、系锚绳（84）和起锚机（86）；
每个所述起锚机（86）固定至所述船体（22）上；
每个所述锚点（82）定位在海床上；
每条系锚绳（84）在锚点（82）与起锚机（86）之间延伸，每条所述系锚绳（84）有一部分长度由所述起锚机（86）存储，从而每条系锚绳（84）具有可调整的有效长度；
每个所述起锚机（86）建造用于调整相关联系锚绳（84）的所述有效长度；并且
每个所述起锚机（86）建造用于响应于所述命令信号而调整所述相关联系锚绳（84）的长度。
19.如权利要求18所述的浮动平台（12），其中：
每个所述起锚机（86）具有鼓轮（92）、马达（94）、电气控制系统（96）和系锚绳传感器（98）；
每个所述起锚机马达（94）联接至相关联鼓轮（92）上并且建造用于引起所述鼓轮（92）进行旋转；
每个所述起锚机电气控制系统（96）建造用于控制相关联马达（94）并且用于接收所述命令信号；并且
每条所述系锚绳（84）建造用于接合相关联鼓轮（92），从而调整每条所述系锚绳（84）的所述有效长度。
20.如权利要求19所述的浮动平台（12），其中每条所述系锚绳（84）处在张力下。
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