CN113513452A - 一种漂浮式风机及其阻尼池平台结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂浮式风机及其阻尼池平台结构，其包括：用于安装风机支撑件(4)的平台主体(2)；安装在所述平台主体(2)上的转动组件(1)，所述转动组件(1)的转动平面平行于所述平台主体(2)的平面，并且相邻的所述转动组件(1)的转动方向相反转速相同，且所有的转动组件(1)关于所述平台主体(2)的重心对称布置。通过增加转动组件，转动组件的自转运动速度越快则平台主体的摆动角越小，因而稳定性越好，而当转动组件的自转运动速度越慢则平台主体的摆动角越大，因而稳定性越差，即利用陀螺原理增大平台主体的稳定性，从而使得平台主体在风力作用下倾斜时，可通过转动组件的转动提供回正力，从而使平台主体恢复水平状态。

Description

一种漂浮式风机及其阻尼池平台结构

技术领域

本发明涉及海上风机技术领域，特别涉及一种漂浮式风机及其阻尼池平台结构。

背景技术

随着不可再生资源的不断消耗，可再生资源的发展受到越来越多的重视，风力发电就是其中利用较多的一种，而风力发电中海上风力发电发展更为迅速。

但是，由于海上风力发电中存在风速不稳定的现象，容易使阻尼池平台发生倾斜，进而使风机存在倾斜风险，影响风机的正常工作和安全性。

因此，如何提供一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，以提高稳定性，提高风机的安全性，是本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，以提高稳定性。此外，本发明还提供了一种具有上述风机基础的半潜式浮式平台。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，其包括：

用于安装风机支撑件的平台主体；

安装在所述平台主体上的转动组件，所述转动组件的转动平面平行于所述平台主体的平面，并且相邻的所述转动组件的转动方向相反转速相同，且所有的转动组件关于所述平台主体的重心对称布置。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，所述转动组件包括：

转动叶片，所述转动叶片可转动的设置在所述平台主体上；

驱动所述转动叶片的驱动件，所述驱动件的功率可调。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，所述转动组件为飞轮储能装置，且所述飞轮储能装置的飞轮为所述转动叶片，所述飞轮储能装置的储能件为所述驱动件。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，还包括用于检测所述平台主体倾斜角度的检测装置，且所述检测装置检测到所述平台主体的倾斜角度后，则控制所述驱动件增大功率至对应功率，且提高所述转动叶片的转速至对应转速；

且所述平台主体倾斜时的功率P与所述平台主体的倾斜角度α的关系为：

P＝(1+α/180°*A)X，其中，所述A为放大系数，通常取2或3；X为所述驱动件的预设功率；

所述平台主体倾斜时的所述转动叶片的转速ω与所述平台主体的倾斜角度α的关系为：

ω＝(1+α/180°*A)Y，其中，Y为所述驱动件的预设功率对应的所述转动叶片的预设转速。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，还包括警示装置，且所述检测装置检测到所述平台主体的倾斜角度大于预设值时，则所述警示装置启动。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，所述平台主体为正多边形框架结构，所述风机支撑件固定在其中一边的中心位置，所有所述转动组件沿所述平台主体的周向均匀布置。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，还包括与所述平台主体连接的用于养鱼的网衣。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，所述网衣为双层网格结构，所述网衣的内层网格和外层网格为一体结构，且所述网衣为循环滚动的结构，所述内层网格与所述外层网格的滚动方向相反。

优选的，上述的阻尼池平台结构中，还包括设置在所述网衣顶部用于对所述网衣进行清洗的清洗刷。

一种漂浮式风机，包括阻尼池平台结构，其中，所述阻尼池平台结构为如上述任一项所述的阻尼池平台结构。

本发明提供了一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，通过增加转动组件，转动组件的自转运动速度越快则平台主体的摆动角越小，因而稳定性越好，而当转动组件的自转运动速度越慢则平台主体的摆动角越大，因而稳定性越差，即利用陀螺原理增大平台主体的稳定性，从而使得平台主体在风力作用下倾斜时，可通过转动组件的转动提供回正力，从而使平台主体恢复水平状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中公开的阻尼池平台结构的结构示意图；

图2为本发明实施例中公开的阻尼池平台结构的俯视图；

图3为本发明实施例中公开的阻尼池平台结构的飞轮储能装置的受力分析图；

图4为本发明实施例中公开的阻尼池平台结构的网衣和清洗刷装配后的结构示意图；

图5为本发明实施例中公开的阻尼池平台结构的网衣的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，以提高稳定性。此外，本发明还公开了一种具有上述风机基础的半潜式浮式平台。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本申请公开了一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，包括：平台主体2和转动组件1，其中，平台主体2为用于安装风机支撑件4的主体，具体的，该平台主体2会漂浮在海面上，以作为风机的安装基础，对于平台主体2的具体结构在此不详细限定。而对于转动组件1则用于保持平台主体2的稳定性，具体的，该转动组件2的转动平面平行于平台主体2的平面，并且相邻的转动组件1的转动方向相反转速相同，所有的转动组件1关于平台主体2的重心对称布置。

结合上述设置，由于偏心布置的转动组件1在转动时会产生惯性带动平台主体2产生公转。而当转动组件1的自转运动速度越快则平台主体2的摆动角越小，因而稳定性越好，而当转动组件1的自转运动速度越慢则平台主体2的摆动角越大，因而稳定性越差，即该装置利用的陀螺原理。但是，在实际中不需要平台主体2公转，因此，需要抵消该方向的转动，鉴于此，本申请中在平台主体2上的转动组件1关于平台主体2的重心对称布置，并且相邻的转动组件1的转动方向相反转速相同，如此可使相邻的转动组件1的公转效果被抵消，仅保留转动组件1的自转，并利用该自转的转速大小保证平台主体2的稳定性。

综上，通过增加转动组件1可增大平台主体2的稳定性，当平台主体2在风力作用下倾斜时，可通过转动组件1的转动提供回正力，从而使平台主体2恢复水平状态。

具体的实施例中，上述的转动组件1包括：转动叶片和驱动件，其中，转动叶片可转动的设置在平台主体2上，即通过平台主体2上的转动叶片的自转的惯性提供给平台主体2使其产生公转效果，而驱动件则为转动叶片提供动力支持，本申请的核心还在于，上述的驱动件的功率可变，当平台主体2发生倾斜时则需要增大驱动件的功率。

本领域技术人员可以理解的是，对于转动叶片的种类优选为平直叶片，例如螺旋桨结构，而对于驱动件可为驱动电机等结构，并通过变速器实现转动叶片的转速的变化。

具体的实施例中，为了实现能量回收并实现上述平台主体2的稳定性，本申请中将转动组件1设置为飞轮储能装置，并且该飞轮储能装置的飞轮为转动叶片，而飞轮储能装置的储能件为驱动件。其中，飞轮储能装置是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。具体的，通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。

在储能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中；之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号；释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出过程。通过采用飞轮储能装置的电力转换可提高飞轮储能装置的灵活性和可孔性，并降低能量损耗。

本领域技术人员可以理解的是，本申请中最重要的是利用陀螺原理，而飞轮储能装置的飞轮可具有该功能，此外，该飞轮储能装置还具有自身具备的功能，从而更完善了该方案。在实际中，也可直接设置叶片和驱动件，只要能够具有陀螺原理的结构均在保护范围内。

具体原理说明如图3所示，其中，下文中以飞轮储能装置的结构进行说明：

飞轮储能装置的转动角动量：L＝rxp＝rx(mv)＝mr²ω＝Iω式中，L表示角动量，r表示飞轮的转动半径大小，v表示线速度，p表示动量，I表示惯性张量，ω表示角速度矢量，m表示飞轮质量；

当偏离竖直方向时，由于角动量守恒定理，r增大了，ω减小。此时通过外加电流将ω的转速提高，使得r减小，让整个飞轮装置回正。当整个漂浮式平台都布满了飞轮装置，那么只要平台发生了倾斜，每个飞轮都将提供这种回正的力，让平台恢复水平状态。

在上述技术方案的基础上，由于在海上存在风力的变化会使平台主体2产生不同倾斜角度的问题，因此，为了适应不同的风力，本申请中还包括用于检测平台主体2倾斜角度的检测装置，并且该检测装置检测到的平台主体2的倾斜角度后则控制驱动件增大功率至对应功率，并提高转动叶片的转速至对应的转速。如此以增大平台主体2的平稳性，提高回正的力，让平台恢复至水平状态。设置检测装置的作用在于获取平台主体2的倾斜角度并控制驱动件的功率变化，实现整个过程的自动化，避免人工操作，提高了整个装置的自适应性。

对于驱动件的功率变化以及转动叶片的转速变化，本申请中预设了与倾斜角度的关系，具体如下：

平台主体2倾斜时的功率P与所述平台主体2的倾斜角度α的关系为：

P＝(1+α/180°*A)X，其中，A为放大系数，通常取2或3；X为驱动件的预设功率；

平台主体2倾斜时的转动叶片的转速ω与平台主体2的倾斜角度α的关系为：

ω＝(1+α/180°*A)Y，其中，Y为驱动件的预设功率对应的转动叶片的预设转速。

通过上述设置可知，本申请中不仅具有检测角度并控制驱动件变化的检测装置，还集成有计算模块，该计算模块获取检测角度通过上述公式计算出对应的功率和转速，再控制驱动件和转动叶片的转速。在实际中，也可提前预存数据，即通过计算后将不同角度应对的功率和转速预存至控制器内，通过获取的倾斜角度直接获得对应的功率和转速。对于功率和转速的存储方式在此不限定。

优选的，上述的倾斜角度在实际中一般不大于30°，因此，为了保证整个装置的稳定性和安全性，在实际中可增加警报装置，即当倾斜角度大于30°时则警报装置启动，警示使用者。对于警示装置优选为信号灯，对于信号灯的显示方式可通过颜色变化或者启停间隔等可远距离传播的方式。

在一具体实施例中公开了一种平台主体的具体结构，优选的，该平台主体2为正多变形框架结构，并且风机支撑件4固定在其中一边的中心位置，而所有的转动组件1沿平台主体2的周向均匀布置。优选的，该平台主体2可为正方形也可为正六边形等，只要保证所有的转动组件1到重心的位置相同，且相邻的转动组件1的转动转速相同转动方向相反，且转动组件1为偶数个。在实际中还可将平台主体2设置为圆环结构，本领域技术人员可以理解的是，只要满足上述转动组件1的布置的结构均在保护范围内。

在上述技术方案的基础上，为了进一步增加该阻尼平台结构的功能，实现多样性，本申请中的阻尼池平台结构还包括与平台主体2连接且用于养鱼的网衣3，通过设置网衣3可实现深海养鱼，增加该漂浮式风机的多样性。

进一步的实施例中，上述的网衣3为双层网格结构，并且网衣3的内层网格和外层网格为一体结构，且网衣3为循环滚动的结构，内层网格与外层网格的滚动方向相反。通过将网衣3设置为两层可增大该网衣3养鱼的可靠性，即降低了内部的鱼向外逃脱出去的概率。

优选的实施例中，将上述的网衣3的内层网格和外侧网格设置为一体结构，即为整个网格套设在两个转轴上，以实现网衣3的循环滚动，因此，该内层网格和外层网格的转动方向相反，进而增大了对水的扰动，便于网衣3内外水质交换。对于网衣3的网格尺寸在此不限定，需要根据养的鱼的大小进行设置。

更进一步的实施例中，为了保证网衣3的清洁度，本申请中在网衣3的顶部设置了用于对网衣3进行清洗的清洗刷5，对于清洗刷5的种类不限定，结合上述网衣3的结构，在网衣3循环转动时可完成清洗刷5对网衣3的清洗，实现网衣3的自清洁。

此外，本申请还公开了一种漂浮式风机，包括阻尼池平台结构，具体的，该阻尼池平台结构为上述实施例中公开的阻尼池平台结构，因此，具有该阻尼池平台结构的漂浮式风机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种漂浮式风机的阻尼池平台结构，其特征在于，包括：

用于安装风机支撑件(4)的平台主体(2)；

安装在所述平台主体(2)上的转动组件(1)，所述转动组件(1)的转动平面平行于所述平台主体(2)的平面，并且相邻的所述转动组件(1)的转动方向相反转速相同，且所有的转动组件(1)关于所述平台主体(2)的重心对称布置。

2.根据权利要求1所述的阻尼池平台结构，其特征在于，所述转动组件(1)包括：

转动叶片，所述转动叶片可转动的设置在所述平台主体(2)上；

驱动所述转动叶片的驱动件，所述驱动件的功率可调。

3.根据权利要求2所述的阻尼池平台结构，其特征在于，所述转动组件(1)为飞轮储能装置，且所述飞轮储能装置的飞轮为所述转动叶片，所述飞轮储能装置的储能件为所述驱动件。

4.根据权利要求3所述的阻尼池平台结构，其特征在于，还包括用于检测所述平台主体(2)倾斜角度的检测装置，且所述检测装置检测到所述平台主体(2)的倾斜角度后，则控制所述驱动件增大功率至对应功率，且提高所述转动叶片的转速至对应转速；

且所述平台主体(2)倾斜时的功率P与所述平台主体(2)的倾斜角度α的关系为：

P＝(1+α/180°*A)X，其中，所述A为放大系数，通常取2或3；X为所述驱动件的预设功率；

所述平台主体(2)倾斜时的所述转动叶片的转速ω与所述平台主体(2)的倾斜角度α的关系为：

ω＝(1+α/180°*A)Y，其中，Y为所述驱动件的预设功率对应的所述转动叶片的预设转速。

5.根据权利要求4所述的阻尼池平台结构，其特征在于，还包括警示装置，且所述检测装置检测到所述平台主体(2)的倾斜角度大于预设值时，则所述警示装置启动。

6.根据权利要求1所述的阻尼池平台结构，其特征在于，所述平台主体(2)为正多边形框架结构，所述风机支撑件(4)固定在其中一边的中心位置，所有所述转动组件(1)沿所述平台主体(2)的周向均匀布置。

7.根据权利要求1所述的阻尼池平台结构，其特征在于，还包括与所述平台主体(2)连接的用于养鱼的网衣(3)。

8.根据权利要求6所述的阻尼池平台结构，其特征在于，所述网衣(3)为双层网格结构，所述网衣(3)的内层网格和外层网格为一体结构，且所述网衣(3)为循环滚动的结构，所述内层网格与所述外层网格的滚动方向相反。

9.根据权利要求8所述的阻尼池平台结构，其特征在于，还包括设置在所述网衣(3)顶部用于对所述网衣(3)进行清洗的清洗刷(5)。

10.一种漂浮式风机，包括阻尼池平台结构，其特征在于，所述阻尼池平台结构为如权利要求1-9任一项所述的阻尼池平台结构。

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