JP2021507162A - Transitional windmill - Google Patents
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Abstract
タワー基部;タワー基部に取り付けられた風車タワー;ハブと外周とを有する、風車タワーに取り付けられる風車であって、ハブと外周との間にスポークが配置されている、風車;スポークによって支えられる1組の羽根;風車の外周に係合し、且つ外周の回転エネルギーを動力に変換するように構成された発電機;近位端部にピボットが配置された昇降タワー;昇降タワーと風車タワーとの間に取り付けられたケーブルを有する、陸上又は洋上で使用するための移行式風車であって、風車タワーが水平位置から垂直位置へ移行するとき、昇降タワーは直立位置から傾斜位置へ移行するように構成されている、陸上又は洋上で使用するための移行式風車。【選択図】図18DTower base; Wind turbine tower attached to the tower base; Wind turbine attached to the wind turbine tower having a hub and an outer circumference, with spokes arranged between the hub and the outer circumference, Wind turbine; Supported by spokes 1 A set of blades; a generator configured to engage the outer circumference of the wind turbine and convert the rotational energy of the outer circumference into power; an elevating tower with a pivot at the proximal end; an elevating tower and a wind turbine tower A transitional wind turbine for use on land or offshore with a cable installed in between so that when the wind turbine tower transitions from horizontal to vertical, the elevating tower transitions from an upright position to an inclined position. A transitional wind turbine that is configured for use on land or at sea. [Selection diagram] FIG. 18D
Description
発明の背景
[0001] 1)発明の分野
[0002] 保守、安全性及び輸送のためのほぼ水平位置から動作中のほぼ垂直位置へ簡単に垂直に設置(erected)され得る陸上ベース及び洋上の双方の風力タービンすなわち風車。
Background of the invention
[0001] 1) Field of invention
[0002] Both land-based and offshore wind turbines or wind turbines that can be easily erected from a nearly horizontal position for maintenance, safety and transportation to a nearly vertical position in operation.
[0003] 2)関連技術の説明
[0004] 米国における風力エネルギーの開発は、特に、再生可能エネルギーを改めて重視して、近年増加してきている。大きな水域上で、特に大洋上で生成される風は、風速を下げる傾向のある陸塊の山、建造物、及び植物にぶつからないため、洋上風力タービンすなわち洋上風車への関心も高まってきている。風の乱流は、通常、陸上よりも水上では少ない。これは、明らかに、日光が地中よりも水中でさらに深くまで吸収され、且つ、同等な条件では、地表面が、水面よりも暖かくなって、より多くの熱を放射するために、異なる高度での温度変動が、水域にわたるよりも陸地にわたって大きいためとし得る。また、世界中の最大の都市のいくつかは、大洋及び海に隣接するなど、大きな水域に隣接した位置にあり、こういった箇所では、風速は、水面の近くでは下げられず、及びあまり乱流ではなく、並びにより予測可能である。
[0003] 2) Description of related technology
[0004] The development of wind energy in the United States has increased in recent years, with a renewed emphasis on renewable energy, in particular. There is growing interest in offshore wind turbines, or offshore wind turbines, because winds generated over large bodies of water, especially over the ocean, do not hit the mountains, structures, and plants of land masses that tend to slow down. .. Wind turbulence is usually less on the water than on land. This is clearly due to the fact that sunlight is absorbed deeper in the water than in the ground, and under equivalent conditions the surface of the earth becomes warmer than the surface of the water and radiates more heat. This may be because the temperature fluctuations in the area are larger over land than over water. Also, some of the world's largest cities are located adjacent to large bodies of water, such as adjacent to the ocean and ocean, where wind speeds cannot be reduced near the surface of the water and are less turbulent. Not streamlined, as well as more predictable.
[0005] 水域に置かれる風車の別の利点は、水面において乱流の風が少ないことによって、翼車をより低く且つ水面の近くに支持することが可能となる。これは、陸地に据え付けられた風車に通常必要とされるような丈の高いタワーを有することに掛かる費用の削減に帰着する。従って、電力を必要とする陸塊に比較的近い距離を置いた水域上に風車を設置することが望ましい。また、タワー、又は風車の他の垂直支持体に対して、翼車によって加えられる縦力を減少させる手段を備える風車を製造することが望ましい。 [0005] Another advantage of wind turbines placed in water bodies is that less turbulent winds on the surface of the water allow the impeller to be supported lower and closer to the surface of the water. This results in a reduction in the cost of having a tall tower, as is normally required for land-based wind turbines. Therefore, it is desirable to install the wind turbine in a water area that is relatively close to the land mass that requires electricity. It is also desirable to manufacture a wind turbine provided with means for reducing the vertical force applied by the impeller with respect to the tower or other vertical support of the wind turbine.
[0006] しかしながら、ある研究によれば、陸上ベースのシステムに使用され且つ複数の設計を使用する伝統的な規格に従って建設された洋上風車は、カテゴリー5のハリケーンの突風に耐えることができない可能性があり、それにより、人的及び物的被害のリスクをもたらす。さらに、1回の嵐で受ける風車の潜在的な損傷は、洋上プロジェクトの財政上の実現性を劇的に低下させ得る。さらに、現在の設計は、垂直方向のスパンにわたる、ある程度の風の変化の指標である方向転換(veer)に対処していない。ブレードの歪みが大きくなりすぎ、ブレード及びハブへの損傷を生じ得る。 [0006] However, one study found that offshore wind turbines used in land-based systems and built according to traditional standards using multiple designs may not be able to withstand Category 5 hurricane gusts. It poses a risk of personal and property damage. In addition, the potential damage to wind turbines in a single storm can dramatically reduce the financial feasibility of offshore projects. Moreover, current designs do not address veer, an indicator of some degree of wind change over the vertical span. The distortion of the blade becomes too great, which can cause damage to the blade and hub.
[0007] ある研究では、洋上風車は、時速223マイルを超えるハリケーンの突風に直面するが、時速156マイルの突風にしか耐えることができないと予測されている。問題は、洋上風車の設計の起源が、ハリケーン条件が実質的に存在しないヨーロッパにあるという事実が原因であるように思われる。陸上ベースのシステムはこれらの風力に直面する可能性は低いものの、これらの損傷をもたらす風又は嵐の場合には下降させることができる風車システムを有することが好都合である。 [0007] One study predicts that offshore wind turbines face hurricane gusts of over 223 mph, but can only withstand 156 mph. The problem seems to be due to the fact that the design of offshore wind turbines originates in Europe, where hurricane conditions are virtually non-existent. Although land-based systems are unlikely to face these wind forces, it is advantageous to have a wind turbine system that can be lowered in the event of winds or storms that cause these damages.
[0008] 従って、損傷をもたらす風又は嵐が予測されるときには、ほとんど労力をかけずに、ほぼ水平位置に配置され得る風車を有することが有益である。 [0008] Therefore, when a damaging wind or storm is predicted, it is beneficial to have a wind turbine that can be placed in a nearly horizontal position with little effort.
[0009] 従来の設計を使用する風車の追加的な問題は、風車の保守が困難であることである。風車の寿命にわたって、ロータブレード、発電機、変圧器、及びギヤボックスを含む、大きな構成要素は、摩耗又は損傷によって修繕又は交換の必要があることは避けられない。いくつかの設計では、これらの構成要素は、100フィート超の空中にある。問題は、風車が洋上にあるときに大きくなり、及び構成要素は、大洋上の100フィート超の場所にあり、及び浮いているバージ、クレーン、又は他の船によってアクセスされる必要がある。沖合設備のいくつかの場合には、構成要素は、洋上の場所から取り除かれ、陸地へと輸送され、修繕され、洋上の場所へ戻すように輸送され、且つ、最も高い位置にある構成要素に到達するようにクレーンを用いて据え付けられる。 [0009] An additional problem with wind turbines using conventional designs is the difficulty of maintaining the wind turbines. Over the life of the wind turbine, it is inevitable that large components, including rotor blades, generators, transformers, and gearboxes, will need to be repaired or replaced due to wear or damage. In some designs, these components are in the air over 100 feet. The problem grows when the windmill is at sea, and the components are more than 100 feet above the ocean and need to be accessed by floating barges, cranes, or other vessels. In some cases of offshore equipment, the components are removed from the offshore location, transported to land, repaired, transported back to the offshore location, and to the highest component. It is installed using a crane to reach it.
[0010] 輸送及び修繕のために下降されることができるような風車設計を有することが好都合である。タービン又は構成要素を陸地へ輸送する必要なく、構成要素が修繕され得る風車を有することも好都合である。 [0010] It is convenient to have a wind turbine design that allows it to be lowered for transportation and repair. It is also convenient to have a wind turbine whose components can be repaired without the need to transport the turbine or components to land.
[0011] 回転している風車を有する1つの効果は、回転エネルギーから生じるジャイロ効果があることである。これは、とりわけ、水平振れ(horizontal deflection)を生じ得るため、風車が、最適な迎え角から離れるように回転するようになる。これらの力を減少させるか又はなくして、ハブ及びギヤボックスの応力がない状態で、風車を風に向かうように保つようにする試みがなされてきている。この概念は、ヨーイングすなわち偏揺れ時にロータに加わるジャイロ力を減少させるために、個々のブレードのピッチすなわち縦揺れを制御することを含む。この概念は、ブレードに加わる風の運動エネルギーを利用して、タービンを風に向けるのを支援することを前提とする。そのような制御特徴は、それぞれのブレードと風との間に異なる迎え角を生じさせるために、風向の変化に従ってブレードピッチを周期的に変更する。この概念はまた、ヨー駆動モータの必要性をなくし得る。この概念による実験は小規模で行われているが、この技術が大規模な風車で行われる前に、継続的な研究及び投資を必要とする。 [0011] One effect of having a rotating wind turbine is that there is a gyro effect resulting from rotational energy. This, among other things, can cause horizontal deflection, which causes the wind turbine to rotate away from the optimum angle of attack. Attempts have been made to reduce or eliminate these forces to keep the wind turbines toward the wind in the absence of stress on the hub and gearbox. This concept involves controlling the pitch or pitch of individual blades to reduce the gyro force exerted on the rotor during yawing or tilting. This concept presupposes that the kinetic energy of the wind applied to the blades is used to help direct the turbine to the wind. Such a control feature periodically changes the blade pitch as the wind direction changes in order to create different angles of attack between each blade and the wind. This concept can also eliminate the need for yaw driven motors. Experiments with this concept have been conducted on a small scale, but require continuous research and investment before the technology can be performed on large wind turbines.
[0012] これらの欠点は、特に、洋上風車では厄介となる。それゆえ、システムから動力をとる必要があるスラスタ、又は他の動力手段を頼ることなく、風車のジャイロ効果を無効にでき、その全体の出力を低下させる洋上風車を有することが好都合である。これらの動力の試みでは、風車からの動力は、スラスタへ転用され、及び送電網又は他の場所へは送給できない。 [0012] These drawbacks are particularly troublesome for offshore wind turbines. Therefore, it is advantageous to have an offshore wind turbine that can negate the gyro effect of the wind turbine and reduce its overall output without resorting to thrusters or other power means that need to be powered from the system. In these power attempts, the power from the wind turbine is diverted to the thrusters and cannot be delivered to the grid or elsewhere.
[0013] それゆえ、簡単に垂直に設置され且つ下降され得、及び風車と風向との間に適切な迎え角を維持するために動力手段に頼らない、洋上風車を有することが好都合である。 [0013] Therefore, it is advantageous to have an offshore wind turbine that can be easily installed vertically and lowered, and that does not rely on power means to maintain an appropriate angle of attack between the wind turbine and the wind direction.
発明の概要
[0014] 上記は、タワー基部を有する、バージ上又は陸上に配置され得る風車;水平位置と垂直位置とを取る、タワー基部にヒンジ式に取り付けられる風車タワー;ハブ及び外周を有する、風車タワーに取り付けられた風車であって、ハブと外周との間にスポークが配置されている、風車;大気風の動きに応答して外周を回転させるように構成された、スポークによって支えられる1組の羽根;風車の外周に係合し、且つ外周の回転エネルギーを動力に変換するように構成された発電機;近位端部にピボットが配置されており、且つ直立位置と傾斜位置とを取る昇降タワー;昇降タワーと風車タワーとの間に取り付けられたケーブルを含む、移行式風車(transitioning wind turbine)であって;風車タワーが水平位置から垂直位置へ移行し、且つ昇降タワーの近位端部と風車タワーとの間のケーブル長が短くされるときに、昇降タワーは、直立位置から傾斜位置へ移行するように構成されている、移行式風車を提供することによって成し遂げられ得る。
Outline of the invention
[0014] The above is a wind turbine that has a tower base and can be placed on a barge or on land; a wind turbine tower that takes a horizontal position and a vertical position and is hinged to the tower base; a wind turbine tower that has a hub and an outer circumference. An attached wind turbine with spokes located between the hub and the outer circumference; a wind turbine; a set of spoke-supported blades configured to rotate the outer circumference in response to atmospheric wind movement. A generator configured to engage the outer circumference of the wind turbine and convert the rotational energy of the outer circumference into power; an elevating tower with a pivot at the proximal end and an upright position and an inclined position. A transitioning wind turbine that includes a cable installed between the elevating tower and the wind turbine tower; the wind turbine tower transitions from a horizontal position to a vertical position and with the proximal end of the elevating tower. When the cable length to and from the wind turbine tower is shortened, the elevating tower can be accomplished by providing a transitional wind turbine that is configured to transition from an upright position to an inclined position.
[0015] 移行式風車は、風車用バージに取り外し自在に取り付け可能であり且つ昇降タワーを支持するように構成された設備用バージを含み得る。支柱(support standard)は、設備用バージ又は風車用バージに取り付けられて、風車タワーを水平位置に支持し得る。昇降アセンブリが、昇降タワーの近位端部に配置され、且つケーブルに接続され得る。風車タワーが水平位置にあるとき、昇降タワーのピボットとタワー基部との間に第1距離が含まれ得、及び風車タワーが垂直位置にあるときに、昇降タワーのピボットとタワー基部との間に第2距離が含まれ得、第1距離は第2距離よりも短い。締結手段を使用して、風車タワーが垂直位置にあるときに風車タワーをタワー基部に固定し得る。昇降タワーは、輸送位置を含み得、ここで、昇降タワーは、タワー基部に対して前方に傾斜されている。 [0015] The transitional wind turbine may include an equipment barge that is detachably attached to the wind turbine barge and is configured to support an elevating tower. Support standards can be attached to equipment barges or wind turbine barges to support the wind turbine tower in a horizontal position. The elevating assembly can be located at the proximal end of the elevating tower and connected to a cable. A first distance may be included between the pivot of the elevating tower and the tower base when the windmill tower is in the horizontal position, and between the pivot of the elevating tower and the tower base when the windmill tower is in the vertical position. A second distance may be included, the first distance being shorter than the second distance. Fastening means may be used to secure the wind turbine tower to the tower base when it is in a vertical position. The elevating tower may include a transport position, where the elevating tower is tilted forward with respect to the tower base.
[0016] 風車タワーは、風車基部にヒンジ式に取り付けられ、且つ水平位置と垂直位置とを取り得る。風車基部は、陸上にあることも又は洋上にあることもできる。風車が、風車タワーに取り付けられ得る;昇降タワーは、風車タワーに接続され、且つ直立位置と傾斜位置とを取る;及び、風車タワーが水平位置から垂直位置へ移行するとき、昇降タワーは、直立位置から傾斜位置へ移行するように構成されている。昇降タワーはまた、風車タワーが水平位置にあるときに風車タワーに対してほぼ水平になるように、基部に対して前方に移行し得る。 [0016] The wind turbine tower is hinged to the base of the wind turbine and can be in a horizontal position and a vertical position. The wind turbine base can be on land or at sea. The windmill can be attached to the windmill tower; the lift tower is connected to the windmill tower and takes an upright position and an inclined position; and when the windmill tower shifts from a horizontal position to a vertical position, the lift tower is upright. It is configured to transition from position to tilted position. The elevating tower may also move forward with respect to the base so that it is approximately horizontal to the wind turbine tower when it is in the horizontal position.
図面の簡単な説明
[0017] 風車の上記の説明は、説明に組み込まれ且つその一部をなす以下の図面を参照して、より良く理解される。
A brief description of the drawing
[0017] The above description of the wind turbine is better understood with reference to the following drawings incorporated and part of the description.
発明の詳細な説明
[0027] 風車及び関連の構成要素を、ここで、いくつかの実施形態を示す図面を参照して、より詳しく説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、及び本明細書で説明する実施形態に限定されるとみなされるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的且つ完全となるように、及び当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように、提供される。
Detailed description of the invention
[0027] The wind turbine and related components are described in more detail here with reference to drawings showing some embodiments. However, the present invention may be implemented in many different forms and should not be considered limited to the embodiments described herein. Rather, these embodiments are provided so that the present disclosure is thorough and complete, and that those skilled in the art are fully informed of the scope of the invention.
[0028] 図1を参照して説明すると、風車用バージ10が、タワーチューブ14又はラチスタワー又は他の構造にヒンジ式に取り付けられ得るタワー基部12を含み得る。タワーチューブは、発電機を支持するように構成された発電機プラットフォーム16及び翼車18を支持し得る。水平位置にあるとき、タワーチューブハブは、タワーチューブの遠位端部20において、バージによって支持され得る。一実施形態では、設備用バージが使用されて、風車をその洋上の場所へ輸送し得る。水平位置にあるタワーは、風車用バージを越えて延在し、且つ設備用バージによって支持され得る。
[0028] Described with reference to FIG. 1, the
[0029] 図2を参照して説明すると、タワーチューブ14は、タワーヒンジ22を用いてタワー基部12に取り付けられ得る。一実施形態では、ヒンジは、タワーが水平位置において風車用バージの上側を延在するように、図示の通り風車用バージに関して内側に配置され得る。一実施形態では、ヒンジは、タワーが水平位置において風車用バージの外周を越えて延在し、且つ設備用バージによって支持され得るように、風車用バージに関して外側に配置され得る。1つ以上の発電機24が発電機プラットフォーム16に取り付けられ得る。発電機プラットフォームは、タワーの内側から外側へ配置され得る。
[0029] Explained with reference to FIG. 2, the
[0030] 図3〜図5を参照して説明すると、翼車は、内側の組のスポーク28aと外側の組のスポーク28bとを備えるアクスル26を含み得る。内側及び外側の組のスポークは、ハブ及び外周30に取り付けられる。水平位置では、この翼車の様々な構成要素に、建設、修繕又は交換のためにアクセスできる。さらに、水平位置は、損傷をもたらす天候の場合に、翼車を下に降すことが可能になる。水平位置にあるとき、アクスル26は、風車用バージ10に載置され得る。さらに、バージは、水平位置にあるとき、例えば船舶32によって輸送され得る。タワーはまた、一実施形態では、水平位置にあるとき、アクスルがバージの外周の上側に延在し得るように、支柱100(図15A)によって支持され得る。
Explained with reference to FIGS. 3-5, the impeller may include an
[0031] 図6〜図8を参照すると、タワーチューブ14が、垂直設置(erected)位置にあり、且つタワー基部12に固定されている状態で示されている。垂直に設置されると、風車用バージ10は、綱36によってブイ34に接続され得る。一実施形態では、ブイは、海底に固着され得る。綱は、バージをブイの周りで回転できるようにするため、風向が風車に向かうようにして、風車の翼車の平面38に対する風向40の適切な迎え角Θを支援する。一実施形態では、迎え角は約90°である。
[0031] With reference to FIGS. 6-8, the
[0032] 図9〜図12を参照して説明すると、風車には1組の羽根が含まれ得る。各スポーク42は、羽根のサブセットを支え得る。羽根のサブセットは、外周に隣接して配置される遠位の羽根44を含み得る。各羽根は、全体的に翼形状50を有し得る。1つ以上の羽根を有する羽根のサブセットは、スポークに沿って配置されて、全体的にスポーク全体を覆うようにし得る。羽根は、それらのスポーク沿いに、互いに独立して回転し得、及び近づいてくる風に対して異なる迎え角を有するように協働して連合されて、スポークに沿った異なる風速を捕らえるようにする。羽根は、羽根の後縁に、先が上方へ曲った部分102を含み得る。羽根の組は、長いブレードを必要とせずに、予めブレードねじれ46がつけられた従来のブレードと同様の利益を提供し得る。スポークは、アクスルの周りで回転するハブフランジ48に取り付けられ得る。一実施形態では、外周30は、AAに沿った断面で、円形又は卵形を有し得る。
[0032] Explaining with reference to FIGS. 9-12, the wind turbine may include a set of blades. Each spoke 42 may support a subset of the blades. A subset of vanes may include distal vanes 44 located adjacent to the perimeter. Each blade may have a blade shape 50 as a whole. A subset of blades with one or more blades may be arranged along the spokes to cover the entire spoke. The blades can rotate independently of each other along their spokes, and are coordinated together to have different angles of attack for oncoming winds to capture different wind speeds along the spokes. To do. The blade may include a portion 102 with an upwardly curved tip at the trailing edge of the blade. The set of blades can provide the same benefits as conventional blades pre-attached with a
[0033] 図13及び図14を参照して説明すると、タワーチューブが、タワーチューブがタワー基部に付着された状態の垂直設置位置で示されている。発電機プラットフォームは、1つ以上の発電機24を支持し得る。発電機は、外周30と係合し得る発電機ホイール52を含み得るため、外周が回転すると、発電機ホイールが回転して、発電機が電力のような動力を提供するようにする。一実施形態では、発電機ホイールは、円形又は卵形の断面を有する外周と係合し得る凹状外面を有し得る。締結手段104を使用して、タワーをタワー基部に固定し得る。締結手段は、ボルト、ナット、溶接、ネジ、ラッチ、留め金、クランプ、リベットなどを含み得る。 [0033] Explained with reference to FIGS. 13 and 14, the tower tube is shown in a vertical installation position with the tower tube attached to the tower base. The generator platform may support one or more generators 24. Since the generator may include a generator wheel 52 that can engage the outer circumference 30, when the outer circumference rotates, the generator wheel rotates so that the generator provides power such as electric power. In one embodiment, the generator wheel may have a concave outer surface that can engage an outer circumference with a circular or oval cross section. The fastening means 104 may be used to secure the tower to the tower base. Fastening means may include bolts, nuts, welds, screws, latches, clasps, clamps, rivets and the like.
[0034] 図15A〜図15Fを参照して説明すると、タワーチューブ14は、タワー基部12にヒンジ式に取り付けられ得る。1つ以上の昇降タワー54が、ピボット56においてバージに旋回可能に取り付けられ得る。ケーブル58が、1つ以上の昇降タワーの遠位端部に取り付けられ得るウインチ、ブロック及び滑車装置又は他の昇降アセンブリ60に取り付けられ得る。ケーブルは、発電機プラットフォーム16に又はその近くに取り付けられ得る。昇降アセンブリがケーブルを引っ込める場合、タワーチューブは、方向62に引かれ、及び昇降タワーは後方へ移行する。一実施形態では、タワーチューブが持ち上げられているとき、ケーブルは、タワーチューブに対してほぼ垂直に留まる。タワーが、動作用の垂直設置位置にあるとき、昇降チューブは、タワー基部に取り付けられ得るか又は他の方法でバージによって支えられ得る(66によって示すように)停止部64に載置され、昇降チューブが回転しすぎるのを防止する。
[0034] As described with reference to FIGS. 15A-15F, the
[0035] タワーチューブが水平位置にあるときには、タワーチューブ及び昇降チューブが図15Dに示すように全体的に水平方向の構成にあるように、ケーブルが、輸送のために昇降チューブを前方に位置決めできるようにするのに十分に緩められすなわち繰り出され得る。一実施形態では、ケーブルが、タワーチューブの昇降中、タワーチューブに対してほぼ垂直に維持されるように、昇降タワーは、バージに沿って摺動し得る。タワー基部又は風車取付点と昇降チューブとの間の距離は、68a(水平のタワーチューブ)及び68b(持ち上げられたタワーチューブ)によって示すように、タワーチューブが持ち上げられるにつれて、長くなり得る。取付点は、風車タワーがバージ又は陸上にある土台、タワー基部又は他の支持体に取り付けられる箇所とし得る。 [0035] When the tower tube is in the horizontal position, the cable can position the elevating tube forward for transport so that the tower tube and elevating tube are in an overall horizontal configuration as shown in FIG. 15D. Can be loosened or unwound enough to do so. In one embodiment, the elevating tower may slide along the barge so that the cable is maintained approximately perpendicular to the tower tube during elevating and elevating the tower tube. The distance between the tower base or wind turbine attachment point and the elevating tube can increase as the tower tube is lifted, as indicated by 68a (horizontal tower tube) and 68b (lifted tower tube). The attachment point can be where the wind turbine tower is attached to a barge or land base, tower base or other support.
[0036] 一実施形態では、昇降チューブのピボットは、ケーブルをタワーチューブに対してほぼ垂直に維持する。昇降チューブの上部は、昇降チューブがタワーチューブの方へ動くように、タワーチューブが持ち上げられているとき絶えず動き得る。昇降チューブとタワーチューブとの間のケーブルは、昇降チューブがタワーチューブに対してある角度で動くため、タワーチューブと昇降アセンブリとの間で垂直方向に留まる。ひとたびタワーチューブが持ち上げられると、昇降チューブ、及びケーブルは、適所に留まり得る。その後、タワーチューブは、タワー基部にボルトで留められる。タワーチューブを下降させるために、タワーチューブ及び風車の重量が、バージへの下降プロセスを開始させ、そこでは、昇降チューブはほぼ垂直になり、且つタワーチューブはほぼ水平になる。そのため、一実施形態では、昇降チューブは、それらが約20°〜30°に到達するまで、後方に配置され得る。昇降チューブは、タワー基部に取り付けられる又は他の方法でバージによって支えられる停止部に載置し得る。 [0036] In one embodiment, the pivot of the elevating tube keeps the cable approximately perpendicular to the tower tube. The top of the elevating tube can move constantly when the tower tube is being lifted so that the elevating tube moves towards the tower tube. The cable between the elevating tube and the tower tube stays vertically between the tower tube and the elevating assembly because the elevating tube moves at an angle with respect to the tower tube. Once the tower tube is lifted, the elevating tube and cable can stay in place. The tower tube is then bolted to the base of the tower. To lower the tower tube, the weight of the tower tube and the wind turbine initiates the descending process to the barge, where the elevating tube is approximately vertical and the tower tube is approximately horizontal. Thus, in one embodiment, the elevating tubes can be placed rearward until they reach about 20 ° -30 °. The elevating tube may rest on a stop that is attached to the base of the tower or otherwise supported by a barge.
[0037] 図16A〜図16Eを参照して説明すると、昇降システムの一実施形態が示されている。風車タワー14は、タワー基部12にヒンジ式に取り付けられる。昇降タワー54は、バージに旋回可能に取り付けられ、且つケーブルと昇降チューブの上部との間のプーリーなどによってタワーに取り付けられたケーブル58を有し得る。昇降アセンブリ60がケーブルを引っ込め得る。ケーブルが引っ込むと、タワーは、垂直方向の方へ上昇される。昇降チューブは、方向70の方へと後方へ回転し得る。
Explaining with reference to FIGS. 16A-16E, an embodiment of an elevating system is shown. The
[0038] 昇降チューブはバージデッキにヒンジで取り付けられ得、この場合、一実施形態では、昇降チューブは、主チューブがヒンジで取り付けられている箇所から約40フィートの箇所で、風車チューブの各側に配置され得る(風車が横たえられているとき、発電機プラットフォームのすぐ下に垂直に立っている)。ケーブルは、タワーチューブまで下方に届くようにして、風車が持ち上げられるとき、ケーブルが、タワーチューブに対して垂直になるようにし得る。昇降チューブは、タワーチューブを通り過ぎて延在するブロック及び滑車装置を含み得、及び風車が水平位置にあるときには、昇降チューブは垂直となるような角度で配置され得る。ケーブルが繰り出されるとき、昇降チューブは、それらが積み込み位置になるまで、バージの船尾の方へ回転し得る。 [0038] The elevating tube can be hinged to the barge deck, in which case, in one embodiment, the elevating tube is approximately 40 feet from where the main tube is hinged, on each side of the wind turbine tube. Can be placed in (standing vertically just below the generator platform when the windmill is lying down). The cable may reach downward to the tower tube so that the cable is perpendicular to the tower tube when the wind turbine is lifted. The elevating tube may include a block and pulley device extending past the tower tube, and the elevating tube may be arranged at an angle such that it is vertical when the wind turbine is in a horizontal position. When the cables are unwound, the elevating tubes can rotate towards the stern of the barge until they are in the loading position.
[0039] 図17A及び図17Bを参照すると、エアフォイル72がバージの船尾に取り付けられている一実施形態が示されている。風車が回転するとき、ジャイロ効果は、風向40に対して最適な迎え角の外へ風車を回転させる傾向がある。船尾にエアフォイルを配置することによって、スラスタを必要とせずに、バージを、ジャイロ効果によってもたらされた回転とは反対方向にバイアスさせるエアフォイルを提供する。ジャイロ力が、74に示すような方向にバージ及び風車を回転させる傾向があるとき、風も、経路76に沿った風と方向が一致するように位置決めされるようにエアフォイル110をバイアスし、これにより、同様にバージを方向78に動かし、それによりジャイロ効果を弱める傾向がある。図18A及び図18Cを参照して説明すると、風車は、陸上にあるとし得る。図18Dを参照して説明すると、洋上風車は、バージによって支えられる一対のエアフォイル110a及び110bを含み得る。
[0039] With reference to FIGS. 17A and 17B, an embodiment in which the airfoil 72 is attached to the stern of the barge is shown. When the wind turbine rotates, the gyro effect tends to rotate the wind turbine out of the optimal angle of attack for the wind direction 40. By placing the airfoil on the stern, it provides an airfoil that biases the barge in the opposite direction of the rotation brought about by the gyro effect, without the need for a thruster. When the gyro force tends to rotate the barge and wind turbine in the direction shown in 74, the wind also biases the
[0040] アセンブリの設計は:従来のギヤボックスの除去、従来のヨー軸受の除去、従来の電力スリップリングの除去、従来の大型の単一長ブレードの除去及びそれゆえブレード疲労の減少、単純なブレード/羽根の交換、ブレードピッチシステムの除去、大洋底支持構造を用いずにバージへ風車を設置する能力、単純なバージ固着システム、特別なセットアップの船舶が不要であること、陸上で又は埠頭で組み立てを実施できる能力、水平位置で組み立てる能力、埠頭で保守を実施する能力、ハリケーンを回避して保険料を削減し得ること、オイルの除去、オイルの燃焼/火事のリスクをなくすこと、同様に燃焼し得るガラス繊維の船室の除去、風車の単純な持ち上げ及び下降、車輪/リムの慣性の悪影響の減少、1組の羽根を使用することに起因する風車の翼車の直径の増大、船尾スラスタの除去逆浸透機器の比較的近くに配置され得る、及びデッキ下への電気機器の配置を含む、複数の利点及び特徴を有する。最も高い費用がかかり且つ最も複雑な構成要素(例えばギヤボックス、ヨー駆動装置、ブレードピッチシステム、電力スリップリング、大型のブレード、海底構造、セットアップ船舶を排除することによって、継続的な保守は、従来の洋上風車システムの労力、複雑さ及びコストのごく一部になる。 [0040] The design of the assembly is: conventional gearbox removal, conventional yaw bearing removal, conventional power slip ring removal, conventional large single length blade removal and therefore reduced blade fatigue, simple Blade / blade replacement, blade pitch system removal, ability to install wind turbines on barges without ocean bottom support structure, simple barge fixation system, no special setup vessels required, on land or at piers Ability to assemble, assemble horizontally, perform maintenance on the pier, avoid hurricanes and reduce insurance premiums, remove oil, eliminate the risk of oil burning / fire, as well Removal of combustible glass fiber cabin, simple lifting and lowering of wind turbines, reduction of adverse effects of wheel / rim inertia, increased diameter of wind turbine impellers due to the use of a pair of blades, stern thrusters It has multiple advantages and features, including the placement of electrical equipment under the deck, which can be placed relatively close to the removal back-penetration equipment. By eliminating the most costly and most complex components (eg gearboxes, yaw drives, blade pitch systems, power slip rings, large blades, submarine structures, set-up vessels, continuous maintenance is traditional. Be a small part of the effort, complexity and cost of offshore wind turbine systems.
[0041] 当業者には、上記に本アセンブリの好ましい実施形態の詳細を説明したが、以下の特許請求の範囲において説明するようなアセンブリの趣旨及び範囲から逸脱せずに、それらに修正、追加、及び変更がなされ得ることが理解される。 [0041] Those skilled in the art have described the details of preferred embodiments of the assembly above, but amend or add to them without departing from the spirit and scope of the assembly as described in the claims below. , And it is understood that changes can be made.
Claims (20)
水平位置と垂直位置とを取る、前記タワー基部にヒンジ式に取り付けられる風車タワーと、
ハブと外周とを有する、前記風車タワーに取り付けられる風車であって、前記ハブと外周との間にスポークが配置されている、風車と、
大気風の動きに応答して前記外周を回転させるように構成された、前記スポークによって支えられる1組の羽根と、
前記風車の前記外周に係合し、且つ前記外周の回転エネルギーを動力に変換するように構成された発電機と、
近位端部にピボットが配置されており、且つ直立位置と傾斜位置とを取る昇降タワー;
前記昇降タワーと前記風車タワーとの間に取り付けられたケーブルと、
前記風車のジャイロ効果を弱めるように構成された、前記風車用バージによって支えられるエアフォイルと、を含み、
前記風車タワーが前記水平位置から前記垂直位置へ移行し、且つ昇降タワーの近位端部と前記風車タワーとの間のケーブル長が短くされるとき、前記昇降タワーは、前記直立位置から前記傾斜位置へ移行するように構成されている、移行式風車。 A windmill barge that supports the base of the tower,
A wind turbine tower that is hinged to the base of the tower, which takes a horizontal position and a vertical position.
A wind turbine having a hub and an outer circumference, which is attached to the wind turbine tower and has spokes arranged between the hub and the outer circumference.
A pair of blades supported by the spokes configured to rotate the outer circumference in response to the movement of atmospheric wind.
A generator that engages with the outer circumference of the wind turbine and is configured to convert the rotational energy of the outer circumference into power.
An elevating tower with a pivot at the proximal end and an upright and tilted position;
A cable attached between the elevating tower and the wind turbine tower,
Includes an airfoil supported by the windmill barge, which is configured to weaken the gyro effect of the windmill.
When the wind turbine tower shifts from the horizontal position to the vertical position and the cable length between the proximal end of the elevating tower and the wind turbine tower is shortened, the elevating tower moves from the upright position to the inclined position. A transitional wind turbine that is configured to transition to.
水平位置と垂直位置とを取る、前記タワー基部にヒンジ式に取り付けられる風車タワーと、
前記風車タワーに取り付けられた風車と、
近位端部にピボットが配置されており、且つ直立位置と傾斜位置とを取る昇降タワーと、
前記昇降タワーと前記風車タワーとの間に取り付けられたケーブルと、を含み、
前記風車タワーが前記水平位置から前記垂直位置へ移行し、及び前記昇降タワーの近位端部と前記風車タワーとの間のケーブル長が短くされるとき、前記昇降タワーは、前記直立位置から前記傾斜位置へ移行するように構成されている、移行式風車。 A windmill barge that supports the base of the tower,
A wind turbine tower that is hinged to the base of the tower, which takes a horizontal position and a vertical position.
The windmill attached to the windmill tower and
An elevating tower with a pivot at the proximal end and an upright and tilted position,
Includes a cable attached between the elevating tower and the wind turbine tower.
When the wind turbine tower shifts from the horizontal position to the vertical position and the cable length between the proximal end of the elevating tower and the wind turbine tower is shortened, the elevating tower tilts from the upright position. A transitional wind turbine that is configured to transition to a position.
前記風車タワーに取り付けられた風車と、
前記風車タワーに接続され、且つ直立位置と傾斜位置とを取る昇降タワーと、を含み、
前記風車タワーが前記水平位置から前記垂直位置へ移行するときに、前記昇降タワーは、前記直立位置から前記傾斜位置へ移行するように構成されている、移行式風車。 A windmill tower that is hinged to the base of the windmill and has horizontal and vertical positions.
The windmill attached to the windmill tower and
Including an elevating tower that is connected to the wind turbine tower and takes an upright position and an inclined position.
A transitional wind turbine that is configured to shift from the upright position to the tilted position when the wind turbine tower shifts from the horizontal position to the vertical position.
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