一种风帆式海上浮式风机的制作方法

1.本实用新型涉及海上风电场能源利用技术领域，特别是涉及一种风帆式海上浮式风机。


背景技术：

2.随着全球对绿色环保能源的需求越来越大，海上风电作为一种重要能源越来越受到重视和大力发展。但目前大多数的风机是安装在近海，采用固定式的安装方式，不利于向深海方向发展，有非常大的局限性。
3.漂浮式风机可用于深海，如公告号为cn217348169u的中国实用新型专利公开了一种半潜式海上风机装置，包括风力机、半潜式平台、垂荡板和若干个锚链，所述风力机包括转子、风机叶片和塔筒，所述风机叶片安装在转子上，所述转子安装在塔筒的顶端部。风力机用于实现风力发电。但是，其风机风叶为长的钢质风叶，面对海风的面积较小，导致风机工作效率低。


技术实现要素：

4.鉴于以上问题，本实用新型的目的是提供一种风帆式海上浮式风机，以解决现有漂浮式风机采用长钢质风叶，面对海风的面积较小，导致风机工作效率低的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型所述风帆式海上浮式风机，包括：
7.浮子，所述浮子用于漂浮在海平面上，所述浮子的内部设置有空腔；
8.支撑架，所述支撑架固定在所述浮子上，所述支撑架上可转动地安装有转轴，所述转轴上下延伸设置，所述转轴向下伸入所述空腔内；
9.风叶，所述风叶为风帆式结构，所述风叶安装在所述转轴上；
10.风力发电组件，所述风力发电组件安装在所述空腔内，所述风力发电组件与所述转轴连接，以将所述转轴转动的动能转化为电能。
11.优选地，所述风叶呈三角形，所述风叶的第一侧边缘安装在所述转轴上，所述第一侧边缘沿所述转轴的长度方向延伸设置，所述风叶的第二侧边缘呈弧状，所述风叶的底边缘间隔设置于所述浮子的上侧。
12.优选地，所述风叶的叶面材质为玻璃纤维。
13.优选地，所述支撑架上间隔安装有多个转轴，各个转轴上均安装有所述风叶，各个转轴分别连接有一个所述风力发电组件。
14.优选地，多个所述转轴沿所述支撑架的周向等间隔分布。
15.优选地，所述支撑架包括上架体和下架体，所述上架体与所述下架体上下间隔设置，所述上架体与所述下架体通过所述转轴连接。
16.优选地，所述上架体与所述下架体均呈圆环状，所述上架体的中心轴线、所述下架体的中心轴线与所述浮子的中心轴线共线设置。
17.优选地，所述风力发电组件包括增速器、发电机、电压变换器与控制器，所述增速器与所述转轴连接，所述发电机与所述增速器连接，所述电压变换器与所述发电机连接，且所述电压变换器用于与外部供电设备连接，所述增速器、所述发电机、所述电压变换器均与所述控制器连接。
18.优选地，所述风帆式海上浮式风机还包括锚链和锚，所述锚用于固定在海床上，所述锚链的一端与所述锚连接，所述锚链的另一端与所述浮子连接。
19.本实用新型实施例一种风帆式海上浮式风机与现有技术相比，其有益效果在于：
20.本实用新型实施例的风帆式海上浮式风机，通过浮子使整个风机可漂浮在海平面上，在浮子上的支撑架上安装转轴和风叶，在浮子内腔中安装风力发电组件。风叶在海风吹动下转动时，将风能转化为转轴的转动动能，通过风力发电组件将转轴转动动能转化为电能，供外部供电设备使用。风叶采用风帆式结构，与海风的接触面积较大，能有效地提升风机工作效率。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例所述风帆式海上浮式风机的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例中单个风叶与风力发电组件的连接示意图；
23.图中，1、浮子；2、支撑架；21、上架体；22、下架体；3、转轴；4、风叶；41、第一侧边缘；42、第二侧边缘；43、底边缘；5、风力发电组件；51、增速器；52、发电机；53、电压变换器；54、控制器；6、锚；7、锚链；8、供配电站；9、电网。
具体实施方式
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
27.如图1和图2所示，本实用新型实施例的一种风帆式海上浮式风机，包括浮子1、支撑架2、风叶4和风力发电组件5，其中，所述浮子1用于漂浮在海平面上，使得风机可用于深海，所述浮子1的内部设置有空腔；所述支撑架2固定在所述浮子1上，所述支撑架2上可转动地安装有转轴3，所述转轴3上下延伸设置，所述转轴3向下伸入所述空腔内；所述风叶4为风帆式结构，所述风叶4安装在所述转轴3上，风叶4在海风作用下可带动转轴3转动；所述风力
发电组件5安装在所述空腔内，所述风力发电组件5与所述转轴3连接，以将所述转轴3转动的动能转化为电能，供外部供电设备使用。
28.本实用新型中，通过浮子1使整个风机可漂浮在海平面上，在浮子1上的支撑架2上安装转轴3和风叶4，在浮子1内腔中安装风力发电组件5。风叶4在海风吹动下转动时，带动转轴3同步转动，将风能转化为转轴3的转动动能，通过转轴3将动能输入风力发电组件5，通过风力发电组件5将转轴3转动动能转化为电能，供外部供电设备使用。风叶4采用风帆式结构，与海风的接触面积较大，能有效地提升风机工作效率。
29.本实施例中，风叶4的叶面材质为玻璃纤维，具有较强的抗拉性，方便风叶4安装，且在面对台风等恶劣天气时不易被损坏。
30.如图1所示，风叶4呈三角形，所述风叶4的第一侧边缘41安装在所述转轴3上，所述第一侧边缘41沿所述转轴3的长度方向延伸设置，所述风叶4的第二侧边缘42呈弧状，所述风叶4的底边缘43间隔设置于所述浮子1的上侧。风叶4在海风作用下可绕第一侧边缘41转动，从而带动转轴3同步转动。进一步地，第一侧边缘41与底边缘43垂直设置。
31.可选地，所述支撑架2上间隔安装有多个转轴3，各个转轴3上均安装有所述风叶4，各个转轴3分别连接有一个所述风力发电组件5。多个风叶4可独立转动，将风能通过所属的转轴3转化为动能传输至风力发电组件5，多个风力发电组件5产生的电能并网传输至外部供电设备，进一步提高风机的工作效率。进一步地，多个所述转轴3沿所述支撑架2的周向等间隔分布。本实施例中，转轴3设置有四个，相对应地，风叶4和风力发电组件5各设置有四个。四个转轴3呈正方形分布。
32.如图1所示，所述支撑架2包括上架体21和下架体22，所述上架体21与所述下架体22上下间隔设置，所述上架体21与所述下架体22通过所述转轴3连接。上架体21用于支撑风叶4的上部，下架体22用于支撑风叶4的下部，提高对风叶4支撑的稳定性。进一步地，所述上架体21与所述下架体22均呈圆环状，浮子1为圆柱体，所述上架体21的中心轴线、所述下架体22的中心轴线与所述浮子1的中心轴线共线设置，提高风机整体漂浮的稳定性。转轴3沿上架体21或下架体22的周向等间隔设置。多个风叶4布置在上架体21与下架体22之间的空间，多个风叶4之间的转动互不干涉。
33.如图2所示，以一个风力发电组件5的结构为例，所述风力发电组件5包括增速器51、发电机52、电压变换器53与控制器54，所述增速器51与所述风叶4的转轴3连接，增速器51用于将风叶4产生的转动加速至适用发电机52发电的转速；所述发电机52与所述增速器51连接，发电机52用于将风叶4产生的动能转换为电能，向外输出电源；所述电压变换器53与所述发电机52连接，且所述电压变换器53用于与外部供电设备连接，电压变换器53用于将发电机52产生的电能提升至满足外部供电设备使用的电压，并输出至外部供电设备，电压变换器53为单向dc－dc变换器。所述增速器51、所述发电机52、所述电压变换器53均与所述控制器54连接，控制器54用于控制增速器51、发电机52、电压变换器53，使其正常运行。电压变换器53可通过电力电缆与供配电站8连接，供配电站8与电网9连接，通过电网9向外部供电设备供电。
34.如图1所示，所述风帆式海上浮式风机还包括锚链7和锚6，所述锚6用于固定在海床上，所述锚链7的一端与所述锚6连接，所述锚链7的另一端与所述浮子1连接。通过锚6和锚链7将浮式风机固定在一定的区域内。锚链7和锚6可对应设置有多组，提高风机固定的稳
定性。
35.本实用新型的工作过程为：
36.风叶4通过转轴3安装在浮子1上，风力发电组件5安装在浮子1内部的空腔中，浮子1通过自身的浮力漂浮在海平面上，并通过锚链7和锚6固定在一定的区域内。风叶4在海风的吹动下转动，将风能转化为转动动能；并通过增速器51将来自风叶4的转速进行了增速，以满足发电机52转动的要求；单向dc－dc变换器将来自发电机52的电能电压提升至满足陆地上并网的所需的电压条件，并向通过电力电缆外部输出电源。
37.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种风帆式海上浮式风机，其特征在于，包括：浮子，所述浮子用于漂浮在海平面上，所述浮子的内部设置有空腔；支撑架，所述支撑架固定在所述浮子上，所述支撑架上可转动地安装有转轴，所述转轴上下延伸设置，所述转轴向下伸入所述空腔内；风叶，所述风叶为风帆式结构，所述风叶安装在所述转轴上；风力发电组件，所述风力发电组件安装在所述空腔内，所述风力发电组件与所述转轴连接，以将所述转轴转动的动能转化为电能。2.根据权利要求1所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述风叶呈三角形，所述风叶的第一侧边缘安装在所述转轴上，所述第一侧边缘沿所述转轴的长度方向延伸设置，所述风叶的第二侧边缘呈弧状，所述风叶的底边缘间隔设置于所述浮子的上侧。3.根据权利要求1或2所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述风叶的叶面材质为玻璃纤维。4.根据权利要求1所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述支撑架上间隔安装有多个转轴，各个转轴上均安装有所述风叶，各个转轴分别连接有一个所述风力发电组件。5.根据权利要求4所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，多个所述转轴沿所述支撑架的周向等间隔分布。6.根据权利要求1所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述支撑架包括上架体和下架体，所述上架体与所述下架体上下间隔设置，所述上架体与所述下架体通过所述转轴连接。7.根据权利要求6所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述上架体与所述下架体均呈圆环状，所述上架体的中心轴线、所述下架体的中心轴线与所述浮子的中心轴线共线设置。8.根据权利要求1所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述风力发电组件包括增速器、发电机、电压变换器与控制器，所述增速器与所述转轴连接，所述发电机与所述增速器连接，所述电压变换器与所述发电机连接，且所述电压变换器用于与外部供电设备连接，所述增速器、所述发电机、所述电压变换器均与所述控制器连接。9.根据权利要求1所述的风帆式海上浮式风机，其特征在于，所述风帆式海上浮式风机还包括锚链和锚，所述锚用于固定在海床上，所述锚链的一端与所述锚连接，所述锚链的另一端与所述浮子连接。

技术总结
本实用新型涉及海上风电场能源利用技术领域，公开了一种风帆式海上浮式风机，包括：浮子，所述浮子用于漂浮在海平面上，所述浮子的内部设置有空腔；支撑架，所述支撑架固定在所述浮子上，所述支撑架上可转动地安装有转轴，所述转轴上下延伸设置，所述转轴向下伸入所述空腔内；风叶，所述风叶为风帆式结构，所述风叶安装在所述转轴上；风力发电组件，所述风力发电组件安装在所述空腔内，所述风力发电组件与所述转轴连接，以将所述转轴转动的动能转化为电能。本实用新型中，风叶采用风帆式结构，与海风的接触面积较大，能有效地提升风机工作效率。风叶在海风吹动下转动时，将风能转化为转轴的转动动能，通过风力发电组件将动能转化为电能。电能。电能。


技术研发人员：张丁标 梁少辉 蓝巨滔 鲁悦
受保护的技术使用者：中船黄埔文冲船舶有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/5/31