Claims (1)
Плавучая ветроэлектрическая установка, содержащая плавучий корпус, несущий электрический генератор с его вспомогательным оборудованием и ветротурбину с кинематическими связями, вал которой наклонен к плоскости горизонта и снабжен двумя лопастями одинаковой массы, но разной длины; устройство автоматической ориентации ветротурбины по ветру с электрическим исполнительным механизмом и его подсистемой управления; якорную систему с электрическими якорными лебедками; систему защиты от буревых ветров, содержащую датчик частоты вращения ветротурбины, датчик положения лопастей и устройство электрического и механического торможения и последующего стопорения ветротурбины в положении, при котором длинная лопасть опущена вниз и направлена горизонтально, а короткая лопасть направлена вертикально вверх; и подводный силовой кабель, соединяющий электрический генератор с береговой энергосистемой, отличающаяся тем, что несущий корпус выполнен в виде полупогружаемой платформы, состоящей из понтона, имеющего форму опрокинутой вершиной вниз многогранной усеченной пирамиды, и расположенной над ним надводной площадки, соединенной с поверхностью понтона полыми цилиндрическими колоннами, скрепленными между собой балками жесткости; вал ветротурбины вместе с кинематическими связями со стороны ветротурбины размещен в усеченном яйцеобразном корпусе, который установлен с возможностью поворота на 360° посредством исполнительного механизма поворота на цилиндрической опорной башне, которая закреплена на упомянутой надводной площадке, содержит вертикально расположенный электрический генератор с его системой принудительной вентиляции и имеет высоту, равную высоте электрического генератора; вал ветротурбины установлен под углом 40-50° к плоскости горизонта и соединен с вертикальным валом электрического генератора посредством мультипликатора, содержащего коническую зубчатую передачу; механизм поворота корпуса содержит двигатель-редуктор, снабженный электромагнитным тормозом и расположенный вертикально в опорной башне с выходом через ее крышу наружу оконечности выходного вала, а к днищу самого поворотного корпуса вблизи его наружного края снизу закреплено по окружности его опорное кольцо П-образного профиля, между выступами которого по всей окружности кольца равномерно встроены опорные колеса поворотного корпуса, сопряженные с рельсообразным ободом, закрепленным вокруг башни, причем, выступающая оконечность вала двигателя-редуктора посредством зубчатой передачи находится в зацеплении с внутренним по отношению к оси башни выступом П-образного кольца, а ниже обода к внешнему выступу этого кольца по окружности закреплено дополнительное опорное кольцо поворотного корпуса L-образного профиля, между выступами которого по всей окружности этого кольца встроена дополнительная линия колес поворотного корпуса, сопряженных с нижней поверхностью рельсообразного обода, причем длинный выступ этого кольца внутренней боковой поверхностью закреплен на внешней боковой поверхности внешнего выступа П-образного кольца; подсистема управления устройства автоматической ориентации ветротурбины по ветру содержит управляющий и блокирующий входы, а само устройство автоматической ориентации дополнительно включает программный контроллер, датчик направления ветра, выполненный в виде сельсина, поворотный ротор которого кинематически связан с воздушным флюгером, а статор закреплен на вершине штанги, установленной вертикально на поворотном корпусе, и преобразователь угла поворота ротора сельсина в пропорциональное ему напряжение постоянного тока меняющейся полярности, состоящий из двух полупроводниковых выпрямителей, соединенных каждый электрически на стороне переменного тока с теми фазами трехфазной обмотки статора сельсина, в которых при синфазном положении его ротора и статора наведены равные по величине, но противоположные по знаку электродвижущие силы, а на стороне постоянного тока - встречно-последовательно с последующим параллельным соединением выхода преобразователя с одним из входов программного контроллера и с управляющим входом подсистемы управления исполнительным механизмом, блокирующий вход которой подключен к одному из выходов программного контроллера; электрические якорные лебедки якорной системы размещены каждая на надводной площадке над полой цилиндрической колонной в помещении цилиндрической формы, причем, ненагруженная ветвь якорной цепи лебедки размещена в полости колонны, а нагруженная ветвь якорной цепи пропущена через отверстие в надводной площадке со стороны опорной башни и наклонный канал в корпусе понтона, нижнее отверстие которого расположено в средней по высоте части его борта-грани; понтон разделен на один центральный и равнообъемные и расположенные вокруг него периферийные отсеки, количество которых равно числу бортов-граней понтона, сообщенные каждый посредством радиального периферийного трубопровода, снабженного электромагнитным запорным клинкетом, с общим кольцевым трубопроводом, разделенным посредством электромагнитных клинкетов на равные секторы, число которых соответствует числу бортов-граней понтона, и сообщенным посредством радиальных приемных и отливных диаметрально-симметрично расположенных трубопроводов, снабженных каждый электромагнитным клинкетом, с соответствующими забортными отверстиями понтона, причем, на кольцевом трубопроводе в двух диаметрально противоположных точках установлено по одному высокопроизводительному балластно-креновому насосу, всасывающие и нагнетательные патрубки которых встроены последовательно в кольцевой трубопровод, а в самом центральном отсеке размещено вспомогательное оборудование электрического генератора и кольцевой трубопровод с балластно-креновыми насосами и клинкетами, и он имеет сообщение с надводной площадкой посредством цилиндрической шахты сообщения, снабженной входным тамбуром цилиндрической формы, расположенным на надводной площадке и примыкающим к опорной башне; установка дополнительно содержит следящую систему автоматического регулирования глубины осадки полупогружаемой платформы, включающую электрические исполнительные механизмы в виде электроприводов балластно-креновых насосов и электромагнитных клинкетов, их подсистемы управления, программный контроллер, датчик глубины осадки полупогружаемой платформы, телеметрический канал дистанционного управления и контроля, содержащий телевизионную антенну и приемно-передающее устройство, датчик скорости ветра, выполненный в виде сельсина, поворотный ротор которого кинематически связан со свободно провисающей пластиной, выполненной из легкого материала, а статор жестко закреплен на консоли, прикрепленной к штанге датчика направления ветра, и преобразователь угла поворота ротора сельсина, соединенный своим выходом с одним из входов программного контроллера, другие входы которого подключены к выходам датчика глубины осадки платформы и телеметрического канала дистанционного управления и контроля, а выходы - к входам подсистем управления балластно-креновыми насосами и электромагнитными клинкетами; следящую систему автоматического выравнивания крена полупогружаемой платформы, содержащую электрические исполнительные механизмы в виде балластно-креновых насосов и электромагнитных клинкетов, их подсистемы управления, программный контроллер, телеметрический канал дистанционного управления и контроля, датчики крена полупогружаемой платформы с преобразователями угла поворота сельсинов-датчиков, число которых равно половине числа бортов-граней понтона, выполненные каждый в виде массивного маятника, подвешенного свободно к валу ротора сельсина, который в накрененном положении полупогружаемой платформы на один из взаимно противоположных бортов-граней понтона отклонен соответственно в ту или другую сторону от синфазного положения ротора сельсина относительно его статора, корпус которого жестко закреплен на подволоке центрального отсека понтона, а трехфазная обмотка электрически соединена через преобразователь угла поворота сельсина с соответствующим входом программного контроллера, выходы которого подключены к входам телеметрического канала дистанционного управления и контроля и подсистем управления балластно-креновыми насосами и электромагнитными клинкетами, при этом сельсины-датчики крена закреплены на подволоке центрального отсека таким образом, что оси их роторов образуют друг с другом углы, установленные из соотношения 360° к числу бортов-граней понтона; следящую систему автоматического регулирования длин вытравленных якорных цепей, содержащую электрические исполнительные механизмы в виде электроприводов якорных лебедок, их подсистемы управления, программный контроллер, эхолот, датчики направления ветра и течения воды, датчики скоростей ветра и течения воды, датчики тяговых усилий на якорных цепях, датчики длин вытравленных якорь-цепей и телеметрический канал дистанционного управления и контроля, при этом входы программного контроллера соединены электрически с выходами указанных эхолота и датчиков, а выходы - с входами подсистем управления якорными лебедками и входом телеметрического канала; причем подводный силовой кабель соединен с электрическим генератором посредством промежуточного гибкого силового кабеля, проложенного со стороны днища понтона в вертикальной трубе, проходящей сквозь понтон до надводной площадки и через нее, а со стороны последней кабель уложен на барабане электрической лебедки, установленной на надводной площадке в закрытом помещении цилиндрической формы и снабженной системой автоматического регулирования натяжения промежуточного силового гибкого кабеля, содержащей исполнительный механизм в виде электропривода упомянутой кабельной лебедки, подсистему управления этим электроприводом, датчик тягового усилия на промежуточном силовом гибком кабеле, установленный на лебедке и связанный с ее барабаном, а электрически соединенный с входом подсистемы управления исполнительным механизмом, и датчик вытравленной длины промежуточного гибкого кабеля, установленный на валу кабельной лебедки и соединенный с входом программного контроллера, а система защиты от буревых ветров установки дополнительно содержит блок-программу разворота поворотного корпуса ветротурбины в подветренное положение, содержащую программный контроллер, связанный своими входами с датчиком скорости ветра, датчиком частоты вращения ветротурбины и датчиком положения ее лопастей, а выходами - с входом подсистемы управления исполнительным механизмом поворота ветротурбины, и блок-программу погружения полупогружаемой платформы на максимальную глубину осадки, содержащую упомянутую выше систему автоматического регулирования глубины осадки полупогружаемой платформы, а также датчик частоты вращения и положения лопастей ветротурбины, соединенные с входом программного контроллера этой системы.A floating wind-driven installation containing a floating body, carrying an electric generator with its auxiliary equipment and a wind turbine with kinematic connections, the shaft of which is inclined to the horizon plane and equipped with two blades of the same mass but different lengths; a device for automatically orienting a wind turbine downwind with an electric actuator and its control subsystem; anchor system with electric anchor winches; a system of protection from storm winds, comprising a rotational speed sensor for a wind turbine, a blade position sensor, and an electric and mechanical braking device and subsequent locking of the wind turbine in a position in which the long blade is lowered down and directed horizontally and the short blade is vertically upward; and an underwater power cable connecting the electric generator to the coastal power system, characterized in that the supporting body is made in the form of a semi-submersible platform, consisting of a pontoon, having the shape of an inverted vertex down a multifaceted truncated pyramid, and an above-water surface connected to the surface of the pontoon by hollow cylindrical columns fastened together by stiffness beams; the wind turbine shaft together with kinematic connections from the side of the wind turbine is placed in a truncated egg-shaped body, which is mounted with 360 ° rotation by means of an actuating mechanism of rotation on a cylindrical support tower, which is mounted on the above-water surface, contains a vertically located electric generator with its forced ventilation system and has a height equal to the height of an electric generator; the wind turbine shaft is installed at an angle of 40-50 ° to the horizon plane and is connected to the vertical shaft of the electric generator by means of a multiplier containing a bevel gear; the housing rotation mechanism comprises a gear motor equipped with an electromagnetic brake and located vertically in the support tower with the outlet end of the output shaft exiting through its roof, and its support ring of the U-shaped profile fixed to the bottom of the rotating housing near its outer edge from below, between the protrusions of which around the entire circumference of the ring the support wheels of the rotary housing are uniformly integrated, paired with a rail-shaped rim fixed around the tower, and the protruding shaft end The gear motor is in gearing with the U-shaped protrusion of the U-shaped ring with respect to the tower axis, and an additional support ring of the L-shaped swivel housing is fixed below the rim to the outer protrusion of this ring, between the protrusions of which around the entire circumference of this rings, an additional line of wheels of the rotary housing is coupled to the lower surface of the rail-like rim, and a long protrusion of this ring with the inner side surface is fixed to the outer the lateral surface of the outer protrusion of the U-shaped ring; the control subsystem of the device for automatic orientation of the wind turbine downwind contains control and blocking inputs, and the automatic orientation device itself further includes a program controller, a wind direction sensor made in the form of a selsyn, whose rotary rotor is kinematically connected with an air vane, and the stator is mounted on the top of the rod installed vertically on a rotary housing, and a converter for the angle of rotation of the selsyn rotor to a proportional DC voltage of varying polarity, consisting of two semiconductor rectifiers, each electrically connected on the alternating current side with those phases of the three-phase winding of the selsyn stator, in which, in the in-phase position of its rotor and stator, electromotive forces of equal magnitude but opposite in sign are induced, and on the DC side counter-sequentially with subsequent parallel connection of the converter output to one of the inputs of the software controller and to the control input of the control subsystem of the actuator zm, the blocking input of which is connected to one of the outputs of the software controller; electric anchor winches of the anchor system are each placed on a surface above a hollow cylindrical column in a cylindrical room, moreover, an unloaded branch of an anchor chain of a winch is placed in a cavity of a column, and a loaded branch of an anchor chain is passed through an opening in a surface platform from the side of the support tower and an inclined channel into the pontoon body, the lower hole of which is located in the mid-height part of its bead-face; the pontoon is divided into one central and equal-sized and peripheral compartments located around it, the number of which is equal to the number of side faces of the pontoon, each communicated by means of a radial peripheral pipeline equipped with an electromagnetic locking clinket, with a common annular pipeline divided by electromagnetic clinkets into equal sectors, the number of which corresponds to the number of side faces of the pontoon, and reported by means of radial receiving and cast diametrically symmetrically arranged pipes of wires, each equipped with an electromagnetic clinket, with corresponding outboard pontoon openings, moreover, on the annular pipeline at two diametrically opposite points, one high-performance ballast-roll pump is installed, the suction and discharge nozzles of which are integrated in series in the annular pipeline, and in the central compartment there is an auxiliary equipment of an electric generator and an annular pipeline with ballast-roll pumps and clinkets, and it has contact with a surface platform by means of a cylindrical shaft of communication, equipped with a cylindrical inlet platform located on the surface surface and adjacent to the support tower; the installation further comprises a tracking system for automatically controlling the draft depth of the semi-submersible platform, including electrical actuators in the form of electric drives of ballast-roll pumps and electromagnetic clinkets, their control subsystems, a program controller, a draft depth sensor for the semi-submersible platform, a telemetry remote control and control channel containing a television antenna and a transmitting and receiving device, a wind speed sensor, made in the form of selsyn, whose rotor rotor is kinematically connected with a freely sagging plate made of light material, and the stator is rigidly fixed to the console attached to the rod of the wind direction sensor, and a rotary angle transducer of the selsyn rotor connected to one of the inputs of the program controller by its output, the other inputs of which are connected to the outputs of the sinking depth sensor of the platform and the telemetry channel of the remote control and control, and the outputs to the inputs of the control subsystems of ballast-roll pumps and electric omagnitnymi klinketami; a tracking system for automatically leveling the roll of a semi-submersible platform, containing electric actuators in the form of ballast-roll pumps and electromagnetic clinkets, their control subsystems, a program controller, a telemetry channel for remote control and monitoring, roll sensors of a semi-submersible platform with angle-converters of selsyn sensors, the number of which equal to half the number of side faces of the pontoon, each made in the form of a massive pendulum suspended freely from the shaft ro selsin torus, which in the tilted position of the semi-submersible platform on one of the mutually opposite side faces of the pontoon is deflected respectively in one direction or another from the in-phase position of the selsin rotor relative to its stator, whose casing is rigidly fixed to the ceiling of the central compartment of the pontoon, and the three-phase winding is electrically connected through selsyn rotation angle converter with the corresponding input of the software controller, the outputs of which are connected to the inputs of the remote telemetry channel control and monitoring and control subsystems of ballast-roll pumps and electromagnetic clinkets, while the heelsail sensors are mounted on the top of the central compartment in such a way that the axes of their rotors form angles with each other, set from a ratio of 360 ° to the number of sides of the sides of the pontoon; tracking system for automatic control of lengths of etched anchor chains, containing electric actuators in the form of electric drives of anchor winches, their control subsystems, program controller, echo sounder, wind direction and water flow sensors, wind speed and water flow sensors, traction force sensors on anchor chains, sensors lengths of etched anchor chains and a telemetry channel for remote control and monitoring, while the inputs of the software controller are electrically connected to the outputs of the indicated holes and sensors, and the outputs are with the inputs of the subsystems for controlling anchor winches and the input of the telemetry channel; moreover, the underwater power cable is connected to the electric generator by means of an intermediate flexible power cable laid from the bottom of the pontoon in a vertical pipe passing through the pontoon to the surface surface and through it, and from the side of the latter the cable is laid on the drum of an electric winch mounted on the surface of the surface in a closed a cylindrical shape and equipped with an automatic tension control system for an intermediate power flexible cable containing an actuator in the form the electric drive of the cable winch mentioned, the control subsystem of this electric drive, a pulling force sensor on the intermediate power flexible cable mounted on the winch and connected to its drum, and electrically connected to the input of the actuator control subsystem, and an etched length intermediate cable flexible cable mounted on the cable shaft winches and connected to the input of the software controller, and the system of protection against storm winds of the installation additionally contains a block program for turning the wind turbine’s main body in the leeward position, containing a program controller connected by its inputs to the wind speed sensor, the wind turbine speed sensor and its blade position sensor, and the outputs to the input of the control subsystem of the wind turbine rotational actuator, and the block program for immersing the semi-immersed platform to the maximum upset depth containing the aforementioned system for automatically adjusting the upset depth of a semi-submersible platform, as well as a speed sensor and the position of the blades of the wind turbine connected to the input of the software controller of this system.