[发明专利]具有改善的安全特征的风力涡轮机

说明书

风力涡轮机包括风驱动的能够围绕中心轴线旋转的涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮具有帆翼，该帆翼捕集风并使涡轮机叶轮旋转。固定装置和固定绳被附接至涡轮机叶轮，以防止风力涡轮机响应于高风状况而倾倒。一组飘带在一端被附接至轮辐并且包括自由端部，其中自由端部被设置在当涡轮机叶轮旋转时在两个相邻的轮辐之间限定出的空间中。滑接部以可移除并可滑动的方式被附接至主固定绳，次级固定绳被附接至滑接部和次级固定装置；以及，下降绳被可移除地附接至次级固定装置，该次级固定装置被构造成将固定装置降下至主固定装置，以使得滑接部、次级固定绳和次级固定装置被构造成对主固定装置提供固定支撑结构。

技术领域

本发明涉及一种用于响应于大气风的移动而进行发电的风力涡轮机组件，以及涉及避免撞击系统和固定支撑结构的额外的安全特征。

背景技术

出于从地面泵送水和用于发电的目的，风车已被使用了许多代。风车的基本优点在于，风车使用大气风的动力来使具有径向延伸的叶片的轮旋转。这种旋转运动可被转化为各种有用的用途。例如，呈安装在塔上的螺旋桨的形式的风力涡轮机被安置在风稳定而普遍的地区，并且风力涡轮机被用来发电。

传统的风力涡轮机的叶片非常大并由昂贵的刚性材料制成，并且叶片被构造成使叶片从中心毂部径向地延伸，而在叶片的外部末端处没有额外的支撑件。传统的风力涡轮机叶片以高转速旋转并且必须承受由叶片的快速旋转产生的离心力以及由风施加到叶片的悬臂弯曲力。因为叶片的外部部分以非常高的速度运动并且与强风相接，所以叶片越大就一定越坚固，而叶片也变得更昂贵。因此，对于叶片的长度和宽度是有实际限制的。

另一类型的风力涡轮机是具有由织物构成的帆翼的风力涡轮机，该帆翼是上文所述的传统的风力涡轮机的刚性叶片的替代品。例如第4,330,714号、第4,350,895号和第4,729,716号美国专利公开了使用布质的“帆”的风力涡轮机，该布质的帆对风进行捕集。风力涡轮机的叶片由重量更轻的材料形成。

另一类型的风力涡轮机具有刚性的螺旋桨，该螺旋桨呈现出被刚性地安装至支撑螺旋桨的外端部的圆周轮缘，如第1,233,232号和第6,064,123号美国专利所示的。

上文所引用的专利中的风力涡轮机中的某些被构造成具有外轮缘，该外轮缘围绕涡轮机叶轮周向地延伸。橡胶轮胎被安置就位成与外轮缘接合，以使得橡胶轮胎进行旋转，其中被驱动的橡胶轮胎使发电机的转子进行旋转。因此，风力涡轮机的旋转被用于发电。在美国专利8,109,727、7,825,532、8,134,251、8,164,212、8,178,993、8,487,471、8,174,142、8,258,645、8,373,298、8,466,577和美国专利申请公布文本2014/40271183以及2014/0265344中示出了其它的设计，上述美国专利和美国专利申请公布文本的全部内容通过引用的方式被完全并入本文。

现有技术的风力涡轮机被安装在立式的塔上，并且塔在其基部通过将塔安装在地下或安装在某些其它稳固的平台上而被支撑。当风力涡轮机在迎面的强风与涡轮机叶轮的成角度的叶片相接的情况下处于运行时，相当大的纵向力从涡轮机叶轮的叶片被传递至塔的上部部分，从而趋于使塔倾侧。这种水平的倾侧力通常远大于与涡轮机叶轮的叶片的成角度的表面相接并致使涡轮机叶轮进行旋转的周向风力。该纵向力要求用于风力涡轮机的塔要非常坚固以避免倾倒。

同时，已在风稳定而普遍的开阔的陆地地区中使用风力涡轮机，最适于在风力涡轮机螺旋桨叶片上捕集风的陆地地区通常远离对电力需求高的地区。因此，需要通过导电线缆来将电力长距离地传输至有需求的地区。

在较大的水体上方，尤其是在大洋的上方产生的风不会遇到使风速趋于降低的山、建筑物和大陆的植被。风的湍流在水面上方通常比在陆地上方小。这可能是因为在不同的高度之间在陆地上方比在水体上方具有更大的温度变化，这显然是因为与陆地相比阳光被更多地吸收进水中，并且对于类似的条件，陆地的表面比水的表面变得更暖并辐射更多的热量。