具体实施方式

在上文中引入并且在下文中更详细地讨论的各种概念可按多种方式中的任何实施，因为，所描述的概念不限于任何特定实施方式。具体的实施和应用的示例主要地出于图示目的提供。

公开了浮动风力涡轮，所述浮动风力涡轮与当前的底部固定或浮动支承技术比较，在每MW的基础上更便宜几倍。所公开的风力涡轮的优点包括：所述风力涡轮可比当前技术更轻几倍(例如，四至十倍)，并且，所述风力涡轮可具有比当前技术更浅得多的吃水深度，从而实现在码头边构建并且在浅港口(其要求轻微的码头加固或不要求码头加固，并且，不要求重型起重机，也不要求特殊安置船舶)中下水，并且，在资本开支上大大地节省。与轻的重量相关联的薄金属提供在制造方面的很大的优点，因为，它们可弯曲并且与现有的公共制备装备联结。因此，不同于在进行数十亿美元的制造和运输升级以前不可在美国建造的现有的近海涡轮，所公开的发明可无延迟地制造，从而导致许多美国工作。另外，不同于任何现有或计划的近海涡轮，所公开的发明适合于通过进行小船拖拉并且迅速地连接到系泊缆线和电缆来快速地安置。这变更维护局面，因为，在涡轮被破坏时或起因于改装，置换件可首先被安置(其中，仅有1天停机时间)，并且，被破坏的单元可在空闲时返回到港口以便进行修理，其中，资源更多，并且，日常成本更低。另外的优点包括：风力涡轮可具有比现有技术更少的可磨损部件，并且，可磨损部件中的剩余的一些可位于海平面附近而非中心位置的上面，其中，它们更容易得多地被维护，从而在操作成本和维护成本上节省。例如，齿轮装置和发电机不需要就位于转子轴线附近或转子轴线处。另外的优点包括：不需要机舱，或机舱不需要回转，塔架不需要为细长的(因此是重的)，并且，与当前浮动技术的巨大压舱物(ballast)比较，几乎不或完全不需要压舱物。

简而言之，一旦涡轮可通过在锚处摇摆来迎风取向，许多昂贵特征就可避免。机舱不需要回转，塔架不需要为细长的，并且，齿轮装置/发电机不需要就位于转子轴线处。这些因素允许重量减轻并且降低到甲板水平，从而导致降低的浮动要求。

与现有的近海涡轮比较，本公开的风力涡轮也可使用更便宜的发电机，并且，在实施例中，省略机舱偏航系统和/或齿轮箱。

一个实施例是一种风力涡轮，该风力涡轮(i)包括：a)多个浮动件和使多个浮动件互连的一个或多个连接器；b)多个塔架，其连接到多个浮动件；以及c)涡轮转子，其包括毂和多个叶片，在结构上由多个塔架支承，涡轮转子联接到电力发电机；以及(ii)(a)具有至少大约1MW的额定容量和每1MW的额定容量小于大约1米的吃水深度和/或(b)具有至少30000kg的质量和小于叶片的长度的大约六分之一的吃水深度。

另外的实施例是一种风力涡轮，该风力涡轮包括：a)多个浮动件和使多个浮动件互连的一个或多个连接器；b)多个塔架，其连接到多个浮动件；以及c)涡轮转子，其包括毂和多个叶片，在结构上由多个塔架支承，涡轮转子联接到电力发电机。

另外的实施例是一种风力涡轮，该风力涡轮包括：轴；毂，其具有连接到毂的叶片，毂可旋转地连接到的轴，多个塔架，其汇聚到轴并且在结构上支承轴，并且，毂联接到电力发电机。

如本文中所使用的，“联接”到电力发电机的毂指允许使毂的旋转能转换成驱动电力发电机的轴的旋转能的联接件。在实施例中，该联接件通过使用包括固定地连接到毂的滑轮、带、第一直径的滑轮、连接到驱动电力发电机的轴的第二直径的鼓状物(drum)的机械驱动系统来实现，第一直径大于第二直径(例如、15:1至40:1)。

另外的实施例是一种风力涡轮，其中，在浮动时，风力涡轮具有位于水下方的部分，并且，水下部分具有小于风力涡轮的总重量的50%的不包括绳索和锚的重量的重量。

在一些实施例中，风力涡轮在浮动时具有位于水下方的部分，并且，水下部分具有小于风力涡轮的总重量的50%的不包括绳索和锚的重量的重量。

在一些实施例中，风力涡轮的叶片形成系统重量的20%以上，不包括绳索和锚的重量。

在一些实施例中，涡轮具有小于35*(风力涡轮的以MW为单位的额定容量)^1.5的以公吨(MT)为单位的重量。

在一些实施例中，风力涡轮具有至少大约500kW、至少大约1MW、至少大约2MW、至少5MW或至少大约10MW的额定容量。在其它实施例中，风力涡轮具有大约500kW至大约20MW的额定容量。在这些实施例的方面中，风力涡轮具有每1MW的额定容量小于大约1米、每1MW的额定容量小于大约2米或每1MW额定容量小于大约50cm的吃水深度。

如本文中所使用的，“额定容量”指风力涡轮的预期的满载持续输出。

在一些实施例中，风力涡轮具有每1MW的额定容量小于大约1米、每1MW的额定容量小于大约2米或每1MW额定容量小于大约50cm的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮进一步包括轴，并且，毂可旋转地连接到轴。在风力涡轮的操作期间(即，典型地，在风速率至少是切入速率时)，毂(其具有附接到其的叶片)围绕轴旋转，轴在结构上由多个塔架支承。

本文中所描述的风力涡轮与常规浮动风力涡轮比较而具有浅的吃水深度。如本文中所使用的，“吃水深度”指除了非漂浮材料(诸如，例如功率缆索、(多个)系泊缆线或具有用以允许水将管填充达一定的填充水平的开口的管)以外的位于水位下方的在浮动于近海时并且在不存在相当大的风(即，小于5mph)的情况下的风力涡轮的最低点。因而，出于图示目的，如果风力涡轮结构具有在水位下方50米竖直地延伸并且由此也在所有浮动件下方竖直地延伸的固体金属杆，则这并非意味着该风力涡轮的吃水深度是50米。典型地，风力涡轮的吃水深度是这样的深度：在该深度上方，找到沉没的漂浮体积的90%。

在一些实施例中，风力涡轮具有至少大约30000kg、至少大约100000kg、至少大约250000kg、至少大约500000kg或至少大约1000000kg的质量；以及小于叶片的长度的大约六分之一、七分之一、八分之一或九分之一的吃水深度。在该实施例的方面中，吃水深度小于叶片的长度的大约九分之一。

在一些实施例中，风力涡轮具有小于叶片的长度的大约六分之一、八分之一、九分之一或十分之一的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮具有小于15米、小于10米、小于8米、小于6米、小于5米、小于3米或小于2米的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮包括多个浮动件，所述多个浮动件间隔开，从而限定浮动件之间的面积A，叶片具有长度L，并且，L/√A小于大约3。面积A在位于吃水线处的平面上测量，面积A的顶点由位于该平面上的浮动件的形心提供。

在一些实施例中，风力涡轮包括多个浮动件，所述多个浮动件间隔开，从而限定浮动件之间的面积A，叶片具有长度L，并且，L/√A处于大约1与大约3之间。

在一些实施例中，风力涡轮包括多个浮动件，所述多个浮动件间隔开，从而限定浮动件之间的面积A，叶片具有长度L，并且，L/√A处于大约1与大约2.5之间。

在一些实施例中，风力涡轮具有包括从梁和桁架选择的一个或多个刚性连接器的位于多个浮动件之间的连接件。

在一些实施例中，位于多个浮动件之间的连接件包括受拉缆索。

在一些实施例中，多个浮动件中的至少两个浮动件刚性地连接。在该实施例的方面中，位于与由浮动件形成的布置的形心大致相反的位置中的浮动件与刚性连接器连接。

刚性连接器可为但不限于梁和桁架。可使用呈各种各样的形状的各种各样的材料。典型地，对于涡轮的海水应用，暴露于海水的风力涡轮的材料将选取成耐腐蚀或必须被涂漆。可在市场上获得这样的材料。

在一些实施例中，多个浮动件中的至少三个浮动件刚性地连接。

在一些实施例中，多个浮动件中的至少四个浮动件刚性地连接。

虽然风力涡轮的浮动件的数量不受限制，但大量(例如，超过10个)浮动件是不那么高效的。在一些实施例中，根据前述权利要求中的任一项所述的风力涡轮，其中，多个浮动件是2至10个浮动件。

如本文中所提到的，“浮动件”为整个风力涡轮提供所要求的浮力的至少5%。如果该浮动件提供较小的浮力，则该浮动件不被认为是“浮动件”。浮动件的形状不限于特定形状；然而，更典型的浮动件具有包括圆柱形或锥形形状的形状，例如，双截锥体(例如，双锥形)、单侧截顶双截锥体(例如，单侧截顶双锥形)或双侧截顶双截锥体(例如，截顶双锥形)。另外，典型地，浮动件具有如下的大致等轴的几何结构：其中，宽度(在吃水线处)并非远远小于总渗透深度或吃水深度，也并非远远更大(平坦驳船在结构上是低效的)。

在一些实施例中，多个浮动件包括大致双锥形的浮动件。

在一些实施例中，大致双锥形的浮动件包括具有截顶顶部的顶点朝上式顶部锥形件和在顶点朝上式顶部锥形件下方连接的顶点朝下式底部锥形件。

在一些实施例中，顶点朝下式底部锥形件被截顶以减小吃水深度。截顶件可被牢固地封盖，或截顶件可保持开放以使内压局部地相等(其中，空气可由隔膜或囊捕集)，或出于安装舵或集水管的目的，截顶件可保持开放。

在一些实施例中，多个浮动件是圆柱形表面穿孔浮动件，并且，浮动件具有小于其直径的一半的吃水深度。

在一些实施例中，多个浮动件适于提供用于风力涡轮的重量所要求的浮力的大约120%至大约300%的最大浮力。

在一些实施例中，涡轮转子定位成使得叶片在多个塔架中的以下的至少两个塔架之间旋转：以将塔架结构加强的方式从两端支承固定轴的至少一个逆风塔架和至少一个顺风塔架。在该实施例的方面中，风力涡轮不具有机舱。

在一些实施例中，多个塔架中的每个塔架连接在浮动件的顶部上。

在一些实施例中，在风力涡轮未操作时，风力涡轮以大于大约0.2Hz的垂荡频率(heave frequency,有时也称为起伏频率)为特性。

在一些实施例中，风力涡轮具有多于1000000kg的质量。

在一些实施例中，风力涡轮不具有机舱。

在一些实施例中，风力涡轮正浮动。

在一些实施例中，电力发电机安装于连接到一个或多个连接器的结构支承件上。

在一些实施例中，在风力涡轮正浮动于水上时，电力发电机定位成比涡轮转子更接近水位。

在一些实施例中，涡轮转子利用包括保持带的滑轮的联接件来联接到电力发电机，滑轮连接到涡轮转子，以随着涡轮转子的旋转而旋转，并且，带连接到驱动电力发电机的轴。

在一些实施例中，滑轮具有为叶片的长度的大约10%至大约30%的直径。

在一些实施例中，滑轮具有为涡轮转子的直径的大约5%至大约40%的直径。

在一些实施例中，风力涡轮进一步包括联接到电力发电机的齿轮箱。

在一些实施例中，在浮动时，风力涡轮被系泊，以便允许多个浮动件和塔架作为一体偏航，以使涡轮转子顶风取向。

在一些实施例中，在浮动时，风力涡轮适于允许多个塔架偏航以使涡轮转子顶风取向。

在一些实施例中，风力涡轮包括系泊缆索，系泊缆索的下端附接到水下系泊点，在处于张力下时，系泊缆索从水下系泊点指向毂或指向距毂的这样的距离内的空间中的点，即该距离小于叶片的长度的大约20%。

在一些实施例中，在处于张力下时，系泊缆索具有大约0.5:1至大约3:1的斜率。在该实施例的方面中，系泊缆索具有大约1.5:1的斜率。

在一些实施例中，系泊缆索附接到水下系泊点并且附接到转子轴。

在一些实施例中，系泊缆索通过支座结构浮动或保持在塔架的迎风面处。

在一些实施例中，系泊缆索不附接到转子轴。

在一些实施例中，涡轮转子的偏航是整个风力涡轮的移动的结果。

在一些实施例中，该塔架是格构式(lattice)塔架。

在一些实施例中，风力涡轮包括多个浮动件，其中，多个浮动件包括以大约30米至大约60米的距离构造成正方形布置的四个浮动件，多个塔架包括四个格构式塔架，四个格构式塔架中的每个附接到四个浮动件中的一个的顶部，四个格构式塔架向上倾斜，以在结构上支承固定转子轴，每一对对角地相对的浮动件刚性地连接。

在一些实施例中，风力涡轮包括多个浮动件，其中，多个浮动件包括具有大约36米至大约72米的在四个浮动件中的任何两个之间的距离的四个浮动件，多个塔架包括四个格构式塔架，四个格构式塔架中的每个附接到四个浮动件中的一个的顶部，四个格构式塔架向上倾斜，以在结构上支承固定转子轴，每一对对角地相对的浮动件刚性地连接。

在一些实施例中，风力涡轮包括：a)四个刚性地互连的浮动件，其构造成具有大约144米至大约288米的周长的矩形布置；b)涡轮转子，其包括毂和多个叶片，每个叶片具有大约70米与130米之间的长度；c)四个格构式塔架，四个浮动件中的每个在结构上在顶部上连接到四个格构式塔架中的一个，四个格构式塔架向上倾斜，以在结构上支承大致定位于矩形布置的形心上方的涡轮转子；d)滑轮，其连接到涡轮转子，以随着涡轮转子的旋转而旋转，滑轮保持联接到电力发电机的轴的带，滑轮具有大约10米至40米的直径；电力发电机安装成比涡轮转子更接近浮动件。

在一些实施例中，风力涡轮具有至少10MW的额定容量和小于大约5米的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮(i)包括：a)多个浮动件和使多个浮动件互连的一个或多个连接器；b)多个塔架，其连接到多个浮动件；c)涡轮转子，其包括毂和多个叶片，在结构上由多个塔架支承，涡轮转子联接到电力发电机；以及d)系泊缆索，其附接到水下系泊点，在处于张力下时，系泊缆索从水下系泊点指向毂或指向距毂的这样的距离内的空间中的点，该距离小于涡轮转子的直径的大约15%，并且具有大约0.5:1至大约3:1的斜率。

在一些实施例中，风力涡轮包括系泊缆索，并且，系泊缆索附接于转子轴处，塔架位于转子轴附近，或支座结构位于水表面上方或下方。

在实施例中，风力涡轮包括附接到支座结构的系泊缆索。在该实施例的方面中，支座结构越过限定于浮动件之间的区域延伸。

在一些实施例中，沿着系泊缆索的上部长度的位置在毂的高度的40%下方的位置处连接到风力涡轮。如本文中所使用的，“系泊缆索被连接”指适于在风力涡轮的操作期间期望的风力的连接。

在一些实施例中，系泊缆索附接到水下系泊点并且附接到毂。

在一些实施例中，系泊缆索由支座结构保持在底座的迎风面处。

在一些实施例中，系泊缆索(i)不附接到毂，和/或(ii)附接到风力涡轮的处于10m的水位内的结构。

在一些实施例中，涡轮转子的偏航是整个风力涡轮的移动的结果。

在一些实施例中，风力涡轮具有至少大约1MW的额定容量和每1MW的额定容量小于大约1米的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮以在系泊缆线已被移除时的超过0.2Hz的在垂荡方面的固有频率为特性。

在一些实施例中，由风力涡轮生成的电功率用于在附近的浮动设备处生产氨、氢、液体燃料、经还原金属或蒸馏水。

在一些实施例中，风力涡轮包括受控制的斜率的单个系泊缆索，以防止风所引起的变桨，同时容许随着潮汐而上升，并且偏航以随风前进。

在一些实施例中，风力涡轮包括第一系泊缆索和第二系泊缆索，两个系泊缆索沿着其底部长度在单个水下系泊点处在水下附接，第一系泊缆索沿着其顶部长度在第一连接点处附接到第一支座结构，第二系泊缆索沿着其顶部长度在第二连接点处附接到第二支座结构，转子在水位处竖直地定位于转子点上方，并且，转子点位于由第一水下系泊点和第一连接点限定的第一线与由第二水下系泊点和第二连接点限定的第二线之间。在该实施例的方面，第一支座结构和第二支座结构是相同结构。在另外的方面，第一系泊缆索和/或第二系泊缆索可在其长度方面受控制，并且，对长度进行控制改变风力涡轮偏航。

在一些实施例中，风力涡轮包括单个系泊绳索，其中，系泊绳索是中性漂浮合成绳索以防止悬链线下垂和依从性。

另一系泊选择是使用固定就位于该表面处的浮筒和使涡轮支座连接到该固定点的旋转连接件，其中，该连接件具有倾斜或歪斜自由，以随着风力涡轮由于例如波浪上升而朝上和朝下移动。例如，歪斜管或具有带轮的滑架的杆(诸如，位于转子中心处或转子中心附近的杆或管正位点)提供适当的系泊力方向。

在一些实施例中，风力涡轮基本上不具有压舱物。

在一些实施例中，风力涡轮进一步包括位于由滑轮承载的带上的一个或多个压力轮，以容许减小带张力，而不引起滑动。

在一些实施例中，风力涡轮进一步包括水源，该水源被控制成允许被驱动的滑轮在过载期间淹水，以防止滑动破坏。

在一些实施例中，涡轮转子具有转子轴，转子轴延伸通过在结构上在转子轴的两端处由塔架支承的毂。

在一些实施例中，至少一个塔架顺风，并且，一个塔架逆风。

另外的实施例是吃水深度浅、不带有机舱的宽-底座式浮动风力涡轮，该浮动风力涡轮由适当地倾斜的防变桨系泊缆线紧固，并且利用递升式(step-up,有时也称为步进式)带驱动器来将功率传送到底座。

另外的实施例是一种浮动风力涡轮，该浮动风力涡轮利用刚性互连件来支承于至少三个大致等轴的浮动件上，其中，在无风条件下，吃水深度小于浮动件直径或当量直径(D-浮动件或sqrt(A-浮动件))的1.0倍，其中，A-浮动件在吃水线处测量。

另外的实施例是一种浮动风力涡轮，该浮动风力涡轮具有转子的逆风处的至少一个塔架支柱、转子的顺风处的至少一个塔架支柱，其中，每个塔架支柱被支承于截然不同的等轴浮动件上，其中，支柱支承式浮动件具有小于1.0sqrt(A-浮动件)的无风吃水深度。在该实施例的方面中，风力涡轮不具有机舱。

在一些实施例中，来自单个固定系泊点的一个或多个相等高度角(equal-altitude-angle,有时也称为等仰角)的系泊缆线具有指准转子中心附近的平均方向。在这些实施例的方面，一个或多个系泊缆线在从水表面起的毂高的1/3内连接到涡轮结构。

在一些实施例中，经由将系泊力方向约束成指准转子的倾斜的低摩擦接口来使风力涡轮系泊到重SPM表面浮筒。

众所周知的用于绳索和电缆的快速连接技术可用于容许浮动涡轮在数小时内换出，以便在港口中便利地并且安全地进行维护，而不使发电中断。

在一些实施例中，风力涡轮具有小于以MW为单位的额定容量的平方根的三倍的以米为单位的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮具有小于额定容量的平方根的2.5倍的吃水深度。

在一些实施例中，风力涡轮具有小于额定容量的平方根的2.0倍的吃水深度。

另外的实施例是具有小于2*sqrt(额定容量)的吃水深度的浮动涡轮，该浮动涡轮具有支座逆风压舱物系统，支座逆风压舱物系统包括至浮动底座的撑杆和至塔架的顶部的一个或多个拉伸元件，从而支承贮水容器(例如，诸如织物囊或竖直薄壁封盖式钢管或锥形件)。

另外的实施例是具有超过0.1MW的额定功率的风力涡轮，风力涡轮具有大于0.3*(1/MW)^0.25的在垂荡方面的固有频率(赫兹)。

在一些实施例中，风力涡轮具有超过0.1MW的额定功率和大于0.3*(1/MW)^0.25的在垂荡方面的固有频率(赫兹)。

另外的实施例是一种浮动风力涡轮，该浮动风力涡轮包括转子，但不包括机舱，包括转子的逆风处的至少一个支承塔架和转子的顺风处的至少一个支承塔架。

另外的实施例是一种风力涡轮，该风力涡轮包括刚性地连接以形成浮动岛的多个低吃水深度浮动件，其中，浮动岛具有承载支承涡轮转子的伸展支柱式塔架的宽度。在该实施例的方面，风力涡轮具有不指向转子中心的来自单个系泊点的单个系泊绳索。

另外的实施例是一种风力涡轮，该风力涡轮具有带有伸展底座塔架的轻的多浮动件的浅吃水深度的平台和涡轮的逆风处的绳索连接点。在该实施例的方面，风力涡轮进一步包括罐，罐利用从支座到塔架的顶部的拉伸部件(例如，绳索)来以压缩强度连接到支座。在该实施例的方面，罐可通过泵来填充或清空或通过将在开放底部式水柱上方的空气(可能与使罐中的水位升高和降低的波压有关)移除或注入来填充或清空。

如果单个系泊绳索或多个系泊绳索附接到浮动岛的下侧中心，则典型地将不发生涡轮的风偏航(自动指准)。并且，可能需要压舱物。但是，岛可例如借助于推进器推力器来旋转。

如果来自单个系泊点的双系泊绳索附接到岛上的两个点，则岛将始终‘面向’系泊点。仍然可能需要可调整的压舱物。但是，如果波浪对涡轮位置造成影响，则它可能并非准确地面向风。于是，岛取向可通过调整两个缆索的长度来变更成精确地面向风。

多缆线系泊也可防止岛旋转。即，多个缆线针对多个附接点。可存在来自三个锚的三个稍微松弛的绳索，并且，风将绷紧一个或两个。(或可存在来自位于岛周围的点的多个重悬链线式链。)如果绳索不指向转子，则可能需要压舱物或可能不需要压舱物。为了调整偏航以维持涡轮与风的对准，任一系泊绳索附接点可位于通过马达来在岛周围移动的滑架上，从而实际上使岛相对于锚旋转。或者，塔架可就位于轮上(如陆地实施例那样)，因此，塔架可通过马达来在位于岛上的圆轨上旋转。任何压舱物还将必须与塔架一起旋转。

所公开的风力涡轮的示例性的实施例和方面进一步是：(1)系泊系统；(2)从转子到发电机的机械驱动系统；(3)重量轻的管状毂和轴；(4)用于转子转动的滚针轴承；(5)用于叶片变桨的滚针轴承；(6)不具有电动致动器或液压致动器的快速叶片变桨机构；(7)分岔到宽底座的格构式塔架；(8)在未耕种的土地上的无起重机式架设；随后使空气-垫下水到浅水中；(9)多功能涡轮浮动件；以及(10)波浪驱动的在水中的谐振运动的控制，并且在下文中描述。所提出的尺寸涉及如针对DTU(丹麦技术大学)参考涡轮来设计的10MW转子。

风力涡轮的这些实施例和方面也可在陆地上为有利的。例如，上文的(3)、(4)、(5)以及(6)。如果陆地涡轮具有空间来将四个支柱安装到圆轨，则可采用(2)、(7)以及(8)。在陆地上进行的无起重机式架设(如下所述)也可为有利的。这样的实施例将不具有地基，具有更便宜并且容易地运输并架设的塔架、产生的更便宜的毂和轴以及更便宜且耐过载的带驱动器。

系泊系统，包括无缆索的系泊系统

使用指准转子中心的成角度的系泊力可提供许多优点。图1、图2、图3以及图4各自图示由具有连接到涡轮转子的固定轴的共线拉伸支撑件的系泊支座保持的沉没的系泊缆线。指准转子中心的成角度的系泊缆线可在转子中心处或在转子中心附近连接或稍微远离转子中心(例如，在吃水线下方30m与吃水线上方30m之间)连接。可例如利用两部分式缆线来实现预期效果，两部分式缆线连接到风力涡轮的包括下者的结构：浮动件、浮动件与任何系泊支座(其为塔架、涡轮转子以及发电机提供平台以使涡轮系泊)之间的连接器，以及从缆线连接点到位于转子中心附近的非旋转点的共线支撑件。虽然该斜率可变化，但大约1.5的斜率在经济上是有益的，并且提供距锚固点的距离与在要求额外的浮力的浮动涡轮上的下拉力之间的优良折衷。尽管大约0.5的斜率减少由于波浪上升而造成的前后浪涌运动，但要求更长得多的支座或使得缆索在空中自由地四处移动。

在单个系泊缆线的情况下，缆线的路径限定系泊力的方向和作用线。因此，系泊缆线典型地指准转子中心或指准转子中心附近。在SPM浮筒(单点系泊)的情况下，这典型地仅施加并非指准转子中心的水平力。为了矫正该缺陷，涡轮的连接点可附接到沿着倾斜轨道朝上和朝下滑行的位于SPM浮筒上的滑架。与轨道垂直的线是系泊力。因此，轨道可具有-0.67的斜率，于是，系泊力可具有-1/(-0.67)=1.5的斜率，从而指向转子中心。

图3提供浮动于水310上的在本文中描述的实施例的风力涡轮305(例如，图1或图2的浮动风力涡轮)的示意图。在该示意性横截面视图中，仅有两个浮动件312(在此，具有大致双截锥体形状(例如，在此，连接到底部锥形件的截顶顶部锥形件))。风力涡轮305包括系泊支座315，系泊支座315提供适合的支座距离，(即，距涡轮结构附接点(例如，滑动环320)的距离，在该处系泊缆线或缆索325保持或连接至(在此，通过对滑动环320开口的约束保持)系泊支座315、至风力涡轮305的固定轴330附近，大致在风力涡轮335的重心(cg)上方。327是将系泊力传送到转子轴(或其附近)的共线支撑件。327可为系泊缆索325的延续部分(即，从340延伸到330的一根单个缆索)。系泊缆线325的从系泊缆线保持或附接在此处的水下点340(例如，如果水为<300m深，则水下点340是浮筒或海床点)到附接点(例如，滑动环320)的斜率(在此，1.5:1(图示为升程3除以行程2))由系泊缆线325的从点340到点320的长度确定。对于水中的给定的深度的点340，系泊缆索的长度确定偏航半径(例如，在此图示为R _偏航=167m)。在系泊缆线325一直延伸到毂330(在此未图示，其中，具有滑动环的旋转接头将系泊力从缆索325输送到缆索327)时，典型地，系泊缆线的长度和支座距离选取成使得系泊缆线的斜率在附接点320下方和在附接点320上方几乎相同。图3进一步图示了水下浮筒340可由附接/锚固到海床350的三个或更多个(在此，三个)缆线或缆索345保持就位。在需要传送由风力涡轮生成的功率时，用于该传输的功率缆索355可沿着系泊支座315并且沿着系泊缆线325从大约系泊保持点320的位置放置并且附接到浮筒340，以然后抵达海床350。可任选地使用张力限制器360，以防止起因于移动的涡轮由于突然拉紧的系泊缆索而忽然停止的破坏。

图4图示针对图3中的风力涡轮的力向量，具体地系泊力F _系泊 、推力F _推力 、浮力F _浮力 以及重力F _重力 。将典型地需要针对任何浮动风力涡轮考虑这些力向量。如果Fb和Fg竖直地对准，则Fm必须指向Fb+Fg与Ft的交点。这将在如下的情况下无任何变桨地发生：在Ft小的情况下，Fm已经指向转子中心。

控制系泊缆线力角的最佳方式是采用中性漂浮缆线，其从锚固点笔直地传到涡轮附接点。(钢缆线或链将要求浮动件在小的张力下依然笔直。)如果存在冲撞于缆线上的水流，则可使用可自由地旋转的轻塑料护罩(流线型盖)，该护罩将与该流对准，从而将阻力削减到10分之一，或以便使倾向于使缆索移位并且弯曲的流力最小化。

不需要由向下延伸并且远离船体延伸的倾斜绳索产生倾斜系泊力。如果单点系泊(SPM)结构已设于水表面处，则该结构与涡轮的互相作用可经由非竖直附接引导件，因此，涡轮上的力具有期望的高度斜率(altitude slope)。例如，位于浮动件上的辊(其与位于涡轮结构上的歪斜杆互相作用或反之亦然)将产生指准在转子中心附近的系泊力。各种其它几何布置或连结布置也可用于在附接点处控制系泊力方向。

如果使用单角或双角系泊缆线(其为控制系泊力方向的容易的方式)，则必须考虑系泊缆线的长度。如果非常短(例如，10m)，则涡轮的垂荡将极大地改变缆线角。在连接到转子毂的情况下，这将不存在问题，但在连接到船体的情况下，这将意味着涡轮的某种程度的由风引起的变桨。例如，在浅水的情况下，短缆线的情况是用于上文中所提到的歪斜杆或等效物的优良应用。

通常，由于涡轮垂荡而导致的力向量变化通过使得缆线长于例如50m来最小化。但是，如果缆线最终非常长(在深水中)，则在在风向方面的转变时，涡轮必须围绕观察圆行进大的距离，因此，重新对准缓慢。另外，风力涡轮之间的距离将是大的，以确保风力涡轮在重新对准期间彼此不碰撞。因此，在水深时，优选的是，如图3中所显示的，使涡轮系泊到例如由三个汇聚锚缆线拴系于固定位置中的位于表面下的浮筒。这减小涡轮所行进的圆的半径(即，偏航半径)，然而，这增加额外的锚和浮筒的成本；并且，这在更大的区域上阻止捕鱼。因而，典型地，单缆线长度(附接到船体或系泊支座)将处于30m与300m之间，只有在较深的水中必需时才使用三缆线浮筒。

在其中风力涡轮包括系泊缆线的实施例中，所需要的额外的特征是“系泊缆线过载保险器(fuse)”和“防系泊缆线扭转”(特别地，与电功率缆索有关)(参见图示沿着系泊缆线的路径的部分定位的功率缆索355的图3)。

过载保险器

如果涡轮朝向锚或系泊点涌动，然后远离锚或系泊点涌动(起因于微风中的波浪)，则系泊过载保险器与笔直缆线的潜在的冲击破坏有关。缆线将变得松弛，然后，在涡轮使方向反转之后，缆线将突然变得笔直并且坚硬，从而导致高力冲击。这可能破坏缆线、破坏船体或松开锚。它是使用昂贵的弯曲的悬链线式链的原因之一。对于例如200MT的水平风推力，倾斜的系泊缆线将经历成比例的稳定张力(360MT)。锚和缆线可被设定大小成双重或三重的，以防它们随时间劣化。高冲击力可通过使用设定成期望的稳定张力(440MT)的大致120%的过载保险器来限制张力来减小或防止。

可反转力限制器(例如，图3中的张力限制器360)可为例如塌缩式缸内活塞，其与系泊缆索成直线地安置，并且在其安置深度处通过水压来保持压缩。例如，在100m深度处，管中的2.4m直径的活塞仅在以大约440MT的缆索力拉动的情况下将朝向开放端移动。该缆索力必须在活塞的一端上使流体静压力平衡，在另一端处减去水蒸气压力。等效地，可采用成捆的四个1.2m直径的管。吸收可能的涡轮动能所需要的位移是大约1m，其中，额外的2m对引导长的活塞有用。该管可为钢或混凝土，仅利用壁厚以防止由于外部压力而屈曲。活塞必须足够长或包括辊引导件，以防止倾倒/堵塞。腔室可由滚动膜或O型环密封件或唇形密封件密封。如果活塞的弹簧复位或泵可时常清除积聚的流体浸入，则可以容忍流体泄漏。注意到，如果该装置也可耗散所存储的能量，则力限制功能可增强。作为示例，移位的活塞所存储的能量可通过准许水进入到空的空间中来耗散。缓慢地将该水泵出将使该系统复位。

在安置于较深的水中时，这样的过载保险器可制作成具有较小的直径，例如，400m深度将仅仅允许1.2m直径。

实现过载熔断的另一方式是采用可再次使用的轴向地加载的屈曲杆。重要特性包括轴向地接近刚性，直到屈曲载荷，然后，在实质上恒定的力下轴向地缩短，直到发生弯曲失效为止。不同于基于线性弹簧的力限制器，不需要使用任何应变能能力来应对起作用的张力。所需要的材料的量(典型地小于500kg)通过使将存储的能量与棒的最大弯曲能相等来查明。(注意到，玻璃纤维是优选选择，因为，玻璃纤维不腐蚀，并且比任何金属存储每单位体积更多的能量。)尺寸被选择成使得屈曲杆在期望的保护负载下屈曲。采用一个或多个这样的棒的一个实用的方式是使棒与系泊缆索成直线地连接，然后使棒颠倒地翻转，因此，缆索张力使棒处于压缩。为了实现稳定性，缆索必须穿过位于棒端处的导眼。

如在此提出的屈曲杆可按实现期望的力特性的多种多样的方式使用。例如，在制作方形缆线的情况下，屈曲杆可安置为横向对角线，并且，该组件将在轴向对角线被拉伸时呈现屈曲后硬化。而且，将缆索或轴向弹簧放置成与这样的屈曲棒平行可限制其压缩或提供期望的恒定刚度。

防止缆索扭转

由于典型地，发电机旨在将电功率传送到位于海床上的功率缆索，因而扭转破坏是一问题。如果涡轮围绕其系泊用具摇摆，以跟随改变的风向，则存在如下的可能性：它可顺时针转动而不是逆时针转动(然而，这可能发生数天或数周)，并且最终破坏电缆。存在降低或排除缆索破坏的风险的若干可能的方式。例如，一个方法包括测量风速率并且确定或预测在风完全地切换方向(即，切换成将引起风力涡轮移动到与先前的方向相反的位置的风向)时的时间，其典型地提供非常小的风速度的时间窗。在该时间窗期间，施加小的偏压将引起涡轮沿任一个期望的指向(cw或ccw)旋转。该偏压可例如通过在风消逝时的预旋转(使用转子叶片的单独的桨距控制或利用几个小型船外马达来推动)来提供。备选地或另外，使用本文中所描述的风力涡轮来发电的方法包括：临时从发电中断，并且，在中断期间，使涡轮转子停放并且顺桨，以便实现最小推力，并且，使用一个或多个水推进器来使风力涡轮沿着观察圆沿所确定的方向(例如，通过包括追踪风力涡轮随时间围绕观察圆进行的移动的方法来确定)移动，以使整个浮动结构反扭转一周或两周。另一个选择是将旋转接头或滑动环(在该处，系泊缆线联结船体(例如，在系泊支座处))优选地安装于水位上方，以便容易接近并且以防止水浸入。为了维持系泊缆索和结织的(festooned)金属丝无扭转，重载推力轴承可支持系泊力，并且，缓慢、高转矩对准马达可用于使重载推力轴承相对于船体适当地旋转，以维持重载推力轴承无扭转。同一壳体可容纳适合于电流的电刷或汞滑动环。该壳体可为填充有油的，以抑制腐蚀或电弧形成。

不存在系泊用具和/或电缆的风力涡轮

原有的近海涡轮安装于就位于(浅)海床上或埋藏到(浅)海床中的地基上。浮动风力涡轮已偶尔部署于较深的水中，将高成本的塔架和地基能力更换成甚至更昂贵的系泊的浮动平台。另外，所有的当前的近海风力涡轮都用于生成电力，以便在岸上使用，从而采用昂贵的海底电缆和电网连接件来将功率递送到陆地。

备选地，可使用(a)省略锚和系泊缆索和/或(b)省略电连接件的浮动风力涡轮。虽然选择(a)和选择(b)可独立地使用，但一起使用两个选择是有利的。

通过提供大型水下‘站位维持’推力器(例如，大型水推进器)，尽管风压作用于转子上，浮动涡轮还是可保持固定位置。这样的装置必须抵抗大约150MT的非常大的转子风力，这要求该装置如下文中所解释的那样具有大直径。该装置必须也反抗较小(但潜在地离轴)波浪力：这要求某种程度的方向性，诸如推力转向导叶或定向推进器。因此，在一些实施例中，本文中所描述的风力涡轮具有一个或多个推力器。

在实施例中，本文中所公开的风力涡轮是一种站位维持浮动风力涡轮，该站位维持浮动风力涡轮具有一个或多个水推力器，该水推力器具有超过涡轮转子直径的15%的直径。

在涡轮位于一个固定位置处(并非正移动)的情况下，转子力和水推进器力具有相同幅度F。从风取得的功率与F*V_风成比例，并且，递送到水的功率与F*V_水成比例，其中，V_水是由推进器造成的流体运动。因而，功率损失的分数是(V_水/V_风)。

该速度比可从力平衡估计：

(ρ_风/2)*A_风*(V_风)²~(ρ_水/2)*A_水*(V_水)²，其中，ρ=密度，A=转子面积

这意味着(V_水/V_风)~sqrt[(ρ_风*A_风)/(ρ_水*A_水)]

对于每个转子，A与R²成比例，而sqrt(ρ_风/ρ_水)=0.035

因此，致力于站位维持的所生成的功率的分数是0.035*(R_风/R_水)。

如果R_水=R_风/6(例如，R_水=90m/6=15m)，则这意味着0.035*6=0.21或21%损失。较大的水推进器可将损失减小至大约15%或甚至大约10%。这可能对于常规的浅深度近海风场是成本低效的，但在水深更大得多(这将要求昂贵的系泊用具)时，该水推进器可为成本有效的。

如果不再产生电网连接的电力，则站位维持(这也意味着自推进)可为特别地有利的。如果风力可提供其它有价值的货品，则似乎有可能涡轮可被允许以最小的许可或计划在国际海域中工作，从而周期性地移动到存在最佳风的位置，并且还避开暴风雨。

可考虑各种已知的要求功率的过程，如使盐水纯化或使水裂解以捕获氢那样。但是，最具吸引力的高密度产品将是液体燃料或固体燃料。例如，电解氢和液化大气二氧化碳可被处理成合成气。可利用该前体来合成液态原油替代物(对塑料或燃料生产有用的e-原油(e-crude))，显然，每年从10MW电功率合成大约25000bbl的绿色燃料。液体产品的巨大优点是可拖拉囊可在一个月的进程内填充，并且，若干囊可每隔几个月拖拉到海岸。在实施例中，本文中所描述的风力涡轮不具有系泊用具而是具有用于站位维持的推进器，但风力涡轮包括或系泊在装置附近，用以使所生成的电力或轴功转换成化学能(例如，呈合成化合物的形式，诸如，液体燃料或固体燃料、氢或氨)或存储于深度处以等待以后膨胀的压缩气体。

氨是可从电解氢和大气氮合成的另一个有价值的产品(燃料和肥料两者)。氨可在合理的压力下液化，以便容易运输。

在其中浮动风力涡轮适于站位维持的实施例中，水推进器可被机械地提供动力(例如，通过从发电机轴到推进器轴的带)。然而，系泊力然后按需不再指向转子轴，以防止由于风推力而变桨。使推进器倾斜以提供该倾斜力将非常低效(推进器的推力将必须比水平风力更大得多)。为了使由风推力和水推力形成的倾覆力偶平衡，最简单的步骤是提供某种程度的逆风压舱物。例如，其中典型地附接有系泊缆线的支座的末梢位于120m高转子轴的前面大致80m，并且将利用225MT的重量(即，大约(6m)^3的水)平衡倾覆风力矩。7m直径并且在水上方6m高度加上在下方3m的保持水的钢或混凝土管提供该重量，或在风格外猛烈地推动的情况下提供甚至更大的重量。它可在任何时候都充分使用(在此情况下，在低风推力下，涡轮适度地变桨)，或它可通过泵或通过在波浪运动期间用阀调节空气进或出来在重量上调整以匹配条件。

浮动涡轮可本身保持就位，并且花费小于所产生的功率的20%来抵抗由于风力而导致的变桨。通过采取该设计选择，可避免锚固的开销(并且也可能避免租赁/许可的开销)。

机械驱动系统

常规风力涡轮转子围绕细长塔架旋转，以与风对准，其中它的齿轮传动装置和发电机位于包封的机舱中。如本文中所描述的不具有机舱的风力涡轮可使整个塔架及其浮动件偏航，以使转子取向(塔架可为宽广的，以便高效地连接到浮动件)，并且，发电机可放置于典型地受保护免受水的结构支承件上。在这些情况下，增大速率的机械功率传输装置可在没有在常规设计中接近转子轴线的由机舱容纳的昂贵并且不可靠的构件的复杂齿轮箱的情况下给发电机提供功率。

在实施例中，本文中所描述的风力涡轮包括机械传输装置，该机械传输装置包括连接到涡轮转子的大直径滑轮、由滑轮承载的带以及机械地联接到电力发电机的轴的小直径滑轮(或带鼓状物)。如果输入齿轮或滑轮可为大直径的，则机械传输装置可被减轻重量，并且，其级减少。可使用例如在直径上处于15m与40m之间的远远大于任何常规机舱的滑轮或齿轮，(参见例如图1、图2以及图5)。

图5显示风力涡轮(例如，图1或图2的风力涡轮)的顶部部分500。仅图示了四个格构式塔架505的顶部部分，其中，两个塔架支承固定管状轴的每一端。带滑轮510(在此，例如，在直径上为30m)由来自旋转毂520的多个金属丝辐条515支撑并且驱动。除了旋转毂520和带滑轮510之外，涡轮转子包括：三个叶片525(每个仅显示它连接到毂520的位置)；用于单独的叶片变桨的三个叶片环形齿轮530(每个叶片一个)，其与分节段式叶片回转环构成整体；叶片变桨输入伞形齿轮535和叶片变桨反转齿轮540，其驱动反向旋转的功率轴，以使每个叶片变桨；叶片变桨空气离合器550，其使任一个功率轴连接到其变桨驱动小齿轮；以及大型伞形齿轮555，其固定到延伸通过毂520的膛孔的非旋转转子轴560。滑轮510承载硬质不锈钢驱动条565(即，带的示例；未显示迎风护罩)。反转齿轮540位于叶片变桨输入伞形齿轮535的顶部上。

对于具有高额定容量并且因此具有大的涡轮转子直径(例如，基本上大于30米(例如，80m至250m)的直径)的风力涡轮，将齿轮、滑轮或磁体/线圈安置于叶片末梢附近是不经济的。

将制造的简单的带(或驱动器)是这样的301不锈钢全硬质钢带，其被焊接，然后沿着浅斜切部被磨削，以制作连续带。与先前的段落一致，相当轻的大型滑轮(例如，在直径上为大约30m)将对带进行驱动，带将使位于发电机上的较小直径(例如，1m)的鼓状物以明显加速(例如，30:1)转动。适当地对准的硬质钢带被认为是极其高效的，并且，该系统的成本被规划为非常低的。该系统必须被设定大小成使得围绕小鼓状物弯曲和在松弛侧与绷紧侧之间的张力差的组合不引起疲劳。这可使用应用于大约1mm厚度和2m宽度的全硬质301不锈钢的古德曼规则(Goodman rule)来确定。

在发电机锁住并且带在该鼓状物上滑动的情况下，它将升温并且减少其硬韧度(hard temper)。只要带维持移动以分配热输入，瞬间滑动就不应当如此造成破坏；并且，可通过立即淹水来防止急剧加热。水是冷却剂，但更重要的是，作为润滑膜，水将准许带几乎不发热地滑动。在实施例中，风力涡轮包括水源，出于冷却目的和润滑目的，水源可被控制成使得带与水接触。

问题之一是通过摩擦来传送转矩，而不需要高的带张力。这在摩擦系数适当的情况下是可能的，但始终存在数月的使用可能对表面进行磨光并且减小摩擦系数的风险。一解决方案是夹送辊，然而，还可在带或鼓状物上使用特殊涂层(橡胶、陶瓷)。如果被充满气的卡车轮胎用于将带按压到鼓状物，则即使在低摩擦系数的情况下，非滑动驱动也是可能的。尽管存在卡车轮胎的滚动阻力，卡车轮胎还是优选为硬质夹送辊，因为，所施加的力传开，从而导致较低的带压。

在金属带表现出不期望的振动或耐久性问题的情况下，存在用于得到其优点中的大部分的其它合理选择。

在实施例中，风力涡轮包括绳索驱动器。深处的升降机中使用的钢绳索和合成绳索也可适合于驱动甲板级发电机。如果涡轮转子包括位于叶片末梢处的环，则单个高速绳索可为足够的。但是，如果三叶片式转子要求足够牢固的周向环，则三叶片式转子将最终变得更昂贵得多。在改为使用15m半径的滑轮的情况下，将需要多个绳索(具有附随成本和实用性缺点)。这是因为，扭转的绳索或编织的绳索具有不良疲劳行为，并且因此必须在非常低的轴向和弯曲应力下使用。

在实施例中，风力涡轮包括作为机械驱动系统的部分的矿山输送机带。矿山输送机带是如下的有用的构件：其中，许多细金属丝绳索或牢固织物通过橡胶来统一成受保护的宽片材。这将是处置一打或更多个绳索的更实用的方式。

在实施例中，风力涡轮包括作为机械驱动系统的部分的伞形齿轮轴驱动器。有利的是，避免精密齿轮装置的成本、易碎性、低效性以及维护需要，精密齿轮装置尽管成本高，还是可备选地使用。优点中的一些可通过使用在半径上比常规机舱更大得多的非常大的输入齿轮来实现。在齿轮啮合数最小时，效率最高，因此，优选途径是抵抗回旋被支撑的驱动位于长竖直管上的小型伞形齿轮的非常大的输入伞形齿轮。这是人工打蛋器或手动曲柄钻的布局。递升比(step-up ratio)可能将由位于发电机处的小型甲板级3:1齿轮驱动器或工业带驱动器补充。为了实现最佳可制造性(和成本)，大齿轮可设计成用于构建成与所提出的分节段式叶片变桨轴承类似的小工件。高硬性商品钢板可通过水射流粗制，然后由CNC精密机加工成将在架设涡轮时用销连接、用螺栓连接并且还可能结合或钎焊成精密组件的完全相同的子部分。

重量轻的毂和轴

常规的风力涡轮轴是固体，并且，转子从一端悬臂式伸出。常规的叶片安装毂是又大又重的铸件，该铸件似乎尚未设计成在隔膜应力下工作，而更确切地说，该铸件变厚以经受局部弯曲应力。

可为期望的是，制备毂，从而，叶片根部弯曲力矩主要地通过隔膜应力承担。然后，具有小(例如，亚英寸(sub-inch))壁厚的大直径钢管可在组装码头附近制造，并且可以减轻重量至三分之一或更小。

在叶片将弯曲力矩传送到其支承件时，这在叶片附接到并入毂中的相同直径的管的情况下被隔膜应力反作用。使薄壁结构联结的原理是，其中切线不对准的任何位置应当全都沿着该接头具有第三方向表面(膜)。并且，接头圆角应当是宽大的。图6图示毂600的示例，其中，三个叶片安装件610联结到膛孔管620。内膜放置于位于叶片安装件之间的对称平面上。

图7提供涡轮转子700以及涡轮转子700可如何在结构上由格构式塔架705支承的示意性横截面视图。位于塔架顶部处的中心构件是使所有塔架连接并且承受重型转子的负载的管状非旋转轴706(即，使塔架统一的固定管状轴)。该中心构件在此以用于从系泊附接点连接到系泊绳索或塔架支撑件703的位于逆风端处的点702显示。两个塔架汇聚于逆风夹紧鞍状部750上，并且，两个塔架汇聚于顺风夹紧鞍状部750上，以支承轴。具有叶片连接末节(stub)755的管状钢毂735在轴上旋转，在膛孔管的两端处由滚针辊715(或流体静力流体膜轴承)支承。风推力由顺风推力辊716承载。毂承载多个构件。三个复合叶片745安装于由硬化的钢板的节段构建的回转环740上(叶片末节755上)。这些复合叶片具有双排滚针轴承和整体式齿轮齿，以便在飞行中快速地调整叶片桨距，以为了最佳空气动力效率、在阵风力方面的减小以及转子压力中心的控制，以便增强浮动涡轮的偏航控制。由受拉的金属丝辐条支承的大型滑轮710承载1mm厚、2m宽的不锈钢驱动带，以便随着每分钟转数增大而低成本地将功率传输到低电平发电机。辐条成角度，以提供扭转支撑和轴向支撑。每个叶片配备有齿轮系统(725和731)，以快速地控制叶片桨距。思路是，在叶片正横过转子圆的一个象限时，转子动能快速地接合至任何叶片，以产生并且然后将其去除几度的叶片变桨。叶片变桨通过与安装于固定轴上的单个固定伞形齿轮730的互相作用来实现。虽然该齿轮从不转动，但从旋转毂观察，该齿轮显得正转动，因此，该齿轮可用于给位于毂上的机构提供功率。固定伞形齿轮与输入伞形齿轮731互相作用，以便针对每个叶片进行叶片变桨。只要转子转动，三个输入伞形齿轮就也在其轴上旋转。成对的反转正齿轮位于用于任何叶片的输入伞形齿轮上。不可在该图中看到，第二正齿轮及其竖直轴位于第一个后面。随着输入伞形齿轮沿一个方向旋转，位于输入伞形齿轮上方的齿轮和轴沿相同方向旋转，并且，其啮合配对件和第二轴沿相反方向旋转。具有外齿轮的空气离合器720位于用于每个叶片的这两个轴的顶部处。在利用空气压力来激励任一个空气离合器时，引起其齿轮转动，从而使叶片围绕其长轴线变桨。在被激励时，在转子转动期间，一个空气离合器引起沿正的指向进行叶片变桨；另一个空气离合器将引起叶片沿负的指向变桨。如果两个离合器不理想地同时被激励，则它们将两者以最大转矩滑动，直到转子停止为止。大型转子的制动通过控制叶片桨距以产生减速的空气动力转矩来最好地完成。一次激励两个离合器仅作为保持制动器为有用的。751是利用密封干燥空间的任选的被遮蔽的装备。

叶片常规地由T形螺栓连接到叶片变桨轴承(在下文中讨论)。

毂膛孔管(参见例如图6和图7)也可为薄壁大直径钢管。只要厚度与半径比足以防止局部屈曲，在力矩可沿任何方向施加时，这样的管就接近最佳横截面。

轴(参见图7)同样地可为穿过毂膛孔管的大型薄壁管配件。轴在两端处支承(内置)到塔架，并且除此之外尽可能短。于是，与剪切应力比较，弯曲应力将是小的。

用于转子转动的轴承

处于负载下的轴承接触应力(其限定表面破坏程度)可从每单位投影面积的力计算。通过大的投影面积并且通过使用辊而非滚珠来使应力最小化。

主转子轴承负载包括竖直力矩(来自重量、带和垂荡加速度)；轴向力矩(来自风和水平加速度的转子推力)；以及来自倾侧(变桨或偏航)加速度和进动速度的净力矩。力矩被期望在转子轴承上产生主径向负载。

最便宜并且最薄(具有对轴直径影响最小)的轴承之一是滚针辊。硬化的精密轴系(例如，1”直径)作为商品可广泛地获得，并且可切成用以构建满装滚针轴承(例如，715)的长度。轴向负载还可由形成推力轴承的滚针辊(例如，716)(可能由罩引导，以保持取向)承载。只要接触应力与轴和毂膛孔管材料的强度成比例，就将不需要特殊滚道。参见图7。

支承转动转子的备选方式是由泵维持于高压(典型地，1000磅力每平方英寸或更大)的流体膜轴承。这样的众所周知的‘流体静力’轴承必须设计成相对于压力梯度稳定。这通常通过下者来实现：允许多个支承区域例如通过压力减小孔口提供不同压力，从而导致在流量大时，压力减小。于是，任何点处的空隙的减小将导致增大的压力，并且反之亦然，从而维持转子居中并且对准。关于流体静力泵曾经失效的可能性，移动表面可设有金属衬套，以便在短时间内进行旋转维修。

用于叶片变桨的轴承

叶片变桨轴承(例如，740)以推力传送叶片弯曲力矩，并且要求5m直径滚道。优选使用多层工件的分节段式设计可通过常规CNC铣削来精确地成形，然后利用螺栓和销来坚固地并且精确地组装。选择的材料是很可能为AR500等级的淬火并且回火的耐磨蚀商品板。这可被机械打磨(Blanchard-ground)以为了平滑性，通过水射流或等离子切割来粗切割，然后，精确尺寸(包括整体式齿轮齿)可利用碳化物合金(carbide)工具生产。思路是由1.5m-2m长的弓形节段的多个重叠层形成所需要的大型环。一旦进行精密切割，这些节段就可与肩部螺栓对准并且利用肩部螺栓来压缩，然后，一些孔可被以锥形的方式铰孔并且以锥形的方式用销连接，以便进行负载-轴承配合。如果需要额外的统一，则可采取钎焊或粘附结合。

座圈(例如，740的座圈)将与众所周知的叶片T形螺栓合作，并且将提供整体式齿轮齿，以便控制叶片桨距。轴向加载将由位于一个部分(例如，叶片)上的凸缘传送，由在连接到毂的双凸缘(U状)中位于上方和位于下方的滚针辊支承。更低得多的径向负载将由单排辊承载。优选地，该设计将弹性匹配并入，使得位于叶片上的凸缘的由负载引起的斜率匹配位于毂的凸缘的由负载引起的斜率。参见图7。

这样的设计旨在现场组装成对于便利地用卡车运输太大的精密环组件。通过避免制造完整的环，不需要诸如大型环形辊、热处置炉以及研磨机之类的装备。这为顾客节省成本和交货时间，并且减少生产商的所要求的投资。

不具有电动致动器或液压致动器的快速叶片变桨机构

单独的叶片的快速桨距控制意味着叶片变桨可在大型涡轮盘的不同部分处调谐成不同的风速度。这使发电优化并且减小不希望的阵风负载。另外，这样的控制可用于产生有意的偏航转矩，以便校正浮动涡轮的不期望的由波浪引起的偏航。

叶片运动中的限制因素是致动器的所要求的功率。能够使叶片在小于一秒内旋转几度的高功率可控致动器是高成本的。常规的电动致动器或液压致动器可通过利用转子的动能来省略。在转子的框架中，固定轴显得以10rpm转动。该‘不可停止的’旋转轴将用于可独立地接合于任何叶片或所有叶片以使任何叶片以任何力矩沿任一方向变桨的功率源。由于叶片的变桨速率不可立即改变，因而接合过程涉及滑动和能量耗散。例如，叶片围绕其长轴线的自旋惯性可在2.5m的半径处估计为40000kg的质量。在12deg/s的变桨速率下，其周向速度是0.5m/s。在进行接合移动以产生速度匹配中，所做的功是mv²，一半用于动能，并且，一半用于滑动。加速时间是mv/F，并且，所要求的功率是Fv。未知量是将施加的滑动力F。在选择力F=100000N的情况下，达到最大变桨速率的时间是0.2s，在该时间期间，转子转动12度。在转子转动时间的3%期间，在风力的大约0.5%下，在该时间期间在摩擦功中并且在惯性克服中使用的功率是50000W。使变桨速率减速被期望为能量中性的(仅仅排除已经产生的动能)。在使时间加倍(以应对叶片变桨取消)并且使功率增至三倍(以考虑3个叶片)的情况下，我们正考虑到在该时间的18%期间损失风力的0.5%，该损失似乎是可忽略的。

齿轮传动和接合可如下地实现。图5和图7图示常规的正齿轮(由位于静止转子轴上的伞形齿轮驱动，其中，增加啮合以实现速度反转)和工业气动离合器。但是，其它途径是可能的，诸如使用不具有齿轮齿的绞盘缆索：叶片可沿两个方向缠绕，以能够仅利用张力来使叶片变桨。两端将各自围绕固定轴-鼓状物轻轻地拖动，直到与气动致动设备或其它致动设备接合以夹持为止。如果如缠绕弹簧式离合器那样设计，则许多常规的夹持和释放策略(涉及位于毂上的可移动卡爪)变得可用。

在转子静止(停泊或停放)时，仍然需要使任何叶片变桨。因此，典型地提供备用电池供电式系统。这可为能够在被接合时使叶片缓慢地旋转的具有1:200齿轮装置和电离合器的5kW马达。

格构式塔架

本文中所公开的风力涡轮适于允许整个风力涡轮或至少塔架与涡轮转子一起顶风偏航。因而，不需要如常规设计中的情况那样提供细长(并且，在结构上低效)塔架。位于伸展底座上(即，隔开以搁置在支承浮动件上)的成组的支承柱(在本文中也被称为“塔架”)是非常高效的，并且，如果谨慎地设计，则支承柱仅将经受压缩。塔架在结构上支承涡轮转子。

在足够长的情况下，具有足以抵抗压缩屈服的面积的支承柱将屈曲。为了防止屈曲，需要足够大的回转半径。如果这以管状形式提供，则在足够大的长度下，壁必须薄到使得出现局部屈曲。在此情况下的更高效的结构是与高无线电桅杆类似的格构式塔架。(格构式塔架还具有较小的空气动力拖动区域，并且，格构式塔架的制备可通过常规人工焊接来执行。)

格构式塔架可以用可螺栓连接的40-英寸长度在固定装置中制备，该固定装置容许容易围绕柱轴线旋转以为了焊接进入。

针对格构式塔架的传统问题包括腐蚀和鸟类筑巢。如此切割束紧部件使得对角线竖直和水平使水更容易地流出并且阻止栖息。在必要时，可使用额外的保护材料。

在未耕种的土地上进行无起重机式架设，随后使空气衬垫下水到浅水中

在实施例中，与具有超过20m吃水深度的圆材(spar)浮力的大部分的浮动涡轮概念形成对照的是，浮动风力涡轮旨在具有浅吃水深度，例如，大约4m的吃水深度。浅吃水深度允许在构建于水的边缘处之后以船用斜坡的方式( boat-ramp)下水到浅水中。它也可从位于水表面上方的码头表面转移到搁浅的箱式浮动件上，箱式浮动件然后可被填充空气以上升几英寸并且使涡轮漂走。一旦箱位于略微较深的水中，箱就可通过将空气放出来降低，直到箱可被移除为止。

为了在平坦陆地上自由地行进并且顺利地进入非常浅的水，所架设的涡轮可设有各自能够支承涡轮重量的25%(例如，各自能够支承300000磅)的四个空气衬垫运输机。假定6磅力每平方英寸的压力，这些空气衬垫运输机将为大约20英寸X20英寸(或在3磅力每平方英寸下接近30英寸X30英寸)，并且，它们将在负载下在水中浮动于14英寸的深度处(如新贝德福德海运商务码头的浅泊位那样)或在3磅力每平方英寸下浮动于7英寸处。

空气衬垫运输机可各自形成为两个半衬垫，每个成形为运输半涡轮浮动件。半浮动件将移开到带有附接的空气衬垫的风力涡轮支柱，然后联结到支柱(在本文中也被称为“塔架”)的特殊底部，而不要求该结构升高。最终，具有浮动件的涡轮可在土地或路面上面运输到水中。通过使空气衬垫节段淹没并且将空气衬垫节段移除，涡轮可由其浮动件支承，并且，空气衬垫可返回到陆地。

包括多节段(例如，10个节段)格构式塔架的风力涡轮的优点是，风力涡轮可使用成本高效的无起重机式架设方法来构建。格构节段可为40英寸长，重量约2吨，或为任何其它便利长度。

该方法包括：(i)提供承载带有带滑轮(若使用)的围绕的可旋转毂(例如，735)的涡轮轴(例如，706)；(ii)在结构上利用用螺栓连接的管鞍状部(例如，750)来使最顶上的格构式塔架节段联接到轴端部(针对这样的联接，参见例如图7)；(iii)由其支脚将第一格构式塔架节段同时地吊升到允许多个第二格构式塔架节段在结构上连接(例如，用螺栓连接或焊接)到多个第一格构式塔架节段的高度；(iv)在结构上使多个第二格构式塔架节段连接(例如，焊接)到多个第一格构式塔架节段；(v)使第二格构式塔架节段降低到地面，并且使吊升器移动，以夹持第二格构式塔架节段的底端；以及重复进行步骤(iii)-(v)，直到风力涡轮具有期望的高度的多个格构式塔架为止。可使用增大的塔架之间的临时支撑件，直到最终的底部的位于浮动件之间和位于塔架之间的支撑件被安置为止。吊升可使用多个适当地被设定尺寸的便宜的吊升塔架来实现。例如，如果格构式塔架节段应具有一定长度，则提升塔架将典型地允许将到目前为止组装的格构式塔架提升到足以使一个另外的格构式塔架节段附接的高度。一旦组装的塔架的长度以及因此到目前为止组装的风力涡轮结构的高度具有足以允许叶片被附接的高度，叶片就可被附接。

图8图示将最底下的塔架节段805从地面810(位置A)抬起到足以使另外的塔架节段815(在位置C中或从位置C起)移动并且在结构上连接(例如，焊接)到升高的塔架节段805(在位置B中)的高度(位置B)的步骤。针对风力涡轮的多个支柱(例如，格构式塔架)中的每个同时地利用该方法。

图9A提供适合于塔架节段的抬起的提升塔架900的实施例的示意性侧视图。提升塔架包括绞车910、上皮带轮915和下皮带轮915和工作平台920以及支承提升期望的重量和跨立的塔架节段的结构框架925。皮带轮可用于使绞车力加大，例如，10吨绞车力可被加大至100吨。图9B进一步图示图9A中所显示的提升塔架900的实施例。该视图进一步显示用于提升塔架以及上皮带轮915的移动的任选的可缩回轮。图9C图示具有部分地组装的风力涡轮结构的支柱(例如，格构式塔架)的图9A和图9B的提升塔架，该支柱被抬起到如下的高度：在该高度处，另外的支柱节段可在结构上附接于升高的支柱节段的底部处。

无起重机式架设方案(图9A-9C)可基于40-英寸支柱-桁架节段和能够同时地将部分地组装的结构的每个支柱的底部提升的四个40-英寸吊升器，并且还用绞车拖吊位于该结构下面的桁架节段，以联结到已经存在的结构。该结构将需要临时缆索支撑件，直到该结构完成为止，并且，提升吊升器还可能需要针对每次提升进行锚固或支撑以确保它们稳定。

在恰好第一阶段中，具有毂的轴连接到四个第一桁架节段。这可通过同一吊升过程来完成或可能将在地平面处执行，在此之后，起初的组件被竖立地拉动。在该点处，在毂仍然接近地面时，两个叶片可相继地安置于‘兔耳’位置(即，10:00和2:00)中。位于地面上的叶片需要在其CM附近由缆索(或摇杆)支承，因此，其毂端可容易地倾倒并且略微移位以与毂变桨轴承相遇，因此，用螺栓连接可将两个部件拉到一起。

一旦一个叶片被安装，毂上的临时中心立轴(kingpin)和锚固缆索或自重就将能够使第一叶片旋转到远远高于地平线，因此，第二叶片可以以与第一叶片类似的方式安置。在两个叶片被安置并且支撑以防止远离‘兔耳’位置旋转的情况下，塔架可通过使其四个支柱延伸来延长。一旦塔架将近完成，第三叶片就可沿竖直取向吊升到轴，以便用螺栓连接到底部(6:00)变桨轴承。

组装过程是在四个点(四个当前的支脚)处将整个结构提升40英寸的高度。在涡轮将近完成时，这针对每个支柱要求大约150吨的提升力。然后，下一个二吨支柱节段被吊升并且联结，在此之后，该结构降低以搁置于其新支脚上。最后，吊升器滚动到新支脚位置，并且，该过程重复进行。

吊升器可设计成使得短竖直支承桩可被安置恰好作为最终步骤，从而搁置于紧凑的加强厚板上。然后，在吊升器被收回的情况下，位于空气衬垫运输机上的浮动件半部可围绕桩(其可最终被移除，以便再次使用，从而允许涡轮搁置于由空气衬垫支承的浮动件上)彼此连接。

多功能涡轮浮动件

典型地，具有更高的功率容量的风力涡轮除了其它事物之外还将要求更大的叶片、更大的转子直径、更大的毂高以及更大的塔架，这导致浮动件必须支承的更大的重量。本文中所描述的风力涡轮具有与已知的浮动风力涡轮比较更浅得多的吃水深度。尽管如此，浮动件必须在期望的吃水深度处提供期望的水位移，具有相当大的后备浮力(例如，是最小值的两倍)以用以应对可能与由波浪面倾斜引起的大变桨角组合的更高的风推力。而且，浮动件可能必须提供足以使涡轮在变桨和滚动中稳定的‘刚度’。如众所周知的，一批浅吃水深度的浮动件的漂浮稳定主要地基于每个浮动件的吃水线面积乘以水的重量密度乘以每个浮动件距中心旋转(即，倾倒)轴线的距离的平方，对所有浮动件求和。(面积和乘以求平方的距离近似地是吃水线面积的二阶矩，确切地说，吃水线面积的二阶矩应当包括围绕其自身的中心的每个单独的区域的二阶矩)。在乘以水的重量密度的情况下，有效地形成扭转弹簧系数以抵抗倾倒或翻覆。

在实施例中，浮动件被设定尺寸并且相对于彼此隔开，使得风力涡轮得到与典型的波浪频率比较为高的漂浮固有频率。这可减小由波浪激发的运动。

为了使针对浮动件的材料使用最小化，可使用用以经由隔膜(非弯曲)应力来承载支柱力的低应力设计。如果存在平坦承压底部或顶部，则圆柱形形状针对径向压力实现低周向应力，但遭受高弯曲应力。10mm-16mm厚度的锥形形状(或角锥状近似形状)将经历来自流体压力的低应力，并且，底部点将帮助在浮动件曾经离开水的情况下减小拍击力。用于节省材料的另一个选择是使得浮动件底部开放，其中，空气捕集于囊中。大体上，罐材料最小化，以便实现等轴沉没形状(高度与宽度成比例)。如果底部开放，则一半宽度的高度可为更好的。

柔性地支承的物体的弧度垂荡频率(Radian heave frequency)是sqrt(k/M)，其中，k是刚度(每单位位移的复原力)，并且，M是质量，在此是整个涡轮的四分之一的质量。对于质量密度rhoF的流体中的主体，有效的竖直刚度是(rhoF)(g)(A)，其中，A是其中主体与流体表面相交的面积。如果吃水线浮动件半径是R，则A=pi*R^2，垂荡频率近似地是在我们寻求具有固定M的高频率的情况下表现出与R成比例的R*sqrt(rhoF g pi/M)。还众所周知的是，垂荡频率可近似为sqrt(g/吃水深度)，其中，吃水深度是容器的重量将容器推动到水中达多远的近似值。因此，高固有频率与小的吃水深度相关联。在垂荡方面的固有频率还受到‘附加的质量’(与浮动件一起竖直地移动的水)的影响。该质量对于宽平坦浮动件为大的，并且对于尖锥形浮动件为小的。我们的设计尝试使附加质量最小化，以将固有频率维持较高。还注意到，拉紧系泊绳索的刚度也对固有频率作出贡献。

在一些实施例中，多个浮动件中的一个或多个或全部具有顶点朝上式顶部锥形件(例如，具有大约6m的半径和45度斜率)，顶点朝上式顶部锥形件被截顶以便利地将支柱负载转移到倾斜锥形件表面。顶部锥形件搁置于具有类似形状的顶点朝下式底部锥形件(其可被截顶以减小吃水深度)的顶部上。如果我们保留中心孔，则流体静压力的传递可减小应力，并且，将有空间来安装诸如舵之类的硬件。

由于浮动件将具有与水的动态互相作用，因而用于转向、用以减小阻力或使阻力最小化、用于浮力控制和/或方向控制的以下的特征可对于风力涡轮的多个浮动件中的一个或多个或全部为理想的。

在一些实施例中，浮动件具有用于相对于波浪表面的移动流体转向的可旋转舵。这可帮助使波浪和离轴风的扰乱偏航的影响缓和。舵可从波浪轨道速度生成水平转向力。位于每个浮动件上的舵可利用致动器来转向，或该舵可通过使用平衡调整片(trim tab)来相对于该流取向而生成力。

图10图示浮动件1000，浮动件1000包括翼形管1005，翼形管1005是空心的，并且具有位于管(未显示)的底部部分中的开口。在需要在来自某个角的大波浪中转向的情况下，翼形管1005可充当转向舵。当涡轮上升到波浪面时，舵可能转向一个方向，而当它下降到背面时，舵可能转向另一方向（响应涡轮漂移）。翼形管1005可进一步充当竖直力控制系统。翼形管1005的长度增大水渗透深度，但不存在漂浮材料，因此，从管开口到管内的水位的长度并非“吃水深度”的部分。该管中的水可在浮动件随着波浪朝上和朝下移动时上升和下降。管的顶部代表可控制空气流的快速起作用的阀1010。这可使得管具有过量的水，因此，它成为大的附加质量用以防止升起，或过量的空气提供后备浮力。该阀的控制允许抵抗内部水的上升和下降两者，因此，该阀可成为相对于水表面的任何振荡的非常有效的阻尼器。浮动件1000进一步包括截顶双锥形船体1015(以横截面显示)以及圆柱形内壁1020(以横截面显示)，它们一起限定具有空气的空心空间1025，该空气提供期望的浮力以支承具有安全边际的低重量涡轮。

在一些实施例中，浮动件可成形有船头部和船尾部，以便减小波浪轨道速度的阻力或使其最小化。在这些实施例的方面中，浮动件可成形有可能够重新取向以匹配主导的波浪方向的船头部和船尾部。

在一些实施例中，浮动件允许浮力控制。例如，通过暂时地捕集空气或水，浮动件可增加质量，并且增加浮力或丧失浮力。所需要的致动是例如利用瓣阀或滚动条带阀来快速地控制大的通气口(airport)。这些阀中的两者具有小致动力，并且可转瞬间打开或关闭。一些潜在的使用包括：(A)如果浮动件正从水升起，则捕集大的重量的水将增大由于进一步上升的复原力。(并且，如果比常态更深地渗透，则可捕集空气，以增强对进一步的渗透的抵抗。)；(B)如果浮动件正相对于水表面朝上和朝下移动，则通过控制空气运动来使水进入和外溢延迟将提供相当大的阻尼。为了增强这些影响，一旦位于深水中，涡轮就可在每个浮动件处部署竖直管，其中，在该竖直管的位于水上方的顶部处用阀调节空气。该管还可执行舵功能，并且，该管可位于浮动件中心线上，而非浮动件周界外部。这样的可部署的管并非吃水深度的部分，并且只要阀打开，就不阻止下水于浅水中，也不降低固有频率。

在一些实施例中，浮动件可配备有被提供动力的可转向推力器，诸如推进器。成本可通过解开系泊缆索的能力被证明，以维持在巨浪但微风的情况下期望的前进，或在小扰乱变得太大之前对所述小的扰乱作出微小校正。

至少在水平水域中，浮动件具备‘用于竖直加速的附加质量’的性质，其中，一些水与浮动件一起加速，从而增大其有效质量并且减小固有频率。对于竖直圆柱形浮动件，附加质量大致是一半球的质量，从而封盖浮动件底部。对于浅的宽浮动件，该附加质量可超过风力涡轮质量。为了减轻附加质量(注意到，同相波激励可能不涉及附加质量，因为，水已经正随波移动)，可使用具有相同的总横截面的N个较小的分离的竖直柱形件。于是，附加质量与1/sqrt(N)成比例，从而容易地降低其影响。在尝试维持固有频率高于波浪频率时，附加质量减轻是有用的。该目标与通常做法完全相反，其中，通过使用减小的吃水线面积和依赖于吃水深度大的压舱物的稳定化途径来推动固有频率低于波浪频率。

在波浪引起涡轮变桨的程度上，转子将经历从(V+v)变化到(V-v)的风速度。假定适当地调整叶片桨距以适合，递送到转子的时间平均功率(与相对速度的立方成比例)增大到(1+3v²/V²)倍。在波浪相当大时，这可给低于额定风速率的所捕获的功率增加几个百分点。换而言之，波浪中的涡轮可被视为组合的波浪和风能采集器。

水中的谐振运动的控制

如上所述，浮动件可适于能够捕集水。为了控制滚动谐振，浮动件的有效质量可通过捕集水来增大，由此使在滚动方面的固有频率降低。

为了降低由周期性施力引起的破坏谐振(刚性主体涡轮运动或构件弹性变形)的风险，可使用“经调谐质量阻尼器”或TMD。这将谐振响应峰值划分成两个峰值，在限定的频率的任一侧上存在一个峰值。它将典型地在施力频率不变的情况下使用。但是，由于浮动风力涡轮可能易受一系列扰乱频率的影响，因而浮动风力涡轮可对于对TMD进行重新调谐以取消任何所观察到的增大的振动是有价值的。经典地，这可通过使弹簧支承点转变来完成。还应当有可能增加或减去水质量。但是，特别便利的途径是使用气动弹簧(例如，Firestone空气弹簧)。尤其是，如果两个空气弹簧被相反地加载以挤压振动的TMD质量，则所述两个空气弹簧提供的刚度与空气压力成比例，空气压力可迅速地以某一数量级改变，而不使相当大的质量移动。

在另外的实施例中，风力涡轮不被压载，因此，稳定性通过其吃水线面积推导出。这可导致非常浅的吃水深度(例如，2m)，从而容许在浅的港口处组装。

在另外的实施例中，风力涡轮可在其系泊时偏航成面向风，通过风或如本文中所描述的其它方式驱动。

在另外的实施例中，系泊连接件由单个缆索或使得约束力沿限定的方向起作用的其它装置组成。该所限定的斜率(例如，1.5:1)对设计的许多方面(包括锚固力、所需要的浮动、船体长度以及所要求的塔架强度)造成影响。

在另外的实施例中，系泊缆索附接到海床。

在另外的实施例中，系泊缆索附接到由汇聚于位于表面下的浮筒上的三个锚固缆索限定的点。

在另外的实施例中，来自系泊的约束力被指引，以与风力和系统重量相交于单个点处。这意味着，在风方面的改变未围绕该点施加变桨力矩，并且，驳船/涡轮组件没有在该负载下变桨。

在另外的实施例中，浮动件具有竖直棱柱形船体。如果在无风的情况下的涡轮处于平衡(质量中心位于浮力中心上面)，并且，如果位于该浮动件上方的漂浮材料是棱柱形的，并且相对于通过系泊力与风推力的交点的竖直线对称，则涡轮在任何值的风推力下保持水平。

在另外的实施例中，系泊缆索(或与指准在转子轴附近的系泊缆索共线的结构部件)锚固到转子轴，以使得塔架负载为完全竖直的。将水平面支座用于系泊缆索附接点增加变桨稳定性。

在另外的实施例中，风力涡轮并非在转子轴线处具有偏航系统。

在另外的实施例中，风力涡轮不具有单塔架设计。

在另外的实施例中，双格构或四格构式塔架在两端处支承转子轴线，从而排除悬伸式负载，并且容许使用便宜的流体静力转子轴承。

在另外的实施例中，发电机就位于甲板上。这允许更好的稳定性和更容易的维护。

在另外的实施例中，机械驱动器用于使转子旋转件联接到发电机。带驱动器或绳索驱动器成本远小于齿轮箱，并且是耐过载的。在该系统的情况下，在转子轴处，将不存在维护需要。与其它材料和构造比较，全硬质不锈钢带提供优点。

在另外的实施例中，三个中性漂浮锚固绳索汇聚于沉没的小型浮筒处。单个系泊缆线以限定的角从浮筒上升到位于浮动风力涡轮上的点，以与位于系统重心上方的风推力线相交，以控制反抗风推力的系泊力的角。(该角比由任何两个锚缆线限定的平面的斜率略微更陡。)例如，单个缆线的1.5:1斜率。单个系泊缆线可在转子轴附近附接，以便实现结构效率，并且，其位置可相对于具有刚性支座的浮动船体被控制。

在另外的实施例中，风力涡轮不具有机舱。在这些实施例中，不需要机舱，因为，不存在偏航轴承或驱动器，不存在齿轮箱，并且，在转子毂处不存在发电机。轴的两侧支承减轻结构重量，并且使得大型流体静力轴承或滚针辊轴承为经济的。

在另外的实施例中，传送旋转的机械驱动器可用于将转子转矩传送到位于塔架底座处的发电机。这可包括但不限于带型或旋转轴驱动器。先前的途径使用在转子周缘处被驱动的绳索(对于现代的大的转子，这导致过大的滑轮大小和不切实际的绳索速率)或小型滑轮带驱动器(这导致过大的带张力，同时固持昂贵的齿轮箱以实现发电机的高每分钟转数)。我们发现，由30m直径滑轮驱动的1.5m宽且1mm厚的金属带可以以允许使用小且便宜的高速发电机的每分钟转数将转子功率传送到驳船甲板。该途径是便宜的，提供有用的疲劳寿命时间，并且实质上排除塔架顶部维护。为了在没有在带的松弛侧中的高张力(其对塔架施加应力)的所有负载情况下工作，夹送辊可为有用的。

在另外的实施例中，风力涡轮具有单个系泊缆索。该所谓的“单个缆线系泊”允许整个涡轮结构的风向标偏航，其中系泊力方向受控制(以容许随着潮汐而上升和下降，同时防止平台由于风负载而变桨)。

在另外的实施例中，系泊缆线是在转子轴线附近附接以降低塔架强度要求并且提高稳定性的合成系泊绳索。

在另外的实施例中，塔架包括逆风塔架和顺风塔架。这由于来自两端的支承而减轻所需要的轴重量，但顺风塔架必须倾斜，以防止偏转的叶片的撞击。

在另外的实施例中，在不带有机舱的情况下，涡轮转子被支承于固定轴上。在这些实施例的方面，塔架可为构架到转子轴的格构式构建。

在另外的实施例中，成角度的塔架与浮动驳船的宽底座配合，以增强变桨稳定性。

在另外的实施例中，功率机械地向下传送到低电平发电机。该发电机可为不具有昂贵的齿轮箱的处于甲板级的小型高速发电机。

在另外的实施例中，带驱动器是用橡胶包覆的不锈钢带或多个金属丝绳索(如矿山输送机带那样)。

在另外的实施例中，风力涡轮进一步包括位于小型发电机滑轮处的牵引控制压力轮。

另外的定义

如本文中所使用的，除非内容清楚地另外规定，否则单数形式“一”、“一个”以及“该”包括多个参考物。例如，对“单元”的引用包括两个或更多个单元的组合等等。

如本文中所使用的，“大约”将被本领域普通技术人员理解，并且将在某种程度上取决于其中它使用的情境而变化。如果存在对于本领域普通技术人员为不清楚的用语用途，则考虑到其中它使用的情境，“大约”将意味着高达特定用语的加上或减去10%。

示例

目前的示例是本技术的非限制性实施方式。

示例1：10MW风力涡轮

在图1中图示了10MW浮动风力涡轮100。四个浮动件105(例如，浮动罐在此显示为具有隐含的内部支撑件的圆柱形，但可具有带有或不带有支撑件的各种各样的形状)支承具有非常浅的吃水深度(例如，大约2m)的系统重量。这些浮动件(在此，位于40m正方形的拐角处)的水平伸展防止倾倒。这些浮动件与拉紧缆索115和水平桁架110连接在一起，拉紧缆索115和水平桁架110也支承小型高速发电机120。在操作中，风来自带侧，即，在该图像中来自左边。限定转子轴线的轴130和毂132(不存在旋转转子轴、发电机、偏航系统以及常规地覆盖齿轮箱的机舱)位于水上方大约120m，其中，轴130和毂132在结构上使四个塔架135(两个逆风，并且，两个顺风)联结。在强风下，叶片(其可为可在市场上获得的叶片；叶片的具体形状未图示，并且可变化)140将远离驱动带顺风弯曲，但未远到足以撞击顺风支柱。转子承载遵循DTU参考设计的三个大约90m长的叶片140和驱动带150(例如，全硬质不锈钢、1.5m宽且1mm厚的条带)的大约30m直径的滑轮145。带150围绕位于发电机120处的大约1m直径的小鼓状物(未显示)缠绕。系泊缆索155(例如，合成系泊绳索)从水下系泊点(未显示)显现。系泊缆索155可一直传到位于塔架的顶部处的轴130(在此情况下，157也是系泊缆索)。在此，系泊缆索155连接到位于支座结构160上的附接点156。157是与系泊缆索155共线(或典型地至少基本上共线)的不同缆线。备选地，157可为如金属管那样的拉伸支撑件。157的上端使轴130连接，以排除水平塔架负载。在水位处，拉伸支撑件157被由两个中性漂浮支座管(即，支座结构)160保持于底座的迎风面。在正刮风时，整个涡轮浮动于系泊点的顺风处，并且自动地面向风。轴130不旋转，并且，毂132(具有叶片140和滑轮145)在塔架之间围绕轴(毂132就位于轴上)旋转。

示例2：10MW风力涡轮

在图2中图示了10MW浮动风力涡轮200。四个浮动件205(例如，在此具有大致双截锥体的形状的浮动罐(例如，在其底座周界处连接到具有面向下方的顶点的锥形件的底座周界的位于顶部上的截锥)；在此，仅图示了位于吃水线上方的浮动件的部分)支承具有非常浅的吃水深度(例如，大约4m)的风力涡轮重量。这些浮动件的水平伸展(在此，具有60m正方形的拐角)防止倾倒。这些浮动件与缆索215和刚性连接件(例如，位于水表面下方的水平桁架)210连接在一起，缆索215和刚性连接件帮助在相对于吃水线升高的由缆索支承的平台222上支承小型高速发电机220。风可来自左边，以在转子之前撞击滑轮和驱动带。限定转子轴线的毂和轴230(不存在机舱)(参见用于进一步图示的图5和图7)位于水上方大约120m，其中，毂和轴230在结构上使四个塔架235(两个逆风，并且，两个顺风)联结。在强风下，叶片(其可为可在市场上获得的叶片；叶片的具体形状未图示，并且可变化)240将远离驱动带顺风弯曲，但并非远到足以撞击顺风支柱。转子承载三个大约90m长的叶片240和驱动带250(例如，全硬质不锈钢、2m宽且1mm厚的条带)的大约30m直径的滑轮245。带250在发电机220处围绕大约1m直径的小鼓状物221缠绕。系泊缆索255(例如，合成系泊绳索)附接到水下系泊点(未显示)，并且以某一斜率(例如，1.5:1或3:1的斜率)上升，以连接到位于水位处的附接点256。在该水位处，系泊缆索255由两个中性漂浮支座管(即，支座结构)260保持于底座的迎风面。绳索(很可能不同，但不一定不同)或其它拉伸元件257从附接点256以相同或基本上相同的斜率上升，并且连接到非旋转轴230，以减小塔架负载。

四个格构式塔架235各自为具有100英寸的边的正方形。拐角部件是各自具有5.25in^2的横截面面积的A570等级50的7X7X3/16。与柱轴线成30度的对接焊接的单束紧对角部件是4X4X0.083(=14标准尺寸(gauge))。塔架可以用可用螺栓连接的40-英寸长度人工地在固定装置中焊接，该固定装置容许容易围绕柱轴线旋转，以便实现优良的焊接进入。

相关专利文献

德国专利申请公布No. 102012009145A1，其标题为“具有水平转子轴并且具有可旋转塔架的风力涡轮”，提交于2012年5月8日。

德国专利申请公布No. 202016001490U1，其标题为“用于风力涡轮的塔架构建”，提交于2016年3月8日。

PCT申请No. PCT/EP2012/054552，其标题为“用于电功率生成的近海浮动风力涡轮”，提交于2012年3月15日，并且公布为WO 2013/135291A1(通过引用来并入)。

美国专利No. 8729723，其标题为“具有预安置的系泊系统的可移除近海风力涡轮”，发布于2014年5月20日(通过引用来并入)。

PCT申请No. PCT/EP2014/052224，其标题为“风力涡轮”，提交于2014年２月5日，并且公布为WO 2014/122165A1(通过引用来并入)。

美国专利No. 8801363，其标题为“具有皮带轮转移箱设备的风力涡轮”，发布于2014年8月12日(通过引用来并入)。

PCT申请No. PCT/EP2014/052224，其标题为“浮动风力涡轮结构”，提交于2014年4月17日，并且公布为WO 2014/170027A1(通过引用来并入)。

美国专利No. 9976540，其标题为“浮动风力涡轮结构”，发布于2018年5月22日(通过引用来并入)。

中国专利申请公布No. CN 105569928A，其标题为“单点系泊型深海浮动型吃水风扇”，提交于2015年12月23日。

美国专利No. 8178993，其标题为“具有涡轮锚的浮动风力涡轮”，发布于2012年5月15日(通过引用来并入)。

本文中所引证的文献的教导特此通过引用来并入。

等同体

本技术(包括目前的方法)不限于本申请中所描述的特定实施例，这些实施例被预期为本技术的方面的单独的图示。如将对本领域技术人员显而易见的，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可作出本技术的许多修改和变化。除了本文中所列举的那些方法和设备之外，处于本技术的范围内的在功能上等同的方法和设备将从前文的描述对本领域技术人员显而易见。这样的修改和变化旨在落入所附权利要求书的范围内。本技术将仅由所附权利要求书的用语连同享有这样的权利要求书的等同体的完整范围限制。将理解的是，本技术不限于特定的方法、化合物、组成，疾病病理或装置，其当然可变化。还将理解的是，本文中所使用的用语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在为限制性的。