CN102256867B - 水电涡轮支承*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水电涡轮支持***，以及具体来说，涉及使用期间在海床上支承涡轮的基座与用于将涡轮和基座运送到部署地点的船只的组合，并且基座与船只设计成在该***停泊在码头区或类似时，允许基座在低潮汐期间接触海床并在此期间在其上支承船只，而不会损坏基座或船只。

Description

水电涡轮支承***
技术领域
本发明涉及水电涡轮支承***，以及具体来说，涉及在海床上支承涡轮的基座与用于将涡轮和基座运送到部署地点的船只的组合，并且基座与船只设计成允许从更大数量的海岸地点(例如从相对较浅的码头区或从斜台)部署。
背景技术
水电涡轮是众所周知的，并且常常将其部署在海床上高潮汐流的区域中，以便由潮汐的动力产生经济级别的电力。由于长期使用如煤和燃气的矿物燃料对地球造成环境破环，所以水电涡轮的使用目前正得到很大的关注。因此，巨大的资源正在被引入到可再生能源(例如水力发电)的开发和部署，以及具体来说，基于潮汐的水力发电。
但是，此类新发电方法的实施，并非不存在本身的难题。具体着重以从潮汐资源发电来说，除了部署和回收涡轮外，在保持水电涡轮处于良好的工作状态并且将水电涡轮定位于海床上的方面存在多个要克服的重大障碍。良好的潮汐资源的位置将很少与较大港口或类似所在的位置相吻合，因此使得部署和回收涡轮困难，这需要使用大量海岸资源。
因此，本发明的目的在于设计一种水电涡轮支承***，其允许使用更大数量的位置来进行水电涡轮的部署/回收。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供有一种水电涡轮支承***，其包括将该涡轮运送到部署地点的船只；其上可支承涡轮的基座，该基座和船只设计成允许将基座保持在船只下方；其中该基座和船只调适成利于在该***部分或完全离开水面时使船只稳定地支承在基座上。
优选地，该基座和船只设计成允许基座支承船只同时基座为自由直立的。
优选地，该船只和基座设有互补性耦接部位。
优选地，在***部分或完全离开水面时，这些耦接部位实质性地防止基座与船只的相对移动。
优选地，这些耦接部位包括在基座上提供的或与之作为一体形成的至少一个突出部和在船只上提供的或与之作为一体形成的互补性承接槽。
优选地，将突出部和/或承接槽形成锥形以帮助将突出部定位于承接槽中。
优选地，该基座包括至少一个腿部，其上端设置有互补性耦接部位的其中之一。
优选地，该基座在至少一个腿部的下端上是自由直立的。
优选地，该基座包括三个腿部，每个腿部设置有一个互补性耦接部位。
优选地，该船只调适成在基座安装在船只下方且支承船只时允许将涡轮安装到基座并由基座支承。
根据本发明的第二方面，提供一种支承水电涡轮***的方法，该方法包括如下步骤：
将***的基座固定在***的船只下方；
将***置于水域中水深度随时间变化的位置处；
并允许基座与该水域的底部接触并站立在水域的底部上，并因此支承低水深度期间至少部分离开水面的船只。
优选地，该方法包括如下步骤：
在将基座固定于船只之前，将***的基座置于水域中；
将船只定位于基座上；
升起船只下方的基座以允许基座与船只固定在一起。
优选地，该方法包括如下步骤：
一旦基座被固定在船只下方，则将涡轮固定于基座。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的并在高潮汐期间位于第一位置处的水电涡轮和支承***的示意图；
图2图示处在低潮汐时的图1的支承***；
图3图示处在高潮汐时位于第二位置的水电涡轮支承***；
图4图示处在低潮汐时的图3的支承***；
图5图示处在高潮汐时位于第三位置的本发明的水电涡轮支承***；
图6图示处在低潮汐时的图5所示的支承***；
图7图示被放在一起形成本发明的***的基座和船只的示意图；以及
图8图示图7中图示的布置的透视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中图示一种水电涡轮支承***，大体表示为(10)，其调适成能够实现从大量海岸位置部署水电涡轮(未示出)，并且还允许***(10)在不适于定位此类水上部署***的低潮汐期间被存放在浅水区域。
***(10)包括船只(12)和基座(14)，基座(14)可定位于以及可保持在船只(12)下方，正如下文所详细描述的。然后可以将水电涡轮(未示出)安装于基座(14)，并使用船只(12)将基座(14)和涡轮运送到离岸部署地点。在图示的优选实施例中，船只(12)采用通过拖轮或其他适合的船只拖到部署地点的驳船的形式，当然将认识到，船只(12)可以是自有动力的。
在图示的实施例中，基座(14)包括三个腿部(16)，这三个腿部(16)按三角形排列设置并通过多个水平设置的管状支撑杆(18)连接在一起。当然从本发明的下文描述将认识到，基座(14)可以是任何其他适合配置的，并且例如可以包括多于三个的腿部(16)。
基座(14)和船只(12)设计成设置有互补性耦接部位，在基座上，这些互补性耦接部位采取凸起部(20)的形式，凸起部(20)形成于每个腿部(16)的上端处，如图7和图8所示。在船只(12)上，这些互补性耦接部位采取承接槽(22)的形式，承接槽(22)优选与船只(12)的浮筒(26)作为一体形成。当然，可以在船只(12)的任何其他适合位置或部位处提供承接槽(22)，具体来说在其下侧提供承接槽(22)。当然，承接槽(22)必须布设成在使基座(14)与船只(14)对位时与凸起部(20)对齐。凸起部(20)和承接槽(22)在形状上是互补的，优选地按图示将它们形成锥形以便简化凸起部(20)在承接槽(22)内的定位。可以采用引导凸起部(20)和承接槽(22)彼此对位的任何其他适合方式，以便降低操控***(10)的这两个部件彼此就位时所需的精确度水平。
然后转到支承***(10)的操作，船只(12)和基座(14)设计成彼此具有互补性啮合，以及具体来说，基座(14)可以如图4和图6所示地固定于船只(12)下方，以便可以在船只(12)下方将基座(14)拖到部署地点。这为***(10)提供低重心，并因此提供很大稳定性，这在波浪水面中操控***(10)时是有利的。此外，船只(12)和基座(14)设计成使涡轮(未示出)可以安装在基座(14)上同时将基座(14)安装在船只(12)下方，并且优选地然后将涡轮定位于船只(12)的上方甲板上并可从船只(12)的上方甲板上进入该涡轮。这样允许即使基座(14)被定位于船只(12)下方仍可进入涡轮，从而允许在部署之前对涡轮执行任何维护或最后一分钟检查。
在为将基座(14)定位于船只(12)下方的图示优选实施例中，首先例如从码头(Q)或类似将基座(14)放低到海床(B)上，如图1-4所示。然后使船只(12)漂浮进基座(14)上的位置，并将基座(14)以绞盘吊入船只(12)正下方位置而使之与船只(12)接触。然后通过任何适合的方式将船只(12)与基座(14)彼此固定。但是，可设想，可以在岸上以此布置将船只(12)和基座(14)固定在一起，然后作为组合单元部署到水中。但是，这种过程需要较大的运送和起重设备，因此并不很合意。
具体参考图1-4，不论为了维护、测试还是某种其他原因，有许多时候需要将***(10)很长的时间留滞在码头(Q)处。在将***(10)停靠在码头(Q)水中的时间期间，潮汐会涨会落，从而导致码头(Q)处的水深度的变化。图1和图2图示停泊在码头(Q)第一位置处的***(10)，并且示出船只(12)与基座(14)彼此分开。图1图示高潮汐期间码头(Q)处的***(10)，其示出船只(12)与基座(14)之间的足够间距。实质上这意味的是，低潮汐期间，***(10)将不会“干透”，这意味着***(10)将保持在水中足够深以允许船只(12)保持漂浮并支承基座(14)于其下方，其中基座接触海床(B)。图2图示低潮汐期间位于相同位置的***(10)。同样船只(12)与基座(14)之间存在足够间距。因此，在此位置处，低潮汐期间没有基座(14)碰撞海床(B)的风险，此风险可能导致***(10)的损坏。
现在转到图3和图4，示出***(10)位于码头(Q)第二位置处。在图3中，示出高潮汐期间***(10)位于码头(Q)，并且船只(12)与基座(14)之间同样有足够间距。但是参考图4，示出低潮汐期间***(10)位于码头(Q)。在此位置中，示出船只(12)与基座(14)彼此接触，以及船只(12)部分地外露或升离水面。这说明此位置处没有足够的水深度以允许船只(12)保持漂浮且其下方固定有基座(14)，而非基座(14)接触码头(Q)处的海床(B)。但是，本发明的***(10)设计成当船只(12)部分或完全离开水面时允许基座(14)支承船只(12)于其上，例如如图4所示。在使用中随着潮汐退去，围绕***(10)的水位缓慢地下降，直到基座(14)的腿部(18)与海床(B)接触到为止。尽管水位持续下降，但是这将阻止***(10)进一步下降。随着船只因下降中的水面而部分或完全外露，船只(12)的重量现在将开始压在基座(14)上。但是，基座(14)的腿部(18)以及基座(14)与船只(12)之间的衔接设计成以稳定的方式承载船只(12)的负重，正如下文更详细描述的，从而允许***(10)在低潮汐期间安全地保持在此位置处。
通过为船只(12)和基座(14)提供使基座(14)能够承载船只(12)所必要增强的强度，能够使***(10)停留在低潮汐期间没有足够水深度并因此不适于***(10)的部署的位置。这显著地增加了能够部署***(10)而在低潮汐期间无损坏***(10)的风险的位置的数量。如果***(10)不如此设计并在低潮汐期间布置在这种位置处，则可能由于基座(14)其上承载船只(12)的满负重而对船只(12)和基座(14)均造成重大损坏。
再为船只(12)和基座(14)提供足够的结构性加固以实现上文提到的支承功能，船只(12)和基座(14)优选地以突出部(20)和承接槽(22)的形式定义若干耦接部位，这使船只(12)和基座(14)能够互锁。这些耦接部位就会防止(具体来说当离开水面时)船只(12)与基座(14)的相对移动。这确保当船只(12)上升离开水面时，即使处于与水平成微小角度的位置，船只(12)也不会部分或完全滑离基座(14)。这还允许在***(10)升离水面时，在船只(12)和基座(14)或对安装在基座(14)上的涡轮(未示出)上执行工作。
现在转到图5和图6，示出***(10)位于水中斜台(S)上。斜台一般更广泛应用于高潮位变幅的区域中，但是使得大***的部署相对较困难，并且不提供例如为了存放和/或维护或类似而停泊这种***的适合环境。但是，本发明的***(10)可以从在低潮汐期间***(10)将外露的这种斜台(S)来部署和/或将停泊在这种斜台(S)处，但是本发明的***(10)能够保持自由直立，如图6所示。根据斜台(S)的斜度，可能需要在一个或多个腿部(16)下方放置块(B)以便保持***(10)的基本水平朝向。可以在低潮汐之前将块(B)预先安装在腿部(18)的自由端。然后在置于斜台(S)上且在低潮汐期间就能够维护包括涡轮(如果已安装的话)的***(10)。此布置还将使基座(14)和船只(12)的下侧可进入以便进行维护/检查或类似。
图示的优选实施例中的***(10)的设计使得在如图4和图6所示自由直立于水面外时，通过腿部(16)直接转移了船只(12)的大部分重量。腿部(16)、具体来说其下侧设计成允许整个***自由地直立于水面外同时保持稳定，并将大部分(如果非全部)船只(12)的负重传递到基座(14)所站立的地面。为此，船只(12)和基座(14)优选地设计成使得船只(12)仅接触每个腿部(16)的上端并优选地不接触基座(14)的任何一个支撑杆(18)。优选地将腿部(16)的上端(具体来说为突出部(20))和船只(12)的下侧(具体来说为承接槽(22))适当地加固以便自由直立于水面外时承载施加于其上的负重。
因此，本发明提供简单且有效的方式来使水电涡轮***能够自由直立于水面外而无需将基座(14)的位置/朝向相对于为部署目的而将其按正常情况存放在船只(12)下方的位置进行任何改变。这样就增加了能够部署或维护***(10)或类似的不同位置的数量。

Claims (18)

1.一种水电涡轮支承***，其包括用于将所述涡轮运送到部署地点的船只；其上可支承所述涡轮的基座，所述基座和船只设计成允许所述基座保持在所述船只下方；其特征在于，所述基座和船只调适成利于在所述***部分或完全离开水面时使所述船只稳定地支承在所述基座上。
2.根据权利要求1所述的水电涡轮支承***，其中所述基座和船只设计成允许所述基座支承所述船只同时所述基座是自由直立的。
3.根据权利要求1所述的水电涡轮支承***，其中所述船只和所述基座设有互补性耦接部位。
4.根据权利要求3所述的水电涡轮支承***，其中所述耦接部位包括在所述基座上提供的或与之作为一体形成的至少一个突出部和在船只上提供的或与之作为一体形成的互补性承接槽。
5.根据权利要求4所述的水电涡轮支承***，其中将所述突出部和/或承接槽形成锥形以帮助将所述突出部定位于所述承接槽中。
6.根据权利要求4所述的水电涡轮支承***，其中所述基座包括至少一个腿部，所述腿部的上端设置有所述互补性耦接部位的其中之一。
7.根据权利要求5所述的水电涡轮支承***，其中所述基座包括至少一个腿部，所述腿部的上端设置有所述互补性耦接部位的其中之一。
8.根据权利要求3所述的水电涡轮支承***，其中在所述***部分或完全离开水面时，所述耦接部位实质性地防止所述基座与船只的相对移动。
9.根据权利要求8所述的水电涡轮支承***，其中所述耦接部位包括在所述基座上提供的或与之作为一体形成的至少一个突出部和在船只上提供的或与之作为一体形成的互补性承接槽。
10.根据权利要求9所述的水电涡轮支承***，其中所述基座包括至少一个腿部，所述腿部的上端设置有所述互补性耦接部位的其中之一。
11.根据权利要求9所述的水电涡轮支承***，其中将所述突出部和/或承接槽形成锥形以帮助将所述突出部定位于所述承接槽中。
12.根据权利要求11所述的水电涡轮支承***，其中所述基座包括至少一个腿部，所述腿部的上端设置有所述互补性耦接部位的其中之一。
13.根据权利要求6、7、10、12中的任意一项所述的水电涡轮支承***，其中所述基座在至少一个腿部的下端上是自由直立的。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的水电涡轮支承***，其中所述基座包括三个脚部，每个脚部设置有一个互补性耦接部位。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的水电涡轮支承***，其中所述船只调适成在所述基座安装在所述船只下方且支承船只时允许将所述涡轮安装到所述基座并由所述基座支承。
16.一种支承水电涡轮***的方法，所述方法包括如下步骤：
将所述***的基座固定在所述***的船只下方；
将所述***置于水域中水深度随时间变化的位置处；
以及允许所述基座与所述水域的底部接触并站立在水域的底部，并因此支承低水深度期间至少部分离开水面的船只。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法包括如下步骤：
在将所述基座固定于所述船只之前，将所述***的所述基座置于水域中；
将所述船只定位于所述基座上；
升起所述船只下方的所述基座以允许所述基座与船只固定在一起。
18.根据权利要求16或17所述的方法，所述方法包括如下步骤：
一旦所述基座被固定在所述船只下方，则将涡轮固定于所述基座。
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