[發明專利]安裝錨固設備的潛水裝置和方法

無效

• 申請號: 201280027422.7
• 申請日: 2012-04-04
• 公開（公告）號: CN103842245A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 杰里米·史密斯
• 申請（專利權）人: QED納瓦爾有限公司
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63B21/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

本發明涉及潛水裝置，具體地，但非排他地涉及用于在海底上錨固潮汐渦輪機結構的潛水裝置

在以下描述中，術語“海底”應認為指的是位于大量水之下大體上靜態的地面并包括例如位于大海之下的地面，位于河之下的地面以及位于這兩者的交叉點之下的地面。術語“海洋（marine）”也應相應地解釋。

由于相比于陸上等同設備非常高的安裝&維護費用，海上可再生能源一直發展緩慢。這兩方面在海上可再生能源系統的任何經濟發展中都是重要的驅動力。更具體地，高成本是由于需要專門的船來支持安裝與維護過程。海上石油和天然氣工業也需要類似的船。因此，經常的情況是開發者競爭相同的資源。這使得租用這些船的日租金很高并可使開發的獲利能力成為問題。日租金隨石油的價格發生大幅波動，這使得安裝與維護費用難以預計。這樣還產生了可再生能源界難以承擔的大經濟風險。

在使用中，幾乎不可避免的存在對解決操作&維護（運行和維護）問題的需求。在由于其能量潛能而通常將被選擇的潮汐環境中，這非常具有挑戰性。以數節流動的潮汐流在結構上作用非常大的動態力，部分是由于在該結構周圍流動的湍流。這經常意味著支持船僅可以在短的天氣和潮汐變化范圍中運行。在許多情況，靜水周期可僅為十分鐘。因此，如果存在大量水下操作，則由于可執行安全操作的受限時間，完成這些水下操作的持續時間會遠長于所期望的時間。這導致費用的巨大增加。

大多數正在發展的潮汐渦輪機系統被設計成在直立的基礎向下驅動至水床中的情況下利用單個單柱式結構進行錨固；當部署成渦輪機陣列（因為設備必須較好地間隔開）時，這種形式的錨固不僅每單元的安裝昂貴，而且每單位海底面積輸出相對較低的能量。

無論何時運動的流體接觸到固態邊界時，兩介質之間的摩擦致使流體局部地減速并理論上在該邊界處停止。這被稱為邊界層，其意味著表面處的流動速度比海底處的流動速度顯著地更快且較少湍流。因為這個原因，大多數潮汐能設備位于表面處或位于表面附近。然而，潮汐流受波的影響，波可減小位于表面處的潮汐設備的效率。波還在結構上作用大波動力，即疲勞載荷較高，從而減小結構的預期壽命。

當在潮汐地區安裝任何外來物體時，其周圍的區域將遭受高度沖蝕環境。這被稱為沖刷并可破壞基礎，如使用在單柱式結構中的基礎。

第GB2467200A號英國專利公開描述了一種支承在水床上并與邊界層相互作用的設備。該重力基礎填充有重壓載物，以將其保持在海底上的適當位置處。

根據本發明的第一方面，提供了一種潛水模塊，其適于相對于在水床上方經過的水流錨固設備，該模塊包括用于附接上述設備的基底構件；以及邊界層整流裝置，該邊界層整流裝置適于使所述水流的與所述水床鄰近的邊界層分量在所述模塊的至少一部分上方轉向，從而使所述邊界層水流在所述模塊上方加速，以在所述模塊上產生水動力學錨固力。

根據本發明的第二方面，提供了一種相對于在水床上方經過的水流安裝錨固設備的方法，其包括提供下述潛水模塊，該潛水模塊具有用于附接上述設備的基底構件；以及邊界層整流裝置，該邊界層整流裝置適于使所述水流的與所述水床鄰近的邊界層分量在所述模塊的至少一部分上方轉向，從而使所述邊界層水流在所述模塊上方加速，以在所述模塊上產生水動力學錨固力。

根據本發明的第三方面，提供了一種在水下結構上安裝水下渦輪機的方法，其包括：至少集成浮力塔與所述水下渦輪機以及選擇性地壓載所述浮力塔，以使所述水下渦輪機在水面以及錨固地點之間上升和下降。

通過權利要求及以下描述，本發明的第一、第二以及第三方面的其他特征和優點將變得顯而易見。

下面將僅以示例的方式參照附圖描述以下圖表，在附圖中：

圖1是本發明的設有豎軸式渦輪機的潛水模塊的實施方式的等距視圖；

圖2是示出位于下方的支承結構的框架的圖1的潛水模塊的部分分解圖；

圖3是潛水模塊的剖視圖；

圖4是示出多個模塊連接起來以形成陣列并可觀察到該陣列的電子布局、機械布局以及去壓載布局的平面圖；

圖5A至圖5F是在水床上部署模塊的方法的示意圖；

圖6是模塊上方的典型的入射水圖案的示意圖；

圖7示出了模塊上方速度剖面變化；

圖8A示出一系列波面剖面；

圖8B是安裝成作為近岸礁的模塊的示意圖；

圖9A至圖9F是在水床上部署模塊的可替代性方法的示意圖；

圖10A是示出安裝或釋放集成的浮力塔與渦輪機模塊的裝置的可替代性實施方式的端視圖；

圖10B是圖10A的裝置的主視圖；