CN102822421A - 基础结构 - Google Patents

Abstract

一种基础结构(10)，用于将安装在该基础结构(10)上的物体(14)安置在海床或河床上，该基础结构(10)包括：具有可变浮力和刚性控制表面(23)的整体式浮力装置(22)。整体式浮力装置(22)相对于基础结构(10)可移动，以便改变刚性控制表面(23)的位置并相对于重心的位置控制浮力中心的位置。这样在浸没和浮出水面期间，稳定基础结构(10)。还描述了一种用于控制基础结构(10)的布置和收回的方法。

Description

基础结构

技术领域

本发明涉及基础结构，更具体地涉及用于将物体(比如潮汐涡轮机)安置在海床或河床上的基础结构。本发明的实施例还涉及用于控制基础结构的布置和收回的方法，使得安装在基础结构上的物体(比如潮汐涡轮机)可被安置在海床或河床上或者从海床或河床中收回。

背景技术

基础结构通常用于将物体安置在海床和河床上，具体地适合于潮汐涡轮机的安装。一种普通类型的基础结构为重力基础结构。重力基础结构通常被牵引到这样的位置，即：在该位置中期望将物体安装在海床或河床上，并且重力基础结构包括压载箱，该压载箱可装有或没有合适的压载材料，以便控制重力基础结构的浮力。比如通过使压载箱装满水使重力基础结构可在水中朝着海床或河床下降，并且如果需要从海床或河床中收回安装在重力基础结构上的物体，可通过从压载箱中排出水使重力基础结构从海床或河床中升起。

重要的是，在浸没(布置)和浮出水面(收回)的操作期间，能够控制基础结构(比如重力基础结构)的稳定性，这需要相对于该结构的重心的位置，仔细地控制该结构的浮力中心的位置。已经提出了具有有助于这种稳定的永久性结构特征的重力基础结构。然而，当其最终位置位于海床或河床上时，特别地由于阻力增大，这些永久性结构特征可影响重力基础结构的稳定性和/或性能。比如，在该结构的浸没期间，以垂直延伸形式的永久性结构特征已经用于控制重力基础结构的稳定性，但是那些永久性垂直延伸使得重力基础结构不适合用于存在强潮汐流的地方。

需要一种基础结构，该基础结构在浸没和浮出水面期间具有改善的稳定性，并且当被安置在海床或河床上时，该基础结构具有可接受的稳定性和性能。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种基础结构，用于将安装在该基础结构上的物体安置在海床或河床上，该基础结构包括：具有可变浮力和刚性控制表面的整体式浮力装置，整体式浮力装置相对于基础结构可移动，以便改变刚性控制表面的位置并相对于重心的位置控制浮力中心的位置。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制基础结构的布置和收回的方法，该基础结构上安装有物体以便在海床或河床上进行安置，该基础结构包括：具有可变浮力和刚性控制表面的整体式可移动浮力装置，该方法包括：相对于基础结构改变整体式可移动浮力装置的位置，以便改变刚性控制表面的位置并且相对于重心的位置控制浮力中心的位置。

为了在浮动时基础结构是相对稳定的，使得其具有最佳的稳定性，浮力中心需要位于重心下方，而为了在浸没时基础结构是稳定的，浮力中心需要位于重心上方。通过允许相对于重心的位置控制浮力中心的位置来改进用以相对于基础结构改变整体式浮力装置的位置并因此改变刚性控制表面的位置的能力，使得在浸没和浮出水面期间改进了基础结构的稳定性，同时维持水线面(waterplane)。更具体地说，相对于基础结构改变整体式浮力装置的位置，并因此改变刚性控制表面的位置的能力，允许维持基础结构的水线面，直到已经将浮力中心从重心下方的位置(为了浮出水面时的最佳的稳定性)充分移动到重心上方的位置(为了浸没时的稳定性)，反之亦然。因此，在相对稳定的浮出水面状态和稳定的浸没状态之间进行转换期间，可保持基础结构的充分的稳定性，使得基础结构能够以受控制的方式浸没和浮出水面。而且，当基础结构位于海床或河床上时，可移动整体式浮力装置并因此移动刚性控制表面到达收起位置(retracted position)，基础结构在收起位置中尽可能稳定。尤其地，可能另外增大基础结构上的阻力的、不需要的延伸部或突出部可被排除。

通过基础结构和海床或河床之间的摩擦力可将基础结构保持在海床或河床上的位置中。通过将基础结构固定在海床或河床中使基础结构可选地或额外地保持在海床或河床上的位置中。比如，基础结构可包括凸出物，该凸出物可嵌入海床或河床内，以便强制地将基础结构固定在海床或河床中。基础结构可为重力基础结构，仅仅通过重力基础结构与海床或河床之间的摩擦力，将重力基础结构保持在海床或河床上的位置中。

整体式可移动浮力装置典型地包括密封了浮力容积的多个刚性表面。因此，浮力容积固定，这就意味着整体式可移动浮力装置的形状不变。仅仅通过相对于基础结构移动整体式可移动浮力装置来影响刚性控制表面相对于基础结构的移动。

一个或多个刚性表面可用作刚性控制表面。整体式可移动浮力装置可包括多个刚性控制表面，每个刚性控制表面均由密封浮力容积的刚性表面中的一个来提供。

基础结构典型地包括一个或多个其他整体式浮力装置。所述或每个其他整体式浮力装置可具有单独地可变的浮力。数量增多的整体式浮力装置允许在浸没和浮出水面期间，更好地控制基础结构的总浮力，并因此控制基础结构的整体稳定性。如上所述，所述或每个其他整体式浮力装置可包括密封浮力容积的多个刚性表面。

基础结构可包括至少一对所述整体式可移动浮力装置，这对整体式可移动浮力装置可对称地设置在基础结构上。可围绕基础结构的中心线对称地设置整体式可移动浮力装置。提供至少一对对称地设置的整体式可移动浮力装置，在浸没操作期间，能够使基础结构维持在大体上水平的姿态。

一个或多个其他整体式浮力装置可为整体式静止浮力装置。

一个或多个其他整体式浮力装置均可包括刚性控制表面并且相对于基础结构可移动，以便相对于基础结构，改变刚性控制表面的位置。当基础结构包括多个整体式可移动浮力装置(可单独地控制这些浮力装置相对于基础结构的移动)时，通过允许更仔细地控制浮力中心的位置使在浸没和浮出水面期间，能够更好地控制基础结构的稳定性，同时保持水线面。

所述或每个整体式可移动浮力装置在收起位置和展开位置(extendedposition)之间可移动。当处于展开位置中时，所述或每个整体式可移动浮力装置，以及所述或每个相关的刚性控制表面远离基础结构向外延伸。这就能够维持基础结构的水线面，直到基础结构的浮力中心已经从重心下方的位置(为了浮出水面时的最佳的稳定性)移动到重心上方的位置(为了浸没时的稳定性)。当处于收起位置时，所述或每个整体式可移动浮力装置与基础结构的相邻表面大体上对准，并且不从其中凸出。因此，当基础结构位于海床或河床上时，通过将所述或每个整体式可移动浮力装置移动到其收起位置可将作用在基础结构上的阻力最小化。这就能够将基础结构用于水流较强的地方以及传统的基础结构理想情况下不太适合的地方，这种传统的基础结构包括在浸没和浮出水面期间有助于稳定性的永久性结构延伸部分。

可通过改变基础结构的总浮力来控制所述或每个整体式可移动浮力装置相对于基础结构的移动。

可通过改变所述或每个整体式可移动浮力装置的浮力来控制基础结构的总浮力。因此，可通过改变一个或多个所述整体式可移动浮力装置的浮力来控制所述或每个整体式可移动浮力装置相对于基础结构的移动。

可通过改变所述或每个整体式静止浮力装置的浮力来控制基础结构的总浮力。因此，可通过改变一个或多个所述整体式静止浮力装置的浮力来控制所述或每个整体式可移动浮力装置相对于基础结构的移动。

基础结构可包括保持装置，该保持装置可选择性地进行操作以将所述或每个整体式可移动浮力装置保持在其收起位置。保持装置比如可包括声释放器。

基础结构可包括限制器，以便限制整体式可移动浮力装置的移动。当基础结构包括多个所述整体式可移动浮力装置时，基础结构可包括多个所述限制器，并且每个限制器可限制一个所述整体式可移动浮力装置相对于基础结构的移动。可替换地，单个限制器可限制多个所述整体式可移动浮力装置的移动。比如，如果当整体式可移动浮力装置从收起位置移动到展开位置时两个整体式可移动浮力装置上某些点之间的距离增大，那么该限制器可用于限制最大允许的距离，从而限制这两个整体式浮力装置的移动。所述或每个限制器可为栓绳。

可通过控制一个整体式可移动浮力装置的移动来至少部分控制另一个整体式可移动浮力装置的移动。比如，当处于收起位置时，两个所述整体式可移动浮力装置彼此配合，这种配合可防止一个整体式可移动浮力装置从收起位置移动到展开位置。一个整体式可移动浮力装置从收起位置到展开位置的移动，可消除这种配合并且有效地松开另一个整体式可移动浮力装置，从而允许其从收起位置自由地移动到展开位置。

基础结构可包括一个或多个致动器，以便控制所述或每个整体式可移动浮力装置相对于基础结构的移动。然而，优选地通过改变上述基础结构的总浮力来控制所述或每个整体式可移动浮力装置的移动，以便简化基础结构的构造以及布置和收回操作。

所述或每个整体式可移动浮力装置可被安装在基础结构上，以便相对于基础结构进行旋转和/或平移，使得所述或每个整体式可移动浮力装置可在上收起位置和展开位置之间移动。可以以任何合适的方式安装所述或每个整体式可移动浮力装置，以便允许在收起位置和展开位置之间移动。比如，所述或每个整体式可移动浮力装置可以被枢转地安装在基础结构上，以便相对于基础结构进行旋转。

在典型的实施例中，所述或每个整体式浮力装置(无论是静止还是可移动的)包括浮箱。浮箱优选地大体上为刚性，并且具有固定的体积。

在一些实施例中，所述或每个整体式可移动浮力装置可包括至少两个浮箱，或者可能包括至少两组浮箱，可单独地改变这些浮箱的浮力以控制整体式可移动浮力装置相对于基础结构的移动，更具体地相对于基础结构的静止部分的移动。这种设置可以不需要提供整体式静止浮力装置，并且可以仅仅通过单独地改变浮箱的浮力来使浸没操作能够被控制。

用于控制基础结构的布置和收回的上述方法的一个实施例包括：改变基础结构的总浮力，以便相对于基础结构改变整体式可移动浮力装置的位置。

该方法可包括：相对于基础结构改变整体式可移动浮力装置的浮力，以便改变其位置，并且因此改变其刚性控制表面的位置。

在整体式可移动浮力装置包括至少两个浮箱或至少两组浮箱的实施例中，该方法可包括单独地改变浮箱的浮力，以便控制整体式可移动浮力装置的移动。

当基础结构包括多个(每个整体式浮力装置具有可变浮力的)其他的所述整体式浮力装置时，该方法可包括：改变一个或多个其他的所述整体式浮力装置的浮力，以便改变基础结构的总浮力，并且因此相对于基础结构，改变整体式可移动浮力装置的位置。

一个或多个其他整体式浮力装置典型地为整体式静止浮力装置。因此，该方法可包括：改变一个或多个整体式静止浮力装置的浮力，以便相对于基础结构，改变整体式可移动浮力装置的位置。要理解的是，改变一个或多个整体式静止浮力装置的浮力，提供了基础结构的总浮力的上述变化。

作为替换或增加，一个或多个其他整体式浮力装置可为具有可变浮力和刚性控制表面的整体式可移动浮力装置。因此，该方法可包括：相对于基础结构，改变一个或多个整体式可移动浮力装置的位置，以便改变所述或每个刚性控制表面的位置，从而在浸没和浮出水面期间，稳定基础结构。

该方法典型地包括：在基础结构浸没和浮出水面期间，将所述或每个整体式可移动浮力装置移动到展开位置。当通过维持水线面来部分漂浮和部分浸没时，稳定了基础结构，尤其在倾斜(pitch)和翻转(roll)中的基础结构。典型地借助于上述限制器，可通过限制所述或每个整体式可移动浮力装置的移动来限定所述或每个整体式可移动浮力装置的展开位置。

当基础结构位于海床或河床上时，该方法典型地包括：将所述或每个整体式可移动浮力装置移动到收起位置。如上所述，这就将施加在基础结构上的阻力最小化。当基础结构完全浮出水面并且在水面上漂浮时，所述或每个整体式可移动浮力装置典型地还被移动到收起位置。这再一次通过确保基础结构的浮力中心位于基础结构的重心之下使基础结构的稳定性能够优化。

当所述或每个整体式可移动浮力装置包括浮箱时，该方法通常包括：通过改变所述或每个浮箱内液体的量来改变所述或每个浮箱(无论该浮箱是静止的还是可移动的)的浮力。比如，可将水引入所述或每个整体式浮箱内或者可从所述或每个整体式浮箱内排出水，以便改变其浮力。

基础结构可用于将任何合适的物体安装在海床或河床上。比如，物体可为(具有管道或没有管道的)能量获取装置(比如潮汐涡轮机)或振荡水翼(oscillating hydrofoil)。合适物体的其他实例包括但不限于变压器和海床电气连接集线器。

附图说明

图1为完全浮出水面的状态下，根据本发明的一个实施例的基础结构的示意性侧视图，该基础结构在水体的表面上浮动；

图2到图8为图1的基础结构在其布置期间，在不同位置处的示意性侧视图；

图9为位于海床或河床上的基础结构的示意性侧视图；

图10为图1到图9的基础结构的部分放大的示意性侧视图；

图11到图13为各种操作状态下，根据本发明的另一个实施例的经修改的基础结构的部分示意性侧视图；

图14到图19为基础结构的另一个实施例在其布置期间，在不同位置处的示意性侧视图；以及

图20和图21为不同操作状态下，基础结构的另一个实施例的部分示意性侧视图。

具体实施方式

现在将仅通过实例并且参照附图，描述本发明的实施例。

首先参看图1，显示了在完全浮出水面的状态下，在水体12(比如海或河)的表面上浮动的并且以重力基础结构10形式的基础结构。重力基础结构10典型地由钢和/或混泥土构成，并且携带需要位于海床或河床16上的物体14。在所示的实施例中，物体14为安装在重力基础结构10上的潮汐涡轮机，但是要理解的是，需要位于海床或河床16上的任何物体可安装在重力基础结构10上。

重力基础结构10包括以整体式压载箱18、20、22形式的多个整体式浮力装置。第一和第二整体式压载箱18、20为静止的，第三整体式压载箱22相对于第一和第二压载箱18、20可移动，从而相对于重力基础结构10可移动。更具体地说，第三压载箱22枢转地安装在第一压载箱18上，使得其可相对于第一压载箱18旋转，从而可相对于重力基础结构10旋转。可以由任何合适的机构提供枢转装置21(图3和图10)。比如由绳索构成的柔性部件32(图10)特别适用，因为其不会遭受污垢影响或缺少润滑。

在所示的实施例中，第三压载箱22位于第二压载箱20之上，第二和第三压载箱20、22相结合的深度与第一压载箱18的深度大体上相同。第一压载箱18位于重力基础结构10的首部(bow)，而第二和第三压载箱20、22位于尾部(stern)。虽然在图中是不明显的，但是重力基础结构10具有双体式配置，压载箱18、20、22的所示布置在重力基础结构10的两侧成镜像分布。然而，该配置对于本发明而言并非必不可少，并且可采用许多其他的配置。

第一和第二(静止的)压载箱18、20以及第三(可移动的)压载箱22包括刚性表面18a、20a、22a，刚性表面18a、20a、22a限定每个压载箱18、20、22的浮力体积。浮力体积由刚性表面18a、20a、22a固定，因此，在其填充有压载材料时压载箱18、20、22的形状不变化。可移动的压载箱22的一个或多个刚性表面22a用作在浸没和浮出水面期间有助于控制重力基础结构10的稳定性的刚性控制表面23，在说明书中将在后文中对此进行描述。

每个压载箱18、20、22包括通水孔18b、20b、22b，以便在压载箱18、20、22内的压力低于各个压载箱的通水孔18b、20b、22b处的液体静压力时，能够允许水进入压载箱18、20、22。参看更详细地示出了第三压载箱22的图10，每个压载箱18、20、22典型地也包括刚性管28，其主要目的在于能够当允许水经由各个通水孔时从各个压载箱中去除空气或任何其他合适的气体。因此，在每个压载箱18、20、22内通过改变用作压载材料的水的量来改变每个压载箱18、20、22的浮力，从而改变整个重力基础结构10的总浮力。

柔性管连接30在每个压载箱18、20、22内部的刚性管28和通向水体12表面的管道之间提供连接。合适的可拆卸连接通常用于使空气或其他合适的气体能够经由刚性管和柔性管在表面和压载箱18、20、22之间输送。

在图1中所示的状态下，压载箱18、20、22仅仅包含一种适当的气体(比如空气)，并且不包含任何水。在这种情况下，重力基础结构10的浮力中心位于重力基础结构10的重心24之下。因此，随着第一和第二压载箱18、20部分地浸没，重力基础结构10相对稳定并且可浮起，到达意在将潮汐涡轮机或其他物体14放置在海床或河床上的位置。要注意的是，在图1中所示的完全浮出水面的状态下，第三压载箱22位于收起位置，在该收起位置中，第三压载箱位于第二压载箱20的顶部并且不远离重力基础结构10的其余部分朝外延伸。第三压载箱22可固定在该收起位置中，而重力基础结构10例如使用适当的保持机构(比如声释放器)处于完全浮出水面的状态中。

通常，在本领域中，将水引入压载箱18、20、22中，以便使其没入水中，并且使整个重力基础结构10具有逆向浮力，使得其沉入海床或河床16。如上所述，为了能够当在浸没状态中时使重力基础结构10是稳定的，浮力中心需要位于重心24之上，并且根据本发明通过相对于重心24的位置控制重力基础结构10的浮力中心的位置来实现在浮出水面状态和浸没状态之间稳定的转换，使得浮力中心移动到重心24之上的位置，而保持重力基础结构10的水线面。更具体地说，在所示的实施例中，能够改变第三压载箱22和其刚性控制表面23的位置，该刚性控制表面23使浮力中心的位置能够被控制，从而在浮出水面和浸没状态之间进行转换期间，能够仔细地控制重力基础结构10的稳定性，反之亦然。

参看图2，首先经由通水孔20b将水引入第二压载箱20内，这就使得重力基础结构10的尾部变为浸入水12内。当第二压载箱20内的水体积增大时，直到完全装满水，其进一步沉入水12内，如图3中所示，使得重力基础结构10的尾部变得更深地浸入水12内，而重力基础结构10的首部浮出水12。然而，因为相对于重力基础结构10枢转地安装了第三压载箱22，由于其自身的正向浮力，其不沉入水中，因此，当重力基础结构10的总浮力变化时，第三压载箱22相对于重力基础结构10移动。如果提供保持装置，那么需要释放保持机构，以便能够进行这样的移动。重力基础结构10包括以栓绳26形式的限制器，在所述实施例中，限制器在第二和第三压载箱20、22之间延伸，从而相对于重力基础结构10限制第三压载箱22的枢转运动，这在图4中清晰地示出了。

在图4中所示的状态下，重力基础结构10部分浸没，但依然是正向浮力，因此，未进一步沉入水12内。然而，重力基础结构10的浮力中心已经从重心24以下的原始位置移动到重心24之上的位置，为了重力基础结构10的浸没后的稳定性而这样要求。而且，第一和第三压载箱18、22的刚性表面18a、22a(包括第三压载箱22的刚性控制表面23)保持水线面，并且在浮出水面状态和浸没状态之间转换期间，使倾斜和翻转中的重力基础结构10稳定。

参看图5和图6，通过它们各自的通水孔18b、22b将适当量的水引入第一和第三压载箱18、22中，使得重力基础结构10具有逆向浮力，并且朝向海床和河床16下沉。重力基础结构10，由于刚好在其移动到水面12以下之前由第一和第三压载箱18、22的刚性表面18a、22a所提供的水线面，以及由于浮力中心位于重心24之上的事实，如为了浸没后的稳定性所要求的那样，重力基础结构10有利地保持图4到6中所示的通常的方向。

如图6和7中所示，重力基础结构10的尾部，具体为第二压载箱20，首先与海床或河床16接触，由于海床或河床16所提供的部分支撑，重力基础结构10的持续向下移动，促使纵倾角的减小。更多的水被受控地引入第一和/或第三压载箱18、22，促使重力基础结构10移动到其在海床或河床16上大体上放平的位置，如图8中最好地示出的那样。在这种状态下，第三压载箱22未完全装满水，因此，由于其自身的正向浮力，第三压载箱22保持在展开位置中。然而，通过将水进一步引入第三压载箱22中，以便改变其浮力，第三压载箱22具有逆向浮力，因此移动到其原始的收起位置，在该收起位置中，其不从重力基础结构10中向外延伸，从而减小重力基础结构10上的阻力。图9中示出了这种完全布置后的状态。

如果无论什么原因，需要从海床或河床16中收回潮汐涡轮机或其他物体14，那么通过增大其总浮力，重力基础结构10可浮出水面，并且通过颠倒上文描述步骤的顺序，尤其可以以稳定的方式收回重力基础结构10。

要意思到的是，根据每个压载箱18、20、22内的水量、整个重力基础结构10的纵倾角、以及第三压载箱22相对于重力基础结构10的剩余物的角度位置，重力基础结构10的重心24的位置会发生变化。尽管如此，上文描述的重力基础结构10的布置和收回方法允许重力基础结构10保持水线面，直到浮力中心已经移动到重心24上方的位置，以便在浮出水面状态和浸没状态之间进行转换期间，重力基础结构10保持足够的稳定性，反之亦然。

现在参看图11到13，显示了经修改的基础结构40的一部分或替代的基础结构的一部分，改进的基础结构40的一部分可形成图1到图10中所示的重力基础结构10的一部分。基础结构40包括以可移动的压载箱42、44形式的两个可移动的整体式浮力装置。每个压载箱42、44包括限定固定的浮力体积的多个刚性表面42a、44a。压载箱42、44中的一个或两个压载箱的刚性表面42a、44a用作刚性控制表面42b、44b。

以与上文中已经描述过的相同方式，通过控制可移动的压载箱42、44的位置以及因此控制刚性控制表面42b、44b的位置，基础结构40保持水线面，直到浮力中心已经从重心下方的位置(使得基础结构40在浮出水面的状态下相对稳定)移动到重心上方的位置(使得基础结构40在浸没状态下稳定)。

在这个替代实施例中，第二可移动的压载箱44的运动用于控制第一可移动的压载箱42的运动。更详细地说，当第二可移动的压载箱44处于图11中所示的收起位置中时，其与相邻的第一可移动的压载箱42配合并且使其保持在收起位置中。如图12中所示，当第二可移动的压载箱44相对于基础结构40枢转并且朝着展开位置移动时，其不再与第一可移动的压载箱42配合。因此，通过相对于基础结构40进行枢转，第一可移动的压载箱42从收起位置中自由地朝向图13中所示的展开位置移动。以栓绳46形式的限制器再次用于限制第一可移动的压载箱42相对于基础结构40进行的最大枢转运动。

在一些实施例中基础结构40为参照图1到图10在上文中描述过的重力基础结构10的一部分，如上所述，可移动的压载箱42等同于第三压载箱22，并且枢转地安装在第一压载箱18上。

图14到图19示出了处于不同布置阶段的重力基础结构50的替代实施例。重力基础结构50与图1到图10中所示的重力基础结构10相似。

重力基础结构50包括整体式静态压载箱52和一对整体式可移动压载箱54a、54b，该整体式静态压载箱52与重力基础结构10的第一压载箱18相似。虽然未示出，但是可提供多个静态压载箱52。整体式可移动压载箱54a、54b与重力基础结构10的可移动的第三压载箱22相似，但是在该替代的实施例中，整体式可移动压载箱54a、54b包括大体上圆柱形箱。

通过各个枢转安装件，每个整体式可移动压载箱54a、54b枢转地安装在静态压载箱52上，以便在图14中所示的收起位置和图16中所示的完全展开位置之间移动。可移动压载箱54a、54b大体上围绕重力基础结构50的中心线对称地安装在静态压载箱52上，从而安装在重力基础结构50上。

首先通过将静态压载箱52装满水来浸没重力基础结构50。在浸没的初始阶段期间，可移动压载箱54a、54b仅仅包含一种合适的气体，比如空气，因此，在重力基础结构50沉入水内时，可移动压载箱相对于静止压载箱52向上枢转，如图15和图16中所示。栓绳56a、56b或者其他合适的限制器限制可移动压载箱54a、54b的枢转运动。由于可移动压载箱54a、54b被对称地安装，所以重力基础结构50浸没和浮出水面期间，静止压载箱52以及因此安装在重力基础结构50上的物体58保持大体上水平的姿态。

典型地，以相同的流速将水引入可移动压载箱54a、54b内，以保持重力基础结构50的大体上水平的姿态。重力基础结构50最终具有逆向浮力，并且朝向海床或河床60下沉，如图17中所示。如上文参照图1到图10中进行的解释，由于可移动压载箱54a、54b的刚性控制表面所提供的水线面，当浮力中心从重心下方的位置移动到重心上方的位置时，在浮出水面状态和浸没状态之间进行转换期间，维持重力基础结构50的稳定性。

一旦重力基础结构50已经到达图18中所示的位置，在该位置中，重力基础结构50被安置海床或河床60上，那么可移动压载箱54a、54b可完全装满水，以便改变其浮力并且将可移动压载箱54a、54b从展开位置移动到图19中所示的收起位置中，使得完全地布置重力基础结构50。

参看图20和图21，显示了重力基础结构70的另一实施例的一部分。重力基础结构70包括静止部分72以及整体式可移动浮力装置74，静止部分72可为空间构架组件或相似的支撑结构，整体式可移动浮力装置74枢转地安装在静止部分72上。在实施中，若干个整体式可移动浮力装置74典型地安装在同一个静止部分72上。如上文中参照图14到图19所描述的，在浸没和浮出水面的操作期间，能够控制静止部分72的姿态，更详细地，该姿态能够保持大体上水平。

在所示的实施例中，整体式可移动浮力装置74包括第一和第二浮箱76、78。每个浮箱76、78包括各自的通水孔76a、78a以及通风装置(未示出)。这使得水/气体能够被引入每个浮箱76、78中和/或从每个浮箱76、78中去除水/气体，以便由此能够单独地并且独立地改变每个浮箱76、78的浮力。配置整体式可移动浮力装置74，使得当第一和第二浮箱76、78完全没有水(并且因此装满合适的气体)时或完全装满水时，采用图20中所示的水平的、收起位置。在其他未示出的实施例中，第一组和第二组浮箱可被提供有可单独地并且独立地变化的第一组和第二组的总浮力。

首先通过将第一浮箱76装满水来浸没重力基础结构70。这就促使整体式可移动浮力装置74和其相关的刚性控制表面从图20中所示的收起位置移动到图21中所示的展开位置。栓绳80或其他合适的限制器限制整体式可移动浮力装置74相对于静止部分72的枢转运动，并且限定展开位置。

为了给重力基础结构70提供逆向浮力，使得其从浮出水面状态移动到稳定的浸没状态，必要时，将需要有更多的水被引入第一和第二浮箱76、78，而不完全使第二浮箱78装满水。由于整体式可移动浮力装置74所提供的水线面，更为具体地是由于其刚性控制表面所提供的水线面，当浮力中心从重心下方的位置移动到重心上方的位置时，在浮出水面状态和浸没状态之间进行转换期间，维持了重力基础结构70的稳定性。

当重力基础结构70接近海床或河床(图20或21中未示出)时，整体式可移动浮力装置74的区域82可能首先接触海床或河床。这种接触趋向于使整体式可移动浮力装置74沿顺时针方向绕枢转安装件旋转，这种运动被第二浮箱78的剩余浮力所阻止。在重力基础结构70接触海床或河床时，这趋向于缓和重力基础结构70的冲击。

为了将整体式可移动浮力装置74从图21中所示的展开位置移动到图20中所示的收起位置，从而将重力基础结构70完全放置在海床或河床上，第二浮箱78最终完全装满水。

虽然已经在前面的段落中描述了本发明的实施例，但应理解的是，可对这些实施例进行各种修改而不背离本发明的范围。

比如，重力基础结构10可包括任何适当数量的浮箱。倘若这个或每个整体式可移动浮力装置具有刚性控制表面，那么可使用整体式浮力装置而非浮箱。浮箱或其他整体式浮力装置可以以任何合适的配置设置在重力基础结构10上。

虽然所示出的基础结构为重力基础结构10，仅仅通过摩擦力将该重力基础结构固定在海床或河床16上，但是基础结构可被锚泊(anchor)在海床或河床16中，以将其固定。

基础结构40中可以具有许多变体，在这些变体中一个可移动浮箱42的移动至少部分由另一个可移动浮箱44的移动来控制，并且这些变体完全在本发明的范围内。

为避免疑义，应理解的是，重力基础结构10、40、50、70同样适合位于湖泊的床，就如位于海床或河床上一样。

Claims (32)

1.一种基础结构，用于将安装在该基础结构上的物体安置在海床或河床上，所述基础结构包括：具有可变浮力和刚性控制表面的整体式浮力装置，所述整体式浮力装置相对于所述基础结构可移动，以便改变所述刚性控制表面的位置并相对于重心的位置控制浮力中心的位置。

2.根据权利要求1所述的基础结构，其中，所述基础结构包括：具有单独可变浮力的多个其他整体式浮力装置。

3.根据权利要求2所述的基础结构，其中，一个或多个所述其他整体式浮力装置为静止浮力装置。

4.根据权利要求2或3所述的基础结构，其中，一个或多个所述其他整体式浮力装置均包括刚性控制表面并且相对于所述基础结构可移动，以便改变所述刚性控制表面的位置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置包括：密封浮力体积的多个刚性表面，和用作刚性控制表面的一个或多个刚性表面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述基础结构包括对称地设置在所述基础结构上的一对所述整体式可移动浮力装置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置在收起位置和展开位置之间可移动。

8.根据权利要求7所述的基础结构，其中，当处于所述收起位置中时，所述或每个整体式可移动浮力装置与所述基础结构的相邻表面大体上对准。

9.根据权利要求7或8所述的基础结构，其中，当处于所述展开位置中时，所述或每个整体式可移动浮力装置远离所述基础结构向外延伸。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的基础结构，其中，当处于所述收起位置中时，至少两个所述整体式可移动浮力装置彼此配合，所述配合防止所述整体式可移动浮力装置中的一个从所述收起位置移动到所述展开位置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置相对于所述基础结构的移动是通过改变所述基础结构的总浮力来控制的。

12.根据权利要求3到11中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置相对于所述基础结构的移动是通过改变一个或多个所述整体式静态浮力装置的浮力来控制的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，可单独地控制所述或每个整体式可移动浮力装置的浮力，以便相对于所述基础结构改变所述或每个整体式可移动浮力装置的位置。

14.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述基础结构包括一个或多个限制器，以便限制所述或每个整体式可移动浮力装置相对于所述基础结构的移动。

15.根据权利要求1到10中任一项所述的基础结构，其中，所述基础结构包括一个或多个致动器，以便控制所述或每个整体式可移动浮力装置相对于所述基础结构的移动。

16.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置安装在所述基础结构上，以便相对于所述基础结构旋转和/或平移。

17.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置枢转地安装在所述基础结构上，以便相对于所述基础结构旋转。

18.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式浮力装置包括浮箱。

19.根据前述权利要求中任一项所述的基础结构，其中，所述或每个整体式可移动浮力装置包括至少两个浮箱，所述至少两个浮箱的浮力可单独地变化，以便控制所述整体式可移动浮力装置相对于所述基础结构的移动。

20.一种用于控制基础结构的布置和收回的方法，所述基础结构上装有物体以便在海床或河床上进行安置，所述基础结构包括：具有可变浮力和刚性控制表面的整体式可移动浮力装置，所述方法包括：相对于所述基础结构改变所述整体式可移动浮力装置的位置，以便改变所述刚性控制表面的位置并相对于重心的位置控制浮力中心的位置。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述方法包括：改变所述基础结构的总浮力，以便相对于所述基础结构改变所述整体式可移动浮力装置的位置。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，所述方法包括：改变所述整体式可移动可变浮力装置的浮力，以便相对于所述基础结构改变所述整体式可移动可变浮力装置的位置。

23.根据权利要求20到22中任一项所述的方法，其中，所述基础结构包括：分别具有可变浮力的多个其他整体式浮力装置，所述方法包括：改变一个或多个所述其他整体式浮力装置的浮力，以便相对于所述基础结构改变所述整体式可移动浮力装置的位置。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，一个或多个所述其他整体式浮力装置为静止浮力装置，所述方法包括：改变一个或多个所述整体式静态浮力装置的浮力，以便相对于所述基础结构改变所述整体式可移动浮力装置的位置。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，一个或多个所述其他整体式浮力装置为具有可变浮力和刚性控制表面的可移动浮力装置，所述方法包括：相对于所述基础结构改变一个或多个所述整体式可移动浮力装置的位置，以便改变所述或每个刚性控制表面的位置。

26.根据权利要求20到25中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：在所述基础结构浸没和浮出水面期间，将所述或每个整体式可移动浮力装置移动到展开位置。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，通过限制所述或每个整体式可移动浮力装置的移动来限定所述或每个整体式可移动浮力装置的所述展开位置。

28.根据权利要求20到27中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：当所述基础结构位于海床或河床上时，将所述或每个整体式可移动浮力装置移动到收起位置。

29.根据权利要求20到28中任一项所述的方法，其中，所述或每个整体式浮力装置包括浮箱，所述方法包括：通过改变所述或每个浮箱内液体的量来改变所述或每个浮箱的浮力。

30.根据权利要求20到29中任一项所述的方法，其中，所述基础结构为权利要求1到19中任一项所限定的基础结构。

31.一种大体上如上文中描述和/或如附图中所示的基础结构。

32.一种用于控制基础结构的布置和收回的方法，所述基础结构大体上如上文中参照附图进行的描述。

Images