CN105339651A - 用于潮汐涡轮机的平台 - Google Patents

Abstract

公开了用于支撑潮汐涡轮机(4)的平台(20,80,100)，所述平台(20,80,100)包括：能够安装至少一个潮汐涡轮机(4)的至少一个船体(22,41,42,61,62)，位于所述船体(22,41,42,61,62)中的多个压载舱(2,92)，以及位于所述船体(22,41,42,61,62)中并位于所述压载舱(2,92)下方的压载结构(3)，当所述压载舱(2,92)卸除压载时所述平台(20,80,100)能够浮动在海水上，当所述压载舱(2,92)压载时所述平台(20,80,100)适应于下降到海底。

Description

用于潮汐涡轮机的平台

技术领域

本发明涉及潮汐涡轮机，尤其但不仅仅涉及用于支撑潮汐涡轮机的平台或底座，以利于近海潮汐涡轮机的部署，并由此减少近海潮汐涡轮机的部署成本。以下术语“重力基础(gravitybase)”、“平台(platform)”和“地基(foundation)”可交替地用来表示用于安装和支撑至少一个潮汐涡轮机的结构。

背景技术

与对应的更成熟的风能相比，潮汐可再生能源是一个新兴的市场。考虑到潮汐流是可预测的并且全球潮汐能资源是巨大的，潮汐能被期待成为一种对全球可再生能源结构有重要贡献的能源。与风能相比，潮汐可再生能源的能量成本仍然是非常高昂的。这主要归因于与潮汐涡轮机的海上安装、维护和取回相关的内在的高成本。

潮汐涡轮机(功能用作海洋发电机)的地基、平台或基础可以大概分为两组，即完全水下的和漂浮的。具有单桩基础(monopile)、桩基导管架(piledjacket)(三脚架或四方结构(quad))或重力基础的涡轮机完全淹没在水下，而浮动式涡轮机或浮船(pontoons)通常固定于海底。单桩基础和桩基导管架需要水下钻孔以将它们的地基固定到海底，但单桩基础和桩基导管架可以由轻型结构制成。另一方面，重力基础并不需要水下钻孔，这意味着重力基础更有可能直接安装。然而，为了抵挡因潮汐流而产生的倾覆力矩，重力基础相对地大而且重。浮动式涡轮机并不需要水下工作，但配重锚需要防止涡轮机被潮汐或波浪掀翻。

通常，对大多完全浸入水下的潮汐涡轮机的一个不方便的特性是，这种潮汐涡轮机需要近海的吊车，以将结构从安装船运至海底。为满足近海安装的需要，数量有限的装配有吊车的船舶必然提高完全水下的潮汐涡轮机的安装成本。普遍发现的是，在这种潮汐涡轮机中，近海安装占成本的绝大部分。某些涡轮机使用定制船舶部署，但由于这种船舶每次只能部署一个涡轮机，因此，安装费用仍然昂贵。

因此，本发明的目的是提供一种用于潮汐涡轮机的新的平台，和一种涡轮机装置，该涡轮机装置缓解了上述缺点，或者至少为该行业和公众提供有用的可替代品。

发明内容

根据本发明的优选实施方式，提供一种用于支撑潮汐涡轮机的重力基础，该重力基础在不需要吊车将涡轮机和该基础从船舶运至大海的情况下能够海上部署。不需要在海底钻孔，并且所述基础的部署可以更快更容易地完成。

根据本发明的重力基础可具有通过结构的方式加强的压载罐或压载舱。压载罐或压载舱最初可以是空的(即充满空气)，以使得所述重力基础可以漂浮在港口或造船厂。之后，可通过传统的拖船将所述重力基础拖至其海上目的地。一旦到达部署位置，所述压载舱可以通过适当控制地注入海水进行压载，以使得所述重力基础以稳定的方式下降到目标海底位置。随着海水填满所述压载舱，所述压载舱中的空气通过位于顶部的通风管道被置换。

本发明还致力于提供一种涡轮机地基，该涡轮机地基在不需要吊车的情况下易于维护，并且停用也容易。对于所述涡轮机的恢复，所述压载舱内的海水可以通过管道抽出。在所述压载舱之间适当地调整海水的抽出，以使得所述地基可以以可控且稳定的方式上升。随着海水被抽出，空气通过管道被吸入所述压载舱中。当绝大多数的海水从所述压载舱中抽出时，整个地基悬浮并且所述涡轮机暴露，从而可以进行维护工作。漂浮的地基还可以通过拖船拖至港口或造船厂以停用。在停用的过程中，没有任何桩基或结构遗留在海底，这也是本申请的一个优点。

本发明还致力于提供一种平台，该平台的重心低于其浮心，以使得所述平台可以以稳定的方式下降。这可以通过在充满空气的压载舱的下面设置压载结构实现，该压载结构占必要重量的主要部分。与先前技术中使用可拆分的且轻型的设备安装涡轮机的方法不同，本发明有利地结合了所述压载舱的结构构造和所述压载结构的重量，以提供用作重力基础的必要的重量。因此，在安装的前后不需要起重设备的连接和拆卸。

本发明还致力于提供一种涡轮机平台，在没有对整体结构的完整性让步的情况下，该涡轮机平台由性价比高的材料构造而成。这种结构可以由标准化铸造金属建成，并且钢筋混凝土可以用作压载物以节约成本。

本发明还致力于提供一种被动式重力基础，在这种被动式重力基础中，不存在任何活动的移动机械部件提高了所述地基的可靠性。

本发明还致力于提供一种涡轮机平台，该涡轮机平台不需要用于部署所述涡轮机的定制船舶。所述平台可以由传统的拖船拖至海上以进行部署，并且可以被拖至岸上以进行维护或停用。通过船舶上的双向水泵系统可以实现所述压载舱中海水的供应和抽出。

本发明还致力于提供一种连接两个或多个平台的方法，使得他们可以通过例如拖船一起拖至其部署位置。注意到优点在于，在一次行程中可完成多个安装，由此节约了行进时间和成本。

本发明还致力于提供一种地基，该地基可以漂浮和停泊在海底。由于发现75％的潮汐能在水深的上半部，因此，有利的是将所述涡轮机设置在该区域以使得所提取的能量最大化。这种漂浮式地基或平台可以是支撑涡轮机的浮船，所述涡轮机可以被降至水面之下以获取潮汐能，或者上升以进行维护。这对于样机试验来说尤其有用。当所述涡轮机下降至水下时，所述浮船还可以通过拖船以不同的速度拖动以模拟不同的潮汐速度。在海底固定所述涡轮机的费用变得极其昂贵的位置设置浮动平台也是必要的。

根据本发明的第一方面，提供一种用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括(a)至少一个船体，至少一个潮汐涡轮机能够安装于该至少一个船体；(b)多个压载舱，该多个压载舱设置在所述船体中，以及(c)压载结构，该压载结构设置在所述船体中并且位于所述多个压载舱的下方；其中，当所述压载舱卸除压载时所述平台能够浮动在水体上，且当所述压载舱压载时所述平台适应于下沉到所述水体的底部。

根据本发明的第二方面，提供一种潮汐涡轮机组合装置，该潮汐涡轮机组合装置包括至少一个潮汐涡轮机，该至少一个潮汐涡轮机安装于用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括(a)至少一个船体，至少一个潮汐涡轮机能够安装于该至少一个船体，(b)多个压载舱，该多个压载舱位于所述船体中，以及(c)压载结构，该压载结构位于所述船体中并位于所述多个压载舱的下方；其中，当所述压载舱卸除压载时所述平台能够漂浮在水体上，且当所述压载舱压载时所述平台适应于下降到所述水体的底部。

根据本发明的第三方面，提供一种平台组合装置，该平台组合装置包括用于支撑潮汐涡轮机的至少两个平台，每个所述平台包括(a)至少一个船体，至少一个潮汐涡轮机能够安装于该至少一个船体，(b)多个压载舱，该多个压载舱位于所述船体中，以及(c)压载结构，该压载结构位于所述船体中并且位于所述多个压载舱的下方；其中，当所述压载舱卸除压载时所述平台能够漂浮在水体上，且当所述压载舱压载时所述平台适应于下降到所述水体的底部，并且其中，所述至少两个平台的所述船体通过至少一个细长的连接件能够可释放地彼此连接。

根据本发明的第四方面，提供一种潮汐涡轮机组合装置，该潮汐涡轮机组合装置包括安装于平台组件的至少一个潮汐涡轮机，所述平台组件包括用于支撑潮汐涡轮机的至少两个平台，每个所述平台包括(a)至少一个船体，至少一个潮汐涡轮机能够安装于该至少一个船体，(b)多个压载舱，该多个压载舱位于所述船体中，以及(c)压载结构，该压载结构位于所述船体中并且位于所述多个压载舱的下方；其中，当所述压载舱卸除压载时所述平台能够漂浮在水体上，且当所述压载舱压载时所述平台适应于下降到所述水体的底部，并且其中，所述至少两个平台的所述船体通过至少一个细长的连接件能够可释放地彼此连接。

根据本发明的第五方面，提供一种用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括(a)至少一个浮船；(b)至少两个立柱，该至少两个立柱限制于所述浮船，以及(c)压载舱，该压载舱安装在所述立柱的底端并在所述立柱之间；其中，至少一个潮汐涡轮机能够安装在所述立柱之间并在所述压载舱上方，并且其中，当所述压载舱压载时，所述立柱适应于相对于所述浮船移动至第一位置以使得所述潮汐涡轮机沿预定路径沉入所述水体中，当所述压载舱卸除压载时，所述立柱适应于相对于所述浮船移动至第二位置以使得所述潮汐涡轮机沿所述预定路径上升至所述水体的表面。

根据本发明的第六方面，提供一种潮汐涡轮机组合装置，该潮汐涡轮机组合装置包括至少一个潮汐涡轮机，该至少一个潮汐涡轮机安装于用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括(a)至少一个浮船，(b)至少两个立柱，该至少两个立柱限制于所述浮船；以及(c)压载舱，该压载舱安装在所述立柱的底端并在所述立柱之间；其中，至少一个潮汐涡轮机能够安装在所述立柱之间并在所述压载舱的上方，并且其中，当所述压载舱压载时，所述立柱适应于相对于所述浮船移动至第一位置以使得所述潮汐涡轮机沿预定路径沉入所述水体中，当所述压载舱卸除压载时，所述立柱适应于相对于所述浮船移动至第二位置以使得所述潮汐涡轮机沿所述预定路径上升至所述水体的表面。

根据本发明的第七方面，提供一种用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括(a)至少一个浮船，(b)至少两个立柱，该至少两个立柱固定于所述浮船；以及(c)压载舱，该压载舱限制在所述立柱之间；其中，至少一个潮汐涡轮机能够限制在所述立柱之间并能够安装在所述压载舱的上方，并且其中，当所述压载舱压载时，所述潮汐涡轮机和所述压载舱适应于相对于所述浮船移动至第一位置以使得所述潮汐涡轮机沿预定路径沉入水体中，当所述压载舱卸除压载时，所述潮汐涡轮机和所述压载舱适应于相对于所述浮船移动至第二位置以使得所述潮汐涡轮机沿所述预定路径上升至所述水体的表面。

附图说明

现在将仅以示例且没有任何限制意义的方式描述本发明的优选实施方式，参阅附图，其中：

图1(a)是根据本发明的优选实施方式的三角形重力基础，所述基础中在三个位置延伸有压载舱；

图1(b)示出了安装到图1(a)中的基础上的潮汐涡轮机，图1(a)中的该基础具有分别连接于浮标的引水管道和通风管道；

图2示出了安装在三角形基础上的潮汐涡轮机，其中，潮汐涡轮机的引水管道和通风管道在所述涡轮机的侧面布线至出口；

图3示出了安装在三角形基础上的潮汐涡轮机，其中引水管道和通风管道集合在一起并远离所述基础一定距离漂浮；

图4(a)示出了双体船式重力基础，潮汐涡轮机安装在所述基础上，形成涡轮机和重力基础组合装置；

图4(b)示出了图4(a)中的基础中的压载舱；

图5(a)示出了通过拖船拖拽以在安装位置部署的图4(a)中的涡轮机和重力基础组合装置；

图5(b)示出了随着海水注入压载舱而向海底下降的图5(a)中的涡轮机和重力基础组合装置；

图5(c)示出了在安装后已经降到海底的图5(a)中的涡轮机和重力基础组合装置；

图6示出了随着基础向下降到海底，第二船舶协助稳定和定位涡轮机和重力基础组合装置；

图7示出了在部署第一涡轮机和重力基础组合装置的过程中第二涡轮机和重力基础组合装置提供额外的稳定性；

图8示出了一种用主动推进器定向重力基础的方法；

图9示出了一种使用遥控潜水器(ROV)定向重力基础的方法；

图10示出了图5(a)中的双体船式涡轮机和重力基础组合装置的引水管道和通风管道在远离所述基础一定距离漂浮；

图11(a)示出了三体船式重力基础和安装在其上的潮汐涡轮机构成涡轮机和重力基础组合装置；

图11(b)示出了图11(a)中的重力基础中的压载舱；

图12(a)示出了压载舱的一种替换布置，在这种替换布置中，文丘里管(venturi-like)结构设置在重力基础上方；

图12(b)示出了图12(a)中的文丘里管结构中的压载舱；

图13示出了重力基础适应于支撑成对的涡轮机；

图14示出了重力基础适应于支撑无管道塔式潮汐涡轮机；

图15(a)示出了具有用于升高或降低潮汐涡轮机的压载舱的浮动平台，其中，涡轮机升高至浮动平台；

图15(b)示出了图15(a)中的潮汐涡轮机和平台组合装置，其中，涡轮机下降到浮动平台的下方；

图16(a)示出了涡轮机和浮动平台组合装置，其中，所述平台具有可旋转的支撑件和压载舱以用于升高或降低潮汐涡轮机，其中，涡轮机下降到浮动平台的下方；

图16(b)示出了图16(a)中的组合装置中的涡轮机上升至浮动平台；

图17(a)示出了涡轮机和浮动平台组合装置，其中，所述平台具有可旋转的支撑件，该可旋转的支撑件通过机械推进器驱动用于升高或降低潮汐涡轮机，其中，涡轮机下降到浮动平台的下方；

图17(b)示出了图17(a)中的组合装置中的涡轮机升高至浮动平台；

图18(a)示出了涡轮机和浮动平台组合装置，其中，浮动平台具有用于升高或降低潮汐涡轮机的绞车系统，其中涡轮机升高至浮动平台；

图18(b)示出了图18(a)中的组合装置中的涡轮机下降至浮动平台的下方；以及

图19示出了浮动平台适应于支撑成对的涡轮机。

具体实施方式

本发明致力于提供一种重力基础，该重力基础的目的是用于支撑至少一个潮汐涡轮机，并且可以浮动和被拖至其部署位置。本发明还提供一种具有安装在平台上的潮汐涡轮机的潮汐涡轮机组合装置。

图1(a)示出了一种三角形重力基础1，该三角形重力基础1具有设置在每个角上且位于基础1的上半部分的三个压载舱2。在此示出的压载舱2为三角形，但也可以使用其他形状。更重要的是，压载舱2设计为具有足够大的容积，以在压载舱2为空的(即充满空气)时，重力基础1可以漂浮在水体(例如海水)上。压载舱的内壁在结构上进行了加强，坚硬，周围的海水不能够渗透，并且免于由水深施加的外部液压，尤其是当重力基础1下降到海底时。重力基础1可以通过将液体抽到压载舱2中进行压载，或者通过将液体从压载舱2中抽出卸除压载。优选地，使用具有至少等价于海水的比重的液体。由于海水是最便宜且最方便获得的资源，因此，海水是自然选择。

重力基础1的下半部分为压载结构3，压载结构3占据重力基础的重量的主要部分。压载结构3位于压载舱2的下方。压载结构3的目的是双重的。第一，压载布置类似于传统的单体船中的重龙骨(heavykeel)，当基础1漂浮时，浮心恰好位于重心的上方。由水下形状限定的浮心向上作用(向上推)，而重心向下作用。这基本上使得船的结构处于稳定的均衡状态漂浮，在这种情况下，轻微的倾斜将导致恢复力。基于这种结构，重力基础1也能在没有翻转趋势的情况下容易地下降到海底。第二，压载结构3使得重力基础1和涡轮机4在海底保持在直立位置，并且抵抗由潮汐流引起的不需要的移动和倾覆力矩。压载舱2结构上的加强和压载结构3相结合以提供作为重力基础1的必要重量。

为了在部署过程中稳定下降或在取回的过程中稳定上升，最小数量的三个独立控制的压载舱2是优选的，以便于防止基础1从其均衡位置过度旋转。每个压载舱2可以独立地压载和卸除压载。海水可以通过各自的引水管道5泵送入每个压载舱2中或从每个压载舱2中抽出。每个压载舱2具有通风管道6以当空气体积被流入的水替换时使得内部空气排出。当将压载舱2中的水抽出时，空气通过通风管道6被吸入以替换流出水。这种布置使得基础1的浮力和基础1的下降和上升受到控制。引水管道5和通风管道6在另一端可以具有阀，并且可以连接于浮标7，并在安装后浮动。浮标7的优点在于，当涡轮机4需要保养时引水管道5和通风管道6容易定位和取回。

重力基础1的上升或下降通过三个独立的水泵控制，水泵可以携带在船上。每个泵为压载舱2提供海水和将海水从压载舱2中抽出。泵的体积流率的调整是必要的，以避免涡轮机4和重力基础1在纵向轴线上的旋转超过极限或在横向轴线上过度倾斜。通过将绞车电缆固定于重力基础1并随着重力基础1下降至海底而逐渐放线，可以提供涡轮机4额外的稳定性和涡轮机4到潮汐流的对准。重力基础1的倾斜、加速或定位可以通过例如倾角传感器、加速传感器和成像声呐(sonar)检测，之后，可以相应调整压载舱2的泵入流速或泵出流速。

重力基础1可以由包括铸钢的标准化部件建成，并适当地组装以为基础1提供结构强度。钢筋混凝土也可以用于基础1和压载结构3的建造。重力基础1大致在水平方向上伸展，并且具有必要的重量以保持涡轮机4直立。对于横轴涡轮机来说，涡轮机的旋转轴线可安装为对齐于所述基础的纵向轴线(如图1(b)所示)。环驱式(rimdriven)潮汐涡轮机4或管道式(ducted)潮汐涡轮机4可以安装在重力基础1的三个位置。例如，涡轮机4的六点钟部分直接安装于基础1本身上，而三点钟部分和九点钟部分安装于固定在基础1上的竖直立柱，如图1(b)中示出的格架式塔架结构8。重力基础1的纵向长度比其横向长度可以相对长些，以更好地克服由潮汐流引起的轴向推力和倾覆力矩。

如图1(b)中所示，重力基础1具有多个脚9，该多个脚9构造为支撑结构1和抬升海底上面的结构1。优选地，三角形重力基础1中设置有至少三个脚9(每个角落一个)。每个脚9的长度可以彼此不同，以适应安装位置上不平坦的海底。另外，重力基础1的脚9可以具有抗冲刷装置，以阻止流动在脚周围的沙的冲刷。

根据海水的深度，图1(b)中示出的引水管道5和通风管道6的至少等于涡轮机4的高度的长度可以为刚性的，以使得管道5/6不相互缠绕。管道5、6剩余部分的长度可以为柔性的，并且另一端是浮动的。尽管图1(b)中的管道5、6对潮汐流的阻碍可能非常小，然而，优选的是，在潮汐流向涡轮机4的方向上不出现物体。图2示出的示例中，引水管道5和通风管道6在涡轮机的侧面布线至出口，以使得引水管道5和通风管道6不阻碍有用的潮汐流。图3示出了管道5、6可清楚定位为不阻碍朝向涡轮机4的潮汐流的另一实例。引水管道5和通风管道6全部为柔性的，并且由距离重力基础1适当距离的小重块夹10或潜标固定。之后，每个引水管道5和通风管道6的自由端连接于浮标7。

图4(a)和图4(b)示出了以双船体形式构造的重力基础20，该重力基础20上安装有潮汐涡轮机4，其中，潮汐涡轮机4的六点钟部分安装在桥21上，桥21连接在两个船体式结构22之间。涡轮机4的三点钟部分和九点钟部分安装在格子架格架式塔架8上，格架式塔架8依次固定于船体式结构22。图4(b)示出了在这种双体船式重力基础20中的用于稳定控制的四个独立的压载舱2，即每个船体式结构22中有两个压载舱。如需要，可在桥21中构建第五个压载舱。引水管道5和通风管道6连接于压载舱2。管道5、6的相当于涡轮机4的高度的长度可以为刚性的，并且这些刚性的部分可以固定于格架式塔架8，以便于这些刚性的部分在受到潮汐的影响时是不动的。引水管道5和通风管道6剩余的长度可以为柔性的，连接于浮标7，并且浮动在水面上。

与图1(a)至图3中的三角形重力基础1的构造原理相似，双体船式重力基础20具有位于压载舱2的下方的压载结构3。如果平台构造为始终浮动的，那么将不需要压载结构，因为通过保持两个浮动的船体式结构分离，平台可以像传统的双体船一样稳定地漂浮。然而，在本发明中，基础20不仅需要稳定地漂浮，而且还必须在不翻转的情况下能够下降到海底。有鉴于压载结构3占据重力基础20的重量的主要部分，因此重力基础20和潮汐涡轮机4的结合的重心低于他们的结合的浮心，从而使得基础20能够稳定平衡地潜入水中并下降。下面将参考图5(a)至图9描述一种用于部署上述潮汐涡轮机4的典型的方法。

图5(a)描述了一种由传统的拖船23拖至其部署位置的双体船式重力基础20。船23具有固定于浮动式基础20的前端的绞车缆索24。重力基础20中的压载舱2没有压载，因此，整个重力基础20是浮动的。一旦船23到达部署位置，绞车缆索24就与重力基础20的前端分离并固定于格架式塔架结构8的顶端或其他可用的部件。随着重力基础20下降至海底200，绞车缆索24逐渐展开，但缆索24优选地保持绷紧，以引导下降中的重力基础20并为下降中的重力基础20提供额外的稳定性。通过绞车缆索24还可以提供重力基础20相对于其垂直轴的轻微偏航调整，以使得涡轮机4对齐于盛行的潮汐流。

图5(b)示出了在下降至海底200的过程中的涡轮机4和重力基础20。柔性的引水管道5连接于船23船载的水泵，同时，通风管道6的阀是打开的。重力基础20的下沉是通过主动控制海水进入四个独立的压载舱2体积流率完成的。如果需要，也可以将水从压载舱2中抽出以补偿不平衡。电缆25的第一末端连接于涡轮机4，另一末端保持在船23上，该另一末端用于连接到连续的下一涡轮机或者海底电力设备或者海上配电站或者陆上配电站。这种电缆25随着涡轮机4下降到海底200而展开，以避免电缆25承受应力。当电缆25连接到连续的下一涡轮机时，电缆25可被放置在海底200上。水下测斜仪和加速传感器可以用于检测重力基础20在下降到海底200的过程中的倾斜移动和加速度。还可以使用成像声呐检测重力基础20的位置。

图5(c)示出了在海底200部署的潮汐涡轮机4。船体22的每一侧的引水管道5、通风管道6和绞车缆索24固定于浮标7。可选择地，所有的引水管道5、通风管道6和绞车缆索24可以固定在一起并在远离涡轮机4一定距离的位置由重块夹10固定，类似于图3中的重力基础1的情况。绞车缆索24还可在安装之后与格架式塔架结构8断开连接。优选地，可以保持缆索24连接于格架式塔架结构8，以便于之后取回涡轮机4。可选择地，当需要取回涡轮机4时，可以使用遥控潜水器(ROV)将绞车缆索24再次连接到重力基础20。在连接于连续的下一涡轮机或水下电力设备或海上配电站或陆上配电站之后，电缆25可以位于海底200。由于超过了本发明的范围，这样的连接的细节在图5(a)至图5(c)中没有显示。

在安装的过程中涡轮机4可能需要与目标方向对齐如图6中所示，第二船舶26可以用于帮助重力基础20的稳定和定位。随着重力基础20的下降，连接在第二船舶26和基础20的后端之间的绞车缆索27逐渐展开并保持张紧。第一船舶23或第二船舶26可以向侧面调动以使得重力基础20(和涡轮机4)偏航而迎向潮汐流。

可选择地，如图7中所示，重力基础20的稳定性可以通过拖船23和连续部署的下一重力基础20A共同提供。多个重力基础20、20A和20B可以通过机械联动装置28绑在一起，并一起拖至部署位置。绞车系统29可以临时安装在第二平台20A上，在此，绞车系统29的缆绳30连接于待安装的第一平台20的后端。平台20的前端通过绞车缆索24连接于拖船23。当第一平台20下降至海底200，在不超过其负载能力的情况下，来自第二平台20A和拖船23的绞车缆索30、24展开并拉紧固定。当第一平台20安装完成，第二平台20A上的临时绞车系统29可以移除。

为用于更好地使重力基础组合装置20关于其垂直轴线偏航，还可以提供主动推进器31，以如图8中所示。这种推进器31锁定在重力基础20后侧的两个船体22之间，并且通过来自同一船23的电缆32或来自第二船舶33的电缆32远程供电和控制。当涡轮机4部署完成时，推进器31可以脱离基础20并通过船舶33或23取回。可选择地，在重力基础20降低到海底200时，可用遥控潜水器(ROV)34拉动并引导重力基础20向其目标位置，如图9中所示。图1(a)至图3中的三角形重力基础1可以通过图5(a)至图9中公开的典型的方法部署。

与图3中所示的重力基础1类似，双体船式重力基础20的引水管道5和通风管道6可以为柔性的，以便于可以远离重力基础20定位。如图10中所示，连接于压载舱的管道5、6在海底200布线并通过小重块夹10(或锚)保持在海底200或者用潜标固定。管道5、6的另一端连接于浮标7，以便于取回和使用。

如图11(a)中所示，潮汐涡轮机4还可以由三体船式重力基础40支撑。在图11(a)中，重力基础40具有中央船体41，中央船体41通过桥21连接于两个小的侧部船体42。设置中央船体41比涡轮机4的高度相对长些降低了重力基础40翻转的倾向。涡轮机4安装在中央船体41上并通过格架式塔架结构8安装在桥21上。重力基础40可能具有较窄的桥21，以便于格架式塔架结构8固定在侧部船体42上，但侧部船体42之间跨度的增大提高了浮动、上升到表面和下降至海底的稳定性。图11(b)示出了重力基础40的上半部分中的四个压载舱2的全部(即：位于中央船体41的两个压载舱上以及在每个侧部船体42的一个压载舱)，四个压载舱2可以卸除压载或用水压载以分别浮起和下沉。每个船体41、42的下半部分具有压载结构3。

压载舱2还可以构造或组装在根据本发明的重力基础50的外部。图12(a)中所示的示例中，四个刚性的竖直的结构51安装在重力基础50上。结构51可以有利地形成为文丘里管(venturiduct)形状，以加快流体进入潮汐涡轮机4。图12(b)示出了每个文丘里管结构51具有嵌入其中的压载舱2，重力基础50的浮力可以通过将水吸入压载舱2或将水从压载舱2中抽出进行控制。

根据本发明的重力基础可以扩展到组合装置，该组合装置可以支撑多个涡轮机。图13示出了一种实例，在该实例中，一对涡轮机4安装在三体船式重力基础60上。中央船体61的宽度和长度与侧部船体62的宽度和长度可以不同。每个船体61、62具有两个压载舱2和用于安装涡轮机的一部分的格架式塔架结构8。两个潮汐涡轮机4具有相同的额定功率，但以相反的方向转动。这种反向旋转的成对的涡轮机4的优点是，旋转力矩的效果彼此相互抵消。

根据本发明的重力基础还可以用于支撑无管道(ductless)塔式潮汐涡轮机70，如图14中所示。涡轮机70的台座71安装在连接两个船体式结构22的桥21上。引水管道5和通风管道6由锚10或潜标固定在远离基础20合适距离的位置，以便于引水管道5和通风管道6不被卷入旋转的涡轮机叶片72中。

根据本发明的另一优选实施方式，上述公开的平台可以适应于总是漂浮在水体上。图15(a)和图15(b)示出了用于支撑潮汐涡轮机4的双体船式浮动平台80的实例，该双体船式浮动平台80具有两个浮船81。由于浮动平台80不需要沉入海底和抵抗倾覆力矩，因此，也不需要压载材料，并且可以大大减少用于构建浮船81的结构部件。

缺少压载物意味着平台80的重心位于其浮心的正上方。通过桥82分离的浮船81具有类似于传统的双体船的良好的静稳定性。当平台80倾侧(由于风或浪的干扰或扰动)时，浮船81的相对于高的一侧的下侧实质上位于水下，但使平台80漂浮的总浸没体积保持相同。浮心实质上朝向下侧移动，并且重力和浮力不再对齐。重心和浮心的不匹配使得平台80旋转并倾向于使平台80恢复至平衡。

为稳定性并且为防止被潮汐流卷走，本发明的浮动平台80可以系泊83在海底。可以使用许多传统的系泊方法，包括张紧腿或悬链系统。系泊系统83可以或不可以刚性地固定于海底。因为锚固系统可以容易地布置和取回，正确地位于海底的锚固系统可能是有益的。浮动平台80可以被限制或被允许为旋转且使得涡轮机4对齐于潮汐流。如果平台80被限制，那么平台80的至少三个点可以系泊在海底以避免转动和倾斜。为旋转至与潮汐流对齐，将平台80连接到海底的单个锚索可能足够。

图15(a)示出了双体船式平台80的实例，双体船式平台80高于水平面300且其上安装有潮汐涡轮机4。所示出的平台80四个位置被系泊83至海底。潮汐涡轮机4可相对于平台80沿着预定的路径下降或上升，分别用于能量采集模式和维护。涡轮机4的三点钟部分和九点钟部分安装于两个支柱84，并且两个支柱84一起被限制为在颈圈(collars)85、86、87和88上相对于浮船81竖直地滑动。颈圈85和86对支柱84提供全周式滑动接触，而颈圈87和88为半圆形以使得涡轮机4的部分在支柱84上的机械安装清楚。颈圈85和86固定于格架式塔架结构89的上端，该格架式塔架结构89依次固定于浮船81。连接颈圈85和86的水平格架梁90为格架式塔架89和颈圈85和86提供额外的结构强度和稳定性。每个支柱84的顶端具有固体盘91，固体盘91的直径大于颈圈85和86的孔的直径。这些固体盘91用作支柱84和涡轮机4可下降的滑动极限。在颈圈85/86/87和88上可以设置用于锁定支柱84的锁定机构。

压载舱92安装在支柱84的底端和涡轮机4的六点钟方向，如图15(a)中所示。由于涡轮机4和支柱84被限制为相对于浮船81沿预定路径竖直地移动，压载舱92的压载和卸除压载将分别使得涡轮机4浸没和上升。压载舱92具有引水管道和通风管道，并且海水可以用作压载物。在此，为清楚起见，引水管道和通风管道从压载舱92延伸并连接于平台80上的泵的具体细节没有示出。

图15(b)示出了具有涡轮机4的浮动平台80，涡轮机4沉没到水下以采集潮汐能。支柱84和涡轮机4向下延伸，直到固体盘91与颈圈85和86接触。支柱84和涡轮机4一起上升到水面300上的优点在于，在浮船81的下方没有任何突出的结构。可以在没有与海底上的物体或海底本身(尤其是在近海区域中)潜在的接触或碰撞的情况下将平台80拖走。可选择地，支柱84可以固定在平台80上，并且只有涡轮机4安装于压载舱92，在这种情况下，只有涡轮机4关于水平面300并相对于浮船81下降或上升。

图16(a)和图16(b)示出了涡轮机4相对于平台81沿预定路径的浸没和上升也可通过在浮船81上设置可旋转的支架93来实现。在这种情况下，涡轮机4连接在支柱84之间，并且每个支柱84的顶端被限制为在可旋转的支架93上旋转。每个支柱84的底端和涡轮机的六点钟部分安装于压载舱92。压载舱92的浮力通过将海水吸入压载舱92或将海水排出压载舱92进行控制。当压载舱92压载时，支柱84相对于浮船81向下旋转，从而沉没涡轮机4，并且当压载舱92卸除压载时，支柱84相对于浮船81向上旋转，从而将涡轮机4提升至水面300。可使用多个细长件94固定沉入水中的涡轮机4以使得涡轮机4可以克服推力，细长件94包括航海级线材。可选择地，位于浮船81上的可旋转的支架93可以具有锁定装置95以将沉入水中的支柱84锁定在适当的位置。

涡轮机4还可以通过使用平台80上的机械驱动系统96与可旋转的支架93共同协作而沉没和上升。图17(a)和图17(b)示出了机械驱动系统96通过多个刚性细长件97推动或拉动涡轮机4以分别使得涡轮机4相对于浮船81沉没或上升。可以使用绞车系统98替代图17(a)和图17(b)中的机械驱动系统96。图18示出了具有固定支柱84的浮动平台80，固定支柱84延伸到浮船81下方，其中，涡轮机4被限制为在支柱84之间沿着支柱84竖直地滑动。格架式塔架89和水平梁90为支柱84提供结构支撑。绞车系统98安装在水平梁90上，并且其缆绳99连接于涡轮机4的三点钟部分和六点钟部分。绞车缆绳99可以展开或卷起，以使得涡轮机4可以分别下降到水300中或上升至水300上方。

本发明的本实施方式中的浮动平台可以适应于支撑多个涡轮机4的情况。图19示出了成对的涡轮机4安装到三体船式的浮动平台100上的实例。两个涡轮机4具有相同的额定功率，但一个涡轮机的叶片的转动方向与另一个涡轮机的叶片的转动方向相反，以使得相反的转动力矩相互抵消。

浮动平台80、100是有益的，因为涡轮机的电力转换设备可以封装在浮船81中或安装在桥82的容器中。用于封装电力转换设备的水下附件将不再需要，并且周期性地维护也容易。涡轮机4可以通过水下电缆连接于连续的下一涡轮机，或者连接于海上配电站，或者连接于岸上配电站，但由于连接可以在浮船81内或浮船81外侧的容器内完成，因此将不再需要湿耦连接器(wet-mateconnector)。

虽然图15(a)至图19中示出了环驱式潮汐涡轮机4或管道式涡轮机4，但浮动平台80、100可以支撑塔式涡轮机，塔式涡轮机倒立安装在平台80、100的下方。涡轮机还可以为垂直轴潮汐涡轮机。平台80、100还可以适应于支撑波能转换系统。

本领域技术人员将理解的是，上述具体实施方式仅通过实例的方式描述，但并不用于限制，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对设计、结构或操作进行多种变形和修改。

Claims (26)

1.一种用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括：

(a)至少一个船体，至少一个潮汐涡轮机能够安装于该至少一个船体；

(b)多个压载舱，该压载舱设置在所述船体中，以及

(c)压载结构，该压载结构设置在所述船体中并且位于所述多个压载舱的下方；

其中，当所述压载舱卸除压载时所述平台能够浮动在水体上，且当所述压载舱压载时所述平台适应于下降到所述水体的底部。

2.根据权利要求1所述的平台，其中，所述压载结构占所述平台总重的主要部分。

3.根据权利要求1或2所述的平台，该平台还包括位于所述船体下方的多个脚，每个所述脚包括抗冲刷装置。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的平台，其中，所述压载舱适应于独立地压载和卸除压载，以控制所述平台的浮力和所述平台在所述水体中的下降和上升。

5.根据上述权利要求中任意一项所述的平台，其中，所述压载舱为刚性的，不透水的，且不受外部由水的深度引起的液压的影响。

6.根据上述权利要求中任意一项所述的平台，其中，所述压载舱在文丘里管结构中。

7.根据上述权利要求中任意一项所述的平台，其中，液体能够被传送到所述压载舱中以压载所述压载舱，并且所述液体能够从所述压载舱中被传送出以使得所述压载舱卸除压载。

8.根据权利要求7所述的平台，其中，每个所述压载舱连接有各自的液体管道和各自的空气管道，其中，所述液体通过所述液体管道能够被传送到所述压载舱中和从所述压载舱中传出，并且其中，空气通过所述空气管道从所述压载舱中排出和被吸入所述压载舱。

9.根据权利要求7或8所述的平台，其中，所述液体的密度至少等于海水的密度。

10.根据权利要求8或9所述的平台，其中，所述液体管道和所述空气管道延伸到所述水体的表面以连接于浮标。

11.根据权利要求10所述的平台，其中，在延伸到所述水体的表面用以连接浮标之前，所述液体管道和所述空气管道在远离所述平台的位置通过重块夹或潜标压制。

12.根据权利要求8-11中任意一项所述的平台，其中，所述液体能够由船载的液体泵通过所述液体管道传送到所述压载舱中和从所述压载舱中传送出。

13.根据上述权利要求中任意一项所述的平台，其中，所述船体通过细长的连接件能够可释放地与至少一个船舶连接。

14.根据上述权利要求中任意一项所述的平台，所述平台还包括倾角传感器、加速传感器和成像声呐。

15.一种潮汐涡轮机组合装置，该潮汐涡轮机组合装置包括至少一个潮汐涡轮机，该至少一个潮汐涡轮机安装于根据上述权利要求中任意一项所述的平台上。

16.根据权利要求15所述的组合装置，其中，所述潮汐涡轮机组合装置的重心低于所述潮汐涡轮机组合装置的浮心。

17.一种平台组合装置，该平台组合装置包括至少两个根据权利要求1-14中任意一项所述的平台，其中，所述至少两个平台的所述船体通过至少一个细长的连接件可释放地彼此连接。

18.一种潮汐涡轮机组合装置，该潮汐涡轮机组合装置包括安装于根据权利要求17所述的平台组合装置的至少一个潮汐涡轮机。

19.一种用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括：

(a)至少一个浮船，

(b)至少两个立柱，该至少两个立柱限制于所述浮船，以及

(c)压载舱，该压载舱安装在所述立柱的底端并在所述立柱之间；

其中，至少一个潮汐涡轮机能够安装在所述立柱之间并在所述压载舱上方，以及

其中，当所述压载舱压载时，所述立柱适应于相对于所述浮船移动至第一位置，以使得所述潮汐涡轮机沿预定路径沉没在所述水体中，当所述压载舱卸除压载时，所述立柱适应于相对于所述浮船移动至第二位置，以使得所述潮汐涡轮机沿所述预定路径上升至所述水体的表面。

20.根据权利要求19所述的平台，其中，所述立柱相对于所述浮船能够上下移动，以在所述第一位置和所述第二位置之间移动。

21.根据权利要求19所述的平台，其中，所述立柱在第一位置能够相对于所述浮船旋转以移动至所述第二位置，并且在第二位置能够相对于所述浮船旋转以移动至所述第一位置。

22.根据权利要求19-21中任意一项所述的平台，其中，所述平台能够停泊或锚固于所述水体的底部。

23.根据权利要求19-22中任意一项所述的平台，其中，电力转换设备封装在所述船体中。

24.根据权利要求19-23中任意一项所述的平台，所述平台包括多个相互间隔的浮船。

25.一种潮汐涡轮机组合装置，该潮汐涡轮机组合装置包括安装在根据权利要求19-24中任意一项所述的平台的至少一个潮汐涡轮机。

26.一种用于支撑潮汐涡轮机的平台，所述平台包括：

(a)至少一个浮船；

(b)至少两个立柱，该至少两个立柱固定于所述浮船，以及

(c)压载舱，该压载舱限制在所述立柱之间；

其中，至少一个潮汐涡轮机能够限制在所述立柱之间，并且能够安装在所述压载舱上方；并且

其中，当所述压载舱压载时，所述潮汐涡轮机和所述压载舱适应于相对于所述浮船移动至第一位置，以使得所述潮汐涡轮机沿预定路径沉入水体中；当所述压载舱卸除压载时，所述潮汐涡轮机和所述压载舱适应于相对于所述浮船移动至第二位置，以使所述潮汐涡轮机沿所述预定路径上升至所述水体的表面。