CN109416015B

CN109416015B - 水下发电站、系统和方法

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Publication number: CN109416015B
Application number: CN201780041941.1A
Authority: CN
Inventors: 罗阿尔·克里斯滕森
Original assignee: Norwegian Tidal Solutions AS
Current assignee: Norwegian Tidal Solutions AS
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2037-05-09
Also published as: KR102229591B1; AU2017262382B2; EP3455491A1; EP3455491A4; NO20160787A1; AU2017262382A1; KR20190003753A; WO2017196183A1; US10788013B2; EP3455491B1; CN109416015A; NO340785B1; US20190128239A1; CA3020071A1

Abstract

一种用于将流动水的动能转化为电的水下发电站(1)、方法以及系统，所述发电站包括：至少一个涡轮机容纳件(4)，所述涡轮机容纳件限定用于容纳涡轮机设备(23)的管道(400)；以及连接器件(24，241)，所述连接器件用于将所述涡轮机设备(23)附接在所述管道(400)中，其中，所述连接器件(24，241)包括至少一个可滑动连接至所述涡轮机容纳件(4)的构件(24)，以允许所述涡轮机设备(23)滑出、滑入所述涡轮机容纳件(4)或在所述涡轮机容纳件内滑动。

Description

水下发电站、系统和方法

技术领域

本发明涉及水下发电站。更具体地，本发明涉及一种用于将流动水的动能转换成电的水下发电站。该发电站包括：至少一个涡轮机容纳件，其限定用于容纳涡轮机设备的管道；以及用于将涡轮机设备附接在管道中的连接器件。本发明进一步涉及一种包括该水下发电站的发电站系统，以及用于将该发电站的部件带入或带出该系统的方法。该发电站的部件可以被带入或带出该系统，或者涡轮机设备可以相对于涡轮机容纳件完全自动地或者通过来自船舶或来自远程位置的ROV的操作而滑动。

背景技术

通过相对于涡轮机容纳件(该涡轮机容纳件优选地成形为类似文丘里管道)滑动涡轮机设备，涡轮机可以定位在涡轮机容纳件的具有所需水速的部分中。根据本发明的水下发电站将在小潮和大潮情况下同样工作良好，因为涡轮机设备可以被构造为自动寻找用于可能的最佳电力生产的最优水速，如下文将说明的。

水下发电站由于其灵活的设计和可扩展性而具有独特性，并且其可以模块化构建或者构建为大型整体式结构(solid structure)，该大型整体式结构可以被构造为漂浮至某一位置，在该位置处该大型整体式结构通过直接在其位置上减少浮力而置于海底上。

在过去几十年中，世界人口急剧增加。人口的这种增加以及许多地区生活水平的强劲增加导致了能源消耗的增长。

在2015年巴黎气候变化会议之后，各方的目标是尽快达到温室气体排放的全球峰值，并且186个国家的政府已承诺制定他们将削减其排放的量的目标。因此，该会议象征着国际气候合作的一个主要转折点。

因此，存在对可再生能源的迫切需求，例如来自使用时不耗尽的来源的能量，比如，风、水或太阳能。然而，从风中获取的能量需要陆地或海上的主要风电场或风电园。这种风电场可能由数百个单独的风涡轮机组成，并且可能覆盖几十平方公里的延伸区域。因此，至少对于一些人来说，风电场可能为可视污染和/或可听污染。虽然用于电能的自供给的太阳能板可以结合在现有建筑物中，但是设计用于向社区产生电的太阳能发电站具有相同的缺点。

风电场和太阳能发电站的主要缺点是它们分别依靠风和太阳(来自太阳的辐射)来产生能量。

从水(比如例如海流)获取能量相比于从其他可再生能量来源(比如风和太阳)获取能量具有若干优点。海流可以是相对恒定的，并因此独立于天气条件的变化而提供可靠的能量来源。可以通过不会表现为任何可视污染的水下发电站来获取能量。与风相比，从水中获取能量的另一个主要优点是水的密度约为空气的密度的832倍，从而导致用于相似功率输出的涡轮机叶片直径减小。

公开文件US2012/189448A1公开了一种错流轮机。该错流轮机在底座和与至少一个发电机连接的一系列涡轮级之间包括导向块，该导向块可移动地附接至涡轮机的较低级并安置在底座上。该导向块包括端部紧固至底座的导引缆线的卷绕器。

专利公开US 8,120,197 B2公开了一种用于产生电的水力涡轮机。该水利涡轮机包括定位在两个工字梁之间的水力涡轮机组件的阵列，所述工字梁被打入到流动水系统的基床中。每个水力涡轮机组件包括模块化箱形壳体，其具有用于加速通过其中的水的流动的入口和出口。涡轮机具有围绕其周缘定位的环形齿轮，其与多个发电机机械连通，发电机用于将流动水的动能转换成电。接收装置定位并附接至壳体的入口和出口，用于在每个水力涡轮机组件的吼道部段中收集、集中、导向和加速通过涡轮机的水。每个箱形模块化壳体与其它壳体通过互锁配合表面在结构上连通。

专利公开US 8,022,567 B2公开了一种用于由水或空气流动产生电力的涡轮机设备，其包括至少一个转子盘，该转子盘具有多个水翼叶片、引导轮叶、柱形壳体和发电机装置。使用了轮辋式发电机，其在壳体中包括磁座圈转子轮辋和固定定子线圈。该设备配有：遮蔽件，用以阻止碎片和海洋生物的进入，和裙部增压器装置，用以减少Betz效应。该设备优选地用于海底的部署并由潮汐海流驱动，但可以由河道水流或波驱动的空气或者通过风供能。该设备可以部署在至少一个伸缩杆上，系在海床上并通过壳体中的浮力混凝土保持浮力，或者插入到水坝中，位于驳船下或位于潮汐发电阵列中。

专利公开US 8,573,890 B2公开了一种用于部署和取回将源自水流的能量转换成电能的水下电力发电机的近海结构。该近海结构平台包括一对竖直引导轨道，以引导推进装置将所述发电机降低到水下到海床推进装置上。海床推进装置接合在水下海床轨道系统上，并将发电机运输到特别设计用以支撑水下发电机的许多独特框架中的一个上。利用紧固装置以确保发电机保持锚定在每个推进装置和独特框架上。还利用轨道传输元件以在运输过程期间平稳和安全地过渡。

公开文件US2013/088014公开了一种水力发电站，其包括具有涡轮机的电力单元。电力单元呈容纳在壳体中的盒式。电力单元被构造用于经由穿过壳体的顶部部分的开口插入壳体或从壳体移出。

现有技术水下发电站的主要挑战与维护有关。水下发电站经受恶劣条件的影响。因此，水下涡轮机设备可能需要定期维护或更换。在大多数情况下，任何维护都需要将涡轮机设备从水中带出。涡轮机容纳件，即容纳涡轮机设备的管道，通常由固体材料制成，并设计成在水中的操作时间超过涡轮机设备的操作时间。进一步地，涡轮机容纳件可能很重。涡轮机容纳件和涡轮机设备的任何提升都可能需要重型水面船舶。在一些区域中，例如在溪流、运河或潮汐湾中，可能限制这种船舶的可用空间。进一步地，重型水面船舶通常比轻型水面船舶操作起来更昂贵。

在水下发电站中，多个涡轮机设备通常在各个涡轮机容纳件中布置成阵列和/或列以产生所需的电能。特别是当布置成列时，进入具有一个或多个堆叠在顶部的涡轮机设备和涡轮机容纳件，将需要在将相关涡轮机设备和涡轮机容纳件提升出水面之前提升叠加的涡轮机设备和壳体。这样的操作将是耗时且昂贵的。

因此，需要一种水下发电站，其中涡轮机设备可与涡轮机容纳件分离，使得仅将涡轮机设备本身或涡轮机设备连同相关部件(比如将涡轮机设备连接在管道中的连接器件)提升至水面，维修并再安装到涡轮机容纳件中，而将涡轮机容纳件留在水下原位不动。

还需要一种水下发电站，其可以允许适应所需的对电能的需要，例如升级，而基本上不影响现有发电站的操作。

发明内容

本发明的目的是弥补或减少现有技术的至少一个缺点，或者至少提供针对现有技术的有用替代方案。

该目的通过在下面的描述和随后的权利要求中所描述的特征来实现。

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了本发明的有利实施例。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于将流动水的动能转换成电的水下发电站，该发电站包括：至少一个涡轮机容纳件，该涡轮机容纳件限定了用于容纳涡轮机设备的管道；以及用于将涡轮机设备承载在管道中的连接器件。本发明的特有特点在于，连接器件包括至少一个可滑动地连接至涡轮机容纳件的构件，以允许涡轮机设备滑出、滑入涡轮机容纳件或在涡轮机容纳件内滑动。其中，所述构件为细长构件，其具有在流动穿过所述管道的方向上的纵向轴线，所述细长构件的长度超过所述涡轮机设备的轴向长度，并且所述细长构件和所述涡轮机容纳件在所述涡轮机设备滑动至所述涡轮机容纳件外部的位置时也能够承载所述涡轮机设备，以允许所述涡轮机设备的竖向提升。术语涡轮机设备意指包括至少一个涡轮机和发电机的设备。

这具有以下效果：涡轮机设备本身、并且在一个实施例中还有相关的部件——比如将涡轮机设备承载在管道中的连接器件——可以在安装期间和在水下发电站的整个寿命中的后续维护期间以及还可以在发电站的操作期间独立于壳体进行处理。此外，滑动到涡轮机容纳件的外部的位置的涡轮机设备可以允许涡轮机设备的竖向提升。因此，涡轮机设备可以与细长构件断开连接，并且竖向地吊升至水面以及从水面吊升。替代地，涡轮机设备、细长构件和将涡轮机设备连接至细长构件的任何器件可以一起断开连接以自动回收至水面，如下文将讨论的。细长构件和连接器件在下文中也将表达为涡轮机构件滑行件。

在包括多个涡轮机设备的水下发电站中，在例如对相关的涡轮机设备进行维护或更换的同时发电站可以处于操作状态中，从而提供了一种关于生产电能的可靠的发电站。

涡轮机设备本身通常可以是在市场上可商业地获得的“现成类型”。这允许在保持涡轮机容纳件就位的同时更换任何老旧的涡轮机设备。

细长构件可以是伸缩细长构件。

如上所述，该构件是细长的，具有在流过管道的方向上的纵向轴线。然而，在替代实施例中，该构件可以例如是板构件或网格构件，不一定必须是细长的。板构件可以例如通过布置在涡轮机容纳件中的槽可滑动地连接至涡轮机容纳件的部分。

根据本发明的水下发电站可以放置在深水中和/或具有例如由潮差造成的强大水流的水中。因此，对于潜水员来说，参与任何滑动以及将涡轮机设备连接至细长构件或从细长构件断开连接的操作可能很危险或者根本不可能。因此，在本发明的优选实施例中，所述操作适用于ROV操作(ROV-远程操作的水下运载器)、自动操作或ROV操作和自动操作的组合，如将在下面描述的。

在一个实施例中，所述构件可包括用于接纳来自涡轮机设备的本体的突出部的安装座。安装座具有侧向地和竖向地支撑涡轮机设备的优点。侧向地意指在涡轮机容纳件的管道的纵向和横向的方向上。在另一个实施例中，涡轮机设备可包括固定结构，其用于将涡轮机设备连接至细长构件并侧向地和竖向地支撑涡轮机设备。

涡轮机可以是双向的或单向的。当水下发电站是潮汐发电站时，双向涡轮机特别有利。那么对于潮汐流的两个方向都将产生电能。在优选实施例中，涡轮机设备设有第一转子盘和第二转子盘，两者都设有转子叶片，其中第一转子盘布置成相对于第二转子盘相反地旋转。

为了优化涡轮机以用于双向操作，转子盘可具有关于盘的各个轮叶的中心线镜像的椭圆形轮廓。

涡轮机设备的发电机可以布置在第一转子盘和第二转子盘之间。

在潮汐发电站是自动操作的的情况下，单向涡轮机可能是有利的。在自动操作的发电站中，涡轮机可以设有感测器，该感测器提供关于以下中的一者或更多者的信息或数据：转速、扭矩、功率、电流和电压。由感测器提供的信息或数据可以被发送到控制系统以操作涡轮机设备滑动到管道中的所需位置以提供最优的电力生产。因此，可以使用控制系统来控制驱动器件，以将细长构件以及因此的涡轮机设备滑动至导管内的所需位置。进一步地，自动操作的发电站中的涡轮机设备可以设有构造用于使涡轮机设备相对于可滑动构件枢转180°的器件，使得可以相对于流过管道的潮汐流中的水的方向和速度将涡轮机设备的涡轮机定向在最优的方向中。

水的流动速度和方向取决于潮汐。

当通过壳体的管道的水的流低时，通常当潮汐变化时，控制系统可以操作涡轮机设备滑动至涡轮机设备可以枢转180°的位置，并且之后将涡轮机设备滑动至管道内的所需位置，即最优位置。因此，这种自动操作的潮汐发电站可以将涡轮机布置在相对于潮汐流中的流动水的方向和速度的最优位置。

优选地，在包括多个涡轮机的发电站中，至少一个涡轮机独立于其他涡轮机而控制。在一个实施例中，每个涡轮机都独立于其它涡轮机而控制。

涡轮机容纳件具有至少三个壁部分，所述壁部分具有外表面和内表面，所述壁部分互相连接以形成具有入口和出口的管道。

至少一个壁部分可设有槽，该槽用于可滑动地连接和引导涡轮机容纳件中的构件。该槽可以是无内衬的，特别是在该槽设置在涡轮机容纳件的由金属制成的部分中的情况下。然而，在一个实施例中，壳体可以由混凝土制成。在这样的实施例中，该槽可以是有内衬的，即设有合适的内衬材料(例如金属)以防止混凝土的磨损。

在替代实施例中，至少一个壁部分可以设有可滑动连接的涡轮机构件滑行件，该涡轮机构件滑行件具有连接至管道的壁的第一部分和以可伸缩方式可滑动地连接至滑行件的第一部分的第二部分。

为了提高ROV操作的水下发电站的效率，在流动的方向上，涡轮机容纳件的入口和出口处的流动面积可以大于所述入口和出口之间的部段处的流动面积，从而提供产生文丘里效应的收缩部段。所述入口和出口之间的部段通常可以是围绕处于操作位置中的涡轮机设备的中央部分。

在根据本发明的水下发电站中，包括布置在涡轮机容纳件中的涡轮机设备的多个涡轮机组件可以以行和列布置。这种以行和列布置的涡轮机容纳件在下文中还将被表达为涡轮机组。

为了提高自动操作的水下发电站的效率，在流动的方向上，涡轮机组壳体(其在一个实施例中包括若干个涡轮机组)的入口和出口处的流动面积可以大于所述入口和出口之间部段处的流动面积，从而提供产生文丘里效应的收缩部段。所述入口与出口之间的部段通常可以是围绕涡轮机组的中央部分。

为了相对于通过涡轮机设备的水的速度调节涡轮机设备的位置，可以使用可滑动连接的涡轮机构件滑行件以将涡轮机设备滑入或滑出涡轮机容纳件的中央部分。

在水中流动的物体可以流入到涡轮机容纳件的管道中。这种碰撞涡轮机设备(尤其是涡轮机的轮叶)的物体可能对涡轮机设备造成严重损坏。流入到管道中的物体还可能卡住并造成管道的堵塞和涡轮机设备的故障。为了至少降低物体损坏涡轮机设备和/或完全或部分地阻塞涡轮机容纳件的管道的风险，涡轮机容纳件或涡轮机组的端部可设有栅格。在一个实施例中，栅格具有圆锥的形式，用于将超过预定尺寸的物体转移向涡轮机容纳件的壁部分。

在一个实施例中，至少一个栅格可释放地连接至涡轮机容纳件的一部分。

如上所述，水下发电站可以包括多个涡轮机容纳件，例如至少两个，其中涡轮机和/或涡轮机组的壳体可构造为一个整体式部件，或者其中，容纳件的外表面彼此互补地适应，以允许并排和/或在彼此的顶部上邻近地放置容纳件。这具有效果：流过发电站的基本所有的水必须穿过管道并从而穿过涡轮机，而不是在邻近的容纳件之间穿过。在这样的实施例中，涡轮机容纳件可以设有用于互锁邻近的涡轮机容纳件的接合器件。这种互锁装置的效果是增加了容纳件的稳定性，因为防止了容纳件之间的相对运动，而同时互锁装置可以便于安装期间容纳件的正确布置。

在一个实施例中，多个涡轮机容纳件的组可以设有流动转移装置，例如倾斜的“裙部”，用于将水流转移到涡轮机容纳件的管道中，否则该水流会在该组的周缘的外部穿过。

涡轮机设备可以构造用于自动操作。这种自动操作的涡轮机设备可以进一步包括感测装置，用于感测转速、扭矩、功率、电流和电压中的至少一个。这种感测装置与控制系统连通，该控制系统被构造用于控制驱动器件，该驱动器件用于使细长构件在管道中滑动，以将涡轮机设备带到关于电力生产的最优位置。

在本发明的第二方面，提供了一种ROV操作的发电站系统，其包括根据本发明的第一方面的发电站，其中该系统进一步包括用于支撑至少一个容纳件的基底，该基底包括至少一个模块化的基底框架，该基底框架可连接至延伸到海床中的多个支撑件。

在另一个实施例中，用于支撑至少一个涡轮机容纳件的基底可以包括通过重力置于海床上的整体式结构。

该基底可以设有用于保持至少一个联接单元的接收座，该联接单元用于将跨接电缆从至少一个涡轮机设备连接到至少一个电力电缆。联接单元还可以容纳用于控制发电站的遥测装置。在这种情况下，遥测电缆可以与所述电力电缆平行地铺设。遥测电缆可以例如是光纤电缆或铜电缆。进一步地，联接单元可以容纳其它设备，比如一个或更多个变压器、电力电子设备以及用于控制发电站的电子设备。因此，电力电缆和跨接电缆可以包括集成光纤电缆或其他类型的信号电缆。替代地，独立的光纤电缆或其他类型的信号电缆可以独立于电力电缆和跨接电缆。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种自动操作的发电站系统，包括根据本发明的第一方面的发电站，其中，涡轮机组和涡轮机设备的壳体可以构造成一个整体式部件，其可以设计用于通过重力置于海床上。

该整体式结构可设有压载系统，用于压载包括完整的发电站的结构，压载系统允许该结构从构建地点漂浮到操作的地点。在操作的地点处，通过压载系统减小结构的浮力，以将结构定位在海床上。发电站的输出电缆可以通过集成管道设施被拉入到发电站的高压室中。这种高压室通常放置在海平面以上。输出电缆还可以容纳用于控制发电站的遥测电缆。遥测电缆可以例如是光纤电缆或铜电缆。替代地，独立的光纤电缆或其他类型的信号电缆可以独立于输出电缆和跨接电缆。跨接电缆可以单独地通过集成电缆导管从发电站的电气配电板室推到涡轮机构件滑行件处。

除了所述电缆传输之外，或者代替所述电缆传输，可以使用无线信号传输。

用于ROV操作的发电站的接收座可以设有用于在操作时保护联接单元的可打开的舱口盖。从联接单元到涡轮机设备的跨接电缆可以设有用于在操作时保护跨接电缆的可打开的覆盖件。

在本发明的第三方面中，提供了一种用于将涡轮机设备滑入或滑出根据本发明的第一方面的ROV操作的水下发电站的方法。该方法包括，使涡轮机设备相对于涡轮机容纳件滑入或滑出容纳件的管道。

该方法进一步包括，将涡轮机设备连接至细长构件或与之断开连接。

滑动和连接或断开连接可以通过从远程位置(比如水面船舶)或从陆地操作的ROV来执行。

在本发明的另一个方面，提供了一种用于将用于连接来自至少一个根据本发明的第一方面的涡轮机设备的跨接电缆的联接单元带到布置在根据本发明的第二方面的发电站系统的基底中的接收座中或从该接收座中带出的方法，该方法包括将吊升装置连接至联接单元的至少一部分，并且将联接单元下降到接收座中或从接收座中提升出。

该方法可以进一步包括，为吊升器具提供至少一根引导线，其中引导线的一个端部连接至基底的一部分。

该至少一个细长构件可以可滑动地连接至涡轮机容纳件。在一个实施例中，细长构件布置在槽中，该槽布置在涡轮机容纳件的壁部分中。细长构件可以是伸缩臂。优选地，可滑动细长构件的操作被构造为由ROV操作。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种将可滑动连接的涡轮机构件滑行件带入或带出根据本发明的第一方面的自动水下发电站的方法。该方法包括，使涡轮机设备相对于涡轮机容纳件自动地滑入或滑出涡轮机容纳件的管道。

该方法可以进一步包括将可滑动连接的涡轮机构件滑行件连接至涡轮机容纳件或与之断开连接。

连接和断开连接可以通过机器人运载器来执行，其使用升降机和轨道引导系统在发电站的塔与发电站的涡轮机容纳件之间运行。

附图说明

在下文中描述了附图中所示的优选实施例的示例，其中：

图1的视图中示出了根据本发明的ROV操作式水下发电站，其中包括布置在涡轮机容纳件中的涡轮机设备的多个涡轮机组件以行和列布置在支撑结构的顶部上，该支撑结构包括通过海床支撑件连接至海床的基底框架模块；

图2以较大比例的俯视平面图示出了一个基底框架模块，其中联接单元布置在基底框架的接收座中，其中该接收座的舱口盖处于打开位置；

图3示出了从左向右看的图2所示基底框架单元；

图4示出了从右向左看的图3所示基底框架单元；

图5示出了从涡轮机容纳件的第一端部看的包括涡轮机设备的涡轮机组件，该涡轮机设备布置在涡轮机容纳件的管道中；

图6示出了从涡轮机容纳件的第二端部看的图5中的涡轮机组件，其中涡轮机容纳件的两个端壁设有示出为关闭位置的壁端覆盖件；

图7示出了图6中的涡轮机组件，其中涡轮机容纳件的壁端覆盖件处于打开位置；

图8示出了图6所示的涡轮机容纳件的俯视平面图；

图9示出了图6所示的涡轮机容纳件的仰视平面图；

图10示出了从右向左从下向上看的图6中的涡轮机容纳件；

图11是布置在涡轮机容纳件中处于操作位置的涡轮机设备的原理图；

图12示出了滑到涡轮机容纳件的外部位置的图11的涡轮机设备；

图13a-图13d示出了设置海床支撑件的操作中的步骤；

图14示出了根据本发明的自动水下发电站的视图，其中包括布置在涡轮机容纳件中的涡轮机设备的多个涡轮机组件以行和列布置；

图15示出了穿过图14中A-A的从左向右看的断面；

图16示出了从左向右看的图14所示水下发电站的侧视图；

图17示出了穿过图16中的B-B看到的俯视平面图；

图18a-图24b示出了将涡轮机构件滑行件从发电站的塔移动至发电站的涡轮机容纳件的中的一者中的操作步骤，其中图(18-24)a示出了从左向右看的拾取机器人的侧视图，并且图(18-24)b示出了分别穿过C-C至I-I看到的拾取机器人的俯视平面图；

图25a-图25c示出了涡轮机构件滑行件，图25a为从尾端看，图25b为从左向右看并且图25c为穿过J-J看到的俯视平面图；

图25b1以较大比例示出了图25b中的细节25b1；

图26a-图27b在图26a和27a中分别示出了滑动至涡轮机容纳件的每个端部位置处的涡轮机设备的侧视图；并且在图26b和27b中分别示出了穿过图26a和27a中的K-K和L-L观察到的涡轮机构件滑行件的俯视平面图；

图28a示出了放置在涡轮机容纳件中的缩回的涡轮机构件滑行件的侧视图，其中，可延伸清洁器臂处于延伸位置；并且

图28b以较大比例示出了连接器漏斗形件，该连接器漏斗形件容纳与接收座连接器连接的连接器插头。

位置说明，比如“下部”、“上部”、“右”和“左”，指的是图中示出的位置。

在图中，相同的附图标记表示相同或相应的元件。在所有图中并非所有元件都用附图标记表示。因为图只是原理图，所以各个元件之间的相对尺寸比可能稍微失真。

具体实施方式

在图中，附图标记1表示根据本发明的水下发电站。发电站1包括：至少一个涡轮机容纳件4，其限定用于容纳涡轮机设备23的管道400；以及连接器件24、241，其用于将涡轮机设备23附接在管道400中。连接器件24、241包括可滑动地连接至涡轮机容纳件4的构件24，以允许涡轮机设备23滑出或滑入涡轮机容纳件4。在所示实施例中，构件24是细长构件。然而，应该注意的是，在替代实施例(未示出)中，构件24可以是例如板构件或网格构件，不一定必须是细长的。板构件可以例如在槽中可滑动地连接至涡轮机容纳件4，该槽布置在涡轮机容纳件4的侧壁的下部部分中。在一个实施例(未示出)中，板构件可以通过可延伸构件支撑，该可延伸构件以与臂27类似的方式布置在涡轮机容纳件的下部部分中，如将在下文讨论并且在图12中示出的。因此，可以在涡轮机设备23滑动到涡轮机容纳件4的外部位置的同时支撑该板。

图1示出了根据本发明的一个方面的水下发电站系统1、5、3，其中，多个包括布置在涡轮机容纳件4中的涡轮机设备23的涡轮机组件4、23以成行(示出了十五行)和成列(示出了十列)的形式布置在支撑结构3、5的顶部上，这里示出为五个基底框架模块5，其互相连接以形成基底框架51。基底框架51由延伸到海床S中的海床支撑件3支撑。

在该设备的原型中，涡轮机容纳件的宽度和高度大约为5m x 5m，而长度大约为10m。然而，在不脱离本发明的范围的情况下可以设想其它尺寸。

支撑件3可以例如通过基于由石油和天然气工业中的海床安装已知的某些特征的结构来设置。在下文讨论图13a-图13d中示出的海床支撑件3的安装的示例。

虽然海床S在图1中示出为平坦且水平的，但是本领域技术人员将理解，一般情况并非如此。为了提供用于基底框架模块5的基本水平的支撑件，海底支撑件3通常在安装期间调平。然而，还可以想到的是，如本领域中所公知的，螺纹销与箱连接至少提供了海床支撑件3的最终调平或精细调整。因此，发电站通过基底框架模块5和海床支撑件3置于海床S上。

在图1中，水下发电站1充分浸没在水面W下方，以允许水面船舶(未示出)的通过。

图2-图4以较大比例示出了置于海床支撑件3上的图1所示的基底框架模块5中的一者的细节。

图2是一种类型的基底框架模块5的俯视平面图。基底框架模块5可以构造成仅通过竖向移动而并排地互相连接。这意味着模块可以包括三种交替的模块：一种“中心模块”，以及用于连接至中心模块的左侧的模块或用于连接至中心模块的右侧的模块。

图2所示的基底框架模块5包括框架结构52，该框架结构通常可由加强混凝土制成。应该注意的是，框架结构52的至少一些部分可以替代地由通过焊接和/或螺纹连接互相连接的钢梁或其它合适材料制成。

基底框架模块5包括：接收座10，在此示出为安装座(crib)10，用于接收和通过重力保持至少一个联接单元2，该联接单元2用于将来自该至少一个涡轮机设备23的跨接电缆(未示出)连接至电力电缆(也未示出)。联接单元2构造成通过吊升器具(未示出)基本竖向地提升出接收座10或下降到接收座中，以进行维护或更换。

图2所示的联接单元2是密封不透水的，其能够抵抗水压。联接单元2还可以容纳用于控制发电站1的任何控制装置——在本文档中总体上表达为遥测装置——和通信装置，所述通信装置用于与用于发电站的远程水面控制中心通信。联接单元2在下文中还将表达为电力和遥测舱2。电力和遥测舱2还可以容纳其他设备，比如变压器、电力电子设备等。

电力和遥测舱2设置有连接点11，用于接收来自涡轮机设备23的跨接电缆，该涡轮机设备23布置在由支撑结构5承载的涡轮机容纳件4中。

邻近电力和遥测舱2的是多个插口驻留点(socket parking point)12，其用于在电力和遥测舱2的任何更换或维护期间保持跨接电缆的插口。

为了在发电站1的操作期间保护电力和遥测舱2，接收座或安装座10设有舱口盖13，舱口盖13铰接地连接到基底框架模块5的一部分。在图2示出了两个舱口盖13，每个舱口盖都用于保护电力和遥测舱2(示出一个)。左边的舱口盖13示出为处于打开位置，而右边的舱口盖13示出为处于关闭或保护位置。

为了将舱口盖13固定在锁定位置，来自模块5的基底设置有凹槽44，该凹槽用于接收构造成由ROV操作的锁定销16。

每个舱口盖13进一步设有手柄17(示出在左边的舱口盖13上)，该手柄构造成由ROV操作。

当处于打开位置时，舱口盖13可以提供用于ROV(未示出)的着陆和工作平台，该ROV可以用于在电力和遥测舱的更换期间或者在跨接线缆的连接和断开连接(即，在连接点11与插口驻留点12之间移动跨接电缆的插口)期间操作电力和遥测舱2。

电力和遥测舱插口14从电力和遥测舱2延伸。该插口被构造用于将电缆连接至陆地或未示出的远程分布单元。

在图2的右下部示出了驻留插口15，用于在电源和遥测舱插口与电力和遥测舱2断开连接时接收电源和遥测舱插口14。进一步示出了ROV附接点45，用于在将电缆从陆地或分布单元连接至电力和遥测舱插口14期间将ROV对接(docket)到基底框架模块5上，或者用于使电缆驻留在驻留插口15上。ROV附接点45可以设置有固定的或可移除的引导柱。

基底框架模块5进一步设有互相连接器件6，用于互相连接基底框架模块5以形成如图1所示的基底框架51。在图2中，互相连接器件垂直于框架结构52的纵向轴线延伸。然而，在另一个实施例(未示出)中，互相连接器件6可以相对于框架结构52水平地倾斜地布置。互相连接器件6可以进一步构造成用于使相互竖向移位的基底框架模块互相连接。在这种情况下，两个基底框架模块5之间的竖向移位通常对应于涡轮机容纳件4的高度。这允许使基底框架51适应海床S的地形，并且允许优化发电站1以适应当前的主导条件。

当通过从水面安装船舶(未示出)下降涡轮机容纳件来安装涡轮机容纳件4时，涡轮机容纳件4可能遭遇到强水流，该强水流可能使涡轮机容纳件4侧向漂移偏离竖向方向。这种漂移可能使涡轮机容纳件4相对于基底框架模块5的正确定位复杂化。

为了至少减少这种漂移，可以使用在水面安装船舶与基底框架模块5之间延伸的本身已知的所谓的引导线(未示出)。这种引导线可以通过合适的连接点7连接至基底框架模块5，在图2-图4中，连接点7被示出为从框架结构52的一部分延伸的突出部7。引导线可以可滑动地连接至涡轮机容纳件4，如下面将结合图8和图9说明的。

突出部7还可以与布置在图2所示的框架结构52中的引导销凹槽8一起用作互相连接器件，以用于防止置于基底框架模块5上的涡轮机容纳件4的侧向运动。引导销凹槽8进一步用作引导器件，以用于确保对接在基底框架模块5上的涡轮机容纳件4的正确定位。引导销凹槽8优选地为漏斗形件形。

电力和遥测舱2在从水面安装船舶的安装期间存在与上文所述涡轮机容纳件4的安装相类似的问题。因此，在分别将电力和遥测舱2安装到安装座10或从安装座上移除期间，也可以使用引导线(未示出)。这种引导线可以终止在图2所示的舱引导线连接点9中。

图5至图7以较大比例示出了图1所示的涡轮机组件4、23中的一者。图8至图10示出了涡轮机容纳件4的顶部部分和底部部分。图11和图12是涡轮机组件4、23的剖视图。下文的描述涉及图5至图12。

涡轮机组件4、23包括：涡轮机容纳件4，其限定用于容纳涡轮机设备23的端部敞开的管道400；以及连接器件24、241，其用于将涡轮机装置23附接在管道400中。居中布置在管道400内的涡轮机设备23处于操作位置。

连接器件24、241包括细长构件24。在该实施例中，细长构件24示出为矩形梁24。梁24通常可以由钢制成，但是能够将涡轮机设备23承载在如图12所示的滑出位置的其它材料也是可行的。复合材料是这种替代材料的示例。连接器件24、241进一步包括固定地连接至梁24的中央部分的安装座241，如图7、图11和图12中最佳地示出的。

梁24在槽46中可滑动地连接至涡轮机容纳件4，该槽布置在涡轮机容纳件4的底部中。槽46(在图12中最佳地看到)在图7中示出为倒置的T形槽。倒置的T形槽能够防止梁24在槽46内歪斜，从而防止安装座241歪斜。

为了减小梁24与槽46之间的摩擦，梁24和槽46中的一者或两者可以提供有合适的摩擦减小器件。在一个实施例中，梁24和/或槽46的表面设有

在另一个实施例中，槽46和梁24中的至少一者设有滚动轴承(未示出)。

在图11和图12所示的实施例中，槽46延伸穿过涡轮机容纳件4的左(或第二)端部部分，但终止在涡轮机容纳件4的右(或第一)端部部分前面的一段距离处。因此，如图12所示，梁24可以仅穿过第二端部部分延伸出涡轮机容纳件4。然而，为了防止梁24的意外分离，其设有可选择性释放的端部止动装置25。在一个实施例(未示出)中，端部止动装置包括可从梁24的每个侧面部分延伸的卡爪25。通过使止动装置25的上部部分例如顺时针旋转90°来操作卡爪25，以使可延伸的卡爪延伸到沿槽46的一部分延伸的凹槽461(图12示出一个凹槽)中。凹槽461构造成允许梁24在图11所示的操作位置与图12所示的位置之间移动。如果需要从涡轮机容纳件4释放梁24和安装座241，例如为了维护，则通过将止动装置的上部部分例如逆时针旋转90°来将卡爪操作到缩回位置，于是梁24和安装座241可以滑出槽46。止动装置25的操作构造为用于ROV操作。

在替代实施例(未示出)中，连接器件可包括多于一个的细长构件，例如两个，该细长构件相互远离地可滑动地连接至涡轮机容纳件4的部分。在这样的实施例中，涡轮机设备23可以通过倾斜的连接构件连接至细长构件，使得涡轮机设备23被侧向和竖向地支撑。如果涡轮机容纳件4由三个互相连接的壁部分(而不是所示的四个壁部分)制成，则该替代实施例是尤其相关的，其中涡轮机容纳件可以相对于彼此侧向移位地和“镜像地”叠置，以允许并排地并且在彼此的顶部上邻近地放置容纳件。

图6和图7所示的涡轮机容纳件4的第二端部部分不同于图5所示的第一端部部分。第一端部部分基本上很“简单”，而第二端部部分设有多个将在下面描述的器件。

涡轮机容纳件4的上部壁部分设有两个槽，每个槽都用于容纳细长构件27，该细长构件在这里是可滑动臂27的形式，如图12中最佳地示出的。每个臂27设有本身已知的锁定构件28，用于将臂27锁定在如图12所示的延伸位置，或者锁定在所述槽内的缩回位置。锁定构件28通常可以形成“键与槽”组件的一部分，该“键与槽”组件可以在锁定位置、滑动位置与释放位置之间操作，其中，锁定位置防止细长构件27滑动，滑动位置允许细长构件27滑动，释放位置允许细长构件27从涡轮机容纳件4中的槽释放。类似于连接器件24、241，细长构件27因此可以被带到水面以维护或更换。锁定构件28被构造成由ROV操作。

如上所述，臂27的目的是为引导线(未示出)提供连接，以将涡轮机引导至水面船舶或从水面船舶引导涡轮机。从水面船舶延伸的引导线例如通过可由ROV操作的本身已知类型的引导线锚固件可释放地终止于臂27上的连接点40中。

涡轮机容纳件4的上部壁部分进一步设有锁定机构29，该锁定机构与设置在上部壁的一部分中的引导凹槽21(如图8所示)互相作用，并且与来自叠置的涡轮机容纳件4的下部壁的配合所述引导凹槽21的引导销22互相作用。锁定机构29是本身已知的类型，并且可以是与锁定机构28类似的类型。锁定机构29可以构造成用于与两个引导销22(涡轮机容纳件4的每个端部部分处都有一个)互相作用。在这样的实施例中，控制构件(未示出)在涡轮机容纳件4的上部部分中的通道(未示出)中延伸。锁定机构29被构造为由ROV操作。

为了在ROV操作期间相对于涡轮机容纳件4固定ROV，多个ROV夹持杆18直接或间接地布置至四个壁部分。

在图6和图7所示的实施例中，涡轮机容纳件4的右壁部分和下部壁部分设有铰接地连接到所述壁部分的保护覆盖件30。在图6中，保护覆盖件30示出为处于关闭位置。在图7中，保护覆盖件30示出为处于打开位置。保护覆盖件30的目的主要是保护沿着所述壁的一部分延伸的跨接电缆(未示出)。保护覆盖件30设有手柄31，手柄31适于由ROV夹持以允许覆盖件30的打开和关闭。

保护覆盖件30通过锁定销43固定在关闭位置，锁定销43从保护覆盖件30延伸到布置在涡轮机容纳件4的相关壁部分中的配合凹槽42中。锁定销43构造为由ROV操作。

下部壁部分设有可释放梁锁定机构35，其包括可滑动杆(未示出)，用于接合布置在梁24的端部部分附近的凹槽(未示出)。为了防止锁定机构35的不受控制的滑动，下部舱口盖30设有止动装置41，如图7所示。止动装置41从下部舱口盖30突出，使得当下部舱口盖30处于如图6所示的关闭位置时，防止了梁锁定机构35从其在图7所示的梁锁定位置向左移动。

梁把手32布置在梁24的端部部分中，使得可以通过ROV或通过ROV扭矩工具以本身已知的方式手动地操作梁24的滑动和由此的涡轮机设备23的滑动。

连接器件，即梁24和安装座241，可从涡轮机容纳件4拆卸，从而允许连接器件的维护或更换。如果连接器件24、241的维护或更换是必要的，则将其带到水面。

图8和图9分别示出了涡轮机容纳件4的俯视平面图和仰视平面图。

图8所示的上部壁和图9所示的下部壁设有延伸穿过壁的孔20。孔20的目的是：提供用于引导线(未示出)的引导件，该引导件用于在基底框架模块5上的安装(如前文关于图2至图4所述)期间引导涡轮机容纳件4；以及在彼此的顶部上布置两个或更多个涡轮机容纳件4的堆。如上所述，引导线在基底框架模块5与通常的水面安装船舶之间延伸。为了将引导线引入孔20中，壁部分设有引导线槽19，以允许将引导线从涡轮机容纳件4的外部引入到孔20中。

涡轮机设备23设有突出部37，其在图11和图12中示出为从涡轮机设备23的本体的下部部分突出的翅片37。翅片37构造成用于配合连接器件24、241的安装座241。

翅片37可设有可释放的锁定装置(未示出)，用于确保将涡轮机设备23固定至安装座241上。可释放的锁定装置通常可以是构造成使翅片37相对于安装座241楔入的楔形装置。

安装座241设有释放孔38，用于接收ROV操作的用于解锁锁定装置的释放装置。在一个实施例中，释放装置可以是ROV操作的能够将锁定装置和由此的翅片37推动至安装座241中的释放位置的顶托装置。

如图11和图12中最佳地示出的，涡轮机容纳件4的管道400在涡轮机容纳件4的入口和出口处的流动面积大于在操作位置中承载涡轮机设备23的中间部段处的流动面积。因此将产生文丘里效应，该效应将增加通过涡轮机设备23的水的速度，以及由此提高涡轮机设备23的效率。

穿过管道的可变流动面积可以通过涡轮机容纳件4本身提供，即其被制造成一个部件。然而，也可以想到通过滑入涡轮机容纳件4中的插入件来提供可变流动面积。通常可以在将涡轮机容纳件4下降至使用的位置之前安装插入件，但这不是必须的。插入件允许针对特定的涡轮机设备优化涡轮机容纳件4的管道。

涡轮机容纳件4在图11和图12所示的实施例中设有腐蚀减少器件36，其用于减少涡轮机容纳件4的面向涡轮机设备23的轮叶的末端的内壁中的腐蚀。在所示实施例中，腐蚀减少器件36为条带36，该条带布置在设置在涡轮机容纳件36的内表面中的两个凹槽中。腐蚀减少器件36可以由任何合适的材料制成，比如例如钢。当涡轮机容纳件4由混凝土制成时，腐蚀减少器件36特别有用。

条带36可以具有超过图11和图12中所表示宽度的宽度。在一个实施例(未示出)中，条带36是一条条带或嵌入件，其具有超过涡轮机设备23的第一转子盘的末端与第二转子盘的末端之间的距离的宽度。

沿着安装座241以及跨接线缆插口33与涡轮机设备23之间的梁24而延伸的电缆由保护管26机械地保护。跨接电缆(未示出)提供跨接电缆插口33与图2所示的电力和遥测舱2之间的连接。图7示出了当跨接电缆从涡轮机设备23(即插口33)断开连接时，用于接收跨接电缆的端部部分的驻留插口34。

图13a-图13d示出了海床支撑件3的安装示例，该海床支撑件用于支撑将与另一个基底框架模块5互相连接的基底框架模块5。

在图13a中，刚性钻孔框架600已从水面处下降并连接至基底框架模块5的框架结构52的互相连接器件6。钻孔框架600设有引导漏斗形件610。钻孔框架600的尺寸布局对应于将由海床支撑件3支撑的基底框架模块5和已安装的基底框架模块的尺寸布局。引导漏斗形件610的定位适应基底框架模块5，使得实现海床支撑件3的正确定位。

图13b示出了从下方看到的图13a中的钻孔框架600。在图13b中，钻孔框架已经沿着通过本身已知的引导柱604固接至基底框架5的引导线602从水面处下降。

钻孔框架600进一步设有自升腿606。自升腿606可通过ROV自升装置竖向地调节，ROV自升装置包括由ROV操作的齿轮608。齿轮608与布置在自升腿606上的节距齿条(pitchrack)互相作用。通过自升腿606和齿轮608，钻孔框架600相对于与钻孔框架600连接的基底框架模块5对平。

引导漏斗形件610用作引导件，其尤其用于钻头612，该钻头用于在海床S中钻孔614。钻头612沿着钻柱620从水面下降。在图13b中，已经开始钻孔614。

在图13c中，钻头612已经在海床S中钻出孔，并且套管616通过下入工具618下降到孔614中。下入工具618连接至钻柱620的端部部分。

下入工具618包括用于在用混凝土619填充套管616时允许排出混凝土619的阀门。该阀门最初处于打开位置。当套管616完全填充有混凝土619时，阀门关闭。在关闭阀门之后继续填充混凝土619将导致套管与孔614的壁之间的环形空间621的填充。当环形空间621填充有混凝土619时，停止供应混凝土。套管616固接在孔614中的正确位置中。

在混凝土619的一定程度固化之后，将下入工具618和钻柱620拉至水面。

此后，当已经设置了所需数量的支撑件3(在所示实施例中示出了两个)时，钻孔框架600与基底框架结构52断开连接并且被吊升到水面。海床支撑件3现在准备好支撑新的基底框架模块(未示出)，该新的基底框架模块将从水面下降并连接至基底框架模块5的框架结构52的互相连接器件6，并且连接至海床支撑件3。

海床支撑件3设有接收座623，该接收座用于接收从基底框架模块5的下部部分延伸的引导销(未示出)。

从上文的描述中，本领域技术人员将理解，本发明涉及一种可扩展的、有效的水下发电站，其特别适于从潮汐海流中获取能量。所述水下发电站便于对包括多于一个涡轮机设备23的发电站中的涡轮机设备的单独维护，而这种发电站的其余设备23保持处于生产状态。该发电站构造为ROV操作，这导致与安装和维护操作相关的有效且低成本。

图14至图28b示出了根据本发明的一个方面的自动式水下发电站系统1的示例，其中，形成涡轮机组802(图14中示出了两个)的多个涡轮机组件4、23包括在以行(图14中示出了三行)和列(图14中示出了三列)布置的涡轮机容纳件4中的涡轮机设备23。

在图14中，水下发电站系统1充分浸没在水面W下方，以允许水面船舶(未示出)的通过。水下发电站系统1包括在水面W上方升起的塔801。塔801的目的是容纳发电站的电子设备和任何其他设施(未示出)，比如压载系统、起重机甲板、用于发电站的涡轮机的维修的车间和储存空间。

发电站1通常可以包括并排布置的若干涡轮机组802(如图14所示)以及用于容纳发电站的设施的中央塔801。

包括多个涡轮机组件4、23的每个涡轮机组802可以放置在文丘里管道804的中央部分中，以更好地利用潮汐发电设站1。

通过在涡轮机容纳件4的文丘里形状的管道400内滑动涡轮机设备23，涡轮机设备23可以定位在涡轮机容纳件4的具有所需的水流速度的部分中。本发明可以在小潮和大潮情况下同样良好地工作，因为涡轮机设备23可以被构造用于在管道400内自动定位以用于最佳的发电。

水下发电站1通常可以构建为一个单元或整体式结构，其被配置用于从岸上建筑工地漂浮到海上作业现场。在操作的地点，发电站1通过重力向下压载，以置于海床S上的基底板803上。来自涡轮机设备23的跨接电缆可以经由集成管通道821(见图28a)布线进入发电站的电气配电板室。这种电气配电板室可以放置在水面W上方，位于发电站1的塔801中。

涡轮机组802(图14中示出了两个)容纳多个涡轮机组件4、23。图14中的每个涡轮机组802的宽度和高度通常可大约为25m×25m，而长度通常大约为25m。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以想到其他尺寸。

图15示出了穿过图14中A-A的从左向右看的断面。

在图15中，放置在塔801中的涡轮机构件滑行件805准备好被拾取机器人806(图18a中所示)拾取以向下带到图14中示出为空的的左涡轮机组802中的中央涡轮机容纳件4中。

图16示出了从左到右看的图14中所示的水下发电设备1的侧视图。

图17显示了穿过图16中的B-B看到的俯视平面图。竖向叉车809放置在塔801底部处的拾取/输送位置。轨道式引导件811平行于发电站1的涡轮机组802(见图14)并且在其顶部延伸。轨道式引导件811穿过塔801并穿过图16所示的隧道开口825从发电站1的一端延伸到另一端。

图18a-图24b示出了将涡轮机构件滑行件805从发电站1的塔801移动至发电站1的涡轮机容纳件4中的一者中的操作中的步骤。该移动路径在图15中用虚线表示。

在图18a中，拾取机器人806通过竖向叉车809与涡轮机构件滑行件805对平。拾取机器人806已经使叉车809的叉810延伸，以将涡轮机构件滑行件805提升离开塔的甲板。图18b以较大比例示出了穿过图18a的C-C看到的拾取机器人806的俯视平面图。

在图19a中，拾取机器人806缩回其保持涡轮机构件滑行件805的叉810。图19b以较大比例示出了穿过图19a中的D-D看到的拾取机器人806的俯视平面图。

在图20a中，竖向叉车809已经沿着塔801中的节距齿条814下行并将拾取机器人806放置在轨道式引导件811上。图17最佳地示出了轨道式引导件811。图20b以较大比例示出了穿过图20a的E-E看到的拾取机器人806的俯视平面图。

在图21a中，拾取机器人806已在轨道式引导件811上水平地移动，以与涡轮机容纳件4的指定行对齐。图21b以较大比例示出了穿过图21a中的F-F看到的拾取机器人806的俯视平面图。

在图22a中，舱口盖800打开，并且拾取机器人806已经伸展出主滑动件815和813，以与具有涡轮机容纳件4的实际行的竖向延伸的节距齿条814的节距齿条驱动壳体807对齐。图22b以较大比例示出了穿过图22a的G-G看到的拾取机器人806的俯视平面图。

在图23a中，拾取机器人806的主滑动件813通过节距齿条驱动壳体807与主滑动件815竖向地分离并与实际涡轮机容纳件4横向对齐。图23b以较大比例示出了穿过图23a的H-H看到的拾取机器人806的俯视平面图。

在图24a中，拾取机器人806的叉810已经延伸并且涡轮机构件滑行件805已经横向地滑入到涡轮机容纳件4中。在涡轮机构件滑行件805已经滑动到涡轮机容纳件4中的位置之后，涡轮构件滑行件805通过由叉810激活的端部锁25(图25b中所示)锁定至涡轮机容纳件4。然后叉810缩回并且拾取机器人806准备好进行下一个任务。图24b以较大比例示出了穿过图24a的I-I看到的拾取机器人806的俯视平面图。

端部锁25的目的是防止涡轮构件滑行件805从涡轮机容纳件4的无意分离。

自动式拾取机器人806可以由主电池组和辅助电池组以及主控制舱和辅助控制舱(未示出)供电和控制。主电池组和主控制舱布置在拾取机器人806的第一部分中，并且辅助电池和辅助控制舱布置在拾取机器人806的主滑动件813的第二部分中。拾取机器人806将使用发电站1的塔801的设施(未示出)来对电池组充电并从发电站1的控制中心上传/接收新任务。

如上所述，自动式拾取机器人806的主滑动件815和813可以彼此竖向地分离，以允许主滑动件815置于涡轮机组803的顶部上，同时主滑动件813沿着涡轮机容纳件4的行竖向移动至涡轮机容纳件4的用于安装涡轮机构件滑行件805的指定列。因此，拾取机器人806的主滑动件813也可以由其自身的内部电池组和控制舱(未示出)供电和控制，以避免在主滑动件815、813之间铺设电缆。

因此，拾取机器人是可通过升降机、轨道和滑动系统在x轴、y轴和z轴上移动的独立运载器，用于拾取涡轮机构件滑行件或将涡轮构件滑行件放置在所需位置。

图25a-图25c示出了涡轮机构件滑行件805的各个视图。在图25a中，从尾端看涡轮机构件滑行件805和涡轮机设备23。在图25b中，从左向右看涡轮机构件滑行件805和涡轮机设备23。图25b1以较大比例示出了图25b的细节25b1。图25c示出了穿过图25b中的J-J看到的俯视平面图。

在图25b1中，更详细地示出了连接器漏斗形件817，并且示出了接收座连接器电缆818，其延伸到布置在涡轮机构件滑行件805中的电力/遥测舱(例如，图2中所示的类型)。从电力遥测舱延伸的电缆布置在涡轮机设备23的涡轮机构件滑行件805中，该电缆可以通过可滑动电缆带来机械地保护。湿式配合(wet-mate)接收座连接器819与连接器漏斗形件817连接，该连接器漏斗形件具有自定向轨820，用于使湿式配合连接器插头823通过图28b所示的自对齐翅片822进入到图25b1所示的接收座连接器819中。

图26a-图27a示出了滑动至涡轮机容纳件4中的极限端部位置的涡轮机设备23。进一步地，在图26a-图27a中示出了处于缩回位置的清洁器臂808，而在图28a中示出了处于延伸位置的清洁器臂808。清洁器臂808构造成围绕其纵向轴线旋转360度，并且可伸展/可缩回以到达管道400的表面，即内壁。清洁器臂808连接到高压喷射泵出口(未示出)，该高压喷射泵出口安装在涡轮机设备23的邻近清洁器臂808的后端上。因此，清洁器臂808和高压喷射泵与涡轮机设备23一起在管道400内移动。图26b和27b示出了分别穿过图26a和图27a中K-K和L-L看到的涡轮机构件滑行件805的俯视平面图。

图26a和图27a进一步示出了在涡轮机容纳件4的下部部分中的构件滑行件805，而图26b和图27b示出了构造用于可滑动连接至涡轮机构件滑行件805的伸缩构件24的俯视平面图。涡轮机构件滑行件805具有第一部分和第二部分，第一部分在使用位置中通过端部锁25连接至涡轮机容纳件4的壁，第二部分在使用位置中以可伸缩方式可滑动地连接至滑行件805的第一部分。

图28b以较大比例示出了连接器漏斗形件817和与湿式配合接收座连接器819连接的湿式配合连接器插头823。跨接电缆824穿过集成管通道821(见图28a)延伸至塔801中的电气配电板室(未示出)。

图28a所示实施例中的伸缩构件24被布置在涡轮机容纳件4的底部部分中的槽46引导。涡轮机设备23可以固定地连接至在安装座241中的可旋转180度的突出部37。伸缩构件24侧向和竖向地支撑涡轮机设备23。

应当注意，上述实施例对本发明进行了说明而不是限制，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求中，括号之间的任何参考符号不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中所述之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

在相互不同的从属权利要求中叙述特定措施的事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。

Claims

1.一种水下发电站(1)，用于将流动水的动能转化为电，所述发电站包括：至少一个涡轮机容纳件(4)，所述涡轮机容纳件限定了用于容纳涡轮机设备(23)的管道(400)；以及连接器件(24，241)，所述连接器件用于将所述涡轮机设备(23)承载在所述管道(400)中，所述连接器件(24，241)包括至少一个可滑动地连接至所述涡轮机容纳件(4)的构件(24)，以允许所述涡轮机设备(23)滑出、滑入所述涡轮机容纳件(4)或在所述涡轮机容纳件内滑动，其特征在于，所述构件(24)为细长构件(24)，其具有在流动穿过所述管道(400)的方向上的纵向轴线，所述细长构件的长度超过所述涡轮机设备(23)的轴向长度，并且所述细长构件(24)和所述涡轮机容纳件(4)在所述涡轮机设备(23)轴向地滑动至所述涡轮机容纳件(4)外部的位置时也能够承载所述涡轮机设备(23)，以允许所述涡轮机设备(23)的竖向提升。

2.根据权利要求1所述的发电站(1)，其中，所述细长构件(24)包括安装座(241)，所述安装座用于接收来自所述涡轮机设备(23)的本体的突出部(37)。

3.根据权利要求1或2所述的发电站(1)，其中，所述涡轮机设备(23)为双向的。

4.根据权利要求3所述的发电站(1)，其中，所述涡轮机设备(23)设有第一转子盘和第二转子盘，所述第一转子盘和所述第二转子盘二者都设有转子叶片，所述第一转子盘布置为相对于所述第二转子盘反向旋转。

5.根据权利要求中1所述的发电站(1)，其中，所述至少一个涡轮机容纳件(4)具有至少三个壁部分，所述壁部分具有外表面和内表面，所述壁部分互相连接以形成具有入口和出口的所述管道(400)。

6.根据权利要求5所述的发电站(1)，其中，所述壁部分中的至少一者设有槽(46)，用于在所述涡轮机容纳件(4)中可滑动地连接并引导所述细长构件(24)。

7.根据权利要求1所述的发电站(1)，其中，在流动方向上，在所述涡轮机容纳件(4)的入口和出口处的流动面积大于在所述入口和出口之间的部段处的流动面积。

8.根据权利要求1所述的发电站(1)，其中，所述发电站包括至少两个涡轮机容纳件(4)，所述涡轮机容纳件(4)的外表面彼此互补地适应，以允许并排地或在彼此顶部上邻近地布置所述涡轮机容纳件(4)。

9.根据权利要求8所述的发电站(1)，其中，所述涡轮机容纳件(4)设有用于互相锁定相邻涡轮机容纳件(4)的接合器件(7、8、21、22)。

10.根据权利要求1所述的发电站(1)，其中，所述涡轮机设备(23)构造用于自动操作，所述涡轮机设备(23)进一步包括感测装置，以用于感测转动速度、扭矩、功率、电流和电压中的至少一者，所述感测装置与控制系统连通，所述控制系统构造为控制驱动器件，所述驱动器件用于使所述细长构件(24)在所述管道(400)中滑动以将所述涡轮机设备(23)移动到关于电力生产的最佳位置。

11.根据权利要求1所述的发电站(1)，其中，所述发电站(1)设置有构造成使所述涡轮机设备(23)相对于可滑动的所述细长构件(24)枢转180°的器件。

12.一种发电站系统(1、5)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的发电站(1)，其特征在于，所述系统进一步包括基底(5)，所述基底用于支撑所述至少一个涡轮机容纳件(4)，所述基底包括至少一个模块化的基底框架(51)，所述基底框架能够连接至延伸到海床(S)中的多个支撑件(3)。

13.根据权利要求12所述的发电站系统，其中，所述基底(5)设有接收座(10)，所述接收座用于保持至少一个联接单元(2)，所述联接单元用于将来自至少一个涡轮机设备(23)的跨接电缆至少连接至电力电缆。

14.根据权利要求13所述的发电站系统，其中，所述接收座(10)进一步设有可打开的舱口盖(13)，所述舱口盖用于在操作时保护所述联接单元(2)。

15.一种用于使涡轮机设备(23)滑入、滑出根据权利要求1所述的水下发电站或在根据权利要求1所述的水下发电站内滑动的方法，其特征在于，所述方法包括使所述涡轮机设备(23)相对于所述涡轮机容纳件(4)滑入、滑出所述容纳件(4)的管道(400)，或者在所述容纳件(4)的管道(400)中滑动。