JP6149036B2 - 海洋熱エネルギー変換発電プラント冷水パイプ接続 - Google Patents

Description

本発明は、海洋熱エネルギー変換発電プラントに関し、より具体的には、浮遊式最小波動プラットフォーム多段熱機関の海洋熱エネルギー変換発電プラントに関する。

世界中のエネルギー消費および需要は、指数関数的な割合で増大している。この需要は、特にアジアおよびラテンアメリカの発展途上国で上昇し続けることが見込まれる。同時に、従来のエネルギー源、すなわち、化石燃料は、加速的に枯渇しつつあり、化石燃料を利用する費用は上昇し続けている。環境および規制の懸念が、その問題を悪化させている。

太陽関連再生可能エネルギーは、エネルギーの増大する需要に対する解決策の一部分を提供し得る、１つの代替エネルギー源である。太陽関連再生可能エネルギーは、化石燃料、ウラン、または熱「グリーン」エネルギーと違って、その利用と関連する気候リスクがほとんどないか、または全くないため、魅力的である。加えて、太陽関連エネルギーは、無料であり、多いに豊富である。

海洋熱エネルギー変換（「ＯＴＥＣ」）は、海洋の熱帯地方で熱として貯蔵された太陽エネルギーを使用して、再生可能エネルギーを生産する方式である。世界中の熱帯海洋および海は、独自の再生可能エネルギー資源を提供する。多くの熱帯地域（およそ南緯２０°〜北緯２０°の間）では、水面海水の温度は、ほぼ一定のままである。約１００フィートの深さまで、海水の平均表面温度は、７５°Ｆ〜８５°Ｆ以上の間で季節的に変化する。同じ領域で、深海水（２５００フィート〜４２００フィート以上の間）は、極めて一定の４０°Ｆにとどまる。したがって、熱帯海洋構造は、３５°Ｆ〜４５°Ｆの間の、温水貯水器と冷水貯水器との間の温度差を伴って、表面で大量の温水貯水器を、深部で大量の冷水貯水器を提供する。この温度差は、わずかな季節的変化を伴って、昼夜に極めて一定のままである。

ＯＴＥＣプロセスは、熱機関を駆動して電気エネルギーを生産するために、水面熱帯海水と深海熱帯海水との間の温度差を使用する。ＯＴＥＣ発電は、生産されるエネルギーについて、低〜ゼロ二酸化炭素排出量を有する、可能性な再生可能エネルギー源として、１９７０年代後半に識別された。しかしながら、ＯＴＥＣ発電プラントは、より従来的な高圧高温発電プラントと比較して、低い熱力学的効率を有する。例えば、８０°Ｆ〜８５°Ｆの間の平均海面温度、および４０°Ｆの一定深海温度を使用して、ＯＴＥＣ発電プラントの最大理想カルノー効率は、７．５〜８％となる。実際の運用では、ＯＴＥＣ電力システムの総電力効率は、カルノー限度の約半分、または約３．５〜４．０％であると推定されている。加えて、１９７０年代および１９８０年代の主要な研究者らによって行われ、Ｗｉｌｌｉａｍ Ａｖｅｒｙ ａｎｄ Ｃｈｉｈ Ｗｕ，「Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｏｃｅａｎ， ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ＯＴＥＣ」Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９９４（参照することにより本明細書に組み込まれる）で文書化された分析は、水および作業流体ポンプを作動させるため、および電力を発電プラントの他の補助的必要性に供給するために、４０°ＦのΔＴで動作するＯＴＥＣ発電プラントによって生成された総電力の４分の１〜２分の１（またはそれ以上）が必要とされることを示す。これに基づいて、ＯＴＥＣ発電プラントが海面水に貯蔵された熱エネルギーを正味電気エネルギーに変換する低い全体的な正味効率が、商業的な実用可能なエネルギー生産オプションではなかった。

全体的な熱力学的効率のさらなる低減をもたらす追加の要因は、精密な周波数調節のために、タービン上に必要な制御を提供することと関連する損失である。これは、温かい海水から抽出することができる仕事を制限するタービンサイクルの圧力損失を導入する。

高い温度および圧力で動作する熱機関に特有である効率と比較した、この低いＯＴＥＣ正味効率は、ＯＴＥＣ電力が高価すぎて、より従来的な電力生産の方法と比較できないという、エネルギー計画者によって広く支持されている仮定につながっている。

実際に、寄生所要電力が、温水と冷水との間の比較的小さい温度差のため、ＯＴＥＣ発電プラントにおいて特に重要である。温かい海水と作業流体との間、および冷たい海水と作業流体との間で、最大熱伝達を達成するために、高い流速とともに、大きい熱交換表面積が必要とされる。これらの要因のうちのいずれか１つを増大させることにより、ＯＴＥＣ発電プラントへの寄生負荷を有意に増加させ、それによって、正味効率を減少させ得る。海水と作業流体との間の限定された温度差におけるエネルギー伝達を最大限化する、効率的な熱伝達システムは、ＯＴＥＣ発電プラントの商業的実現可能性を増大させるであろう。

一見すると固有の大量寄生負荷を伴う比較的低い効率に加えて、ＯＴＥＣ発電プラントの運用環境は、そのような運用の商業的実現可能性も減少させる、設計および運用課題を提示する。前述のように、ＯＴＥＣ熱機関に必要とされる温水は、１００フィート以下の深さまでの海洋の表面で見出される。ＯＴＥＣエンジンを冷却するための一定の冷水源は、２７００フィート〜４２００フィート以上の間の深さで見出される。そのような深さは、典型的には、居留区または陸塊にさえごく接近して見出されない。海上発電プラントが必要とされる。

発電プラントが浮遊していようと、水中の特徴に固定されていようと、２０００フィート以上の長い冷水取込パイプが必要とされる。また、商業的に実現可能なＯＴＥＣ運用で必要とされる大量の水により、冷水取込パイプは、大きな直径（典型的には、６〜３５フィート以上の間）を必要とする。海上構造から大直径パイプを懸架することにより、商業的実現可能性を超えて、ＯＴＥＣの費用を以前から圧迫してきた、安定性、接続、および構築課題を提示する。

加えて、動的な海洋環境で懸架される、有意な長さ対直径比を有するパイプは、温度差およびパイプの長さに沿って変化する海流に曝され得る。屈曲およびパイプに沿って流動する渦からの応力もまた、課題を提示する。波の作用等の表面影響は、パイプと浮遊プラットフォームとの間の接続に関して、さらなる課題を提示する。望ましい性能、接続、および構造の配慮を有する、冷水パイプ取込システムは、ＯＴＥＣ発電プラントの商業的実現可能性を増大させるであろう。

ＯＴＥＣ発電プラントと関連する環境的懸念もまた、ＯＴＥＣ運用への障害となっている。従来のＯＴＥＣシステムは、海洋深部から大量の栄養豊富な冷水を引き込み、この水を表面または表面付近で放出する。そのような放出は、有益かまたは有害かに関わらず、ＯＴＥＣ発電プラントの付近の海洋環境に影響を及ぼし、ＯＴＥＣ放出から下流にあり得る、魚種資源および珊瑚礁系に影響を及ぼし得る。

いくつかの側面では、発電プラントは、電源として、海洋熱エネルギー変換プロセスを使用する。

さらなる側面は、寄生負荷の低減、より優れた安定性、より低い建設および運用費用、ならびに環境排出量の改善を伴う、向上した全体的効率を有する海上ＯＴＥＣ発電プラントに関する。他の側面は、浮遊構造と一体型である大容量水導管を含む。多段ＯＴＥＣ熱機関のモジュール性および区画化は、建設および維持費用を削減し、オフグリッド運用を限定し、運用性能を向上させる。なおもさらなる側面は、構造的に統合熱交換区画を有する、浮遊プラットフォームを提供し、波の作用によるプラットフォームの低移動を提供する。統合浮遊プラットフォームはまた、多段熱交換器を通して、効率的な温水または冷水流を提供し、効率を増加させ、寄生電力要求を低減し得る。関連付けられたシステムは、適切な深度／温度範囲で温水および冷水を放出することによって、環境的に中性の熱排出量を推進することができる。電気の形態で抽出されるエネルギーは、海洋へのバルク温度を低下させる。

さらなる側面は、高効率多段熱交換システムを有する、浮遊低波動（ｆｌｏａｔｉｎｇ，ｌｏｗ ｈｅａｖｅ）ＯＴＥＣ発電プラントに関し、温水および冷水供給導管および熱交換器キャビネットは、発電プラントの浮遊プラットフォームまたは構造に構造的に統合される。

一側面では、ＯＴＥＣシステムとの使用のための海上構造は、冷水パイプと流体連通する、ドーム状終端を備えている、冷水取込口と、１つ以上の冷水供給ポンプと、冷水パイプに接続された吊上ケーブルを有する、１つ以上の冷水パイプ吊上および保持ウインチとを備えている、乾燥機械空間とを備えている、下側部分を有する、水中スパーを含む。実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。

いくつかの実施形態では、冷水取込口は、機械空間の総デッキ面積の少なくとも１０％のデッキ面積を有する。

いくつかの実施形態では、冷水取込口は、乾燥機械空間の中心空間を占有する。

いくつかの実施形態では、冷水供給ポンプは、冷水取込口と流体連通し、かつ冷水を１つ以上のＯＴＥＣ凝縮器に供給する冷水分配プレナムと流体連通する。

いくつかの実施形態では、吊上ケーブルは、専用錨鎖パイプを通して、船体を貫通する。

いくつかの実施形態では、海上構造はまた、冷水取込口の真下に位置する吊上金具筐体をさらに含み、吊上ケーブルは、冷水パイプの上部部分上の吊上金具に接続され、吊上金具は、吊上金具筐体内で係合し、密閉するように適合される。ある場合には、吊上金具筐体は、防水上部面密閉および１つ以上の防水円周密閉をさらに備えている。

いくつかの実施形態では、海上構造はまた、冷水取込口の下方に配列され、冷水パイプの上部部分が、２つ以上の係止区画間に着座することを可能にするように適合される、２つ以上の係止区画と、ピストンが、防水密閉を通過する、作動モータおよびピストンと、ピストンの内向き端におけるボール係止とを備えている、ボール係止システムを含む。ある場合には、ボール係止は、ピストンの起動に応じて、冷水パイプの嵌合表面と係合するように適合される。ある場合には、ボール係止は、冷水パイプの嵌合表面と可逆的に係合可能である。ある場合には、２つ以上のボール係止は、冷水パイプの嵌合表面と係合し、海上構造に対して、冷水パイプの垂直または側方移動を防止する。

いくつかの側面では、冷水パイプを海上ＯＴＥＣ構造に接続する方法は、乾燥機械空間から、専用貫通錨鎖パイプを介して、海上構造の下側水中部分を通して、１つ以上の吊上ケーブルを通過させることと、１つ以上の吊上ケーブルを冷水パイプの上部部分上の１つ以上の吊上金具に接続することと、冷水パイプが、海上構造の冷水パイプ受け取りベイに進入し、１つ以上の吊上金具が、１つ以上の吊上金具筐体内に着座し、１つ以上の吊上ケーブルが通過される貫通に防水密閉を提供するように、吊上ケーブルを後退させることとを含む。本方法はまた、吊上ケーブルが後退され、吊上金具が、吊上金具筐体内に着座された後、錨鎖パイプの内部を乾燥させ、吊上ケーブルの腐食を防止することを含むことができる。本方法はまた、１つ以上のボール係止を海上構造から延ばし、冷水パイプの嵌合表面を係合し、海上構造に対する冷水パイプの垂直または水平移動を防止することを含むことができる。

いくつかの側面では、冷水パイプは、海上構造の下側部分に取り付くように構成される、上部部分を含み、冷水パイプの上部部分は、冷水パイプ材料内に埋設される、円周の構造と、埋設された円周の構造に係留されている１つ以上の吊上金具と、海上構造の下側部分内に位置するボール係止システムとの係合のために、埋設された構造に固定されている２つ以上のボール係止コンタクトとを備えている。実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。

いくつかの実施形態では、埋設された構造は、鋼鉄から成る。

いくつかの実施形態では、埋設された構造は、冷水パイプの上部部分の周りに埋設された複数の鋼鉄プレートである。

いくつかの実施形態では、冷水パイプはまた、側板構造を有する下側部分を含む。ある場合には、冷水パイプの上側部分は、冷水パイプの側板下側部分と同一の材料から成る。ある場合には、冷水パイプの吊上金具は、海上構造の下側部分における乾燥機械空間内の吊上ウインチに通じる吊上ケーブルに接続される。

本開示のなおもさらなる側面は、海上ＯＴＥＣ施設との使用のための冷水パイプに関し、冷水パイプは、オフセットされた側板連続パイプである。

ある側面は、外側表面、上部端、および底部端を有する、細長い管状構造を備えている、パイプに関する。管状構造は複数の第１および第２の側板セグメントを備え、各側板セグメントは、上部部分および底部部分を有し、第２の側板セグメントの上部部分は、第１の側板セグメントの上部部分からオフセットされる。

さらなる側面は、少なくとも部分的に、管状構造の外側表面上のパイプの周囲に巻かれる、薄帯または輪金を備えている、パイプに関する。薄帯または輪金は、パイプの上部部分、パイプの中央部分、またはパイプの下側部分の外側表面の周囲に円周方向に巻かれることができる。薄帯または輪金は、パイプの全長の周囲に円周方向に巻かれることができる。薄帯または輪金は、パイプの外側表面に対して、実質的に平坦に敷設されるように取り付けられることができる。薄帯または輪金は、パイプの外側表面から外向きに突出するように取り付けられることができる。薄帯または輪金は、パイプと同一または異なる材料から作製されることができる。薄帯または輪金は、パイプの外側表面に接着接合されること、パイプの外側表面に機械的に接合されること、または機械的および接着接合の組み合わせを使用して、パイプの外側表面に取り付けることができる。

本開示のさらなる側面は、オフセット側板パイプに関し、各側板セグメントは、隣接する側板セグメントとの嵌合係合のために、第１の側面上の凸部と、第２の側面上の溝とをさらに備えている。オフセット側板パイプは、ポジティブ係止システムを含み、ある側板の第１の側面を第２の側板の第２の側面に機械的に連結することができる。側板は、ビスケット継手を使用して、ある側板の上部部分から、隣接する側板の底部部分に垂直に接合されることができる。代替実施形態では、側板の上部部分および側板の底部部分はそれぞれ、第１の側板の上部部分が、第２の側板の底部部分と接合されると、接合隙間が整列するように、接合隙間を含むことができる。可撓性樹脂は、整列された接合隙間中に注入されることができる。可撓性樹脂は、任意の接合された表面内の間隙を充填するために使用されることができる。本開示の側面では、可撓性樹脂は、メタクリル樹脂接着剤である。

本開示の個々の側板は、任意の長さであることができる。ある側面では、各側板セグメントの側面では、側板の底部部分から上部部分に測定され、２０フィート〜９０フィートである。側板セグメントは、標準的一貫輸送コンテナによって発送されるように定寸されることができる。個々の側板セグメントは、１０インチ〜８０インチ幅であることができる。各側板セグメントは、１インチ〜２４インチ厚であることができる。

本開示の側面では、側板セグメントは、引抜成形、押出成形、または鋳造されることができる。側板セグメントは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、強化ポリマーモルタル（ＲＰＭＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、架橋高密度ポリエチレン（ＰＥＸ）、ポリブチレン（ＰＢ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエステル、繊維強化ポリエステル、ビニルエステル、強化ビニルエステル、コンクリート、セラミック、またはそれらのうちの１つ以上の複合材料から成ることができる。

本開示のさらなる側面では、側板セグメントは、少なくとも１つの内部隙間を備えていることができる。少なくとも１つの隙間は、水、ポリカーボネート発泡体、またはシンタクチックフォームで充填されることができる。

本開示の側面では、パイプは、ＯＴＥＣ発電プラントのための冷水取込口パイプである。

本開示のなおもさらなる側面は、水中部分を備えている、海上発電構造に関し、水中部分は、熱交換部分と、発電部分と、複数のオフセットされた第１および第２の側板セグメントをさらに備えている、冷水パイプとを備えている。

本開示のさらに別の側面は、ＯＴＥＣ発電プラントにおいて使用するための冷水パイプを形成する方法に関し、本方法は、第２の側板セグメントが、第１の側板セグメントからオフセットされ、連続した細長い管を形成するように、第１および第２の側板セグメントを交互させる、複数の第１および第２の側板セグメント接合を形成することを含む。

本開示のさらなる側面は、第１の直径を有する、受け取りベイを有する、浮遊構造と、パイプ受け取りベイの第１の直径より小さい第２の直径を有する、パイプ受け取りベイ中に挿入するための垂直パイプと、部分的に球状または弓状の軸受表面と、軸受表面と動作可能な１つ以上の可動戻り止め、ピニオン、または金具とを備え、戻り止めは、軸受表面と接触すると、第１または第２の直径と異なる直径を画定する、水中垂直パイプ接続に関する。

本開示の追加の側面は、水中垂直パイプを浮遊プラットフォームに接続する方法に関し、垂直パイプ受け取りベイを有する、浮遊構造を提供することであって、パイプ受け取りベイは、第１の直径を有する、ことと、第１の直径未満の第２の直径を有する上部端部分を有する、垂直パイプを提供することと、垂直パイプの上部端部分を受け取りベイ中に挿入することと、垂直パイプを支持するための軸受表面を提供することと、１つ以上の戻り止めが、第１または第２の直径と異なる直径を有するように、１つ以上の戻り止めを延ばすことと、１つ以上の戻り止めを軸受表面と接触させ、垂直パイプを浮遊構造から懸架させることとを含む。

本開示の側面では、１つ以上の戻り止めは、垂直パイプと一体型であることができる。１つ以上の戻り止めは、受け取りベイと一体型であることができる。１つ以上の戻り止めは、第１の直径未満の直径を画定する、第１の後退位置を備えている。１つ以上の戻り止めは、第１の直径を上回る直径を画定する、延在位置を備えている。軸受表面は、パイプ受け取りベイと一体型であって、１つ以上の戻り止めと動作可能である。軸受表面は、球状軸受表面を備えていることができる。１つ以上の戻り止めは、軸受表面に接触するように構成される、嵌合表面をさらに備えている。１つ以上の戻り止めは、球状軸受表面に接触するように構成される、嵌合表面をさらに備えている。球状軸受表面および嵌合表面は、垂直パイプと浮遊構造との間の相対的運動を促進する。

なおもさらなる側面では、１つ以上の戻り止めは、第２の直径を上回る直径を画定する、第１の後退位置を備えている。１つ以上の戻り止めは、第２の直径未満の直径を画定する、延在位置を備えている。軸受表面は、垂直パイプと一体型であって、１つ以上の戻り止めと動作可能である。

ある側面は、戻り止めを延在または後退させるための駆動部を含むことができ、駆動部は、油圧制御式駆動部、空気圧制御式駆動部、機械的制御式駆動部、電気的制御式駆動部、または電気機械的制御式駆動部である。

さらなる側面は、第１の角度付けられたパイプ嵌合表面を含む、パイプ受け取りベイと、第２の角度付けられたパイプ嵌合表面を備えている、垂直パイプとを含むことができ、第１および第２の角度付けられたパイプ嵌合表面は、パイプ受け取りベイ中への垂直パイプの挿入の間、垂直パイプを協働し得るように誘導するように構成される。

なおもさらなる側面では、冷水パイプとスパーの下側部分との間の静的界面が、提供され、テーパ状下側表面を有する、受け取りベイと、冷水パイプ吊上カラーのテーパ状カラー表面と密閉可能係合のための接触パッドとを備えている。

冷水パイプをスパーの下側部分に接続する例示的方法では、本方法は、吊上および保持ケーブルを冷水パイプの上側部分に接続することであって、冷水パイプ上側部分は、テーパ状接続表面を有する吊上カラーを備えている、ことと、吊上および保持ケーブルを使用して、冷水パイプをスパー受け取りベイ中に引き込むことであって、受け取りベイは、冷水パイプ上側部分を受け取るためのテーパ状表面と、接触パッドとを備えている、ことと、冷水パイプのテーパ状接続表面を受け取りベイの接触パッドと密閉可能接触させることと、吊上ケーブルを機械的に固定し、接続表面と接触パッドとの間に密閉可能接触を維持することとを提供する。

なおもさらなる側面では、冷水パイプは、スパーの下側部分への静的接続のために提供され、冷水パイプは、第１の縦方向部分および第２の縦方向部分を備え、第１の縦方向部分は、スパーの下側部分に接続され、第２の縦方向部分は、第１の縦方向部分より可撓性である。いくつかの側面では、第３の縦方向部分は、冷水パイプ内に含まれることができ、第２の縦方向部分より可撓性ではない。第３の縦方向部分は、第１の縦方向部分より可撓性であることができる。第３の縦方向部分は、冷水パイプの５０％以上の長さを備えていることができる。第１の縦方向部分は、冷水パイプの１０％以下の長さを備えていることができる。第２の縦方向部分は、冷水パイプの１％〜３０％の長さを備えていることができる。第２の縦方向部分は、０．５度〜３０度の冷水パイプの第３の縦方向部分のたわみを可能にすることができる。

本開示のさらなる側面は、最適化された多段熱交換システムを有する、浮遊最小波動ＯＴＥＣ発電プラントに関し、温水および冷水供給導管および熱交換器キャビネットは、発電プラントの浮遊プラットフォームまたは構造に構造的に統合される。

なおもさらなる側面は、浮遊海洋熱エネルギー変換発電プラントを含む。スパー等の最小波動構造、すなわち、改良された半浸水型海上構造は、構造的に一体型の温海水通路と、多段熱交換表面と、作業流体通路とを有する、第１のデッキ部分を備え得、第１のデッキ部分は、作業流体の蒸発を提供する。構造的に一体型の冷海水通路と、多段熱交換表面と、作業流体通路とを有する、第２のデッキ部分も提供され、第２のデッキ部分は、蒸気から液体に作業流体を凝縮するための凝縮システムを提供する。第１および第２のデッキ作業流体通路は、発電のための１つ以上の蒸気タービン駆動発電機を備えている、第３のデッキ部分と連通する。

一側面では、水中部分を備えている、海上発電構造が提供される。水中部分は、一体型多段蒸発器システムを備えている、第１のデッキ部分と、一体型多段凝縮システムを備えている、第２のデッキ部分と、発電および変換機器を格納する、第３のデッキ部分と、冷水パイプおよび冷水パイプ接続とをさらに備えている。

さらなる側面では、第１のデッキ部分は、高容量温水導管を形成する、第１段温水構造通路をさらに備えている。第１のデッキ部分はまた、第１段温水構造通路と協働し、作業流体を蒸気に加温するように配列される、第１段作業流体通路も備えている。第１のデッキ部分はまた、第２段温水構造通路に直接連結される、第１段温水放出口も備えている。第２段温水構造通路は、高容量温水導管を形成し、第１段温水放出口に連結される、第２段温水取込口を備えている。第２段温水取込口への第１段温水放出口の配列は、第１および第２段の間の温水流において最小限の圧力損失をもたらす。第１のデッキ部分はまた、第２段温水構造通路と協働し、第２の作業流体を蒸気に加温するように配列される、第２段作業流体通路も備えている。第１のデッキ部分はまた、第２段温水放出口も備えている。

さらなる側面では、水中部分は、高容量温水導管を形成する、第１段冷水構造通路をさらに備えている、第２のデッキ部分を備えている。第１段冷水通路は、第１段冷水取込口をさらに備えている。第２のデッキ部分はまた、第１のデッキ部分の第１段作業流体通路と連通する第１段作業流体通路も備えている。第１段冷水構造通路と協働している第２のデッキ部分の第１段作業流体通路は、作業流体を液体に冷却する。第２のデッキ部分はまた、高容量温水導管を形成する、第２段冷水構造通路に直接連結される、第１段冷水放出口も備えている。第２段冷水構造通路は、第２段冷水取込口を備えている。第１段冷水放出口および第２段冷水取込口は、第１段冷水放出口から第２段冷水取込口への冷水流の最小圧力損失をもたらすように配列される。第２のデッキ部分はまた、第１のデッキ部分の第２段作業流体通路と連通する第２段作業流体通路も備えている。第２段冷水構造通路と協働している第２段作業流体通路は、第２段作業流体通路内の作業流体を流体に冷却する。第２のデッキ部分はまた、第２段冷水放出口も備えている。

さらなる側面では、第３のデッキ部分は、第１および第２の蒸気タービンを備え得、第１のデッキ部分の第１段作業流体通路は、第１のタービンと連通しており、第１のデッキ部分の第２段作業流体通路は、第２のタービンと連通する。第１および第２のタービンは、１つ以上の発電機に連結することができる。

なおもさらなる側面では、水中部分を備えている、海上発電構造が提供され、水中部分は、第４段蒸発器部分と、第４段凝縮器部分と、第４段発電部分と、冷水パイプ接続と、冷水パイプとをさらに備えている。

一側面では、４段蒸発器部分は、第１段熱交換表面、第２段熱交換表面、第３段熱交換表面、および第４段熱交換表面を含む、温水導管を備えている。温水導管は、水中部分の垂直構造部材を備えている。第１、第２、第３、および第４の熱交換表面は、作業流体導管の第１、第２、第３、および第４段部分と協働しており、作業流体導管を通して流動する作業流体は、第１、第２、第３、および第４段部分の各々において蒸気に加熱される。

一側面では、第４段凝縮器部分は、第１段熱交換表面、第２段熱交換表面、第３段熱交換表面、および第４熱交換表面を含む、冷水導管を備えている。冷水導管は、水中部分の垂直構造部材を備えている。第１、第２、第３、および第４の熱交換表面は、作業流体導管の第１、第２、第３、および第４段部分と協働しており、作業流体導管を通して流動する作業流体は、各連続段でより低いΔＴを伴って、第１、第２、第３、および第４段部分の各々において蒸気に加熱される。

さらに別の側面では、蒸発器部分の第１、第２、第３、および第４段作業流体導管は、第１、第２、第３、および第４の蒸気タービンと連通しており、蒸発器部分の第１段作業流体導管は、第１の蒸気タービンと連通しており、凝縮器部分の第４段作業流体導管へと排出する。

さらに別の側面では、蒸発器部分の第１、第２、第３、および第４段作業流体導管は、第１、第２、第３、および第４の蒸気タービンと連通しており、蒸発器部分の第２段作業流体導管は、第２の蒸気タービンと連通しており、凝縮器部分の第３段作業流体導管へと排出する。

さらに別の側面では、蒸発器部分の第１、第２、第３、および第４段作業流体導管は、第１、第２、第３、および第４の蒸気タービンと連通しており、蒸発器部分の第３段作業流体導管は、第３の蒸気タービンと連通しており、凝縮器部分の第２段作業流体導管へと排出する。

さらに別の側面では、蒸発器部分の第１、第２、第３、および第４段作業流体導管は、第１、第２、第３、および第４の蒸気タービンと連通しており、蒸発器部分の第４段作業流体導管は、第４の蒸気タービンと連通しており、凝縮器部分の第１段作業流体導管へと排出する。

なおもさらなる側面では、第１の発電機が、第１のタービン、第４のタービン、または第１および第４のタービンの組み合わせによって駆動される。

なおもさらなる側面では、第２の発電機が、第２のタービン、第３のタービン、または第２および第３のタービンの両方の組み合わせによって駆動される。

本開示の追加の側面は、第１および第４のタービンまたは第２および第３のタービンが、９ＭＷ〜６０ＭＷの間の電力を生産すること、第１および第２のタービンが、約５５ＭＷの電力を生産すること、第１および第２のタービンが、海洋熱エネルギー変換発電プラントで複数のタービン発電機セットのうちの１つを形成すること、第１段温水取込口には、第２段冷水放出口からの干渉がないこと、第１段冷水取込口には、第２段温水放出口からの干渉がないこと、第１または第２段作業流体通路内の作業流体が、商業用冷媒を備えていること等の特徴のうちの１つ以上を組み込むことができる。作業流体は、アンモニア、プロピレン、ブタン、Ｒ−１３４、またはＲ−２２を備え、第１および第２段作業流体通路の中の作業流体は、１２°Ｆ〜２４°Ｆの間で温度が上昇し、第１の作業流体は、第１段作業流体通路を通して流動し、第２の作業流体は、第２段作業流体通路を通して流動し、第２の作業流体は、第１の作業流体が第１の蒸気タービンに流入するよりも低い温度で第２の蒸気タービンに流入し、第１および第２段作業流体通路の中の作業流体は、１２°Ｆ〜２４°Ｆの間で温度が低下し、第１の作業流体は、第１段作業流体通路を通して流動し、第２の作業流体は、第２段作業流体通路を通して流動し、第２の作業流体は、第１の作業流体が第２のデッキ部分に流入するよりも低い温度で第２のデッキ部分に流入する。

本開示のさらなる側面はまた、第１または第２段温水構造通路内を流動する温水が、温かい海水、地熱で加熱された水、太陽熱で加熱された貯水器水、加熱された工業用冷却水、またはそれらの組み合わせを備えていること、温水が５００，０００〜６，０００，０００ｇｐｍの間で流動すること、温水が５，４４０，０００ｇｐｍで流動すること、温水が３００，０００，０００ｌｂ／時間〜１，０００，０００，０００ｌｂ／時間の間で流動すること、温水が２，７２０，０００ｌｂ／時間で流動すること、第１または第２段冷水構造通路内を流動する冷水が、冷たい海水、冷たい淡水、冷たい地下水、またはこれらの組み合わせを備えていること、冷水が２５０，０００から３，０００，０００ｇｐｍの間で流動すること、冷水が３，４２０，０００ｇｐｍで流動すること、冷水が１２５，０００，０００ｌｂ／時間〜１，７５０，０００，０００ｌｂ／時間の間で流動すること、冷水が１，７１０，０００ｌｂ／時間で流動すること等の特徴のうちの１つ以上を組み込むこともできる。

本開示の側面はまた、海上構造が最小波動構造である、海上構造が浮遊スパー構造である、海上構造が半浸水型構造である等の特徴のうちの１つ以上を組み込むこともできる。

本開示のなおもさらなる側面は、作業流体との熱交換のための第１の水流通路をさらに備えている、第１段キャビネットと、第１の作業流体通路と、作業流体との熱交換のためであり、第１の水流通路から第２の水流通路へ流動する水の圧力降下を最小限化する方式で第１の水流通路に連結される、第２の水流通路をさらに備えている、第１段キャビネットに連結される第２段キャビネットと、第２の作業流体通路とを備えている、海洋熱エネルギー変換発電プラントで使用するための高容量高速熱交換システムを含むことができる。第１および第２段キャビネットは、発電プラントの構造部材を備えている。

一側面では、水は、第１段キャビネットから第２段キャビネットへ流動し、第２段キャビネットは、第１段キャビネット蒸発器の下にある。別の側面では、水は、第１段キャビネットから第２段キャビネットへ流動し、第２段キャビネットは、凝縮器の中の第１段キャビネットより上側、および蒸発器の中の第１段キャビネットより下側にある。

本開示の側面は、連続オフセット側板冷水パイプが、セグメント化されたパイプ構造より軽いこと、連続オフセット側板冷水パイプが、セグメント化されたパイプ未満の摩擦損失を有し、個々の側板が、ＯＴＥＣ発電プラント運用敷地への容易な輸送のために定寸されることができること、側板が、所望の浮遊特性に構築されることができること、ＯＴＥＣ電力生産が、エネルギー生産のために、ほとんどまたは全く燃料費を必要としないこと、ＯＴＥＣ熱機関に関与する低圧および低温が、構成要素費用を削減し、高圧高温の発電プラントで使用される、高費用の特殊材料と比較して、通常の材料を必要とすること、発電プラントの信頼性が、有意な保守なしで数年間連続的に動作している、商業用冷蔵システムに匹敵すること、高圧高温の発電プラントと比較して削減された建設時間、ならびに安全で環境に優しい運用および電力生産等の利点のうちの１つ以上を有し得る。追加の利点として、従来のＯＴＥＣシステムと比較して増加した正味効率、より低い犠牲電気負荷、温水および冷水通路内の低減した圧力損失、モジュール式構成要素、低頻度のオフグリッド生産時間、最小限の波動および波の作用に対する低減した脆弱性、水面より下側の冷却水の放出、冷水放出からの干渉がない温水の取り込みが、挙げられ得る。

本発明の１つ以上の実施形態の詳細は、添付図面および以下の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点が、説明および図面から、ならびに請求項から明白となるであろう。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）
ＯＴＥＣシステムとの使用のための海上構造であって、
下側部分を有する水中スパーを備え、前記下側部分は、
冷水パイプと流体連通しているドーム状終端を備えている冷水取込口と、
１つ以上の冷水供給ポンプと、１つ以上の冷水パイプ吊上および保持ウインチとを備えている乾燥機械空間であって、前記ウインチは、前記冷水パイプに接続された吊上ケーブルを有する、乾燥機械空間と
を備えている、海上構造。
（項目２）
前記冷水取込口は、前記機械空間の総デッキ面積の少なくとも１０％のデッキ面積を有する、項目１に記載の海上構造。
（項目３）
前記冷水取込口は、前記乾燥機械空間の中心空間を占有する、項目１に記載の海上構造。
（項目４）
前記冷水供給ポンプは、前記冷水取込口と流体連通し、かつ冷水を１つ以上のＯＴＥＣ凝縮器に供給する冷水分配プレナムと流体連通している、項目１に記載の海上構造。
（項目５）
前記吊上ケーブルは、専用錨鎖パイプを通して前記船体を貫通する、項目１に記載の海上構造。
（項目６）
前記冷水取込口の真下に位置する吊上金具筐体をさらに備え、前記吊上ケーブルは、前記冷水パイプの上部部分上の吊上金具に接続され、前記吊上金具は、前記吊上金具筐体内で係合し、密閉するように適合されている、項目１に記載の海上構造。
（項目７）
前記吊上金具筐体は、防水上部面密閉および１つ以上の防水円周密閉をさらに備えている、項目６に記載の海上構造。
（項目８）
ボール係止システムをさらに備え、前記ボール係止システムは、
前記冷水取込口の下方に配列されている２つ以上の係止区画であって、前記２つ以上の係止区画は、前記冷水パイプの上部部分が、前記２つ以上の係止区画間に着座することを可能にするように適合されている、２つ以上の係止区画と、
作動モータおよびピストンであって、前記ピストンは、防水密閉を通過する、作動モータおよびピストンと、
前記ピストンの内向き端におけるボール係止と
を備えている、項目１に記載の海上構造。
（項目９）
前記ボール係止は、前記ピストンの起動に応じて、前記冷水パイプ上の嵌合表面と係合するように適合されている、項目８に記載の海上構造。
（項目１０）
前記ボール係止は、前記冷水パイプの嵌合表面と可逆的に係合可能である、項目８に記載の海上構造。
（項目１１）
前記２つ以上のボール係止は、冷水パイプの嵌合表面と係合し、前記海上構造に対する前記冷水パイプの垂直または側方移動を防止する、項目８に記載の海上構造。
（項目１２）
冷水パイプを海上ＯＴＥＣ構造に接続する方法であって、
１つ以上の吊上ケーブルを、乾燥機械空間から、専用貫通錨鎖パイプを通して海上構造の下側水中部分を貫通させることと、
前記１つ以上の吊上ケーブルを前記冷水パイプの上部部分上の１つ以上の吊上金具に接続することと、
前記吊上ケーブルを後退させることであって、それにより、前記冷水パイプが前記海上構造の冷水パイプ受け取りベイに進入し、前記１つ以上の吊上金具が１つ以上の吊上金具筐体内に着座することにより、前記貫通に防水密閉を提供し、前記１つ以上の吊上ケーブルは、前記貫通から通される、ことと
を含む、方法。
（項目１３）
前記吊上ケーブルが後退され、前記吊上金具が、前記吊上金具筐体内に着座された後、前記錨鎖パイプの内部を乾燥させ、前記吊上ケーブルの腐食を防止することをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
１つ以上のボール係止を前記海上構造から延ばし、前記冷水パイプの嵌合表面を係合して、前記海上構造に対する前記冷水パイプの垂直または水平移動を防止することをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１５）
冷水パイプであって、
海上構造の下側部分に取り付くように構成されている上部部分を備え、前記冷水パイプの前記上部部分は、
前記冷水パイプ材料内に埋設された円周の構造と、
前記埋設された円周の構造に係留されている１つ以上の吊上金具と、
前記海上構造の下側部分内に位置するボール係止システムとの係合のために、前記埋設された構造に固定されている２つ以上のボール係止コンタクトと、
を備えている、冷水パイプ。
（項目１６）
前記埋設された構造は、鋼鉄から成る、項目１５に記載の冷水パイプ。
（項目１７）
前記埋設された構造は、前記冷水パイプの前記上部部分の周りに埋設された複数の鋼鉄プレートである、項目１５に記載の冷水パイプ。
（項目１８）
側板構造を有する下側部分をさらに備えている、項目１５に記載の冷水パイプ。
（項目１９）
前記冷水パイプの上側部分は、前記冷水パイプの前記側板下側部分と同一の材料から成る、項目１８に記載の冷水パイプ。
（項目２０）
前記冷水パイプの前記吊上金具は、前記海上構造の前記下側部分における乾燥機械空間内の吊上ウインチに通じる吊上ケーブルに接続されている、項目１８に記載の冷水パイプ。

図１は、例示的従来技術のＯＴＥＣ熱機関を例証する。 図２は、例示的従来技術のＯＴＥＣ発電プラントを例証する。 図３は、ＯＴＥＣ構造を例証する。 図３Ａは、ＯＴＥＣ構造を例証する。 図４は、ＯＴＥＣ構造のオフセット側板パイプを例証する。 図５は、オフセット側板パターンの詳細図を例証する。 図６は、オフセット側板冷水パイプの横断面図を例証する。 図７Ａ−Ｃは、個々の側板の種々の図を例証する。 図８は、個々の側板の凸部および溝配列を例証する。 図９は、２つの側板間のポジティブスナップ係止を例証する。 図１０は、補強輪金を組み込む、オフセット側板冷水パイプを例証する。 図１１は、冷水パイプ構築の方法を例証する。 図１２は、ジンバル支持パイプ接続の先行技術実施例を例証する。 図１３は、冷水パイプ接続を例証する。 図１４は、冷水パイプ接続を例証する。 図１５は、冷水パイプ接続方法を例証する。 図１６は、可撓性冷水パイプを伴う、冷水パイプ接続を例証する。 図１７は、冷水パイプ接続を例証する。 図１８は、吊上カラーを伴う、冷水パイプを例証する。 図１９は、ＯＴＥＣ構造の例示的デッキ計画を例証する。 図２０は、図２０ＡのＯＴＥＣ構造の例示的冷水ポンプ室を例証する。 図２１Ａは、海上構造の例示的熱交換器デッキの平面図を例証する。 図２１Ｂは、海上構造の例示的熱交換器デッキの斜視図を例証する。 図２１Ｃは、海上構造の例示的熱交換器デッキの斜視断面図を例証する。 図２２Ａは、ドーム状取込口プレナムアセンブリを有する、ＯＴＥＣ構造の例示的水中部分のデッキ図を例証する。 図２２Ｂは、２２ＡのＯＴＥＣ構造の冷水部分および冷水パイプ接続の拡大デッキ図を例証する。 図２２Ｃは、図２２ＡのＯＴＥＣ構造の例示的冷水ポンプ室の斜視図を例証する。 図２２Ｄは、冷水ポンプが省略された、図２２Ｃの例示的冷水ポンプ室の斜視図を例証する。 図２２Ｅは、ＯＴＥＣ構造の冷水システムの例示的概略図を例証する。 図２３は、例示的冷水ポンプ室および冷水パイプ吊上システムを例証する。 図２４は、例示的ボール係止システムを例証する。 図２５は、例示的吊上金具および筐体を例証する。 図２６は、例示的側板冷水パイプを例証する。

種々の図面中の同一参照記号は、別様に示されない限り、同一要素を示す。

本開示は、海洋熱エネルギー変換（ＯＴＥＣ）技術を使用する発電に関する。本開示の側面は、以前のＯＴＥＣ発電プラントと比べて、低減した寄生負荷、より優れた安定性、より低い建設および運用費用ならびに改善された環境専有面積を伴う、改善された全体的効率を有する、浮遊ＯＴＥＣ発電プラントに関する。他の側面は、浮遊構造と一体型である大容量水導管を含む。多段ＯＴＥＣ熱機関のモジュール性および区画化は、建設および維持費用を削減し、オフグリッド運用を限定し、運用性能を改善する。なおもさらなる側面は、統合熱交換区画を有する、浮遊プラットフォームを提供し、波の作用によるプラットフォームの最小限の移動をもたらす。統合浮遊プラットフォームはまた、多段熱交換器を通して、効率的な温水または冷水流を提供し、効率を増加させ、寄生電力要求を低減し得る。本開示の側面は、適切な深度／温度範囲で温水および冷水を放出することによって、中性の熱排出量を推進する。電気の形態で抽出されるエネルギーは、海洋へのバルク温度を低下させる。

ＯＴＥＣは、電気を生成するために、地球の海洋に貯蔵される太陽からの熱エネルギーを使用するプロセスである。ＯＴＥＣは、海洋のより温かい最上層とより冷たい深海洋水との間の温度差を利用する。典型的には、この差は、少なくとも３６°Ｆ（２０℃）である。これらの条件は、およそ南回帰線と北回帰線との間、またはさらに北緯および南緯２０°の熱帯地域に存在する。ＯＴＥＣプロセスは、ランキンサイクルに動力供給するために温度差を使用し、温水面水が熱源としての機能を果たし、冷たい深水がヒートシンクとしての機能を果たす。ランキンサイクルタービンは、電力を生産する発電機を駆動する。

図１は、温海水入口１２と、蒸発器１４と、温海水出口１５と、タービン１６と、冷海水入口１８と、凝縮器２０と、冷海水出口２１と、作業流体導管２２と、作業流体ポンプ２４とを含む、典型的なＯＴＥＣランキンサイクル熱機関１０を例証する。

動作時、熱機関１０は、いくつかの作業流体のうちのいずれか１つ、例えば、アンモニア等の商業用冷媒を使用することができる。他の作業流体は、プロピレン、ブタン、Ｒ−２２、およびＲ−１３４ａを含むことができる。他の商業用冷媒を使用することもできる。約７５°Ｆ〜８５°Ｆ以上の間の温かい海水が、温海水入口１２を通して、海面または海面の直下から引き込まれ、順に、蒸発器１４を通過するアンモニア作業流体を加温する。アンモニアは、約９．３ａｔｍの蒸気圧まで沸騰する。蒸気は、作業流体導管２２に沿ってタービン１６へと運ばれる。アンモニア蒸気は、タービン１６を通過するにつれて膨張し、発電機２５を駆動する動力を生産する。次いで、アンモニア蒸気は、凝縮器２０に流入し、そこで、液体は約３０００フィートの深海の深さから引き込まれた冷たい海水によって冷却される。冷たい海水は、約４０°Ｆの温度で凝縮器に流入する。約５１°Ｆである、凝縮器２０の中の温度でのアンモニア作業流体の蒸気圧は、６．１ａｔｍである。したがって、有意な圧力差が、タービン１６を駆動し、電力を生成するために利用可能である。アンモニア作業流体が凝縮するにつれて、液体作業流体は、作業流体導管２２を介して、作業流体ポンプ２４によって、蒸発器１４の中へ戻される。

図１の熱機関１０は、異なる作業流体、ならびにより低い温度および圧力を使用することによって、ＯＴＥＣが異なることを除いて、ほとんどの蒸気タービンのランキンサイクルと本質的に同じである。図１の熱機関１０はまた、熱源（例えば、温かい海洋水）および冷たいヒートシンク（例えば、深海洋水）が電力を生産するために使用されるように、ＯＴＥＣサイクルが反対方向に実行されることを除いて、商業用冷蔵設備に類似する。

図２は、船またはプラットフォーム２１０と、温海水入口２１２と、温水ポンプ２１３と、蒸発器２１４と、温海水出口２１５と、タービン発電機２１６と、冷水パイプ２１７と、冷海水入口２１８と、冷水ポンプ２１９と、凝縮器２２０と、冷海水出口２２１と、作業流体導管２２と、作業流体ポンプ２２４と、パイプ接続２３０とを含む、浮遊ＯＴＥＣ施設２００の典型的な構成要素を例証する。ＯＴＥＣ施設２００はまた、発電、変換、および伝送システムと、推進、スラスタ、または係留システム等の位置制御システムと、種々の補助および支援システム（例えば、職員宿泊施設、非常用電力、携帯用水、下水および排水、消火活動、損傷制御、予備浮力、および他の一般的な船上または海上システム）とを含むこともできる。

図１および２の基本熱機関およびシステムを利用するＯＴＥＣ発電プラントの実装は、３％以下の比較的低い全体的効率を有する。この低い熱効率により、ＯＴＥＣ運用は、生成される電力の１キロワットにつき、電力システムを通る大量の水流を必要とする。これは、ひいては、蒸発器および凝縮器内に広い熱交換表面積を有する大型熱交換器を必要とする。

そのような大量の水および広い表面積は、温水ポンプ２１３および冷水ポンプ２１９においてかなりの圧送能力を必要とし、沿岸ベースの施設への分配のために、または船上産業目的で利用可能な正味電力を低減する。また、ほとんどの水上船の限定された空間は、蒸発器または凝縮器に向けられ、それを通して流動する大量の水を収容するのは容易ではない。実際、大量の水は、大直径パイプおよび導管を必要とする。限定された空間の中にそのような構造を置くことは、他の機械類を収容するために、複数の屈曲を必要とする。そして、典型的な水上船または構造の限定された空間は、ＯＴＥＣ発電プラントでの最大効率に必要とされる広い熱交換表面積を促進することは容易ではない。したがって、ＯＴＥＣシステムまたは船あるいはプラットフォームは、従来、大型で高価であった。これは、ＯＴＥＣ運用が高費用であり、より高い温度および圧力を使用する他のエネルギー生産オプションと比較すると、低産出量のエネルギー生産オプションであるという業界の結論につながった。

本開示の側面は、ＯＴＥＣ運用の効率を向上させ、建設および運用費用を削減するために、技術的課題に対処する。

船またはプラットフォーム２１０は、冷水パイプ２１７と船またはプラットフォーム２１０との間の動的な力を最小限化するため、およびプラットフォームまたは船におけるＯＴＥＣ機器のための良運用環境を提供するために、低運動を必要とする。船またはプラットフォーム２１０はまた、冷水および温水入口（２１８および２１２）の体積流量を支持し、ＯＴＥＣプロセスの効率を確保するように、適切なレベルで十分な冷水および温水を取り込むべきである。船またはプラットフォーム２１０はまた、船またはプラットフォーム２１０の水線よりはるかに下側で、冷水および温水出口（２２１および２１５）を介して、冷水および温水放出を可能にして、海面層中への熱再循環を回避するべきである。加えて、船またはプラットフォーム２１０は、発電動作を乱すことなく、荒天を乗り切るべきである。

ＯＴＥＣ熱機関１０は、最大効率および電力生産のために、高度に効率的な熱サイクルを利用するべきである。沸騰および凝縮プロセスにおける熱伝達、ならびに熱交換器の材料および設計は、１ポンドあたりの温かい海水から抽出することができるエネルギーの量を限定する。蒸発器２１４および凝縮器２２０で使用される熱交換器は、寄生負荷を最小限化するために、低い損失水頭を伴う大量の温水および冷水流を必要とする。熱交換器はまた、効率を向上させるために、高熱伝達係数を必要とする。熱交換器は、効率を向上させるために、温水および冷水入口温度に対して調整され得る、材料および設計を組み込むことができる。熱交換器の設計は、費用および体積を削減するように、最小限の量の材料を用いた単純構築方法を使用するべきである。

ターボ発電機２１６は、最小限の内部損失を伴って高度に効率的となるべきであり、また、効率を向上させるように作業流体に対して調整され得る。

図３は、以前のＯＴＥＣ発電プラントの効率を向上させ、それと関連する技術的課題の多くを克服する実装を例証する。本実装は、スパーと一体型である熱交換器ならびに関連温水および冷水配管とともに、船またはプラットフォーム用のスパーを備えている。

ＯＴＥＣスパー３１０は、ＯＴＥＣ発電プラントとの使用のための一体型多段熱交換システムを格納する。スパー３１０は、水線３０５より下側に水中部分３１１を含む。水中部分３１１は、温水取込部分３４０と、蒸発器部分３４４と、温水放出部分３４６と、凝縮器部分３４８と、冷水取込部分３５０と、冷水パイプ３５１と、冷水放出部分３５２と、機械デッキ部分３５４と、デッキハウス３６０とを備えている。

図３Ａは、温水取込部分３４０、温水ポンプ室３４１、積層された蒸発器部分３４４、タービン発電機３４９、積層された凝縮器部分３４８、冷水取込部分３５０、および冷水ポンプ室３５１を含む、例示的機械レイアウトを図示する。

動作時、７５°Ｆ〜８５°Ｆの間の温かい海水が、温水取込部分３４０を通して引き込まれ、示されていない構造的に一体型の温水導管を通してスパーを下って流動する。ＯＴＥＣ熱機関の高容量水流要件により、温水導管は、５００，０００ｇｐｍ〜６，０００，０００ｇｐｍの間の流量を蒸発器部分３４４に向ける。そのような温水導管は、６フィートから３５フィート以上の間の直径を有する。このサイズにより、温水導管は、スパー３１０の垂直構造部材である。温水導管は、スパー３１０を垂直に支持するために十分な強度の大直径パイプであり得る。代替として、温水導管は、スパー３１０の構造と一体型である通路であり得る。

次いで、温水は、作業流体を蒸気に加温するために、１つ以上の積層多段熱交換器を格納する蒸発器部分３４４を通して流動する。次いで、温かい海水は、温水放出口３４６を介して、スパー３１０から放出される。温水放出は、環境影響を最小限化するように、温水放出温度とほぼ同じ温度である海洋温度層におけるか、またはそれに近い深さに、温水放出パイプを介して位置されるか、または向けられることができる。温水放出は、温水取込または冷水取込のいずれかを伴う熱再循環がないことを確実にするように、十分な深さに向けられることができる。

冷たい海水は、冷水パイプ３５１を介して、約４０°Ｆの温度で２５００〜４２００フィート以上の間の深さから引き込まれる。冷たい海水は、冷水取込部分３５０を介して、スパー３１０に流入する。ＯＴＥＣ熱機関の高容量水流要件により、冷海水導管は、５００，０００ｇｐｍ〜３，５００，０００ｇｐｍの間の流量を凝縮器部分３４８に向ける。そのような冷海水導管は、６フィート〜３５フィート以上の間の直径を有する。このサイズにより、冷海水導管は、スパー３１０の垂直構造部材である。冷水導管は、スパー３１０を垂直に支持するために十分な強度の大直径パイプであり得る。代替として、冷水導管は、スパー３１０の構造と一体型である通路であり得る。

次いで、冷たい海水は、積層多段凝縮器部分３４８へと上方に流動し、そこで、冷たい海水は、作業流体を液体に冷却する。次いで、冷たい海水は、冷水放出口３５２を介して、スパー３１０から放出される。冷水放出は、冷海水放出温度とほぼ同じ温度である海洋温度層におけるか、またはそれに近い深さに、冷海水放出パイプを介して位置されるか、または向けられることができる。冷水放出は、温水取込または冷水取込のいずれかを伴う熱再循環がないことを確実にするように、十分な深さに向けられることができる。

機械デッキ部分３５４は、蒸発器部分３４４と凝縮器部分３４８との間で垂直に位置付けることができる。蒸発器部分３４４の下に機械デッキ部分３５４を位置付けることにより、取込口から多段蒸発器を通して放出口へのほぼ直線の温水流を可能にする。凝縮器部分３４８より上側に機械デッキ部分３５４を位置付けることにより、取込口から多段凝縮器を通して放出口へのほぼ直線の冷水流を可能にする。機械デッキ部分３５４は、タービン発電機３５６を含む。動作時、蒸発器部分３４４からの蒸気に加熱された温かい作業流体は、１つ以上のタービン発電機３５６へと流動する。作業流体は、タービン発電機３５６の中で膨張し、それによって、電力の生産のためにタービンを駆動する。次いで、作業流体は、凝縮器部分３４８へと流れ、液体まで冷却され、蒸発器部分３４４へと送出される。

熱交換器の性能は、流体間の利用可能な温度差、ならびに熱交換器の表面における熱伝達係数の影響を受ける。熱伝達係数は、概して、熱伝達表面を横切る流体の速度とともに変化する。より高い流体速度は、より高いポンプ能力を必要とし、それによって、発電プラントの正味効率を低減する。ハイブリッドカスケード式多段熱交換システムは、より低い流体速度およびより優れた発電プラント効率を促進する。積層ハイブリッドカスケード式熱交換設計はまた、熱交換器を通して、より低い圧力降下も促進する。そして、垂直発電プラント設計は、システム全体にわたって、より低い圧力降下を促進する。ハイブリッドカスケード式多段熱交換システムは、２０１０年１月２１日出願の米国特許出願第１２／６９１，６６３号（代理人事件番号２５６６７−０００４００１）「Ｏｃｅａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｐｌａｎｔ」に説明され、その全体的内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

（冷水パイプ）
前述のように、ＯＴＥＣ運用は、冷水源を要求する。温水と冷水との間の温度差の変動は、ＯＴＥＣ発電プラントの全体的効率に大きく影響を及ぼし得る。したがって、約４０°Ｆにおける水が、温度がＯＴＥＣ発電プラントの場所に対するその最大冷温限界またはその近傍にある２７００フィート〜４２００フィート以上の深度から引き込まれる。長い取込口パイプは、ＯＴＥＣ発電プラントによって使用するために、この冷水を表面まで引くために必要とされる。そのような冷水パイプは、好適な性能および耐久性のパイプを構築する際のコストのため、商業的に実行可能なＯＴＥＣ運用の障害となっている。

そのような冷水パイプは、好適な性能および耐久性のパイプを構築する際のコストのため、商業的に実行可能なＯＴＥＣ運用の障害となっている。ＯＴＥＣは、電力を発生させる際に最大高率を確実にするために、所望の温度における大量の水を要求する。ＯＴＥＣ運用専用の以前の冷水パイプ設計は、セクション構造を含む。円筒形パイプセクションが、十分な長さが達成されるまで、直列に一緒にボルト締めされるかまたは機械的に接合された。パイプセクションは、発電プラント施設近傍で組み立てられ、完全に構築されたパイプは、次いで、反転され、設置された。本アプローチは、パイプセクション間の接続点における応力および疲労を含む、有意な短所を有する。さらに、全体的パイプ重量に加えられる接続ハードウェアは、パイプセクション接続および完全に組み立てられたＣＷＰとＯＴＥＣプラットフォームまたは船との間の接続における応力ならびに疲労考慮をさらに複雑化する。

冷水パイプ（「ＣＷＰ」）は、２７００フィート〜４２００フィート以上の海洋深度における冷水リザーバから引き込むために使用される。冷水は、液体を発電プラントタービンから出て来る蒸気質の作業流体に冷却および凝縮するために使用される。ＣＷＰおよび船またはプラットフォームへのその接続は、パイプ重量によって課される静的および動的負荷、最大１００年の嵐の激しさの波および流れの負荷に曝されるときのパイプおよびプラットフォームの相対的運動、ならびに水ポンプ吸引によって誘発される崩壊負荷に耐えるように構成される。ＣＷＰは、低引き込み損失を伴って、要求される水流を取り扱うように定寸され、海水中で耐久性があり、耐腐食性である材料から作製される。

冷水パイプ長は、温度が約４０°Ｆである深度から水を引き込む必要性によって画定される。ＣＷＰ長は、２０００フィート〜４０００フィート以上であることができる。複数の側面では、冷水パイプは、長さ約３０００フィートであることができる。

ＣＷＰ直径は、発電プラントサイズおよび水流要件によって決定される。パイプを通る水流量は、所望の電力出力およびＯＴＥＣ発電プラント効率によって決定される。ＣＷＰは、５００，０００ｇｐｍ〜３，５００，０００ｇｐｍ以上の流量で冷水を船またはプラットフォームの冷水導管に搬送することができる。冷水パイプ直径は、６フィート〜３５フィート以上であることができる。側面では、ＣＷＰ直径は、直径約３１フィートである。

ＯＴＥＣ運用専用の以前の冷水パイプ設計は、セクション構造を含む。長さ１０〜８０フィートの円筒形パイプセクションは、十分な長さが達成されるまで、直列に一緒にボルト締めまたは接合された。複数の円筒形パイプセクションを使用して、ＣＷＰは、発電プラント施設近傍で組み立てられ得、完全に構築されたパイプは、反転され、設置され得る。本アプローチは、パイプセクション間の接続点における応力および疲労を含む、有意な短所を有する。さらに、全体的パイプ重量に加えられる接続ハードウェアはパイプセクション接続ならびに完全に組み立てられたＣＷＰとＯＴＥＣプラットフォームまたは船との間の接続における応力および疲労考慮をさらに複雑化する。

図４を参照すると、連続オフセット側板（ｓｔａｖｅｄ）冷水パイプが、示される。冷水パイプ４５１は、以前のＣＷＰ設計におけるように、セクション継手がなく、代わりに、オフセット側板構造を利用する。ＣＷＰ４５１は、浮遊ＯＴＥＣプラットフォーム４１１の水中部分への接続のための上部端部分４５２を含む。上部端部分４５２の反対は、底部部分４５４であり、バラストシステム、係留システム、および／または取込口スクリーンを含むことができる。

ＣＷＰ４５１は、円筒形を形成するように構築される、複数のオフセット式側板（ｓｔａｖｅ）を備えている。ある側面では、複数のオフセット式側板は、交互の複数の第１の側板４６５と複数の第２の側板４６７とを含むことができる。各第１の側板は、上部縁４７１および底部縁４７２を含む。各第２の側板は、上部縁４７３および底部縁４７４を含む。ある側面では、第２の側板４６７は、（第２の側板部分４６７の）上部縁４７３が、（第１の側板部分４６５の）上部縁４７１から３％〜９７％垂直に変位されるように、隣接する第１の側板部分４６５から垂直にオフセットされる。さらなる側面では、隣接する側板間のオフセットは、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％以上であることができる。

図５は、ある側面のオフセット側板パターンの詳細図を図示する。パターンは、複数の第１の側板４６５を含み、各々は、上部縁部分４７１、底部縁部分４７２、接続された縁４８０、およびオフセット縁４７８を有する。パターンはまた、複数の第２の側板４６７を含み、各々は、上部縁部分４７３、底部縁部分４７４、接続された縁４８０、およびオフセット縁４７９を有する。冷水パイプを形成時、第１の側板セクション４６５は、接続された縁４８０が、上部縁４７１から底部縁４７２まで測定された場合の第１の側板セクション４６５の長さの約３％〜９７％であるように、第２の側板セクション４６７に接合される。ある側面では、接続された縁４８０は、側板の長さの約５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、または９０％である。

完全に構築されたパイプでは、第１の側板４６５は、接続された縁４８０に沿って、第２の側板４６７に接合され得ることを理解されるであろう。第１の側板４６５はまた、オフセット縁４７８に沿って、追加の側板に接続され、追加の第１の側板部分、追加の第２の側板部分、または任意の他の側板部分を含むことができる。同様に、第２の側板４６７は、接続された縁４８０に沿って、第１の側板部分に接合されることができる。また、第２の側板４６７は、オフセット縁４７９に沿って、別の側板に接合され、追加の第１の側板部分、追加の第２の側板部分、または任意の他の側板部分を含むことができる。

ある側面では、複数の第１の側板４６５と複数の第２の側板４６７との間に接続された縁４８０は、パイプの円周を中心とした各側板に対して、側板長の一貫した長さまたは割合であることができる。複数の第１の側板４６５と複数の第２の側板４６５との間の接続された縁４８０は、冷水パイプ４５１の盾時に沿った各側板に対して、側板長の一貫した長さまたは割合であることができる。さらなる側面では、接続された縁４８０は、交互する第１の側板４６５と第２の側板４６７との間の長さが変動し得る。

図５に図示されるように、第１の側板４６５および第２の側板４６７は、同一の寸法を有する。複数の側面では、第１の側板４６５は、幅３０〜１３０インチ以上、長さ３０〜６０フィート、および厚さ１〜２４インチであることができる。ある側面では、側板寸法は、幅約８０インチ、長さ４０フィート、および厚さ４〜１２インチであることができる。代替として、第１の側板４６５は、第２の側板４６７と異なる長さまたは幅を有することができる。

図６は、交互する第１の側板４６５および第２の側板４６７を示す、冷水パイプ４５１の横断面図を図示する。各側板は、内側表面４８５および外側表面４８６を含む。隣接する側板は、接続される表面４８０に沿って接合される。単一側板の両側の任意の２つの接続される表面は、角度αを画定する。角度αは、３６０°を側板の総数で除算することによって決定される。ある側面では、αは、１°〜３６°であることができる。ある側面では、αは、１６の側板パイプに対して２２．５°、または３２の側板パイプに対して１１．２５°であることができる。

冷水パイプ４５１の個々の側板は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、強化ポリマーモルタル（ＲＰＭＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、架橋高密度ポリエチレン（ＰＥＸ）、ポリブチレン（ＰＢ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリウレタン、ポリエステル、繊維強化ポリエステル、ナイロン強化ポリエステル、ビニルエステル、繊維強化ビニルエステル、ナイロン強化ビニルエステル、コンクリート、セラミック、またはそれらのうちの１つ以上の複合材料から作製されることができる。個々の側板は、標準的製造技法を使用して、鋳造、押出成形、または引込成形されることができる。一側面では、個々の側板は、所望の形状および形態に引込成形され、繊維またはナイロン強化ビニルエステルから成る。ビニルエステルは、Ａｓｈｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ， Ｋｅｎｔｕｃｋｙ）から利用可能である。

ある側面では、側板は、好適な接着剤を使用して、隣接する側板に接合される。可撓性樹脂が、可撓性継手および均一パイプ性能を提供するために使用されることができる。本開示の側面では、強化ビニルエステルから成る側板は、ビニルエステル樹脂を使用して、隣接する側板に接合される。Ｐｌｅｘｉｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（Ｄａｎｖｅｒｓ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）製ＭＡ５６０−１等のメタクリル樹脂接着剤もまた、使用されることができる。

図７Ａ−７Ｃを参照すると、種々の側板構造が、示され、個々の側板４６５は、上部縁４７１、底部縁４７２、および１つ以上の隙間４７５を含む。隙間４７５は、中空であること、水で充填されること、樹脂で充填されること、接着剤で充填されること、またはシンタクチックフォーム等の発泡体材料で充填されることができる。シンタクチックフォームは、樹脂および小ガラスビーズのマトリクスである。ビーズは、中空または中実のいずれかであることができる。隙間４７５は、側板および／または冷水パイプ４５１の浮力に影響を及ぼすように充填されることができる。図７Ａは、単一隙間４７５を図示する。ある側面では、複数の隙間４７５が、図７Ｂに図示されるように、側板の長さに沿って、等しく離間されることができる。ある側面では、１つ以上の隙間４７５は、図７Ｃに図示されるように、側板の一端に向かって、例えば、底部縁４７２に向かって、配置されることができる。

図８を参照すると、各個々の側板４６５は、上部縁４７１、底部縁４７２、第１の縦方向側面４９１、および第２の縦方向側面４９２を含むことができる。ある側面では、縦方向側面４９１は、凸部４９３等の継手部材を含む。継手部材は、代替として、ビスケット、相欠き継手、または他の継手構造を含むことができる。第２の縦方向側面４９２は、溝４９４等の嵌合継手表面を含む。使用時、第１の側板の第１の縦方向側面４９１は、第２の側板の第２の縦方向側面４９２と嵌合または接合する。示されないが、凸部および溝、または他の構造等の接合構造は、上部縁４７１および底部縁４７２において使用され、側板を縦方向に隣接する側板に接合することができる。

本開示の側面では、第１の縦方向側面は、第２の縦方向側面４９２との嵌合係合のために、ポジティブスナップ係止接続４９７を含むことができる。ポジティブスナップ係止接続またはスナップ係止接続は、概して、米国特許第７，１３１，２４２号に説明され、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。凸部４９３の全長は、ポジティブスナップ係止部を組み込むことができる、または凸部４９３の一部は、ポジティブスナップ係止部を含むことができる。凸部４９３は、スナップリベットを含むことができる。凸部４９３が、スナップ係止構造を含む場合、適切な受け取り構造が、溝４９４を有する、第２の縦方向側面上に提供されることを理解されるであろう。

図９は、例示的ポジティブスナップ係止システムを図示し、オス型部分９７０は、カラー９７２を含む。オス型部分９７０は、陥凹カラー据付部９７７を含む、受け取り部分９７５と機械的に係合する。使用時、オス型部分９７０は、カラー部分９７２が、陥凹カラー据付部９７７に係合し、それによって、オス型部分９７０の挿入を可能にするが、その解放または抜去を防止するように、受け取り部分９７５内に挿入される。

オフセット側板パイプの側板付き部分間のポジティブスナップ係止継手は、機械的に２つの側板付き部分を一緒に機械的に係止するために使用されることができる。ポジティブスナップ係止継手は、単独で、あるいは樹脂または接着剤と組み合わせて、使用されることができる。ある側面では、可撓性樹脂は、ポジティブスナップ係止継手と組み合わせて、使用される。

図１０は、複数の交互する第１の側板４６５および第２の側板４６７を備えている、オフセット側板構造を有し、冷水パイプ４５１の外側表面の少なくとも一部を覆う渦巻状に巻かれた薄帯４９７をさらに備えている、冷水パイプ４５１を図示する。側面では、薄帯は、冷水パイプ４５１の底部部分４５４から冷水パイプ４５１の上部部分４５２に連続する。他の側面では、薄帯４９７は、冷水パイプ４５１を過ぎる水の移動による渦励振を受ける、パイプ４５１のそれらの部分内のみに提供される。薄帯４９７は、冷水パイプ４５１に半径方向および縦方向支持を提供する。薄帯４９７はまた、冷水パイプに沿った振動を防止し、海流作用による渦励振を低減させる。

薄帯４９１は、冷水パイプ４５１の個々の側板と同一の厚さおよび幅であることができ、または個々の側板の２、３、４倍以上の厚さおよび最大１０倍（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０倍）の幅であることができる。

薄帯４９１は、外側表面に沿って、実質的に平坦に敷設されるように、冷水パイプの外側表面上に据え付けられることができる。ある実施形態では、薄帯４９１は、渦巻状に巻かれた輪金（ｓｔｒａｋｅ）を形成するように、冷水パイプ４５１の外側表面から外向きに突出することができる。本開示の側面では、フィン、ブレード、またはフォイルが、薄帯または輪金４９１の種々の部分に取り付けられることができる。そのようなフィンは、冷水パイプの一部の周囲に螺旋を形成する、または冷水パイプの全長に巻くことができる。フィンは、角度付けられ、任意の数で輪金のまわりに提供され、冷水パイプによって生じる渦状態を防止することができる。いくつかの側面では、フィンは、パイプ直径の１／３２〜１／３の距離だけ、パイプ表面から突出することができる（例えば、パイプ直径の約１／３２、パイプ直径の約１／１６、パイプ直径の約１／８、パイプ直径の約１／７、パイプ直径の約１／６、パイプ直径の約１／５、パイプ直径の約１／４、およびパイプ直径の約１／３）。

薄帯４９１は、冷水パイプ４５１を形成する複数の側板の材料と適合性がある、任意の好適な材料であることができ、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、強化ポリマーモルタル（ＲＰＭＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、架橋高密度ポリエチレン（ＰＥＸ）、ポリブチレン（ＰＢ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリウレタン、ポリエステル、繊維強化ポリエステル、ビニルエステル、強化ビニルエステル、コンクリート、セラミック、またはそれらのうちの１つ以上の複合材料を含む。薄帯４９１は、標準的製造技法を使用して、鋳造、押出成形、または引込成形されることができる。一側面では、薄帯４９１は、所望の形状および形態に引込成形され、冷水パイプ４５１の側板と共に使用されるものと同様の繊維またはナイロン強化ビニルエステルから成る。薄帯４９１は、前述の材料のいずれかの樹脂を含む、好適な接着剤または樹脂を使用して、冷水パイプ４５１に接合されることができる。

いくつかの側面では、薄帯４９１は、冷水パイプ４５１の長さに沿って連続ではない。いくつかの側面では、薄帯４９１は、冷水パイプ４５１の円周の周りに連続ではない。いくつかの側面では、薄帯４９１は、冷水パイプ４５１の外側表面に接着される垂直細片を備えている。半径方向または他の構造支持が、要求される、いくつかの側面では、薄帯４９１は、冷水パイプの外側表面の周囲の円周の支持部材であることができる。

薄帯４９１は、好適な可撓性接着剤を使用して、冷水パイプの外側表面に接着接合または接着されることができる。ある側面では、薄帯４９１は、複数のポジティブスナップ係止を使用して、冷水パイプ４５１の外側表面に機械的に連結されることができる。

図１１に関して、冷水パイプを組み立てる例示的方法は、冷水パイプ４５１の効率的輸送および組立を提供する。垂直円筒形パイプセクションは、前述のような所望のオフセットを有するように、交互する第１および第２の側板部分を整列すること１１１０によって、組み立てられる。第１および第２の側板部分は、次いで、接合され１１２０、円筒形パイプセクションを形成する。オフセットされた第１および第２の側板は、種々の接合方法のいずれかを使用して、接合されることができる。ある側面では、複数のオフセットされた第１および第２の側板部分は、凸部および溝配列ならびに可撓性接着剤を使用して、接合される。ある側面では、複数の第１および第２の側板付き部分は、機械的ポジティブスナップ係止を使用して、接合される。凸部および溝、スナップ係止機構、ならびに可撓性接着剤の組み合わせも、使用されることができる。

複数の第１および第２の側板部分を接合し、オフセットされた第１および第２の側板部分を有する、円筒形パイプセクションを形成した後１１２０、保持バンド、膨張可能外筒、または他の治具が、円筒形パイプセクションに取り付けられ１１２２、パイプセクションに支持および安定性を提供することができる。複数のオフセットされた第１および第２の側板部分を整列すること１１１０および接合すること１１２０は、繰り返され１１２４、任意の数の事前に製作された円筒形パイプセクションを形成することができる。円筒形パイプセクションは、ＯＴＥＣ発電プラント施設または遠隔で事前に製作され、次いで、追加の構造のために、ＯＴＥＣ発電プラント施設に輸送され、完全に組み立てられた冷水パイプ４５１を形成することができることを理解されるであろう。

オフセットされた側板を有する、少なくとも２つの円筒形パイプセクションを組み立てると、上側および下側円筒形パイプセクションは、接合され１１２６、各パイプセクションのオフセットされた側板が、整列される。可撓性接着剤は、上側および下側円筒形パイプセクションのオフセットされた側板の突き合わせ継手に適用される１１３０ことができる。２つのパイプセクションの側板は、ビスケット継手を含む、種々の端部突き合わせ継手を使用して、接合されることができる。ある側面では、上側および下側円筒形パイプ部分のオフセットされた側板は、整列用接合隙間を具備することができ、順に、可撓性接着剤で充填されることができる。

パイプセクションまたは個々の側板内の間隙およびその間の継手は、追加の可撓性樹脂で充填される１１３２ことができる。２つのパイプセクションが、接合され、必要に応じて、樹脂が適用されると、２つのパイプセクションは、硬化させられる１１３４。

保持バンドが、次いで、下側パイプセクションから除去され１１３６、渦巻状に巻かれた輪金が、そこに取り付けられる。渦巻状に巻かれた輪金は、接着剤接合、機械的接合、例えば、ポジティブスナップ係止、または接着剤および機械的接合の組み合わせを使用して、取り付けられることができる。

組立の方法のある側面では、渦巻輪金が、下側パイプセクションに取り付けられた後、パイプアセンブリ全体は、以前の上側パイプ部分が、新しい下側部分となるように、シフト、例えば、降下されることができる１１３８。次いで、新しい上側円筒形パイプセクションは、前述と同様に組み立てられる１１４０。すなわち、第１および第２の側板部分は、整列され１１４２、所望のオフセットを達成する。第１および第２の側板部分は、次いで、接合され１１４４、新しい円筒形パイプセクション、例えば、新しい上側パイプセクションを形成する。前述のように、保持バンド、膨張可能外筒、または他の治具を使用して、冷水パイプ４５１の構築の間、円筒形パイプセクションに支持および安定性を提供することができる。

新しい上側パイプセクション１１４４が組み立てられると、新しい下側パイプセクションおよび新しい上側パイプセクションのオフセットされた側板は、整列され、一緒に引き込まれる１１４６。接着剤または可撓性樹脂が、前述のように、例えば、ビスケット継手または整列用接合隙間と併せて、端部突き合わせ継手に適用される１１４８。新しい下側パイプセクションと新しい上側パイプセクションとの間または任意の２つの側板部分間の任意の間隙は、追加の可撓性樹脂で充填されること１１５０ができる。アセンブリ全体は、次いで、硬化させられること１１５２ができる。保持治具は、前述のように、除去されること１１５４ができ、渦巻輪金が、新しい下側部分に取り付けられることができる。前述のように、パイプアセンブリ全体は、次の円筒形パイプセクションを提供するようにシフトされることができる。このように、方法は、所望のパイプ長さが達成されるまで、繰り返されることができる。

オフセットされた側板を有する円筒形パイプセクションを接合することは、本開示と一貫したいくつかの様式で達成されることができることを理解されるであろう。オフセットされた側板を接合する方法は、パイプセグメント間に嵩張る、重い、または干渉するような接合ハードウェアを必要とせずに、連続パイプを提供する。したがって、可撓性および剛性を含む、ほぼ均一材料特性を有する連続パイプが、提供される。

（実施例）
約３０００フィートの連続オフセット側板パイプの現場構築を促進する冷水パイプアセンブリが、提供される。加えて、側板設計は、セグメント化されたパイプ構造によって従来経験されていた不利な発送および取扱負荷を考慮する。例えば、従来のように構築されたセグメント化された冷水パイプの牽引および反転は、パイプに危険な負荷を課す。

側板構造は、４０〜５０フィート長さの複数の側板の現場外製造を可能にする。各側板は、幅約５２インチおよび厚さ４〜１２インチである。側板は、スタックまたはコンテナ内において、海上プラットフォームに発送されることができ、冷水パイプは、次いで、プラットフォーム上で複数の側板から構築されることができる。これは、パイプセクションを組み立てるための別個の施設の必要性を排除する。

側板部分は、弾性約６６，０００ｐｓｉ〜１６５，０００ｐｓｉの弾性率を有する、ナイロン強化ビニルエステルから構築されることができる。側板部分は、約１５，０００ｐｓｉ〜４５，０００ｐｓｉの極限強度を有することができ、引張強度約１５，０００ｐｓｉ〜４５，０００ｐｓｉを伴う。ある側面では、側板部分は、設置されたＣＷＰが、純粋に剛体のパイプではなく、ホースのように挙動するように、弾性率１５０，０００ｐｓｉ、極限強度３０，０００ｐｓｉ、および降伏強度３０，０００ｐｓｉの引張応力を有することができる。これは、パイプがより可撓性となり、亀裂または破裂を回避するので、嵐条件に有利である。ある側面では、パイプは、接続されていない下側端の中心から約２倍たわむことができる。接続されていない下側端におけるたわみは、ＯＴＥＣ発電プラントの係船システムまたは発電プラント運用に関わる任意の他の水中システムに干渉しないように、あまり大きくあるべきではない。

冷水パイプは、ＯＴＥＣ発電プラントの底部部分に接続する。より具体的には、冷水パイプは、動的軸受を使用して、図３のＯＴＥＣスパーの底部部分と接続する。ＯＴＥＣ用途における冷水パイプ接続は、その全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ａｖｅｒｙ ＆ Ｗｕ，「Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｏｃｅａｎ， ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ＯＴＥＣ，」Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， １９９４の第４．５項で説明されている。

スパーをプラットフォームとして使用する有意な利点の１つは、そうすることによって、最も厳しい１００年嵐条件下でも、スパーとＣＷＰとの間に比較的に小さい回転しかもたらさないことである。加えて、スパーとＣＷＰとの間の垂直および側方力は、球状ボールとその弁座との間のＣＷＰの重量の下向き力が、常時、軸受表面を接触して維持するようなものである。連続接触のため、軸受表面はまた、水を通さない密閉としても作用し、ＣＷＰを定位置に垂直に保持するための機構を設置する必要がない。これは、球状軸受設計を簡略化し、また、そうでなければ、任意の追加のＣＷＰパイプ保持構造またはハードウェアによって生じるであろう、圧力損失を最小限にするために役立つ。球状軸受を通して伝達される側方力はまた、ＣＷＰの垂直抵抗の必要性なく、適正に収容されることができるほど十分に低い。

冷水は、１つ以上の冷水ポンプを介して、冷水パイプを通して、引き込まれ、１つ以上の冷水通路または導管を介して、多段ＯＴＥＣ発電プラントの凝縮器部分に流動する。

冷水パイプ構造および性能のさらなる詳細は、２０１０年１月２１日出願の米国特許出願第１２／６９１，６５５号（代理人事件番号２５６６７−０００３００１）「Ｏｃｅａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｃｏｌｄ Ｗａｔｅｒ Ｐｉｐｅ」に説明され、その内容全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

（冷水パイプ接続）
冷水パイプ３５１とスパープラットフォーム３１１との間の接続は、構造、保守、および動作上の課題を呈する。例えば、冷水パイプは、動的海洋環境内に懸架される、２０００フィート〜４０００フィート垂直柱である。冷水パイプが接続する、プラットフォームまたは船もまた、動的海洋環境内に浮遊する。さらに、パイプは、理想的には、水線下で、いくつかの側面では、水線のはるか下方かつ船の底部近傍で接続される。完全に組み立てられたパイプを適切な位置に操作し、パイプを船またはプラットフォームに固定させることは、困難なタスクである。

冷水パイプ接続は、プラットフォームから懸架された冷水パイプを支持し、波作用、風、振動、および海中の流れによる、プラットフォームと懸架されたパイプとの間の静的および動的力に耐える。

ジンバル、玉継手、および汎用接続を含む、種々のＯＴＥＣ冷水パイプ接続は、「Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｏｃｅａｎ， ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ＯＴＥＣ」（Ｗｉｌｌｉａｍ Ａｖｅｒｙ ａｎｄ Ｃｈｉｈ Ｗｕ， Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， １９９４）の第４．５章に開示され、参照することによって本明細書に組み込まれる。ジンバル接続のみ、動作試験され、３０°の回転を可能にする２軸ジンバルが含まれた。Ａｖｅｒｙ ａｎｄ Ｗｕに説明されるように、ジンバルの平面には、球状シェルが、パイプの上部に形成された。ナイロンおよびＴｅｆｌｏｎの平坦リングを伴う、円筒形キャップが、パイプ中の冷水と周囲プラットフォーム構造との間の摺動密閉を提供した。ジンバル支持パイプ接続は、図１２に図示される。

以前の冷水パイプ接続は、スパープラットフォームよりも大きい波動および波の作用によるより垂直変位を呈する、従来の船体形状およびプラットフォームに対して設計された。プラットフォームとしてスパーを使用することの有意な利点のうちの１つは、そうすることにより、最も過酷な１００年間の暴風雨条件でさえも、スパー自体とＣＷＰとの間で比較的わずかな回転しかもたらさないことである。加えて、スパーとＣＷＰとの間の垂直および横力は、球体とその座部との間の下向きの力が軸受表面を常に接触して保つようなものである。側面では、ＣＷＰと接続軸受表面との間の下向き力は、０．４ｇ〜１．０ｇである。

実施形態では、水を通さない密閉の役割も果たすことができる、この軸受は、その嵌合球面座部と接触しなくならないため、ＣＷＰを定位置で垂直に保持する機構を設置する必要性がない。これは、球面軸受設計を単純化するために役立ち、また、そうでなければ任意の追加のＣＷＰパイプ保持構造またはハードウェアによって引き起こされる、圧力損失を最小限化する。球面軸受を通して伝達される横力はまた、ＣＷＰの垂直拘束を必要とすることなく適切に収容することができるほど十分に低い。

側面は、プラットフォームの底部を通して上向きに冷水パイプの垂直挿入を可能にする。これは、完全に組み立てられた冷水パイプをプラットフォームの下方から定位置に吊り上げることによって達成される。これは、プラットフォームおよびパイプの同時構築を促進し、かつ保守のために、冷水パイプの容易な設置および除去をもたらす。

図３を参照すると、冷水パイプ３５１は、冷水パイプ接続３７５において、スパープラットフォーム３１０の水中部分３１１に接続する。ある側面では、冷水パイプは、軸受を使用して、図３のＯＴＥＣスパーの底部部分と接続する。

ある側面では、球状表面を介して、可動戻り止めに着座されたパイプカラーを備えている冷水パイプ接続が、提供される。可動戻り止めは、スパープラットフォームの基部に連結される。可動戻り止めの組み込みは、冷水パイプ受け取りベイ内およびそこからの冷水パイプの垂直挿入および除去を可能にする。

図１３は、冷水パイプ接続３７５が、ベイ壁７７７および戻り止め筐体７７８を備えているパイプ受け取りベイ７７６を含む、例示的側面を図示する。受け取りベイ７７６は、ベイ壁７７７間の直径の長さによって画定される、受け取り直径７８０をさらに備えている。複数の側面では、受け取り直径は、冷水パイプ３５１の外側カラー直径７８１より大きい。

冷水パイプ接続３７５およびスパー３１１の下側部分は、懸架された場合に冷水パイプ重量に耐え、スパー３１１と冷水パイプ３５１との間の動的力を吸収することができる構造補強および支持を含む。

図１４を参照すると、冷水パイプ接続３７５は、戻り止め筐体７７８に機械的に連結され、第１の位置から第２の位置への戻り止め８４０の移動を可能にする、戻り止め筐体７７８および可動戻り止め８４０を含む。第１の位置では、可動戻り止め８４０は、戻り止め８４０が、受け取りベイ７７６の中心に向かって内向きに突出せず、受け取り直径７８０の外側に留まるように、戻り止め筐体７７８内に格納される。第１の位置では、冷水パイプ３５１の上部端部分３８５は、可動戻り止め８４０からの干渉なしに、パイプ受け取りベイ７７６内に挿入されることができる。代替側面では、可動戻り止め８４０は、可動戻り止め８４０のいずれの側面も、外側カラー直径７８１を越えて、受け取りベイ７７６の中心に向かって内向きに突出しないように、第１の位置に格納されることができる。さらなる側面では、第１の位置における可動戻り止め８４０は、受け取りベイ７７６を通る冷水パイプ３５１の垂直移動に干渉しない。

第２の位置では、可動戻り止め８４０は、戻り止め筐体７７８を越えて延在し、受け取りベイ７７６の中心に向かって内向きに突出する。第２の位置では、可動戻り止め８４０は、外側カラー直径７８１を越えて、内向きに延在する。可動戻り止め８４０は、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、機械的アクチュエータ、電気アクチュエータ、電気機械的アクチュエータ、または前述の組み合わせを使用して、第１の位置から第２の位置に調節あるいは移動されることができる。

可動戻り止め８４０は、部分的球状または弓状軸受表面８４２を含む。弓状軸受表面８４２は、可動戻り止め８４０が第２の位置にあるとき、動的軸受を冷水パイプ軸受カラー８４８に提供するように構成される。

冷水パイプ軸受カラー８４２は、カラー軸受表面８４９を含む。弓状軸受表面８４２およびカラー軸受表面８４９は、協働し得るように着座され、動的軸受を提供し、冷水パイプ３５１の懸架された重量を支持することができる。加えて、弓状軸受表面８４２およびカラー軸受表面８４９は、協働し得るように着座され、冷水パイプ３５１が外れないように、冷水パイプ３５１とプラットフォーム３１０との間の相対的運動を考慮する。弓状軸受表面８４２およびカラー軸受表面８４９は、協働し得るように着座され、冷水パイプ３５１が、冷水パイプ接続３７５を介して、プラットフォーム３１０に接続されると、比較的に温水が、流入することができず、かつ冷水が、パイプ受け取りベイ７７６、最終的には、冷水取込口３５０から流出することができないように、動的密閉を提供する。冷水パイプ３５１が、懸架されると、冷水は、１つ以上の冷水ポンプを介して、冷水パイプを通して引き込まれ、１つ以上の冷水通路または導管を介して、多段ＯＴＥＣ発電プラントの凝縮器部分に流動する。

弓状軸受表面８４２およびカラー軸受表面８４９は、Ｔｅｆｌｏｎコーティング等のコーティングで処理され、２つの表面間のガルバニック相互作用を防止することができる。代替として、材料は、ガルバニック相互作用が生じないように、選択されることができる。例えば、一方の材料は、繊維強化プラスチックであり得、他方は、鋼鉄であり得る。

冷水パイプを浮遊プラットフォームに接続するための動的軸受表面および可動戻り止めまたはピニオンの任意の組み合わせが、請求項および本明細書の開示において想定されることを理解されるであろう。例えば、複数の側面では、弓状軸受表面は、可動戻り止めの上方に位置付けられることができ、弓状軸受表面は、可動戻り止めの側面または可動戻り止めのさらに下方に位置付けられることができる。複数の側面では、可動戻り止めは、前述のように、浮遊プラットフォームの底部部分と一体型であることができる。他の側面では、可動戻り止めは、冷水パイプと一体型であることができる。

図１５は、冷水パイプを浮遊プラットフォーム、より具体的には、ＯＴＥＣ浮遊プラットフォームに取り付ける例示的方法を図示する。方法は、誘導ラインおよびダウンホールをプラットフォームから完全に組み立てられた冷水パイプに装備することを含む。冷水パイプは、次いで、プラットフォームの下方に降下され、そして適切な位置に整列される。冷水パイプは、次いで、パイプ受け取りベイ内に引き揚げられ、可動戻り止めまたはピニオンが、延ばされ、パイプが、弓状軸受表面上に着座される。

より具体的には、誘導ケーブルが、完全に組み立てられた冷水パイプ３５１に取り付けられる９１０。例示的実施形態では、冷水パイプ３５１は、１つ以上の膨張可能外筒を含み、冷水パイプの構造、移動、および反転の間、浮力を提供することができる。ガイドワイヤが、冷水パイプに取り付けられた後９１０、１つ以上の膨張可能外筒は、冷水パイプが、負の浮力を有するように、収縮されること９１５ができる。ある実施形態では、冷水パイプはまた、負の浮力を冷水パイプに提供するために、部分的または完全に、水または他のバラスト材料で充填され得る土塊重量または他のバラストシステムを含むことができる。

冷水パイプは、次いで、浮遊ＯＴＥＣプラットフォーム３１０の冷水パイプ接続３７５の下方の位置まで降下される９２０。バラストは、再び、調節されることができる。ガイドワイヤが、冷水パイプを冷水パイプ接続３７５の下方に適切に位置付けるように調節され９２５、整列が、ビデオ、遠隔センサ、および他の手段を介して、チェックおよび確認されること９３０ができる。冷水パイプアセンブリは、次いで、冷水パイプ軸受カラー８４８が、冷水パイプ接続アセンブリの可動戻り止め８４０の上方にくるような位置まで引き揚げられる９３５。冷水パイプを冷水パイプ接続内へ引き揚げることは、ガイドワイヤ、膨張可能外筒、取り外し可能バルーン、またはそれらの組み合わせを使用して行なわれることができる。

冷水パイプが、冷水パイプ接続内に引き揚げられた９３５後、可動戻り止めは、冷水パイプのための動的軸受表面を提供するように、延ばされる９４０。冷水パイプは、次いで、ガイドワイヤを調節し、膨張可能外筒または取り外し可能バルーンを収縮させることによって、あるいは土塊重量または他のバラストシステムを調節することによって、降下される。それらの組み合わせもまた、使用され得る。

ガイドワイヤ、膨張ライン、バラストライン等は、冷水パイプの移動の間、互から妨害されないままであるべきであることを理解されるであろう。さらに、冷水パイプの移動は、ＯＴＥＣプラットフォームの係船システムに干渉すべきではない。

本開示のさらなる側面では、静的接続は、冷水パイプとスパー構造との間に行なわれることができる。そのような側面では、パイプとスパーとの間の力は、パイプの上部部分近傍のパイプの可撓性を変動させることによって、考慮されることができる。冷水パイプの下側および中央部分の移動を可能にすることによって、動的パイプ接続の必要性は、低減されるか、または完全に回避される。ジンバル支持接続の必要性を回避することは、コストがかかる可動部分を除去し、下側スパー部分および冷水パイプの両方の製作を簡略化する。

図１６を参照すると、冷水パイプ１６５１は、前述の説明される動的軸受を使用せずに、スパー１６１１の下側部分に接続される。冷水パイプ１６５１の上側部分（接続点およびスパー１６１１の下側部分またはその下方に隣接するそれらの部分）は、冷水パイプの比較的非可撓性の上部部分１６５１Ａを提供するように補強される。非可撓性上部部分の下方には、比較的可撓性の中央部分１６５１Ｂが、提供される。可撓性中央部分１６５１Ｂの下方には、冷水パイプアセンブリの最も大きな部分を含み得る、中くらいの可撓性の下側部分１６５１Ｃがある。土塊重量またはバラストシステムは、下側部分１６５１Ｃの底部または任意の他の部分に固定されることができる。

図示されるように、可撓性中央部分１６５１Ｂは、冷水パイプの懸架線から離れるように、冷水パイプのたわみを可能にする。たわみの量は、スパー１０１１から懸架される冷水パイプの長さおよび直径に応じて、０．２５度〜３０度であることができる。

図１７を参照すると、静的冷水パイプ−スパー接続の例示的実施形態が、詳述される。スパー１６１１の下側部分は、冷水パイプ１６５１の上部部分１６５１Ａを受け取るための受け取りベイ１７１３を含む。受け取りベイ１７１３は、テーパ状部分１７１４および接触パッド１７１５を含む。冷水パイプ１６５１の上側部分１６５１Ａは、テーパ状カラー表面１７５６を伴うカラー１７５５および吊上金具１７７５を含む。冷水パイプ１６５１は、吊上用目穴１７７５において冷水パイプに固定される吊上および保持ケーブル１７７７によって、スパー１６１１に接続される。ケーブル１７７７は、スパー１７１１の下側部分内に格納される、機械的ウインチ（図示せず）に取り付けられる。

冷水パイプをスパープラットフォームに接続する例示的方法では、完全に製作された冷水パイプが、スパープラットフォームの直下の地点まで降下される。吊上および保持ケーブル１７７７は、遠隔で操作される車両によって、吊上金具１７７５に接続される。スパー１６１１の下側部分内に格納された機械的ウインチを使用して、ケーブル内に張力がかけられる。冷水パイプ１６５１の上側部分１６５１Ａが、受け取りベイ１７１３に進入するにつれて、防水接続が、テーパ状カラー表面１７５６と接触パッド１７１５との間で行なわれるまで、テーパ状部分１７１４によって、適切な位置に誘導される。受け取りベイ内における冷水パイプの適切な配置および密閉に応じて、ケーブル１７７７は、機械的に係止され、冷水パイプ１６５１の下向き移動を防止する。テーパ状カラー表面１７５６と接触パッド１７１５との間の密閉は、冷水パイプ接続の深度に存在する、いかなる静水力も克服するために十分でなければならない。例えば、４３２フィートの深度では、冷水パイプ接続における静水圧は、１９２ボンド／平方インチである。接続パッドにかかる上向き力は、吊上ケーブル、冷水パイプの浮力、または両方の組み合わせによって付与され得る。

吊上ケーブル１７７７および対応する吊上金具１７７５の数は、冷水パイプ１６５１のサイズ、重量、および浮力に依存することを理解されるであろう。いくつかの側面では、冷水パイプ１６５１は、正、中立、または負の浮力にあることができる。吊上ケーブル１７７７および対応する吊上金具１７７５の数はまた、冷水パイプに関連付けられた任意のバラストならびに冷水パイプに取り付けられた土塊重量の重量および浮力に依存する。本開示の側面では、２、３、４、５、６つ以上の吊上および保持ケーブルが、使用されることができる。

本開示の追加の側面では、吊上金具１７７５は、直接、公知の締結および接続技法を使用して、冷水パイプの上部にボルト締めされたアイプレートを備えていることができる。例えば、バレルソケット、六角ソケット、コッタピン等が、冷水パイプの側板上部部分に組み込まれることができる。

他の側面では、吊上カラーが、冷水パイプの上部部分に設置されることができ、吊上カラーは、カラー表面１７５６および吊上目穴１７７５を備えている。吊上カラーは、冷水パイプと同一または異なる材料であることができる。吊上カラーは、冷水パイプに取り付けられると、冷水パイプの剛性を上側部分１６５１Ａに関連付けられた剛性より増加させることができる。図１８は、側板冷水パイプ１６５１に取り付けられた吊上カラー１７７５の例証である。吊上カラーは、機械的に、化学的に、または熱的に、冷水パイプの上側部分１６５１Ａに接合されることができる。例えば、冷水パイプの個々の側板部材を接続するための同一の接合樹脂が、吊上カラーを冷水パイプに接続するために使用されることができる。

（プラットフォーム接続および取込口プレナム：）
プラットフォーム／冷水パイプ（ＣＷＰ）接続は、任意のＯＴＥＣシステムの重要側面を表すことを理解されるであろう。この界面における軽故障は、ＯＴＥＣ熱機関への冷水供給の熱汚染をもたらし、発電プラントの全体的効率に悪影響を及ぼし得る。重故障は、船の底部への損傷、冷水パイプの上部への損傷、および最終的には、冷水パイプの分離および損失をもたらし得る。前述のように、典型的には、プラットフォーム／ＣＷＰ接続は、ＣＷＰを支持し、プラットフォームとＣＷＰとの間の相対的角運動（ピッチ、ロール、およびヨー）を可能にする。これは、プラットフォームまたはＣＷＰが、互に対して特定の角度で移動する場合のいかなる応力集中も緩和させる。ジンバルまたは球継手設計は、相対的角運動に対応することができる。波動、動揺、およびうねり等のＣＷＰとプラットフォームとの間の線形運動もまた、例えば、ダンパ、動作停止装置等の運動補償機構によって考慮されることができる。

スパープラットフォームを使用する実施形態では、線形運動は、船体形態によって大きく補償され、風、流れ、波、およびうねりに遭遇すると、わずかのみのそのような運動をもたらす。角運動は、変位力を受けると屈曲するように設計された可撓性ＣＷＰを組み込むことによって、対応される。

図１９を参照すると、例示的スパープラットフォームの代表的デッキ計画が、表され、水線からスパーの底部までのスパー２０１０の水中部分２０１１の全体的深度は、４３２フィートである。最大スパー直径２０１２は、１４０フィートであり、より小さい柱直径２０１３は、約１０５フィートである。

スパー２０１０の水中部分２０１１は、ユーティリティモジュール支持柱２０４０の下側部分と、温水取込口デッキ２０４２、温水ポンプ室２０４１、温水分配デッキ２０４３、蒸発器デッキ２０４４、および温水放出プレナム２０４６を備えている多デッキ温水部分と、１つ以上のターボ発電機デッキ２０５５を備えている発電部分と、冷水放出プレナム２０４９、凝縮器デッキ２０４８、冷水分配デッキ２０５０、冷水ポンプ室２０５１、および冷水取込口デッキ２０５２を備えている多デッキ冷水部分と、固定バラスト部分２０５５とを備えている。

例示的スパー２０１０のデッキ計画は、約９０フィートの高さを有するユーティリティ支持柱２０４０を含む。

ユーティリティ支持柱２０４０の下方には、高さ約１０フィートを有する、温水取込口デッキ２０４２がある。温水取込口デッキ２０４２の下方には、高さ約３０フィートを有する、温水ポンプ室２０４１があり、温水ポンプ室２０４１の下方には、高さ約６フィートを有する、温水分配デッキ２０４３がある。蒸発器デッキ２０４４は、高さ約６０フィートを有し、温水分配デッキ２０４３の下方にある。温水放出デッキ２０４６は、高さ約１０フィートを有し、蒸発器部分２０４４の下方にある。

複数のターボ発電機デッキ２０５５は、温水放出デッキ２０４６の下方にある。各ターボ発電機デッキは、高さ約３０フィートを有することができる。

冷水放出デッキ２０４９は、複数のターボ発電機デッキの下方にあり、高さ約１０フィートを有する。凝縮器デッキ２０４８は、高さ約６０フィートを有し、冷水放出デッキ２０４９の下方にある。また、冷水分配プレナム２０５０は、高さ約６フィートを有し、凝縮器デッキ２０４８の下方にある。冷水ポンプ室２０５１は、高さ約３０フィートを有し、冷水分配デッキ２０５０の下方にある。冷水取込口デッキ２０５２は、高さ約１０フィートを有し、冷水ポンプ室２０５１の下方にある。

図２０を参照すると、冷水ポンプ室２０５１は、１つ以上の冷水ポンプ２０７６および冷水導管を含む。動作の間、冷水は、１つ以上の冷水ポンプ２０７６を介して、冷水取込口デッキ２０５２から引き込まれ、冷水分配デッキ２０５０内の１つ以上の冷水通路または導管へ、そして多段ＯＴＥＣ発電プラントの凝縮器へ流動する。

スパーの底部部分は、固定バラスト部分２０５５を含み、高さ２０〜７０フィートを有することができ、図２０Ａの実施例では、高さ約５０フィートを有することができる。

前述の説明されるデッキの各々は、デッキの要求される機械、水供給、およびエンジニアリングの構造および機能要件に応じて、可変高さを有することができることを理解されるであろう。例えば、より小さい総エネルギー出力を有する発電プラントは、より大きな容量の発電プラントより少ない水流、少ない熱交換器、および少ないターボ発電機を必要とする。したがって、デッキサイズ、直径、および高さは、スパーおよび発電プラントのサイズに伴って変動することができる。

図２１Ａ、２１Ｂ、および２１Ｃは、各々、蒸発器デッキ２０４４または凝縮器デッキ２０４８のいずれかにおいて見出される、典型的熱交換器配列の平面図、斜視図、および斜視断面図を示す。示されるように、アクセストランク２１０５が、中心コア部分２１０７内に提供される。逃げ出しトランク２１０６もまた、中心コア部分２１０７内に提供される。複数の熱交換器２１１１が、中心コア２１０７の周縁の周囲に配列されることができる。熱交換器２１１１は、アクセストランク２１０５のいずれかからアクセスされることができる。本明細書の実施形態で想定される熱交換器の詳細は、本願と同時に出願された同時係属の米国特許出願第１３／２０９，８６５号（代理人事件番号２５６６７−００９００１）「Ｏｃｅａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ」および米国特許出願第１３／２０９，９４４号（代理人事件番号２５６６７−０１４００１）「Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ Ｈｅａｔ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆｌｕｉｄｓ」に説明され、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。

図２２Ａは、ドーム状冷水入口２２５２を含む、代替下側部分を有する、例示的スパー２０１０を示す。図２２Ｂは、冷水放出デッキ２０４９、凝縮器デッキ２０４８、冷水分配デッキ２０５０、冷水ポンプ室２０５１、冷水入口２２５２、および固定バラスト２０５５を含む、図２２Ａのスパー２０１０の下側部分の詳細デッキ計画である。アクセストランク２１０５は、隠れた図を示す、破線で示され、中心コア２１０７を通して、冷水ポンプ室２０５１内に延在する。

図２２Ａ−２２Ｄの実施形態では、冷水取込口デッキ２２５２は、冷水ポンプ室２０５１と同一のレベルまたはデッキ上に配列される。冷水取込口２２５２は、スパー２０１０の下側部分の直径内の中心に位置し、冷水ポンプ室２０５１によって囲まれる。冷水取込口２２５２は、冷水パイプ２０７０の終端および接続点を形成する。冷水取込口２２５２は、ドーム状取込空間またはチャンバの形状において、冷水ポンプ室２２５２内に上向きに延在する。

ドーム状取込チャンバは、構造スパンの減少、スパーの全体的長さの減少、ＣＷＰから、配管および弁類、ポンプを通した、凝縮器への効率的水流路の提供、保守人員のための十分なアクセスの提供、アクセストランクを通して、修理または置換のために、機器を除去するための手段の提供、海の静水圧に対する保護の提供、効果的に、通常ＯＴＥＣ運用のために、ＣＷＰをスパーの基部に係止し、除去のために、ＣＷＰを係止解除するための手段の提供、ならびに海に接続された区画内の二重防水弁境界の提供等の、利点を提供し得る。

先行技術ＯＴＥＣ構造と比較して、大きな直径のスパー構造および有意な深度を前提として、図２２Ａ−２２Ｄに描写される実施形態の内部に統合されたドーム形状取込チャンバは、スパーの基部における多面的問題（内向きに湾曲外板におよび上向きに底部表面上に作用する、スパーのこの最深部分に対する海水の静水圧、および、特に、スパーの直径にわたる大きな構造スパン等）を克服する。本問題は、静水力を克服するためにスパーの最深部分で必要とされる付随の重量および空間消費を伴う、その支持構造おける構造的課題、レイアウト課題、およびエンジニアリング課題をもたらす。

理論によって拘束されることを所望するわけではないが、冷水パイプの終端に位置する、冷水取込口２２５２のドーム状形状は、スパー２０１０の底部に作用する静水力を緩和する。構造有限要素分析（ＦＥＡ）が、設計が満足のゆくものであることを確実にするために、スパー構造全体の本実施形態に行なわれた。海から上向きの周囲静水圧の大部分を受ける最下部デッキ構造が、板が張力下に置かれ、したがって、座屈破壊の可能性を回避するであろうドーム状構造として最良に作製され得るか否かを確認するために、追加のＦＥＡが行なわれた。結果は、放物線構造に設計利点がないことを示した。しかしながら、スパーの直径にわたるスパンは、大きく、異常に重く、複雑な板桁構造を要求するであろうことを理解されたい。これを克服するために、冷水入口プレナム２２５２は、半球状またはドーム形状終端またはキャップ２２７４でキャップされた短い円筒形部分２２７３を含む。

このドーム状構造は、構造的に効率的であることが証明されている。円筒形は、比較的に小直径および小幅のスパンであり、したがって、効率的構造設計を形成する。加えて、円筒形は、その上部および基部において、デッキ構造のための補強支持を提供する。スパンの問題は、大幅に軽減された一方、優れた水流および防水完全性を維持する。

大きな平坦取込口プレナムデッキ（図２０Ａおよび２０Ｂ参照）に勝るドーム状取込口プレナム構造（図２２ａ−２２Ｄ参照）の有意な構造利点がある。平坦取込口プレナムデッキに作用する大きな静水圧により、この設計は、これらの圧力に耐えるために、非常に重く、かつ複雑な構造を要求する。しかしながら、ドーム状取込口プレナムは、球状および円筒形形状を組み合わせ、これは、圧力負荷によって加えられる力に対して抵抗性がある。したがって、ドーム状取込口プレナムは、静水圧によく耐え、同一の目的に対して、より低い重量、かつより少ない複雑性の構造解決策をもたらす。

さらに、ドーム状取込口プレナムは、スパーではなく、冷水パイプの直径に一致するように定寸される。したがって、静水圧は、はるかに小さい面積に加えられる。補足的な効果において、構造部材の剛性は、構造部材の支持されていない長さの３乗の逆関数に従う。構造部材の強度は、構造部材の支持されていない長さの２乗の逆関数に従う。両方の構造属性に対して、短い非支持長さを有する構造部材を設計することが有益である。平坦取込口プレナムデッキは、総直径約１００フィートを有する。対照的に、ドーム状取込口プレナムの修正された設計は、直径約２４フィートを有する。非支持長さの４倍の縮小は、匹敵構造に対して、１６倍の強度増加および６４倍の剛性増加につながるであろう。したがって、ドーム状取込口プレナムのための構造設計は、実質的に、より単純かつ軽量であり、はるかに少ない構造板および有意に少ない構造補強部材を有する。

静水圧および要求される構造の課題の克服に加え、本実施形態のドーム状取込口解決策はまた、角度および／または構造継手に起因する、構造内の比較的に強い力または応力、あるいは不均等負荷分布が存在する構造的に分離された点を低減させる。本実施形態のドーム状取込口の解決策はまた、ポンプ室および冷水取込口接続への乾燥アクセスを可能にし、それによって、ポンプ、弁、弁アクチュエータ、センサ、ならびに冷水吊上および保持システムを含むが、それらに限定されない、機械の保守および点検を促進する。

本実施形態のドーム状取込口の解決策はまた、冷水パイプ（ＣＷＰ）から上向きに、冷水分配デッキ２０５１、および凝縮器デッキ２０５０内の凝縮器への冷水の均等分配を促進する。

実際、ドーム状取込口解決策は、構造、冷水管理、冷水パイプ（ＣＷＰ）の設置および保持、防水隔離、ならびに機器アクセスを含む、ＯＴＥＣスパーの基部に関連付けられた技術的問題に対処する。

中心に位置するドーム状取込口構造は、静水圧および他の環境力に耐え、機器のための支持を提供し、スパー内の占有空間の防水完全性を維持する。構造連続性および負荷分配は、整列およびほぼ整列されたデッキ、バルクヘッド、円筒形構造と、凝縮器デッキ２０４８内の凝縮器チャンバから下向きに、冷水分配デッキ２０５０を通して冷水ポンプ室２０５１への接続構造とによって維持される。

図２２Ａおよび２２Ｄに示されるように、ドーム状取込口解決策はまた、改善された冷水流管理を促進する。冷水は、ＣＷＰ２２７０の上部からドーム状冷水入口プレナム２２５２内に送給され、冷水ポンプ供給パイプ２２７５を介して、冷水ポンプ２２７６に送り込まれ、冷水ポンプ放出パイプ２２７７を介して、冷水分配デッキ２０５０内の分配プレナムに、そして上向きに凝縮器デッキ２０４８内の凝縮器熱交換器内に放出される。二重弁隔離が、隔離弁２２７８を使用して、ポンプの入口および出口に提供され、ポンプ、内側弁、および凝縮器区画の隔離を可能にする。弁は、アクセス可能乾燥空間内に位置し、その監視および保守を可能にする。構造、配管、および弁（一次および予備）は、スパーのアクセス可能空間を海の静水圧から隔離する。

ドーム状取込口２０５２が中心に位置することは、２つの垂直機器アクセストランク２１０５によって、ポンプ室内の機器（ポンプ、モータ、隔離弁、予備隔離弁、アクチュエータ、およびセンサ）へのアクセスを可能にする。以下にさらに説明されるように、ポンプ室２０５１の下方には、さらなるアクセスが、ＣＷＰをスパーの基部に取り付ける球状係止のリングの点検および保守のために、ＣＷＰ係止区画２２８０を介して提供される。

ドーム状取込チャンバを組み込む、例示的実施形態では、スパーの基部は、しっかりとした嵌りのために、ＣＷＰを円錐形形状の陥凹内に誘導するために役立つように成形および補強される。ＣＷＰは、冷水ポンプ室内のウインチに取り付けられたケーブルによって、定位置に引張される。ＣＷＰが、しっかりと定位置に収まった後、一式の球状係止部または機械的ラムが、ＣＷＰに係合またはピン固定し、係止部またはラムが抜去されるまで、ＣＷＰを恒久的に保持する。ＣＷＰを除去することが所望される場合、ラムまたはピンは、係脱され得、ＣＷＰは、ウインチで下向きに動かすことができる。ＣＷＰを除去する能力は、先行技術のＯＴＥＣ施設、特に、ジンバルまたは玉継手ＣＷＰ接続を組み込むものの改良である。

図２２Ｄは、冷水ポンプが除去された、冷水分配デッキ２０５１を図示し、以下に詳細に論じられる様式において使用される、設置用ウインチ２２１０を示す。

図２２Ｅは、例示的ＯＴＥＣ発電プラントの冷水システムの概略図および配管レイアウトを図示する。前述のように、ＯＴＥＣ発電プラントは、ドーム状取込口プレナム２２５２から、複数の熱交換器２２１１を通して、最後に、１つ以上の冷水放出２２４９から水を圧送する複数の冷水ポンプ２２７６を含む。示されるように、複数の隔離弁２２７８が、冷水システム全体を通して、冷水の流動を適切に開閉するために含まれる。例示的実施形態では、システムは、特定のチャネルの機器（例えば、配管、弁、または熱交換器）が故障する場合でも、その特定のチャネルのための隔離弁が、システム全体への損傷を防止するように閉鎖され得るように、互に独立して動作されることができる、４つのチャネルを有する。

図２３は、設置用ウインチ２３１０が、冷水パイプポンプ室２３５１内に提供される、例示的実施形態を図示する。設置ケーブル２３１２は、貫通金具を使用して、ポンプ室のデッキおよび／または固定バラスト部分２３５５の下側部分を通る。吊上ケーブル船体貫通のための防水密閉は、初期設置および後続動作に対して、異なる様式で達成されることができる。設置に対して、コーティングされた吊上ケーブルが、乾燥ポンプ室２０５１の底部に位置するパッキン型密閉によって、専用錨鎖パイプ２５３０内に密閉されることができる。

動作時、図２５を参照すると、吊上および設置ケーブルは、冷水パイプ２２７０の上部において、吊上金具２３２０に取り付く。ＣＷＰの上部が、スパーの受け取りベイ内に着座されると、円筒形吊上金具２３２０は、受け取りベイの上部において、筐体２３２２内に着座される。吊上金具２３２０の上部は、筐体２３２２の上部において、面密閉２５２４または他のガスケットと嵌合する。円筒形金具２３２０の側面は、筐体の円周上の２つの半径方向密閉２５２６と嵌合する。したがって、恒久的防水密閉は、三重の冗長性を有する。密閉材料は、海洋環境内で劣化しない、ＰＴＦＥまたは他のより軟性のプラスチックを含むことができる。ＣＷＰおよび吊上金具２３２０の設置が、その筐体２３２２内で適切に密閉された後、専用吊上ケーブル錨鎖パイプ２３１２は、乾燥される、または油で充填され、ケーブルまたはケーブルシステムの腐食および結合を防止することができる。

実施形態では、ポジティブ係止システムもまた、ＣＷＰの上部部分に機械的に係合し、スパーに対して、ＣＷＰの垂直移動を防止するために提供される。図２２Ｂを参照すると、係止システムは、ＣＷＰ係止区画２２８０内に提供されることができる。これらの区画は、乾燥または湿潤空間であることができる。

図２４は、ＣＷＰ係止区画２２８０、モータアクチュエータ２４１５、延在ラム２４１７、防水境界および貫通接続２４１８、ＣＷＰ係合ボール２４２０、ＣＷＰ受け取りベイ壁２４２５、スパーソケットプレート２４２６、およびＣＷＰボール筐体プレート２４３０を含む、ＣＷＰ係止システム２４１０の例示的実施形態を図示する。

係止システムは、ＣＷＰをプラットフォームの基部に固定させる。ＣＷＰが、ケーブル吊上および保持システムを使用して、定位置に引き込まれた後、係止システムは、起動し、ＣＷＰコネクタは、ＣＷＰとプラットフォームとの間に構造界面および固定機構を提供するように係合される。

プラットフォーム構造へのＣＷＰの接続は、線形プラグおよびソケット接続である。冷水パイプのサイズは、ＣＷＰをスパー受け取りベイ内に引き揚げるための公差を厳格にし、パイプの周囲の接続係止ピン固定を困難にする。したがって、実施形態は、係合ボールおよび受け取りプレートを使用して、ＣＷＰの係合のために、より大きな公差を可能にする。これはまた、接続の要求される軸方向強度および半径方向配向における固定の両方を提供し、所望の寛容公差を伴って達成され得る。

接続は、例えば、一対のプレート（一方２４３０は、ＣＷＰの上部部分に締結され、他方２４２０は、スパーに締結される）内に着座する、大きな鋳鋼中空接続ボール２４２０を備えている、半径方向Ｂａｌ−Ｌｏｋコネクタを備えている。

本タイプのコネクタは、米国陸軍および米国海軍によって開発されたＪｏｉｎｔ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｌｉｇｈｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ（ＪＭＬＳ）において使用されるボール接続の修正である。コネクタは、負荷要件に応じて、種々の強度に調整されることができる。ＪＭＬＳ構成では、１０インチボールを使用して、コネクタは、４００，０００ｌｂの剪断負荷に耐えるように証明試験が行なわれた。

本明細書に説明されるＯＴＥＣ ＣＷＰ接続システムの例示的実施形態は、ＣＷＰ係止区画２２８０内のスパーの周囲に円周に配列された２４のコネクタを使用し、４，２５０ｌｔを超える極限軸方向負荷にも耐えるであろう。

ボール接続システムの実施形態は、従来のピン固定接続より利点を有する。ボールは、剪断ピンのような、腐食または変形により定位置に固着する傾向がない。これは、ＣＷＰ設置の間の遠隔作動と、ＣＷＰを降下させ、除去される必要がある場合、遠隔解除とを促進する。

図２６は、側板冷水パイプ２２７０が、本明細書に説明されるように構築され、さらに、合成ＣＷＰ材料内に埋設された円周の鋼鉄構造２２５２を有する上部部分２２５０を含む例示的実施形態を図示する。円周の鋼鉄構造２２５２は、連続した金属部品または一連の相互係止金属部品であることができる。代替として、円周の鋼鉄構造２２５２は、複数の等しく離間された鋼鉄プレート２２５３を含むことができる。

円周の鋼鉄構造２２５２は、ＣＷＰ２２７０の上部部分２２５０に半径方向剛性を提供する。加えて、吊上金具２３２０は、埋設された鋼鉄構造２２５２に係留または別様に固定され、吊上金具とＣＷＰとの間に適切な引張強度を確保することができる。さらに、円周の鋼鉄構造２２５２は、係止システムにおいて使用されるＣＷＰボール筐体プレート２４３０のための取着点を提供する。

本明細書に説明される海上構造、冷水パイプ、および冷水パイプ吊上ならびに接続システムは、ＯＴＥＣシステム内で使用されることができる。ＯＴＥＣ熱機関を含む、ＯＴＥＣシステムは、米国特許出願第１３／０１１，６１９号（代理人事件番号２５６６７−０００５００１）に説明され、本明細書に全体として組み込まれる。

本発明の冷水パイプおよび接続システムは、ＯＴＥＣ以外の他の産業プロセスにおいても使用されることができることを理解されるであろう。

本明細書で記述される全ての参考文献は、それらの全体で参照することにより組み込まれる。

他の実施形態も、以下の請求項の範囲内である。

Claims (10)

1. 海洋熱エネルギー変換（ＯＴＥＣ）システムとの使用のための海上構造であって、
   下側部分を有する水中スパーを備え、前記下側部分は、
   円筒形部分と、前記円筒形部分の上のドーム状終端とを備えている冷水取込口であって、前記冷水取込口は、冷水パイプと流体連通している、冷水取込口と、
   上部デッキと底部デッキとにより画定される乾燥機械空間であって、前記乾燥機械空間は、１つ以上の冷水供給ポンプと、１つ以上の冷水パイプ吊上および保持ウインチとを備えており、前記ウインチは、前記冷水パイプに接続された吊上ケーブルを有する、乾燥機械空間と
   を備え、
   前記冷水取込口は、前記乾燥機械空間の中心空間を占有し、前記円筒形部分は、前記底部デッキに取り付けられており、前記ドーム状終端は、前記乾燥機械空間内に配置されている、海上構造。
2. 前記冷水取込口は、前記機械空間の総デッキ面積の少なくとも１０％のデッキ面積を有する、請求項１に記載の海上構造。
3. 前記乾燥機械空間に含まれる前記１つ以上の冷水供給ポンプは、前記冷水取込口と流体連通し、かつ冷水を１つ以上のＯＴＥＣ凝縮器に供給する冷水分配プレナムと流体連通している、請求項１に記載の海上構造。
4. 前記吊上ケーブルは、専用錨鎖パイプを通して前記スパーの船体を貫通する、請求項１に記載の海上構造。
5. 前記冷水取込口の真下に位置する吊上金具筐体をさらに備え、前記吊上ケーブルは、前記冷水パイプの上部部分上の吊上金具に接続され、前記吊上金具は、前記吊上金具筐体内で係合し、密閉するように適合されている、請求項１に記載の海上構造。
6. 前記吊上金具筐体は、防水上部面密閉および１つ以上の防水円周密閉をさらに備えている、請求項５に記載の海上構造。
7. ボール係止システムをさらに備え、前記ボール係止システムは、
   前記冷水取込口の下方に配列されている２つ以上の係止区画であって、前記２つ以上の係止区画は、前記冷水パイプの上部部分が、前記２つ以上の係止区画間に着座することを可能にするように適合されている、２つ以上の係止区画と、
   作動モータおよびピストンであって、前記ピストンは、防水密閉を通過する、作動モータおよびピストンと、
   前記ピストンの内向き端におけるボール係止と
   を備えている、請求項１に記載の海上構造。
8. 前記ボール係止は、前記ピストンの起動に応じて、前記冷水パイプ上の嵌合表面と係合するように適合されている、請求項７に記載の海上構造。
9. 前記ボール係止は、前記冷水パイプの嵌合表面と可逆的に係合可能である、請求項７に記載の海上構造。
10. 前記２つ以上のボール係止は、前記冷水パイプ上の嵌合表面と係合し、前記海上構造に対する前記冷水パイプの垂直または側方移動を防止する、請求項７に記載の海上構造。

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