TWI648200B - 可回收重力式錨塊裝置 - Google Patents

Abstract

一種可回收重力式錨塊裝置，配合一能灌入氣體的進氣管使用而引入或排出海水以改變浮沉狀態，包含一界定出一容置空間的錨碇基座、一設置於該容置空間的壓載單元，以及一氣管單元。該氣管單元包括一穿設於該壓載單元且與該容置空間連通的主幹氣管，以及一穿入該壓載單元且與該主幹氣管連通的支幹氣管，該主幹氣管與該支幹氣管讓該進氣管穿伸於內並使該進氣管一端與該容置空間連通，海水可由該支幹氣管經該主幹氣管注入該容置空間使該錨碇基座沉降，氣體可由該進氣管進入至該容置空間使該容置空間的海水通過該氣管單元排出讓該錨碇基座浮起。

Description

可回收重力式錨塊裝置

本發明是有關於一種重力式錨塊裝置，特別是指一種可回收的重力式錨塊裝置。

隨著世界的能源需求不斷日益增長，加上全球化石能源資源的逐漸耗竭，先進國家開始陸續競相開發以海洋資源來發電之技術，例如離岸式風力發電浮台、洋流發電裝置、波浪發電裝置，以及海洋溫差發電裝置等。然而，一般海洋資源發電之相關裝置，都需要錨碇在特定海域而不致於受海風、海浪或者是洋流吹離或者是漂離原址，目前現有用來固定在海床的錨碇物，主要有樁基、錨，以及重力式錨塊，其中以重力式錨塊最為常見使用。

由於重力式錨塊的材料主要是以混凝土或鐵塊所組成，透過其本身之重力來承載，浮式發電裝置的纜索強大拉力，藉此來確保發電裝置的穩定性，讓發電裝置設置於海床時不致於被海浪、洋流帶離原址。然而，目前重力式錨塊在設置於海床的施工過 程中，因為重量大，安裝時下沉太快，而無法精準地安裝於預定位置，不僅增加施工難度與施工周期，同時亦不利於人員的檢修流程，除此之外，也不容易進行後續之回收、除役程序，導致很多的重力式錨塊被棄置、沉積於海底。

因此，本發明之一目的，即在提供一種可回收重力式錨塊裝置，不僅能夠快速有效地進行安裝施工，同時具備回收以利後續使用或除役之便利性。

於是，本發明可回收重力式錨塊裝置，配合一能灌入氣體的進氣管使用，適用於在海中引入或排出海水以改變浮沉狀態，在一些實施態樣中，該可回收重力式錨塊裝置包含一錨碇基座、一壓載單元，及一氣管單元。該錨碇基座包括一底壁、一由該底壁之周緣向上延伸的圍壁，及一由該圍壁之頂緣延伸的頂壁，且該底壁、該圍壁及該頂壁相配合界定出一容置空間。該壓載單元設置於該容置空間且包括一設置於該錨碇基座的該底壁上的負重物。該氣管單元包括一穿設於該壓載單元的該負重物且與該容置空間相連通的主幹氣管，及一穿設於該錨碇基座的該圍壁並穿入該壓載單元的該負重物且與該主幹氣管相連通的支幹氣管，該主幹氣管及該支幹氣管適用於讓該進氣管穿伸於內並使該進氣管的一端與 該容置空間相連通，其中，海水可由該支幹氣管經過該主幹氣管而注入至該容置空間使該錨碇基座沉降，氣體可由該進氣管進入至該容置空間使容納於該容置空間的海水通過該主幹氣管再經由該支幹氣管排出而讓該錨碇基座浮起。

在一些實施態樣中，該主幹氣管具有一與該容置空間相連通的第一主幹端，及一位於該第一主幹端相反側的第二主幹端，該支幹氣管具有一與該第二主幹端相連通的第一支幹端，及一位於該第一支幹端相反側的第二支幹端，且該第二支幹端的位置高於該第一支幹端的位置。

在一些實施態樣中，該主幹氣管的該第二主幹端及該支幹氣管的該第一支幹端為弧形，以供該進氣管穿伸於內並使該進氣管的一端與該容置空間相連通。

在一些實施態樣中，還包含一設置於該錨碇基座的連接結構，該連接結構包括至少一固接於該錨碇基座的該頂壁的環孔件。

在一些實施態樣中，該錨碇基座的該頂壁貫穿形成一人員進出口，該人員進出口適用於提供人員進出於該容置空間。

在一些實施態樣中，該壓載單元還包括一覆蓋該負重物的隔離件。

在一些實施態樣中，該錨碇基座為不透水及不透氣的 結構體。

本發明至少具有以下之功效：藉由該能灌入氣體的進氣管之配合使用，在海中透過引入或排出海水的方式，來改變該可回收重力式錨塊裝置的浮沉狀態。一方面，海水可由該支幹氣管經過該主幹氣管而注入至該容置空間使該錨碇基座沉降；另一方面，氣體可由該進氣管進入至該容置空間使容納於該容置空間的海水通過該主幹氣管再經由該支幹氣管排出而讓該錨碇基座浮起，讓該可回收重力式錨塊裝置不僅能夠協助人員快速有效地進行安裝施工，同時具備可回收的操作便利性。

1‧‧‧錨碇基座

11‧‧‧底壁

12‧‧‧圍壁

13‧‧‧頂壁

14‧‧‧容置空間

15‧‧‧人員進出口

16‧‧‧人孔蓋

2‧‧‧壓載單元

21‧‧‧負重物

22‧‧‧隔離件

3‧‧‧氣管單元

31‧‧‧主幹氣管

311‧‧‧第一主幹端

312‧‧‧第二主幹端

32‧‧‧支幹氣管

321‧‧‧第一支幹端

322‧‧‧第二支幹端

4‧‧‧水下機器人

41‧‧‧水下機器人臍帶

5‧‧‧進氣系統

51‧‧‧氣體控制閥

6‧‧‧連接結構

61‧‧‧環孔件

62‧‧‧纜索

7‧‧‧海底

8‧‧‧工作船

81‧‧‧纜索控制樁

82‧‧‧水下機器人控制箱

9‧‧‧進氣管

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一前視示意圖，說明本發明可回收重力式錨塊裝置的一第一實施例位於一沉底位置；圖2是一前視示意圖，說明該第一實施例位於該沉底位置；圖3是一前視示意圖，說明該第一實施例位於一漂浮位置；及圖4是一前視示意圖，說明本發明可回收重力式錨塊裝置的一第二實施例位於該沉底位置。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖3，是本發明可回收重力式錨塊裝置的一第一實施例，該可回收重力式錨塊裝置配合一能灌入氣體的進氣管9使用，適用於在海中藉由一水下機器人4的輔助而引入或是排出海水，以改變該可回收重力式錨塊裝置的浮沉狀態，在本實施例中，該可回收重力式錨塊裝置包含一錨碇基座1、一壓載單元2、一氣管單元3、一進氣系統5，以及一連接結構6。

詳細來說，該錨碇基座1為不透水及不透氣的結構體，可由例如鋼或者鋼筋混凝土來建構而成，但本實施例並非用以限定本創作，該錨碇基座1包括一底壁11、一由該底壁11之周緣向上延伸的圍壁12，以及一由該圍壁12之頂緣水平延伸的頂壁13，且該底壁11、該圍壁12以及該頂壁13互相配合共同界定出一容置空間14。該頂壁13貫穿形成一人員進出口15，並設置一於該人員進出口15上方且配合該人員進出口15孔徑大小的人孔蓋16，以供遮蓋該人員進出口15，該人員進出口15適用於提供人員進出於該容置空間14。該壓載單元2設置於該容置空間14，包括一均勻地設置於該錨碇基座1的該底壁11上的負重物21。在本實施例中，該負重物21例如為砂石、混凝土、鐵塊或其他比重大的填充材料，用以確保 該可回收重力式錨塊裝置的平衡穩定性及重量。

該氣管單元3設置於該錨碇基座1，包括一穿設於該壓載單元2的該負重物21且與該錨碇基座1的該容置空間14互相連通的主幹氣管31，以及一穿設於該錨碇基座1的該圍壁12並穿入該壓載單元2的該負重物21且與該主幹氣管31互相連通的支幹氣管32，該主幹氣管31以及該支幹氣管32為不透水及不透氣的材質，且該主幹氣管31與該支幹氣管32適用於讓該進氣管9穿伸於內，並使該進氣管9的一端與該錨碇基座1的該容置空間14互相連通。進一步來說，該主幹氣管31具有一與該錨碇基座1的該容置空間14互相連通的第一主幹端311，以及一位於該第一主幹端311相反側的第二主幹端312，在本實施例中，該主幹氣管31係垂直延伸，因此該第一主幹端311位於該第二主幹端312上方。該支幹氣管32則具有一與該主幹氣管31的該第二主幹端312互相連通的第一支幹端321，以及一位於該第一支幹端321相反側的第二支幹端322，在本實施例中，該支幹氣管32係斜向延伸，且該第二支幹端322的高度係高於該第一支幹端321、該第一主幹端311以及該第二主幹端312，藉由如此的設置方式以確保海水能順利流出或流入該錨碇基座1的該容置空間14中。另一方面，由於該負重物21的高度略低於該第一主幹端311，其目的在於盡量減少不能排出的海水，以增加該容置空間14充氣空間。

該進氣系統5例如是一空氣壓縮機，設置於一具有一纜索控制樁81及一水下機器人控制箱82的工作船8上，並可拆卸地連接於該進氣管9，該進氣管9為一柔性高壓管，當該可回收重力式錨塊裝置已沉放在一海底7，要將其回收時，由遙控該連接於該工作船8上之該水下機器人控制箱82的水下機器人4的機器手臂，夾著該進氣管9的出口端，從該第二支幹端322插入該支幹氣管32，並進一步推進到該主幹氣管31，使該進氣管9到達充滿海水的該容置空間14，而如圖2所繪製的態樣。該進氣系統5用以提供氣體以經由該進氣管9至該錨碇基座1的該容置空間14。該進氣系統5包括一氣體控制閥51，該氣體控制閥51設置於該進氣系統5旁，並與該進氣管9連通，且該氣體控制閥51在該可回收重力式錨塊裝置上升過程中氣體膨脹時，適用於釋放氣體讓海水進入該錨碇基座1的該容置空間14，以保持浮力不致過大。該連接結構6設置於該錨碇基座1，包括四個分別固接於該錨碇基座1的該頂壁13與該圍壁12上的環孔件61，以及一連接於該環孔件61的纜索62，且該纜索62的另一端則連接於該工作船8上的該纜索控制樁81，該環孔件61的數量與設置方式不以上述為限。

具體而言，該可回收重力式錨塊裝置設置於該海底7，並透過該連接結構6的該纜索62與海面上的發電裝置或平台連結，使得海面上的發電裝置或平台可以穩固地錨碇於海域中。由於該錨 碇基座1為中空的結構體，當需要將該可回收重力式錨塊裝置沉降入該海底7時，先將該進氣管9插設至該氣管單元3，可如圖3所示從該第二支幹端322將海水灌入該容置空間14，使該可回收重力式錨塊裝置設置開始下沉，如此海水可由該支幹氣管32的該第二支幹端322經過該主幹氣管31而注入至該容置空間14，使得該錨碇基座1沉降，因此，該可回收重力式錨塊裝置得以坐底於該海底7。另一方面，當需要將該可回收重力式錨塊裝置回收時，可如圖2所示將該進氣管9依序地穿伸於該支幹氣管32以及該主幹氣管31，並使該進氣管9的出氣端與該錨碇基座1的該容置空間14互相連通，氣體由該進氣管9進入至該容置空間14，使容納於該錨碇基座1的該容置空間14的海水受到注入空氣的壓力推擠而從該主幹氣管31流出，再經由該支幹氣管32的該第二支幹端322排出，而讓該錨碇基座1浮起，因此，該可回收重力式錨塊裝置得以漂浮於海平面，再將該進氣管9從該可回收重力式錨塊裝置移出後，便呈現如圖3所繪製的狀態。

在本實施例中，該錨碇基座1的該底壁11與該海底7的接觸面，可依據該海底7的海床底質之特性作不同的設計，不拘限於平滑面、或者是粗糙面，也可以額外進行止滑的處理。例如當海床底質為泥沙，可使該錨碇基座1的該底壁11與該海底7的接觸面作凹凸不平的設計，如海床底質為岩石時，可使該錨碇基座1的該 底壁11與該海底7的接觸面加裝軟墊。另外，該壓載單元2的該負重物21於該錨碇基座1的該容置空間14的充填高度，約略為該錨碇基座1的該圍壁12的1/3左右，藉此讓該錨碇基座1的重心位置保持於浮心位置之下，該可回收重力式錨塊裝置在可承受的限度內能夠抵抗海流的搖晃，而不會偏向一方而導致該錨碇基座1呈現一傾斜狀態，用以確保該可回收重力式錨塊裝置的平衡穩定性，因此，海面上的發電裝置或平台可以穩固地聳立於標的海域中。特別要說明的是，設計、製造者當能依據實際使用需要作調整與組合，該錨碇基座1的設置方式不以本實施例之揭露內容為限。

進一步來說，為方便操作人員將該進氣管9插入且穿過該支幹氣管32以及該主幹氣管31，同時讓該進氣管9的一端穿設於該錨碇基座1的該容置空間14內，在本實施例中，該主幹氣管31的該第二主幹端312以及該支幹氣管32的該第一支幹端321為弧形的設計，並且該第二支幹端322呈喇叭狀，以供該進氣管9容易地穿伸於內並使該進氣管9的一端能與該容置空間14相連通。除此之外，該第二支幹端322的位置必須高於該第一支幹端321的位置，用以防止該可回收重力式錨塊裝置沉底於該海底7時，該支幹氣管32的開口處(亦即該第二支幹端322)被埋陷，特別要說明的是，設計、製造者當能依據實際使用需要作調整，該氣管單元3的設置方式不以本實施例之揭露內容為限，同樣可以達到該氣管單元3之 功效者，均視為本實施態樣的常規變化。

大致來說，該可回收重力式錨塊裝置於施工時，首先，在海岸上的船塢(圖中未繪製)內建造該錨碇基座1，待妥當完成裝置後，可由該人員進出口15以輸送帶、抽砂機或者是其他方式，將該負重物21填入至該錨碇基座1的該容置空間14。接著，透過施工船將該可回收重力式錨塊裝置拖曳至安裝標的海域，利用該纜索62將欲錨碇的發電裝置或平台連接固定，將該進氣管9插設至該氣管單元3，從該第二支幹端322將海水灌入該容置空間14，使該可回收重力式錨塊裝置設置開始下沉，最後，移除該進氣管9。特別要說明的是，為了將該錨碇基座1沉底時，使尚留在該容置空間14的空氣盡量排出，該進氣管9出口加一適當大小的浮力件(圖中未示出)，使該進氣管9出口保持在該容置空間14的內水面上。在安裝及收回過程中，需由該工作船8操作該纜索62帶住該錨碇基座1，以便控制其運動。

該進氣管9可在該可回收重力式錨塊裝置於下沉前臨時插入，當該可回收重力式錨塊裝置在沉降於該海底7的過程中，可藉由該進氣系統5輸送氣體至該進氣管9，透過氣體進入至該錨碇基座1的該容置空間14來增加該可回收重力式錨塊裝置的浮力，因水深加大空氣被壓縮使浮力變小，以控制該可回收重力式錨塊裝置的下沉速度，以及調整該可回收重力式錨塊裝置的錨碇定位點。若 該可回收重力式錨塊裝置欲進行回收、除役程序時，將該進氣管9插設至該氣管單元3，並透過該進氣系統5輸送氣體至該錨碇基座1的該容置空間14內，藉由氣體的灌入將原本容納於該錨碇基座1的該容置空間14內的海水排出，使得該可回收重力式錨塊裝置緩慢地朝海平面上升，當海水深度逐漸變小時，該錨碇基座1的該容置空間14內的壓力也隨著降低，多餘的氣體則會自然地由該支幹氣管32的開口處釋出，或該氣管單元3經該進氣管9調節該氣體控制閥51而釋出，並保持該可回收重力式錨塊裝置仍可繼續上浮，直到該可回收重力式錨塊裝置漂浮於海平面為止。

參閱圖4，是本發明的一第二實施例，該可回收重力式錨塊裝置的整體結構以及使用方式，大致與上述該第一實施例相同，該第二實施例與該第一實施例的主要不同之處在於本實施例中，該壓載單元2還包括一覆蓋於該負重物21上方的隔離件22，由於在本實施例中，該負重物21例如為砂石或其他比重大的粒狀物時，該隔離件22的設置可以防止該負重物21滾落至該主幹氣管31的開口處(亦即該第一主幹端311)，進而避免該氣管單元3的阻塞。

綜上所述，本發明可回收重力式錨塊裝置，藉由該能灌入氣體的進氣管9之配合使用，在海中透過引入或排出海水的方式，來改變該可回收重力式錨塊裝置的浮沉狀態。一方面，海水可 由該支幹氣管32經過該主幹氣管31而注入至該容置空間14使該錨碇基座1沉降；另一方面，氣體可由該進氣管9進入至該容置空間14使容納於該容置空間14的海水通過該主幹氣管31再經由該支幹氣管32排出而讓該錨碇基座1浮起，讓該可回收重力式錨塊裝置不僅能夠協助人員快速有效地進行安裝施工，同時具備可回收的操作便利性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (7)

1. 一種可回收重力式錨塊裝置，配合一能灌入氣體的進氣管使用，適用於在海中引入或排出海水以改變浮沉狀態，該可回收重力式錨塊裝置包含：一錨碇基座，包括一底壁、一由該底壁之周緣向上延伸的圍壁，及一由該圍壁之頂緣延伸的頂壁，且該底壁、該圍壁及該頂壁相配合界定出一容置空間；一壓載單元，設置於該容置空間且包括一設置於該錨碇基座的該底壁上的負重物；一氣管單元，包括一穿設於該壓載單元的該負重物且與該容置空間相連通的主幹氣管，及一穿設於該錨碇基座的該圍壁並穿入該壓載單元的該負重物且與該主幹氣管相連通的支幹氣管，該主幹氣管及該支幹氣管適用於讓該進氣管穿伸於內並使該進氣管的一端與該容置空間相連通；及一連接結構，設置於該錨碇基座；其中，海水可由該支幹氣管經過該主幹氣管而注入至該容置空間使該錨碇基座沉降，氣體可由該進氣管進入至該容置空間使容納於該容置空間的海水通過該主幹氣管再經由該支幹氣管排出而讓該錨碇基座浮起。
2. 如請求項1所述的可回收重力式錨塊裝置，其中，該主幹氣管具有一與該容置空間相連通的第一主幹端，及一位於該第一主幹端相反側的第二主幹端，該支幹氣管具有一與該第二主幹端相連通的第一支幹端，及一位於該第一支幹 端相反側的第二支幹端，且該第二支幹端的位置高於該第一支幹端的位置。
3. 如請求項2所述的可回收重力式錨塊裝置，該主幹氣管的該第二主幹端及該支幹氣管的該第一支幹端為弧形，以供該進氣管穿伸於內並使該進氣管的一端與該容置空間相連通。
4. 如請求項1所述的可回收重力式錨塊裝置，該連接結構包括至少一固接於該錨碇基座的該頂壁的環孔件，及一連接於該環孔件的纜索，且該纜索的另一端連接於一工作船。
5. 如請求項1所述的可回收重力式錨塊裝置，該錨碇基座的該頂壁貫穿形成一人員進出口，該人員進出口適用於提供人員進出於該容置空間。
6. 如請求項1所述的可回收重力式錨塊裝置，其中，該壓載單元還包括一覆蓋該負重物的隔離件。
7. 如請求項1所述的可回收重力式錨塊裝置，該錨碇基座為不透水及不透氣的結構體。