WO2015000366A1

WO2015000366A1 - 潮流发电机多功能搭载装置及其使用方法

Info

Publication number: WO2015000366A1
Application number: PCT/CN2014/080321
Authority: WO
Inventors: 张畅
Original assignee: Zhang Chang
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2015-01-08
Also published as: CA2917172C; CN103334869B; US20160152307A1; JP2016523340A; CN103334869A; CA2917172A1; US9809283B2; JP6122550B2

Abstract

一种潮流发电机多功能搭载装置及其使用方法，潮流发电多功能搭载装置包括：长主浮体；自长主浮体的中部向左右两侧水平延伸的搭载架，搭载架的端部用于搭载潮流发电机；长主浮体为两端封闭的中心浮控管（100），中心浮控管（100）两端设有系缆处，中心浮控管（100）的一端上方设有管进排气口（702），另一端下方设有管进排水口（704）；远程气管（700），其一端连管进排气口（702），另一端连接操控开关（707）；中心浮控管（100）通过正交节点构件与搭载架连接；自动定深增稳部件（400），其沿正交节点构件的垂向平分面，均衡地设在与正交节点构件有直接连接关系的刚性部件上。该装置具有高效浮沉控制功能和自动定深增稳功能。

Description

潮流发电机多功能搭载装置及其使用方法

本发明涉及海洋可再生能源发电技术领域，具体地，涉及一种潮流发电机的多功能搭载装置及其使用方法。本发明基于申请日为2013年07月01日、申请号为201310272525.6的中国发明专利申请，该申请的内容作为与本发明密切相关的参考文献引入本文。

目前，石油、煤炭等能源日益紧张，此类能源的具体应用对环境污染日益严重，许多国家已把开发洁净的可再生能源作为重要的能源战略。潮流能，作为海洋洁净的可再生能源，总储量丰富，而在某些沿岸特定海域，其更具有能量密度高，规律性强，稳定持续和完全可预测等特点，因此，这些海域的潮流能，其商业价值显著地优于海洋其他可再生能源。现在，潮流能发电的市场竞争力虽然还不强，但从技术层面看，只要能高水平地解决好潮流发电机技术、潮流发电机搭载技术以及潮流电能输配送技术，则其商业竞争力和前景必将十分光明。当下，上述三类技术虽已有不少的解决方案，但仍然存在诸多不足。现有潮流发电机搭载装置，从设置形式上分，大体可分为漂浮式搭载装置、桩基式搭载装置、座海底式搭载装置和半潜式搭载装置。

漂浮式搭载装置虽较易设置、维护，但却易被风浪破坏；座海底式搭载装置虽不易被风浪破坏，但却较难设置和维护；桩基式搭载装置虽容易维护，也不易被风浪破坏，但其自身建造和设置代价高昂；半潜式搭载装置，虽然能提高抗风浪能力，也较便于对潮流发电机的管理和维护，但其整体结构复杂，不但需对较多的部件进行独立操控，而且其带电的控制模块和执行模块亦易在海水长时间浸泡、冲击和各种海洋污附物的作用下产生故障。总之，从各国现有潮流发电技术的实践看，利用上述潮流发电机搭载装置，在恶劣的强流海域设置和维护潮流发电机的正常运行，仍是一项费用高昂而且风险较高的海洋工程。虽然，进一步提高潮流发电机叶轮的捕能效率，造出性能更佳的直驱式潮流发电机，开发出性价比更高的潮流能输电配送技术，都能不同程度地降低上述海洋工程的费用和风险，但性能欠佳的潮流发电机搭载装置仍会严重削弱上述技术进步的实施，令潮流发电的成本和风险始终居高不下。可见，或功能简单、或结构娇贵，或二者兼而有之的现有潮流发电机搭载装置难以满足大规模商业潮流发电的更高需求，因此，开发功能强大，结构简单，能持续安全地应用于高海况海域，并能方便搭载、设置、操控和维护大型潮流发电机的新型潮流发电机搭载装置，有重要商业价值。

本发明的主要目的是给出一种结构简单，能方便定深于高海况海域的任何深度，并具有可方便搭载、设置、操控和维护大型潮流发电机功能的潮流发电机多功能搭载装置；

本发明的又一目的是给出一种既可避免产生海面交通冲突和视觉污染，又可把潮流发电机设置在最佳发电深度的潮流发电机多功能搭载装置；

本发明的再一目的是给出一种在水下能帮助潮流发电机自动翻转对流的潮流发电机多功能搭载装置；

本发明的还一目的是给出一种在陆上或在海面上能使潮流发电机及其叶轮自动朝上翻转的潮流发电机多功能搭载装置；

本发明的另一主要目的是给出该潮流发电机多功能搭载装置的使用方法。

为实现上述主要目的，本发明提供的潮流发电多功能搭载装置包括：长主浮体；自长主浮体的中部向左右两侧水平延伸的搭载架，搭载架的端部用于搭载潮流发电机；长主浮体为两端封闭的中心浮控管，中心浮控管两端设有系缆处，中心浮控管的一端上方设有管进排气口，另一端下方设有管进排水口；一端连管进排气口，另一端连接操控开关的远程气管；中心浮控管通过正交节点构件与搭载架连接；自动定深增稳部件，沿正交节点构件的垂向平分面，均衡地设在与正交节点构件有直接连接关系的刚性部件上。

进一步的方案是中心浮控管内至少分隔出二个单向浮控舱，单向浮控舱设有舱进排气口和舱进排水口，舱进排气口设在单向浮控舱一端的上方，舱进排水口设在单向浮控舱另一端的下方，所有单向浮控舱均按单方向规则设置；设在中心浮控管最前端的舱进排水口为管进排水口，设在中心浮控管最后端的舱进排气口为管进排气口；中心浮控管内部还前后均衡地至少分隔出一个密封舱；连通导管，一端连接后一个单向浮控舱的舱进排水口，另一端连接相邻前一个单向浮控舱的舱进排气口。

单方向规则是指，如果首个单向浮控舱的进排气口设在后上方，进排水口设在前下方，则其他所有单向浮控舱的进排气口均在后上方，而进排水口均设在前下方，反之，亦然。这样，既可更好地操控本发明的浮沉，亦可较佳地降低对搭载架和自动定深增稳部件的浮力需求，可较大幅度地降低本发明的水流阻力。

更进一步的方案是自动定深增稳部件包括两端密封的定深增稳浮管，定深增稳浮管自中心浮控管与正交节点构件的正交处向上延伸；加强索，加强索一端连接定深增稳浮管的顶端，另一端与中心浮控管的端部相连。

这样，可以大大简化本发明的自动定深增稳结构，既可降低制造和运输成本，又可方便操控维护。此方案以海面为定深起点，在来流速度较小时，本发明及其所搭载的潮流发电机会自动上浮接近海面，但在来流速度最大时，则会自动潜得更深。

再进一步的方案是滑动浮体，可沿定深增稳浮管上下滑动；顶架，设在定深增稳浮管的顶部，用于限制滑动浮体的行程。

这里，滑动浮体可以是机械强度较高的密封壳体，也可以是由强度较高的轻质材料所制成的实心浮体。这样，不但可增加本发明及所搭载的潮流发电机在工作时的稳定性，方便操控维护，而且以海面为定深起点，还可以把本发明及其所搭载的潮流发电机准确地自动定深在流速最高的表层海流中。

另一再进一步的方案是定深增稳浮管的顶端与上定深索的一端连接，上定深索的另一端连有定深浮体，定深浮体用于提供防止潮流发电机触底的浮力。

这里，定深浮体可以是单一的浮体，也可以是一串浮体的组合。这样，以海面为定深起点，就可以把本发明及其所搭载的潮流发电机准确地自动定深在一个较深和较佳的工作深度。

另一进一步的方案是中心浮控管两端下方设有系索处；自动定深增稳部件包括二条等长的下定深索和一个定深配重，下定深索的一端连接系索处，另一端连接定深配重，连接后的二条下定深索成V字型。

这样，不但能简化本发明的自动定深增稳结构，大幅提高本发明的纵稳性，而且以海底为定深起点，还可把本发明及所搭载的潮流发电机准确地自动定深于最佳工作深度，此外，其突出的好处还包括：不但可避免海面风浪等负面因素的影响，而且还可避免因潮流发电而产生海面交通冲突和视觉污染。

还有一再进一步的方案是正交节点构件包括外部加强管，强化连通管，连通轴，限位环和轴法兰；外部加强管固接于中心浮控管外；强化连通管水平正交穿过并固接于外部加强管和中心浮控管；连通轴从强化连通管内穿过，两端各设一个限位环和轴法兰；连通轴可相对强化连通管转动。

这样，本发明就可以非常方便地搭载具有自动翻转对流功能的单转向潮流发电机。

更进一步的方案是对流助翻臂，固定在正交节点构件的可转动部分上或搭载架上，并沿径向延伸；顶滑件，设在顶架的左右两端；系索部件，设在滑动浮体的外部；助翻绳索，一端连接对流助翻臂，另一端穿过顶滑件与同侧的系索部件相连。

这里，顶滑件可以是滑轮，也可以是表面光滑并具有自润滑性质的组件。这样，本发明不但能搭载单转向潮流发电机、而且还能帮助其自动对流发电；更特别的是，如从远程操控点给远程气管加压缩空气，在可变浮力逐浙增大，中心浮控管不断上浮水面的过程中，借助滑动浮体、助翻绳索和对流助翻臂，还会使搭载架产生一个很大的向上转动力矩，令本发明所搭载的潮流发电机最终自动转至发电机机舱直立、叶轮朝上露出海面的正浮初始状态。当叶轮水平露出海面后，潮流发电机即会自动停车。这种能方便廉价地让潮流发电机及其叶轮自动露于水面以上并实现自动停车的创新结构功能，可大幅降低潮流发电机的搭载成本、运输成本、操控成本和维护成本。

为实现本发明的另一主要目的，本发明提供的潮流发电机多功能搭载装置的使用方法包括如下步骤：

制备潮流发电机多功能搭载装置；

依潮流涨落方向，至少设置二个间距大于4倍海深的系泊锚，把从前后二个系泊锚引出的二条系泊缆相向等长地汇聚于海面，用浮子做好标识；

在有下水工程设备的船上或陆上，按潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机各自的正浮初始状态将潮流发电机搭载在搭载架的端部；

利用下水工程设备，把已搭载好潮流发电机的潮流发电机多功能搭载装置按正浮态移至水中；

把潮流发电机多功能搭载装置拖至已设好系泊锚和系泊缆的目标发电海域，用二条系泊缆分别绑牢中心浮控管两端的系缆处，并连好所有电缆；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，在远程操控点，打开操控开关，给远程气管加负气压，令中心浮控管逐渐进满海水，当到达固定净浮力能完全抵消潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机所受到的所有下沉力的深度时，潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机将停止下潜，并自动完成定深设置；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，于远程操控点，给远程气管加入压缩空气，逐浙排干中心浮控管中的所有海水，潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机最后将会正浮于海面上。

为实现本发明的另一主要目的，本发明还提供潮流发电机多功能搭载装置的另一使用方法，包括如下步骤：

制备潮流发电机多功能搭载装置；

在有下水工程设备的船上或陆上，按潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机各自的正浮初始状态进行总装，用临时绳索将定深配重系牢在中心浮控管的中部下方。

把潮流发电机多功能搭载装置拖至已设好系泊锚和系泊缆的目标发电海域，用二条系泊缆分别绑牢中心浮控管两端的系缆处，解开系在定深配重上的临时绳索，让其自然下沉，连好所有电缆；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，于远程操控点，打开操控开关，给远程气管加负气压，当中心浮控管进满海水后，定深配重会沉至海底，而潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机最终会自动悬停在预定深度；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，于远程操控点，给远程气管加入压缩空气，逐浙排干中心浮控管中的所有海水，潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机，最终将会以正浮态浮于海面上。

由以上使用方法可见，不管目标发电海域是深、是浅，海底和海面的海况是好、是坏，利用本发明的使用方法，均可容易按用户的个性化需求，以较低廉的成本方便地实现搭载、设置、操控和维护大型潮流发电机的工作目标。

以上方案中的远程操控点，是指所有方便对本发明进行操控的地方的总称。正交节点构件的作用是方便搭载架与中心浮控管的连接，可为与中心浮控管两侧成水平正交固定连接的一对法兰，亦可为与中心浮控管中部两侧成水平正交固定连接的一对短管，还可为水平垂直穿过中心浮控管的连通轴承，特殊情况下，如搭载架与中心浮控管为直接焊接或粘接，则该直接焊接或粘接接口可视为一种特殊的正交节点构件；均衡包括前后均衡和左右均衡，前后均衡是指以中心浮控管的垂直中平面为对称平分面，前后对称和大至对称的意思；左右均衡是指以经过正交节点构件几何中心点的XZ平面为对称平分面，左右对称和大至对称的意思。搭载架，可为密封的搭载浮管，也可为普通桁架或外形呈流线型的管材或桁架，搭载架外端所搭载的潮流发电机应为大小和功率相同且互为对旋的潮流发电机。自动定深增稳部件的作用是给本发明自动定深和增加本发明的抗翻倒稳定性；正交节点构件的垂向平分面，即是原点位于正交节点构件几何中心点的XZ平面和YZ平面（见图1）。与正交节点构件有直接连接关系的刚性部件，包括正交节点构件自身、中心浮控管和搭载架；因此，自动定深增稳部件可沿XZ平面前后均衡和左右均衡地设在中心浮控管的上方或者下方，也可沿YZ平面左右均衡和前后均衡地设在正交节点构件以及搭载浮管的上方或下方，可见，自动定深增稳部件有二类：一类连接在中心浮控管、正交节点构件和搭载架的上方，主要以海面为定深起点进行定深，可为浮管，浮架，亦可为浮管或支架和与连接在它们顶部的上定深索和定深浮体的组合，还可为浮管和套接在浮管外的滑动浮体的组合等，另一类连接在中心浮控管、正交节点构件和搭载架的下方，主要以海底为定深起点进行定深，可为沉管，支架，连有下定深索的定深配重，亦可为沉管、支架和与连接在它们底部的下定深索和定深配重的组合等；这二类自动定深增稳部件可以混用，即设在中心浮控管等部件上方的自动定深增稳部件主要用来增稳，而设在中心浮控管等部件下方的自动定深增稳部件主要用来定深，或设在中心浮控管等部件上方的自动定深增稳部件主要用来定深，而设在中心浮控管等部件下方的自动定深增稳部件主要用来增稳；另外，必须特别强调的是，如正交节点构件与中心浮控管为动连接，则正交节点构件可转动部分和可转动的搭载架都不能设置自动定深增稳部件；有关此类部件的各类使用情况详见具体实施方式部分。可变浮力来源于中心浮控管，当中心浮控管内的海水被完全排干后，可变浮力最大，当中心浮控管被海水完全充满后，可变浮力为零。在水中，固定净浮力等于可变浮力为零时，本发明及其所搭载的潮流发电机的总排水重量减去本发明及其所搭载的潮流发电机的总自重。

本发明拥有如下优点：1、能把潮流发电的复杂海下工程方便地转换为较为简单的海面工程和陆地工程，可最大限度地免用大型作业船舶和潜水作业；2、能把潮流发电机方便地定深于高海况海域的任何深度，可令潮流发电机免受恶劣海况，特别是免受海面恶劣海况的不利影响；3、特别适合搭载、设置、操控和维护大型潮流发电机，能明显地提高潮流能资源的开发利用率和降低发电成本。

图1是本发明第一实施例搭载潮流发电机后处于正浮初始状态的立体图；

图2是图1的A局部放大图；

图3是反映图1中的中心浮控管100纵剖面的简化图；

图4是图3的B局部放大图；

图5是本发明第二实施例搭载潮流发电机后的立体图；

图6是图5的C局部放大图；

图7是滑动浮体500的立体图；

图8是本发明第三实施例搭载潮流发电机后的立体图；

图9是本发明第四实施例搭载潮流发电机后的立体图；

图10是本发明第五实施例搭载潮流发电机后处于正浮初始状态的立体图；

图11是图10的D局部放大图；

图12是图10中的中心浮控管100纵剖面图的简化图；

图13是图12的E局部放大图；

图14是本发明第五实施例搭载潮流发电机后处于正浮无流浮态的立体图；

图15是图14的F局部放大图；

图16是本发明第五实施例搭载潮流发电机后处于正浮对流浮态的立体图；

图17是本发明第六实施例搭载潮流发电机后处于正浮初始状态的立体图；

图18是图17的G局部放大图；

图19是图18的纵剖面结构示意图；

图20是本发明搭载潮流发电机后以海面为定深起点浮于海面的示意图；

图21是本发明搭载潮流发电机后以海面为定深起点并已完成定深设置的浮沉式定深示意图；

图22是本发明搭载潮流发电机后以海面为定深起点并已完成定深设置的半潜式定深示意图；

图23是本发明搭载潮流发电机后以海面为定深起点并已完成定深设置的吊挂式定深示意图；

图24是本发明搭载潮流发电机后以海底为定深起点浮于海面的示意图；

图25是本发明搭载潮流发电机后以海底为定深起点并已完成定深设置的全潜式定深示意图。

首先，需特别说明的是，本发明虽为潮流发电机多功能搭载装置，但由于和被搭载的潮流发电机关系密切，因此，为更加清晰明了，以下大都选择搭载了潮流发电机后的本发明进行说明。另外，说明书全部附图中的坐标系指向均与图1相同，因此，以下对各图的说明中，涉及的方向定义均应参照图1中的坐标系。

潮流发电机多功能搭载装置第一实施例

参见图1、图2，图1是第一实施例搭载潮流发电机后处于正浮初始状态的立体图，中心浮控管100的两端由前管套101和后管套102分别封闭，前管套101和后管套102的下方分别设有系缆孔104和系索孔105，前管套101和后管套102的上方均设有加强索孔106，前管套101的前下方设有管进排水口704，后管套102的后上方设有进管排气口702，管进排气口702与远程气管700连通。中心浮控管100中部的左右两边各固接一个正交侧法兰210，上方固接一个正交上法兰211，二个正交侧法兰210分别与二条搭载浮管300的内法兰302连接，正交上法兰211与定深增稳浮管400的管底法兰406相连；位于正交上法兰前的舱进排气口705和位于正交上法兰后的舱进排水口706由联通导管701连通；搭载浮管300的外法兰301连机舱法兰800，机舱法兰800、机舱801和叶轮802共同组成潮流发电机；定深增稳浮管400的顶部设有顶盖401，顶盖401上有顶盖孔402，加强索407一端连顶盖孔402，另一端连加强索孔106。

参见图3、图4，图3是中心浮控管100纵剖面图的简化图，中心浮控管100的内壁113被两块分隔板112分隔成一个密封舱110，密封舱110前后均为单向浮控舱111，位于后面的单向浮控舱111的舱进排水口706通过一条内进排水管703开口于中心浮控管100的上方，位于正交上法兰前的舱进排气口705和位于正交上法兰后的舱进排水口706由联通导管701连通。

在本实施例中，正交节点构件是一对正交侧法兰210，自动定深增稳部件是定深增稳浮管400，二条加强索407以及起连接作用的正交上法兰211、管底法兰406、顶盖孔402和加强索孔106的主要作用是进一步增强和完善定深增稳浮管400的结构功能。本实施例对稳性的需求可通过增加其稳心高或降低其重心高来予以满足。可变浮力主要取决于中心浮控管100的材质、粗细和长短，固定净浮力可由密封舱110的容积大小来调节，如果搭载浮管300和定深增稳浮管400的总净浮力能满足本实施例及其所搭载的潮流发电机所要求的固定净浮力，则密封舱110的容积可为零，即中心浮控管100内的二个单向浮控舱111可设计为一个单向浮控舱。另外，通过调节自动定深增稳浮管400的长度和固定净浮力的大小，在可变浮力为零时，可使所搭载的潮流发电机潜入水中。

本实施例还可以有众多变化，如正交节点构件可为连接在中心浮控管100中部的一对短管，搭载浮管300可以套接固定在该短管上。正交节点构件还可以是水平垂直穿过中心浮控管100中部的连通轴承等。如正交节点构件与中心浮控管100之间为固定连接，则搭载浮管300的外法兰301最好搭载具有双转向发电功能的潮流发电机，如正交节点构件与中心浮控管100为活动连接，则搭载浮管300的外法兰301可以搭载具有自动翻转对流功能的单转向潮流发电机。搭载浮管300只是搭载架中的一种，如要进一步减少搭载浮管300的水阻力，可选用普通桁架或外形呈流线型的管材。自动定深增稳部件的结构和设置方式较灵活，但从方便组装、运输和维护方面考虑，自动定深增稳部件应优先设置于中心浮控管100的上方，确需设置于中心浮控管100下方时，可优先选用下定深索603和定深配重602（见图9）。本发明所有刚性部件均可选耐海水浸泡的优质高强玻璃钢或经防海水腐蚀处理的结构钢等材料制造。

潮流发电机多功能搭载装置第二实施例

参见图5至图7，以下仅对本例与第一实施例的区别处加以说明，在定深增稳浮管400顶部设有顶架403，顶架403左右两侧设有顶架孔405，此外，在定深增稳浮管400外还设有一个浮力较大的滑动浮体500，滑动浮体500为一个密封壳体，其中部设有滑动通孔501，二侧设有系索部件502，滑动浮体500通过滑动通孔501可以沿定深增稳浮管400上下滑动。当滑动浮体500浮于顶架403下方时，借助顶架孔405和系索部件502，用绳索把滑动浮体500固定在顶架403上可增加本例的工作稳定性，当需上浮对本实施例进行维护时，要先解开此绳索。滑动浮体500如果容积较大，可在其内部按需设置加强筋板，在顶部还可设置可启闭的密封门和换气管，这样，滑动浮体500内将可用来放置各种设备甚至住人。借助系泊缆911，本例就可以半潜方式把潮流发电机完美地定深于海面920以下流速最高的表层潮流中。

当滑动浮体500下滑至定深增稳浮管400的底部时，为本例的正浮初始状态。另外，滑动浮体500还可以进一步分隔成完全分开的上下两层空间，上层空间的设置与前述设置相同，但下层空间的顶部设有进排气口，底部设有进排水口，下层空间的进排气口连接一条操控气管，操控气管另一端开口于海面上。这样，在海面风浪不大时，通过操控气管，可令滑动浮体500下层空间完全充气，使本例可一直在半潜状态下工作，如遇强风台，则可通过操控气管，令滑动浮体500下层空间进满海水，使本例及其所搭载的潮流发电机因浮力减少而尽可能地潜入更深海中，以避免强台风造成的损坏。台风过后，通过操控气管充气，又可方便地让本发明恢复到半潜工作状态。当然，滑动浮体500如不进行分层设置，还可以把定深增稳浮管400按滑动浮体500下层空间那样进行设置，或把分隔成多舱段的密封舱110的中段按滑动浮体500下层空间那样进行设置，也能起到像分隔滑动浮体500后，遇到台风时一样的应用效果。还有，如需滑动浮体500内部更方便放置各种仪器和更方便住人，可在中心浮控管100上方前后均衡地设置二条定深增稳浮管，二条定深增稳浮管顶部之间设一顶加强索或设一个刚性连接架，而滑动浮体500前后侧面则设置可以活动方式套接于定深增稳浮管外的滑环来替代滑动通孔501。当然，滑动浮体500亦可设置成流线型，这样可减少水流阻力。

潮流发电机多功能搭载装置第三实施例

参见图8，以下仅对本例与第一实施例的区别处加以说明，在定深增稳浮管400顶部连接有上定深索601和定深浮体600。本例中，当海面920风浪较大，借助于定深浮体600和系泊缆911，可把潮流发电机准确地定深在风浪较小的较深海层中。如其顶部连有上定深索601和定深浮体600，即为本例的正浮初始状态。

潮流发电机多功能搭载装置第四实施例

参见图9。以下仅对本例与第一实施例的区别处加以说明，在中心浮控管100的两端下方连有下定深索603，二条等长下定深索603的另一端连定深配重602并成V字型。当定深配重602沉至海底时，潮流发电机将会被准确地定深于预定深度。借助系泊缆911系泊，可免受海面920的风浪影响，可避免引发海面920交通冲突，亦可避免引发海面920视觉污染。图9是本例在连有下定深索603和定深配重602时的正浮初始状态。

潮流发电机多功能搭载装置第五实施例

参见图10、图11，正交节点构件与中心浮控管100中部成水平正交动连接，搭载浮管300的内法兰302连正交节点构件，滑动浮体500在自身重力作用下，停靠在定深增稳浮管400底部，定深增稳浮管400顶部设有顶架403，顶架403左右两端设有顶架孔405和顶滑件404，对流助翻臂227连接在正交节点构件的外端，与叶轮802都位于搭载浮管300的上侧；正交节点构件转轴、对流助翻臂227、搭载浮管300以及潮流发电机固接在一起后，可相对中心浮控管100绕Y轴转动。助翻绳索503一端连对流助翻臂227中上部，另一端穿过同侧顶滑件404与滑动浮体500同侧的系索部件502相连，在陆地上或未下潜时，由于滑动浮体500自身较重，如在系索部件502处收紧助翻绳索503时，将迫使对流助翻臂227、搭载浮管300以及潮流发电机一起绕Y轴转动，使对流助翻臂227和叶轮802处于最终垂直朝上的状态如图10。

参见图12、图13，中心浮控管100的内壁113如图所示，中心浮控管100中部被两块分隔板112前后均衡地分隔成一个密封舱110，强化连通管221水平垂直穿过密封舱110，连通轴222从强化连通管221内穿过，密封舱110前后均为单向浮控舱111，位于后面的单向浮控舱111的舱进排水口706是一条内进排水管703位于中心浮控管100的上方的开口，位于正交上法兰前的舱进排气口705和位于正交上法兰后的舱进排水口706由联通导管701连通。

参见图14、图15，由连通轴222、对流助翻臂227、搭载浮管300和潮流发电机四者固接而成一个可转动集成部件，完全处于水下时，该可转动集成部件的重力和浮力形成了一个迫使其转动至图14示状态的翻转力矩，当对流助翻臂227的长度方向与海面920平行时，该翻转力矩最大；处于图14示状态时，该翻转力矩为零。

图15清晰地显示了一种正交节点构件的细节结构，亦清晰地显示了与中心浮控管100中部相接的其他部件结构。由固接在中心浮控管100中部的外部加强管220，穿过并紧密固接于外部加强管220和中心浮控管100的强化连通管221，穿过强化连通管221的连通轴222，设在连通轴222两端的限位环223和轴法兰224共同构成了该正交节点构件，即连通轴承。在轴法兰224侧边设有轴臂法兰225，对流助翻臂227通过臂法兰226与轴臂法兰225相连；在外部加强管220上方设有正交上法兰211，定深增稳浮管400通过管底法兰406连接在正交上法兰211上，连通导管701连通正交上法兰211前后的舱进排气口705和舱进排水口，处于松驰状态的助翻绳索503。减小连通轴222与强化连通管221之间的摩擦力，有利潮流发电机自动对流，因此，更优的是在连通轴222与强化连通管221之间增设耐磨的自润滑套环或套管，或者在搭载浮管300和连通轴222左右均衡地设置多个舱段来调节浮力，通过减少连通轴222与强化连通管221之间的正压力来减少它们之间的摩擦阻力。

参见图16，上述可转动集成部件虽然有翻转力矩，但该翻转力矩不大，当有涨退潮流时，系泊缆911会被拉紧，对流助翻臂227及所搭载的潮流发电机叶轮802会在强大潮流作用下产生强大的来流转矩，该来流转矩由于远大于翻转力矩，因此它能容易地克服翻转力矩，并强制潮流发电机对流发电。当潮流发电机开始对流发电后，就相应地处于正浮对流浮态，此时，滑动浮体500仍会因浮力作用而紧贴顶架403下方，对流助翻臂227则会被强大的来流转矩强制转至图16示的状态。当再次出现平潮时，翻转力矩又会使对流助翻臂227和所搭载的潮流发电机恢复至正浮无流浮态，但当再有新的来流时，潮流发电机又会被新的来流转矩强制对流发电。因此，随着潮起涨落，潮流发电机会循环往复地不断自动翻转对流发电。

另外，必须强调的是，从图10、图14、和图16可见，上浮至海面后，由滑动浮体500重力通过助翻绳索503所产生的转动力矩，必须大于可转动集成部件自身重力产生的转动力矩；定深增稳浮管400、助翻绳索503和对流助翻臂227的长度取值亦必须同时满足：1、当滑动浮体500停靠在定深增稳浮管400的底部，而对流助翻臂227垂直朝上时，助翻绳索503可被收紧；2、当滑动浮体500上浮停在顶架403下方时，助翻绳索503不能限制对流助翻臂227的正常对流转动。只有这样，上述结构的对流助翻功能才能实现。

潮流发电机多功能搭载装置第六实施例

参见图17至图19。本例是把两个第一实施例用一对主连接法兰103连接后而成，并同时优化复合成一台更优的潮流发电机多功能搭载装置。经优化复合的本例，保留前一结构单元前管套101下方的管进排水口704，令后一结构单元后管套102上方的管进排气口702连远程气管700，主连接法兰103前上方设有舱进排气口705，后下方设置有舱进排水口706，通过一条内进排水管703开口于主连接法兰103的后上方，用连通导管701连通主连接法兰103前后的舱进排气口705和舱进排水口706。前后二个结构单元共用设在顶盖孔402之间的一条加强索407。本例还有其他变化的实施办法，如主连接构件还可以是一个轴剖面呈H型的套管。这样，本例将能同时搭载二组四台潮流发电机，能更有效地降低单台潮流发电机的资源配置，能使平均发电配送成本更低、操控更加稳定。

其他的潮流发电机多功能搭载装置实施例

第七至第十实施例与第六实施例的优化复合策略相似，只是第六实施例是对第一实施例进行优化复合，而第七实施例则是对第二实施例进行优化复合，以此类推，直至第十实施例。在第七至第十实施例中，如果存在二个定深浮体，则更优的做法是：用一个大一倍的定深浮体来代替原来二个较小的定深浮体，同时把二条上定深索系于该定深浮体上。如果存在四条下定深索和二个定深配重，则更优的做法是：用二条更粗的下定深索和一个重一倍的定深配重来代替之，二条更粗的下定深索可系于中心浮控管100二端下方的系索处，亦可借助正交侧法兰210系于中心浮控管100下方。

这里，主连接构件可以是一对法兰，也可以是一个轴剖面呈H型的套管。这样，本发明将不但能更有效地降低单台潮流发电机的资源配置，而且更可令其平均发电配送成本更低、操控更加稳定。原因是，一、实验表明，潮流发电机叶轮的捕能效率一般不超过来流能量的50％，因此，在潮流速度较高的特定海域中，被首次利用后的来流仍有较高能量，而更特别的是，该来流在此后的较短流程里，又能很快从周围的来流中获得能量保充，并最终与其周围的来流能量基本持平；二、不管规模大小，在恶劣海洋环境的输电配送基础成本都很高，因此，大规模集中发电并集成配送具有特别明显的规模成本优势。

鉴于潮流发电机的初始发电电压一般不高且不稳定，同时更因其距海上或陆上的规模化电能处理中心往往较远，因此，潮流发电机所发出的电能往往需要升压变压器升压后才可进行远距离输送。参考上述各实施例，升压变压器可设置于滑动浮体500内部，亦可在中心浮控管100的下方，前后均衡地设置若干升压变压器的搭载接口法兰，然后在总装阶段，把具有相应接口法兰的升压变压器直接安装上去即可，当然，还可通过设有相应接口的搭载框来间接搭载升压变压器。

以下对潮流发电机多功能搭载装置的工作原理作详细说明。

参见图20，来流900如图20中箭头方向所示，潮流发电机多功能搭载装置浮于海面920上，在其前后设有二个间距大于4倍海深的系泊锚910，系泊锚锚固在海底921，从系泊锚910引出的二条等长系泊缆911分别系牢潮流发电机多功能搭载装置的前后两端，从潮流发电机多功能搭载装置后端上方进排气口接出的远程气管700沿系泊缆911引至远程操控点922并连接操控开关707。按需沿海底921和系泊缆911设置好所有水下电缆。

图21是潮流发电机多功能搭载装置以海面为定深起点并已完成定深设置的浮沉式定深示意图。如果海面920长期风浪较大，且海水较深，可采用这种以海面为定深起点的浮沉式定深。操控方法是：在平潮或来流900期间，在远程操控点922，打开操控开关707，给远程气管700加负气压，当有海水从操控开关707端流出时，即自动完成定深设置；反之，如要上浮已定深在水下预定深度的潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机，则只需给远程气管700加正气压，直至它们完全上浮海面920。此种定深方式的好处是灵活、适应性强，不足之处是定深宽泛，定深海层较厚。

图22是潮流发电机多功能搭载装置以海面为定深起点并已完成定深设置的半潜式定深示意图。如果海面920风浪不大，或者海水较浅，可采用这种以海面为定深起点的半潜式定深。其操控方法和以海面为定深起点的浮沉式定深操控方法完全相同。此种定深方式的好处是，可把潮流发电机精确地定深在流速最高的表层海水中，不足之处是，当海面920有狂风恶浪时，对设备会有一定的负面影响。

图23是潮流发电机多功能搭载装置以海面为定深起点并已完成定深设置的吊挂式定深示意图。如果海面920长期风浪较大，海水又很深，就可采用这种以海面为定深起点的吊挂式定深。其操控方法和以海面为定深起点的浮沉式定深操控方法完全相同。此种定深方式的好处是，定深准确，受海面风浪影响较小，不足之处是，定深浮体600和上定深索601会给操控和维护造成不便。

图24是潮流发电机多功能搭载装置以海底为定深起点浮于海面的示意图。以海底为定深起点，必须在潮流发电机多功能搭载装置下方设置自动定深部件，在潮流发电机多功能搭载装置下方设置定深配重602和V 字型的等长下定深索603是优化选择，如包括定深配重602的重量，潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机在水中的固定净浮力为负值，如不包括定深配重602的重量，则潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机在水中的固定净浮力应略小于定深配重602的净下沉力，显然，固定净浮力应满足在任何情况下不能让潮流发电机触底。依此做法，定深配重602的净下沉力越大，其对海层定深的精度就越高。

图25是潮流发电机多功能搭载装置以海底为定深起点并已完成定深设置的全潜式定深示意图。如果目标发电海域较深，但又不太深，就可以采用这种以海底为定深起点的全潜式定深。其操控方法和以海面为定深起点的浮沉式定深操控方法完全相同。当潮流发电机多功能搭载装置以全潜式定深于预定深度后，不管是平潮期，还是涨退潮期，也不管海面是否有狂风恶浪，所有这些对潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机的负面影响都很小，原因是：一、较深海层的波浪远小于海面波浪；二、海面波浪的极端破坏力无法直接作用于潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机；三、当有涨退潮流时，在来流冲击下，潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机均会受到一个较大的下沉力，虽然在此下沉力的作用下，下定深索603的张力会大大变小甚至为零，但潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机的固定净浮力却能全部抵消该下沉力，令潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机在已设定深度的海层中不会明显下降，当来流结束时，潮流发电机多功能搭载装置及其所搭载的潮流发电机所固设的固定净浮力又将完全由定深配重602来抵消，只是此时下定深索603的张力最大。可见，此种定深方式的好处最多，在极端海况下的安全性最高，不但不会受海面920负面因素的影响，而且不会在海面920造成视觉污染和影响海面920交通，不足之处是，在很深的目标发电海域进行定深，全潜式定深不是最优选择。

对于根据本发明潮流发电多功能搭载装置使用方法的实施例，已在发明内容部分及图20至图25中进行了详细说明。

以上各实施例，均是对潮流发电机多功能搭载装置及其使用方法的深入说明，决不是对本发明的限制，事实上，通过参考上述各实施例和依据本发明内容，业界普通技术人员可容易实现本发明所给出的其他众多受保护技术方案，因此，对本发明其他众多实施方案不再一一赘述。

本发明由中心浮控管、正交节点构件、搭载架和自动定深增稳部件四者所构成的核心受力部件主次搭配简单坚固，而通过设置和控制中心浮控管的可变浮力和自动定深增稳部件的浮沉力和长度，本发明更具有高效的浮沉控制功能和方便的自动定深增稳功能。

Claims

潮流发电机多功能搭载装置，包括

长主浮体；

搭载架，自所述长主浮体的中部向左右两侧水平延伸，端部用于搭载潮流发电机；

其特征在于：

所述长主浮体为两端封闭的中心浮控管，所述中心浮控管两端设有系缆处，所述中心浮控管的一端上方设有管进排气口，另一端下方设有管进排水口；

远程气管，一端连所述管进排气口，另一端连接操控开关；

正交节点构件，所述中心浮控管通过所述正交节点构件与所述搭载架连接；

自动定深增稳部件，沿所述正交节点构件的垂向平分面，均衡地设在与所述正交节点构件有直接连接关系的刚性部件上。
根据权利要求1所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

所述中心浮控管内至少分隔出二个单向浮控舱，所述单向浮控舱设有舱进排气口和舱进排水口，所述舱进排气口设在所述单向浮控舱一端的上方，所述舱进排水口设在所述单向浮控舱另一端的下方，所有所述单向浮控舱均按单方向规则设置；

设在所述中心浮控管最前端的所述舱进排水口为所述管进排水口，设在所述中心浮控管最后端的所述舱进排气口为所述管进排气口；

所述中心浮控管内部还前后均衡地至少分隔出一个密封舱；

连通导管，一端连接后一个所述单向浮控舱的所述舱进排水口，另一端连接相邻的前一个单向浮控舱的所述舱进排气口。
根据权利要求2所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

所述自动定深增稳部件包括两端密封的定深增稳浮管，所述定深增稳浮管自所述中心浮控管与所述正交节点构件的正交处向上延伸；

加强索，所述加强索一端连接所述定深增稳浮管的顶端，另一端与所述中心浮控管的端部相连。
根据权利要求3所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

滑动浮体，可沿所述定深增稳浮管上下滑动；

顶架，设在所述定深增稳浮管的顶部，用于限制所述滑动浮体的行程。
根据权利要求3所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

所述定深增稳浮管的顶端与上定深索的一端连接，所述上定深索的另一端连有定深浮体，所述定深浮体用于提供防止所述潮流发电机触底的浮力。
根据权利要求1所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

所述中心浮控管两端下方设有系索处；

所述自动定深增稳部件包括二条等长的下定深索和一个定深配重，所述下定深索的一端连接所述系索处，另一端连接所述定深配重，连接后的二条所述下定深索成V字型。
根据权利要求4所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

所述正交节点构件包括外部加强管，强化连通管，连通轴，限位环和轴法兰；

所述外部加强管固接于所述中心浮控管外；

所述强化连通管水平正交穿过并固接于所述外部加强管和所述中心浮控管；

所述连通轴从所述强化连通管内穿过，两端各设一个所述限位环和所述轴法兰；

所述连通轴可相对所述强化连通管转动。
根据权利要求7所述的潮流发电机多功能搭载装置，其特征在于：

对流助翻臂，固定在所述正交节点构件的可转动部分上或所述搭载架上，并沿径向延伸；

顶滑件，设在所述顶架的左右两端；

系索部件，设在所述滑动浮体的外部；

助翻绳索，一端连接所述对流助翻臂，另一端穿过所述顶滑件与同侧的所述系索部件相连。
潮流发电机多功能搭载装置的使用方法，包括

制备如权利要求1至5，7至8任一项所述的潮流发电机多功能搭载装置；

依潮流涨落方向，至少设置二个间距大于4倍海深的系泊锚，把从前后二个系泊锚引出的二条系泊缆相向等长地汇聚于海面，用浮子做好标识；

在有下水工程设备的船上或陆上，按潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机各自的正浮初始状态将潮流发电机搭载在搭载架的端部；

利用下水工程设备，把已搭载好潮流发电机的潮流发电机多功能搭载装置按正浮态移至水中；

把潮流发电机多功能搭载装置拖至已设好系泊锚和系泊缆的目标发电海域，用二条系泊缆分别绑牢中心浮控管两端的系缆处，并连好所有电缆；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，在远程操控点，打开操控开关，给远程气管加负气压，令中心浮控管逐渐进满海水，当到达固定净浮力能完全抵消潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机所受到的所有下沉力的深度时，潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机将停止下潜，并自动完成定深设置；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，于远程操控点，给远程气管加入压缩空气，逐浙排干中心浮控管中的所有海水，潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机最后将会正浮于海面上。
潮流发电机多功能搭载装置的使用方法，包括

制备如权利要求6所述的潮流发电机多功能搭载装置；

依潮流涨落方向，至少设置二个间距大于4倍海深的系泊锚，把从前后二个系泊锚引出的二条系泊缆相向等长地汇聚于海面，用浮子做好标识；

在有下水工程设备的船上或陆上，按潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机各自的正浮初始状态进行总装，用临时绳索将定深配重系牢在中心浮控管的中部下方；

利用下水工程设备，把已搭载好潮流发电机的潮流发电机多功能搭载装置按正浮态移至水中；

把潮流发电机多功能搭载装置拖至已设好系泊锚和系泊缆的目标发电海域，用二条系泊缆分别绑牢中心浮控管两端的系缆处，解开系在定深配重上的临时绳索，让其自然下沉，连好所有电缆；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，于远程操控点，打开操控开关，给远程气管加负气压，当中心浮控管进满海水后，定深配重会沉至海底，而潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机最终会自动悬停在预定深度；

在平潮期，或在潮流方向为从中心浮控管的前端指向后端的来流期间，于远程操控点，给远程气管加入压缩空气，逐浙排干中心浮控管中的所有海水，潮流发电机多功能搭载装置和所搭载的潮流发电机，最终将会以正浮态浮于海面上。