专利名称：水下发电机的支撑设备和部署方法
技术领域：
本发明大致涉及用于支撑水下发电机的支撑设备和用于部署水下发电机的设备和方法。
背景技术：
水下发电机通常包括将洋流和水流的能量转换为可用动力(通常为电力)的涡轮。这些水下发电机通常难以安装在有价值的位置上，部分是因为所述位置在任意水体表面下方的深处。此外，归因于所述有价值位置上的水流强而有力且实质上或通常不变地流动(即使水流流动的强度和水流流动方向可能随时改变)而遇到困难。由水流所产生的力很高，增大部署元件上的应力并且因此通常增大部署元件的重量。这可能阻碍水下发电机的部署和安装。用于支撑水下发电机的已知设备受限于其安装困难或复杂。一些设备是通过锚、浮动浮筒的复杂系统来固定的，且由缆绳悬挂在水层区中。其它设备被安装在被敲进海床的桩上。其它设备还涉及水下可调整平台的复杂系统。为了安装可给有用区域(诸如中等大小的沿海城镇)供电的系统，这些系统涉及巨大的开支。本发明人已开发出一种适于与水下发电机一起使用的新颖的部署设备和方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于支撑具有发电部分的水下发电机的支撑设备，所述支撑设备包括:支架，其适于支撑所述发电部分，所述支架包括稳定器，所述稳定器包括适于安装一个或多个压载巨块的一个或多个稳定基础元件；其中稳定基础元件包括定位总成，所述定位总成具有适于与压载巨块或每个压载巨块上的定位区域配合的定位区域使得支撑设备在使用时承重在海床上的所选位置。任选地，稳定基础元件或每个稳定基础元件上的定位区域包括用于与压载块上的配合承插部互相接合的插入部。任选地，插入部包括从和/或沿着稳定基础元件延伸的勒脚或脊部或键。任选地，勒脚或键或脊部沿着稳定基础元件径向和水平延伸使得压载块在安装在稳定基础元件上时安置在相应的径向和水平定向上。任选地，提供从键的侧部向下和向外倚靠的倾斜肩部使得其可支撑具有配合的向下倾斜下部的压载块的位置。任选地，定位总成包括止挡使得压载块可在安装在对应稳定基础元件上时抵着所述止挡定位。止挡可以是肩部；任选地，其是从稳定基础元件或每个稳定基础元件向上延伸的一个或多个支柱。任选地，支柱成对(每个稳定基础元件两个)配置在通常或实质共同间距圆直径上，其中心安置在支架中心上。稳定基础元件或每个稳定基础元件可由从支架中心径向延伸的多个辐条安置为与支架中心相距所选距离。稳定基础元件可以是板并且可包括优选定位总成，其安置在从支架中心近端分布至支架中心末端的板上的不同定位总成区域、板的外边缘附近的区域上。稳定基础元件可以是具有安置在辐条的末梢端上的主环形主体的环状物。但是，任选地，稳定基础元件包括安置在辐条的末梢端上的支撑足垫。任选地，辐条相对于彼此配置使得其彼此间隔约120°。一个辐条可比另外两个更长使得其可在特定方向上提供更强的支撑力或反作用力。例如，一个辐条的长度可以是Ilm而另外两个的长度可以是Sm。应了解，可针对辐条选择任意适当长度。任选地，支撑足垫包括用于增大海床与稳定器之间的摩擦接合的抓持部。任选地，抓持部包括支撑足垫的底部中的齿部或肋部以咬合至海床中。任选地，支撑足垫包括底部，其具有用于增大与海床的摩擦接合以及提供更大海床/齿部接合的凸状布置。任选地，支架包括从稳定器向上延伸的塔架部分。任选地，塔架安置在支架的中心部中。视需要，塔架是适于在其上安装涡轮头的中空圆柱配置。塔架还可包括用于涡轮的旋转机构。任选地，塔架高至足以支撑径向长度约为12m的叶片的水平安置轴向涡轮。任选地，涡轮头包括第一轴向流叶片组，其配置在轮毂上且被安置成使得第一叶片组在来自与海床平行的方向上的流动水流的影响下围绕轮毂旋转。任选地，压载块包括如上所述的凹部或键槽。键槽内凹至底面中并且具有倾斜侧。如所知，当这些压载块在通过长缆绳从海面下放的同时定位在定位区域中时，这促进简易定位。任选地，压载块包括具有与定位总成的插入或脊状或勒脚部的轮廓类似的轮廓的上表面。在使得另一个压载块可以嵌套关系定位在第一压载块的顶部上。任选地，定位总成的止挡或支柱足够长以有效将第二或第三压载块叠置放置。任选地，压载块的质量为约200吨且由钢铁、混凝土或其它重型及密致材料构成并且成形为具有负浮力。压载块可以是任意质量，包括5吨、10吨、50吨、100吨或其它适当质量。根据第二方面，本发明提供一种部署水下发电机的方法，所述方法包括下列步骤:将支架从水体表面下放至海床；将一个或多个压载巨块从水体表面下放至支架的支撑基础区域上；其中下放步骤包括将一个或多个压载巨块定位在支撑基础区域的一个或多个配合的对应定位区域上，配合定位区域包括适于与压载巨块上的键槽互相接合的键。优选地，支架是根据本发明的第一方面的支撑设备。任选地，所述方法还包括将发电部分安装至支架上的步骤。在替代实施例中，支架包括在下放时安装在其上的发电部分。根据第三方面，本发明提供一种用于压载水下发电机或发电机支架的压载块，压载块在一个表面中包括用于与水下发电机的支架中的配合定位区域配合的定位区域。任选地，定位区域为键槽或凹部的形式。任选地，压载块在第二表面中包括用于接收另一个压载块中的配合键槽或凹部的键或脊部或勒脚以提供压载块之间的嵌套关系。根据本发明的第四方面，提供一种包括发电部分的水下发电设备，所述发电设备包括适于支撑发电部分的支架，支架包括稳定器，所述稳定器包括适于安装一个或多个压载块的一个或多个稳定基础元件。
根据本发明的第五方面，提供一种安装水下发电机的方法，所述方法包括:将发电头部装配在支撑架上；将多个压载块装配在支撑架的定位部分上；将支撑架、压载块和发电头部下放至海底。优选地，支架是根据本发明的第一方面的支撑设备。在本说明书各处，除非上下文另有需要，否则术语“包括”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变化应理解为暗指包括所述元件、整数或步骤或元件、整数或步骤组，但不排除任意其它元件、整数或步骤或元件、整数或步骤组。已包括在本说明书中的文件、法令、材料、装置、物品等等的任意讨论仅是出于提供本发明的上下文的目的。其不得理解为承认任意或所有这些事项形成如在本说明书所公开的本发明的优先权日之前在澳大利亚存在的现有技术基础的部分或与本发明相关的领域的共同常识。为了更清楚地理解本发明，将参考下列附图和实例描述优选实施方案。
图1是根据本发明的优选实施方案的安装在支撑设备上的水下发电机的等角视图；图2是图1的水下发电机的侧视图；图3是图1的水下发电机的正视图；图4是图1所示的支撑设备的平面示意图，其中为简明起见移除水下发电机的发电头部;图5是图1所示的支撑设备的侧视图，其中为简明起见移除发电部分；图6是图1所示的支撑设备的等角视图，其中为简明起见移除压载块和发电部分；图7是根据本发明的优选实施方案的一部分的任选稳定基础元件的端视图，其示出了堆叠在基础顶部上的压载块的任选配合堆叠的一种类型；和图8是根据本发明的优选实施方案的一部分的另一个任选稳定基础元件的端视图，其示出堆叠在基础顶部上的压载块的任选配合堆叠的另一种类型。
具体实施例方式参考附图，示出了整体标注为“10”的水下发电机，所述水下发电机10包括支撑设备12，所述支撑设备包括支架14。支架14包括稳定器16，所述稳定器16包括三个支撑足垫20、21、22形式的稳定基础元件18。稳定器16包括具有末梢端26、27和28的辐条23、24和25且支撑足垫20、21、22被安置在辐条23、24、25的末梢端上。支撑足垫20、21和22在每个支撑足垫上包括定位总成30。每个定位区域30适于将压载巨块50定位在支撑足垫20上，压载巨块的质量用于为水下发电机10提供来自洋流或水流的反作用支撑使得其被承重。定位区域30包括插入部31，其用于在压载巨块50安装在支撑足垫20上时在压载巨块50上以键槽或槽52形式与配合承插部51配合或互相接合。插入部31包括安置在支撑足垫20中心并且在径向方向上沿着支撑足垫20、平行于每个辐条23、24、25延伸的勒脚或脊部或键32。勒脚或脊部或键32包括倾斜坡或肩部33以促进配合和互相接合。应了解压载巨块50将在缆绳上从约30至60m的高度(在水体表面上)下放至支撑足垫20上。因此，斜坡、倾斜肩部33将促进将压载巨块50或每个压载巨块50定位至支撑足垫20上。定位区域30还包括止挡34，所述止挡34用于在压载巨块50安装在对应稳定足垫20上时抵着所述止挡34定位压载巨块50。止挡34可以是支柱35的形式，其成对安置为从支撑足垫20向上延伸，每个支撑足垫20两个，每个支柱35安置在共同间距圆形直径上。每个支撑足垫20在下表面40上包括用于增大与海床(未示出)的摩擦接合的抓持区域29。抓持区域29包括可增大与海床的咬合接合以改善与海床的摩擦接合的齿部或脊部41。下表面40的形状是凸的以改善与海床的摩擦接合。支架14包括中空圆筒17形式的塔架15以支撑涡轮头11形式的发电部分19。涡轮头11包括可旋转安装部13。压载巨块50还包括类似于支撑足垫20的上轮廓表面的上轮廓表面部56，使得压载块50可在彼此叠置时以彼此嵌套的这样一种方式堆叠，且使得上部块可以与下部块在支撑足垫20上一样容易地定位。键和键槽的目的还有在发电机10运行期间将压载巨块50保持在支撑足垫上且保持在彼此之上。压载巨块50的质量为约200吨且由钢铁、混凝土或其它重型及密致材料构成并且成形为具有负浮力。但是，应了解压载块可设计为适应多种条件和地方标准并且可以是任意质量，包括5吨、10吨、50吨、100吨或其它适当质量。辐条23、24、25从塔架向外延伸且被配置成使得其彼此角度间隔达约120°。如图4中可见，一个辐条比另一个辐条稍长使得所述辐条可为水下发电机提供更多反作用支撑并且可安置在最强洋流或水流的方向上。一种安装技术是在第一次移动中将(图5所示的)支撑设备12下放至海床以及在第二次移动中将发电头部下放并且安装在支撑设备上。压载块随后被下放至垫20上。在替代技术中，支架和发电头部可一起下放且压载块随后被施加至支架足垫20。应了解，用于安装发电机的另一个选项是在一个起吊(或下放操作)中将整个设备10 (包括安装的压载块)从水体表面下放至海底。即，可利用适于发电设备的大小和块的任意起吊(下放操作)组合。应了解压载块50在被安装时将使用一种示例性安装技术在缆绳(未示出)上从上下放至支撑足垫20上方几米以及与支撑足垫20径向相距所选距离的位置。随后，压载块50的壁55将被带至与止挡34邻接，随后被进一步下放使得键32与键槽52互相接合。压载块50的键槽52与键32的任意未对准将由倾斜肩部或坡33解决。发电头部随后被安装在塔架上。设想不同类型的定位区域30且其适于与本发明一起使用。如图7和图8所示，稳定足垫120、121和122任选地包括承插定位区域130。这些选项中的压载块150、250包括插入部151、251，所述插入部151、251通过在静置其上时延伸至其中而与承插定位区域130配合。压载块151和251的上表面是类似承插式以便如图7和图8所示接收堆叠的其它压载块。顶部压载块的上表面可如所示般平坦的。承插定位区域130可具有倾斜肩部以促进定位。插入定位区域151可类似地配合成锥形。如图8所示，可能存在安置在承插凹部231的每一侧上的两个插入凸部252和253。这在压载块处于适当位置时可促进压载块在支撑足垫220上的抓持。本领域技术人员应了解如特定实施方案所示可对本发明进行许多变化和/或修改而不脱离如宽泛描述的本发明的精神或范畴。因此，本实施方案在所有方面被视作说明性且非限制性。
权利要求
1.一种用于支撑具有发电部分的水下发电机的支撑设备，所述支撑设备包括: 支架，其适于支撑所述发电部分，所述支架包括稳定器，所述稳定器包括适于安装一个或多个压载巨块的一个或多个稳定基础元件； 其中所述一个或多个稳定基础元件包括定位区域，所述定位区域适于与所述压载巨块上的定位区域配合使得所述支撑设备在使用时承重在海床上的所选位置。
2.根据权利要求1所述的支撑设备，其中所述稳定基础元件或每个稳定基础元件上的所述定位区域包括用于与压载块上的配合承插部互相接合的插入部。
3.根据权利要求2所述的支撑设备，其中所述插入部包括从和/或沿着所述稳定基础元件或每个稳定基础元件延伸的勒脚或脊部或键。
4.根据权利要求3所述的支撑设备，其中所述勒脚或脊部或键沿着所述稳定基础元件或每个稳定基础元件径向和水平延伸，使得所述压载块在安装在所述稳定基础元件上时被安置在相应的径向和水平定向上。
5.根据权利要求3至5中任一项所述的支撑设备，其中所述勒脚或脊部或键的侧部包括从其向下和向外倚靠的倾斜肩部，使得所述倾斜肩部在使用时支撑具有配合向下倾斜下部的压载块的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的支撑设备，其中所述定位区域或每个定位区域包括止挡，使得所述压载块可在安装在对应稳定基础元件上时抵着所述止挡定位。
7.根据权利要求6所述的支撑设备，其中所述止挡是肩部的形式。
8.根据权利要求7所述的支撑设备，其中所述止挡包括从所述稳定基础元件或每个稳定基础元件向上延伸的一 个或多个支柱。
9.根据权利要求8所述的支撑设备，其中所述支柱成对配置，其中每个稳定基础元件提供两个支柱，其通常或实质上被提供在共同间距圆直径上，其中心安置在支架中心上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的支撑设备，其中多个堆叠的压载巨块彼此堆叠安置在所述稳定基础元件或每个稳定基础元件上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的支撑设备，其中所述稳定基础元件或每个稳定基础元件通过从所述支架中心径向延伸的多个辐条而安置为与所述支架中心相距所选距离。
12.根据权利要求11所述的支撑设备，其中所述稳定基础元件或每个稳定基础元件是安置在对应辐条的末梢端上的支撑足垫的形式。
13.根据权利要求11或12所述的支撑设备，其中提供三个辐条且其被配置成使得其彼此间隔约120°。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的支撑设备，其中一个辐条比另外两个更长使得所述辐条可在所选方向上提供更强的支撑或反作用力。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的支撑设备，其中所述支撑足垫包括用于增大所述海床与所述稳定器之间的摩擦接合的抓持部。
16.根据权利要求15所述的支撑设备，其中所述抓持部或每个抓持部在所述支撑足垫的底部中包括齿部或肋部以在使用时咬合至所述海床中。
17.根据权利要求16所述的支撑设备，其中所述支撑足垫或每个支撑足垫包括底部，所述底部具有在使用时用于增大与所述海床的摩擦接合以及提供更大海床/齿部接合的凸状布置。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的支撑设备，其中所述支架包括从所述稳定器向上延伸的塔架部，所述塔架安置在所述支架的中心部中并且是适于在其上安装涡轮头和旋转机构的中空圆筒。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的支撑设备，其还包括安置至所述设备的水下发电机。
20.一种用于压载根据权利要求1至18中任一项所述的水下发电机支撑设备的压载块，所述压载块在一个表面中包括用于与水下发电机的支架中的配合定位区域配合的定位区域。
21.根据权利要求20所述的压载块，其中所述定位区域是内凹至所述压载块的底面中的键槽或凹部并且包括倾斜侧以促进定位方便。
22.根据权利要求21所述的压载块，其中所述压载块在上表面上包括在使用时用于其它压载块堆叠的定位的脊部或勒脚。
23.—种部署水下发电机的方法，所述方法包括: 将根据权利要求1至18中任一项所述的支撑设备从水体表面下放至海床； 将一个或多个压载巨块从所述水体表面下放至所述支撑设备的所述支撑基础区域上； 其中所述下放步骤包括将所述一个或多个压载巨块定位在所述支撑基础区域的一个或多个配合的对应定位区域上的步骤。
24.根据权利要求23所述的方法，其还包括将水下发电机安装至所述支撑设备上。
全文摘要
描述了一种用于支撑水下发电机的支撑设备。所述水下发电机具有发电部分且所述支撑设备包括支架，其适于支撑所述发电部分；且包括稳定器，所述稳定器包括适于安装一个或多个压载巨块的一个或多个稳定基础元件；其中所述一个或多个稳定基础元件包括定位区域，所述定位区域适于与所述压载巨块的定位区域配合使得所述支撑设备在使用时承重在海床上的所选位置。还描述了作为用于安装所述支撑设备的方法和用于将发电机安装在所述支撑设备上的方法的压载块。
文档编号F03B13/10GK103221616SQ201180039279
公开日2013年7月24日 申请日期2011年8月9日 优先权日2010年8月10日
发明者迪尔瓦·布拉克斯兰, D·科利尔, 约翰·瓦尔德 申请人:亚特兰蒂斯能源有限公司