冷水获取系统的制作方法
【专利摘要】目前，OTEC使用冷水管从深海汲取冷水，该管必须放置在一般离地面至少5英里的海床上或必须悬置，OTEC管危险且昂贵，从而除非是非常理想的情况，否则OTEC没有商业可行性。
【专利说明】冷水获取系统
【背景技术】
[0001]目前，OTEC (海洋热能转换，Ocean Thermal Energy Conversion)使用冷水管从深海汲取冷水，该管必须放置在一般离地面至少5英里的海床上或必须悬置，OTEC管危险且昂贵，从而除非是非常理想的情况，否则OTEC没有商业可行性。
[0002]OTEC使用暖热带水与海面下通常至少1000米处的冷海水之间的温差，冷水被用于热机的冷凝器中。
[0003]空调工业也可利用深海中的冷水,且冷水还可用于海水养殖和低温度热法海水淡化。
[0004]因此，冷水的输运可以以多种不同的方式被使用，冷水使用的方式和与海岸的接近度将决定最佳引水方法，0TEC、低温海水淡化和氢气制造可在海上或在陆上实现，空调中使用的冷水多数情况下需要将水送回海岸。
【发明内容】
[0005]发明陈沭
[0006]缆线系统将使用流线型容器从海底汲取冷水，关于新的缆线驱动的冷水获取系统有很多设计上的挑战；
[0007]适合于商业OTEC的容器必须很大，因此需要大船支撑容器及顶部结构，并且必须将水泵送通过空气，从而显著地增加了所需的工作量，因此冷水必须在水下输运至其目的地。
[0008]在不使用能量节省思想的情况下，缆线系统的能量消耗可能需要过多的电能。
[0009]与将容器留在水中相比，将冷水从水中提升出来将要求缆线更加坚实。
[0010]排空和填充单个容器可能耗费太长时间，因此持续地并快速地输运水的方法是关键的。
[0011]使用高速泵送将浪费能源，因此公开了一种在不使用电力的情况下快速地填充和排空容器的方法。
[0012]使用缆线及保持在吊笼中的袋子(bag)可汲取冷水，然后通过缆线拉上来。缆线系统在每个缆线上可具有多个袋子。冷水重量只比海面水的重量稍重，因此缆线不必很坚实就能将很大量的水提升至海面。
[0013]顶部结构是浮式结构，具有水下联接结构且具有位于船上的昂贵构件。出于经济利益和防止暴风雨损害，顶部结构可以是永久和半永久结构的混合结构。用来提供商业水量所需的容器很大，因此处理这些容器需要过大的船或浮式平台；与船相比，“空气提升袋”或泡沫填充的模块耐用且廉价，且可支持大的重量，还可长期、包括在暴风雨期间留置于海洋中，且它们的损失与平台的损失相比可忽略，且它们的初始基本建设投资非常低。与浮力船不同，所述空气提升袋或所述泡沫填充的模块还可下沉或甚至永久保持在输水管线下方，从而它们在缆线保持在海底处时永久施加升力，从而形成不会上下摆动的缆线系统。
[0014]门敞开时在水中拖行的容器由于容器在水中拉动时被填充水，因而不需要使用泵，容器不是必须是空的或充满的，更多情况是容器在水中拖行的同时更换水。本申请描述了各种创造性，旨在减少泵送费用、降低附加消耗，使OTEC系统生产力更高，且通过使用模块而不使用船或油井设备来保持缆线，以减少顶部结构，从而将冷水系统的损害或损失风险减到最小。
[0015]说明/优选结构特征一构件和思想的关键词
[0016]潜水容器
[0017]潜水容器被固定于缆线并用于收集冷水，其优选结构特征包括:
[0018]所述潜水容器是刚性容器且至少一侧可接触，或刚性容器且内部具有隔膜，从而所述刚性容器在排水过程中可被填充表层海水、盐水或废冷水中的至少一个；
[0019]所述潜水容器是固定于缆线的袋子或者袋子及吊笼，或保持在一个吊笼中的两个袋子(其中一个用于被填充废水，另一个排出新冷水)。
[0020]刚性容器必须配置可移动部分、例如注射器(syringe)或配置通气装置(snorkel)，使得它在海面上不形成真空；如果容器配置可移动部分，则该部分可像注射器一样动作，但可包括或不包括活塞，且可构成或不构成所述容器的一侧，g卩，该可移动部分可被保持和支撑在刚性容器内而不充当容器侧中的一个。
[0021]容器可敞开门通过在水中拖行来被填充，或敞开门然后驱动隔膜来被填充。如果容器是袋子，可简单地敞开门并通过在水中拉动所述袋子来将其填充。袋子在水中经过时将敞开并充水。
[0022]隔热部可以是聚苯乙烯凝胶或玻璃纤维或陶瓷材料。在至少一端部上的滑动门和齿条齿轮机构通过简单地敞开容器的门来使门敞开，潜水模块尤其在容器处于移动中时将被填充冷水。通过在各端部处的门和通过容器移动，容器将冲掉其内容物并被填充新冷水，然后门关闭，容器将返回海面。容器重量通过聚苯乙烯隔热部来平衡。
[0023]容器在其至少一端部处可配置阀或滑动门，使用滑动门将使更多水能够快速进入；替代性地，海水泵将来回驱动隔膜或填充袋子，或者隔膜将通过单向阀而非通过门来吸入盐水。
[0024]盐水和废冷水棑放
[0025]容器可包括完全隔热的隔膜结构特征，所述隔膜可在容器内来回移动，从而容器可在排出新冷水的同时被填充盐水和/或废冷水。该隔膜可充当泵，并可通过齿条齿轮机构和电机来驱动，该隔膜可帮助容器在海底处充水，并至少部分地协助容器在海面处排水。盐水和废冷水与周围环境水相比密度更大，从而它们的作用是降低附加能量消耗。废盐水仅通过用于海水淡化的OTEC系统或通过低温度热法海水淡化系统产生。如果方便可加入来自外部来源的盐水，并且可能消除OTEC缆线系统的所有附加费用。
[0026]海面容器
[0027]海面容器是这样一种容器，冷水被放入该容器中以备输送到船上的OTEC冷凝器中或输送回海岸供岸上使用。该容器充当潜水容器与缆线之间的联接部，且它们的浮力支承以及包括其余OTEC构件的船被保持在水下。该海面容器可通过浮力保持并系接至海底。使用海面容器将使所需船的尺寸减到最小。
[0028]该海面容器可保持在水下的平台上，所述容器可直接向上拉入平台中或从侧向拉入到平台中。海面容器可以是袋子或具有隔膜的刚性容器。[0029]海面下平台
[0030]不使用海面容器而使用水下平台保持缆线和轮和抽取器(extractor)，潜水容器被拉入抽取器中且抽取器配置泵，或潜水容器使用电动隔膜排出冷水。通过使用软管将冷水送至海岸或向上送至船或平台。所述平台由船底部或平台支撑，或以与张力腿相同的方式(其中，平台是悬浮的且系接至海床，从而它悬置在与海面处相比波浪强度小得多的海面下)工作。如果平台类似于张力腿并联接至船，平台就可与船脱离，从而船可返回港口或出于安全考虑脱离平台。
[0031]充当用于缆线系统和海面容器的浮力支撑装置的完全密封的浮力袋/模块
[0032]“完全密封的”工业强度的“空气提升袋”容器在这种情况下可容纳任何浮力液体、气体或泡沫(例如聚苯乙烯)。浮力还可通过将大量聚苯乙烯保持在塑料壳体中来产生，使浮力保持在模块容器中的目的是提供用于缆线结构的低成本支撑部，缆线可由电机驱动，所述电机的电能可来自于由OTEC涡轮机产生的电力、或在该系统不用于OTEC的情况下来自于附近的可再生能源(例如风能或波动能)、或来自于从岸上引导的电缆。
[0033]嵌入抽取系统I
[0034]容器被推入抽取器中。抽取器箱使用凹凸配合件适配在管箱、注射器容器或袋子上方，小止回阀使可能压缩或污染凹凸配合件之间的冷水的水能够排出。抽取器箱顶部可配置带有隔热的可折叠贮存罐。抽取器的位置可在容器之侧或顶部处。
[0035]连接于抽取器箱的软管或管将冷水送至0TEC、空调或海水淡化系统。可连接其他软管或管将废冷水或盐水送入管箱中。
[0036]嵌入抽取系统2
[0037]缆线将容器拉入具有凹凸套筒的抽取器箱中，容器然后脱离，且缆线然后继续移动。容器通过夹持件或杆件保持在位、或使用被保持在至少一对轮之间的翼部保持在位。
[0038]柚取系统3
[0039]—旦被轮夹持，可移动的抽取器就置于容器下方，且容器内的液体从顶部被抽向底部。
[0040]在双向系统的情况下，容器被向上拉到抽取器中并被排空，然后下降；在单向系统的情况下，容器被拉入抽取器中、容器与缆线脱离并被排空，当进行排空时，容器和抽取器沿着被保持在水下平台上的轨横过平台移动。
[0041]抽取器和容器横过移动至缆线的下降侧，容器然后被放置到缆线上。
[0042]一旦与容器分离，抽取器就移动回到上升侧，以准备接收被填充新冷水的新容器。单向系统上可以有两个以上的容器。
[0043]凹凸配合件
[0044]凹凸配合件将潜水模块连接至海面容器，这些配合件的目的是提供密封，使得可在冷水不受到较暖的海面水污染的情况下将冷水从潜水容器输送至海面容器。替代性地，潜水容器的突出部适配在海面容器内，形成大的凹凸联接。此时，容器的突出部可成流线型，且门从流线型前部的突出部敞开。
[0045]指今和驱动缆线
[0046]指令和驱动缆线用于向潜水容器提供电能和向容器传达指令，使得容器可敞开门并使用电动抓持机构与缆线附连和脱离。[0047]船
[0048]在0TEC、包括OTEC海水淡化的情况下，将用船保持OTEC系统的主要构件，从而使昂贵的构件在发生暴风雨时不必经受暴风雨。保持在船中的泵从海面容器泵取冷水以用于冷凝器中，且可将盐水和冷水泵回至潜水容器的顶部。
[0049]基于岸上的冷水使用
[0050]如果水要在岸上使用，则冷水此时可沿着隔热的海面管或沿着具有轨道的缆线系统返回至海岸。潜水容器中的隔热足以使冷水全程返回至海岸。如果缆线系统在岸上使用，它可以不直上地布置，而是斜着布置直至非常接近海岸，从而避开暖的海面水。
[0051]单向连续缆线系统
[0052]单向连续缆线系统沿着一个方向运送所有容器。这种类型的系统必须具有底轮来保持缆线，且必须使潜水容器能够以与滑行缆车相同的方式绕着底轮经过。如滑雪缆车(funttelle) 一样，容器可与缆线脱离并排水，以使缆线系统能够保持移动。这将使一条缆线上能够有两个以上的容器。
[0053]双向系统
[0054]双向系统沿着相同的路线来回运送潜水容器，模块悬置于水中，而系统可附连至底轮使缆线中具有张力，但潜水容器将不会绕着底轮经过。双向系统可具有单个缆线及单个容器，或两个容器、在单个绳的每个端部上各一个。可使用一对绳或多条绳。
[0055]容器可简单地上下移动，并可被直接拉入抽取器中，容器使用可移动的隔膜来排出容器的内容物，或者在容器是袋子的情况下可将泵适配到抽取器上，以便从袋子吸取液体。
[0056]笪逛
[0057]管箱是一种隔热容器，其中容纳管，从而可从管箱吸取冷水而无需将暖管伸到冷容器中。还意图使管箱充当用于移动的隔膜的支撑部，使得即使抽取器在顶部处也可从容器底部将水从容器吸取出来。如果抽取器被保持在潜水容器上方，在容器具有可移动的隔膜的情况下，这是必要的，这对于容器而言是最佳位置，因为容器不必移动到潜水容器的路径之外。
[0058]麗邈
[0059]所有类型的系统都将使用与容器外侧适配的翼部，所述翼部延伸到用于夹持容器的至少一对轮中。所述轮放置在一起靠得充分近，以使所施加的力大到足以限制住翼部；轮在被驱动时可使容器加速和减速。每对轮可以稍微不同的速度运动，使得容器逐渐地加速或减速。替代性地，轮能够拉开和合拢彼此之间的距离，并能够在容器减速时同步地这样做。翼部可被包覆橡胶，使得翼部与轮之间具有更好的抓持力。
[0060]收缩壁
[0061]容器在至少一对板壁之间被拉升，这些壁然后绕着容器闭合以将容器保持在位。优选地，板壁在容器与缆线脱离后允许缆线继续移动。
_2] 具有止回阀和泵的容器
[0063]容器在一端部处具有至少一个泵，且在一端部处具有至少一个止回阀；将水泵入，由于压力增加，迫使水通过止回阀流出。
[0064]容器/止回阀/隔膜/泵[0065]具有可移动的隔膜的容器从一侧抽入海水，并迫使海水或盐水通过止回阀流出。
[0066]巨型注射器容器
[0067]巨型注射器容器可敞开隔膜端，使得水可容易地填充“注射器”，或者是可简单地像注射器一样工作的容器。电机驱动巨型活塞，所述巨型活塞的重量可被消减，活塞使用电机抽入水或稠密液体，并使用电机将水或稠密液体排出。
[0068]具有两层隔热的双层容器
[0069]一容器位于另一容器内，内容器容纳用于抽取的冷水并被隔热，第二层冷水围绕该隔热部，另一容器绕着该内容器放置且也被隔热，假如第一层被加温，第二层将维持冷却，优选地，内容器的内容物无论如何都不受温差影响。由于缆线便宜，容器应能够在中层水中或在海面处行进5-10千米至海岸，使得缆线系统能够将冷水输运至架装OTEC系统或岸基OTEC系统。
[0070]容器可配置真空泵，以使内容物被真空密封；或配置制冷系统，以保证水维持冷却。
[0071]夹持部
[0072]夹持部将容器固定至缆线，夹持部可打开和闭合，一旦容器通过翼部和轮保持，夹持部就与容器分离，以使容器能够加载或卸载或既加载又卸载，同时缆线保持移动。这对盐水系统是重要的，使得缆线继续产生电力；这对OTEC系统也是重要的，因为OTEC系统持续地需要大量的水。
[0073]抽取过程中用于保持容器的收缩套筒
[0074]当容器到达海面时，容器由轮系统抓持，同时壁或套筒闭合，以便将容器完全地保持在位。
[0075]容器隔膜
[0076]容器隔膜使得容器在排水时不形成真空。容器与注射器类似地具有隔膜，所述隔膜将改变形状以补偿冷水的抽取。隔膜可位于容器内，使得盐水或废冷水可置于容器内；或者容器的“第6”侧向下移动，使得海水填充可能的空间。这种隔膜可以是电动的且隔热的，或通过泵的吸力驱动。
[0077]安装有弹簧的隔膜和安装有弹簧的η
[0078]容器被安装成在活塞上具有弹簧(类似于注射器)，从而不需要将泵置于海底处；电磁体释放弹簧，从而可将流体推出。当抽入流体时弹簧被拉伸；当弹簧被释放时，弹簧拉下活塞，迫使流体排出；液体具有负浮力，但是隔膜摩擦力大，因此需要额外的力。弹簧还能够使弹簧缓慢加载和快速关闭。
[0079]电动活塞
[0080]电动活塞可用于快速地排出液体，小涡轮机可附连至容器，以向为电机提供能量的电池充电，且替代性地，电机可通过每当容器在海面处时充电的电池来驱动。可用相同的原理来驱动门和隔膜。
[0081]压缩宇气/气体
[0082]为了敞开容器的门和驱动隔膜，成罐的压缩气体被用来驱动活塞和敞开门，空气被推入隔间，该隔间在空气被推入时压力增加，从而推开门和隔膜。
[0083]替代性地，空气从与门和隔膜连接的贮存罐排出，空气被排出到海中或稍后喷射出或排出到一系列凹槽中。
[0084]所涉及的贮存罐可容易地与容器附连或脱离，且可被填充压缩性较小的气体，如果方便，隔膜和门可以是有浮力的或零浮力的，以便减少所需的空气量。电磁体可帮助关闭门，所述电磁体可通过无线电信号、红外或远程控制、或压力触发。
[0085]用作驱动缆线的“第三缆线”
[0086]如果活塞下降且缆线将容器在海底处保持在位，可使用第三缆线将活塞拉升，所述第三缆线绕着海面处的卷筒缠绕且在容器下降时延伸。隔膜可以是有浮力的，从而它仅通过泵的压力被推下。实际上，容器可像受控木偶一样从海面被驱动以及敞开和关闭门。
[0087]用于推动容器的负载弹簧
[0088]负载弹簧可用于向上推动容器加速，由于弹簧支撑容器而负载，因此当弹簧释放时推动容器，然后为下一容器负载。
[0089]管和轴承而不是轮
[0090]缆线通过内部具有轴承的管、而不是绕着轮经过，如果所述管在一侧上具有能使容器抓持部通过的槽，这种类型的系统就可用于单向或双向系统中。
[0091]液力轮壳体
[0092]如同奥运会自行车一样没有轮辐，且流线型板将覆盖轮，从而没有轮辐引起多余的阻力。
[0093]倾斜而不陆峭
[0094]浮力塔的使用可使缆线角度逐渐变化，即缆线形成蛋形而不是直上直下延伸。
[0095]海面长距离水输运
[0096]可饮用水具有浮力，因此当其被置于水下的容器中时将斜着上升至海面，替代性地，氢气或水可被置于容器中并沿着缆线被带至海岸，电力传输线可沿靠着缆线系统放置并由缆线系统支撑。
[0097]中层水长距离输运结构和抽取点
[0098]这种设计仅安装在浅水中并通过支脚支撑。
[0099]空调/岸上OTEC海水淡化输运系统
[0100]冷水被带至海面并被泵送至恰好高于海平面的位置，水然后通过隔热软管行进至海岸；仅为了防止水变暖，所述软管降回至较深的水中并沿着或靠近海床上升。由于冷水的流动方向和规模，水将全程流动至海岸，并从离岸端部被泵送，软管将保持敞开。必须形成足够的水头，为此需要一些泵送作用。为了将管高效地隔热，废冷水可在第二软管中将新冷水围绕。
[0101]替代性地，所述软管靠近海岸时可连通管，且管安装在海床上，并且软管悬置于中层水中直至它与管连通。
[0102]为了保证冷水，离岸软管将通过使用双软管浪费一些新冷水，一些新废冷水将围绕内部隔热软管，以便保证内部冷水不变暖至无用的程度；外部冷水也将流动至海岸，且它仍然是富营养的且可能颇冷，因此可用于海水养殖或LTTD (Low temperature thermaldesalination,低温度热法海水淡化)。
[0103]流体动力学水流罩
[0104]流体动力学水流罩主要是一系列固定在缆线上的或绕着平台的轨上的帆形物，所述罩在存在水流时可用作泵或用于发电，但是其主要用途是像风障一样从水流产生电能。
[0105]水流中断装置
[0106]水流中断装置的用途与水流罩相同，只不过罩是静止的且简单地将水流能量从平台转移，水流中断装置可通过不同组的缆线和浮力支撑部来指向和保持。
[0107]顶抵
[0108]顶板像外壳一样置于平台上方，以保护平台免于波浪。
[0109]水下系统
[0110]OTEC和海水淡化系统可放置于“水下居住容器”(一种可在水下保障人员生命的容器，使得人员可在水下生活和操作系统)内或与“水下居住容器”联接。通过这种方式，OTEC系统可在水下的平台上被操作且可在经历暴风雨时操作，并且人员是安全的，OTEC系统可至少部分地有助于生命保障系统。容器可配置通气装置、配置空气泵，使得在良好状态中不依赖于生命保障系统。某些容器可包括生命保障系统和生活空间，而其他容器则像机舱，每个容器可建有多个机舱以用于生活和管理OTEC系统。机舱容器可配置通气装置、生命保障装置，或者工程师必须使用水下呼吸器或携带空气供送装置以降低生命保障系统的大小。
[0111]机舱在正常状态过程中可淹水和排水并被填充空气，或者被带至海面进行维修；容器可与平台脱离以便彻底检修，且另一可用容器可取代该容器，使得系统可继续操作。这些容器可部分地或全部地增加系统的浮力。
[0112]多个缆线系统可联接起来，且进出通道可将这些系统联接起来，每个容器可永久地或半永久地被填充空气。如果系统是OTEC系统或海水淡化系统，冷凝器部分可配置被填充了废冷水的散热器管来保持较低的温度，或者冷凝器侧可配置冷水驱动的空调单元，替代性地，如果系统不在空气空间内操作，整个OTEC冷凝器室可被填充废冷水。
[0113]这些水下系统可被放置在张力腿海面下平台上。
[0114]用于废暖水和冷水的单独的缆线和容器系统
[0115]使用隔膜将所有废水置于容器中将留下跟不上系统的输运速度的额外的水；单独的缆线和容器系统将被填充任何废水，该废水将比海面水冷，从而不可留置在海面处，该水比海面水冷，从而它被放入容器中时将下沉，该系统可自行或由电机驱动下降。
[0116]MM
[0117]用于容器和软管的合适材料包括碳纤维、玻璃纤维凝胶、聚苯乙烯、金属(包括铝或钢)、旦尼尔尼龙、防水塑料。
[0118]大量的银箔、氯丁二烯橡胶、动物脂、鲸脂、矿油用于衬填软管和容器。
[0119]水平缆线思想
[0120]使用至少两组浮力结构将形成水平地而非竖直地被保持的一段缆线。这将提供平台，以用于使潜水容器留置在海面上，从而使潜水容器可排水，不仅如此，保持缆线水平将意味着，例如2mX 18mX 20m的容器的底部将在海面下方2米而不是18米。这将意味着，在相对较大的船中，冷水可利用重力从潜水容器流出。水平的定义包括:使容器朝着海面容器保持向下倾斜，从而容器可利用重力或借助于重力排水。
[0121]潜水容器可保持成一角度，使每个端部处与海面成不同高度，被保持在一对浮力支撑部上的轮可低于第二对轮。
[0122]重力输送[0123]重力输送是指潜水容器被保持在海面容器上方或与海面容器成倾斜角度，从而水可在不使用泵的情况下快速地和大量地从潜水容器中排出。这将能够使潜水容器快速地排空，从而潜水容器可在带上来的水仍在使用中的同时返回海底。
[0124]海面容器脱离功能
[0125]海面容器软管可在水下附连至船的船体，且船上的门可在软管附连时敞开，在软管脱离时关闭，船不会下沉。OTEC系统其余的冷凝器、蒸发器等可保持在船中，所述船由于可简单地与海面容器脱离，因此可在暴风雨的情况下返回港口。由于整个输运系统在水下，因此水将保持低重量，从而降低系统的能量消耗。通过使用水平缆线思想，船内的冷凝器与潜水容器的底部相比将处于类似的高度或甚至更低，从而容易地运送冷水。
[0126]具有地球同步导航的顶部结构
[0127]用于中层水环境的、没有底部系泊的系统对希望使用OTEC来制造氢气和使用取自水深超过IOOOm处的热能的公司将是有益的。平台能够在没有系泊的情况下保持在相同的位置中，因此可不需要系泊。
[0128]岸上OTEC/空调/海水淡化/海水养殖/氢气制造
[0129]岸上OTEC/空调/海水淡化/海水养殖/氢气制造的设计是相同的，只不过不是将水排到船中，而是经由海面容器沿着第二缆线系统将水沿着海面管运送，其中，容器经过全程返回至海岸，然后被排空。海面缆线系统将使盐水容器的重量能够被消减，缆线系统将能够保持多个容器，且将能够靠近海岸脱离并将其内容物排出至靠近海岸的大型管中。
[0130]底部轮系泊
[0131]底部结构在现场可通过其质量保持在海底处，但是具有被储存的浮力。用于使起重机将底部结构提升的钩适配在底部结构上，以用于维修，或者配置了具有快速释放机构的笨重物，使得当需要修理时，笨重物被卸下且底部结构上升。
[0132]使用被填充盐水的大型可饮用水袋作为笨重物来保持底部轮，盐水可经由快速释放被简单地移除，且由于没有盐水时底部系统具有浮力或缆线系统可从海面拉升，因此整个底部系统将返回至海面。
[0133]替代性地，小软管引导至海面，从而可将汽油或类似液体泵送至通常过剩的密封提升袋中，使得密封提升袋在被填充不可压缩的液体、例如汽油时将上升。所述结构此时将上升至海面以便维修。
[0134]中层水系统
[0135]中层水系统是用于中层水中的底部结构，其中，向下受力的缆线将保持用于单向或双向缆线系统的底部轮。海面平台将配备有地球同步传感器(GEO STATIONARY sensor),且在海面上用于移动整个系统的装置将使系统能够在中层水中工作。底部部分将是受重力的，从而它施加向下的力来保持自己处于缆线的底部处。
[0136]螺旋推动器而非传动缆线
[0137]由于螺旋推动器可能比缆线便宜，因此一个或多个螺旋推动器连接至交流发电机，并驱动潜水容器门敞开或驱动隔膜，可使用拨动开关或无线电信号将指令触发、感测和传送，以便在适当的时刻敞开门。
[0138]生物污垢过滤器
[0139]在潜水容器门和海面容器的任何位置处，在到达冷凝器之前，系统可配置过滤器，使得冷凝器不被污染。
[0140]空调和岸上OTEC海水淡化输运系统
[0141]冷水被带至海面并被泵送至恰好高于海平面的位置，水然后通过隔热软管行进至海岸；仅为了防止水变暖，所述软管降回至深水中并沿着海床上升。由于冷水的流动方向和规模，水将全程流动至海岸(海岸位置稍低于离岸位置)，并从离岸端部被泵送，软管将保持敞开。必须形成足够的水头，为此，可升高离岸软管在海平面上方的位置，或者需要一些泵送作用。为了将管高效地隔热，废冷水可在第二软管中将新冷水围绕。
[0142]替代性地，所述软管靠近海岸时可连通管。为了保证冷水，离岸软管将通过使用双软管(一个或多个软管位于一软管内)浪费一些新冷水，一些新废冷水将在至少一个更多的软管(优选是隔热的)中围绕第一软管，以便保证内部冷水不变暖至无用的程度；外部冷水仍然是富营养的且可能颇冷，因此可用于海水养殖或LTTD。
【具体实施方式】
[0143]图1示出了本发明的双向嵌入/抽取。
[0144]浮力物(A)可以是被填充空气、浮力液体或泡沫的完全密封的空气提升袋或中空容器(由碳纤维、玻璃纤维塑料或金属制成)，该浮力物可以是流线型的，并被设计成使其形状在水流中产生升力。
[0145]图中示出了抽取器箱(B)、容器(C)以及支架和缆线(D)，容器正被拉入抽取器箱中。
[0146]预制的系统放置在机架的中间或上方。
[0147]图2示出了本发明的单向嵌入/抽取，这是用于任何每组缆线上使用两个以上容器、且必须使缆线沿着相同方向保持移动的系统，即稠密液体重力系统。
[0148]图中示出了容器(A)、抽取器箱(B)、轨(C)，抽取器箱在所述轨(C)上移动，容器上升并与抽取器箱连接(1)，然后连接着抽取器箱横过移动(2)，并被放回到下降缆线上，抽取器箱可与水槽车配合，从而抽取器箱在移动回来与新容器连接时不会耗尽要泵送的液体。(D)示出了可绕着缆线收紧的抓持部。(E)示出了由轮抓持的翼部，所述轮可使容器加速到缆线的速度。
[0149]图3示出了翼部和轮。(A)示出了翼部，(B)示出了轮，轮可绕着翼部收紧，使得轮完全地抓持翼部。由于轮在不使用缆线的情况下将容器压入抽取器箱(C)，因此抽取器箱(C)获得了与容器的更好密封。
[0150]图4示出了水平缆线思想；
[0151]被保持在提升袋之间的容器在不使用昂贵船的情况下将具有大量空间来操作。由于本发明使用了长方体结构，并利用重力来释放冷水，因此潜水容器必须被保持成高于海面容器，利用重力来排水使得潜水容器将能够在不使用强力泵的情况下快速地释放冷水。如果容器简单地保持竖直并附连至船，就不仅需要将冷水向上泵送而浪费电力，而且由于容器的尺寸将需要大型船。为了使角度逐渐变化，可使塔通过浮力物支撑，类似于塔在滑雪缆车上；这些塔固定至海底，并逐渐地改变容器的角度使之变得水平。
[0152]图5示出了大型翼部系统；
[0153]与暖海面水相比，冷海水的重量每立方米仅稍重大约4kg，因此很大的容器、例如500立方米的容器仅承受2吨的水重。已知被制造用于石油工业的缆线能够负载超过100吨，目前(2011年)的费用大约是100000英镑/2km，且安全工作负载为100吨。使用这种缆线具有规模经济效益，使用被保持在一起的多个容器来形成翼部将形成重的、而符合流体动力学的质量体，因此值得使用大型缆线，以期物有所值。
[0154]图6示出了用于快速输入废盐水的与中间隔膜的凹凸连接；
[0155]潜水容器配置了可移动的隔膜，类似于注射器，但是两个端部都被设计成能形成密封(A)，从而当被倾斜地保持在海面处时，潜水容器可排水，同时由于重力没入水下且同时被填充废冷水和盐水中的至少一个(如果废冷水和盐水都没有，就简单地被填充海水)，新冷水由于隔膜而保持与废水隔开，且由于容器的倾斜角度，新冷水将通过重力排出而不需要通气装置。由于容器被填充废冷水和盐水，因此容器在水下不形成真空，且盐水和废冷水的重量将在隔膜的相反侧上形成附加力，使隔膜下降和将新冷水推出容器。当使用盐水和废冷水时，废水将比新冷水稍重，从而充当负压载物。隔膜由重力、电机和齿条齿轮机构中的至少一个驱动，从而在既无盐水又无废冷水提供的情况下，系统仍可运转，且由于容器在水下而不产生真空。
[0156]袋子及吊笼或者刚性容器是长方体，从上至下行进，且前部或后部是较小的表面区域。该长方体的长度大于海面容器所处的深度，因此重力输送是不可行的，除非长方体可旋转成使较大的长度不再竖直而是平行于水面。然后水将从底部经由重力和泵送作用排出至海面容器中，容器的顶部配置了通气装置(B)，从而容器在排水时可抽入空气，使得真空不妨碍器皿的排空。该容器将不被填充盐水或废冷水，且一旦被排空将被填充海水，或者一旦潜水容器排空，该潜水容器将被填充废冷水或盐水、或简单地被填充普通的海水。
[0157]凸侧为可以是潜水容器的水力学突出部，凹侧可被设计成:绕着潜水容器的水力学突出部形成良好密封。在隔膜容器的情况下，容器的移动且容器前门敞开在单向系统的情况下将使隔膜返回。在双向系统的情况下，容器将短暂地敞开隔膜来更换冷水，或使敞开的容器移动将自然地排出废水。
[0158]图7示出了单向连续；
[0159]可将容器从缆线移除，且缆线将继续操作，以便可实现更为连续的移动。目前，Imw闭式循环的OTEC工厂的需求速率大约是2立方米每秒，容器将具有大约500-700立方米的容量，或将充足的水向冷凝器供送持续大约5分钟，而不是以2立方米每秒的速率泵送。
[0160]在此过程中，另一容器将被带至海面，从而在任何一个容器已经被完全使用之前，另一容器将在海面处准备好向冷凝器供送水。
[0161]海面结构配置了轨，使得容器可从缆线脱离和排水，并在缆线继续移动时由轨来保持。
[0162]图8示出了单向和双向缆线系统如何通过重力输送至海面容器中。
[0163]A是双向系统。
[0164]B2是单向系统，且容器从缆线脱离，从而在潜水容器排水的同时容器继续移动。海面容器可被控制成能上下移动，以使潜水容器能够通过。替代性地，可将轨机械地倾斜和机械地前后带动。
[0165]图9示出了海面容器脱离功能；
[0166]在海面处抽取过程中保持冷水低于海面将使水的重力变低(A)。用于保持OTEC系统的主要构件的船可在水下联接至海面容器，使得不必将冷水提升到船上，可将小得多的贮存器容纳在船中(B)。
[0167]海面容器软管可在水下附连至船的船体，且船上的门可在软管附连时敞开，在软管脱离时关闭，船不会下沉。OTEC系统其余的冷凝器、蒸发器等可保持在船中，所述船由于可简单地与海面容器脱离，因此可在暴风雨的情况下返回港口。这将形成能抗暴风雨的最小的海面系统，且其低成本设计将使它在暴风雨中损失时容易被更换。
[0168]图10示出了泡沫的或模块的被平衡化的浮力条，所述浮力条包含浮力液体、被固定至缆线，以便用于降低缆线自身的重量。这些浮力部分将平衡缆线的重量，从而缆线不需要支撑其自身重量。浮力条可在海面处的运动轮上方经过，这将使得缆线能够支撑最大的重量。浮力条是流线型的。
[0169]缆线可由以下驱动:
[0170]绞车，其中，缆线缠绕转筒，一条缆线对应一个容器；
[0171]绕着至少一个轮，优选至少三个以用于额外的牵引；
[0172]绕着至少一个转筒，转筒驱动缆线，且缆线绕着转筒卷绕，从而缆线与转筒表面以大约360度接触，转筒优选被覆盖橡胶，以用于额外的抓持力；
[0173]由具有橡胶的至少一对轮驱动，所述轮被压入缆线中，使得所述轮非常紧地抓持缆线，所述轮可支撑在管内或依靠自身支撑。
[0174]所有这些驱动方法都可使用附加的轮来将缆线保持成直线，所述附加的轮都由电机驱动。
【权利要求】
1.一种冷水获取系统，用于OTEC、空调、海水养殖、氢气制造和海水淡化中的至少一个中，且所述冷水可通过使用至少一条缆线和至少一个容器来用至少一个容器从海底拉升；由于所述容器配置了以下中的至少一个，因此所述容器在排水时不形成真空: 至少一个可收缩部分，例如袋子或注射器； 通气装置； 所述容器被降下和提升，在海底处被填充冷海水且在海面处排水。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，通过以下方式中的至少一个来填充所述容器: 所述容器的移动且容器门敞开； 可收缩部分，所述可收缩部分是隔膜，所述隔膜由以下中的至少一个驱动:使用泵来填充容器的水，以及阀； 电机，所述电机像注射器一样驱动隔膜，且通过至少一个门或阀汲取水。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器使用以下中的至少一个来排水: 固定于潜水容器上的至少一个泵； 由电机驱动的可移动 的容器隔膜； 保持在平台上的至少一个泵； 保持在船上的至少一个泵。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缆线通过以下中的至少一个行进: 在顶部处和在底部处的至少一个轮； 配置了轮或轴承的管，使得缆线不能与轮脱离。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，水下平台包括联接于至少一个长条形件的至少一个浮力支撑部，所述平台的其余构件保持在所述长条形件上，所述平台联接至船和平台中的至少一个，水下浮力支撑部和系泊缆线联接至海底， 所述平台能够保持以下中的至少一个: 水下海面容器，其联接至船和平台中的至少一个，包括如权利要求1所述的系统和从所述系统中的任一个引导至海岸的软管中的至少一个； 至少一个抽取器，其联接至船、平台和引导至海岸的软管中的至少一个； 至少一个轮； 至少一条缆线，以用于驱动潜水容器； 至少一个电机，以用于驱动缆线； 供电装置； 至少一个缆线驱动系统； 至少一个泵。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器可与缆线脱离并排水，然后重新联接至缆线，且每个缆线组上具有两个以上容器。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，一旦附连至抽取器箱，所述容器就和抽取器箱横移同时排水，抽取器移动成与向下延伸的绳对齐，轮将容器驱动到向下移动的缆线上，这使缆线系统能够保持两个以上容器。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统具有两个抽取器箱且缆线系统是双向的，该系统最多仅可保持两个容器，所述容器由缆线拉入抽取器中，然后排水，潜水容器仅上下移动。
9.如权利要求1和8所述的系统，其特征在于，所述容器与缆线脱离，缆线系统在所述容器在海面处排水时提升第二容器，海面容器在第二容器靠近海面时适宜地排空，在新容器与缆线脱离时已经排空的容器附连至缆线，然后系统缆线驱动新近排空的容器下降。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽取器箱可通过至少一个管从所述容器抽取冷海水，通过至少另一个管填充盐水或废冷水，这两个措施的实施通过隔膜隔开。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，浮力平台通过刚性联接部联接至其下方的至少一个浮力容器，该浮力容器充分保持在海平面下方，从而完全不受海浪影响，该浮力容器将水下浮力平台上推，在大浪情况中防止水下平台上下移动，使得所述平台可保持靠近海面。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，缆线可通过以下来驱动: 绞车，其中，缆线缠绕转筒，一条缆线对应一个容器； 绕着至少一个轮，优选至少三个以用于额外的牵引； 绕着至少一个转筒，转筒驱动缆线，且缆线绕着转筒卷绕，从而缆线与转筒表面以大约360度接触，转筒优选被覆盖橡胶，以用于额外的抓持力； 具有橡胶“轮胎”的至少一对轮，所述轮被压入缆线中，使得所述轮非常紧地抓持缆线，所述轮可支撑在管内或依靠自身支撑； 所有这些驱动方法都可使用附加的轮或“滑轮”来将缆线保持成直线，所述附加的轮或“滑轮”都由电机驱动。
【文档编号】F03G7/05GK103649532SQ201280016273
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年3月30日 优先权日:2011年4月5日
【发明者】E·道格拉斯 申请人:E·道格拉斯