管451。
[0133] 在一些方面中，带497不沿着冷水管451的长度连续。在一些方面中，带497不沿着 冷水管451的周向连续。在一些方面中，带497包括附着于冷水管451的外表面的竖条。在一 些方面中，当需要径向或其他结构支撑时，带497可以是绕着冷水管的外表面的周向支撑构 件。
[0134] 带497可以利用适合的柔性粘合剂以粘附的方式结合于或附着于冷水管的外表 面。在一个方面中，带497可以利用多个主动卡合锁扣以机械的方式联接于冷水管451的外 表面。
[0135]关于图11，用于组装冷水管的示例性方法提供了冷水管451的高效运输和组装。通 过将交替的第一板条部和第二板条部排列成如上所述的期望的错开形式Ilio来组装垂向 筒形管段。然后将第一板条部和第二板条部接合以形成筒形管段1120。可以用多种接合方 法中的任意一种来接合错开的第一板条和第二板条。在一个方面中，利用舌槽配置和柔性 粘合剂来接合多个错开的第一板条部和第二板条部。在一个方面中，利用机械的主动卡合 锁扣来接合多个第一板条部和第二板条部。可以使用舌和槽、卡合锁扣机构和柔性粘合剂 的组合。
[0136] 在将多个第一板条部和第二板条部进行接合以形成具有错开的第一板条部和第 二板条部的筒形管段1120之后，可以将保持带、可充气套筒或其他夹具装在筒形管段上 1122以便为管段提供支撑和稳定性。可以重复进行排列多个错开的第一板条部和第二板条 部1110以及接合多个错开的第一板条部和第二板条部1120的步骤以形成任何数量的预制 的筒形管段1124。可以理解的是，可以在OTEC电站设备处预制筒形管段，或者远程地预制筒 形管段然后被运输至OTEC电站设备用于附加的构造，以形成完全组装好的冷水管451。
[0137] 组装好具有错开板条的至少两个筒形管段后，将上、下筒形管段接合并且使各管 段的错开板条对齐1126。将柔性粘合剂施加至上、下筒形管段的错开板条的对接接头(butt joint)处1130。可以用包括条接合的各种端部对接接头将两个管段的板条接合。在一个方 面中，上、下筒形管段的错开的板条可以设置有找平用接合空孔，该空孔进而可以填充有柔 性粘合剂。
[0138] 管段中的空隙和之间的接头或者任何单个板条中的空隙和之间的接头均可以用 附加的柔性树脂填充。一旦两个管段已经接合好并且在需要的位置施加了树脂，则允许固 化两个管段1134。
[0139]然后从下管段上去掉保持带并且装上螺旋状卷绕箍1136。可以利用粘结的方式结 合、例如主动卡合锁扣的机械结合或者粘结和机械结合的组合来安装螺旋状卷绕箍。
[0140] 在组装方法的一个方面中，在将螺旋箍安装到下管段上之后，可以使整个管组件 位移，例如向下位移，使得之前的上管部变成新的下管部1138。然后以与以上所述相同的方 式组装上新的上筒形管段1140。也就是，对第一板条部和第二板条部进行排列以获得期望 的错位1142。然后将第一板条部和第二板条接合以形成新的筒形管段，例如新的上管段 1144。如前所述，可以使用保持带、可充气套筒或其他夹具以便在构造冷水管451的过程中 为筒形管段提供支撑和稳定性。
[0141] 组装好新的上管段1144后，将新的下管段和新的上管段的错开板条对准并且将其 拉到一起1146。如上所述将粘合剂或柔性树脂施加于端部对接接头1148，例如配合使用条 接合或找平用接合空孔。新的下管段与新的上管段之间的或者任何两个板条部之间的任何 空隙都可以用附加的柔性树脂填充1150。然后可以使整个组件固化1152。可以如之前那样 将保持夹具去掉并且将螺旋箍安装在新的下管段上1154。并且，如之前那样，可以使整个管 组件移位以便为接下来的筒形管段做准备。采用这种方式，可以重复该方法直到实现期望 的管长度。
[0142] 可以理解的是，可以采用与本发明一致的多种方式来完成具有错开板条的筒形管 段的接合。将错开板条进行接合的方法提供了连续的管而在管段之间无需庞大的、笨重的 或者会产生干扰的接合器件。提供了这样一种包括柔性和刚性在内的材料特性几乎均匀的 连续的管。
[0143] 实施例
[0144]提供冷水管组件以便于在现场构造大约3000英尺长的连续的错开板条式管。另 外，板条式设计负责应对分段式管构造惯常经历的不利于航运和装卸的载荷。例如对传统 构造的分段式冷水管的拖拽和竖立会在管上施加有危险的载荷。
[0145]板条式构造允许在设备外制造多个40英尺至50英尺长的板条。各板条大约52英寸 宽且4英寸至12英寸厚。可以以堆叠的方式或用集装箱将板条航运至离岸平台，然后可以在 平台上由多个板条构造成冷水管。这消除了用于组装管段的单独的设备的需要。
[0146] 板条部可以用弹性模量在约66,000psi(镑/平方英寸）至165,000psi之间的尼龙 增强乙烯基酯构成。板条部可以具有约15 ,OOOpsi至45,000psi之间的极限强度，以及约15， OOOpsi至45,000psi之间的拉伸强度。在一个方面中，板条部可以具有150,OOOpsi的弹性模 量、30 ,OOOpsi的极限强度以及30 ,OOOpsi的屈服强度，使得安装好的CWP表现得与软管 (hose)相似而不是纯刚性管。由于管更有柔性并且避免了开裂或折断，所以这在风暴条件 下是有利的。在一个方面中，管可以在未连接的下端从中心偏斜大约两个直径。未连接的下 端处的偏斜不能大到与OTEC电站的锚泊系统以及电站运行中涉及到的任何其他水下系统 发生干涉的程度。
[0147] 冷水管连接至OTEC电站的底部。更具体地，冷水管利用动态支承与图3的OTEC柱筒 的底部连接。在1994年牛津大学出版社出版的Avery和Wu发表的题为"来自海洋的可再生能 源，OTEC指南"第4.5节中描述了 OTEC应用中的冷水管连接部，该部分的全部内容通过引用 合并于此。
[0148]用柱筒浮标作为平台的显著的优点之一是，即使在非常严重的百年一遇的风暴条 件下这样做也能使得在柱筒自身和CWP之间产生相对小的转动。另外，柱筒和CWP之间的垂 向和横向力使得球形球与其底座之间的向下的力将支承面保持为总是接触。由于也用作水 密封的该支承不会从与其配合的球形底座脱离接触，所以无需安装用于将CWP在垂向上保 持在合适位置的机构。这有助于简化球形支承设计，并且还使得在不同方面中由任何附加 的CWP管约束结构或器件引起的压力损失最小化。通过球形支承传递的横向力也足够低，使 得该横向力能够被充分地容纳而无需CWP的垂向约束。
[0149] 冷水通过一个或多个冷水栗经由冷水管被抽取并且通过一个或多个冷水通道或 管道流入多级OTEC电站的冷凝器部。
[0150]在2010年1月21日提交的题为"海洋热能转换电站冷水管"的美国专利申请No. 12/ 691,655(律师签号：25667-0003001)中描述了冷水管的结构和性能的进一步细节，该申请 的全部内容通过引用合并于此。
[0151] 冷水管连接
[0152] 冷水管351与柱筒平台311之间的连接引起了构造、维护和操作方面的挑战。例如， 冷水管是悬在动态海洋环境中的2000英尺至4000英尺的垂向圆柱。冷水管所连接至的平台 或船舶也浮在动态海洋环境中。此外，管被理想地连接在水线的下方，并且在一些方面中， 远低于水线并且靠近船舶的底部。将完全组装的管调运到适当的位置并且将管固定于船舶 或平台是一项艰巨的任务。
[0153] 冷水管连接支撑着从平台上悬下来的管的静态重量，并且负责应对平台和悬着的 管之间的由于波浪作用、管振动和管运动而产生的动态力。
[0154] 在1994年牛津大学出版社出版的William Avery和Chih Wu发表的题为"来自海洋 的可再生能源，OTEC指南"第4.5节中公开了多种OTEC冷水管连接部，包括万向节、球窝和通 用连接部，这些通过引用合并于此。只对万向节连接部进行了操作性试验，该万向节连接部 包括允许30°转动的两轴万向节。如Avery和Wu所述，在万向节的平面中，球形壳形成了管的 顶部。具有由尼龙和聚四氟乙烯(Teflon)制成的扁平环的筒形帽在管中的冷水和周围平台 结构之间提供了滑动密封。图12中示出了万向节式管连接部。
[0155] 以前的冷水管连接部被设计用于传统的船型和平台，这种传统的船型和平台由于 重量以及波浪作用所以展现出比柱筒平台更大的垂向移位。用柱筒浮标作为平台的显著的 优点之一是，即使在非常严重的百年一遇的风暴条件下这样做也能使得在柱筒自身和CWP 之间产生相对小的转动。另外，柱筒和CWP之间的垂向和横向力使得球形球与其底座之间的 向下的力将支承面保持为总是接触。在若干个方面中，CWP与连接支承面之间的向下的力在 〇.4g至I.Og之间。由于也用作水密封的该支承不会从与其配合的球形底座脱离接触，所以 无需安装用于将CWP在垂向上保持在合适位置的机构。这有助于简化球形支承设计，并且还 使得在不同方面中由任何附加的CWP管约束结构或器件引起的压力损失最小化。通过球形 支承传递的横向力也足够低，使得该横向力能够被充分地容纳而无需CWP的垂向约束。
[0156] 本发明的若干个方面允许冷水管向上垂向插过平台的底部。这通过将完全组装的 冷水管从平台下方提升到适当位置来完成。这便于同时地构造平台和管以及提供了维护时 容易地安装和移走冷水管。
[0157] 参照图3,冷水管351在冷水管连接部375处连接至柱筒平台310的浸没部311。在一 个方面中，冷水管利用动态支承与图3的OTEC柱筒的底部连接。
[0158] 在本发明的一个方面中，冷水管连接部设置成包括管凸缘，该管凸缘经由球形面 落座于活动爪(movable detent)。活动爪联接至柱筒平台的基部。包含活动爪允许冷水管 垂向地插入冷水管接收凹部(bay)以及从冷水管接收凹部垂向地移走。
[0159] 图13示出其中冷水管连接部375包括管接收凹部776的示例性方面，其中管接收凹 部776包括凹部壁777和爪壳体778。接收凹部776进一步包括接收直径780,该接收直径780 由凹部壁777之间的直径的长度限定。在若干个方面中，接收直径大于冷水管351的外凸缘 直径781。
[0160]冷水管连接部375和柱筒311的下部可以包括结构加强件和支撑件以承受一旦悬 挂了冷水管351时施加于并且传递至柱筒311的重量和动态力。
[0161] 参照图14,冷水管连接部375包括爪壳体778和活动爪840,活动爪840机械地联接 至爪壳体778以允许爪840从第一位置移动至第二位置。在第一位置中，活动爪840容纳在爪 壳体778内使得爪840不朝向接收凹部776的中央向内突出，并且保持在接收直径780的外 侧。在第一位置中，冷水管351的顶端部385可以在不受活动爪840的干扰的情况下插入管接 收凹部776中。在可选的方面中，活动爪840可以以如下方式被容纳在第一位置:使得活动爪 840的任何方面都没有朝向接收凹部776的中央向内突出超过外凸缘直径781。在进一步的 方面中，第一位置中的活动爪840不与冷水管351的通过接收凹部776的垂向运动发生干涉。
[0162] 在第二位置中，活动爪840展开超出爪壳体778并且朝向接收凹部776的中央向内 突出。在第二位置中，活动爪840向内展开超过外凸缘直径781。可以利用液压致动器、气动 致动器、机械致动器、电致动器、机电致动器或上述的组合将活动爪840从第一位置调整或 移动至第二位置。
[0163]活动爪840包括部分球形或弧形的支承面842。弧形支承面842被构造成在活动爪 840位于第二位置时为冷水管支承凸缘848提供动态支承。
[0164] 冷水管支承凸缘842包括凸缘支承面849。弧形支承面842和凸缘支承面849可以协 作落座以便提供动态支承，以支撑冷水管351的悬挂重量。另外，弧形支承面842和凸缘支承 面849协作落座以负责应对冷水管351与平台310之间的相对运动而不使冷水管351离座。弧 形支承面842和凸缘支承面849协作落座以提供动态密封使得，一旦冷水管351经由冷水管 连接部375连接至平台310时相对热的水就不会进入管接收凹部776并且最终不会进入冷水 引入部350。当悬挂上冷水管351时，冷水通过一个或多个冷水栗经由冷水管被抽取并且通 过一个或多个冷水通道或管道流入多级OTEC电站的冷凝器部。
[0165] 弧形支承面842和凸缘支承面849可以用诸如聚四氟乙烯涂层等涂层进行处理，以 防止两表面之间产生原电池反应(galvanic interaction)。
[0166] 可以理解的是，动态支承面和活动爪或小齿轮的用于将冷水管连接至浮式平台的 任何组合都在权利要求书以及此处公开的考虑范围内。例如，在若干个方面中，弧形支承面 可以被定位在活动爪的上方、弧形支承面可以被定位于活动爪的侧面甚至是被定位在活动 爪的下方。在若干个方面中，活动爪可以与如上所述的浮式平台的底部为一体。在其他方面 中，活动爪可以与冷水管为一体。
[0167]图15示出将冷水管安装至浮式平台、更具体地安装至OTEC浮式平台的示例性方 法。该方法包括将导绳和收帆索从平台操纵(r i gg i ng)至完全组装的冷水管。然后使冷水管 下降到平台的下方并且使冷水管对准正确的位置。然后使冷水管上升到管接收凹部内，使 活动爪或小齿轮展开并且使管落座在弧形支承面上。
[0168] 更具体地，将引导缆绳安装至完全组装的冷水管351(910)。在示例性实施方式中， 冷水管351可以包括一个或多个可充气套筒以便在冷水管的构造、移动和竖立的过程中提 供浮力。在将导索安装至冷水管910之后，可以将一个或多个可充气套筒放气915使得冷水 管具有负浮力。在实施方式中，冷水管也可以包括能够部分或全部填充水或其他压舱材料 以便为冷水管提供负浮力的配重块或其他压舱物系统。
[0169] 然后使冷水管下降到浮式OTEC平台310的冷水管连接部375的下方的位置920。可 以再次调整压舱物。调整导索以便将冷水管正确地定位在冷水管连接部375的下方925,并 且可以通过视频、远程传感器和其他手段对对准情况进行检查和确认930。然后使冷水管组 件上升至冷水管支承凸缘848位于冷水管连接组件的活动爪840上方的位置935。可利用导 索、可充气套筒、可拆卸气球或这些的组合来完成使冷水管上升到冷水管连接部内的动作。
[0170] 在使冷水管上升到冷水管连接部内935之后，使活动爪展开940以便为冷水管提供 动态支承面。然后通过调整导索、使可充气套筒或可拆卸气球放气或者通过调整配重块或 其他压舱物系统来使冷水管下降。也可以使用这些方法的组合。
[0171] 可以理解的是，导索、充气线、压舱物线等应该在冷水管的移动过程中保持不会相 互妨碍。此外，冷水管的移动不应该与OTEC平台的锚泊系统发生干涉。
[0172] 在发明的进一步的方面中，可以在冷水管和柱筒结构之间设置静态连接。在这样 的方面中，可以通过改变管的在管顶部附近的柔性来负责应对管与柱筒之间的动态力。通 过允许冷水管的下部和中间部的移动，降低或完全避免了对动态管连接的需要。避免万向 节式连接部的需要去掉了高价的移动部件，并且使下面的柱筒部分以及冷水管两者的制造 均得以简化。
[0173] 参照图16,冷水管1651以没有采用上述动态支承的方式连接至柱筒1611的下部。 图16示出了处于已移位和未移位两个构造的、被连接至柱筒结构的下部的冷水管。冷水管 1651的上部（即，在柱筒1611的下部和连接的位置处及下方不远的部分)被硬化以提供冷水 管的相对不可弯曲的上部1651A。在不可弯曲的上部1651A的下方设置相对柔性的中间部 1651B。在柔性中间部1651B的下方是适度柔性的下部1651C，该下部1651C可以包括冷水管 组件的最大部分。配重块或压舱物系统可以固定在适度柔性的下部1651C的底部或任何其 他部分。
[0174] 如图所示，柔性中间部165IB允许冷水管的下部偏斜远离冷水管的悬挂线。偏斜量 可以在0.25°到30°之间，取决于冷水管的从柱筒1011悬挂下来的长度和直径。
[0175] 参照图17,详细地描述了静态的冷水管