将潮流能发电装置固定于水底的施工方法和潮流发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海洋能发电装置的施工方法，尤其涉及一种将潮流能发电装置固定于水底的施工方法和潮流发电装置。
【背景技术】
[0002]潮流能发电装置共有两种固定方式，一种是通过钢缆、浮筒等结构固定悬浮在水中，另一种是通过打桩方式固定于水底。这两种固定方式由于是将发电装置固定于水中的不同的位置，因此其施工方法完全不同。
[0003]现有的将潮流能发电装置固定于水底的施工方法主要是通过施工人员在水底进行爆破、夯击预制混凝土桩进行固定。然而，为了保证潮流能发电装置的发电效率，通常需要将发电装置设置在水流很急的地方。由于水流速度非常快，水下施工不但可靠性低，施工人员也会非常危险。
[0004]不同于其他领域中桩是施工和使用在较平静的水域，并且这些桩只起到轴向支撑和固定作用，在潮流能发电领域中，由于水流会产生非常大的径向冲击力，为了保证桩的牢靠度，每根桩的横截面积必须要得到保证。换言之，横截面积非常大的桩才能保证潮流能发电装置不被湍急的水流干扰，使其完全固定在水底。然而，增加了桩的横截面积，使得桩的迎水面积也大幅度增加，即增加了每个桩承受水流冲击力的受力面积。由于迎水面积增大，反而降低甚至抵消了加粗桩带来的牢固度，并且施工难度也大大增加。因此，现有的固定于水底的潮流能发电装置都存在固定不牢靠，施工复杂、危险、成本太高的问题。
[0005]另外，现有的潮流能发电装置通常是将其框架通过浮吊船等工具将其吊入安装地点的水底。由于潮流能发电装置需要长期浸泡在水中并且要承受水流的冲击，为了增加潮流能发电装置在水底的稳固度，其框架大部分采用钢筋和混凝土制成，通常整个装置会建造的非常重。然而，世界上浮吊船能起吊的最大重量仅有3000吨。换言之，受到浮吊船的限制，潮流能发电装置的整个重量都必须控制在3000吨以内。为确保浮吊船安全稳定的起吊和放下，潮流能发电装置的重量最好远低于3000吨，这极大地制约了潮流能发电装置的大型化发展。
[0006]综上所述，现有的潮流能发电装置由于受到施工方法的制约，无法大型化，成本居高不下，造成了人类无法突破的潮流能发电装置商业化运营的技术壁垒。
【发明内容】
[0007]本发明为了克服现有技术的不足，提供一种将潮流能发电装置固定于水底的施工方法和潮流发电装置。
[0008]为了实现本发明的一目的，本发明提供一种将潮流能发电装置固定于水底的施工方法，包括如下步骤:制作外框架，将浮体固定于外框架，将多根外套管固定于外框架，分别在多根外套管的迎水侧位置设置多个减小水流阻力结构；将多根内套管对应地插入多根外套管内；将外框架置入水中，在水中拉动外框架至安装地点；每根内套管的一端沿外套管的轴向沉入水底，另一端伸出于水面；卸掉浮体的浮力使外框架沉入水底，调整外框架的水平；沿内套管轴向对水底进行锤击，在内套管内对水底进行钻孔，形成桩孔，取出内套管，朝外套管内置入连接套管，连接套管连接外套管的底端和水底钻孔的地面上端，朝外套管内置入钢筋笼或者钢管型材，朝外套管内灌注混凝土；将水轮机和发电机安装于外框架。
[0009]于本发明的一实施例中，外框架包括至少一个平台，平台的长度方向平行于水流方向，外套管的数量为至少四个，至少四根外套管分别设置于平台的四个顶角。
[0010]于本发明的一实施例中，浮体为可调节浮力的浮箱，卸掉浮体的浮力使外框架沉入水底的步骤包括打开浮体的阀门，使浮体灌水从而卸掉浮力。
[0011 ] 于本发明的一实施例中，在每根内套管的一端沿外套管的轴向沉入水底，另一端伸出于水面的步骤之前，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括通过浮体调整外框架的水平。
[0012]于本发明的一实施例中，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括设置多根固定钢缆，固定钢缆的一端固定于外框架。
[0013]于本发明的一实施例中，在水中拉动外框架至安装地点的步骤之后还包括将固定钢缆的另一端固定，拉紧固定钢缆以固定外框架平行于水平面的横向位置。
[0014]于本发明的一实施例中，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括制作内框架，将水轮机和发电机安装于外框架的步骤包括将水轮机安装于内框架内，将内框架可分离地固定于外框架内。
[0015]于本发明的一实施例中，内套管外壁标识有刻度。
[0016]于本发明的一实施例中，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括朝外套管内灌注混凝土之后，在混凝土的顶端设置固定板，将固定板与外套管相焊接。
[0017]为了实现本发明的另一目的，本发明还提供一种采用上述施工方法固定的潮流能发电装置包括外框架、多根外套管、多根连接套管、浮体、水轮机和发电机。外框架具有多个减小水流阻力结构。多根外套管固定于外框架，多个减小水流阻力结构位于多根外套管的迎水侧。多根连接套管分别连接外套管的底端和水底钻孔的地面上端。浮体固定于外框架。水轮机设置于外框架内。发电机设置于外框架且连接水轮机。
[0018]为了实现本发明的另一目的，本发明提供一种将潮流能发电装置固定于水底的施工方法，还包括如下步骤:制作外框架，将浮体固定于外框架，将多根外套管固定于外框架，分别在多根外套管的迎水侧位置设置多个减小水流阻力结构；将多根内套管对应地插入多根外套管内；将外框架置入水中，在水中拉动外框架至安装地点；每根内套管的一端沿外套管的轴向沉入水底，另一端伸出于水面；卸掉浮体的浮力使外框架沉入水底，调整外框架的水平；沿内套管轴向对水底进行锤击，在内套管内对水底进行钻孔，形成桩孔，朝内套管内置入钢筋笼或者钢管型材，朝内套管内灌注混凝土 ；将水轮机和发电机安装于外框架。
[0019]于本发明的一实施例中，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括在内套管的侧壁设置多个卸浆孔。
[0020]于本发明的一实施例中，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括在外套管的内壁上设置止挡件。
[0021 ] 于本发明的一实施例中，将潮流能发电装置固定于水底的施工方法还包括制作内框架，将水轮机和发电机安装于外框架的步骤包括将水轮机安装于内框架内，将内框架可分离地固定于外框架内。
[0022]综上所述，本发明的外框架和外套管，形成了 “天然的打桩平台”，无需额外设置桩的固定结构，即可有效且牢靠地将潮流能发电装置固定于水底。本发明的内套管既起到调节水平的作用又能辅助打桩。通过在外框架设置浮体，克服了现有技术中必须起吊发电装置导致发电装置无法大型化的弊端，创新地在水中移动发电装置至安装点，大幅度降低施工成本。所有的施工方法步骤都在水上进行，杜绝了现有的水下作业，降低了施工难度，提高了施工人员的安全性，也大幅度减少了施工成本，有效地推广了潮流能发电装置的商业应用。
[0023]为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0024]图1所示为根据本发明第一实施例提供的将潮流能发电装置固定于水底的施工方法。
[0025]图2所示为根据本发明第二实施例提供的将潮流能发电装置固定于水底的施工方法。
[0026]图3所示为根据本发明第二实施例提供的将潮流能发电装置固定于水底的施工方法实施过程中的俯视图。
[0027]图4所示为根据本发明第二实施例提供的潮流能发电装置的俯视图。
[0028]图5所示为根据本发明第二实施例提供的潮流能发电装置未打桩时的