本发明涉及海洋发电装置领域，具体地说，特别涉及到一种垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构。
背景技术：
随着全球传统能源的日益短缺和环境问题的日渐严峻，世界各国对可再生能源的需求不断上升。潮流能作为一种由海洋潮汐现象引起的海洋能资源，其储量丰富，开发前景巨大，目前已成为世界各沿海国家可再生能源发展的重点。主要我国近海区域潮流能理论蕴藏量超过8.33gw，资源丰富。然而目前全球整体潮流能发展速度仍受限与其开发技术和装备发展不足，成本较高等因素。
潮流能水轮机作为将潮流能转化为电能的主要装备，主要有水平轴潮流能水轮机和垂直轴潮流能水轮机两种。相较已经发展较为成熟的水平轴潮流能水轮机，垂直轴潮流能水轮机因其在阵列中能获取较高的效率，近年来成为解决潮流能开发效率问题的主要关注装备。国际上潮流能水轮机的支撑结构也主要为重力坐底式基础，桩柱式及漂浮式支撑结构。
然而这些传统的潮流能水轮机支撑结构多被应用于水平轴潮流能水轮机，当应用于垂直轴潮流能水轮机阵列时，会存在基础稳定性不足，经济性不足，影响海域范围过大等问题。因此需要一种较为经济可行，稳定性好，适用于垂直轴潮流能水轮机的支撑结构。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种新的适用于垂直轴潮流能水轮机阵列的支撑结构，其为单桩多层布置式支撑结构，通过结合目前技术较为成熟，在海上风电领域应用较为广泛的大直径单桩结构，以及水平支撑臂结构，实现了水下垂直轴潮流能水轮机的分层布置，增强了海洋潮流能的采集率，提高了垂直轴潮流能水轮机支撑结构的稳定性，降低了采用传统桩柱式垂直轴潮流能水轮机支撑结构的潮流能开发成本，减小了潮流能开发装备对海域的影响范围。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构，包括垂直安装在海床上的单桩基础，在所述单桩基础上设有若干水平支撑臂，所述水平支撑臂沿单桩基础的外表面均匀分布，水平支撑臂的一端与单桩基础固定连接，水平支撑臂的另一端向外延伸构成延伸端，相邻的水平支撑臂通过倾斜支撑连接，在所述水平支撑臂的延伸端上固定安装有垂直轴潮流能水轮机。
进一步的，所述水平支撑臂通过陆上焊接或外接连接件的方式固定连接在单桩基础的外表面上。
进一步的，若干所述水平支撑臂从上至下分布在单桩基础上构成分层结构，分层结构的层数为3-5层。
进一步的，所述水平支撑臂的宽度由水平支撑臂的一端向水平支撑臂的另一端逐渐变小，水平支撑臂的长度在6m-15m。
进一步的，所述水平支撑臂内部设置有储能设备以及输缆线，垂直轴潮流能水轮机能安装就位后，垂直轴潮流能水轮机的电能输出端通过输缆线与储能设备连接。
一种垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构，其施工步骤如下：
1)在陆地上预制单桩基础，并在单桩基础上安装水平支撑臂；
2)将单桩基础垂直安装在海床上；
3)将垂直轴潮流能水轮机安装在水平支撑臂上，使得垂直轴潮流能水轮机的电能输出端与水平支撑臂内的输缆线和储能设备连接；
4)安装垂直轴潮流能水轮机，调试输电系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.提供了一种新的垂直轴潮流能水轮机支撑结构；
2.通过结合大直径单桩和水平支撑臂，采用多层式布置方式实现水下多个垂直轴潮流能水轮机协同工作目的；
3.提高了垂直轴潮流能水轮机支撑结构的稳定性；
4.增强了海洋潮流能的采集率；
5.降低了采用传统桩柱式垂直轴潮流能水轮机支撑结构的潮流能开发成本，减小了潮流能开发装备对海域的影响范围。
附图说明
图1为本发明所述垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构的侧视图
图2为本发明所述垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构的俯视图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，本发明所述的一种垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构，包括单桩基础1、水平支撑臂2、垂直轴潮流能水轮机3和倾斜支撑4。大直径的单桩基础1外侧从上到下沿外壁围绕其一周依次均匀对称布置数个水平支撑臂2，该水平支撑臂2通过焊接或外接方式连接在单桩基础1的外壁上。每个水平支撑臂2上均安装有垂直轴潮流能水轮机3。上下层之间的水平支撑臂2之间的距离可根据现场潮流能水道情况进行设计，布置层数约在3-5层；单桩基础1周围同一层相邻水平支撑臂2之间彼此通过倾斜支撑4连接来增加强度，单个水平支撑臂2在水平面靠单桩端较宽较厚，并逐步渐变至等厚度等宽度；单个水平支撑臂2的长度在6m-15m；
同时水平支撑臂2内部设置有储能设备以及输缆线，垂直轴潮流能水轮机3安装就位后，通过连接储能设备以及输缆线实现电能输送。
本发明的一种垂直轴潮流能水轮机单桩多层布置式支撑结构，其安装施工步骤为：
1)在陆地上预制单桩基础1，并在单桩基础1上安装水平支撑臂2；
2)将单桩基础1垂直安装在海床上；
3)将垂直轴潮流能水轮机3安装在水平支撑臂2上，使得垂直轴潮流能水轮机3的电能输出端与水平支撑臂2内的输缆线和储能设备连接；
4)安装垂直轴潮流能水轮机3，调试输电系统。
本发明通过采取多层式布置方式实现水下多个垂直轴潮流能水轮机协同工作的目的，提供了一种新的垂直轴潮流能水轮机支撑结构，提高了垂直轴潮流能水轮机支撑结构的稳定性，增强了海洋潮流能的采集率，降低了采用传统桩柱式垂直轴潮流能水轮机支撑结构的潮流能开发成本，减小了潮流能开发装备对海域的影响范围。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。