安裝錨固設(shè)備的潛水裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于將設(shè)備如水下渦輪機錨固至海底的潛水模塊。該模塊包括：用于附接上述設(shè)備的基底構(gòu)件；以及使該模塊上方的水流的邊界層分量轉(zhuǎn)向的邊界層整流裝置。這樣使該模塊上方的邊界層水流加速，以在該模塊上產(chǎn)生水動力學(xué)的錨固力。還提供了將上述設(shè)備安裝至海底的方法。
【專利說明】安裝錨固設(shè)備的潛水裝置和方法
[0001]本發(fā)明涉及潛水裝置，具體地，但非排他地涉及用于在海底上錨固潮汐渦輪機結(jié)構(gòu)的潛水裝置
[0002]在以下描述中，術(shù)語“海底”應(yīng)認(rèn)為指的是位于大量水之下大體上靜態(tài)的地面并包括例如位于大海之下的地面，位于河之下的地面以及位于這兩者的交叉點之下的地面。術(shù)語“海洋(marine)”也應(yīng)相應(yīng)地解釋。
[0003]由于相比于陸上等同設(shè)備非常高的安裝&維護(hù)費用，海上可再生能源一直發(fā)展緩慢。這兩方面在海上可再生能源系統(tǒng)的任何經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都是重要的驅(qū)動力。更具體地，高成本是由于需要專門的船來支持安裝與維護(hù)過程。海上石油和天然氣工業(yè)也需要類似的船。因此，經(jīng)常的情況是開發(fā)者競爭相同的資源。這使得租用這些船的日租金很高并可使開發(fā)的獲利能力成為問題。日租金隨石油的價格發(fā)生大幅波動，這使得安裝與維護(hù)費用難以預(yù)計。這樣還產(chǎn)生了可再生能源界難以承擔(dān)的大經(jīng)濟(jì)風(fēng)險。
[0004]在使用中，幾乎不可避免的存在對解決操作&維護(hù)(運行和維護(hù))問題的需求。在由于其能量潛能而通常將被選擇的潮汐環(huán)境中，這非常具有挑戰(zhàn)性。以數(shù)節(jié)流動的潮汐流在結(jié)構(gòu)上作用非常大的動態(tài)力，部分是由于在該結(jié)構(gòu)周圍流動的湍流。這經(jīng)常意味著支持船僅可以在短的天氣和潮汐變化范圍中運行。在許多情況，靜水周期可僅為十分鐘。因此，如果存在大量水下操作，則由于可執(zhí)行安全操作的受限時間，完成這些水下操作的持續(xù)時間會遠(yuǎn)長于所期望的時間。這導(dǎo)致費用的巨大增加。
[0005]大多數(shù)正在發(fā)展的潮汐渦輪機系統(tǒng)被設(shè)計成在直立的基礎(chǔ)向下驅(qū)動至水床中的情況下利用單個單柱式結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨固；當(dāng)部署成渦輪機陣列(因為設(shè)備必須較好地間隔開)時，這種形式的錨固不僅每單元的安裝昂貴，而且每單位海底面積輸出相對較低的能量。
[0006]無論何時運動的流體接觸到固態(tài)邊界時，兩介質(zhì)之間的摩擦致使流體局部地減速并理論上在該邊界處停止。這被稱為邊界層，其意味著表面處的流動速度比海底處的流動速度顯著地更快且較少湍流。因為這個原因，大多數(shù)潮汐能設(shè)備位于表面處或位于表面附近。然而，潮汐流受波的影響，波可減小位于表面處的潮汐設(shè)備的效率。波還在結(jié)構(gòu)上作用大波動力，即疲勞載荷較高，從而減小結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命。
[0007]當(dāng)在潮汐地區(qū)安裝任何外來物體時，其周圍的區(qū)域?qū)⒃馐芨叨葲_蝕環(huán)境。這被稱為沖刷并可破壞基礎(chǔ)，如使用在單柱式結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)。
[0008]第GB2467200A號英國專利公開描述了一種支承在水床上并與邊界層相互作用的設(shè)備。該重力基礎(chǔ)填充有重壓載物，以將其保持在海底上的適當(dāng)位置處。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種潛水模塊，其適于相對于在水床上方經(jīng)過的水流錨固設(shè)備，該模塊包括用于附接上述設(shè)備的基底構(gòu)件；以及邊界層整流裝置，該邊界層整流裝置適于使所述水流的與所述水床鄰近的邊界層分量在所述模塊的至少一部分上方轉(zhuǎn)向，從而使所述邊界層水流在所述模塊上方加速，以在所述模塊上產(chǎn)生水動力學(xué)錨固力。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種相對于在水床上方經(jīng)過的水流安裝錨固設(shè)備的方法，其包括提供下述潛水模塊，該潛水模塊具有用于附接上述設(shè)備的基底構(gòu)件；以及邊界層整流裝置，該邊界層整流裝置適于使所述水流的與所述水床鄰近的邊界層分量在所述模塊的至少一部分上方轉(zhuǎn)向，從而使所述邊界層水流在所述模塊上方加速，以在所述模塊上產(chǎn)生水動力學(xué)錨固力。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種在水下結(jié)構(gòu)上安裝水下渦輪機的方法，其包括:至少集成浮力塔與所述水下渦輪機以及選擇性地壓載所述浮力塔，以使所述水下渦輪機在水面以及錨固地點之間上升和下降。
[0012]通過權(quán)利要求及以下描述，本發(fā)明的第一、第二以及第三方面的其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0013]下面將僅以示例的方式參照附圖描述以下圖表，在附圖中:
[0014]圖1是本發(fā)明的設(shè)有豎軸式渦輪機的潛水模塊的實施方式的等距視圖；
[0015]圖2是示出位于下方的支承結(jié)構(gòu)的框架的圖1的潛水模塊的部分分解圖；
[0016]圖3是潛水模塊的剖視圖；
[0017]圖4是示出多個模塊連接起來以形成陣列并可觀察到該陣列的電子布局、機械布局以及去壓載布局的平面圖；
[0018]圖5A至圖5F是在水床上部署模塊的方法的示意圖；
[0019]圖6是模塊上方的典型的入射水圖案的示意圖；
[0020]圖7示出了模塊上方速度剖面變化；
[0021]圖8A示出一系列波面剖面；
[0022]圖SB是安裝成作為近岸礁的模塊的示意圖；
[0023]圖9A至圖9F是在水床上部署模塊的可替代性方法的示意圖；
[0024]圖1OA是示出安裝或釋放集成的浮力塔與渦輪機模塊的裝置的可替代性實施方式的端視圖；
[0025]圖1OB是圖1OA的裝置的主視圖；
[0026]圖1OC是連接起來的圖1OA和圖1OB的模塊的陣列的平面圖；
[0027]圖1OD是圖1OC的裝置的平面圖，其中一個模塊設(shè)置在水面處以進(jìn)行維護(hù)或修理操作；
[0028]圖1lA是定位在不平的水床上的圖1OD的裝置的主視圖；
[0029]圖1lB是橫向樞接起來以將其周圍環(huán)境考慮在內(nèi)的圖1OC的裝置的平面圖；
[0030]圖12A至圖12D是在水床上部署模塊的另一可替代性方法的示意圖；
[0031]圖13A是部署之后的圖12D的裝置的平面圖；
[0032]圖13B是部署之后的圖12D的裝置的主視圖；
[0033]圖14A是利用一個懸鏈線在水床上部署模塊的又一可替代性方法的示意圖；
[0034]圖14B是利用雙懸鏈線在水床上部署模塊的再一可替代性方法的示意圖；
[0035]圖15A是示出安裝裝置的再一方法的主視圖；以及
[0036]圖15B是圖15A的裝置的平面圖。
[0037]參照圖1，潛水裝置的每個模塊10相連以形成陣列，其中該陣列具有設(shè)置在該陣列兩端處的前端部分12和末端部分14。每個模塊10設(shè)有位于其兩側(cè)上的邊界層整流裝置，其中每個邊界層整流裝置包括沖刷板16，沖刷板16通向通氣板18。主船體板20還設(shè)置在相對的兩組通氣板18之間。
[0038]每個沖刷板16包括柔性材料，該柔性材料能夠改變其形狀以考慮到水床沿陣列的長度的輪廓。通氣板18的形狀和位置設(shè)置為提供來自沖刷板16的水流的平滑過渡。此夕卜，如下文將描述的，通氣板18鉸接至模塊10，以使得在該潛水裝置的安裝過程中通氣板18可活動地向上或向下成角。
[0039]主船體板20還成形為提供從模塊的前沿到后沿的連續(xù)上流動面。主船體板20、通氣板18以及沖刷板16的形狀相結(jié)合，以提供優(yōu)化裝置10上方的流動狀況的流體動力學(xué)表面。
[0040]第一浮力塔22安置在每個模塊10的一側(cè)上，而第二浮力塔24安置在每個模塊10的另一側(cè)上。每個浮力塔22，24在一側(cè)具有曲線型面26，而在相反側(cè)上具有平面28。當(dāng)模塊10連結(jié)在陣列中時，每個部分的第一浮力塔22和第二浮力塔24的平面彼此抵靠，以沿陣列的長度提供一系列結(jié)合的浮力塔。浮力塔22，24大體上是中空，以向每個獨立模塊10提供可變的浮力，這將在下文進(jìn)行描述。浮力塔22，24提供了用于整個裝置的較高的浮力中心，該浮力中心提聞了穩(wěn)定性。
[0041]還提供了可分離的水下渦輪機模塊30。渦輪機模塊30設(shè)有通用連接部，以便于附接至每個模塊10。每個渦輪機模塊30確實是能浮起的，以使得當(dāng)從其關(guān)聯(lián)模塊10釋放時，其將上升至表面以進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)、替換等。雖然圖1中示出了豎軸式渦輪機，但實際上可利用任何形式的水下可再生能源設(shè)備進(jìn)行替換。
[0042]參照圖2，下面將描述每個模塊10的支承框架。如圖所示，這些部分相結(jié)合，以形成開放框架，其允許渦輪機模塊30插入每個模塊10中并在水上或在水床上保持穩(wěn)定。為此，沿每個模塊10的中心部設(shè)有漸細(xì)的插座32。這些插座32導(dǎo)引并使渦輪機模塊30逐漸鎖止到每個模塊10上的合適的位置。插座32中還設(shè)有界面板33，以便于這種鎖止接合。
[0043]肋狀件34從每個模塊10的中心部延伸，以向主船體板20、通氣板18以及沖刷板16提供結(jié)構(gòu)支承。肋狀件34還關(guān)于每個模塊10的船體鉸接，以形成“翼狀件”對，其能夠在圖3的箭頭A指示的方向上進(jìn)行上下轉(zhuǎn)動。肋狀件34還支承設(shè)置在其每一端處的壓載船體部分36。
[0044]下面將描述壓載船體部分36的操作。
[0045]具體參照圖3，每個模塊10的下方支承框架在陣列下面形成兩個掩蔽區(qū)域38。在每個掩蔽區(qū)域38內(nèi)，設(shè)有“水路”結(jié)構(gòu)40，以允許專用ROV (遙控車輛)訪問系統(tǒng)支持路線42和界面板33。在本實施方式中，每個水路結(jié)構(gòu)40設(shè)有軌道42，軌道42允許R0V44沿其在裝置的模塊10之間移動；然而，可設(shè)置其他可替代性結(jié)構(gòu)。
[0046]參照圖4，描述根據(jù)本實施方式的裝置的電路布局、機械布局以及卸壓載布局。設(shè)有壓載管結(jié)構(gòu)46和電傳輸總線48 ;還示出了位于中心處的壓強船體模塊50以及系泊與牽引隔間52，其允許陣列位于表面上或被浸沒時保持穩(wěn)定。泵艙54控制壓載系統(tǒng)并包括排氣管，以允許壓載船體46增壓以用于實現(xiàn)漂浮狀況、與減壓以用于浸沒狀況。還設(shè)有位于前端部分12和末端部分14處的ROV車庫56，以允許R0V44恢復(fù)至表面。
[0047]下面將參照圖5A至圖5F描述將該裝置安裝在水床上的第一方法。在下面的描述中，應(yīng)當(dāng)理解鉸接桿24使陣列的邊界層整流裝置向上和向下移動的能力形成了大體表示為58的一對“翼狀件”。
[0048]潛水模塊10的陣列首先被牽引至合適地點，以進(jìn)行部署。如圖5A所示，在運輸模式中，兩個翼狀件58被鉸接，以使得壓載船體部分36與模塊10的主船體處于同一水平上。護(hù)上，每個翼狀件58可單獨地起動，以使每平上，從而進(jìn)入操作模式，如圖52所示。如36上，以在位于其下的水床62上形成吸力
的潛水裝置的操作。
自由流水流。為了說明的目的，在圖6中每外，純粹地用于參考的目的，在圖6中，流被互域21時，其開始成形以為經(jīng)過模塊10做
卜層區(qū)域(近似為54和35所在處的深度)開亦沿。還形成了表示為II的湍流區(qū)域。因:。因此相反的向下力(在圖6中由01表示)I 10上方加速，這樣增大了可由渦輪機模塊
I氣板前沿181的剩余部分、主船體板20上起)上。當(dāng)流離開區(qū)域22時，其離開通氣板放所有必要的電學(xué)和控制系統(tǒng)而實現(xiàn)(使用R0V44或自動液壓操作的系統(tǒng)界面板33)。這允許單獨的渦輪機模塊獨立地上浮至表面并且栓系至主陣列。
[0060]下面將參照圖9A至圖9D描述將陣列安裝在水床62上的可替代性方法。
[0061]如圖9A所示，潛水模塊10的陣列首先被牽引至合適地點，以進(jìn)行部署。然后栓系件66被部署至水床62上的錨固點68。
[0062]通氣板18現(xiàn)在被鉸接式打開，而壓載船體部分36充滿周圍的水。因此每個模塊10通過栓系件66導(dǎo)引開始朝向水床62下沉。再次，打開的通氣板18在下降過程中提供額外的穩(wěn)定，并還通過減小阻力和“跳傘”效應(yīng)而以可控的方式增大下降速度。
[0063]參照圖9C，一旦陣列位于水床62處或附近，通氣板18關(guān)閉并且模塊進(jìn)入已安裝模式。渦輪機模塊維護(hù)栓系件70可以仍然延伸至表面60。參照圖9D，當(dāng)需要維護(hù)或修理時，渦輪機模塊30可從模塊10釋放而位于栓系件70上。
[0064]技術(shù)人員應(yīng)理解，裝置的多船體結(jié)構(gòu)結(jié)合通氣板和浮力塔，允許本裝置很快地(幾分鐘內(nèi))、獨立地并且遠(yuǎn)程地壓載向下，而并不導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，系統(tǒng)的不穩(wěn)定將會威脅(昂貴的)荷載。裝置被設(shè)計成通過將水泵送到左舷及右舷壓載船體中而非常快地壓載向下。這樣致使主船體很快地朝向海底下沉。為了安裝，通氣板充分地打開，以允許水穿過船體。然而，當(dāng)壓載船體被填充時，如果沒有浮力塔，平臺將失去其正穩(wěn)定性，浮力塔由于混入其中的空氣提供必要的浮力并在該結(jié)構(gòu)中位于高處。浮力塔還使下潛剛好在著陸在水床上之前減速停止。在這時，可打開遙控閥以從浮力塔釋放空氣，從而實現(xiàn)在水床上受控的著陸和所要求的處于底部上的重量。
[0065]參照圖1OA至圖10D，下面將描述潛水裝置的可替代性實施方式。為了減少重復(fù)，利用共同的兩位數(shù)字附圖標(biāo)記對相似的特征進(jìn)行標(biāo)號而利用放置在該兩個共同數(shù)字之前的第三數(shù)字進(jìn)行區(qū)分。除非另有陳述，這種特征結(jié)構(gòu)相似、操作相似、和/或具有相似的功倉泛。
[0066]潛水裝置的每個模塊110通常連接至一系列額外的模塊，以形成陣列。每個模塊110設(shè)有位于其兩側(cè)上的邊界層整流裝置，其中每個邊界層整流裝置包括沖刷板116，該沖刷板116通向通氣板118。主船體板120還設(shè)置在相對的兩組通氣板118之間。
[0067]如圖1OD所示，第一浮力塔122安置在模塊110的一側(cè)上，而第二浮力塔124安置在模塊110的另一側(cè)上。浮力塔122，124大體上是中空，以向每個獨立模塊110提供可變的浮力，這將在下文進(jìn)行描述。
[0068]還提供了可分離的水下渦輪機模塊130。渦輪機模塊130設(shè)有通用連接部72，其以上述方式類似的方式與主模塊110進(jìn)行連接。如圖1OA和圖1OD最佳示出的，渦輪機模塊130與浮力塔122、124集成，以使得當(dāng)從模塊110釋放時，浮力塔122、124將使渦輪機模塊130上升至表面。雖然圖1OA至圖1OD中示出了橫軸式渦輪機，但實際上可利用任何形式的水下可再生能源設(shè)備進(jìn)行替換。
[0069]因此在操作中，當(dāng)期望釋放模塊110至表面以進(jìn)行維護(hù)或其他操作時，通用連接部72和界面板133 (圖10B)被遠(yuǎn)程地從模塊110解鎖，以允許浮力塔122、124使渦輪機模塊130上升至表面。栓系件132可保持附接至渦輪機模塊130，以允許在檢修之后的與裝置110的接合以及簡單的重新部署。
[0070]因為模塊110的陣列有效地形成相對較長的平臺，因而其不可能水平地支承在曲線狀、剛性的水床上。如果期望，可因此允許模塊110進(jìn)行樞接，以調(diào)節(jié)深度差，從而符合周圍特征如海灣的輪廓。因此根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的潛水裝置模塊110可設(shè)置在“樞接”的陣列中，在該陣列中每個模塊110可在水床62上采用與其鄰近的模塊不同的位置。如圖1lA所示，這樣允許樞接的陣列將不平的水床62考慮在內(nèi)。如圖1lB所示，除這種豎直的樞接之外，模塊110能夠側(cè)向地樞接，以將周圍環(huán)境中的特征(如海灣)考慮在內(nèi)。這樣允許裝置改變其正面的輪廓，以將在例如大海灣內(nèi)的波折射考慮在內(nèi)。
[0071]可替代地，模塊110可不設(shè)有上述的樞接能力；從而提供相對剛性的潛水平臺。在這種結(jié)構(gòu)中，參照圖12A至圖12D，兩個自水平腿74可附接至模塊110的框架。當(dāng)模塊110處于運輸模式時，腿74處于上升結(jié)構(gòu)。當(dāng)模塊110處于適當(dāng)部署地點上方時，腿74下降到水中，直到與水床62相接觸(圖12B)。另外，模塊110可頂起離開水，從而允許當(dāng)經(jīng)歷全強度的例如大潮時其處于完美地穩(wěn)定狀態(tài)中。
[0072]如圖12C所示，然后模塊110在腿74上降低，直到其支承在水床62上。然后通過在圖12C中箭頭A指示的方向上樞轉(zhuǎn)，腿74可下降至水床62上。因此腿位于水床表面62上，從而提供附接至水床表面62的錨固附接件?？商峁╀N或其他額外的固定器件，以改進(jìn)放平的腿74與水床62之間的接合(這樣提供了防止在水床62上滑動的額外的阻力)。
[0073]此外，如圖13A和圖13B所示，腿74可與用于渦輪機模塊130的去壓載結(jié)構(gòu)集成。在該實施方式中，壓載管86在表面以及浮力塔122、124之間延伸。
[0074]如圖14A和圖14B所示，可利用可替代性的系泊方法，其中該系泊方法利用系泊線。在圖14A中，單個懸鏈線76可用于使模塊110的陣列“飛”至水床62。可替代地，兩個懸鏈線78可被張緊，以朝向水床62拉低模塊110的陣列。在從懸鏈線逐漸取得更多錨固鏈到板上時，每個模塊110變得更重，從而增大下降至水床的速率。
[0075]參照圖15A,擺動鎖系統(tǒng)具有第一柱結(jié)構(gòu)80和第二柱結(jié)構(gòu)82,其中第一柱結(jié)構(gòu)80提供用于陣列的前端部分的位置鎖，而第二柱結(jié)構(gòu)82提供用于陣列的末端部分的位置鎖。當(dāng)漂浮在表面60上時，船頭柱80允許模塊的陣列作為風(fēng)標(biāo)或以其他方式擺動360度。末端柱82利用栓系或望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)浸沒，以將陣列的末端拉至合適的位置。一旦陣列已在靜水中擺動到合適的位置，然后其通過這些柱80、82向下導(dǎo)引至水床62。這樣提高了穩(wěn)定性，提供在水床62上的準(zhǔn)確定位并允許對整個柱進(jìn)行檢修?？商娲兀梢允腔谥亓Φ牟?gòu)造成前端和末端模塊的一部分，以使得其可移動至地點，然后準(zhǔn)確地定位并從陣列釋放，以提供臨時系泊系統(tǒng)。
[0076]上述的裝置和方法提供許多優(yōu)點，包括但不限于以下優(yōu)點:
[0077]效率提高，因為:
[0078].邊界層整流裝置通過加速靠近水床的流而減小了邊界層的效果，從而改進(jìn)了進(jìn)入渦輪機單元的流入狀況；
[0079].每單位水床面積非常高的產(chǎn)出或功率輸出，因為潛水裝置、邊界層整流裝置以及浮力塔減小了湍流力，從而允許多個模塊非常密集地放置在一起；
[0080].模塊在板上運載大型的重變壓器，以使通過渦輪機生成的能量升高至用于傳輸和連接至全國高壓輸電線網(wǎng)的最合適的規(guī)格。
[0081]減少安裝費用，因為:
[0082].同時安裝多個可再生設(shè)備的能力節(jié)省了大量金錢；勾在抗蝕的氣密環(huán)境內(nèi)，因而實現(xiàn)了提高的
比渦輪機模塊可被分離并牽引到岸上，在岸塊可使自己從潛水裝置分離并在自身浮力
I水裝置的可忽略的視覺沖擊。其存在的僅
奄蔽環(huán)境允許水生生物茂盛生長；
正，并具有凈益處減小的腐蝕水平。這還通而減小了對防腐劑的要求；
丨生長；
-需的營養(yǎng)；
I置回到表面，從電網(wǎng)連接斷開連接以及牽[0107]發(fā)明人可以預(yù)期，可對本發(fā)明做出各種替換、改變、以及修改，而不背離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求所限定的權(quán)利要求的范圍。例如:
[0108]可提供可替代性結(jié)構(gòu)而不是位于每個浮力塔上的抵靠平面，以使一個模塊的浮力塔設(shè)置至另一模塊的浮力塔。這可包括例如互鎖或其他接合機構(gòu)。
[0109]雖然以上實施方式主要地涉及提供用于潮汐渦輪機設(shè)備的支承，但是這些模塊和陣列也可用于可替代性的應(yīng)用中。例如，參照圖8A和圖SB，其可部署成人工礁，以保護(hù)退回的海岸線。在這點上，在深水波具有振蕩運動的情況下，當(dāng)波接近海岸線時，其振蕩開始擠壓成橢圓，從而增大了水質(zhì)點距離平均值的位移并增大了波前速度，致使波變陡。最終，當(dāng)波接觸到陣列時，其將更進(jìn)一步擠壓振蕩，增大波前速度并致使其以足夠的度數(shù)變陡峭，以致使波斷開；從而傳給最大的側(cè)向運動。
[0110]此外，本發(fā)明的裝置可在用于其他結(jié)構(gòu)如新橋的基礎(chǔ)的位置使用。
【權(quán)利要求】
1.潛水模塊，適于關(guān)于經(jīng)過水床的水流來錨固設(shè)備，所述潛水模塊包括: 基底構(gòu)件，用于附接所述設(shè)備；以及 邊界層整流裝置，適于使所述水流的與所述水床鄰近的邊界層分量在所述模塊的至少一部分上方轉(zhuǎn)向，從而使所述邊界層水流在所述模塊上方加速，以在所述模塊上產(chǎn)生水動力學(xué)錨固力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛水模塊，其中所述邊界層整流裝置還適于減小所述水流在所述模塊上方的湍流。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的潛水模塊，其中邊界層整流裝置設(shè)置在所述模塊的前沿和后沿處，以使得不管水流方向如何，所述邊界層水流都在所述模塊上方被加速。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的潛水模塊，其中所述或每個邊界層整流裝置至少包括彎曲的沖刷板部分，所述彎曲的沖刷板部分用于使所述邊界層在所述模塊上方轉(zhuǎn)向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的潛水模塊，還包括通氣板，所述通氣板設(shè)置在所述邊界層整流裝置之間并且所述通氣板適于進(jìn)一步減小經(jīng)過所述模塊的所述水流的湍流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的潛水模塊，還包括設(shè)置在所述通氣板之間的主船體板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的潛水模塊，其中所述或每個通氣板至少包括水動力學(xué)曲線部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的潛水模塊，其中，所述沖刷板、所述通氣板對以及所述主船體板彼此對準(zhǔn)，以使得入射水流平滑地在位于所述模塊的兩側(cè)上的所述邊界層整流裝置之間通過，從而所形成的任何湍流在所述模塊上形成向下力。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至權(quán)利要求8中任一項所述的潛水模塊，其中所述或每個通氣板能夠在封閉的結(jié)構(gòu)與開放的結(jié)構(gòu)之間選擇性地致動。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的潛水模塊，其中所述模塊的至少一部分是可樞轉(zhuǎn)的，以便于所述模塊下降到水中。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的潛水模塊，其中所述基底構(gòu)件至少包括壓載布置，所述壓載布置使所述模塊能夠壓載在所述水面與所述水床之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的潛水模塊，其中所述壓載布置至少包括一對壓載船體部分，所述一對壓載船體部分設(shè)置成朝向所述模塊的兩側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的潛水模塊，其中所述壓載布置至少包括浮力塔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的潛水模塊，其中所述或每個浮力塔適于與設(shè)置在鄰近的潛水模塊上的對應(yīng)的浮力塔相配。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的潛水模塊，其中所述浮力塔與渦輪機模塊集成，以使得所述渦輪機模塊可與所述浮力塔一起上升或下降。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至權(quán)利要求15中任一項所述的潛水模塊，還至少包括浮力管，以選擇性地使所述浮力塔充滿水或排空水。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的潛水模塊，還至少包括一對部署腿，所述一對部署腿適于允許所述模塊在上升結(jié)構(gòu)與下降結(jié)構(gòu)之間移動，在所述上升結(jié)構(gòu)中所述模塊部分地或完全離開所述水面，在所述下降結(jié)構(gòu)中所述模塊支承在所述水床上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的潛水模塊，其中所述部署腿是可樞轉(zhuǎn)的，以使得一旦所述模塊支承在所述水床上，所述部署腿可向下樞轉(zhuǎn)，以大體上縱向地沿所述水床放置。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的潛水模塊，還包括渦輪機模塊，所述渦輪機模塊設(shè)有對接布置，以允許選擇性地附接至潛水模塊。
20.陣列，包括多個根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊，其中所述陣列中的每個模塊相對于鄰近的模塊側(cè)向地設(shè)置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的陣列，其中所述陣列的所述模塊設(shè)置成在所述陣列下面提供大體上中空的掩蔽區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求22所述的陣列，其中所述掩蔽區(qū)域設(shè)有可遠(yuǎn)程操作的設(shè)備，以便于所述陣列或所述陣列的各個模塊的安裝、維護(hù)以及退役。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的陣列，其中所述掩蔽區(qū)域至少設(shè)有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌沿所述陣列延伸，以允許所述可遠(yuǎn)程操作的設(shè)備在所述陣列的所述模塊之間移動。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至權(quán)利要求23中任一項所述的陣列，其中所述陣列的每個模塊與樞接連結(jié)件相連接，以使得所述陣列可側(cè)向和豎直地樞接，以補償水下環(huán)境的周圍特征。
25.關(guān)于經(jīng)過水床的水流安裝錨固設(shè)備的方法，包括:提供潛水模塊，所述潛水模塊具有:基底構(gòu)件，用于附接所述設(shè)備；以及 邊界層整流裝置，適于使與所述水床鄰近的所述水流的邊界層分量在所述模塊的至少一部分上方轉(zhuǎn)向，從而使所述邊界層水流在所述模塊上方加速，以在所述模塊上產(chǎn)生水動力學(xué)錨固力。
26.根據(jù)就權(quán)利要求25所述的方法，還包括:在水表面上操縱所述潛水模塊，直到所述模塊大體上位于期望的安裝位置之上；以及在水中壓載所述模塊，以便于所述模塊下降至所述水床。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中壓載所述模塊的步驟包括:部分地填充所述模塊的部分和通過繩索或類似的栓系布置將所述模塊導(dǎo)引至所述水床上的位置。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中壓載所述模塊的步驟包括:部分地填充所述模塊的部分和通過支承腿將所述模塊導(dǎo)引至所述水床上的位置。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括:樞轉(zhuǎn)所述支承腿至所述水床上，以提供防止所述模塊沿所述水床橫向移動的阻力。
30.根據(jù)權(quán)利要求25至權(quán)利要求29中任一項所述的方法，還包括:設(shè)置所述邊界層整流裝置，以在安裝所述模塊時提供穩(wěn)定力；以及利用所產(chǎn)生的所述穩(wěn)定力，便于將所述模塊安裝在所述水床上。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中提供穩(wěn)定力的步驟通過以下過程提供:通過暫時致動所述模塊的部分至上掠結(jié)構(gòu)，以當(dāng)所述模塊朝向所述水床下降時形成穩(wěn)定流圖案。
32.根據(jù)權(quán)利要求25至權(quán)利要求31中任一項所述的方法，還包括:通過致動渦輪機模塊釋放系統(tǒng)，在所述水面與位于所述水床上的所述模塊之間使渦輪機布置上升和下降，以進(jìn)行安裝、檢修以及退役。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中通過選擇性填充和排空與所述渦輪機布置集成的浮力塔，執(zhí)行使渦輪機布置上升和下降的步驟，其中所述浮力塔還設(shè)有釋放系統(tǒng)，該釋放系統(tǒng)適于允許所述模塊的所述主船體保持在所述水床上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，還包括:主動地調(diào)節(jié)所述模塊中的開口，以控制通過所述模塊排水的量和方向，從而主動地控制所述模塊在浸沒或浮現(xiàn)過程中的穩(wěn)定性。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括:利用所述開口，以增大在使用過程中作用在所述裝置上的水動力學(xué)的向下力。
36.根據(jù)權(quán)利要求25至權(quán)利要求35中任一項所述的方法，還包括將多個模塊連接在一起以形成陣列、以及在安裝之前在所述水面上操縱所述模塊陣列，或，獨立部署若干模塊，以在位于所述水床處或所述水床附近的模塊陣列中連接在一起。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括:在所述陣列的每個模塊之間提供大體上剛性的連接，允許所得到的陣列在傳輸中和在安裝之前擺動，然后在安裝過程中旋轉(zhuǎn)所述陣列以朝向期望的來臨的流。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括豎直地和/或側(cè)向地樞接相連的模塊，以補償周圍環(huán)境中輪廓和水床深度的變化。
39.在水下結(jié)構(gòu)上安裝水下渦輪機的方法，包括:至少集成浮力塔與所述水下渦輪機；以及選擇性地壓載所述浮 力塔，以使所述水下渦輪機在水面以及錨固地點之間上升和下降。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，還包括對準(zhǔn)所述浮力塔，以通過使用中的所述水下渦輪機導(dǎo)引水流。
【文檔編號】B63B21/00GK103842245SQ201280027422
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月4日
【發(fā)明者】杰里米·史密斯 申請人:Qed納瓦爾有限公司