浮體單元及由浮體單元組成的水上管線支撐系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水上管線支撐裝置，尤其是一種采用若干懸浮在水中的浮體單元依次間隔排列，并在浮體單元的支承桿上端架設(shè)輸電線或輸氣管道的水上管線支撐系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人類利用能源的方式面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，特別是我國(guó)以燃煤為主的發(fā)電方式迫切需要用清潔能源取代。海洋能屬于清潔能源，主要包括風(fēng)能、波浪能、太陽能和海流能等，海洋能在海洋總水體中的蘊(yùn)藏量巨大，而單位體積、單位面積所擁有的能量較小。也就是說，要想得到更多能量，就得從大面積海面或大量的海水中獲得。海洋能具有可再生性，可以說取之不盡，用之不竭。
[0003]海洋占地球表面的70%，是最大的太陽能和風(fēng)能吸收器。海洋的波浪能儲(chǔ)量巨大，在每平方公里的海面上，運(yùn)動(dòng)著的海浪蘊(yùn)藏約30萬千瓦的能量，全球可供開發(fā)的波浪能約30億千瓦。
[0004]據(jù)研宄報(bào)告，中國(guó)海域上空的風(fēng)速估計(jì)常年在7米/秒以上，即風(fēng)能功率密度在每平方米200瓦以上，離岸越運(yùn)，風(fēng)能功率密度越高，總風(fēng)能資源非常可觀。在上海向東150公里的海域，年平均波浪高度在2米以上，由此推算，那里70米高上空年平均風(fēng)能功率密度在每平方米六百瓦左右。總的來說，中國(guó)海域的風(fēng)能和波浪能資源非常豐富，具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值。
[0005]中國(guó)專利CN201210149837.3，于2012年5月2日公開了一種鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的漂浮式海上發(fā)電平臺(tái)，包括平臺(tái)主體、浮體式波浪能收集裝置、海風(fēng)能量收集裝置、發(fā)電裝置。所有能量收集裝置收集的流體運(yùn)動(dòng)能量都能同步偶合、集中發(fā)電?？赏麑?shí)現(xiàn)安全、長(zhǎng)壽命、規(guī)?；⒕S護(hù)方便、低成本的商業(yè)化應(yīng)用。漂浮式的發(fā)電平臺(tái)使可利用的海域面積大大增加。但該發(fā)明的制造難度大、成本高，其自重較大，負(fù)載受限，平臺(tái)主體漂浮在海面上，抵御海上強(qiáng)風(fēng)浪的生存能力較低。
[0006]據(jù)報(bào)道，2013年11月12日，世界第一座海上浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電基站在日本福島縣近海投入運(yùn)營(yíng)。該浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電基站高120米，被三艘拖輪拖到距離福島第一核電站20余公里的海上，并開始發(fā)電。該浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電基站的成本高，不能綜合利用波浪能和太陽會(huì)K。
[0007]目前，海上生產(chǎn)的電能通常采用水下電纜向大陸輸送。海上生產(chǎn)的天然氣一般是壓縮或低溫液化后，通過船向大陸的港口運(yùn)輸。海上生產(chǎn)的氫氣目前未見采用管道向大陸輸送的公開技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種采用若干懸浮在水中的浮體單元依次間隔排列，并在浮體單元的支承桿上端架設(shè)輸電線或輸氣管道的水上管線支撐系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可以將海上生產(chǎn)的電能和氣體能源通過海面上空架設(shè)的管線輸送到大陸。
[0009]本發(fā)明的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種浮體單元，包括設(shè)有中空密閉內(nèi)腔的浮體本體、支承體和用于增加浮體本體承載重量的壓載裝置；所述壓載裝置包括與浮體本體可拆卸連接的配重塊，或，用于向浮體本體內(nèi)注入或排出水的進(jìn)排水裝置；所述進(jìn)排水裝置包括泵和設(shè)在浮體單元上的進(jìn)排水接口，進(jìn)排水接口與浮體本體的內(nèi)腔連通，進(jìn)排水接口設(shè)有控制閥；所述支承體與浮體本體設(shè)為整體結(jié)構(gòu)，或，支承體通過可拆卸的安裝方式與浮體本體連接和固定；所述浮體單元能夠浮在水面上；浮體單元通過安裝或移去負(fù)載，或，通過所述進(jìn)排水裝置向浮體本體內(nèi)腔中注入或排出適量的水，可以使浮體單元下沉或上升；當(dāng)浮體本體淹沒并懸浮在水面下時(shí)，所述支承體的至少一部分露出并保持在水面上。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述支承體包括若干設(shè)在浮體本體上的支承柱，所述支承柱中至少設(shè)有一根浮力平衡支承柱，該浮力平衡支承柱設(shè)為中空結(jié)構(gòu)，其單位體積在水中產(chǎn)生的浮力大于其自身的重量；所述浮體本體懸浮在水面下時(shí)，浮力平衡支承柱的至少一部分露出并保持在水面上。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體本體和支承體分別設(shè)有連接裝置，浮體本體通過連接裝置與系泊裝置或其它浮體單元連接；所述支承體通過連接裝置與負(fù)載或其它浮體單元連接。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體本體由鋼筋混凝土、高強(qiáng)度復(fù)合材料或金屬材料制成，浮體本體設(shè)為球形、圓柱形、橢圓形、立方體或長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體單元設(shè)有電源線接口、信號(hào)線接口、壓縮氣體管道接口以及用于人員或設(shè)備出入的艙門；浮體本體內(nèi)設(shè)有水位監(jiān)測(cè)裝置，水位監(jiān)測(cè)裝置與所述信號(hào)線接口電路連接。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體單元在水中的定位或連接方式包括下述的一種或一種以上:①浮體本體通過錨鏈或纜繩固定在水底；?浮體單元通過錨鏈或纜繩與水中的固定物連接和固定浮體本體上可拆卸連接若干配重塊浮體單元通過剛性連接構(gòu)件與水中的固定物連接和固定。
[0016]一種由浮體單元組成的水上管線支撐系統(tǒng)，包括若干在水中依次間隔排列的浮體單元，所述浮體單元的支承體設(shè)為支承桿，支承桿的上端設(shè)有用于安裝或架設(shè)管線的連接器；所述浮體本體浮在水面上或懸浮在水面下，支承桿的上端保持在水面上；浮體本體通過錨鏈或纜繩固定在水底。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體本體懸浮在水面下，浮體單元承載的全部重量與其自重之和小于所受到的浮力，從而使所述錨鏈或纜繩拉直并承受向上的拉力。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體單元支承桿的上端通過連接器與輸電線連接。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體單元支承桿的上端通過連接器與輸氣管道連接；相鄰浮體單元支承桿之間連接有加強(qiáng)鋼絲繩。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用懸浮在水中的浮體單元作為水上管線的支撐基礎(chǔ)，在浮體單元支承桿的上端架設(shè)輸電線或輸氣管道，利用該系統(tǒng)可以將海上生產(chǎn)的電能和氣體能源通過海面上空架設(shè)的管線輸送到大陸。
[0021]本發(fā)明浮體單元的制造成本相對(duì)較低，強(qiáng)度高，便于標(biāo)準(zhǔn)化、大批量制造和實(shí)施，浮體本體懸浮在海面下，受風(fēng)浪的影響小，具備抵御惡劣海況的能力，從而能夠保證海上整體設(shè)施的安全運(yùn)行。本發(fā)明為輸送海上能源另辟蹊徑，為大規(guī)模、商業(yè)化開發(fā)利用海洋能源與海洋資源提供了經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、浮體本體，2、支承體，3、配重塊，4、纜繩，5、水面，6、鋼絲繩，7、輸電線，8、
輸氣管道。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0025]如圖1所示，浮體單元，包括設(shè)有中空密閉內(nèi)腔的浮體本體1、支承體2和用于增加浮體本體承載重量的壓載裝置；壓載裝置包括與浮體本體I可拆卸連接的配