發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使諸如水電渦輪機的潛水電氣系統(tǒng)在水體內(nèi)移位的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法允許將這種電氣系統(tǒng)部署到海底或其它水下基底上、從海底取回，并提供穩(wěn)定的平臺，從而可以在這種渦輪機系統(tǒng)的調(diào)試、維護和退役方面進行各種操作。

發(fā)明背景

作為可再生能源的一種形式，潮汐能是非常有吸引力的命題，有潛力提供恒定、可預(yù)測和豐富的能源供應(yīng)。

然而，為了實現(xiàn)潮汐能的潛力，存在需要克服的重大困難和障礙。壓倒一切的困難源于引發(fā)能量生產(chǎn)潛力的非常條件，強勁的潮汐速度，也使這些地點處利用大規(guī)模船舶裝置的工作在渦輪機和基座或相關(guān)潛水電氣設(shè)備的初始部署方面以及在測試、維護、恢復(fù)、修理等方面都極具挑戰(zhàn)性。潮汐方向的不斷變化，另外變化之間潮汐流的速度變化，在試圖將渦輪機和/或基座降低到海底并建立后續(xù)電氣連接時提出重大挑戰(zhàn)。在通常需要使用多個容器的情況下，該方法進一步復(fù)雜化，因為在所述條件下保持容器之間的固定距離和取向需要恒定校正，并且即使這樣也非常困難。

現(xiàn)有的部署方法試圖在單個潮汐循環(huán)中完成部署操作，大約六個小時的窗口，對于要進行的操作類型和要處理的現(xiàn)場條件來說是非常短的時間段。

因此，本發(fā)明的目的是克服一些上述問題。

發(fā)明概要

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于潛水電氣系統(tǒng)的移位系統(tǒng)，所述移位系統(tǒng)包括：基座；包括浮力主體和至少三個剛性腿的容器，每個剛性腿相對于所述主體在升高和降低位置之間可移位；其中所述基座適于固定到所述三個腿并且通過所述三個腿可移位。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括位于所述腿和所述基座中間的框架。

優(yōu)選地，所述框架適于限制所述腿相對于彼此的移位。

優(yōu)選地，所述框架包括聯(lián)接器以建立與每個所述腿的自由端的連接。

優(yōu)選地，所述框架包括用于建立所述基座的連接的聯(lián)接器。

優(yōu)選地，所述框架包括用于建立與每個所述腿的自由端的連接的連接器。

優(yōu)選地，所述基座包括三個地面接觸腳，其被定位成當所述基座固定在所述腿下方時，每個所述腳與所述腿中的一個重合。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括與所述腿中的至少一個操作關(guān)聯(lián)的鉆孔系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括與所述腿中的至少一個操作關(guān)聯(lián)的灌漿系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述容器包括提升系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述提升系統(tǒng)包括一個或多個絞車，其可操作以從所述容器升高和降低相應(yīng)的管線。

優(yōu)選地，所述基座被設(shè)計成承受所述容器在升出水體時在所述腿上的負載。

優(yōu)選地，所述腿中的一個或多個相對于所述容器的所述主體獨立地可移位。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種使?jié)撍姎庀到y(tǒng)在水體中移位的方法，包括以下步驟：

將所述電氣系統(tǒng)的基座固定在部署容器的至少三個剛性腿下方；和

使所述腿相對于所述容器的浮力主體移位，以便使所述基座在所述水體內(nèi)移位。

優(yōu)選地，所述方法包括將框架定位在每個所述腿的自由端和所述基座中間的步驟。

優(yōu)選地，所述方法包括通過使所述腿相對于所述容器的所述主體移位而使所述基座移位到與水下基底接觸的步驟。

優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟：通過在所述基座與所述水下基底接觸之后，使所述腿相對于所述容器的所述主體進一步移位，使所述容器的所述主體升出所述水體。

優(yōu)選地，所述方法包括在所述容器的所述主體升出所述水體時執(zhí)行與所述電氣系統(tǒng)相關(guān)的一個或多個操作的步驟。

優(yōu)選地，所述方法包括使所述腿中的一個或多個獨立地移位的步驟。

優(yōu)選地，所述方法包括利用所述腿來迫使所述基座的一個或多個地面接觸腳至少部分地穿透所述部署基底。

如本文所使用的，術(shù)語“電氣系統(tǒng)”旨在表示在水下并且特別是在海洋環(huán)境中使用的電氣系統(tǒng)，并且其可以包括潮汐渦輪機和/或用于管理和/或調(diào)節(jié)從一個或多個這種渦輪機發(fā)電的一個或多個電氣部件，并且該電氣系統(tǒng)最初可以僅包括基座，所述渦輪機或電氣部件可安裝在所述基座上，并且該基座可以用作所述渦輪機/電氣系統(tǒng)與電纜之間的電連接點或接口。

如本文所使用的，術(shù)語“提升”旨在意味著將物體從一個高度或位置升高到更大的高度或位置，另外還意味著物體從一個高度或位置到較小高度或位置的受控降低。

附圖簡述

現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1示出了用于潛水電氣系統(tǒng)例如水電渦輪機的移位系統(tǒng)，其位于部署場地上方以準備部署；

圖2示出了圖1的移位系統(tǒng)，其中電氣系統(tǒng)已經(jīng)部署到海底上；

圖3示出了如圖1和圖2所示的移位系統(tǒng)，其中部署的電氣系統(tǒng)已經(jīng)從所述移位系統(tǒng)被釋放；

圖4示出了圖1至圖3的移位系統(tǒng)，其具有用于電氣系統(tǒng)的替代基座；和

圖5示出了圖1至圖3的移位系統(tǒng)，其具有用于電氣系統(tǒng)的另一替代基座。

附圖的詳細描述

現(xiàn)在參考附圖的圖1至圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的移位系統(tǒng)，并且總體上表示為10。移位系統(tǒng)10旨在用于對潛水電氣系統(tǒng)例如水電渦輪機系統(tǒng)12進行部署、取回、測試、修理和其它操作。

在所示的實施方案中，電氣系統(tǒng)12包括優(yōu)選但不排他地以重力基座的形式的基座14和可安裝到基座14的潮汐渦輪機16。然而，從以下對移位系統(tǒng)10的構(gòu)造和操作的描述可以理解，基座14可以是任何其它合適的形式，并且可以例如被布置成通過釘扎、打樁、粘合或任何其它合適的方式來主動地固定到海底。類似地，將理解，渦輪機16可以用任何其它合適的替代電氣部件代替，例如用于從陣列中的一個或多個渦輪機16產(chǎn)生的電力的傳輸和/或調(diào)節(jié)。類似地，渦輪機的類型可以與所描述和示出的示例性渦輪機16的類型相差懸殊。

移位系統(tǒng)10還包括具有浮力主體20和至少三個剛性腿22的容器18，該剛性腿22與主體20操作關(guān)聯(lián)，并且可以相對于主體20移位，優(yōu)選地在如圖1所示的升高位置與如圖2所示的降低位置之間。腿22的升高和降低可以通過任何合適的方式來實現(xiàn)，并且例如可以通過在每個腿22上設(shè)置齒條(未示出)和在主體20上設(shè)置對應(yīng)的從動小齒輪(未示出)來實現(xiàn)，以便實現(xiàn)腿22的線性移位。然而，應(yīng)當理解，為了實現(xiàn)上述功能，可以采用任何其它合適的布置。

主體22是有浮力的，并且在所示的優(yōu)選實施方案中包括彼此間隔開并通過第一橫向構(gòu)件26和第二橫向構(gòu)件28連接在一起的一對雙體船式殼體24。然而，可以采用任何其它合適的構(gòu)造，盡管一對間隔開的殼體24允許渦輪機系統(tǒng)10與在殼體24正下方的基座14和位于殼體24之間的空間中的渦輪機14固定，從而在該位置時提供對渦輪機14的可視性和入口。

移位系統(tǒng)10適于允許渦輪機系統(tǒng)12固定到腿22，使得渦輪機系統(tǒng)12可以與腿22移位，例如從圖1所示的升高位置到如圖2所示的降低或部署位置。以這種方式，移位系統(tǒng)10使得渦輪機系統(tǒng)12或任何其它相關(guān)的電氣系統(tǒng)能夠被使用容器18運輸?shù)讲渴饒龅?，且然后通過降低三個腿22而降低到海底或其它水下部署基底上?？梢栽谕?2和渦輪機系統(tǒng)12之間提供任何合適的連接，以便允許系統(tǒng)12牢固地保持在腿22上，并且優(yōu)選地保持在腿22的下方，并且根據(jù)需要(例如當渦輪機系統(tǒng)12已經(jīng)完全部署在海底上時)適當?shù)貜钠渲嗅尫拧?/p>

在所示的優(yōu)選實施方案中，移位系統(tǒng)10包括可在腿22之間固定的框架30，并且最優(yōu)選地固定到腿22的下側(cè)，同時也可與基座14接合，使得隨后位于腿22和渦輪機系統(tǒng)12中間?？蚣?0用于使腿22并且特別是其下自由端相對于彼此固定，以在部署、取回和其它操作期間使三個腿22加強?？蚣?0還提供用于承載用于接合和保持基座14的一個或多個聯(lián)接器32的有用的載具。參考圖3，聯(lián)接器52可以采用定位成可定位到基座14的三個腳34中的每一個中的常規(guī)球抓斗的形式。聯(lián)接器32優(yōu)選地可遠程致動，例如從容器18的主體20?？蚣?0限定了加強模板，當渦輪機系統(tǒng)10與腿22接合時，該模板將確保聯(lián)接器32與腳34或其它合適的提升點對齊。

一旦渦輪機系統(tǒng)12已經(jīng)部署在海底上，框架30也可以被保持在腿22的自由端上，并且腿22縮回以使渦輪機系統(tǒng)12留在海底，如圖3所示。因此，框架30將繼續(xù)向腿22提供加強加固件，這在使用容器18從海底取回部署的渦輪機系統(tǒng)12的情況下將是特別有利的，同樣確保聯(lián)接器32與腳34或基座14上的其它提升點的對齊?？蚣?0包括三個連接器36，一個用于每個腿22，在所示的實施方案中，其呈中空圓柱形套筒的形式，相應(yīng)的腿22的自由端可以插入其中，設(shè)置有合適的鎖定裝置(未示出)以便將腿22的自由端保持在其中。這種鎖定裝置優(yōu)選是可遠程致動的。

因此，在使用中，移位系統(tǒng)10被運輸?shù)讲渴饒龅兀渲袦u輪機系統(tǒng)12借助腿22固定在浮力主體20的下方。一旦在部署場地，腿22可以相對于主體20向下移位，以便使渦輪機系統(tǒng)12移位朝向和到海底或其它水下部署基底上。一旦基座14牢固地定位在海底上，并且部署操作完成，框架30上的聯(lián)接器32可以遠程脫離基座14并且腿22升高，以使渦輪機系統(tǒng)12留在海底上的適當位置。

然而，一旦部署到海底上，也可能希望對渦輪機系統(tǒng)12執(zhí)行額外的操作，由于在部署場地存在的高速潮汐流，這些操作通常變得困難，需要不斷的校正以在執(zhí)行這種操作時將容器18保持在適當位置。移位系統(tǒng)10通過允許容器18的主體20向上從水中升出并因此不再受到存在的潮汐速度來克服這個問題，從而提供穩(wěn)定的升高的平臺，從該平臺可以執(zhí)行許多操作。這可以通過將渦輪機系統(tǒng)12部署到海底上來實現(xiàn)，如圖2所示，并且此時，保持框架30固定到基座14并進一步使腿22相對于主體20移位。該過程將用于將主體20升出水體，有效地將基座14上的主體20頂起，該基座14本身被支撐在海底上。腿22因此經(jīng)由中間框架30向下地承載在基座14上，并且當基座14位于海底上時，腿22不能進一步有任何降低，且因此在主體20和腿22之間進一步的相對運動導(dǎo)致上面提到的主體20升出水體。因此，基座14必須具有足夠的強度以承受其上的容器18的負載。為此，從圖2可以看出，腿22與基座14的腳34重合是有利的，以便允許由容器18產(chǎn)生的負載垂直地向下傳遞通過腳34進入海底。

由于本發(fā)明的移位系統(tǒng)10使得容器18能夠以升高的主體20的形式建立穩(wěn)定的平臺，則可以在部署場地花費大量的時間，從而允許執(zhí)行額外的操作。例如，可以執(zhí)行鉆孔或灌漿操作以主動地將基座14固定到海底。因此，可以提供一個或多個鉆孔系統(tǒng)(未示出)或灌漿系統(tǒng)(未示出)與一個或多個腿22或框架30操作關(guān)聯(lián)，該系統(tǒng)然后可以被遠程操作以執(zhí)行必要的操作。升高的主體20還可以提供穩(wěn)定的平臺，從該平臺可以對渦輪機16執(zhí)行電連接、調(diào)試、退役、修理或其它測試操作。還可以設(shè)想，渦輪機16可以與基座14分離并且向上升高到殼體24之間的位置，從該位置可以直接對渦輪機16執(zhí)行大量的操作?？梢酝ㄟ^設(shè)置在容器18上的額外的提升系統(tǒng)(未示出)來實現(xiàn)升高渦輪機16，例如一個或多個絞車(未示出)，其可以根據(jù)需要用于升高/降低渦輪機16。這樣的操作可以在腿22保持站立在基座14上的同時執(zhí)行，以便確保穩(wěn)定的平臺。

參考圖4，示出了移位系統(tǒng)10，其具有基座114和框架130的替代設(shè)計。在這種替代設(shè)計中，基座114包括三個腳134，它們再次定位成與容器18的三個腿22重合。以這種方式，框架114直接固定到腿22的下側(cè)，并且可以如上所述地升高和降低?？蚣?30不再被設(shè)置為在腿22和基座114之間的中間件，并且尺寸被設(shè)計成使得框架130的三個聯(lián)接器132接合形成在基座114中的與腳134分離的三個提升點40。然后，框架130可以借助從提升系統(tǒng)(未示出)的絞車(未示出)饋送的多個下降管線l系到主體20上。因此，框架130可以獨立于腿22和基座114而相對于容器18升高和降低。因此，一旦腿22已經(jīng)移位到不與基座114對準的升高位置，框架130可以用于獨立于基座114升高和降低渦輪機16，或者可以用于升高和降低包括基座114的整個渦輪機系統(tǒng)12。

在圖5中示出了基座214和框架230的另一替代設(shè)計。在這種布置中，基座214和框架230被設(shè)計成位于腿22之間，但是可借助提升系統(tǒng)(未示出)的提升管線l相對于容器18移位。因此，腿22僅用于在部署場地的海底上支撐容器18，以便提供如上所述的如一旦從水中升出由主體20限定的穩(wěn)定平臺，盡管沒有向下承載在基座214上。一旦建立了主體20的升高的平臺，則可以利用提升系統(tǒng)(未示出)，以便升高或降低整個渦輪機系統(tǒng)12或獨立于基座214升高或降低渦輪機16?；?14使用三個腳234作為提升點40，用于通過框架230上的聯(lián)接器232進行接合，且然后框架230可用作升高和降低渦輪機系統(tǒng)12或渦輪機16的載具。

因此，應(yīng)當理解，本發(fā)明的移位系統(tǒng)10提供單個容器18，其可以將諸如水電渦輪機系統(tǒng)12的電氣系統(tǒng)運輸和部署到海底上，和/或?qū)⑵鋸暮５谆謴?fù)，同時額外提供穩(wěn)定平臺，從該穩(wěn)定平臺可以對渦輪機系統(tǒng)12執(zhí)行大量操作。