專利名稱：基礎結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基礎結構，更具體地涉及用于將物體(比如潮汐渦輪機)安置在海床或河床上的基礎結構。本發(fā)明的實施例還涉及用于控制基礎結構的布置和收回的方法，使得安裝在基礎結構上的物體(比如潮汐渦輪機)可被安置在海床或河床上或者從海床或河床中收回。
背景技術：
基礎結構通常用于將物體安置在海床和河床上，具體地適合于潮汐渦輪機的安裝。一種普通類型的基礎結構為重力基礎結構。重力基礎結構通常被牽引到這樣的位置，即在該位置中期望將物體安裝在海床或河床上，并且重力基礎結構包括壓載箱，該壓載箱可裝有或沒有合適的壓載材料，以便控制重力基礎結構的浮力。比如通過使壓載箱裝滿水使重力基礎結構可在水中朝著海床或河床下降，并且如果需要從海床或河床中收回安裝在 重力基礎結構上的物體，可通過從壓載箱中排出水使重力基礎結構從海床或河床中升起。重要的是，在浸沒(布置)和浮出水面(收回)的操作期間，能夠控制基礎結構(比如重力基礎結構)的穩(wěn)定性，這需要相對于該結構的重心的位置，仔細地控制該結構的浮力中心的位置。已經(jīng)提出了具有有助于這種穩(wěn)定的永久性結構特征的重力基礎結構。然而，當其最終位置位于海床或河床上時，特別地由于阻力增大，這些永久性結構特征可影響重力基礎結構的穩(wěn)定性和/或性能。比如，在該結構的浸沒期間，以垂直延伸形式的永久性結構特征已經(jīng)用于控制重力基礎結構的穩(wěn)定性，但是那些永久性垂直延伸使得重力基礎結構不適合用于存在強潮汐流的地方。需要一種基礎結構，該基礎結構在浸沒和浮出水面期間具有改善的穩(wěn)定性，并且當被安置在海床或河床上時，該基礎結構具有可接受的穩(wěn)定性和性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基礎結構，用于將安裝在該基礎結構上的物體安置在海床或河床上，該基礎結構包括具有可變浮力和剛性控制表面的整體式浮力裝置，整體式浮力裝置相對于基礎結構可移動，以便改變剛性控制表面的位置并相對于重心的位置控制浮力中心的位置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于控制基礎結構的布置和收回的方法，該基礎結構上安裝有物體以便在海床或河床上進行安置，該基礎結構包括具有可變浮力和剛性控制表面的整體式可移動浮力裝置，該方法包括相對于基礎結構改變整體式可移動浮力裝置的位置，以便改變剛性控制表面的位置并且相對于重心的位置控制浮力中心的位置。為了在浮動時基礎結構是相對穩(wěn)定的，使得其具有最佳的穩(wěn)定性，浮力中心需要位于重心下方，而為了在浸沒時基礎結構是穩(wěn)定的，浮力中心需要位于重心上方。通過允許相對于重心的位置控制浮力中心的位置來改進用以相對于基礎結構改變整體式浮力裝置的位置并因此改變剛性控制表面的位置的能力，使得在浸沒和浮出水面期間改進了基礎結構的穩(wěn)定性，同時維持水線面(waterplane)。更具體地說,相對于基礎結構改變整體式浮力裝置的位置，并因此改變剛性控制表面的位置的能力，允許維持基礎結構的水線面，直到已經(jīng)將浮力中心從重心下方的位置(為了浮出水面時的最佳的穩(wěn)定性)充分移動到重心上方的位置(為了浸沒時的穩(wěn)定性)，反之亦然。因此，在相對穩(wěn)定的浮出水面狀態(tài)和穩(wěn)定的浸沒狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換期間，可保持基礎結構的充分的穩(wěn)定性，使得基礎結構能夠以受控制的方式浸沒和浮出水面。而且，當基礎結構位于海床或河床上時，可移動整體式浮力裝置并因此移動剛性控制表面到達收起位置(retracted position),基礎結構在收起位置中盡可能穩(wěn)定。尤其地，可能另外增大基礎結構上的阻力的、不需要的延伸部或突出部可被排除。通過基礎結構和海床或河床之間的摩擦力可將基礎結構保持在海床或河床上的位置中。通過將基礎結構固定在海床或河床中使基礎結構可選地或額外地保持在海床或河床上的位置中。比如，基礎結構可包括凸出物，該凸出物可嵌入海床或河床內(nèi)，以便強制地將基礎結構固定在海床或河床中。基礎結構可為重力基礎結構，僅僅通過重力基礎結構與海床或河床之間的摩擦力，將重力基礎結構保持在海床或河床上的位置中。
整體式可移動浮力裝置典型地包括密封了浮力容積的多個剛性表面。因此，浮力容積固定，這就意味著整體式可移動浮力裝置的形狀不變。僅僅通過相對于基礎結構移動整體式可移動浮力裝置來影響剛性控制表面相對于基礎結構的移動。一個或多個剛性表面可用作剛性控制表面。整體式可移動浮力裝置可包括多個剛性控制表面，每個剛性控制表面均由密封浮力容積的剛性表面中的一個來提供?；A結構典型地包括一個或多個其他整體式浮力裝置。所述或每個其他整體式浮力裝置可具有單獨地可變的浮力。數(shù)量增多的整體式浮力裝置允許在浸沒和浮出水面期間，更好地控制基礎結構的總浮力，并因此控制基礎結構的整體穩(wěn)定性。如上所述，所述或每個其他整體式浮力裝置可包括密封浮力容積的多個剛性表面?；A結構可包括至少一對所述整體式可移動浮力裝置，這對整體式可移動浮力裝置可對稱地設置在基礎結構上?？蓢@基礎結構的中心線對稱地設置整體式可移動浮力裝置。提供至少一對對稱地設置的整體式可移動浮力裝置，在浸沒操作期間，能夠使基礎結構維持在大體上水平的姿態(tài)。一個或多個其他整體式浮力裝置可為整體式靜止浮力裝置。一個或多個其他整體式浮力裝置均可包括剛性控制表面并且相對于基礎結構可移動，以便相對于基礎結構，改變剛性控制表面的位置。當基礎結構包括多個整體式可移動浮力裝置(可單獨地控制這些浮力裝置相對于基礎結構的移動)時，通過允許更仔細地控制浮力中心的位置使在浸沒和浮出水面期間，能夠更好地控制基礎結構的穩(wěn)定性，同時保持水線面。所述或每個整體式可移動浮力裝置在收起位置和展開位置(extended position)之間可移動。當處于展開位置中時，所述或每個整體式可移動浮力裝置，以及所述或每個相關的剛性控制表面遠離基礎結構向外延伸。這就能夠維持基礎結構的水線面，直到基礎結構的浮力中心已經(jīng)從重心下方的位置(為了浮出水面時的最佳的穩(wěn)定性)移動到重心上方的位置(為了浸沒時的穩(wěn)定性)。當處于收起位置時，所述或每個整體式可移動浮力裝置與基礎結構的相鄰表面大體上對準，并且不從其中凸出。因此，當基礎結構位于海床或河床上時，通過將所述或每個整體式可移動浮力裝置移動到其收起位置可將作用在基礎結構上的阻力最小化。這就能夠?qū)⒒A結構用于水流較強的地方以及傳統(tǒng)的基礎結構理想情況下不太適合的地方，這種傳統(tǒng)的基礎結構包括在浸沒和浮出水面期間有助于穩(wěn)定性的永久性結構延伸部分。可通過改變基礎結構的總浮力來控制所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于基礎結構的移動。可通過改變所述或每個整體式可移動浮力裝置的浮力來控制基礎結構的總浮力。因此，可通過改變一個或多個所述整體式可移動浮力裝置的浮力來控制所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于基礎結構的移動?？赏ㄟ^改變所述或每個整體式靜止浮力裝置的浮力來控制基礎結構的總浮力。因此，可通過改變一個或多個所述整體式靜止浮力裝置的浮力來控制所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于基礎結構的移動。
式可移動浮力裝置保持在其收起位置。保持裝置比如可包括聲釋放器。基礎結構可包括限制器，以便限制整體式可移動浮力裝置的移動。當基礎結構包括多個所述整體式可移動浮力裝置時，基礎結構可包括多個所述限制器，并且每個限制器可限制一個所述整體式可移動浮力裝置相對于基礎結構的移動?？商鎿Q地，單個限制器可限制多個所述整體式可移動浮力裝置的移動。比如，如果當整體式可移動浮力裝置從收起位置移動到展開位置時兩個整體式可移動浮力裝置上某些點之間的距離增大，那么該限制器可用于限制最大允許的距離，從而限制這兩個整體式浮力裝置的移動。所述或每個限制器可為栓繩?？赏ㄟ^控制一個整體式可移動浮力裝置的移動來至少部分控制另一個整體式可移動浮力裝置的移動。比如，當處于收起位置時，兩個所述整體式可移動浮力裝置彼此配合，這種配合可防止一個整體式可移動浮力裝置從收起位置移動到展開位置。一個整體式可移動浮力裝置從收起位置到展開位置的移動，可消除這種配合并且有效地松開另一個整體式可移動浮力裝置，從而允許其從收起位置自由地移動到展開位置?；A結構可包括一個或多個致動器，以便控制所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于基礎結構的移動。然而，優(yōu)選地通過改變上述基礎結構的總浮力來控制所述或每個整體式可移動浮力裝置的移動，以便簡化基礎結構的構造以及布置和收回操作。所述或每個整體式可移動浮力裝置可被安裝在基礎結構上，以便相對于基礎結構進行旋轉(zhuǎn)和/或平移，使得所述或每個整體式可移動浮力裝置可在上收起位置和展開位置之間移動?？梢砸匀魏魏线m的方式安裝所述或每個整體式可移動浮力裝置，以便允許在收起位置和展開位置之間移動。比如，所述或每個整體式可移動浮力裝置可以被樞轉(zhuǎn)地安裝在基礎結構上，以便相對于基礎結構進行旋轉(zhuǎn)。在典型的實施例中，所述或每個整體式浮力裝置(無論是靜止還是可移動的)包括浮箱。浮箱優(yōu)選地大體上為剛性，并且具有固定的體積。在一些實施例中，所述或每個整體式可移動浮力裝置可包括至少兩個浮箱，或者可能包括至少兩組浮箱，可單獨地改變這些浮箱的浮力以控制整體式可移動浮力裝置相對于基礎結構的移動，更具體地相對于基礎結構的靜止部分的移動。這種設置可以不需要提供整體式靜止浮力裝置，并且可以僅僅通過單獨地改變浮箱的浮力來使浸沒操作能夠被控制。用于控制基礎結構的布置和收回的上述方法的一個實施例包括改變基礎結構的總浮力，以便相對于基礎結構改變整體式可移動浮力裝置的位置。該方法可包括相對于基礎結構改變整體式可移動浮力裝置的浮力，以便改變其位置，并且因此改變其剛性控制表面的位置。在整體式可移動浮力裝置包括至少兩個浮箱或至少兩組浮箱的實施例中，該方法可包括單獨地改變浮箱的浮力，以便控制整體式可移動浮力裝置的移動。當基礎結構包括多個(每個整體式浮力裝置具有可變浮力的)其他的所述整體式浮力裝置時，該方法可包括改變一個或多個其他的所述整體式浮力裝置的浮力，以便改變基礎結構的總浮力，并且因此相對于基礎結構，改變整體式可移動浮力裝置的位置。一個或多個其他整體式浮力裝置典型地為整體式靜止浮力裝置。因此，該方法可 包括改變一個或多個整體式靜止浮力裝置的浮力，以便相對于基礎結構，改變整體式可移動浮力裝置的位置。要理解的是，改變一個或多個整體式靜止浮力裝置的浮力，提供了基礎結構的總浮力的上述變化。作為替換或增加，一個或多個其他整體式浮力裝置可為具有可變浮力和剛性控制表面的整體式可移動浮力裝置。因此，該方法可包括相對于基礎結構，改變一個或多個整體式可移動浮力裝置的位置，以便改變所述或每個剛性控制表面的位置，從而在浸沒和浮出水面期間，穩(wěn)定基礎結構。該方法典型地包括在基礎結構浸沒和浮出水面期間，將所述或每個整體式可移動浮力裝置移動到展開位置。當通過維持水線面來部分漂浮和部分浸沒時，穩(wěn)定了基礎結構，尤其在傾斜(pitch)和翻轉(zhuǎn)(roll)中的基礎結構。典型地借助于上述限制器，可通過限制所述或每個整體式可移動浮力裝置的移動來限定所述或每個整體式可移動浮力裝置的展開位置。當基礎結構位于海床或河床上時，該方法典型地包括將所述或每個整體式可移動浮力裝置移動到收起位置。如上所述，這就將施加在基礎結構上的阻力最小化。當基礎結構完全浮出水面并且在水面上漂浮時，所述或每個整體式可移動浮力裝置典型地還被移動到收起位置。這再一次通過確?；A結構的浮力中心位于基礎結構的重心之下使基礎結構的穩(wěn)定性能夠優(yōu)化。當所述或每個整體式可移動浮力裝置包括浮箱時，該方法通常包括通過改變所述或每個浮箱內(nèi)液體的量來改變所述或每個浮箱(無論該浮箱是靜止的還是可移動的)的浮力。比如，可將水引入所述或每個整體式浮箱內(nèi)或者可從所述或每個整體式浮箱內(nèi)排出水，以便改變其浮力?；A結構可用于將任何合適的物體安裝在海床或河床上。比如，物體可為(具有管道或沒有管道的)能量獲取裝置(比如潮汐渦輪機)或振蕩水翼(oscillatinghydrofoil)。合適物體的其他實例包括但不限于變壓器和海床電氣連接集線器。


圖I為完全浮出水面的狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基礎結構的示意性側視圖，該基礎結構在水體的表面上浮動；圖2到圖8為圖I的基礎結構在其布置期間，在不同位置處的示意性側視圖；圖9為位于海床或河床上的基礎結構的不意性側視圖；圖10為圖I到圖9的基礎結構的部分放大的示意性側視圖；圖11到圖13為各種操作狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的經(jīng)修改的基礎結構的部分示意性側視圖；圖14到圖19為基礎結構的另一個實施例在其布置期間，在不同位置處的示意性側視圖；以及圖20和圖21為不同操作狀態(tài)下，基礎結構的另一個實施例的部分示意性側視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將僅通過實例并且參照附圖，描述本發(fā)明的實施例。首先參看圖1，顯示了在完全浮出水面的狀態(tài)下，在水體12 (比如?；蚝?的表面上浮動的并且以重力基礎結構10形式的基礎結構。重力基礎結構10典型地由鋼和/或混泥土構成，并且攜帶需要位于海床或河床16上的物體14。在所示的實施例中，物體14為安裝在重力基礎結構10上的潮汐渦輪機，但是要理解的是，需要位于海床或河床16上的任何物體可安裝在重力基礎結構10上。重力基礎結構10包括以整體式壓載箱18、20、22形式的多個整體式浮力裝置。第一和第二整體式壓載箱18、20為靜止的,第三整體式壓載箱22相對于第一和第二壓載箱18,20可移動，從而相對于重力基礎結構10可移動。更具體地說，第三壓載箱22樞轉(zhuǎn)地安裝在第一壓載箱18上，使得其可相對于第一壓載箱18旋轉(zhuǎn)，從而可相對于重力基礎結構10旋轉(zhuǎn)?？梢杂扇魏魏线m的機構提供樞轉(zhuǎn)裝置21(圖3和圖10)。比如由繩索構成的柔性部件32(圖10)特別適用，因為其不會遭受污垢影響或缺少潤滑。在所示的實施例中，第三壓載箱22位于第二壓載箱20之上，第二和第三壓載箱20,22相結合的深度與第一壓載箱18的深度大體上相同。第一壓載箱18位于重力基礎結構10的首部(bow),而第二和第三壓載箱20、22位于尾部(stern)。雖然在圖中是不明顯的，但是重力基礎結構10具有雙體式配置，壓載箱18、20、22的所示布置在重力基礎結構10的兩側成鏡像分布。然而，該配置對于本發(fā)明而言并非必不可少，并且可采用許多其他的配置。第一和第二(靜止的)壓載箱18、20以及第三(可移動的)壓載箱22包括剛性表面18a、20a、22a，剛性表面18a、20a、22a限定每個壓載箱18、20、22的浮力體積。浮力體積由剛性表面18a、20a、22a固定，因此，在其填充有壓載材料時壓載箱18、20、22的形狀不變化?？梢苿拥膲狠d箱22的一個或多個剛性表面22a用作在浸沒和浮出水面期間有助于控制重力基礎結構10的穩(wěn)定性的剛性控制表面23，在說明書中將在后文中對此進行描述。每個壓載箱18、20、22包括通水孔18b、20b、22b，以便在壓載箱18、20、22內(nèi)的壓力低于各個壓載箱的通水孔18b、20b、22b處的液體靜壓力時，能夠允許水進入壓載箱18、20、
22。參看更詳細地示出了第三壓載箱22的圖10，每個壓載箱18、20、22典型地也包括剛性管28，其主要目的在于能夠當允許水經(jīng)由各個通水孔時從各個壓載箱中去除空氣或任何其他合適的氣體。因此，在每個壓載箱18、20、22內(nèi)通過改變用作壓載材料的水的量來改變每個壓載箱18、20、22的浮力，從而改變整個重力基礎結構10的總浮力。柔性管連接30在每個壓載箱18、20、22內(nèi)部的剛性管28和通向水體12表面的管道之間提供連接。合適的可拆卸連接通常用于使空氣或其他合適的氣體能夠經(jīng)由剛性管和柔性管在表面和壓載箱18、20、22之間輸送。在圖I中所示的狀態(tài)下，壓載箱18、20、22僅僅包含一種適當?shù)臍怏w(比如空氣)，并且不包含任何水。在這種情況下,重力基礎結構10的浮力中心位于重力基礎結構10的重心24之下。因此，隨著第一和第二壓載箱18、20部分地浸沒，重力基礎結構10相對穩(wěn)定并且可浮起，到達意在將潮汐渦輪機或其他物體14放置在海床或河床上的位置。要注意的是，在圖I中所示的完全浮出水面的狀態(tài)下，第三壓載箱22位于收起位置，在該收起位置中，第三壓載箱位于第二壓載箱20的頂部并且不遠離重力基礎結構10的其余部分朝外延伸。第三壓載箱22可固定在該收起位置中，而重力基礎結構10例如使用適當?shù)谋３謾C構(比如聲釋放器)處于完全浮出水面的狀態(tài)中。通常，在本領域中，將水引入壓載箱18、20、22中，以便使其沒入水中，并且使整個重力基礎結構10具有逆向浮力，使得其沉入海床或河床16。如上所述，為了能夠當在浸沒狀態(tài)中時使重力基礎結構10是穩(wěn)定的，浮力中心需要位于重心24之上，并且根據(jù)本發(fā)明通過相對于重心24的位置控制重力基礎結構10的浮力中心的位置來實現(xiàn)在浮出水面狀態(tài)和浸沒狀態(tài)之間穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換，使得浮力中心移動到重心24之上的位置，而保持重力基礎結構10的水線面。更具體地說，在所示的實施例中，能夠改變第三壓載箱22和其剛性控制表面23的位置，該剛性控制表面23使浮力中心的位置能夠被控制，從而在浮出水面和浸沒狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換期間，能夠仔細地控制重力基礎結構10的穩(wěn)定性，反之亦然。參看圖2，首先經(jīng)由通水孔20b將水引入第二壓載箱20內(nèi)，這就使得重力基礎結構10的尾部變?yōu)榻胨?2內(nèi)。當?shù)诙狠d箱20內(nèi)的水體積增大時，直到完全裝滿水，其進一步沉入水12內(nèi)，如圖3中所示，使得重力基礎結構10的尾部變得更深地浸入水12內(nèi)，而重力基礎結構10的首部浮出水12。然而，因為相對于重力基礎結構10樞轉(zhuǎn)地安裝了第三壓載箱22，由于其自身的正向浮力，其不沉入水中，因此，當重力基礎結構10的總浮力變化時，第三壓載箱22相對于重力基礎結構10移動。如果提供保持裝置，那么需要釋放保持機構，以便能夠進行這樣的移動。重力基礎結構10包括以栓繩26形式的限制器，在所述實施例中，限制器在第二和第三壓載箱20、22之間延伸，從而相對于重力基礎結構10限制第三壓載箱22的樞轉(zhuǎn)運動，這在圖4中清晰地示出了。在圖4中所示的狀態(tài)下，重力基礎結構10部分浸沒，但依然是正向浮力，因此，未進一步沉入水12內(nèi)。然而，重力基礎結構10的浮力中心已經(jīng)從重心24以下的原始位置移動到重心24之上的位置，為了重力基礎結構10的浸沒后的穩(wěn)定性而這樣要求。而且，第一和第三壓載箱18、22的剛性表面18a、22a (包括第三壓載箱22的剛性控制表面23)保持水線面，并且在浮出水面狀態(tài)和浸沒狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換期間，使傾斜和翻轉(zhuǎn)中的重力基礎結構10穩(wěn)定。參看圖5和圖6,通過它們各自的通水孔18b、22b將適當量的水引入第一和第三壓載箱18、22中，使得重力基礎結構10具有逆向浮力，并且朝向海床和河床16下沉。重力基礎結構10，由于剛好在其移動到水面12以下之前由第一和第三壓載箱18、22的剛性表面18a、22a所提供的水線面，以及由于浮力中心位于重心24之上的事實，如為了浸沒后的穩(wěn)定性所要求的那樣，重力基礎結構10有利地保持圖4到6中所示的通常的方向。如圖6和7中所示，重力基礎結構10的尾部，具體為第二壓載箱20，首先與海床或河床16接觸，由于海床或河床16所提供的部分支撐，重力基礎結構10的持續(xù)向下移動，促使縱傾角的減小。更多的水被受控地引入第一和/或第三壓載箱18、22，促使重力基礎結構10移動到其在海床或河床16上大體上放平的位置，如圖8中最好地示出的那樣。在這種狀態(tài)下，第三壓載箱22未完全裝滿水，因此，由于其自身的正向浮力，第三壓載箱22保持在展開位置中。然而，通過將水進一步引入第三壓載箱22中，以便改變其浮力，第三壓載箱22具有逆向浮力，因此移動到其原始的收起位置，在該收起位置中，其不從重力基礎結構10中向外延伸，從而減小重力基礎結構10上的阻力。圖9中示出了這種完全布置后的狀態(tài)。如果無論什么原因，需要從海床或河床16中收回潮汐渦輪機或其他物體14，那么 通過增大其總浮力，重力基礎結構10可浮出水面，并且通過顛倒上文描述步驟的順序，尤其可以以穩(wěn)定的方式收回重力基礎結構10。要意思到的是，根據(jù)每個壓載箱18、20、22內(nèi)的水量、整個重力基礎結構10的縱傾角、以及第三壓載箱22相對于重力基礎結構10的剩余物的角度位置，重力基礎結構10的重心24的位置會發(fā)生變化。盡管如此,上文描述的重力基礎結構10的布置和收回方法允許重力基礎結構10保持水線面，直到浮力中心已經(jīng)移動到重心24上方的位置，以便在浮出水面狀態(tài)和浸沒狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換期間，重力基礎結構10保持足夠的穩(wěn)定性，反之亦然。現(xiàn)在參看圖11到13，顯示了經(jīng)修改的基礎結構40的一部分或替代的基礎結構的一部分，改進的基礎結構40的一部分可形成圖I到圖10中所不的重力基礎結構10的一部分?；A結構40包括以可移動的壓載箱42、44形式的兩個可移動的整體式浮力裝置。每個壓載箱42、44包括限定固定的浮力體積的多個剛性表面42a、44a。壓載箱42、44中的一個或兩個壓載箱的剛性表面42a、44a用作剛性控制表面42b、44b。以與上文中已經(jīng)描述過的相同方式，通過控制可移動的壓載箱42、44的位置以及因此控制剛性控制表面42b、44b的位置，基礎結構40保持水線面，直到浮力中心已經(jīng)從重心下方的位置(使得基礎結構40在浮出水面的狀態(tài)下相對穩(wěn)定)移動到重心上方的位置(使得基礎結構40在浸沒狀態(tài)下穩(wěn)定)。在這個替代實施例中，第二可移動的壓載箱44的運動用于控制第一可移動的壓載箱42的運動。更詳細地說，當?shù)诙梢苿拥膲狠d箱44處于圖11中所示的收起位置中時，其與相鄰的第一可移動的壓載箱42配合并且使其保持在收起位置中。如圖12中所示，當?shù)诙梢苿拥膲狠d箱44相對于基礎結構40樞轉(zhuǎn)并且朝著展開位置移動時，其不再與第一可移動的壓載箱42配合。因此，通過相對于基礎結構40進行樞轉(zhuǎn)，第一可移動的壓載箱42從收起位置中自由地朝向圖13中所示的展開位置移動。以栓繩46形式的限制器再次用于限制第一可移動的壓載箱42相對于基礎結構40進行的最大樞轉(zhuǎn)運動。在一些實施例中基礎結構40為參照圖I到圖10在上文中描述過的重力基礎結構10的一部分，如上所述，可移動的壓載箱42等同于第三壓載箱22，并且樞轉(zhuǎn)地安裝在第一壓載箱18上。圖14到圖19示出了處于不同布置階段的重力基礎結構50的替代實施例。重力基礎結構50與圖I到圖10中所示的重力基礎結構10相似。
重力基礎結構50包括整體式靜態(tài)壓載箱52和一對整體式可移動壓載箱54a、54b，該整體式靜態(tài)壓載箱52與重力基礎結構10的第一壓載箱18相似。雖然未不出，但是可提供多個靜態(tài)壓載箱52。整體式可移動壓載箱54a、54b與重力基礎結構10的可移動的第三壓載箱22相似，但是在該替代的實施例中，整體式可移動壓載箱54a、54b包括大體上圓柱形箱。通過各個樞轉(zhuǎn)安裝件，每個整體式可移動壓載箱54a、54b樞轉(zhuǎn)地安裝在靜態(tài)壓載箱52上，以便在圖14中所示的收起位置和圖16中所示的完全展開位置之間移動?？梢苿訅狠d箱54a、54b大體上圍繞重力基礎結構50的中心線對稱地安裝在靜態(tài)壓載箱52上，從而安裝在重力基礎結構50上。首先通過將靜態(tài)壓載箱52裝滿水來浸沒重力基礎結構50。在浸沒的初始階段期間，可移動壓載箱54a、54b僅僅包含一種合適的氣體，比如空氣，因此，在重力基礎結構50沉入水內(nèi)時，可移動壓載箱相對于靜止壓載箱52向上樞轉(zhuǎn),如圖15和圖16中所不。栓繩56a、56b或者其他合適的限制器限制可移動壓載箱54a、54b的樞轉(zhuǎn)運動。由于可移動壓載箱54a、54b被對稱地安裝，所以重力基礎結構50浸沒和浮出水面期間，靜止壓載箱52以及 因此安裝在重力基礎結構50上的物體58保持大體上水平的姿態(tài)。典型地，以相同的流速將水引入可移動壓載箱54a、54b內(nèi)，以保持重力基礎結構50的大體上水平的姿態(tài)。重力基礎結構50最終具有逆向浮力，并且朝向海床或河床60下沉，如圖17中所示。如上文參照圖I到圖10中進行的解釋，由于可移動壓載箱54a、54b的剛性控制表面所提供的水線面，當浮力中心從重心下方的位置移動到重心上方的位置時，在浮出水面狀態(tài)和浸沒狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換期間，維持重力基礎結構50的穩(wěn)定性。一旦重力基礎結構50已經(jīng)到達圖18中所示的位置，在該位置中，重力基礎結構50被安置海床或河床60上，那么可移動壓載箱54a、54b可完全裝滿水，以便改變其浮力并且將可移動壓載箱54a、54b從展開位置移動到圖19中所示的收起位置中，使得完全地布置重力基礎結構50。參看圖20和圖21,顯不了重力基礎結構70的另一實施例的一部分。重力基礎結構70包括靜止部分72以及整體式可移動浮力裝置74，靜止部分72可為空間構架組件或相似的支撐結構，整體式可移動浮力裝置74樞轉(zhuǎn)地安裝在靜止部分72上。在實施中，若干個整體式可移動浮力裝置74典型地安裝在同一個靜止部分72上。如上文中參照圖14到圖19所描述的，在浸沒和浮出水面的操作期間，能夠控制靜止部分72的姿態(tài)，更詳細地，該姿態(tài)能夠保持大體上水平。在所示的實施例中，整體式可移動浮力裝置74包括第一和第二浮箱76、78。每個浮箱76、78包括各自的通水孔76a、78a以及通風裝置(未示出)。這使得水/氣體能夠被引入每個浮箱76、78中和/或從每個浮箱76、78中去除水/氣體，以便由此能夠單獨地并且獨立地改變每個浮箱76、78的浮力。配置整體式可移動浮力裝置74，使得當?shù)谝缓偷诙∠?6、78完全沒有水(并且因此裝滿合適的氣體)時或完全裝滿水時，采用圖20中所示的水平的、收起位置。在其他未示出的實施例中，第一組和第二組浮箱可被提供有可單獨地并且獨立地變化的第一組和第二組的總浮力。首先通過將第一浮箱76裝滿水來浸沒重力基礎結構70。這就促使整體式可移動浮力裝置74和其相關的剛性控制表面從圖20中所示的收起位置移動到圖21中所示的展開位置。栓繩80或其他合適的限制器限制整體式可移動浮力裝置74相對于靜止部分72的樞轉(zhuǎn)運動，并且限定展開位置。為了給重力基礎結構70提供逆向浮力，使得其從浮出水面狀態(tài)移動到穩(wěn)定的浸沒狀態(tài)，必要時，將需要有更多的水被引入第一和第二浮箱76、78，而不完全使第二浮箱78裝滿水。由于整體式可移動浮力裝置74所提供的水線面，更為具體地是由于其剛性控制表面所提供的水線面，當浮力中心從重心下方的位置移動到重心上方的位置時,在浮出水面狀態(tài)和浸沒狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換期間，維持了重力基礎結構70的穩(wěn)定性。當重力基礎結構70接近海床或河床(圖20或21中未示出)時，整體式可移動浮力裝置74的區(qū)域82可能首先接觸海床或河床。這種接觸趨向于使整體式可移動浮力裝置74沿順時針方向繞樞轉(zhuǎn)安裝件旋轉(zhuǎn)，這種運動被第二浮箱78的剩余浮力所阻止。在重力基礎結構70接觸海床或河床時，這趨向于緩和重力基礎結構70的沖擊。為了將整體式可移動浮力裝置74從圖21中所示的展開位置移動到圖20中所示的收起位置，從而將重力基礎結構70完全放置在海床或河床上，第二浮箱78最終完全裝滿 水。雖然已經(jīng)在前面的段落中描述了本發(fā)明的實施例，但應理解的是，可對這些實施例進行各種修改而不背離本發(fā)明的范圍。比如，重力基礎結構10可包括任何適當數(shù)量的浮箱。倘若這個或每個整體式可移動浮力裝置具有剛性控制表面，那么可使用整體式浮力裝置而非浮箱。浮箱或其他整體式浮力裝置可以以任何合適的配置設置在重力基礎結構10上。雖然所示出的基礎結構為重力基礎結構10，僅僅通過摩擦力將該重力基礎結構固定在海床或河床16上,但是基礎結構可被錨泊(anchor)在海床或河床16中，以將其固定?；A結構40中可以具有許多變體，在這些變體中一個可移動浮箱42的移動至少部分由另一個可移動浮箱44的移動來控制，并且這些變體完全在本發(fā)明的范圍內(nèi)。為避免疑義，應理解的是，重力基礎結構10、40、50、70同樣適合位于湖泊的床，就如位于海床或河床上一樣。
權利要求
1.一種基礎結構，用于將安裝在該基礎結構上的物體安置在海床或河床上，所述基礎結構包括具有可變浮力和剛性控制表面的整體式浮力裝置，所述整體式浮力裝置相對于所述基礎結構可移動，以便改變所述剛性控制表面的位置并相對于重心的位置控制浮力中心的位置。
2.根據(jù)權利要求I所述的基礎結構，其中，所述基礎結構包括具有單獨可變浮力的多個其他整體式浮力裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的基礎結構，其中，一個或多個所述其他整體式浮力裝置為靜止浮力裝置。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的基礎結構，其中，一個或多個所述其他整體式浮力裝置均包括剛性控制表面并且相對于所述基礎結構可移動，以便改變所述剛性控制表面的位置。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置包括密封浮力體積的多個剛性表面，和用作剛性控制表面的一個或多個剛性表面。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述基礎結構包括對稱地設置在所述基礎結構上的一對所述整體式可移動浮力裝置。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置在收起位置和展開位置之間可移動。
8.根據(jù)權利要求7所述的基礎結構，其中，當處于所述收起位置中時，所述或每個整體式可移動浮力裝置與所述基礎結構的相鄰表面大體上對準。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的基礎結構，其中，當處于所述展開位置中時，所述或每個整體式可移動浮力裝置遠離所述基礎結構向外延伸。
10.根據(jù)權利要求7到9中任一項所述的基礎結構，其中，當處于所述收起位置中時，至少兩個所述整體式可移動浮力裝置彼此配合，所述配合防止所述整體式可移動浮力裝置中的一個從所述收起位置移動到所述展開位置。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于所述基礎結構的移動是通過改變所述基礎結構的總浮力來控制的。
12.根據(jù)權利要求3到11中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于所述基礎結構的移動是通過改變一個或多個所述整體式靜態(tài)浮力裝置的浮力來控制的。
13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，可單獨地控制所述或每個整體式可移動浮力裝置的浮力，以便相對于所述基礎結構改變所述或每個整體式可移動浮力裝置的位置。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述基礎結構包括一個或多個限制器，以便限制所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于所述基礎結構的移動。
15.根據(jù)權利要求I到10中任一項所述的基礎結構，其中，所述基礎結構包括一個或多個致動器，以便控制所述或每個整體式可移動浮力裝置相對于所述基礎結構的移動。
16.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置安裝在所述基礎結構上，以便相對于所述基礎結構旋轉(zhuǎn)和/或平移。
17.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置樞轉(zhuǎn)地安裝在所述基礎結構上，以便相對于所述基礎結構旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式浮力裝置包括浮箱。
19.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的基礎結構，其中，所述或每個整體式可移動浮力裝置包括至少兩個浮箱，所述至少兩個浮箱的浮力可單獨地變化，以便控制所述整體式可移動浮力裝置相對于所述基礎結構的移動。
20.一種用于控制基礎結構的布置和收回的方法，所述基礎結構上裝有物體以便在海床或河床上進行安置，所述基礎結構包括具有可變浮力和剛性控制表面的整體式可移動浮力裝置，所述方法包括相對于所述基礎結構改變所述整體式可移動浮力裝置的位置，以便改變所述剛性控制表面的位置并相對于重心的位置控制浮力中心的位置。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述方法包括改變所述基礎結構的總浮力，以便相對于所述基礎結構改變所述整體式可移動浮力裝置的位置。
22.根據(jù)權利要求20或21所述的方法，其中，所述方法包括改變所述整體式可移動可變浮力裝置的浮力，以便相對于所述基礎結構改變所述整體式可移動可變浮力裝置的位置。
23.根據(jù)權利要求20到22中任一項所述的方法，其中，所述基礎結構包括分別具有可變浮力的多個其他整體式浮力裝置，所述方法包括改變一個或多個所述其他整體式浮力裝置的浮力，以便相對于所述基礎結構改變所述整體式可移動浮力裝置的位置。
24.根據(jù)權利要求23所述的方法，其中，一個或多個所述其他整體式浮力裝置為靜止浮力裝置，所述方法包括改變一個或多個所述整體式靜態(tài)浮力裝置的浮力，以便相對于所述基礎結構改變所述整體式可移動浮力裝置的位置。
25.根據(jù)權利要求23或24所述的方法，其中，一個或多個所述其他整體式浮力裝置為具有可變浮力和剛性控制表面的可移動浮力裝置，所述方法包括相對于所述基礎結構改變一個或多個所述整體式可移動浮力裝置的位置，以便改變所述或每個剛性控制表面的位置。
26.根據(jù)權利要求20到25中任一項所述的方法，其中，所述方法包括在所述基礎結構浸沒和浮出水面期間，將所述或每個整體式可移動浮力裝置移動到展開位置。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，通過限制所述或每個整體式可移動浮力裝置的移動來限定所述或每個整體式可移動浮力裝置的所述展開位置。
28.根據(jù)權利要求20到27中任一項所述的方法，其中，所述方法包括當所述基礎結構位于海床或河床上時，將所述或每個整體式可移動浮力裝置移動到收起位置。
29.根據(jù)權利要求20到28中任一項所述的方法，其中，所述或每個整體式浮力裝置包括浮箱，所述方法包括通過改變所述或每個浮箱內(nèi)液體的量來改變所述或每個浮箱的浮力。
30.根據(jù)權利要求20到29中任一項所述的方法，其中，所述基礎結構為權利要求I到19中任一項所限定的基礎結構。
31.一種大體上如上文中描述和/或如附圖中所示的基礎結構。
32.一種用于控制基礎結構的布置和收回的方法，所述基礎結構大體上如上文中參照附圖進行的描述。
全文摘要
一種基礎結構(10)，用于將安裝在該基礎結構(10)上的物體(14)安置在海床或河床上，該基礎結構(10)包括具有可變浮力和剛性控制表面(23)的整體式浮力裝置(22)。整體式浮力裝置(22)相對于基礎結構(10)可移動，以便改變剛性控制表面(23)的位置并相對于重心的位置控制浮力中心的位置。這樣在浸沒和浮出水面期間，穩(wěn)定基礎結構(10)。還描述了一種用于控制基礎結構(10)的布置和收回的方法。
文檔編號E02D27/52GK102822421SQ201080062369
公開日2012年12月12日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者理查德·埃爾頓, 菲利浦·吉爾森 申請人:阿爾斯通水電設備法國公司