本申請是申請?zhí)枮?01280050750.9(對應(yīng)的國際申請的申請?zhí)枮閜ct/us2012/050954)、申請日為2012年8月15日、發(fā)明名稱為“海洋熱能轉(zhuǎn)換電站冷水管連接”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種海洋熱能轉(zhuǎn)換電站，更具體地涉及一種浮式的、最小起伏平臺的、多級熱機(jī)的海洋熱能轉(zhuǎn)換電站。

背景技術(shù)：

全球能源消耗和需求一直以指數(shù)增長。這方面的需求預(yù)計將持續(xù)上升，特別是在亞洲和拉丁美洲的發(fā)展中國家。同時，傳統(tǒng)的能源資源、即化石燃料正在加速減少并且開采化石燃料的成本持續(xù)上升。環(huán)境和監(jiān)管方面的擔(dān)憂正在加劇這一問題。

與太陽相關(guān)的可再生能源是可以為不斷增長的能源需求提供一部分解決方案的一種可選的能源資源。由于與太陽相關(guān)的可再生能源與化石燃料、鈾、甚至熱力“綠色”能源不一樣，很少存在或者不存在與其使用相關(guān)聯(lián)的氣候風(fēng)險，所以與太陽相關(guān)的可再生能源有很大吸引力。另外，與太陽相關(guān)的能源是免費的并且極為豐富。

海洋熱能轉(zhuǎn)換(“otec”)是使用在海洋的熱帶區(qū)域中作為熱量存儲的太陽能來產(chǎn)生可再生能源的一種方式。全世界的熱帶大洋和大海提供了獨特的可再生能源資源。在許多熱帶地區(qū)(在大約北緯20°與南緯20°之間)，表面海水的溫度幾乎保持恒定。直到大約100英尺深度，海水的平均表面溫度隨著季節(jié)在75°f至85°f或者更高之間變化。在同一區(qū)域，深層海水(在2500英尺至4200英尺之間或者更深)保持在相當(dāng)恒定的40°f。因此，熱帶海洋結(jié)構(gòu)在表面提供了大的熱水儲藏并且在深層提供了大的冷水儲藏，并且熱水儲藏與冷水儲藏之間的溫差在35°f至45°f之間。該溫差在白天和夜晚保持得相當(dāng)恒定，并且季節(jié)性的變化小。

otec過程使用表面熱帶海水與深層熱帶海水之間的溫差來驅(qū)動熱機(jī)以產(chǎn)生電能。otec發(fā)電在20世紀(jì)70年代后期被認(rèn)同為對于能源生產(chǎn)而言是具有低到零碳足跡的可能的可再生能源資源。然而，與多數(shù)傳統(tǒng)的高壓高溫發(fā)電站相比，otec電站具有低的熱力學(xué)效率。例如，使用80°f與85°f之間的平均海洋表面溫度以及40°f的恒定深水溫度，otec電站的最大理想卡諾效率為7.5％至8％。在實際操作中，otec電力系統(tǒng)的總電力效率經(jīng)估計為卡諾極限的大約一半，或者大約3.5％至4.0％。另外，在1994年牛津大學(xué)出版社出版的由williamavery和chihwu發(fā)表的名稱為“來自海洋的可再生能源，otec指南”(通過引用合并于此)中所記載的、由20世紀(jì)70年代和20世紀(jì)80年代前沿研究人員所進(jìn)行的分析表明：通過以δt為40°f進(jìn)行操作的otec電站產(chǎn)生的總電力的四分之一至一半(或者更多)將被需要用于使水泵和工作流體泵運行并且為電站的其他輔助需要供電?；诖耍琽tec電站的將存儲在表面海水中的熱能轉(zhuǎn)化成凈電能的低的整體凈效率一直未能成為商業(yè)上可行的能源生產(chǎn)方案。

造成整體熱力學(xué)效率進(jìn)一步降低的另一因素是與用于渦輪機(jī)的精確頻率調(diào)節(jié)而提供必要的控制相關(guān)的損失。這引起了渦輪機(jī)循環(huán)中的壓力損失，該壓力損失限制了能夠從熱海水中提取的功。

這種比在高溫高壓下進(jìn)行操作的熱機(jī)的典型效率低的otec凈效率導(dǎo)致能源規(guī)劃者廣泛持有如下假設(shè)：otec電站成本太高以至于無法與多數(shù)傳統(tǒng)的發(fā)電方法抗?fàn)帯?/p>

實際上，因為熱水和冷水之間的溫差相對小，所以寄生電力需要在otec電站中特別重要。為了實現(xiàn)熱海水與工作流體之間以及冷海水與工作流體之間的最大熱傳遞，需要大的熱交換表面積，以及高的流體速度。增加這些因素中的任何一個都可能使otec電站上的寄生載荷顯著地增大，從而降低凈效率。使海水與工作流體之間的有限的溫差中的能量傳遞最大化的高效熱傳遞系統(tǒng)將增加otec電站的商業(yè)可行性。

除了由于看似固有的大的寄生載荷而效率相對低之外，otec電站的操作環(huán)境引起了也會降低這種操作的商業(yè)可行性的設(shè)計及操作方面的挑戰(zhàn)。如之前所提到的，在深度為100英尺或者更淺的海洋表面找到了otec熱機(jī)所需的熱水。在2700英尺至4200英尺之間的深度或者更深處找到了用于冷卻otec發(fā)動機(jī)的恒定冷水來源。在人口中心附近乃至大陸塊通常都找不到這樣的深度。離岸電站是必須的。

不管電站是浮式的還是固定于水下地貌，均需要2000英尺或更長的長冷水引入管。此外，由于商業(yè)上可行的otec操作所需的水量很大，所以冷水引入管需要具有大直徑(通常在6英尺至35英尺之間或者更大)。將大直徑管懸掛在離岸結(jié)構(gòu)上存在穩(wěn)定性、連接以及構(gòu)造方面的挑戰(zhàn)，這會預(yù)先驅(qū)使otec成本超出商業(yè)可行性。

另外，懸掛在動態(tài)的海洋環(huán)境中的、具有顯著的長度直徑比的管會沿著管的長度而遭受溫差以及變化的洋流。由沿著管的彎曲和漩渦脫落而引起的應(yīng)力也引起了挑戰(zhàn)。并且，諸如波浪作用等表面影響引起了與管和浮式平臺之間的連接有關(guān)的進(jìn)一步挑戰(zhàn)。具有期望的性能、連接以及構(gòu)造考慮的冷水管引入系統(tǒng)能夠提高otec電站的商業(yè)可行性。

與otec電站相關(guān)聯(lián)的對環(huán)境的關(guān)注也已經(jīng)成為otec操作的障礙。傳統(tǒng)的otec系統(tǒng)從海洋深處抽取大量的營養(yǎng)豐富的冷水并且在表面或者表面附近將這些水排放。這樣的排放可能以正面或負(fù)面的方式對otec電站附近的海洋環(huán)境產(chǎn)生影響，可能對處于otec排放下游的魚群和珊瑚礁系統(tǒng)帶來沖擊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一些方面中，發(fā)電站使用海洋熱能轉(zhuǎn)換過程作為電源。

進(jìn)一步的方面涉及離岸otec電站，該otec電站具有由于降低了寄生載荷而提高了的整體效率、較好的穩(wěn)定性、較低的構(gòu)造和操作成本以及改善了的環(huán)境足跡。其他方面包括與浮式結(jié)構(gòu)一體的大容量水管道。多級otec熱機(jī)的模塊化和區(qū)室化降低了構(gòu)造和維護(hù)成本、限制了離網(wǎng)操作并且提高了操作性能。又進(jìn)一步的方面提供了具有結(jié)構(gòu)上一體的熱交換區(qū)室的浮式平臺，并且提供了平臺的由于波浪作用而產(chǎn)生的小運動。一體的浮式平臺也可以提供通過多級熱交換器的高效的熱水流或冷水流，提高了效率并且降低了寄生電力需要。相關(guān)的系統(tǒng)通過將熱水和冷水排放在適當(dāng)?shù)纳疃?溫度范圍內(nèi)可以促進(jìn)環(huán)境中性的熱足跡。以電力的形式提取出的能量降低了到達(dá)海洋的整體溫度。

進(jìn)一步的方面涉及具有高效的、多級熱交換系統(tǒng)的浮式、低起伏otec電站，其中，熱水和冷水供應(yīng)管道以及熱交換器柜在結(jié)構(gòu)上與浮式平臺或電站的結(jié)構(gòu)為一體。

在一方面中，一種用于與海洋熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一起使用的離岸結(jié)構(gòu)包括：浸沒柱筒，其具有下部，所述下部包括：冷水入口，其包括與冷水管流體連通的圓拱狀終端；干燥的機(jī)艙，其包括一個或多個冷水供應(yīng)泵和一個或多個冷水管的上提保持絞盤，所述上提保持絞盤具有連接到所述冷水管的上提纜繩。

實施方式可以包括一個或多個以下特征。

在一些實施方式中，所述冷水入口具有所述機(jī)艙的總甲板面積的至少10％的甲板面積。

在一些實施方式中，所述冷水入口占據(jù)所述干燥的機(jī)艙的中央的空間。

在一些實施方式中，所述冷水供應(yīng)泵和所述冷水入口流體連通，所述冷水供應(yīng)泵和冷水分配填充部流體連通，所述冷水分配填充部為一個或多個otec冷凝器提供冷水。

在一些實施方式中，所述上提纜繩通過專用的錨鏈管貫穿船體。

在一些實施方式中，離岸結(jié)構(gòu)還包括所述離岸結(jié)構(gòu)還包括位于所述冷水入口的下方的吊環(huán)殼體，其中，所述上提纜繩被連接到位于所述冷水管的上部的吊環(huán)，所述吊環(huán)適于接合且密封在所述吊環(huán)殼體內(nèi)。在一些情況下，所述吊環(huán)殼體進(jìn)一步地包括水密頂面密封件和一個或多個水密的周向密封件。

在一些實施方式中，所述離岸結(jié)構(gòu)還包括球鎖系統(tǒng)，所述球鎖系統(tǒng)包括：兩個或多個鎖定室，所述鎖定室被配置在所述冷水入口的下方并且適于允許所述冷水管的上部就座于所述兩個或多個鎖定室之間；致動馬達(dá)和活塞，所述活塞穿過水密密封件；以及球鎖，所述球鎖在所述活塞的內(nèi)端。在一些情況下，所述球鎖適于在所述活塞致動時與所述冷水管的配合面接合。在一些情況下，所述球鎖與所述冷水管的配合面可逆地接合。在一些情況下，所述兩個或多個球鎖與所述冷水管的配合面接合并且防止所述冷水管相對于所述離岸結(jié)構(gòu)的豎向或橫向運動。

在一些方面中，一種將冷水管連接到離岸otec結(jié)構(gòu)的方法包括：將一個或多個上提纜繩從干燥的機(jī)艙經(jīng)由貫穿船體的專用的錨鏈管穿過離岸結(jié)構(gòu)的浸沒下部；將所述一個或多個上提纜繩連接到位于冷水管上部的一個或多個吊環(huán)；以及縮回所述上提纜繩，使得所述冷水管進(jìn)入所述離岸結(jié)構(gòu)的冷水管接收凹部，并且使得所述一個或多個吊環(huán)就座于一個或多個吊環(huán)殼體內(nèi)，以提供關(guān)于穿過所述一個或多個上提纜繩的貫穿船體的水密密封。該方法還包括在所述上提纜繩縮回并且所述吊環(huán)就座于所述吊環(huán)殼體之后，干燥所述錨鏈管的內(nèi)部以防止腐蝕所述上提纜繩。該方法還包括從所述離岸結(jié)構(gòu)延伸一個或多個球鎖，以與所述冷水管的配合面接合，并且防止所述冷水管相對于所述離岸結(jié)構(gòu)的豎向或水平運動。

在一些方面中，一種冷水管包括：上部，其被構(gòu)造成安裝到離岸結(jié)構(gòu)的下部，所述冷水管的上部包括：周向結(jié)構(gòu)，其被嵌入在所述冷水管的材料中；一個或多個吊環(huán)，所述一個或多個吊環(huán)被錨固到嵌入的所述周向結(jié)構(gòu)；以及兩個或多個球鎖接觸部，其被固定到所述嵌入結(jié)構(gòu)，用于與位于所述離岸結(jié)構(gòu)的下部的球鎖系統(tǒng)接合。實施方式可以包括一個或多個以下特征。

在一些實施方式中，所述嵌入結(jié)構(gòu)包括鋼。

在一些實施方式中，所述嵌入結(jié)構(gòu)是圍繞所述冷水管的上部嵌入的多個鋼板。

在一些實施方式中，冷水管還包括所述冷水管還包括具有板條式構(gòu)造的下部。在一些情況下，所述冷水管的上部包括與所述冷水管的板條式構(gòu)造的下部的材料相同的材料。在一些情況下，所述冷水管的吊環(huán)被連接到上提纜繩，所述上提纜繩引到在所述離岸結(jié)構(gòu)的下部中的干燥的機(jī)艙中的上提絞盤。

本公開又進(jìn)一步的方面涉及用于與離岸otec設(shè)備一起使用的冷水管，該冷水管是錯開板條式的連續(xù)的管。

一個方面涉及包括具有外表面、頂端和底端的長形管狀結(jié)構(gòu)的管。管狀結(jié)構(gòu)包括多個第一和多個第二板條部，每個板條部均具有頂部和底部，其中第二板條部的頂部與第一板條部的頂部錯開。

進(jìn)一步的方面涉及在管狀結(jié)構(gòu)的外表面繞著管至少部分地卷繞有帶或箍的管。帶或箍可以繞著管的頂部、管的中間部或管的下部的外表面周向地卷繞。帶或箍可以繞著管的整個長度周向地卷繞。帶或箍可以以與管的外表面基本上平坦鋪設(shè)的方式安裝。帶或箍可以以從管的外表面向外突出的方式安裝。帶或箍可以由與管相同的或不同的材料制成。帶或箍可以用粘結(jié)的方式結(jié)合于管的外表面、用機(jī)械方式結(jié)合至管的外表面或者使用機(jī)械的和粘結(jié)組合的方式以安裝于管的外表面。

本公開的進(jìn)一步的方面涉及錯開板條式管，其中每個板條部進(jìn)一步包括用于與相鄰的板條部配合接合的第一側(cè)上的接合舌和第二側(cè)上的凹槽。錯開板條式管可以包括主動鎖定系統(tǒng)(positivelockingsystem)以將一個板條的第一側(cè)機(jī)械地聯(lián)接至第二個板條的第二側(cè)。板條可以利用條接合從一個板條的頂部在垂向上接合至相鄰的板條的底部。在可選的實施方式中，板條的頂部和板條的底部可以均包括接合空孔，使得當(dāng)?shù)谝话鍡l的頂部與第二板條的底部接合時，該接合空孔對準(zhǔn)。柔性樹脂可以注射到對準(zhǔn)的接合空孔內(nèi)。柔性樹脂可以用于填充任何接合表面中的空隙。在本公開的若干個方面中，柔性樹脂是甲基丙烯酸酯粘結(jié)劑。

本公開的單個板條可以是任何長度。在若干個方面中，從板條底部到頂部測量的每個板條部均在20英尺至90英尺之間。板條部可以被制成能夠用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)運集裝箱(inter-modalcontainer)航運的尺寸。單個板條部的寬度可以在10英寸至80英寸之間。每個板條部的厚度可以在1英寸至24英寸之間。

在本公開的若干個方面中，板條部可以被拉擠成型、擠出成型或模塑成型。板條部可以包括聚氯乙烯(pvc)、氯化聚氯乙烯(cpvc)、纖維增強(qiáng)塑料(frp)、增強(qiáng)聚合物砂漿(rpmp)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、交聯(lián)高密度聚乙烯(pex)、聚丁烯(pb)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)；聚酯、纖維增強(qiáng)聚酯、乙烯基酯、增強(qiáng)乙烯基酯、混凝土、陶瓷或上述材料中的一種或多種的組合物。

在本公開的進(jìn)一步的方面中，板條部可以包括至少一個內(nèi)部空孔。至少一個空孔可以填充有水、聚碳酸酯泡沫或復(fù)合泡沫塑料。

在本公開的一些方面中，管是otec電站用的冷水引入管。

本公開的又進(jìn)一步的方面涉及離岸發(fā)電結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括浸沒部，浸沒部進(jìn)一步包括：熱交換部；發(fā)電部；和包括多個錯開的第一板條部和第二板條部的冷水管。

本公開的更進(jìn)一步的方面涉及形成用于在otec電站中使用的冷水管的方法，該方法包括：形成多個第一板條部和多個第二板條部；以使得第二板條部與第一板條部錯開的方式使交替的第一板條部和第二板條部接合，以形成連續(xù)的長形管。

本公開的進(jìn)一步的方面涉及浸沒垂向管連接結(jié)構(gòu)，其包括：浮式結(jié)構(gòu)，該浮式結(jié)構(gòu)具有垂向管接收凹部，其中接收凹部具有第一直徑；用于插入到管接收凹部內(nèi)的垂向管，該垂向管具有比管接收凹部的第一直徑小的第二直徑；部分球形或弧形的支承面；以及可與支承面一起操作的一個或多個可動爪、小齒輪或凸耳，其中，當(dāng)爪與支承面接觸時，爪限定與第一直徑或第二直徑不同的直徑。

本公開的另外的方面涉及將浸沒垂向管連接至浮式平臺的方法，該方法包括：提供具有垂向管接收凹部的浮式結(jié)構(gòu)，其中所述管接收凹部具有第一直徑；提供具有上端部的垂向管，上端部具有小于第一直徑的第二直徑；將垂向管的上端部插入到接收凹部內(nèi)；提供用于支撐垂向管的支承面；將一個或多個爪展開使得一個或多個爪具有不同于第一直徑或第二直徑的直徑；使一個或多個爪與支承面接觸以使垂向管懸掛于浮式結(jié)構(gòu)。

在本公開的若干個方面中，一個或多個爪可以與垂向管為一體。一個或多個爪可以與接收凹部為一體。一個或多個爪包括限定小于第一直徑的直徑的第一縮回位置。一個或多個爪包括限定大于第一直徑的直徑的展開位置。支承面與管接收凹部為一體并且可與一個或多個爪一起操作。支承面可以包括球形支承面。一個或多個爪進(jìn)一步包括構(gòu)造成接觸支承面的配合面。一個或多個爪進(jìn)一步包括構(gòu)造成接觸球形支承面的配合面。球形支承面和配合面有利于垂向管與浮式結(jié)構(gòu)之間的相對運動。

在又進(jìn)一步的方面中，一個或多個爪包括限定大于第二直徑的直徑的第一縮回位置。一個或多個爪包括限定小于第二直徑的直徑的展開位置。支承面與垂向管為一體并且可與一個或多個爪一起操作。

若干個方面可以包括用于使爪展開或縮回的驅(qū)動器，該驅(qū)動器可以是液壓控制的驅(qū)動器、氣動控制的驅(qū)動器、機(jī)械控制的驅(qū)動器、電控制的驅(qū)動器或者機(jī)電控制的驅(qū)動器。

進(jìn)一步的方面可以包括：包括第一成角度的管配合面的管接收凹部；和包括第二成角度的管配合面的垂向管，其中，第一和第二成角度的管配合面構(gòu)造成在將垂向管插入到管接收凹部內(nèi)的過程中協(xié)作引導(dǎo)垂向管。

在又進(jìn)一步的方面中，提供冷水管與柱筒(spar)的下部之間的靜態(tài)接口，其包括：具有錐形下表面的接收凹部；和用于與冷水管上提凸緣的錐形凸緣面密封型接合的接觸墊。

在將冷水管連接至柱筒的下部的示例性方法中，方法提供的步驟包括：將上提保持纜繩連接至冷水管的上部，其中冷水管的上部包括具有錐形連接面的上提凸緣；利用上提保持纜繩將冷水管拉到柱筒接收凹部內(nèi)，其中接收凹部包括用于接收冷水管的上部的錐形面和接觸墊；使冷水管的錐形連接面與接收凹部的接觸墊產(chǎn)生密封型接觸；并且用機(jī)械的方式將上提纜繩固定以保持連接面與接觸墊之間的密封型接觸。

在再進(jìn)一步的方面中，提供一種冷水管，用于靜態(tài)連接至柱筒的下部，其中冷水管包括第一縱向部和第二縱向部；第一縱向部連接至柱筒的下部并且第二縱向部比第一縱向部更有柔性。在一些方面中，第三縱向部可以包括在冷水管中，該第三縱向部不如第二縱向部有柔性。第三縱向部可以比第一縱向部更有柔性。第三縱向部可以包括冷水管的長度的50％或更多。第一縱向部可以包括冷水管的長度的10％或更少。第二縱向部可以包括冷水管的長度的1％至30％之間。第二縱向部可以允許冷水管的第三縱向部偏斜量在0.5°至30°之間。

本公開的進(jìn)一步的方面涉及具有優(yōu)化了的多級熱交換系統(tǒng)的浮式的最小起伏的otec電站，其中熱水供給管道和冷水供給管道以及熱交換器柜在結(jié)構(gòu)上與電站的浮式平臺或結(jié)構(gòu)一體化。

又進(jìn)一步的方面包括浮式海洋熱能轉(zhuǎn)換電站。諸如柱筒的最小起伏結(jié)構(gòu)或者改進(jìn)型半潛式離岸結(jié)構(gòu)可以包括第一甲板部，該第一甲板部具有結(jié)構(gòu)一體化的熱海水通道、多級熱交換表面和工作流體通道，其中，第一甲板部提供工作流體的蒸發(fā)。第二甲板部也設(shè)置有結(jié)構(gòu)一體化的冷海水通道、多級熱交換表面和工作流體通道，其中，第二甲板部提供用于使工作流體從蒸汽冷凝成液體的冷凝系統(tǒng)。第一和第二甲板工作流體通道與第三甲板部連通，該第三甲板部包括由一個或多個蒸汽渦輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，以用于發(fā)電。

在一個方面中，提供一種離岸發(fā)電結(jié)構(gòu)，其包括浸沒部。浸沒部進(jìn)一步包括：第一甲板部，該第一甲板部包括一體化的多級蒸發(fā)器系統(tǒng)；第二甲板部，該第二甲板部包括一體化的多級冷凝系統(tǒng)；第三甲板部，該第三甲板部容納有電力產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換裝置；冷水管和冷水管連接部。

在進(jìn)一步的方面中，第一甲板部進(jìn)一步包括形成高容量熱水管道的第一級熱水結(jié)構(gòu)通道。第一甲板部還包括與第一級熱水結(jié)構(gòu)通道協(xié)作配置以將工作流體加熱成蒸汽的第一級工作流體通道。第一甲板部還包括直接聯(lián)接至第二級熱水結(jié)構(gòu)通道的第一級熱水排放部。第二級熱水結(jié)構(gòu)通道形成高容量熱水通道并且包括聯(lián)接至第一級熱水排放部的第二級熱水引入部。第一級熱水排放部到第二級熱水引入部的配置提供第一級與第二級之間的熱水流中的最小壓力損失。第一甲板部還包括與第二級熱水結(jié)構(gòu)通道協(xié)作配置以將工作流體加熱成蒸汽的第二級工作流體通道。第一甲板部還包括第二級熱水排放部。

在進(jìn)一步的方面中，浸沒部進(jìn)一步包括第二甲板部，該第二甲板部包括用于形成高容量冷水管道的第一級冷水結(jié)構(gòu)通道。第一級冷水通道進(jìn)一步包括第一級冷水引入部。第二甲板部還包括與第一甲板部的第一級工作流體通道連通的第一級工作流體通道。第二甲板部的第一級工作流體通道與第一級冷水結(jié)構(gòu)通道協(xié)作以將工作流體冷卻成液體。第二甲板部還包括第一級冷水排放部，該第一級冷水排放部直接聯(lián)接至形成高容量冷水管道的第二級冷水結(jié)構(gòu)通道。第二級冷水結(jié)構(gòu)通道包括第二級冷水引入部。第一級冷水排放部和第二級冷水引入部配置成提供從第一級冷水排放部到第二級冷水引入部的冷水流中的最小壓力損失。第二甲板部還包括與第一甲板部的第二級工作流體通道連通的第二級工作流體通道。第二級工作流體通道與第二級冷水結(jié)構(gòu)通道協(xié)作將第二級工作流體通道中的工作流體冷卻成液體。第二甲板部還包括第二級冷水排放部。

在進(jìn)一步的方面中，第三甲板部可以包括第一蒸汽渦輪機(jī)和第二蒸汽渦輪機(jī)，其中第一甲板部的第一級工作流體通道與第一渦輪機(jī)連通，并且第一甲板部的第二級工作流體通道與第二渦輪機(jī)連通。第一和第二渦輪機(jī)能夠聯(lián)接至一個或多個發(fā)電機(jī)。

在又進(jìn)一步的方面中，提供一種離岸發(fā)電結(jié)構(gòu)，其包括浸沒部，該浸沒部進(jìn)一步包括：四級蒸發(fā)器部、四級冷凝器部、四級發(fā)電部、冷水管連接部和冷水管。

在一個方面中，四級蒸發(fā)器部包括熱水管道，該熱水管道包括：第一級熱交換表面、第二級熱交換表面、第三級熱交換表面和第四級熱交換表面。熱水管道包括浸沒部的垂向結(jié)構(gòu)構(gòu)件。第一、第二、第三和第四熱交換表面與工作流體管道的第一、第二、第三和第四級部協(xié)作，其中，流過工作流體管道的工作流體在第一、第二、第三和第四級部中的每一個處被加熱成蒸汽。

在一個方面中，四級冷凝器部包括冷水管道，該冷水管道包括：第一級熱交換表面、第二級熱交換表面、第三級熱交換表面和第四級熱交換表面。冷水管道包括浸沒部的垂向結(jié)構(gòu)構(gòu)件。第一、第二、第三和第四熱交換表面與工作流體管道的第一、第二、第三和第四級部協(xié)作，其中，流過工作流體管道的工作流體在第一、第二、第三和第四級部中的每一個處被加熱為蒸汽，并且在各依次級處δt越來越低。

在再一方面中，蒸發(fā)器部的第一、第二、第三和第四級工作流體管道與第一、第二、第三和第四蒸汽渦輪機(jī)連通，其中，蒸發(fā)器部第一級工作流體管道與第一蒸汽渦輪機(jī)連通并且排出至冷凝器部的第四級工作流體管道。

在再一方面中，蒸發(fā)器部的第一、第二、第三和第四級工作流體管道與第一、第二、第三和第四蒸汽渦輪機(jī)連通，其中蒸發(fā)器部第二級工作流體管道與第二蒸汽渦輪機(jī)連通并且排出至冷凝器部的第三級工作流體管道。

在再一方面中，蒸發(fā)器部的第一、第二、第三和第四級工作流體管道與第一、第二、第三和第四蒸汽渦輪機(jī)連通，其中蒸發(fā)器部第三級工作流體管道與第三蒸汽渦輪機(jī)連通并且排出至冷凝器部的第二級工作流體管道。

在再一方面中，蒸發(fā)器部的第一、第二、第三和第四級工作流體管道與第一、第二、第三和第四蒸汽渦輪機(jī)連通，其中蒸發(fā)器部第四級工作流體管道與第四蒸汽渦輪機(jī)連通并且排出至冷凝器部的第一級工作流體管道。

在又進(jìn)一步的方面中，第一發(fā)電機(jī)由第一渦輪機(jī)或第四渦輪機(jī)驅(qū)動，或者由第一和第四渦輪機(jī)的組合驅(qū)動。

在又進(jìn)一步的方面中，第二發(fā)電機(jī)由第二渦輪機(jī)或第三渦輪機(jī)驅(qū)動，或者由第二和第三渦輪機(jī)兩者的組合驅(qū)動。

本公開的另外的方面可以包含一個或多個以下特征：第一和第四渦輪機(jī)或第二和第三渦輪機(jī)產(chǎn)生9mw至60mw之間的電力；第一和第二渦輪機(jī)產(chǎn)生大約55mw的電力；第一和第二渦輪機(jī)形成海洋熱能轉(zhuǎn)換電站中的多個渦輪發(fā)電機(jī)組中的一個；第一級熱水引入部不與第二級冷水排放部發(fā)生干涉；第一級冷水引入部不與第二級熱水排放部發(fā)生干涉；第一或第二級工作流體通道內(nèi)的工作流體包括商業(yè)制冷劑。工作流體包括氨、丙烯、丁烷、r-134或r-22；第一和第二級工作流體通道內(nèi)的工作流體溫度增加12°f至24°f；第一工作流體流過第一級工作流體通道，并且第二工作流體流過第二級工作流體通道，其中，第二工作流體以低于第一工作流體進(jìn)入第一蒸汽渦輪機(jī)的溫度進(jìn)入第二蒸汽渦輪機(jī)；第一和第二級工作流體通道中的工作流體溫度降低12°f至24°f；第一工作流體流過第一級工作流體通道，并且第二工作流體流過第二級工作流體通道，其中，第二工作流體以低于第一工作流體進(jìn)入第二甲板部的溫度進(jìn)入第二甲板部。

本公開的進(jìn)一步的方面也可以包含一個或多個以下特征：在第一或第二級熱水結(jié)構(gòu)通道內(nèi)流動的熱水包括：熱海水、地?zé)峒訜崴?、太陽能加熱儲藏水；變熱了的工業(yè)冷卻水，或這些水的組合；熱水以在500,000gpm(加侖/分鐘)至6,000,000gpm之間的流量流動；熱水以5,440,000gpm的流量流動；熱水以在300,000,000lb/hr至1,000,000,000lb/hr之間的流量流動；熱水以2,720,000lb/hr的流量流動；在第一或第二級冷水結(jié)構(gòu)通道內(nèi)流動的冷水包括：冷海水，冷淡水、冷地下水或者這些的組合；冷水以在250,000gpm至3,000,000gpm之間的流量流動；冷水以3,420,000gpm的流量流動；冷水以在125,000,000lb/hr至1,750,000,000lb/hr之間的流量流動；冷水以1,710,000lb/hr的流量流動。

本公開的一些方面還可以包含一個或多個以下特征：離岸結(jié)構(gòu)是最小起伏結(jié)構(gòu)；離岸結(jié)構(gòu)是浮式柱筒(spar)結(jié)構(gòu)；離岸結(jié)構(gòu)是半潛式結(jié)構(gòu)。

本公開的又進(jìn)一步的方面可以包括用于在海洋熱能轉(zhuǎn)換電站中使用的高容量低速度熱交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：第一級柜，該第一級柜進(jìn)一步包括用于與工作流體熱交換的第一水流動通道；第一工作流體通道；聯(lián)接至第一級柜的第二級柜，該第二級柜進(jìn)一步包括用于與工作流體熱交換的第二水流動通道，第二水流動通道以使從第一水流動通道流至第二水流動通道的水的壓降最小化的方式聯(lián)接至第一水流動通道；和第二工作流體通道。第一和第二級柜包括電站的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

在一個方面中，水從第一級柜流至第二級柜，并且第二級柜在蒸發(fā)器中位于第一級柜的下方。在另一方面中，水從第一級柜流至第二級柜，并且第二級柜在冷凝器中位于第一級柜的上方且在蒸發(fā)器中的第一級柜的下方。

本公開的方面可以具有一個或多個以下優(yōu)點：連續(xù)的錯開板條式冷水管比分段式管構(gòu)造輕；連續(xù)的錯開板條式冷水管具有比分段式管少的摩擦損失；單個板條可以將大小做成容易運輸至otec電站操作現(xiàn)場；板條可以構(gòu)造成期望的浮力特征；otec發(fā)電需要少至沒有的用于能源生產(chǎn)的燃料成本；與高壓高溫發(fā)電站中使用的高成本的特殊的材料相比，otec熱機(jī)中涉及的低壓力和低溫度降低了組成元件成本并且需要普通材料；電站可靠性可以與商業(yè)制冷系統(tǒng)媲美，連續(xù)操作多年而不用重大的維修；與高壓高溫電站相比降低了構(gòu)造時間；以及安全、對環(huán)境無害的操作和發(fā)電。另外的優(yōu)點可以包括：與傳統(tǒng)otec系統(tǒng)相比增加了凈效率、降低了犧牲性電力載荷；降低了熱水和冷水通道中的壓力損失；模塊化組成部件；較低頻率的離網(wǎng)發(fā)電時間；針對波浪作用使起伏最小化并且減少了敏感性；冷卻水在表面水位下方排放，熱水的引入不與冷水排放發(fā)生干涉。

在附圖以及以下的說明中闡述了發(fā)明的一個以上的實施方式的細(xì)節(jié)。發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點將從說明和附圖以及從權(quán)利要求書變得明顯。

附圖說明

圖1示出了示例性現(xiàn)有技術(shù)的otec熱機(jī)。

圖2示出了示例性現(xiàn)有技術(shù)otec電站。

圖3示出了otec結(jié)構(gòu)。

圖3a示出了otec結(jié)構(gòu)。

圖4示出了otec結(jié)構(gòu)的錯開板條式管。

圖5示出了錯開板條圖案的細(xì)節(jié)圖。

圖6示出了錯開板條式冷水管的截面圖。

圖7a至圖7c示出了單個板條的各種圖。

圖8示出了單個板條的舌槽配置。

圖9示出了兩個板條之間的主動卡合鎖扣。

圖10示出了包含有加強(qiáng)箍的錯開板條式冷水管。

圖11示出了冷水管構(gòu)造的方法。

圖12示出了萬向節(jié)管連接的現(xiàn)有技術(shù)的示例。

圖13示出了冷水管連接。

圖14示出了冷水管連接。

圖15示出了冷水管連接的方法。

圖16示出了示出了具有柔性冷水管的冷水管連接。

圖17示出了冷水管連接。

圖18示出了具有上提凸緣的冷水管。

圖19示出了otec構(gòu)造的示例性甲板圖。

圖20示出了otec結(jié)構(gòu)的示例性冷水泵室。

圖21a示出了離岸結(jié)構(gòu)的示例性熱交換器甲板的平面圖。

圖21b示出了離岸結(jié)構(gòu)的示例性熱交換器甲板的立體圖。

圖21c示出了離岸結(jié)構(gòu)的示例性熱交換器甲板的立體截面圖。

圖22a示出了otec結(jié)構(gòu)的具有圓拱狀引入填充部組件的示例性水下部的甲板圖。

圖22b示出了圖22a的otec結(jié)構(gòu)的冷水部和冷水管連接的放大甲板圖。

圖22c示出了圖22a的otec結(jié)構(gòu)的示例性冷水泵室的立體圖。

圖22d示出了圖22c的省略冷水泵的示例性冷水泵室的立體圖。

圖22e示出了otec結(jié)構(gòu)的冷水系統(tǒng)的示例性示意圖。

圖23示出了示例性冷水泵室和冷水管升降系統(tǒng)。

圖24示出了示例性球鎖系統(tǒng)。

圖25示出了示例性吊環(huán)及殼體。

圖26示出了示例性板條式冷水管。

除非另作說明，各圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。

具體實施方式

本公開涉及利用海洋熱能轉(zhuǎn)換(otec)技術(shù)發(fā)電。本公開的方面涉及浮式otec電站，該otec電站具有優(yōu)于以前的otec電站的改善了的整體效率、降低了的寄生載荷、較好的穩(wěn)定性、較低的構(gòu)造和操作成本以及改善了的環(huán)境足跡。其他方面包括與浮式機(jī)構(gòu)一體的大容量水管道。多級otec熱機(jī)的模塊化和區(qū)室化降低了構(gòu)造和維護(hù)成本，限制了離網(wǎng)操作并且提高了操作性能。又進(jìn)一步的方面提供具有一體的熱交換區(qū)室的浮式平臺，并且提供了平臺由于波浪作用而產(chǎn)生的最小運動。一體的浮式平臺還可以提供通過多級熱交換器的高效的熱水流或冷水流，提高了效率并且降低了寄生電力需求。本公開的方面通過將熱水和冷水排放在適當(dāng)?shù)纳疃?溫度范圍內(nèi)而促進(jìn)了中性熱足跡。以電的形式提取出的能量降低了到達(dá)海洋的整體溫度。

otec是用儲存在地球海洋中的來自太陽的熱能來發(fā)電的過程。otec利用了較熱的上層海水與較冷的深層海水之間的溫差。該溫差典型地至少為36°f(20℃)。這些條件存在于熱帶地區(qū)，大致在南回歸線和北回歸線之間，甚至是在南北緯20°之間。otec過程利用溫差向蘭金循環(huán)(rankinecycle)提供動力，其中熱的表面水用作熱源，冷的深層水用作冷源(heatsink)。蘭金循環(huán)的渦輪機(jī)驅(qū)動用于產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)。

圖1示出典型的otec蘭金循環(huán)熱機(jī)10，該熱機(jī)10包括熱海水入口12、蒸發(fā)器14、熱海水出口15、渦輪機(jī)16、冷海水入口18、冷凝器20、冷海水出口21、工作流體管道22和工作流體泵24。

在操作中，熱機(jī)10可以使用多種工作流體中的任何一種，例如，諸如氨等商業(yè)制冷劑。其他工作流體可以包括丙烯、丁烷、r-22和r-134a。也可以使用其他商業(yè)制冷劑。大約75°f至85°f之間或者更高溫度的熱海水經(jīng)由熱海水入口12被從海洋表面或比海洋表面稍低的位置抽取，進(jìn)而對穿過蒸發(fā)器14的氨工作流體進(jìn)行加熱。氨沸騰產(chǎn)生大約9.3標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)的蒸汽壓。蒸汽沿著工作流體管道22被輸送至渦輪機(jī)16。氨蒸汽在穿過渦輪機(jī)16時膨脹，產(chǎn)生了驅(qū)動發(fā)電機(jī)25的動力。然后氨蒸汽進(jìn)入冷凝器20，在那里氨蒸汽被從大約3000英尺深的深層海洋抽取的冷海水冷卻為液體。冷海水以大約40°f的溫度進(jìn)入冷凝器。在冷凝器20中的溫度為大約51°f的氨工作流體的蒸汽壓為6.1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。因此，顯著的壓力差可用于驅(qū)動渦輪機(jī)16并產(chǎn)生電力。當(dāng)氨工作流體冷凝時，液態(tài)工作流體經(jīng)由工作流體管道22被工作流體泵24泵回至蒸發(fā)器14內(nèi)。

圖1的熱機(jī)10與大多數(shù)蒸汽渦輪機(jī)的蘭金循環(huán)實質(zhì)上相同，除了otec由于利用不同的工作流體和較低的溫度及壓力而不同。圖1的熱機(jī)10也與商業(yè)制冷設(shè)備相似，除了otec循環(huán)沿相反的方向運行使得熱源(例如，熱海水)和冷的冷源(例如，深層海水)被用于產(chǎn)生電力。

圖2示出浮式otec設(shè)備200的典型組成部件，這些組成部件包括：船舶(vessel)或平臺210、熱海水入口212、熱水泵213、蒸發(fā)器214、熱海水出口215、渦輪發(fā)電機(jī)216、冷水管217、冷海水入口218、冷水泵219、冷凝器220、冷海水出口221、工作流體管道22、工作流體泵224和管連接部230。otec設(shè)備200還可以包括發(fā)電、轉(zhuǎn)換和傳輸系統(tǒng)、諸如推進(jìn)器、推動器等位置控制系統(tǒng)或者錨泊系統(tǒng)(mooringsystem)以及各種輔助和支持系統(tǒng)(例如，人員住宿、應(yīng)急電源、飲用水、污水和廢水、消防、損害控制、儲備浮力以及其他常見的船上或海事系統(tǒng))。

利用圖1和圖2中的基本的熱機(jī)和系統(tǒng)實現(xiàn)的otec電站具有3％或更小的相對低的整體效率。由于該低的熱效率，所以產(chǎn)生每千瓦電力的otec操作都需要大量的水流過電力系統(tǒng)。這進(jìn)而在蒸發(fā)器和冷凝器中需要具有大的熱交換表面積的大的熱交換器。

這樣的大量的水和大表面積需要熱水泵213和冷水泵219具有相當(dāng)大的泵取能力，降低了可用于配送至岸基設(shè)備或船上工業(yè)目的的凈電力。此外，多數(shù)水面船舶的有限空間不容易容納導(dǎo)入并流過蒸發(fā)器或冷凝器的大量的水。實際上，大量的水需要大直徑管和管道。將這樣的結(jié)構(gòu)放在有限的空間內(nèi)需要多個彎道來容納其他機(jī)械。典型的水面船舶或結(jié)構(gòu)的有限空間不太可能便于otec電站的最大效率所需的大的熱交換表面積。因此，otec系統(tǒng)以及船舶或平臺歷來較大并且昂貴。這導(dǎo)致如下工業(yè)結(jié)論：與利用較高溫度和壓力的其他能源生產(chǎn)方案相比，otec操作是一種高成本、低產(chǎn)出的發(fā)電方案。

本公開的方面解決了技術(shù)挑戰(zhàn)，以提高otec操作的效率并且降低構(gòu)造和操作成本。

船舶或平臺210需要低運動，以使冷水管217與船舶或平臺210之間的動態(tài)力最小化，并且為平臺或船舶中的otec設(shè)施提供良性的操作環(huán)境。船舶或平臺210還應(yīng)該支持冷水入口和熱水入口(218和212)的體積流量使得以適當(dāng)?shù)某潭纫胱銐虻睦渌蜔崴?，以確保otec過程的效率。船舶或平臺210還應(yīng)該使得冷水和熱水能夠經(jīng)由船舶或平臺210的水線下方的適當(dāng)位置的冷水出口和熱水出口(221和215)排放，以避免熱回流進(jìn)入到海洋表面層。另外，船舶或平臺210應(yīng)該經(jīng)受得住惡劣天氣而不會干擾發(fā)電操作。

otec熱機(jī)10應(yīng)該采用用于最大效率和最大發(fā)電的高效熱循環(huán)。沸騰和冷凝過程中的熱傳遞以及熱交換器材料和設(shè)計均限制了從每磅熱海水能夠提取出的能源的量。蒸發(fā)器214和冷凝器220中使用的熱交換器需要高的熱水和冷水流量以及低的水頭損失(headloss)以使寄生載荷最小化。熱交換器也需要高的熱傳遞系數(shù)以提高效率。熱交換器可以包含能夠被調(diào)節(jié)成適應(yīng)(tailor)熱水入口溫度和冷水入口溫度的材料和設(shè)計，以提高效率。熱交換器設(shè)計應(yīng)該使用材料用量最少化的簡單的構(gòu)造方法，以降低成本和體積。

渦輪發(fā)電機(jī)216應(yīng)該具有內(nèi)部損失最小化的高效率，并且可以被調(diào)節(jié)成適應(yīng)工作流體以提高效率。

圖3示出提高以前的otec電站的效率并且克服與其相關(guān)聯(lián)的多個技術(shù)挑戰(zhàn)的實施。該實施包括船舶或平臺用柱筒(spar)，柱筒上一體設(shè)置有熱交換器和相關(guān)聯(lián)的熱水管路和冷水管路。

otec柱筒310容納有用于與otec發(fā)電站一起使用的一體化多級熱交換系統(tǒng)。柱筒310包括在水線305下方的浸沒部311。浸沒部311包括熱水引入部340、蒸發(fā)器部344、熱水排放部346、冷凝部348、冷水引入部350、冷水管351、冷水排放部352、機(jī)械甲板部354和甲板室360。

圖3a示出了示例性機(jī)械布局，包括：熱水引入部340、熱水泵室341、堆疊式蒸發(fā)器部344、渦輪發(fā)電機(jī)349、堆疊式冷凝器部348、冷水引入部350和冷水泵室351。

在操作中，75°f至85°f之間的熱海水通過熱水引入部340而被引入并且通過未示出的結(jié)構(gòu)一體化的熱水管道在柱筒中向下流動。由于otec熱機(jī)所需的水流量大，所以熱水管道將水流以500,000gpm至6,000,000gpm之間的流量引導(dǎo)至蒸發(fā)器部344。這樣的熱水管道具有6英尺至35英尺之間或更大的直徑。由于該尺寸，所以熱水管道是柱筒310的垂向結(jié)構(gòu)構(gòu)件(verticalstructuralmember)。熱水管道可以是強(qiáng)度足夠垂向支撐柱筒310的大直徑管。可選地，熱水管道可以是與柱筒310的構(gòu)造為一體的通道。

熱水然后流過蒸發(fā)器部344，該蒸發(fā)器部344容納有用于將工作流體加熱至蒸汽的一個或多個堆疊式多級熱交換器。熱海水然后經(jīng)由熱水排放部346從柱筒310排放。熱水排放可以位于或靠近溫度與熱水排出溫度大致相同的海洋熱層處，或者經(jīng)由熱水排放管被引導(dǎo)至或被引導(dǎo)靠近溫度與熱水排放溫度大致相同的海洋熱層的深度，以使環(huán)境沖擊最小化。熱水排放可以被引導(dǎo)至能夠確保與熱水引入或冷水引入均沒有熱回流的足夠的深度處。

冷海水經(jīng)由冷水管351被從2500英尺至4200英尺之間或更深的深度抽取，溫度大約為40°f。冷海水經(jīng)由冷水引入部350進(jìn)入柱筒310。由于otec熱機(jī)需要大的水流量，所以冷海水管道將水流以500,000gpm至3,500,000gpm之間的流量引導(dǎo)至冷凝器部348。這樣的冷海水管道具有6英尺至35英尺之間或者更大的直徑。由于該尺寸，所以冷海水管道是柱筒310的垂向結(jié)構(gòu)構(gòu)件。冷水管道可以是強(qiáng)度足夠垂向支撐柱筒310的大直徑管?？蛇x地，冷水管道可以是與柱筒310的構(gòu)造為一體的通道。

冷海水然后向上流到堆疊式多級冷凝器部348，在那里冷海水將工作流體冷卻成液體。冷海水然后經(jīng)由冷海水排放部352從柱筒310排放。冷海水排放可以位于或靠近溫度與冷海水排放溫度大致相同的海洋熱層處，或者經(jīng)由冷海水排放管被引導(dǎo)至或被引導(dǎo)靠近溫度與冷海水排放溫度大致相同的海洋熱層的深度。冷水排放可以被引導(dǎo)至能夠確保與熱水引入或冷水引入均沒有熱回流的足夠的深度處。

機(jī)械甲板部354可以被定位成在垂向上位于蒸發(fā)器部344和冷凝器部348之間。將機(jī)械甲板部354定位在蒸發(fā)器部344的下方允許幾乎直線狀的熱水從引入部流動經(jīng)過多級蒸發(fā)器并且排放。將機(jī)械甲板部354定位在冷凝器部348的上方允許幾乎直線狀的冷水從引入部流動經(jīng)過多級冷凝器并且排放。機(jī)械甲板部354包括渦輪發(fā)電機(jī)356。在操作中，來自蒸發(fā)器部344的被加熱成蒸汽的熱工作流體流到一個以上的渦輪發(fā)電機(jī)356。工作流體在渦輪發(fā)電機(jī)356中膨脹從而驅(qū)動用于發(fā)電的渦輪機(jī)。工作流體然后流到冷凝器部348，在那里工作流體被冷卻成液體并且被泵送至蒸發(fā)器部344。

熱交換器的性能受到流體之間可用的溫差以及熱交換器的表面處的熱傳遞系數(shù)的影響。熱傳遞系數(shù)一般隨著經(jīng)過熱傳遞表面的流體的速度而變化。流體速度越高需要的泵取功率越高，由此降低了電站的凈效率?；旌霞壜?lián)的多級熱交換系統(tǒng)有利于較低的流體速度和較大的電站效率。堆疊式混合級聯(lián)熱交換設(shè)計也有利于通過熱交換器的較低的壓降。并且垂向的電站設(shè)計有利于整個系統(tǒng)的較低的壓降。在2010年1月21日提交的名稱為“海洋熱能轉(zhuǎn)換電站”的美國專利申請no.12/691,663(律師簽號：25667-0004001)中描述了混合級聯(lián)的多級熱交換系統(tǒng)，該申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

冷水管

如上所述，otec操作需要冷水源。在熱水和冷水之間的溫差的變化可能大大影響了otec電站的整體效率。因此，從2700英尺至4200英尺之間或更深的深度抽取大約40℉的水，在該深度，該溫度處于或接近對于otec電站位置的最大冷限度。需要長引入管以將該冷水抽送至表面以便被otec電站使用。這種冷水管由于在構(gòu)造適合性能和耐久性的管時的成本而已經(jīng)妨礙了商業(yè)上可行的otec操作。

這樣的冷水管由于在構(gòu)造適合性能和耐久性的管時的成本而已經(jīng)妨礙了商業(yè)上可行的otec操作。otec需要處于期望溫度的大量的水，以確保發(fā)電時的最大效率。以前的針對otec操作的冷水管設(shè)計包括段式構(gòu)造(sectionalconstruction)。筒形管段以串聯(lián)的方式螺栓連接或機(jī)械接合到一起直到獲得足夠的長度。在電站設(shè)備附近組裝管段并且接著將完全構(gòu)造好的管豎立并安裝。這樣的方式具有包括在管段之間的連接點處的應(yīng)力和疲勞在內(nèi)的顯著的缺點。此外，連接器件(connectionhardware)增加了管的整體重量，進(jìn)一步使管段連接處以及完全組裝好的cwp與otec平臺或船舶之間的連接處的應(yīng)力和疲勞考慮復(fù)雜化。

冷水管(“cwp”)用于從2700英尺至4200英尺之間或更深的海洋深度處的冷水儲藏中抽取水。冷水用于對從電站渦輪機(jī)出來的蒸汽狀的工作流體進(jìn)行冷卻和冷凝。cwp及其與船舶或平臺的連接被構(gòu)造成承受由管重量施加的靜態(tài)及動態(tài)負(fù)載、遭受波浪時管和平臺的相對運動及高達(dá)百年一遇的強(qiáng)度(severity)的海流負(fù)載以及由水泵泵取引起的潰縮負(fù)載。cwp的尺寸制造成以低的阻力損失(dragloss)操作所需的水流量，并且cwp由在海水中具有耐久性和耐腐蝕性的材料制成。

冷水管的長度根據(jù)從溫度大約40°f的深度抽取水的需要而限定。cwp的長度可以在2000英尺至4000英尺之間或者更長。在若干個方面中，冷水管的長度可以是大約3000英尺。

cwp的直徑由電站的大小和需要的水流量來確定。通過管的水流量由期望的電力輸出和otec電站效率來確定。cwp可以以500,000gpm至3,500,000gpm之間或更高的流量將冷水輸送至船舶或平臺的冷水管道。冷水管的直徑可以在6英尺至35英尺之間或者更大。在若干個方面中，cwp的直徑大約為31英尺。

以前的針對otec操作的冷水管設(shè)計包括段式構(gòu)造。長度在10英尺至80英尺之間的筒形管段以串聯(lián)的方式螺栓連接或接合到一起直到獲得足夠的長度。采用多個筒形管段，能夠在電站設(shè)備附近組裝cwp并且能夠?qū)⑼耆珮?gòu)造好的管豎立并安裝。這種方式具有包括在管段之間的連接點處的應(yīng)力和疲勞在內(nèi)的顯著的缺點。此外，連接器件增加了管的整體重量，進(jìn)一步使管段連接處以及完全組裝好的cwp與otec平臺或船舶之間的連接處的應(yīng)力和疲勞考慮復(fù)雜化。

參照圖4，示出了連續(xù)的錯開板條式冷水管。冷水管451沒有像以前的cwp設(shè)計一樣使用段式接合，而是利用了錯開板條式構(gòu)造。cwp451包括用于連接至浮式otec平臺411的浸沒部的頂端部452。與頂端部452相反的是底端部454，該底端部454可以包括壓艙物系統(tǒng)、錨泊系統(tǒng)和/或引入口攔網(wǎng)。

cwp451包括被構(gòu)造成形成筒體的多個錯開板條。在一個方面中，多個錯開板條可以包括交替的多個第一板條465和多個第二板條467。每個第一板條均包括頂邊緣471和底邊緣472。每個第二板條均包括頂邊緣473和底邊緣474。在一個方面中，第二板條467與相鄰的第一板條部465在垂向上錯開使得(第二板條部467的)頂邊緣473從(第一板條部465的)頂邊緣471在垂向上位移3％至97％之間。在另外的方面中，相鄰的板條之間的錯位可以為大約5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或者更大。

圖5示出一個方面的錯開板條圖案的細(xì)節(jié)圖。圖案包括多個第一板條465，每個均具有頂邊緣部471、底邊緣部472、連接邊緣480和錯開邊緣478。圖案還包括多個第二板條467，每個均具有頂邊緣部473、底邊緣部474、連接邊緣480和錯開邊緣479。在形成冷水管時，第一板條部465以如下的方式接合至第二板條部467：當(dāng)從頂邊緣471向底邊緣472測量時，連接邊緣480是第一板條部465的長度的大約3％至97％。在一方面中，連接邊緣480是板條長度的大約50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％。

可以理解的是，在完全構(gòu)造好的管中，第一板條465可以沿著連接邊緣480接合至第二板條467。第一板條465也可以沿著錯開邊緣478連接至另外的板條，包括另外的第一板條部、另外的第二板條部或者任何其他板條部。類似地，第二板條467可以沿著連接邊緣480接合至第一板條部。并且第二板條467可以沿著錯開邊緣479接合至另一板條，包括另外的第一板條部、另外的第二板條部或者任何其他板條部。

在若干個方面中，多個第一板條465和多個第二板條467之間的連接邊緣480可以是固定長度(consistentlength)或者是每個板條的繞著管周向的板條長度的百分比。多個第一板條465和多個第二板條465之間的連接邊緣480可以是固定長度或者是每個板條的沿冷水管451的長軸的板條長度的百分比。在進(jìn)一步的方面中，連接邊緣480的長度可以在交替的第一板條465和第二板條467之間變化。

如圖5所示，第一板條465和第二板條467具有相同的尺寸。在若干個方面中，第一板條465的寬度可以在30英寸至130英寸之間或者更寬，長度可以是30英尺至60英尺，并且厚度可以在1英寸至24英寸之間。在一個方面中，板條尺寸可以是大約80英寸寬、40英尺長以及4英寸至12英寸厚?？蛇x地，第一板條465可以具有與第二板條467不同的長度或?qū)挾取?/p>

圖6示出冷水管451的橫截面圖，該圖示出了交替的第一板條465和第二板條467。各板條均包括內(nèi)表面485和外表面486。相鄰的板條沿著連接面480接合。單個板條的相反側(cè)上的任何兩個連接面限定了角度α。角度α通過360°除以板條的總數(shù)量來確定。在一個方面中，α可以在1°至36°之間。在一個方面中，α可以是對于16板條管而言的22.5°或者是對于32板條管而言的11.25°。

冷水管451的單個板條可以由如下材料制成：聚氯乙烯(pvc)、氯化聚氯乙烯(cpvc)、纖維增強(qiáng)塑料(frp)、增強(qiáng)聚合物砂漿(rpmp)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、交聯(lián)高密度聚乙烯(pex)、聚丁烯(pb)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)；聚氨酯、聚酯、纖維增強(qiáng)聚酯、尼龍增強(qiáng)聚酯、乙烯基酯、纖維增強(qiáng)乙烯基酯、尼龍增強(qiáng)乙烯基酯、混凝土、陶瓷，或它們中的一個或多個的組合物。單個板條可以利用標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)模塑成型、擠出成型或者拉擠成型(pulltruded)。在一個方面中，單個板條被拉擠成型為期望的形狀和形式，并且包括纖維或尼龍增強(qiáng)乙烯基酯。乙烯基酯可以從肯塔基州卡溫頓的阿施蘭德化學(xué)公司(ashlandchemical)得到。

在一個方面中，板條可以利用適合的粘合劑結(jié)合至相鄰的板條。柔性樹脂可以被用于提供柔性接合以及均勻的管性能。在本公開的若干個方面中，包括了增強(qiáng)乙烯基酯的板條利用乙烯基酯樹脂被結(jié)合至相鄰的板條。也可以使用甲基丙烯酸酯粘合劑，如馬薩諸塞州丹佛斯的plexisstructuraladhesives生產(chǎn)的ma560-1。

參照圖7a至圖7c，示出了各種板條的構(gòu)造，其中單個板條465包括頂邊緣471、底邊緣472和一個以上的空孔(void)475?？湛?75可以是空的、填充有水、填充有樹脂、填充有粘合劑或者填充有諸如復(fù)合泡沫塑料等泡沫材料。復(fù)合泡沫塑料是樹脂和小玻璃珠的基體(matrix)。小珠子可以是空心的或者實心的?？湛?75可以被填充以影響板條和/或冷水管451的浮力。圖7a示出單個空孔475。在一個方面中，多個空孔475可以沿著板條的長度均勻地隔開，如圖7b中所示。在一個方面中，可以朝向板條的一個端部、例如朝向底邊緣472放置一個以上的空孔475，如圖7c中所示。

參照圖8，各單個板條465可以包括頂邊緣471、底邊緣472、第一長邊491和第二長邊492。在一個方面中，長邊491包括接合構(gòu)件(joinerymember)，如接合舌493。接合構(gòu)件可以可選地包括條(biscuit)、半搭接頭或其他接合結(jié)構(gòu)。第二長邊492包括配合接合面，如凹槽494。在使用時，第一板條的第一長邊491與第二板條的第二長邊492配合或接合。雖然未示出，但是也可以在頂邊緣471和底邊緣472處使用諸如舌槽等接合結(jié)構(gòu)或者其他結(jié)構(gòu)，以將板條接合至長度方向上相鄰的板條。

在本公開的若干個方面中，第一長邊可以包括用于與第二長邊492配合接合的主動卡合鎖扣連接497。在美國專利no.7,131,242中大概描述了主動卡合鎖扣連接或卡合鎖扣連接，該專利的全部內(nèi)容通過引用合并于此。接合舌493的整個長度可以包含主動卡合鎖扣或者部分接合舌493可以包括主動卡合鎖扣。接合舌493可以包括卡合鉚釘。可以理解的是，當(dāng)接合舌493包括卡合鎖扣結(jié)構(gòu)時，在具有凹槽494的第二長邊上設(shè)置適當(dāng)?shù)慕邮战Y(jié)構(gòu)。

圖9示出示例性主動卡合鎖扣系統(tǒng)，其中陽部970包括凸緣972。陽部970與包括內(nèi)凹的凸緣安裝部977的接收部975機(jī)械接合。使用時，將陽部970插到接收部975中使得凸緣部972與內(nèi)凹的凸緣安裝部977接合，從而允許陽部970的插入而防止松開或脫出。

錯開板條式管的板條部之間的主動卡合鎖扣接頭可以用于將兩個板條部機(jī)械地鎖定到一起。主動卡合鎖扣接頭可以單獨使用，或者與樹脂或粘合劑組合使用。在一個方面中，柔性樹脂與主動卡合鎖扣接頭組合使用。

圖10示出具有錯開板條式構(gòu)造的冷水管451，該錯開板條式構(gòu)造包括多個交替的第一板條465和第二板條467，并且進(jìn)一步包括覆蓋冷水管451的外表面的至少一部分的螺旋狀卷繞帶497。在若干個方面中，帶從冷水管451的底部454連續(xù)至冷水管451的頂部452。在其他方面中，帶497僅設(shè)置在管451的由于水通過冷水管451的運動而經(jīng)歷渦流脫落的那些部分中。帶497為冷水管451提供徑向和長度方向上的支撐。帶497還防止沿著冷水管的振動并且降低由于海洋流運動而引起的渦流脫落。

帶491可以具有與冷水管451的單個板條相同的厚度和寬度，或者可以是厚度為單個板條的厚度的兩倍、三倍、四倍或更寬，并且寬度為單個板條的寬度的最高達(dá)10倍(例如，2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍)。

帶491可以以沿著外表面基本上平坦鋪設(shè)的方式安裝在冷水管的外表面上。在實施方式中，帶491可以從冷水管451的外表面向外突出以形成螺旋狀卷繞箍。在本公開的方面中，可以在帶或箍491的各個部分上附加翅片、葉片或翼片。這樣的翅片可以形成繞著冷水管的一部分卷繞的或者繞著冷水管的整個長度卷繞的螺旋結(jié)構(gòu)。翅片可以成角度并且可以以任何數(shù)量繞著箍設(shè)置以防止由冷水管引起的漩渦情況。在一些方面中，翅片可以從管表面突出管直徑的1/32至1/3之間的距離(例如，約管直徑的1/32，約管直徑的1/16，約管直徑的1/8，約管直徑的1/7，約管直徑的1/6，約管直徑的1/5，約管直徑的1/4，以及約管直徑的1/3)。

帶491由與形成冷水管451的多個板條的材料兼容的任何適合的材料制成，包括：聚氯乙烯(pvc)、氯化聚氯乙烯(cpvc)、纖維增強(qiáng)塑料(frp)、增強(qiáng)聚合物砂漿(rpmp)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、交聯(lián)高密度聚乙烯(pex)、聚丁烯(pb)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)；聚氨酯、聚酯、纖維增強(qiáng)聚酯、乙烯基酯、增強(qiáng)乙烯基酯、混凝土、陶瓷或它們中的一個或多個的組合物。帶491可以利用標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)模塑成型、擠出成型或拉擠成型。在一方面中，帶491被拉擠成型為期望的形狀和形式，并且包括與冷水管451的板條所使用的材料相似的纖維增強(qiáng)或尼龍增強(qiáng)乙烯基酯。帶491可以使用包括上述材料中任何一個的樹脂的適合的粘合劑或樹脂接合至冷水管451。

在一些方面中，帶491不沿著冷水管451的長度連續(xù)。在一些方面中，491不沿著冷水管451的周向連續(xù)。在一些方面中，帶491包括附著于冷水管451的外表面的豎條。在一些方面中，當(dāng)需要徑向或其他結(jié)構(gòu)支撐時，帶491可以是繞著冷水管的外表面的周向支撐構(gòu)件。

帶491可以利用適合的柔性粘合劑以粘附的方式結(jié)合于或附著于冷水管的外表面。在一方面中，帶491可以利用多個主動卡合鎖扣以機(jī)械的方式聯(lián)接于冷水管451的外表面。

關(guān)于圖11，用于組裝冷水管的示例性方法提供了冷水管451的高效運輸和組裝。通過將交替的第一板條部和第二板條部排列成如上所述的期望的錯開形式1110來組裝垂向筒形管段。然后將第一板條部和第二板條部接合以形成筒形管段1120。可以用多種接合方法中的任意一種來接合錯開的第一板條和第二板條。在一個方面中，利用舌槽配置和柔性粘合劑來接合多個錯開的第一板條部和第二板條部。在一個方面中，利用機(jī)械的主動卡合鎖扣來接合多個第一板條部和第二板條部?？梢允褂蒙嗪筒邸⒖ê湘i扣機(jī)構(gòu)和柔性粘合劑的組合。

在將多個第一板條部和第二板條部進(jìn)行接合以形成具有錯開的第一板條部和第二板條部的筒形管段1120之后，可以將保持帶、可充氣套筒或其他夾具裝在筒形管段上1122以便為管段提供支撐和穩(wěn)定性?？梢灾貜?fù)進(jìn)行排列多個錯開的第一板條部和第二板條部1110以及接合多個錯開的第一板條部和第二板條部1120的步驟以形成任何數(shù)量的預(yù)制的筒形管段1124?？梢岳斫獾氖?，可以在otec電站設(shè)備處預(yù)制筒形管段，或者遠(yuǎn)程地預(yù)制筒形管段然后被運輸至otec電站設(shè)備用于附加的構(gòu)造，以形成完全組裝好的冷水管451。

組裝好具有錯開板條的至少兩個筒形管段后，將上、下筒形管段接合并且使各管段的錯開板條對準(zhǔn)1126。將柔性粘合劑施加至上、下筒形管段的錯開板條的對接接頭(buttjoint)處1130?？梢杂冒l接合的各種端部對接接頭將兩個管段的板條接合。在一個方面中，上、下筒形管段的錯開的板條可以設(shè)置有找平用接合空孔，該空孔進(jìn)而可以填充有柔性粘合劑。

管段中的空隙和之間的接頭或者任何單個板條中的空隙和之間的接頭均可以用附加的柔性樹脂填充。一旦兩個管段已經(jīng)接合好并且在需要的位置施加了樹脂，則允許固化兩個管段1134。

然后從下管段上去掉保持帶并且裝上螺旋狀卷繞箍1136。可以利用粘結(jié)的方式結(jié)合、例如主動卡合鎖扣的機(jī)械結(jié)合或者粘結(jié)和機(jī)械結(jié)合的組合來安裝螺旋狀卷繞箍。

在組裝方法的一個方面中，在將螺旋箍安裝到下管段上之后，可以使整個管組件位移，例如向下位移，使得之前的上管部變成新的下管部1138。然后以與以上所述相同的方式組裝上新的上筒形管段1140。也就是，對第一板條部和第二板條部進(jìn)行排列以獲得期望的錯位1142。然后將第一板條部和第二板條接合以形成新的筒形管段，例如新的上管段1144。如前所述，可以使用保持帶、可充氣套筒或其他夾具以便在構(gòu)造冷水管451的過程中為筒形管段提供支撐和穩(wěn)定性。

組裝好新的上管段1144后，將新的下管段和新的上管段的錯開板條對準(zhǔn)并且將其拉到一起1146。如上所述將粘合劑或柔性樹脂施加于端部對接接頭1148，例如配合使用條接合或找平用接合空孔。新的下管段與新的上管段之間的或者任何兩個板條部之間的任何空隙都可以用附加的柔性樹脂填充1150。然后可以使整個組件固化1152?？梢匀缰澳菢訉⒈３謯A具去掉并且將螺旋箍安裝在新的下管段上1154。如之前那樣，可以使整個管組件移位以便為接下來的筒形管段做準(zhǔn)備。采用這種方式，可以重復(fù)該方法直到實現(xiàn)期望的管長度。

可以理解的是，可以采用與本公開一致的多種方式來完成具有錯開板條的筒形管段的接合。將錯開板條進(jìn)行接合的方法提供了連續(xù)的管而在管段之間無需龐大的、笨重的或者會產(chǎn)生干擾的接合器件。提供了這樣一種包括柔性和剛性在內(nèi)的材料特性幾乎均勻的連續(xù)的管。

示例：

提供冷水管組件以便于在現(xiàn)場構(gòu)造大約3000英尺長的連續(xù)的錯開板條式管。另外，板條式設(shè)計負(fù)責(zé)應(yīng)對分段式管構(gòu)造慣常經(jīng)歷的不利于航運和裝卸的載荷。例如對傳統(tǒng)構(gòu)造的分段式冷水管的拖拽和豎立會在管上施加有危險的載荷。

板條式構(gòu)造允許在設(shè)備外制造多個40英尺至50英尺長的板條。各板條大約52英寸寬且4英寸至12英寸厚?？梢砸远询B的方式或用集裝箱將板條航運至離岸平臺，然后可以在平臺上由多個板條構(gòu)造成冷水管。這消除了用于組裝管段的單獨的設(shè)備的需要。

板條部可以用彈性模量在約66,000psi(磅/平方英寸)至165,000psi之間的尼龍增強(qiáng)乙烯基酯構(gòu)成。板條部可以具有約15,000psi至45,000psi之間的極限強(qiáng)度，以及約15,000psi至45,000psi之間的拉伸強(qiáng)度。在一個方面中，板條部可以具有150,000psi的彈性模量、30,000psi的極限強(qiáng)度以及30,000psi的屈服強(qiáng)度，使得安裝好的cwp表現(xiàn)得與軟管(hose)相似而不是純剛性管。由于管更有柔性并且避免了開裂或折斷，所以這在風(fēng)暴條件下是有利的。在一個方面中，管可以在未連接的下端從中心偏斜大約兩個直徑。未連接的下端處的偏斜不能大到與otec電站的錨泊系統(tǒng)以及電站運行中涉及到的任何其他水下系統(tǒng)發(fā)生干涉的程度。

冷水管連接至otec電站的底部。更具體地，冷水管利用動態(tài)支承與圖3的otec柱筒的底部連接。在1994年牛津大學(xué)出版社出版的avery和wu發(fā)表的題為“來自海洋的可再生能源，otec指南”第4.5節(jié)中描述了otec應(yīng)用中的冷水管連接部，該部分的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

使用柱筒作為平臺的顯著的優(yōu)點之一是，即使在非常嚴(yán)重的百年一遇的風(fēng)暴條件下也能使得在柱筒和cwp之間產(chǎn)生相對小的轉(zhuǎn)動。另外，柱筒和cwp之間的豎向力和橫向力使得球形球與其底座之間的cwp的重量的向下的力將支承面保持為一直接觸。由于連續(xù)的接觸，該支承表面也用作水密封從而無需安裝用于將cwp在豎向上保持在合適位置的機(jī)構(gòu)。這有助于簡化球形支承設(shè)計，并且還使得在不同方面中由任何附加的cwp管約束結(jié)構(gòu)或器件引起的壓力損失最小化。通過球形支承傳遞的橫向力也足夠低，使得該橫向力能夠被充分地容納而無需cwp的垂向約束。

冷水通過一個或多個冷水泵經(jīng)由冷水管被抽取并且通過一個或多個冷水通道或管道流入多級otec電站的冷凝器部。

在2010年1月21日提交的題為“海洋熱能轉(zhuǎn)換電站冷水管”的美國專利申請no.12/691,655(律師簽號：25667-0003001)中描述了冷水管的結(jié)構(gòu)和性能的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，該申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

冷水管連接

冷水管351與柱筒平臺311之間的連接引起了構(gòu)造、維護(hù)和操作方面的挑戰(zhàn)。例如，冷水管是懸在動態(tài)海洋環(huán)境中的2000英尺至4000英尺的垂向圓柱。冷水管所連接至的平臺或船舶也浮在動態(tài)海洋環(huán)境中。此外，管被理想地連接在水線的下方，并且在一些方面中，遠(yuǎn)低于水線并且靠近船舶的底部。將完全組裝的管調(diào)運到適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶覍⒐芄潭ㄓ诖盎蚱脚_是一項艱巨的任務(wù)。

冷水管連接支撐著從平臺上懸下來的冷水管，并且承受了平臺和懸著的管之間的由于波浪作用、風(fēng)、振動和海底水流所產(chǎn)生的靜態(tài)力和動態(tài)力。

在1994年牛津大學(xué)出版社出版的williamavery和chihwu發(fā)表的題為“來自海洋的可再生能源，otec指南”第4.5節(jié)中公開了多種otec冷水管連接部，包括萬向節(jié)、球窩和通用連接部，這些通過引用合并于此。只對萬向節(jié)連接部進(jìn)行了操作性試驗，該萬向節(jié)連接部包括允許30°轉(zhuǎn)動的兩軸萬向節(jié)。如avery和wu所述，在萬向節(jié)的平面中，球形殼形成了管的頂部。具有由尼龍和聚四氟乙烯(teflon)制成的扁平環(huán)的筒形帽在管中的冷水和周圍平臺結(jié)構(gòu)之間提供了滑動密封。圖12中示出了萬向節(jié)式管連接部。

以前的冷水管連接部被設(shè)計用于傳統(tǒng)的船型和平臺，這種傳統(tǒng)的船型和平臺由于重量以及波浪作用所以展現(xiàn)出比柱筒平臺更大的垂向移位。用柱筒作為平臺的顯著的優(yōu)點之一是，即使在非常嚴(yán)重的百年一遇的風(fēng)暴條件下這樣做也能使得在柱筒自身和cwp之間產(chǎn)生相對小的轉(zhuǎn)動。另外，柱筒和cwp之間的垂向和橫向力使得球形球與其底座之間的向下的力將支承面保持為總是接觸。在若干個方面中，cwp與連接支承面之間的向下的力在0.4g至1.0g之間。

在實施方式中，這種支承還可以用作水密封，并且該支承不會從與其配合的球形底座脫離接觸，消除了安裝用于將cwp在豎向上保持在合適位置的機(jī)構(gòu)的需要。這有助于簡化球形支承設(shè)計，并且還使得在不同方面中由任何附加的cwp管約束結(jié)構(gòu)或器件引起的壓力損失最小化。通過球形支承傳遞的橫向力也足夠低，使得該橫向力能夠被充分地容納而無需cwp的豎向約束。

一些方面允許冷水管向上垂向插過平臺的底部。這通過將完全組裝的冷水管從平臺下方提升到適當(dāng)位置來完成。這便于同時地構(gòu)造平臺和管以及提供了維護(hù)時容易地安裝和移走冷水管。

參照圖3，冷水管351在冷水管連接部375處連接至柱筒平臺310的浸沒部311。在一個方面中，冷水管利用支承與圖3的otec柱筒的底部連接。

在一方面中，冷水管連接部設(shè)置成包括管凸緣，該管凸緣經(jīng)由球形面落座于活動爪(movabledetent)。活動爪聯(lián)接至柱筒平臺的基部。包含活動爪允許冷水管垂向地插入冷水管接收凹部(bay)以及從冷水管接收凹部垂向地移走。

圖13示出其中冷水管連接部375包括管接收凹部776的示例性方面，其中管接收凹部776包括凹部壁777和爪殼體778。接收凹部776進(jìn)一步包括接收直徑780，該接收直徑780由凹部壁777之間的直徑的長度限定。在若干個方面中，接收直徑大于冷水管351的外凸緣直徑781。

冷水管連接部375和柱筒311的下部可以包括結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件和支撐件，使得一旦懸掛了冷水管351時支撐冷水管的重量并且吸收柱筒311和冷水管351之間的動態(tài)力。

參照圖14，冷水管連接部375包括爪殼體778和活動爪840，活動爪840機(jī)械地聯(lián)接至爪殼體778以允許爪840從第一位置移動至第二位置。在第一位置中，活動爪840容納在爪殼體778內(nèi)使得爪840不朝向管接收凹部776的中央向內(nèi)突出，并且保持在接收直徑780的外側(cè)。在第一位置中，冷水管351的頂端部385可以在不受活動爪840的干擾的情況下插入接收凹部776中。在可選的方面中，活動爪840可以以如下方式被容納在第一位置：使得活動爪840的任何方面都沒有朝向接收凹部776的中央向內(nèi)突出超過外凸緣直徑781。在進(jìn)一步的方面中，第一位置中的活動爪840不與冷水管351的通過接收凹部776的垂向運動發(fā)生干涉。

在第二位置中，活動爪840展開超出爪殼體778并且朝向接收凹部776的中央向內(nèi)突出。在第二位置中，活動爪840向內(nèi)展開超過外凸緣直徑781。可以利用液壓致動器、氣動致動器、機(jī)械致動器、電致動器、機(jī)電致動器或上述的組合將活動爪840從第一位置調(diào)整或移動至第二位置。

活動爪840包括部分球形或弧形的支承面842?；⌒沃С忻?42被構(gòu)造成在活動爪840位于第二位置時為冷水管支承凸緣848提供動態(tài)支承。

冷水管支承凸緣842包括凸緣支承面849?；⌒沃С忻?42和凸緣支承面849可以協(xié)作落座以便提供動態(tài)支承，以支撐冷水管351的懸掛重量。另外，弧形支承面842和凸緣支承面849協(xié)作落座以負(fù)責(zé)應(yīng)對冷水管351與平臺310之間的相對運動而不使冷水管351離座?；⌒沃С忻?42和凸緣支承面849協(xié)作地落座以提供動態(tài)密封使得，一旦冷水管351經(jīng)由冷水管連接部375被連接到平臺310時相對熱的水就不會進(jìn)入管接收凹部776并且冷水不會從管接收凹部776離開而最終不會進(jìn)入冷水引入部350。當(dāng)懸掛上冷水管351時，冷水經(jīng)由一個或多個冷水泵通過冷水管被抽取并且經(jīng)由一個或多個冷水通道或管道流入多級otec電站的冷凝器部。

弧形支承面842和凸緣支承面849可以用諸如聚四氟乙烯涂層等涂層進(jìn)行處理，以防止兩表面之間產(chǎn)生原電池反應(yīng)(galvanicinteraction)?？蛇x地，可以選擇材料使得將不會發(fā)生原電池反應(yīng)。例如，一種材料可以是纖維增強(qiáng)塑料而另一種材料可以是鋼。

可以理解的是，動態(tài)支承面和活動爪或小齒輪的用于將冷水管連接至浮式平臺的任何組合都在權(quán)利要求書以及此處公開的考慮范圍內(nèi)。例如，在若干個方面中，弧形支承面可以被定位在活動爪的上方、弧形支承面可以被定位于活動爪的側(cè)面甚至是被定位在活動爪的下方。在若干個方面中，活動爪可以與如上所述的浮式平臺的底部為一體。在其他方面中，活動爪可以與冷水管為一體。

圖15示出將冷水管安裝至浮式平臺、更具體地安裝至otec浮式平臺的示例性方法。該方法包括將導(dǎo)繩和收帆索從平臺操縱(rigging)至完全組裝的冷水管。然后使冷水管下降到平臺的下方并且使冷水管對準(zhǔn)正確的位置。然后使冷水管上升到管接收凹部內(nèi)，使活動爪或小齒輪展開并且使管落座在弧形支承面上。

更具體地，將引導(dǎo)纜繩安裝至完全組裝的冷水管351(910)。在示例性實施方式中，冷水管351可以包括一個或多個可充氣套筒以便在冷水管的構(gòu)造、移動和豎立的過程中提供浮力。在將導(dǎo)索安裝至冷水管910之后，可以將一個或多個可充氣套筒放氣915使得冷水管具有負(fù)浮力。在實施方式中，冷水管也可以包括能夠部分或全部填充水或其他壓艙材料以便為冷水管提供負(fù)浮力的配重塊或其他壓艙物系統(tǒng)。

然后使冷水管下降到浮式otec平臺310的冷水管連接部375的下方的位置920?？梢栽俅握{(diào)整壓艙物。調(diào)整導(dǎo)索以便將冷水管正確地定位在冷水管連接部375的下方925，并且可以通過視頻、遠(yuǎn)程傳感器和其他手段對對準(zhǔn)情況進(jìn)行檢查和確認(rèn)930。然后使冷水管組件上升至冷水管支承凸緣848位于冷水管連接組件的活動爪840上方的位置935?？衫脤?dǎo)索、可充氣套筒、可拆卸氣球或這些的組合來完成使冷水管上升到冷水管連接部內(nèi)的動作。

在使冷水管上升到冷水管連接部內(nèi)935之后，使活動爪展開940以便為冷水管提供動態(tài)支承面。然后通過調(diào)整導(dǎo)索、使可充氣套筒或可拆卸氣球放氣或者通過調(diào)整配重塊或其他壓艙物系統(tǒng)來使冷水管下降。也可以使用這些方法的組合。

可以理解的是，導(dǎo)索、充氣線、壓艙物線等應(yīng)該在冷水管的移動過程中保持不會相互妨礙。此外，冷水管的移動不應(yīng)該與otec平臺的錨泊系統(tǒng)發(fā)生干涉。

在公開的進(jìn)一步的方面中，可以在冷水管和柱筒結(jié)構(gòu)之間設(shè)置靜態(tài)連接。在這樣的方面中，可以通過改變管的在管頂部附近的柔性來負(fù)責(zé)應(yīng)對管與柱筒之間的力。通過允許冷水管的下部和中間部的移動，降低或完全避免了對動態(tài)管連接的需要。避免萬向節(jié)式連接部的需要去掉了高價的移動部件，并且使下面的柱筒部分以及冷水管兩者的制造均得以簡化。

參照圖16，冷水管1651以沒有采用上述動態(tài)支承的方式連接至柱筒1611的下部。冷水管1651的上部(即，在柱筒1611的下部和連接的位置處及下方不遠(yuǎn)的部分)被硬化以提供冷水管的相對不可彎曲的上部1651a。在不可彎曲的上部的下方設(shè)置相對柔性的中間部1651b。在柔性中間部1651b的下方是適度柔性的下部1651c，該下部1651c可以包括冷水管組件的最大部分。配重塊或壓艙物系統(tǒng)可以固定在下部1651c的底部或任何其他部分。

如圖所示，柔性中間部1651b允許冷水管偏斜遠(yuǎn)離冷水管的懸掛線。偏斜量可以在0.25°到30°之間，取決于冷水管的從柱筒1011懸掛下來的長度和直徑。

參照圖17，詳細(xì)地描述了靜態(tài)的冷水管-柱筒連接的示例性實施方式。柱筒1611的下部包括用于接收冷水管1651的上部1651a的接收凹部1713。接收凹部1713包括錐形部1714和接觸墊1715。冷水管1651的上部1651a包括具有錐形凸緣面1756和吊環(huán)(liftinglug)1775的凸緣1755。冷水管1651通過上提保持纜繩1777被連接至柱筒1611，上提保持纜繩1777在吊耳1775處被固定于冷水管。纜繩1777被安裝至容納在柱筒1711的下部中的機(jī)械絞盤(未示出)。

在用于將冷水管連接至柱筒平臺的示例性方法中，使完全制造好的冷水管下降至柱筒平臺正下方的點位處。通過遠(yuǎn)程操作工具將上提及保持纜繩1777連接于吊環(huán)1775。利用容納在柱筒1611的下部中的機(jī)械絞盤拉緊纜繩。在冷水管1651的上部1651a進(jìn)入接收凹部1713時，通過錐形部1714將其引導(dǎo)到正確位置直到在錐形凸緣面1756和接觸墊1715之間形成水密的連接。一旦冷水管在接收凹部中位置正確并且密封，則用機(jī)械方式將纜繩1777鎖定以防止冷水管1651的向下移動。錐形凸緣面1756和接觸墊1715之間的密封必須充分克服存在于冷水管連接的深度處的任意靜水力。例如，在432英尺深度處，冷水管連接處的靜水壓力為每平方英寸192磅。通過上提纜繩、冷水管的浮力或兩者的組合可以賦予施加在連接墊上的向上的力。

可以理解的是，上提纜繩1777和相應(yīng)的吊環(huán)1775的數(shù)量取決于冷水管1651的尺寸、重量和浮力。在一些方面中，冷水管1651可以具有正浮力、中性浮力或負(fù)浮力。上提纜繩1777和相應(yīng)的吊環(huán)1775的數(shù)量也取決于與冷水管相關(guān)聯(lián)的任何壓艙物以及附接于冷水管的配重塊的重量和浮力。在公開的一些方面中，可以使用2條、3條、4條、5條、6條或更多的上提及保持纜繩。

在公開的另外的方面中，吊環(huán)1775可以包括吊耳(padeyes)，吊耳利用已知的緊固和連接技術(shù)被直接螺栓連接于冷水管的上部。例如，在冷水管的板條上部中可以包含筒狀插座、六角插座、開口銷等等。

在其他方面中，上提凸緣可以安裝于冷水管的上部，該上提凸緣包括凸緣面1756和上提耳1755。上提凸緣的材料可以與冷水管的材料相同或不同。上提凸緣安裝于冷水管時，與和上部1651a相關(guān)聯(lián)的剛性相比，可以提高冷水管的剛性。圖18是安裝于板條式冷水管1651的上提凸緣1775的說明圖。上提凸緣可以機(jī)械結(jié)合、化學(xué)結(jié)合或熱結(jié)合于冷水管的上部1651a。例如，可以使用與用于連接冷水管的單個板條構(gòu)件相同的結(jié)合樹脂來將上提凸緣連接至冷水管。

平臺連接和引入填充部

可以理解的是，平臺/冷水管(cwp)連接代表了任何otec系統(tǒng)的重要方面。在這種接口處的小故障可以導(dǎo)致供應(yīng)到otec熱機(jī)的冷水的熱污染，而對電站的整體效率產(chǎn)生了不利影響。大故障可以導(dǎo)致破壞船舶的底部、破壞冷水管的上部，從而導(dǎo)致了冷水管的最終分離及丟失。如上所述，典型地，平臺/cwp連接支撐cwp并且允許平臺和cwp之間的相對角度運動(傾斜、滾動以及偏航)。這可以緩解當(dāng)平臺或cwp以特定的角度相對于彼此運動時的任何應(yīng)力集中。萬向節(jié)或球-窩(ball-in-socket)設(shè)計可以適應(yīng)相對角度運動。還可以利用諸如阻尼器等的運動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、運動止動件等來負(fù)責(zé)應(yīng)對諸如升降、擺動、滑脫等的cwp和平臺之間的線性運動。

在實施方式中使用筒體平臺，通過船型(hullform)很大程度上彌補(bǔ)了線性運動，當(dāng)遇到風(fēng)、水流、波浪以及漲潮時僅僅導(dǎo)致了小的這種運動。通過包含設(shè)計成當(dāng)受到移動力時彎曲的彈性cwp來適應(yīng)角度運動。

參照圖19，示出了示例性柱筒平臺的典型甲板圖，其中柱筒2010的水下部分2011從水位線到柱筒的底部的總深度是432英尺。柱筒最大直徑2012為140英尺，而較小的柱直徑2013為大約105英尺。

柱筒2010的水下部2011包括：多用途模塊化支撐柱2040的下部；包括熱水引入甲板2042、熱水泵室2041、熱水分配甲板2043、蒸發(fā)器甲板2044和熱水排放填充部2046的多層甲板熱水部；包括一個或多渦輪發(fā)電機(jī)甲板2055的發(fā)電部；包括冷水排放填充部2049、冷凝器甲板2048、冷水分配甲板2050、冷水泵室2051和冷水引入甲板2052的多層甲板冷水部；以及固定壓艙部2055。

示例性柱筒2010的甲板圖包括具有約90英尺的高度的多用途支撐柱2040。

在多用途支撐柱2040下面是具有約10英尺的高度的熱水引入甲板2042。在熱水引入甲板2042下面是具有約30英尺的高度的熱水泵室2041，在熱水泵室2041下面是具有約6英尺的高度的熱水分配甲板2043。具有約60英尺的高度的蒸發(fā)器甲板2044在熱水分配甲板2043的下面。具有約10英尺的熱水排放填充部2046是在蒸發(fā)器甲板2044的下面。

多渦輪發(fā)電機(jī)甲板2055在熱水排放填充部2046的下面。各渦輪發(fā)電機(jī)甲板可以具有約30英尺的高度。

冷水排放甲板2049在多渦輪發(fā)電機(jī)甲板的下面并且具有約10英尺的高度。具有約60英尺的高度的冷凝器甲板2048在冷水排放甲板2049的下面。具有約6英尺的高度的冷水分配甲板2050在冷凝器甲板2048的下面。具有約30英尺的高度的冷水泵室2051在冷水分配甲板2050的下面。具有約10英尺的高度的冷水引入甲板2052在冷水泵室2051的下面。

參照圖20，冷水泵室2051包括一個或多個冷水泵2076和冷水管道。在操作期間，冷水經(jīng)由一個或多個冷水泵2076從冷水引入甲板2052被抽出并且流到冷水分配甲板2050中的一個冷水通道或管道，繼續(xù)流動到多級otec電站的冷凝器。

柱筒的底部包括固定壓艙部2055，并且可以具有20英尺至70英尺之間的高度，在一個示例中，該底部具有約50英尺的高度。

可以理解的是，上述甲板中的每一個根據(jù)機(jī)械的結(jié)構(gòu)和功能要求、水供應(yīng)以及甲板的工程要求可以具有不同的高度。例如，與大容量電站相比，具有較小總能量輸出的電站需要較少的水流、較少的熱交換器以及較少的渦輪發(fā)電機(jī)。因此，甲板尺寸、直徑和高度可以隨著柱筒和電站的尺寸而變化。

圖21a、圖21b、和圖21c分別示出了在蒸發(fā)器甲板2044或在冷凝器甲板2048中存在的典型熱交換器配置的平面圖、立體圖和立體截面圖。所示的訪問主干2105被設(shè)置在中央芯部2107。排出主干2106也設(shè)置在中央芯部2107。多個熱交換器2111可以圍繞中央芯部2107的外周配置。可以從任何訪問主干2105訪問熱交換器2111。在與本申請同時提交的共同待決的名稱為“海洋熱能轉(zhuǎn)換電站”的美國專利申請no.13/209,865(律師簽號：25667-009001)和名稱為“流體之間的熱轉(zhuǎn)換”的美國專利申請no.13/209,944(律師簽號：25667-014001)中描述了本實施方式中所考慮的熱交換器的細(xì)節(jié)，這些申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

圖22a示出了具有可替換的下部的示例性柱筒2010，該下部包括圓拱狀冷水入口2252。圖22b是圖22a的柱筒2010的下部的細(xì)節(jié)甲板圖，該圖包括冷水排放甲板2049、冷凝器甲板2048、冷水分配甲板2050、冷水泵室2051、冷水入口2252和固定壓艙部2055。在由虛線示出以表示被擋住的視圖的訪問主干2105通過中央芯部2107延伸并且進(jìn)入冷水泵室2051。

在圖22a至圖22d的實施方式中，冷水入口2252被配置在與冷水泵室2051相同的高度或相同的甲板上。冷水入口2252位于柱筒2010的下部的直徑范圍內(nèi)的中央，并且被冷水泵室2051包圍。冷水入口2252形成冷水管2070的終點或連接點。冷水入口2252以圓拱狀引入空間或腔的形狀向上延伸到冷水泵室2252。

圓拱狀引入腔可以提供如下的優(yōu)點：減小了結(jié)構(gòu)跨度；減少了柱筒的總長度；提供了從cwp、經(jīng)過管道和閥門、經(jīng)過泵向前到冷凝器的有效水流路徑；為維修人員提供了足夠的訪問；提供了為了維修或更換而通過訪問主干移除設(shè)備的手段；為防止海水的靜水壓力提供了保護(hù)；提供了一種為正常的otec操作而將cwp有效地鎖定到柱筒的基部以及為了移除而解除cwp的鎖定的手段；以及提供了在連接到海水的區(qū)室中分界的雙重水密閥。

與現(xiàn)有技術(shù)的otec結(jié)構(gòu)相比，對于給定的柱筒結(jié)構(gòu)的大直徑以及顯著的深度而言，在圖22a至圖22d中所描述的本實施方式的內(nèi)部一體的圓拱形引入腔克服了在柱筒的基部的多方面的問題，包括：對柱筒的最深部分的海水的靜水壓力，對彎曲的船殼板向內(nèi)的作用和對底部表面向上的作用，以及較大的結(jié)構(gòu)跨度，特別是橫跨柱筒的直徑的結(jié)構(gòu)跨度。伴隨在柱筒最深的部分克服靜水力所需要的重量和空間消耗，這些問題在支撐結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)、布置以及工程挑戰(zhàn)。

不希望受到理論的約束，位于冷水管的終端部處的圓拱狀性冷水入口2252減輕了作用于柱筒2010的底部的靜水力。對本實施方式的整個柱筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析(fea)以確保設(shè)計是符合要求的。進(jìn)行附加的fea，以確定如果最低處甲板結(jié)構(gòu)受到自海水向上的大部分的環(huán)境靜水壓力，最低處甲板結(jié)構(gòu)最好能夠制造成如下的圓拱狀結(jié)構(gòu)：在該板被放置在張力下，避免了翹曲破壞的可能性。結(jié)果表明，拋物線的結(jié)構(gòu)沒有設(shè)計優(yōu)勢。然而，可以理解的是，橫跨柱筒的直徑的跨度較大時，通常需要非常重且復(fù)雜的板梁結(jié)構(gòu)。為了克服這個問題，冷水入口2252包括覆蓋有半圓形或圓拱狀形的終端或帽2274的短圓筒部2273。

該圓拱狀形結(jié)構(gòu)證明其在結(jié)構(gòu)上是有效的。該圓筒具有相對較小的直徑和適度的跨度，從而形成了有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計。此外，該圓筒為甲板在其上部和基部的結(jié)構(gòu)提供了增強(qiáng)支撐。在保持了良好的水流量以及水密完整性的同時，已大大減少了跨度的問題。

與較大平坦?fàn)钜胩畛洳考装逑啾龋瑘A拱形引入填充部結(jié)構(gòu)(見圖22a至圖22d)具有明顯的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。由于較大的靜水壓力作用于平坦?fàn)钜胩畛洳考装?，本設(shè)計需要非常重且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來承受這些壓力。然而，圓拱狀的引入填充部結(jié)合了球形和筒形形狀，這能夠高度地抵抗由壓力載荷所施加的力。因而，對于相同的目標(biāo)，圓拱狀的引入填充部會更好地承受靜水壓力并且提供較輕的重量以及不復(fù)雜的結(jié)構(gòu)方案。

此外，圓拱狀的引入填充部的尺寸被調(diào)整成與冷水管的直徑相配合而不是與柱筒的直徑相配合。因而，靜水壓力被施加到較小的區(qū)域。在互補(bǔ)效應(yīng)中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度遵循結(jié)構(gòu)構(gòu)件的無支撐長度的三次冪的反函數(shù)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長度遵循結(jié)構(gòu)構(gòu)件的無支撐長度的平方的反函數(shù)。這兩種結(jié)構(gòu)屬性對設(shè)計具有短的無支撐長度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言是有益的。平坦?fàn)畹囊胩畛洳考装寰哂屑s100英尺的總直徑。相反，改進(jìn)設(shè)計的圓拱狀的引入填充部具有約24英尺的直徑。對于相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，無支撐長度減少4倍將導(dǎo)致強(qiáng)度增大16倍并且剛度增大64倍。因此，對于圓拱狀的引入填充部的結(jié)構(gòu)設(shè)計相當(dāng)簡單且重量輕，并且具有較少的結(jié)構(gòu)板以及明顯較少的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)構(gòu)件。

除了克服靜水壓力和所需結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)之外，本實施方式的圓拱狀引入方案還減少了結(jié)構(gòu)孤立點，歸因于角度和/或結(jié)構(gòu)接頭而在孤立點存在結(jié)構(gòu)上相對高的力或應(yīng)力、或載荷的不均勻分布。本實施方式的圓拱狀引入方案還允許到泵室和冷水引入連接的干燥訪問，從而有利于如下機(jī)械的維修和檢查：泵、閥門、閥門驅(qū)動裝置、傳感器和冷水升降以及保持系統(tǒng)，但不限于此。

本實施方式的圓拱狀引入方案還有利于來自冷水管(cwp)的冷水、向上至冷水分配甲板2051及冷凝器甲板2050中的冷凝器的均勻分配。

實際上，圓拱狀引入方案解決了與otec柱筒的基部相關(guān)的技術(shù)問題，包括：結(jié)構(gòu)、冷水管理、冷水管(cwp)安裝和保持；水密隔離；以及設(shè)備訪問。

位于中央的圓拱狀引入結(jié)構(gòu)承受了靜水力和其他環(huán)境力，為設(shè)備提供了支撐以及保持了柱筒內(nèi)所占空間的水密完整性。通過將從冷凝器甲板2048中的冷凝器室向下經(jīng)過冷水分配甲板2050至冷水泵室2051區(qū)域內(nèi)使甲板、艙壁、筒形結(jié)構(gòu)與連接結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)或近似對準(zhǔn)來保持結(jié)構(gòu)連續(xù)和載荷分布。

如圖22a和圖22d所示，圓拱狀引入方案還有利于改善冷水流量的管理。冷水從cwp2270被供給到圓拱狀的冷水入口2252，經(jīng)由冷水泵供給管2275輸送到冷水泵2276，經(jīng)由冷水泵排放管2277排放到冷水分配甲板2050內(nèi)的分配填充部并且向上進(jìn)入冷凝器甲板2048中的冷凝熱交換器中。在泵的入口和出口使用隔離閥2278提供雙閥隔離，能夠使泵、內(nèi)側(cè)閥和冷凝室隔離。該閥位于可訪問的干燥空間內(nèi)以確保閥的監(jiān)控和維護(hù)。結(jié)構(gòu)、管路及(主要的和備用的)閥隔離了柱筒的可訪問空間與海洋的靜水壓力。

圓拱狀引入2052的中央定位使得能夠借助于兩個豎直安裝的訪問主干2105訪問泵室中的設(shè)備(泵、馬達(dá)、隔離閥、備用的隔離閥、致動器和傳感器)中。進(jìn)一步如下所述，在泵室2051的下方，經(jīng)由cwp鎖定室2280提供進(jìn)一步的訪問用于檢查和維護(hù)將cwp安裝到柱筒的基部的球形鎖環(huán)。

在包含圓拱狀引入腔的示例性實施方式中，柱筒的基部被成形和增強(qiáng)為有助于將cwp引導(dǎo)至錐形凹部，便于進(jìn)行牢固配合。cwp通過安裝到冷水泵室中的絞盤的纜繩被拉入適當(dāng)位置。在cwp被牢固地固定在適當(dāng)位置之后，一組球形鎖或機(jī)械柱塞(ram)與cwp接合或固定以固定地保持cwp，直到鎖或柱塞被撤回。如果期望移除cwp，柱塞或鎖可以被解除接合，從而cwp可以被絞盤向下拉出。與現(xiàn)有技術(shù)的otec設(shè)備相比改進(jìn)了移除cwp的能力，特別是與那些包含裝有萬向接頭的或球鉸扣座的cwp連接的設(shè)備相比。

圖22d示出移除了冷水泵的冷水分配甲板2051，示出了用以下詳細(xì)描述的方式使用的安裝絞盤2210。

圖22e示出了示例性otec電站的冷水系統(tǒng)的管路布置的示意圖。如上所述，otec電站包括多個冷水泵2276，該冷水泵2276從圓拱狀冷水入口2252泵取水、使水經(jīng)過多個熱交換器2211，最終從一個或多個冷水排放甲板2249排出。如示出的，包括多個隔離閥2278以便適當(dāng)?shù)亻_閉經(jīng)過冷水系統(tǒng)的冷水流。在示例性實施方式中，該系統(tǒng)具有可以彼此獨立操作的四個通路，使得即使特定通路的設(shè)備(例如，管路、閥或熱交換器)損壞了，用于該特定通路的隔離閥也可以被關(guān)閉以防止損壞整個系統(tǒng)。

圖23示出了安裝絞盤2310被設(shè)置在冷水管泵室2351中的示例性實施方式。安裝纜繩2312穿過泵室的甲板和/或固定壓艙部2355的下部，為貫穿船體的配件?？梢栽谑状伟惭b和后續(xù)操作中以不同的方式實現(xiàn)用于上提纜繩貫穿船體的水密密封。關(guān)于安裝，涂覆的上提纜繩通過在冷水泵室2051的底部的填料式(packing-type)密封而被密封到專用的錨鏈管2530(2312)中。

在參照圖25的操作中，安裝的上提纜繩安裝到在冷水管2270的上部的吊環(huán)2320。由于cwp的上部就座于柱筒的接收凹部，筒形吊環(huán)2320就座于接收凹部頂端處的殼體2322中。吊環(huán)2320的上部在殼體2322的上部處與面密封件2524或其他墊圈相配合。筒形環(huán)2320的側(cè)壁與殼體外周上的兩個徑向密封件2526相配合。因而，具有三重冗余的持久的水密密封。密封材料可以包括ptfe或在海洋環(huán)境中不會退化的其他軟塑料。在cwp的安裝和吊環(huán)2320被適當(dāng)?shù)拿芊獾剿鼈兊臍んw2322中之后，專用的上提纜繩錨鏈管2312可以被干燥或充填油以防止纜繩或纜繩系統(tǒng)的腐蝕和粘合。

在實施方式中，還設(shè)置了主動鎖定系統(tǒng)以與cwp的頂部機(jī)械接合，并且防止了cwp相對于柱筒的豎向運動。參照圖22b，鎖定系統(tǒng)可以被設(shè)置在cwp鎖定室2280中。這些室可以是干燥的或潮濕的空間。

圖24示出了cwp鎖定系統(tǒng)2410的示例性實方式，該cwp鎖定系統(tǒng)2410包括cwp鎖定室2280、馬達(dá)致動器2415、延伸柱塞2417、水密邊界和貫通船體連接(throughhullconnection)2418、cwp接合球2420、cwp接收凹部壁2425、柱筒插座板2426、以及cwp球面殼體板2430。

鎖定系統(tǒng)將cwp固定到平臺的基部。在cwp使用纜繩上提保持系統(tǒng)被牽引到位之后，鎖定系統(tǒng)激活并且cwp連接器被接合，以在cwp和平臺之間提供結(jié)構(gòu)接口和固定機(jī)構(gòu)。

cwp與平臺結(jié)構(gòu)的連接是線性插塞-插座式連接。冷水管的尺寸的緊密公差使得用于將cwp上提入柱筒接收凹部以及連接管周圍的鎖定銷變得困難。因此，實施方式使用接合球和接收板以允許用于cwp的接合的更大公差。該方式還提供徑向上安裝和固定所需的軸向強(qiáng)度，該軸向強(qiáng)度能夠以期望的充裕的公差實現(xiàn)。

連接包括徑向球-鎖連接器(radialbal-lokconnectors)，該徑向球-鎖連接器例如包括就座于一對板2430中的大型鑄鋼空心連接球2420，一個板固定到cwp的上部，另一個板固定到柱筒。

該類型的連接器是由美國陸軍和美國海軍研發(fā)的接頭模塊化駁船系統(tǒng)(jointmodularlightersystem)(jmls)中所使用球連接的變形。連接器可以根據(jù)載荷需要被縮放成各種強(qiáng)度。在jmls構(gòu)造中，使用10英寸的球進(jìn)行測試，證明連接器可以支撐400,000磅剪切載荷。

本文所描述的oteccwp連接系統(tǒng)的示例性實施方式使用24個連接器，這些連接器在cwp鎖定室2280中圍繞柱筒周向地配置，并且將支撐超過4,250長噸的極限軸向載荷。

球連接系統(tǒng)的實施方式比傳統(tǒng)的銷連接具有優(yōu)勢。球不會如剪切銷一般，由于腐蝕或變形而卡在某一位置。在cwp需要被降低或移除時，這有助于cwp安裝過程的遠(yuǎn)程啟動以及遠(yuǎn)程解除鎖定。

圖26示出了示例性實施方式，板條式冷水管2270被如本文描述地構(gòu)造并且進(jìn)一步包括如下的上部2250，上部2250具有嵌入合成cwp材料的周向鋼結(jié)構(gòu)2252。該周向鋼結(jié)構(gòu)2252可以是連續(xù)的金屬片或一系列聯(lián)鎖的金屬片?？蛇x地，該周向鋼結(jié)構(gòu)2252可以包括多個等間隔的鋼板2253。

周向鋼結(jié)構(gòu)2252為cwp2270的上部2250提供徑向剛度。此外，吊環(huán)2320可以被錨固或其他方法固定到嵌入的鋼結(jié)構(gòu)2252，以確保吊環(huán)和cwp之間的適當(dāng)?shù)目估瓘?qiáng)度。此外，周向鋼結(jié)構(gòu)2252為在鎖定系統(tǒng)中使用的cwp球殼體板2430提供了安裝點。

此處所描述的離岸結(jié)構(gòu)、冷水管和冷水管升降連接系統(tǒng)可以用于otec系統(tǒng)。otec系統(tǒng)包括美國專利申請13/011,619(律師簽號：25667-0005001)中所描述的otec熱機(jī)，其全部內(nèi)容合并于此。

可以理解的是，本發(fā)明的冷水管以及連接系統(tǒng)可以在除了otec以外的其他工業(yè)過程中使用。

本文中涉及到的所有引用文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

其他實施方式在隨附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。