專利名稱：由流體動力陣列支撐的高架橋的制作方法
由流體動力陣列支撐的局架橋
背景技術(shù)：
地球是個71%的表面都由海洋覆蓋的水世界，甚至其大陸也被江河切割開來。所有海水的周期性漲落被稱為潮汐，這源于月球、太陽和地球之間的萬有引力。雖然這種萬有引力導(dǎo)致水位豎直漲落，但是對可再生能源產(chǎn)業(yè)來說，特別讓人感興趣的是各種各樣的水平或者橫向運動——通常稱為潮汐流，用它可以產(chǎn)生大量的電能?？稍偕茉?，例如潮汐能，的出現(xiàn)對于將來的文明意義重大，因為對化石燃料的依賴不可能支撐到下一個世紀(jì)。向可再生能源技術(shù)過渡會迎來一個嶄新的時代，以取代化石燃料時代，并且解決石油儲量減少、破壞性的環(huán)境影響和棘手的宗教沖突等問題。概要提供本概要是為了用簡要的形式介紹一系列概念，下面還將在詳細(xì)說明中進行說明。本概要不打算鑒別要求保護的主題的關(guān)鍵特征，也不打算用于幫助確定要求保護的主題的范圍。 本主題的一個方面包括用流體動力發(fā)電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括供車輛跨越的高架橋。該系統(tǒng)還包括流體動力陣列，該流體動力陣列被配置用來支撐高架橋，還被配置用來利用海洋潮汐或者河流的運動和作用于流體動力陣列上的力發(fā)電，它被浸沒在海洋潮汐或者河流中，并且相對于海洋潮汐或者河流運動。附圖的簡要說明通過參照下面的詳細(xì)說明，同時結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述方面和許多附屬的優(yōu)點會變得更容易理解，同時會被更好地理解，其中圖I是位于典型的流體動力陣列頂上的組裝好的典型的高架橋的等距截面視圖；圖2是位于典型的流體動力陣列頂上的典型的高架橋的側(cè)視圖；圖3是位于典型的流體動力陣列頂上的典型的高架橋的前視截面圖；圖4是位于一部分典型的流體動力陣列頂上的一部分典型的高架橋的前視截面圖；圖5是典型的嵌入式機器室的前視截面圖；圖6是典型的流體動力陣列的頂視截面圖；圖7是典型的流體動力陣列的頂視截面圖；圖8是典型的上部平臺/軸承組件的側(cè)視截面圖；圖9是典型的上翅片的等距視圖；

圖10是典型的上翅片的側(cè)視圖；圖11是典型的上翅片的頂視圖；圖12是典型的轉(zhuǎn)子組件的頂視圖；圖13是典型的環(huán)狀夾和典型的刀片支架臂的頂視圖；圖14是典型的轉(zhuǎn)子組件的一部分的側(cè)視截面圖；圖15是典型的中部平臺/軸承組件的側(cè)視截面圖；圖16是典型的下翅片的等距視圖17是典型的下翅片的頂視圖；圖18是典型的下翅片的側(cè)視圖；圖19是典型支柱的側(cè)視圖；圖20是典型的高架橋的一部分和流體動力陣列的典型部分的一部分的側(cè)視截面圖；圖21是典型的底板塊的局部剖開的等距視圖；圖22是典型的底板塊的側(cè)視圖；圖23是典型的支柱和典型的底板塊的一部分的局部剖開的等距視圖；·
圖24是典型的支柱和典型的底板塊的一部分的組裝好的等距視圖；圖25是位于典型的流體動力陣列頂上的典型的高架橋的側(cè)視圖；而圖26是典型的底部平臺/軸承組件的側(cè)視截面圖。詳細(xì)說明本主題的各種各樣的實施方式涉及被配置用來不僅用海洋潮汐而且用河流發(fā)電的流體動力陣列。高架橋被設(shè)置在流體動力陣列頂部的適當(dāng)位置，它被配置用于機動車運輸，同時還用作流體動力陣列的零部件，包括其結(jié)構(gòu)性的、機械的、電氣的以及電子支援裝備，的構(gòu)造、組裝、拆卸、安裝、移除和維護。流體動力陣列的每個元件可以與另一個元件等相互連接，以形成跨過海峽、通道、河口、運河、水道或者河流的多孔的流體動力陣列。圖I展示了高架橋100，它包括被中央分隔帶140隔開的長的高架路面138a、138b。高架橋100由一系列短的與中間跨段(spans)相互連接且由流體動力陣列200的支柱支撐的路面跨段構(gòu)成。更具體地說，高架橋100是一組高架橋元件。每個高架橋元件是一組元件，每個元件包括兩個對應(yīng)的路面跨段(例如跨段101a、101b)。每個對應(yīng)的路面跨段IOlaUOlb與一個中間跨段(例如中間跨段140a)相互連接。每個高架橋元件借助鎖銷(latches)與其他高架橋元件相互連接，以形成高架橋100 (這在下文論述)。為了清楚起見，以下評述集中在該套路面跨段101a、101b。因為高架橋100由多套路面跨段組成，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員會理解論述與形成高架橋100的其他各套的路面跨段有關(guān)。流體動力陣列200是一組流體動力元件。每個流體動力元件是一套構(gòu)件,包括四個支撐高架橋元件的支柱(例如支柱122a、122b、122c和122d)。這四個支柱122a、122b、122c和122d被擱在四個鉆入底板塊132頂部的凹槽126上。底板塊132有許多支腳134，以擱在海底。除四個支柱122a、122b、122c和122d以及底板塊132之外，流體動力元件還包括嵌入式機器室118 ;轉(zhuǎn)子組件204a、204b ;翅片308a、308b、312a、312b ;以及平臺/軸承組件310、314、2600。在一個實施方式中，流體動力元件包括機械的、電氣的和電子的構(gòu)件，以形成立軸液力渦輪，用于用海洋潮汐或者河流產(chǎn)生能量。每個流體動力元件借助鎖銷與其他流體動力元件相互連接，以形成流體動力陣列100 (這在下文論述)。路面跨段101a、IOlb包括護欄110a、110b、IIOc和110d，當(dāng)機動車和人穿過高架橋100時，用于保護它們遠離危險。在一個實施方式中，每個護欄110a、110b、IIOc和IlOd是用合適材料，例如鋼絲繩，制成的隔離物，沿路面跨段101a、IOlb的邊和中間跨段140a的邊設(shè)置。每個路面跨段IOlaUOlb包括邊溝136a、b，以允許路面跨段IOlaUOlb上的降水排出。每個路面跨段IOlaUOlb包括一個人孔蓋102，允許通過人孔106到達穿過高架橋100的套管和其他導(dǎo)管，例如電纜，的三角形內(nèi)腔108。
每個路面跨段IOlaUOlb設(shè)有一個平臺，它上面緊挨著吊車軌道112a、112b安裝有護欄110b、110c，吊車軌道由原鋼制造而成，形成載有吊車的輪式車輛的軌道，吊車用于借助由吊車軌道112a、112b支撐的起重設(shè)備舉起、移動或者降低流體動力元件的構(gòu)件?？拷踯囓壍?12a、112b的是設(shè)備鐵軌114a、114b，用于形成輪式車輛的軌道，以運載各種機器。中間跨段140a設(shè)有機器室艙蓋116，艙蓋一移除，就允許流體動力元件的構(gòu)件被舉起、移動和降低?？拷鼨C器室艙蓋116的是人孔蓋104，它允許接近通往嵌入式機器室118的各種空間的梯子。中間跨段140a是嵌入式機器室118的頂部。每個支柱，例如支柱122a、122b、122c和122d，都包括上擱板，例如上擱板120a、120b、120c和120d (以保持上翅片308a、308b)，和下擱板，例如下隔板124a、124b、124c和124d(以保持下翅片312a、312b)。每個支柱的支腳被放進位于底板塊132內(nèi)的凹槽126內(nèi)。每個底板塊借助多個支腳134被擱在海底。每個底板塊借助鎖銷末端128a、128b與另一個底板塊相互連接，以將流體動力元件聯(lián)在一起，最終形成流體動力陣列200。在一個實施方式中，一組四個支柱122a、122b、122c和122d由安裝在海底上的底 板塊下面的許多支腳134支撐，每個支柱都用增強的海用混凝土制造，做得很厚，且具有橢圓形的或者其他合適的橫截面形狀。這一設(shè)置形成底座，用于穩(wěn)定流體動力元件的其他構(gòu)件。在一個實施方式中，四個一組的支柱122a、122b、122c和122d引導(dǎo)水流通過立軸水翼渦輪，以便從跨越渦輪水翼并且從一個渦輪管到另一個渦輪管的水流的不同方向獲得附加功率。為了促進這一效應(yīng)，一個渦輪葉片與另一個渦輪葉片的關(guān)系是同步的。每個渦輪沿與其相鄰渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向轉(zhuǎn)動，后者被另外四個一組的支柱支撐。支柱的這一設(shè)置消除或者減少了渦輪葉片和管壁之間的干擾效應(yīng)，這可以導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動以及管壁或者渦輪葉片的可能的疲勞，最終的結(jié)果是功率損失或者結(jié)構(gòu)損壞。圖2展示了跨越水路202延伸以連接陸地邊界206a、206b的高架橋100，從而方便載有乘客的機動車和載有流體動力元件構(gòu)件的車輛通過水路208。填充的渣石202為高架橋100提供支撐，以到達陸地邊界206a、206b。如上所述，高架橋100包括與多個中間跨段(例如中間跨段104a)相互連接的多個路面跨段(例如路面跨段101a、101b)。高架橋100下方是流體動力陣列200，其中的流體動力元件設(shè)置在四個一組的、支撐一對路面跨段和單個中間跨段的支柱(例如支柱122a、122b、122c和122d)之間。流體動力陣列200的每個流體動力元件包括一個或多個由四個一組的支柱支撐的轉(zhuǎn)子組件，轉(zhuǎn)子組件座在底板塊132上，配置用來承受海洋潮汐或者河流作用在每個流體動力元件上的運動，從而發(fā)電。四個一組的支柱充當(dāng)頂部、中部和底部平臺310、314和2600的支撐結(jié)構(gòu)，它們還容納軸承組件，并且在某些實施方式中，增加水翼的長寬比。如上所述，四個一組的支柱支撐著嵌入式機器室118，該室容納有用來機械連接到轉(zhuǎn)子組件上的軸頸和推力軸承。在一個實施方式中，高架橋100借助用流體動力元件建造的流體動力陣列200跨越水路208,流體動力元件包括單個或者兩個(疊在一起的)轉(zhuǎn)子組件。在該實施方式中，不需要陸上設(shè)備或者基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)。流體動力陣列200的多孔結(jié)構(gòu)允許海洋潮汐或者河流在漲潮之后退潮。淤泥被清除或者減少，海洋生物可以不受傷害地通過。在該實施方式中，由于浸沒在水中的軸承被水潤滑，因此污染得以防止。大功率的高壓電纜被適當(dāng)?shù)仄帘?，防止電磁福射，以保護電子設(shè)備、車輛和維護人員。發(fā)電機(容納在發(fā)電機室544內(nèi))由空氣冷卻。在同一個實施方式中，嵌入式機器室118裝有空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，以防設(shè)備過熱。嵌入式機器室118還可以隔熱和隔音，以免打擾當(dāng)?shù)鼐用窈鸵吧鷦又参铮êＱ笊?。圖3展示了由支柱(例如支柱122a、122b、122c和122d)支撐的高架橋100，這些支柱是一個流體動力元件的構(gòu)件，該流體動力元件是許多流體動力元件中的一個，包括流體動力陣列200。如上所述,高架橋100包括路面跨段,例如路面跨段101a、101b。每個路面跨段101a、IOlb彼此相互平行，它包括安全壁316a、316b，安全壁上面安裝有護欄110a、110d，下方鉆有邊溝136a、136b，以允許路面跨段101a、IOlb上的降水排出。每個路面跨段IOlaUOlb設(shè)置有平臺，平臺上安裝有護欄110b、110c，安裝有吊車軌道112a、112b，還設(shè)置有設(shè)備鋼軌114a、114b，以形成輪式車輛的軌道，以沿中央分隔帶140將設(shè)備運送到各個位置。機器室艙蓋116允許通向嵌入式機器室118中的機器，以便維護等等。人孔蓋104允許工程師和其他人員接近嵌入式機器室118中的機器。每個路面跨段IOlaUOlb都有一個人孔蓋102，提供有一個人孔106，以供到達放有電纜和其他東西的三角形內(nèi)腔108。
每個路面跨段101a、IOlb都有一個或多個配置用來橫著擱在支柱122a、122b的頂上的支腳318a、318b以及一個或多個凸榫。凸榫304b、304d從路面跨段110a、IlOb的底部伸出，插入支柱122a、122b的榫眼304a、304c中。從嵌入式機器室118從上往下伸出的是扭矩驅(qū)動軸306，它耦合到上轉(zhuǎn)子組件204a和下轉(zhuǎn)子組件204b上。扭矩驅(qū)動軸306還與上平臺/軸承組件310和中部平臺/軸承組件314同軸對正。將上平臺/軸承組件310剛性地保持在四個一組的支柱中間位置的是上翅片308a、308b。同樣，下翅片312a、312b也將中部平臺/軸承組件314剛性地保持在四個一組的支柱中間的位置，支柱位于底板塊132的頂部，底板塊本身被擱在海底130上的多個支腳134上。在一個實施方式中，四個一組的支柱122a、122b、122c和122d的每個構(gòu)件的寬度以及從支腳134到嵌入式機器室118的高度，有助于清除或者減少水流堵塞。四個一組的支柱122a、122b、122c和122d的高度還保持嵌入式機器室118高于因極端天氣類型引起的罕見波浪的高度。這一布置隔離了嵌入式機器室118，防止或者減少因罕見的波浪高度而引起的傾覆力。還在該實施方式中，嵌入式機器室118的底部實質(zhì)上為低潮位下方幾米處的轉(zhuǎn)子組件提供了上端板效應(yīng)，以防止水翼的汽蝕。在一個實施方式中，底板塊132被配置用來進一步穩(wěn)定流體動力元件，底板塊的凹槽形成蛋盒狀結(jié)構(gòu)，支腳134形成工字梁腹結(jié)構(gòu)。工字梁腹結(jié)構(gòu)還防止或者減少海水在底板塊下方流動。為了便于舉起、移動和降低流體動力元件的構(gòu)件，每個軸承支架結(jié)構(gòu)(例如上平臺/軸承組件310，中部平臺/軸承組件314，以及下平臺/軸承組件2600)的構(gòu)造被設(shè)計成加入軸承一部分，扭矩驅(qū)動軸穿過該軸承。由這些軸承支撐結(jié)構(gòu)限定的孔口大于扭矩驅(qū)動軸的直徑。此外，低于上方軸承支撐結(jié)構(gòu)的軸承支撐結(jié)構(gòu)適當(dāng)小于高于它的軸承支撐結(jié)構(gòu)，以允許上升、移動和下降到合適的位置。作為流體動力元件的構(gòu)件，嵌入式機器室118適合用鋼筋混凝土元件制造。嵌入式機器室118可以用合適的吊車被舉起、移動或者下放到穿過機器室艙蓋116，用吊車軌道112a、112b移動到位。在拆卸流體動力元件的構(gòu)件的過程中，由上機器室514容納的發(fā)電機室適合首先被拆除。接下來，吊車拆除上機器室514，接著是容納在下機器室516內(nèi)的設(shè)備的零件、下機器室516本身、以及與扭矩驅(qū)動軸306相連的組件，例如上平臺/軸承組件310，上轉(zhuǎn)子組件204a，中部平臺/軸承組件314，下轉(zhuǎn)子組件204b以及下平臺/軸承組件2600。每個組件依次被拆卸，又依次被取出，隨后被吊車移動到位于設(shè)備鋼軌114a、114b上的設(shè)備車輛上，以便運輸。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員不難理解，組裝流體動力元件的構(gòu)件的過程按照與上述作業(yè)順序相反的順序進行。圖4更詳細(xì)地展示了路面跨段(例如路面跨段IOla)和支柱(例如支柱122a)之間的相互連接。如上所述，路面跨段IOla包括護欄110a、110b，以防止機動車侵犯安全壁316a或者轉(zhuǎn)向駛?cè)胫虚g跨段140。路面138a上是人孔蓋102，允許通過人孔106到達到三角形內(nèi)腔108，該內(nèi)腔被配置用來安裝電力電纜和通信電纜、淡水干線以及其他不易燃且不易爆炸的物體。邊溝136允許路面138上的降水排出。中間跨段140還包括吊車軌道112a和設(shè)備鋼軌114a。橫向的鎖銷末端402允許路面跨段IOla與中間跨段140a配合和嚙合，以便固定在中間跨段140a上。更具體地說，路面跨段IOla的橫向的鎖銷末端402與嵌入式機器室118 (其頂部是中間跨段140a)的橫向的配合末端508a配合。從路面跨段IOla伸出的支腳318a橫著座在支柱122a的頂部上。此外，從路面跨段IOla的底部伸出的是與支柱122a頂部上的U形榫眼304a配合的凸榫304b。凸緣406借助矩形榫眼404被連接到支柱122a 的頂部，矩形榫眼404與嵌入式機器室118的底部配合，以可靠地支撐它。圖5展示了嵌入式機器室118。在其頂端，嵌入式機器室118被機器室艙蓋116蓋住，艙蓋一打開，就允許進入設(shè)備內(nèi)部。嵌入式機器室118的側(cè)面以橫向鎖銷末端508a、508b結(jié)束，該鎖銷末端與對應(yīng)的橫向鎖銷末端，例如路面跨段IOla的橫向鎖銷末端402配合，以便在結(jié)構(gòu)上將嵌入式機器室118緊固到一對路面跨段IOlaUOlb的下方由四個一組的支柱，例如支柱122a、122b、122c和122d限定的開口內(nèi)。一套人孔蓋104a、104b、104c提供通向上梯子506a、中間梯子506b和下梯子506c的入口，每個梯子依次讓人員進入嵌入式機器室118?？拷氯丝咨w104c的是艙口 512,通向一個或多個相互連接的嵌入式機器室118。一套防火鋼門510、510b、510c更是特別允許人員接近和維護與流體動力元件相連的設(shè)備的零件。嵌入式機器室118包括上機器室514和下機器室516。下機器室516具有增強的輪廓(contoured)凸緣，該凸緣與上機器室514上的凸緣配合，以將兩個室緊固在一起。借助人孔蓋104a和梯子506a可以到達上機器室514。上機器室514內(nèi)有發(fā)電機室544。打開機器室艙蓋116，可以借助帶眼螺栓538a、538b將發(fā)電機室544放在上機器室514內(nèi)，帶眼螺栓用于將發(fā)電機室544吊起慢慢地放到上機器室514內(nèi)。發(fā)電機室544的頂部被保護罩546蓋住。裝在保護罩546頂上的是勵磁機548，這要么是發(fā)電機，要么是電池組，它們供應(yīng)電流，用于在同步發(fā)電機502中產(chǎn)生磁場。發(fā)電機502將來源于推力軸承504的機械能轉(zhuǎn)換為電能。推力軸承504借助高速齒輪聯(lián)軸器542被機械耦合到齒輪箱540。在這里，齒輪箱540在一個實施方式中用作例證性的目的。但是，任何合適的傳動機構(gòu)或者傳動裝置都可以使用，例如直接傳動的永磁體變速發(fā)電機。帶眼螺栓538c、538d允許齒輪箱540被吊到它在下機器室516內(nèi)的位置。凸耳518a、518b允許一部分下機器室516被吊到嵌入式機器室518內(nèi)的合適位置。耦合到齒輪箱540上的是行星齒輪鏈536，這允許變速，它包括一系列移動的機械部件，用于傳遞和改變由齒輪箱540傳送到推力軸承504的機械能。帶眼螺栓538e、538f允許行星齒輪鏈536被下放到下機器室516內(nèi)。行星齒輪鏈536借助低速齒輪聯(lián)軸器534被機械耦合到扭矩軸頭524。盤式制動器532通過由壓在扭矩軸頭524側(cè)面上的卡鉗(caliper)提供摩擦力來調(diào)節(jié)扭矩軸頭524的速度。頸部528借助球面滾柱推力軸承530a、530b同軸定位扭矩軸頭。供應(yīng)油以潤滑球面滾柱推力軸承530a、530b。油封522a、522b防止油滲入扭矩軸殼526，從而保護扭矩軸306。頸部528借助螺桿520a、520b被固定在下機器室516上。下機器室516的剩余部分借助凸耳518c、518d被吊到位。在一個實施方式中，嵌入式機器室118用合適的材料制造。一種合適的材料包括增強的海蝕混凝土。另一種合適的材料包括耐蝕金屬。發(fā)電機室544用合適的材料制造。一種合適的材料包括超配鋼筋的混凝土。發(fā)電機室544以及上、下支撐凸緣被可靠地嵌入到上機器室514中。發(fā)電機室544適合形成柱狀構(gòu)造,萬一發(fā)電機502出故障,例如因結(jié)構(gòu)損壞或者因速度異常而導(dǎo)致解體時，它起安全殼的左右。發(fā)電機室544的頂保護發(fā)電機502免受碎石或者工具等等的傷害。對于油潤滑的球面滾柱推力軸承530a、530b，油由附近的加壓潤滑油箱(未顯示)供應(yīng)，潤滑油箱具有在除去扭矩軸花鍵驅(qū)動器之前用于冷卻、循環(huán)和泵出油的裝置。潤滑系統(tǒng)還為上轉(zhuǎn)子組件和下轉(zhuǎn)子組件接合處的扭矩軸供油。潤滑系統(tǒng)與用于泵送、冷卻、調(diào)理和 檢測雜質(zhì)、以及鹽水清除、過熱和液體報警的其他系統(tǒng)整合在一起。圖6是在上平臺/軸承組件310下方的流體動力陣列200的剖視圖。四個一組的支柱的兩個構(gòu)件平行于四個一組的支柱的剩余的其他兩個構(gòu)件。例如，支柱122a、122b平行于支柱122c、122d。展示了四個支柱122a、122b、122c和122d的橫截面。一套下翅片312a、312b擱在四個支柱122a、122b、122c和122d的擱板上。更具體地說，下翅片312a被緊固在支柱122a、122c之間。下翅片312b被緊固在支柱122b、122d之間。還展示了轉(zhuǎn)子組件204a。靠近轉(zhuǎn)子組件204a的其他轉(zhuǎn)子組件適合沿與轉(zhuǎn)子組件204a的方向相反的方向轉(zhuǎn)動。圖7是在中部平臺/軸承組件314下方的流體動力陣列200的剖視圖。四個一組的支柱的兩個構(gòu)件平行于四個一組的支柱的另兩個剩余的構(gòu)件。例如，支柱122a、122b平行于支柱122c、122d。展示了四個支柱122a、122b、122c和122d的橫截面。凹槽126a、126b、126c和126d容納支柱122a、122b、122c和122d的支腳。還展示了 T形鎖銷構(gòu)件702。下轉(zhuǎn)子組件204b與T形鎖銷構(gòu)件702頂上的附近的轉(zhuǎn)子組件有45度的相位差，說明下轉(zhuǎn)子組件204b相對于它附近的相鄰下轉(zhuǎn)子組件反方向轉(zhuǎn)動。圖8展示了上部平臺/軸承組件310的側(cè)視截面圖；扭矩軸306與上平臺/軸承組件310同軸對正。扭矩軸套802包括吊耳，該吊耳允許將上平臺/軸承組件310舉起、移動或者下放到靠著凸緣上翅片308a、308b的凸緣的位置。扭矩軸306周圍是沿軸向與板條軸承元件804對正的軸承圓筒806。軸承圓筒806借助C形夾具810被機械耦合到軸段808上。在一個實施方式中，上平臺/軸承組件310的軸承組件部分由厚壁圓筒以及圓片和肋條組成，它們嵌入上平臺/軸承組件310。圓筒的內(nèi)部被加工為支撐板條軸承元件804，它適合由重型復(fù)合水潤滑結(jié)構(gòu)制造。雖然它們在例如因高波動負(fù)載、砂礫和其他雜質(zhì)、未對正以及水流堵塞引起的極端違章條件下還可以起作用，但板條軸承元件仍然要避免過熱。讓海水循環(huán)通過板條軸承元件804適合減少過熱。上、下轉(zhuǎn)子組件204a、204b使水循環(huán)變得更為方便，因為它們將板條軸承元件804之間的海水抽上來，并通過扭矩軸套802上的排水孔(未顯示)將海水排出。由于溫暖的海水往往因板條軸承元件804的加熱而升溫，這有助于海水通過板條軸承元件804之間的空間循環(huán)。圖9、10和11展示了典型的上翅片，其具體實施方式
包括上翅片對308a、308b，它們被緊固到四個一組的支柱122a、122b、122c和122d的擱板120a、120b、120c和120d上。上翅片308a包括遠端1008和近端1010。在近端1010處，伸出一個突起1004，而在上翅片308a的末端處，形成凸緣1006。許多孔1002容納有螺桿，將上翅片緊固到支柱122a、122b、122c 和 122d 的擱板 120a、120b、120c 和 120d 上。在一個實施方式中，上翅片成對使用。成對的上翅片有助于消除或者減少汽蝕和波浪轉(zhuǎn)向(diversion)。每個上翅片適合由鋼筋混凝土組成。每個上翅片被螺桿固定到四個一組的支柱的兩個構(gòu)件的每個側(cè)面，螺桿適合在抗腐蝕的角落處。該對上翅片(例如上翅片對308a、308b)保持四個一組的支柱的間隔，并且穩(wěn)定其對齊，以及支撐上平臺/軸承組件310。該對上翅片具有向上彎曲的末端1008，用于引導(dǎo)海洋潮汐或者河流在上翅片之下一定的深度流動，以消除或者減少汽蝕，同時為上/下轉(zhuǎn)子組件提供換氣。遠端1008的高度能讓正常的海洋潮汐和河流被引導(dǎo)通過上/下轉(zhuǎn)子組件，同時由極端天氣模式驅(qū)動的波·浪通過(與上平臺/軸承組件310結(jié)合在一起的)上翅片上方和嵌入式機器室118的底部。圖12和13展示了一級轉(zhuǎn)子組件的頂視圖，例如上轉(zhuǎn)子組件204a或者下轉(zhuǎn)子組件204b。轉(zhuǎn)子組件的一級包括四個葉片1420a、1420b、1420c和1420d，它們借助葉片支撐臂1408a、1408b、1408c和1408d被耦合到環(huán)狀夾1202上。每個轉(zhuǎn)子組件包括通過一個或多個軸段彼此相互連接的多級。一個轉(zhuǎn)子組件適合具有四級，但也可以有任意級數(shù)。轉(zhuǎn)子組件(上/下轉(zhuǎn)子組件204a、204b )在流體動力元件中是能動元件，由葉片1420a、1420b、1420c和1420d捕獲海洋潮汐能或者河流的能量。葉片(或者翼片)1420a、1420b、1420c和1420d產(chǎn)生巨大的升力。提升力中的機械能通過葉片支撐臂被傳遞到驅(qū)動軸作扭矩。并且該機械能被流體動力元件的各種構(gòu)件進一步傳送和轉(zhuǎn)換，以通過變速箱540驅(qū)動發(fā)電機502。圖14更詳細(xì)地展示了轉(zhuǎn)子組件的一部分，例如上轉(zhuǎn)子組件204a。軸段1402，1404借助葉片支架臂1408的C形末端1406被結(jié)合在一起。C形末端1406借助一個或多個穿過環(huán)狀夾1202上預(yù)鉆的孔的螺桿1416被緊固。一個或多個對齊螺桿1412使軸段1402與軸段1404定位。一個或多個密封1410提供緊密的閉合，以防止流體進入軸段1402，1404。一個或多個葉片1420借助一個或多個螺桿1418被耦合在葉片支架臂1408的遠端。圖15更詳細(xì)地展示了中部平臺/軸承組件314的剖視圖。扭矩軸306定位成相對于中部平臺/軸承組件314同軸。轉(zhuǎn)子提升蓋1502包括允許中部平臺/軸承組件314被舉起、移動或者降低的凸耳，并且與一對下翅片312a、312b的凸緣末端配合。軸承圓筒1506借助C形夾具1508被耦合到軸段1510上。軸承圓筒1506與板條軸承元件1504嚙合。中部平臺/軸承組件314適合由一個圓形形成，該圓形被配置用來允許中部平臺/軸承組件314通過由上翅片對308a、308b提供的開口。中部平臺/軸承組件314具有與下翅片312a、312b配合的錐形凸緣末端，以便允許下翅片312a、312b承載中部平臺/軸承組件314和下轉(zhuǎn)子組件204b的重量。在一個實施方式中，中部平臺/軸承組件314的軸承組件部分由厚壁圓筒以及圓片和肋條組成，它們嵌入中部平臺/軸承組件314。圓筒的內(nèi)部被加工為支撐板條軸承元件1504，它適合由重載復(fù)合水潤滑結(jié)構(gòu)制造。雖然它們在極端違章條件下還可以起作用，例如由于高波動負(fù)載、砂礫和其他雜質(zhì)、未對正和水流堵塞，但板條軸承元件仍然要避免過熱。讓海水循環(huán)通過板條軸承元件1504適合減少過熱。上、下轉(zhuǎn)子組件204a、204b使水循環(huán)變得更為方便，因為它們將板條軸承元件1504之間的海水抽上來，并通過扭矩軸套1502上的排水孔(未顯示)將海水排出。由于溫暖的海水往往因板條軸承元件1504的加熱而升溫，因此這有助于海水通過板條軸承元件1504之間的空間循環(huán)。圖16-18更詳細(xì)地展示了下翅片，例如下翅片312a、312b。下翅片包括遠端1704和近端1702，它們結(jié)尾于一個弧，并且分叉形成凸緣末端1706。許多孔1708容納有螺桿，以將下翅片緊固到支柱122a、122b、122c和122d的下擱板124a、120b、120c和120d上。在一個實施方式中，下翅片成對使用。成對的下翅片有助于消除或者減少汽蝕和波浪轉(zhuǎn)向。每個下翅片適合由鋼筋混凝土組成。每個下翅片被螺桿固定到四個一組的支柱的兩個構(gòu)件的每個側(cè)面，螺桿適合位于抗腐蝕的角落處。該對下翅片(例如下翅片對312a、312b)保持四個一組的支柱的間隔，并且穩(wěn)定其對齊，并支撐下平臺/軸承組件314。那對下翅片成水平方向，起轉(zhuǎn)子組件的端板的作用，引導(dǎo)海洋潮汐或者河流向著轉(zhuǎn)子組件流動。 圖19展示了支柱，例如支柱122a的側(cè)視圖。支柱122a的頂部具有U形的榫眼304b，它與從路面跨段，例如路面跨段IOla伸出的凸榫304a配合。支柱122a具有凸緣406，它被插入一個矩形榫眼404。支柱122a的凸緣406與矩形榫眼404 —起，以及安裝在底板塊上的四個一組的支柱的其他三個構(gòu)件，支撐著嵌入式機器室118。擱板120a允許上翅片被緊固，以支撐上平臺/軸承組件310。另一塊擱板124a為下翅片312a、312b提供支撐。支柱122a具有支腳1902，它裝配在底板塊上的凹槽內(nèi)。支腳1902適合被集合到底板塊上的凹槽內(nèi)，并且用螺桿固定。如前所示，支柱的橫截面顯示為流線形，被說明性地描繪成橢圓，但也可以使用任何合適的橫截面形狀。一個合適的橫截面形狀包括一個后緣朝向中部的對稱的翼面。另一合適的橫截面形狀包括具有圓形端部的矩形。支柱122a的上部被設(shè)置成支撐嵌入式機器室118和一個路面跨段，并將其鎖在合適的位置。在一個實施方式中，支柱122a的橫截面如先前所示的那樣表現(xiàn)為由鋼筋混凝土和整體梁形成的笨重的壁結(jié)構(gòu)，這形成三個空間，里面可以充滿摻合料或者沙子。圖20展示了高架橋100和支柱的一部分的側(cè)視截面圖。更具體地說，這里展示的那部分高架橋100包括路面跨段101a，其頂上是護欄110a。路面跨段IOla借助匹配的機械構(gòu)件與其他路面跨段相互連接，例如借助縱向凸鎖銷末端2002a或者形成縱向凹鎖銷末端2002b的空隙，所有這些都被配置用來嚙合到彼此固定在一起。路面跨段IOla被進一步設(shè)置成具有支腳2204a、2204b，它們擱在支柱122a、122c的頂上。圖21、22更詳細(xì)地展示了幾塊底板塊132和它們的相互關(guān)系。每塊底板塊132都有許多擱在海底的支腳134。工字形橫梁130和海底一起為底板塊132進一步提供支撐。每塊底板塊132的頂部有四個凹槽126，每個凹槽126容納支柱，例如支柱122a、122b、122c和122d，的一個支腳。在底板塊132的中部是容納底部平臺/軸承組件2600的鉆孔2104。在底板塊132的任一側(cè)是被配置用來與相鄰底板塊132的鎖銷末端緊靠在一起的鎖銷末端128。T形鎖銷構(gòu)件702與相鄰底板塊132的鎖銷末端128嚙合，從而使相鄰的塊132配合，并使其相互緊固在一起。在頂上，在T形鎖銷構(gòu)件的中部，是優(yōu)選與鉆孔2104擁有相似尺寸的鉆孔2102，用于容納底部平臺/軸承組件2600。本主題的各種實施方式的支柱和底板塊提供排列，以根據(jù)海底組成、水深、當(dāng)?shù)刈畲蟛ɡ说拇笮?、?dāng)?shù)刂螛?gòu)造的類型、地震活動、流體動力陣列的轉(zhuǎn)子阻力、如果涉及公路或者鐵路交通的話還有頂部負(fù)載，支撐海底支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定裝置。在一個實施方式中，一個底板塊支撐一組四個支柱，其中心設(shè)有上平臺/軸承組件、中部平臺/軸承組件和底部平臺/軸承組件。圖23展示了支柱和底板塊132之間的相互關(guān)系的局部分解等距視圖。每個底板塊132借助一個或多個T形鎖銷構(gòu)件702被相互固定在相鄰的底板塊132上。每個底板塊132包括四個凹槽126，每個凹槽容納支柱的一個支腳。圖24展示了支柱122和底板塊132之間的相互關(guān)系的組裝好的等距視圖。圖25展不了聞架橋及其與流體動力陣列的相互關(guān)系的側(cè)視圖。如圖所不，聞架橋100包括多個彼此相互連接同時擱在支柱122頂部的路面跨段101。從側(cè)視圖中看出，每個支柱122之間是嵌入式機器室118。每個嵌入式機器室118下方伸出的是局部被上翅片308隱藏的扭矩驅(qū)動軸306。上翅片308下方是一個或多個上轉(zhuǎn)子組件204a。介于上轉(zhuǎn)子組件204a和下轉(zhuǎn)子組件204b之間的是一個或多個下翅片312。下轉(zhuǎn)子組件204b和支柱122擱在一個或多個底板塊132上。 圖26展示了底部平臺/軸承組件2600的側(cè)視截面圖。軸段2602借助C形夾具2604被耦合到軸承圓筒2606上。軸承圓筒2606被壓住軸承圓筒2606的蓋板2610保持到底部平臺/軸承組件2600上。軸承圓筒2606被板條軸承2608嚙合到底部平臺/軸承組件上。在一個實施方式中，下平臺/軸承組件2600的軸承組件部分由厚壁圓筒以及圓片和肋條組成，它們嵌入下下平臺/軸承組件2600。圓筒的內(nèi)部被加工為支撐板條軸承元件2608，它適合用重型復(fù)合水潤滑結(jié)構(gòu)制造。雖然它們在例如因高波動負(fù)載、砂礫和其他雜質(zhì)、未對正以及水流堵塞引起的極端違章條件下還可以起作用，但軸承板條元件仍然要避免過熱。讓海水循環(huán)通過軸承板條元件2608適合減少過熱。雖然已經(jīng)展示和描述了例證性的實施方式，但不難被理解只要不脫離本發(fā)明精神和范圍的，就可以做出各種改變。
權(quán)利要求
1 一種依靠水動力發(fā)電的系統(tǒng)，包括 供車輛通過的高架橋；和 流體動力陣列，它被配置用來支撐高架橋，還被配置用來利用海洋潮汐或者河流的運動和作用于流體動力陣列上的力發(fā)電，它被浸沒在海洋潮汐或者河流中，并且相對于海洋潮汐或者河流運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中高架橋由多對路面跨段組成，每個路面跨段包括護欄、安全壁、邊溝、吊車軌道、設(shè)備鋼軌、人孔蓋、人孔、以及被配置用來承載動力電纜的三角形內(nèi)腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中高架橋由多對路面跨段組成，每個路面跨段包括橫向鎖銷末端、縱向凸鎖銷末端、縱向凹鎖銷末端、兩個支腳、以及兩個凸榫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中流體動力陣列由多個流體動力元件組成，第一流體動力元件包括第一組四個一組的支柱，它沿橫向支撐第一對路面跨段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中第一組四個一組的支柱中的每個支柱包括具有U形榫眼的頂部和被矩形榫眼連接到支柱上的凸緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中第一對路面跨段中的第一路面跨段被第一組四個一組的支柱中的兩根支柱支撐，第一路面跨段的兩個支腳橫著擱在這兩根支柱的頂部上，同時第一路面跨段的凸榫與這兩根支柱的U形榫眼配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中第一組四個一組的支柱的這兩根支柱與兩根另外的支柱一起形成第二組四個一組的支柱，它們沿橫向支撐第二對路面跨段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中第二對路面跨段的第二路面跨段被第二組四個一組的支柱中的兩根支柱支撐，第二路面跨段的縱向凸鎖銷末端與第一路面跨段的縱向凹鎖銷末端配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中流體動力元件包括嵌入式機器室，嵌入式機器室的頂部限定一個中間跨段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng),其中中間跨段包括第一和第二橫向鎖銷末端,第一橫向鎖銷末端與第一對路面跨段中的一個路面跨段的橫向鎖銷末端配合，第二橫向鎖銷末端與第一對路面跨段中另一個路面跨段的橫向鎖銷末端配合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中嵌入式機器室容納有發(fā)電機室，發(fā)電機室裝有用于將機械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機，發(fā)電機被連接到扭矩軸上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中嵌入式機器室包括稱為中間跨段的頂部，它包括通向嵌入式機器室的機器艙蓋和人孔蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中扭矩軸與大致為矩形且具有兩個端部的上平臺/軸承組件同軸嚙合，這兩個端部與一對上翅片的凸緣末端配合，上翅片的向上彎曲的末端引導(dǎo)海洋潮汐或者河流在該對上翅片的下方流動。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中扭矩軸與位于上平臺/軸承組件和該對上翅片下方的上轉(zhuǎn)子組件同軸嚙合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中扭矩軸與大致為圓形的中部平臺/軸承組件同軸嚙合，中部平臺/軸承組件與由一對下翅片近端的兩個弧形成的凸緣末端配合，這對下翅片大致處于水平方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中扭矩軸與位于中部平臺/軸承組件和該對下翅片下方的下轉(zhuǎn)子組件同軸嚙合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中該扭矩軸結(jié)束于一個下平臺/軸承組件，該組件座在一個底板塊的鉆孔中或者一個T形鎖銷構(gòu)件的鉆孔中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中該底板塊有四個凹槽來容納第一組四個一組的支柱的支腳，該底板塊的側(cè)面有鎖銷末端。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中該底板塊靠近另一底板塊，并且兩者被所述T形鎖銷構(gòu)件相互固定在一起。
20.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中支柱的橫截面的形狀選自于橢圓面、后緣朝向中部的對稱翼面、以及具有圓形端部的矩形。
全文摘要
全世界的海洋和河流中有許多場所可以提供巨大的、可行的、且經(jīng)濟合算的可再生能源。有許多出于策略考慮位于居民區(qū)附近，這些場所可以利用對生態(tài)有利的流體動力技術(shù)來產(chǎn)生能量。一種流體動力陣列包括多個流體動力元件，它借助海洋潮汐或者河流的運動和作用于流體動力陣列上的力來發(fā)電，它被浸沒在海洋潮汐或者河流中，并且相對于海洋潮汐或者河流運動。
文檔編號E01D18/00GK102892957SQ201080042824
公開日2013年1月23日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者M·波根, N·里德 申請人:加拿大藍色能量有限公司