BE1021795B1 - Inrichting en werkwijze voor het assembleren van een bouwwerk op zee - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine. De inrichting omvat een op een vaartuig voorzien hefmiddel in de vorm van een rond een horizontale as in een hefvlak roteerbare giek, aan welke giek een middels rotatiemiddelen rond een tweede horizontale as in het hefvlak roteerbaar hulphefmiddel is verbonden, waarbij het hulphefmiddel aan een uiteinde een opneemgereedschap omvat waarmee een onderdeel kan worden opgenomen. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, onder gebruikmaking van de uitgevonden inrichting.

Description

Inrichting en werkwijze voor het assembleren van een bouwwerk op zee

De uitvinding betreft een inrichting voor het assembleren van een bouwwerk op zee. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het assembleren van een bouwwerk op zee. De uitvinding betreft in het bijzonder een inrichting en werkwijze voor het assembleren van een windturbine op zee.

Het aantal bouwwerken dat op zee wordt gebouwd, wordt onderhouden of wordt gerepareerd groeit. Een typisch voorbeeld betreft een offshore windturbine, die een op een mast geplaatste gondel (of ‘nacelle’) omvat, die de behuizing vormt voor elektromechanische apparatuur zoals een stroomgenerator. De gondel is voorzien van een naaf 24 (of ‘hub’), waarop een aantal rotorbladen is aangebracht. De rotorbladen zetten de bewegingsenergie van de wind om in een draaiende beweging van de as van de gondel, die door de stroomgenerator wordt omgezet in elektrische energie.

Bij het op zee plaatsen van onderdelen van dergelijke grote bouwwerken worden de onderdelen volgens de stand der techniek door een op een vaartuig geplaatste hijskraan gemanipuleerd en op een in zee reeds aanwezige steunstructuur voor het bouwwerk geplaatst. In het geval van een windturbine kan de steunstructuur bijvoorbeeld een op een geschikte fundering geplaatste mast omvatten.

Het heffen en plaatsen van grote, slanke onderdelen op zee, in het bijzonder windturbinebladen, wordt gehinderd door windbelasting. Hierbij kunnen aan de hijskraan bevestigde windturbinebladen aan grote en onvoorziene bewegingen worden blootgesteld ten opzichte van de steunstructuur of ten opzichte van reeds geïnstalleerde onderdelen. Dit bemoeilijkt de assemblage sterk of maakt deze bij stevige windbelasting zelfs onmogelijk. Een windturbineblad dient door middel van boutverbindingen aan een naaf 24 te worden bevestigd wat een nauwkeurige positionering van het windturbineblad ten opzichte van een reeds op een mast geïnstalleerde naaf 24 vereist.

Een doel van onderhavige uitvinding is een inrichting te verschaffen waarmee (onderdelen van) grote structuren op minder windgevoelige wijze op zee kunnen worden geassembleerd en geplaatst, in het bijzonder onderdelen van windturbines.

Dit doel wordt bereikt door een inrichting met de kenmerken volgens conclusie 1. Volgens de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, welke inrichting een op een vaartuig voorzien hefmiddel omvat in de vorm van een rond een horizontale as in een hefvlak roteerbare giek, aan welke giek een middels rotatiemiddelen rond een tweede horizontale as in het hefvlak roteerbaar hulphefmiddel is verbonden, waarbij het hulphefmiddel aan een uiteinde een opneemgereedschap omvat waarmee een onderdeel kan worden opgenomen. Met de uitgevonden inrichting kunnen onderdelen - die zoals rotorbladen bijvoorbeeld op zich windgevoelig zijn - op relatief windongevoelige wijze worden gemanipuleerd waardoor op efficiëntere en veiliger wijze een groot bouwwerk op zee kan worden geassembleerd, onderhouden of gerepareerd. Bovendien kan het manipuleren nauwkeuriger gebeuren.

De uitgevonden inrichting laat derhalve toe om in praktisch alle omstandigheden te werken, daar waar de bekende inrichting slechts tot bepaalde windsnelheden kan worden ingezet. Hierdoor kan de assemblagetijd van een bouwwerk op zee gevoelig verminderen.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de giek zich over een gieklengte uitstrekt van een giekbasis tot een giektop, en de verbinding van het hulpheftniddel met de giek zich tussen de giekbasis en de giektop bevindt.

Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een inrichting waarin de verbinding van het hulphefmiddel met de giek zich tussen 1/3 en 2/3 van de gieklengte bevindt.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting is het hulphefmiddel in een lengterichting van de giek verschuifbaar verbonden met de giek. Hierdoor kan het hefhulpmiddel eenvoudig worden verplaatst langs de lengteas van de giek, bijvoorbeeld weg van het boven uiteinde van de giek, waardoor het hefmiddel kan werken als een in de stand der techniek bekend hefmiddel, waartoe het hefmiddel is voorzien van een heikabel met bevestigingsmiddel waaraan een onderdeel kan worden gekoppeld en op een in zee aanwezige fundering kan worden geplaatst. Door het hefhulpmiddel op afstand te plaatsen van het bevestigingsmiddel - een hijstakel bijvoorbeeld - blijft de bereikbaarheid van door het hefmiddel op te nemen onderdelen vanaf het dek van het vaartuig onverminderd goed,

Een andere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat de rotatiemiddelen een tussen giek en hulphefmiddel verlopende hijsdraad omvatten waarvan de varieerbare vrije lengte de rotatiestand van het hulphefmiddel ten opzichte van de giek bepaalt. Door de hijsdraad aan te trekken of juist te vieren wordt het hulphefmiddel rond de tweede horizontale as in het hefvlak geroteerd. De tweede rotatieas valt doorgaans samen met de verbinding tussen giek en hulphefmiddel, doch dit is niet noodzakelijk. Het gebruik van één of meerdere hijsdraden maakt het hulphefmiddel geschikt voor het heffen en plaatsen van relatief zware lasten, zoals bijvoorbeeld de rotorbladen van een windturbine.

In nog een andere uitvoeringsvorm wordt een inrichting verschaft waarbij het hulphefmiddel onderling gekoppelde hefbomen omvat, die ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen. Een dergelijke uitvoeringsvorm van het hulphefmiddel omvat doorgaans een hoofdhefboom die schamierbaar is verbonden met de giek, een tweede hefboom of stick, die schamierbaar is verbonden met een uiteinde van de hoofdhefboom, en een opneemgereedschap, dat schamierbaar is verbonden met een ander uiteinde van de stick. De zwenkende beweging van de hoofdhefboom ten opzichte van de giek, van de stick ten opzichte van de hoofdhefboom, en van het opneemgereedschap met betrekking tot de stick wordt in een uitvoeringsvorm bewerkstelligd door hydraulische cilinders, die zijn opgenomen in een hydraulisch circuit en die respectievelijk zijn voorzien tussen de giek en de hoofdhefboom, tussen de hoofdhefboom en de stick, en tussen de stick en het opneemgereedschap.

Het aantal vrijheidsgraden van het hulphefmiddel kan binnen brede grenzen worden gekozen, waarbij een compromis gezocht moet worden tussen de flexibiliteit en de belastbaarheid van het hulphefmiddel. Een geschikt hulphefmiddel met hydraulisch beweegbare hefbomen kan in het hefvlak worden geroteerd rond de tweede rotatieas, rond de schamierbare verbinding tussen hoofdhefboom en stick, en rond de schamierbare verbinding tussen stick en opneemgereedschap. Hiermee kan een in het opneemgereedschap opgenomen onderdeel bijvoorbeeld over een hoek van 180 graden in het hefVlak worden gedraaid (op zijn kop gezet). Een rotatiemogelijkheid rond een bij voorkeur in het hefvlak gelegen verticale as is tevens handig. Deze rotatiemogelijkheid kan bijvoorbeeld worden verschaft door de giek rond een vast uiteinde schamierbaar met een hefmiddel platform te verbinden, dat op zijn beurt rond een verticale rotatieas roteerbaar is rond een platform fundatie. Deze vrijheidsgraad maakt het mogelijk het hulphefmiddel en meer bepaald het opneemgereedschap ervan over een groot deel van het vaartuigdek te laten reiken, en eventueel zelfs verder dan het vaartuigdek. Verder wordt een hoogte-instelling bereikt door het hulphefmiddel in een lengterichting van de giek verschuifbaar te verbinden met de giek. Tot slot is het in een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding mogelijk de hefbomen uitschuifbaar (telescopisch) uit te voeren. Dit is met name van voordeel wanneer relatief grote afstanden en hoogtes moeten worden overbrugd door het hulphefmiddel, bijvoorbeeld om onderdelen vanaf hun opslagplaats op het werkdek van het vaartuig op te nemen. Ook heeft een dergelijke uitvoeringsvorm voordelen wanneer een rotorblad bijvoorbeeld in verticale stand gemonteerd dient te worden op een reeds op de mast van een windturbine geplaatste nacelle. Het heeft ook voordelen de hoofdhefboom ongekromd uit te voeren. De hartlijn van de hoofdhefboom verloopt dan in hoofdzaak volgens een rechte lijn.

Het heeft voordelen de inrichting volgens de uitvinding te kenmerken doordat de lengte van het hulphefmiddel in meest gestrekte toestand gelegen is tussen 1/4 en 3/4 van de gieklengte. Met meer voorkeur is de lengte van het hulphefimiddel in meest gestrekte toestand gelegen tussen 1/3 en 2/3 van de gieklengte. In een uitvoeringsvorm waarbij het hulphefmiddel onderling gekoppelde hefbomen omvat, die ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen, komt de meest gestrekte lengte overeen met de lengte van het hulphefmiddel waarbij de hefbomen in hoofdzaak in eikaars verlengde liggen.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting wordt gekenmerkt doordat het opneemgereedschap middels een starre verbinding is verbonden met een bevestigingsstructuur waaraan een onderdeel losmaakbaar kan worden bevestigd. Deze uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat de bevestigingsstructuur kan worden gekozen in afhankelijkheid van het te heffen onderdeel.

Het heeft hierbij verdere voordelen een uitvoeringsvorm van de inrichting te kenmerken doordat de starre verbinding en/of de bevestigingsstructuur middelen omvat voor het in 3 dimensies verplaatsen en/of roteren van een in het opneemgereedschap opgenomen onderdeel. Deze uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat het onderdeel, nadat dit door het (hulp)hefmiddel in de buurt van de gewenste installatiepositie is gebracht, nauwkeurig kan worden verplaatst en gedraaid om een rotatieas, teneinde het onderdeel nauwkeurig naar de installatiepositie te voeren. In het geval van een windturbineblad bijvoorbeeld geeft deze eigenschap de mogelijkheid het blad aan een naaf 24 te bevestigen, ook wanneer de bladbevestiging van de naaf 24 een van nul verschillende hoek maakt met de horizontale. Door precieze verplaatsingen van de bevestigingsstructuur kan een blad gemonteerd worden zonder bijkomende bewegingen van het hefmiddel.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting past een bevestigingsstructuur toe die een grijper omvat voor een mastsectie, een rotorblad of een gondel van een windturbine. In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat de bevestigingsstructuur een bladjuk. Het bladjuk geeft bijvoorbeeld bij het heffen van een windturbineblad de gewenste breedte aan het bevestigingsmiddel waardoor kanteling van het windturbineblad wordt voorkomen.

Een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een inrichting waarvan de bevestigingsstructuur een oriënteerbare rotorblad spreader omvat. De rotorblad spreader is een langwerpige structuur met een langsrichting, een dwarsrichting, en een verticale richting die in de onderhavige uitvoeringsvorm in hoofdzaak overeenkomt met de heffichting. De spreader is voorzien van middelen om de spreader te roteren rond een langsas en een dwarsas, en te zwenken rond een verticale as, bijvoorbeeld middels een motorisch aangedreven rondsel. Daarnaast is de lengte in de langsrichting van de spreader bij voorkeur telescopisch aanpasbaar. Zo kan deze worden aangepast aan de lengte van het aangrijpgedeelte van een langwerpig onderdeel, zoals een windturbineblad bijvoorbeeld. Het heeft ook voordelen wanneer de spreader is voorzien van een mechanisme om het rotorblad in de langsrichting te kunnen verschuiven. Hiermee kan het zwaartepunt instelbaar gemaakt worden en kunnen de bevestigingsbouten van een rotorblad bij montage via een translatie in de corresponderende gaten in de naaf 24 geschoven worden zonder bijkomende (hulp)hefmiddel verplaatsing. De spreader is verder voorzien van aangrijpmiddelen in de vorm van bijvoorbeeld grijparmen, draagriemen, klemmechanismen en dergelijke om het onderdeel vast te kunnen nemen.

De inrichting volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor het manipuleren van onderdelen zoals een mastsectie, een rotorblad en/of een gondel van een windturbine, waarbij bij het manipuleren van een rotorblad de voordelen van de uitvinding het meest tot uiting komen. De uitgevonden inrichting maakt het mogelijk offshore windturbines te monteren tot windsnelheden van 12m/s en meer, daar waar met de bekende inrichting de mast en gondel gemonteerd kunnen worden tot windsnelheden van 10m/s, een volledige rotor (een naaf 24 waarop 3 bladen zijn gemonteerd) tot 9m/s, een gondel met naaf 24 en 2 voorgemonteerde bladen (de zogenaamde bunny ear methode) tot ongeveer 9 m/s en individuele rotorbladen tot 8 m/s.

Het vaartuig kan in beginsel elk vaartuig zijn met voldoende draagkracht voor de inrichting maar is bij voorkeur een opvijzelbaar offshore platform, dat is aangemeerd in de nabijheid van de plaats van opbouw, meer in het bijzonder in de nabijheid van de in zee aanwezige fundering voor het bouwwerk. Een opvijzelbaar offshore platform omvat doorgaans een werkdek, dat een substantiële last kan dragen, en verankeringspalen die het werkdek ondersteunen. Elke in hoofdzaak verticaal verlopende verankeringspaal is in deze richting beweegbaar van een hoge positie tijdens transport tot een lage positie in de verankerde stand, in welke stand de palen steun vinden op de zeebodem. De hoogtestand van het werkdek ten opzichte van het watemiveau kan worden gewijzigd door het werkdek relatief ten opzichte van de palen te verschuiven door middel van (hydraulische) vijzels. Het werkdek kan in de verankerde stand tot boven het watemiveau worden opgevijzeld. Een plaatsbesparende inrichting volgens de uitvinding wordt verschaft door een uitvoeringsvorm waarin het vaartuig een opvijzelbaar platform omvat en het hefmiddel is aangebracht rondom een verankeringspaal van het platform.

Om de onderdelen binnen het werkbereik van het hefmiddel, en vooral binnen het werkbereik van het opneemgereedschap te kunnen brengen wordt een uitvoeringsvorm van de inrichting verschaft die verplaatsingsmiddelen omvat voor het verplaatsen van de onderdelen over het dek van het vaartuig tot in het werkbereik van het hulphefmiddel. Een voordelige uitvoeringsvorm in dit verband heeft het kenmerk dat de verplaatsingsmiddelen op het dek aangebrachte schuifbanen of rails omvatten. Ook is het mogelijk het hefmiddel verschuifbaar te maken.

De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het assembleren van een groot bouwwerk op zee, in het bijzonder een windturbine, met gebruikmaking van de inrichting volgens de uitvinding. De werkwijze omvat het verschaffen op een vaartuig van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies, het met behulp van het opneemgereedschap opnemen van een te plaatsen onderdeel, en het met behulp van het hulphefmiddel plaatsen van het onderdeel op een in zee aanwezige fundering, waarbij het onderdeel in uitlijning wordt gebracht met de in zee aanwezige fundering en eventueel reeds daarop geplaatste onderdelen door tenminste het hulphefmiddel rond de tweede horizontale as te roteren ten opzichte van de giek.

Het op zee te assembleren bouwwerk kan in beginsel elk bouwwerk zijn. De inrichting en werkwijze volgens de uitvinding zijn geschikt voor het op zee assembleren van windturbines waarbij de onderdelen bijvoorbeeld mastdelen en de gondel (of nacelle) met naaf 24 van de windturbine omvatten, en in het bijzonder voor het plaatsen van de rotorbladen van de windturbine.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het hulphefmiddel in een lengterichting van de giek verschoven om het te plaatsen onderdeel op te nemen dan wel te plaatsen. Een andere uitvoeringsvorm omvat het roteren van het hulphefmiddel met een tussen giek en hulphefimiddel verlopende hijsdraad waarbij de vrije lengte van de hijsdraad wordt gevarieerd om de rotatiestand van het hulphefmiddel ten opzichte van de giek te bepalen.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze maakt gebruik van een hulphefmiddel dat onderling gekoppelde hefbomen omvat, waarbij bij de manipulatie van een met het hulphefmiddel opgenomen onderdeel de hefbomen ten opzichte van elkaar worden bewogen. De hefbomen worden hierbij bij voorkeur aangedreven door hydraulische cilinders, die zijn opgenomen in een hydraulisch circuit.

Het heeft verder voordelen in een uitvoeringsvorm van de werkwijze dat het hulphefmiddel is ingericht om verwisselbare opneemgereedschappen te dragen. Een door het opneemgereedschap opgenomen onderdeel wordt in een uitvoeringsvorm van de werkwijze bij voorkeur in 3 dimensies verplaatst en/ofi geroteerd.

In een andere uitvoeringsvorm wordt het onderdeel aan het opneemgereedschap bevestigd middels een bevestigingsstructuur die een bladjuk of bladspreader omvat. Een rotorblad wordt hierbij bij voorkeur in de nabijheid van zijn zwaartepunt aangegrepen, waarbij de positie van de aangrijppunten niet verder van het zwaartepunt afliggen dan 20% van de totale bladlengte voor elk aangrijpingspunt, en met meer voorkeur niet meer dan 10% van de totale bladlengte.

De uitvinding zal nu in meer detail worden toegelicht onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, zonder hiertoe overigens te worden beperkt. In de figuren toont: Fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding in een eerste stand;

Fig. 2 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde inrichting in een tweede stand;

Fig. 3 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde inrichting in nog een andere stand;

Fig. 4 een schematisch bovenaanzicht van de in figuur 3 getoonde stand van de inrichting;

Fig. 5 een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van het hulphefmiddel volgens de uitvinding;

Fig. 6 een schematisch zijaanzicht van een detail van de in figuur 5 getoonde uitvoeringsvorm van het hulphefmiddel volgens de uitvinding; en tenslotte Fig. 7 een schematisch vooraanzicht van de in figuur 6 getoonde uitvoeringsvorm van het hulphefmiddel volgens de uitvinding.

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een uitvoeringsvorm van de inrichting getoond die specifiek is bedoeld voor het assembleren van een windturbine 2 op zee, en in het bijzonder voor het plaatsen van windturbineonderdelen zoals een nacelle 21 of rotorbladen 22 op een reeds aanwezige mast 23. De mast 23 vindt steun op een jacket 3, maar eender welke andere fundatie kan worden toegepast. Bij eerder geringe waterdiepte bijvoorbeeld kunnen geheide palen (monopiles) met een zogenaamde “transition piece” - een nabij de waterlijn gelegen ronde overgangsstructuur van monopile naar de mastbevestiging - worden toegepast. Bij geringe waterdiepte kunnen ook “gravity based foundations” worden toegepast. Bij grotere waterdiepte of grotere windturbines worden naast jackets ook zogenaamde Tripods en Tripiles toegepast.

De getoonde inrichting 1 omvat een op een opvijzelbaar platform 4 geplaatst hefmiddel 5, bij voorkeur een hijskraan, waarvan een giek 50 is voorzien van een heikabel 52 waaraan een bevestigingsmiddel, zoals een hijstakel 53, is aangebracht, en waaraan een te heffen onderdeel zoals een nacelle 21 (zie figuur 1) losmaakbaar kan worden bevestigd. De giek 50 en de (vrij beweegbare) heikabel 52 vormen tezamen een hefvlak 54 (dat voor alle figuren behalve figuren 4 en 7 overeenkomt met het vlak van de figuur). De giek 50 is aan een uiteinde rond een horizontale as 55 schamierbaar in het hefvlak 54 verbonden met een hefiniddel platform 56a, dat op zijn beurt rond een rotatieas 57 roteerbaar is rond een platform iundatie 56b. De giek 50 kan op bekende wijze rond het scharnierpunt 55 worden opgetopt, d.w.z. omhoog gehaald worden, en worden afgetopt, d.w.z. neergelaten worden.

Het opvijzelbaar platform 4 (‘jack-up platform’) is voorzien van verankeringspalen 40 die een werkdek 41 ondersteunen. De verankeringspalen 40 zijn in verticale richting beweegbaar tot op de zeebodem en de hoogtestand van het werkdek 41 ten opzichte van het watemiveau 10 kan worden gewijzigd door het werkdek 41 relatief ten opzichte van de palen 40 te verschuiven door middel van (hydraulische) vijzels of een tandheugel-rondsel aandrijfsysteem. Het werkdek 41 is desgewenst van opslagplaatsen 42 voorzien voor de te heffen en te positioneren onderdelen, in het bijzonder voor de rotorbladen 22. Om de werkwijze volgens de uitvinding uit te kunnen voeren wordt het platform 4 aangemeerd in de onmiddellijke nabijheid van de in zee aanwezige jacket 3, en in ieder geval dusdanig dat de jacket 3 zich in het bereik van het hefiniddel 5 bevindt met de giek 50 in afgetopte toestand.

Volgens de uitvinding is met de giek 50 een hulphefmiddel 6 verbonden. De verbinding tussen het hulphefmiddel 6 en de giek 50 wordt gevormd door een tweede horizontale as 61 die bijvoorbeeld aan de giek 50 is gelast en waarrond het hulphefmiddel 6 in het hefvlak 54 kan worden geroteerd. In de in figuren 1-3 getoonde uitvoeringsvorm wordt deze rotatie mogelijk gemaakt door rotatiemiddelen in de vorm van een tussen de giek 50 en het hulphefmiddel 6 verlopende hijsdraad 62. Door de vrije lengte van de hijsdraad 62 te variëren kan de rotatiestand van het hulphefmiddel 6 ten opzichte van de giek 50 worden bepaald, d.w.z. de onderlinge hoek tussen giek 50 en hulphefmiddel 6.

Het hulphefmiddel 6 is in een lengterichting 501 van de giek 50 verschuifbaar verbonden met de giek 50. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door de as 61 verschuifbaar met de giek 50 uit te voeren en middels een niet getoonde verplaatsingsinrichting die in ieder geval een trekkabel en lier omvat. Een basis van de as 61 en de giek 50 kunnen hiertoe bijvoorbeeld zijn voorzien van eerste en tweede samenwerkende geleidingsmiddelen in de vorm van een in de lengterichting 501 van de giek 50 verlopende T-balk en een met de as 61 verbonden wielenpaar, waarbij de wielen van een wielenpaar zich aan weerszijden van de flens bevinden en hierover rollen. Aldus kunnen zowel drukkrachten als trekkrachten worden opgenomen. Afhankelijk van de wielbelasting kunnen de wielen eventueel vervangen worden door “bogies” met dubbel wiel. Het is uiteraard mogelijk andere wijzen van verplaatsbaarheid langs de giek 50 te bereiken.

Het hulphefmiddel 6 wordt in meer detail getoond in figuur 5 en omvat onderling gekoppelde hefbomen (63, 64) die ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen. Een hoofdhefboom 63 is schamierbaar rond de as 61 verbonden met de giek 50 en aan het andere uiteinde eveneens schamierbaar rond een as 65 met een stick 64. Aan het andere uiteinde is de stick 64 tenslotte schamierbaar rond een as 66 verbonden met een opneemgereedschap 7 waarmee een onderdeel kan worden opgenomen. De hefbomen (63, 64) en het opneemgereedschap 7 worden aangedreven door hydraulische cilinders (67, 68) die onderdeel uitmaken van een (niet getoond) hydraulische circuit. Met de in de figuren getoonde uitvoeringsvorm van het hulphefmiddel 6 kan een in het opneemgereedschap 7 opgenomen onderdeel zoals windturbineblad 22 bijvoorbeeld over een hoek van 180 graden in het hefvlak worden gedraaid (op zijn kop gezet), Deze transitie wordt duidelijk uit een vergelijking van de in figuren 2 en 3 getoonde standen van het hulphefmiddel 6. Een verdere vrijheidsgraad wordt verschaft door de giek 50 aan een uiteinde rond de horizontale as 55 schamierbaar in het hefivlak 54 te verbinden met het hefmiddel platform 56a, dat op zijn beurt rond de verticale rotatieas 57 roteerbaar is rond de platform fundatie 56b, welke transitie bijvoorbeeld blijkt uit een vergelijking van de in figuren 2 en 3 getoonde standen van de giek 50. Figuur 3 laat zien dat het hulphefmiddel 6 en meer bepaald het opneemgereedschap 7 ervan eventueel zelfs verder dan het vaartuigdek 41 kan reiken. Een verdere vrijheidsgraad betreft de hoogte-instelling die wordt bereikt door het hulp helmiddel 6 in de lengterichting 501 van de giek 50 verschuifbaar te verbinden met de giek 50.

Hoewel het opneemgereedschap 7 in vele uitvoeringen kan bestaan wordt een in het bijzonder voor het opnemen en heffen van een rotorblad 22 geschikte uitvoeringsvorm in meer detail getoond in figuren 6 en 7. Hierbij toont figuur 6 een zijaanzicht en figuur 7 een vooraanzicht van het opneemgereedschap 7. Het opneemgereedschap 7 omvat een bevestigingsstructuur in de vorm van rotorblad spreader 406 waaraan een rotorblad 22 losmaakbaar kan worden bevestigd. De spreader 406 is middels een starre doch scharnierende verbinding verbonden met de stick 64 van het hulphefmiddel 6. De starre verbinding omvat een T-vormige overbruggingsconstructie 400 die is verbonden met lijfplaten 401. De lijfplaten 401 zijn met schamierverbindingen 66 en 69 verbonden met respectievelijk de stick 64 en de zuigercilinder 68. De rotorblad spreader constructie 406 is roteerbaar rond scharnier 400a verbonden met de overbruggingsconstructie 400, welke verbinding in deze uitvoeringsvorm een actuator 402 vormt waarmee spreader 406 verbindbaar is of hiervan onderdeel uitmaakt. De actuator 402 is door middel van hydraulische cilinders (403a, 403b) roteerbaar rond de as 400a in een dwarse richting 61. De actuator 402 en spreader 406 omvatten verder middelen voor het in 3 dimensies verplaatsen en/of roteren van delen van de bevestigingsstructuur. Zo kan een rond een loodrecht op de as 400a verlopende rotatieas 400b roteerbaar deel 405 worden geroteerd door inwerking van hydraulische cilinder 404a en/of 404b. Dit zal de telescopisch uitschuifbare armen (406a, 406b) van de rotorblad spreader 406 eveneens roteren. Door de armen (406a, 406b) uit te schuiven wordt de lengte van de spreader 406 desgewenst vergroot en aangepast aan het te heffen onderdeel.

Een rotorblad 22 kan in twee aan de spreader bevestigde draagriemen 303 worden opgehangen. De combinatie van verplaatsings- en rotatie-actuatoren geeft de mogelijkheid een windturbineblad precies in een willekeurige oriëntatie te plaatsen ten opzichte van de giek 50, en dus ook ten opzichte van de jacket 3 en dus ook van een op de mast 23 gemonteerde gondel 21 met naaf 24.

Het zal duidelijk zijn dat voor het bedrijven van de verschillende onderdelen van de inrichting, zoals bijvoorbeeld de hefkabellieren en de hydraulische cilinders, (niet getoonde) krachtvoorzieningen zoals accu's, motoren, pompen, en dergelijke aanwezig zijn. Het is ook mogelijk deze voorzieningen geheel of gedeeltelijk op het hefmiddel 5 te plaatsen, waarbij de voor het bekrachtigen van de onderdelen benodigde hydraulische slangen, elektrische en mechanische kabels, en dergelijke meer, langs de giek naar het hulphefmiddel 6 gevoerd worden, waarbij de vereiste energie bijvoorbeeld via zogenaamde umbilical hijskabels naar het hulphefmiddel 6 wordt gevoerd. Een umbilical hijskabel omvat een stalen kabel waarvan de kern geen streng maar bijvoorbeeld een elektrische voedingskabel bevat. Via bijvoorbeeld sleepringen in hefkabelliertrommels kan op deze wijze eenvoudig energie naar het hulphefmiddel 6 gevoerd worden. De krachtvoorziening voor de diverse actuatoren op de rotorblad spreader, wordt het eenvoudigst uitgevoerd door elektrische of hydraulische accumulatoren op de spreader zelf. De bediening van de diverse functies gebeurt het eenvoudigst met radio afstandsbediening.

Een geschikte werkwijze voor het op zee plaatsen van een rotorblad 22 en bevestigen aan de naaf 24 van een nacelle 21 van een windturbine 2 omvat het verschaffen op een vaartuig 4 van een inrichting volgens de uitvinding, het met behulp van het opneemgereedschap 7 opnemen van het te plaatsen rotorblad 22, en het met behulp van het hulphefmiddel 6 plaatsen van het rotorblad 22 op een in zee aanwezige jacket 3, waarbij het rotorblad 22 in uitlijning wordt gebracht met de naaf 24 van de reeds aanwezige nacelle 21 door tenminste het hulphefmiddel 6 rond de tweede horizontale as 61 te roteren ten opzichte van de giek 50. Zoals wordt getoond in figuur 1 kan de giek 50 ook gebruikt worden om onderdelen als een nacelle 21 op bekende wijze op de mast 23 van een windturbine te plaatsen. Hiertoe wordt het hulphefmiddel 6 bij voorkeur naar de onderste helft van de giek 50 verschoven zodat dit hulphefmiddel 6 in deze positie geen belemmering vormt voor het vanaf het werkdek 41 opnemen van de nacelle 21 met de hijstakel 53 van de giek 50. Door optoppen van de giek 50 en rotatie van de giek 50 rond de verticale as 57 wordt de opgenomen nacelle 21 in uitlijning gebracht met de mast 23 en hierop geplaatst in de in figuur 3 getoonde positie.

Vervolgens wordt de giek 50 weer teruggeroteerd zodat in ieder geval het hulphefmiddel 6 binnen het bereik van het platformwerkdek 41 wordt gebracht. Onder verwijzing naar figuur 2 wordt het hulphefmiddel 6 vervolgens door de hijsdraad 62 aan te trekken ten opzichte van de giek 50 geroteerd tot in de getoonde positie waarin het opneemgereedschap 7 in de onmiddellijke nabijheid van een op te nemen rotorblad 22 is gebracht. Het rotorblad 22 wordt vervolgens in een in hoofdzaak horizontale positie tot in de onmiddellijke nabijheid van de nacelle 21 gebracht, waarbij het hulphefmiddel 6 desgewenst in de lengterichting 501 van de giek 50 langs de giek 50 wordt verschoven, de giek 50 rond de as 57 wordt geroteerd en de hefbomen (63, 64) van het hulphefmiddel 6 onderling worden verdraaid door inwerking van de hydraulische cilinders (67, 68). Om het rotorblad 22 nauwkeurig ten opzichte van de naaf 24 van de nacelle 21 te richten wordt het door het opneemgereedschap 7 opgenomen rotorblad 22 in 3 dimensies verplaatst en/of geroteerd over relatief kleine afstanden, door een rotatie en/of verplaatsing van het opneemgereedschap 7 of de ermee verbonden spreader 406.

Nadat een goede uitlijning tussen rotorblad 22 en naaf 24 is bereikt wordt het rotorblad 22 bijvoorbeeld door middel van boutverbindingen bevestigd aan de naaf 24 van de nacelle 21.

De boven beschreven handelingen worden zo vaak herhaald als er rotorbladen 22 moeten worden geplaatst. In de getoonde uitvoeringsvorm betreft het totaal aantal aan de nacelle 21 te koppelen rotorbladen 3, zodat een rotor een samenstel van een naaf 24 en drie rotorbladen 22 omvat. Hoewel het niet noodzakelijk is de rotorbladen 22 in een hoofdzakelijk horizontale stand te heffen en te plaatsen is de inrichting volgens de uitvinding hier in het bijzonder voor geschikt. Om een nieuw rotorblad 22 te kunnen bevestigen aan een nacelle 21 die reeds van een rotorblad 22 is voorzien kan de naaf 24 van de nacelle 21 desgewenst worden geroteerd rond een langsas van de naaf 24.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren getoonde uitvoeringsvormen, en vele varianten ervan zijn mogelijk binnen de beschermingsomvang van de aangehechte conclusies.

Claims (23)

1. Claims

   1. Inrichting voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, welke inrichting een op een vaartuig voorzien hefmiddel omvat in de vorm van een rond een horizontale as in een hefvlak roteerbare giek, aan welke giek een middels rotatiemiddelen rond een tweede horizontale as in het hefVlak roteerbaar hulphefmiddel is verbonden, waarbij het hulphefmiddel aan een uiteinde een opneemgereedschap omvat waarmee een onderdeel kan worden opgenomen.
2. 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de giek zich over een gieklengte uitstrekt van een giekbasis tot een giektop, en de verbinding van het hulphefmiddel met de giek zich tussen de giekbasis en de giektop bevindt.
3. 3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de verbinding van het hulphefmiddel met de giek zich tussen 1/3 en 2/3 van de gieklengte bevindt.
4. 4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het hulphefmiddel in een lengterichting van de giek verschuifbaar is verbonden met de giek.
5. 5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de rotatiemiddelen een tussen giek en hulphefmiddel verlopende hijsdraad omvatten waarvan de varieerbare vrije lengte de rotatiestand van het hulphefmiddel ten opzichte van de giek bepaalt.
6. 6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het hulphefmiddel onderling gekoppelde hefbomen omvat, die ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen.
7. 7. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de hefbomen worden aangedreven door hydraulische cilinders, die zijn opgenomen in een hydraulisch circuit.
8. 8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de lengte van het hulphefmiddel in meest gestrekte toestand gelegen is tussen 1/4 en 3/4 van de gieklengte.
9. 9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de lengte van het hulphefmiddel in meest gestrekte toestand gelegen is tussen 1/3 en 2/3 van de gieklengte.
10. 10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het opneemgereedschap middels een starre verbinding is verbonden met een bevestigingsstructuur waaraan een onderdeel losmaakbaar kan worden bevestigd.
11. 11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk dat de starre verbinding en/of de bevestigingsstructuur middelen omvat voor het in 3 dimensies verplaatsen en/of roteren van een in het opneemgereedschap opgenomen onderdeel.
12. 12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk dat de bevestigingsstructuur een grijper omvat voor een mastsectie, een rotorblad of een gondel van een windturbine.
13. 13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de bevestigingsstructuur een bladjuk of bladspreader omvat.
14. 14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het vaartuig een opvijzelbaar platform omvat.
15. 15. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk verder omvattende verplaatsingsmiddelen voor het verplaatsen van de onderdelen over het dek van het vaartuig tot in het werkbereik van het hulphefmiddel.
16. 16. Werkwijze voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, welke werkwijze omvat het verschaffen op een vaartuig van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies, het met behulp van het opneemgereedschap opnemen van een te plaatsen onderdeel, en het met behulp van het hulphefmiddel plaatsen van het onderdeel op een in zee aanwezige hindering, waarbij het onderdeel in uitlijning wordt gebracht met de in zee aanwezige fundering en eventueel reeds daarop geplaatste onderdelen door tenminste het hulphefmiddel rond de tweede horizontale as te roteren ten opzichte van de giek.
17. 17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk dat het hulphefmiddel in een lengterichting van de giek wordt verschoven om het te plaatsen onderdeel op te nemen dan wel te plaatsen.
18. 18. Werkwijze volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk dat het hulphefmiddel met een tussen giek en hulphefmiddel verlopende hijsdraad wordt geroteerd waarbij de vrije lengte van de hijsdraad wordt gevarieerd om de rotatiestand van het hulphefmiddel ten opzichte van de giek te bepalen.
19. 19. Werkwijze volgens één der conclusies 16-18, met het kenmerk dat het hulphefmiddel onderling gekoppelde hefbomen omvat, en deze ten opzichte van elkaar worden bewogen.
20. 20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk dat de hefbomen worden aangedreven door hydraulische cilinders, die zijn opgenomen in een hydraulisch circuit.
21. 21. Werkwijze volgens één der conclusies 16-20, met het kenmerk dat het door het opneemgereedschap opgenomen onderdeel in 3 dimensies wordt verplaatst en/of geroteerd.
22. 22. Werkwijze volgens één der conclusies 16-21, met het kenmerk dat het onderdeel wordt bevestigd aan het opneemgereedschap middels een bevestigingsstructuur die een bladjuk of bladspreader omvat.
23. 23. Werkwijze volgens één der conclusies 16-22, met het kenmerk dat het te plaatsen onderdeel een rotorblad van een windturbine omvat.