CN116963990A - 海上风力涡轮机组装船舶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在海上位置组装和安装海上风力涡轮机的起重机、一种用于在海上位置组装和安装海上风力涡轮机的船舶以及一种用于在海上位置组装和安装海上风力涡轮机的方法。根据本发明,起重机设置有底座区段和顶部区段,其中顶部区段由轴承可转动地支承,并且能够利用风力涡轮机升降装置相对于底座区段围绕竖直轴线转动,其中第一推车引导件安装到安装起重机的顶部区段,用于引导竖直可移动的风力涡轮机支承推车。根据本发明,船舶在安装起重机的不同侧面设置有一个或更多个组装台。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种用于在海上位置上组装和安装海上风力涡轮机的起重机,涉及一种用于在海上位置上组装和安装海上风力涡轮机的船舶,并且涉及一种用于在海上位置上组装和安装海上风力涡轮机的方法。
背景技术
目前,许多海上风力涡轮机风电场被规划为允许大量的电力生产。出于效率的原因,风力涡轮机具有不断增加的容量和尺寸。现在,正在规划5MW和8MW的涡轮机。在将来甚至设想了14MW的涡轮机。在已知的设计中,8MW涡轮机具有叶毂直径(叶毂能够具有160米的叶片),和在海平面以上大约120米处的叶毂高度。提出的14MW涡轮机具有220米的叶片直径和在海平面以上大约160米处的叶毂。
至少在未来的设计中,包括塔架、机舱和叶片的风力涡轮机的重量可能远远超过1000吨。基座本身可能例如取决于基座的类型而重达几百吨。US2007/243063中讨论了许多类型的基座。例如,JP2018053899和EP3153398涉及漂浮基座。
已经提出在岸上建造整个风力涡轮机。特别是在塔架上安装和测试机舱、叶毂和叶片在岸上完成,这比在海上执行这些操作成本低得多。这种方法允许将海上安装和试运行减少为紧凑的操作,包括完整的风力涡轮机的安装。在该方法中,基于海底或漂浮类型的基座可以被预先安装,并且具有机舱、叶毂和叶片的塔架被紧固到基座。
在漂浮基座风力涡轮机的领域中,目前普遍理解的是,整个漂浮基座风力涡轮机的组装,即漂浮基座和风力涡轮机的组合,是远离实际的风电场完成的。例如,在基于港口的场地处完成组装。然后,将整个漂浮基座风力涡轮机从组装位置拖曳到远程海上风电场位置。
例如,Hywind苏格兰是使用漂浮基座风力涡轮机的风电场。这些风力涡轮机具有安装在spar型漂浮基座上的120米高的塔架。在挪威的Fjord中使用Saipem7000漂浮起重机完成风力涡轮机在spar型漂浮基座上的安装。然后将组件拖曳过北海至苏格兰靠近彼得黑德的海岸。在风电场中,三个吸力锚将漂浮基座锚定到海床。
迄今为止,已经提出了几种专用于海上风力涡轮机安装的安装船舶和方法。
船舶MV Resolution是这种专用的风力涡轮机组装船舶。它是一种具有六个自升式支腿的自升式船舶,六个自升式支腿用于将船体(至少部分地)升高到水面上方,以稳定船体,用于安装风力涡轮机。船舶在船舶的船尾处配备有主基底安装的吊杆起重机,该起重机具有可回转和可俯仰的吊杆。现有MV Resolution船舶具有300吨的起重机能力,相同设计的新的结构规划有1000吨的起重机能力。
在US2010/0293781中公开了一种自升式船舶,该船舶配置为用于将叶片装配到机舱。自升式船舶设置有用于临时支承机舱的轨道安装式机舱支承结构,使得叶片可以安装到机舱。自升式船舶还设置有起重机,该起重机用于将风力涡轮机塔架安装在导管架式基座上。即,在被束缚到海底的基座类型上。一旦装配有叶片,轨道安装式机舱支承件就用于将机舱从甲板上方位置移动到舷外位置。然后,机舱支承件用于将机舱降低到位于船舶附近的风力涡轮机塔架上。此外,机舱支承结构能够从定位成邻近自升式船舶的驳船提升组装好的风力涡轮机,并且能够将组装好的风力涡轮机降低到定位成邻近自升式船舶的导管架式基座上。
在WO2011028102中提出了一种替选设计,其涉及一种海上风力涡轮机组装船舶,其中该船舶包括非自升式漂浮船体和从该船体向上延伸的起重机结构。起重机结构设置有具有一个或更多个风力涡轮机悬挂元件的升降装置和由一个或更多个悬挂元件支承并适于与风力涡轮机接合的风力涡轮机接合装置。因此,升降装置适于在风力涡轮机的至少塔架处于竖直定向时支承风力涡轮机的至少塔架,并且以可控制的方式升高和降低风力涡轮机的至少塔架;优选地与机舱一起,并且优选地还与装配在塔架顶部上的叶毂和叶片一起。此外,该船舶使得能够在岸上位置与安装位置之间运输风力涡轮机,其中机舱、叶毂和叶片装配在塔架的顶部上。这不仅在安装风力涡轮机时是有用的,而且允许高效地更换已安装的风力涡轮机,例如当风力涡轮机不再工作以及需要大修时。
在EP2473400和EP2952426中公开了其它非自升式类型的船舶。这些类型的船舶配置为在组装位置和操作位置之间运输预组装好的风力涡轮机。
在WO2019/245366中,公开了一种漂浮船舶,其配置为将叶片装配到机舱。该船舶设置有甲板安装式机舱支承结构,用于临时支承机舱,使得叶片能够安装到机舱。船舶还设置有两个起重机。一个起重机用于将风力涡轮机塔架安装在导管架式基座上。即,在被束缚到海底的基座类型上。另一个起重机用于将机舱提升到机舱支承结构上,并且一旦叶片被装配到机舱,就将机舱提升到位于船舶附近的风力涡轮机塔架上。
发明内容
本发明旨在提供一种用于组装和安装风力涡轮机和/或用于创建风电场的替选方法,所述风电场例如是具有一个或更多个漂浮基座风力涡轮机的风电场。
本发明提供一种要安装在船舶的漂浮船体上的安装起重机,用于组装和安装根据权利要求1所述的海上风力涡轮机,
根据本发明的要安装在船舶的漂浮船体上的风力涡轮机安装起重机具有面向风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧。
起重机的安装侧在本文中也称为风力涡轮机安装起重机的第一竖直侧,或者称为用于使用安装起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上的一侧。
安装起重机配置为执行一个或更多个风力涡轮机组装步骤,例如将风力涡轮机塔架竖立,并且安装起重机配置为用于在安装起重机的安装侧,将组装好的风力涡轮机从至少一个风力涡轮机组装台布置到邻近船舶的风力涡轮机基座上方的安装位置中,并且将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
安装起重机设置有风力涡轮机升降装置、底座区段和顶部区段以及具有第一风力涡轮机支承推车的第一推车引导件。
风力涡轮机升降装置具有一个或更多个风力涡轮机悬挂元件,例如缆绳,并且风力涡轮机升降装置适于支承组装好的风力涡轮机,并且以可控制的方式升高和降低组装好的风力涡轮机,组装好的风力涡轮机包括与机舱结合的塔架和装配的叶片。
顶部区段由轴承可转动地支承,并且能够利用风力涡轮机升降装置相对于底座区段围绕竖直轴线转动,并且升降装置因此能够在组装台与安装侧之间传送至少上塔架部件。
第一推车引导件被安装到安装起重机的顶部区段。第一风力涡轮机支承推车沿着第一推车引导件竖直地可移动并且支承风力涡轮机接合装置。
因此,本发明允许安装过程的紧凑配置,并且因此允许根据本发明的方法在紧凑船舶上实施。据认为,迄今为止,仅在非常大的船舶的情况下才会提议在船舶上组装风力涡轮机。通常,这些类型的船舶的尺寸使得它们不能被用于导航风电场位置,或者甚至不能被有效地用于位置之间的传送。根据本发明的安装起重机允许使用船舶来组装风力涡轮机并且将组装好的风力涡轮机安装在基座上。此外,当与紧凑型船舶例如半潜式船舶组合使用时,该船舶还可以用于将组装好的风力涡轮机安装在漂浮基座上。
在实施方案中,主动水平运动装置安装在推车和风力涡轮机接合装置之间,主动水平运动装置适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上,可能在两个非平行的水平方向上,例如在正交的水平方向上的海况引起的水平位移。
在实施方案中,安装起重机,例如安装起重机的第一升降装置,设置有升沉补偿装置,该升沉补偿装置适于补偿由安装起重机支承的风力涡轮机塔架相对于基座(例如,漂浮基座)的塔架安装结构的海况引起的升沉运动。
升沉补偿装置在被动式实施方案和主动式实施方案或其混合的实施方案中在本领域中是公知的。例如,升降装置可以包括一个或更多个绞盘和一个或更多个升降缆绳,通过(电动)绞盘的适当操作和/或通过承载一个或更多个缆绳滑轮(升降缆绳在缆绳滑轮上通过)的一个或更多个升沉补偿缸来形成升沉补偿。
在实施方案中,安装起重机的底座区段设置有第二推车引导件和第二风力涡轮机支承推车,该第二风力涡轮机支承推车在安装起重机的安装侧上沿着所述第二推车引导件竖直可移动。
在另一实施方案中,第二推车支承风力涡轮机接合装置。优选地,主动水平运动装置安装在推车与风力涡轮机接合装置之间,主动水平运动装置适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上,可能在两个非平行的水平方向,例如正交的水平方向上的海况引起的水平位移。
第一推车以及任选的第二推车可以布置在用于支承风力涡轮机(例如,风力涡轮机的塔架或上塔架部件)的活动位置以及用于例如在至少一个风力涡轮机组装台处沿着由风力涡轮机安装起重机支承的风力涡轮机的塔架或上塔架部件移动的非活动位置。
在实施方案中,升降装置包括两个间隔开的悬臂,悬臂支承一个或更多个悬挂元件。一个或更多个悬挂元件连接到第一推车或连接到风力涡轮机接合装置。
在另一实施方案中,两个悬臂可以布置在活动位置和非活动位置,在活动位置,两个悬臂用于支承第一推车和第一风力涡轮机接合装置,在非活动位置,两个悬臂用于在至少一个风力涡轮机组装台沿着部分或完全组装好的风力涡轮机的机舱或叶片移动。
在实施方案中,风力涡轮机安装起重机配置为使得当组装好的风力涡轮机由安装起重机支承时,悬臂在风力涡轮机的机舱上方延伸,并且当在前视图中看时,被支承的风力涡轮机的机舱位于悬臂之间。
在另一实施方案中,风力涡轮机安装起重机配置为使得当组装好的风力涡轮机由安装起重机支承时,悬臂在风力涡轮机的机舱上方延伸,并且当在前视图中看时,被支承的风力涡轮机的机舱位于悬臂之间。
在实施方案中,安装起重机是双侧安装起重机,在起重机的第一侧上具有作为第一升降装置的风力涡轮机升降装置,并且在安装起重机的相对的第二侧上具有第二升降装置,以使得起重机能够在安装起重机的两侧上同时执行升降动作。
在实施方案中,安装起重机设置有一个或更多个基座桩柱支承件,用于将基座桩柱支承在邻近安装起重机的直立位置。一个或更多个基座桩柱支承件可以在主动位置和被动位置之间移动,在主动位置,至少一个基座桩柱支承件沿远离安装起重机的方向延伸,在被动位置,至少一个基座桩柱支承件缩回到风力涡轮机安装起重机中或抵靠风力涡轮机安装起重机折叠。
本发明还提供了一种用于在船舶(优选地处于漂浮状态)上组装风力涡轮机的方法。优选地,船舶还用于安装组装好的风力涡轮机,优选地在海上风电场现场。应当理解,这允许避免从岸基(例如,码头周围)位置到风电场的长距离运输(例如,通过拖曳完整的风力涡轮机)。这种运输花费相当大的力气,浪费时间,并且可能受天气情况影响。
本发明提供了一种根据权利要求16的用于组装和安装海上风力涡轮机的方法。
该方法允许在海上组装风力涡轮机,特别是在必须安装风力涡轮机的位置处组装风力涡轮机。因此,不需要运输完全组装好的风力涡轮机,运输完全组装好的风力涡轮机是缓慢的过程,并且由于组装好的风力涡轮机的尺寸,运输完全组装好的风力涡轮机是困难的。运输拆卸的风力涡轮机便于在单个船舶上运输多个风力涡轮机。
因此,本发明允许在风电场位置处将组装好的风力涡轮机安装在已经锚定的漂浮基座上。因此,可以在不支承组装好的风力涡轮机的情况下运输和锚定漂浮基座。这明显有助于运输和锚定过程。此外,本发明允许在风电场位置处或风电场位置附近组装风力涡轮机。
此外,该方法允许安装过程的紧凑配置,并且因此允许该方法在紧凑船舶上实施。据认为,迄今为止,仅在非常大的船舶的情况下才会提议在船舶上组装风力涡轮机。通常,这些类型的船舶的尺寸使得它们不能被用于导航风电场位置,或者甚至不能被有效地用于位置之间的传送。根据本发明的方法允许使用船舶来组装风力涡轮机并且将组装好的风力涡轮机安装在基座上。此外,当与紧凑型船舶例如半潜式船舶组合使用时,该船舶还可以用于将组装好的风力涡轮机安装在漂浮基座上。
因此,本发明提供了一种用于组装以及用于安装风力涡轮机的替选方法。
在根据本发明的用于在风力涡轮机组装船舶(例如,半潜式起重机船舶)上组装风力涡轮机的方法中,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶将组装好的风力涡轮机安装在基座(例如,海底安装基座或漂浮基座)上,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、下塔架部件、上塔架部件、转子组件和叶片,所述转子组件例如是具有叶毂的机舱;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和邻近机舱的紧固位置之间传送叶片;
-至少一个风力涡轮机组装台;
-安装起重机,其安装在漂浮船体上,例如安装在漂浮船体的甲板上,其中安装起重机具有面向至少一个风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧,
其中,方法包括:
-将一个或更多个风力涡轮机部件从风力涡轮机部件存储甲板移动到至少一个风力涡轮机组装台;以及
-使用安装起重机以:
-执行一个或更多个组装步骤,例如通过将风力涡轮机塔架倒置或通过将机舱提升到塔架的顶部或上塔架部件上;
-在组装侧支承组装好的风力涡轮机,并且在安装起重机的安装侧将组装好的风力涡轮机从组装台布置到安装位置,安装位置位于邻近船舶的风力涡轮机基座上方;
-将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
在实施方案中,该方法还包括优选地使用风力涡轮机安装起重机提升机舱并将机舱升降到塔架或上塔架部件上,并且将机舱安装在塔架或上塔架部件上。
在实施方案中,方法还包括如下风力涡轮机组装步骤:在将机舱安装在塔架或上塔架部件上之前或之后,优选地使用风力涡轮机安装起重机将塔架的区段或上塔架部件降低到塔架容纳井中,塔架容纳井沉入到船体中或沉入穿过船体,并且配置为在其中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分,使得机舱和存储甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片长度的五分之四。
在实施方案中,该方法还包括将塔架或上塔架部件布置在直立安装位置的风力涡轮机组装步骤,其中机舱安装在塔架或上塔架部件上,其中机舱,特别是机舱的叶毂,处于用于将叶片(优选地在水平位置)安装到机舱的安装位置。
在另一实施方案中,机舱的叶毂被定位,更特别地,绕水平枢转轴线转动就位,以将在水平位置支承的叶片安装到机舱,优选地,叶片在水平位置由叶片处理设备支承。
在另一实施方案中,机舱被定位,更特别地绕竖直枢转轴线转动就位,以将在甲板上方在竖直位置支承的叶片安装到机舱,而已经安装到机舱的叶片主要竖直地被支承在海面上方,即,当在俯视图中看时主要被支承在船舶的轮廓外部。
在实施方案中,该方法还包括将叶片安装到机舱的叶片安装过程,其优选地使用叶片处理设备,叶片安装过程包括以下一个或更多个步骤,优选地包括以下所有步骤;
-将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-将第二叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置;以及
-将第三叶片提升到邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装到机舱。
在另一实施方案中,塔架或支承机舱的上部塔架部件被容纳在船舶甲板中的塔架容纳井中,使得机舱与甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片长度的五分之四。
在另一替选的实施方案中,机舱安装在固定到船舶甲板的机舱支承件上,使得机舱由机舱支承件支承在甲板上方的一定距离处,该距离优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片长度的五分之四。
在实施方案中,该方法还包括在塔架由下塔架部件和上塔架部件组成的情况下,优选地在将机舱安装在上塔架部件上之后,使用安装起重机将上塔架部件布置在下塔架部件上的风力涡轮机组装步骤。
在实施方案中,该方法还包括使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架或上塔架部件从水平存储位置竖立到直立安装位置。
在实施方案中,为了竖立,塔架定位成其顶端位于第一组装台处,并且其降低的端部位于搬运车上。在第一组装台处,起重机的底座区段处的推车轨道上的推车朝向船舶的甲板降低,使得推车能够与塔架的顶端可铰接地联接。随后,将推车提升离开甲板并提升到起重机的顶部区段上的推车轨道上。因此,塔架的顶端被提升,而塔架的底端与搬运车一起朝向起重机的底座区段移动。因此,塔架被竖立,即从水平位置枢转到竖直位置。可以认为,由于塔架的顶端和塔架的底端两者在竖立过程期间沿着轨道被引导,因此塔架的移动被完全控制。这与例如使用传统起重机来竖立塔架形成对比,其中,升降缆绳允许塔架在竖立过程期间摆动。
优选地,起重机设置有第二推车,或者设置有安装在起重机的顶部区段上的支架,用于在塔架处于直立位置时接收塔架。因此,当被竖立时,塔架被保持在顶端处,并且被保持在顶端下方的位置处。当塔架的下端从吊架释放时,例如通过将其提升出吊架,塔架被保持在两点处并且可以防止摆动。当起重机的顶部区段转动时,例如将负载从第一组装台移动到第二组装台时,这是特别有益的。
可以认为安装起重机还可以配置为用于竖立基座桩柱。在另一实施方案中,甲板可以延伸以支承轨道,所述轨道支承用于在竖立过程期间引导基座桩柱的底端的搬运车。
在实施方案中,至少一个风力涡轮机组装台是位于安装起重机的第一侧上的第一风力涡轮机组装台,第一侧优选地与安装起重机的安装侧相对,并且船舶还包括位于安装起重机的第二侧上的第二风力涡轮机组装台,并且其中
-第一组装台用于竖立塔架或塔架的顶部区段和/或用于优选地使用安装起重机将机舱安装在塔架或塔架的顶部区段上;以及
-第二组装台用于优选地利用安装起重机完成风力涡轮机的组装,例如如果塔架由下塔架部件和上塔架部件组成则利用安装起重机将上塔架部件布置于下塔架部件上,和/或用于将叶片安装到机舱上;并且其中
-安装起重机用于将塔架或塔架的顶部区段从第一组装台布置到第二组装台,优选地机舱安装在塔架或塔架的顶部区段的顶部上,安装起重机用于将组装好的风力涡轮机从第二组装台布置到安装起重机的安装侧,并且用于将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
在另一替选实施方案中,至少一个风力涡轮机组装台是位于安装起重机的第一侧上的第一风力涡轮机组装台,第一侧优选地与安装起重机的安装侧相对,船舶还包括位于安装起重机的第二侧上的第二风力涡轮机组装台,船舶还包括位于安装起重机的第三侧上的第三风力涡轮机组装台,第三侧优选地与安装起重机的第二侧相对,并且其中
-第一组装台用于提升机舱和/或用于提升安装在塔架的顶部区段上的机舱;
-第二组装台用于将叶片安装到机舱;以及
-第三组装台用于完成风力涡轮机的组装,例如如果塔架由下塔架部件和上塔架部件组成则将设置有机舱和叶片的上塔架部件布置在下塔架部件上,和/或用于将设置有叶片的机舱安装在塔架上;并且其中
-安装起重机用于将组装好的风力涡轮机从第三组装台布置到安装起重机的安装侧,并且用于将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
在实施方案中,风力涡轮机安装起重机配置为主动补偿组装好的风力涡轮机相对于风力涡轮机将被降低到的基座,特别是漂浮基座的海况引起的运动,例如水平位移,该方法包括
-优选地在风力涡轮机降低到漂浮基座上时,使用风力涡轮机安装起重机使风力涡轮机相对于船舶移动,以补偿船舶相对于漂浮基座的海况引起的运动,并且因此保持风力涡轮机与漂浮基座基本上对准。
在实施方案中,船舶设置有基座约束***,该方法包括:
-使漂浮基座与基座约束***接合;
-优选地在风力涡轮机降低到基座上时,减少漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,减少漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动,和/或监测漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,监测漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动。
本发明还提供了用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机的实施方案,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶安装组装好的风力涡轮机,
其中,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其中存储甲板优选地包括下塔架部件存储区域、上塔架部件存储区域、机舱存储区域和叶片存储区域;
-第一组装台、第二组装台和第三组装台;
-搬运起重机和安装起重机,其中,安装起重机具有安装侧,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座上方的安装位置,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,并且其中,优选地,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片;
其中方法包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板上,所述风力涡轮机部件例如是风力涡轮机上塔架部件、风力涡轮机下塔架部件、机舱和叶片,优选地存储在风力涡轮机部件存储区域的风力涡轮机部件存储甲板处;
-优选地使用搬运起重机将上塔架部件布置到第一组装台中,并且将上塔架部件支承在直立安装位置;
-在第一组装台中,优选地使用搬运起重机将机舱升降到所述上塔架部件上,并且安装机舱,
-优选地使用安装起重机将组合的上塔架部件和机舱从第一组装台布置到第二组装台,并且将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置,其中机舱处于用于将叶片安装到机舱上的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱转动至相继的安装位置;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱;以及
-优选地使用搬运起重机将下塔架部件布置到第三组装台中,并且将下塔架部件支承在直立安装位置;
-优选地使用安装起重机升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装到下塔架部件上,以提供组装好的风力涡轮机;以及
-使用安装起重机将风力涡轮机升降到安装起重机的第四侧的安装位置;并且将风力涡轮机降低到基座上。
本发明还提供一种用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机的方法,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶安装组装好的风力涡轮机,
其中,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、机舱和叶片;
-第一组装台、第二组装台和第三组装台;
-搬运起重机和安装起重机,其中,安装起重机具有安装侧,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座上方的安装位置,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,并且其中,优选地,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片;
其中方法包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板上,所述风力涡轮机部件优选地是所有风力涡轮机部件;
-优选地使用风力涡轮机安装起重机将塔架布置到第一组装台中,并且将上塔架支承在直立安装位置;任选地在此之前:优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架从水平存储位置竖立到直立安装位置;
-在第一组装台中,优选地使用风力涡轮机安装起重机,提升机舱并将机舱升降到塔架上,并且将机舱安装在塔架上;
-使用安装起重机将组合的塔架和机舱从第一组装台布置到第二组装台,将塔架的底座区段降低到甲板凹部中,并且将塔架部件支承在直立安装位置,并且其中机舱,特别是机舱的叶毂,处于用于将叶片安装到机舱的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,以提供组装好的风力涡轮机,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱转动至相继的安装位置;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱;以及
-使用安装起重机将组装好的风力涡轮机从第二组装台布置到安装起重机的第四侧的安装位置中;并且将风力涡轮机降低到基座上。
本发明还提供了一种用于组装风力涡轮机并且用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的方法,基座例如为安装在海床上的基座或漂浮的基座,其中使用了半潜式起重机船舶,其中船舶包括:
-漂浮船体,其具有:
-甲板箱结构;
-两个平行的浮筒,
-从两个浮筒的每个向上延伸的一排支承立柱,支承立柱在其上支承甲板箱结构;
其中甲板箱结构具有甲板和箱底,
-安装起重机,其安装在甲板箱结构上并且配置为将组装好的风力涡轮机安装在基座上,所述安装起重机例如是盆座式起重机,例如是安装在位于一排立柱的端部处的支承立柱上方的起重机,
其中,在组装台,船舶的船体设置有沉入到船体中或沉入穿过船体的塔架容纳井,塔架容纳井优选地为延伸到船体的支承立柱中或穿过支承立柱的井,井配置为在其中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分,
其中,待安装的组装好的风力涡轮机包括风力涡轮机塔架的至少一部分和安装在塔架上的转子组件,例如具有叶毂的机舱,该转子组件任选地设置有一个或更多个(例如,所有)转子叶片,
在该方法中,在风力涡轮机的组装步骤期间,例如在将转子组件安装在塔架上期间和/或在将一个或更多个(例如,所有)转子叶片组装到转子组件期间,塔架的至少一部分布置在塔架容纳井中。
本发明还提供一种使用塔架联接件组装风力涡轮机的方法,塔架联接件安装到机舱以使得能够利用安装起重机操纵机舱。塔架联接件是短的管状部段,其一端可以固定到机舱,而相对端可以固定到塔架的顶部。在这种方法中,在组装过程期间,优选地在机舱已经设置有叶片之后,机舱通过塔架联接件安装在塔架的顶部上。
塔架联接件比上塔架部件短得多。为机舱提供塔架联接件使得能够实现与包括上塔架部件和下塔架部件的风力涡轮机组装过程类似的风力涡轮机组装过程。在这种方法中,通过将与叶片和塔架联接件组合的机舱安装在全长式塔架的顶端上,而不是将与叶片和上塔架部件组合的机舱安装在下塔架部件的顶部上,来完成组装过程。
本发明还提供一种使用塔架组装风力涡轮机的方法。在这种实施方案中,在组装过程期间,优选地在为机舱提供叶片之前,将机舱安装在完整塔架的顶部上。
在用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机以及用于使用风力涡轮机组装船舶将组装好的风力涡轮机安装在基座上的方法中,所述风力涡轮机组装船舶例如是半潜式起重机船舶,所述基座例如是海底安装基座或漂浮基座,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、转子组件和叶片,所述转子组件例如是具有叶毂的机舱;
-叶片处理设备,其用于在风力涡轮机存储甲板上的水平供应位置与邻近机舱的紧固位置之间传送叶片;
-第一风力涡轮机组装台、第二风力涡轮机组装台、以及优选地第三风力涡轮机组装台;
-安装起重机,其安装在漂浮船体上,例如安装在漂浮船体的甲板上,其中安装起重机具有面向至少一个风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧,
其中,第一风力涡轮机组装台位于安装起重机的第一侧上,第一侧与安装起重机的安装侧相对,
其中,第二风力涡轮机组装台位于安装起重机的第二侧上,以及
其中优选地,第三风力涡轮机组装台位于安装起重机的第三侧上,第三侧与安装起重机的第二侧相对,
其中方法包括:
-将一个或更多个风力涡轮机部件从风力涡轮机部件存储甲板移动到一个或更多个风力涡轮机组装台,例如,将塔架以顶端水平定向定位在第一风力涡轮机组装台处以使得能够使用风力涡轮机安装起重机竖立塔架,和/或将机舱移动到第三风力涡轮机组装台以使得风力涡轮机安装起重机能够在第一风力涡轮机组装台处将机舱提升并将机舱安装在塔架的顶部上;
-在第一风力涡轮机组装台处,使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架从水平存储位置竖立到直立安装位置;
-优选地在第三风力涡轮机组装台处,优选地使用风力涡轮机安装起重机来拾取机舱;
-在第一风力涡轮机组装台处,使用风力涡轮机安装起重机将机舱安装在竖立的塔架的顶部上;
-使用安装起重机将塔架和安装在塔架的顶部上的机舱从第一风力涡轮机组装台布置到第二风力涡轮机组装台;
-在第二组装台处,通过将叶片安装到机舱来完成风力涡轮机的组装;优选地,使用叶片安装过程,以使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,叶片安装过程包括以下步骤;
-将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-将第二叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置;以及
-将第三叶片提升到邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装到机舱。
-使用安装起重机在第二风力涡轮机组装台处支承组装好的风力涡轮机,并且在安装起重机的安装侧将来自第二风力涡轮机组装台的组装好的风力涡轮机布置到安装位置,安装位置在邻近船舶的风力涡轮机基座上方;
-使用安装起重机将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
在根据本发明的方法的实施方案中,风力涡轮机安装起重机配置为主动补偿组装好的风力涡轮机相对于风力涡轮机将被降低到的基座、特别是漂浮基座的海况引起的运动,例如水平位移。例如,风力涡轮机安装起重机可以设置有一个或更多个推车,一个或更多个推车支承和/或接合风力涡轮机并且可以沿水平方向移动以使风力涡轮机相对于漂浮船舶移动,从而在漂浮基座降低时保持风力涡轮机与漂浮基座的移动对准。
在根据本发明的用于将风力涡轮机安装在漂浮基座上的方法的另一实施方案中,该方法包括,在将组装好的风力涡轮机降低到漂浮基座上之前,使漂浮基座与基座约束***接合,其中,基座约束***配置为减少漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,减少漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动,和/或监测漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,监测漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动。
本发明还提供一种用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机的方法,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶安装组装好的风力涡轮机,
其中,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其中存储甲板优选地包括下塔架部件存储区域、上塔架部件存储区域、机舱存储区域和叶片存储区域;
-第一组装台、第二组装台和第三组装台;
-搬运起重机和安装起重机,其中,安装起重机具有安装侧,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座上方的安装位置,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,并且其中,优选地,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片;
该方法包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板上,所述风力涡轮机部件例如是风力涡轮机上塔架部件、风力涡轮机下塔架部件、机舱和叶片,优选地存储在风力涡轮机部件存储区域的风力涡轮机部件存储甲板处;
-优选地使用搬运起重机将上塔架部件布置到第一组装台中,并且将上塔架部件支承在直立安装位置;
-在第一组装台中,优选地使用搬运起重机将机舱升降到所述上塔架部件上,并且安装机舱,
-优选地使用安装起重机将组合的上塔架部件和机舱从第一组装台布置到第二组装台,并且将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置,其中机舱处于用于将叶片安装到机舱上的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱转动至相继的安装位置;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱;以及
-优选地使用搬运起重机将下塔架部件布置到第三组装台中,并且将下塔架部件支承在直立安装位置;
-优选地使用安装起重机升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装到下塔架部件上,以提供组装好的风力涡轮机;以及
-使用安装起重机将风力涡轮机升降到安装起重机的第四侧的安装位置;并且将风力涡轮机降低到基座上。
在根据本发明的替选方法中,仅提供两个组装台,并且组合的上塔架部件、机舱和叶片由安装起重机从第二组装台升降到安装起重机的第四侧,并且降低并安装到已经安装在基座上或作为基座的一部分的下塔架区段上。
在这种实施方案中,第三组装台可以用作存储台,以在由安装起重机将组合的上塔架部件、机舱和叶片从该存储台升降到安装起重机的第四侧之前存储该组合的上塔架部件、机舱和叶片,以便将该组合的上塔架部件、机舱和叶片降低并安装到已经安装在基座上或作为基座的一部分的下塔架区段上。
本发明还提供了一种根据权利要求7的用于组装和安装海上风力涡轮机的船舶。
根据本发明,一种用于组装风力涡轮机并且用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的船舶,所述船舶例如是半潜式起重机船舶,所述基座例如是海底安装基座或漂浮基座,所述船舶包括漂浮船体、风力涡轮机部件存储甲板、至少一个风力涡轮机组装台以及风力涡轮机安装起重机。
用于存储风力涡轮机的部件(例如,塔架、转子组件和叶片)的风力涡轮机部件存储甲板优选地包括专用存储区域,例如塔架存储区域、机舱存储区域和/或叶片存储区域。
安装起重机配置为执行一个或更多个风力涡轮机组装步骤(例如,将风力涡轮机塔架竖立),并且具有面向至少一个风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧。
安装起重机设置有具有一个或更多个风力涡轮机悬挂元件的风力涡轮机升降装置。风力涡轮机升降装置适于支承组装好的风力涡轮机,并且以可控制的方式升高和降低组装好的风力涡轮机,组装好的风力涡轮机包括与机舱结合的塔架和装配的叶片。
安装起重机具有底座区段和顶部区段。顶部区段由轴承可转动地支承,并且可以利用风力涡轮机升降装置相对于底座区段围绕竖直轴线转动。因此,升降装置能够在组装台和安装侧之间传送至少上塔架部件。
安装起重机配置为用于在安装起重机的安装侧将来自至少一个风力涡轮机组装台的组装好的风力涡轮机布置到邻近船舶的风力涡轮机基座上方的安装位置中,在用于将安装侧的组装好的风力涡轮机支承在基座上方的安装位置中,并且用于将风力涡轮机降低到基座上。
因此,本发明允许在海上组装风力涡轮机,特别是在必须安装风力涡轮机的位置,即在风电场位置或风电场位置附近。因此,不需要运输完全组装好的风力涡轮机,运输完全组装好的风力涡轮机是缓慢的过程,并且由于组装好的风力涡轮机的尺寸,运输完全组装好的风力涡轮机是困难的。运输拆卸的风力涡轮机便于在单个船舶上运输多个风力涡轮机。
本发明还允许在风电场位置处将组装好的风力涡轮机安装在基座上,例如已经锚定的漂浮基座。因此,可在不支承组装好的风力涡轮机的情况下运输和锚定漂浮基座。这明显有助于运输和锚定过程。
应当理解,这允许避免从岸基(例如,码头周围)位置到风电场的长距离运输(例如,通过拖曳完整的风力涡轮机)。这种运输花费相当大的力气,浪费时间,并且可能受天气情况影响。
在实施方案中,至少一个风力涡轮机组装台是第一风力涡轮机组装台,并且船舶还包括第二风力涡轮机组装台,并且优选地包括第三风力涡轮机组装台。第一组装台配置为用于将塔架支承在直立安装位置。第二组装台配置为用于在机舱处于用于将叶片安装到机舱的安装位置的情况下将塔架支承在直立安装位置。优选地,第三组装台配置为用于呈现机舱,该机舱将由风力涡轮机安装起重机提升。
第一风力涡轮机组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,并且优选地第三组装台位于安装起重机的第三侧上。安装侧在起重机的第四侧上。
在实施方案中,第二和第三风力涡轮机组装台位于安装起重机的两侧上,并且第一组装台位于风力涡轮机安装起重机的第一竖直侧的对面,第一竖直侧即起重机的安装侧,即用于使用安装起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上的一侧。
在实施方案中,第一组装台配置为用于将上塔架部件支承在直立安装位置,第二组装台配置为用于在机舱处于用于将叶片安装至机舱的安装位置的情况下将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置,并且第三组装台配置为用于将下塔架部件支承在直立安装位置,以使得能够优选地使用安装起重机来升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装至下塔架部件上以提供组装好的风力涡轮机。
在实施方案中,船舶还包括叶片处理设备,该叶片处理设备优选地位于第二风力涡轮机组装台附近,例如位于安装起重机的基座,用于在水平供应位置与紧固位置之间传送叶片,紧固位置邻近塔架顶部或上塔架区段上的机舱,所述塔架顶部或上塔架区段优选地支承在第二组装台中。
在实施方案中,船舶包括基座约束***,优选地在风力涡轮机被降低到基座上时,该基座约束***配置为用于接合漂浮基座,并且配置为减少漂浮基座相对于船舶的移动,更具体地,减少漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动,和/或配置为监测漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,监测漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动。
在实施方案中,风力涡轮机安装起重机配置为主动补偿组装好的风力涡轮机相对于风力涡轮机将被降低到的基座,特别是漂浮基座的海况引起的运动,例如水平位移。
在实施方案中,船舶还包括塔架容纳井,该塔架容纳井优选地在至少一个风力涡轮机组装台或替选的风力涡轮机组装台处沉入到船体中或沉入穿过船体。塔架容纳井配置为优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架的至少一部分容纳在其中,使得机舱与存储甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片长度的五分之四,以便于将叶片安装到机舱。
在实施方案中,船舶包括机舱支承件,机舱支承件固定到船舶的甲板,使得机舱能够由机舱支承件支承在甲板上方的一定距离处,距离优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片的长度的五分之四,以使得能够优选地通过使用叶片处理设备将叶片安装到机舱。
在实施方案中,船舶还设置有搬运起重机。
在实施方案中,存储甲板包括专用存储区域,例如塔架存储区域、下塔架部件存储区域、上塔架部件存储区域、机舱存储区域和/或叶片存储区域。
本发明还提供一种用于组装风力涡轮机并且用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的船舶,所述船舶例如是半潜式起重机船舶,所述基座例如是海底安装基座或漂浮基座,船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、下塔架部件、上塔架部件、转子组件和叶片,所述转子组件例如是具有叶毂的机舱;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和邻近机舱的紧固位置之间传送叶片;
-优选地,搬运起重机;
-至少一个风力涡轮机组装台;
-安装起重机,其安装在漂浮船体上,例如安装在漂浮船体的甲板上,其中安装起重机具有面向至少一个风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧,
其中,风力涡轮机安装起重机配置为执行一个或更多个风力涡轮机组装步骤,例如,将风力涡轮机塔架竖立,将上塔架部件提升到下塔架部件的顶部上,将机舱提升到塔架的顶部或上塔架部件,以及用于将组装好的风力涡轮机从至少一个风力涡轮机组装台布置到安装起重机的安装侧的船舶附近的风力涡轮机基座上方的安装位置,并且将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
本发明提供了一种用于在海上组装风力涡轮机的船舶,特别是在风力涡轮机必须被安装的位置处。因此,不需要运输完全组装好的风力涡轮机,运输完全组装好的风力涡轮机是缓慢的过程,并且由于组装好的风力涡轮机的尺寸,运输完全组装好的风力涡轮机是困难的。运输拆卸的风力涡轮机便于在单个船舶上运输多个风力涡轮机。
船舶的构造,特别是具有位于安装起重机周围的多个组装台的船舶的构造,能够实现紧凑的船舶和有效的安装过程。据认为,迄今为止,仅在非常大的船舶的情况下才会提议在船舶上组装风力涡轮机。通常,这些类型的船舶的尺寸使得它们不能被用于导航风电场位置,或者甚至不能被有效地用于位置之间的传送。本发明提供了一种既用于组装风力涡轮机又用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的船舶。此外,当与紧凑型船舶例如半潜式船舶组合使用时,该船舶还可以用于将组装好的风力涡轮机安装在漂浮基座上。
因此,本发明确实提供了一种用于组装以及用于安装风力涡轮机的改进的船舶。
本发明还提供了一种用于组装和安装海上风力涡轮机的船舶,包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其中存储甲板优选地包括下塔架部件存储区域、上塔架部件存储区域、机舱存储区域和叶片存储区域;
-第一组装台、第二组装台和第三组装台;
-搬运起重机;以及
-安装起重机,
其中,安装起重机具有安装侧,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座上方的安装位置,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,并且其中,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上;以及
其中,安装起重机设置有风力涡轮机升降装置,风力涡轮机升降装置具有一个或更多个风力涡轮机悬挂元件,所述风力涡轮机升降装置适于在至少风力涡轮机的上塔架部件处于竖直定向时支承至少风力涡轮机的上塔架部件并且以可控制的方式升高和降低至少风力涡轮机的上塔架部件;优选地,机舱和叶片装配在上塔架部件上;以及
其中,安装起重机具有底座区段和顶部区段,其中,顶部区段由轴承可转动地支承,并且能够利用升降装置相对于底座区段绕竖直轴线转动,并且升降装置因此能够在安装台和安装位置之间传送至少上塔架部件。
在实施方案中,第一安装位置配置为用于将上塔架部件支承在直立安装位置,并且优选地,搬运起重机配置为用于将机舱升降在上塔架区段上;
其中,第二安装位置配置为在机舱处于用于将叶片安装到机舱的安装位置的情况下将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置;
其中,第三安装位置配置为用于将下塔架部件支承在直立安装位置,以使得能够升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,优选地使用安装起重机来升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装到下塔架部件上,以提供组装好的风力涡轮机。
在实施方案中,第二和第三组装台位于安装起重机的两侧上,并且第一组装台位于起重机的第一竖直侧对面,第一竖直侧即用于使用安装起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上的一侧。
在实施方案中,船舶还包括叶片处理设备,叶片处理设备位于第二安装位置附近,用于在水平供应位置与紧固位置之间传送叶片,紧固位置在支承在第二安装位置中的上塔架区段的顶部上邻近机舱。
在实施方案中,升降装置包括安装到安装起重机的顶部区段的第一推车引导件,以及沿着所述第一推车引导件竖直可移动的第一风力涡轮机安装推车,
其中,第一推车支承风力涡轮机接合装置,并且其中,优选地,主动水平运动装置安装在推车与风力涡轮机接合装置之间,主动水平运动装置适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上、可能在两个非平行的水平方向上,例如在正交的水平方向上的海况引起的水平位移,
其中,第一推车和风力涡轮机接合装置由一个或更多个悬挂元件支承,悬挂元件连接到第一推车或风力涡轮机接合装置。
在另一实施方案中,安装起重机的底座区段设置有第二推车引导件和第二风力涡轮机安装推车,该第二风力涡轮机安装推车在安装起重机的第一竖直侧上沿着所述第二推车引导件竖直可移动,
其中第二推车支承风力涡轮机接合装置,以及
其中优选地,主动水平运动装置安装在推车与风力涡轮机接合装置之间,主动水平运动装置适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上,可能在两个非平行的水平方向上,例如在正交的水平方向上的海况引起的水平位移。
在另一实施方案中,第一和任选的第二推车可以布置在用于支承上塔架部件的活动位置和用于沿支承在组装台中的上塔架部件移动的非活动位置。
在实施方案中,升降装置包括两个间隔开的悬臂,悬臂优选地支承一个或更多个悬挂元件,一个或更多个悬挂元件连接到第一推车或风力涡轮机接合装置。
在另一实施方案中,两个悬臂可以布置在活动位置和非活动位置,在活动位置,两个悬臂用于将第一推车和第一风力涡轮机接合装置支承在活动位置,在非活动位置,两个悬臂用于在组装台中沿着部分或完全组装好的风力涡轮机的机舱或叶片移动。
在另一实施方案中,安装起重机配置为使得当组装好的安装起重机由安装起重机支承时,悬臂在风力涡轮机的机舱上方延伸,并且当在前视图中看时,风力涡轮机的机舱位于悬臂之间。
本发明还提供了一种替选的风力涡轮机组装船舶,该船舶仅包括两个组装台。在这种实施方案中,船舶配置为将组合的上塔架部件、机舱和叶片从第二组装台升降到安装起重机的第四侧,并且将它们降低到已经安装在基座上或作为基座的一部分的下塔架区段上,并且将它们安装到该下塔架区段。
在这种实施方案中,第三组装台可以用作存储台,以在由安装起重机将组合的上塔架部件、机舱和叶片从该存储台升降到安装起重机的第四侧之前存储组合的上塔架部件、机舱和叶片,以便将组合的上塔架部件、机舱和叶片降低并安装到下塔架区段上,该下塔架区段已经安装在基座或作为基座的一部分上。
本发明还提供一种风力涡轮机组装船舶,包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、机舱和叶片;
-优选地,搬运起重机,其用于升降存储在风力涡轮机部件存储甲板上的风力涡轮机部件;
-安装起重机,其中,安装起重机具有第一侧、第二侧、位于第二侧对面的第三侧和位于第一侧对面的第四侧,第四侧是安装侧,并且其中,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在安装侧支承在基座上方的安装位置中,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,
-第一组装台或机舱安装台以及第二组装台或叶片安装台,第一组装台或机舱安装台用于将机舱安装在风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架区段上,第二组装台或叶片安装台用于将风力涡轮机叶片安装到安装在风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架区段上的机舱上,其中,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,安装侧位于安装起重机的第四侧上,
其中,安装起重机具有升降装置,升降装置包括具有相关联的升降缆绳的至少一个升降绞盘、由升降缆绳支承以支承风力涡轮机的塔架或塔架区段的至少一个推车,例如风力涡轮机支承推车,以及用于沿着安装起重机在竖直方向上引导推车的推车引导件,并且其中,推车配置为在塔架或塔架区段的底端和顶端之间接合风力涡轮机的塔架或塔架区段,以在横向方向上支承塔架或塔架区段,
其中,安装起重机具有底座区段和顶部区段,其中,顶部区段由轴承可转动地支承,轴承由底座区段支承,并且顶部区段因此能够利用升降装置相对于底座区段绕竖直轴线转动,以及
其中,推车引导件包括安装到安装起重机的顶部区段的第一推车引导件或顶部推车引导件,以及在第一组装侧、第二组装侧或安装侧中的一个处安装至安装起重机的底座区段的至少一个第二推车引导件或底部推车引导件,优选地,具有在第一组装侧、第二组装侧和安装侧的每个处安装至安装起重机的底座区段的第二推车引导件,并且升降装置的推车因此能够在至少一个组装台处(优选地在每个组装台处)和在安装侧沿着安装起重机的顶部区段和底座区段移动。
在根据本发明的船舶的实施方案中,根据本发明的船舶包括单个主甲板,并且单个主甲板是存储甲板,并且安装起重机相对于主甲板向上延伸。
在实施方案中,在起重机的安装侧,主甲板在安装起重机的两侧上延伸。因此,当安装起重机将组装好的风力涡轮机支承在基座上方时,基座在三个侧面上被船舶部分地包围。
另外或替选地,船舶包括双体船状船体,其具有沿着船舶的两侧延伸的两个主浮子,并且在起重机的安装侧,船体在安装起重机的两侧延伸,更具体地,船体的主浮子在安装起重机的两侧延伸。因此,当安装起重机将组装好的风力涡轮机支承在基座上方时,基座在三个侧面上被船舶的船体部分地包围。因此,在将组装好的风力涡轮机分别安装到基座上和从基座上拆卸组装好的风力涡轮机期间,船体在起重机的安装侧提供最佳稳定性。
在实施方案中,主甲板设置有竖立轨道。为了能够例如竖立风力涡轮机塔架或基座桩柱,主甲板设置有用于支承竖立搬运车的轨道。在竖立过程中,竖立搬运车支承桩柱或塔架的底端,而桩柱或塔架的顶端由安装起重机提升。因此,桩柱或塔架的底端沿着甲板在轨道上朝向安装起重机被引导。
在另一实施方案中,竖立轨道位于安装起重机的与安装侧相对的一侧。因此,当船舶处于用于将风力涡轮机安装在基座上的安装位置时,安装起重机位于竖立轨道和基座之间。
在实施方案中,竖立轨道和安装起重机设立在船舶的中心线上,并且竖立轨道在船舶的纵向方向上延伸。例如,当船舶是具有两个主浮子的半潜式船舶时,即,类似于双体船类型的船体,安装起重机和竖立轨道安装在甲板上,位于两个主浮子之间,并且竖立轨道平行于主浮子延伸。
因此,将竖立轨道和安装起重机设置在船舶的中心轴线上使得在竖立过程期间重心没有大的偏移,并且船舶的侧倾最小。
在根据本发明的船舶的实施方案中,船舶设置有压载***,该压载***配置为补偿由于安装起重机移动负载(例如,组装好的风力涡轮机或基座桩柱)时引起的重量的偏移。例如,可以提供压载***以在起重机将组装好的风力涡轮机从远离船舶的中心线定位的第二组装台移动到基座上方的安装位置时减少船舶的横摇,在安装位置,组装好的风力涡轮机被支承在船舶的中心线上。在又一实施方案中,压载基座***可以设置成当组装好的风力涡轮机降低到基座上时减小船舶的纵摇,并且风力涡轮机的重量从起重机转移到漂浮基座。
在实施方案中,船舶具有用于容纳压载物(例如,压载液,例如压载水)的压载舱。在实施方案中,提供了一种压载控制***,其配置为用于在压载舱之间移动压载液。此外,船舶可以包括压载***,压载***包括轨道安装的重物,重物通过压载控制***沿轨道移动以补偿由于安装起重机在组装台和/或基座之间移动负载而引起的负载变化。
在实施方案中,船舶包括塔架容纳井,该塔架容纳井优选地在至少一个风力涡轮机组装台或替选的风力涡轮机组装台处沉入到船体中或沉入穿过船体。塔架容纳井配置为优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架的至少一部分容纳在其中,使得机舱与主甲板或存储甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片长度的五分之四,以便于将叶片安装到机舱。
在实施方案中,安装起重机包括竖直起重机结构。竖直起重机结构包括安装起重机的底座区段和顶部区段,其中底座区段固定到船舶的船体,并且顶部区段相对于底座区段围绕竖直轴线可回转。在另一实施方案中,至少起重机结构的顶部区段是框架或桁架构造。
在实施方案中,起重机结构具有矩形截面,从而为起重机提供四个不同的侧面。在另一实施方案中,在起重机的一个或更多个侧面的用于使推车上下移动的竖直轨道安装在竖直起重机结构的角部处或角部附近。在实施方案中,安装起重机,更具体地,安装起重机的顶部区段,具有矩形截面,并且起重机在船舶上设置有三个组装台,并且起重机可以定位成使得起重机顶部区段的三个侧面各自面向组装台。
在替选的实施方案中,竖直起重机结构,具体地,顶部区段,可以包括三角形截面、六边形截面或圆形截面。优选地,起重机包括设置有用于沿着竖直起重机结构上下移动推车的竖直轨道的至少两个侧面,至少两个侧面是安装起重机的两侧。
在安装起重机的实施方案中,顶部区段具有相比于底座区段的高度,例如具有底座区段的高度的两倍或三倍的高度。因此,在这种实施方案中,回转轴承例如位于安装起重机的总高度的三分之一处或四分之一处,该高度是从船舶的甲板测量的。优选地,安装起重机设置有用于沿着起重机结构上下移动推车的轨道,该轨道沿着起重机的底座区段和顶部区段延伸。
在所示的实施方案中,起重机的底座区段是封闭结构,从而容纳驾驶台和船员宿舍,而顶部区段是开口的桁架构造。
在实施方案中,安装起重机配置为支承细长负载,例如风力涡轮机塔架或基座桩柱,其紧邻起重机的顶部区段。在实施方案中,安装起重机的升降装置配置为在竖直方向上沿着竖直起重机结构移动被引导推车,被引导推车配置为接合塔架或基座桩柱。因此,安装起重机配置为支承紧邻竖直起重机结构的塔架或桩柱。
本发明还提供了一种用于组装和安装风力涡轮机的方法,该方法使用根据前述权利要求所述的船舶,其中,方法包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板上;
-优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架布置到第一组装台中,并且将塔架支承在直立安装位置,任选地在此之前:优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架从水平存储位置竖立到直立安装位置;
-在第一组装台中,优选地使用风力涡轮机安装起重机提升机舱并将机舱升降到塔架上,并且将机舱安装在塔架上;
-使用安装起重机将组合的塔架和机舱从第一组装台布置到第二组装台,并且将塔架支承在直立安装位置,优选地,机舱,特别是机舱的叶毂,处于用于将叶片安装到机舱的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,以提供组装好的风力涡轮机,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱,特别是机舱的叶毂转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱,特别是机舱416的叶毂转动至相继的安装位置;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱;
-将组装好的风力涡轮机从第二组装台布置到安装起重机的第四侧或安装侧的安装位置中;以及
-使用安装起重机将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
本发明还提供了一种船舶的用途,所述船舶是根据本发明的船舶,优选地用于执行根据本发明的方法,用于组装和安装风力涡轮机,优选地用于组装和安装多个风力涡轮机以提供风电场。
在本文中,术语风力涡轮机组装台用于指邻近风力涡轮机安装起重机并且在风力涡轮机安装起重机的可达范围内,以便优选地使用风力涡轮机安装起重机执行一个或更多个风力涡轮机组装步骤,例如提升机舱、竖立塔架、将叶片安装到机舱。作为替选的风力涡轮机安装位置,可以使用术语安装位置。因此,安装起重机可以设置有三个风力涡轮机安装位置,这三个位置位于船舶上的起重机的三个侧面处,以用于执行风力涡轮机组装步骤。
在海上建筑领域,半潜式起重机船舶被称为用于(重型)起重作业的重负荷机器。这些起重船舶现在也用于在基座上安装风力涡轮机。通常,这种半潜式起重机船舶包括:
-漂浮船体,具有:
-甲板箱结构,
-两个平行的浮筒,
-从两个浮筒的每个向上延伸的一排支承立柱,支承立柱在其上支承甲板箱结构,
其中甲板箱结构具有甲板和箱底,以及
-安装起重机,其安装在甲板箱结构上并且配置为将组装好的风力涡轮机安装在基座上。
在本领域中,许多船舶具有盆座式起重机,其中起重机的可回转的上部结构经由轴承(例如,滚子轴承或转向架的布置)安装在与甲板箱结构成一体的盆座上,例如在一排立柱的端部处的支承立柱正上方。在其它已知的实施方案中,起重机是塔架起重机。
本发明还旨在提供一种用于风力涡轮机安装的改进的半潜式起重机船舶,例如,从而允许在起重机船舶的船上更有效地组装风力涡轮机(的一部分)。
本发明提供一种半潜式起重机船舶,其用于组装风力涡轮机,并且用于通过船舶的起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上,例如安装在海床上的基座或漂浮基座,其中待安装的组装好的风力涡轮机包括风力涡轮机塔架的至少一部分和安装在塔架上的转子组件,例如具有叶毂的机舱,该转子组件任选地设置有一个或更多个(例如,所有)转子叶片,
其中船舶包括:
-漂浮船体,具有:
-甲板箱结构,
-两个平行的浮筒,
-从两个浮筒的每个向上延伸的一排支承立柱,支承立柱在其上支承甲板箱结构,
其中甲板箱结构具有甲板和箱底,
-安装起重机,其安装在甲板箱结构上并且配置为将组装好的风力涡轮机安装在基座上,所述安装起重机例如是盆座式起重机,例如是安装在位于一排立柱的端部处的支承立柱上方的起重机,
其中,在组装台,船舶的船体设置有沉入到船体中或沉入穿过船体的塔架容纳井,塔架容纳井优选地为延伸到船体的支承立柱中或延伸穿过支承立柱的井,该井配置为在风力涡轮机的组装步骤期间,例如在将转子组件安装在塔架上期间和/或在将一个或更多个(例如,所有)转子叶片组装到转子组件期间,在井中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分。
根据本发明的起重机结构还可以配置为提升和安装用于风力涡轮机的单体桩柱或桩柱,即基座桩柱,和/或用于支承风力涡轮机或其它海上装置的导管架。而且,起重机可以用于将结构从漂浮基座提升或将结构降低到漂浮基座上,例如张力支腿平台或驳船。竖直起重机构造以及将与由起重机提升的负载联接的推车轨道和相关联的推车允许负载的受控提升和降低,即,负载相对于起重机构造没有摆动或具有最小摆动,并且因此相对于安装有安装起重机的船舶没有摆动或具有最小摆动。
在实施方案中,根据本发明,起重机设置有用于支承风力涡轮机叶片的推车。例如,用于支承叶片的吊架可以与推车联接,以使推车能够将叶片提升到水平位置。因此,安装起重机可以用于从风力涡轮机的机舱移除风力涡轮机叶片和/或将风力涡轮机叶片附接到风力涡轮机的机舱,机舱安装在由漂浮基座或结合到海底的基座支承的塔架上。
在这种实施方案中,推车优选地被升沉补偿,例如支承推车的升降装置补偿由于升沉引起的船舶的竖直移动,并且优选地配置为主动地补偿水平面中的海况引起的移动,例如配置为在水平面中主动地移动负载以补偿船舶由于波浪、水流等引起的在x-y平面中相对于海底的移动。因此,叶片可以相对于机舱保持基本恒定,以使得能够将叶片安装到机舱。
在另一实施方案中,升沉补偿***和推车的补偿***配置为还补偿机舱相对于船舶的移动,例如海况引起的移动。
在另一实施方案中,用于支承叶片的推车和/或吊架进一步配置为调节叶片相对于机舱的位置,例如以将叶片的根部上的紧固开口与机舱的转子上的紧固开口正确地对准,以使得叶片能够安装到机舱。
在实施方案中,船舶的甲板设置有一个或更多个塔架支承件,所述塔架支承件配置为接合塔架区段的下端,以用于将塔架区段支承在相对于船舶的直立位置。在另一实施方案中,塔架支承件可移除地安装到船舶的甲板。因此,它们可以在需要时例如在组装台或在存储位置处安装到甲板,并且在不需要时从甲板移除,例如以进行存储。
在实施方案中,提供不同尺寸的塔架支承件,以配合不同尺寸的塔架、塔架或塔架区段或甚至基座桩柱。在这种实施方案中,合适尺寸的塔架支承件安装在例如用于将塔架或塔架区段支承到直立位置的组装台中。
在实施方案中,塔架支承件为圆柱形或圆锥形,并且其尺寸被设计为至少部分地***塔架或塔架区段的降低的端部。在实施方案中,塔架支承件设置有可以与设置在塔架或塔架区段的凸缘中的孔对准的孔,用于将塔架或塔架区段螺栓连接到塔架支承件上。优选地,用于将塔架或塔架区段安装在基座或其它塔架区段上的特征用于将塔架或塔架区段稳固在塔架支承件上。
在实施方案中,塔架支承件配置为接合不同尺寸的塔架和/或塔架区段。在这种实施方案中,塔架支承件可以例如包括移动垫或爪,移动垫或爪可以在被动位置与主动位置之间移动,被动位置用于塔架或塔架区段降低到塔架支承件上的情况,以及一旦塔架或塔架区段降低到塔架支承件上的情况,主动位置用于接合塔架或塔架区段以将塔架或塔架区段稳固在直立位置。
在实施方案中,一个或更多个塔架支承件安装在甲板安装的轨道上。轨道例如在组装台与存储位置之间延伸,或者在两个或更多个组装台之间延伸。因此,塔架支承件可以沿着轨道在不同位置之间移动。在另一实施方案中,塔架支承件和轨道配置为沿着轨道将塔架或塔架区段移动到直立位置。
在实施方案中,叶片处理设备包括支承臂,该支承臂在一端处可枢转地支承在甲板上,并且在相对端处设置有用于支承叶片的可枢转的支承吊架。在这种实施方案中,叶片可以使用起重机移动到吊架中。在替选的实施方案中,叶片可以利用安装到叶片的吊架来存储,并且叶片处理设备配置为与吊架而不是与叶片联接以从存储位置提升叶片。
在实施方案中,叶片处理设备安装到起重机的底座。
在实施方案中,安装起重机包括竖直起重机结构。竖直起重机结构包括安装起重机的底座区段和顶部区段,其中底座区段固定到船舶的船体,并且顶部区段相对于底座区段围绕竖直轴线可回转。优选地,起重机包括至少两个侧部,所述至少两个侧部设置有竖直推车轨道,用于沿着竖直起重机结构上下移动推车。在这种实施方案中,两个推车轨道的每个包括安装到起重机的顶部区段的区段和安装到起重机底座区段的区段。因此,当相应的推车轨道的区段对准时,推车能够从推车轨道的安装到起重机的底座区段的区段移动到推车轨道的安装在起重机的顶部区段的区段上。
在起重机的底座区段上设置推车轨道允许将推车移动靠近甲板的表面。这对于将推车与要用安装起重机提升的负载联接是有益的。例如桩柱的顶端的机舱用于通过安装起重机将所述桩柱竖立。由于推车可以从船舶的甲板移动到靠近待提升的物体,物体可以与推车直接联接,或者可以使用短的缆绳联接。这种直接联接或使用短的缆绳是有益的,这是因为这防止或减少了物体相对于推车的摆动。此外,由于推车由推车轨道引导,这允许以受控方式升降负载,即相对于安装起重机没有摆动或有最小量的摆动。而且,在升降过程期间,风和海况对负载没有影响或仅有最小的影响。
在实施方案中,升降装置的缆绳在起重机的顶部与上部推车之间延伸,例如从设置在起重机的悬臂的顶部处的天车延伸,并且另外的缆绳可以设置在上部推车与下部推车之间,使得下部推车从上部推车悬挂。在实施方案中,下部推车由从上部推车延伸的缆绳支承,所述缆绳可以设置有相关联的绞盘以调整两个推车之间的距离。
在替选的实施方案中,两个推车由升降装置的缆绳支承,该缆绳在相应的推车之间经由起重机的悬臂延伸到相关联的绞盘。
在实施方案中,安装起重机安装在双体船类型船体或半潜式船体上,并且安装起重机安装在甲板的桥接双体船的两个船体之间的距离的部分上。此外,在这种实施方案中,安装起重机安装在双体船的两个船体之间,使得这两个船体在起重机的安装侧的安装位置的两侧上延伸。因此,在所示的特定实施方案中,当组装好的风力涡轮机被降低到漂浮基座上或从漂浮基座被提升时,漂浮基座部分地位于双体船的两个船体之间。
优选地,双侧起重机设置有两个第一推车轨道,第一推车轨道的每个具有至少一个推车,推车轨道在第一侧和相对侧设置在起重机的顶部区段上,并且因此分别与第一升降装置和第二升降装置相关联。
在实施方案中,起重机的底座在起重机的第一侧和相对侧设置有两个第二推车轨道。这些第二推车轨道配置为当第一升降装置定位在起重机的第一侧时与第一推车轨道对准,以在第一组装台或在起重机的相对侧操作,从而在起重机的安装侧操作。当起重机的顶部在起重机的两侧上设置有第一升降装置和第二升降装置时,每个升降装置在起重机的顶部区段上设置有推车轨道和相关联的推车,安装在起重机的顶部区段上的两个推车轨道优选地各自与起重机的底座上的推车轨道的一个对准,当第一升降装置定位在起重机的第一侧时,以在起重机的第一组装台或相对侧操作,从而在起重机的安装侧操作。
在优选实施方案中,叶片处理设备用于安装叶片。在实施方案中,叶片处理设备包括用于接合和支承叶片的夹持器区段,以及底座,叶片处理设备通过底座安装到船舶。在实施方案中,叶片处理设备安装到风力涡轮机安装起重机,风力涡轮机安装起重机安装到船舶。叶片处理设备可以进一步包括在底座与夹持器区段之间的臂。
在实施方案中,起重机设置有用于支承风力涡轮机的上部推车和下部推车,其中两个推车均配置为接合风力涡轮机的塔架。在实施方案中,推车各自设置有风力涡轮机接合装置,风力涡轮机接合装置由推车可移动地支承,使得风力涡轮机接合装置能够相对于起重机结构在水平面中移动,即在水平面中移动,以使得由风力涡轮机接合装置接合的风力涡轮机塔架能够相对于起重机移动,并且更特别地相对于支承起重机的船舶移动。
应当认为风力涡轮机接合装置并不配置为支承组装好的风力涡轮机的重量。它们配置为使推车能够在水平面中定位风力涡轮机。
在实施方案中,环形风力涡轮机接合装置是环形的,即,配置为包围风力涡轮机的塔架的一部分。风力涡轮机接合装置可以配置为关于构造和液压***类似于桩柱引导件。桩柱引导件配置为接合风力涡轮机的基座桩柱。它们通常包括环形结构,环形结构包括一个或更多个铰接安装的区段,这些区段用作门,以用于打开环结构以使桩柱能够移入或移出环。此外,环形结构沿其内圆周设置有可移动安装的桩柱接合装置。桩柱接合装置可以在径向方向上移动以接合桩柱的圆周。
因此,风力涡轮机接合装置可以具有用于接合风力涡轮机的塔架的类似设计和构造。应注意的是,风力涡轮机的塔架通常具有比由桩柱引导件引导的基座桩柱更小的截面。因此,环、可铰接安装的区段和塔架接合装置的设计和构造可以配置为适合风力涡轮机塔架的尺寸。此外,由于风力涡轮机塔架朝向顶部渐缩,由上部推车支承的风力涡轮机接合装置可以具有比下部推车的桩柱接合装置更紧凑的设计。
应当认为,环的形状不必一定是圆形的,而例如可以是八边形的。而且,环可以包括两个半部,这两个半部配置为朝向彼此或远离彼此铰接以闭合和打开环。
在实施方案中,起重机设置有用于支承风力涡轮机的上部推车和下部推车,其中两个推车均配置为在水平面中移动负载以补偿起重机的移动,更具体而言,推车相对于海底或相对于漂浮基座的安装表面的移动。因此,推车配置为补偿海况引起的移动,即推车的由例如水流的波浪引起的移动。
在实施方案中,推车的每个包括两个支承臂,支承臂支承环,用于在其相对侧接合风力涡轮机的塔架。在这种实施方案中,环由臂可移动地支承,使得环可以在第一方向上沿着臂朝向和远离起重机移动。例如,臂可以各自设置有沿着臂延伸的轨道,并且环可以配置为沿着轨道移动。因此,环在两侧被可移动地支承。
此外,在这种实施方案中,臂各自安装在底座上,使得臂和底座形成U形构造,并且底座由推车可移动地支承,以便在用于在第二方向上移动的方向上移动,其中第二方向垂直于第一方向。因此,环可以在第一方向和第二方向上移动。
在这种实施方案中,提供用于使底座相对于推车移动的致动器,并且提供用于使环相对于臂移动的致动器。此外,提供控制致动器并因此控制环的移动的控制***,控制***优选地配置为补偿支承起重机的船舶的海洋引起的移动,更特别地配置为防止环相对于海底和/或相对于漂浮基座或漂浮基座上的安装表面的海洋引起的移动。
在实施方案中,控制***还链接到支承推车的升降装置,以控制升降装置为推车提供升沉补偿。
在另一实施方案中,控制***设置有一个或更多个传感器,一个或更多个传感器配置为检测将由环接合的物体的移动,并且控制***配置为使环与将被提升的物体一起移动,从而使环能够接合物体。在这种实施方案中,例如控制***可以主动地使环与将由环接合的风力涡轮机塔架的区段同步地移动。因此,控制***便于接合安装在基座上的风力涡轮机的塔架,例如以从基座提升风力涡轮机,用于维护风力涡轮机和/或用另一个风力涡轮机替换风力涡轮机。当基座是漂浮基座时,这是特别有益的。
在实施方案中,风力涡轮机接合装置包括环,环具有环形构造,环形构造包括一个或更多个可铰接区段,用于打开环以使风力涡轮机的塔架移入或移出环。这些一个或更多个门区段,更具体地通过打开一个或更多个门区段而产生的开口,背对起重机。为了将风力涡轮机的塔架移动到环中,风力涡轮机塔架可以朝向起重机移动,例如当塔架安装在甲板安装的轨道上的搬运车上时或通过移动。在实施方案中,环由推车可移动地支承,使得环可以朝向和远离起重机移动,以分别将塔架移入和移出环。在实施方案中,环或支承该环的推车的部件被铰接地支承,使得环能够在主动位置与被动位置之间枢转,在主动位置,环处于水平位置,用于接合风力涡轮机的塔架,在被动位置,环处于基本竖直位置,用于脱离风力涡轮机的塔架。因此,在这种实施方案中,在环的一个或更多个门区段处于打开位置的情况下,通过将环枢转到主动位置,风力涡轮机的塔架移动到环中。为了将塔架移出环,环枢转到非活动位置。
例如,风力涡轮机的塔架在邻近起重机的第一组装台中以直立位置支承在船舶的甲板上。当起重机的推车在环处于主动位置的情况下位于第二组装台处时,环首先被铰接到被动位置,之后起重机的顶部区段被转动以将推车移动到第一组装台。这里,在门区段处于打开位置的情况下,环被铰接到主动位置,从而将塔架接收到环中。随后,环的门区段被关闭,并且环接合装置在径向向内的方向上移动以接合塔架。
在根据本发明的实施方案中,推车被升沉补偿。在这种实施方案中,起重机的升降装置配置为以补偿海况引起的竖直移动(即,由波浪引起的在竖直方向上的移动)的方式使推车沿着轨道移动。应当认为用于起重机的升沉补偿***在本领域中是公知的,并且许多类型的已知升沉补偿***可以配置为在不需要创造性步骤的情况下为根据本发明的安装起重机的推车提供升沉补偿。
此外,推车优选地配置为补偿海况引起的水平方向上的移动。在这种实施方案中,推车配置为在水平面中主动地移动由起重机支承的负载,以补偿海况引起的船舶相对于海底的移动。
优选地,起重机的升沉补偿装置和推车的补偿装置被控制为使得它们结合地补偿由起重机支承的负载以用于船舶的海况引起的移动,并且因此补偿支承负载的起重机的海况引起的移动。因此,这种移动补偿***不仅可以补偿船舶相对于海底的移动,而且可以补偿起重机相对于海底的移动,特别是摆动。这例如特别与在起重机结构的顶部附近支承负载的推车有关。
对于根据本发明的安装起重机,组装好的风力涡轮机通常由两个推车支承,其中,上部推车由安装起重机的升降装置支承,下部推车由在上部推车和下部推车之间延伸的缆绳和/或链条支承,并且风力涡轮机经由连接到下部推车和风力涡轮机的塔架的底端的链条和/或缆绳支承。在根据本发明的实施方案中,一个推车或者这两个推车可以配置为提供升沉补偿,即,校正船舶的竖直移动。例如,从上部推车支承下部推车的缆绳和/或从下部推车支承风力涡轮机的缆绳可以例如通过在由升沉补偿缸支承的套管上引导缆绳或链条而提供升沉补偿。根据本发明,应当认为在现有技术中通常已知的是提供一种具有升沉补偿***的缆绳支承的负载,并且这些类型的***可以与起重机或起重机的推车集成。
在实施方案中,起重机设置有替选的推车,即,配置为特定工作的推车,例如用于提升和/或接合除了风力涡轮机的塔架之外的物体。
例如,在实施方案中,起重机设置有推车,推车配置为用于接合塔架的顶端,用于提升塔架的顶端以将塔架从水平位置竖立到竖直位置。此外,可以提供推车,推车配置为与基座桩柱的顶端连接,用于将基座桩柱竖立到直立位置。应当认为基座桩柱比风力涡轮机塔架更大且更重,因此与用于竖立风力涡轮机塔架的推车相比,可能需要更坚固的推车。此外,可以提供用于接合机舱的推车。因此,安装起重机可以用于提升机舱和用于将机舱安装到塔架的顶部上,例如,塔架已经安装在漂浮基座上。在实施方案中,推车包括两个臂,用于沿着机舱的两侧接合机舱,优选地利用前部区段来接合机舱,在前部区段,叶片必须安装到背向起重机的机舱。
此外,可以提供推车,推车配置为接合漂浮基座的顶端,以在起重机的安装侧接合漂浮基座,并且优选地用于缓冲漂浮基座相对于船舶的移动。
在实施方案中,起重机设置有用于存储打桩机的空间,打桩机用于将基座桩柱打入海底。因此,当起重机用于安装基座桩柱时,打桩机可以从起重机中的存储装置移动到桩柱的顶部上的位置。在实施方案中,提供用于支承打桩机的推车,并且在用于引导推车的轨道之间提供打桩机存储装置的入口,使得当推车被支承在打桩机存储装置附近时,打桩机能够沿着支承轨道从打桩机存储装置内部被引导到外部位置,在该外部位置打桩机联接到推车,使得打桩机能够降低到桩柱的顶部上。
在实施方案中,用于提升风力涡轮机的塔架的方法包括在底端为风力涡轮机塔架提供环,环具有基本上类似于塔架半径的半径,其中环设置有附接装置,例如圈或耳,用于附接升降缆绳,例如从起重机轨道上的推车延伸的升降缆绳。在另一实施方案中,塔架进一步设置有用于将塔架安装到基座上的滑动接头。在替选的实施方案中,滑动接头设置有用于附接升降缆绳的附接装置,升降缆绳用于提升风力涡轮机。
在实施方案中,船舶设置有塔架支承件,塔架支承件配置为与设置在风力涡轮机的塔架的底端处的滑动接头协作,使得塔架支承件能够接合滑动接头,以将塔架支承在甲板上的直立位置。
在实施方案中,起重机的底部区段是安装起重机的高度的至少10%,优选地至少15%,例如是安装起重机的高度的20%。在实施方案中,起重机的顶部区段至少是起重机的底部区段的两倍高。通过提供具有较高底部区段的装置,当起重机支承组装好的风力涡轮机时,与更靠近甲板的位置相比,回转轴承设置在允许顶部区段与底部区段之间的更优化的负载传递的高度处。
本发明还提供一种用于组装风力涡轮机并且用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的方法,基座例如为安装在海床上的基座或漂浮的基座,其中使用半潜式起重机船舶,其中船舶包括:
-漂浮船体,具有:
-甲板箱结构;
-两个平行的浮筒,
-从两个浮筒的每个向上延伸的一排支承立柱,支承立柱在其上支承甲板箱结构;
其中甲板箱结构具有甲板和箱底,
-安装起重机,其安装在甲板箱结构上并且配置为将组装好的风力涡轮机安装在基座上,所述安装起重机例如是盆座式起重机,例如是安装在位于一排立柱的端部处的支承立柱上方的起重机,
其中,在组装台,船舶的船体设置有沉入到船体中或沉入穿过船体的塔架容纳井,塔架容纳井优选地为延伸到船体的支承立柱中或穿过支承立柱的井,井配置为在其中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分,
其中,待安装的组装好的风力涡轮机包括风力涡轮机塔架的至少一部分和安装在塔架上的转子组件,例如具有叶毂的机舱,该转子组件任选地设置有一个或更多个(例如,所有)转子叶片,
在该方法中,在风力涡轮机的组装步骤期间,例如在将转子组件安装在塔架上期间和/或在将一个或更多个(例如,所有)转子叶片组装到转子组件期间,塔架至少其一部分布置在塔架容纳井中。
本发明基于这样的认识,即半潜式船舶非常适于设置有沉入到船体中或者甚至穿过船体的塔架容纳井,该井配置为在风力涡轮机的组装过程中将风力涡轮机的塔架的至少一部分容纳在其中。
在优选实施方案中,塔架容纳井延伸到支承立柱中,任选地甚至延伸到浮筒中。优选地,井具有配置为用于塔架立在其上的底板,例如,与浮筒和/或与支承立柱的下部部分集成的底板。
可以理解,塔架容纳井可以在现有的半潜式船舶中进行改装。
优选地,塔架容纳井被布置在安装起重机的可达范围内,从而允许使用起重机将塔架或其一部分放置在井中,并且随后从井中移除组装好的或部分组装的风力涡轮机,风力涡轮机然后由起重机放置在基座上。
例如,安装起重机安装在一排立柱的端部处的支承立柱的正上方,因此实际上在甲板箱结构的角部处,并且塔架容纳井设置在浮筒上的同一排立柱的邻近支承立柱中。在另一实施方案中,例如当船舶在甲板箱结构的一个角部处在一个浮筒上的一排立柱的端部处的支承立柱上方具有一个安装起重机时,塔架容纳井布置到另一浮筒上的一排立柱的端部处的支承角部中或穿过该支承角部,例如起重机和井两者都位于船舶的船尾处,例如,起重机和井实际上各自位于甲板箱结构的角部处。
在实施方案中,如本领域已知的,船舶具有两个可能相同的起重机,每个起重机装配在甲板箱结构的相应的角部处,例如在船尾处。
在实施方案中,井被装配,并且船舶具有一个塔架容纳井,塔架容纳井设置在浮筒上的同一排的邻近支承立柱中。
例如,井具有至少15米的深度,例如至少30米,该深度是从甲板箱结构的甲板测量的。例如,井具有超过40米的深度,这例如在像最近下水的Sleipnir船舶的船舶内是可能的,这是因为总高度为大约50米。
例如,具有至少30米的深度(例如,超过40米)的井的实施方案允许在井中容纳风力涡轮机的整个塔架的相当大的部分,例如,因为在实际实施方案中塔架高度可以在75米和110米之间变化。由于放置在井中,塔架的顶部更靠近甲板,这便于像将机舱安装在塔架顶部上、将一个或更多个(例如,所有叶片)安装到机舱上等的操作。
考虑到塔架的高度以及使顶端相对靠近甲板以执行一些组装步骤的优点,例如安装机舱和/或安装一个或更多个(例如,所有叶片),可以设想,在实施方案中,井延伸穿过船体,例如穿过支承立柱,并且进一步向下穿过浮筒。在后一种形式中,井类似于完全穿过船体的船井或竖井,例如从而允许塔架伸出到船舶的浮筒的底部下方的操作。在这种底部开口的井中,塔架或其一部分可以例如通过绞盘驱动的缆绳悬挂,例如所述缆绳接合在塔架的下端。
底部开口的井可以允许将塔架(或塔架部件)布置(例如,悬挂)在其中,使得其顶部接近甲板。例如,这允许机舱在甲板上例如通过一个或更多个车辆或通过搬运车例如通过安装在甲板上的轨道例如通过滑动搬运车滑动地在甲板上基本水平地移动,以便机舱定位在塔架顶端上方并且连接到塔架顶端。例如,然后将塔架提升其部分高度,达到适于将一个或更多个叶片安装到机舱的高度。
上述操作可以与底部封闭的井结合,从而使得井延伸到船体中但并不穿过船体,当使用用于风力涡轮机的两个部件的塔架时,也可以执行上述操作。在此,塔架的上部部件放置在井中,并且然后将机舱安装在其顶部上。
本领域技术人员将理解,在此根据需要或根据相对于本发明的一个实施方案的任选方式讨论的技术特征可以等同地应用于在此描述的一个或更多个其它实施方案,其中特征执行其指定功能。除非组合将导致技术上不可能的解决方案和/或不满足所需功能,否则本文中设想所有这样的组合。
在附图中,在术语或构造和/或功能上对应的部件具有相同的附图标记的最后两位数字。
附图说明
在附图中
图1示出了根据本发明的风力涡轮机组件和安装船舶的侧视图,该船舶包括漂浮船体、风力涡轮机部件存储甲板、安装起重机和搬运起重机;
图2示出了图1的风力涡轮机组件和安装船舶的另一局部侧视图,其中搬运起重机未示出;
图3示出了图1的风力涡轮机组件和安装船舶的俯视图,其中搬运起重机未示出,并且其中安装起重机的升降装置的一部分被示出为在第一安装位置升降上塔架部件并在第一安装位置接合上塔架部件;
图4示出了图1的风力涡轮机组件和安装船舶的侧视图,其中叶片处理设备将叶片支承在水平供应位置;
图5示出了图1的风力涡轮机组件和安装船舶的侧视图,其中叶片处理设备将叶片支承在紧固位置;
图6示出了图1的风力涡轮机组件和安装船舶的侧视图,其中搬运起重机将下塔架部件升降到第三组装台中;
图7示出了图1的船舶的安装起重机的特写侧视图,该安装起重机将组装好的风力涡轮机支承在安装位置;
图8示出了图1的船舶的安装起重机的特写正视图,该安装起重机将组装好的风力涡轮机支承在安装位置;
图9和10示出了图1的船舶的安装起重机的特写侧视图和正视图,该安装起重机将组装好的风力涡轮机支承在安装位置并补偿波浪引起的风力涡轮机相对于基座的运动;
图11和12示出了根据本发明的安装起重机,其中第一推车分别处于活动位置和非活动位置;
图13示出了根据本发明的安装起重机的侧视图,其中第一推车处于活动位置,第二推车处于非活动位置,安装起重机使用第一推车提升物体;
图14示出了根据本发明的船舶的侧视图,其中安装起重机在一侧的第一风力涡轮机组装台处竖立用于风力涡轮机的塔架,并且在风力涡轮机安装起重机的安装侧支承组装好的风力涡轮机;
图15示出了图14的船舶的局部侧视图,其中塔架在第一风力涡轮机组装台处被竖立在直立安装位置中;
图16示出了图14的船舶的局部正视图;其中处于第三风力涡轮机组装台中的机舱准备由风力涡轮机安装起重机提升;
图17示出了图14的船舶的局部正视图,其中机舱由第三风力涡轮机组装台处的安装起重机提升;
图18示出了图14的船舶的局部侧视图,其中机舱在第一风力涡轮机组装台处降低到竖立的塔架的顶部上;
图19示出了图14的船舶的正视图,其中图20的塔架和机舱在第二风力涡轮机组装台处装配有叶片;
图20示出了图14的船舶的侧视图,其中安装起重机支承组装好的风力涡轮机,组装好的风力涡轮机包括由安装起重机支承的图20的装配有叶片的塔架和机舱;
图21示出了根据本发明的船舶的局部侧视图,其中风力涡轮机安装起重机将组装好的风力涡轮机支承在基座上方;
图22示出了支承风力涡轮机的图21的船舶的船舶的正视图;
图23单独地示出了图21的风力涡轮机安装起重机的三个推车;
图24示出了根据本发明的船舶的局部俯视图,其中在第二风力涡轮机组装台处的风力涡轮机装配有叶片;
图25示出了根据本发明的船舶的局部侧视图,其中在第二风力涡轮机组装台处的风力涡轮机装配有叶片;
图26示出了图25的船舶的正视图;
图27示出了根据本发明的风力涡轮机组件和安装船舶的示例性实施方案,该船舶包括安装起重机,该安装起重机具有第一升降装置和第二升降装置,该第一升降装置包括用于升降已组装好的风力涡轮机的两个推车,该第二升降装置用于升降机舱;
图28示出了图27的船舶,其中升降装置处于面向在第二组装台处的组装好的风力涡轮机的位置;
图29示出了图27的船舶,其中升降装置的两个推车降低到用于接合组装好的风力涡轮机的位置;
图30示出了图27的船舶,其中升降装置的两个推车接合组装好的风力涡轮机;
图31示出了图27的船舶,其中升降装置将组装好的风力涡轮机支承在漂浮基座上方;
图32示出了在桩柱竖立过程期间的图27的船舶;
图33示出了具有安装起重机和塔架容纳井的半潜式船舶;
图34示出了具有塔架容纳井的船舶的截面;
图35示出了图33的船舶,其中塔架布置在塔架容纳井中;
图36示出了图35的船舶,其中机舱安装在塔架的顶部上;
图37示出了使用船舶上的叶片处理设备将第一叶片安装到机舱上;以及
图38示出了完全组装好的风力涡轮机。
具体实施方式
根据本发明的装置和方法的进一步目的、实施方案和详细说明将从以下描述中变得明显,其中参考附图基于多个示例性实施方案进一步图示和阐述本发明。
在图1中,示出了风力涡轮机组件和安装船舶1、101,其包括漂浮船体2、102、风力涡轮机部件存储甲板3、103、搬运起重机10、105和安装起重机20、104。
安装起重机20设置在船舶船体的一侧附近,优选地在船舶的前侧或船尾侧,以能够将风力涡轮机从船舶降到基座上,所述基座例如是漂浮基座。搬运起重机10设置在安装起重机20附近,在船舶的船体的更中心位置处,因此远离船舶的船体的前侧和船尾侧。
所示的风力涡轮机部件存储甲板3包括用于不同风力涡轮机部件的不同存储区域。特别是,在图3的俯视图中可见,下塔架部件存储区域3a与上塔架部件存储区域3b邻近设置,两个存储区域都布置在船舶的同一侧,远离安装起重机20,并在搬运起重机10的可达范围内。
此外,提供了机舱存储区域3c和叶片存储区域3d。叶片存储区域3d设置在船舶1的下塔架部件存储区域3a和上塔架部件存储区域3b的相对侧。机舱存储区域3c居中地设置在它们之间。在所示的构造中,在图3中可以清楚地辨别六个机舱、六个下塔架部件和六个上塔架部件。
风力涡轮机组件和安装船舶1还包括第一组装台4、第二组装台5和第三组装台6,参见图3。
这些组装台设置在安装起重机20附近。安装起重机20具有安装侧7,并且配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座109上方的安装位置,并用于将风力涡轮机降低到基座上。在安装起重机20位于中心的情况下,在俯视图中,安装侧7设置在6点钟位置。
在所示的实施方案中,第一组装台4位于安装起重机的第一侧,与该安装侧相对,在图3中的12点钟位置,第二组装台5位于安装起重机的第二侧,在9点钟位置,并且第三组装台6位于安装起重机的第三侧,与第二组装台5相对,在3点钟位置。
在所示的实施方案中,上塔架部件存储区域3a和下塔架部件存储区域3b位于第一组装台4和第三组装台6附近,机舱存储区域3c位于第一组装台4附近,叶片存储区域3d设置在第二组装台5附近。
所示的构造允许优选地使用搬运起重机10将上塔架部件31从上塔架部件存储区3b布置到第一组装台4中,并将上塔架部件支承在直立安装位置。在实施方案中,船舶的甲板设置有塔架支承件,例如锥形或圆柱形支承件,塔架区段可以被降低到塔架支承件上,并且塔架支承件配置为接合塔架区段,使得其将塔架区段支承在直立位置。
随后,在第一组装台4中,优选地使用搬运起重机10,从所述上塔架部件31上的机舱存储区3c升降机舱32。机舱32安装到上塔架部件31上。
在随后的步骤中,优选地使用安装起重机20,将组合的上塔架部件31和机舱32从第一组装台4布置到第二组装台5。风力涡轮机上塔架部件31由机舱32支承在直立安装位置,以将叶片安装到机舱。
在图2中示意性地示出叶片处理设备8,用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片33。
叶片33优选地使用叶片处理设备8安装到机舱32。
在实施方案中,叶片处理设备包括支承臂,该支承臂在一端处可枢转地支承在甲板上,并且在相对端处设置有用于支承叶片的可枢转的支承吊架。在这种实施方案中,叶片可以使用起重机移动到吊架中。在替选的实施方案中,叶片可以利用安装到叶片的吊架来存储,并且叶片处理设备配置为与吊架而不是与叶片联接以从存储位置提升叶片。
在替选的实施方案中,使用起重机将叶片移动到紧固位置。
在图4和图5中部分示出的叶片安装过程包括以下步骤:
-在所示的实施方案中使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-在所示的实施方案中使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱转动至相继的安装位置;以及
-在所示的实施方案中使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,以及将第三叶片安装至机舱。
组装方法包括在所示的实施方案中使用搬运起重机10将下塔架部件34从下塔架部件存储区域3a布置到第三组装台6中并将下塔架部件34支承在直立安装位置的后续步骤。
在所示的实施方案中使用安装起重机20朝向第三组装台6升降组合的上塔架部件31、机舱32和叶片33,并且在第三组装台6中将上塔架部件31安装到下塔架部件34上以提供组装好的风力涡轮机。
最后,将组装好的风力涡轮机升降到安装起重机20的安装侧7的安装位置,并使用安装起重机20将其降低到基座上。该步骤在图6中示出。
图1示出了根据本发明的风力涡轮机组件和安装船舶101的侧视图,该船舶包括漂浮船体102、风力涡轮机部件存储甲板103、安装起重机104和搬运起重机105。
在图1所示的示例性实施方案中,风力涡轮机部件存储甲板103包括下塔架部件存储区域、上塔架部件存储区域、机舱存储区域和叶片存储区域。
在图1中,示出了具有多个下塔架部件107的下塔架部件存储区域106。
此外,在图1中,示出了组装好的风力涡轮机108处于第三组装台115中的邻近安装起重机104的位置,并且处于由安装起重机104支承在安装起重机104的安装侧119处的漂浮基座109上方的位置。漂浮基座109仅被部分地描绘。
图2示出了风力涡轮机组件和安装船舶101的另一局部侧视图。在该图中,搬运起重机105未示出。示出了具有多个叶片111的叶片存储区域110。
此外,在图2中,示出了处于由安装起重机104支承在漂浮基座109上方的位置的组装好的风力涡轮机108。漂浮基座109仅被部分地描绘。
此外,图2示出了上塔架部件112,其设置有机舱116和处于与第二组装台114中的安装起重机104邻近的位置的叶片。此外,在第一组装台113中,设置有机舱116而不带叶片的上塔架部件112被示出为处于与安装起重机104邻近的位置。
图3示出了图1的风力涡轮机组件和安装船舶的俯视图,该图示出了与上塔架部件存储区域117邻近的下塔架部件存储区域106,其位于搬运起重机105的两侧上,仅示出了其基座。还示出了叶片存储区域110和具有多个机舱116的机舱存储区域118。
第一组装台113、第二组装台114和第三组装台115被示出为邻近安装起重机104。
注意到,在图3中,在第一组装台113中示出了具有机舱的上塔架部件,在第二组装台中示出了具有机舱和叶片的上塔架部件,并且示出了由安装起重机104支承的组装好的风力涡轮机108,其包括下塔架部件107、上塔架部件112、机舱116和叶片111。
关于图1-图3,注意到附图示出了由部分或完全组装好的风力涡轮机占据的多个组装台。实际上,沿着相继的组装台传送上塔架部件以组装风力涡轮机。优选地,仅在安装了组装好的风力涡轮机之后,才在第一组装台中布置新的上塔架区段以开始新的组装过程。因此,通常在一个时刻仅有一个组装台被占用。然而,当上塔架区段在其它组装台中或在其它组装台之间传送时,下塔架区段可以已经布置在第三组装台处。此外,在组装或安装风力涡轮机时,可以在第一组装台中布置新的下塔架区段。
安装起重机104设置有具有一个风力涡轮机悬挂元件121的风力涡轮机升降装置120。风力涡轮机升降装置120适于在至少风力涡轮机的上塔架部件处于竖直定向时支承至少风力涡轮机的上塔架部件,并且以可控制的方式升高和降低至少风力涡轮机的上塔架部件,例如用于将设置有机舱的上塔架部件从第一组装台移动到第二组装台。
安装起重机104具有底座区段122和顶部区段123。顶部区段123由轴承124可转动地支承,并且可以利用升降装置120相对于底座区段122围绕竖直轴线转动。因此,升降装置可以在安装台和安装位置之间传送上塔架部件。
在所示的实施方案中,风力涡轮机升降装置120适于支承作为组装好的风力涡轮机的一部分的上塔架部件,并且以可控制的方式使其升高和降低,以便将组装好的风力涡轮机从第三组装台移动到基座上方的安装位置。
在所示的实施方案中,第一组装台113配置为用于将上塔架部件支承在直立安装位置,参见图2,搬运起重机105配置为用于在组装台中将机舱32升降到上塔架区段上。
第二安装位置114配置为用于在机舱处于用于将叶片安装到机舱的安装位置的情况下将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置,例如参见图2。
第三安装位置115配置为用于将下塔架部件支承在直立安装位置,以使得能够升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,在所示的实施方案中使用安装起重机来升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装到下塔架部件上,以提供组装好的风力涡轮机,例如参见图1。
第二组装台114和第三组装台115位于安装起重机104的两侧上,并且第一组装台113位于安装起重机的第一竖直侧125的对面,第一竖直侧125即安装起重机的用于使用安装起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上的一侧。
在实施方案中,船舶还包括叶片处理设备,叶片处理设备位于第二安装位置附近,用于在水平供应位置与紧固位置之间传送叶片,紧固位置在支承在第二安装位置中的上塔架区段的顶部上邻近机舱。
在所示的示例性实施方案中,风力涡轮机升降装置120包括安装到安装起重机104的顶部区段123的第一推车引导件126,以及沿着所述第一推车引导件126竖直可移动的第一风力涡轮机安装推车127。例如参见图9和图10。所述第一推车127支承风力涡轮机接合装置128。主动水平运动装置129安装在推车和风力涡轮机接合装置之间,主动水平运动装置129适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上,可能在两个非平行的水平方向上,例如在正交的水平方向上的海况引起的水平位移。
第一推车127和风力涡轮机接合装置128由多个悬挂元件130支承,在所示的示例性实施方案中,悬挂元件连接到风力涡轮机接合装置128。
在所示的具体实施方案中,悬挂元件是附接到相关联的绞盘的升降缆绳。绞盘可以用于降低和提升第一推车。
在所示的示例性实施方案中,安装起重机104的底座区段122设置有第二推车引导件131和第二风力涡轮机安装推车132,第二风力涡轮机安装推车132在安装起重机的第一竖直侧上沿着所述第二推车引导件竖直可移动。
第二推车支承风力涡轮机接合装置133,并且主动水平运动装置134安装在第二推车132和风力涡轮机接合装置之间。主动水平运动装置适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上,可能在两个非平行的水平方向上,例如在正交的水平方向上的海况引起的水平位移。
在所示的示例性实施方案中,例如参见图7-10,第一推车127和第二推车132可以布置在用于支承上塔架部件的活动位置(例如,参见图11)以及用于沿着支承在组装台中的上塔架部件移动的非活动位置(例如,参见图12)。第一推车127在图11中示出为处于其活动位置,并且在图12中示出为处于其非活动位置。
在所示的示例性实施方案中,升降装置120包括两个间隔开的悬臂135,其支承悬挂元件130,该悬挂元件连接到第一推车上的风力涡轮机接合装置。
两个悬臂135可以布置在图11中所示的活动位置和图12中所示的非活动位置,所述活动位置用于将第一推车127和第一风力涡轮机接合装置128支承在活动位置,所述非活动位置用于在组装台中沿着部分或完全组装好的风力涡轮机的机舱或叶片移动。
此外,安装起重机104配置为使得当组装好的风力涡轮机由安装起重机支承时,参见图7和8,悬臂在风力涡轮机的机舱上方延伸,并且当在前视图中观察时,机舱位于悬臂之间。
图11示出了根据本发明的安装起重机104,其中第一风力涡轮机安装推车127处于活动位置,即推车能够支承例如风力涡轮机的负载的位置。图12示出了第一推车处于非活动位置的相同的安装起重机。在推车处于非活动位置的情况下,安装起重机的顶部区段可以随着第一推车经过例如立在位于起重机的一侧附近的第一风力涡轮机组装台中的组装好的风力涡轮机而转动。
图13示出了根据本发明的风力涡轮机安装起重机204的侧视图,其中第一推车227处于活动位置,第二风力涡轮机安装推车232处于非活动位置,安装起重机使用第一推车227提升物体200。
图14-图20示出了根据本发明的风力涡轮机组件和安装过程的后续组装步骤。该过程包括多个风力涡轮机组装步骤。
方法涉及包括塔架235的风力涡轮机。在这种实施方案中,在组装过程期间,优选地在为机舱216提供叶片211之前,将机舱216安装在塔架235的顶部上。
图14-图20中所示的风力涡轮机安装船舶201包括漂浮船体202、风力涡轮机部件存储甲板203、风力涡轮机安装起重机204、叶片处理设备236、第一风力涡轮机组装台213、第二风力涡轮机组装台214和第三风力涡轮机组装台215。风力涡轮机组装台,特别是它们相对于风力涡轮机安装起重机的位置,也在图24中示出。
风力涡轮机安装起重机204安装在漂浮船体202上,在所示实施方案中安装在漂浮船体的甲板上。在所示的实施方案中,安装起重机204具有第一组装侧、第二组装侧和第三组装侧,相应的组装侧面对第一风力涡轮机组装台、第二风力涡轮机组装台和第三风力涡轮机组装台。此外,安装起重机204具有安装侧219。
因此,第一风力涡轮机组装台213位于安装起重机204的第一侧上。它还与安装起重机204的安装侧219相对。第三风力涡轮机组装台215位于第二风力涡轮机组装台对面。
在所示的实施方案中,风力涡轮机部件存储甲板203设置有叶片存储区域210、塔架存储区域217和机舱存储区域,如图24的局部俯视图所示。
船舶还包括叶片处理设备236,用于在水平供应位置和邻近正在组装的风力涡轮机的机舱216的升高的叶片紧固位置之间传送叶片。在所示的优选实施方案中,叶片处理设备236位于第二风力涡轮机组装台214处。
方法包括多个风力涡轮机组装步骤。
方法开始于将一个或更多个风力涡轮机部件从风力涡轮机部件存储甲板203移动到一个或更多个风力涡轮机组装台。在所示的具体实施方案中,水平定向的塔架235具有位于第一风力涡轮机组装台213处的顶端,以使得能够使用风力涡轮机安装起重机204竖立塔架235。图14中示出了水平存储位置的塔架竖立成直立安装位置,其中塔架235示出为在竖立过程期间处于多个相继位置。图15示出了塔架235在第一风力涡轮机组装台213处竖立在直立安装位置。
注意到,在所示的具体实施方案中,风力涡轮机安装起重机204是双侧起重机,在起重机的第一侧上具有第一升降装置,并且在起重机的相对的第二侧上具有第二升降装置,以使得起重机能够在起重机的两侧上同时执行升降动作。在图15中,安装起重机在起重机的安装侧支承组装好的风力涡轮机,同时在第一风力涡轮机组装台竖立塔架。
优选地,双侧起重机设置有两个第一推车轨道,第一推车轨道的每个具有至少一个推车,推车轨道在第一侧和相对侧设置在起重机的顶部区段上,并且因此分别与第一升降装置和第二升降装置相关联。
在实施方案中,起重机的底座在起重机的第一侧和相对侧设置有两个第二推车轨道。这些第二推车轨道配置为当第一升降装置定位在起重机的第一侧时与第一推车轨道对准,以在第一组装台或在起重机的相对侧操作,从而在起重机的安装侧操作。当起重机的顶部在起重机的两侧上设置有第一升降装置和第二升降装置时,每个升降装置在起重机的顶部区段上设置有推车轨道和相关联的推车,安装在起重机的顶部区段上的两个推车轨道优选地各自与起重机的底座上的推车轨道的一个对准,当第一升降装置定位在起重机的第一侧时,以在起重机的第一组装台或相对侧操作,从而在起重机的安装侧操作。
方法还包括将机舱216移动到第三风力涡轮机组装台215的组装步骤,以使得风力涡轮机安装起重机204能够提升机舱216并在第一风力涡轮机组装台将机舱安装在塔架235的顶部上。
图16示出了第三风力涡轮机组装台215中的机舱216,其准备好由风力涡轮机安装起重机204提升。图17示出了在第三风力涡轮机组装台处由安装起重机提升的机舱216。图18示出了在第一风力涡轮机组装台214处被降低到竖立的塔架235的顶部上的机舱216。
方法还包括使用安装起重机204将塔架235和安装在塔架顶部上的机舱216从图18所示的第一风力涡轮机组装台213布置到图19所示的第二风力涡轮机组装台214的组装步骤。
方法还包括通过在第二组装台214处将叶片211安装到机舱216上来完成风力涡轮机208的组装步骤。
在所示的优选实施方案中,叶片处理设备236用于安装叶片。在所示的具体实施方案中,叶片处理设备包括用于接合并支承叶片的夹持器区段,以及底座,叶片处理设备通过底座安装到船舶,在所示的实施方案中安装到风力涡轮机安装起重机,风力涡轮机安装起重机安装到船舶。叶片处理设备进一步包括位于底座与夹持器区段之间的臂。
叶片安装过程包括以下步骤
-将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-将第二叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置;以及
-将第三叶片提升到邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装到机舱。
在所示的优选方法中,参见图24,机舱216定位(更具体地,围绕竖直枢转轴线转动)在用于将在竖直位置中支承在甲板上方的叶片211a安装到机舱的位置中,而已经安装到机舱的叶片211b主要竖直地支承在海面上方,即,当在俯视图中看时主要支承在船舶的轮廓外部。
一旦通过将叶片安装到机舱上而完成组装过程,则组装好的风力涡轮机由风力涡轮机安装起重机拾取,并且可以降低到安装起重机的安装侧的基座上。作为替选,组装好的风力涡轮机可以存储在第三组装台中,例如当船舶移动到风力涡轮机将要安装的基座时。在第三风力涡轮机组装台处暂时存储风力涡轮机还允许组装另一风力涡轮机,并且因此允许具有准备安装的两个组装好的风力涡轮机。
方法还包括在第二风力涡轮机组装台处支承组装好的风力涡轮机之后,风力涡轮机安装起重机在安装起重机的安装侧将组装好的风力涡轮机从第二风力涡轮机组装台布置到邻近船舶的风力涡轮机基座上方的安装位置中。这在图20中示出,随后,安装起重机用于将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
在根据本发明的用于将风力涡轮机安装在漂浮基座上的优选方法中,方法包括,在将组装好的风力涡轮机降低到漂浮基座上之前,使漂浮基座与基座约束***接合,其中,基座约束***配置为减少漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动,和/或监测漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动。图21示出了将组装好的风力涡轮机208支承在漂浮基座209上方的风力涡轮机安装起重机204。船舶设置有与漂浮基座209接合的基座约束***237。
在所示的优选实施方案中,安装起重机安装在双体船类型船体或半潜式船体上,并且安装起重机安装在甲板的桥接双体船的两个船体之间的距离的部分上。此外,安装起重机安装在双体船的两个船体之间,使得这两个船体在起重机的安装侧的安装位置的两侧上延伸。因此,在所示的特定实施方案中,当组装好的风力涡轮机被降低到漂浮基座上或从漂浮基座被提升时,漂浮基座部分地位于双体船的两个船体之间。
图27示出了根据本发明的风力涡轮机组装船舶401的另一示例性实施方案。船舶401类似于图1中所示的船舶101,并且也类似于图14中所示的船舶和图25中所示的船舶。
船舶401沿着漂浮基座409定位。更具体地,船舶定位成船舶的船首面向漂浮基座,使得安装起重机能够在起重机的安装侧将组装好的风力涡轮机支承在基座上方的安装位置,并且将风力涡轮机降低到基座上。
在所示的实施方案中,当从上方看时,漂浮基座409包括通过呈三角形布置的梁互连的三个稳定立柱。漂浮基座的稳定立柱中的一个实施为塔架安装结构,其配置为将风力涡轮机的塔架安装在其上。
漂浮基座,例如漂浮基座的每个浮力立柱,设置有用于容纳压载物(例如,压载液,例如压载水)的压载箱。在实施方案中,提供压载控制***,其配置为用于在例如至少三个稳定立柱的压载箱之间移动压载液,以调整向上指向的安装轴线的竖直定向。此外,漂浮基座包括水滞留板,其中水滞留板附接到稳定立柱的下端。
风力涡轮机组装船舶401包括漂浮船体402、风力涡轮机部件存储甲板403、安装起重机404和搬运起重机405。
在所示的实施方案中,船舶401是已知为半潜式船舶的类型,其具有一对大致平行的、横向间隔开的浮力浮筒,例如具有允许所述浮筒在浸没状态和表面漂浮状态之间移动的压载水舱,并且具有由每个浮筒支承并从每个浮筒向上延伸的一排多个立柱,以及由所述立柱的上端支承的甲板结构。起重机安装在船体的甲板结构上。
半潜式船舶401具有船首和船尾,并且起重机安装在船首处,例如安装在两个浮筒之间的甲板结构上(从上方观察),例如甲板结构具有位于浮筒的船首的后方的船首端部。
搬运起重机405也设置在船舶401的船体的一侧附近。在所示的实施方案中,搬运起重机位于船舶的左舷侧(larboard side,也称为port side)附近。
在所示的实施方案中,船舶的驾驶台和船员宿舍包括在安装起重机404中。将驾驶台和船员宿舍结合在起重机中允许为船舶提供覆盖几乎整个船舶的甲板。
在所示的实施方案中,船舶设置有搬运起重机和安装起重机,它们都安装在船舶的船体上,并且从甲板向上延伸。甲板没有任何其它在甲板上方延伸的主要结构。因此,甲板自由地用于存储和沿着甲板移动风力涡轮机部件,并且用于提供邻近安装起重机的组装台。
船舶甲板的主要部分是风力涡轮机部件存储甲板403,该风力涡轮机部件存储甲板包括用于不同风力涡轮机部件的不同存储区域。在所示的具体实施方案中,风力涡轮机部件存储甲板403包括塔架存储区域403a、机舱存储区域403c和叶片存储区域403d。
船舶401在塔架存储区域403a处承载多个风力涡轮机塔架。与图1中所示的船舶101相比,风力涡轮机塔架是全长式风力涡轮机塔架。图1中所示的船舶101承载将被组合在全长式风力涡轮机塔架中的下塔架部件和上塔架部件。此外,船舶401在水平存储位置中承载风力涡轮机塔架。与在直立位置运输塔架相比,水平存储位置为船舶提供了较低的重心。水平运输位置使得塔架必须是竖立的以能够组装风力涡轮机。在所示的实施方案中,安装起重机和船舶的甲板配置为用于竖立风力涡轮机塔架,并且因此实现水平运输位置。
为了竖立,塔架定位成其顶端位于第一组装台处,并且其降低的端部位于搬运车上。在第一组装台处,起重机的底座区段处的推车轨道上的推车朝向船舶的甲板降低,使得推车能够与塔架的顶端可铰接地联接。随后,将推车提升离开甲板并提升到起重机的顶部区段上的推车轨道上。因此,塔架的顶端被提升,而塔架的底端与搬运车一起朝向起重机的底座区段移动。因此,塔架被竖立,即从水平位置枢转到竖直位置。
叶片存储区域403d设置在船舶401的塔架存储区域403a的相对侧。机舱存储区域403c或多或少地设置在安装起重机404附近。
在风力涡轮机安装船舶401的优选实施方案中,搬运起重机405的可达范围使得安装起重机可以提升和降低存储在风力涡轮机存储甲板403上的风力涡轮机部件,例如叶片或机舱。
风力涡轮机组件和安装船舶401还包括第一组装台413、第二组装台414和第三组装台415。
第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上并且在船舶的船首处。
第一风力涡轮机组装台413位于安装起重机404的安装侧419对面。第二风力涡轮机组装台414位于第三风力涡轮机组装台415对面。
注意到,类似于例如图19中所示的船舶201,第三组装台415配置为用于存储机舱。因此,在所示的实施方案中,安装起重机404有效地设置有两个组装台,即,用于将机舱安装在风力涡轮机的塔架上的第一组装台413和用于将叶片安装到机舱上的第二组装台414。
此后,第一组装台也将被称为机舱安装台413,第二组装台也将被称为叶片安装台414,并且第三组装台也将被称为机舱拾取台415。
注意到,在所示的具体实施方案中,风力涡轮机安装起重机204是双侧起重机,在起重机的相对侧上具有第一升降装置420a和第二升降装置420b。例如参见图28。在起重机的两侧上为起重机提供升降装置使得起重机能够在起重机的两侧上同时执行升降动作。例如,在机舱拾取台415提升机舱,同时在叶片安装台414提升或降低具有机舱的风力涡轮机塔架,或者在机舱安装台413将机舱降低到风力涡轮机塔架上,同时在船舶的安装侧419将组装好的风力涡轮机支承在基座上方。
在图27所示的实施方案中,安装起重机设置有第一升降装置和第二升降装置,第一升降装置用于升降和安装组装好的风力涡轮机,特别是用于升降和支承风力涡轮机的塔架,第二升降装置配置为用于升降风力涡轮机部件(特别是机舱),并用于竖立桩柱。例如参见图31。
与其它图中所示的安装起重机类似,安装起重机404具有底座区段422和顶部区段423。顶部区段423由轴承424可转动地支承,该轴承由底座区段422支承。因此,包括两个升降装置的顶部区段243可以相对于底座区段422围绕竖直轴线转动,并且起重机可以因此利用升降装置在组装台与安装侧之间传送至少风力涡轮机部件或组装好的风力涡轮机。
在所示的实施方案中,起重机的底座区段422是封闭的结构,从而容纳驾驶台和船员宿舍,而顶部区段423是开口的桁架构造。
在所示的实施方案中,风力涡轮机安装起重机204是双侧起重机,具有位于起重机的两侧上的两个升降装置420a、420b。每个升降装置420包括具有相关联的升降缆绳440的至少一个升降绞盘439、由升降缆绳支承的推车441(例如,风力涡轮机支承推车)以及沿着起重机在竖直方向上引导推车的推车引导件442。
在图中所示的示例性实施方案中,推车引导件包括安装到安装起重机的顶部区段423的第一推车引导件426和安装到安装起重机的底座区段422的第二推车引导件431。因此,升降装置的推车441可以沿着起重机的顶部区段和底座区段两者移动。更具体地,第二推车引导件431使得推车能够被降低靠近甲板,或靠近安装有风力涡轮机的基座,而第一推车引导件426使得推车能够随起重机的顶部区段432转动。
因此,图27示出了根据本发明的风力涡轮机组件和安装船舶401,该风力涡轮机组件和安装船舶包括:
-漂浮船体402;
-风力涡轮机部件存储甲板403,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架435、机舱416和叶片411;
-搬运起重机405,其用于升降存储在风力涡轮机部件存储甲板403上的风力涡轮机部件;
-安装起重机404,其中,安装起重机具有第一侧、第二侧、位于第二侧对面的第三侧和位于第一侧对面的第四侧,第四侧是安装侧419,并且其中,安装起重机404配置为用于将组装好的风力涡轮机408在安装侧419处支承在基座409上方的安装位置中,并且用于将组装好的风力涡轮机408降低到基座409上,
-第一组装台413或机舱安装台以及第二组装台414或叶片安装台,第一组装台413或机舱安装台用于将机舱416安装在风力涡轮机塔架435或风力涡轮机塔架区段上,第二组装台414或叶片安装台用于将风力涡轮机叶片411安装到安装在风力涡轮机塔架435或风力涡轮机塔架区段上的机舱416,其中第一组装台413位于安装起重机404的第一侧上,第二组装台414位于安装起重机404的第二侧上,并且安装侧419位于安装起重机404的第四侧上,
其中安装起重机404具有升降装置420,升降装置420包括具有相关联的升降缆绳440的至少一个升降绞盘439、由升降缆绳440支承以支承风力涡轮机的塔架435或塔架区段的至少一个推车441,例如第一风力涡轮机支承推车427、以及用于沿着安装起重机404在竖直方向上引导推车441的推车引导件442,并且其中推车441配置为在塔架435或塔架区段的底端和顶端之间接合风力涡轮机的塔架435或塔架区段,以在横向方向上支承塔架435或塔架区段,
其中,安装起重机404具有底座区段422和顶部区段423,其中,顶部区段423由轴承424可转动地支承,该轴承424由底座区段422支承,并且顶部区段423因此能够利用升降装置420相对于底座区段422围绕竖直轴线转动,以及
其中,推车引导件442包括安装到安装起重机404的顶部区段423的第一推车引导件426或顶部推车引导件,以及在第一组装侧、第二组装侧或安装侧中的一个处安装到安装起重机404的底座区段422的至少一个第二推车引导件431或底座推车引导件,优选地具有在第一组装侧、第二组装侧和安装侧的每个处安装到安装起重机404的底座区段422的第二推车引导件431,并且升降装置420的推车427因此能够在至少一个组装台处(优选地在每个组装台处)和在安装侧沿着安装起重机404的顶部区段423和底座区段422移动。
风力涡轮机组装船舶401实现了根据本发明的用于组装和安装风力涡轮机的方法。该方法例如包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板403上,在所示的实施方案中,风力涡轮机部件为塔架435、机舱416和叶片411;
-将风力涡轮机的塔架435布置到第一组装台413中,优选地使用风力涡轮机安装起重机404,并且将塔架435支承在直立安装位置,任选地在此之前:优选地使用风力涡轮机安装起重机404将风力涡轮机的塔架435从水平存储位置竖立到直立安装位置;
-在第一组装台413中提升机舱416并将机舱416升降到塔架435上,优选地使用风力涡轮机安装起重机404,并将机舱416安装在塔架435上;
-使用安装起重机404将组合的塔架435和机舱416从第一组装台413布置到第二组装台414,并且将塔架435支承在直立安装位置,优选地机舱416(特别是机舱416的叶毂)处于用于将叶片411安装到机舱416的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片411安装到机舱416,以提供组装好的风力涡轮机408,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱416的紧固位置,将第一叶片安装到机舱416,并且将机舱416(特别是机舱416的叶毂)转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱416的紧固位置,将第二叶片安装至机舱416,并且将机舱(特别是机舱416的叶毂)转动至相继的安装位置416;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱416的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱416;
-将组装好的风力涡轮机408从第二组装台414布置到安装起重机404的第四侧(即,安装侧419)的安装位置;以及
-使用安装起重机404将组装好的风力涡轮机408降低到基座409上。
在该方法中,将组合的塔架和机舱从第一组装台布置到第二组装台包括使用安装起重机的升降装置在第一组装台处提升组合的塔架和机舱,并在第二组装台处降低组合的塔架和机舱,以及相对于安装起重机的底座区段转动安装起重机的顶部区段,以将组合的塔架和机舱从第一组装台移动到第二组装台。
此外,在该方法中,将组装好的风力涡轮机从第二组装台布置到安装起重机的第四侧的安装位置包括使用安装起重机的升降装置在第二组装台处提升组装好的风力涡轮机,以及相对于安装起重机的底座区段转动安装起重机的顶部区段,以将组装好的风力涡轮机从第二组装台移动到安装起重机的安装侧。
安装起重机404设置在船舶401的船体的一侧附近,在所示的实施方案中是船舶的前侧。安装起重机404具有在船舶的船首处的安装侧。安装起重机404配置为用于在其安装侧将组装好的风力涡轮机支承在基座上方的安装位置,并且配置为用于将风力涡轮机降低到基座上。基座可以是安装在海床上的基座,或者可以是漂浮基座。
安装起重机404具有竖立在船舶401的船体上的竖直起重机结构。竖直起重机结构包括安装起重机的底座区段422和顶部区段423。竖直起重机结构具有固定在船体上的起重机结构的底座区段和起重机结构的可回转顶部区段,其中,升降装置包括从布置在可回转顶部区段上(例如,布置在可回转顶部区段的枢转悬臂上)的一个或更多个滑轮组悬挂的一个或更多个绞盘驱动缆绳。顶部区段的回转可以用于通过升降装置从船舶的甲板上拾取组装好的风力涡轮机,并且将风力涡轮机连同其塔架一起带到漂浮基座的塔架安装结构上方。
竖直起重机结构包括用于第一风力涡轮机升降装置420a和第二风力涡轮机升降装置420b的每个的枢转悬臂535。在所示的实施方案中,升降悬臂设置在起重机结构的两侧和顶部,使得W形的升降缆绳从布置在相应的枢转悬臂上的滑轮组悬挂。
安装起重机设置有第一风力涡轮机安装推车427或上风力涡轮机安装推车,以及第二风力涡轮机安装推车432或下风力涡轮机安装推车。推车分别支承塔架接合装置428、432以及主动受控运动机构或主动水平运动装置428、434,主动受控运动机构或主动水平运动装置配置和操作为提供相应塔架接合装置在水平面中的受控运动,以便使悬挂的风力涡轮机的塔架与漂浮基座的安装轴线对准并保持塔架与漂浮基座的安装轴线对准。塔架接合装置配置为主动地迫使悬挂的风力涡轮机离开其铅垂线定向并与安装轴线对准,即塔架在该轴线处与基座对准。
为起重机提供第一风力涡轮机安装推车427或上风力涡轮机安装推车以及第二风力涡轮机安装推车432或下风力涡轮机安装推车使得相应的上风力涡轮机安装推车和下风力涡轮机安装推车的塔架接合装置能够在不同高度处作用于支承的风力涡轮机的塔架,例如,下风力涡轮机安装推车位于待安装的风力涡轮机的重心下方,上风力涡轮机安装推车位于所述重心上方。在将组装好的风力涡轮机安装在基座上时,操作主动受控水平运动装置429、434以使悬挂的风力涡轮机的塔架435与漂浮基座的安装轴线对准。例如,上塔架接合装置和下塔架接合装置在竖直方向上分开至少20米。
在所示的实施方案中,主动受控水平运动装置428、434各自包括在第一水平方向上延伸的第一组水平轨道,所述第一组水平轨道支承第一承载体,并且所述第一承载体支承在不同于第一方向的第二水平方向上延伸的第二组一个或更多个水平轨道,例如第一和第二方向为正交方向。第二组水平轨道支承第二承载体,另外的第二承载体支承所述塔架接合装置。
在例如图29和图30所示的实施方案中,推车包括两个支承臂,支承臂支承用于接合风力涡轮机的塔架的环。环由臂可移动地支承,使得其可以在第一方向上沿着臂朝向和远离起重机移动。臂各自安装在底座上,底座可移动地支承在推车的横梁上。因此,底座可以在垂直于臂的方向上移动,并且因此在垂直于第一方向的第二方向上移动臂和环。
此外,在所示的实施方案中,臂相对于底座可枢转,使得推车的环可以在图29中所示的被动位置与图30中所示的主动位置之间铰接。
此外,主动受控水平运动装置包括水平位移致动器(例如,液压缸或一个或更多个缆绳和相关联的(电动)绞盘的组件)或齿条和小齿轮驱动装置。
在图31所示的实施方案中,组装好的风力涡轮机408被承接于上风力涡轮机安装推车427和下风力涡轮机安装推车432中。上风力涡轮机安装推车427经由上推车悬挂元件130(在所示实施方案中为升降绞盘439的升降缆绳440)支承。下风力涡轮机安装推车432通过上风力涡轮机安装推车经由下推车悬挂元件(在所示的实施方案中为推车悬挂缆绳446)支承。组装好的风力涡轮机经由风力涡轮机悬挂元件(在所示实施方案中为风力涡轮机悬挂缆绳447)支承,所述风力涡轮机悬挂元件连接到下风力涡轮机支承推车的塔架接合装置。
风力涡轮机悬挂缆绳在装配(例如临时装配)在风力涡轮机塔架上低于上塔架接合装置的高度处的附接件之间延伸。
安装起重机设置有水平间隔开的第一上滑轮组和第二上滑轮组,上风力涡轮机支承推车设置有水平间隔开的第一和第二下滑轮组。升降缆绳的第一多落式缆绳布置在第一上滑轮组和第一下滑轮组之间延伸,而升降缆绳的第二多落式缆绳布置在第二上滑轮组和第二下滑轮组之间延伸。这种配置使得在使用中,机舱和风力涡轮机的向上指向的一个叶片位于多落式缆绳布置之间,而这些缆绳布置不与任何叶片和机舱接触。
注意到,在所示的具体实施方案中,风力涡轮机安装起重机204是双侧起重机,在起重机的相对侧上具有第一升降装置420a和第二升降装置420b。
在所示的实施方案中,第一升降装置适于支承组装好的风力涡轮机,并且以可控制的方式升高和降低组装好的风力涡轮机,组装好的风力涡轮机包括与机舱结合的塔架并且装配有叶片。因此,第一升降装置设置有第一风力涡轮机安装推车427或上风力涡轮机安装推车以及第二风力涡轮机安装推车432或下风力涡轮机安装推车。
在所示的实施方案中,第二升降装置配置为用于升降机舱,更具体地用于提升位于第三组装台或机舱存储位置处的机舱,并且用于将机舱降低到在第一风力涡轮机组装台中设立的塔架的顶部上。此外,升降装置配置为用于竖立风力涡轮机塔架或桩柱。因此,在所示的实施方案中,第二升降装置设置有推车,该推车配置为接合机舱,并且也能够配置为可枢转地接合桩柱或塔架的顶端。
图25示出了用于竖立桩柱448的第二升降装置420b,而第一升降装置420a支承将另一桩柱打入海底以便为风力涡轮机提供基座的捶打装置449。在所示的实施方案中,船舶适于竖立桩柱、朝向海底降低桩柱、以及将桩柱劈入海底。
这些桩柱被存储在甲板上,以便例如从位于海岸的桩柱厂运送到风电场。一旦船舶到达风电场,桩柱可以被竖立,使得它们可以被起重机接合并且可以被降低到海中。在所示的实施方案中,船舶在两侧上并且邻近安装起重机设置有临时桩柱设立位置。因此,在竖立之后并且在被降低到海中之前,桩柱可以邻近安装起重机设立。在所示的实施方案中,两个桩柱邻近安装起重机设立。
在所示的实施方案中,船舶401设置有与安装起重机404成一直线延伸的尾板438。尾板438设置成能够使桩柱或基座桩柱竖立,以便安装风力涡轮机。这些桩柱具有相当大的长度,其长度大于风力涡轮机塔架的长度。为了能够竖立桩柱区段,包括尾部甲板的甲板设置有用于支承竖立搬运车的轨道。在竖立过程中,竖立搬运车支承桩柱或塔架的底端,而桩柱或塔架的顶端由安装起重机提升。因此,桩柱或塔架的底端沿着甲板在轨道上朝向安装起重机被引导。
已经提出,竖立桩柱、降低桩柱和将桩柱打入海底中的过程也可以通过根据本发明的具有单个升降装置的安装起重机来执行。
为了能够竖立桩柱和风力涡轮机塔架,安装起重机的底座区段422在甲板的一侧(即,安装起重机的面向第一风力涡轮机组装台的一侧)设置有用于在竖直方向上沿着起重机引导推车的推车引导件,具体地,推车是用于竖立塔架或桩柱的推车。起重机的顶部区段设置有两个第一推车引导件或顶部推车引导件426,在每个风力涡轮机升降装置处各有一个。另外,所示的示例性实施方案设置有安装到安装起重机的底座区段422的多个第二推车引导件或底座推车引导件431。
在所示的实施方案中,安装起重机还设置有两个桩柱接合装置451。桩柱接合装置安装到安装起重机的顶部区段,并且与第二升降装置对准,以接合使用第二升降装置正被竖立的桩柱。桩柱接合装置设置成接合被竖立的桩柱,并且在通过顶部区段的回转来移动桩柱的同时将桩柱稳固就位。桩柱接合装置防止桩柱的摆动,特别是当安装起重机的顶部区段的转动开始或停止时。而且,它们可以防止由船舶的移动引起的桩柱的摆动。
桩柱接合装置安装在推车引导件的两个轨道之间,并且能够铰接在非活动位置和活动位置之间,在非活动位置,桩柱接合装置抵靠安装起重机的顶部区段折叠以允许推车通过,在活动位置,桩柱接合装置从安装起重机的顶部区段向外延伸以接合由第二风力涡轮机升降装置支承的桩柱。在图32中,两个桩柱接合装置中的下部桩柱接合装置铰接至活动位置,而上部桩柱接合装置仍处于非活动位置。
在所示的实施方案中,安装起重机在起重机的每侧,因此在第一和第二风力涡轮机组装台处、在安装起重机的安装侧和在安装起重机的机舱存储侧,设置有基座推车引导件。因此,在所有各侧,推车可以沿着起重机的底座区段降低。
在第一风力涡轮机组装台处提供基座推车引导件使得推车能够被降低靠近甲板。这对于竖立过程是有益的。将推车降低到接近甲板允许将推车与以水平构造支承在甲板上的塔架或桩柱的顶端联接,并且因此使得能够使用安装起重机来竖立桩柱。
此外,为了能够使桩柱竖立,在所示的包括尾部甲板的实施方案中,甲板设置有用于支承竖立搬运车450的轨道。在竖立过程中,竖立搬运车支承桩柱或塔架的底端,而桩柱或塔架的顶端由安装起重机提升。因此,桩柱或塔架的底端沿着甲板在轨道上朝向安装起重机被引导。
已经提出,第一升降装置的推车和第二升降装置的推车可以布置在用于支承风力涡轮机或风力涡轮机部件的活动位置和用于沿着由风力涡轮机安装起重机支承的风力涡轮机的塔架或上塔架部件移动的非活动位置,例如在至少一个风力涡轮机组装台处。图27至图29示出了处于非活动位置的第一升降装置的推车,而图30示出了处于活动位置的第一升降装置的推车。
在所示的具体实施方案中,风力涡轮机安装组件和安装船舶401设置有位于安装起重机404的安装侧的基座约束***445,用于接合基座409,并使得由安装起重机404支承的组装好的风力涡轮机408能够与漂浮基座对准,例如参见图31。约束***配置为至少在一定程度上约束塔架安装结构相对于船舶在水平面中的运动。
在所示的实施方案中,当从上方看时,漂浮基座409包括通过呈三角形布置的梁互连的三个稳定立柱。漂浮基座的稳定立柱中的一个实施为塔架安装结构,其配置为将风力涡轮机的塔架安装在其上。
漂浮基座(例如,漂浮基座的每个浮力立柱)设置有用于容纳压载物(例如,压载液,例如压载水)的压载箱。在实施方案中,提供压载控制***,其配置为用于在例如至少三个稳定立柱的压载箱之间移动压载液,以调整向上指向的安装轴线的竖直定向。此外,漂浮基座包括水滞留板,其中水滞留板附接到稳定立柱的下端。
在所示的实施方案中,基座约束***445包括推车引导件或轨道安装推车443,其设置有夹持装置444形式的接合构件,用于接合漂浮基座的塔架安装结构。基座约束***还具有主动受控运动机构,该主动受控运动机构配置和操作为提供接合构件相对于船舶的船体的受控运动,从而提供接合的漂浮基座相对于船舶的船体的受控约束。主动受控运动机构被实施为在两个非平行的水平方向上(例如,在正交的水平方向上)相对于船舶的船体主动地约束接合的漂浮基座。
风力涡轮机组件和安装船舶还包括对准***,该对准***包括基座约束***445和第一风力涡轮机安装推车427(或上风力涡轮机安装推车)和第二风力涡轮机安装推车432(或下风力涡轮机安装推车)。推车分别支承塔架接合装置428、432以及主动受控运动机构或主动水平运动装置428、434,主动受控运动机构或主动水平运动装置配置和操作为提供相应塔架接合装置在水平面中的受控运动,以便使悬挂的风力涡轮机的塔架与漂浮基座的安装轴线对准并保持塔架与漂浮基座的安装轴线对准。塔架接合装置配置为主动地迫使悬挂的风力涡轮机离开其铅垂线定向并与安装轴线对准。
在实施方案中,使用一个或更多个传感器,用于在安装期间监测塔架安装结构相对于塔架漂浮基座的下端部在一个或更多个方向上的运动。优选地,这些一个或更多个传感器链接到控制器,例如计算机化的控制器,该控制器配置和操作为引起升沉补偿装置和/或对准***的自动操作。例如,一个或更多个传感器实施为摄像机、雷达、位移传感器等。
例如,一个或更多个运动监测传感器与如本文论述的约束***结合。
例如,一个或更多个运动监测传感器配置为监测塔架安装结构相对于船舶的船体的倾斜,例如相对于约束***的倾斜。
在实施方案中,约束***包括至少三个系泊缆绳,系泊缆绳将漂浮基座稳固到船舶,例如稳固到船舶的船首,所述系泊缆绳沿不同方向延伸,例如主要在水平面中延伸。这例如允许保持船舶和漂浮基座的基本固定的相对水平位置。优选地,在这种配置中,基座被锚定到海床。
在实施方案中,除了船舶的一部分经由约束***联接到锚定的漂浮基座之外,船舶还经由多个锚缆绳锚定到海床。例如,约束***将例如半潜式船舶的船首联接到漂浮基座(例如,其稳定立柱),并且在安装期间一个或更多个锚缆绳从船舶的船尾延伸。
在实施方案中,约束***例如还包括布置在船舶上的一个或更多个张紧缆绳组件,每个张紧缆绳组件包括一个或更多个张紧缆绳和向这些张紧缆绳提供受控张力的一个或更多个相应的张紧装置,所述张紧缆绳连接到漂浮基座,并且张紧缆绳组件配置和操作成对一个或更多个缆绳进行张紧,从而主要在升沉方向上相对于船舶约束漂浮基座。
安装起重机(在所示实施方案中为安装起重机的第一升降装置)设置有升沉补偿装置,该升沉补偿装置适于补偿由安装起重机支承的风力涡轮机塔架相对于漂浮基座的塔架安装结构的由海况引起的升沉运动。
特别地,对于具有一个或更多个升降绞盘和升降缆绳的升降装置,如这里优选的,合适的升沉补偿装置在被动和主动实施方案两者或其混合的实施方案中在本领域中是公知的。例如,升降装置包括一个或更多个绞盘和一个或更多个升降缆绳,通过(电动)绞盘的适当操作和/或通过承载一个或更多个缆绳滑轮的一个或更多个升沉补偿缸来形成升沉补偿,升降缆绳在缆绳滑轮上通过。
在该方法中,使用塔架对准***,该塔架对准***配置为接合在该悬挂式风力涡轮机上,例如,接合在该悬挂式风力涡轮机的塔架上,并且使该悬挂式风力涡轮机的塔架与漂浮基座的安装轴线对准并保持悬挂式风力涡轮机的塔架与漂浮基座的安装轴线对准,以便补偿该风力涡轮机塔架相对于漂浮基座的安装轴线的海况引起的运动,该海况引起的运动至少包括在一个或更多个竖直平面中的倾斜运动。
该方法包括——在船舶的船体处于漂浮状态且漂浮基座处于漂浮状态的情况下——以下步骤:
-借助于升降***将风力涡轮机从起重机悬挂,
-将悬挂式风力涡轮机的塔架的下端定位在漂浮基座的塔架安装结构上方,
-操作升沉补偿装置以便补偿风力涡轮机塔架相对于漂浮基座的塔架安装结构的海况引起的升沉运动,
-操作塔架对准***以使风力涡轮机的塔架与漂浮基座的安装轴线对准并保持塔架与漂浮基座的安装轴线对准,以便补偿风力涡轮机塔架相对于漂浮基座的安装轴线的海况引起的倾斜运动,
-在升沉补偿装置和塔架对准***处于操作中的同时,操作升降***,从而将悬挂的风力涡轮机连同塔架的下端部一起降低到漂浮基座的塔架安装结构上,
-将塔架以其下端部紧固到漂浮基座的塔架安装结构。
因此,该方法设想提供和操作塔架对准***,以便允许塔架的下端部正确地降落到漂浮基座的塔架安装结构上。一般而言,塔架对准***用于迫使悬挂的风力涡轮机脱离其铅垂线定向,以便使其塔架与安装轴线对准并保持其塔架与安装轴线对准,由于作用在船舶的漂浮船体上和漂浮基座上的海况,该安装轴线至少持续地经受相对于塔架的倾斜运动。
本发明允许例如将多个漂浮基座锚定在海上风电场中的它们的最终位置处,所有漂浮基座都没有风力涡轮机,并且然后将船舶航行到风电场并且相继将风力涡轮机安装在漂浮基座上。这种方法能够实现比上述方法(成本)效益更好的方法来建立漂浮基座海上风电场,在上述方法中,完全组装的漂浮风力涡轮机必须被拖曳相对较长的距离到达它们在风电场中的位置。在实施方案中,风电场的漂浮基座在一个日历年内安装,并且相关联的风力涡轮机在稍后的日历年内安装在这些基座上。
例如,本发明允许使用深吃水漂浮基座,例如spar型基座,而不需要像上述Fjord那样的靠近海岸的深吃水安装位置。
在实施方案中,将塔架降落到塔架安装结构上可能已经引起或随后引起在塔架和基座之间建立初步紧固,使得风力涡轮机相对于基座稳定,例如从而允许停止对准***的操作,例如从而允许脱离对准***。
例如,塔架的下端部配置为用于将其刺入漂浮基座的塔架安装结构中或刺入漂浮基座的塔架安装结构上,所述刺入连接提供塔架与基座之间的稳定的初步紧固。
在示例中,在下端部和/或塔架安装结构上设置一个或更多个初步紧固装置,其例如自动地或根据命令在塔架和基座之间建立初步紧固。然后,可以执行下端部分到塔架安装结构的最终紧固,例如通过螺栓、焊接、灌浆等提供连接。
在实施方案中,塔架的下端部和塔架安装结构设置有将塔架紧固到基座上的协作的自致动紧固构件,例如像自动闩锁等。
在实施方案中,至少塔架对准***在部分或所有紧固步骤期间保持操作,例如,该***在该步骤期间用于或辅助风力涡轮机相对于基座的稳定。
在实施方案中,至少升沉补偿装置在部分或所有紧固步骤期间保持操作,例如,该装置也在该步骤期间用于或辅助支承风力涡轮机相对于基座的重量的至少一部分。在另一个实施方案中,一旦塔架的下端部已经降低到漂浮基座的塔架安装结构上,风力涡轮机的重量就从起重机传送到漂浮基座上。这可以例如通过升降***和/或升沉补偿装置的适当操作来完成。
在优选的安装方法中——至少在将塔架降低到基座上的步骤期间——船舶以其船首或船尾面对波浪。最优选地,船舶实施为将风力涡轮机悬挂在船舶的船首或船尾处,优选地悬挂在船舶的中间平面中。
优选地,在风力涡轮机安装过程中,至少在某种程度上,漂浮基座至少或仅在相对于船舶的水平面上由约束***约束。例如,该约束可以涉及在一方面的漂浮基座和另一方面的船舶的船体之间布置的沿不同方向延伸的多个系泊缆绳,以便至少或仅在水平面中提供漂浮基座和船体的联接。
在实施方案中,约束***设置在半潜式船舶的船首处。
安装起重机404为两个升降装置的每个都提供有吊杆。因此,升降装置包括两个间隔开的悬臂,悬臂优选地支承一个或更多个悬挂元件,悬挂元件连接到第一推车或风力涡轮机接合装置。
两个悬臂可以布置在用于将第一推车和第一风力涡轮机接合装置支承在活动位置的活动位置以及用于在组装台中沿着部分或完全组装好的风力涡轮机的机舱或叶片移动的非活动位置。
安装起重机配置为使得当组装好的安装起重机由安装起重机支承时,悬臂在风力涡轮机的机舱上方延伸,并且当在正视图中看时风力涡轮机的机舱位于悬臂之间。
参见图28,船舶401还包括塔架容纳井452,其在第二风力涡轮机组装台处沉入到船体中,该第二风力涡轮机组装台是配置为用于使用叶片操纵器(图中未示出)将叶片安装到风力涡轮机的机舱的组装台,并且其中塔架容纳井配置为优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架的至少一部分容纳在其中,使得机舱与存储甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片长度的五分之四,以便于将叶片安装到机舱。
已经提出,半潜式船舶非常适于设置有沉入到船体中或甚至穿过船体的塔架容纳井,该井配置为在组装风力涡轮机的过程中将风力涡轮机的塔架的至少一部分容纳在其中。
在所示的优选实施方案中,塔架容纳井延伸到支承立柱中,任选地甚至延伸到浮筒中。井具有配置为用于使塔架立在其上的底板,例如,与浮筒和/或与支承立柱的下部部分集成的底板。
塔架容纳井被布置在安装起重机的可达范围内,从而允许使用起重机将塔架或其一部分放置在井中,并且随后从井中移除组装好的或部分组装的风力涡轮机,风力涡轮机然后由起重机放置在基座上。
安装起重机安装在一排立柱的端部处的支承立柱的正上方,因此实际上在甲板箱结构的角部处,并且塔架容纳井设置在浮筒上的同一排立柱的邻近支承立柱中。在另一实施方案中,例如当船舶在甲板箱结构的一个角部处在一个浮筒上的一排立柱的端部处的支承立柱上方具有一个安装起重机时,塔架容纳井布置到另一浮筒上的一排立柱的端部处的支承角部中或穿过该支承角部,例如起重机和井两者都位于船舶的船尾处,例如,起重机和井实际上各自位于甲板箱结构的角部处。
例如,井具有至少15米的深度,例如至少30米,该深度是从甲板箱结构的甲板测量的。例如,井具有超过40米的深度,这例如在像最近下水的Sleipnir船舶的船舶内是可能的,这是因为总高度为大约50米。
例如,具有至少30米的深度(例如,超过40米)的井的实施方案允许在井中容纳风力涡轮机的整个塔架的相当大的部分,例如,因为在实际实施方案中塔架高度可以在75米和110米之间变化。由于放置在井中,塔架的顶部更靠近甲板,这便于像将机舱安装在塔架顶部上、将一个或更多个(例如,所有)叶片安装到机舱上等的操作。
考虑到塔架的高度以及使顶端相对靠近甲板以执行一些组装步骤的优点,例如安装机舱和/或安装一个或更多个(例如,所有)叶片,可以设想,在实施方案中,井延伸穿过船体,例如穿过支承立柱,并且进一步向下穿过浮筒。在后一种形式中,井类似于完全穿过船体的船井或竖井,例如从而允许塔架伸出到船舶的浮筒的底部下方的操作。在这种底部开口的井中,塔架或其一部分可以例如通过绞盘驱动的缆绳悬挂,例如所述缆绳接合在塔架的下端。
底部开口的井可以允许将塔架(或塔架部件)布置(例如,悬挂)在其中,使得其顶部接近甲板。例如,这允许机舱在甲板上例如通过一个或更多个车辆或通过搬运车例如通过安装在甲板上的轨道例如通过滑动搬运车滑动地在甲板上基本水平地移动,以便机舱定位在塔架顶端上方并且连接到塔架顶端。例如,然后将塔架提升其部分高度,达到适于将一个或更多个叶片安装到机舱的高度。
上述操作可以与底部封闭的井结合,从而使得井延伸到船体中但并不穿过船体,当使用用于风力涡轮机的两个部件的塔架时,也可以执行上述操作。在此,塔架的上部部件放置在井中,并且然后将机舱安装在其顶部上。
参照图33-图38,将讨论半潜式船舶在风力涡轮机的船上组件的使用以及通过船舶的起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上。
图33-图38示出了半潜式船舶1000,其包括双浮筒漂浮船体,该双浮筒漂浮船体具有:
-甲板箱结构1001;
-两个平行的浮筒1002、1003,
-对于两个浮筒1002、1003的每个,相关联的一排(这里为四个,在其它已知的实施方案中为三个或两个)支承立柱1010至1013、1014。这些立柱各自从相应的浮筒向上延伸。甲板箱结构1001被支承在所有支承立柱上。立柱与浮筒一起为船舶的浮力做出贡献。
附图标记1004表示船舶的船首,1005表示船尾。
甲板箱结构1001具有甲板1006和在吃水线以上的箱底1007。
船舶1000设置有安装起重机1100,该安装起重机安装在甲板箱结构上并且配置为将组装好的风力涡轮机安装在位于起重机1100的可达范围内的基座(未示出)上。
如本领域所公知的,基座可以是安装在海床上的或固定的基座,例如单体桩柱基座或导管架式基座。在另一实施方案中,例如对于较深的水,基座是漂浮基座,例如spar型基座(例如,如在Hywind工程中),或如在WO2009/131826中公开的。
描绘的起重机1100是盆座式起重机,其中起重机的可转动的上部结构1101经由轴承,例如滚子轴承或转向架的布置安装在与甲板箱结构1001成一体的盆座1102上。如图所示且优选地,起重机1100布置在一排立柱的端部处的支承立柱1010的正上方。
起重机1100具有枢转吊杆1103,其通过俯仰机构上下枢转,这里俯仰机构包括在吊杆1103和上部结构1101的门架结构之间延伸的绞盘驱动的俯仰缆绳1104。
起重机1100具有独立地操纵完全组装好的风力涡轮机的能力范围,如本文将解释的。
在其它实施方案中,起重机是塔架起重机。
通常,如本领域已知的,待安装在海上基座上的完全组装好的风力涡轮机包括风力涡轮机塔架的至少一部分,优选地整个塔架,以及安装在塔架(通常是具有叶毂的机舱)上的转子组件,该转子组件优选地在安装在基座上之前设置有一个或更多个(例如,所有)转子叶片。
可以设想,风力涡轮机的组装至少部分地在船舶1000上完成。
优选地,即使当基座是漂浮基座时,当执行用于组装风力涡轮机的一个或更多个组装步骤时,船舶1000也位于海上风力发电场处,例如在风力发电场中的最终位置处系泊在基座附近。
如图33-图38所示,在船舶1000的船上组装台,船舶的船体设置有沉入到船体中或沉入穿过船体的塔架容纳井1040。
如图33和图34中最佳示出的,在实施方案中,井1040从其顶部开口1041(例如,顶部开口1041与船舶的甲板齐平)延伸到船体的支承立柱1011中。
井1040配置为在风力涡轮机的组装步骤期间,例如在将转子组件(这里是机舱)安装在塔架上期间和/或在将一个或更多个(例如,所有)转子叶片组装到转子组件期间,在井中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分。
作为示例,描绘的船舶1000具有100米的宽度、180米的甲板箱的长度、12米的甲板箱的高度、24米的立柱的高度、14米的浮筒的高度。立柱具有至少20×20米的水平截面。
在该示例中,甲板与浮筒底部之间的总高度为50米。该高度以及结构强度和立柱在船体中的集成允许井1040在立柱中的有效实施。
半潜式船舶的船体中的可用高度允许井1040实施为在风力涡轮机的组装过程中将风力涡轮机的整个塔架的相当大的部分容纳在其中。
井1040可以延伸至位于立柱中的井的底端或底板。如图所示,在另一个实施方案中,塔架容纳井延伸穿过支承立柱的整个高度,甚至延伸到立柱下的浮筒中。
如图所示,井1040具有底板1050,其优选地配置为使塔架立在其上。这里示出了底板1050与诸如浮筒的防水壁(bulkhead)、壁(wall)的结构集成,和/或与支承立柱集成,例如与支承立柱的下部集成。
可以理解,塔架容纳井1040可以在现有的半潜式(重吊)起重机船舶中进行改装。
如图所示,优选地,塔架容纳井1040设置在安装起重机1100的可达范围内。
示出了安装起重机1100在一排立柱的端部处安装在支承立柱1010的正上方,因此实际上在甲板箱结构1001的角部处,并且塔架容纳井1040设置在浮筒上的同一排立柱的邻近支承立柱1011中。
起重机1100优选地具有足够的提升能力,以使用起重机1100将整个风力涡轮机塔架1200或其上部(例如,长度在整个塔架的40-65%之间)放置在井1040中,并且随后从井中移除组装的或部分组装的风力涡轮机,然后风力涡轮机由起重机1100放置在基座上。
在实施方案中,如本领域已知的,船舶具有两个可能相同的起重机1100,每个起重机装配在甲板箱结构的相应的角部处,例如在船尾处。
在实施方案中,船舶1000除了具有配置为将组装好的或部分组装的风力涡轮机安装在海上基座上的起重机1100之外,还具有安装到船体的另一起重机,其升降能力低于起重机1100。例如,提供了额外的起重机,用于处理在船舶甲板上的存储位置与布置在起重机1100的可达范围内的一个或更多个组装台之间的风力涡轮机部件(例如,塔架或塔架部件)和/或机舱。
如本文所述,具有至少30米的深度(例如,超过40米)的井1040的实施方案允许在井中容纳风力涡轮机的整个塔架的相当大的部分,例如,由于在用于海上风力涡轮机的实际实施方案中塔架高度可以在75米和110米之间变化。
图35示出了整个风力涡轮机塔架1200已经被放置在井1040中,在该示例中,塔架具有75米和110米之间的高度。可以看出,由于塔架1200在井中的放置,塔架的顶部更靠近甲板,这便于像将机舱安装在塔架顶部上、将一个或更多个(例如,所有)叶片安装到机舱上等的操作。
图36示出了机舱1250已经被提升到塔架1200的顶部上,在此是通过起重机1100进行的。机舱1250可能已经被存储在船舶的甲板上的存储区域中。
在实施方案中,塔架1200和机舱1250的没有任何叶片的这个子组件通过起重机1100被提升到井1040之外,然后起重机1100被摆动到塔架在海上基座上方的位置。然后将部分组装的风力涡轮机放置在基座上并稳固到基座上。在例如使用起重机1100的进一步的组装步骤中,叶片1275、1276、1277装配到机舱。
在另一种方法中,在将机舱放置在塔架顶部上之前,机舱1250已经例如在岸上设置有两个叶片。这种方法在本领域中被称为兔耳法。然后,一旦风力涡轮机已经放置在基座上,则仅安装另一个叶片。这可以例如用起重机1100来完成。
优选地,一个或更多个叶片1275、1276、1277安装到机舱1250,与此同时安装到塔架1200上,其中塔架至少部分地容纳在井1040中。
图37示出了叶片1275、1276、1277一个接一个地安装到机舱1250。一旦安装了所有的叶片,这里是三个叶片,风力涡轮机就完全组装好了,并且准备好使用起重机1100从井1040中提升出来并且放置在基座上。
图37示出了优选地,不是使用安装起重机1100将叶片安装到机舱,而是使用配置为用于在水平供应位置和紧固位置(例如,倾斜或水平紧固位置)之间传送叶片的叶片处理设备1300。
图37示出了叶片处理设备1300被放置在船舶的甲板上。
例如,如示意性地示出的,设备1300配置为将叶片带入紧固位置,在该紧固位置,叶片的根端与叶片安装结构对准,其中叶片处理设备包括:
-叶片夹持器,其适于夹持叶片;
-底座;
-枢转吊杆,例如铰接吊杆,一个或更多个叶片夹持器附接到枢转吊杆,吊杆能够在降低位置与升高位置之间移动,降低位置用于夹持处于水平供应位置的叶片,在升高位置叶片具有所述紧固定向;
-优选地,一个或更多个致动器,例如在吊杆上,用于将叶片操纵到紧固位置。
图37示出了实施方案,其中水平转动的叶毂设置有间隔开120°的三个叶片安装结构,并且其中紧固定向是倾斜定向,优选地对于使用叶片处理设备1300安装的每个叶片,紧固定向对应于在前视图中观察到的机舱的大约四点钟或大约八点钟位置,例如其中叶片与水平面成30°至40°。
图37示出,在实施方案中,倾斜定向对于与叶毂相关联的三个叶片的每个是相同的,叶毂在叶片的每次安装之间转动120°。
图38示出了完工的组装,所有步骤都在船舶1000的船上的单个组装台处执行,这里在井1040处。
附图示出,在实施方案中,机舱1250装配在塔架1200上,使得机舱的前部(叶片装配到机舱的叶毂)相对于船舶的船体的长边面向外侧。如优选的,并且如所示的,叶毂的轴线不垂直于船舶的船体的长边,而是在所述竖直线和船体的边之间成一角度(当从上方看时)。
图38示出了机舱的叶毂的这种布置以及将井1040布置到支承立柱中或穿过支承立柱的益处在于,完全组装好的风力涡轮机的一个叶片可以延伸到船体的外部,而不是靠近甲板箱和起重机1100。
装置1300可以(未示出)具有允许将叶片带到水平紧固位置以将叶片紧固到机舱的叶毂的铰接吊杆。
在未示出的另一种方法中,设想井1040完全延伸穿过船体,例如穿过支承立柱,然后进一步向下穿过浮筒。在后一种形式中,井类似于完全穿过船体的船井或竖井,例如从而允许风力涡轮机的塔架伸出到船舶的浮筒的底部下方的操作。在这种底部开口的井中,塔架或其一部分可以例如通过绞盘驱动的缆绳悬挂,例如所述缆绳接合在塔架的下端上。
在实施方案中,井延伸穿过船体可以允许机舱1250安装在塔架的顶部上,而不需要使用起重机。例如,塔架(或塔架部件)悬挂在井中,使得其顶部接近甲板。例如,这允许机舱例如通过一个或更多个车辆或通过搬运车在甲板上(例如,安装在甲板上的轨道上)基本水平地移动(例如,通过滑动搬运车滑动),以便机舱定位在塔架顶端上方并且连接到塔架顶端。例如,然后例如使用起重机1100或将塔架悬挂在井1040中的悬挂装置,将塔架提升其部分高度,达到适于将一个或更多个叶片安装到机舱的高度,例如如上论述。
在实施方案中,井1040在远离船体的任何支承立柱的位置处,例如在两个支承立柱之间的间隔中,延伸穿过甲板箱结构。例如,然后将附加的井侧壁(例如,管状侧壁)装配在甲板箱结构和浮筒之间以提供要放置塔架或塔架部件的干井。
Claims (31)
1.一种风力涡轮机安装起重机,其待安装在船舶的漂浮船体上,
其中,安装起重机具有用于面向风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧,
其中,安装起重机配置为执行一个或更多个风力涡轮机组装步骤,例如,将风力涡轮机塔架竖立,并且安装起重机配置为用于在安装起重机的安装侧,将组装好的风力涡轮机从至少一个风力涡轮机组装台布置到邻近船舶的风力涡轮机基座上方的安装位置中,并且将组装好的风力涡轮机降低到基座上,
其中,安装起重机设置有:
-风力涡轮机升降装置,其具有一个或更多个风力涡轮机悬挂元件,例如缆绳,所述风力涡轮机升降装置适于支承组装好的风力涡轮机,并且以能够控制的方式升高和降低组装好的风力涡轮机,组装好的风力涡轮机包括与机舱结合的塔架和装配的叶片,
-底座区段和顶部区段,其中,顶部区段由轴承能够转动地支承,并且能够利用风力涡轮机升降装置相对于底座区段围绕竖直轴线转动,并且升降装置因此能够在组装台与安装侧之间传送至少上塔架部件,以及
-第一推车引导件和第一风力涡轮机支承推车,第一推车引导件安装到安装起重机的顶部区段,第一风力涡轮机支承推车能够沿着所述第一推车引导件竖直移动,其中第一推车支承风力涡轮机接合装置。
2.根据权利要求1所述的安装起重机,其中,安装起重机的底座区段设置有第二推车引导件和第二风力涡轮机支承推车,第二风力涡轮机支承推车能够在安装起重机的安装侧上沿着所述第二推车引导件竖直移动。
3.根据权利要求2所述的安装起重机,其中,第二推车支承风力涡轮机接合装置,并且其中优选地,主动水平运动装置安装在推车与风力涡轮机接合装置之间,主动水平运动装置适于在风力涡轮机由所述风力涡轮机接合装置支承时主动补偿风力涡轮机接合装置相对于基座在至少一个水平方向上,可能在两个非平行的水平方向上,例如在正交的水平方向上的海况引起的水平位移。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的安装起重机,其中,升降装置包括两个间隔开的悬臂,两个间隔开的悬臂支承一个或更多个悬挂元件,一个或更多个悬挂元件连接到第一推车或者连接到风力涡轮机接合装置。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的安装起重机,其中,风力涡轮机安装起重机配置为使得当组装好的风力涡轮机由安装起重机支承时,悬臂在风力涡轮机的机舱上方延伸,并且当在前视图中看时,被支承的风力涡轮机的机舱位于悬臂之间。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的安装起重机,其中,安装起重机是双侧安装起重机,在起重机的第一侧上具有作为第一升降装置的风力涡轮机升降装置,并且在安装起重机的相对的第二侧上具有第二升降装置,以使起重机能够在安装起重机的两侧上同时执行升降动作。
7.一种用于组装风力涡轮机并且用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的船舶,所述船舶例如是半潜式起重机船舶,所述基座例如是安装在海床上的基座或漂浮基座,船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、转子组件和叶片,其中存储甲板优选地包括专用存储区域,例如塔架存储区域、机舱存储区域和/或叶片存储区域;
-至少一个风力涡轮机组装台;以及
-风力涡轮机安装起重机,其优选地是根据前述权利要求中的一项或多项所述的安装起重机,风力涡轮机安装起重机安装在漂浮船体上,
其中,安装起重机配置为执行一个或更多个风力涡轮机组装步骤,例如将风力涡轮机塔架竖立,
其中,安装起重机具有面向至少一个风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧,
其中,安装起重机设置有风力涡轮机升降装置,风力涡轮机升降装置具有一个或更多个风力涡轮机悬挂元件,所述风力涡轮机升降装置适于支承组装好的风力涡轮机,并且以能够控制的方式升高和降低组装好的风力涡轮机,组装好的风力涡轮机包括与机舱结合的塔架和装配的叶片,
其中,安装起重机具有底座区段和顶部区段,其中,顶部区段由轴承能够转动地支承,并且其中,顶部区段能够利用风力涡轮机升降装置相对于底座区段围绕竖直轴线转动,并且其中,升降装置因此能够在组装台与安装侧之间传送至少上塔架部件,
其中,安装起重机配置为用于在安装起重机的安装侧将来自至少一个风力涡轮机组装台的组装好的风力涡轮机布置到邻近船舶的风力涡轮机基座上方的安装位置中,用于将安装侧的组装好的风力涡轮机支承在基座上方的安装位置中,并且用于将风力涡轮机降低到基座上。
8.根据权利要求7所述的船舶,其中,至少一个风力涡轮机组装台是第一风力涡轮机组装台,并且其中,船舶还包括第二风力涡轮机组装台,并且优选地包括第三风力涡轮机组装台,其中,第一组装台配置为将塔架支承在直立安装位置,其中,第二组装台配置为在机舱处于安装位置的情况下将塔架支承在直立安装位置,以将叶片安装到机舱,并且其中,优选地,第三组装台配置为呈现机舱,机舱将由风力涡轮机安装起重机提升,以及
其中,第一风力涡轮机组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,并且优选地,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且其中,安装侧位于起重机的第四侧上。
9.根据权利要求7-8中的一项或多项所述的船舶,其中,第二风力涡轮机组装台和第三风力涡轮机组装台位于安装起重机的两侧上,并且第一组装台位于风力涡轮机安装起重机的第一竖直侧对面,第一竖直侧即起重机的安装侧,即用于使用安装起重机将组装好的风力涡轮机安装在基座上的一侧。
10.根据权利要求8或9所述的船舶,其中,第一组装台配置为用于将上塔架部件支承在直立安装位置,第二组装台配置为用于在机舱处于用于将叶片安装至机舱的安装位置的情况下将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置,并且第三组装台配置为用于将下塔架部件支承在直立安装位置,以使得能够优选地使用安装起重机来升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装至下塔架部件上以提供组装好的风力涡轮机。
11.根据权利要求7-10中的一项或多项所述的船舶,其中,船舶还包括叶片处理设备,叶片处理设备优选地位于第二风力涡轮机组装台附近,例如位于安装起重机的底座,用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片,紧固位置邻近塔架顶部或上塔架区段上的机舱,所述塔架顶部或上塔架区段优选地支承在第二组装台中。
12.根据权利要求7-11中的一项或多项所述的船舶,其中,船舶包括基座约束***,优选地在风力涡轮机降低到基座上时,基座约束***配置为用于接合漂浮基座以减少漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,减少漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动,和/或监测漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,监测漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动。
13.根据权利要求7-12中的一项或多项所述的船舶,其中,风力涡轮机安装起重机配置为主动补偿组装好的风力涡轮机相对于风力涡轮机将被降低到的基座,特别是漂浮基座的海况引起的运动,例如水平位移。
14.根据权利要求7-13中的一项或多项所述的船舶,其中,船舶还包括塔架容纳井,塔架容纳井优选在至少一个风力涡轮机组装台或替选的风力涡轮机组装台处沉入到船体中或沉入穿过船体,并且其中,塔架容纳井配置为优选使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架的至少一部分容纳在其中,使得机舱与存储甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片的长度的五分之四,以便于将叶片安装到机舱。
15.根据权利要求7-14中的一项或多项所述的船舶,其中,船舶包括机舱支承件,机舱支承件固定到船舶的甲板,使得机舱能够由机舱支承件支承在甲板上方的一定距离处,距离优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片的长度的五分之四,以使得能够优选地通过使用叶片处理设备将叶片安装到机舱。
16.一种用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机的方法,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶将组装好的风力涡轮机安装在基座上,所述船舶例如是半潜式起重机船舶,所述基座例如是海底安装基座或漂浮基座,并且优选地使用根据权利要求7-15中的一项或多项所述的风力涡轮机安装船舶,
其中,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、下塔架部件、上塔架部件、转子组件和叶片,所述转子组件例如是具有叶毂的机舱;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和邻近机舱的紧固位置之间传送叶片;
-至少一个风力涡轮机组装台;
-安装起重机,其安装在漂浮船体上,例如安装在漂浮船体的甲板上,其中安装起重机具有面向至少一个风力涡轮机组装台的至少一个组装侧,并且具有安装侧,
其中所述方法包括:
-将一个或更多个风力涡轮机部件从风力涡轮机部件存储甲板移动到至少一个风力涡轮机组装台;以及
-使用安装起重机以:
-执行一个或更多个组装步骤,例如通过将风力涡轮机塔架竖立或通过将机舱提升到塔架的顶部或上塔架部件上;
-在组装侧支承组装好的风力涡轮机,并且在安装起重机的安装侧将组装好的风力涡轮机从组装台布置到邻近船舶的风力涡轮机基座上方的安装位置;
-将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,方法还包括使用风力涡轮机安装起重机提升机舱并将机舱升降到塔架或上塔架部件上,并且将机舱安装在塔架或上塔架部件上的风力涡轮机组装步骤。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其中,方法还包括如下风力涡轮机组装步骤:在将机舱安装在塔架或上塔架部件上之前或之后,使用风力涡轮机安装起重机将塔架的区段或上塔架部件降低到塔架容纳井中,塔架容纳井沉入到船体中或沉入穿过船体,并且配置为在其中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分,使得机舱与存储甲板之间的距离减小,优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片的长度的五分之四。
19.根据权利要求16-18中的一项或多项所述的方法,其中,方法还包括将塔架或上塔架部件布置在直立安装位置的风力涡轮机组装步骤,其中机舱安装在塔架或上塔架部件上,其中机舱,特别是机舱的叶毂,处于用于将叶片优选地在水平位置安装到机舱的安装位置。
20.根据权利要求16-19中的一项或多项所述的方法,其中,方法还包括用于将叶片安装到机舱的叶片安装过程,其优选地使用叶片处理设备,叶片安装过程包括以下一个或更多个步骤,优选地包括以下所有步骤;
-将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-将第二叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置;以及
-将第三叶片提升到邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装到机舱。
21.根据权利要求20所述的方法,机舱安装在固定至船舶的甲板的机舱支承件上,使得机舱由机舱支承件支承在甲板上方的一定距离处,距离优选地小于涡轮机叶片的长度,更优选地小于叶片的长度的五分之四。
22.根据权利要求16-21中的一项或多项所述的方法,其中,方法还包括在塔架由下塔架部件和上塔架部件组成的情况下,优选地在将机舱安装在上塔架部件上之后,使用安装起重机将上塔架部件布置在下塔架部件上的风力涡轮机组装步骤。
23.根据权利要求16-22中的一项或多项所述的方法,其中,方法还包括使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架或上塔架部件从水平存储位置竖立到直立安装位置。
24.根据权利要求16-23中的一项或多项所述的方法,其中,至少一个风力涡轮机组装台是位于安装起重机的第一侧上的第一风力涡轮机组装台,第一侧优选地与安装起重机的安装侧相对,并且船舶还包括位于安装起重机的第二侧上的第二风力涡轮机组装台,并且其中
-第一组装台用于竖立塔架或塔架的顶部区段和/或用于优选地使用安装起重机将机舱安装在塔架或塔架的顶部区段上;以及
-第二组装台用于优选地利用安装起重机完成风力涡轮机的组装,例如在塔架由下塔架部件和上塔架部件组成的情况下利用安装起重机将上塔架部件布置于下塔架部件上,和/或用于将叶片安装到机舱;并且其中
-安装起重机用于将塔架或塔架的顶部区段从第一组装台布置到第二组装台,优选地机舱安装在塔架或塔架的顶部区段的顶部上,安装起重机用于将组装好的风力涡轮机从第二组装台布置到安装起重机的安装侧,并且用于将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
25.根据权利要求16-24中的一项或多项所述的方法,其中,至少一个风力涡轮机组装台是位于安装起重机的第一侧上的第一风力涡轮机组装台,第一侧优选地与安装起重机的安装侧相对,船舶还包括位于安装起重机的第二侧上的第二风力涡轮机组装台,并且船舶还包括位于安装起重机的第三侧上的第三风力涡轮机组装台,第三侧优选地与安装起重机的第二侧相对,并且其中
-第一组装台用于提升机舱和/或用于提升安装在塔架的顶部区段上的机舱;
-第二组装台用于将叶片安装到机舱;以及
-第三组装台用于完成风力涡轮机的组装,例如在塔架由下塔架部件和上塔架部件组成的情况下将设置有机舱和叶片的上塔架部件布置在下塔架部件上,和/或用于将设置有叶片的机舱安装在塔架上;并且其中
-安装起重机用于将组装好的风力涡轮机从第三组装台布置到安装起重机的安装侧,并且用于将组装好的风力涡轮机降低到基座上。
26.根据权利要求16-25中的一项或多项所述的方法,其中,风力涡轮机安装起重机配置为主动地补偿组装好的风力涡轮机相对于风力涡轮机将被降低到的基座,特别是漂浮基座的海况引起的运动,例如水平位移,方法包括
-优选地在风力涡轮机降低到漂浮基座上时,使用风力涡轮机安装起重机使风力涡轮机相对于船舶移动,以补偿船舶相对于漂浮基座的海况引起的运动,并且因此保持风力涡轮机与漂浮基座基本上对准。
27.根据权利要求16-26中的一项或多项所述的方法,其中,船舶设置有基座约束***,方法包括:
-使漂浮基座与基座约束***接合;
-优选地在风力涡轮机降低到基座上时,减少漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,减少漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动,和/或监测漂浮基座相对于船舶的运动,更具体地,监测漂浮基座相对于待安装在漂浮基座上的组装好的风力涡轮机的运动。
28.一种用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机的方法,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶安装组装好的风力涡轮机,所述方法优选地是根据权利要求16-27中的一项或多项所述的方法,
其中,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其中存储甲板优选地包括下塔架部件存储区域、上塔架部件存储区域、机舱存储区域和叶片存储区域;
-第一组装台、第二组装台和第三组装台;
-搬运起重机和安装起重机,其中,安装起重机具有安装侧,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座上方的安装位置,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,并且其中,优选地,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片;
其中方法包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板上,所述风力涡轮机部件例如是风力涡轮机上塔架部件、风力涡轮机下塔架部件、机舱和叶片,优选地存储在风力涡轮机部件存储区域的风力涡轮机部件存储甲板上;
-优选地使用搬运起重机将上塔架部件布置到第一组装台中,并且将上塔架部件支承在直立安装位置;
-在第一组装台中,优选地使用搬运起重机将机舱升降到所述上塔架部件上,并且安装机舱,
-优选地使用安装起重机将组合的上塔架部件和机舱从第一组装台布置到第二组装台,并且将风力涡轮机上塔架部件支承在直立安装位置,其中机舱处于用于将叶片安装到机舱上的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱转动至相继的安装位置;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱;以及
-优选地使用搬运起重机将下塔架部件布置到第三组装台中,并且将下塔架部件支承在直立安装位置;
-优选地使用安装起重机升降组合的上塔架部件、机舱和叶片,并且在第三组装台中将上塔架部件安装到下塔架部件上,以提供组装好的风力涡轮机;以及
-使用安装起重机将风力涡轮机升降到安装起重机的第四侧的安装位置;并且将风力涡轮机降低到基座上。
29.一种用于在风力涡轮机组装船舶上组装风力涡轮机的方法,优选地用于使用风力涡轮机组装船舶安装组装好的风力涡轮机,所述方法优选地是根据权利要求16-27中的一项或多项所述的方法,
其中,风力涡轮机组装船舶包括:
-漂浮船体;
-风力涡轮机部件存储甲板,其用于存储风力涡轮机的部件,例如塔架、机舱和叶片;
-第一组装台、第二组装台和第三组装台;
-搬运起重机和安装起重机,其中,安装起重机具有安装侧,安装起重机配置为用于将组装好的风力涡轮机在其安装侧支承在基座上方的安装位置,并且用于将风力涡轮机降低到基座上,并且其中,优选地,第一组装台位于安装起重机的第一侧上,第二组装台位于安装起重机的第二侧上,第三组装台位于安装起重机的第三侧上,并且安装侧位于起重机的第四侧上;
-优选地,叶片处理设备,其用于在水平供应位置和紧固位置之间传送叶片;
其中方法包括:
-将风力涡轮机部件存储在风力涡轮机部件存储甲板上,所述风力涡轮机部件优选地是所有风力涡轮机部件;
-优选地使用风力涡轮机安装起重机将塔架布置到第一组装台中,并且将上塔架支承在直立安装位置;任选地在此之前:优选地使用风力涡轮机安装起重机将风力涡轮机的塔架从水平存储位置竖立到直立安装位置;
-在第一组装台中,优选地使用风力涡轮机安装起重机,提升机舱并将机舱升降到塔架上,并且将机舱安装在塔架上;
-使用安装起重机将组合的塔架和机舱从第一组装台布置到第二组装台,将塔架的底座区段降低到甲板凹部中,并且将塔架部件支承在直立安装位置,并且其中机舱,特别是机舱的叶毂,处于用于将叶片安装到机舱的安装位置;
-优选地使用叶片处理设备将叶片安装到机舱,以提供组装好的风力涡轮机,叶片安装过程包括;
-优选地使用叶片处理设备将第一叶片提升到邻近机舱的紧固位置,将第一叶片安装到机舱,并且将机舱转动到相继的安装位置,
-优选地使用叶片处理设备将第二叶片提升至邻近机舱的紧固位置,将第二叶片安装至机舱,并且将机舱转动至相继的安装位置;以及
-优选地使用叶片处理设备将第三叶片提升至邻近机舱的紧固位置,并且将第三叶片安装至机舱;以及
-使用安装起重机将组装好的风力涡轮机从第二组装台布置到安装起重机的第四侧的安装位置中;并且将风力涡轮机降低到基座上。
30.一种用于组装风力涡轮机并且用于将组装好的风力涡轮机安装在基座上的方法,所述方法优选地是根据权利要求16-27中的一项或多项所述的方法,所述基座例如是安装在海床上的基座或漂浮基座,其中,使用了半潜式起重机船舶,其中,船舶包括:
-漂浮船体,具有:
-甲板箱结构;
-两个平行的浮筒,
-从两个浮筒的每个向上延伸的一排支承立柱,支承立柱在其上支承甲板箱结构;
其中,甲板箱结构具有甲板和箱底,
-安装起重机,其安装在甲板箱结构上并且配置为将组装好的风力涡轮机安装在基座上,所述安装起重机例如是盆座式起重机,例如是安装在位于一排立柱的端部处的支承立柱上方的起重机,
其中,在组装台,船舶的船体设置有沉入到船体中或沉入穿过船体的塔架容纳井,塔架容纳井优选地为延伸到船体的支承立柱中或穿过支承立柱的井,井配置为在其中容纳风力涡轮机的塔架的至少一部分,
其中,待安装的组装好的风力涡轮机包括风力涡轮机塔架的至少一部分和安装在塔架上的转子组件,例如具有叶毂的机舱,该转子组件任选地设置有一个或更多个例如所有转子叶片,
在该方法中,在风力涡轮机的组装步骤期间,例如在将转子组件安装在塔架上期间和/或在将一个或更多个例如所有转子叶片组装到转子组件期间,塔架的至少一部分布置在塔架容纳井中。
31.一种船舶的用途,所述船舶是根据权利要求7-15中的一项或多项所述的船舶,优选地用于执行根据权利要求16-30中的一项或多项所述的方法,用于组装和安装风力涡轮机,优选地用于组装和安装多个风力涡轮机以提供风力发电场。
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