NO347956B1 - Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation - Google Patents

Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation Download PDF

Info

Publication number
NO347956B1
NO347956B1 NO20200856A NO20200856A NO347956B1 NO 347956 B1 NO347956 B1 NO 347956B1 NO 20200856 A NO20200856 A NO 20200856A NO 20200856 A NO20200856 A NO 20200856A NO 347956 B1 NO347956 B1 NO 347956B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
foundation
wind turbine
floating
accordance
arm
Prior art date
Application number
NO20200856A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20200856A1 (en
Inventor
Bjarte Nordvik
Original Assignee
Bjarte Nordvik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bjarte Nordvik filed Critical Bjarte Nordvik
Priority to NO20200856A priority Critical patent/NO347956B1/en
Publication of NO20200856A1 publication Critical patent/NO20200856A1/no
Publication of NO347956B1 publication Critical patent/NO347956B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B63B2021/501—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers by means of articulated towers, i.e. slender substantially vertically arranged structures articulated near the sea bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en vindmøllekonstruksjon omfattende et flytende fundament som er delvis nedsenket i en vannmasse, der det delvis nedsenkete fundamentet understøtter minst et tårn utstyrt med en vindmølle, og der det flytende fundament er forankret roterbart om et bunnfast fundament som rager opp fra en havbunn. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for installasjon av en flytende del av en vindmøllekonstruksjon til et bunnfast fundament som rager opp gjennom en vannoverflate. The present invention relates to a wind turbine construction comprising a floating foundation that is partially submerged in a body of water, where the partially submerged foundation supports at least one tower equipped with a windmill, and where the floating foundation is rotatably anchored around a fixed foundation that protrudes from a seabed . The invention also relates to a method for installing a floating part of a wind turbine structure to a fixed foundation that protrudes through a water surface.

Beskrivelsen vedrører en oppfinnelse innenfor det tekniske feltet offshore vindenergi. Det beskrives en teknisk løsning for stabilisering og forankring for flytende fundament som fritt kan rotere om forankringspunktet. The description relates to an invention within the technical field of offshore wind energy. A technical solution is described for stabilization and anchoring for floating foundations that can freely rotate about the anchoring point.

Oppfinnelsens bakgrunn The background of the invention

For å redusere forurensning og å begrense global oppvarming, er det ønskelig å utvikle teknologi som kan gjøre fornybar energi mer konkurransedyktig. In order to reduce pollution and limit global warming, it is desirable to develop technology that can make renewable energy more competitive.

Offshore vind er en spesielt interessant ressurs relatert til fornybar energiutvinning. Det ligger et stort potensial i å utnytte havområder og vinden over slike områder til å utvinne elektrisk energi. En utfordring relatert til utvinning av energi fra offshore vind, er kostnaden. For at offshore vind skal kunne være en konkurransedyktig energikilde, er det avgjørende at kostnader relatert til produksjon, installasjon og drift og vedlikehold av offshore vindturbiner reduseres. For å nå dette målet er det viktig med utvikling av ny, kostnadseffektiv teknologi. Offshore wind is a particularly interesting resource related to renewable energy extraction. There is great potential in utilizing ocean areas and the wind over such areas to extract electrical energy. A challenge related to the extraction of energy from offshore wind is the cost. In order for offshore wind to be a competitive energy source, it is crucial that costs related to the production, installation and operation and maintenance of offshore wind turbines are reduced. In order to achieve this goal, it is important to develop new, cost-effective technology.

Det er utviklet et stort antall tekniske løsninger for produksjon av vindenergi offshore. Hovedandelen av disse er relatert til bunnfaste fundamenter, hvor nedre struktur er stivt og rotasjonsfast festet til havbunnen. Typisk men ikke begrensede betegnelser på slike innretninger er Monopile, Tri-pod, Jacket, suction caisson, gravity base. Mens øvre del består normalt sett av en transition piece påmontert vindmølletårn med tilhørende vindmølle. A large number of technical solutions have been developed for the production of wind energy offshore. The majority of these are related to fixed foundations, where the lower structure is rigidly and rotatably attached to the seabed. Typical but not limited terms for such devices are Monopile, Tri-pod, Jacket, suction caisson, gravity base. While the upper part normally consists of a transition piece mounted windmill tower with associated windmill.

En annen hovedtype er flytende fundamenter, som forankres til havbunnen ved hjelp av ankerliner med tilhørende forankring mot havbunn. Her finnes det også en rekke varianter som, typisk, men ikke begrensede betegnelser er Barge, Semi-Submersible, multi-spar, spar, tension-leg platform. Hovedandelen av nevnte innretninger er forankret på en måte som gjør at de ikke kan rotere, men benytter seg av en vindmølle som kan rotere i forhold til tårnet. Another main type is floating foundations, which are anchored to the seabed using anchor lines with associated anchoring to the seabed. Here there are also a number of variants such as, typically, but not limited to, Barge, Semi-Submersible, multi-spar, spar, tension-leg platform. The main part of said devices are anchored in a way that means they cannot rotate, but make use of a windmill which can rotate in relation to the tower.

En annen type flytende plattformer er designet på en måte som gjør at den kan rotere om forankringspunktet, videre omtalt som (roterende plattformer). Denne type innretning vil kunne tillate mer en vindturbin da den retter seg selv etter vinden, noe som gjør at turbinene ikke kommer i skyggen av hverandre. Another type of floating platforms is designed in a way that allows it to rotate about the anchor point, further referred to as (rotating platforms). This type of device will be able to allow more than one wind turbine as it adjusts itself to the wind, which means that the turbines do not come in the shadow of each other.

Omtale av kjent teknikk Discussion of prior art

Forankring av flytende innretninger består i dag av et antall ankerline som knytter den flytende innretningen til respektive ankre som ligger i et mønster der de typisk har tilnærmet lik vinkel i forhold til hverandre og spred utover et forholdsvis stort område. En annen tye er tension leg, hvor ankerlinene går forholdsvis rett nedover og holder plattformen på en bestemt dybde. Beskrevne løsninger gjelder både roterende og ikke roterende plattformer, og er løsninger en normalt finner for offshore rigger brukt i olje og gass næringen. Anchoring of floating devices today consists of a number of anchor lines that connect the floating device to respective anchors which lie in a pattern where they typically have approximately the same angle in relation to each other and spread over a relatively large area. Another tye is the tension leg, where the anchor lines go relatively straight down and keep the platform at a certain depth. The described solutions apply to both rotating and non-rotating platforms, and are solutions normally found for offshore rigs used in the oil and gas industry.

Foreliggende oppfinnelse er knyttet til forankring av roterende plattformer, en kjent forankringstype for denne type innretning er beskrevet i SE-1850590-9, hvor den roterende plattformen benytter en typisk tension leg konfigurasjon. The present invention relates to the anchoring of rotating platforms, a known anchoring type for this type of device is described in SE-1850590-9, where the rotating platform uses a typical tension leg configuration.

Videre vises til DE 29908897 U1 som beskriver et flytende delvis nedsenket fundament hvor det er anbrakt minst ett tårn med en vindturbin, og hvor den flytende fundamentet er dreibart forankret til et bunnfast fundament. Reference is also made to DE 29908897 U1 which describes a floating partially submerged foundation where at least one tower with a wind turbine is placed, and where the floating foundation is rotatably anchored to a fixed foundation.

WO 2019102434 A1, DE 20209000 U1, DE 102009040648 A1 og DE 20111441 U1 viser alle flytende vindkraftanlegg som er dreibart forankret til et bunnfast fundament. WO 2019102434 A1, DE 20209000 U1, DE 102009040648 A1 and DE 20111441 U1 all show floating wind turbines which are rotatably anchored to a fixed foundation.

Formål med foreliggende oppfinnelse Purpose of the present invention

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe en roterende flytende vindmøllekonstruksjon, som i stedet for å benytte anker og ankerliner er festet fritt roterbar til en stiv innretting som er festet og rager oppover fra havbunnen. Den stive innretting kan typisk men ikke begrensede være av type Monopile, Tri-pod, Jacket, suction caisson, gravity base. Eller en kombinasjon av disse typene, hvor et alternativ vil være å feste en typisk monopile design, i form av et rør til toppen av en Jacket. It is an object of the invention to produce a rotating floating wind turbine structure, which instead of using anchors and anchor lines is attached freely rotatably to a rigid arrangement which is attached and projects upwards from the seabed. The rigid arrangement can typically, but not limited to, be of the type Monopile, Tri-pod, Jacket, suction caisson, gravity base. Or a combination of these types, where an alternative would be to attach a typical monopile design, in the form of a tube to the top of a Jacket.

I dette dokumentet beskrives en teknisk løsning som har fordeler over kjent teknikk, ved at en kan forankre flytende roterende plattformer billigere og mer effektivt på grunnere vann. Da ved bruk av stive konstruksjoner som rager opp fra en sjøbunn. Samt en kan benytte eksisterende bunnfaste fundamenter på eksisterende havvindparker som innfesting for flytende plattformer. Og på den måten kunne oppgradere de enkelte vindmølle instillasjonene fra fast til flytende og typisk øke effekten fra 2-3 MW til 20-30 MW. This document describes a technical solution that has advantages over known technology, in that floating rotating platforms can be anchored more cheaply and more efficiently in shallower water. Then using rigid constructions that protrude from the seabed. In addition, existing fixed foundations on existing offshore wind farms can be used as anchorages for floating platforms. And in that way, the individual wind turbine installations could be upgraded from fixed to floating and typically increase the power from 2-3 MW to 20-30 MW.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Overnevnte formål oppnås med en vindmøllekonstruksjon omfattende et flytende fundament som er delvis nedsenket i en vannmasse, der det delvis nedsenkete fundamentet understøtter minst et tårn utstyrt med en vindmølle, hvori det flytende fundament er forankret roterbart om et bunnfast fundament som rager opp fra en havbunn, hvori det flytende fundamentet omfatter et langstrakt flyteelement som er svingbart opplagret til nevnte bunnfaste fundament i en dreieskiveforankring. The above-mentioned purpose is achieved with a windmill construction comprising a floating foundation that is partially submerged in a body of water, where the partially submerged foundation supports at least one tower equipped with a windmill, in which the floating foundation is rotatably anchored around a fixed foundation that projects from a seabed, in which the floating foundation comprises an elongated floating element which is pivotally supported to said bottom-fixed foundation in a turntable anchorage.

Det bunnfaste fundamentet er fortrinnsvis et eksisterende fundament for en bunnfast offshore installasjon. Alternativt kan det være en ny installasjon. The fixed foundation is preferably an existing foundation for a fixed offshore installation. Alternatively, it could be a fresh install.

Dreieskriveforankringen frembringer fortrinnsvis en fritt roterbar forankring om det bunnfaste fundamentet. The rotary anchoring preferably produces a freely rotatable anchoring around the fixed foundation.

I en utførelse kan dreieskiveforankringen omfatte et dreieskivearrangement som forbinder det det bunnfaste fundamentet med en festearm som rager ut fra det flytende fundamentet. In one embodiment, the turntable anchorage can comprise a turntable arrangement that connects the bottom-fixed foundation with an attachment arm that projects from the floating foundation.

Dreieskivearrangementet kan omfatte en dreietapp utstyrt med et hode og som er innrettet til innføring i et åpent hulrom i en motstående festedel. The turntable arrangement may comprise a pivot equipped with a head and which is adapted to be inserted into an open cavity in an opposing fastening part.

Dreietappen kan være montert i en elektrisk svivel, hvilken svivel er innrettet for overføring av elektrisk kraft mellom en første del av en kraftledning og en andre del av kraftledningen. I den anledning kan dreietappen omfatter en gjennomløpende boring for den første delen av kraftledningen. The pivot can be mounted in an electric swivel, which swivel is arranged for the transmission of electric power between a first part of a power line and a second part of the power line. On this occasion, the pivot can comprise a continuous bore for the first part of the power line.

Det flytende fundament kan videre omfatte en eller flere utadragende stabilisatorarmer, der nevnte stabilisatorarm(er) rager ut fra fundamentet i et område over en vannflate til vannmassen. The floating foundation can further comprise one or more protruding stabilizer arms, where said stabilizer arm(s) project from the foundation in an area above a water surface to the body of water.

Det flytende fundamentet kan understøtte et første og et andre tårn som i forhold til hverandre er sidestilte og skråstilte, der en første stabilisatorarm til det første tårnet rager ut i motstående retning i forhold til en andre stabilisatorarm til det andre tårnet. The floating foundation can support a first and a second tower which are side-by-side and inclined relative to each other, where a first stabilizer arm of the first tower protrudes in the opposite direction in relation to a second stabilizer arm of the second tower.

Hver stabilisatorarm kan omfatte en overarm og en underarm. I den anledning kan underarmen være forbundet til overarmen i en ledd- eller hengselforbindelse, eller at underarmen kan være fritt opphengt til overarmen. Each stabilizer arm may comprise an upper arm and a lower arm. On that occasion, the lower arm can be connected to the upper arm in a joint or hinge connection, or the lower arm can be freely suspended from the upper arm.

I en utførelse kan den første og den andre stabilisatorarmen være festet til en skulderaksel som løper mellom det første og det andre tårnet. In one embodiment, the first and second stabilizer arms may be attached to a shoulder shaft running between the first and second towers.

Videre kan hver stabilisatorarm omfatte en nedre bremsekrage, så som en utadragende sirkulær skive frembrakt på stabilisatorarmens ytre og nedre ende. Furthermore, each stabilizer arm may comprise a lower brake collar, such as a projecting circular disc produced on the stabilizer arm's outer and lower end.

I en utførelse kan det bunnfaste fundamentet omfatte en roterbar festering og det flytende fundamentet kan omfatte en underliggende blokkskive, der en kabel løper fra festeringen, over blokkskiven og til en lodd som henger i vannmassen. In one embodiment, the bottom-fixed foundation can comprise a rotatable fastening ring and the floating foundation can comprise an underlying block disc, where a cable runs from the fastening ring, over the block disc and to a plumb bob hanging in the water body.

Videre kan tårnets nedre del omfatte en bølgebrytende og baugformet konstruksjon. Furthermore, the lower part of the tower can include a wave-breaking and bow-shaped construction.

Et integrert kontrollsystem kan benyttes for å regulere og begrense thrust kreftene generert av turbinene, slik at kreftene ikke overstiger vindmøllekonstruksjonens design kriterier. An integrated control system can be used to regulate and limit the thrust forces generated by the turbines, so that the forces do not exceed the design criteria of the wind turbine construction.

Overnevnte formål oppnås også med en fremgangsmåte for installasjon av en flytende del av en vindmøllekonstruksjon til et bunnfast fundament som rager opp gjennom en vannoverflate, der fremgangsmåten omfatter: The above-mentioned purpose is also achieved with a method for installing a floating part of a wind turbine structure to a fixed foundation that protrudes through a water surface, where the method includes:

- anbringelse av et fartøy tilstøtende det bunnfaste fundamentet, - placement of a vessel adjacent to the fixed foundation,

- anbringelse av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen tilstøtende det bunnfaste fundamentet, og - placement of the floating part of the wind turbine structure adjacent to the fixed foundation, and

- montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet ved hjelp av en dreieskiveforankring, der den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen monteres fritt roterbart i en vannmasse som omgir det bunnfaste fundamentet. Før montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet utføres følgende trinn: - fjerning av eksisterende tårn utstyrt med en vindmølle fra det bunnfaste fundamentet, og - mounting the floating part of the wind turbine structure to the fixed foundation by means of a turntable anchorage, where the floating part of the wind turbine structure is freely rotatably mounted in a body of water that surrounds the fixed foundation. Before mounting the floating part of the windmill structure to the fixed foundation, the following steps are carried out: - removal of the existing tower equipped with a windmill from the fixed foundation, and

- overføring av det fjernete tårnet og vindmøllen til nevnte fartøy, - transfer of the removed tower and windmill to said vessel,

Før montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet og for å frembringe dreieskiveforankringen kan et dreieskivearrangement monteres mellom en øvre del av det bunnfaste fundamentet og en utadragende festearm til et flytende fundament, hvorpå det flytende fundament til den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen hektes på nevnte dreieskivearrangement. Before mounting the floating part of the wind turbine structure to the bottom fixed foundation and to produce the turntable anchorage, a turntable arrangement can be fitted between an upper part of the bottom fixed foundation and a protruding attachment arm to a floating foundation, on which the floating foundation of the floating part of the wind turbine structure is hooked onto said turntable arrangement.

Det bunnfaste fundamentet kan omfatte et overgangstykke som modifiseres til å gi en dreieskiveforankring. The bottom-fixed foundation can comprise a transition piece which is modified to provide a turntable anchorage.

Før montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet kan det bunnfaste fundamentet forsterkes. Before mounting the floating part of the wind turbine structure to the fixed foundation, the fixed foundation can be reinforced.

Beskrivelse av figurer Description of figures

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen skal i det etterfølgende omtales mer detaljert med henvisning til de medfølgende figurene, hvori: Preferred embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying figures, in which:

Figur 1-3 viser en første utførelse av en vindmøllekonstruksjon ifølge oppfinnelsen, sett henholdsvis i perspektiv, frontriss og toppriss. Figures 1-3 show a first embodiment of a wind turbine construction according to the invention, seen respectively in perspective, front view and top view.

Figur 4 viser i perspektiv en andre utførelse av en vindmøllekonstruksjon ifølge oppfinnelsen. Figure 4 shows in perspective a second embodiment of a wind turbine construction according to the invention.

Figur 5a og 5b viser eksempel på hvordan vindmøllekonstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelsen kan erstatte en konvensjonell konstruksjon. Figures 5a and 5b show examples of how the wind turbine construction according to the present invention can replace a conventional construction.

Figur 6 viser eksempler på bunnfaste fundamenter som foreliggende oppfinnelse kan kombineres med. Figure 6 shows examples of fixed foundations with which the present invention can be combined.

Figur 7 viser en ytterligere utførelse av en vindmøllekonstruksjon ifølge oppfinnelsen. Figure 7 shows a further embodiment of a wind turbine construction according to the invention.

Figur 8 viser et eksempel på en dreieskiveforankring ifølge oppfinnelsen montert på øvre del av et bunnfast fundament. Figure 8 shows an example of a turntable anchorage according to the invention mounted on the upper part of a fixed foundation.

Figur 9 viser i snitt dreiskriveforankringen vist i figur 8. Figure 9 shows in section the lathe anchorage shown in Figure 8.

Figur 10 viser et utsnitt av dreieskiveforankringen vist i figur 9. Figure 10 shows a section of the turntable anchorage shown in Figure 9.

Figur 11 viser kraftproduksjon som funksjon av vindhastighet for to forskjellige vindturbiner. Horisontal kraft for den minste turbinen 25 m fra havbunn, som tilsvarer samme bøyemoment generert at turbinen ved maks effekt plassert på toppen av tårnet. Horisontal kraft mot den flytende og faste plattformen fra den største turbinen ved maks effekt. Figure 11 shows power production as a function of wind speed for two different wind turbines. Horizontal force for the smallest turbine 25 m from the seabed, which corresponds to the same bending moment generated as the turbine at maximum power placed on top of the tower. Horizontal force against the floating and fixed platform from the largest turbine at maximum power.

Beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen Vindmøllekonstruksjon ifølge oppfinnelsen omfattende et flytende fundament 12 som flyter delvis nedsenket i en vannmasse 20, der det flytende fundamentet 12 understøtter minst et tårn 14 utstyrt med en vindturbin eller en vindmølle 16. Tårnets 14 nedre del vil naturlig utgjøre en del av det flytende fundamentet 12, og følgelig oppfattes det flytende fundamentet 12 til å omfatte nedre del av tårnet 14. Nevnte flytende fundament 12, eller tårn 14, kan videre omfatte en eller flere utadragende stabilisatorarmer 30, der nevnte stabilisatorarm(er) 30 rager ut fra fundamentet 12 i et område over en vannflate 60 til vannmassen 20. Description of preferred embodiments of the invention Windmill construction according to the invention comprising a floating foundation 12 that floats partially submerged in a body of water 20, where the floating foundation 12 supports at least one tower 14 equipped with a wind turbine or a windmill 16. The lower part of the tower 14 will naturally form a part of the floating foundation 12, and consequently the floating foundation 12 is understood to include the lower part of the tower 14. Said floating foundation 12, or tower 14, can further comprise one or more protruding stabilizer arms 30, from which said stabilizer arm(s) 30 project from the foundation 12 in an area above a water surface 60 to the body of water 20.

Den delen av fundamentet 12 som flyter nede i vannmassen 20 kan være delvis fylt med vann for ytterligere å stabilisere vindmøllekonstruksjonen. The part of the foundation 12 that floats down in the body of water 20 can be partially filled with water to further stabilize the wind turbine structure.

Det flytende fundamentet 12 omfatter et hovedsakelig langstrakt og horisontalt anordnet flyteelement 40 som i en fremre del har eller er forbundet med en dreieskiveforankring 42 for svingbar forankring. Dreieskriveforankringen 42 er montert til et bunnfast fundament 50 som rager opp fra en havflate 62 og kan rotere fritt om det bunnfaste fundamentet 50. Det bunnfaste fundamentet 50 utgjør således en stiv oppadragende innretning som holder det flytende fundamentet 12 og således vindmøllekonstruksjonen på plass i vannmassen 20. Dreieskriveforankringen 42 tillater det flytende fundamentet å bevege seg «noe» i form av aksiell rotasjon, opp/ned og sideveis i forhold til det bunnfaste fundament. Denne begrensede bevegelsenes frihet mellom bunnfast fundament og flytende fundamentet er for å unngå at krefter ut over i hovedtrekk de horisontal trekk satt opp fra vindturbinene og de vertikale kreftene skal fanges opp i det bunnfaste fundament. The floating foundation 12 comprises a mainly elongated and horizontally arranged floating element 40 which in a front part has or is connected to a turntable anchorage 42 for pivotable anchorage. The rotary anchor 42 is mounted to a bottom-fixed foundation 50 which protrudes from a sea surface 62 and can rotate freely about the bottom-fixed foundation 50. The bottom-fixed foundation 50 thus constitutes a rigid upward-pulling device that holds the floating foundation 12 and thus the wind turbine structure in place in the body of water 20 The rotary anchor 42 allows the floating foundation to move "somewhat" in the form of axial rotation, up/down and laterally in relation to the fixed foundation. This limited freedom of movement between the bottom-fixed foundation and the floating foundation is to avoid that forces in excess of the mainly horizontal pulls set up from the wind turbines and the vertical forces are to be captured in the bottom-fixed foundation.

Dreieskriveforankringen 42 kan være fritt roterbart montert eller opplagret til det bunnfaste fundamentet 50 på flere måter. Med " fritt roterbart" menes at vindmøllekonstruksjonen kan svinge under påvirkning av vind- og vannbevegelse. I det viste eksemplet i figurene 1-5b er dreieskriveforankringen 42 en turret i form av en hylse som omslutter den øvre delen 52 av det bunnfaste fundamentet 50. Hylsen kan være et eksisterende overgangsstykke på det bunnfaste fundamentet 50. En annen variant av dreieskiveforankringen er vist i figurene 7-10 og skal forklares senere. The rotary anchor 42 can be freely rotatably mounted or supported to the fixed foundation 50 in several ways. By "freely rotatable" is meant that the windmill structure can swing under the influence of wind and water movement. In the example shown in Figures 1-5b, the rotary anchor 42 is a turret in the form of a sleeve that encloses the upper part 52 of the bottom-fixed foundation 50. The sleeve can be an existing transition piece on the bottom-fixed foundation 50. Another variant of the turntable anchor is shown in Figures 7-10 and will be explained later.

Hylsen kan gjerne også være innrettet for vertikal bevegelse for å tilpasses hvor dypt flyteelementet 40 er nedsenket og flyter i vannmassen 20. Alternativt kan dreieskriveforankringen 42 omfatte en leddforbindelse til flyteelementet 40 og som tillater tilsvarende bevegelse. The sleeve can preferably also be arranged for vertical movement in order to adapt to how deep the floating element 40 is submerged and floats in the water mass 20. Alternatively, the rotary anchor 42 can comprise a joint connection to the floating element 40 and which allows corresponding movement.

Videre kan dreieskriveforankringen 42 være dreibart festet til flyteelementet 40 slik at det flytende fundamentet 12 og dermed vindmøllekonstruksjonen kan dreie eller vippe om flytelementets 40 senterakse i flyteelements lengderetning. Flytelementets 40 senterakse rager hovedsakelig vinkelrett ut fra det bunnfaste fundamentet 50 sin vertikale lengdeakse. Furthermore, the rotatable anchor 42 can be rotatably attached to the floating element 40 so that the floating foundation 12 and thus the windmill structure can turn or tilt about the center axis of the floating element 40 in the longitudinal direction of the floating element. The central axis of the floating element 40 projects mainly perpendicularly from the vertical longitudinal axis of the fixed foundation 50.

Det bunnfaste fundamentet 50 kan være et eksisterende fundament for en bunnfast offshore vindmølle, slik som forklart i forbindelse med fig.6. The fixed foundation 50 can be an existing foundation for a fixed offshore wind turbine, as explained in connection with fig.6.

Fig.5a og 5b viser hvordan foreliggende vindmøllekonstruksjon kan erstatte en konvensjonell fast vindmøllekonstruksjon. Fig.5b viser med heltrukne linjer et bunnfast fundament 50 i form av en monopile som rager opp fra havbunnen 62 og som er utstyrt med et tårn 14 med en vindmølle 16 og som er festet i en "forankring" 42' i form av eksempelvis et overgangsstykke. Foreliggende vindmøllekonstruksjon er vist med stiplete linjer. I fig.5a er det eksisterende tårnet 14 og vindmøllen 16 vist med stiplete linjer i fig.5b fjernet og foreliggende vindmøllekonstruksjon vist med heltrukne linjer er montert til det bunnfaste fundamentet. Fig.5a and 5b show how the current wind turbine construction can replace a conventional fixed wind turbine construction. Fig.5b shows with solid lines a fixed foundation 50 in the form of a monopile that protrudes from the seabed 62 and which is equipped with a tower 14 with a windmill 16 and which is fixed in an "anchorage" 42' in the form of, for example, a transition piece. Existing wind turbine construction is shown with dotted lines. In fig. 5a, the existing tower 14 and the windmill 16 shown with dashed lines in fig. 5b have been removed and the current windmill construction shown with solid lines is mounted to the fixed foundation.

Alternativt kan den eksisterende forankringen 42' modifiseres ved at overgangsstykket utstyres med lagre eller lignende som gir en dreieskiveforankring som tidligere beskrevet. Sistnevnte tilfelle kan utføres uten at det eksisterende tårnet fjernes. Alternatively, the existing anchoring 42' can be modified by equipping the transition piece with bearings or the like that provide a turntable anchoring as previously described. The latter case can be carried out without removing the existing tower.

En videre variant av en forankring i form av en dreieskiveforankring 42 er vist i figurene 7-10. Utforming og virkemøte kan minne om et tilhengerfeste mellom et kjøretøy og en tilhenger. Et festestag eller festearm 48 er festet utadragende til det flytende fundamentet 12, fortrinnsvis i fremre del av det hovedsakelig langstrakte og horisontalt anordnete flyteelementet 40. Festearmen 48 har en tilnærmet L-form, dog gjerne med en vinkel på mer enn 90-grader, og rager opp og over den øvre delen av det bunnfaste fundamentet 50 som stikker opp over vannflaten 60. Festearmen 48 er på undersiden utstyrt med en festedel 76 i form av eksempelvis en hette med et innvendig og åpent hulrom 80. A further variant of an anchorage in the form of a turntable anchorage 42 is shown in figures 7-10. Design and function may resemble a trailer coupling between a vehicle and a trailer. A fastening rod or fastening arm 48 is fixed protruding to the floating foundation 12, preferably in the front part of the mainly elongated and horizontally arranged floating element 40. The fastening arm 48 has an approximate L-shape, although preferably with an angle of more than 90 degrees, and protrudes up and over the upper part of the fixed foundation 50 which protrudes above the water surface 60. The fastening arm 48 is equipped on the underside with a fastening part 76 in the form of, for example, a cap with an internal and open cavity 80.

Til øvre del 52 av det bunnfaste fundamentet 50 er et dreieskivearrangement 70 montert. Dreieskivearrangement 70 kan monteres på samme flens som det gamle tårnet var montert. Dreieskivearrangementet 70 omfatter en feste- eller dreietapp 74 utstyrt med et hode 72 i form av en kule, der hodet 72 passer inn i det innvendig og åpne hulrommet 80 i festedelen 76 på undersiden av festearmen 48. Hodet 72 kan låses fast i det åpne hulrommet 80 i festedelen 76. Dreietappen 74 kan være montert i en svivelforankring 78 på undersiden av dreieskivearrangementet 70, og dreietappen 74 kan være fast eller roterbart montert. I tilfelle roterbar montering er dreieskivearrangementet 70 utstyrt med rulle- eller glidelagre som tillater nevnte rotasjon av dreietappen 74. A turntable arrangement 70 is mounted to the upper part 52 of the fixed foundation 50. Turntable arrangement 70 can be mounted on the same flange as the old tower was mounted. The turntable arrangement 70 comprises a fastening or turning pin 74 equipped with a head 72 in the form of a ball, where the head 72 fits into the internal and open cavity 80 in the fastening part 76 on the underside of the fastening arm 48. The head 72 can be locked in the open cavity 80 in the fastening part 76. The pivot pin 74 can be mounted in a swivel anchorage 78 on the underside of the turntable arrangement 70, and the pivot pin 74 can be fixed or rotatably mounted. In the case of a rotatable assembly, the turntable arrangement 70 is provided with roller or slide bearings which allow said rotation of the pivot pin 74.

I en alternativ utførelse er dreieskivearrangementet montert omvendt enn det som er forklart ovenfor, i den forstand at dreietappen 74 er montert nedadragende fra festearmen 48 og festedelen 76 er montert på den øvre del av det bunnfaste fundamentet 50. In an alternative embodiment, the turntable arrangement is mounted in reverse to that explained above, in the sense that the pivot pin 74 is mounted extending downwards from the fastening arm 48 and the fastening part 76 is mounted on the upper part of the fixed foundation 50.

En første del av en kraftledning 82 for overføring av strøm kan løpe gjennom festearmen 48, ned gjennom det innvendig og åpne hulrommet 80 i festedelen 76 og gjennom en boring i dreietappen 74. Boringen i dreietappen 74 kan gå gjennom dreietappens hode 72 eller gjennom selve dreietappen 74. Eller en plasserer det åpne hulrommet for dreietappens hode i dreieskivearrangementet, og lar den første delen av kraftledningen gå gjennom omtalte roterbare holder for hulrom. A first part of a power line 82 for transmitting current can run through the fastening arm 48, down through the internal and open cavity 80 in the fastening part 76 and through a bore in the pivot pin 74. The bore in the pivot pin 74 can go through the pivot pin head 72 or through the pivot pin itself 74. Or one places the open cavity for the pivot head in the turntable arrangement, and allows the first part of the power line to pass through said rotatable cavity holder.

Svivelforankringen 78 kan være en elektrisk svivel og være koblet til en andre del av kraftledningen 82 for overføring av strøm fra den første delen til den andre delen av kraftledningen 82. Den første delen av kraftledningen 82 er forbundet med turbinene til vindmøllene og/eller til annet utstyr på vindmøllekonstruksjonen og den andre delen av kraftledningen 82 er forbundet med andre vindmøllekonstruksjoner eller i et eksternt felles knutepunkt, hvilket er mest hensiktsmessig. The swivel anchorage 78 can be an electric swivel and be connected to a second part of the power line 82 for transferring current from the first part to the second part of the power line 82. The first part of the power line 82 is connected to the turbines of the wind turbines and/or to other equipment on the wind turbine structure and the other part of the power line 82 are connected to other wind turbine structures or in an external common node, which is most appropriate.

Oppdrift i det flytende fundamentet 12 reguleres slik at påkjenning på dreieskrivearrangementet 70 blir minimal. Under installering av vindmøllekonstruksjonen kan det benyttes et påfyllingsrør 100 for påfylling slik at den flytende delen kan senkes kontrollert ned på den bunnfaste delen. Dette påfyllingsrøret 100 fjernes gjerne etter installasjonen er ferdig. Buoyancy in the floating foundation 12 is regulated so that stress on the rotary type arrangement 70 is minimal. During installation of the windmill structure, a filling tube 100 can be used for filling so that the floating part can be lowered in a controlled manner onto the fixed part. This filling pipe 100 is preferably removed after the installation is finished.

For å justere kraften som virker på dreieskrivearrangement 70 og festearmen 48, og dermed på dreietappen 74, hodet 72 og festedelen 76, kan det benyttes en innretning som frembringer en nedadrettet kraft. En festering 90 kan roterbart monteres om det bunnfaste fundamentet 50, i et område under dreieskivearrangementet 70, og en blokkskive 94 monteres på undersiden av det flytende fundamentet 12, så som til flyteelementet 40. En kabel 92, wire eller lignende løper fra festeringen 90, over blokkskiven 94 og til et tungt lodd 96 som henger nede i vannet. En kraft tilsvarende vekten på loddet 96 vil dermed påføres dreieskivearrangmentets 70 deler. Da i motsatt retning av kraften som settes opp av vind og sjø rettet mot den flytende delen. Ved å plassere festeringen 90 nærmere en havbunn en dreieskivearrangementet 70, vil en påføre et mindre bøyemoment mot det bunnfaste fundamentet 50 ved påvirkning av vind og sjø. In order to adjust the force acting on the rotary writing arrangement 70 and the fastening arm 48, and thus on the pivot pin 74, the head 72 and the fastening part 76, a device can be used which produces a downward force. A fastening ring 90 can be rotatably mounted around the fixed foundation 50, in an area below the turntable arrangement 70, and a block disc 94 is mounted on the underside of the floating foundation 12, such as for the floating element 40. A cable 92, wire or the like runs from the fastening ring 90, over the block disc 94 and to a heavy weight 96 which hangs down in the water. A force corresponding to the weight of the plumb bob 96 will thus be applied to the 70 parts of the turntable arrangement. Then in the opposite direction to the force set up by wind and sea directed at the floating part. By placing the fastening ring 90 closer to a seabed than the turntable arrangement 70, a smaller bending moment will be applied to the fixed foundation 50 due to the influence of wind and sea.

Det eksisterende tårnet 14 og vindmøllen 16 i den konvensjonelle vindmøllekonstruksjonen kan fjernes på kjent måte ved hjelp av et fartøy med en kran. Etter at vindmøllen 16 er demontert kan tårnet 14 heises av det bunnfaste fundamentet 50. Deretter kan foreliggende vindmøllekonstruksjon som er slept ut til den aktuelle lokasjonen hektes fast til det bunnfaste fundamentet 50 slik at dreieskiveforankringen 42 er roterbart opplagret til en øvre del 52 av det bunnfaste fundamentet 50. The existing tower 14 and the windmill 16 in the conventional windmill construction can be removed in a known manner by means of a vessel with a crane. After the windmill 16 has been dismantled, the tower 14 can be lifted off the bottom-fixed foundation 50. Then, the current windmill structure that has been towed out to the relevant location can be hooked to the bottom-fixed foundation 50 so that the turntable anchorage 42 is rotatably supported to an upper part 52 of the bottom-fixed the foundation 50.

I utførelsen vist i figur 7-10 monteres dreieskivearrangement 70 til øvre del 52 av det eksisterende bunnfaste fundament 50 ved bolting eller sveising, hvorpå den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen hektes på. Under slep av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen kan fartøyet være utstyrt med et lignende dreieskivearrangement som beskrevet og som den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen tilsvarende kan være hektet fast på. In the embodiment shown in Figures 7-10, the turntable arrangement 70 is mounted to the upper part 52 of the existing bottom-fixed foundation 50 by bolting or welding, on which the floating part of the wind turbine construction is hooked. While towing the floating part of the wind turbine structure, the vessel can be equipped with a similar turntable arrangement as described and to which the floating part of the wind turbine structure can correspondingly be hooked.

Det eksisterende bunnfaste fundamentet 50 kan bli forsterket og tilrettelagt for flytende plattform for vindturbiner om nødvendig. Det kan være i form av barduner eller stive konstruksjoner som forsterker det eksisterende fundamentet, eller i form av et rør som peles ned på utsiden, her finnes det mange alternativer. Strøm og signalkabel kan enten gå innvendig i det bunnfaste fundamentet eller i separate gater på utsiden av det bunnfaste fundamentet. The existing bottom-fixed foundation 50 can be reinforced and arranged for a floating platform for wind turbines if necessary. It can be in the form of bar dunes or rigid constructions that reinforce the existing foundation, or in the form of a pipe that is piled down on the outside, there are many options here. Power and signal cable can either go inside the bottom-fixed foundation or in separate streets on the outside of the bottom-fixed foundation.

Som vist i figur 7 kan nedre del av tårnet 14, i overgangen til det flytende fundamentet 12, omfatte en baugformet konstruksjon 150 som bryter bølgene før de treffer tårnet 14, dette for å begrense belastningene mot tårnet ved høy sjø. Den baugformete konstruksjonen kan være utformet som et baugformet deksel med V eller U form. As shown in Figure 7, the lower part of the tower 14, in the transition to the floating foundation 12, can comprise a bow-shaped construction 150 which breaks the waves before they hit the tower 14, this to limit the loads against the tower at high seas. The bow-shaped construction can be designed as a bow-shaped cover with a V or U shape.

Fig.6 viser eksempler på bunnfaste fundamenter 50 til bruk sammen med oppfinnelsen. (a) viser et gravitasjonsbasert fundament, (b) viser et monopile fundament, (c) viser et senkekasse fundament, (d) viser et mulitpile fundament, (e) viser et fundament med flere senkekasser og (f) viser et oppjekkbart fundament. Fig.6 shows examples of fixed foundations 50 for use with the invention. (a) shows a gravity-based foundation, (b) shows a monopile foundation, (c) shows a sunken box foundation, (d) shows a multipile foundation, (e) shows a foundation with several sunken boxes and (f) shows a jackable foundation.

Monopile konstruksjonen vist i (b) utgjør den mest brukte varianten med en andel på ca. 74% (pr. desember 2012), og er den varianten som i figurene er illustrert sammen med foreliggende vindmøllekonstruksjon. Oppfinnelsen kan naturligvis kombineres med også de andre variantene eller som en kombinasjon av variantene. Monopile konstruksjonen omfatter et rør som pæles (drives) ned i havbunnen til det står fast. I øvre del omfatter røret normalt sett et overgangsstykke for mottak av et tårn til en vindmølle. Vindmøllekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen kan som nevnt festes til nevnte overgangsstykke eller direkte i røret som pæles ned. The monopile construction shown in (b) is the most used variant with a share of approx. 74% (as of December 2012), and is the variant that is illustrated in the figures together with the existing wind turbine construction. The invention can of course also be combined with the other variants or as a combination of the variants. The monopile construction comprises a pipe that is piled (driven) into the seabed until it stands firm. In the upper part, the pipe normally includes a transition piece for receiving a tower for a windmill. The wind turbine construction according to the invention can, as mentioned, be attached to the aforementioned transition piece or directly in the pipe that is piled down.

Stabilisatorarmen(e) 30 kan rage ut eller henge stivt, regulerbart eller fritt fra det flytende fundamentet 12 på en slik måte at en endring oppnås i en andel av stabilisatorarmen som er nedsenket i vannmassen 20 ved tilt av vindmøllekonstruksjonen. The stabilizer arm(s) 30 can protrude or hang rigidly, adjustably or freely from the floating foundation 12 in such a way that a change is achieved in a proportion of the stabilizer arm which is immersed in the water body 20 by tilting the windmill structure.

I fig.1-3 er stabilisatorarmene 30 stivt festet til det flytende fundamentet 12, dvs. til den nedre delen av tårnet 14, og der hver stabilisatorarm 30 omfatter en overarm 32 festet til eller utstyrt med en underarm 34. Som vist i eksempelvis fig.1 og 2 rager overarmen 32 hovedsakelig rett ut, mens underarmen 34 rager nedover mot vannmassen 20. Underarmen 34 er i den viste utførelsen stivt festet til overarmen 32 via en stiv leddforbindelse 36 slik at underarmen er anordnet med en fast vinkel i forhold til overarmen 34. I den viste utførelsen er vinkelen mellom overarm 32 og underarm 34 rettvinklet, men underarmen 34 kan også være skråstilt anordnet i forhold til overarmen 32 i hvilken som helst annen vinkel. In fig.1-3, the stabilizer arms 30 are rigidly attached to the floating foundation 12, i.e. to the lower part of the tower 14, and where each stabilizer arm 30 comprises an upper arm 32 attached to or equipped with a lower arm 34. As shown, for example, in fig. .1 and 2, the upper arm 32 projects mainly straight out, while the lower arm 34 projects downwards towards the body of water 20. In the embodiment shown, the lower arm 34 is rigidly attached to the upper arm 32 via a rigid joint connection 36 so that the lower arm is arranged at a fixed angle in relation to the upper arm 34. In the embodiment shown, the angle between upper arm 32 and lower arm 34 is right-angled, but the lower arm 34 can also be inclined and arranged in relation to the upper arm 32 at any other angle.

Alternativt kan leddforbindelsen 36 være en ledd- eller hengselforbindelse som tillater fri eller styrt bevegelse av underarmen 34 i forhold til overarmen 32. Alternatively, the joint connection 36 can be a joint or hinge connection that allows free or controlled movement of the lower arm 34 in relation to the upper arm 32.

I fig.4 er stabilisatorarmen(e) 30 fritt oppheng, i den forstand at underarmen 34 er fritt bevegelig i forhold til overarmen 32. Underarmen 34 kan være opphengt til overarmen 32 via en leddforbindelse 36 i form av et stag, kjetting, wire eller lignende. In Fig.4, the stabilizer arm(s) 30 are freely suspended, in the sense that the lower arm 34 is freely movable in relation to the upper arm 32. The lower arm 34 can be suspended to the upper arm 32 via a joint connection 36 in the form of a rod, chain, wire or the like.

Ved å endre andelen av stabilisatorarmen 30 som er nedsenket i vann vil kraften stabilisatorarmen drar på vindmøllekonstruksjonen med endres. Dersom andelen øker, vil kraften reduseres. Dersom andelen minker, vil kraften økes. By changing the proportion of the stabilizer arm 30 that is submerged in water, the force the stabilizer arm pulls on the wind turbine structure will also change. If the proportion increases, the power will decrease. If the proportion decreases, the power will be increased.

Stabilisatorarmen 30 kan typisk omfatte eller bestå av et materiale av høy egenvekt. Det kan videre være fordelaktig om stabilisatorarmen 30 omfatter eller består av et materiale som er relativt billig, som er relativt miljøvennlig og/eller som godt tåler harde værforhold offshore. The stabilizer arm 30 can typically comprise or consist of a material of high specific gravity. It can also be advantageous if the stabilizer arm 30 comprises or consists of a material which is relatively cheap, which is relatively environmentally friendly and/or which withstands harsh offshore weather conditions well.

Stabilisatorarmens 30 nedre del som står i bølgesonen vil i likhet med tårnet 14 kunne utstyres eller utformes med en baugformet avlang fasong i form av et deksel 150 eller lignende innrettet for å bryte innkommende bølger, og således begrense bølgenes lastpåvirkning mot konstruksjon. The lower part of the stabilizer arm 30 which stands in the wave zone, like the tower 14, could be equipped or designed with a bow-shaped oblong shape in the form of a cover 150 or similar designed to break incoming waves, and thus limit the load effect of the waves on the structure.

Stabilisatorarmen 30, dvs. nærmere bestemt underarmen 34, kan videre omfatte en nedre krage 38 som under bevegelse i vannet gir en bremsende effekt. Kragen 38 kan være i form av en utadragende sirkulær skive. The stabilizer arm 30, i.e. more specifically the lower arm 34, can further comprise a lower collar 38 which provides a braking effect during movement in the water. The collar 38 can be in the form of a protruding circular disk.

Det flytende fundamentet 12 kan understøtte et første og et andre tårn 14 som i forhold til hverandre er sidestilte og skråstilte. Fig.1-4 viser to tvillingtårn 14 som er festet til det flytende fundamentet 12, og der fundamentet omfatter et hovedsakelig langstrakt og horisontalt anordnet flyteelement 40 som i en fremre del har forankring 42 for svingbar forankring og som i en bakre del omfatter nevnte tårn 14. En skulderaksel 44 løper mellom de to tårnene 14 og som kan være forbundet med overarmer 32 til stabilisatorarmene 30, der en første stabilisatorarm 30 til det første tårnet 14 rager ut i motstående retning i forhold til en andre stabilisatorarm 30 til det andre tårnet 14. The floating foundation 12 can support a first and a second tower 14 which are side-by-side and inclined relative to each other. Fig.1-4 show two twin towers 14 which are attached to the floating foundation 12, and where the foundation comprises a mainly elongated and horizontally arranged floating element 40 which in a front part has anchorage 42 for pivotable anchorage and which in a rear part comprises said tower 14. A shoulder shaft 44 runs between the two towers 14 and which can be connected with upper arms 32 to the stabilizer arms 30, where a first stabilizer arm 30 to the first tower 14 protrudes in the opposite direction in relation to a second stabilizer arm 30 to the second tower 14 .

Flere andre bjelker eller stag 46 kan løpe mellom flyteelementet 40 og tårnene 14, og som kan fungere som avstivere for fundamentet og også som gangveier for service personell. Several other beams or struts 46 can run between the floating element 40 and the towers 14, and which can function as stiffeners for the foundation and also as walkways for service personnel.

I en alternativ utførelsesform som vist i fig.4 kan fundamentet 12 omfatte to stabilisatorarmer 30, hver avhengt via leddforbindelsen 36 fra en skulderaksel 44 i form av en bjelke eksempelvis stivt tilkoplet en stiv fundamentstruktur. Den stive skulderakselen 44 kan sies å være en del av fundamentets stive struktur. Ved tilt av fundamentet 12 med to stabilisatorarmer 30 i en første retning, vil en første av de to stabilisatorarmene heves, mens den andre senkes. Ved tilt i en andre, motsatt retning, vil den første av de to stabilisatorarmene senkes, mens den andre heves. In an alternative embodiment as shown in Fig. 4, the foundation 12 may comprise two stabilizer arms 30, each suspended via joint connection 36 from a shoulder shaft 44 in the form of a beam, for example rigidly connected to a rigid foundation structure. The rigid shoulder shaft 44 can be said to be part of the foundation's rigid structure. When tilting the foundation 12 with two stabilizer arms 30 in a first direction, a first of the two stabilizer arms will be raised, while the other is lowered. When tilting in a second, opposite direction, the first of the two stabilizer arms will be lowered, while the other is raised.

Overarmen 32 kan være festet til fundamentet/tårnet 12,14 på en måte som gjør at den rager nedover mot en havoverflate når fundamentet står i normalstilling. Dette kan være fordelaktig fordi vinkelen kan påvirke hvorvidt en stabilisatorarm 30 beveger seg nærmere eller lengre fra et fundamenttyngdepunkt ved tilt. Det kan være fordelaktig om en stabilisatorarm beveger seg bort fra et tyngdepunkt på en side hvor det er ønskelig med økt dreiemoment fra stabilisatorarmen for å stabilisere fundamentet mot tilt, og/eller det kan være fordelaktig om en stabilisatorarm beveger seg mot tyngdepunktet på en side hvor det er ønskelig med mindre dreiemoment fra stabilisatorarmen for å stabilisere fundamentet mot tilt. Ettersom dreiemomentet er gitt ved kraft ganger arm, er det fordelaktig, dersom det er ønskelig å øke dreiemomentet å øke både kraften og armen, mens det er fordelaktig å redusere kraft og arm om det er ønskelig med et lavere dreiemoment. The upper arm 32 can be attached to the foundation/tower 12,14 in such a way that it projects downwards towards a sea surface when the foundation is in its normal position. This can be advantageous because the angle can affect whether a stabilizer arm 30 moves closer or further from a foundation center of gravity when tilting. It may be advantageous if a stabilizer arm moves away from a center of gravity on a side where increased torque from the stabilizer arm is desired to stabilize the foundation against tilt, and/or it may be advantageous if a stabilizer arm moves toward the center of gravity on a side where it is desirable to have less torque from the stabilizer arm to stabilize the foundation against tilt. As the torque is given by force times arm, it is advantageous, if it is desired to increase the torque, to increase both the force and the arm, while it is advantageous to reduce force and arm if a lower torque is desired.

Ved en tilt av fundamentet i én første retning senke stabilisatorarmen 30 slik at andelen som befinner seg under overflaten økes, mens tilt i en andre, motsatt retning, vil heve stabilisatorarmen slik at andelen som befinner seg under overflaten minskes. Når andelen av stabilisatorarmen som befinner seg under overflaten økes vil kraften som påføres fundamentet fra stabilisatorarmen reduseres. Når andelen av stabilisatorarmen som befinner seg under overflaten minskes, vil kraften som påføres fundamentet fra stabilisatorarmen økes. I utførelsesformen kan stabilisatorarmen være avhengt på en side av fundamentet, foran på fundamentet, eller bak på fundamentet. A tilt of the foundation in one first direction lowers the stabilizer arm 30 so that the portion that is below the surface is increased, while tilting in a second, opposite direction will raise the stabilizer arm so that the portion that is below the surface is reduced. When the proportion of the stabilizer arm that is below the surface is increased, the force applied to the foundation from the stabilizer arm will be reduced. When the proportion of the stabilizer arm that is below the surface is reduced, the force applied to the foundation from the stabilizer arm will be increased. In the embodiment, the stabilizer arm can be suspended on one side of the foundation, in front of the foundation, or behind the foundation.

Stabilisatorarmen kan være utformet som en sylinder, som en kjegle, som en kube, eller ha en hvilken om helst annen form som er passende for formålet ved stabilisatorarmen. The stabilizer arm may be shaped like a cylinder, like a cone, like a cube, or have any other shape suitable for the purpose of the stabilizer arm.

Centre of Buoyancy - COB beskriver oppdrifts tyngdepunkt (senter for innretningens oppad virkende kraft). Centre of Gravity - COG beskriver innretningens tyngdepunkt (senter for innretningens nedad virkende kraft). Righting arm Distance - GZ, jo lengre rettende arm, jo mindre oppdrift trenger man på enden av armen for å få samme stabilitet. Center of Buoyancy - COB describes the buoyancy center of gravity (center of the device's upward acting force). Center of Gravity - COG describes the device's center of gravity (center of the device's downward force). Righting arm Distance - GZ, the longer the righting arm, the less buoyancy you need at the end of the arm to get the same stability.

Lav COG og høy COB resulterer i god stabilitet da GZ «rettende arm» blir lang ved påført krengning. Low COG and high COB result in good stability as the GZ "correcting arm" becomes long when heeling is applied.

Fig.1-5 og 7 viser et legeme (flyteelementet 40) som ligger horisontalt i en vanmasse. I de viste tilfellene ligger senter oppdriften nær opptil vannmassen noe som resulterer i en høytliggende COB som igjen er bra for stabilitet. Ved installasjon på grunt vann vil en kunne trimme flyteelement 40 på en måte som gjør at bakre del vil ligge noe høyere enn fremre del som er forankret. Fig. 1-5 and 7 show a body (floating element 40) lying horizontally in a body of water. In the cases shown, the center buoyancy is close to the water mass, which results in a high-lying COB which is again good for stability. When installing in shallow water, it will be possible to trim floating element 40 in such a way that the rear part will be somewhat higher than the front part which is anchored.

Figur 11 viser kraftproduksjon som funksjon av vindhastighet for to forskjellige vindturbiner. Horisontal kraft for den minste turbinen 25 m fra havbunn, som tilsvarer samme bøyemoment generert at turbinen ved maks effekt plassert på toppen av tårnet. Horisontal kraft mot den flytende og faste plattformen fra den største turbinen ved maks effekt. Figure 11 shows power production as a function of wind speed for two different wind turbines. Horizontal force for the smallest turbine 25 m from the seabed, which corresponds to the same bending moment generated as the turbine at maximum power placed on top of the tower. Horizontal force against the floating and fixed platform from the largest turbine at maximum power.

Fig.11 Viser en typisk kurve for turbiner der 200 beskriver energiproduksjon for en 2* 10 MW turbin installasjon ved forskjellige vindhastigheter.202 beskriver thrust kraft for 2*10 MW turbin ved forskjellige vindhastigheter og 203 viser maks thrust kraft en bunnfast forankring for en 3 MW vindturbin tåler 25 m over en havbunn.204 viser en tenkt kurve styrt av et kontrollsystem, der en reduserer maks effekt fra 2000 KW til ca.15000 KW ved vindhastighet 10 til 12,5 m/s for å oppnå redusert maks thrust kraft fra 3100 til 2500 KN fra turbinene. Fig.11 shows a typical curve for turbines where 200 describes energy production for a 2* 10 MW turbine installation at different wind speeds. 202 describes thrust power for a 2*10 MW turbine at different wind speeds and 203 shows the maximum thrust power of a fixed anchorage for a 3 MW wind turbine can withstand 25 m above the seabed. 204 shows an imaginary curve controlled by a control system, where the maximum power is reduced from 2000 KW to approx. 15000 KW at a wind speed of 10 to 12.5 m/s in order to achieve a reduced maximum thrust force from 3100 to 2500 KN from the turbines.

For å unngå overbelastning på den faste og flytende delen av vindmøllekonstruksjonen kan det benyttes et innebygget kontrollsystem som påser at thrust kreftene fra turbinene ikke overstiger en innstilt kraft. Justering av disse kreftene kan blant annet gjøres gjennom tilting av turbinens blader som er en allmenn kjent teknologi. En vil her kunne styre turbinene på en måte som gjør at de ikke tar ut full effekt ved vindhastigheter som lager størst thrust, og på den måten redusere thrusten. En vil her da kunne velge turbintype uavhengig av hvilke thrust vindmøllekonstruksjonen er designet for. To avoid overloading the fixed and floating part of the wind turbine structure, a built-in control system can be used which ensures that the thrust forces from the turbines do not exceed a set force. Adjustment of these forces can be done, among other things, by tilting the turbine's blades, which is a generally known technology. Here, one will be able to control the turbines in a way that means that they do not use their full power at wind speeds that create the greatest thrust, and in that way reduce the thrust. One will then be able to choose the turbine type regardless of the thrust the wind turbine construction is designed for.

En vil således kunne benytte turbiner som har høyere kraftproduksjon ved lavere vindhastigheter enn om en skulle velge turbinstørrelsen etter maks tillat thrust for vindmøllekonstruksjonen. You will thus be able to use turbines that have a higher power output at lower wind speeds than if you were to choose the turbine size according to the maximum allowable thrust for the wind turbine construction.

Claims (20)

PatentkravPatent claims 1. Vindmøllekonstruksjon, omfattende et flytende fundament (12) som er delvis nedsenket i en vannmasse (20), der det delvis nedsenkete fundamentet (12) understøtter minst et tårn (14) utstyrt med en vindmølle (16 og der det flytende fundament (12) er forankret roterbart om et bunnfast fundament (50) som rager opp fra en havbunn (62), karakterisert ved at det flytende fundamentet (12) omfatter et langstrakt flyteelement (40) som er svingbart opplagret til nevnte bunnfaste fundament (50) i en dreieskiveforankring (42).1. Windmill construction, comprising a floating foundation (12) which is partially submerged in a body of water (20), where the partially submerged foundation (12) supports at least one tower (14) equipped with a windmill (16) and where the floating foundation (12 ) is rotatably anchored around a bottom-fixed foundation (50) that projects from a seabed (62), characterized in that the floating foundation (12) comprises an elongated floating element (40) which is pivotally supported to said bottom-fixed foundation (50) in a turntable anchorage (42). 2. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det bunnfaste fundamentet (50) er et eksisterende fundament for en bunnfast offshore installasjon.2. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that the fixed foundation (50) is an existing foundation for a fixed offshore installation. 3. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at dreieskriveforankringen (42) er en fritt roterbar forankring om det bunnfaste fundamentet (50).3. Windmill construction in accordance with claim 1, characterized in that the rotary anchorage (42) is a freely rotatable anchorage around the fixed foundation (50). 4. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at dreieskiveforankringen (42) omfatter et dreieskivearrangement (70) som forbinder det det bunnfaste fundamentet (50) med en festearm (48) som rager ut fra det flytende fundamentet (12).4. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that the turntable anchorage (42) comprises a turntable arrangement (70) which connects the bottom-fixed foundation (50) with a fastening arm (48) which projects from the floating foundation (12). 5. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 4, karakterisert ved at dreieskivearrangementet (70) omfatter en dreietapp (74) utstyrt med et hode (72) og som er innrettet til innføring i et åpent hulrom (80) i en motstående festedel (76).5. Wind turbine construction in accordance with claim 4, characterized in that the turntable arrangement (70) comprises a pivot pin (74) equipped with a head (72) and which is arranged for insertion into an open cavity (80) in an opposite fastening part (76). 6. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 5, karakterisert ved at dreietappen (74) er montert i en elektrisk svivel (78), hvilken svivel (78) er innrettet for overføring av elektrisk kraft mellom en første del av en kraftledning (82) og en andre del av kraftledningen (82).6. Wind turbine construction in accordance with claim 5, characterized in that the pivot (74) is mounted in an electric swivel (78), which swivel (78) is arranged for the transmission of electric power between a first part of a power line (82) and a second part of the power line (82). 7. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 6, karakterisert ved at dreietappen omfatter en gjennomløpende boring for den første delen av kraftledningen (82).7. Wind turbine construction in accordance with claim 6, characterized in that the pivot comprises a continuous bore for the first part of the power line (82). 8. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det flytende fundament (12) omfatter en eller flere utadragende stabilisatorarmer (30), der nevnte stabilisatorarm(er) (30) rager ut fra fundamentet (12) i et område over en vannflate til vannmassen (20).8. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that the floating foundation (12) comprises one or more protruding stabilizer arms (30), where said stabilizer arm(s) (30) protrude from the foundation (12) in an area above a water surface to the body of water (20). 9. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det flytende fundamentet (12) understøtter et første og et andre tårn (14) som i forhold til hverandre er sidestilte og skråstilte, der en første stabilisatorarm (30) til det første tårnet (14) rager ut i motstående retning i forhold til en andre stabilisatorarm (30) til det andre tårnet (14).9. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that the floating foundation (12) supports a first and a second tower (14) which are side-by-side and inclined relative to each other, where a first stabilizer arm (30) for the first tower ( 14) protrudes in the opposite direction relative to a second stabilizer arm (30) of the second tower (14). 10. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at hver stabilisatorarm (30) omfatter en overarm (32) og en underarm (34).10. Wind turbine construction in accordance with claim 8 or 9, characterized in that each stabilizer arm (30) comprises an upper arm (32) and a lower arm (34). 11. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 10, karakterisert ved at underarmen (34) er forbundet til overarmen (32) i en ledd- eller hengselforbindelse (36), eller at underarmen (34) er fritt opphengt til overarmen (32).11. Wind turbine construction in accordance with claim 10, characterized in that the lower arm (34) is connected to the upper arm (32) in a joint or hinge connection (36), or that the lower arm (34) is freely suspended from the upper arm (32). 12. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 9, karakterisert ved at den første og den andre stabilisatorarmen (30) er festet til en skulderaksel (44) som løper mellom det første og det andre tårnet (14).12. Wind turbine construction in accordance with claim 9, characterized in that the first and the second stabilizer arm (30) are attached to a shoulder shaft (44) which runs between the first and the second tower (14). 13. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at hver stabilisatorarm (30) omfatter en nedre bremsekrage (38), så som en utadragende sirkulær skive frembrakt på stabilisatorarmens (30) ytre og nedre ende.13. Wind turbine construction in accordance with claim 8 or 9, characterized in that each stabilizer arm (30) comprises a lower brake collar (38), such as a protruding circular disk produced on the stabilizer arm's (30) outer and lower end. 14. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det bunnfaste fundamentet (50) omfatter en roterbar festering (90) og at det flytende fundamentet (12) omfatter en underliggende blokkskive (94), idet en kabel (92) løper fra festeringen (90), over blokkskiven og til en lodd (96) som henger i vannmassen (20).14. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that the fixed foundation (50) comprises a rotatable fastening ring (90) and that the floating foundation (12) comprises an underlying block disc (94), with a cable (92) running from the fastening ring (90), over the block disk and to a plumb line (96) hanging in the body of water (20). 15. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at tårnets (14) nedre del omfatter en bølgebrytende og baugformet konstruksjon (150).15. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that the lower part of the tower (14) comprises a wave-breaking and bow-shaped construction (150). 16. Vindmøllekonstruksjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at et integrert kontroll system regulerer og begrenser thrust kreftene generert av turbinene, slik at kreftene ikke overstiger vindmøllekonstruksjonens design kriterier. 16. Wind turbine construction in accordance with claim 1, characterized in that an integrated control system regulates and limits the thrust forces generated by the turbines, so that the forces do not exceed the design criteria of the wind turbine construction. 17. Fremgangsmåte for installasjon av en flytende del av en vindmøllekonstruksjon til et bunnfast fundament (50) som rager opp gjennom en vannoverflate (60), omfattende17. Method for installing a floating part of a wind turbine structure to a fixed foundation (50) protruding through a water surface (60), comprising - anbringelse av et fartøy tilstøtende det bunnfaste fundamentet (50),- placement of a vessel adjacent to the fixed foundation (50), - anbringelse av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen tilstøtende det bunnfaste fundamentet (50), karakterisert ved- placement of the floating part of the wind turbine structure adjacent to the fixed foundation (50), characterized by - montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet (50) ved hjelp av en dreieskiveforankring (42), der den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen monteres fritt roterbart i en vannmasse (20) som omgir det bunnfaste fundamentet (50), og- mounting the floating part of the wind turbine structure to the fixed foundation (50) by means of a turntable anchorage (42), where the floating part of the wind turbine structure is freely rotatably mounted in a body of water (20) which surrounds the fixed foundation (50), and før montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet (50) utføres følgende trinn:before mounting the floating part of the wind turbine structure to the fixed foundation (50), the following steps are carried out: - fjerning av eksisterende tårn (14) utstyrt med en vindmølle (16) fra det bunnfaste fundamentet (50), og- removal of the existing tower (14) equipped with a windmill (16) from the fixed foundation (50), and - overføring av det fjernete tårnet (14) og vindmøllen (16) til nevnte fartøy.- transfer of the removed tower (14) and the windmill (16) to said vessel. 18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 17, karakterisert ved at før montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet (50) og for å frembringe dreieskiveforankringen (42) monteres et dreieskivearrangement (70) mellom en øvre del (52) av det bunnfaste fundamentet (50) og en utadragende festearm til et flytende fundament (12), hvorpå det flytende fundament (12) til den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen hektes på nevnte dreieskivearrangement (70).18. Method in accordance with claim 17, characterized in that before mounting the floating part of the wind turbine structure to the fixed foundation (50) and to produce the turntable anchorage (42), a turntable arrangement (70) is mounted between an upper part (52) of the the fixed foundation (50) and a protruding attachment arm to a floating foundation (12), whereupon the floating foundation (12) of the floating part of the wind turbine structure is hooked onto said turntable arrangement (70). 19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 17, karakterisert ved at det bunnfaste fundamentet (50) omfatter et overgangstykke (42'), og at overgangsstykket modifiseres til å gi en dreieskiveforankring.19. Method in accordance with claim 17, characterized in that the fixed foundation (50) comprises a transition piece (42'), and that the transition piece is modified to provide a turntable anchorage. 20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 17, karakterisert ved at før montering av den flytende delen av vindmøllekonstruksjonen til det bunnfaste fundamentet (50) forsterkes det bunnfaste fundamentet (50). 20. Method in accordance with claim 17, characterized in that before mounting the floating part of the wind turbine structure to the fixed foundation (50), the fixed foundation (50) is reinforced.
NO20200856A 2020-07-25 2020-07-25 Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation NO347956B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20200856A NO347956B1 (en) 2020-07-25 2020-07-25 Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20200856A NO347956B1 (en) 2020-07-25 2020-07-25 Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20200856A1 NO20200856A1 (en) 2022-01-26
NO347956B1 true NO347956B1 (en) 2024-05-27

Family

ID=82899417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20200856A NO347956B1 (en) 2020-07-25 2020-07-25 Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO347956B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO20200856A1 (en) 2022-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102290999B1 (en) Floating structures for offshore wind turbines
EP3430259B1 (en) A floating wind turbine and a method for the installation of such floating wind turbine
CN106164482B (en) Floating type down-wind turbines including floating foundation and the method for installing such wind turbine
AU2003241229B2 (en) A device for a wind power station placed in deep water
US8657534B2 (en) Floating platform with improved anchoring
KR101070653B1 (en) Wind power station
JP6113735B2 (en) Floating wind turbine
CN105980704A (en) Floating wind power plant
CN112009634A (en) Submersible active support structure in offshore installations
EP2080899A1 (en) An offshore wind turbine with a rotor integrated with a floating and rotating foundation
CN112534134B (en) Single point moored wind turbine
NO330281B1 (en) Device and method of liquid wind turbine
WO2021173002A1 (en) Rotateable foundation for an offshore wind turbine
NO20092435L (en) Wind turbine, as well as installation, intervention or shutdown procedures
NO323282B1 (en) Offshore wind power plants
NO347956B1 (en) Windmill construction, as well as a method for installing a floating part of a windmill construction to a fixed foundation
WO2021256939A1 (en) Floating windmill construction
WO2023140736A1 (en) Windmill construction and method for installation of same
NO20210157A1 (en) Floating windmill construction
NO347810B1 (en) Floating wind turbine construction
WO2022098286A1 (en) Semi-submersible wind power platform and method of docking such platform
NO20093117A1 (en) Liquid wind turbines