BE1020451A4 - Inrichting en werkwijze voor het assembleren van een bouwwerk op zee. - Google Patents

Description

Inrichting en werkwijze voor het assembleren van een bouwwerk op zee

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

Het aantal bouwwerken dat op zee wordt gebouwd, onderhouden en/of gerepareerd is groeiende. Een typisch voorbeeld betreft een offshore windturbine. Een dergelijke windturbine is doorgaans opgebouwd uit verschillende mastsegmenten die tezamen een mast vormen. De mast die meer dan 100 meter hoog kan zijn draagt een gondel (ook wel aangeduid met nacelle), die de behuizing vormt voor de elektromechanische apparatuur, zoals eèn stroomgenerator, eri die op zich een gewicht van meer dan 350 ton kan hebben. De gondel is voorts voorzien van een naaf, waarop een aantal rotorbladen is aangebracht. De rotorbladen van een dergelijke rotor zetten de bewegingsenergie van de wind om in een draaiende beweging van de as van de gondel. De stroomgenerator zet de beweging van de as om in elektriciteit, en levert de opgewekte stroom aan het openbare net. Een windturbine kan verder zijn voorzien van een overbrenging of tandwielkast om de generator draaisnelheid (50 Hz) af te stemmen op de rotatiesrielheid van de rotor.

Het assembleren, onderhouden of repareren van dergelijke grote bouwwerken op zee vergt transport van het bouwwerk of van delen ervan over zee naar een offshore platform, dat is aangemeerd in de nabijheid van de plaats waar het bouwwerk zich bevindt of moet worden opgebouwd. Voor het opbouwen van een windturbine bijvoorbeeld worden de mastonderdelen en een rotor, of zelfs een gehele windturbine met een hiertoe geschikt vaartuig naar de plaats van opbouw gevaren] Om de onderdelen ter plaatse te manipuleren wordt in de stand der techniek gebruik gemaakt van een op het vaartuig of eventueel op een reeds aanwezig (opvijzelbaar) platform aanwezige hijsinrichting, bijvoorbeeld een hijskraan. De hijsinrichting neemt de aangevoerde onderdelen (of in voorkomende gevallen een geheel bouwwerk) op en plaatst deze op een in zee reeds aanwezige fundering voor het bouwwerk.

Het hijsen en plaatsen van grote en zware onderdelen op zee wordt gehinderd door windbelasting en stroming. Door de golfbelasting op de spudpalen van het platform en de relatief lage stijfheid van de spudpalen kari een off-shore opvijzelbaar platform in de opgevijzelde toestand grote bewegingen in het horizontale vlak vertonen. Doordat ook de hijskraan, en onderdelen als windturbinebladen, onderhevig zijn aan windbelasting kunnen gehesen onderdelen van het bouwwerk aan behoorlijke horizontale bewegingen worden blootgesteld ten opzichte van de fundering voor het bouwwerk of ten opzichte van andere reeds geïnstalleerde onderdelen van het bouwwerk.

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

Dit doel wordt bereikt door een inrichting voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, te verschaffen, welke inrichting op het dek van een vaartuig geplaatste hijsmiddelen zoals een hijskraan omvat, waarbij de hijsmiddelen zijn ingericht voor het plaatsen van de onderdelen op een in zee aanwezige fundering, en waarbij de inrichting verder een robotarm omvat met een gereedschap voor het ondersteunen van de onderdelen, tenminste tijdens het hijsen ervan. Door gebruik te maken van een robotarm met een gereedschap dat de onderdelen tenminste tijdens het hijsen ervan ondersteunt of aangrijpt, wordt volgens de uitvinding de beweeglijkheid van onderdelen hangend aan hijskraankabels beperkt of zelfs tenietgedaan waardoor op efficiëntere en veiliger wijze een groot bouwwerk op zee kan worden geassembleerd, onderhouden of gerepareerd.

Een verder voordeel van de uitgevonden.inrichting is dat deze toelaat om in praktisch alle omstandigheden te werken, daar waar de bekende inrichting slechts tot bepaalde windsnelheden kan worden ingezet. Hierdoor kan de assemblagetijd van een bouwwerk op zee gevoelig verminderen.

De uitvinding betreft derhalve eveneens een werkwijze voor het assembleren van een groot bouwwerk op zee, in het bijzonder een windturbine, met gebruikmaking van de inrichting volgens de uitvinding. De werkwijze omvat het verschaffen op een vaartuig van een inrichting volgens de uitvinding, en het met behulp van de hijsmiddelen plaatsen van de onderdelen op een in zee aanwezige fundering, terwijl de robotarm met het gereedschap de onderdelen ondersteunt of aangrijpt, tenminste tijdens het hijsen ervan.

Het vaartuig kan in beginsel elk vaartuig zijn met voldoende draagkracht voor de inrichting maar is bij voorkeur een opvijzelbaar offshore platform, dat is aangemeerd in de nabijheid van de plaats van opbouw, meer in het bijzonder in de nabijheid van de in zee aanwezige fundering voor het bouwwerk. Zoals hieronder verder duidelijk zal worden kunnen de hijsmiddelen en robotarm, evenals de te assembleren onderdelen van het bouwwerk, eenvoudig in een transportstand worden gebracht waarin deze zonder gevaar over zee kunnen worden vervoerd naar de assemblage locatie. Het vaartuig of opvijzelbaar offshore platform omvat doorgaans een werkdek, dat een substantiële last kan dragen, en verankeringspalen die het werkdek ondersteunen. Elke in hoofdzaak vertikaal verlopende verankeringspaal is in deze richting beweegbaar van een hoge positie tijdens trarisport tot een lage positie in de verankerde stand, in welke stand de palen steun vinden op de zeebodem. De hoogtestand van het werkdek ten opzichte van het watemiveau kan worden gewijzigd door het werkdek relatief ten opzichte van de palen té verschuiven door middel van (hydraulische) vijzels. Het werkdek kan in de verankerde stand tot boven het watemiveau worden opgevijzeld.

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

Onder robotarm wordt in onderhavige aanvraag verstaan de arm van elke automatisch gecontroleerde, en bij voorkeur programmeerbare, manipulator of robot met tenminste drie vrijheidsgraden. Onder deze definitie vallen onder andere de gelede robotarm van een gelede robot (‘articulated robot’), de armen van een cartesiaanse robot, SCARA robot, e.d.. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat de robotarm een gelede robotarm. Een gelede robotarm is opgebouwd uit verschillende Onderling gekoppelde armleden, waarbij de koppeling een rotatie toelaat.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij de gelede robotarm tenminste 4-assig is, en bij voorkeur 6-assig. Doordat de inrichting volgens de uitvinding een hijsmiddel omvat dat het benodigde (aanzienlijke) hijsvermogen levert, kan de robotarm relatief licht zijn uitgevoerd, omdat de robotarm in hoofdzaak zorgt voor de stabiliteit van de gehesen onderdelen. Doordat de robotarm relatief licht kan worden uitgevoerd is het gebruik van een 4-assige of zelfs 6-assige robotarm mogelijk gebleken.

Een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de robotarm is ingericht om verwisselbare gereedschappen te dragen. Met meer voorkeur omvatten de verwisselbare gereedschappen een grijper vóór een mastsectie, een grijper voor een rotorblad of een grijper voor een gondel van een windturbine. De inrichting volgens de uitvinding heeft in deze uitvoeringsvorm het voordeel dat de robotarm kan worden aangepast aan het grijpen van het betreffende onderdeel. Het grijpen van mastdelen en het plaatsen ervan op de fundering vergt doorgaans een grote kracht maar relatief weinig bewegingsvrijheid. Het grijpen van rotorbladen daarentegen vergt relatief weinig kracht maar een grote bewegingsvrijheid waarbij het voordelen heeft de bladen dusdanig te kunnen manipuleren dat deze weinig wind vangen. Door het gereedschap afhankelijk van het te grijpen onderdeel te kiezen kan het meest gunstige gereedschap worden gekozen.

In een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is een arm van de robotarm uitschuifbaar. Dit is met name van voordeel vanwege de doorgaans relatief grote afstanden en hoogtes die de robotarm moet kunnen overbruggen om de onderdelen te ondersteunen.

De inrichting volgens de uitvinding omvat in een uitvoeringsvorm stuurmiddelen voor tenminste de robotarm. Dergelijke stuurmiddelen zijn op zich bekend, zoals bijvoorbeeld een PLC systeem, en worden toegepast om de onderlinge bewegingen van de robotarmleden en het gereedschap aan te sturen in afhankelijkheid van de positie van ïen gehesen of te hijsen onderdeel. Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de iitvinding heeft het kenmerk dat de inrichting stuurmiddelen omvat om de bewegingen /an het hijsmiddel en de robotarm op elkaar af te stemmen. Hiertoe zijn het hijsmiddel m/of de robotarm bij voorkeur voorzien van meetmiddelen voor het vastleggen van de positie van bijvoorbeeld het hijsoog van het hijsmiddel en/of de positie van het gereedschap van de robotarm. Door middel van het doorgeven van de instantane positie van beide onderdelen aan een centrale computer of PLC kan middels een terugkoppellus de robotarm dusdanig worden aangestuurd dat deze de beweging van het hijsoog volgt. In een andere uitvoeringsvorm wordt de stand en positie van het onderdeel gemeten en de beweging van de robotarm gestuurd in afhankelijkheid van de stand en positie van het onderdeel. Nog een andere mogelijkheid omvat een uitvoeringsvorm waarin de inrichting is voorzien van meetmiddelen voor het meten van de kracht in een robotarmlid of in meerdere robótarmleden, en wordt de beweging van de robotarm dusdanig gestuurd dat de gemeten kracht begrepen is tussen een minimum en een maximum waarde. Het zal duidelijk zijn dat de vakman meerdere mogelijkheden ter beschikking staan voor het afstemmen van de bewegingen van het hijsmiddel en de robotarm, en dat de uitvinding niet per se beperkt is tot het inzetten van een enkel stuurmiddel.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij de robotarm is verbonden met een zich in hoofdzaak loodrecht op het vlak van het dék uitstrekkende steunstructuur. Een dergelijke steunstructuur maakt het gemakkelijker relatief grote hoogtes te bereiken met het gereedschap van de robotarm, waarbij tegelijkertijd relatief grote lasten kunnen worden gemanipuleerd.

Nog een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de robotarm middels een in de lengterichting van de steunstructuur transleerbaar koppellichaam aan de steunstructuur is bevestigd. Het koppellichaam is in een andere uitvoeringsvorm om de lengterichtingsas van de opgerichte steunstructuur roteerbaar wat het bereik van de robotarm verder ten goede komt.

Verdere voordelen worden geleverd door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding te verschaffen waarbij de robotarm dwars op de lengterichtingsas van de opgerichte steunstructuur uitschuifbaar is. Hierdoor wordt het mogelijk onderdelen aan te grijpen die zich op verschillende dwarse afstanden van de steunstructuur bevinden. Door de eerste grijper van de eerste robotarm om de lengterichtingsas van de opgerichte steunstructuur roteerbaar te maken kan een aangegrepen onderdeel op een bedrijfszekere en in hoofdzaak windongevoelige wijze van een opslagplaats op het vaartuig, in het bijzonder het werkdek van een offshore platform, tot boven de fundering worden gebracht, waarbij een eventuele dwarse afstand tot de fundering kan worden overbrugd door de robotarm uitschuifbaar uit te voeren in deze richting. De robotarm zorgt voor voldoende stabiliteit van het gehesen onderdeel terwijl het benodigde hijsvermogen wordt geleverd door het hijsmiddel.

Een plaatsbesparende uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de opgerichte steunstructuur een monopaal omvat, die aan de buitenzijde is voorzien van een geleiding voor de robotarm. De geleiding omvat bijvoorbeeld een op enige radiale afstand van de monopaal aangebracht paar geleiderails waarlangs de robotarm of het koppellichaam kan glijden, bijvoorbeeld in de lengterichting van de opgerichte steunstructuur. De afstand tot de monopaal kan desgewenst door een vakwerkstructuur worden overbrugd.

Gewicht kan worden bespaard door in een uitvoeringsvorm van de inrichting te voorzien waarbij de opgérichte steunstructuur een vakwerk omvat. Een dergelijke uitvoeringsvorm is robuust en goed bestand tegen de vaak ruwè omstandigheden ter plaatse.

Het heeft in een uitvoeringsvorm verdere voordelen wanneer het steunlichaam dwars op de lengterichtingsas van de opgerichte steunstructuur uitschuifbaar is. De opgerichte steunstructuur zal doorgaans een zekere afstand uitsteken boven het dek van het vaartuig of het werkdek van het platform. De hoogte van de steunstructuur bedraagt bij voorkeur tenminste 15 meter boven het werkdek van het vaartuig of platform, met meer voorkeur tenminste 20 meter, en met de meeste voorkeur ten minste 25 m. Bij voorkeur is de hoogte echter beperkt tot maximaal 35 m, waardoor de voorkeurshoogtes begrepen zijn tussen 15-35 meter boven het werkdek van het vaartuig of platform, mét meer voorkeur tussen 20-35 meter, en met de meeste voorkeur tussen 25-35 m.

Een plaatsbesparende inrichting volgens de uitvinding wordt verschaft door een uitvoeringsvorm waarin het vaartuig een opvijzelbaar platform omvat en de steunstructuur is aangebracht rondom een verankeringspaal (ook wel aangeduid met spudpaal) van het platform.

Met de uitgevonden inrichting kan op efficiënte wijze een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, op zee worden geassembleerd. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan hiertoe een inrichting worden verschaft die tenminste twee robotarmen omvat, waarbij met behulp van de hijsmiddelén én met ondersteuning van de eerste robotarm eerste onderdelen op een in zee aanwezige fundering geplaatst worden, en met behulp van de hijsmiddelen en met ondersteuning van de tweede robotarm tweede onderdelen op de eerste onderdelen worden geplaatst.

In een typische uitvoeringsvorm omvatten de eerste onderdelen de mastdelen van een windturbinemast en de gondel, en de tweede onderdelen de windturbinebladen. Het gebruik van twee of méér robotarmen heeft onder andere het voordeel dat élke robotarm kan worden afgestemd op het te ondersteunen en aan te grijpen onderdeel.

Om de onderdelen binnen het werkbereik van de hijsmiddelen, en vooral binnen het werkbereik van de robotarm(en) te kunnen brengen wordt een uitvoeringsvorm van de . inrichting verschaft die verplaatsingsmiddelen omvat voor het verplaatsen van de onderdelen over het dek van het vaartuig tot in het werkbereik van de robotarm. Een voordelige uitvoeringsvorm in dit verband heeft het kenmerk dat de verplaatsingsmiddelen op het dek aangebrachte schuifbanen of rails omvatten.

Een uitvoeringsvorm vân de uitvinding verschaft een werkwijze waarin de robotarm, die bij voorkeur tenminste 4-assig is, en met nog meer voorkeur 6-assig, tenminste tijdens het hijsen met het hijswerktuig en met ccn aangegrepen onderdeel wordt . gemanipuleerd om dit onderdeel in uitHjning te brengen met op de in zee aanwezige fundering en eventueel daarop reeds geplaatste onderdelen.

Het heeft verder voordelen in een uitvoeringsvorm van de werkwijze dat de robotarm is ingericht om verwisselbare gereedschappen te dragen en dat het gereedschap wordt verwisseld met een voor het ondersteunen van een onderdeel geëigend gereedschap.

Nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat een werkwijze waarin de robotarm met gereedschap middels een koppellichaam met de steunstructuur is verbonden en het gereedschap met een aangegrepen onderdeel langs de steunstructuur wordt getransleerd tot in een positie waar vanaf het onderdeel in uitlijning wordt gebracht met op de in zee aanwezige fundering en eventueel reeds daarop geplaatste onderdelen.

De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor het assembleren van een windturbine op zee, in welke uitvoeringsvorm de middels de hijsmiddelen te hijsen, en middels de ten minste één robotarm te ondersteunen onderdelen de mastsecties of de gondel met naaf van een windturbine omvatten, evenals de rotorbladen van een windturbine. De naaf is bij het hijsen desgewenst voorzien van één of meerdere rotorbladen.

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

Fig. 2 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde inrichting in een stap van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding;

Fig. 3 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde inrichting in een andere stap van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding; en tenslotte Fig. 4 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde inrichting in een verdere stap van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding.

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een uitvoeringsvorm van de inrichting getoond die specifiek is bedoeld voor het assembleren van een windturbine 50 óp zee. De getoonde inrichting omvat op het dek 10 van een vaartuig 1 geplaatste hijsmiddelen in de vorm van een hijskraan 100 met hijskabel 101 en hijslus 102, waarmee onderdelen (51, 53, 54, 55) van de op te bouwen windturbine 50 kunnen worden gehesen en op een in zee aanwezige fundering 52 worden geplaatst. De inrichting is verder voorzien van een eerste robotarm 2, ingericht voor het tijdens het hijsen ondersteunen van mastsecties 51 en een gondel 53 met naaf 54 op de in zee aanwezige fundering 52, en een tweede robotarm 3, ingericht voor het tijdens het hijsen ondersteunen en op de mastsecties 51 plaatsen van tweede onderdelen die in onderhavige uitvoeringsvorm in ieder geval de rotorbladen 55 van de windturbine 50 omvatten.

De eerste en tweede robotarm (2,3) zijn beide verbonden met een opgencnté4'*1*'^®5 steunstructuur in de vorm van een vakwerk 21,. dat aan de buitenzijde is voorzien van een niet getoonde geleiding voor de eerste en tweede robotarm (2, 3). De geleiding omvat in de lengterichting 24 van de vakwerkstructuur 21 (die overeenkomt met de verticale richting) verlopende zijribben waarlangs een koppellichaam 20 voor de koppeling tussen het vakwerk 21 en de eerste robotarm 2, en een koppellichaam 30 voor de koppeling tussen vakwerk 21 en de tweede robotarm 3 in de lengterichting van de vakwerkstructuur kunnen transleren, en desgewenst roteren rond de lengterichtingsas 24. Gelet op de afmetingen van rotorbladen 55 is de hoogte van de steunstructuur 21 bij voorkeur tenminste 20 meter boven het werkdek 10 van het vaartuig 1, met meer voorkeur tenminste 30 meter, en met de meeste voorkeur tenminste 35 meter boven het werkdek 10 van het vaartuig 1. De eerste robotarm 2 is voorzien van een desgewenst verwisselbare grijper 22 en is dusdanig uitgevoerd dat deze in staat is om de mastsecties 51 en, eventueel na verwisseling van de grijper, de gondel 53 met naaf 54, te omklemmen en te ondersteunen, waarbij de hijskraan 100 in hoofdzaak zorgt voor het benodigde hefvermogen. De grijper 22 is onder tussenkomst van een robotarmlid 23 bevestigd aan het koppellichaam 20, dat aangrijpt op de geleiding van het vakwerk 21 en in de lengterichting 24 van het vakwerk 21 transleerbaar is. De eerste robotarm 2 wordt langs het vakwerk 21 bewogen door middel van (niet getoonde) aandrijfmiddelen zoals een motor.

Beide koppellichamen (20, 30) zijn de getoonde uitvoeringsvorm draaibaar om de lengterichtingsas 24 van het vakwerk 21 bevestigd en kunnen hierom worden geroteerd door middel van op zich bekende aandrijfmiddelen. Het robotarmlid 23 in de vorm van een vakwerkstructuur.is in de richting 25 dwars op de lengterichtingsas 24 van de steunstructuur 21 uitschuifbaar. Hiermee kan een met de eerste robotarm 2 ondersteunde mastsectie 51 bijvoorbeeld van een positie in de nabijheid van het vakwerk 21 naar een verder van het vakwerk 21 gelegen positie worden gebracht, waarbij de hijskraan 100 zorgt voor de benodigde hijskracht. Hiermee kan wwn nauwkeurige uitlijning worden bereikt met de fundering 52.

De tweede robotarm 3 omvat een gelede robotarm die is opgebouwd uit twee leden 31 en 32, waarvan er tenminste één desgewenst telescopisch uitschuifbaar is. De leden 31 en 32 kunnen onderling bewegen waarbij een 6-assige gelede robot de voorkeur heeft.

In vele gevallen kan tevens een 3-assige, 4-assige of 5-assige robot worden toegepast.

De grijparm is aan de steunstructuur 21 verbonden door middel van een rond de lengterichtingsas 24 draaibaar koppellichaam 30. Om de rotatie uit te voeren zijn (niet getoonde) aandrijfmiddelen zoals een motor aanwezig. Het vrije lid 32 omvat aan het vrije uiteinde ervan een tweede grijper 33, die is ingericht om rotorbladen 55 te omklemmen en te ondersteunen tijdens het hijsen met de hijskraan 100. De tweede grijper 33 heeft hiertoe bij voorkeur een omklemmingsgeometrie die in hoofdzaak overeenstemt met de geometrie van een dwarsdoorsnede van de rotorbladen 55. Zoals bekend heeft een dergelijke dwarsdoorsnede doorgaans de geometrie van een vleugelprofiel die erop is gericht zoveel mogelijk wind te vangen. Ook grijper 33 is desgewenst uitwisselbaar met een ander type grijper, bijvoorbeeld voor een mastdeel 51.

Het vaartuig 1 dat in de getoonde uitvoeringsvorm een opvijzelbaar offshore platform omvat is naast een werkdek 10, dat een substantiële last kan dragen van typisch meer dan 1000 ton, tevens voorzien van verankeringspalen 4 die het werkdek 10 ondersteunen. Elke verankeringspaal 4 verloopt in hoofdzaak verticaal en is in verticale richting beweegbaar van een niet getoonde hoge positie tijdens transport tot een lage positie in de verankerde stand, in welke stand de palen 4 steun vinden op de zeebodem. De hoogtestand van het werkdek 10 ten opzichte van het watemiveau kan worden gewijzigd door het werkdek 10 relatief ten opzichte van de palen 4 te verschuiven door middel van (hydraulische) vijzels 5.

Het vaartuig of platform 1, voorzien van de inrichting volgens de uitvinding wordt doorgaans aangemeerd in de onmiddellijke nabijheid van een in zee aanwezige fundering 52 voor een windturbine 50. De fundering 52 kan hierbij elk type fundering omvatten zoals bijvoorbeeld een jacket, een monopaal of een zogenaamde gravity based fundering (GBF). Tijdens het transport van de inrichting bevinden de verankeringpalen 4 zich in opgetrokken stand. Verder zijn op het werkdek 10 van het vaartuig opslagplaatsen voorzien voor de onderdelen in de vorm van een rek 6 voor de rotorbladen 55, en een voor de hijskraan 100 en in het bijzonder voor de eerste robotarm 2 met grijper 22 bereikbare standplaats voor de mastsecties 51 en de gondels 53 met naaf 54. De mastsecties 51 bevinden zich tijdens het transport in verticaal opgerichte stand doch het is ook mogelijk een andere configuratie aan te nemen.

Een geschikte werkwijze voor het op zee assembleren van een uit de mastsecties 51 en rotorbladen 55 opgebouwde windturbine 50 omvat het met behulp van de hijskraan 100 en met ondersteuning van de eerste robotarm 2 hijsen en plaatsen van mastsecties 51 op de in zee aanwezige fundering 52, het vervolgens op de aldus geplaatste mastsecties 51 hijsen en plaatsen van een rotor (53, 54) en het tenslotte met behulp van de hijskraan 100 hijsen en plaatsen van rotorbladen 55 waarbij de tweede robotarm 3 de rotorbladen ondersteunt.

Meer in het bijzonder wordt, onder verwijzing naar figuren 1 en 2 en na verankering van het vaartuig 1 door neerlaten van de verankeringpalen 4, een eerste mastsectie 51 door de hijskraan 100 aangegrepen met hijslus 102, bij voorkeur in een bovenste gedeelte van de mastsectie 51. De betreffende mastsectie 51 wordt vervolgens met de grijper 22 van de eerste robotarm 2 aangegrepen waarbij de eerste grijper 22 zich bij het aangrijpen van een eerste mastsectie 51 doorgaans in een onderste gedeelte van de steunstructuur 21 zal bevinden. Het robotarmlid 23 van de eerste robotarm 2 kan desgewenst in een dwarse richting 25 worden uitgeschoven om een juiste uitlijning met de fundering 52 te verkrijgen. Hierbij kan de eerste robotarm desgewenst tevens met de: aangegrepen mastsectie 51 om de lengterichtingsas 24 van de steunstructuur 21 worden geroteerd om de mastsectie 51 in uitlijning te brengen met de in zee aanwezige fundering 52, waarbij de hijskraan 100 de benodigde hefkracht levert. De eerste grijper 22 kan desgewenst eveneens met een aangegrepen mastsectie 51 langs de steunstructuur 21 neerwaarts worden bewogen totdat deze contact maakt met de bovenzijde van de fundering 52 en hierop wordt vastgezet, bijvoorbeeld door boutverbindingen. De eerste grijper 22 wordt vervolgens teruggeroteerd rónd de as 24 en naar boven gebracht tot in een positie waarin de eerste grijper 22 een tweede mastsectie 51 kan aangrijpen. Ook deze mastsectie 51 wordt vervolgens door de hijskraan 100 gegrepen en opgeheven waarbij aangrijping met de eerste robotarm 2 er voor zorgt dat het bewuste mastdeel 51 niet al te veel hinder ondervindt van, bijvoorbeeld door windkracht geïnduceerde, ongecontroleerde bewegingen.

De boven beschreven handelingen worden zo vaak herhaald als er mastsecties 51 moeten worden geplaatst. Met de hijskraan wordt vervolgens een op het dek 10 opgestelde gondel 53 met naaf 54 aangegrepen en gehesen tot boven het dek 10 en in het werkbereik van de robotarm 2 (of robotarm 3). De eerste grijper 22 wordt vervolgens in een positie gebracht waarin de eerste grijper 22 de gondel 53 met naaf 54 kan aangrijpen om deze te ondersteunen en te begeleiden tijdens het hijsen met de hijskraan 100. Hiertoe is de eerste grijper 22 desgewenst voorzien van middelen om de aangrijpgeometrie te wijzigen en aan te passen aan de geometrie van een gondel met naaf.

In de in figuur 3 getoonde volgende stap wordt de gondel 53 met naaf 54 door de hijskraan 100 tot boven de reeds geplaatste mastdelen 51 gebracht waarbij de eerste grijper 22 met de aangegrepen gondel 53 langs de steunstructuur 21 in de richting 24 naar boven wordt bewogen tot in een positie waarin de gondel 53 zich geheel boven de reeds geplaatste mastsecties 51 bevindt. Desgewenst kan het robotarmlid 23 dwars op de lengterichtingsas 24 worden uitgeschoven om de gondel 53 in uitlijning te brengen met de reeds op de fundering 52 aanwezige mastsecties 51. Vervolgens wordt de eerste grijper 22 met aangegrepen gondel 53 langs de steunstructuur 21 neerwaarts bewogén waarbij de hijskabel 101 licht wordt gevierd totdat de gondel 53 contact maakt met de bovenzijde van de reeds geplaatste bovenste mastsectie 51 en hierop vastgezet, bijvoorbeeld door boutverbindingen.

In de in figuur 4 getoonde stap wordt vervolgens met behulp van de hijskraan 100 en met ondersteuning van de gelede robotarm 3 een rotorblad 55 vanaf het opslagrek 6 naar de op de mastsecties 51 geplaatste gondel 53 gebracht en hieraan bevestigd op bekende wijze. Hierbij worden de leden 31 en 32 ten opzichte van elkaar geroteerd (ze zijn bijvoorbeeld onderling gekoppeld door middel van een cardankoppeling) en desgewenst telescopisch uitgeschoven om het rotorblad 55 in uitlijning te brengen met de gondel 53 en meer bepaald met de naaf 54.

Deze stap wordt vervolgens zo veel keren herhaald als er rotorbladen 55 aan de naaf 54 dienen te worden gekoppeld. In de getoonde uitvoeringsvorm betreft het totaal aantal aan de naaf 54 te koppelen rotorbladen 3, zodat een rotor een samenstel van een naaf 54 en drie rotorbladen 55 omvat.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren getoonde uitvoeringsvormen, en vele varianten ervan zijn mogelijk binnen de beschermingsomvang van de aangehechte conclusies. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk één of meerdere rotorbladen 55 aan de naaf 54 te bevestigen (bijvoorbeeld in zogenaamde bunnyvorm) waarbij de naaf 54 zich nog in opgetakelde toestand aan de steunstructuur 21 bevindt, met andere woorden nog niet is geplaatst op de reeds op de fundering 52 geplaatste mastsecties 51, en het geheel pas daarna op de mastsecties 51 te plaatsen door hijsen met de hijskraan 100 onder ondersteuning van een verticale translatie van de eerste grijper 22 langs de steunstructuur 21.

Claims (25)

1. Inrichting voor het op zee assembleren van een uit onderdelen opgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, welke inrichting op het dek van een vaartuig geplaatste hijsmiddelen zoals een hijskraan omvat, die zijn ingericht voor het plaatsen van de onderdelen op een in zee aanwezige fundering, waarbij de inrichting verder een robotarm omvat met een gereedschap voor het ondersteunen van de onderdelen, tenminste tijdens het plaatsen ervan.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de robotarm een gelede robotarm omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de gelede robotarm tenminste 4-assig is, en bij voorkeur 6-assig.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de robotarm is ingericht om verwisselbare gereedschappen te dragen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de verwisselbare gereedschappen een grijper omvatten voor een mastsectie, een rotorblad of een gondel van een windturbine.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat een arm van de robotarm uitschuifbaar is.

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting stuurmiddelen omvat om de bewegingen van het hijsmiddel en de robotarm op elkaar af te stemmen.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de robotarm is verbonden met een zich in hoofdzaak loodrecht op het vlak van het dek uitstrekkende steunstructuur.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de robotarm middels een in de lengterichting van de steunstructuur transleerbaar koppellichaam aan de steunstructuur is bevestigd.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk dat het koppellichaam om de lengterichtingsas van de steunstructuur roteerbaar is.

11. Inrichting volgens één der conclusies 8-10, met het kenmerk dat de opgerichte steunstructuur een monopaal omvat, die aan de buitenzijde is voorzien van een geleiding voor de robotarm.

12. Inrichting volgens één der conclusies 8-10, met het kenmerk dat de opgerichte steunstructuur een vakwerk omvat.

13. Inrichting volgens één der conclusies 8-12, met het kenmerk dat het vaartuig een opvijzelbaar platform omvat en de steunstructuur een spudpaal van het platform omvat.

14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting tenminste twee robotarmen omvat.

15. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting verder verplaatsingsmiddelen omvat voor het verplaatsen van de onderdelen over het dek van het vaartuig tot in het werkbereik van de robotarm.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk dat de verplaatsingsmiddelen op het dek aangebrachte schuifbanen of rails omvatten.

17. Werkwijze voor het op zee assembleren van een uit onderdelen ópgebouwd bouwwerk, in het bijzonder een windturbine, welke werkwijze omvat het verschaffen op een vaartuig van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies, en het met behulp van de hijsmiddelen plaatsen van de onderdelen op een in zee aanwezige fundering, terwijl de robotarm met het gereedschap de onderdelen ondersteunt of aangrijpt, tenminste tijdens het plaatsen ervan.

18. Werkwijze volgens conclusies 17, met het kenmerk dat de robotarm tenminste 4-assig is, en bij voorkeur 6-assig, en dat dé robotarm tenminste tijdens het hijsen met het hijswerktuig en met een aangegrepen onderdeel wordt gemanipuleerd om dit onderdeel in uitlijning te brengen met op de in zee aanwezige fundering en eventueel daarop reeds geplaatste onderdelen.

19. Werkwijze volgens één der conclusies 17-18, met het kenmerk dat de robotarm is ingericht om verwisselbare gereedschappen te dragen en dat het gereedschap wordt verwisseld met eén voor het ondersteunen van een onderdeel geëigend gereedschap.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk dat de verwisselbare gereedschappen een grijper omvatten voor een mastsectie, een rotorblad of een gondel van een windturbine.

21. Werkwijze volgens één der conclusies 17-20, met het kenmerk dat de bewegingen van het hijsmiddel en de robotarm op elkaar worden afgestemd.

22. Werkwijze volgens één der conclusies 17-21, met het kenmerk dat de robotarm met gereedschap middels een koppellichaam met de steunstructuur is verbonden en het gereedschap met een aangegrepen onderdeel langs de steunstructuur wordt getransleerd tot in een positie waar vanaf het onderdeel in uitlijning wordt gebracht met op de in zee aanwezige fundering en eventueel reeds daarop geplaatste onderdelen.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, met het kenmerk dat het koppellichaam om de lengterichtingsas van de opgerichte steunstructuur wordt geroteerd om het onderdeel in uitlijning te brengen met de in zee aanwezige fundering en eventueel reeds daarop geplaatste onderdelen.

24. Werkwijze volgens één der conclusies 17-23, met het kenmerk dat de onderdelen de mastsecties, de rotorbladen en de gondel van een windturbine omvatten.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, met het kenmerk dat de onderdelen de gondel met naaf van een windturbine omvatten, waarbij de naaf is voorzien van rotorbladen.