BE1027530B1 - Werkwijze voor het heffen van een object vanaf een vaartuigdek - Google Patents

Abstract

Beschreven wordt een werkwijze voor het heffen van een object vanaf een vaartuigdek. Een op het vaartuigdek aanwezig hefmiddel is voorzien van een hefkabel, waaraan een bevestigingsmiddel voor het object is gekoppeld. Het object wordt met het bevestigingsmiddel verbonden, en vervolgens met het bevestigingsmiddel opgenomen en ten opzichte van het vaartuigdek verplaatst. De onder invloed van golf- en windkrachten optredende slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object worden tijdens het verplaatsen gedempt door een met de hefkabel, bevestigingsmiddel en/of object verbonden gyroscoop, die een rond een primaire rotatie-as roterend rotatie-symmetrisch lichaam omvat.

Description

Werkwijze voor het heffen van een object vanaf een vaartuigdek

TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het heffen van een object vanaf een vaartuigdek, waarbij een hefmiddel op het vaartuigdek een hefkabel omvat, die aan een uiteinde is voorzien van een bevestigingsmiddel voor het object, waarbij het object met het bevestigmgsmiddel wordt verbonden, en het object met het bevestigmgsmiddel wordt opgenomen en ten opzichte van het vaartuigdek wordt verplaatst.

De uitvinding zal deels worden beschreven met betrekking tot een offshore windturbine. De verwijzing naar een dergelijke windturbine impliceert echter niet dat de uitvinding beperkt is tot het opnemen en verplaatsen van windturbine-onderdelen, en de werkwijze kan eveneens worden toegepast voor het opnemen en verplaatsen van elk ander object, m het bijzonder een groot en slank object.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Het vanaf een vaartuigdek opnemen en verplaatsen van een object kan bijvoorbeeld worden toegepast bij het op zee plaatsen van een windturbine. Onderdelen van de windturbine dienen op een in zee geplaatste steunstructuur te worden geplaatst vanaf een vaartuigdek, en dit houdt het vanaf een vaartuigdek opnemen en verplaatsen van het windturbine-onderdeel in. Een offshore windturbine omvat een op een mast geplaatste gondel (of ‘nacelle’), die de behuizing vormt voor elektromechanische apparatuur zoals een stroomgenerator. De gondel is voorzien van een naaf (of ‘hub’), waarop een aantal rotorbladen is aangebracht. De rotorbladen zetten de bewegingsenergie van de wind om in een draaiende beweging van de as van de gondel, die door de stroomgenerator wordt omgezet in elektrische energie. Afhankelijk van de fase van opbouw, kan de steunstructuur, in het geval van een windturbine, een fundering omvatten, een op de fundering geplaatste mast, of een op de mast geplaatste gondel. Hierbij dient dan respectievelijk een mast, een gondel of een turbineblad te worden geplaatst. Het heffen en plaatsen van objecten zoals de genoemde windturbine-onderdelen wordt gehinderd door wind- en golfbelasting. Dit is in toenemende mate het geval naarmate het object groter en slanker is. In het bijzonder windturbinebladen vangen veel wind. Hierbij kunnen aan het hefmiddel bevestigde windturbinebladen aan grote en onvoorziene bewegingen worden blootgesteld ten opzichte van de steunstructuur of ten opzichte van al geïnstalleerde onderdelen. Dit bemoeilijkt de operaties aanzienlijk of maakt deze bij stevige windbelasting zelfs onmogelijk. Daarnaast worden de objecten vanaf een vaartuigdek opgenomen, waarbij het vaartuig onderhevig is aan door golfwerking veroorzaakte bewegingen. Een vaartuig dat op water drijft, wordt blootgesteld aan bewegingen die 6 vrijheidsgraden vertonen, waaronder drie translatiebewegingen en drie rotatiebewegingen. In een aan het vaartuigdek gekoppeld Cartesisch assenstelsel verloopt een x-as evenwijdig aan de langsscheepse richting, een y-as evenwijdig aan een dwarsscheepse richting, en een z-as evenwijdig aan een loodrecht op het vaartuigdek verlopende richting. Een translatie van het vaartuig in de x-richting wordt aangeduid met surge, een translatie van het vaartuig in de y- richting met sway, en een translatie van het vaartuig in de z-richting met heave. Een rotatie van het vaartuig rond de x-as wordt aangeduid met roll, een rotatie rond de y-as met pitch, en een rotatie rond de z-as met yaw. Al deze bewegingen kunnen aanleiding geven tot slingerbewegingen van een aan het hefmiddel opgehangen object, in het bijzonder omdat een op het vaartuigdek aanwezig hefmiddel de vaartuigbewegingen zal volgen.

Het vaartuig vanaf waar het object wordt opgenomen en verplaatst kan een jack-up platform omvatten, waarbij de op de zeebodem rustende benen van het jack-up platform voor enige stabiliteit zorgen. De voordelen van de uitvinding komen echter het meest tot uiting wanneer het vaartuig een drijvend vaartuig is.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING Een doel van onderhavige uitvinding is een werkwijze te verschaffen waarmee een object op zee op minder windgevoelige wijze dan bekend is uit de stand der techniek met een bevestigingsmiddel kan worden opgenomen en ten opzichte van een vaartuigdek kan worden verplaatst, en eventueel kan worden geplaatst en gemonteerd op een in zee aanwezige steunstructuur.

Dit doel wordt bereikt door een werkwijze te verschaffen volgens conclusie 1. In het bijzonder verschaft de uitvinding een werkwijze voor het heffen van een object vanaf een vaartuigdek, waarbij een hefmiddel op het vaartuigdek een hefkabel omvat, die aan een uiteinde is voorzien van een bevestigingsmiddel voor het object. Het object wordt met het bevestigingsmiddel verbonden, en vervolgens met het bevestigingsmiddel opgenomen en ten opzichte van het vaartuigdek verplaatst. De onder invloed van golf- en windkrachten optredende slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object tijdens het verplaatsen worden gedempt door een met de hefkabel, bevestigimgsmiddel en/of object verbonden gyroscoop, die een rond een primaire rotatie-as roterend rotatie-symmetrisch lichaam omvat. De gyroscoop dempt de door golf- en windkrachten optredende slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object, waarmee wordt bedoeld dat een amplitude van de slingerbewegingen in verschillende richtingen lager is dan de amplitude van deze slingerbewegingen wanneer de gyroscoop niet wordt toegepast. Op deze wijze kan een object vanaf een vaartuigdek bij ruwere weersomstandigheden worden gemanipuleerd met een hefmiddel dan volgens de stand der techniek mogelijk is.

Een gyroscoop is op zich bekend, en wordt bijvoorbeeld in vaartuigen toegepast voor het terugbrengen van rolbewegingen (roll) van het vaartuig. Hierbij gaat het om het beheersen van een beweging in één enkele richting. Een in een hefkabel opgehangen object is echter onderhevig aan bewegingen in alle richtingen, veroorzaakt door de bovengenoemde vaartuigbewegingen (surge, sway, heave, roll, pitch, en yaw), en windkrachten. Het is verrassend dat een enkele met de hefkabel, bevestigingsmiddel en/of object verbonden gyroscoop in staat is de slingerbewegingen in alle richtingen effectief te dempen. Door het slingeren van een aan een hefmiddel opgehangen object te dempen, wordt bereikt dat de positie van het object nauwkeuriger wordt bij het verplaatsen van het object en opzichte van het vaartuigdek. Een dergelijke verplaatsing kan worden bereikt door het deel van het hefmiddel waarmee de hefkabel is verbonden (bijvoorbeeld een uiteinde van een giek) te verplaatsen ten opzichte van het vaartuigdek. Ook deze beweging kan aanleiding geven tot bijkomende slingerbewegingen van het opgehangen object.

Een gyroscoop omvat een rond een primaire rotatie-as roterend rotatie-symmetrisch lichaam. Dit roterende lichaam wordt met een daartoe geschikte aandrijving in rotatie gebracht waarbij de rotatiesnelheid constant kan worden gehouden of kan worden gevarieerd, bijvoorbeeld versneld. Het lichaam kan schijfvormig zijn (bijvoorbeeld een vliegwiel), maar kan ook een andere vorm aannemen, zoals een bolvorm bijvoorbeeld. Het lichaam is via de primaire rotatie- as opgenomen in een daarvoor geschikte ophanging, bijvoorbeeld in een frame of behuizing. Uitstekende resultaten worden bereikt met een uitvoeringsvorm van de uitgevonden werkwijze waarbij de primaire rotatie-as van de gyroscoop evenwijdig aan de hefkabelrichting wordt gehouden. Dit kan worden bereikt door een gyroscoop toe te passen waarbij de primaire rotatie- as in hoofdzaak evenwijdig wordt gehouden aan een momentane richting van de slingerende hefkabel.

Een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze heeft het kenmerk dat de primaire rotatie-as van de gyroscoop onder een van nul verschillende hellingshoek met de momentane hefkabelrichting wordt gehouden.

Nog een andere uitvoeringsvorm betreft een werkwijze waarbij de hellingshoek lineair wordt gevarieerd met de momentane slingerhoek tussen de hefkabelrichting en de loodrecht op het vaartuigdek verlopende z-richting.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze waarbij de draaisnelheid van het rond de primaire rotatie-as roterende lichaam wordt verhoogd naarmate een amplitude van de slingerbeweging toeneemt, blijkt een verdere stabilisatie van het opgehangen object te veroorzaken.

De uitgevonden werkwijze kan in verschillende fazen van de manipulatie van een met het bevestigingsmiddel verbonden object worden toegepast. In het bijzonder wordt een uitvoeringsvorm van de werkwijze verschaft waarbij de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object tijdens het van het vaartuigdek opnemen van het object worden gedempt door de gyroscoop. Veelal bevinden objecten zich tijdens het transport over zee op het vaartuigdek in een daartoe voorziene opslag. Een object dient vanaf een dergelijke opslag opgenomen te worden, waarbij de hefkabel bij het opnemen een maximale lengte kan hebben en de hefkabel bij het heffen kan worden ingehaald tot een minimale lengte. Gebleken is dat de gyroscoop ook in deze fase van de manipulatie goed werkt en slingerbewegingen va het object tegengaat, ook tijdens het inhalen van de hefkabel. Dit komt de veiligheid op het vaartuigdek ten goede.

De uitgevonden werkwijze kan volgens een andere uitvoeringsvorm ook dusdanig worden toegepast dat het opgenomen en verplaatste object wordt neergelaten en bevestigd aan een in het omringende water aanwezige steunstructuur voor het object, en de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object tijdens het neerlaten en/of bevestigen van het object aan de steunstructuur worden gedempt door de gyroscoop. Men moet hierbij bedenken dat de steunstructuur zich doorgaans in een relatief stabiele positie bevindt ten opzichte van de zeebodem, en het opgehangen object dus beweegt ten opzichte van de steunstructuur. De werkwijze volgens onderhavige uitvoeringsvorm zorgt ervoor dat deze relatieve beweging wordt gedempt.

Nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een werkwijze waarbij het hefmiddel een giek omvat, aan een uiteinde waarvan de hefkabel is verbonden, en de giek ten minste tijdens het verplaatsen van het object rond een loodrecht op het vaartuigdek verlopende rotatie-as wordt geroteerd. Een dergelijke wijze van heffen waarbij een ophangpunt (een uiteinde van de giek waaraan de hefkabel is bevestigd) zelf wordt bewogen, kan door deze beweging bijkomende slingerbewegingen van het object veroorzaken. Ook in deze uitvoeringsvorm wordt een goede demping van de slingerbewegingen bereikt. 5 Een verder verbeterde werkwijze betreft een uitvoeringsvorm waarin de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object verder worden gedempt door trekkabels aan een zijde te verbinden met het bevestigmgsmiddel en/of met het ermee verbonden object, en de trekkabels aan een andere zijde vast te houden, bij voorkeur vanaf het vaartuigdek. De slingerbewegingen kunnen in deze uitvoeringsvorm verder worden gedempt door het aantrekken of laten vieren van de trekkabels. Nog een andere uitvoeringsvorm betreft een werkwijze waarbij de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object door de trekkabels worden gedempt in een richting die verschilt van de richting waarin de gyroscoop een maximale demping van de slingerbewegingen levert. Hierbij kan het verdere voordelen hebben een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm toe te passen waarbij aan het vaartuigdek een (x, y, z)- assenstelsel is verbonden, waarbij de x-as in een langsscheepse richting verloopt, de y-as in een dwarsscheepse richting, en de z-as in een loodrecht op het vaartuigdek verlopende richting, waarbij het vaartuig met de x-as in hoofdzaak evenwijdig aan de golfrichting wordt gehouden, en de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object met de trekkabels hoofdzakelijk evenwijdig aan de y-as worden gedempt.

De gyroscoop kan volgens de uitvinding aan elk, aan de hefkabel opgehangen, onderdeel worden bevestigd, naast een mogelijke bevestiging aan de hefkabel zelf. In een praktische uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat het bevestigingsmiddel de gyroscoop. Het bevestigingsmiddel kan een spreidstang omvatten, waaraan het object wordt opgehangen, of het bevestigingsmiddel kan een hijsblok omvatten. Volgens een uitvoeringsvorm wordt een werkwijze verschaft waarbij het rond de primaire rotatie-as roterende lichaam van de gyroscoop is opgenomen in een frame of behuizing, waarbij het lichaam rotatief wordt aangedreven door aandrijfmiddelen, en waarbij het frame of de behuizing, optioneel vast, is verbonden met de hefkabel, het bevestigingsmiddel en/of het object. De verbinding kan ook worden gerealiseerd door middel van slings of kabels.

Met de uitgevonden werkwijze kan in beginsel elk aan een hefkabel opgehangen object vanaf een vaartuigdek worden gemanipuleerd. De uitvinding heeft bijzondere voordelen in een uitvoeringsvorm van de werkwijze waarbij het object een mastsectie, een rotorblad en/of de gondel van een windturbine omvat, meer in het bijzonder waarbij het object de gondel met naaf van een windturbine omvat, en de naaf is voorzien van een rotorblad, bij voorkeur drie rotorbladen. De in deze octrooiaanvraag beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen worden gecombineerd in elke mogelijke combinatie van deze uitvoeringsvormen, en elke uitvoeringsvorm afzonderlijk kan het voorwerp uitmaken van een afgesplitste octrooiaanvrage.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren en beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen, zonder dat de uitvinding daar overigens toe is beperkt. In de figuren toont: Fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht van een drijvend vaartuig dat is ingericht voor het heffen van een object vanaf zijn vaartuigdek volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 2A-2B een schematisch zijaanzicht en achteraanzicht van een jack-up platform dat is ingericht voor het heffen van een object en het plaatsen van het object op een steunstructuur volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, in verschillende toestanden; Fig. 3 een schematische voorstelling van de vrijheidsgraden van een aan een giek van een hefmiddel opgehangen object volgens de stand van de techniek; Fig. 4A en 4B schematische voorstellingen van de vrijheidsgraden van een aan een giek van een hefmiddel opgehangen object volgens twee uitvoeringsvormen van de uitvinding; Fig. 5 een schematisch perspectivisch aanzicht van een aan een bevestigingsmiddel opgehangen windturbinegondel volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 6 een schematisch perspectivisch aanzicht van een aan een bevestigingsmiddel opgehangen monopaalfundering voor een windturbinevolgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 7 een schematisch perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van een gyroscoop die is ingericht voor toepassing in de werkwijze volgens de uitvinding; Fig. 8 een vergelijkende tabel die het dempende effect van een uitvoeringsvorm van de gyroscoop op slingerbewegingen van een opgehangen object verduidelijkt; Fig. 9A, 9B en 9C de kansverdeling van de positie in de x-, y- en z-richting van een opgehangen object volgens de stand der techniek en volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding; en tenslotte

Fig. 10 een schematisch bovenaanzicht van een werkwijze volgens een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN Verwijzend naar figuur 1 wordt een vaartuig 1 getoond dat specifiek is ingericht voor het in een onderwaterbodem 5 aanbrengen van een fundering voor een windturbine in de vorm van een monopaal 4. Het vaartuig 1 kan desgewenst zijn uitgerust met een dynamisch positioneringssysteem (DP Systeem) om zijn positie te stabiliseren. Het werkdek 10 van het vaartuig 1 ondersteunt een hefmiddel in de vorm van een hijskraan 7, voorzien van een rond een verticale as scharnierbare basis 72 waaraan een rond een horizontale as scharnierbare giek 73 is bevestigd. De hijskraan 7 is voorzien van hefkabels 70 waaraan een bevestigingsmiddel in de vorm van een hijsblok 71 met haak is bevestigd. De monopaal 4 kan aan een hijspunt 40 worden bevestigd aan het hijsblok 71, en vervolgens worden opgenomen door de hijskraan 7, en ten opzichte van het werkdek 10 worden verplaatst. De aan de hefkabels 70 opgehangen monopaal 4 kan bijvoorbeeld worden verplaatst door de basis 72 te roteren waarbij de giek 73 over het werkdek 10 zal zwenken, en/of door de giek 73 naar boven (optoppen) of naar beneden (aftoppen) te roteren, waarbij de monopaal 4 respectievelijk wordt opgenomen en wordt neergelaten. Om de monopaal 4 uiteindelijk in de onderwaterbodem 5 te laten zakken kan een aan een zijde van het vaartuig 1 aangebrachte geleidingskooi 3 worden gebruikt. Andere te manipuleren onderdelen kunnen op het werkdek 10 van het vaartuig 1 zijn opgeslagen, zoals een aantal overgangsstukken 6 van een windturbine en andere monopalen 4. Het zal duidelijk zijn dat het heffen en plaatsen van de monopaal 4 wordt gehinderd door windbelasting waarbij het vaartuig 1 tevens onderhevig is aan door golfwerking veroorzaakte bewegingen. De met hijskraan 7 opgenomen vrij hangende monopaal 4 kan aan grote en onvoorziene slingerbewegingen worden blootgesteld ten opzichte van het werkdek 10, de geleidingskooi 3, en de onderwaterbodem 5. Dit bemoeilijkt de operaties aanzienlijk of maakt deze bij stevige windbelasting zelfs onmogelijk.

Een andere toepassing betreft het plaatsen van windturbineonderdelen zoals een gondel 8 op een al in de onderwaterbodem 5 aangebrachte steunstructuur in de vorm van een jacket 4’. Verwijzend naar figuren 2A en 2B wordt een zijaanzicht getoond van een vaartuig 1° dat is ingericht voor het op zee assembleren van een windturbine op de jacket 4’. De te plaatsen onderdelen van de windturbine kunnen een gondel 8, die in figuren 2A-2B in verschillende posities is weergegeven, een mast(sectie) 8’, en/of (niet getoonde) rotorbladen van de windturbine omvatten. Het vaartuig 1’ is in hoofzaak voorzien van dezelfde inrichtingen als het vaartuig 1, zoals een hijskraan 7 bijvoorbeeld.

Gelijkaardige inrichtingen hebben om die reden dezelfde nummering als in figuur 1. In figuren 2A — 2B is de hijstakel 71 eveneens in verschillende posities weergegeven en betreft het te heffen onderdeel een gondel 21. Het vaartuig 1’ omvat een jack-up offshore platform dat is voorzien van verankeringspalen 11° die een werkdek 10 ondersteunen.

De verankeringspalen 11°zijn in verticale richting beweegbaar tot op de zeebodem en de hoogtestand van het werkdek 10 ten opzichte van het waterniveau kan worden gewijzigd door het werkdek 10 relatief ten opzichte van de palen 11° te verschuiven door middel van (hydraulische) vijzels of een tandheugel-rondsel aandrijfsysteem.

Om de werkwijze volgens de uitvinding uit te kunnen voeren wordt het vaartuig 1’ aangemeerd in de onmiddellijke nabijheid van een in zee aanwezige jacket 4’, en in ieder geval dusdanig dat de jacket 4’ zich in het bereik van de hijskraan 7 bevindt met de giek 73 in afgetopte toestand.

De giek 73 kan desgewenst een leidinrichting 74 voor de hijstakel 71 omvatten, waarmee de beweging van de hijstakel 71 in ten minste één richtmg kan worden beperkt.

Dit is echter niet noodzakelijk voor de uitvinding.

In beide bovengenoemde illustratieve toepassingen worden de onder invloed van golf- en windkrachten optredende slingerbewegingen van de hijstakel 71 en van de ermee verbonden gondel 8 volgens de uitvinding tijdens het verplaatsen gedempt door een met de hijstakel 71 of de gondel 8 zelf verbonden gyroscoop 2, die een rond een primaire rotatie-as roterend rotatie- symmetrisch lichaam omvat.

Een mogelijke verbinding tussen de hefkabel 70 en bijvoorbeeld de gondel 8 wordt weergegeven in figuur 5. De gondel 8 omvat een behuizing 80 en een op de behuizing 80 aansluitende roteerbare naaf 81 met bevestigingspunten 82 voor windturbinebladen.

De gondel 8 is aan draden (90a, 90b) opgehangen aan een bevestigingsmiddel 9, dat in de getoonde uitvoeringsvorm een eerste spreidstang 9a (‘spreader bar’) en een loodrecht daarop aangebrachte tweede spreidstang 9b omvat, die samen een kruisvormige structuur vormen.

De gondel 8 is met tussen de behuizing 80 en de tweede spreidstang 9b, respectievelijk tussen de naaf 81 en de eerste spreidstang 9a verlopende draden (90b, 90a) opgehangen.

Volgens deze uitvoeringsvorm is de eerste spreidstang 9a voorzien van een gyroscoop 2. Een mogelijke verbinding tussen de hefkabel 70 en een monopaalfundering 4 wordt weergegeven in figuur 6. De monopaal 4 is in slings 93 opgehangen, waarbij de slings 93 zijn verbonden met een (niet zichtbare) spreidstang, die aan een bovenzijde is voorzien van een werkplatform 92. De spreidstang is op haar beurt met slings of kabels 90 verbonden met een behuizing 94 voor een gyroscoop 2. De behuizing 94 is op haar beurt met slings of kabels 91 opgehangen aan de haak van het hijsblok 71 (ook wel aangeduid met hijstakel 71). Volgens deze uitvoeringsvorm bevat de behuizing 94 een gyroscoop 2. Een mogelijke uitvoeringsvorm van een in een behuizing 94 of spreidstang 9a opgenomen gyroscoop 2 wordt in figuur 7 weergegeven.

De gyroscoop 2 omvat een rond een primaire as 21 roterend lichaam in de vorm van een rotatie-symmetrisch vliegwiel 20. De primaire as 21 is roteerbaar opgehangen in een eerste ringvormige ophanging 21°. De eerste ringvormige ophanging 21’ is, eventueel roteerbaar rond een secundaire as 22, opgenomen in een tweede ringvormige ophanging 22’. Deze tweede rmgvormige ophanging 22’ is, eventueel roteerbaar,

opgehangen in een derde ophanging 23’ met een tertiaire as 23. De derde ophanging 23° omvat in de getoonde uitvoeringsvorm een van een centrale opening 23a voorzien blok, in welke opening 23a de gyroscoop 2 is opgenomen.

De blokvormige ophanging 23’ wordt in een spreidstang 9a, een behuizing 94 of ander recipient aangebracht en hiermee stijf verankerd.

Het is hierbij van belang dat de gyroscoop 2 dusdanig wordt verankerd dat de primaire rotatie-as 21 in hoofdzaak verticaal verloopt, met andere woorden evenwijdig verloopt aan de richting 75 van een vrij hangende (verticaal gerichte) hefkabel 70 (of alternatief een vlak van het vliegwiel 20 in hoofdzaak loodrecht verloopt op de richting van een vrij hangende hefkabel 70). De koppelingen tussen de eerste 21° en tweede ringvormige ophanging 22’, en de derde ophanging 23’ kunnen vrij roteerbaar zijn maar kunnen ook elk in een vaste stand worden gezet.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de koppeling tussen de eerste 21° en de tweede ringvormige ophanging 22’ vastgezet zodat beide ringen (21°, 22”) orthogonaal ten opzichte van elkaar verlopen.

In deze met passief aangeduide toestand zal de primaire as 21 van de gyroscoop in een slingerbeweging in hoofdzaak evenwijdig blijven verlopen aan de momentane richting 76 van de slingerende hefkabel 70. De koppeling tussen de eerste 21° en de tweede ringvormige ophanging 22’ kan ook worden vastgezet zodat beide ringen (21°, 22’) onder een van een orthogonale hoek verschillende hoek 24 ten opzichte van elkaar verlopen.

In deze met actief aangeduide toestand zal de primaire as 21 van de gyroscoop 2 in een slingerbeweging in hoofdzaak onder genoemde hoek 24 verlopen ten opzichte van de momentane richting 76 van de slingerende hefkabel 70. Nog een andere mogelijkheid bestaat erin de koppeling tussen de eerste 21° en de tweede ringvormige ophanging 22° los te maken zodat beide ringen (21°, 22°) vrij ten opzichte van elkaar kunnen roteren.

In bovengenoemde uitvoeringsvormen kan de koppeling tussen de tweede ringvormige ophanging 22° en de derde ophanging 23’ worden vastgezet of zijn losgemaakt.

Losmaakbare koppelingen voor een gyroscoop zijn eenvoudig verkrijgbaar.

Onder verwijzing naar figuur 3 wordt een aan een giek 73 met hefkabel 70 opgehangen object (4, 8) getoond. Een aan het vaartuigdek 10 verbonden Cartesisch (x, y, Z)-assenstelsel is eveneens weergegeven. De oorsprong van het (x,y, Z)-assenstelsel bevindt zich ter hoogte van de basis 72 van de giek 73, of althans in het punt waarrond de giek 73 kan roteren rond de basis

72. De x-as verloopt in een langsscheepse richting, de y-as in een dwarsscheepse richting, en de z-as in een loodrecht op het vaartuigdek 10 verlopende richting. Zoals getoond zal een opgehangen object (4, 8) onder invloed van golf- en windkrachten zich als een slinger gedragen en een slingerbeweging ondergaan met in hoofdzaak drie vrijheidsgraden: een hoek 0 tussen de hefkabel 70 en de z-as, een azimuthoek w, en een rotatiehoek o van het object (4, 8) rond een as evenwijdig met de momentane richting 76 van de hefkabel 70.

Figuren 4A en 4B tonen uitvoeringsvormen van de uitgevonden werkwijze waarbij een gyroscoop 2 is opgenomen in de hefkabel 70, bijvoorbeeld in een verbindingsmiddel 9 voor het object (4, 8). In figuur 4A is een werkwijze weergegeven waarbij de gyroscoop 2 in de bovenbeschreven passieve toestand wordt bedreven, waarbij de primaire as 21 van de gyroscoop 2 in een slingerbeweging in hoofdzaak evenwijdig blijft verlopen aan de momentane richting 76 van de slingerende hefkabel 70. Anders gezegd is de rotatievector m van het vliegwiel 20 parallel gericht aan de richting 76, zoals getoond. In figuur 4B is een werkwijze weergegeven waarbij de gyroscoop 2 in de bovenbeschreven actieve toestand wordt bedreven, waarbij de primaire as 21 van de gyroscoop 2 in een slingerbeweging onder een van nul verschillende hoek blijft verlopen met de momentane richting 76 van de slingerende hefkabel 70. Anders gezegd vertoont de rotatievector w van het vliegwiel 20 hierbij een van nul verschillende (scherpe) hellingshoek B met de z-as.

Het effect van de gyroscoop 2 bij het heffen en verplaatsen van een object zoals een monopaal 4, een gondel 8 of een mastsectie 8’ van een windturbine, wordt geïllustreerd door de in figuur 8 opgenomen tabel. Hierin wordt de vierkantswortelgemiddelde (‘rms = root mean square’) verplaatsing van het object (4, 8) in de x-, y-, en z-richtingen weergegeven in de drie eerste kolommen, en de in die richtingen optreden maximale verplaatsing in de laatste drie kolommen.

De eerste rij (‘uncontrolled pendulum’) toont de verplaatsingen volgens de stand der techniek werkwijze. De tweede en derde rij (‘passive gyroscope 150 rpm’, ‘active gyroscope 150 rpm’) tonen de verplaatsingen onder toepassing van de uitgevonden werkwijze, waarbij de gyroscoop 2 in passieve, respectievelijke in actieve toestand wordt bedreven, bij een toerental van 150 toeren per minuut (‘rpm’). De vierde en vijfde rij (‘passive gyroscope 180 rpm’, ‘active gyroscope 180 rpm’) tonen de verplaatsingen onder toepassing van de uitgevonden werkwijze, waarbij de gyroscoop 2 In passieve, respectievelijke in actieve toestand wordt bedreven, bij een toerental van 180 toeren per minuut (‘rpm’). De zesde en zevende rij tenslotte (‘passive gyroscope 200 rpm’, ‘active gyroscope 200 rpm’) tonen de verplaatsingen onder toepassing van de uitgevonden werkwijze, waarbij de gyroscoop 2 in passieve, respectievelijke m actieve toestand wordt bedreven, bij een toerental van 200 toeren per minuut (‘rpm’). Het is duidelijk dat alle verplaatsmgen gevoelig worden verkleind (vooral in de x- en y-richting) ten opzichte van de bekende werkwijze (eerste Tij).

Dit effect is ook zichtbaar in figuren 9A, 9B en 9C, waarin de waarschijnlijkheid P(x, y, z) van posities van het object (4, 8) in de x-, y-, en z-richting zijn weergegeven in functie van de verplaatsing. Een werkwijze volgens de uitvinding blijkt de amplitude van de slingerbeweging in vooral de x- en de y-richting gevoelig te verlagen. De slingerende beweging wordt dus efficiënt gedempt. Tenslotte illustreert figuur 10 een voorkeurswerkwijze waarin het drijvende vaartuig 1 met de x- as (de langsscheepse richting) in hoofdzaak evenwijdig aan de gemiddelde golfrichting 100 wordt gehouden, bijvoorbeeld door een daarvoor geschikte verankering. De slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel in de vorm van spreidstang 92 en van het ermee verbonden object in de vorm van een monopaal 4 worden met trekkabels 101 hoofdzakelijk evenwijdig aan de y-as (de dwarsscheepse richting) gedempt. De trekkabels 101 zijn hiertoe met op het werkdek 10 verankerde lieren 102 verbonden, waarbij de leren 102 de trekkabels kunnen laten vieren of aantrekken. De slingerbewegingen in de x-richting worden gedempt door een in de behuizing 94 opgenomen gyroscoop 2, zoals hierboven beschreven. De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren getoonde uitvoeringsvormen, en vele varianten ervan zijn mogelijk binnen de beschermingsomvang van de aangehechte conclusies.

Claims (17)

CONCLUSIES BE2019/5565

1. Werkwijze voor het heffen van een object vanaf een vaartuigdek, waarbij een hefmiddel op het vaartuigdek een hefkabel omvat, die aan een uiteinde is voorzien van een bevestigingsmiddel voor het object, waarbij het object met het bevestigingsmiddel wordt verbonden, en het object met het bevestigingsmiddel wordt opgenomen en ten opzichte van het vaartuigdek wordt verplaatst, waarbij de onder invloed van golf- en windkrachten optredende slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object tijdens het verplaatsen worden gedempt door een met de hefkabel, bevestigingsmiddel en/of object verbonden gyroscoop, die een rond een primaire rotatie-as roterend rotatie-symmetrisch lichaam omvat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de primaire rotatie-as van de gyroscoop evenwijdig aan de hefkabelrichting wordt gehouden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de primaire rotatie-as van de gyroscoop onder een van nul verschillende hellingshoek met de hefkabelrichting wordt gehouden.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de hellingshoek lineair wordt gevarieerd met de momentane slingerhoek tussen de hefkabelrichting en de loodrecht op het vaartuigdek verlopende z-richting.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de draaisnelheid van het rond de primaire rotatie-as roterende lichaam wordt verhoogd naarmate een amplitude van de slingerbeweging toeneemt.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object tijdens het van het vaartuigdek opnemen van het object worden gedempt door de gyroscoop.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het opgenomen en verplaatste object wordt neergelaten en bevestigd aan een in het omringende water aanwezige steunstructuur voor het object, en de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object tijdens het neerlaten en/of bevestigen van het object aan de steunstructuur worden gedempt door de gyroscoop.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het hefmiddel een giek BE2019/5565 omvat, aan een uiteinde waarvan de hefkabel is verbonden, en de giek ten minste tijdens het verplaatsen van het object rond een loodrecht op het vaartuigdek verlopende rotatie-as wordt geroteerd.

9, Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object verder worden gedempt door trekkabels aan een zijde te verbinden met het bevestigingsmiddel en/of met het ermee verbonden object, en de trekkabels aan een andere zijde vast te houden, bij voorkeur vanaf het vaartuigdek, waarbij de slingerbewegingen verder worden gedempt door het aantrekken of laten vieren van de trekkabels.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object door de trekkabels worden gedempt in een richting die verschilt van de richting waarin de gyroscoop een maximale demping van de slingerbewegingen levert.

11. Werkwijze volgens één der conclusies 9 en 10, waarbij aan het vaartuigdek een (x, y, z)- assenstelsel is verbonden, waarbij de x-as in een langsscheepse richting verloopt, de y-as in een dwarsscheepse richting, en de z-as in een loodrecht op het vaartuigdek verlopende richting, waarbij het vaartuig met de x-as in hoofdzaak evenwijdig aan de golfrichting wordt gehouden, en de slingerbewegingen van het bevestigingsmiddel en van het ermee verbonden object met de trekkabels hoofdzakelijk evenwijdig aan de y-as worden gedempt.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het bevestigmgsmiddel de gyroscoop omvat.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het bevestigmgsmiddel een spreidstang omvat waaraan het object wordt opgehangen.

14, Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het bevestigmgsmiddel een hijsblok omvat.

15, Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het rond de primaire rotatie- as roterende lichaam van de gyroscoop is opgenomen in een frame, waarbij het lichaam rotatief wordt aangedreven door aandrijfmiddelen, en waarbij het frame vast is verbonden met de hefkabel, het bevestigingsmiddel en/of het object.

16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het object een mastsectie, BE2019/5565 een rotorblad en/of de gondel van een windturbine omvat.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij het object de gondel met naaf van een windturbine omvat, en de naaf is voorzien van een rotorblad, bij voorkeur drie rotorbladen.