BR112020021889A2

BR112020021889A2 - turbinas de vento offshore e métodos para implementar e instalar mesmos

Info

Publication number: BR112020021889A2
Application number: BR112020021889-8A
Authority: BR
Inventors: Marcelo I. L. Souza; Xavier Castello; Luiz Germano Bodanese; Rafael Bodanese
Original assignee: Horton Do Brasil Tecnologia Offshore Ltda.
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2021-01-26
Also published as: WO2019204895A3; US20210231105A1; EP3784904A4; WO2019204895A2; EP3784904A2

Abstract

A presente invenção refere-se a turbina eólica offshore que inclui um casco ajustável de lastro. Além disso, a turbina eólica offshore inclui uma torre telescópica acoplada de forma móvel ao casco. A torre tem um eixo central e compreende uma pluralidade de tubulares alon-gados dispostos concentricamente. Além disso, a turbina eólica offshore inclui um elevador ajustável de lastro disposto em torno da torre telescópica e acoplado de forma móvel ao casco. O elevador é configurado para levantar um ou mais da pluralidade de tubulares da torre axialmente para cima em relação ao casco. Além disso, a turbina eólica offshore inclui uma nacela acoplada a uma extremidade superior de um da pluralidade de tubulares da torre. Além disso, a turbina eólica offshore inclui uma montagem de rotor acoplado à nacela.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TURBI-

NAS DE VENTO OFFSHORE E MÉTODOS PARA IMPLEMENTAR E INSTALAR MESMOS". Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

[001] Esse pedido reivindica os benefícios do pedido de patente provisório U.S. No. 62/663.469, depositado em 27 de abril de 2019, e intitulado "Offshore Wind Turbines and Methods for Deploying and Ins- talling Same," que é incorporado aqui por referência em sua totalidade. Declaração Referente a Pesquisa ou Desenvolvimento Patrocina- dos pelo Governo Federal

[002] Não aplicável. Antecedentes

[003] A descrição refere-se, geralmente, a turbinas eólicas offshore, e a métodos para o transporte e instalação das mesmas. Mais particu- larmente, a descrição refere-se a turbinas eólicas offshore incluindo cas- cos com flutuabilidade ajustável e torres telescópicas.

[004] Turbinas eólicas convertem energia cinética do vento em energia mecânica utilizada para acionar um gerador que produz eletrici- dade. A eletricidade produzida pode ser utilizada localmente (por exem- plo, perto da turbina eólica) e/ou fornecida para uma instalação elétrica para distribuição e uso posterior. O transporte e instalação das turbinas eólicas para locais offshore têm alcançado popularidade devido às ve- locidades de vento relativamente mais altas e ao número reduzido de obstruções. Breve Sumário da Descrição

[005] As modalidades de turbinas eólicas offshore são descritas aqui. Em uma modalidade, uma turbina eólica offshore compreende um casco ajustável de lastro. Adicionalmente, a turbina eólica offshore com- preende uma torre telescópica acoplada ao casco de forma móvel. À torre possui um eixo geométrico central e compreende uma pluralidade de elementos tubulares alongados dispostos de forma concêntrica e ani- nhados. Além disso, a turbina eólica offshore compreende um elevador de lastro ajustável disposto em torno da torre telescópica e acoplado, de forma móvel, ao casco. O elevador é configurado para erguer um ou mais dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre, axialmente e ascendentemente, com relação ao casco. Além disso, a turbina eólica offshore compreende uma nacela acoplada a uma extremidade superior de um dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre. A turbina eólica offshore também compreende uma montagem de rotor acoplada à nacela.

[006] As modalidades dos métodos para transporte e instalação de turbinas eólicas offshore são descritas aqui. Em uma modalidade, um método para o transporte e instalação de uma turbina eólica offshore compreende: (a) transportar uma turbina eólica offshore para um local de instalação offshore. A turbina eólica inclui um casco ajustável de las- tro, uma torre telescópica acoplada, de forma móvel, ao casco e retraída em um receptáculo do casco, um elevador disposto em torno da torre telescópica e acoplado, de forma móvel, ao casco, uma nacela acoplada à torre, e uma montagem de rotor acoplada à nacela.Além disso, o mé- todo compreende: (b) fazer flutuar a turbina eólica sobre um local de instalação desejado no local de instalação após (a).Além disso, o mé- todo compreende (c) lastrear o casco para abaixar a turbina eólica após (b). Além disso ainda, o método compreende (d) acoplar o casco ao leito do mar após (c) para manter a turbina eólica no local de instalação. Ade- mais, o método compreende (e) erguer a torre telescópica após (c) e (d) pela extensão telescópica da torre a partir do receptáculo do casco.

[007] As modalidades dos métodos para erguer uma torre de tur- binas eólicas offshore são descritas aqui. Em uma modalidade, a torre possui um eixo geométrico central e inclui um primeiro elemento tubular,

um segundo elemento tubular disposto de forma móvel em torno do pri- meiro elemento tubular, e um terceiro elemento tubular disposto de forma móvel em torno do segundo elemento tubular. O primeiro ele- mento tubular, o segundo elemento tubular e o terceiro elemento tubular são aninhados e dispostos concentricamente. O método compreende (a) erguer o primeiro elemento tubular axialmente com relação ao se- gundo elemento tubular e ao terceiro elemento tubular com um elevador disposto em torno da torre. Adicionalmente, o método compreende (b) estender axialmente o primeiro elemento tubular do segundo elemento tubular e terceiro elemento tubular durante (a).Além disso, o método compreende (c) travar a posição axial do primeiro elemento tubular com relação ao segundo elemento tubular após (b). Além disso ainda, o mé- todo compreende (d) abaixar o elevador com relação ao primeiro ele- mento tubular, ao segundo elemento tubular e ao terceiro elemento tu- bular após (c), com o primeiro elemento tubular travado axialmente com relação ao segundo elemento tubular. Ademais, o método compreende (e) erguer o segundo elemento tubular e o primeiro elemento tubular com o elevador após (d), com o primeiro elemento tubular travado axi- almente com relação ao segundo elemento tubular. O método também compreende (f) estender axialmente o segundo elemento tubular a partir do terceiro elemento tubular durante (e). Adicionalmente, o método com- preende (g) travar a posição axial do primeiro elemento tubular e do se- gundo elemento tubular com relação ao terceiro elemento tubular após (f). Além disso ainda, o método compreende (h) abaixar o elevador com relação ao primeiro elemento tubular, ao segundo elemento tubular e ao terceiro elemento tubular após (g), com o primeiro elemento tubular e o segundo elemento tubular axialmente travados com relação ao terceiro elemento tubular.

[008] As modalidades descritas aqui compreendem uma combina-

ção das características que devem solucionar várias desvantagens as- sociadas com determinados dispositivos, sistemas e métodos anterio- res. O acima exposto destacou de forma ampla as características e ca- racterísticas técnicas das modalidades descritas a fim de que a descri- ção detalhada que segue possa ser mais bem compreendida. As várias características descritas acima, bem como outras, serão prontamente aparentes aos versados na técnica depois da leitura da descrição deta- lhada a seguir, e por referência aos desenhos em anexo. Deve-se apre- ciar que a concepção e as modalidades específicas descritas podem ser prontamente utilizadas como uma base para modificação ou projeto de outras estruturas para a realização das mesmas finalidades que as mo- dalidades descritas. Deve-se perceber também que tais construções equivalentes não se distanciam do espírito e escopo dos princípios des- critos aqui. Breve Descrição dos Desenhos

[009] Para uma descrição detalhada das várias modalidades ilus- trativas, a referência será feita agora aos desenhos em anexo, nos quais:

[010] A figura 1 é uma vista esquemática dianteira de uma moda- lidade de uma turbina eólica offshore, de acordo com os princípios des- critos aqui;

[011] A figura 2 é uma vista em perspectiva da turbina eólica offshore da figura 1, com a torre eólica na posição retraída;

[012] A figura 3 é uma vista em perspectiva ampliada da turbina eólica offshore da figura 2, ilustrando as extremidades superiores do casco, do elevador e da torre telescópica;

[013] A figura 4 é uma vista superior esquemática do elevador e da torre telescópica da figura 2;

[014] A figura 5 é uma vista lateral transversal esquemática do ele- vador e da torre telescópica da figura 4;

[015] A figura 6 é uma vista em perspectiva da extremidade inferior e dos elementos de travamento associados do elemento tubular interno da torre telescópica da figura 1;

[016] A figura 7 é uma vista dianteira ampliada da extremidade in- ferior do elemento tubular interno da figura 6 com o elemento de trava- mento desenvolvido;

[017] A figura 8 é uma vista lateral transversal esquemática do ele- vador da figura 5;

[018] A figura 9 é uma vista lateral ampliada parcial da turbina eó- lica offshore da figura 1 disposta para o transporte, com a torre telescó- pica na posição retraída, e a nacela na posição articulada;

[019] A figura 10 é uma vista lateral de uma modalidade de um método de transporte da turbina eólica offshore da figura 1 para um local de instalação offshore;

[020] A figura 11 é uma vista lateral de uma modalidade de um método para transportar a turbina eólica offshore da figura 1 para um local de instalação offshore;

[021] A figura 12 é uma vista lateral da turbina eólica offshore da figura 1 sendo instalada no local de instalação offshore após ter sido transportada para o local de instalação offshore;

[022] A figura 13 ilustra vistas em perspectiva sequenciais da tur- bina eólica offshore da figura 1 sendo erguida no local de instalação offshore; e

[023] A figura 14 é uma vista esquemática dianteira de uma moda- lidade de uma turbina eólica offshore, de acordo com os princípios des- critos aqui.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

[024] A discussão a seguir é direcionada a várias modalidades ilustrativas. No entanto, os versados na técnica compreenderão que os exemplos descritos aqui possuem aplicação ampla, e que a discussão de qualquer modalidade deve ser apenas ilustrativa dessa modalidade, e não deve sugerir que o escopo da descrição, incluindo as reivindica- ções, esteja limitado a essa modalidade.

[025] Determinados termos são utilizados por toda a descrição a seguir pelas reivindicações para fazer referência a características ou componentes particulares. Como os versados na técnica apreciarão, di- ferentes pessoas podem fazer referência à mesma característica ou componente por meio de nomes diferentes. Esse documento não pre- tende distinguir entre os componentes ou características que diferem em nome, mas não em função. As figuras dos desenhos não estão ne- cessariamente em escala. Determinadas características e componentes apresentados aqui podem ser ilustrados de forma exagerada em escala ou de alguma forma esquemática, e alguns detalhes de elementos con- vencionais podem não ser ilustrados por motivos de clareza e concisão.

[026] A menos que o contexto dite o contrário, todas as faixas apresentadas aqui devem ser interpretadas como sendo inclusivas de seus pontos finais, e faixas abertas devem ser interpretadas como in- cluindo apenas valores comercialmente praticáveis. De forma similar, todas as listas de valores devem ser consideradas inclusivas de valores intermediários, a menos que o contexto indique o contrário.

[027] Na discussão a seguir e nas reivindicações, os termos "in- cluindo" e "compreendendo" são utilizados de forma aberta, e, dessa forma, devem ser interpretados como significando "incluindo, mas não limitado a...". Além disso, o termo "acoplar" ou "acopla" deve significar uma conexão indireta ou direta. Dessa forma, se um primeiro dispositivo acoplar um segundo dispositivo, essa conexão pode se dar através de um engate direto entre os dois dispositivos, ou através de uma conexão indireta que é estabelecida através de outros dispositivos, componen- tes, nós e conexões. Adicionalmente, como utilizado aqui, os termos "axial" e "axialmente" geralmente significam ao longo de ou em paralelo a um eixo geométrico particular (por exemplo, eixo geométrico central de um corpo ou uma porta), enquanto os termos "radial" e "radialmente" geralmente significam perpendicular a um eixo geométrico particular. Por exemplo, uma distância axial refere-se a uma distância medida ao longo de ou em paralelo ao eixo geométrico, e uma distância radial sig- nifica uma distância medida de forma perpendicular ao eixo geométrico. Como utilizado aqui, os termos "aproximadamente", "em torno de", "substancialmente" e similares significam dentro de 10% (isso é, mais ou menos 10%) do valor mencionado. Dessa forma, por exemplo, um ângulo mencionado de "cerca de 80 graus" refere-se a um ângulo que varia de 72 graus a 88 graus.

[028] Como descrito previamente, o uso de turbinas eólicas offshore para produção de eletricidade tem crescido geralmente em ter- mos de popularidade. No entanto, o transporte e a instalação de turbinas eólicas offshore podem ser complexos, demorados e relativamente ca- ros. Por exemplo, muitas turbinas eólicas offshore convencionais são montadas offshore no local da instalação. Em particular, a nacela, que aloja o gerador, e a torre de muitas turbinas eólicas offshore convencio- nais são desenvolvidas separadamente no local de instalação offshore. A seguir, a torre é instalada no local de instalação offshore, e, então, a nacela é montada na extremidade superior da torre. Esse processo pode exigir múltiplas embarcações de transporte, além de um guindaste montado em uma barcaça para erguer a nacela acima da torre para a montagem. Em alguns casos, as lâminas também são transportadas se- paradamente e montadas, subsequentemente, na nacela após a insta- lação da nacela na extremidade superior da torre.

[029] Com referência agora à figura 1, uma modalidade de uma turbina eólica offshore 100 é ilustrada instalada em um local de instala- ção 10 em um corpo de água 11. Em geral, a turbina eólica 100 converte o vento em energia elétrica. Nessa modalidade, a turbina eólica 100 in- clui um casco ajustável de lastro 110, uma torre telescópica 130 aco- plada de forma móvel ao casco 110, um elevador 140 acoplado de forma móvel ao casco 110 e à torre 130, uma nacela 150 acoplada de forma articulada à extremidade superior da torre 130, e uma montagem de ro- tor 160 acoplada à nacela 150. Como será descrito em maiores detalhes abaixo, o elevador 140 funciona para erguer a torre telescópica 130. Os vários componentes de geração de eletricidade, tal como o gerador, caixa de engrenagem, trem de acionamento, e montagem de freio da turbina 100 são dispostos dentro da nacela 150. A montagem de rotor 160 inclui um cubo central 161 e uma pluralidade de lâminas uniforme- mente espaçadas de forma angular 162 acopladas ao cubo 161. Como melhor ilustrado nas figuras 2 e 3, a montagem de rotor 160 possui um eixo geométrico de rotação 165 em torno do qual o cubo 161 e as lâmi- nas 162, se estendendo a partir do cubo 161, giram durante as ativida- des de geração de energia.

[030] Na figura 1, a turbina eólica 100 é ilustrada em uma configu- ração instalada ou operacional com o casco 110 preso, de forma liberá- vel, ao leito do mar 12 no local 10, a torre 130 telescopicamente esten- dida verticalmente para cima a partir do casco 110 para posicionar a nacela 150 e a montagem de rotor 160 acima da superfície do mar 13, e a nacela 150 articulada para uma orientação horizontal. Como será descrito em maiores detalhes abaixo e como é ilustrado nas figuras 9 e 10, a turbina eólica 100 também pode ser disposta em uma configuração de transporte ou desenvolvimento durante a distribuição da turbina eó- lica 100 para o local de instalação 10. Na configuração de transporte, a torre 130 é retraída dentro do casco 110 para posicionar a nacela 150 verticalmente adjacente ao casco 110 e a nacela 150 é articulada para uma orientação vertical. De acordo, a torre telescópica 130 pode ser descrita como possuindo uma primeira posição com a torre 130 retraída para dentro do casco 110, como ilustrado na figura 2, e uma segunda posição com a torre 130 estendida a partir do casco 110, como ilustrado na figura 1. A torre 130 é geralmente disposta na primeira posição, ou posição retraída, durante o transporte e desenvolvimento da turbina eó- lica 100, como ilustrado nas figuras de 10 a 12, e, então, transitada para a segunda posição, ou posição estendida, durante a instalação da tur- bina eólica 100 no local 10, como ilustrado nas figuras 12 e 13.Além disso, nessa modalidade, a nacela 150 pode ser descrita como pos- suindo uma primeira posição com a nacela 150 e o eixo geométrico ro- tativo 165 da montagem de rotor 160 em uma orientação vertical, como ilustrado nas figuras de 9 a 11, e uma segunda posição com a nacela 150 e o eixo geométrico rotativo 165 da montagem de rotor 160 em uma orientação horizontal, como ilustrado nas figuras 1, 2 e 13. As lâminas 162 são geralmente dispostas em um plano horizontal com a nacela 150 na primeira posição, e as lâminas 162 são geralmente dispostas em um plano vertical com a nacela 150 na segunda posição. A nacela 150 é geralmente orientada na primeira posição durante o transporte e desen- volvimento da turbina eólica 100, como ilustrado nas figuras de 10 a 12, e, então, transitada para a segunda posição durante a instalação da tur- bina eólica 100 no local 10, como ilustrado nas figuras 12 e 13.

[031] Com referência agora às figuras 1 e 2, o casco 110 possui um eixo geométrico central, ou longitudinal, 115, uma primeira extremi- dade, ou extremidade superior 110a, e uma segunda extremidade, ou extremidade inferior 110b. O casco 110 possui um altura H11o medida de forma axial a partir da extremidade inferior 110b para a extremidade superior 110a. Nas modalidades nas quais o casco 110 é assentado no leito do mar 12 (por exemplo, figura 1), a altura Hi1o é maior do que a profundidade da água 11 no local da instalação 10. No entanto, em ou- tras modalidades nas quais o casco 110 não está assentado no leito do mar 12, mas, em vez disso, flutua no local da instalação 10, a altura H11o é inferior à profundidade da água no local de instalação (por exemplo, água 11 no local 10). Para a maior parte das instalações offshore, a altura H11o do casco 110 é de entre 30 pés e 300 pés.

[032] Como melhor ilustrado nas figuras 2 e 3, o casco 110 inclui uma pluralidade (por exemplo, pelo menos três) de colunas verticais pa- ralelas e circunferencialmente espaçadas 111, acopladas de forma fixa uma à outra com uma pluralidade de elementos ou braçadeiras de co- nexão 112. Em particular, uma pluralidade de elementos de conexão axialmente espaçados 112 se estende horizontalmente entre cada par de colunas circunferencialmente adjacentes 111 e possui extremidades fixamente anexadas (por exemplo, soldadas) às duas colunas corres- pondentes 111. Consequentemente, as colunas 111 são acopladas de forma fixa, juntas, de modo que não possam se mover de forma trans- lacional ou rotativa uma com relação à outra. Devido ao espaçamento circunferencial das colunas 111, um receptáculo alongado 113 é forne- cido entre e dentro das colunas 111. Como será descrito em maiores detalhes abaixo, a torre telescópica 130 e o elevador 140 são dispostos de forma móvel dentro do receptáculo 113. Apesar de quatro colunas 112 serem fornecidas nessa modalidade da turbina 100, em outras mo- dalidades, um número diferente de pontões (por exemplo, três ou cinco colunas 111) pode ser fornecido.

[033] Com referência ainda às figuras 1 e 2, cada coluna 111 pos- sui um eixo geométrico central ou longitudinal orientado em paralelo ao eixo geométrico 115, uma primeira extremidade, ou extremidade supe- rior, 111a definindo a extremidade superior 110a do casco 110, e uma segunda extremidade, ou extremidade inferior 111b, definindo a extre- midade inferior 110b do casco 110. Como descrito previamente, nessa modalidade, o casco 110 é assentado diretamente no leito do mar 12. Mais especificamente, o casco 110 é preso e ancorado de forma liberá- vel ao leito do mar 12, de modo que o casco 110, e, dessa forma, a turbina eólica 100, sejam restringidos e/ou impedidos de mover de forma translacional e rotativa com relação ao leito do mar 12 uma vez instala- dos. Nessa modalidade, a extremidade inferior 111b de cada coluna 111 compreende uma saia anular de extensão axial 114 que funciona como uma saia de sucção ou pilha para prender o casco 110 ao leito do mar

12. Adicionalmente, cada coluna 111 inclui uma pluralidade de câmaras ou tanques empilhados verticalmente e definidos por uma pluralidade de anteparos espaçados verticalmente. Uma ou mais câmaras na extre- midade inferior 111b de cada coluna 111 incluem um lastro fixo, e uma ou mais câmaras entre as extremidades 111a, 111b de cada coluna 111 são câmaras de lastro variável que podem ser preenchidas seletiva- mente e de forma controlada com água e/ou ar de lastro para ajustar o peso do casco 110 e a força de flutuação aplicada ao casco 110. Apesar de o casco 110 ser preso diretamente ao leito do mar 12 com saias 114 nessa modalidade, como será descrito em maiores detalhes abaixo com relação à figura 13, em outras modalidades, o casco (por exemplo, o casco 110) flutua acima do leito do mar e é mantido na posição no local de instalação com um sistema de amarração que se estende a partir do casco para o leito do mar.

[034] Com referência agora às figuras de 1 a 3, o elevador 140 é pelo menos parcialmente disposto no receptáculo central 113 do casco 110 e a torre 130 é pelo menos parcialmente disposta dentro do eleva- dor 140. O elevador 140 pode mover, de forma rotativa e axial com re- lação ao casco 110, e a torre 130 pode se estender, de forma telescó- pica, ascendentemente a partir do elevador 140 e do casco 110. Nessa modalidade, uma pluralidade de partes de contato (não visíveis) é for- necida entre o elevador 140 e as colunas 111. Em particular, uma parte orientada verticalmente, alongada, é fornecida entre cada coluna 111 e o elevador 140. Nessa modalidade, as partes são anexadas de forma fixa às colunas 111 e o elevador 140 engatam, de forma deslizante, as partes. Dessa forma, as partes permitem que o elevador 140 se mova de forma rotativa e axial (verticalmente) com relação ao casco 110, en- quanto restringe e/ou impede simultaneamente que o elevador 140 mova lateralmente e radialmente com relação ao casco 110.

[035] Com referência agora às figuras de 1 a 5, a torre 130 possui um eixo geométrico central ou longitudinal 135 orientado de forma pa- ralela ao eixo geométrico 115 do casco 110. Nessa modalidade, a torre 130 inclui uma pluralidade de elementos tubulares cilíndricos dispostos concentricamente, aninhados 131, 132, 133. O elevador 140 é disposto em torno dos elementos tubulares 131, 132, 133.

[036] Nessa modalidade, a torre 130 inclui três elementos tubula- res 131, 132, 133. O elemento tubular 131 é disposto de forma móvel dentro do elemento tubular 132, e o elemento tubular 132 é disposto de forma móvel dentro do elemento tubular 133. Dessa forma, o elemento tubular 132 é posicionado radialmente entre os elementos tubulares 131, 133. De acordo, o elemento tubular 131 pode ser referido como o primeiro elemento tubular, ou o elemento tubular interno 131, o ele- mento tubular 132 pode ser referido como o segundo elemento tubular, ou elemento tubular intermediário, 132, e o elemento tubular 133 pode ser referido como o terceiro elemento tubular, ou elemento tubular ex- terno, 133. Como melhor ilustrado nas figuras 3 e 5, os elementos tubu- lares 131, 132, 133 são dimensionados de modo que a superfície cilín- drica radialmente externa do elemento tubular interno 131 engate, de forma deslizante, a superfície cilíndrica radialmente interna do elemento tubular intermediário 132, e a superfície cilíndrica radialmente externa do elemento tubular intermediário 132 engate, de forma deslizante, a superfície cilíndrica radialmente interna do elemento tubular externo

133. Em outras palavras, a superfície radialmente externa do elemento tubular interno 131 é disposta substancialmente no mesmo raio que a superfície radialmente interna do elemento tubular intermediário 132, e a superfície radialmente externa do elemento tubular intermediário 132 é disposta substancialmente no mesmo raio que a superfície radial- mente externa do elemento tubular externo 134. No entanto, como me- lhor ilustrado nas figuras 4 e 5, um espaço anular ou anel 134 é posici- onado radialmente entre o elemento tubular externo 133 e o elevador 140, e, dessa forma, o elevador 140 não engata, de forma deslizante, o elemento tubular externo 133. Como será descrito em maiores detalhes abaixo, durante a instalação da turbina eólica 100, e mais especifica- mente, durante a elevação e extensão da torre 130, os elementos tubu- lares 131, 132, 133 movem axialmente com relação um ao outro e ao elevador 140. Apesar de três elementos tubulares 131, 132, 133 serem fornecidos na torre 130 nessa modalidade, em outras modalidades, a torre (por exemplo, a torre 130) pode incluir qualquer número de ele- mentos tubulares (por exemplo, tubulares 131, 132, 133) tal como, por exemplo, dois, quatro ou mais em uma disposição aninhada, concên- trica e deslizante.

[037] Com referência novamente às figuras de 1 a 3 e 5, cada ele- mento tubular 131, 132, 133 possui uma primeira extremidade, ou ex- tremidade superior 131a, 132a, 133a, respectivamente, e uma segunda extremidade, ou extremidade inferior 131b, 132b, 133b, respectiva- mente. As extremidades inferiores 131b, 132b, 133b dos elementos tu- bulares 131, 132, 133, respectivamente, são dispostas dentro de outras estruturas, e, dessa forma, não são geralmente visíveis nas figuras de 1a3.A extremidade inferior ilustrativa 131b do elemento tubular interno 131 é ilustrada nas figuras 6 e 7, que são descritas em maiores detalhes abaixo. Como melhor ilustrado na figura 5, nessa modalidade, cada ele- mento tubular 131, 132, 133 é um cilindro oco alongado que se estende entre a extremidade superior 131a, 132a, 133a, respectivamente, e a extremidade inferior correspondente 131b, 132b, 133b, respectiva- mente. A extremidade superior 131a do elemento tubular interno 131 é fechada e vedada por uma tampa de extremidade ou anteparo, en- quanto que as extremidades superiores 132a, 133a são abertas para permitir que o elemento tubular interno 131 se estenda através da ex- tremidade superior 132a do elemento tubular intermediário 132 e para permitir que o elemento tubular intermediário 132 se estenda através da extremidade superior 133a do elemento tubular externo 133. As extre- midades inferiores dos elementos tubulares 131, 132, 133 são abertas e, dessa forma, permitem que a água flua livremente para dentro e para fora dos elementos tubulares correspondentes 131, 132, 133 quando dispostas abaixo das superfície 13 da água 11. Com a extremidade in- ferior 131b do elemento tubular interno 131 aberta e a extremidade su- perior 131a do elemento tubular interno 131 fechada, o elemento tubular interno 131 pode ser lastreado de forma controlável e seletiva pela re- moção de ar do interior do elemento tubular interno 131 (por exemplo, abrindo uma extremidade superior proximal de válvula 131a para permi- tir que o ar escape) e permitindo que a água entre no elemento tubular interno 131 através da extremidade inferior 131b, e ter seu lastro remo- vido de forma controlável e seletiva pelo bombeamento de ar para den- tro do elemento tubular interno 131 e forçando a água para que saia do interior do elemento tubular interno 131 através da extremidade inferior 131b.

[038] Como melhor ilustrado nas figuras 3 e 9, a nacela 150 é aco- plada de forma articulada à extremidade superior 131a do elemento tu- bular interno 131 com uma junta articulada 151. A junta articulada 151 define um eixo geométrico horizontal de rotação em torno do qual a na- cela 150 pode articular com relação ao elemento tubular interno 131 (e à torre 13), entre a primeira posição descrita acima (nacela 150 e eixo geométrico rotativo 165 em uma orientação vertical, como ilustrado na figura 8) e a segunda posição descrita acima (nacela 150 e eixo geomé- trico de rotação 165 em uma orientação horizontal, como ilustrado na figura 3). Dessa forma, nessa modalidade, a junta articulada 151 permite que a nacela 150 (e a montagem de rotor 160 acoplada à mesma) gire por cerca de 90º em torno de um eixo geométrico horizontal definido pela junta 151. A articulação da nacela 150 é preferivelmente realizada e controlada por um sistema de articulação energizado (não ilustrado) acoplado à nacela 150 e ao elemento tubular interno 131. Por exemplo, os cilindros hidráulicos, ou engrenagens, operados pelos motores elé- tricos podem ser utilizados para energizar a articulação da nacela 150. Tal sistema de articulação pode ser instalado seletivamente para ener- gizar a articulação da nacela 150 (por exemplo, durante a instalação da turbina eólica 100, durante a manutenção da nacela 150 ou montagem de rotor 160, etc.) e, então, removido da turbina eólica 100.

[039] A extremidade inferior de cada elemento tubular 131, 132, 133 da torre 130 é aberta. Adicionalmente, cada elemento tubular 131, 132, 133 da torre 130 inclui uma pluralidade de elementos de trava- mento uniformemente espaçados de forma circunferencial 137. Nessa modalidade, os elementos de travamento 137 do elemento tubular in- terno 131 e elemento tubular intermediário 132 são posicionados perto das extremidades inferiores 131b, 132b, respectivamente, ao passo que os elementos de travamento 137 do elemento tubular externo 133 são posicionados entre as extremidades 133a, 133b do tubular externo 133. As figuras 5 e 6 ilustram a extremidade inferior 131b do elemento tubular interno 131 e elementos de travamento associados 137, sendo compre- endido que a extremidade inferior do elemento tubular intermediário 132 é igual. Os elementos de travamento 137 do elemento tubular externo 133 também são iguais, mas estão posicionados acima da extremidade inferior 133b.

[040] Os elementos de travamento 137 são acoplados de forma móvel ao elemento tubular interno 131 perto, mas axialmente espaça- dos, acima da extremidade inferior 131b. Cada elemento de travamento

137 é disposto de forma móvel em um recesso correspondente 138 e é configurado para mover para dentro e para fora do recesso correspon- dente 138. Os elementos de travamento 137 e os recessos correspon- dentes 138 são dispostos na mesma posição axial ao longo do elemento tubular interno 131 perto da extremidade inferior 131b. Nessa modali- dade, cada elemento de travamento 137 é um cão de travamento em formato de cunha com uma extremidade superior 137a acoplada, de forma articulada, ao elemento tubular interno 131 dentro do recesso cor- respondente 138 e uma extremidade inferior 137b que move para dentro e para fora do recesso 138 à medida que o elemento de travamento 137 articula em torno da extremidade superior 137a. A extremidade inferior 137b de cada elemento de travamento 137 é orientada radialmente para fora com relação ao recesso correspondente 138. Em geral, os elemen- tos de travamento 137 podem ser orientados para fora por qualquer meio adequado conhecido na técnica, tal como molas. Dessa forma, como ilustrado nas figuras 6 e 7, quando não existem quaisquer obstru- ções que se estendem através dos recessos 138 ao longo da superfície radialmente externa do elemento tubular interno 131, as extremidades inferiores 137b são orientadas para fora a partir dos recessos 138 e se estendem radialmente além da superfície radialmente externa do ele- mento tubular interno 131. No entanto, quando uma obstrução se es- tende através dos recessos 138, tal como quando os elementos de tra- vamento 137 do elemento tubular interno 131 são dispostos no ele- mento tubular intermediário 132, os elementos de travamento 137 são impedidos de articular para fora em torno das extremidades superiores 137a dos recessos 138.

[041] Com referência agora às figuras 2, 5 e 8, o elevador 140 pos- sui um eixo geométrico central 145, alinhado de forma coaxial com o eixo geométrico 135, uma primeira extremidade, ou extremidade supe- rior 140a, disposta acima da extremidade superior 110a do casco 110,

e uma segunda extremidade, ou extremidade inferior 140b (não visível na figura 2), disposta dentro do receptáculo 113, entre a extremidade superior 110a e a extremidade inferior 110b do casco 110. O elevador 140 é disposto de forma móvel dentro do receptáculo 113 do casco 110, de modo que possa ser seletivamente girado em torno do eixo geomé- trico 145 com relação ao casco 110 e erguido e abaixado seletivamente verticalmente (axialmente) com relação ao casco 110. Em geral, o ele- vador 140 pode ser girado em torno do eixo geométrico 145 por qual- quer meio adequado conhecido da técnica. Nessa modalidade, um ou mais macacos hidráulicos são utilizados para girar o elevador 140 com relação ao casco 110 e ao elemento tubular 131, 132, 133 para ser er- guido pelo elevador 140, como descrito em maiores detalhes abaixo. As extremidades de cada macaco são acopladas aos elementos de cone- xão (por exemplo, partes de abertura) presas ao elevador 140 e ao ele- mento tubular 131, 132, 133 em torno do qual o elevador 140 deve ser girado. Em algumas modalidades um par de macacos uniformemente espaçados de forma circunferencial é fornecido. Se o ângulo de rotação for relativamente grande, a rotação do elevador 140 pode ser realizada em múltiplas etapas. Como será descrito em maiores detalhes abaixo, o elevador 140 recebe e perde, seletivamente, lastro para elevar e abai- xar, respectivamente, o elevador 140.

[042] Como melhor ilustrado nas figuras 5 e 8, nessa modalidade, o elevador 140 inclui um elemento tubular cilíndrico radialmente interno 142 se estendendo entre as extremidades 140a, 140b e um elemento tubular cilíndrico radialmente externo 143 que se estende entre as ex- tremidades 140a, 140b. O elemento tubular interno 143 define uma pas- sagem ou cavidade central 144 que se estende axialmente a partir da extremidade superior 140a. A cavidade 144 é aberta na extremidade superior 140a e recebe a torre 130. Dessa forma, a torre 130 pode ser mantida e armazenada dentro da cavidade 144 durante o transporte e desenvolvimento da turbina eólica 100, e, então, estendida axialmente a partir da cavidade 144 durante a instalação da turbina eólica 100.

[043] Os elementos tubulares 142, 143 são alinhados de forma co- axial com o eixo geométrico 145 com o elemento tubular interno 142 disposto de forma concêntrica dentro do elemento tubular externo 143. No entanto, os elementos tubulares 142, 143 são radialmente espaça- dos, definindo, assim, uma câmara anular 146 posicionada radialmente entre os elementos tubulares 142, 143. A câmara 146 se estende axial- mente entre as extremidades 140a, 140b.

[044] A câmara 146 é fechada na extremidade superior 140a e aberta na extremidade inferior 140b, permitindo, assim, que a água flua livremente para dentro e para fora da câmara 146 quando a extremidade inferior 140b é disposta abaixo da superfície 13 da água 11. A câmara 146 pode ser lastreada de forma controlável e seletiva pela remoção do ar da câmara 146 (por exemplo, abrindo-se uma válvula próxima à ex- tremidade superior 140a para permitir que o ar escape) e permitindo que a água entre na câmara 146 através da extremidade inferior 140b, e removendo de forma controlável e seletiva o lastro pelo bombeamento de ar para dentro da câmara 146 e forçando a água para fora da câmara 146 através da extremidade inferior 140b. Como será descrito em mai- ores detalhes abaixo, o elevador 140 recebe e libera lastro pelo aumento e redução, respectivamente, do volume de ar na câmara 146 para mover o elevador axialmente para cima (através da flutuação) e para baixo (através da gravidade/peso), para erguer um ou mais elementos tubula- res 131, 132, 133 durante a elevação e extensão da torre 130.

[045] Com referência agora às figuras 2, 4 e 5, uma pluralidade de elementos de captura uniformemente espaçados de forma circunferen- cial 136 é montada de forma fixa na extremidade superior 131a, 132a, 133a de cada elemento tubular 131, 132, 133, respectivamente. Apesar de os elementos de captura 136 serem fornecidos na extremidade su- perior 133a do elemento tubular externo 133 nessa modalidade, em ou- tras modalidades, os elementos de captura 136 podem não estar pre- sentes no elemento tubular mais externo da torre (por exemplo, o ele- mento tubular externo 133 da torre 130). Nessa modalidade, dois ele- mentos de captura 136 espaçados de forma angular por 180 são for- necidos em cada elemento tubular 131, 132, 133 da torre 130. O par de elementos de captura 136 de cada elemento tubular 131, 132, 133 é espaçado de forma angular e circunferencial na vista superior (figura 4), de modo que dois elementos de captura 136 sejam circunferencialmente alinhados na vista superior. Na figura 5, os elementos de captura 136 são ilustrados de forma esquemática como sendo alinhados de forma angular e circunferencial apenas para ilustrar a extensão radial relativa de cada par de elementos de captura 136, no entanto, deve-se apreciar que cada par de elementos de captura 136 dos elementos tubulares 131, 132, 133 está fora de alinhamento angular e circunferencial.

[046] Cada elemento de captura 136 se estende radialmente para fora a partir do elemento tubular correspondente 131, 132, 133 em sua extremidade superior 131a, 132a, 133a, respectivamente. Como ilus- trado nas figuras 4 e 5, cada elemento de captura 136 se estende radi- almente para fora para um raio (com relação ao eixo geométrico 135) que é maior do que o raio externo do elemento tubular externo 133, mas inferior ao raio interno do elevador 140 definido pelo elemento tubular interno 142. Dessa forma, na vista superior da figura 4, cada elemento de captura 136 se estende radialmente para dentro do anel 134 entre a torre 130 e o elevador 140 — elementos de captura 136 do elemento tubular interno 131 se estendem radialmente para fora além do ele- mento tubular intermediário 132 e elemento tubular externo 133 (mas não a superfície radialmente interna do elevador 140), os elementos de captura 136 do elemento tubular intermediário 132 se estendem radial- mente além do elemento tubular externo 133 (mas não para a superfície radialmente interna do elevador 140), e os elementos de captura 136 se estendem radialmente através do anel 134 (mas não para a superfície radialmente interna do elevador 140). Como melhor ilustrado nas figuras 2,3 e 5, devido ao engate por deslizamento e disposição aninhada dos elementos tubulares 131, 132, 133, o elemento tubular interno 131 é posicionado com a extremidade superior 131a e elementos de captura associados 136 dispostos verticalmente acima da extremidade superior 132a do elemento tubular intermediário 132, e o elemento tubular inter- mediário 132 é posicionado com a extremidade superior 132a e elemen- tos de captura associados 136 dispostos verticalmente acima da extre- midade superior 133a do elemento tubular externo 133. Nessa modali- dade, cada elemento de captura 136 compreende um par de placas pa- ralelas orientadas verticalmente e espaçadas de forma circunferencial. No entanto, em outras modalidades, os elementos de captura (por exemplo, os elementos de captura 136) podem ter outras geometrias e disposições.

[047] Com referência ainda às figuras 4 e 5, uma pluralidade de elementos de captura uniformemente espaçados de forma circunferen- cial 147 é montada de forma fixa na extremidade superior 140a do ele- vador 140. Nessa modalidade, dois elementos de captura 147 espaça- dos de forma angular em 180º um do outro são fornecidos no elevador

140. Cada elemento de captura 147 se estende radialmente para dentro a partir do elevador 140 e do elemento tubular interno 142 na extremi- dade superior 140a. Em particular, cada elemento de captura 147 se estende radialmente para dentro (com relação ao eixo geométrico 145) para um raio que é inferior ao raio interno do elemento tubular interno 142, mas superior ao raio externo do elemento tubular externo 133 da torre 130. Dessa forma, cada elemento de captura 147 se estende radi- almente para dentro do anel 134.

[048] Como será descrito em maiores detalhes abaixo, os elemen- tos de captura 147 do elevador 140 são configurados para engatar, de forma liberável, (por exemplo, se apoiar de forma axial) cada par de ele- mentos de captura 136 nos elementos tubulares 131, 132 da torre 130 para erguer, sequencialmente, os elementos tubulares 131, 132 com o elevador 140. Por exemplo, o elevador 140 é girado em torno do eixo geométrico 145 para alinhar, de forma circunferencial, os elementos de captura 147 do elevador 140 com os elementos de captura 136 do ele- mento tubular interno 131, e, então, o elevador 140 é erguido (através da câmara de remoção de lastro 146) para erguer o elemento de captura 147 para entrar em engate com os elementos de captura 136 do ele- mento tubular interno 131, a fim de erguer o elemento tubular interno 131 com o elevador 140 com relação aos elementos tubulares 132, 133.

[049] Com referência agora às figuras de 10 a 13, opções para o transporte e instalação da turbina eólica 100 são ilustradas, mais espe- cificamente, as figuras 10 e 11 ilustram alternativas para o transporte (por exemplo, transporte) da turbina eólica 100 para o local de instala- ção 10 na água 11; a figura 12 ilustra a instalação da turbina eólica 100 no local de instalação 10; e a figura 13 ilustra a elevação da torre 130 depois da instalação no local de instalação 10.

[050] Como descrito previamente, as quantidades relativas de água e ar de lastro nas colunas 111 do casco 110 podem ser ajustadas de forma controlável para variar a força de flutuação aplicada ao casco 110, as quantidades relativas de água e ar de lastro no elemento tubular interno 131 podem ser ajustadas de forma controlável para variar a força de flutuação aplicada ao elemento tubular interno 131, e as quantidades relativas de água e ar de lastro no elevador 140 podem ser ajustadas de forma controlável para variar a força de flutuação aplicada ao eleva- dor 140. Sem se limitar a essa ou qualquer outra teoria em particular, se a força de flutuação total aplicada a uma estrutura (por exemplo, o casco 110) for igual a ou superior ao peso dessa estrutura (e quaisquer outras estruturas acopladas à mesma), então, a estrutura flutuará, no entanto, se a força de flutuação total aplicada à estrutura for inferior ao peso da estrutura (e qualquer outra estrutura acoplada à mesma), então, a es- trutura afundará.

[051] Com referência agora às figuras 10 e 11, nas modalidades descritas aqui, a turbina eólica 100 é totalmente montada antes do trans- porte e, então, transportada para o local de instalação 10. Em outras palavras, a turbina eólica 100 é transportada para o local de instalação em uma configuração totalmente montada (por exemplo, torre 130 acoplada ao casco 110, nacela 150 acoplada à torre 130, montagem de rotor 160 acoplada à nacela 150, etc.), e, dessa forma, não é necessário se montar a turbina eólica 100 no local de instalação 10, eliminando, assim, a necessidade de se transportar um guindaste ou outro equipa- mento de construção para o local de instalação 10. Durante o transporte para o local de instalação 10, a torre 130 é totalmente retraída para den- tro do elevador 140 e do receptáculo 113 do casco 110, abaixando, as- sim, o centro de gravidade da turbina eólica 100, e a nacela 150 está na orientação vertical para garantir que as lâminas 162 sejam posicionadas fora da água 11 e espaçadas acima do casco 110 (com a torre 130 re- traída e a nacela 150 posicionada perto da extremidade superior 110a do casco 110). Na modalidade ilustrada na figura 10, a turbina eólica 100 flutua para o local da instalação 10 (por exemplo, rebocada ou em- purrada na água até o local da instalação através de um rebocador ou embarcação de transporte 190). A força de flutuação aplicada à turbina eólica 100 é ajustada através das colunas 111, de modo que o casco 110 e a turbina eólica 100 flutuem (por exemplo, a força de flutuação aplicada à turbina eólica 100 excede o peso da turbina eólica 100), e pode, então, ser rebocada para o local de instalação 10 com a embar- cação de transporte 190.

[052] Na modalidade alternativa ilustrada na figura 11, uma ou mais turbinas eólicas 100 são carregadas no convés de uma embarca- ção de elevação de peso 191 e, então, transportadas para o local de instalação 10 na embarcação 191. Em geral, cada turbina eólica 100 pode flutuar ou ser erguida na embarcação 191 no estaleiro ou perto da costa, e, então, transportada para o local de instalação 10 no convés da embarcação 191. Em geral, a flutuação nos procedimentos pode ser re- alizada pelo lastreamento da embarcação 191 para abaixar seu convés suficientemente abaixo da superfície 13 da água 11, e pela remoção do lastro da turbina eólica 100, de modo que possa flutuar sobre o convés da embarcação 191, e, então, pela remoção do lastro (elevação) da em- barcação 191 e pelo lastreamento (abaixamento) da turbina eólica 100 para elevar a turbina 100 para fora da água no convés da embarcação

191.

[053] Movendo-se agora para a figura 12, uma vez que a turbina eólica 100 é transportada para o local de instalação 10, é instalada no local desejado no local 10. Em particular, a turbina eólica 100 flutua para O local de instalação desejado no local 10. Quando transportada como ilustrado na figura 10, a embarcação 190 pode ser utilizada para posici- onar a turbina eólica 100 sobre o local de instalação. No entanto, quando transportada como ilustrado na figura 11, a turbina eólica 100 deve, primeiro, flutuar para fora da embarcação 191. Em tais modalida- des, a embarcação 191 é lastreada para abaixar seu convés suficiente- mente abaixo da superfície 13 da água 11 para permitir que a turbina eólica 100 flutue da embarcação 181 para dentro da água 11. Deve-se apreciar que para fazer com que a turbina eólica 100 flutue para fora da embarcação 181, a força de flutuação aplicada à turbina eólica 100 é ajustada através das colunas 111, de modo que o casco 110 e a turbina eólica 100 flutuem à medida que a turbina eólica 100 é abaixada para dentro da água 11. Uma vez que a turbina eólica 100 está flutuando na água 11, a embarcação 181, ou outra embarcação (não ilustrada), pode ser utilizada para posicionar a turbina eólica sobre o local desejado de instalação no local 10.

[054] Com referência ainda à figura 12, com a turbina eólica 100 posicionada sobre o local de instalação desejado no local 10, o casco 110 é lastreado (por exemplo, colunas 111 são alagadas) para reduzir a força de flutuação aplicada ao casco 110 abaixo do peso da turbina 100, de modo que a turbina eólica 100 desça até o leito do mar 12. À medida que a extremidade inferior 110b do casco 110 se aproxima do leito do mar 12, as saias de sucção 114 penetram o leito do mar 12, prendendo, dessa forma, de maneira removível, o casco 110 e a turbina eólica 100 ao leito do mar 12 no local de instalação desejado no local

10.

[055] Como ilustrado na figura 12, a torre 130 permanece retraída e a nacela 150 permanece na orientação vertical à medida que o casco 110 é lastreado e preso ao leito do mar 12. Dependendo da profundi- dade da água 11 no local de instalação 10 e da altura H11o do casco 110, a nacela 150 pode ser articulada a partir da orientação vertical para a orientação horizontal antes ou depois da elevação da torre 130. Em ge- ral, a nacela 150 pode ser articulada para a orientação horizontal desde que isso não faça com que as lâminas 162 engatem o casco 110 nem penetrem a superfície 13 da água 11.

[056] A seguir, como ilustrado na figura 13, uma vez que o casco 110 é preso ao leito do mar 12, a torre 130 é erguida. Nessa modalidade, a torre 130 é erguida pela elevação sequencial dos elementos tubulares 131, 132, 133. Mais especificamente, o elemento tubular interno 131 tem seu lastro removido para aumentar a força de flutuação que age no elemento tubular interno 131. O elemento tubular interno 131 pode se erguer com relação ao casco 110, aos elementos tubulares 132, 133 e ao elevador 140 se uma força de flutuação suficiente puder ser gerada pela remoção do lastro do elemento tubular 131. No entanto, se a remo- ção de lastro do elemento tubular interno 131 não resultar na elevação do elemento tubular interno 131 para a altura desejada com relação ao casco 110 e aos elementos tubulares 131, 133, o elevador 140 pode ser usado para erguer o elemento tubular interno 131 para a altura dese- jada.

Em particular, o elevador 140 é girado em torno dos eixos geomé- tricos 135, 145 para alinhar, de forma circunferencial e rotativa, os ele- mentos de captura 147 com os elementos de captura 136 do elemento tubular interno 131, e, então, o elevador 140 tem pelo menos parcial- mente o seu lastro removido para o elevador de elevação 140 e coloca os elementos 147 em engate com os elementos 136 do elemento tubular interno 131. Com os elementos 136, 147 em engate, o elevador 140 tem mais lastro removido para elevar o elemento tubular interno 131 com relação ao elemento tubular intermediário 132 e o casco 110 até que os elementos de travamento 137 do elemento tubular interno 131 liberem a extremidade superior 132a do elemento tubular intermediário 132. Uma vez que os elementos de travamento 137 do elemento tubular in- terno 131 liberam a extremidade superior 132a do elemento tubular in- termediário 132, os elementos de travamento 137 se estendem radial- mente para fora em resposta à força de orientação.

O elevador 140 é, então, lastreado para abaixar o elevador 140 com relação ao casco 110 e os elementos tubulares 132, 133, que permanecem no receptáculo 113 à medida que o elemento tubular interno 131 é erguido, e o elevador 140 é erguido e, então, abaixado.

O elemento tubular interno 131 desce com o elevador 140 (com os elementos de captura 136, 147 engatados) até que os elementos de travamento 137 do elemento tubular interno 131 se apoiem axialmente na extremidade superior 132a do elemento tubular intermediário 132, impedindo, assim, que o elemento tubular in- terno 131 continue a descer com o elevador 140. O elevador 140 conti- nua a ser abaixado até que a extremidade superior 140a seja disposta abaixo da extremidade superior 132a do elemento tubular intermediário

132. Com a extremidade superior 140a verticalmente abaixo da extre- midade superior 132a, a extremidade superior 132a do elemento tubular intermediário 132 é acessível e anexada de forma fixa ao elemento tu- bular interno 131 (por exemplo, através de solda) para prender de forma fixa os elementos tubulares 131, 132 com o elemento tubular interno 131 se estendendo ascendentemente a partir do elemento tubular inter- mediário 132.

[057] Com referência ainda à figura 12, esse processo é geral- mente repetido como ilustrado na figura 12 para erguer o elemento tu- bular intermediário 132. Em particular, com o elemento tubular interno 131 estendido e anexado de forma fixa ao elemento tubular intermediá- rio 132, a extremidade superior 132a é efetivamente vedada e a monta- gem dos elementos tubulares 131, 132 tem o lastro removido para au- mentar a força de flutuação que age nos elementos tubulares 131, 132. A montagem de elementos tubulares 131, 132 pode erguer com relação ao casco 110, ao elemento tubular externo 133 e ao elevador 140 se a força de flutuação suficiente puder ser gerada pela remoção de lastros dos elementos tubulares 131, 132. No entanto, se os elementos tubula- res 131, 132 não se elevarem até a altura desejada com relação ao casco 110 e ao elemento tubular externo 133, o elevador 140 pode ser usado para erguer a montagem de elementos tubulares 131, 132 até a altura desejada com relação ao casco 110. Em particular, o elevador 140 é girado em torno dos eixos geométricos 135, 145 para alinhar, de forma circunferencial e rotativa, os elementos de captura 147 com os elementos de captura 136 do elemento tubular intermediário 132, e, en-

tão, o elevador 140 tem pelo menos parte do lastro removido para er- guer o elevador 140 e coloca os elementos 147 em engate com os ele- mentos 136 do elemento tubular intermediário 132. Com os elementos 136, 147 engatados, o elevador 140 tem, além disso, o lastro removido para erguer a montagem de elementos tubulares 131, 132 com relação ao elemento tubular externo 133 e ao casco 110, até que os elementos de travamento 137 do elemento tubular intermediário 132 liberem a ex- tremidade superior 133a do elemento tubular externo 133. Uma vez que os elementos de travamento 137 do elemento tubular intermediário 132 liberam a extremidade superior 133a, os elementos de travamento 137 se estendem radialmente para fora em resposta à força de orientação.

O elevador 140 é, então, lastreado ao elevador inferior 140 com relação ao casco 110 e ao elemento tubular 133, que permanece no receptáculo 113 à medida que os elementos tubulares 131, 132 são erguidos, e o elevador 140 é erguido e, então, abaixado.

A montagem de elementos tubulares 131, 132 desce com o elevador 140 (com os elementos de captura 136, 147 engatados) até que os elementos de travamento 137 do elemento tubular intermediário 132 se apoiem axialmente na extre- midade superior 133a do elemento tubular externo 133, impedindo, dessa forma, que a montagem de elementos tubulares 131, 132 conti- nue a descer com o elevador 140. O elevador 140 é abaixado até que a extremidade superior 140a seja disposta abaixo da extremidade supe- rior 133a do elemento tubular externo 133. Com a extremidade superior 140a verticalmente abaixo da extremidade superior 133a, a extremidade superior 133a do elemento tubular externo 133 é acessível e é anexada de forma fixa ao elemento tubular intermediário 132 (por exemplo, atra- vés de solda), prendendo, dessa forma, de forma fixa, os elementos tu- bulares 131, 132, 133, com o elemento tubular interno 131 se esten- dendo de forma telescópica para cima a partir do elemento tubular in- termediário 132 e o elemento tubular intermediário 132 se estendendo de forma telescópica para cima a partir do elemento tubular externo 133. Para restringir o movimento relativo entre a torre 130, o elevador 140 e o casco 110, enquanto se anexa, de forma fixa, os elementos tubulares 131, 132 juntos e enquanto se anexa, de forma fixa, o elemento tubular 133 aos elementos tubulares 131, 132, o elevador 140 pode ser girado para alinhar os elementos de captura 147 com os elementos de captura 136 do elemento tubular externo 133, e, então, ter seu lastro removido para trazer os elementos 147 do elevador 140 para o engate com os elementos 136 do elemento tubular externo 133.

[058] Com os elementos tubulares 131, 132 estendidos e anexa- dos, de forma fixa, ao elemento tubular externo 133, a extremidade su- perior 133a é efetivamente vedada e a montagem de elementos tubula- res 131, 132, 133 tem seu lastro removido para aumentar a força de flutuação que age nos elementos tubulares 131, 132, 133. Nessa mo- dalidade, o volume interno do elemento tubular externo 133 é suficien- temente grande para permitir a remoção de lastro do elemento tubular externo 133 a fim de gerar uma força de flutuação suficiente para elevar a montagem de elementos tubulares 131, 132, 133 até a altura desejada com relação ao casco 110. Dessa forma, nessa modalidade, o elevador 140 não é utilizado para auxiliar na elevação do elemento tubular ex- terno 133 (e os elementos tubulares 131, 132 anexados, de forma fixa, ao elemento tubular externo 133).

[059] O elemento tubular externo 133 tem seu lastro removido para erguer os elementos tubulares 131, 132, 133 com relação ao casco 110 e ao elevador 140, até que os elementos de travamento 137 do ele- mento tubular externo 133 liberem a extremidade superior 140a do ele- vador 140. Deve-se apreciar que os elementos de travamento 137 do elemento tubular externo 133 são posicionados entre as extremidades 133a, 133b, e, dessa forma, a remoção do lastro do elemento tubular externo 133 não precisa erguer toda a montagem dos elementos tubu- lares 131, 132, 133 até que a extremidade inferior 133b do elemento tubular externo 133 esteja perto da extremidade superior 140a do ele- vador 140 para permitir que os elementos de travamento 137 se esten- dam radialmente para fora, acima da extremidade superior 140a. Uma vez que os elementos de travamento 137 do elemento tubular externo 133 liberam a extremidade superior 140a, os elementos de travamento 137 se estendem radialmente para fora. O elemento tubular externo 133 é, então, lastreado para abaixar a montagem de elementos tubulares 131, 132, 133 com relação ao casco 110 e ao elevador 140, que perma- nece no receptáculo 113 à medida que a montagem de elementos tubu- lares 131, 132, 133 é elevada ou abaixada. A montagem de elementos tubulares 131, 132, 133 desce até que os elementos de travamento 137 do elemento tubular externo 133 se apoiem axialmente na extremidade superior 140a do elevador 140, impedindo, dessa forma, que os elemen- tos tubulares 131, 132, 133 continuem a descer com relação ao casco 110 e ao elevador 140. A seguir, a extremidade superior 140a do eleva- dor 140 é anexada, de forma fixa, ao elemento tubular externo 133 (por exemplo, através de solda), prendendo, dessa forma, de maneira fixa, os elementos tubulares 131, 132, 133 ao elevador 140 com o elemento tubular interno 131 se estendendo de forma telescópica para cima a partir do elemento tubular intermediário 132, o elemento tubular inter- mediário 132 se estendendo, de forma telescópica, para cima a partir do elemento tubular externo 133, e o elemento tubular externo se esten- dendo, de forma telescópica, para cima a partir do elevador 140.

[060] Com a torre 130 erguida e anexada, de forma fixa, ao eleva- dor 140, o elevador 140 é anexado, de forma fixa, ao casco 110 (por exemplo, através de soldas, parafusos, etc.) para acoplar, de forma fixa, o elevador 140 e a torre erguida 130 ao casco 110. Apesar de a torre 130 incluir três elementos tubulares 131, 132, 133 nessa modalidade,

em outras modalidades, a torre inclui dois, quatro ou mais elementos tubulares que são erguidos da mesma forma que a previamente des- crita.

[061] Uma vez que o casco 110 é preso na posição no local de instalação 10 e a torre 130 é erguida, a nacela 150 pode ser articulada para a posição horizontal se não tiver sido previamente, completando, assim, a instalação da turbina eólica 100. Nesse ponto, a turbina eólica 100 pode ser utilizada para gerar eletricidade.

[062] Como descrito previamente e ilustrado nas figuras 1, 12e 13, na modalidade da turbina eólica offshore 100 e métodos de transporte e instalação da turbina 100 descritos acima, a turbina eólica 100 é presa diretamente ao leito do mar 12 através de saias de sucção 114. No en- tanto, em outras modalidades, a turbina eólica offshore não é assentada no leito do mar, mas, em vez disso, flutua no local de instalação e é mantida na posição com um sistema de amarração. Por exemplo, com referência agora à figura 14, uma modalidade de uma turbina eólica offshore 200, que é presa ao leito do mar 12 no local de instalação 10 com um sistema de amarração 220 enquanto flutua, é ilustrada. A tur- bina eólica 200 é igual à turbina eólica 100 previamente descrita com exceção de que as saias 114 são substituídas por um amortecedor hi- drodinâmico ou placa de oscilação 214 que é disposta nas extremidades inferiores 111b das colunas 111. A placa 214 é orientada perpendicular aos eixos geométricos 115, 135, 145 e se estende lateralmente além do perímetro externo do casco 110. O sistema de amarração 220 mantém a posição da turbina flutuante 200 no local de instalação 10. Nessa mo- dalidade, o sistema de amarração inclui uma pluralidade de pilhas 221 presas ao leito do mar 12 e linhas de amarração 222 que se estendem a partir das pilhas 221 até o casco 110. A turbina eólica 200 é transpor- tada para o local de instalação da mesma forma que a previamente des- crita com relação à turbina eólica 100 e ilustrada nas figuras 9 e 10. No local de instalação 10, a turbina eólica 200 flutua sobre o local de insta- lação desejado e o casco 110 é lastreado (antes ou após disposto no local de instalação desejado) para abaixar o centro de gravidade da tur- bina eólica 200. No entanto, nessa modalidade, a turbina eólica 200 é abaixada para engatar o leito do mar 12. Em vez disso, a turbina eólica 200 é acoplada, de forma fixa, ao leito de mar 12 no local de instalação desejado no local 10 através do sistema de amarração 220.

[063] Enquanto as modalidades preferidas foram ilustradas e des- critas, as modificações das mesmas podem ser realizadas pelos versa- dos na técnica sem se distanciar do escopo ou ensinamentos apresen- tados aqui. As modalidades descritas aqui são apenas exemplares e não limitadoras. Muitas variações e modificações dos sistemas, apare- lho e processos descritos aqui são possíveis e estão contidas no escopo da descrição. Por exemplo, as dimensões relativas de várias partes, os materiais a partir dos quais as várias partes são feitas, e outros parâme- tros podem variar. De acordo, o escopo de proteção não está limitado às modalidades descritas aqui, mas é limitado apenas pelas reivindica- ções que seguem, o escopo das quais deve incluir todas as equivalên- cias da presente matéria das reivindicações. A menos que expressa- mente mencionado o contrário, as etapas em uma reivindicação de mé- todo podem ser realizadas em qualquer ordem. A menção de identifica- dores, tal como (a), (b), (c) ou (1), (2), (3) antes das etapas em uma reivindicação de método não devem e não especificam uma ordem em particular das etapas, mas, em vez disso, são utilizados para simplificar a referência subsequente a tais etapas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Turbina eólica offshore, caracterizada pelo fato de que compreende: Um casco ajustável de lastro; Uma torre telescópica acoplada de forma móvel ao casco, em que a torre possui um eixo central e compreende uma pluralidade de elementos tubulares alongados, dispostos concentricamente e ani- nhados; Um elevador de lastro ajustável disposto em torno da torre telescópica e acoplado de forma móvel ao casco, em que o elevador é configurado para erguer um ou mais dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre axialmente para cima com relação ao casco; Uma nacela acoplada a uma extremidade superior de um dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre; e Uma montagem de rotor acoplada à nacela.

2. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o casco compreende uma pluralidade de colunas ajustáveis de lastro circunferencialmente espaçadas dispostas em torno do elevador.

3. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que uma saia de sucção se estende a partir de uma extremidade inferior de cada coluna, em que as saias de sucção são configuradas para penetrar o leito do mar e prender a turbina eólica ao leito do mar em um local de instalação offshore.

4. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um ou mais dos elementos tubulares da torre compreende um elemento de captura disposto em uma extremi- dade superior do elemento tubular; e em que o elevador inclui um elemento de captura em uma extremidade superior do elevador, em que o elemento de captura do elevador é configurado para engatar o elemento de captura de um ou mais elementos tubulares da torre.

5. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de tubulares da torre inclui um elemento tubular externo, em que cada elemento de captura de um ou mais elementos tubulares da torre se estende radialmente para fora além do elemento tubular externo na vista superior; em que o elevador compreende um elemento tubular radial- mente interno que é radialmente espaçado a partir do elemento tubular externo da torre; em que cada elemento de captura do elevador se estende radialmente para dentro a partir do elemento tubular radialmente interno do elevador.

6. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a nacela é acoplada, de forma articulada, à extremidade superior de um dos elementos tubulares da torre, em que a nacela é configurada para articular por pelo menos 90º em torno de um eixo geométrico horizontal com relação à torre.

7. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada um dos elementos tubulares da torre compreende o recesso próximo a uma extremidade inferior do ele- mento tubular correspondente e um elemento de travamento disposto de forma móvel no recesso.

8. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que cada mecanismo de travamento é orien- tado radialmente para fora a partir do recesso correspondente.

9. Turbina eólica offshore, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que cada mecanismo de travamento é configu- rado para engatar uma extremidade superior de um elemento tubular ra- dialmente adjacente da torre ou a extremidade superior do elevador.

10. Método de transporte e instalação de uma turbina eólica offshore, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) transportar uma turbina eólica offshore para um local de instalação offshore, em que a turbina eólica inclui: Um casco ajustável de lastro; Uma torre telescópica acoplada, de forma móvel, ao casco e retraída para dentro de um receptáculo do casco; Um elevador disposto em torno da torre telescópica e aco- plado de forma móvel ao casco; Uma nacela acoplada à torre; e Um conjunto de rotor acoplado à nacela; (b) flutuar a turbina eólica sobre um local de instalação de- sejado no local de instalação após(a); (c) lastrear o casco para abaixar a turbina eólica após (b); (d) acoplar o casco ao leito do mar após (c) para manter a turbina eólica no local de instalação; (e) erguer a torre telescópica após (c) e (d) pela extensão telescópica da torre a partir do receptáculo do casco.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a torre telescópica compreende uma pluralidade de elementos tubulares concêntricos aninhados.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que (e) compreende: (e1) elevar um primeiro elemento tubular dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre telescópica com o elevador; (e2) descer o elevador após (e1); (e3) prender, de forma fixa, o primeiro elemento tubular a um segundo elemento tubular dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre telescópica após (e2).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que (e) compreende adicionalmente: (e4) elevar o primeiro elemento tubular e o segundo ele- mento tubular com o elevador após (e3); (e5) descer o elevador após (e4); (e6) prender, de forma fixa, o segundo elemento tubular a um terceiro elemento tubular dentre a pluralidade de elementos tubulares da torre telescópica após (e5).

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente travar o primeiro elemento tubular ao segundo elemento tubular para evitar que o primeiro ele- mento tubular se mova para baixo com relação ao segundo elemento tubular durante (e2).

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que (d) compreende penetrar o leito do mar com uma plurali- dade de saias de sucção dispostas em uma extremidade inferior do casco.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o casco está flutuando após (c), (d) e (e) e em que (d) compreende o acoplamento do casco ao leito do mar com um sistema de amarração, onde o sistema de amarração inclui uma pluralidade de linhas de amarração que se estendem a partir do casco até o leito do mar.

17. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que (a) compreende a flutuação da turbina eólica até o local da instalação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que (a) compreende o transporte da turbina eólica no con- vés de uma embarcação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que (b) compreende flutuar a turbina eólica para fora do convés da embarcação.

20. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente a articulação da nacela de uma orientação vertical para uma orientação horizontal após (a).

21. Método para erguer uma torre de uma turbina eólica offshore, a torre possuindo um eixo geométrico central e incluindo um primeiro elemento tubular, um segundo elemento tubular disposto, de forma móvel, em torno do primeiro elemento tubular, e um terceiro ele- mento tubular disposto, de forma móvel, em torno do segundo elemento tubular, onde o primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular e o terceiro elemento tubular são aninhados e concentricamente dispos- tos, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende: (a) elevar o primeiro elemento tubular axialmente com rela- ção ao segundo elemento tubular e ao terceiro elemento tubular com um elevador disposto em torno da torre; (b) estender axialmente o primeiro elemento tubular a partir do segundo elemento tubular e do terceiro elemento tubular durante (a); (c) travar a posição axial do primeiro elemento tubular com relação ao segundo elemento tubular após (b); (d) descer o elevador com relação ao primeiro elemento tu- bular, ao segundo elemento tubular, e ao terceiro elemento tubular após (c) com o primeiro elemento tubular axialmente travado com relação ao segundo elemento tubular; (e) elevar o segundo elemento tubular e o primeiro elemento tubular com o elevador após (d) com o primeiro elemento tubular axial- mente travado com relação ao segundo elemento tubular; (f) estender axialmente o segundo elemento tubular a partir do terceiro elemento tubular durante (e); (g) travar a posição axial do primeiro elemento tubular e do segundo elemento tubular com relação ao terceiro elemento tubular após (f); e

(h) descer o elevador com relação ao primeiro elemento tu- bular, ao segundo elemento tubular e ao terceiro elemento tubular após (9), com o primeiro elemento tubular e o segundo elemento tubular axi- almente travados com relação ao terceiro elemento tubular.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que (a) compreende retirar o lastro do elevador ou retirar o lastro do primeiro elemento tubular.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento tubular engata por deslizamento o primeiro elemento tubular e o terceiro elemento tubular.

24. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que (e) compreende remover o lastro do elevador.

25. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que (d) e (h) compreendem remover o lastro do elevador.

26. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: Soldar uma extremidade superior do segundo elemento tu- bular ao primeiro elemento tubular após (d) e antes de (e); Soldar uma extremidade superior do terceiro elemento tubu- lar ao segundo elemento tubular após (h).

27. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que (a) compreende engatar um primeiro elemento de cap- tura, que se estende radialmente para fora a partir do primeiro elemento tubular, a um segundo elemento de captura, que se estende radialmente para dentro a partir do elevador; em que (e) compreende engatar um terceiro elemento de captura que se estende radialmente para fora a partir do segundo ele- mento tubular com o segundo elemento de captura.