CN102292261A - 用于运输风力涡轮机的船及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够储存、运输、并安装一个至十个风力涡轮机的船(100)。这样的船(100)包括具有船体边缘的船体(103)。船(100)进一步包括可移动地连接到船体(103)的至少两个后自升桩腿(133、136)和至少一个前自升桩腿(139)，以及动力顶托机构，所述动力顶托机构连接到自升桩腿(133、136、139)中的每个，用于在举起位置与降低位置之间相对于船体(103)举起并降低每个自升桩腿(133、136、139)。所述船(100)还包括固定至艉肋板的下侧面的至少两个后全向推力器(124、127)；和固定在艉肋板的下侧面的至少一个前全向推力器(130)。所述船进一步包括至少四个，优选地至少六个，风力涡轮机柱基座(225)，和单独地安装在所述运输船的侧面的至少两个风力涡轮机叶片支架(220)。

Description

用于运输风力涡轮机的船及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年9月4日提交的美国临时申请号61/094,269的权益和优先权。

技术领域

本发明涉及能够将分段的风力涡轮机运输到离岸位置的改进的船、以及运输、储存、和安装所述离岸风力涡轮机的方法。

背景技术

风力涡轮机产生的电能是石油和天然气能源的替代物。因为许多原因，包括维修效率、允许、和一般构造，经常需要将多个风力涡轮机相互紧密靠近地安装。这样的组被称为风电场，并且策略上优选位于接收持续大风的区域。

风电场可以位于陆上或海上。因为风力涡轮机是巨大的，具有超过70米高的柱、和超过40米长的叶片，将风力涡轮机运输到离岸风电场经常包括通过起重驳船以几段运输风力涡轮机。由于起重驳船的有限的储存容量，通常需要多次航行以完成风电场的安装。

起重驳船典型地安装有一个或多个起重机。这样的起重机可以安装在固定的和实心的基座的顶上。典型地将起重驳船拉或拖到一个位置。典型地，起重驳船没有举起。因此，起重驳船受到海/洋的颠簸摇晃。因此，起重驳船安装离岸风力涡轮机的能力是有限的。而且，起重驳船的可用的甲板空间是有限的。

另一种类型的船包括自升钻井平台。自升钻井平台典型地用于海上能源勘探和海上石油和天然气田的开发。这些钻井平台一般漂浮在船体上且具有三个或四个可伸长的桩腿。在典型的情况下，通过一个或多个拖船将钻井平台拉或拖到一个位置。在所需的位置，然后将钻井平台的桩腿延伸到海/洋底，并且从水中升起或举起钻井平台的甲板。优选地，钻井平台的甲板升起得足够高以避免任何海浪。钻井平台的举起的甲板可以在船员可能进行钻探操作的环境中提供稳定结构。这些钻井平台可以经受恶劣的天气条件，并且可以长时间周期地使用。由于工作的性质，甲板空间是有限的和宝贵的。

用于方便海上操作的又一种类型的船是起重平台(lift boat)。起重平台，像钻井平台，典型地具有三个或四个自升桩腿，并且可以从水中抬起。起重平台比钻井平台小得多，并且用来短期部署。这些较小的船一般不能经受恶劣的天气条件，并且典型地设计成，在它们自身动力下并且不需要拖船，离开恶劣天气的方向移动。因此，起重平台的大小和能力是有限的，并且不能具有钻井平台的功能。

在下述专利中说明了上述三种船的附加特征：

授予Johnson的美国专利No.4,483,644描述了一种具有液压负荷均衡器的悬臂移动海洋钻井平台。所述钻井平台包括甲板结构和滑动地安装在所述甲板结构上的悬臂组件。所述水力负荷均衡器在所述悬臂组件与所述结构之间分配应力。

授予McNease的美国专利No.5,388,930描述了一种用于从单个可移动船运输并使用钻探设备或建筑起重机设备的方法和设备。在McNease的公开中，建筑起重机设备的钻探设备滑动到钻井平台的甲板上，然后钻井平台漂浮到偏远位置以便使用。

授予Danos，Jr.等人的美国专利No.6,257,165描述了一种具有可移动甲板的船。所述船包括第一浮船和第二浮船、连接到其上的第一双体船船体、和平台。所述浮船和双体船船体漂浮在水面上，并且不能升起。使用自升桩腿将所述平台连接到所述双体船船体。以这种方式，可以使用顶托机构使所述平台相对于所述双体船船体升起和降低。Danos，Jr.等人进一步描述了连接到所述第一浮船的第一推力器喷嘴和连接到所述第二浮船的第二推力器喷嘴，第一推力器喷嘴在360度相内连接，第二推力器喷嘴在360度相内可移动。

授予Miller的美国专利No.6,200,069描述了一种自升工作平台。Miller的工作平台包括配备有几个自升桩腿的气垫船。Miller专利说明了，所述气垫船可以横过环境敏感的地形例如含盐沼泽和淡水沼泽，而不需要挖掘水道，挖掘水道可能引起或加重盐水侵入。一旦到达钻探或勘探位置，就可以降低所述自升桩腿，将所述工作平台升到所述表面上。

授予Sanders等人的美国专利No.6,607,331描述了一种用于提升起重机的支座结构，并且具体地描述了一种提升起重机自升结构，其中所述提升起重机围绕所述自升结构的桩腿定位，而不是依靠在所述桩腿上，用于结构支撑。所述结构包括上甲板部分和位于甲板下面的下部结构，以便所述自升壳体与所述船结构上成一体。

授予Blake的美国专利No.6,926,097描述了一种海上自升修井设备，该设备可拆卸地安装在可伸长的悬臂式框架上。所述悬臂式框架包括安装到所述船的一对平行支撑梁。一对悬臂滑动梁歇置在所述支撑梁上。并且，提供至少一个液压油缸和气缸以驱动在所述支撑梁上的悬臂滑动梁。

授予Moise，II等人的美国专利号7,131,388描述了一种起重平台(lift boat)，所述起重平台在所述船体内具有槽，当所述船航行时所述槽接收所述桩腿的垫。Moise，II等中阐释了，优选地，所述垫的总底面积优选是所述起重平台的甲板的表面积的至少30％。而且，Moise中描述了所述垫的总底面积足够大，以便当所述船装货并举起时，所述垫对海底施加小于7psi的压力。Moise进一步描述了使用两个后螺旋桨和方向舵推进所述船。

发明内容

一种船优选地具有能够储存、运输、和安装一个至十个风力涡轮机。这样的船可以包括船体，所述船体具有船体边缘，其中所述船体边缘具有船头、中心部分、艉肋板、延伸艉肋板、在所述船头与所述中心部分之间的船头倾斜部分、和在所述艉肋板与所述中心部分之间的艉肋板倾斜部分，所述艉肋板沿垂直轴比所述船头更宽，且所述船头和所述艉肋板的深度是所述中心部分的深度的至少一半。所述船可以进一步包括可移动地连接到所述船体的至少两个后自升桩腿和至少一个前自升桩腿，以及动力顶托机构，所述动力顶托机构连接到所述自升桩腿中的每个，用于相对于举起位置与降低位置之间的船体举起并降低每个自升桩腿。所述船还可以包括至少两个后全向推力器，所述至少两个后全向推力器固定至所述艉肋板的下侧面；和至少一个前全向推力器，所述至少一个前全向推力器固定在所述艉肋板的下侧面。所述船可选地包括起重机支座，所述起重机支座具有至少两个垂直构件，每个垂直构件具有第一端和第二端，所述第一垂直构件的第一端固定至第一轨道，所述第二垂直构件的第一端固定至第二轨道，所述第一轨道和第二轨道固定在所述船的甲板，所述第一垂直构件的第二端固定至平台的第一侧面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平台的第二侧面；和柱，所述柱具有近端和远端，所述近端固定至所述平台，且所述起重机可旋转地固定在所述柱的所述远端，所述平台具有设置在所述甲板上至少约2米的下侧面，所述起重机支座设备沿所述轨道可移动。所述船还可以包括至少四个，优选地至少六个，风力涡轮机柱基座；和至少两个风力涡轮机叶片支架，所述至少两个风力涡轮机叶片支架单独地固定至所述运输船的侧面。

一种通过运输船运输风力涡轮机的方法可以包括：分别将至少一个风力涡轮机柱紧固到风力涡轮机基座，并将至少一个风力涡轮机机舱紧固到所述运输船的甲板。所述方法可以进一步包括将至少一个风力涡轮机叶片紧固到至少两个风力涡轮机叶片支架，其中每个风力涡轮机叶片支架单独地安装到所述船的侧面。优选地，在四个与六个之间的风力涡轮机可以在单次航行中运输。

另一种离岸安装风力涡轮机的方法可以包括：使用设置在所述船上的起重机从固定至船的甲板的风力涡轮机基座提起风力涡轮机柱，其中所述起重机包括起重机支座和柱，所述起重机支座具有至少两个垂直构件，每个垂直构件具有第一端和第二端，所述第一垂直构件的第一端固定至第一轨道，所述第二垂直构件的第一端固定至第二轨道，所述第一轨道和第二轨道固定至所述船的甲板，所述第一垂直构件的第二端固定至平台的第一侧面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平台的第二侧面；所述柱具有近端和远端，所述近端固定至所述平台，所述起重机可旋转地固定至所述柱的远端，所述平台具有设置在所述甲板上至少约2米的下侧面，所述起重机支座设备沿所述轨道可移动。所述起重机可以用于将所述风力涡轮机柱紧固到离岸风力涡轮机底座。所述起重机可以用于从所述船的甲板提起机舱且将所述机舱紧固到所述风力涡轮机柱。所述起重机可以用于从所述船提起至少一个叶片且将所述至少一个叶片紧固到所述风力涡轮机机舱。

虽然将结合优选的说明性的实施例描述了本发明，但是可以理解的是，不是旨在将本发明限制到这些实施例。相反，旨在包括所有的可包括在本发明的精神和范围内的替换、修改、和等同物，本发明的范围由所附权利要求限定。

附图说明

为了进一步理解本发明的本质和目的，应该与附图结合参考以下详细公开，其中类似的部件以类似的参考数字给出。所述附图不一定是按比例绘制的，并且为了清楚和简明，本发明的某些特征以夸大的比例或者以有点示意的形式示出，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的示例性的升降支撑船的局部切除的侧视图，所述升降支撑船具有设置在起重机支座上的起重机、三个推力器、和存放的和分段的风力涡轮机；

图1A是可选的升降支撑船的局部切除的侧视图；

图2是所述示例性的升降支撑船的局部切除的俯视图，其中显示了所述三个推力器的位置；

图3是根据本发明的一个实施例的、具有设置在所述起重机支座上的起重机的示例性升降支撑船的俯视图，其中示出了所述轨道，所述起重机支座沿所述轨道移动，并且显示了存放的和分段的风力涡轮机；

图4是本发明的、设置在所述起重机支座上的所述起重机的主视图；

图5是连接所述起重机支座与所述轨道的T型连接件的主视图；以及

图6是所述起重机支座的俯视图。

具体实施方式

在一个实施例中，术语“水平轴”或“水平的”是指沿着船的长度从所述船的艉肋板到所述船的船头的方向。

在一个实施例中，术语“垂直轴”或“垂直的”是指沿着船的宽度从所述船的左舷到所述船的右舷的方向。

在一个实施例中，术语“深度轴”、“深度”、或“深的”是指沿着船的深度从所述船的底部到所述船的顶部的方向。

在一个实施例中，术语“静止水位线”是指没有风或其他干扰物的水平面，所述其他干扰物人为影响水平面，例如另一艘船的航迹。

在一个实施例中，术语“空气间隙”是指从船的船体的最低部分到所述静止水位线的距离。

在一个实施例中，术语“自推进的”或“自推进船”是指不需要任何其他船例如拖船的协助就能够在开放水域航行的船。

在一个实施例中，术语“保持在位”或术语“将船保持在位”是指在漂浮过程中所述船能够停留在它的位置的3米半径内。

在一个实施例中，术语“升降支撑船”被定义为具有至少船体和甲板、至少三个能够通过所述船体和所述甲板的延伸自升桩腿、以及至少三个全向推力器的任何船，其中所述船是自推进的。

在一个实施例中，术语“空船(light ship)”是指所述船的包括它的固定部件的重量，所述固定部件例如起重机、引擎、和永久地固定至所述船的类似设备。

在一个实施例中，术语“满载排水量(full displacement)”是指空船重量加可变载荷和消费品的重量，所述消费品例如燃料、水、甲板货、全体职员和类似的物体。

在一个实施例中，在讨论距离、长度、或厚度的量度时，是指平均距离、长度、或厚度，除非另外指出或除非将被本领域的普通技术人员以其他方式理解。例如，在讨论部分的厚度时，是指横过所述部分的平均厚度。

在一个实施例中，这里公开的所有量度都是在标准压力和温度在地球上的海平面上进行的，除非另外指出。

图1说明了升降支撑船100的一个实施例。图1的升降支撑船100具有船体103、甲板106、起重机支座109、起重机112、三个推力器124、127、和130、三个自升桩腿133、136、和139、三个桩腿箱134、137、和140、六个风力涡轮机柱205、十八个风力涡轮机叶片215、三个风力涡轮机叶片支架220、以及六个风力涡轮机柱基座225；然而，由于升降支撑船100的位置，仅仅示出了两个推力器124和130、两个自升桩腿133和139、两个桩腿箱134和140、三个风力涡轮机柱205、以及三个风力涡轮机叶片215。为了清楚地理解，图1也说明了以上定义的方向，其中H代表所述水平轴，V代表所述垂直轴，以及D代表所述深度轴。图2是升降支撑船100的俯视图，并且说明了三个推力器124、127、和130以及三个自升桩腿133、136、和139的位置。

船的船体和尺寸

升降支撑船100的船体103可看作细分为六部分：艉肋板部分142、倾斜艉肋板部分145、中心部分147、倾斜船头部分150、船头部分153、和延长的艉肋板部分230。在一个实施例中，艉肋板部分142和延长的艉肋板部分230可看作单独的部分。

优选地，艉肋板部分142的下侧面中的至少一部分是平坦的。同样，优选地，船头部分153的下侧面中的至少一部分是平坦的。以这种方式，推力器124、127、和130可以分别安装到艉肋板部分142和船头部分153的平坦的下侧面。艉肋板部分142和船头部分153具有比中心部分147相对较小的深度。在升降支撑船100的一个实施例中，艉肋板部分142和船头部分153的深度是中心部分147的深度的至少一半。中心部分147可以具有一致的曲率或者大体是平坦的。优选地，中心部分147具有额外的坡度(未示出)以容纳桩腿箱134、137、和140。

倾斜艉肋板部分145和倾斜船头部分150具有足够的沿所述深度轴和所述水平轴的长度和角度，以便必要时可以安装推力器124、127、和130。优选地，倾斜艉肋板部分145和倾斜船头部分150相对于所述船体的底部的角度足以使水有效地流过所述推力器。在一个实施例中，倾斜艉肋板部分145和倾斜船头部分150相对于所述船体的底部的角度会根据所述推力器的需要而变化。例如，倾斜艉肋板部分145和倾斜船头部分150相对于所述船体的底部的角度优选地在约15度和约30度之间、可选地在约17度和约25度之间、可选地在约18度和约22度之间、以及可选地为约20度。

参考图1A，且在可选实施例中，倾斜艉肋板部分145和倾斜船头部分150包括一系列渐变的坡度。在一个优选实施例中，倾斜艉肋板部分145和倾斜船头部分150各包括α坡度、β坡度、和γ坡度。所述α坡度优选具有这样的角度以使足够的水流进推力器124、127、(未示出)和130。所述α坡度将具有大体取决于推力器124、127、(未示出)和130的尺寸以及所述船体的长度的角度。在一个实施例中，所述α坡度在约15度和约25度之间，优选地为约20度。所述β坡度优选具有小于所述α坡度的角度。以这种方式，所述β坡度用作所述α坡度与所述γ坡度之间的过渡坡度，并且减小所述船体上的应力。在一个实施例中，所述β坡度在约10度和约15度之间，并且优选地为约13度。所述γ坡度优选具有小于所述β坡度的角度。以这种方式，所述γ坡度用作所述β坡度与所述中心部分147之间的过渡坡度，并且降低对所述船体的压力。在一个实施例中，所述γ坡度在约5度和约10度之间，并且优选地为约6度或约7度。

继续参考图1A，船体103的所有的边和/或角都是径向的、或圆形的。不希望受理论的约束，一般认为具有径向边的船体减小阻力且是更水力的。

升降支撑船100的船体103优选由355MPa钢制成。在一个实施例中，升降支撑船100的船体103的深度从升降支撑船100的最低点直到甲板106为从约5米到约15米，并且优选地为约7.5米。在满载排水量时，所述空气间隙优选地为约11米，可选地为约12.5米，可选地为约13.5米，并且可选地为约15.5米。

在一个实施例中，在空船时升降支撑船100重约6,800公吨。在本实施例中，所述升降支撑船对海底施加最小约345千帕每桩腿的压力。在空船时升降支撑船100的重量可以从约4,500公吨变化到约11,000公吨。可选地，在满载排水量时升降支撑船100的重量可以从约6,800公吨变化到约15,500公吨，并且优选地从约9,000公吨变化到约13,500公吨。

自升桩腿

三个自升桩腿(jack-up leg)133、136、和139可以具有格子、桁架、或管状结构。优选地，自升桩腿133、136、和139可以经受大于约5米的波浪，可选地大于约10米的波浪，并且更优选地大于约15米的波浪。自升桩腿133、136、和139可以经受大于约50节的风，优选地大于约75节的风，并且最优选地大于约100节的风。自升桩腿133、136、和139可以经受约13.5秒的波浪周期。自升桩腿133、136、和139的尺寸可以根据许多因素而变化，包括将服务的平台或钻井的位置。在一个实施例中，自升桩腿133、136、和139具有至少100米、可选地约127米的总桩腿长度，约2.8米的安全区，7.5米的桩腿塔，和约3米到约8.3米的估计的海底渗透。本实施例可以产生从约60米到约90米的工作水深，并且可选地从约60米到约75米的工作水深。

全向推力器

参考图1、图1A、和图2，两个全向推力器124和127安装到艉肋板部分142的底面且沿着所述水平轴在两个后自升桩腿133和136之后。两个后全向推力器124和127可以沿着艉肋板部分142的垂直轴安装在避免拖曳后自升桩腿133和136产生的湍流的位置，并且为升降支撑船100提供最大的机动性。为了增大机动性，优选的是，两个后全向推力器124和127尽可能远地沿着所述垂直轴放置，然而，在一个实施例中，两个后全向推力器124和127可以沿着所述艉肋板的垂直轴放置在两个后自升桩腿133和136之间。也优选的是，两个后全向推力器124和127安装在这样的位置，以便两个后全向推力器124和127的至少一部分在升降支撑船100的船体103下延伸。以这种方式，通过推力器124和127的水流有较大的可能性是层流的而不是湍流。

继续参考图1、图1A、和图2，前全向推力器130优选安装到船头部分150的底面。优选地，前全向推力器130沿着所述水平轴安装在前自升桩腿139前面。以这种方式，前全向推力器130避免由前自升桩腿139产生的湍流。然而，在一个可选实施例中，前全向推力器130可以沿着所述水平轴安装在前自升桩腿139之后。前全向推力器130优选地安装在为升降支撑船100提供最大的机动性的位置。在一个实施例中，前全向推力器130安装在沿着所述垂直轴沿着船头部分153的中心的位置，且沿着所述水平轴朝向升降支撑船100的最前面部分。前全向推力器130也优选地安装在这样的位置，以便前全向推力器130的至少一部分延伸超出升降支撑船100的船体103。以这种方式，通过前全向推力器130的水流有较大的可能性是层流的而不是湍流的。

在一个可选实施例中(未示出)，有两个前全向推力器。相对于图2所示的结构，升降支撑船100的船头沿着所述垂直轴是加宽的，以便所述两个前全向推力器可以沿着所述垂直轴平行地安装。所述船头也是加宽的，以便所述两个前全向推力器中的每个可以沿着所述垂直轴安装到升降支撑船100的船头，这样它们的排水跨坐前自升桩腿139。所述两个前全向推力器优选沿着所述水平轴安装到升降支撑船100的船头在一个大体最前面的位置。

全向推力器124、127、和130可以是任何可商购的全向推力器，其可以固定至升降支撑船100并且提供足够的马力和机动性，以便升降支撑船100是自推进的。优选地，全向推力器124、127、和130能够产生在500千瓦与4,000千瓦之间的力，可选地约2,500千瓦的力。例如，所述推力器可以是从位于芬兰的劳马的Steerporp Ltd.购买的具有导管螺旋桨的SP 35全向推力器。升降支撑船100的最大速度可以是从约5节到约10节，或者大于约7节。

起重机支座和起重机

图3、4、和8说明了设置在升降支撑船100的甲板106上的起重机支座109、起重机112、和轨道156。起重机支座109必须具有支撑起重机112的尺寸和强度。起重机支座109是桌式结构，所述桌式结构具有至少两个起重机支座桩腿159、优选四个起重机支座桩腿159、和起重机支座平台162。起重机支座桩腿159一端连接到起重机支座平台162。优选地，起重机支座桩腿159焊接到起重机支座平台162。在另一端，起重机支座桩腿159连接到轨道156，可选地起重机支座桩腿159连接到起重机桩腿靴168。以下更详细地讨论起重机支座桩腿159、起重机桩腿靴168、与轨道156之间的连接。起重机支座桩腿159具有这样的长度，以便起重机支座平台162的下侧面位于从甲板106起至少约2米，例如约3米。可选地，起重机支座桩腿159具有这样的长度，以便起重机支座平台162的下侧面位于从甲板106起至少约6米。在又另一个实施例中，起重机支座桩腿159具有这样的长度，以便起重机支座平台162的下侧面位于从甲板106起至少约9米。

起重机支座桩腿159可以是三角形的，所述桩腿的顶端比所述桩腿的底端更厚。起重机支座桩腿159可以由双梁钢制成，可选地可以使用I形钢梁。起重机支座平台162可以大体是矩形的或正方形的，并且优选地是设计为重量轻却坚固的支撑梁的格子。

起重机支座柱165一端连接到起重机支座平台162。优选地，起重机支座柱165焊接到起重机支座平台162的中心内。以这种方式，起重机112的重量横过起重机支座结构109尽可能均匀地分布。起重机112可旋转地固定到起重机支座柱165的另一端。可旋转地固定是指起重机112与起重机支座柱165之间的连接允许起重机112绕着起重机支座柱165的半径从第一位置旋转到第二位置。

起重机支座109、和它的部件可以重从约150公吨到约300公吨，并且更优选地约170公吨。起重机支座109、和它的部件优选地由钢制成，并且更优选地由355MPa中等强度钢制成。

起重机112的尺寸一般可以变化，并且优选地具有20米280公吨的容量。可选地，所述起重机具有至少20米50公吨的容量，可选地具有20米至少100公吨的容量，可选地具有20米至少200公吨的容量，可选地具有20米至少300公吨的容量，可选地具有20米至少350公吨的容量，并且可选地具有20米至少500公吨的容量。适当的起重机112是PC250HD起重机，所述PC 250HD起重机可从位于澳大利亚的Australia Favelle Favco Cranes Pty.Ltd.商购。

起重机支座轨道

轨道156的长度可以改变，但是优选地沿着所述水平轴从所述艉肋板的后部延伸到大体在后自升桩腿124和127之后的位置。在一个实施例中，所述轨道沿着所述水平轴从所述艉肋板的后部延伸到约20米、可选地约15米、可选地约10米的长度。轨道156沿着所述垂直轴以这样的距离彼此分开：起重机支座平台162可以足够大以在负载下均匀且安全地分布起重机112的重量。另外，轨道156沿着所述垂直轴以这样的距离彼此分开，以便有空间以在起重机支座平台162之下以及轨道156之间储存多种装置和物品。轨道156可以沿着所述垂直轴相隔约10米，可选地相隔约15米，可选地相隔约20米，可选地相隔约25米。轨道156必须坚固，以支撑起重机支座109、起重机112、和负载的重量。因此，轨道156优选地通过所述艉肋板的整个深度延伸且与升降支撑船100成一体。不希望受理论的约束，申请人认为轨道156吸收少量动力力矩或力直至不吸收动力力矩或力。而是，起重机支座桩腿159与轨道156之间的连接允许力沿着简单静止的方向分布。

参考图5描述轨道156与起重机支座桩腿159之间的连接。与起重机支座桩腿159可以紧固到起重机桩腿靴168。轨道156可以是大体T形的，其中所述T的杆通过甲板106的艉肋板142延伸。T形轨道156的顶部与起重机桩腿靴168相通，起重机桩腿靴168是凹形的，所述凹形设计成围绕T形轨道156的顶部配合。在T形轨道156的顶部与起重机桩腿靴168之间必须有足够的空间，以便起重机支座109可以沿着所述轨道滑动。在一个优选实施例中，在T形轨道156的顶部与起重机桩腿靴168之间有约3毫米的间隙。轨道156的T形部分的宽度可以在约30厘米与约60厘米之间，并且优选地为约40厘米。轨道156可以延伸甲板106的整个长度到延长的艉肋板230上，或者轨道156可以延伸更短的甲板106长度，停止在延长的艉肋板230之前。

在一个实施例中，轨道156可以在一端，可选地在任一端，包括止块157。止块157防止起重机桩腿靴168从轨道156滑出。止块157的宽度优选地为轨道156的宽度的从约两倍到三倍，并且在一个实施例中为约1米。优选地，止块157的长度为从约40厘米到约80厘米，并且优选地约60厘米。止块157可以延伸从甲板106到轨道156的T形部分的顶部的深度，可选地止块157可以在甲板106下面延伸，或者比从甲板106到轨道156的T形部分的顶部的深度更浅。止块157可以具有凸起158，凸起158沿着所述深度轴延伸约8厘米至约20厘米，优选地约10厘米。凸起158优选沿着所述深度轴笔直地向上延伸，可以相互远离地倾斜，或者向上延伸一定距离然后相互远离地倾斜。

以这种方式，可以多种方式使用起重机112。可以通过使起重机支座109横过轨道159滑动而移动起重机112。起重机112可以拾起来自沿着轨道159的任一点的负载。因此，起重机112可以拾起升降支撑船100的甲板106的负载，或者来自升降支撑船100的外面的位置的负载。在满载时起重机112也可以绕着起重机支座柱165旋转360°。在负载下起重机112也可以沿着轨道159滑动。因此，起重机112可以独立的方式运输负载或安装负载，而不需要任何另外的支撑船。起重机112具有允许在起重机支座109之下储存装置和物品的额外的优点。由于起重机支座平台162的高间隙，装置和物品的储存不会妨碍起重机112的运动。以下讨论起重机112的另外用途。

风力涡轮机及其方法

风力涡轮机(未示出装配的)可以由升降支撑船100分段、拖曳、并运输。优选地，升降支撑船100也能够离岸安装风力涡轮机。在一个实施例中，升降支撑船100也能够在没有其他船或装置的协助的情况下离岸安装风力涡轮机，所述其他船或装置位于不包含在升降支撑船100内。

适当的离岸风力涡轮机可以包括可从位于丹麦的布兰德的西门子风力发电A/S(SiemensWind PowerA/S)购买的2.3兆瓦的风力涡轮机发电机SWT-2.3-107。其他适当的风力涡轮机包括能够安装在直到约40米的水中的3.6兆瓦的风力涡轮机发电机SWT-3.6-107。为了本公开的目的，并且举例来说，升降支撑船100应该被认为存放、运输、并安装3.6兆瓦的风力涡轮机发电机，除非另外说明。在运输之前这样的风力涡轮机可以被分成至少三部分：风力涡轮机柱(205图1)；风力涡轮机机舱(210图3)，其包括用于驱动所述涡轮机叶片的发电机组件和用于安装所述涡轮机叶片的轮毂；和至少三个风力涡轮机叶片(215图1和3)。

图1、1A、和3说明了存放在升降支撑船100上的分段的风力涡轮机。在一个实施例中，在单次航行中升降支撑船100可以存放并运输一个、两个、三个、四个、五个、或六个分段的风力涡轮机。在可选实施例中，在单次航行中升降支撑船100可以存放并运输七个或多个分段的风力涡轮机。

风力涡轮机柱205可以作为整体朝向升降支撑船100的艉肋板并在任一后自升桩腿133和136之后存放。优选地，风力涡轮机柱205存放在轨道156外面，以便不妨碍起重机支座109沿着轨道156的运动。在一个实施例中，风力涡轮机柱205安装并紧固在各自的风力涡轮机基座225(在图3中示出，没有风力涡轮机柱205)内。风力涡轮机基座225可以是矩形的I形梁的格栅、围绕圆形外壳的矩形的I形梁、或圆形外壳，风力涡轮机柱205通过尼龙绳、钢缆、和/或螺栓紧固到风力涡轮机基座225。风力涡轮机基座225可以通过焊接或任何其他适当的方式固定到升降支撑船100的甲板106。

风力涡轮机机舱210可以存放在升降支撑船100的甲板106上。在一个实施例中，至少一个、两个、或三个风力涡轮机机舱210朝向升降支撑船100的艉肋板的后部并在任一后自升桩腿133和136之后存放。在一个实施例中，如果风力涡轮机柱205存放在后自升桩腿133之后，那么风力涡轮机机舱210存放在另一个后自升桩腿136之后，反之亦然。在一个实施例中，至少一个、两个、三个或四个风力涡轮机机舱210存放在轨道156之间并在抬起的起重机支座109的路径下方。风力涡轮机机舱210、和任何支撑包装可以具有这样的尺寸，以便它的高度不妨碍抬起的起重机支座109沿着轨道156的运动。在一个实施例中，风力涡轮机机舱210可以直接放置在升降支撑船100的甲板106上。可选地，风力涡轮机机舱210可以放置在包装内，所述包装可以直接放置在升降支撑船100的甲板106上。无论如何，优选的是风力涡轮机机舱210或任何支撑包装通过适当的工具包括尼龙绳或钢缆紧固到升降支撑船100的甲板106。

风力涡轮机叶片215优选地存放歇置在运输架(未示出)上。这些运输架优选地各包含堆叠在单个垂直柱内的三个风力涡轮机叶片215。所述运输架可以通过尼龙绳或钢缆沿着如图1所示的水平H轴紧固成至少两个、优选地三个风力涡轮机支架220的一排，并沿着如图1所示的垂直V轴紧固成从一个到优选地三个风力涡轮机支架220的一列。在一个实施例中，在升降支撑船100的每侧有三排和三列的三风力涡轮机支架220。在本实施例中，升降支撑船100在它的每侧在3×3矩阵的风力涡轮机支架220内携带多达九个风力涡轮机叶片215，以便所述升降支撑船可以存放并运输多达十八个风力涡轮机叶片215。最低的一排风力涡轮机支架220可以焊接、销连接、或以其他方式固定到升降支撑船100的甲板106。最低的一排风力涡轮机支架220中的第一个支架可以在与延长的艉肋板部分230对齐的水平位置紧固到升降支撑船100的甲板106；最低的一排风力涡轮机支架220中的第二个支架可以在与倾斜艉肋板部分145对齐的水平位置紧固到升降支撑船100的甲板106；以及最低的一排风力涡轮机支架220中的第三个支架可以在与中心部分147对齐的水平位置紧固到升降支撑船100的甲板106。中间的一排风力涡轮机支架220优选焊接、或销连接到最低的一排风力涡轮机支架220。上部的一排风力涡轮机支架220优选焊接、或销连接到中间的一排风力涡轮机支架220。优选地，三排风力涡轮机支架220以三个垂直柱对齐。

在位置附近，升降支撑船100可以保持在位，停泊，和/或通过以下描述的方法中的任一种选择自升位置。紧固到位置，升降支撑船100的起重机112可以用于协助安装风力涡轮机。在一个实施例中，起重机112用于提起风力涡轮机柱205，且将风力涡轮机柱205紧固到离岸风力涡轮机底座(未示出)。然后，起重机112可以用于提起风力涡轮机机舱210，且将风力涡轮机机舱210紧固到已安装的风力涡轮机柱205。然后，起重机112用于提起风力涡轮机叶片215，且将风力涡轮机叶片215紧固到已安装的风力涡轮机机舱210的轮毂。起重机112可以用于通过相反的过程拆卸所述已安装的风力涡轮机。

保持静止的方法

升降支撑船100优选地具有保持静止或者保持在位(hold station)的能力。在一个实施例中，升降支撑船100使用所述全向推力器保持在位。在本实施例中，确定设定点。GPS装置，优选与回转仪和其他姿态测量装置结合，为计算机提供数字信号，所述数字信号通知所述计算机升降支撑船100从所述设定点已经航行了多远。所述计算机发送信号给所述全向推力器，所述信号使所述全向推力器纠正错误。因此，在一个实施例中，升降支撑船100的全向推力器与计算机信号通信。在一个可选实施例中，任何数目的全向推力器可以与计算机信号通信，并且任何数目的全向推力器可以与彼此和/或所述计算机信号通信。在这些实施例中，升降支撑船100可以保持在所述设定点的三米半径内。当所述桩腿正被降低到海/洋底直到升降支撑船100由它的自升桩腿支撑时，保持在位的能力尤其重要。优选地，升降支撑船100可以仅仅使用全向推力器在0至约3节之间的涌流下保持在位。在配置自升桩腿的过程中升降支撑船100保持在位的实施例中，可能有施加在所述自升桩腿上的力，例如潜流。在这样的情况下，施加在升降支撑船100上的静力被称为有效涌流，并且升降支撑船100可以优选地在0至约3节的涌流下保持在位。在这些实施例中，表面涌流可以大于或者可以不大于约3节。

在另一个实施例中，升降支撑船100可以使用与停泊系统结合的全向推力器而保持在位。如果所述涌流、或有效涌流大于约3节，本实施例是尤其优选的。所述停泊系统优选是两点或四点停泊系统，并且在大于约3节的有效涌流中四点停泊系统是优选的。

在两点停泊系统中，第一锚连接到升降支撑船100的艉肋板的一端，并且第二锚连接到升降支撑船100的艉肋板的相对端。在可选两点停泊系统中，第一锚连接到升降支撑船100的船头的一端，并且第二锚连接到升降支撑船100的船头的相对端。在四点停泊系统中，第一锚连接到升降支撑船100的船头的一端，第二锚连接到升降支撑船100的船头的相对端，第三锚连接到升降支撑船100的艉肋板的一端，并且第四锚连接到升降支撑船100的艉肋板的相对端。优选地，如果升降支撑船100偏离它的设定点，所述全向推力器用于校正任何偏差。所述全向推力器在两点停泊系统中比在四点停泊系统中有更多的用途。也可以想到使用一个、三个、和大于四个锚。

在一个实施例中，所述锚重约4.5兆克至约9兆克，并且优选地约6.8兆克。所述锚优选通过约3.8厘米厚的钢缆连接到升降支撑船100，所述钢缆的长度为约760米至约915米。可选地，所述锚优选通过链条、或钢缆和链条的组合连接到升降支撑船100，所述链条、或钢缆和链条的组合的长度为约760米至约915米。

在一个实施例中，起重机112用于收回所述锚。在本实施例中，一旦第一锚从海/洋底释放，所述全向推力器就会用于校正升降支撑船100与所述固定点的偏差。当收回另外的锚时，所述全向推力器继续校正与所述固定点的偏差。可选地，在第一锚从海/洋底释放之后，所述全向推力器用于对其他锚保持张力，以便所述船保持在位。

选择自升位置的方法

现在描述一种选择一个位置以自升升降支撑船100的方法。在所述方法的一个实施例中，升降支撑船100在离岸结构优选地石油和天然气设备的附近内移动。所述升降支撑船优选地在所述平台的边缘的约30米内，可选地约20米内，可选地约10米内移动。升降支撑船100在所述平台附近移动以获得所述海底的地图。可选地，或者除由升降支撑船100获得的地图之外，遥控潜水器(“ROV”)(未示出)从升降支撑船100配置，并作所述海底的图像。然后，所述海底的地图用于确定降低所述自升桩腿的适当的位置。优选地，选择的位置不包括由前面的自升船造成的凹坑，一般被称为“容器孔(can holes)”，碎片，管结，或其他障碍物。一旦在位，就自升升降支撑船100的桩腿，并将升降支撑船100从水中升起。

所述ROV可以是无人潜水器。优选地，所述ROV可以潜在水面下并使用侧面声学扫描器和/或底部轮廓声纳、和类似的装置而获得所述海底的详细图像。所述ROV的范围可以为约30米至约300米、或更多，这可以允许升降支撑船100停留在远离所述平台的距离，例如至少约30米，可选地至少约50米，可选地至少约100米。在一个实施例中，所述ROV具有控制电缆，所述控制电缆将能量输送到所述ROV，以及将电信号和数据发送到升降支撑船100并从升降支撑船100发送电信号和数据。可选地，可以遥控所述ROV。

可以使用任何测深装置和方法绘制所述海底，并优选地使用侧面声学扫描和/或多波束回声扫描绘制所述海底。侧面声学扫描与声纳的类似之处在于将声波传输到目标区，即，海底。声波传播到所述目标区到回到所述侧面声学扫描装置的接收器的时间用于到所述目标的距离。当绘制所述海底时，升降支撑船100与所述平台的距离将取决于所述绘制装置(即侧面声学扫描器)的最佳幅度。升降支撑船100优选地离所述平台的边缘足够远以保证安全运动，还离离所述平台的边缘足够近以获得所述海底的地图。优选的测深装置和方法是使用与HYPACK^TM软件结合的SeaBeam 1185。这样的系统可从位于纽约州的纽约市的L-3Communications Corporation获得。HYPACK^TM是位于康涅狄格州的米德尔菲尔德(Middlefield)的Coastal Oceanographics，Inc.的注册商标。

升降支撑船100的在船上可滑动的起重机的到达范围允许升降支撑船100选择比前面可能的、离所述平台更远的位置。在一个实施例中，升降支撑船100位于并自升从所述平台的边缘起在约7米与约14米之间，可选地从约15米到约20米，并且可选地从所述平台的边缘起至多约23米。

虽然这里已经描述了本发明的步骤的具体替换，但是没有具体公开但是本领域已知的另外的替换也意于落入本发明的保护范围之中。因此，可以理解的是本领域的普通技术人员在阅读描述的实施例时以及在考虑所附权利要求和附图之后将明白本发明的其他应用。

Claims (12)

1.一种船，包括：

船体，所述船体具有船体边缘，其中所述船体边缘具有船头、中心部分、艉肋板、延伸艉肋板、在所述船头与所述中心部分之间的船头倾斜部分、和在所述艉肋板与所述中心部分之间的艉肋板倾斜部分，所述艉肋板沿垂直轴比所述船头更宽，且所述船头和所述艉肋板的深度是所述中心部分的深度的至少一半；

至少两个后自升桩腿，所述至少两个后自升桩腿可移动地连接到所述船体；

至少一个前自升桩腿，所述至少一个前自升桩腿可移动地连接到所述船体；

动力顶托机构，所述动力顶托机构连接到所述自升桩腿中的每个，用于相对于举起位置与降低位置之间的船体举起并降低每个自升桩腿；

至少两个后全向推力器，所述至少两个后全向推力器固定至所述艉肋板的下侧面；

至少一个前全向推力器，所述至少一个前全向推力器固定在所述艉肋板的下侧面；

至少四个风力涡轮机柱基座；和

至少两个风力涡轮机叶片支架，所述至少两个风力涡轮机叶片支架单独地固定至所述运输船的侧面。

2.根据权利要求1所述的船，进一步包括：

起重机支座，所述起重机支座具有至少两个垂直构件，每个垂直构件具有第一端和第二端，所述第一垂直构件的第一端固定至第一轨道，所述第二垂直构件的第一端固定至第二轨道，所述第一轨道和第二轨道固定在所述船的甲板，所述第一垂直构件的第二端固定至平台的第一侧面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平台的第二侧面；和

柱，所述柱具有近端和远端，所述近端固定至所述平台，且所述起重机可旋转地固定在所述柱的所述远端，所述平台具有设置在所述甲板上至少约2米的下侧面，所述起重机支座设备沿所述轨道可移动。

3.根据权利要求1所述的船，具有至少六个风力涡轮机柱基座。

4.根据权利要求3所述的船，具有至少三个风力涡轮机叶片支架，所述风力涡轮机叶片支架单独地固定至所述运输船的侧面。

5.根据权利要求4所述的船，具有十八个风力涡轮机叶片、六个风力涡轮机机舱、和六个风力涡轮机柱。

6.根据权利要求2所述的船，具有十八个风力涡轮机叶片、六个风力涡轮机机舱、六个风力涡轮机柱、和六个风力涡轮机柱基座，其中所述六个风力涡轮机机舱中的头三个存放在第一后自升桩腿之后，所述六个风力涡轮机机舱中的次三个存放在所述第一轨道与所述第二轨道之间，且所述六个风力涡轮机柱基座存放在第二后自升桩腿之后。

7.一种通过船运输风力涡轮机的方法，包括：

将至少一个风力涡轮机柱紧固到风力涡轮机基座，所述风力涡轮机基座固定在所述船的甲板上；

将至少一个风力涡轮机机舱紧固到所述船的甲板；以及

将至少一个风力涡轮机叶片紧固到至少两个风力涡轮机叶片支架，其中每个风力涡轮机叶片支架单独地安装到所述船的侧面。

8.根据权利要求7所述的方法，其中至少四个风力涡轮机柱单独地紧固到至少四个风力涡轮机基座。

9.根据权利要求7所述的方法，其中至少六个风力涡轮机柱单独地紧固到至少六个风力涡轮机基座。

10.一种离岸安装风力涡轮机的方法，包括：

使用起重机以从固定至船的甲板的风力涡轮机基座提起风力涡轮机柱且将所述风力涡轮机柱紧固到离岸风力涡轮机底座，其中所述起重机包括起重机支座和柱，所述起重机支座具有至少两个垂直构件，每个垂直构件具有第一端和第二端，所述第一垂直构件的第一端固定至第一轨道，所述第二垂直构件的第一端固定至第二轨道，所述第一轨道和第二轨道固定至所述船的甲板，所述第一垂直构件的第二端固定至平台的第一侧面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平台的第二侧面；所述柱具有近端和远端，所述近端固定至所述平台，所述起重机可旋转地固定至所述柱的远端，所述平台具有设置在所述甲板上至少约2米的下侧面，所述起重机支座设备沿所述轨道可移动；

使用所述起重机以从所述船的甲板提起机舱且将所述机舱紧固到所述风力涡轮机柱；以及

使用所述起重机以从所述船提起至少一个叶片且将所述至少一个叶片紧固到所述风力涡轮机机舱。

11.根据权利要求10所述的方法，其中使所述船保持在离岸风力涡轮机底座的十米内的位置，使船保持在所述位置的方法包括，其中所述船具有至少三个全向推力器：

使用至少一个姿态测量装置以确定所述船的初始位置，其中所述至少一个姿态测量装置与计算机通信；

使用至少一个姿态测量装置以确定所述船的随后位置；

使用所述计算机以测量所述船相对于所述初始位置的随后位置；

使用所述计算机以确定将所述船移回所述初始位置必须施加到所述船的力的量和矢量方向；以及

将电信号传递到所述至少三个全向推力器，以便以确定的力和矢量方向移动所述船，其中所述船保持在所述初始位置的至少五米半径内。

12.根据权利要求10所述的方法，其中在离岸安装风力涡轮机之前选择自升位置，所述选择自升位置的方法包括：

在离岸风力涡轮机底座的附近内移动所述船；

绘制在所述离岸风力涡轮机底座附近的海底的至少一部分；

使用所述海底的绘制部分以确定自升位置；

将所述船移动到所述确定的自升位置；以及

自升所述船。

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