CN106164482B - 包括浮动基座的浮动式顺风涡轮机和用于安装这样的风力涡轮机的方法 - Google Patents

包括浮动基座的浮动式顺风涡轮机和用于安装这样的风力涡轮机的方法 Download PDF

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Abstract

一种浮动式顺风涡轮机(10)，包括：浮动基座(20)；塔架(30)，其可旋转地固定在浮动基座(20)上；能量转换单元(50)，其安装在塔架(30)上，包括转子(20)且可旋转地固定地连接到塔架(30)；以及至少一个张紧元件(60)，其在逆风方向上将塔架(30)或能量转换单元(50)连接到基座(20)，基座(20)具有三个腿部(20a,20b,20c)，这三个腿部中的一个腿部(20a)长于另两个腿部(20b,20c)，所述腿部(20a,20b,20c)以Y形状互连，塔架(30)在腿部(20a,20b,20c)的连接区域(20d)中布置在基座(20)上，并且最长的腿部(20a)在逆风方向上延伸且借助于张紧元件(60)连接到塔架(30)或能量转换单元(50)。

Description

包括浮动基座的浮动式顺风涡轮机和用于安装这样的风力涡 轮机的方法
技术领域
本发明涉及浮动式风力涡轮机，其包括浮动基座、布置在浮动基座上的塔架和安装在塔架上且包括转子的能量转换单元，该风力涡轮机设计为顺风涡轮机，浮动基座被可旋转地锚固，并且塔架被可旋转地固定地连接到一方面浮动基座和另一方面能量转换单元。
背景技术
用于大水深的浮动式风力涡轮机例如从EP 2 271 547 B1已知。这样的结构特别地由设计成在俯视图中为等腰三角形形状的框架组成，在其顶点处布置有立柱，风力涡轮机的塔架架设在这些立柱之一上或由在立柱之间的支承结构居中地支撑。
然而，该设计的缺点是建造复杂且用于制造框架的人工成本高昂。已知的安装特别需要相对大的水平和竖直范围以承受在风力涡轮机的转子处产生的力，且因此建造和安装两者依赖于较大的水深。
此前由申请人提交的德国专利申请第10 2014 102 481.8号已经描述了具有开始提及的特征的浮动式风力涡轮机，该风力涡轮机具有布置在水线下方且由多个浮力体形成的基座，该基座基本上必须视为风力涡轮机的塔架的延伸。因此，特别地规定：设计为顺风涡轮机的风力涡轮机的塔架可旋转地固定地连接到一方面基座和另一方面能量转换单元，并且浮动基座被可旋转地锚固且塔架至少在截面中具有支持风向跟踪的轮廓。该系统设计为在深度>200m的深水中使用，因为为了竖直地稳定系统，需要让由基座形成的相对长的部段在水下。然而，该系统的陆上制造需要比开始提及的系统更小的空间。
EP 1 269 018 B1最终公开了一种风力涡轮机，该风力涡轮机具有作为基座的双体船式浮力体，并且特别适合在浅水中安装。该系统设计为顺风涡轮机，其中同样地由于一方面从塔架到基座且另一方面从塔架到能量转换单元的固定连接而省掉了具有偏航驱动器的偏航轴承，并且也提出：该系统借助于链条或绳索锚固到锚固点且可围绕锚固点旋转，使得该系统根据主导风向自动地对准自身。
在该风向下，塔架具有空气动力学轮廓以使下风侧最小化，并且特别地具有加劲元件，该元件从上部塔架区域逆风延伸，例如设计为连接到基座的绳索。
然而，这里的缺点是基座的双体船式设计和塔架在连接浮力体的腹板上的布置，使得出现在转子和/或能量转换单元处的载荷被以相对单侧的方式分散到基座中并且浮动式风力涡轮机往往会倾侧。
除了海上风力涡轮机自身的建造之外，其安装也意味着特别的挑战。在陆上较高程度的完工原则上是期望的，使得海上安装可以相对少的努力且在较短的时期内进行。这样，从此前提及的EP 2 271 547B1中已知的海上风力涡轮机完全是在陆上制造的，并且被拖曳到其使用地点，在那里借助于多个锚固链条锚固在海床上。
然而，该锚固的缺点是要花费较大的努力来脱开锚固海上风力涡轮机的系泊缆和到海底电缆的电连接，使得在维护或修理的情况中，如果系统要被再次拖入港口，即使假设气候条件有利，也必然需要较长的停机时间。
发明内容
因此，本发明的第一目的是就其基座而言改进最后提及的两种浮动式风力涡轮机的结构，从而形成紧凑且稳定的浮动式风力涡轮机，该风力涡轮机具有简单的结构，能以极低的人工成本制造，此外，其基本建造适合在具有较小深度和较大深度的水中进行。本发明的另一个目的是形成可快速进行以安装这样的风力涡轮机的简单的方法。
根据本发明的第一子目标由本发明的浮动式顺风涡轮机实现，另一个子目标由本发明的安装方法实现。本发明还提供了其它一些有利的设计。
本发明的基本思想是：一方面设计在系统的水平和竖直范围内的几何形状，使得在转子上和/或能量转换单元上出现的载荷被尽可能地分散到基座中，而不在塔架上出现弯矩或扭矩。通过截取作用于风力涡轮机的塔架上的张力和压缩力并且相应地使作用于塔架上的弯矩最小化，可以减小基座的水平和竖直范围，使得根据本发明设计的风力涡轮机既适合大的水深，也适合小的水深。
本发明的另一个基本思想是，将具有浮动基座的功能完整的海上风力涡轮机运输到其使用地点，在那里将其连接到锚固到海床的至少一个预安装的锚固装置，或连接到与其相连的浮力体，并且总体上通过对基座注水而将涡轮机下降至其中整个基座布置在水线以下的水平。为此，可以特别设想到的是，锚固到海床的锚固装置(例如，锚固链条或锚固绳索)由单个浮力体共同地或由在每种情况中至少一个浮力体单独地以漂浮在水面上的方式保持在位。此外，此前敷设的海底电缆同样由浮力体固定在预定的安装位置，使得风力涡轮机只能机械地连接到一个或多个浮动体或锚固装置并且电连接到海底绳索。
因此，本发明涉及一种设计为顺风涡轮机的浮动式风力涡轮机，该风力涡轮机具有：浮动基座；塔架，其可旋转地固定地布置在浮动基座上；能量转换单元，其安装在塔架上，包括转子且可旋转地固定地连接到塔架；以及至少一个张紧元件，其在逆风方向上将塔架或能量转换单元连接到基座。根据本发明，基座还具有三个腿部，其中一个腿部长于另两个腿部，各腿部以Y形状互连，塔架在腿部的连接区域中布置在基座上，并且最长的腿部在逆风方向上延伸且借助于张紧元件连接到塔架或能量转换单元。
浮动式顺风涡轮机优选地具有至少一个另外的张紧元件，其在风力涡轮机的两侧上在逆风方向上倾斜地垂直于转子轴线延伸，以承受横向力，其将塔架或能量转换单元分别连接到基座的较短腿部中的一个。
在优选的情况中，张紧元件形成假想四面体的边缘，四面体边缘由在腿部处的张紧元件的附接点和在能量转换单元处的和/或塔架的附接点形成。
此外，根据优选设计，提供了在塔架处垂直于转子轴线布置的桅顶横杆以及将能量转换单元和/或塔架和/或基座连接到桅顶横杆的拉撑元件。
已提及的张紧元件优选地设计为绳索，特别地使用钢绳索。作为备选方案，也可以使用间隔杆。
相对于基座，塔架优选地在顺风方向上倾斜多达20°，塔架特别优选地至少在截面上具有支持风力涡轮机的风向跟踪的轮廓。该轮廓也减少尾流中涡旋的形成。塔架的倾斜一方面增加了叶片到塔架的距离，另一方面也由于塔架头部重量而在制动载荷具有负推力的情况中形成反力矩。
有利的是基座的两个短腿部具有相同的长度。作为备选方案，短腿部也可设计成具有不同的长度以抵抗出现在转子处的转矩。
基座优选地由混凝土制造成中空体，并且具有在20和60cm之间的壁厚。在这种情况下，形成三个腿部或一个腿部的基座的部件具体地借助于在基座的壁中延伸的线材相对于彼此拉撑。为此，例如管道被浇注到基座的优选地20至最多60cm厚的壁中，线材随后被引导通过管道，并提供混凝土部件相对于彼此的拉撑且因此补偿混凝土的低拉伸强度。
作为备选方案，基座也可由钢制成。
由于基座设计为中空体，浮动基座可例如借助于泵接收水，并且因此基座的浸入深度可被调节。因此例如规定：基座在不载有压载水的情况下具有大约2.80m的浸入深度，而通过装载压载水对基座注水，基座可被下降至水线以下大约15m处。
基座同样也可用于使浮动式风力涡轮机平衡。出于平衡目的，浮动式风力涡轮机因此优选地具有用于接纳和排放压载水的装置。为了接纳和排放压载水，该装置在这里使用设置在基座中的中空空间，该空间也可细分成多个平衡柜。
就本发明设计的浮动式风力涡轮机而言，平衡可以特别简单的方式进行：
在没有风载荷的情况下，浮动式风力涡轮机将被尺寸设计成使得基座被水平对准。由于浮动式风力涡轮机以使得包括基座的整个系统能避开风的方式设计为顺风涡轮机，在能量转换单元处的风载荷只会导致这样的结果：连接到短腿部的顺风导向的浮力体被压入水下，而连接到长腿部的逆风导向的浮力体被提升到水面以上–因此，系统会产生顺风方向的倾侧。
为了使系统再次回到水平位置，因此仅需要通过接纳水而增加长腿部的重量，考虑到杠杆原理，重量增加可以相对较少。在必要时，(额外的)海水可被泵入布置在长腿部中的中空空间中，以便由于该长腿部的总重量的增加而实现长腿部的下降。
然而，根据本发明的特别优选的设计，浮力体分别设置在基座的腿部中的一个的自由端上，该浮力体优选地由纤维增强塑料制成。这些浮力体优选地例如借助于绳索以铰接方式分别连接到基座的腿部中的一个的自由端，并且特别优选地具有圆锥体设计，该圆锥体设计的浮力体的平台区域或顶端连接到基座的腿部中的一个的自由端。考虑到浮力体的这种递增的浮力轮廓，系统在载荷的存在下在水平方向上被更好地稳定。
除了此前提及的浮力体之外，在腿部的自由端处也可布置圆柱形的浮力体(不具有递增或递减的浮力轮廓)。这些浮力体分别被固定地或借助于联接件连接到腿部的自由端。这里，联接件可设计为具有一个自由度的简单的铰链或具有更多个自由度的联接件。
特别地，提出的是，短腿部的自由端具有能生成比连接到长腿部的自由端的浮力体更大的浮力的浮力体。
在该设计中，优选的是，除了布置在基座的腿部中的柜之外，在臂的互连区域中设有因此布置在塔架下方的平衡柜。通过调节仅在该平衡柜中的随作用于转子上的风载荷变化的水位，可以保持基座的水平对准。在正常情况下，塔架下方的平衡柜被注水至预定水位，使得基座被水平对准。如果作用于转子上的风载荷增加，并且基座开始在顺风方向上倾侧，该平衡柜可通过引入加压空气而(部分地)排空，并且因此基座的重量可在该区域中减少，使得基座和因此系统的水平对准被保持，即使风载荷较高。如果风载荷再次消失，平衡柜被再次注水至其初始水位。该过程由控制单元控制，该控制单元连接到检测基座的水平对准的倾斜测量系统，并且作用于连接到其的泵和/或压缩机和相应地设置的排空阀。
浮动式风力涡轮机最终优选地配有设计为双叶片转子的转子、特别优选地设计为超紧凑型风电机组(Super Compact Drive,SCD)的能量转换单元。
为了将本发明的浮动式风力涡轮机安装在水体中的预定地点或预定位置，在码头组装完风力涡轮机之后需要进行以下步骤：a.将海底电缆敷设到顺风涡轮机将被安装到的预定地点；b.将至少一个锚固装置锚固在该预定地点并且将锚固装置连接到浮动体，将锚固装置连接到浮动体；c.将浮动式顺风涡轮机运输到预定地点；d.将浮动体或锚固装置和海底电缆连接到浮动逆风涡轮机；以及e.通过对浮动基座注水而使连接到浮动体或锚固装置和海底电缆的顺风涡轮机下降，步骤c)、d)和e)以c-d-e、c-e-d或e-c-d的顺序进行。
优选地，为电连接到风力涡轮机做好准备的海底电缆也连接到其自身的浮动体。
简单且快速的安装方法可因此包括：首先，海底电缆被敷设并连接到浮动体，然后用于每个风力涡轮机的锚固装置被锚固在海床上，并且分别连接到其自身的浮动体(或公共的浮动体)。浮动体因此使得容易找到安装地点并允许直接在水面处接近锚固装置和海底电缆。如果风力涡轮机被拖曳到安装地点，在锚固装置和海底电缆之间的连接可因此通过简单地接近水面处而进行，并且风力涡轮机可随后通过将基座注水而投入操作状态。
作为第一备选方案，浮动式风力涡轮机也可被拖曳到安装地点，开始在那里下降，然后向上连接。作为另一备选方案，也可以将下降的浮动式风力涡轮机拖曳到安装地点并在下一步骤中直接向上连接。
如果仅单个浮动体被用于标记和装备锚固装置和海底电缆，浮动体被特别优选地设计成使得：在将风力涡轮机机械地连接到浮动体的同时，在浮动式顺风涡轮机和海底电缆之间优选地也形成电接触。
运输浮动式顺风涡轮机优选地通过借助于至少一艘船只拖曳来实现，浮动式顺风涡轮机在长腿部在前的情况下被拖曳。
然而，特别优选地，运输浮动式顺风涡轮机通过借助于两艘船只拖曳来进行，这两艘船只在浮动体在两者间的情况下行驶经过浮动体，以使浮动式顺风涡轮机靠近浮动体
附图说明
本发明利用附图中所示的特别优选地设计的示例性实施例更详细地解释。在附图中：
图1示出了从逆风方向倾斜的根据本发明的特别优选地设计的浮动式风力涡轮机的透视图；
图2示出了从顺风方向倾斜的图1的特别优选地设计的浮动式风力涡轮机的透视图；
图3示出了图1的浮动式风力涡轮机的侧视图；
图4示出了图1的浮动式风力涡轮机的侧视图，其中示出了作用在风力涡轮机上的力；
图5示出了在逆风方向上的图1的浮动式风力涡轮机的前视图；
图6示出了图1的浮动式风力涡轮机的俯视图；
图7示出了在借助于两艘拖船锚固过程期间根据本发明的风力涡轮机的透视图；
图8示出了由图7所示两艘拖船拖曳的风力涡轮机的俯视图；以及
图9示出了由图7所示两艘拖船拖曳的风力涡轮机的侧视图。
具体实施方式
图1示出了在预安装的浮动体100的地点处的特别优选地设计的从逆风方向倾斜的浮动海上风力涡轮机10的透视图，浮动体100用于将浮动式风力涡轮机10锚固在海床上；而图2示出了从顺风方向倾斜的该风力涡轮机的透视图。
浮动式风力涡轮机10具有浮动基座20，如下文将详述的，浮动基座具有三腿部设计，连接到浮动体100的腿部20a长于其它两个腿部20b、20c。在风力涡轮机10的操作期间，浮动基座20完全布置在水线W下方。腿部20a、20b、20c在其自由端处分别连接到浮力体24、26，布置在短腿部20b、20c处的浮力体24设计成使得它们具有比布置在长腿部20a处的浮力体26更大的浮力。浮力体24、26分别示出为具有递增的浮力轮廓，这防止基座下沉到水线W以下。然而，也可想象到，连接到长腿部20a的浮力体26具有递减的浮力轮廓且因此防止浮出水线。
三个腿部20a、20b、20c借助于属于基座20的另一个连接元件20d互连，该基座设计为塔架30的基部。为此，连接元件20d在其上侧上具有在顺风方向上相对于水平方向倾斜多达20°的表面，这实现了塔架30与竖直方向偏离多达20°的倾斜。
连接元件20d优选地接纳上文解释的平衡柜，该平衡柜在存在风载荷时抵抗短腿部20b、20c的浸没。
塔架30自身可旋转地、固定地连接到一方面浮动基座20和另一方面布置在塔架上的能量转换单元50，塔架30特别优选地至少在截面中具有支持风力涡轮机10的风向跟踪的轮廓。布置在塔架30上的能量转换单元50优选地作为超紧凑型风电机组提供，即，具有载荷传递外壳，该外壳形成为头部支撑的形状且优选地连接到具有两个转子叶片42的转子40。
此外，能量转换单元50优选地借助于在顺风方向上延伸的两个张紧元件60连接到基座20的长腿部20a。此外，能量转换单元50分别借助于两个另外的张紧元件70连接到基座20的短腿部20b、20c。为了可以实现浮动系统的最大可能的稳定性，张紧元件60和另外的张紧元件70分别附接到腿部20a、20b、20c的自由端。为此，优选地由混凝土制成的基座20具有由金属制成的终端板22，终端板22具有用于张紧元件60、另外的拉撑元件70和浮力体24、26的附接点。
这里，强制的是，浮动式风力涡轮机10设计为顺风涡轮机，由于简单结构、低重量、简单构造的原因，并且为了避免与另外的张紧元件70碰撞，偏航驱动器被省掉。具有其紧凑结构的系统10也可完全在陆上架设，并且拖曳到海上风力涡轮机安装地点，在那里，借助于锚固装置110(例如，链条或(钢或聚酯)绳索)锚固到海床的浮动元件100被预安装并且已连接到海底电缆120。因此，当到达架设地点时，只需要将浮动式风力涡轮机10连接到漂浮在水面W的预安装的浮动体100并且通过对基座20、浮动体100注水而将系统下降至水线W以下，除了海上风力涡轮机10和浮动体100的机械联接之外，同时也使元件始终准备好电连接海上风力涡轮机10和海底电缆120。
当将浮动基座20连接到锚固装置110或连接到锚固装置110的一个或多个浮动体100时，基本上必须注意的是，风力涡轮机10继续能够围绕锚固装置110自由移动。因此，在锚固装置110(或浮动体100)和基座20之间的联接件应被旋转接头取代，使得风力涡轮机10在风向改变的情况下始终可围绕锚固装置110自由旋转，而不会使锚固装置110变得互相缠绕。
此外，考虑到在风载荷的情况下由风力涡轮机10施加在锚固装置110上的张力，锚固装置110将从海床提起，由此改变在锚固装置110和基座20之间的连接的角度。除了枢转轴承之外，在锚固装置110(或浮动体100)和基座20之间的连接也可能借助于旋转轴承来旋转。
对于在海底电缆120和风力涡轮机10的电气装置之间的电连接来说，特别地可以设想到滑环传输。如果风力涡轮机10配有其自有驱动器(参见下文)，在系统10的对应操纵抑制风力涡轮机10围绕锚固装置的旋转移动超过360°的情况中，滑环也可被省掉，并且还可以设想到简单的接触，例如插头接触。
特别地还可以设想到，在通过将水吸入基座20中而使基座20竖直伸长大约5m的情况中，基座20的下边缘被下降至水线W下方大约20m。本发明设计的浮动式风力涡轮机10的该尺寸设计因此一方面使得可以在具有很低的水深的港口制造，因为在漂浮之前，浮动基座20具有仅几米(大约2.80m)的低浸没深度。另一方面，通过下降至水线以下20m并使仅在下降之后开始其功能的浮力体24、26稳定，系统10尺寸设计成使得系统10也适合从大约30m起的低水深。
根据主导风向，海上风力涡轮机10的对准接着将围绕锚固到海床的浮动体100自动进行。由于浮动体10在风向改变的情况下将执行在水面上的圆形路径，有利的是提供在海床上的锚固点的对称布置：在三个锚固装置110的情况中，其锚固优选地在分别间隔120°的假想圆上布置在海床上，从而确保均匀的载荷分布。
尽管根据本发明的浮动式风力涡轮机10原则上设计成自对准的，但由于水流或波浪也会发生相对于最佳风向的偏移。因此，浮动式风力涡轮机10优选地也具有用于配准风力涡轮机10围绕浮动体100的旋转的装置，以便根据风向优化对准，类似于横向推进器的驱动器可用来在风中对准风力涡轮机10，以便以最佳方式生成能量或避免过载。
图3示出了图1的浮动式风力涡轮机的侧视图。在该图示中，可清楚地看到塔架在顺风方向上的倾斜和塔架30在逆风方向上沿着基座20的长腿部20a的轴线的拉撑。同样可以认识到，在短腿部20b、20c处向下布置的浮力体24大于在基座20的长腿部20a处逆风布置的浮力体26。
通过一方面为了避免弯矩而随风向(参见箭头)变化自动地对准浮动式风力涡轮机10，塔架30被张紧元件60增强，因为张紧元件60承受了作用于能量转换单元50上的推力。另一方面，在高风载荷的情况中，通过将布置在短腿部20b、20c处的浮力体24设计成具有较高浮力水平，浮动式风力涡轮机10被水平地稳定。由于浮动式风力涡轮机10被特别地设计为顺风涡轮机，使得包括基座20的整个系统旋转离开风，在能量转换单元50处的风载荷只会导致顺风导向的短腿部20b、20c被推入水下，而逆风导向的长腿部20a被提升到水面以上–系统将因此在顺风方向倾侧。因此，浮力体24、26的此前提及的构造和不同设计有效地防止了风力涡轮机10的倾侧。
图4示出了类似于图3的图1的浮动式风力涡轮机的侧视图，其中作用于风力涡轮机上的力被绘出。特别地示出的是，当将锚固装置120拴系到风力涡轮机10的长腿部20a的自由端时，作用于转子40的推力Ft可在附接点处作为合力Fr有效地分散到海床中。由连接元件20d生成的浮力Fl抵消塔架的重量且表示反作用力，该反作用力平衡转子推力并设计成使系统保持静态平衡。
图5示出了在逆风方向上浮动式风力涡轮机的前视图，该图此时也示出了：一方面横向于转子轴线布置的张紧元件70，其将能量转换单元50连接到基座20的短腿部20b、20c；以及拉撑元件90，其将能量转换单元50和/或塔架30和/或基座20连接到桅顶横杆80，且增加了塔架30的横向刚度。
图6进一步示出了特别优选地设计的浮动式风力涡轮机10的俯视图，其中基座20的对称形成可被特别清楚地看出。基座20的三个腿部20a、20b、20c由上面布置有塔架30的连接元件20d互连。长腿部20a优选地由于单独的元件20a1、20a2而具有两部式设计，在塔架高度为大约100m的情况下，长腿部为大约60m长；而短腿部20b、20c设计成大约30m长。
为了平衡系统10，一方面，单独的元件20a1可优选地具有室，该室可独立于其它平衡柜填充海水，以便增加长腿部20a的重量。
另一方面，连接元件20d可设计为单个平衡柜，使得在风载荷下，为了增加承载塔架30的元件20d的浮力，可借助于压缩机将加压空气引入连接元件20d的平衡柜中，并且使存在于该平衡柜中的水可从正减轻重量的平衡柜排出，以增加连接元件20d的浮力。如果作用于系统的推力由于风速降低而减小，则可通过简单地排气而对平衡柜再次注水，从而再次实现平衡柜中存在的初始水位并在水平方向上使系统10稳定。如上文参照图3描述的，由连接元件20d产生的浮力Fl因此表示反作用于转子推力的力，并且将系统保持在水平位置。
短腿部20b、20c优选地相对于长腿部20a的纵向轴线镜像对称地布置，在长腿部20a与短腿部20b、20c中的一个之间的角度大于90°且小于130°(优选地约125°)，在短腿部20b、20c之间的角度因此相应地优选地达大约110°。这两个短腿部在顺风方向上略微展开且与能量转换单元50大约处于相同水平，使得特别地优选地在基座20处的另外的张紧元件70的附接点位于在能量转换单元50或塔架30处的另外的张紧元件70的附接点前方，使得出现在能量转换单元50处的制动载荷可被有效地引入基座20中。长腿部20a在逆风方向上直接对准在转子轴线中，这里提供了两个张紧元件60。
图7此时示出了在安装地点处由两艘拖船拖曳的本发明的风力涡轮机的透视图。这两艘拖船200借助于绳索210连接到风力涡轮机10的长腿部20a的自由端，使得Y形的浮动基座20的流动阻力较低。另一个优点是，由于漂浮在水面W处的浮动体100，两艘拖船200可容易地找到预安装的锚固装置110和预安装的海底电缆120，可使浮动体处于两者之间并驶过该浮动体，从而可朝浮动体100牵拉风力涡轮机10的长腿部20a。
该联接件在图8所示俯视图中示出。借助于驾驶拖船200的合适的方式或借助于由拖船200承载且作用于绳索210上的绞车，风力涡轮机10可相对于浮动体100被定位，使得风力涡轮机10和浮动体100或锚固装置110和海底电缆120可在水面W以上连接。
这里还应注意的是，如在图9中最终示出的，风力涡轮机10的基座20可被自由地接近：浮力体26和浮力体24在风力涡轮机10的运输期间不起任何作用并且优选地固定到张紧元件60、70。仅仅在锚固装置110直接地或间接地机械连接到风力涡轮机10并产生风力涡轮机10到海底电缆120的电连接之后，风力涡轮机10的基座20才被注水并借助于浮动体100下降至例如15m至20m的所需深度，从而呈现图3中所示状态。在该过程中，浮力体24、26被释放并有助于浮动式风力涡轮机10在水平方向上的稳定。

Claims (27)

1.一种浮动式顺风涡轮机(10)，包括：
-浮动基座(20)；
-塔架(30)，其可旋转地固定在所述浮动基座(20)上；
-能量转换单元(50)，其安装在所述塔架(30)上，包括转子(40)且可旋转地固定地连接到所述塔架(30)；以及
-至少一个张紧元件(60)，其在逆风方向上将所述塔架(30)或所述能量转换单元(50)连接到所述基座(20)，
-所述基座(20)具有第一腿部(20a)、第二腿部(20b)、第三腿部(20c)，三个腿部中的所述第一腿部(20a)长于所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)，
-所述第一腿部(20a)、所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)以Y形状互连，所述塔架(30)在所述第一腿部(20a)、所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)的连接区域(20d)中布置在所述基座(20)上，并且
-最长的第一腿部(20a)在逆风方向上延伸且借助于所述张紧元件(60)连接到所述塔架(30)或所述能量转换单元(50)。
2.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于至少一个另外的张紧元件(70)，所述至少一个另外的张紧元件(70)在所述浮动式顺风涡轮机(10)的两侧上横向于转子轴线延伸，将所述塔架(30)或所述能量转换单元(50)分别连接到所述基座(20)的较短的所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)。
3.根据前述权利要求中的一项所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于：桅顶横杆(80)，其横向于转子轴线布置在所述塔架(30)处；和拉撑元件(90)，其将所述能量转换单元(50)和/或所述塔架(30)和/或所述基座(20)连接到所述桅顶横杆(80)。
4.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述塔架(30)在顺风方向上相对于所述基座(20)倾斜多达20°。
5.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述塔架(30)至少在截面中具有支持所述浮动式顺风涡轮机(10)的风向跟踪的轮廓。
6.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)具有相等的长度。
7.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述基座(20)设计为中空体。
8.根据权利要求7所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述基座(20)由混凝土制造并且具有在20和60cm之间的壁厚度。
9.根据权利要求8所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述第一腿部(20a)、所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)借助于在所述基座的所述壁中延伸的线材相对于彼此拉撑。
10.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于浮力体(24,26)，所述浮力体(24,26)分别与所述基座(20)的所述第一腿部(20a)、所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)中的一个的自由端布置在一起。
11.根据权利要求10所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述浮力体(24,26)分别以铰接方式连接到所述基座(20)的所述第一腿部(20a)、所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)中的一个的所述自由端。
12.根据权利要求10或11所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述浮力体(24,26)具有圆锥体设计，所述圆锥体设计的浮力体(24,26)的平台区域或顶端连接到所述基座的所述第一腿部(20a)、所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)中的一个的所述自由端。
13.根据权利要求10或11所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，布置在短的所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)处的所述浮力体(24)生成比布置在长的所述第一腿部(20a)上的所述浮力体(26)更大的浮力。
14.根据权利要求10或11所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，布置在短的所述第二腿部(20b)和所述第三腿部(20c)处的所述浮力体(24)具有递增的浮力轮廓，并且布置在长的所述第一腿部(20a)处的所述浮力体(26)具有递减的浮力轮廓。
15.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，长的所述第一腿部(20a)在所述张紧元件(60)的附接点的区域中具有连接装置，以用于连接将所述浮动式顺风涡轮机(10)锚固在海床上的至少一个锚固装置(110)。
16.根据权利要求15所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述连接装置具有枢转轴承和/或旋转轴承。
17.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述浮动式顺风涡轮机(10)具有驱动单元。
18.根据权利要求17所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述驱动单元是横向推力系统。
19.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述转子(40)为两叶片转子。
20.根据权利要求1所述的浮动式顺风涡轮机(10)，其特征在于，所述能量转换单元(50)设计为超紧凑型风电机组。
21.一种用于安装根据前述权利要求中的一项所述的浮动式顺风涡轮机(10)的方法，所述方法具有以下步骤：
a.将海底电缆(120)敷设到所述浮动式顺风涡轮机(10)将被安装到的预定地点，
b.将至少一个锚固装置(110)锚固在所述预定地点并且将所述锚固装置(110)连接到浮动体(100)，
c.将所述浮动式顺风涡轮机(10)运输到所述预定地点，
d.将所述浮动体(100)或所述锚固装置(110)和所述海底电缆(120)连接到所述浮动式顺风涡轮机(10)，以及
e.通过对所述浮动基座(20)注水而使所述浮动式顺风涡轮机下降，所述浮动式顺风涡轮机连接到所述浮动体(100)或所述锚固装置(110)和所述海底电缆(120)，
所述步骤c)、d)和e)以顺序c-d-e、c-e-d或e-c-d进行。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，敷设所述海底电缆(120)包括：将所述海底电缆(120)连接到另一个浮动体(100)。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述浮动式顺风涡轮机(10)被下降至使得所述基座(20)完全布置在水线(W)以下的程度。
24.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述浮动式顺风涡轮机(10)的长的第一腿部(20a)在所述张紧元件(60)的附接点的区域中具有连接装置，将布置在所述浮动式顺风涡轮机(10)的长的第一腿部(20a)处的所述连接装置连接到多个锚固装置(110)。
25.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，将所述浮动体(100)连接到所述浮动式顺风涡轮机(10)包括：形成所述浮动式顺风涡轮机(10)到所述海底电缆(120)的电接触。
26.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，运输所述浮动式顺风涡轮机(10)通过借助于至少一艘船只(200)拖曳而发生，所述浮动式顺风涡轮机(10)在长的第一腿部(20a)在前的情况下被拖曳。
27.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，运输所述浮动式顺风涡轮机(10)通过借助于两艘船只(200)拖曳而发生，所述两艘船只在所述浮动体(100)在两者间的情况下行驶经过所述浮动体(100)，以使所述浮动式顺风涡轮机(10)靠近所述浮动体(100)。
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