FI122698B - Menetelmä ja laitteisto tuulivoimalan asentamiseksi korkeaan perustusrakennelmaan - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO TUULIVOIMALAN ASENTAMISEKSI KORKEAAN PERUSTUSRAKENNELMAAN

Keksinnön kohteena on patenttivaatimusten 1 ja 7 johdanto-osan mukainen 5 menetelmä ja patenttivaatimusten 11 ja 14 johdanto-osan mukainen laitteisto

Matalat ja tasaiset rannikot, kuten esim. Suomessa pohjanlahden rannikkoalueet on todettu mm. maankäytön ja tuuliolosuhteiden kannalta edullisiksi tuulivoimaloiden sijoituspaikoiksi. Merelle, rannikon läheisyyteen tehtävät 10 tuulivoimalat (ns. offshore voimalat) asennetaan nykyisin tavallisesti meren pohjaan kiinnitettävän perustusrakennelman päälle. Yleensä betonista valmistettava perustusrakennelma kiinnitetään alaosastaan meren pohjaan ja se on niin korkea, että sen yläosa ulottuu veden pinnan yläpuolelle. Useimmiten tällainen korkea perustusrakennelma kokoonpannaan kokonaista perustus-15 rakennelmaa pienemmistä osista, jotka tuodaan ja liitetään pysyvästi toisiinsa perustusrakennelman sijoituspaikalla. Perustusrakennelman asentamisen jälkeen tuulivoimala nostetaan perustusrakennelman päälle kelluvia nostureita (nosturialuksia) käyttäen.

20 Korkean perustusrakennelman käytön syynä voi olla myös tarve vaikuttaa tuulivoimalan maston värähtelyominaisuuksiin. Korkean perustusrakennelman päälle asennetun maston (eli näistä muodostuvan ns. hybriditornin) avulla voidaan vaikuttaa maston ominaistaajuuksiin ja tällä tavoin muuttaa herätevärähtelyiden ja tuulivoimalan rakenteiden ominaistaajuuksien välisiä 25 suhteita. Tämän takia korkean perustusrakennelman käyttö on usein perusti teltua myös maa-alueilla.

(M

i o Nykyisin tuulivoimaloiden kokoonpano korkeaan perustusrakennelmaan ta- ° pahtuu merialueilla samoin kuin maa-alueillakin tuomalla osina oleva masto g 30 ja muut tuulivoimalan osat asennuspaikalle sekä nostamalla ja kiinnittämällä

CL

nämä osat toisiinsa ja paikalleen korkean perustusrakennelman päälle suurien kokoisten nostureiden avulla. Merialueille, matalaan veteen asennettavan

CD

o tuulivoimalan maston osat ja siihen kiinnitettävät muut tuulivoimalan osat ° tuodaan esim. matalassa vedessä uivan kuljetus- ja nostoaluksen avulla 35 suunnitellulle asennuspaikalle. Tuulivoimalan kokoonpanossa käytettävien nostureiden tulee olla aina kokoonpantavaa tuulivoimalaa korkeampia eli si- 2 ten tarvitaan aina sitä suurempia ja korkeampia nostureita mitä korkeampia ja painavampia tuulivoimaloita pystytetään. Viime aikoina tapahtuneesta tuu-livoimalayksiköiden tehon ja koon kasvamisesta johtuen veden peittämälle alueelle tapahtuvaan asentamiseen käytettävien nosturialusten on siten ol-5 tava kooltaan ja kantavuudeltaan niin suuria ja vakaita, että voimaloiden pystytys olisi riittävän turvallista mahdollisesta tuulesta ja aallokosta huolimatta. Suuria tuulivoimalayksiköitä asennettaessa (yli 1 MW) vaatimusten täyttäminen on luonnollisesti teknisesti erittäin haasteellista ja kallista erityisesti mm. silloin, kun tuulivoimaloita asennetaan matalille rannikkoalueille, 10 missä toisaalta mm. pieni veden syvyys asettaa rajoituksia käytettävien nosturialusten syväykselle.

Nykyisin tunnetaan menetelmä ja laitteisto, jossa tuulivoimalan kokoonpanossa käytetään erityistä tuulivoimalan ympärille rakennettavaa asennus-15 rakennelmaa, joka tuodaan ja asennetaan tuulivoimalan sijoituspaikalle. Tällaisen asennusrakennelman avulla tuulivoimalan maston osat asetetaan päällekkäin ja liitetään toisiinsa niin, että osat siirretään yksi kerrallaan asennusrakennelman ulkopuolelta asennusrakennelman sisäpuolelle, jossa seu-raava tuulivoimalaan asennettava maston osa sovitetaan aina edellisten si-20 sään tuotujen, päällekkäin asetettujen ja toisiinsa jo kiinnitettyjen osien alapuolelle. Tällainen menetelmä on esitetty hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa nro 20096161 sekä esim. julkaisussa US 2009/0087311. Viimeksi mainitun julkaisun mukaisessa menetelmässä tuulivoimalan nasel-liosa, jonne on sijoitettu mm. generaattori ja vaihdelaatikko, joudutaan asen-25 tamaan erityiseen maston korkeussuunnassa liikutettavaan nasellirakennel-maan, jossa olevan aukon läpi tuulivoimalan masto kulkee, ja jonka avulla

O

^ generaattoriosaa saadaan liikutettua maston yläosaan tai muulle halutulle o korkeudelle. Tällainen menetelmä soveltuu siis vain erityisesti sitä varten ° suunnitellulle tuulivoimalakonstruktiolle, mutta ei esim. niille hyvin yleisesti g 30 käytettäville tuulivoimaloille, joissa naselliosa kiinnitetään maston yläpäähän

CL

sovittamatta mastoa sen läpi. Hakijan aikaisemman patenttihakemuksen nro 20096161 mukaisessa ratkaisussa naselliosa asennetaan osista koottavan cd ° maston ylimmän osan päälle heti siinä vaiheessa, kun ensimmäiseksi pai- ° kalleen asennettava ylin maston osa on noussut asennusrakennelman ylä- 35 puolelle. Tällöin sitä ei tarvitse nostaa läheskään niin korkealle kuin niissä tunnetuissa ratkaisuissa, joissa naselliosa nostetaan valmiin, täysimittaisen 3 maston päälle. Vaikka näiden edellä mainittujen menetelmien ja laitteistojen etuna onkin se, että niitä käytettäessä ei tarvita yhtä suuria nostureita kuin perinteisiä menetelmiä käytettäessä, on niiden epäkohtana kuitenkin vielä se, ettei niitä nykyisessä muodossaan ole suunniteltu tuulivoimalan maston ko-5 koonpanemiseen korkean perustusrakennelman päälle eikä siten esim. edellä mainitulla tavalla tuulivoimaloiden asentamiseen vesistöjen rannikkoalueille, matalaan veteen. Kuten edellä mainittiin korkean betonista valmistetun perustusrakennelman käyttö on nykyisin yleistä myös maa-alueilla (esim. edellä mainitusta syystä), joten myös näissä tilanteissa joudutaan 10 edelleen turvautumaan perinteisellä tavalla korkeiden nostureiden käyttöön, koska edellä kuvatun kaltaiset asennusrakennelmat eivät nykyisin tunnetussa muodossaan sellaisenaan sovellu näihin tilanteisiin.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen menetelmä, jolla poiste-15 taan edellä mainittuihin nykyisin tunnettuihin tuulivoimaloiden asennus- ja ko-koonpanomenetelmiin liittyviä epäkohtia ja helpotetaan tuulivoimaloiden asentamista korkeiden perustusrakennelmien päälle mm. silloin, kun tuulivoimala asennetaan rannikkoalueille matalaan veteen tai mm. silloin kun tuulivoimala asennetaan maa-alueille ja korkean perustusrakennelman avulla 20 halutaan vaikuttaa tuulivoimalan maston värähtelyominaisuuksiin ja kestävyyteen. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla tuulivoimala voidaan kokoonpanna korkean perustusrakennelman päälle osista niitä päällekkäin nostaen ja asentaen ilman korkeita nostureita ja veden peittämillä asennuspaikoilla ilman suurikokoisia nosturialuksia. Li-25 säksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin keksinnön mukaisen menetel- män mukainen laitteisto, o

CM

o Keksinnön mukaisen menetelmän keksinnöllisenä ajatuksena on se, että tuu- ° livoimalan kokoonpanemiseen tarkoitettua asennusrakennelmaa varten kor- 30 kean perustusrakennelman yhteyteen järjestetään sellaiset välineet, että tuu-

CL

livoimala voidaan kokonpanna hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa £$ nro 20096161 esitettyä menetelmää hyväksi käyttäen myös korkean perus te ° tusrakennelman päälle. Huomattakoon, että tässä yhteydessä korkealla pe- ° rustusrakennelmalla tarkoitetaan sellaista perustusrakennelmaa, joka on ai- 35 nakin yhden osista koottavan maston osan korkuinen (yleensä vähintään n. 8 metriä korkea). Keksinnössä esitetään lisäksi kaksi toisilleen vaihtoehtoista 4 ratkaisua, joista ensimmäinen soveltuu parhaimmin tilanteeseen, jossa tuulivoimala sijoitetaan kuivalle maalle asennettavan korkean perustusrakennel-man päälle ja toinen tilanteeseen, jossa tuulivoimala sijoitetaan rannikkoalueelle matalaan veteen. Ensin mainitussa ratkaisussa asennusrakennelma on 5 muodostettu perustusrakennelman yhteyteen niin, että asennusrakennelman nostolaitteistona oleva tunkkauslaite asennetaan perustusrakenne!maan ja perustusrakennelma itse toimii asennusrakennelman runkona, jolloin tuulivoimalan kokoonpanon jälkeen asennusrakennelmana toimiva perustusrakennelma jää tuulivoimalan asennuspaikalle ja vain tuulivoimalan osien nos-10 tamiseen käytetyt tunkit ja muut tunkkauslaitteen osat irrotetaan perustusra-kennelmasta ja siirretään pois tuulivoimalan asennuspaikalta. Jälkimmäisessä asennusrakennelma on perustusrakennelmasta erillinen. Tällöin perustusrakennelman ja asennusrakennelman välille muodostetaan erityinen asennustuki, jonka avulla asennusrakennelma saadaan tuettua perustusra-15 kennelmaan sen yläpään ympärille. Asennustuki voi olla kiinteästi perustus-rakennelmaan muodostettu tai siitä erillinen yhdestä tai useammasta osasta muodostettu erillinen osa, joka kiinnitetään perustusrakennelman yläosaan ja poistetaan käytön jälkeen. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimusten 1 ja 20 7 tunnusmerkkiosassa ja keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimusten 11 ja 14 tunnusmerkkiosassa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 25 kuvassa 1a on esitetty viistosti ylhäältäpäin eräs keksinnön mukainen tuulisi voimalan perustusrakennelma, jonka yhteydessä on siihen muodostettu ™ asennusrakennelma tuulivoimalan maston kokoonpanemiseksi, 9 kuvassa 1 b on esitetty kuvan 1 a mukainen perustusrakennelma sivultapäin, kuvassa 2a on esitetty eräs keksinnön mukainen perustusrakennelmasta eril-£ 30 linen asennusrakennelma korkean perustusrakennelman päälle asennettuna

CL

viistosti ylhäältäpäin tuulivoimalan tornin asennuksen aikana, £$ kuvassa 2b on esitetty kuvan 2a mukainen asennusrakennelma korkean pe to ^ rustusrakennelman päälle asennettuna edestäpäin, kuvassa 2c on esitetty edellisten kuvien mukainen asennusrakennelma kor-35 kean perustusrakennelman päälle asennettuna sivultapäin, 5 kuvassa 3a on esitetty viistosti ylhäältäpäin perustusrakennelma ja sen yläosaan kiinnitetty asennustuki, jonka päälle esim. kuvissa 2 esitetyn kaltainen asennusrakennelma on kiinnitettävissä, kuvassa 3b on esitetty kuvan 3a mukainen perustusrakennelma ja asennus-5 tuki sivultapäin, kuvassa 3c on esitetty kuvassa 3b esitetty perustusrakennelman ja asennusten poikkileikkaus A-A, kuvassa 4a on esitetty viistosti ylhäältäpäin eräs toinen perustusrakennelma ja sen yläosaan kiinnitetty asennustuki, jonka päälle esim. kuvissa 2 esitetyn 10 kaltainen asennusrakennelma on kiinnitettävissä, kuvassa 4b on esitetty kuvan 4a mukainen perustusrakennelma ja asennus-tuki sivultapäin, ja kuvassa 4c on esitetty kuvassa 4b esitetty perustusrakennelman ja asennusten poikkileikkaus A-A, 15

Kuvissa 1a ja 1b esitetty perustusrakennelma 1 on teräsbetonista tai vastaavasta materiaalista valmistettu korkea tuulivoimalan perustusrakennelma, jonka yhteyteen on muodostettu keksinnön mukaisella tavalla hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa nro 20096161 esitetyllä periaatteella toi-20 miva asennusrakennelma. Kuten kuvasta 1b nähdään tämä sisältä ontto perustusrakennelma 1 käsittää ylöspäin kapenevan, kartiomaisen sivuseinämän 2 sekä välipohjan 3 ja yläpohjan 4. Sivuseinämän 2 alaosassa on sisään-tuontiaukko 5. Välipohjassa 3 olevan nostoaukon 6 yhteyteen on muodostettu tunkkauslaite 8, jonka avulla perustusrakennelman sivuseinämän 2 ym-25 päröidyn tilan 7 sisäpuolelle sisääntuontiaukon 5 kautta siirretyt tuulivoimalan ^ maston osat (ei esitetty kuvissa 1a ja 1b) voidaan nostaa ylöspäin niin, että o ^ seuraava alempi tuulivoimalan maston osa kiinnitetään edellisen ylemmän o maston osan alapuolelle siten, että ensimmäiseksi perustusrakennelman si- ^ sälle tuodaan maston ylin osa ja tämän jälkeen seuraavat alemmat maston g 30 osat sekä viimeisenä maston alin osa. Myös yläpohjassa 4 on välipohjassa 3

CL

olevan nostoaukon 6 kaltainen asennusaukko 9, josta ylöspäin nostettava tuulivoimalan masto nostetaan ylöspäin. Maston alin osa voidaan kiinnittää

CD

o alaosastaan pelkästään yläpohjassa olevaan asennusaukkoon 9 tai vaihtoni ehtoisesti alin osa ja osa seuraavaa ylempää osaa voidaan kiinnittää sekä 35 välipohjassa 3 olevaan nostoaukkoon 6 että yläpohjassa 4 olevaan asennusaukkoon 9. Viimeksi mainitulla ki i n n itystaval I a maston kiinnityksestä saa- 6 daan erityisen tukeva ja jäykkä sekä sellainen, etteivät maston juureen kohdistuvat taivutusmomentit siirry perustusrakennelmaan 1 sellaisenaan vaan niistä aiheutuu perustusrakennelman 1 sivuseinämään 2 lähinnä puristus- ja leikkausjännityksiä, joiden suhteen betonirakenne kestää suuria kuormituk-5 siä. Näin ollen ensin mainittua kiinnitystapaa voidaan käyttää matalammille ja pienikokoisemmille tuulivoimaloille ja viimeksi mainittua suuremmille ja korkeammalla mastolla varustetuille tuulivoimaloille. Perustusrakennelman korkeus on tässä tapauksessa > 2 x yhden maston osan korkeus. Maston kokoonpanon jälkeen perustusrakennelmasta 1 poistetaan maston osien nos-10 tamiseen käytetty tunkkauslaite 8 sekä tarvittavat tuulivoimalan maston osien siirtämiseen käytetyt välineet, joita on esitelty hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa nro 20096161.

Kuvissa 2a-2c on esitetty periaatepiirroksia tuulivoimalan maston rakentami-15 sesta korkean perustusrakennelman 10 päälle käyttäen erillistä asennusra-kennelmaa 11. Siinä maston 12 kokoamiseen käytettävä asennusraken-nelma 11 muodostetaan korkean perustusrakennelman 10 päälle. Asennus-rakennelman sisääntuontiaukko 13 on näin ollen korkean perustusrakennelman päällä eli maston 12 osien tuonti asennusrakennelmaan on tehtävä jol-20 lakin nostolaitteella, joka ei kuitenkaan tarvitse olla lähellekään niin suuri kuin sellainen nostolaite, joita on käytetty tuulivoimalan pystyttämiseen perinteisiä menetelmiä käyttäen. Korkea perustusrakennelma 10 on tässä keksinnön suoritusmuodossa sinänsä tunnetun korkean perustusrakennelman kaltainen perustusrakennelma, jonka yläpäähän on muodostettu perustusrakennel-25 maan integroitu asennustuki 14. Kuten kuvista 2a-2c nähdään perustusra-^ kennelman 10 yläpään päätypinta on halkaisijaltaan tavanomaista maston ^ ulkohalkaisijan suuruista päätypintaa selvästi suurempi siten, että sen päälle o voidaan asentaa asennusrakennelma tuulivoimalan kokoonpanemiseksi.

° Tällainen korkea perustusrakennelma 10 voidaan muodostaa esim. kokoin 30 naista perustusrakenne!maa pienemmistä elementeistä, jotka siirretään ele- mentteinä tuulivoimalan asennuspaikalle ja liitetään toisiinsa tuulivoimalan £$ kokoamispaikalla siten, että niistä muodostuu kuvissa 2a-2c esitetty korkea

CD

° perustusrakennelma 10, jossa on asennusrakennelman 11 kiinnittämisen cm mahdollistava asennustuki 14 on integroituna perustusrakennelman 10 sivu- 35 seinämään 15. Myös tässä asennusrakennelma 11 on esim. hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa nro 20096161 esitetyn kaltainen asennus- 7 rakennelma, jolla tuulivoimalan kokoonpano tapahtuu mainitussa hakemuksessa esitetyllä tavalla. Asennusrakennelma 11 kiinnitetään tätä varten korkean perustusrakennelman 10 päälle siten, että perustusrakennelmassa 10 olevan asennustuen 14 yläpäähän asennetaan etukäteen tarvittavat ankku-5 rointirakenteet (ei esitetty kuvissa). Nämä voivat muodostua esim. asennus-tuen 14 betonimassan sisällä oleviin raudoitteisiin hitsatuista (tai muuten kiinnitetyistä) kiinnityspulteista, joiden päät sovitetaan asennusrakennelman 11 alaosaan kiinnitetyn kiinnityslaipan (ei esitetty kuvissa) reikien läpi, minkä jälkeen laippa voidaan kiristää perustusrakennelman yläpäätä vasten kiinni-10 tyspulttien päihin kierrettävillä muttereilla. Maston 12 kokoonpanon jälkeen mutterit aukaistaan ja asennusrakennelma 11 puretaan pois valmiin korkean perustusrakennelman päälle kokoonpannun tuulivoimalan ympäriltä. Tämän jälkeen kiinnityspultit voidaan joko suojata jollakin sopivilla kotelorakenteilla tai esim. poistaa leikkaamalla ne juuresta poikki. Vaihtoehtoisesti tällaisessa 15 asennusrakennelman kiinnitys korkeaan perustusrakennelmaan 10 integroituun asennustuen 14 voisi tapahtua myös niin, että asennustuen 14 yläpäähän muodostetaan kierteitetyt reiät, joihin edellä selostettua vastaava asennusrakennelman 11 laippa kiinnitetään erillisillä kiinnityspulteilla, jotka poistetaan asennuksen jälkeen. Tällöin asennustuen 14 kiinnitysreiät voidaan 20 suojata myöhempää käyttöä varten esim. yksinkertaisesti asentamalla reikiin sopivat tulpat tai peittämällä reiät niiden päälle kiinnitettävillä kansilla.

Kuvien 3a-3c mukaisessa suoritusmuodossa korkean perustusrakennelman 16 yläpään 16a ulkohalkaisija on suurin piirtein sama kuin sen päälle asen-25 nettavan tuulivoimalan maston ulkohalkaisija. Tässä tapauksessa perustus-^ rakennelman yläpäähän asennetaan erillinen vähintään kahdesta osasta ^ muodostettu asennustuki 17. Asennustuki 17 on kuvassa 3c esitetyllä tavalla 9 sisäpinnalta 17c kartiomainen niin, että asennustuen 17 alareunassa 17b on ° sisäkartion halkaisijaltaan suurin osa ja yläreunassa 17a pienin osa siten, £ 30 että yläreunan 17a sisähalkaisija vastaa perustusrakennelman 16 yläpään

CL

16a ulkohalkaisijaa ja alaosan halkaisija sitä perustusrakennelma ulkohal-kaisijaa, joka kartiomaisella perustusrakennelmalla 16 on asennustuen 17

CD

° pituuden suuruisen etäisyydellä perustusrakennelman yläpäästä 16a. Asen- ° nustuen 17 ulkopinta 17d on sylinterimäinen ja halkaisijaltaan vähintään yhtä 35 suuri kuin tämän päälle asennettavan asennusrakennelman ulkohalkaisija.

8 Tällöin asennusrakennelma voidaan asentaa asennustuen 17 päälle esim. kuvissa 2a-c esitettyä tapaa vastaavalla tavalla.

Kuvissa 4a-4c esitetty asennustuki 18 on muodostettu useasta perustusra-5 kennelman 19 yläosaan kiinnitetyistä tukiosista 20. Nämä tukiosat 20 ovat toisistaan erillisiä, esim. metallilevystä valmistettuja kappaleita, jotka on ankkuroitu yläosastaan perustusrakennelman 19 yläpäähän 21 kiinnitettyihin ankkurointielimiin 22. Nämä ankkurointielimet 22 voivat olla samoja tai erillisiä niistä, joihin maston alin osa kiinnitetään sen paikalleen siirtämisen ja 10 ylempiin maston osiin kiinnittämisen jälkeen. Keski- ja alaosastaan tukiosat on kiinnitetty perustusrakennelman sivuseinämän 23 yläosaan kuvissa esitetyllä tavalla usealta kohdalta kiinnityskappaleilla 24 joiden välinen etäisyys toisistaan perustusrakennelman sivuseinämän korkeussuunnassa on tässä tapauksessa vakio. Kiinnityskappaleet 24 on kiinnitetty sivuseinämän 23 ylä-15 osaan näillä kohdilla oleviin kiinnityselimiin, jotka voivat olla esim. teräsbetonirakenteen tapauksessa sivuseinämän sisällä oleviin raudoitteisiin ankkuroituja kierretankoja, joihin kiinnityskappaleet 24 kiinnitetään niiden sivuseinämän puoleisiin päihin muodostettujen reikien avulla siten, että kierretangot sovitetaan kiinnityskappaleissa 24 oleviin reikiin ja kiristetään sivuseinämää 20 23 vasten kierretankoihin kierrettävien muttereiden avulla. Kiinnityskappalei- den kiinnitys voi olla muunlainenkin. Olennaista on se, että kiinnityskappaleet muodostavat tukiosiin 20 kiinnityksen joka kykenee kantamaan asennusra-kennelmasta tukiosiin 20 kohdistuvat kuormitukset ja jakamaan tämän kuormituksen perustusrakennelman 19 yläosaan mahdollisimman tasaisesti niin, 25 ettei sinne muodostu paikallisia kuormituksia, joista aiheutuvat jännitykset ^ ylittäisivät perustusrakennelman sivuseinämän suurimman sallitun jännityk- ™ sen. Tukiosia 20 voi olla erilainen määrä riippuen esim. asennettavan maston o ja perustusrakennelman yläpään halkaisijasta. Edullisesti tukiosia 20 on kui- ^ tenkin vähintään kolme, jolloin asennusrakennelmasta ei aiheudu tukiosiin 20 £ 30 muita kuin pystysuoria tukivoimia.

Q_

CD

£$ Kuvien 2a-2c mukaista asennusrakennelmaa käytettäessä voidaan siis

CO

o käyttää joko näissä kuvissa esitettyä perustusrakennelman yhteyteen integ- ^ roitua asennustukea, kuvissa 3a-3c esitettyä asennustukea tai kuvissa 4a-4c 35 esitettyä asennustukea. Asennustuen avulla perustusrakennelman yläosaan järjestetään tukirakenne, jonka päälle asennusrakennelma saadaan tuettua 9 tuulivoimalan maston asennuksen ajaksi. Kuvien 2a-2c tapauksessa asen-nustuki jää perustusrakennelmaan tuulivoimalan asennuksen jälkeen, mutta kuvien 3a-3c ja 4a-4c mukaisissa sovelluksissa se poistetaan perustusra-kennelman yläosan ympäriltä tuulivoimalan maston ja naselliosan asentami-5 sen jälkeen.

Itse maston kokoonpano tapahtuu hakemuksessa FI20096161 esitettyä vastaavalla tavalla eli siten, että ensin asennusrakennelmaan tuodaan maston ylin osa. Tämän jälkeen maston ylintä osaa nostetaan asennusrakennel-10 massa olevan nostolaitteen avulla ylöspäin, minkä jälkeen sen yläpäähän voidaan kiinnittää naselliosa (ja tuulivoimalan siivet) sekä alapuolelle seu-raava alempi maston osa. Näiden vaiheiden jälkeen naselliosaa, ylintä maston osaa, ja siihen kiinnitettäviä seuraavia alempia maston osia nostetaan aina ylöspäin ainakin seuraavan maston osan verran niin, että seuraava 15 alempi maston osa voidaan kiinnittää edellisten ylempien osien alapuolelle. Alimman maston osan kiinnittämisen jälkeen valmis masto kiinnitetään alimman maston osan alapäästä perustusrakennelmaan. Tämän vaiheen jälkeen kokoonpano on yleensä valmis ja asennusrakennelma puretaan pois perustusrakennehan yläosassa olevan asennustuen päältä sekä myös asennus-20 tuki poistetaan, mikäli se on kuvissa 3a-3c tai 4a-4c esitetyn kaltainen perustusrakennelmaan jälkeenpäin asennettu asennustuki.

Sekä kuvissa 1 a ja 1b että kuvissa 2a-2c, 3a-3c ja 4a-4c esitetyn kaltaiset laitteistot tuulivoimalan asentamiseksi korkeaan perustusrakennehan päälle 25 voidaan toteuttaa monilta osin edellä esitetyistä esimerkkisovelluksista poikki keavasti. Ensinnäkin tulee huomioida, että korkea perustusrakennelma, jonka ^ päälle tuulivoimala asennetaan voidaan tehdä muistakin materiaaleista kuin 9 betonista ja se voi olla yhtä yhtenäistä kappaletta tai erillisistä osista koottu, ° esim. ristikkorakenteinen. Perustusrakennehan materiaalina voi siten olla g 30 ainakin erilaiset metallit, erityisesti teräs sekä mm. erilaiset komposiittimateri-

CL

aalit ja esim. luonnonkivi. Kuvien 1a ja 1b kaltaisessa ratkaisussa voi esim.

CD 1 £$ olla esim. yhden maston osan korkuinen perusosa ja sen jälkeen ylempänä

<D

o oleva asennusosa. Se sisältää kuvien 1a ja 1b kaltaisen asennusrakennel- ° man, joka on osa perustusrakennelmaa ja jää perustusrakennelmaan tuuli- 35 voimalan kokoonpanon jälkeen. Tällainen perusosalleen sovellus voidaan siten asentaa esim. rannikolla matalassa vedessä olevalle asennuspaikalle 10 ilman erillisen asennusrakennelman käyttöä. Sen perustamisen ja kokoonpa-nemisen helpottamiseksi se voidaan muodostaa useammasta osasta, jotka liitetään sijoituspaikalla toisiinsa joko irrotettavilla liitoksilla (laippa yms. liitokset) tai kiinteillä liitoksilla (hitsaus ja betonivalut) niin, että kuljetus ei vaadi 5 suurikokoisia kuljetus ja/tai nosturialuksia, joiden syväys rajoittaa asennuspaikan valintaa. Kuvien 3a-3c ja 4a-4c kaltaisissa sovelluksissa erillinen asennustuki voidaan tehdä edelleen eri tavoin muodostetuista asennustuista. Maalle asennettaessa asennusrakennelman ja myös tuulivoimalan maston tukemiseen voidaan tarvittaessa käyttää haruksia, mikäli se katsotaan esim. 10 maaperän rakenteesta tai maston suuresta korkeudesta johtuen tarpeelliseksi. Jossakin sovelluksessa perustusrakennelman yläosassa voi olla jokin siihen muodostettu lisätukirakenne (esim. asennustuen alareunan alapuolelle muodostettu yksi tai useampi olake), johon irrotettava asennustuki saadaan tuettua edellä kuvattua yksinkertaisemmilla tukikappaleilla ja mahdollisesti 15 vähäisemmällä määrällä perustusrakennelman yläosaan asennettavia kiinni-tyselimiä. Kuvien 4a-4c mukaisissa sovelluksissa tukiosissa voi olla säätö-laitteisto, jonka avulla tukiosien yläpintojen korkeutta voidaan säätää (esim. hydraulisesti tai mekaanisesti), jolloin asennusrakennelman asento voidaan säätää tukiosien korkeussäädön avulla mahdollisimman tarkasti pys-20 tysuoraan asentoon, mikä helpottaa myös maston asentamista mahdollisimman tarkasti pystysuoraan asentoon.

Lisäksi keksinnön mukainen laitteisto voi olla toteutettu niin, että sen avulla korkeaan perustusrakennelmaan päällekkäin toisiinsa kiinnitettävät maston 25 osat voivat olla ns. täysimittaisia maston osia. Täysimittaiset maston osat ovat laipallisia maston osia eli niiden molemmissa päissä tai vähintään toi-^ sessa päässä on kiinnityslaippa, joiden avulla nämä osat liitetään päällekkäin o toisiinsa laippaliitoksia käyttäen. Asennusrakennelma on esimerkiksi 35-40 ° metriä korkea ja maston osien nostolaitteena käytettävät tunkit on sijoitettu n.

g 30 25 metrin korkeudelle asennusrakennelman lattiatasosta (erillisen perustus-

CL

rakennelman tapauksessa sen päältä lukien). Maston osien kylkiin kiinnitet-tävät tunkeilla ylöspäin liikutettavat nostotangot ovat tässä tapauksessa niin

CD

o pitkiä, että ne nousevat noston loppuvaiheessa asennusrakennelman ylä- ° puolelle. Asennusrakennelman yläpäässä on lisäksi ohjaimet (esim. vaa- 35 kasuoraan kiinnitetyn palkin tai tangon päässä oleva nostotankojen suuntainen tukiprofiili, jonka sisäpinnalle voi olla tarvittaessa kiinnitetty rullia tai liu- 11 kupinta), jotka tukevat nostotankoja erityisesti siinä vaiheessa, kun maston osa on nostettuna niin ylös, että sen alapää on tunkkien tasolla. Tällaisessa sovelluksessa asennusrakennelman myös asennusrakennelman oviaukon on oltava noin 20 metriä korkea tai jopa sitä korkeampi, jotta täysimittainen 5 maston osa saadaan sovitettua asennusrakennelman sisäpuolelle ja käännettyä samalla pystyasentoon. Täysimittainen maston osa on myös tuettava erityisen hyvin sen jälkeen, kun se on siirretty asennusrakennelman sisäpuolelle ja käännetty pystyasentoon. Tässä voidaan käyttää sopiville kohdille asennusrakennelmaan asennettuja lisätukia, jotka voidaan sijoittaa esim. 10 asennusrakennelman rungon korkeussuunnassa sen puolivälin yläpuolelle. Tällaisen sovelluksen etuna on se, että sen avulla vältetään maston osien hitsaus niitä toisiinsa liitettäessä sekä hitsauksesta aiheutuva maalaustarve asennuksen aikana tai sen jälkeen. Lisäksi masto voidaan haluttaessa tehdä vähemmästä määrästä erillisiä osia (helpoilla asennuspaikoilla) ja laippalii-15 tokset mahdollistavat tuulivoimalan maston purkamisen osiin sitä rikkomatta, koska maston osat voidaan irrottaa myöhemmin toisistaan avaamalla laippa-liitosten kiinnityspultit.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto tuulivoimalan asentamiseksi 20 korkeaan perustusrakennelmaan ei rajoitu edellä kuvattuihin esimerkkisovelluksiin vaan voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

C\J

δ

(M

sj- o o

(M

X

en

CL

CD

h-·

CO

CD

O

δ

(M

Claims (16)

12

1. Menetelmä tuulivoimalan asentamiseksi korkeaan perustusrakennelmaan (1; 10; 16; 19), jossa menetelmässä 5 -tuulivoimalan asennuspaikalle tuodaan ja asennetaan korkea perus tusrakennepa (1; 10; 16; 19), -perustusrakennelman (1; 10; 16; 19) läheisyyteen tuodaan ainakin kahteen, pituudeltaan kokonaista mastoa (12) lyhyempään osaan jaettu tuulivoimalan masto (12) ja muut tuulivoimalan osat, 10 -tuulivoimala asennetaan käyttäen asennusrakennelmaa (1; 11), jossa tuulivoimalan masto (12) kokoonpannaan osista siten, että ensimmäisenä asennusrakennelmaan (1; 11) tuodaan maston (12) ylin osa ja sen jälkeen sitä alemmat maston (12) osat siten, että edellisiä paikalleen asennettuja maston (12) osia nostetaan ylöspäin ainakin seuraa-15 van maston (12) osan korkeuden verran, seuraava alempi maston (12) osa siirretään ylempien maston (12) osien alapuolelle ja kiinnitetään yläosastaan seuraavan ylemmän maston (12) osan alaosaan, -tuulivoimalan maston (12) alin osa kiinnitetään alaosastaan perustus-rakennelmaan (1; 10; 16; 19), 20 tunnettu siitä, että -asennusrakennelmana (1, 11) käytetään korkeata perustusrakennel-maa (1), -perustusrakennelmaan (1) asennetaan välineet (8), joiden avulla maston (12) osia nostetaan ylöspäin ja kiinnitetään päällekkäin toi-25 siinsa. C\J δ (M i

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asennus- ° rakennelmana käytetään perustusrakennelmaa (1), jossa on sivuseinämällä g 30 (2) ympäröity, ylöspäin avoin sisätila (7), jonka poikkileikkaus on sisähal- CL kaisijaltaan ainakin maston (12) osien ulkohalkaisijan kokoinen ja että mas- £5 ton (12) osat siirretään perustusrakennelman (1) sisäpuolelle perustusraken ne ° nelmassa (1) olevan sisääntuontiaukon (5) kautta, δ (M 13

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maston (12) osia nostetaan ylöspäin perustusrakennelman (1) sisäpuolella perustus-rakennelmassa (1) olevalla nostolaitteella (8).

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuu livoimalan maston (12) ylimpään osaan kiinnitettävät muut tuulivoimalan osat kiinnitetään ylimpään maston (12) osaan ennen seuraavan alemman maston (12) osan siirtämistä perustusrakennelman (1; 10; 16; 19) sisäpuolelle.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maston (12) osan nostamisen jälkeen alin maston (12) osa kiinnitetään pe-rustusrakennelmaan (1; 10; 16; 19) ainakin kahdelta erilliseltä, pääasiassa maston korkeussuunnassa välimatkan päässä toisistaan olevalta kohdalta (3, 4). 15

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perustusrakennelmasta (1) poistetaan ainakin osa niistä välineistä (8), joilla maston (12) osia nostettiin ylöspäin ja kiinnitettiin toisiinsa maston (12) kokoonpanon aikana viimeistään tuulivoimalan asentamisen jälkeen. 20

7. Menetelmä tuulivoimalan asentamiseksi korkeaan perustusrakennelmaan (1; 10; 16; 19), jossa menetelmässä -tuulivoimalan asennuspaikalle tuodaan ja asennetaan korkea perustusrakennepa (1; 10; 16; 19), 25 -perustusrakennelman (1; 10; 16; 19) läheisyyteen tuodaan ainakin ^ kahteen, pituudeltaan kokonaista mastoa (12) lyhyempään osaan ja- ^ ettu tuulivoimalan masto (12) ja muut tuulivoimalan osat, 9 -tuulivoimala asennetaan käyttäen asennusrakennelmaa (1; 11), jossa ° tuulivoimalan masto (12) kokoonpannaan osista siten, että ensimmäi- £ 30 senä asennusrakennelmaan (1; 11) tuodaan maston (12) ylin osa ja CL sen jälkeen sitä alemmat maston (12) osat siten, että edellisiä paikal- leen asennettuja maston (12) osia nostetaan ylöspäin ainakin seuraako ° van maston (12) osan korkeuden verran, seuraava alempi maston (12) ° osa siirretään ylempien maston (12) osien alapuolelle ja kiinnitetään 35 yläosastaan seuraavan ylemmän maston (12) osan alaosaan, 14 -tuulivoimalan maston (12) alin osa kiinnitetään alaosastaan perustus-rakennelmaan (1; 10; 16; 19), tunnettu siitä, että -perustusrakennelman (10; 16; 19) yläosaan muodostetaan siihen yh-5 distetty asennustuki (14) tai perustusrakennelman yläosaan kiinnite tään siitä erillinen asennustuki (17; 18), -asennusrakennelma (11) kiinnitetään asennustuen (14; 17; 18) varaan perustusrakennelman päälle tuulivoimalan kokoonpanemista varten. 10

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veteen asennettavan tuulivoimalan maston (12) osat ja tuulivoimalan muut osat tuodaan korkean perustusrakennelman (10; 16; 19) ja sen päälle kiinnitetyn asennusrakennelman (11) läheisyyteen vedessä uivalla kuljetusaluksella.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maston (12) osat tuodaan asennusrakennelmaan (1; 11) ainakin kahteen osaan jaettuna kappaleena, jotka liitetään kokonaisiksi maston (12) osiksi asennusrakennelman (1; 11) sisäpuolella. 20

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa asennusrakennelmasta (11) poistetaan perustusrakennelmasta (10; 16; 19. viimeistään tuulivoimalan asentamisen jälkeen.

11. Laitteisto tuulivoimalan asentamiseksi perustusrakennelmaan (1; 10; 16; ^ 19), joka laitteisto käsittää perustusrakennelman (1; 10; 16; 19) ja asennus- ^ rakennelman (1; 11), jossa on välineet (5-9; 13), joiden avulla ainakin kah- 9 teen, pituudeltaan kokonaista tuulivoimalan mastoa (12) lyhyempään osaan ° jaettu masto (12) on kokoonpantavissa siten, että ensimmäisenä asennustöin 30 kennelmaan (1; 11) tuodaan maston (12) ylin osa ja sen jälkeen sitä alemmat maston (12) osat siten, että edellisiä paikalleen asennettuja maston (12) osia £$ nostetaan ylöspäin ja seuraava alempi maston (12) osa siirretään ylempien CD o maston (12) osien alapuolelle ja kiinnitetään yläosastaan seuraavan ylem- ° män maston (12) osan alaosaan, tunnettu siitä, että asennusrakennelmana 35 (1; 11) on perustusrakennelma (1), joka on ainakin yhden maston (12) osan korkuinen ja että perustusrakennelmassa (1) on siihen irrotettavasti kiinnitetyt 15 välineet (8) maston (12) osien nostamiseksi ylöspäin ja kiinnittämiseksi päällekkäin toisiinsa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että perustus-5 rakennelman (1) sisällä on sisähalkaisijaltaan ainakin maston osien ulkohal-kaisijan kokoinen, ylhäältä avoin sisätila (7) ja että perustusrakennelman seinämässä on ainakin yksi sisääntuloaukko (5) maston osien siirtämiseksi perustusrakennelman (1) ulkopuolelta sen sisäpuolelle.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pe- rustusrakennelmaan (1) kiinnitetyt välineet (8) käsittävät ainakin siirtolaitteen maston (12) osien siirtämiseksi perustusrakennelman (1) ulkopuolelta perustusrakennelman (1) sisäpuolelle ja nostolaitteen (8) maston (12) osien nostamiseksi ylöspäin. 15

14. Laitteisto tuulivoimalan asentamiseksi perustusrakennelmaan (1; 10; 16; 19), joka laitteisto käsittää perustusrakennelman (1; 10; 16; 19) ja asennus-rakennelman (1; 11), jossa on välineet (5-9; 13), joiden avulla ainakin kahteen, pituudeltaan kokonaista tuulivoimalan mastoa (12) lyhyempään osaan 20 jaettu masto (12) on kokoonpantavissa siten, että ensimmäisenä asennusra-kennelmaan (1; 11) tuodaan maston (12) ylin osa ja sen jälkeen sitä alemmat maston (12) osat siten, että edellisiä paikalleen asennettuja maston (12) osia nostetaan ylöspäin ja seuraava alempi maston (12) osa siirretään ylempien maston (12) osien alapuolelle ja kiinnitetään yläosastaan seuraavan ylem-25 män maston (12) osan alaosaan, tunnettu siitä, että perustusrakennelman ^ (10; 16; 19) yläosassa on siihen muodostettu asennustuki (14) tai siihen eril- ^ lisesti kiinnitetty asennustuki (17; 18), johon perustusrakenne!masta (10; 16; 9 19) erillinen asennusrakennelma (11) on kiinnitettävissä, o C\l g 30

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että asen- CL nustuki (17; 18) käsittää ainakin yhden perustusrakennelman (16; 19) ylä-c*5 osaan kiinnitetyn kappaleen (17; 20), joka ainakin osittain ympäröi perustus- co 9 rakennelman (16; 19) yläosaa ja ulottuu perustusrakennelman yläpään (16a; 21. korkeudelta alaspäin. 35 16

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että asennustuki (18) on muodostettu ainakin kahdesta toisistaan erillisestä tu-kiosasta (20), jotka on kiinnitetty perustusrakennelman yläosaan (21). C\J δ (M sj- o o (M X en CL CD h-· CO CD O δ (M 17