NO20210161A1

NO20210161A1 - Kransystem for montering av en vindturbin og metode for bruk av kransystemet

Info

Publication number: NO20210161A1
Application number: NO20210161A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom
Original assignee: Wind Spider As
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2021-08-09
Also published as: NO346750B1; EP4100354A4; NO346091B1; WO2021158123A1; EP4100354A1; NO20200157A1

Description

KRANSYSTEM FOR MONTERING AV EN VINDTURBIN OG METODE FOR BRUK AV KRANSYS-TEMET

Oppfinnelsen vedrører et kransystem for å montere vindturbiner. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en kran der tårnsøylen til selve vindturbinen benyttes som en bærende struktur for kranen. Oppfinnelsen vedrører også en metode for montering av kranen og en metode for bruk av kranen.

Bakgrunn

En moderne vindturbin består i hovedsak av en sylindrisk tårnstruktur hvor det på toppen av tårnstrukturen er montert en propell som via aksling og opplagring kobles til en generator. I tillegg til generator er det anbrakt nødvendig hjelpeutstyr som transformator og styre – og kontrollanlegg.

Toppstrukturen, i det etterfølgende omtalt som en nacelle, er opplagret mot tårnstrukturen med lager, slik at nacellen kan roteres om en vertikalakse for tårnstrukturen og tilpasses varierende vindretninger.

Vindturbinene har utviklet seg fra små landbaserte vindturbiner på 200-300 kW til dagens store turbiner på ca.10 MW. Hovedstrukturen på oppbyggingen er den samme, det er i all hovedsak bare foretatt en skalering av dimensjoner og arrangement.

Nå er det under planlegging og utvikling store flytende vindturbiner opp mot 15 – 20 MW installert effekt.

På dagens vindturbiner bygges nacellen i en samlet konstruksjon som heises opp på toppen av tårnstruktur når tårnstruktur er montert opp i full høyde. Tårnstrukturen er normalt sylindrisk. Vindturbiner på ca 10 MW har gjerne en tårnhøyde på ca.200 m og nacellen kan veie 300 – 400 tonn. Når 300 – 400 tonn skal heises ca.200 m opp kreves store og kostbare heiseinnretninger. For flytende vindturbiner er utfordringen i tillegg at det må benyttes et flytende fundament for heiseinnretningen som igjen påvirkes av bølgebevegelser. Tidsintervallene for akseptable bølgeforhold blir svært korte noe som medfører at montasje av flytende vindturbiner er teknisk krevende og kostbart.

På land kan utbygging av vindparker kreve store naturinngrep for tilveiebringes veier for både for transport av lange komponenter og tunge kraner.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

Generell beskrivelse av oppfinnelsen

I et første aspekt gjelder oppfinnelsen et kransystem for en søyle som er tildannet av minst ett søyleelement, hvor kransystemet omfatter:

- et første jekkeelement omfattende minst to første deler, innrettet til å kobles til og strekke seg i det minste delvis langs en omkrets rundt søyleelementet, og minst ett inngrepselement for å gå i inngrep med søyleelementet;

- et andre jekkeelement omfattende minst to andre deler, innrettet til å kobles til og strekke seg i det minste delvis rundt det første jekkeelementet, og minst ett inngrepselement for å gå i inngrep med søyleelementet, hvor det første jekkeelement og det andre jekkeelement er innbyrdes forskyvbare relativt til hverandre langs en senterakse for søylen når kransystemet er i bruk på søylen; og

- minst én kran som er tilkoblet det første eller det andre jekkelementet.

Derigjennom kan det tilveiebringes en kran som kan monteres til en søyle og klatre oppover langs søylen. Dette kan gjøre det mulig å montere en vindturbin omfattende sylindrisk stålstruktur i form av en søyle som kan tildannes av en flerhet søyleelementer, en nacelle og en propell ved hjelp av at kransystemet kan klatre oppover langs søylen og benytte selve tårnstrukturen som del av en bærende struktur for kransystemet. Søylen kan være posisjonert til offshore. Søylen kan være landbasert.

En effekt av at det første jekkeelementet omfatter minst to første deler, innrettet til å kobles til og strekke seg langs en omkrets rundt søyleelementet, er at det første jekkelementet kan kobles til og fra søylen i en radiell retning. På slik vis kan jekkelementet kobles til og fra søylen nær en vannoverflate eller en grunn, uavhengig av søylens høyde og eventuell overbygning på søylen.

Hver av de minst to første delene og de minst to andre delene kan kobles sammen ved eksempelvis en flenskobling.

Det andre jekkelementet kan føres og posisjoneres radielt til det første jekkeelementet, uavhengig av det første jekkeelementets høyde og søylens høyde og eventuell overbygning på søylen.

Det første og det andre jekkeelementet kan danne en kontinuerlig struktur rundt søylen.

En eller begge av de minst to første delene og hver av de minst to andre delene kan kobles sammen, eksempelvis med en flenskobling.

En eller begge av det første og det andre jekkeelementet kan tildanne en rørformet struktur som omslutter et innenforliggende element. Den rørformede rørstrukturen kan dermed fordelaktig oppta større krefter enn en U-formet struktur som ikke er omsluttende. De to første delene og de to andre delene kan være formet som halvsirkelelementer. Jekkelementet kan dermed fordelaktig omslutte en sirkelformet søyle slik at det kan tilveiebringes en konstant avstand mellom søylen og jekkeelementene.

Inngrepselementet kan være innrettet til å holde minst ett av det første og det andre jekkeelementet fast til et søyleelement, både i en horisontal retning og i en vertikal retning.

Ett eller flere inngrepselement kan være innrettet til å holde vekten av kransystemet og en tilhørende last i krana. En flerhet samvirkende inngrepselementer kan samvirke slik at minst ett av jekkeelementene kan justeres radielt i forhold til søyleelementet, slik at en senterakse for minst ett av jekkeelementene og en senterakse for søyleelementet kan sammenfalle.

En flerhet samvirkende inngrepselementer kan reguleres individuelt slik at inngrepselementene kan gå å i inngrep med en konisk søyle.

De samvirkende inngrepselementer kan omfatte eller forstås som en flerhet inngrepselementer, eksempelvis tre eller fire, som er posisjonert i et felles plan i en første ende eller i en andre ende av jekkeelementene. Første ende kan være ekvivalent med øverste ende når jekkeelementet er montert til en vertikal søyle. Andre ende kan være ekvivalent med en nederste ende når jekkeelementet er montert til en vertikal søyle.

Inngrepselementene kan være posisjonert i en første ende eller en andre ende tilhørende jekkeelementene, der den første ende kan vende oppover og den andre enden kan vende nedover når jekkeelementene er montert på en reist søyle. Inngrepselementene kan være posisjonert både den første enden og den andre enden tilhørende jekkeelementene.

I én eller flere utførelsesformer kan inngrepselementene tilhørende det første jekkeelement være posisjonert i det første jekkeelementets første ende, og/eller inngrepselementene tilhørende det andre jekkeelement kan være posisjonert i det andre jekkelementets andre ende. Inngrepselementene tilhørende det første og det andre jekkeelement kan dermed med fordel vekselvis gå i inngrep med eksempelvis én og samme utvendige endeflens tilhørende et søyleelement.

I en eller flere alternative utførelsesformer kan ett eller flere inngrepselement være posisjonert motsatt av posisjoneringen som er beskrevet ovenfor i det umiddelbart foregående avsnitt.

Ved at inngrepselementet tilhørende det første jekkeelementets er posisjonert i den første enden, kan det første jekkeelementet med fordel gå i inngrep med og fastgjøres til et øvre endeparti av et reist søyleelement. Det kan gi bedre eller større stabilitet av kransystemet enn hvis jekkeelementet i andre eksempler går i inngrep med et nedre endeparti for det reiste søyleelementet.

I en eller flere alternative utførelsesformer kan en eller begge av det første jekkeelementet og det andre jekkeelementet omfatte minst tre inngrepselementer. Ved minst tre inngrepselementer kan vekten av kransystemet og en last med fordel fordeles, og det kan gjøres mulig å justere jekkelementenes posisjon relativt til søylen i en horisontal retning.

Det første jekkeelementet og det andre jekkeelementet kan ha et tverrsnitt som korresponderer med søylens tverrsnitt.

Med dette, kan det med fordel tilveiebringes en konstant avstand mellom søylen og jekkeelementene. Når kransystemet monters på en søyle med et sirkulært tverrsnitt, kan jekkelementene fordelaktig ha et sirkulært tverrsnitt. Et sirkulært tverrsnitt kan gjøre det mulig å dreie jekkeelementet om søylens senterakse for en mest mulig optimal posisjon med tanke på vind og tilliggende fartøy eller kjøretøy.

Kransystemet kan videre omfatte i det minste en mekanisk aktuator for å forskyve det første jekkelementet relativt til den andre jekkelementet.

Med den mekaniske aktuatoren kan med fordel integreres i jekkeelementene. Eksempelvis kan den mekaniske aktuatoren være en tannstangaktuator hvor en tannstang kan monteres på det ene jekkeelementet og et korresponderende tannhjul med drift kan monteres på det andre jekkeelementet.

Kransystemet kan videre omfatte i det minste en hydraulisk aktuator for å forskyve det første jekkelementet relativt til den andre jekkelementet.

Den hydrauliske aktuatoren kan omfatte en hydraulisk sylinder.

Kransystemet kan videre omfatte et vinsjsystem for å forskyve det første jekkelementet relativt til den andre jekkeelementet.

Vinsjsystemet kan videre omfatte en første vinsj med en første wire som går over en andre wirerulle i en første ende av det andre jekkeelementet og til et forankringspunkt i en andre ende av det første jekkeelementet.

Vinsjsystemet kan videre omfatte en andre vinsj med en andre wire som går over en første wirerulle i en første ende av det første jekkeelementet og til et forankringspunkt i en øvre ende av det andre jekkeelementet.

Minst den ene av den første vinsjen og den andre vinsjen kan være anordnet til et fundament for søylen.

Vinsjsystemet med vinsjene kan dermed tilveiebringes slik at de ikke tilfører noen vekt til jekkeelementene, og kransystemets vekt kan dermed holdes minst mulig. En lavest mulig vekt på kransystemet kan være spesielt fordelaktig når kransystemet brukes på høye søyler.

Inngrepselementet kan omfatte en falle.

Med falle menes heri som eksempel en utstikkende, bevegelig og trykkbelastet del av en lås, hvor fallen har minst en lukkeside med en fas. Når fallen føres mot eller langs et anlegg kan fallen presses inn i låsen. Når fallen har passert anlegget, kan den trykkbelastede fallen presses ut og automatisk gå i lås med et korresponderende låseelement. Dette kan gjøre det lettere å tilveiebringe et låsbart inngrep mellom kransystemet og søylen, sammenliknet med en løsning hvor det først for eksempel ønskes en presis posisjonering mellom kransystemet og søylen før låseelement kan forskyves i en inngrepsposisjon.

Fallen kan være utformet som en klakke. Med klakke menes heri som eksempel et element innrettet til å gripe om et parti av et korresponderende element. Klakken kan i én utførelsesform omfatte en utsparing innrettet til å gripe om tre sider av en flens. Klakken kan forskyves ved hjelp av en aktuator.

Fallen kan være utformet som en bolt med en avrundet ende, hvor bolten kan være innrettet til å gå i inngrep med en korresponderende utsparing.

Fallen kan være innrettet til å gå i inngrep med en flens tilhørende søyleelementet.

Flensen kan strekke seg helt eller delvis rundt søyleelementet. Søyleelementene som beskrives heri kan typisk kobles sammen via innvendige endeflenser. Endeflensene kan boltes sammen eller festes sammen på hvilken som helst annet passende vis. Ved å øke bredden på minst én endeflens slik at endeflensen tildanner en utvendig periferi rundt søyleelementet, kan det på en enkel og kostnadseffektiv måte tilveiebringes et egnet hold for fallen.

Ved å uforme klakken slik at den kan gå i inngrep med den utvendige flensen, kan det tilveiebringes en solid kobling mellom søyleelementet og jekkeelementet langs hele periferien til flensen.

Kranen kan omfatte en U-formet kranarm. Kranarmen kan opplagres til to kranfundamenter via to ledd.

Den U-formede kranarmen kan fasilitere at vekten av en last kan fordeles på to ledd, der de to leddene kan være diametralt posisjonert. En wire kan være opplagret i et midtparti av kranarmen.

Kranarmen kan være innrettet til å føres over et søyleelement når det første jekkeelement i bruk er i inngrep med flensen til et understøttende søyleelement. Derigjennom kan et søyleelement eller en nacellekomponent løftes fra et tilliggende fartøy eller kjøretøy og oppå det understøttende søyleelementet.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for montering og/eller bruk av et kransystem i henhold til oppfinnelsens første aspekt. I det etterfølgende beskrives eksempler på bruk av kransystemet.

For etablering av en vindturbin omfattende en søyle som kan tildannes av en flerhet søyleelementer, og en nacelle, kan det benyttes et kransystem som kan omfatte i det minste to jekkeelementer, som typisk kan omfatte sylindriske langstrakte jekkeelementer som vekselvis eller sekvensielt kan feste til søylen. Søylen kan typisk settes sammen av langstrakte søyleelementer som stables oppå hverandre i passende lengder.

Kransystemet kan omfatte i det minste et første jekkeelement og et andre jekkelement som kan festes til søylen, mer spesifikt for eksempel flensforbindelse(r) mellom respektive tilstøtende søyleelementer, og som forskyves, typisk gjennom innbyrdes forskyvning av det første jekkeelement relativt det andre jekkeelementet, seksjonsvis oppover søylen, der en seksjon kan tilsvare lengden på et søyleelement. På toppen av det ene jekkeelementet kan det anbringes en kran. Kranen kan omfatte en aktuator, for eksempel hydrauliske sylindere, slik at en kranarm tilhørende kranen kan hente opp søyleelementer og plassere disse sentrisk over monterte søyleelementer. Forskyvning av kransystemet kan utføres med wire og vinsjer som står på en arbeidsplattform festet til et nederste/første søyleelement eller et fundament for søylen. Vinsjen(e) kan operere for å forskyve det første jekkeelementet relativt det andre jekke elementet.

Framgangsmåte for montering av et kransystem i henhold til oppfinnelsens første aspekt kan omfatte ett eller flere av trinnene å:

a) anordne et første søyleelement til et fundament ved bruk av en supportkran;

b) anordne et første jekkeelement til det første søylefundamentet ved bruk av supportkranen, og aktivere et første inngrepselement for å tilveiebringe et låsbart inngrep med det første søylefundamentet;

c) anordne et andre jekkeelement til det første jekkeelementet ved bruk av den første kranen, og aktivere et andre inngrepselement for å tilveiebringe et låsbart inngrep med det første søylefundamentet eller fundamentet;

Framgangsmåten kan ytterligere omfatte ett eller flere av trinnene å:

d) posisjonere et andre søyleelement oppå det første søyleelementet ved hjelp av kranen;

e) frigjøre det første inngrepselementet fra det første søylefundamentet;

f) heve det første jekkelementet fra det første søyleelementet og til det andre søyleelementet;

g) aktivere det første inngrepselement for å tilveiebringe et låsbart inngrep med det andre søyleelementet;

h) frigjøre det andre inngrepselementet fra det første søyleelementet eller fundamentet;

i) heve det andre jekkelementet fra det første søylefundamentet og til det andre søylefundamentet; og

j) gjenta trinnene e – k inntil ønsket antall søylefundamenter er plassert oppå hverandre.

Framgangsmåten kan ytterligere omfatte ett eller flere av trinnene å:

k) heise minst et nacelleelement ved hjelp av kranen 140 og posisjonere det minst ene nacelleelement 45, 46, 47 til et underliggende søyleelement (11); og

l) heise minst ett vindpropellblad ved hjelp av kranen og fastgjøre det minste ene vindpropellbladet til et nav.

I det etterfølgende beskrives det nå ulike utførelsesformer, som skal anses kun som eksempler, med henvisning til medfølgende tegninger, hvor:

Fig.1 viser i perspektiv et kransystem montert til et søyleelement;

Fig.2 viser i perspektiv kransystemet og to søyleelement;

Fig.3 viser et sideriss av søyleelementet;

Fig.4. viser et andre jekkelement;

Fig.5a viser et første jekkelement og en kran;

Fig.5b viser i større målestokk en klakke;

Fig.6 viser et første trinn i monteringen av en vindturbin;

Fig.7 viser et andre trinn i monteringen av vindturbinen;

Fig.8 viser et tredje trinn i monteringen av vindturbinen;

Fig.9 viser et fjerde trinn i monteringen av vindturbinen;

Fig.10 viser et femte trinn i monteringen av vindturbinen;

Fig.11 viser et inngrepselement i inngrep med en flens;

Fig.12 viser et snitt av figur 11;

Fig.13 viser vindturbinen montert til et fundament;

Fig.14 viser et fartøy for montering av vindturbinen

Fig.15 viser fartøyet og en første delmontering av vindturbinen; og

Fig.16 viser fartøyet og en andre delmontering av vindturbinen.

I figurene angis like elementer med ulik plassering med én eller flere apostrofer (‘) og (‘’). Videre referer begrepene «øvre» og «nedre» til posisjoner når det angitte elementet er i en oppreist vertikal stilling.

Figur 1 viser et kransystem 100 for en vertikal søyle 1 tildannet av minst ett søyleelement 11. Kransystemet 100 omfatter et første jekkeelement 12, et andre jekkelement 13 og en kran 140. Det første jekkeelementet 12 omfatter minst to første deler 123, innrettet til å kobles til og strekke seg langs en omkrets rundt søyleelementet 11, og minst ett inngrepselement 25 for å gå i inngrep med søyleelementet 11.

Det andre jekkeelement 13 omfatter minst to andre deler 133, innrettet til å kobles til og strekke seg i det minste delvis rundt det første jekkeelementet 12, og et inngrepselement 25 for å gå i inngrep med søyleelementet 11.

Det første jekkeelement 12 og det andre jekkeelement 13 er innbyrdes forskyvbare relativt til hverandre langs en senterakse X1 for søylen 1 når kransystemet 100 er i bruk på søylen 1 som vist i figur 1. En kran 140 er vist tilkoblet det første jekkelementet 12.

Det første jekkeelementet 12 og det andre jekkeelementet 13 har et tverrsnitt som korresponderer med søylens 1 tverrsnitt, på figuren vist som et sirkulært tverrsnitt.

Kransystemet 100 er vist med et vinsjsystem for å forskyve det første jekkelementet 12 relativt til den andre jekkeelementet 13.

Vinsjsystemet omfatter en første vinsj 50 med en første wire 40 som går over en andre wirerulle 55 i en første ende 131 av det andre jekkeelementet 13 og til et forankringspunkt 31 i en andre ende 122 av det første jekkeelementet 12. Når den første wiren 40 rulles opp på den første vinsjen 50, trekkes det første jekkelementet 12 oppover langs søylen 1.

Vinsjsystem omfatter videre en andre vinsj 35 med en andre wire 30 som går over en første wirerulle 41 i en første ende 121 av det første jekkeelementet 12 og til et forankringspunkt 36 i en første ende 131 av det andre jekkeelementet 13. Når det første jekkelementet er relativt forskjøvet slik at den andre enden 122 er posisjonert til den første enden 131 tilhørende det andre jekkelementet 13, kan den andre wiren 30 kveiles inn på den andre vinsjen 35, og det andre jekkelementet 13 kan heves slik at det andre jekkelementets 13 inngrepselement 25 kan gå i inngrep med en andre flens 24’’ tilhørende et andre søyleelement 11’’ vist i figur 2.

Kranen 140 omfatter et kranfundament 141 som er tilkoblet den øvre enden 123 av det første jekkelementet 12. En kranarm 14 er opplagret i en to-sidig bolteforbindelse 20 og er betjent av hydraulisksylindere 15. Kranarmen 14 er videre forsynt med wireruller 18 for en heisewire 21 forbundet til en vinsj 22. Vinsjene 22, 50, 35 er vist plassert på en arbeidsplattform 9. Arbeidsplattformen 9 er vist montert til et fundament 5 for søylen 1.

Figur 2 viser et andre søyleelement 11’’ som er heist på plass og posisjonert oppå et første søyleelement 11’ ved hjelp av kranarmen 14 og heisewiren 21 som er tilkoblet vinsjen 22. Søyleelementet 11’’ forbindes til søyleelement 11’ med en innvendig flens- og skrueforbindelse (ikke vist).

Når det andre søyleelementet 11’’ er montert som vist i figur 2, frigjøres inngrepselementet 25’ tilhørende det første jekkeelementet 12, og det første jekkelement 12 heises opp ved hjelp av vinsjen 50 og wiren 40 vist i figur 1. Når det andre jekkeelementet 12 er heist i posisjon, aktiveres det første jekkeelementet inngrepselementet 25’ og går i inngrep med den flensen 24’’, som vist i figur 7.

Det andre jekkelementet 13 heise deretter opp ved hjelp av den første vinsjen 35 og wire 30 over wirerullene. Når det andre jekkelement 13 er heist en seksjon opp, aktiveres det andre jekkeelementets 13 inngrepselementet 25’’ og går i inngrep med flensen 24’’. Et tredje søyleelement 11’’’ (ikke vist) kan nå heises på plass oppå det andre søyleelementet 11’’. Fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor gjentas inntil et ønsket antall søyleelementer 11 elementer er montert.

Figur 3 viser søyleelementet 11 i figur 2. Søyleelementet 11 er i én ende forsynt med en utvendig flens 24, innrettet til å motta inngrepselementene 25, og i to ender forsynt med en innvendig flens (ikke vist) for å feste to søyleelementer 11 til hverandre. Den utvendige flensen 24 kan være en kombinert flens som både er på utsiden og innsiden av søyleelementet 11.

Figur 4 viser det andre jekkelementet 13, omfattende to andre deler 133 som er sammenkoblet med en flerhet flensforbindelser 16, og en flerhet inngrepselement 25.

Figur 5a viser det første jekkelementet 12, omfattende to første deler 123 som er sammenkoblet med en flerhet flensforbindelser 17, og en flerhet inngrepselement 25. Krana 140 er montert til en ende av det første jekkelementet 12.

Når et første søyleelement 11’ (fig.3) er montert til flytefundamentet 5 (fig 1), monteres et det første jekkeelement 12 utenpå det første søyleelement 11’. Deretter monteres et andre jekkeelement 13 utenpå det første jekkeelementet 12. Det andre jekkeelementet 13 omfatter to delelementer 131 som skrus sammen med flensforbindelser 17.

Videre viser figur 5a hvordan kranarmen 14 kan beveges. Ved montering av vindturbinen 1 kan kranarmen typisk beveges mellom en første posisjon A og en andre posisjon B, slik at et søyleelement 11 kan forflyttes og posisjoners koaksialt på et underliggende søyleelement 11. Når vindturbinen 1 er montert, kan kranarmen 14 føres til posisjon C slik at kransystemet 100 kan senkes ned langs søylen 1 uten at kranarmen 14 kommer i konflikt med propellene 2 (figur 13) når disse er montert. Når montasjen er fullført kan jekkelementene 12 og 13 senkes ned ved hjelp av vinsjene 35, 50 (figur 1 og 2), og kransystemet 100 kan demonteres.

Figur 5b viser et låseelement 250 i form av en klakke forsynt med et utsparing 253 innrettet til å gå i inngrep med flensen 24 tilhørende søyleelementet 11. Låseelementet/klakken 250 er videre vist med en øvre fas 252 og en nedre fas 254.

Figurene 6 – 10 viser montering av en vindturbin 1 ved bruk av kransystemet 100. Vinsjene 35, 50 (figurene 1, 2) innrettet til å heve og senke jekkelementene 12, 13 er ikke vist.

Figur 6 viser kransystemet 100 montert til det første søyleelementet 11’, som vist i figur 1 og 2. Det første jekkelementet 12 er i inngrep med en første flens 24’ tilhørende det første søyleelementet 11’ via inngrepselement 25. Det andre jekkelementet 13 omslutter det første jekkelementet 12. Et andre søyleelement 11’’ heises på plass med kranen 140. Inngrepselementet 25 tilhørende det andre jekkeelementet 13 er i inngrep med en flens 245 tilhørende fundamentet 5.

Figur 7 viser det andre søyleelementet 11’’ montert oppå det første søyleelementet 11’. Det første jekkeelementet 12 er heist opp slik at det omslutter det andre søyleelementet 11’’, og den øvre enden 131 av det andre jekkeelementet 12 omslutter et nedre parti 122 av det første jekkeelementet 12. Det første jekkelementet 12 er i inngrep med en andre flens 24’’ tilhørende det andre søyleelementet 11’’ via et inngrepselement 25.

Figur 8 viser det andre jekkeelementet 13 heist opp slik at det omslutter det første jekkelementet 12 på samme måte som i figurene 1 og 6. Et tredje søyleelement 11’’’ heises opp med kranen 140.

Figur 9 viser det tredje søyleelement 11’’’ montert oppå det andre søyleelementet 11’’, og den øvre enden 131 av det andre jekkeelementet 13 omslutter et nedre parti 122 av det første jekkeelementet 12 jekkeelementet 12 er heist opp på samme måte som vist i figur 7.

Figur 10 viser det andre jekkeelementet 13 heist opp slik at det omslutter det første jekkelementet 12 på samme måte som i figurene 1, 6 og 8. Nacelleelementene 45, 46, 47, 48 er montert på toppen av søylen 1, med kranen 140, wiren 21 og vinsjen 22. Videre vises et propellblad 2 som heises på plass ved hjelp av kranen 140 og et heiseverktøy 9.

Figur 11 og 12 viser inngrepselementer 25 i inngrep med flensen 24 tilhørende søyleelementet 11. Jekkeelementene 12 og 13 festets til søyleelementet 11 via et inngrepselement 25 som går i inngrep med en utvendig flensforbindelse 24 tilhørende søyleelementet 11. Inngrepselementet 25 omfatter et bevegelig låseelement 250, innen faget kjent som en låseklakk som griper om flensen 24 på tre sider. Låseelementet 250 forskyves radielt, eksempelvis ved bruk av hydraulikk eller elektromotor (ikke vist). Låselementet 250 kan omfatte et radielt trykk og en fas, slik at låseelementet 250 automatisk griper om flensen 24 når et parti av låselementet 250 forflyttes over flensen. I figur 12 vises en utførelsesform hvor den utvendige flensen 24 omfatter et innvendig flensparti innrettet til å koble sammen to søyleelementer 11.

Figur 13 viser en flytende vindturbin 99 som omfatter en vertikal sylindrisk søyle 1 omfattende en flerhet søyleelementer 11. Søylen 1 er montert vertikalt til et flytende fundament 5 med en forankring 10. På toppen av søylen 1 er det montert nacelle 3 som inneholder tekniske installasjoner som generator og kontrollanlegg. En vindpropell 2 roterer når vinden blåser og gir kraft til strømproduksjon.

Arbeidsplattformen 9 til bruk ved installasjon av søylen 1 er anordnet over en havoverflate 4. Arbeidsplattformen 9 er vist montert til fundamentet 5. Arbeidsplattformen 9 kan i en ikke vist utførelsesform være montert til et første søyleelement 11 som er montert til fundamentet 5

Figur 14 viser et fartøy 7 omfattende en supportkran 8 og elementer 2, 11, 13 for kransystemet 100, og søyleelementer 11. Når vindturbinen 99 skal monteres er flytefundamentet 5 forankret og posisjonert på planlagt sted. Deretter ankommer fartøyet 7 med alle komponentene som skal til for å montere vindturbinen 99. Supportkranen 8 benyttes til å håndtere de enkelte vindturbinelementene 2, 45, 46, 47 på fartøyet 7 og for å montere et første søyleelement 11 på flytefundamentet 5, og kransystemet 100.

Figur 15 viser et første trinn i monteringen av vindturbinen 99 i figur 13, og tilsvarende figur 1.

Figur 16 viser et andre trinn i monteringen av vindturbinen 99 i figur 13, og tilsvarende figur 2.

I det etterfølgende beskrives en mulig metode for å montere vindturbinen 99. Fartøyet 7 posisjoners ved siden av fundamentet 5. Supportkranen 8 løfter et første tårnelement 11’ fra fartøyet 7 og oppå fundamentet 5. Kransystemet 100 posisjoneres deretter til det første tårnelementet 11’. Dette gjøres ved å løfte kransystemet 100 av fartøyet 7 med supportkranen 8. Først monteres et første jekkelement 12 til det første tårnelementet 11’ ved at to første deler 123 posisjoneres til det første tårnelementet 11’, og inngrepselementene 25 går i inngrep med det første tårnelementet 11’.

Deretter monteres det andre jekkeelementet 13 utenpå det første jekkeelementet 12. Første heises en andre del 133 på plass. Deretter heises en andre andre del 133 på plass og de to andre delene 133 boltes sammen. Det første jekkeelementet 12 hviler på flens 24 tilhørende det første tårnelementet 11’. Det andre jekkelementet 13 hviler på en flens 24 tilhørende fundamentet 5.

Deretter heises vinsjene 22, 35 og 50 med tilhørende wire 21, 30 og 40 på plass. Wiren 21 strekkes fra vinsjen 25 og over wirerullene 18 på kranarmen 14. Wiren 30 strekkes fra vinsjen 35 og over den første wirerullen 41 i en første ende 121 av det første jekkeelementet 12 og til forankringspunktet 36 i den første enden 131 av det andre jekkeelementet 13.

Wire 40 strekkes over den andre wirerullen 55 i den første ende 131 av det andre jekkeelementet 13 og til forankringspunktet 31 i den andre ende 122 av det første jekkeelementet 12.

Kransystemet 100 er nå klart for å heise på plass ønsket antall søyleelementer 11. Det skjer ved at kranen 100 heiser søyleelementer 11 fra fartøyet 7 og plasserer dem oppå et understøttende søyleelement 11. Når et nytt søylemenet 11 er montert, heves først det første jekkeelementet 12 ved hjelp av den første vinsjen 50, og deretter det andre jekkelementet 13 ved hjelp av den andre vinsjen 35. Jekkeelementene 12, 13 festes til søylen med inngrepselementene 25.

Montering av nacellen 3 utføres ved heise nacellen 3 i én eller flere deler fra fartøyet 7 og til toppen av søylen 1. Nacellen 3 kan deles opp i flere moduler 45, 46, 47, 48 slik at vekten av hver modul 45, 46, 47, 48 kan komme på akseptabelt nivå i forhold til kranens 100 løftekapasitet. Oppheising av søyleelementene 11 og nacellemodulene 45, 46, 47, 48 skjer med wiren 21 og vinsjen 22. Propellblader 2 tilhørende vindturbinen 100 heise også opp med kranen 100 og festes til et nav 48 i nacellen 3.

Når montering av vindturbinen 100 er fullført kan kranarmen 14 føres over og bak nacellen 3, og kranen 100 kan jekkes nedover søylen 1 på samme eller tilsvarende omvendt måte som den ble jekket oppover søylen 1. Når kranen 100 omslutter det nederste/første søyleelementet 11’ kan kranen 100 demonteres ved hjelp av supportkranen 8 på fartøyet 7. Hvis søylen 1 skal reises på land, erstattes fartøyet 7 med et kjøretøy (ikke vist).

Claims

Patentkrav

1. Kransystem (100) for en søyle (1) som er tildannet av minst ett søyleelement (11), hvor kransystemet (100) omfatter:

- et første jekkeelement (12) omfattende minst to første deler (123), innrettet til å kobles til og strekke seg i det minste delvis langs en omkrets rundt søyleelementet (11), og minst ett inngrepselement (25) for å gå i inngrep med søyleelementet (11);

- et andre jekkeelement (13) omfattende minst to andre deler (133), innrettet til å kobles til og strekke seg i det minste delvis rundt det første jekkeelementet (12), og minst ett inngrepselement (25) for å gå i inngrep med søyleelementet (11), hvor det første jekkeelement (12) og det andre jekkeelement (13) er innbyrdes forskyvbare relativt til hverandre langs en senterakse (X1) for søylen (1) når kransystemet (100) er i bruk på søylen (1); og

- minst én kran (140 ) som er tilkoblet det første eller det andre jekkelementet (12, 13).

2. Kransystem (100) ifølge krav 1, hvor det første jekkeelementet (12) og det andre jekkeelementet (13) har et tverrsnitt som korresponderer med søylens (1) tverrsnitt.

3. Kransystem (100) ifølge krav 1 eller krav 2, som videre omfatter en mekanisk aktuator for å forskyve det første jekkelementet (12) relativt til den andre jekkelementet (13).

4. Kransystem (100) ifølge krav hvilket som helst av de foregående krav, som videre omfatter en hydraulisk aktuator for å forskyve det første jekkelementet (12) relativt til den andre jekkelementet (13).

5. Kransystem (100) ifølge hvilket som helst av de foregående krav, som videre omfatter et vinsjsystem for å forskyve det første jekkelementet (12) relativt til den andre jekkeelementet (13).

6. Kransystem (100) ifølge krav 5, hvor vinsjsystemet omfatter i det minste den ene av første vinsj (50) og en andre vinsj (35).

7. Kransystem (100) ifølge krav 6, hvor den første vinsjen (50) omfatter en første wire (40) som går over en andre wirerulle (55) i en første ende (131) av det andre jekkeelementet (13) og til et forankringspunkt (31) i en andre ende (122) av det første jekkeelementet (12).

8. Kransystem (100) ifølge hvilket som helst av kravene 6 og 7, hvor den andre vinsjen (35) omfatter en andre wire (35) som går over en første wirerulle (41) i en første ende (121) av det første jekkeelementet (12) og til et forankringspunkt (36) i en øvre ende (131) av det andre jekkeelementet (13).

9. Kransystem (100) ifølge hvilket som helst av kravene 6-8, hvor minst den ene av den første vinsjen (50) og den andre vinsjen (35) er anordnet til et fundament (5) for søylen (1).

10. Kransystem (100) ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor inngrepselementet (25) omfatter en forskyvbar klakke (251).

11. Kransystem (100) ifølge krav 9, hvor den forskyvbare klakken (251) er innrettet til å gå i inngrep med en flens (24) tilhørende søyleelementet (11).

12. Kransystem (100) ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor kranen (140) omfatter en U-formet arm (14) som er opplagret til minst to kranfundamenter (141) via minst to ledd (20).

13. Framgangsmåte for montering eller bruk av kransystemet (100) i henhold til hvilket som helst av de foregående krav.

14. Framgangsmåte ifølge krav 13 for montering av kransystemet (100) i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 12, hvor framgangsmåten omfatter trinnene å:

a) anordne det første jekkeelementet (12) til det første søylefundamentet (11’) ved bruk av supportkranen 8;

b) aktivere det første jekkeelementets minste ene inngrepselement (25’) for å tilveiebringe et låsbart inngrep med det første søylefundamentet (11’);

c) anordne det andre jekkeelementet (13) til det første jekkeelementet (12) ved bruk av supportkranen (8); og

d) aktivere det andre jekkeelementets minst ene inngrepselement (25’’) for å tilveiebringe et låsbart inngrep med det første søyleelementet (11’) eller fundamentet (5).

15. Framgangsmåte ifølge krav 13 for bruk av kransystemet (100) i henhold til hvilket som helst av krav 1 til 12, framgangsmåten omfatter trinnene å:

e) posisjonere et andre søyleelement (11’’) oppå et første søyleelement (11’) ved hjelp av kranen (140);

f) frigjøre det minst ene inngrepselementet (25’) fra det første søylefundamentet (11’);

g) heve det første jekkelementet (12) fra det første søylefundamentet (11’) og til det andre søylefundamentet (11’’);

h) aktivere det første inngrepselementet (25’) for å tilveiebringe et låsbart inngrep med det andre søyleelementet (11’’);

i) frigjøre det andre inngrepselementet (25’’) fra det første søyleelementet (11’) eller fundamentet (5);

j) heve det andre jekkelementet (13) fra det første søylefundamentet (11’) og til det andre søylefundamentet (11’’).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvor kransystemet (100) er montert ved å utføre fremgangsmåten i henhold til krav 14.

17. Framgangsmåte ifølge krav 15 eller 16, hvor framgangsmåten ytterligere omfatter trinnene å:

k) tilveiebringe kransystemet på en øvre del av en søyle oppbygd av i det minste det første og det andre søyleelementet;

l) heise minst ett nacelleelement (45, 46, 47) ved hjelp av en kran (140) tilhørende kransystemet;

m) posisjonere det minst ene nacelleelement (45, 46, 47) til et underliggende søyleelement (11) i søylen;

n) heise minst ett vindpropellblad (2) ved hjelp av kranen (140); og

o) fastgjøre det minste ene vindpropellbladet (2) til et nav (48).