NO316980B1 - Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device. - Google Patents

Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device. Download PDF

Info

Publication number
NO316980B1
NO316980B1 NO20023835A NO20023835A NO316980B1 NO 316980 B1 NO316980 B1 NO 316980B1 NO 20023835 A NO20023835 A NO 20023835A NO 20023835 A NO20023835 A NO 20023835A NO 316980 B1 NO316980 B1 NO 316980B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
module
foundation
guide
guide posts
receiver elements
Prior art date
Application number
NO20023835A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20023835D0 (en
Inventor
Harald Johansen
Bjorn Bekken
Original Assignee
Hammerfest Strom As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hammerfest Strom As filed Critical Hammerfest Strom As
Priority to NO20023835A priority Critical patent/NO316980B1/en
Publication of NO20023835D0 publication Critical patent/NO20023835D0/en
Priority to PCT/NO2003/000269 priority patent/WO2004015264A1/en
Priority to AU2003248520A priority patent/AU2003248520A1/en
Publication of NO316980B1 publication Critical patent/NO316980B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/52Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/10Guide posts, e.g. releasable; Attaching guide lines to underwater guide bases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091Offshore structures for wind turbines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/42Foundations for poles, masts or chimneys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for innstyring av moduler for undersjøiske anlegg som produserer elektrisk energi fra strømmende vannmasser. Videre omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for installasjon av slike moduler. Forskning og utvikling på tidevannskraftverk eller anlegg for produksjon av elektrisk energi har pågått i mange tiår. Fordelene med tidevannsanlegg er blant annet at de eksempelvis i forhold til vindmøller, er forutsigbare og lite avhengige av vær. Likevel er svært få anlegg bygd til tross for at det på verdensbasis er svært store energimengder i tidevannsstrømmer. Årsaken er hovedsakelig av økonomisk og/eller miljømessig art. Disse og andre årsaker har medført at det er blitt utviklet anlegg som i sin helhet er plassert under havoverflaten. Disse anleggene er bygget opp av moduler plassert på et fundament på havbunnen. The invention relates to a device for controlling modules for underwater installations that produce electrical energy from flowing water masses. Furthermore, the invention includes a method for installing such modules. Research and development on tidal power plants or facilities for the production of electrical energy has been ongoing for many decades. The advantages of tidal systems include, for example, that compared to wind turbines, they are predictable and little dependent on the weather. Nevertheless, very few facilities have been built despite the fact that there are very large amounts of energy in tidal currents worldwide. The reason is mainly of an economic and/or environmental nature. These and other reasons have led to the development of facilities that are located entirely below sea level. These facilities are built up of modules placed on a foundation on the seabed.

Imidlertid er det en utfordring å sette sammen disse modulene under havflaten på en økonomisk måte, fordi modulene kan ha betydelige dimensjoner og fordi de nødvendig vis må plasseres i strømmende vannmasser, og fordi de i noen tilfeller installeres forholdsvis dypt. However, it is a challenge to assemble these modules under the sea surface in an economical way, because the modules can have significant dimensions and because they must be placed in flowing water masses, and because in some cases they are installed relatively deep.

Montering av undervannskraftverk har i de fleste tilfeller tidligere nødvendig-gjort vanskelig, omfattende og kostbart dykkerarbeide. Installation of underwater power plants has in most cases previously necessitated difficult, extensive and expensive diving work.

Det er tidligere utviklet lite teknikk på dette området fordi anlegg for produksjon av energi fra strømmende vannmasser, plassert på et fundament, og som i sin helhet er plassert under vann, har vært lite utbredt og er av nyere dato. In the past, little technology has been developed in this area because facilities for the production of energy from flowing bodies of water, placed on a foundation, and which are placed entirely under water, have not been widespread and are of recent date.

Et eksempel på et slikt moduloppbygd tidevannsanlegg er beskrevet i patent-søknad NO20010737, Hammerfest Strøm. Dette anlegget omfatter et fundament plassert på havbunnen og en eller flere moduler plassert på fundamentet. Modulene kan omfatte turbin, generator for elektrisk kraft, gir, og diverse elektriske komponenter. Disse turbinene er innfestet i fundamenter som kan omfatte søyler eller peler. An example of such a modular tidal system is described in patent application NO20010737, Hammerfest Strøm. This facility comprises a foundation placed on the seabed and one or more modules placed on the foundation. The modules can include a turbine, generator for electrical power, gears, and various electrical components. These turbines are attached to foundations which may include columns or piles.

Grunnen til at man ønsker å plassere anlegg av denne typen i sin helhet under vann, er at anlegg som går over overflaten omfatter konstruksjoner som gjør at de hydrodynamiske kreftene påfører betydelige mekaniske på-kjenninger på konstruksjonen. Videre er det er vanskelig å få til en forankring i bunnen på en holdbar og økonomisk måte, særlig ved vanskelige bunn-forhold. Vannmasser som strømmer rundt konstruksjoner av denne type skaper også lett egensvingninger i konstruksjonen, som til slutt kan skape tretthetsbrudd. Korrosjon er også et problem, både i plaskesonen, i over-gangen mellom vann og luft, og på steder med store mekaniske spenninger. Videre skaper konstruksjoner som går opp til eller over havoverflaten et hinder for skipsfarten, og er ellers skjemmende i naturen. Konstruksjoner som ikke går over vann er gunstige for å for å redusere forstyrrelse og oppbremsing av vannstrømmen. Oppbremsing og forstyrrelser i vannstrømmen kan påvirke turbinen på en uheldig måte. The reason why one wants to place facilities of this type entirely under water is that facilities that go above the surface include structures that cause the hydrodynamic forces to impose significant mechanical stresses on the structure. Furthermore, it is difficult to achieve an anchorage in the bottom in a durable and economical way, especially in difficult bottom conditions. Masses of water flowing around constructions of this type also easily create self-oscillations in the construction, which can eventually cause fatigue failure. Corrosion is also a problem, both in the splash zone, in the transition between water and air, and in places with high mechanical stresses. Furthermore, constructions that go up to or above the sea surface create an obstacle for shipping, and are otherwise unsightly in nature. Constructions that do not go over water are beneficial in order to reduce disturbance and slowing down of the water flow. Slowing down and disturbances in the water flow can adversely affect the turbine.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å forenkle installasjon, vedlikehold og skifte av komponenter for anlegg som i sin helhet er plassert under vann. Oppfinnelsen kan selvsagt også brukes til installasjon av moduler undervann, selv om nye moduler plassert på konstruksjonen vil kunne stikke over vann. It is an aim of the present invention to simplify the installation, maintenance and replacement of components for facilities that are entirely placed under water. The invention can of course also be used for the installation of modules underwater, although new modules placed on the structure will be able to protrude above water.

Dette oppnås med den foreliggende oppfinnelsen som angitt i de selvstendige krav. This is achieved with the present invention as stated in the independent claims.

Oppfinnelsen er beskrevet for installasjon av en horisontalakset turbin, men kan også nyttes for en vertikalakset turbin. Installasjonsmetoden i henhold til foreliggende oppfinnelse har viktige fortrinn. Et modularisert system som i sin helhet er neddykket, representerer ikke visuell forurensing eller begrensinger for skipsfarten. En installasjonsmetode som tillater stegvis installasjon, mulig-gjør installasjon til tross for store krefter forårsaket av vannstrømmen. Et slikt system muliggjør enkle og effektive reparasjons- og vedlikeholdsoperasjoner. The invention is described for the installation of a horizontal-axis turbine, but can also be used for a vertical-axis turbine. The installation method according to the present invention has important advantages. A modular system that is entirely submerged does not represent visual pollution or limitations for shipping. An installation method that allows step-by-step installation enables installation despite large forces caused by the water flow. Such a system enables simple and efficient repair and maintenance operations.

Anordningen og fremgangsmåten er spesielt tilpasset for anlegg som omfatter en turbin som likner en vindmølle og som i sin helhet er plassert under vann. The device and the method are particularly adapted for installations that include a turbine that resembles a windmill and that is placed entirely under water.

Slike anlegg omfatter minst en modul i form av et hus forankret til bunnen med et fundament eller en bærekonstruksjon. Bærekonstruksjonen inkluderer normalt også en kabelgate som en overføringskabel for strøm er festet til for å unngå utmattingsbrudd på grunn av kreftene fra vannstrømmen. Fundamentet omfatter fortrinnsvis en forankringspel som er drevet ned i bunnen, eller som på annen måte er fastgjort i denne. Such facilities comprise at least one module in the form of a house anchored to the bottom with a foundation or a supporting structure. The support structure normally also includes a cable tray to which a power transmission cable is attached to avoid fatigue failure due to the forces of the water flow. The foundation preferably comprises an anchoring pile which is driven into the bottom, or which is otherwise fixed in it.

De beskrevne komponentene er satt sammen som moduler for å lette installasjon og vedlikehold. Under installasjon vil normalt huset med turbinen påmontert representere én modul og fundamentet en eller flere andre moduler. Fordelene med moduloppbygning er vesentlig lavere anleggskostnader, muligheter for trinnvis utbygging, og enklere nedbygging. The described components are assembled as modules to facilitate installation and maintenance. During installation, the house with the turbine attached will normally represent one module and the foundation one or more other modules. The advantages of modular construction are significantly lower construction costs, possibilities for step-by-step development, and easier dismantling.

Det er sammensetningen eller monteringen av disse komponentene og modulene den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å forenkle. It is the composition or assembly of these components and modules that the present invention aims to simplify.

Reparasjon og vedlikehold av en modul kan skje ved å ta modulen til overflaten ved hjelp av den foreliggende oppfinnelsen slik at arbeidet kan utføres tørt i et verksted. Repair and maintenance of a module can be done by taking the module to the surface with the help of the present invention so that the work can be carried out dry in a workshop.

Dette oppnås med den foreliggende oppfinnelsen som angitt i de selvstendige krav. This is achieved with the present invention as stated in the independent claims.

Under installasjon vil normalt huset med turbinen påmontert, representere én modul og fundamentet en eller flere andre moduler. During installation, the house with the turbine attached will normally represent one module and the foundation one or more other modules.

En overføringskabel for den genererte kraften går fra den elektriske generatoren, gjennom huset som normalt er en vanntett kapsel, og til et landanlegg for ilandføring av kraft. A transmission cable for the generated power runs from the electric generator, through the house, which is normally a watertight capsule, and to an onshore plant for bringing power ashore.

I en fremgangsmåte for installasjon av anordningen ifølge oppfinnelsen tillates en stegvis installasjon, og på den måten muliggjøres installasjon til tross for store krefter forårsaket av vannstrømmen. In a method for installing the device according to the invention, a step-by-step installation is permitted, and in that way installation is made possible despite large forces caused by the water flow.

Denne beskrivelsen omfatter ikke installasjonen av selve bærestrukturen, men forutsetter at en slik er etablert innfor de krav til vertikalitet og orientering som vil gjelde. This description does not cover the installation of the supporting structure itself, but assumes that one has been established in accordance with the requirements for verticality and orientation that will apply.

Anordningen er tilpasset for innstyring av en modul på et fundament, der fundamentet er plassert på havbunnen. Fundamentet er typisk et tårnrør og moduler typisk en kapsel eller et hus med nødvendige komponenter for energiproduksjon. Anordningen omfatter et område tilpasset for sammen-føyning med modulen. Dette området omfatter eksempelvis en vanlig flens for boltforbindelse. I dette tilfellet har modulene motsvarende flens. Imidlertid vil det være en fordel om sammenføyningen kan styres automatisk, og dette kan foregå med en fjernstyrt inngrepsanordning som eksempelvis omfatter fjernstyrte inngrepspaler som går i inngrep med motsvarende utsparinger i eksempelvis et konisk rør på modulen. Det koniske røret kan da være tilpasset for å gå i inngrep med et sammenpassende traktformet hull i fundamentet. The device is adapted for setting a module on a foundation, where the foundation is placed on the seabed. The foundation is typically a tower tube and modules are typically a capsule or a house with the necessary components for energy production. The device comprises an area adapted for joining with the module. This area includes, for example, a normal flange for a bolted connection. In this case, the modules have corresponding flanges. However, it would be an advantage if the joining could be controlled automatically, and this could take place with a remote-controlled engagement device which, for example, comprises remote-controlled engagement pawls that engage with corresponding recesses in, for example, a conical tube on the module. The conical tube can then be adapted to engage a matching funnel-shaped hole in the foundation.

Overflatefartøyet omfatter minst en vinsj som brukes til å heise modulen med og eventuelt stramme ledewirene. The surface vessel includes at least one winch which is used to hoist the module with and possibly tighten the guide wires.

Mottagerelementer med respektive låseanordninger, er plassert ved fundamentets sammenføyningsområde. Disse mottagerelementene er tilpasset for å motta ledestolper tilpasset for å senkes ned i mottakerelementene for å låses i disse med låseanordningene. Også disse kan, i en alternativ utførelsesform, styres automatisk med en fjernstyrt inngrepsanordning som eksempelvis omfatter fjernstyrte inngrepspaler som går i inngrep med motsvarende utsparinger i ledestolpene. Mottagerelementene kan være rør-formede og er påsatt fundamentet ved sammenføyningsområdet. Receiver elements with respective locking devices are located at the joint area of the foundation. These receiving elements are adapted to receive guide posts adapted to be lowered into the receiving elements to be locked in them with the locking devices. These too can, in an alternative embodiment, be controlled automatically with a remote-controlled engagement device which, for example, includes remote-controlled engagement pawls that engage with corresponding recesses in the guide posts. The receiver elements can be tubular and are attached to the foundation at the joining area.

Minst to ledevaiere forløper mellom overflatefartøyet og ledestolpene, og minst to ledetunneier er anbrakt på modulen i en avstand tilpasset At least two guide wires run between the surface vessel and the guide posts, and at least two guide rods are placed on the module at a distance adapted to

plasseringen av mottagerelementene. Ledetunnelene er tilpasset for inntreing av ledewirene og for entring inn på ledestolpene, og er fortrinnsvis utstyrt ved en utvidet nedre ende som letter inntreing på ledestolpene. Ledetunnelene er fastgjort til modulen på slik at de er tilpasset plasseringen av ledestolpene når disse er fastgjort til mottagerelementene på fundamentet. the location of the receiver elements. The guide tunnels are adapted for entry of the guide wires and for entry onto the guide posts, and are preferably equipped with an extended lower end which facilitates entry onto the guide posts. The guide tunnels are attached to the module in such a way that they are adapted to the location of the guide posts when these are attached to the receiver elements on the foundation.

En heisevire forløpende mellom modulen og vinsjen, påmontert overflate-fartøyet for heving og senking av modulen 2, er løsbart fastgjort til modulen på en ellers kjent måte. I en utførelsesform kan løsningen av heiseviren fjernstyres. A hoist wire extending between the module and the winch, mounted on the surface vessel for raising and lowering the module 2, is releasably attached to the module in an otherwise known manner. In one embodiment, the release of the hoist wire can be controlled remotely.

Låseanordningene for mottagerelementene kan omfatt inngrepsmidler som automatisk går i inngrep med ledestolpene og låser disse til mottagerelementene. Inngrepsmidlene kan omfatte fjærbelastede paler som smetter i inngrep med utsparinger når ledestolpene er på plass. The locking devices for the receiver elements may comprise engagement means which automatically engage with the guide posts and lock them to the receiver elements. The engagement means may comprise spring-loaded pawls which slide into engagement with recesses when the guide posts are in place.

Fjernstyringen av de forskjellige inngrepsanordningene kan foregå via en kabel fra overflatefartøyet ellet på en annen måte kjent på fagområdet. The remote control of the various intervention devices can take place via a cable from the surface vessel or in another way known in the field.

En fremgangsmåte for innstyring av en eller flere moduler for et på en havbunn plassert fundament for et undersjøisk anlegg for produksjon av energi fra strømmer i vannmasser med den beskrevne anordningen kan omfatte anbringelse av et fartøy som bærer modulen over fundamentet. Hele innstyringen og monteringen bør foregå under tidevannsskifte for at dette kan foregå når det er minst mulig strøm. Den foreliggende oppfinnelsen er derfor utviklet for at denne monteringen skal kunne foregå i en så kort tidsperiode at modulen kan monteres før strømmen blir for sterk. A method for controlling one or more modules for a foundation placed on a seabed for an undersea plant for the production of energy from currents in bodies of water with the described device can include placing a vessel that carries the module over the foundation. The entire steering and assembly should take place during the tide change so that this can take place when there is the least possible current. The present invention has therefore been developed so that this assembly can take place in such a short period of time that the module can be assembled before the current becomes too strong.

Ledewirene tres gjennom ledetunnelene anbrakt på modulen og ledestolpene med ledewirene senkes fra fartøyet ned til fundamentet. Ledestolpene tres inn i mottagerelementene på fundamentet og låses til mottagerelementene med låseanordningene. Ledewirene strammes så mellom fundamentet og fartøyet, for eksempel med en vinsj plassert på fartøyet. Modulen heises så ned langs ledewirene med heisewiren og vinsjen. Det koniske røret entrer inn i fundamentet og ledestolpene entrer inn i ledetunnelene på modulen. Modulen fastgjøres så til fundamentet med innfestingsanordningen, ved eksempelvis at paler på fundamentet går i inngrep med utsparinger på modulen. Under en heving av modulen reverseres denne prosessen. Når monteringen er fullført løsnes heisewiren og ledewirene fra modulen og fundamentet, og monteringen er ferdig. The guide wires are threaded through the guide tunnels placed on the module and the guide posts with the guide wires are lowered from the vessel down to the foundation. The guide posts are threaded into the receiving elements on the foundation and locked to the receiving elements with the locking devices. The guide wires are then tightened between the foundation and the vessel, for example with a winch placed on the vessel. The module is then hoisted down along the guide wires with the hoisting wire and the winch. The conical tube enters the foundation and the guide posts enter the guide tunnels on the module. The module is then attached to the foundation with the fixing device, for example by means of piles on the foundation engaging with recesses on the module. During an elevation of the module, this process is reversed. When the assembly is complete, the hoisting wire and guide wires are detached from the module and the foundation, and the assembly is finished.

Kabelen for overføring av kraft fra modulen i tilfellet der denne omfatter en The cable for transmitting power from the module in the case where this includes a

generator, kan foregå med en undervannskobler som automatisk går i inngrep med en motsvarende kobling påmontert fundamentet når modulen plasseres, eller modulen kan ha en kabel som er lang nok til at koblingen kan foregå ved overflaten. generator, can take place with an underwater coupler that automatically engages with a corresponding coupler mounted on the foundation when the module is placed, or the module can have a cable that is long enough for the connection to take place at the surface.

Kort beskrivelse av de vedlagte figurer: Brief description of the attached figures:

Fig. 1 viser et sideriss av et eksempel på en installasjon som kan installeres med en anordning og en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen der installasjonens forskjellige komponenter eller moduler tydelig fremkommer; Fig. 2 viser et delvis gjennomskåret sideriss av et eksempel på en generator modul med nacelle som kan installeres med en anordning i henhold til oppfinnelsen; Fig. 3 viser tre trinn av en installasjonssekvens; Fig. 4 viser to trinn ved installasjonssekvensen som angir installasjon av ilandføringskabel for strøm; Fig. 5, 6 og 7 viser forskjellige trinn ved installasjon av en modul i henhold til oppfinnelsen, der installasjonsanordningens komponenter fremgår; og Fig. 8 og 9 viser en modul og en lekter som kan brukes i forbindelse med oppfinnelsen. Fig. 1 shows a side view of an example of an installation that can be installed with a device and a method according to the invention where the various components or modules of the installation are clearly visible; Fig. 2 shows a partially cut side view of an example of a generator module with a nacelle that can be installed with a device according to the invention; Fig. 3 shows three steps of an installation sequence; Fig. 4 shows two steps of the installation sequence indicating the installation of the shore power cable; Fig. 5, 6 and 7 show different steps in the installation of a module according to the invention, where the components of the installation device appear; and Fig. 8 and 9 show a module and a barge that can be used in connection with the invention.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet med et utførelseseksempel. In the following, the invention will be described with an exemplary embodiment.

Fig. 1 viser en løftindusert propellerturbin (1) som typisk kan installeres med en anordning og en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. På den viste installasjonen er propellbladene pitchregulert for å høyne virkningsgraden samt for å kunne rotere bladene minst 180 ° fortrinnsvis i forbindelse med skifte av strømretning. Den løftinduserte propellerturbinen (1) er påmontert en vanntett kapsel eller hus (2) som typisk utgjør en modul, med utstyr for å omdanne turbinens rotasjon til elektrisk kraft, inklusiv en generator, eventuelt et gir og kontrollsystem. Huset eller modulen (2) kan også omfatte sekundær-funksjoner som lenseanordninger for mindre lekkasjer. Ved at turbinbladene kan roteres som beskrevet, kan den viste konstruksjonen monteres i en låst posisjon på en bærekonstruksjon (trenger ikke roteres, i motsetning til en vindmølle). Fig. 1 shows a lift-induced propeller turbine (1) which can typically be installed with a device and a method according to the invention. On the installation shown, the propeller blades are pitch-regulated to increase efficiency and to be able to rotate the blades at least 180°, preferably in connection with changing the flow direction. The lift-induced propeller turbine (1) is mounted on a watertight capsule or housing (2) which typically forms a module, with equipment to convert the turbine's rotation into electrical power, including a generator, possibly a gear and control system. The housing or module (2) can also include secondary functions such as bilge devices for minor leaks. As the turbine blades can be rotated as described, the construction shown can be mounted in a locked position on a support structure (does not need to be rotated, unlike a windmill).

En bærekonstruksjon eller et fundament (3) som bærer turbinen (1) og kapselen (2) kan også omfatte en kabelgate som en overføringskabel (4) er festet til for å unngå utmattingsbrudd på grunn av strømkreftene. Overføringskabelen (4) for den genererte kraften går fra den elektriske generatoren, gjennom den vanntette kapselen og til et landanlegg (5). Landanlegget (5) transformerer den genererte kraften før den fases inn på et eksisterende strømnett. A support structure or foundation (3) supporting the turbine (1) and the capsule (2) may also comprise a cableway to which a transmission cable (4) is attached to avoid fatigue failure due to current forces. The transmission cable (4) for the generated power runs from the electric generator, through the watertight capsule and to a land plant (5). The land plant (5) transforms the generated power before it is phased into an existing power grid.

Fra fig. 2 fremgår det et eksempel på et hus (2) eller en modul som kan installeres med den foreliggende oppfinnelse. Modulen (2) omfatter en turbin (1), et gir (22) for omsetning av rotasjonshastigheten fra turbinen, akkumula-torflasker (23) for å beskytte mot vanninntrengning ved hjelp av overtrykks-beskyttelse av huset eller kapselen, en generator (24) for å omdanne mekanisk energi fra giret (22) til elektrisk energi, en nacelle med pitch kontroll (28) for vridning av turbinbladene, olje eller annen korrosjonshindrende væske (27), alternativt helium eller annen inert gass fortrinnsvis med god varmelede evne med eks.0.5 bar overtrykk i forhold til det omgivende vanntrykket og en elektrisk kobler (26) for tilkobling av generatoren (24) til kabel (4) for innføring av energi til land. From fig. 2 shows an example of a housing (2) or a module that can be installed with the present invention. The module (2) comprises a turbine (1), a gear (22) for converting the rotational speed from the turbine, accumulator bottles (23) to protect against water ingress by means of overpressure protection of the housing or capsule, a generator (24) to convert mechanical energy from the gear (22) into electrical energy, a nacelle with pitch control (28) for turning the turbine blades, oil or other corrosion-preventing liquid (27), alternatively helium or other inert gas preferably with good heat-conducting ability with e.g. 0.5 bar overpressure in relation to the surrounding water pressure and an electrical connector (26) for connecting the generator (24) to cable (4) for introducing energy to land.

Figur 3 viser tre installasjonstrinn der en turbin (1) og kapsel (2) senkes fra overflaten og styres på plass ved hjelp av ledeliner (18) som går fra toppen av bærestrukturen og opp til et overflatefartøy (ikke vist). Etter at turbin (1) og kapsel (2) er landet på toppen av bærestrukturen låses kapsel til bærestrukturen mekanisk. Figure 3 shows three installation steps where a turbine (1) and capsule (2) are lowered from the surface and guided into place by means of guide lines (18) that run from the top of the support structure up to a surface vessel (not shown). After the turbine (1) and capsule (2) have landed on top of the support structure, the capsule is mechanically locked to the support structure.

Til slutt låres kabelen ut slik at en dykker kan feste den i kabelgaten før resterende kabel legges på havbunnen og inn til land (ikke vist). Kabelen legges med en sløyfe ved foten av bærestrukturen slik at det er tilstrekkelig lengde til å heve kapselen (2) og turbinen (1) til overflaten ved senere reparasjoner eller vedlikehold. Finally, the cable is laid out so that a diver can attach it to the cable tray before the remaining cable is laid on the seabed and in to land (not shown). The cable is laid with a loop at the base of the support structure so that there is sufficient length to raise the capsule (2) and the turbine (1) to the surface during later repairs or maintenance.

Med tanke på turbinen som senere skal monteres på tårnrøret (3), bør tårn-røret (3) være installert i en gitt orientering i forhold til retningen på vann-strømmen. Considering the turbine that will later be mounted on the tower pipe (3), the tower pipe (3) should be installed in a given orientation in relation to the direction of the water flow.

Figur 4 viser installasjon av kabelrør og inntrekking av kabelen. Kabelrøret (10) er festet til tårnrøret (3) og kan gjøres hengslet som vist på figuren. Kabelen (11) til land kan installeres i dette røret enten ved at den trekkes inn i røret, som vist på figuren, eller ved at kabelrøret er delt og hengslet, og at kabelen dermed kan legges inn i kabelrøret. Kabelen vil normalt ha flere funksjoner integrert, slik som kraftledere, signallinjer og eventuelle hydrauliske/pneumatiske linjer. Når kabelen er ferdig installert i kabelrøret henges det av slik at koblingene mot nacellen er tilgjengelige i overkant av kabelrøret. Figur 5 viser hvordan ledewirene (14) som skal benyttes for å styre nacellen og turbinen på plass etableres. På hver side av tårnrøret (3) er det påmontert mottagere (12) som tedestolper (13) senkes ned i og låses (bare vist på en side av tårnrøret). Ledewirene (14), som går fra toppen av ledestolpene (13) strammes fra overflaten etter at ledestolpene (13) er låst i mottagerne (12). Figur 6 viser hvordan nacellen med turbin (2) ledes på plass for endelig installering på toppen av tårnrøret (3). På siden av nacellen (2) er det montert ledetunneler (16) som ledewirene (14) tres inn i på overflaten. Deretter senkes nacellen (2) ned slik at ledetunnelene (16) entrer inn på ledestolpene (13). Videre entrer et konisk rør (17) på undersiden av nacellen inn tårnrøret. Toppen av tårnrøret er utformet slik at det koniske røret får god støtte til å oppta bøyemomentene nacellen vil bli utsatt for. Det koniske røret (17) kan være utstyrt med en låseanordning som kan aktiveres mekanisk eller hydraulisk for å låse nacellen (2) til tårnrøret (3). Figure 4 shows the installation of the cable pipe and the retraction of the cable. The cable pipe (10) is attached to the tower pipe (3) and can be hinged as shown in the figure. The cable (11) to land can be installed in this pipe either by pulling it into the pipe, as shown in the figure, or by dividing the cable pipe and hinged it, and that the cable can thus be inserted into the cable pipe. The cable will normally have several functions integrated, such as power conductors, signal lines and any hydraulic/pneumatic lines. When the cable has been installed in the cable duct, it is suspended so that the connections to the nacelle are accessible above the cable duct. Figure 5 shows how the guide wires (14) which will be used to control the nacelle and the turbine in place are established. Receivers (12) are mounted on each side of the tower pipe (3) into which teat posts (13) are lowered and locked (only shown on one side of the tower pipe). The guide wires (14), which run from the top of the guide posts (13) are tightened from the surface after the guide posts (13) are locked in the receivers (12). Figure 6 shows how the nacelle with turbine (2) is guided into place for final installation on top of the tower tube (3). On the side of the nacelle (2) are mounted guide tunnels (16) into which the guide wires (14) are threaded on the surface. The nacelle (2) is then lowered so that the guide tunnels (16) enter the guide posts (13). Furthermore, a conical tube (17) on the underside of the nacelle enters the tower tube. The top of the tower tube is designed so that the conical tube is well supported to absorb the bending moments the nacelle will be exposed to. The conical tube (17) can be equipped with a locking device that can be activated mechanically or hydraulically to lock the nacelle (2) to the tower tube (3).

Selve nedsenkingen av nacellen fra overflaten til den er entret inn i bærekonstruksjonen må skje i forbindelse med skifte av strømretning hvor strøm-styrken er lav. Figur 7 viser nacellen som er landet på toppen av tårnrøret eller bærestrukturen. De to delene forbindes enten ved hjelp av en flens, eller ved hjelp av en låseanordning som beskrevet ovenfor i tilknytning til figur 6. Kabelen fra land, og som er installert inni kabelrøret (10) forbindes til nacellen ved hjelp av en kort kabel (4) fra nacellen (2) med passende koblinger. Alternativt kan kabelen kobles til nacellen på overflaten og senkes ned sammen. Til slutt frigjøres ledestolpene (13) og ved hjelp av ledewirene (14) trekkes de til overflaten. På dette tidspunktet er anlegget klart til å starte produksjon. Figur 8 og 9 viser hvordan den overfor beskrevne operasjonen kan utføres fra en lekter. Når nacellen og turbinbladene er sikret under lekteren kan modulen transporteres til land for reparasjon og/eller vedlikehold. Et alternativ til lekteren som vist er en helt vanlig lekter med to daviter ut over siden. The actual submersion of the nacelle from the surface until it has entered the support structure must take place in connection with a change in current direction where the current strength is low. Figure 7 shows the nacelle which is landed on top of the tower tube or support structure. The two parts are connected either by means of a flange, or by means of a locking device as described above in connection with figure 6. The cable from shore, which is installed inside the cable pipe (10) is connected to the nacelle by means of a short cable (4 ) from the nacelle (2) with suitable connectors. Alternatively, the cable can be connected to the nacelle on the surface and lowered together. Finally, the guide posts (13) are released and with the help of the guide wires (14) they are pulled to the surface. At this point, the plant is ready to start production. Figures 8 and 9 show how the operation described above can be carried out from a barge. When the nacelle and turbine blades are secured under the barge, the module can be transported ashore for repair and/or maintenance. An alternative to the barge shown is a completely normal barge with two davits over the side.

Claims (5)

1. Anordning for innstyring av en modul (2) på et fundament (3), for et på en havbunn plassert, undersjøisk anlegg for produksjon av energi fra strømmer i vannmasser, der fundamentet (3) er plassert på havbunnen og omfatter et område tilpasset for sammenføyning med modulen (2) og der modulen (2) er tilpasset for plassering på fundamentet (3) fra et overflatefartøy med minst en vinsj, karakterisert ved at anordningen omfatter: minst to mottagerelementer (12) med respektive låseanordninger, plassert ved fundamentets (3) sammenføyningsområde; ledestolper (13) tilpasset for å senkes ned i mottakerelementene (12) for å låses i disse med låseanordningene, hvilke mottagerelementer (12) omfatter inngrepsmidler som går i inngrep med ledestolpene (13) og låser disse til mottagerelementene (12); ledewire (14) forløpende mellom overflatefartøyet og ledestolpene (13); minst to ledetunneler (16) anbrakt på modulen (2) i en avstand tilpasset plasseringen av mottagerelementene (12), der ledetunnelene (16) videre er tilpasset for inntreing av ledewirene (14) og for entring inn på ledestolpene (13); et konisk rør (17) plassert på undersiden av modulen (2) for entring inn i fundamentet (3), der dette er utformet innbyrdes sammenpassende med det koniske røret (17); en innfestingsanordning for innfesting av modulen (2) til fundamentet (3); og en heisevire forløpende mellom modulen (2) og vinsjen påmontert overflate-fartøyet for heving og senking av modulen (2) mellom overflatefartøyet og fundamentet langs ledewirene (14).1. Device for controlling a module (2) on a foundation (3), for an underwater facility located on a seabed for the production of energy from currents in bodies of water, where the foundation (3) is located on the seabed and includes an area adapted for joining with the module (2) and where the module (2) is adapted for placement on the foundation (3) from a surface vessel with at least one winch, characterized in that the device comprises: at least two receiver elements (12) with respective locking devices, located at the joining area of the foundation (3); guide posts (13) adapted to be lowered into the receiver elements (12) to be locked in them with the locking devices, which receiver elements (12) comprise engagement means that engage the guide posts (13) and lock them to the receiver elements (12); guide wire (14) extending between the surface vessel and the guide posts (13); at least two guide tunnels (16) placed on the module (2) at a distance adapted to the location of the receiver elements (12), where the guide tunnels (16) are further adapted for entry of the guide wires (14) and for entry into the guide posts (13); a conical tube (17) placed on the underside of the module (2) for entry into the foundation (3), where this is designed to fit together with the conical tube (17); a fixing device for fixing the module (2) to the foundation (3); and a hoist wire running between the module (2) and the winch mounted on the surface vessel for raising and lowering the module (2) between the surface vessel and the foundation along the guide wires (14). 2. Anordning i henhold tit krav 1, karakterisert ved at inngrepsmidlene automatisk går i inngrep med ledestolpene (13) og kan fjernstyres for løsgjøring ledestolpene (13) fra mottagerelementene (12).2. Device according to claim 1, characterized in that the engagement means automatically engage with the guide posts (13) and can be remotely controlled to release the guide posts (13) from the receiver elements (12). 3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at heiseviren som forløper mellom modulen (2) og vinsjen kan løsgjøres fra modulen med en fjernstyrt løsgjøringsanordning.3. Device according to claim 1, characterized in that the hoist wire that runs between the module (2) and the winch can be detached from the module with a remote-controlled detaching device. 4. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at innfestingsanordningen for innfesting av modulen (2) til fundamentet (3) omfatter fjernstyrte inngrepsmidler for fastgjøring og løsgjøring av modulen til fundamentet.4. Device according to claim 1, characterized in that the fixing device for fixing the module (2) to the foundation (3) includes remote-controlled intervention means for fixing and releasing the module to the foundation. 5. Fremgangsmåte for innstyring av minst en modul for et på en havbunn plassert fundament (3) for et undersjøisk anlegg for produksjon av energi fra strømmer i vannmasser med en anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved : anbringelse av et fartøy som bærer modulen (2) over fundamentet (3); tre ledewirene (14) gjennom ledetunnelene (16) anbrakt på modulen (2); senke ledestolpene (13) med ledewirene (14) fra fartøyet ned til fundamentet (3); tre ledestolpene (13) inn i mottagerelementene (12) på fundamentet (3); låse ledestolpene (13) til mottagerelementene (12) med låseanordningene; stramme ledewirene (14) mellom fundamentet og fartøyet; heise modulen (2) ned langs ledewirene (14) med heisewiren; entre det koniske røret (17) inn i fundamentet (3); entre ledestolpene (13) inn i ledetunnelene (16); og fastgjøre modulen (2) til fundamentet med innfestingsanordningen.5. Procedure for controlling at least one module for a foundation (3) placed on a seabed for an underwater plant for the production of energy from currents in bodies of water with a device according to claim 1, characterized by: placement of a vessel carrying the module (2) above the foundation (3); thread the guide wires (14) through the guide tunnels (16) placed on the module (2); lower the guide posts (13) with the guide wires (14) from the vessel down to the foundation (3); thread the guide posts (13) into the receiver elements (12) on the foundation (3); locking the guide posts (13) of the receiving elements (12) with the locking devices; tighten the guide wires (14) between the foundation and the vessel; hoist the module (2) down along the guide wires (14) with the hoisting wire; insert the conical tube (17) into the foundation (3); enter the guide posts (13) into the guide tunnels (16); and fasten the module (2) to the foundation with the fastening device.
NO20023835A 2002-08-13 2002-08-13 Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device. NO316980B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20023835A NO316980B1 (en) 2002-08-13 2002-08-13 Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device.
PCT/NO2003/000269 WO2004015264A1 (en) 2002-08-13 2003-08-06 Guiding apparatus for subsea modules, a method and a foundation
AU2003248520A AU2003248520A1 (en) 2002-08-13 2003-08-06 Guiding apparatus for subsea modules, a method and a foundation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20023835A NO316980B1 (en) 2002-08-13 2002-08-13 Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20023835D0 NO20023835D0 (en) 2002-08-13
NO316980B1 true NO316980B1 (en) 2004-07-12

Family

ID=19913894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20023835A NO316980B1 (en) 2002-08-13 2002-08-13 Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device.

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003248520A1 (en)
NO (1) NO316980B1 (en)
WO (1) WO2004015264A1 (en)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0329589D0 (en) * 2003-12-20 2004-01-28 Marine Current Turbines Ltd Articulated false sea bed
GB2431628B (en) 2005-10-31 2009-01-28 Tidal Generation Ltd A deployment and retrieval apparatus for submerged power generating devices
ATE538304T1 (en) 2006-07-14 2012-01-15 Openhydro Group Ltd UNDERWATER HYDROELECTRIC TURBINES WITH FLOATS
DE602006002883D1 (en) 2006-07-14 2008-11-06 Openhydro Group Ltd Turbines with a chute for the passage of foreign bodies
EP1878913B1 (en) 2006-07-14 2013-03-13 OpenHydro Group Limited Bi-directional tidal flow hydroelectric turbine
EP1879280B1 (en) 2006-07-14 2014-03-05 OpenHydro Group Limited A hydroelectric turbine
GB0704897D0 (en) * 2007-03-14 2007-04-18 Rotech Holdings Ltd Power generator and turbine unit
EP1980746B2 (en) 2007-04-11 2013-08-07 OpenHydro Group Limited A method of installing a hydroelectric turbine
DE602007001582D1 (en) * 2007-04-11 2009-08-27 Openhydro Group Ltd Method for installing a hydroelectric turbine
GB2448710B (en) * 2007-04-24 2009-03-11 Tidal Generation Ltd A Mechanical connection system for submerged marine power generating devices
EP2088311B1 (en) 2008-02-05 2015-10-14 OpenHydro Group Limited A hydroelectric turbine with floating rotor
EP2110910A1 (en) 2008-04-17 2009-10-21 OpenHydro Group Limited An improved turbine installation method
EP2199598B1 (en) 2008-12-18 2012-05-02 OpenHydro IP Limited A hydroelectric turbine comprising a passive brake and method of operation
DE602008002602D1 (en) 2008-12-19 2010-10-28 Openhydro Ip Ltd Method for installing a hydroelectric turbine generator
EP2241749B1 (en) 2009-04-17 2012-03-07 OpenHydro IP Limited An enhanced method of controlling the output of a hydroelectric turbine generator
EP2302755B1 (en) 2009-09-29 2012-11-28 OpenHydro IP Limited An electrical power conversion system and method
EP2302766B1 (en) 2009-09-29 2013-03-13 OpenHydro IP Limited A hydroelectric turbine with coil cooling
EP2302204A1 (en) 2009-09-29 2011-03-30 OpenHydro IP Limited A hydroelectric turbine system
DE102010033788A1 (en) 2010-08-09 2012-02-09 Voith Patent Gmbh Method and apparatus for installing a tented power plant
EP2450562B1 (en) 2010-11-09 2015-06-24 Openhydro IP Limited A hydroelectric turbine recovery system and a method therefore
EP2469257B1 (en) 2010-12-23 2014-02-26 Openhydro IP Limited A hydroelectric turbine testing method
NO20110329A1 (en) * 2011-03-02 2012-07-23 Hammerfest Stroem As System for installation of a nacelle for an axial turbine on a submerged foundation, a nacelle, and a saddle for installation of the nacelle
DE102011112425B4 (en) 2011-09-06 2013-04-11 Voith Patent Gmbh Installation vehicle for a tidal power plant and method for its operation
GB2497962B (en) * 2011-12-23 2014-10-01 Tidal Generation Ltd Installing underwater structures

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4439068A (en) * 1982-09-23 1984-03-27 Armco Inc. Releasable guide post mount and method for recovering guide posts by remote operations
US4867605A (en) * 1988-04-20 1989-09-19 Conoco Inc. Method and apparatus for retrieving a running tool/guideframe assembly
DE3883760T2 (en) * 1988-09-09 1993-12-09 Cooper Ind Inc System with a recoverable guide column.
AU760722B2 (en) * 1998-07-06 2003-05-22 Seahorse Equipment Corporation Well riser lateral restraint and installation system for offshore platform
NO322927B1 (en) * 2001-02-13 2006-12-18 Hammerfest Strom As Device for the production of energy from streams in water bodies, an anchorage, and method of installation of the device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004015264A1 (en) 2004-02-19
NO20023835D0 (en) 2002-08-13
AU2003248520A1 (en) 2004-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO316980B1 (en) Device for installing modules for a plant for the production of energy from streams in water bodies, an anchoring, as well as a method for installing the device.
JP6484283B2 (en) Multi-megawatt ocean current energy extractor
US8169099B2 (en) Deep offshore floating wind turbine and method of deep offshore floating wind turbine assembly, transportation, installation and operation
EP1366287B1 (en) Apparatus for production of energy from currents in bodies of water, a foundation, and a method for the installation of the apparatus.
US8471399B2 (en) Floating wind power apparatus
US8475084B2 (en) Tidal flow power generation
US11060507B2 (en) Floating structure for offshore wind turbine
US9347433B2 (en) Wind turbine installation and advance double counter-rotating blades, 90° drive assembly with lower generator mounting system
CN103717890A (en) Alternative mechanical and electrical concept for offshore wind farms
EP2518310B1 (en) Electrical interconnection system between at least one electricity generator and one electricity transfer system, in a marine environment
NO320938B1 (en) Device for founding an installation on a seabed as well as a method for installing the device
JP6721886B2 (en) Axial structure of floating body support shaft and floating power generation apparatus having the axial structure of the floating body support shaft
US20230204013A1 (en) Floating windmill
KR102247619B1 (en) Transport Device for Upper Tower of Floating Wind Power Generator
CA2438041C (en) Apparatus for production of energy from currents in bodies of water, a foundation, and a method for the installation of the apparatus
EP4135137A1 (en) Offshore arrangement and method for connecting a floating installation of an offshore arrangement with at least one energy cable
Crowle et al. Challenges during installation of floating wind turbines
KR20110054148A (en) The structural supporting system for the floating power-generating devices from marine energy

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees