PT107474A

PT107474A - FLOATING CONICAL FLOATING PLATFORM FOR THE GENERATION OF WIND ENERGY IN DEEP SEAS

Info

Publication number: PT107474A
Application number: PT107474A
Authority: PT
Inventors: Miguel Marinho Mendes Abreu
Original assignee: Miguel Marinho Mendes Abreu
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-21

Abstract

A INVENÇÃO É UM NOVO TIPO DE ESTRUTURA FLUTUANTE ADEQUADA AO SUPORTE DE APLICAÇÕES COM FORTES SOLICITAÇÕES HORIZONTAIS, COMO É O CASO DOS GERADORES DE ENERGIA EÓLICA. O PRINCIPAL MATERIAL ESTRUTURAL DA PLATAFORMA É O BETÃO ARMADO E ELA É PROJECTADA DE MODO A SE GARANTIR QUE ESTE BETÃO ESTARÁ SEMPRE SOB COMPRESSÃO E COMPLETAMENTE IMERSO. A PLATAFORMA É APTA A SER FUNDEADA EM MARES PROFUNDOS. ELA É COMPOSTA ESPECIALMENTE POR UM CONE ALONGADO INVERTIDO (1), DISPOSTO NA VERTICAL E COM OS CANTOS ARREDONDADOS. NO INTERIOR DESTE ENCONTRA-SE UM SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DAS CARGAS (2) QUE GARANTE A COMPLETA COMPRESSÃO DAS PAREDES DE BETÃO. NO TOPO DA PLATAFORMA É COLOCADO O GERADOR EÓLICO (3). NA BASE DA PLATAFORMA EXISTE UMA TRELIÇA TRIDIMENSIONAL (4) EM AÇO QUE É USADA PARA LIGAR A PLATAFORMA AOS CABOS DE ANCORAGEM (5).THE INVENTION IS A NEW TYPE OF FLOATING STRUCTURE ADEQUATE TO THE SUPPORT OF APPLICATIONS WITH STRONG HORIZONTAL REQUESTS, AS IS THE CASE OF WIND ENERGY GENERATORS. THE MAIN STRUCTURAL MATERIAL OF THE PLATFORM IS THE ARMED CONCRETE AND IT IS DESIGNED TO GUARANTEE THAT THIS CONCRETE WILL ALWAYS BE COMPRESSED AND COMPLETELY IMMERSED. THE PLATFORM IS ABLE TO BE FUNED IN DEEP SEA. SHE IS SPECIALLY CONSISTED BY A STRONGED INVERTED CONE (1), DISPOSED ON VERTICAL AND WITH ROUNDED CORNERS. INSIDE THIS IS A LOAD DISTRIBUTION SYSTEM (2) WHICH GUARANTEES COMPLETE COMPRESSION OF CONCRETE WALLS. AT THE TOP OF THE PLATFORM THE WIND GENERATOR IS PLACED (3). At the base of the platform there is a three-dimensional steel claw (4) in steel which is used to connect the platform to the anchoring ropes (5).

Description

PLATAFORMA CÓNICA FLUTUANTE EM BETÃO PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA EM MARES PROFUNDOSFLOATING CONICAL FLOATING PLATFORM FOR THE GENERATION OF WIND ENERGY IN DEEP SEAS

Domínio técnico e introdução A energia eólica é geralmente considerada como a forma de energia renovável mais viável. Contudo, em muitos países não existem em terra locais adequados à sua implantação, ou esses locais já se encontram todos ocupados. Adicionalmente, no mar o vento atinge velocidades médias superiores e é menos turbulento. Estas melhores condições de vento permitem o aproveitamento em pleno dos novos grandes geradores eólicos (8 MW). Todavia muitos países costeiros não têm suficiente área de mares pouco profundos para a instalação de parques eólicos, portanto torna-se necessária a instalação desses parques em mares profundos (>300m). Para que a plataforma flutuante seja viável têm de ser competitiva em termos de custos. Por este motivo é importante que o seu custo de construção e de manutenção seja baixo de modo a que se possa obter uma relação custo versus energia produzida óptima.Technical domain and introduction Wind energy is generally regarded as the most viable form of renewable energy. However, in many countries there are no onshore sites suitable for their deployment, or they are already occupied. Additionally, at sea the wind reaches higher average speeds and is less turbulent. These better wind conditions allow full use of the new large wind generators (8 MW). However, many coastal countries do not have enough shallow seas for the installation of wind farms, so it is necessary to install these parks in deep seas (> 300m). For the floating platform to be viable they must be cost competitive. For this reason it is important that its construction and maintenance costs are low so that an optimal cost-versus-energy ratio can be achieved.

Estado da arte e problema a resolverState of the art and problem to solve

As texturas flutuantes para a geração de energia eólica são geralmente classificas em três tipos básicos, de acordo com o método principal de estabilização da plataforma: estabilizadas por balastro, estabilizadas pelo plano de água e estabilizadas por tendões (Offshore Standard, DNV-OS-J103).Floating textures for wind power generation are generally classified into three basic types according to the main platform stabilization method: ballast stabilized, water-stabilized and tendon-stabilized (Offshore Standard, DNV-OS-J103 ).

As estruturas flutuantes estabilizadas por balastro geralmente consistem em um cilindro fino, disposto na vertical e totalmente ou quase totalmente submerso. Na base do cilindro é colocado o balastro. Este balastro faz descer o centro de gravidade da estrutura em relação ao seu centro de flutuabilidade. A distância entre estes dois centros é o principal mecanismo responsável pela estabilização da estrutura. Quando submetida a uma força horizontal (como a força do vento) a estrutura tenderá a inclinar. Quando isto acontece o peso da estrutura (aplicado no seu centro de gravidade) e a força de flutuação (aplicada no seu centro de flutuabilidade) deixam de estar alinhadas e por este motivo gera-se um momento de sentido inverso que tende a repor a verticalidade da estrutura, deste modo estabilizando-a. As estruturas estabilizadas por balastro tendem a ter pouca capacidade de flutuação (relação entre a força de flutuação e o peso da estrutura). Por este motivo, a principal função do sistema de ancoragem é a limitação dos seus movimentos horizontais. Por este motivo a força aplicada aos cabos tende a ser pequena permitindo que seja utilizado um sistema de amarração e âncoras muito similares aos utilizados por navios. Contudo estas âncoras têm de ser colocadas bastante distantes da estrutura, de modo a que os cabos liguem à estrutura quase na horizontal. Por este motivo, estes cabos tendem a ser muito longos, mesmo em águas pouco profundas.Floating structures stabilized by ballast generally consist of a thin cylinder, arranged vertically and totally or almost totally submerged. At the base of the cylinder is placed the ballast. This ballast lowers the center of gravity of the structure relative to its center of buoyancy. The distance between these two centers is the main mechanism responsible for stabilizing the structure. When subjected to a horizontal force (such as wind force) the structure will tend to tilt. When this happens the weight of the structure (applied at its center of gravity) and the floatation force (applied at its center of buoyancy) are no longer aligned and for this reason a reverse moment is generated which tends to restore the verticality of the structure, thus stabilizing it. Ballast stabilized structures tend to have little buoyancy (relationship between flotation force and structure weight). For this reason, the main function of the anchorage system is the limitation of its horizontal movements. For this reason the force applied to the cables tends to be small allowing a mooring system and anchors very similar to those used by ships to be used. However, these anchors have to be placed quite far from the structure, so that the cables connect the structure almost horizontally. For this reason, these cables tend to be very long, even in shallow water.

As estruturas estabilizadas pelo plano de água usam geometrias achatadas, paralelas à superfície de água e portanto, bastante superficiais. Exemplo de geometrias usadas são os cilindros de grande diâmetro e pequena altura e as caixas quadradas com uma grande base e pequena atura. Quando estas estruturas se inclinam, parte da estrutura sobe em relação à superfície da água e a outra parte afunda. Na parte que sobe, o seu peso aumenta e na parte que afunda gera-se uma força de flutuação adicional. Ά distância entre estas duas novas forças é o principal mecanismo de estabilização da estrutura porque elas geram um momento de estabilização contrário ao momento de derrubamento. Tal como as estruturas estabilizadas com balastro, também este tipo de estruturas tende a ter uma baixa capacidade de flutuação e portanto tendem a usar o mesmo tipo de amarração e ancoragens.The structures stabilized by the water plane use flat geometries, parallel to the water surface and therefore quite superficial. Examples of geometries used are cylinders of large diameter and small height and square boxes with a large base and small size. When these structures slope, part of the structure rises relative to the surface of the water and the other part sinks. In the rising part, its weight increases and in the sinking part an additional floating force is generated. The distance between these two new forces is the main stabilization mechanism of the structure because they generate a stabilizing moment contrary to the moment of overturning. Like structures stabilized with ballast, this type of structures also tends to have a low flotation capacity and therefore tend to use the same type of mooring and anchorages.

As estruturas estabilizadas por tendões têm uma capacidade de flutuação muito alta o que origina uma tensão muito elevada nos seus cabos de amarração (os tendões). Quando a estrutura tende a inclinar a tensão em alguns dos tendões aumenta e noutros diminui. A distância na horizontal entre os tendões sobrecarregados e os tendões relaxados é o principal mecanismo de estabilização da estrutura porque se gera um momento que a tende a estabilizar. Existem muitas configurações possíveis para este tipo de estruturas. Uma das configurações possível é uma grande treliça tridimensional com elevada capacidade de flutuação. A configuração em treliça é necessária devida à necessidade de suportar as elevadas forças transmitidas pelos tendões conjuntamente com a necessidade de manter uma adequada separação entre estes. 0 tipo de ancoragem destas estruturas é bastante diferente dos dois casos anteriores, porque tanto os tendões como as ancoragens têm de ter uma elevada capacidade de resistir aos esforços a que estão sujeitos. No entanto, o comprimento destes tendões tende a ser bastante menor, porque devido a estarem muito tencionados eles tendem a ser verticais.Tendon stabilized structures have a very high buoyancy capacity which causes very high strain on their mooring ropes (tendons). When the structure tends to tilt the tension in some of the tendons increases and in others it decreases. The horizontal distance between the overloaded tendons and the relaxed tendons is the main stabilizing mechanism of the structure because a moment is generated that tends to stabilize it. There are many possible configurations for this type of structures. One of the possible configurations is a large three-dimensional trellis with high flotation capacity. The lattice configuration is necessary due to the need to withstand the high forces transmitted by the tendons together with the need to maintain a suitable separation therebetween. The type of anchoring of these structures is quite different from the two previous cases because both tendons and anchors must have a high capacity to withstand the stresses to which they are subjected. However, the length of these tendons tends to be quite minor because because they are very much in tune they tend to be vertical.

Estes três métodos principais de estabilização podem ser combinados dando origem a um elevado número de soluções hibridas. O problema a resolver é que não temos conhecimento de nenhum tipo de solução adequada aos nossos requisitos do projecto, que são: 0 principal componente estrutural deve ser o betão armado sem necessidade de o pré-esforçar, por este motivo o betão deve se encontrar sempre comprimido; a estrutura de betão deve estar sempre submersa, a solução deve ser adequada a ser aplicada em mares profundos. A estabilização por balastro é muito dificil de obter com estruturas de betão armado porque o elevado peso da sua estrutura limita bastante a quantidade de balastro que pode ser aplicado. Por este motivo, a distância máxima entre o centro de gravidade e o centro de flutuação é muito limitada, dando origem a um baixo potencial de estabilização.These three main stabilization methods can be combined giving rise to a high number of hybrid solutions. The problem to be solved is that we are not aware of any type of solution adequate to our project requirements, which are: The main structural component must be reinforced concrete without the need to prestress it, for this reason the concrete must always be tablet; the concrete structure must always be submerged, the solution must be suitable to be applied in deep seas. Ballast stabilization is very difficult to obtain with reinforced concrete structures because the high weight of its structure greatly limits the amount of ballast that can be applied. For this reason, the maximum distance between the center of gravity and the float center is very limited, giving rise to a low stabilization potential.

As estruturas estabilizadas pelo plano de água e por tendões estão submetidas a elevados esforços de tracção. Por este motivo, estas não adequadas a soluções em betão em que se pretende que a estrutura esteja sempre comprimida.The structures stabilized by the water plane and by tendons are subjected to high tensile forces. For this reason, these are not suitable for concrete solutions in which the structure is always to be compressed.

As estruturas estabilizadas pelo plano de água não podem estar totalmente submersas porque o seu mecanismo de estabilização depende de que parte da estrutura se eleve acima do plano de água e a outra parte submerja.The structures stabilized by the water plane can not be fully submerged because their stabilization mechanism depends on which part of the structure rises above the water plane and the other part submerges.

Sistemas de amarração submetidos a pequenos esforços mas muito distantes da estrutura não são apropriados a mares profundos porque o comprimento dos cabos seria extremamente longo, tornando a solução completamente impraticável. Em mares profundos é sempre necessário que os cabos sejam verticais ou apenas ligeiramente inclinados, para conseguir isto os cabos devem estar fortemente tencionados. Para que se obtenha uma forte tensão nos cabos, o flutuador deve ter uma elevada capacidade de flutuação.Mooring systems subjected to small efforts but very far from the structure are not suitable for deep seas because the length of the cables would be extremely long, making the solution completely impracticable. In deep seas it is always necessary that the cables are vertical or only slightly inclined, to achieve this the cables must be strongly aimed. In order to obtain a strong voltage in the cables, the float must have a high floatability.

Justificação dos requisitos do projectoJustification of project requirements

Como já foi mencionado no capitulo anterior, os requisitos do projecto são: 0 principal componente estrutural deve ser em betão armado sem necessidade de o pré-esforçar, por este motivo o betão deve-se encontrar sempre comprimido; a estrutura de betão deve estar sempre submersa, a solução deve ser adequada a ser aplicada em mares profundos. De seguida, justifica-se a necessidade destes requisitos. 0 betão armado foi escolhido como o principal componente estrutural devido aos menores custos associados á sua construção e manutenção quando comparado com estruturas metálicas, estruturas mistas aço-betão e estruturas de betão pré-esforçado. A redução de custos de construção e de manutenção obtida com uma estrutura de betão armado é particularmente vantajosa se a estrutura se encontrar sobre compressão. Os betões modernos têm uma resistência à compressão que é cerca de 1/5 da resistência do aço, mas são 3 vezes mais leves. Portanto, em termos de relação resistência / peso o aço é apenas 5/3 (1.67) vezes mais eficiente, contudo o betão custa cerca de 20 vezes menos por kg do que o aço. Adicionalmente, porque as paredes de betão fortemente comprimidas tendem a ser bastante espessas, não há o risco de ocorrer instabilidade de placas destas paredes. A durabilidade do betão, se completamente submerso, é extremamente elevada. A maior durabilidade de um material implica menores custos de manutenção. A durabilidade é tão elevada que se torna dificil de estimar (estruturas em betão que permaneceram sempre submersas, construídas pelos Romanos à 2000 anos ainda se encontram em perfeito estado de conservação). Pelo contrário, a durabilidade do betão na zona de ciclos sucessivos de molhagem e secagem por água salgada é mínima. Por este motivo, é bastante importante que todo o betão se encontre sempre submerso. O facto de estar totalmente submersa, também ajuda à compressão da estrutura. Outra vantagem de a estrutura estar submersa é que o efeito das ondas e das correntes é minimizado, porque estes efeitos atingem essencialmente as camadas mais superficiais do mar e diminuem com a profundidade. Eles atingem portanto especialmente apenas a torre do gerador eólico que é bastante menos espessa e portanto o seu efeito não é significativo. As consequências de grandes alterações do nivel do mar como as causadas pelas marés, por tempestades ou por maremotos são também minimizados porque o flutuador se encontra demasiado profundo para que eles afectem significativamente a sua capacidade de -flutuação. Finalmente, devido à estrutura estar submersa ela está protegida do impacto directo com navios. Caso um destes impactos ocorra ele atingirá essencialmente a eólica que tem um custo bastante inferior ao do flutuador e é bastante mais fácil de reparar ou de substituir. A aplicabilidade dos flutuadores a mares profundos é importante porque muitos países não têm área suficiente de mares pouco profundos para que possam ser instalados parques de eólicas. Note-se que como já foi referido as condições de vento no mar favorecem essencialmente os maiores geradores eólicos. Estes geradores têm um enorme diâmetro do rotor o que implica que o afastamento entre eles seja também muito grande (cerca de 1 km para geradores de 8 MW). Isto quer dizer que por exemplo que um parque com 5 por 5 eólicas (25 eólicas no total) necessitaria de uma área de implantação de 5x5 km. É importante que as torres se disponham numa grelha o mais compacta possível em torno da sua subestação flutuante de transformação eléctrica, de modo a que se reduza o custo dos cabos eléctricos e se reduza a perda de energia associada ao transporte da energia. Muitos países não têm disponíveis áreas de 5x5 km em mares pouco profundos, ou mesmo quando as têm a implantação de um parque eólico numa destas zonas provavelmente conflituaria com corredores de navegação existentes, ou zonas de pesca, ou de navegação de lazer e desportiva. Finalmente, ao colocar os parques eólicos mais afastados da costa, estes deixam de ser visíveis a partir de terra, portanto não há o risco de impacto visual negativo.As already mentioned in the previous chapter, the project requirements are: The main structural component must be in reinforced concrete without the need to prestress it, for this reason the concrete must always be compressed; the concrete structure must always be submerged, the solution must be suitable to be applied in deep seas. The need for these requirements is then justified. Reinforced concrete was chosen as the main structural component due to the lower costs associated with its construction and maintenance when compared to steel structures, mixed steel-concrete structures and prestressed concrete structures. The reduction of construction and maintenance costs obtained with an reinforced concrete structure is particularly advantageous if the structure is under compression. Modern concretes have a compressive strength which is about 1/5 of the strength of the steel, but they are 3 times lighter. Therefore, in terms of strength / weight ratio, steel is only 5/3 (1.67) times more efficient, yet concrete costs about 20 times less per kg than steel. In addition, because heavily compressed concrete walls tend to be quite thick, there is no risk of plaque instability from these walls. The durability of the concrete, if completely submerged, is extremely high. The greater durability of a material implies lower maintenance costs. The durability is so high that it becomes difficult to estimate (concrete structures that have always remained submerged, built by the Romans at 2000 years are still in perfect condition). On the contrary, the durability of the concrete in the zone of successive cycles of wetting and drying by salt water is minimal. For this reason, it is very important that all concrete is always submerged. The fact that it is fully submerged also helps to compress the structure. Another advantage of the structure being submerged is that the effect of waves and currents is minimized because these effects reach essentially the shallower sea layers and decrease in depth. They therefore hit especially only the tower of the wind generator which is much less thick and therefore its effect is not significant. The consequences of major changes in sea level such as those caused by tides, storms or tsunamis are also minimized because the float is too deep for them to significantly affect their ability to float. Finally, because the structure is submerged it is protected from direct impact with ships. If one of these impacts occurs, it will essentially reach the wind which is much cheaper than the float and is much easier to repair or replace. The applicability of floats to deep seas is important because many countries do not have enough shallow seas so wind farms can be installed. It should be noted that, as already mentioned, wind conditions at sea favor essentially the largest wind generators. These generators have a large diameter of the rotor implying that the distance between them is also very large (about 1 km for 8 MW generators). This means that for example a 5-by-5 wind farm (25 wind farms in total) would need a 5 x 5 km deployment area. It is important that the towers are arranged in a grid as compact as possible around their floating electrical transformation substation, so as to reduce the cost of electric cables and reduce the energy loss associated with the transport of energy. Many countries do not have 5x5 km areas available in shallow seas, or even when they have a wind farm installed in one of these areas, it would probably conflict with existing navigation corridors, fishing areas, or leisure and sports navigation. Finally, by putting wind farms farther offshore, they are no longer visible from the shore, so there is no risk of a negative visual impact.

Descrição das figurasDescription of the figures

Figura 1 - Esquema da plataforma flutuante proposta incluindo a turbina eólica e o sistema de ancoragem.Figure 1 - Schematic of the proposed floating platform including the wind turbine and the anchoring system.

Figura 2 - Detalhe da plataforma flutuante proposta, incluindo os seus principais componentes.Figure 2 - Detail of the proposed floating platform, including its main components.

Figura 3 - Exemplo de possível configuração do sistema de amarração da plataforma.Figure 3 - Example of possible configuration of the platform mooring system.

Descrição da invenção A estrutura flutuante é um cone alongado invertido com os cantos arredondados e construído em betão armado (1) . No topo do flutuador é colocado o gerador eólico (3) . Apesar de este flutuador ter sido especialmente projectado para geradores eólicos ele será também adequado para suportar outro tipo de aplicações. 0 flutuador é colocado abaixo do nível médio do mar (6) e ancorado ao fundo do mar através de cabos ou tendões (5) ligados a âncoras (11).Description of the invention The floating structure is an inverted elongated cone with rounded corners and constructed of reinforced concrete (1). At the top of the float is placed the wind generator (3). Although this float has been specially designed for wind generators it will also be suitable to withstand other types of applications. The float is placed below the mean sea level (6) and anchored to the seabed by cables or tendons (5) attached to anchors (11).

Relativamente ao mecanismo de estabilização, este flutuador pode ser classificado como um híbrido entre os estabilizados com balastro e estabilizados por tendões. A geometria do flutuador é alongada na vertical tal como as soluções com balastros, mas este flutuador não usa balastro. Em vez de balastro, o flutuador é ancorado com cabos submetidos a elevadas tensões (tendões), tal como nos flutuadores estabilizados com tendões. No entanto, neste caso, os tendões ligam à estrutura em pontos relativamente muito próximos uns dos outros. Estes tendões são também ligeiramente inclinados e não totalmente verticais (5). Tal como nas estruturas estabilizadas por tendões, este flutuador tem uma capacidade de flutuação muito elevada. A distância na vertical entre o centro de flutuação e a base da estrutura onde os tendões a imobilizam parcialmente é o mecanismo principal de estabilização do flutuador proposto. Quando a estrutura inclina, a força resultante da flutuação deixa de estar alinhada com a reacção das forças provenientes das ancoragens, deste modo criando um momento que tende a estabilizar a estrutura. A forma cónica do flutuador proposto eleva a posição do centro de flotação, aumentando a distância deste ao ponto de ancoragem dos cabos e portanto maximizando o potencial de estabilização.Regarding the stabilization mechanism, this float can be classified as a hybrid between stabilized with ballast and stabilized by tendons. The geometry of the float is elongated vertically like solutions with ballasts, but this float does not use ballast. In place of ballast, the float is anchored with cables subjected to high stresses (tendons), as in tendon stabilized floats. However, in this case, the tendons attach to the structure at points relatively close to each other. These tendons are also slightly inclined and not totally vertical (5). As in tendon stabilized structures, this float has a very high flotation capacity. The vertical distance between the flotation center and the base of the structure where the tendons partially immobilize it is the main stabilizing mechanism of the proposed float. When the structure tilts, the force resulting from the flotation is no longer aligned with the reaction of forces from the anchors, thereby creating a moment that tends to stabilize the structure. The conical shape of the proposed float raises the position of the flotation center, increasing the float distance to the anchor point of the cables and thereby maximizing the stabilization potential.

Também, comparando com um cilindro ou com um cone e especialmente tendo em conta que os cantos deste são arredondados, este último apresenta uma muito menor relação entre a área da sua superfície e o seu volume. Assim sendo, para o mesmo volume deslocado o cone necessita de uma muito menor área de paredes. Portanto, menos estrutura é necessária reduzindo-se o seu custo e o seu peso.Also, comparing with a cylinder or with a cone and especially considering that the corners of this are rounded, the latter has a much smaller relation between the area of its surface and its volume. Thus, for the same displaced volume the cone needs a much smaller area of walls. Therefore, less structure is needed by reducing its cost and its weight.

Adicionalmente, num cilindro vertical alongado e porque a porque a pressão da água aumenta com a profundidade, a pressão sobre as paredes inferiores do cilindro é mais elevada, o que implica que a espessura das paredes tenha de ir aumentando do topo para a base. do cilindro. Se um cone invertido for usado, o seu diâmetro vai decrescendo com o aumento da pressão da água. Desta forma, a pressão nas paredes dos cones é aproximadamente constante e portanto a sua espessura pode ser constante, significativamente reduzindo o volume da estrutura e portanto também o seu custo e o seu peso.In addition, in an elongated vertical cylinder and because the pressure of the water increases with depth, the pressure on the lower walls of the cylinder is higher, which implies that the thickness of the walls has to increase from the top to the base. of the cylinder. If an inverted cone is used, its diameter decreases with increasing water pressure. In this way, the pressure in the walls of the cones is approximately constant and therefore their thickness can be constant, significantly reducing the volume of the structure and therefore also its cost and its weight.

As paredes do flutuador (1) são construídas em betão armado, mas como esta estão sempre comprimidas a quantidade de reforço necessária é pequena. A superfície interna destas paredes é revestida por chapas de aço relativamente finas. A principal função destas chapas não é o reforço estrutural das paredes de betão, mas sim, funcionarem como cofragem interna perdida durante a betonagem. Para resistir à pressão do betão fresco durante a betonagem sem excessivas deformações as chapas são reforçadas por placas e se necessário podem ser também escoradas. Estas chapas são também importantes para que seja garantida a estanquidade do flutuador. Adicionalmente, apesar das chapas não reforçarem significativamente as paredes elas contribuem para aumentar a sua ductilidade. Em zonas particularmente sensíveis da estrutura, estas placas podem ser adequadamente conectadas com o betão reforçando-o efectivamente. Existem três zonas particularmente sensíveis: A ligação entre as paredes de betão e a torre da eólica; a ligação ao sistema de ancoragem (10); as consolas curtas sobre as quais se apoia a treliça interior de distribuição das cargas.The walls of the float (1) are constructed of reinforced concrete, but as this is always compressed the amount of reinforcement required is small. The inner surface of these walls is coated with relatively thin steel sheets. The main function of these sheets is not the structural reinforcement of the concrete walls, but rather they function as lost internal formwork during the concreting. To resist the pressure of the fresh concrete during the concreting without excessive deformations the plates are reinforced by plates and if necessary can also be anchored. These plates are also important in order to guarantee the watertightness of the float. Additionally, although the plates do not significantly reinforce the walls they contribute to increase their ductility. In particularly sensitive areas of the structure, these plates can be suitably connected with the concrete effectively reinforcing it. There are three particularly sensitive areas: The connection between the concrete walls and the wind tower; the connection to the anchoring system (10); the short consoles on which the inner truss of load distribution rests.

No interior do flutuador existe um cabo axial (7), ou um grupo de cabos, fortemente tencionado. Pode ser utilizado um cabo (ou cabos) do tipo dos utilizados nas pontes de tirantes ou alternativamente pode simplesmente ser utilizado um tubo (ou tubos) de aço. A principal função deste cabo axial é transferir as elevadas tracções da base da estrutura para o topo da estrutura, onde ele liga a uma treliça espacial de aço (8) responsável por distribuir a estas trações. Esta treliça é composta por entre 8 a 16 elementos triangulares dispostos em tornos do eixo central da estrutura (o número de triângulos dependerá do diâmetro do cone nesta zona). A principal função desta treliça espacial é receber a elevada força de tracção do cabo axial e transferi-la às paredes de betão como compressões. Esta treliça é ligada às paredes de betão através de suportes (9) que permitem os deslocamentos horizontais (este tipo de suporte é corrente em pontes), garantindo que apenas as forças verticais são transferidas para as paredes. Deste modo, e cónjuntâmente com a pressão da água, é garantido que as paredes estão sempre comprimidas. A tracção de abertura das treliças é totalmente absorvida pelos seus banzos inferiores. Note-se que o topo da treliça está muito perto mas não toca na cúpula de betão armado existente no topo do flutuador. Esta cúpula é comprimida pelo peso da eólica e pela pressão da água.Within the float there is an axial cable (7), or a group of cables, which is strongly tensioned. A rope (or cables) of the type used in tie rod bridges may alternatively be used or alternatively simply a steel pipe (or tubes) may be used. The main function of this axial cable is to transfer the high tensions from the base of the structure to the top of the structure, where it connects to a space steel lattice (8) responsible for distributing these tractions. This lattice is composed of 8 to 16 triangular elements arranged in lathes of the central axis of the structure (the number of triangles will depend on the diameter of the cone in this zone). The main function of this space truss is to receive the high tensile strength of the axial cable and transfer it to the concrete walls as compressions. This truss is connected to the concrete walls by supports (9) allowing horizontal displacements (this type of support is current in bridges), ensuring that only the vertical forces are transferred to the walls. In this way, and conjointly with the water pressure, it is guaranteed that the walls are always compressed. The traction of opening of the trusses is totally absorbed by its inferior banks. Note that the top of the trellis is very close but does not touch the reinforced concrete dome on the top of the float. This dome is compressed by the weight of the wind and by the pressure of the water.

Na base e no exterior do flutuador existe uma treliça de aço (4) com a forma de um tetraedro, que é usada para receber os cabos de ancoragem. A principal função desta treliça exterior é garantir que os cabos ligam à plataforma com alguma separação entre eles. Esta separação é necessária para limitar a rotação do flutuador sobre o seu eixo. Quanto maior for a profundidade a que a treliça se encontra ancorada, maior que terá de ser esta treliça, devido ao aumento da flexibilidade dos cabos associado ao aumento da sua extensão. A treliça exterior (4) é ligada ao cabo axial (7) através de um disco, ou grupo de discos (10) , de elevada espessura e rigidez (um material de elevada rigidez que pode ser utilizado são, por exemplo, os nanotubos de carbono). Adicionalmente, junto a este disco a espessura das paredes de betão diminuem de espessura de modo a aumentar a sua flexibilidade. A elevada rigidez dos discos em relação à baixa rigidez das paredes, nesta zona, garante que a maior parte dos esforços provenientes das ancoragens é transmitido para o cabo axial e não para as paredes de betão. O interface entre estes discos e as paredes de betão é um ponto fraco no que diz respeito à estanquidade do flutuador. Por este motivo, a estanquidade deste interface é reforçada por um sistema de juntas que tira partido da elevada pressão da água nesta profundidade e das elevadas forças transmitidas pelos discos.At the base and the outside of the float there is a steel truss (4) in the shape of a tetrahedron, which is used to receive the anchoring ropes. The main function of this outer truss is to ensure that the cables connect to the platform with some separation between them. This separation is necessary to limit the rotation of the float on its axis. The greater the depth to which the truss is anchored, the greater that this truss will have to be, owing to the increase in the flexibility of the cables associated with the increase in their length. The outer truss 4 is attached to the axial cable 7 through a disk, or group of discs 10, of high thickness and rigidity (a high stiffness material which can be used are, for example, the nanotubes of carbon). Additionally, along with this disk the thickness of the concrete walls decrease in thickness so as to increase its flexibility. The high rigidity of the discs in relation to the low stiffness of the walls in this area ensures that most of the stresses from the anchors are transmitted to the axial cable and not to the concrete walls. The interface between these disks and the concrete walls is a weak point with regard to the watertightness of the float. For this reason, the tightness of this interface is reinforced by a joint system that takes advantage of the high water pressure at this depth and the high forces transmitted by the discs.

Uma possível configuração para o sistema de amarração, composta por 9 cabos (5) e 6 ancoragens (11), conjuntamente com a sua ligação à treliça exterior (4), é apresentada numa das figuras anexas.A possible configuration for the lashing system, composed of 9 cables (5) and 6 anchorages (11) together with their connection to the outer truss (4) is shown in one of the attached figures.

Construção, instalação e manutenção do flutuador 0 flutuador é construído em terra perto de uma doca seca do tipo correntemente usado em estaleiros navais. A cofragem do betão é constituída por placas de aço devidamente apoiadas.' Conforme já mencionado, a cofragem interior do flutuador é deixada no seu interior. A cofragem exterior pode ser removida e reutilizável. A betonagem é feita em camadas de pequena espessura, mas com um intervalo de tempo pequeno entre cada camada (esta técnica é corrente em grandes estruturas de betão armado). 0 objectivo é que se obtenha uma superfície de betão o mais homogénea possível e sem juntas de betonagem. Depois do flutuador estar construído, o gerador eólico pode ser colocado numa posição horizontal. De seguida, ele é rebocado para a doca seca que será então inundada. A estrutura flutua numa posição quase horizontal, mas ligeiramente inclinada, com a cúpula do topo do flutuador virada para cima. Portanto, é garantido que o gerador eólico estará sempre bem acima do nível de água. 0 flutuador é de seguida rebocado por um navio para a localização pretendida. Nesta localização as ancoragens foram já instaladas juntamente com os seus cabos. Bóias auxiliares ajudam a manter os cabos numa posição vertical.Construction, installation and maintenance of the float The float is built on land near a dry dock of the type currently used in shipyards. The concrete formwork consists of duly supported steel slabs. As already mentioned, the inner formwork of the float is left inside. The outer formwork can be removed and reusable. The concreting is done in layers of small thickness, but with a small time interval between each layer (this technique is common in large reinforced concrete structures). The aim is to obtain a concrete surface as homogeneous as possible and without concrete joints. After the float is built, the wind generator can be placed in a horizontal position. Then it is towed to the dry dock which will then be flooded. The structure floats in a nearly horizontal position, but slightly inclined, with the dome of the top of the float facing upwards. Therefore, it is guaranteed that the wind generator will always be well above the water level. The float is then towed by a ship to the intended location. In this location the anchorages have already been installed together with their cables. Auxiliary buoys help keep cables in an upright position.

No interior do flutuador existem bombas de água de emergência que são activadas se o flutuador começar a inundar, retirando essa água para o exterior (este tipo de bombas é um equipamento comum em navios). Quando o flutuador chega à localização pretendida, o circuito destas bombas é invertido, de modo a que a água seja bombada para o seu interior'. Assim o flutuador começará lentamente a afundar e a rodar para a desejada posição vertical. Enquanto afunda, o flutuador é ajudado a permanecer na posição certa e é estabilizado por pelo menos três rebocadores pesados ROV (submarinos sem tribulação e com controlo remoto). O flutuador é afundado até atingir uma profundidade superior à profundidade final pretendida. Isto é feito para facilitar a fixação dos cabos de ancoragem. Os cabos são fixados através- da utilização de outros ROVs de tamanho normal. Depois de os cabos estarem fixados, o circuito das bombas volta à sua configuração original e a água é bombeada para fora do flutuador. Assim o flutuador elevar-se-á para a profundidade prevista no projecto, simultaneamente tencionando os cabos de ancoragem conforme pretendido. A manutenção corrente do gerador eólico pode ser efectuada acedendo à torre através de uma porta que se situa bem acima do nível médio do mar. A porta pode ser alcançada através de escadas e de uma pequena doca de ancoragem, devidamente protegidas por gaiolas metálicas, conforme requerido por os códigos existentes para estruturas flutuantes (esta porta, as escadas, plataforma e gaiolas não são representadas nos desenhos porque à sua escala seriam demasiado pequenas e difíceis de identificar).Inside the float there are emergency water pumps that are activated if the float begins to flood, removing that water to the outside (this type of pumps is a common equipment in ships). When the float reaches the desired location, the circuit of these pumps is inverted so that the water is pumped into it. Thus the float will slowly begin to sink and rotate to the desired vertical position. While sinking, the float is helped to remain in the right position and is stabilized by at least three heavy duty ROV tugs. The float is sunk to a depth greater than the desired final depth. This is done to make it easier to attach the anchor cables. The cables are secured through the use of other normal size ROVs. After the cables are secured, the pump circuit returns to its original configuration and water is pumped out of the float. Thus the float will rise to the depth provided in the draft, while intending the anchor ropes as intended. The current maintenance of the wind generator can be carried out by accessing the tower through a door which is well above the mean sea level. The door can be reached via stairs and a small anchoring dock, duly protected by metal cages, as required by existing codes for floating structures (this door, stairs, platform and cages are not represented in the drawings because at their scale would be too small and difficult to identify).

Se os componentes pesados do gerador eólico ou se todo o gerador tiver de ser substituído, o flutuador pode ser afundado através do -sistema interno de bombagem (enquanto estabilizado com a ajuda dos ROVs). Deste modo, o gerador é descido para uma posição onde pode ser facilmente acedido por um navio com uma grua. A vida útil da estrutura de betão é muito mais longa (>100 anos) do que a vida útil da eólica (cerca de 25 anos) e das ancoragens (também cerca de 25 anos). Portanto, torna-se necessário substituir estes componentes regularmente. Isto pode ser feito no mar subindo e descendo o flutuador conforme já detalhado. Para a substituição da treliça inferior de ligação às ancoragens o flutuador pode ser elevado até à sua posição ligeiramente inclinada de flutuação. Então, e com a ajuda' de pesos a sua inclinação, pode ser invertida de modo a que a cúpula superior fique debaixo de água e a parte de baixo do flutuador fique acima do nível do mar, de modo a que a treliça do sistema de - ancoragem possa ser facilmente acedida por um navio (quando esta operação de inversão é efectuada a eólica terá de ter sido previamente removida do flutuador).If the heavy components of the wind generator or if the entire generator has to be replaced, the float can be sunk through the internal pumping system (while stabilized with the help of the ROVs). In this way, the generator is lowered to a position where it can be easily reached by a ship with a crane. The life of the concrete structure is much longer (> 100 years) than the lifespan of wind power (about 25 years) and anchorages (also about 25 years). Therefore, it is necessary to replace these components regularly. This can be done in the sea by going up and down the float as detailed. For the replacement of the lower attachment lattice to the anchorages the float can be raised to its slightly inclined float position. Then, with the aid of its weights, it can be inverted so that the upper dome is under water and the underside of the float is above sea level, so that the truss of the system - anchorage can be easily reached by a ship (when this inversion operation is carried out the wind has to have been previously removed from the float).

Lisboa, 10 de Junho de 2014Lisbon, June 10, 2014

Claims

EXAMPLE I srus irarara isl assaras; te ρ-ara a la rrtaráa saber torra: solxoitapâo barri sgnta i eorao a; The invention relates to a method for the preparation of the present invention. aacaarisrro principal- of aartabil iasaaaaa depend on dissbbearsa ara vs.: · rabeai sestra a. aspartame, and the like. to ara- to: · ale. a and t if; t his waves as a & This is to be done in order to make sure that the float is in place on the wing of the sarae wing, which should be plowed. if you like. i abs (eara o varaice; sa slireaaaae alai rasada; ala sear.ie upreaeasrar 0¾ cant.oo -ar sa: ds; & de.al.es lldí art arone a da arrêr arrrado -a this; betas ;: è gas : asides, airspeed astride carps astride the reverse side of the wing use of the airspace of the ablsSbeibuigáo assa saar-ga essirpoete by ura Ctdso aeiai bsa qrsspo aba cardas or steel tube tsrr sesaeaba te sacio given Ό due ts: a The rear of the trails will be seated in the rear of the roof, and the roof will be sealed with a squeegee. the sand and the sand are seated at the bottom of the roof, and the sand is sealed at the bottom of the roof, A compound according to any of the preceding claims, wherein the compound of formula (I): wherein R 1 is as defined in formula (I). , Which is the same as in the case of the Gispaeeisirnr. these workers will be assisted by the action of a disk drive (disk drive) of the disk drive (s); flap thickness ale, parade alei b-etde see sara acara, Lisboa,! b abs disease da; .8'014