TWI761079B - 套管架結構組合體 - Google Patents

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馬克 雷德斯
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丹麥商西門子歌美颯再生能源公司
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Abstract

提供一種組合一套管架結構(100)之方法，該套管架結構包含二個以上的腿(14，24)及複數個交叉撐臂，該等交叉撐臂延伸於該等腿(14，24)之間且形成複數個交叉接頭。提供該套架結構(100)之一第一組件(10)，其包含該二個以上的腿之一第一腿及複數個撐臂結構(50)之一第一組(11)。每一撐臂結構(50)包含一第一撐臂節段(51)及一第二撐臂節段(52)，該等第一及第二撐臂節段(51，52)以一末端在間隔之各自第一及第二腿–撐臂接頭(15)處附接至該第一腿(14)。該撐臂結構(50)及該第一腿(14)形成一A型框架。又提供該套管架結構(100)之一第二組件(20)，其包含複數個撐臂結構(50)之一第二組(21)、及撐臂交叉節點之一第二部分(60，70)。藉接合該等撐臂交叉節點之該等第一及第二部分(60，70)而形成複數個完全撐臂交叉節點(80)，將該套管架結構之該第一組件(10)安裝至該套管架結構之該第二組件(20)。

Description

套管架結構組合體
本發明關於一種組合一套管架結構之方法，該套管架結構包含二個以上的腿及複數個交叉撐臂。本發明尚關於一種套管架結構組件及關於一種包含二個以上的此類組件之套管架結構。本發明尚關於一種包含一套管架結構作為支持件之風力渦輪機。
為了增加來自再生源之發電量，將風力渦輪機離岸裝設。此類風力渦輪機需要一適合支持件，且已知使用單樁及重力結構作為一基座來支持此類離岸風力渦輪機。此等單樁及重力結構適合於水深達三十公尺之淺水域。在深水域中，水深超過五十公尺，而漂浮結構大多數用於支持此等渦輪機。在過渡水域中，套管架結構可用作為支持件。此類套管架結構亦可稱為格構形塔(lattice tower)。其他離岸裝置可被支持於此類套管架結構上，譬如石油及天然氣生產設施、收集分站(即，用於從數個別風力渦輪機收集電力)、及其他型式之離岸平台。
使用此類套管架結構之一特殊優點在於，相較於譬如單樁之其他結構，波浪及海流具有相對較低之衝擊。另一方面，此類套管架結構係相對較大之結構，其需要大量資源來組合及製備。再者，豎直套管架結構需要大規模之設備，譬如起重機及焊接設備，且又需要一良好之基礎設施以在此等結構可被運送到其預期之場所之前，將此等結構從一製造設施運輸至一運輸場、譬如一港口。
一包含腿、撐臂、及將撐臂接合至腿之節點元件的套管架結構之範例係在文件歐洲專利案第EP 2 511 423 A1號中描述。該解決方案提供了呈一黏著接頭形式之節點–腿及/或撐臂–節點連接以輔助組合。
期望進一步輔助此類套管架結構之組合及製造。再者，期望輔助將此類結構運輸至一運輸場以可在該運輸場完全地組合該套管架結構。
因此，有需要改善此類套管架結構之組合。再者，期望改善此類套管架結構之運輸。
該需要係藉獨立項之特徵滿足。附屬項描述本發明之具體實施例。
依據本發明之一具體實施例，提供一種組合一套管架結構之方法，該套管架結構包含二個以上的腿及複數個交叉撐臂，該等交叉撐臂延伸於該等腿之間且形成複數個交叉接頭。該方法包括提供該套架結構之一第一組件，其包含該二個以上的腿之一第一腿，且其尚包含複數個撐臂結構之一第一組。每一撐臂結構包含一第一撐臂節段及一第二撐臂節段。該等第一及第二撐臂節段以一末端在各自第一及第二腿–撐臂接頭處附接至該第一腿。該第一與第二腿–撐臂接頭互相間隔。該等第一及第二撐臂節段以其另一末端接合至彼此而形成一撐臂交叉節點之一第一部分、特別地一半部。該撐臂結構及該第一腿藉此形成一A型框架。該方法尚包含提供該套管架結構之一第二組件，其包含複數個撐臂結構之一第二組，其中該第二組之每一撐臂結構包含至少一第一撐臂節段及一第二撐臂節段，該等節段在一末端處接合以形成一撐臂交叉節點之一第二部分、特別地一半部。接著，藉接合該等撐臂交叉節點之該等第一及第二部分而形成複數個完全撐臂交叉節點，將該套管架結構之該第一組件安裝至該第二組件，使得該等撐臂結構之第一及第二組的該等撐臂節段形成在該各自撐臂處交叉節點處交叉之複數個撐臂。
藉此類方法，可顯著地使該套管架結構之組合便利。可譬如提供該等第一及第二組件作為預組合組件。該等組件可因其縮小之尺寸而相對輕易地運輸。再者，在一運輸場處，該等組件可藉簡單地接合該等撐臂交叉節點之部分，而依一快速且有效率之方式安裝在一起。是以，無需將四個不同撐臂節段個別地連接至一共同接頭，此連接係由於必須建立數個連接且因需求之對齊而可為一複雜且耗時之任務。又，由於依傳統方式提供與腿分離之撐臂，因此可需要建立撐臂至節點、及節點至腿連接，以將該等撐臂附接至各自腿。依據本方法，這可藉提供該等第一及第二組件而避免，該等第一及第二組件可預組合且相對地容易接合。
該等撐臂交叉節點之第一及第二部分可為互補之部分。該等部分可為半部，然該等撐臂交叉節點亦可劃分成不等部分。較佳地，該等撐臂交叉節點之第一及第二部分在結構上相似或(大致)完全相同、特別地呈鏡像對稱。一組撐臂結構可包含1、2、3個以上的撐臂結構。在該第一腿上形成一A型框架之鄰近撐臂結構可共同使用一腿–撐臂接頭、特別地一腿–撐臂節點。
當安裝該第一組件至該第二組件時，該第一組之撐臂結構及該第二組之撐臂結構可藉接合其各自之撐臂交叉節點的第一及第二部分而成對接合。例如，藉接合三個此類節點部分，已達成一包含六個交叉撐臂之穩定結構。
在一具體實施例中，該撐臂結構之第一組中及該撐臂結構之第二組中，選擇該等第一與第二撐臂節段之角度，使得當該等撐臂交叉節點之該等第一與第二部分接合時，置於該各自撐臂交叉節點之對立側上的撐臂節段係與該第一腿形成相同角度。較佳地，此等撐臂節段置於相同筆直線上。因此，從一第一腿到達譬如該第二組件之一第二腿的一貫穿撐臂可依一簡單方式形成。該結構因此穩定該套管架，且有效率地傳送力。應明白，並非所有撐臂節段皆可形成各自之筆直撐臂，而該等第一及第二組之某些撐臂節段可相對於彼此傾斜。
當該套管架結構之該等第一及第二組件接合時，該等第一及第二組件(大致)水平地佈置、特別地在一水平平面中。可因此由組合工作者在地平面實施該等撐臂交叉節點之部分的接合，這將提升工作安全。
在一具體實施例中，該撐臂交叉節點之該等第一及/或第二部分包括一安裝元件、特別地一板件，譬如一矩形板件。各自撐臂結構之第一及第二撐臂的撐臂節段之末端附接至該安裝元件。此類安裝元件、特別地此類板件，容許該撐臂交叉節點之二個部分的一快速且簡單接合。每一部分之該安裝元件可譬如形成一凸緣，且該第一及第二部分之該等凸緣可接合而形成完全撐臂交叉節點。
通常，可運用不同方式接合該撐臂交叉節點之該等第一及第二部分。範例包含焊接、螺栓連接、鉚接、使用一黏著劑或相似物。使用一各自凸緣或板件，特別地容易運用不同手段來接合該撐臂交叉節點之該等第一及第二部分。
該撐臂交叉節點之該第一及第二部分可尚包括附接至該第一撐臂各自節段之一第一連接部件、特別地一短管或套筒，及附接至該第二撐臂各自節段之一第二連接部件、特別地一短管或套筒。該等第一及第二連接部件可譬如由該安裝元件、特別地該板件之相同側依一V型延伸。例如，每一撐臂節段可藉焊接、諸如軌道焊接而附接至該撐臂交叉節點部分之一短管。該V型可佈置成對稱，且與該板件之表面垂直、即該等第一及第二短管可依關於該板件表面法線之對應角度延伸。當然可設想該等第一及第二短管依關於該法線之不同角度延伸的非對稱架構；特別地當複數個交叉撐臂依不同角度從該套管架之該等腿延伸時運用此等非對稱架構。另一選擇為，該等撐臂節段可直接焊接或螺栓連接至該安裝元件，而無需運用各自之連接部件。
在某些具體實施例中，包含複數個撐臂結構之該第二組的該第二組件可為不包括一腿之一中間組件。該第二組件可譬如包含複數個交叉撐臂節段，在其各自之二末端處藉該撐臂交叉節點之一各自部分成對接合。此類接合且交叉之撐臂節段因此形成菱形中間框架。與該第一組件對應之一第三組件可接著安裝於此類中間組件之另一側上。
較佳地，該套管架結構之該第二組件包含該二個以上的腿之一第二腿。針對該第二組之每一撐臂結構，該等第一及第二撐臂節段可能以其各自之另一末端在間隔之各自腿–撐臂接頭(特別地，節點)處附接至該第二腿。該第二組之每一撐臂結構及該第二腿藉此形成一A型框架。因此，複數個撐臂結構之該第二組與複數個撐臂結構之該第一組可具有一對應或甚至相同之架構。
該第一組之該等撐臂結構可在一第一平面、特別地一水平平面中延伸，且該方法可尚包括，將在一不同第二平面中延伸之複數個撐臂結構的一第三組安裝至該第一腿。
除此以外或另一選擇，該第二組之該等撐臂結構可在該第一平面中延伸，且該方法可尚包含，將在一不同第三平面中延伸之複數個撐臂結構的一第四組安裝至該第二腿。應明白，複數個撐臂結構之該等第三及/或第四組可在安裝該第一組件至該第二組件之前安裝，然該等組較佳地在安裝該第一組件至該第二組件後安裝。該等第三及第四組之該等撐臂結構可具有一架構，其與該第一組之該等撐臂結構的架構對應。該第三組之每一撐臂結構可特別地包括一撐臂交叉節點之一各自部分，且可與該第一腿形成一A型框架。關於該第二腿，相同者應用至複數個撐臂結構之該第四組。然而應明白，該等第三/第四組之該等撐臂可具有一不同於該等第一及第二組之該等撐臂的長度、角度、及/或厚度。較佳地，該等撐臂之結構架構相似或相同。
可譬如提供該等第三及第四組之該等撐臂結構作為預組合之V型框架，即作為在一撐臂交叉節點之一各自部分處接合的二個撐臂節段。此等撐臂結構可接著安裝至該各自腿以形成一A型框架。此等撐臂結構可在與複數個撐臂結構之該等第一/第二組相同的腿–撐臂接頭(特別地，節點)處安裝至該腿。
該第二及第三平面可與該第一平面圍起一大約90到110度之角(特別地對於四腿套管架)。該角度通常取決於該套管架結構之腿的數量、及漸縮之量(即，該結構之頂部與底部部分之間的寬度差)。在其他具體實施例中，該第二/第三平面與該第一平面之間的角可為大約60到80度(譬如，對於三腿套管架)。
在接合該等第一及第二組件之前安裝該等V型框架者具有優點，其中可提供一大幅度預組合之組件(其特別地對應於該套管架的四分之一部)，該組件可輕易地接合至一個以上的對應組件，藉此依一快速且有效率之方式組合該套管架結構。在結合該等第一及第三組件後安裝該等V型框架者具有優點，其中可提供一具有較小運輸尺寸之預組合組件，且由於該等V型框架可安裝於地平面處而使該組合相對地簡單。
該套管架結構之該第一組件及該第二組件形成該套管架結構之一第一半部。該方法可尚包含提供該套管架結構之一第二半部，其具有與該第一半部之結構對應的一結構；該套管架結構可特別地如上文概述者組合。接著，將該套管架結構之該第二半部與該第一半部對齊，使得該等第三及第四組之撐臂交叉節點的該等部分面對該第二半部之撐臂交叉節點的對應部分。接著，可將該等第一及第二半部之該等撐臂交叉節點的該等部分接合在一起，以藉此安裝該套管架結構之該第二半部至該第一半部。
由於僅該等撐臂交叉節點之部分需要接合，因此接合兩個半部之工作可在一與水平佈置套管架結構寬度之半相當的高度處發生。這係一超越習知方法之顯著優點，該等習知方法中之個別腿及撐臂需要在較大高度(對應於該套管架結構之完全寬度)處安裝，使得本方法提供改良之組合工作者安全性。
例如，可使用一或二個起重機來抬起及旋轉該第二半部，且將該第二半部在該第一半部上方對齊。接著，可將該第二半部向下降至該第一半部上，使得該等撐臂交叉節點之對立部分會合。
在該對齊之前，該第一半部可佈置成，使得該第三撐臂結構之該等撐臂交叉節點的該等部分面朝上且沿一大致水平線佈置，特別地藉支持該等第一及第二組件於地面上方。這特別地有利於具有一較寬基部及一較小頂部、即呈漸縮錐型之套管架結構。該第二半部可因此靜置於該第一半部上而無滑動。
在另一具體實施例中，可提供該套管架結構之一第三組件，且該第三組件可包括該二個以上的腿之一第三腿，及尚包括一第四平面中由該第三腿延伸之複數個撐臂結構的一第五組。可接著將該第三組件對齊，使得複數個撐臂結構之該第五組係與複數個撐臂結構的該第三組對齊(即，該第二及該第四平面可同位)。接著可藉接合複數個撐臂結構之該第五及該第三組的該等撐臂交叉節點之該等部分，以安裝該第三組件至該第一組件。若該套管架結構係四腿結構，則可因此快速且有效率地組合該結構的三個四分之一部。該第三組件可特別地包括複數個撐臂結構之一第六組，其在相對於該第四平面夾一角度之一平面中延伸，譬如對於四腿套管架以90到110度(取決於漸縮之度數)。對於三腿套管架，該角度可為大約60到80度，且該第三組件之該第六組的該等撐臂結構可接合至該第二組件之該第四組的該等撐臂結構，藉此組合三腿套管架結構。
在一具體實施例中，該方法尚包括提供該套管架結構之一第四組件，其中該第四組件包括該二個以上的腿之一第四腿，且尚包括複數個撐臂結構之一第七組、及複數個撐臂結構之一第八組。複數個撐臂結構之此等第七及第八組可在彼此以90到110度傾斜之各自平面中延伸。將該第四組件對齊，使得該第七組之該等撐臂結構面對該第三組件之該第六組的該等撐臂結構，及使得該第八組之該等撐臂結構面對該第二組件之該第四組的該等撐臂結構。接著，可藉接合彼此面對(即，該等第六與第七組、及該等第八與第四組)之該等撐臂結構的該等撐臂交叉節點之該等部分，而安裝該第四組件至該套管架結構。
因此，藉運用該套管架結構之各自預組合的第三及第四組件，該第一套管架結構可依一快速且有效率之方式組合。這特別地有利於該套管架結構大且重而不可能以一或二個起重機吊起半個該套管架結構之情況。該套管架結構之重量可譬如超過100噸，且可在200噸以上的範圍中。例如，當組合四腿套管架結構而其一半超過一100或150噸之重量時，可最好使用預組合四分之一部、即第三及第四組件。特別地，可提供至少該等第三及第四組件、且亦可能地該等第一及第二組件作為該套管架結構的預組合四分之一部。
該第一腿(及其他腿)可具有一高度方向，且在該第一腿之該高度方向上，該撐臂交叉節點之該第一部分到該第一腿的距離係關於接續之撐臂結構(即，關於接續之A型框架)減小。是以，可提供一漸縮套管架結構，其在底部處較寬、且在頂部處較窄。該架構對其他組件(第二、第三、第四等)而言可相似。
應明白，其他套管架結構可依一對應方式組合，即此中描述之方法可用於組合一具有5、6個以上的腿之套管架結構。相同腿上複數組撐臂結構之間的角度可相應地變化。
依據本發明之又一具體實施例，提供一種用於形成一套管架結構之套管架結構組件，該套管架結構包含二個以上的腿及複數個交叉撐臂，該等交叉撐臂延伸於該等腿之間且形成複數個交叉接頭。該套管架結構組件包括該二個以上的腿之一第一腿及複數個撐臂結構之一第一組，其中每一撐臂結構包含一第一撐臂節段及一第二撐臂節段，該等節段以一末端在各自第一及第二腿–撐臂接頭處附接至該第一腿。該等第一及第二撐臂節段以其另一末端接合至彼此而形成一撐臂交叉節點之一第一部分。該撐臂結構及該第一腿藉此形成一A型框架。該組撐臂結構可譬如包含一、二、三、四個以上的撐臂結構。藉此類套管架結構組件，與以上進一步概述者相似之優點將可達成。
該套管架結構組件可尚包括具有一對應架構之一第二組撐臂結構，其中該第一組之該等撐臂結構置於一第一平面中，及該第二組之該等撐臂結構置於一第二平面中，其中該第二平面相對於該第一平面傾斜。取決於套管架結構之型式(譬如，腿之數量)及漸縮，該角度可譬如介於三十與一百三十度之間，較佳地介於60與110度之間。該等第一與第二平面可在該第一腿處交切，即該第一腿可置於該等第一及第二平面二者內。再一次，如以上提及者，該等第一與第二組之撐臂可具有一不同直徑、長度、及角度，然該等者較佳地相同。同樣地，該等第一及第二組之撐臂結構可使用相同之腿–撐臂節點來附接至該第一腿，譬如雙K型節點。在其他具體實施例中，該等撐臂結構可使用不同節點，該第一組之節點譬如相對於該第二組撐臂結構之節點偏移。
在一具體實施例中，其中該撐臂交叉節點之該第一部分包括一安裝元件、特別地一板件，以安裝該第一部分至該撐臂交叉節點之一互補第二部分。該第一部分尚包括附接至該第一撐臂各自節段之一第一連接部件、特別地一短管或套筒，及附接至該第二撐臂各自節段之一第二連接部件、特別地一短管或套筒。該等第一及第二連接部件可附接至該安裝元件。該等第一及第二連接部件可特別地由該安裝元件之相同側、特別地由該板件依一V型延伸。該安裝元件可形成一凸緣，該凸緣容許輕易附接至另一組件之一撐臂交叉節點的一對應部分。再一次，該V型可不對稱，特別地當該套管架結構具有一漸縮錐型時尤然。
依據本發明之又一具體實施例，提供一套管架結構，其包括至少二個呈任一以上描述架構之套管架結構組件。該等套管架結構組件佈置成，使得該二個以上的套管架結構組件之複數個撐臂結構彼此面對。該二個以上的套管架結構組件係藉接合面對撐臂結構之撐臂交叉節點的部分，以形成複數個完全撐臂交叉節點而安裝至彼此。是以，可獲致一穩定、且由可輕易地運輸之分離預組合組件組合的套管架結構。
一套管架結構係特別地一藉3、4、5個以上的支持腿、及在此等支持腿之間延伸之格構形構架形成的結構，該格構形構架係藉該等各自撐臂形成。
依據又一具體實施例，提供一風力渦輪機，其包含一支持結構。該支持結構包括一呈任一此中所描述架構之套管架結構。該風力渦輪機可特別地為一離岸風力渦輪機。
應明白，該套管架結構組件及該套管架結構可包含以上關於該組合方法所描述之任何特徵，且可特別地藉任何此類方法組合及因此顯露各自之結構特徵。
請了解到，以上提及之特徵、及仍待以下解說之特徵，不僅可用於所指示之各自組合，且亦可用於其他組合中或單獨地使用，而不致脫離本發明之範疇。特別地，除非相反地指明，否則本發明之不同構想及具體實施例的特徵可彼此組合。
下述中，將參考隨附圖式詳細說明本發明之具體實施例。請了解到，以下之具體實施例說明僅為了闡明目的而提出，且並不以一限制意思理解。應注意到，圖式僅被要求為概略表示，且圖式中之元件並非必須彼此按比例繪製。反而，選擇各式元件之表示，使該等元件之功能及一般目的變成熟於此技藝之人士顯而易見者。如在此中使用者，單數形式「一」、「一個」、及「該」意欲亦包含複數形式，除非文中明確地另有其他指示以外。術語「包括」、「具有」、「包含」、及「含有」被解釋為開放式術語(即，意指「包含，但不限於」)，除非另有其他談論外。
圖1係顯示出一離岸風力渦輪機200之一概略圖式，該離岸風力渦輪機安裝至一支持結構，該支持結構包含一套管架結構100。套管架結構100裝設於海底220上，且穿透水面210，及該套管架結構可包含一過渡部件101，該風力渦輪機安裝至該過渡部件。各別之套管架結構100亦可用於支持其他負載，譬如一離岸平台，該離岸平台可譬如包含石油或天然氣生產設施或收集分站。
依據一具體實施例之一套管架結構可包含三、四個以上的腿，其當部署時支持於海洋底上。鄰近腿係藉網格之撐臂互連。此類套管架結構之腿及/或撐臂可由鋼管或管節段、鋼樑、或相似物製作。如圖1中所示者，該等撐臂可在其交叉所在處形成複數個交叉接頭102。該等撐臂可藉由一撐臂交叉節點連接至彼此。該等撐臂又在複數個K型接頭103處接合至該等腿。此類接頭可藉直接地焊接或螺栓連接該等撐臂至該腿、或藉使用一腿–撐臂節點提供。是以，該套管架結構可包括一介於每一節點元件與腿之間的腿–節點連接、及一介於每一撐臂與節點元件之間的撐臂–節點連接。該套管架結構可呈漸縮錐型，即該套管架結構可在頂部處窄小且朝基部變得較寬，以提供必要之結構穩定性。該套管架結構之基部可錨泊至海床上之一混凝土基座，或該套管架結構之每一腿可緊固至被打入海床中之一分離樁。每一腿亦可附接至一吸力沉箱，以將該結構繫緊至海床中。接頭103可特別地為雙K型接頭(如同撐臂在某一方向上朝某一腿延伸，且在一垂直方向上朝另一腿延伸)。應明白，其他型式之接頭及連接原理係屬已知者，且可被運用以連接該等撐臂至該套管架結構之該等腿。
依據本發明之具體實施例，提供一組合此類套管架結構及各自套管架結構組件之方法。此後將關於圖2至圖13來說明此類方法、組件、及套管架結構。該方法係在圖13之流程圖中闡明，且包含在一水平方位上提供套管架結構100之第一及第二組件10、20(步驟S1)。這顯示於圖2中。第一組件10包含複數個撐臂結構50之一第一組11。在本範例中，顯示出三個此類撐臂結構50，然應明白，每一組件可包含或多或少之撐臂結構50。每一撐臂結構皆包含一第一撐臂51之一節段、及一第二撐臂52之一節段，此等節段在其末端其中一者處接合於一撐臂交叉節點之一部分60。是以，二撐臂51、52之該二節段大體上形成一V型框架。一撐臂交叉節點之部分60大體上係此類節點之一半部，且亦可稱為分裂交叉節點或分裂X型節點。在該等節段之各自另一末端處，第一及第二撐臂51、52之該等節段附接至第一組件10之一第一腿14。這可透過各自之第一及第二腿–撐臂節點15產生，此等節點相應地互相間隔。是以，第一腿14及撐臂結構50形成一A型框架。提供複數個此類框架結構50，且相應地沿第一腿14形成複數個A型框架。若塔呈漸縮錐型，則朝該腿底部設置之撐臂結構，從第一腿14到該撐臂交叉節點之部分60的距離，較朝該腿頂部設置之撐臂結構者小。腿–撐臂節點15可形成為安裝至腿14之套筒，其中焊接至該各自撐臂節段之複數個短管係依一V型延伸遠離該套筒。
第二組件20包含複數個撐臂結構50之一第二組21，該第二組之該等撐臂節段係在一撐臂交叉節點之各自第二部分70處接合。第二組件20之架構係與組件10之一者對應；其大體上與組件10鏡像對稱。當該撐臂交叉節點之第一部分60與第二部分70接合時，此等部分將形成一完全撐臂交叉節點80，且藉此連接第一及第二撐臂51、52之節段。因此，當組合第二組件20至第一組件10時，僅該等撐臂交叉節點之第一及第二部分60、70需接合(針對相對立之撐臂結構50成對地)。如可在圖2中看出者，該組合可在一水平平面中、且因此在地平面上發生。
圖3概略地顯示出依據一具體實施例之一分裂撐臂交叉節點的部分60及70。如可看出者，該撐臂交叉節點之部分60包含一安裝元件61、特別地一板件，兩連接部件62、63、特別地短管係附接至該安裝元件。短管62、63係從板件61之一側依一V型延伸。該等撐臂節段可譬如使用軌道焊接而焊接至此等短管62、63。在其他具體實施例中，該等撐臂節段可直接地焊接至板件61、即未提供短管。第二部分70係對應地配置；該第二部分特別地與第一部分60鏡像對稱。板件61提供一凸緣，兩部分60、70可藉由該凸緣使用不同接合方法輕易地接合。例如，該等板件61可焊接或螺栓連接在一起，以接合該撐臂交叉節點之兩個部分。此類分裂節點提供一整齊且簡單之凸緣板件介面，其易適應扣緊之方法。
在圖13之方法的步驟S2中，接合對立之成對複數個撐臂結構的該等撐臂交叉節點之部分60與70，藉此形成圖4中所示之各自完全撐臂交叉節點80，以將該等第一與第二組件安裝至彼此。是以，組件10與20依一快速、輕易、且緊固之方式安裝在一起。
在次一步驟S3中，複數個另外撐臂結構安裝至第一及第二組件10、20之第一腿14及第二腿24。如圖5中所示者，這些另外撐臂結構50具有一與第一及第二組11、21之撐臂結構對應的架構。在圖5之範例中，此等撐臂結構大致垂直地從其各自之腿延伸，且因此形成第一組件10之複數個撐臂的一第三組12、及第二組件20之複數個撐臂結構的一第四組22。該等各自之撐臂結構(V型框架)的自由末端特別地焊接至、或以不同方式附接至雙K型腿–撐臂節點15。應明白，最高及最低之腿–撐臂連接並非雙K型接頭，而為雙Y型接頭。
藉在步驟S3中組合另外撐臂結構50至第一及第二腿14、24，將形成該套管架結構之一半部110(圖5)。一第二半部套管架結構120可平行地組合。該第二半部可在結構上與該第一半部對應，且可使用相同方法由相同組件組合(步驟S4)。第一與第二半部110、120接著組合，以形成完全套管架結構100(圖6)。在此類組合之前，第一半部套管架110可被支持，使得自由(未佔用)分裂撐臂交叉節點60、70大致水平地對齊。如以上概述者，該套管架結構可呈漸縮錐型，使其可需要斜置以提供此類水平對齊。這係在圖7中顯示，其中半部套管架110之一末端(底部末端)係藉一支持件131支持，且半部套管架110之另一(較高)末端係藉一第二支持件132支持，該第二支持件高度可調整，以達成期望之水平對齊(步驟S5)。大體上，可因此達成第二半部套管架120之平坦著地，以及實施該兩個半部之間接合作業的工作人員所需之一固定高度。否則，當第二半部120在無額外支持件下可能滑離第一半部110時，必須有用於第二半部120之額外支持件。
為了實現該組合，在步驟S6中旋轉及吊起第二半部套管架120，這可譬如藉二個小型履帶起重機在該半部套管架底部及頂部末端處吊起該半部套管架而實施。另一選擇為，可使用單一較大履帶起重機，且可提供一額外導引系統來控制該第二半部之定位。在步驟S7中，將第二半部套管架120在第一半部套管架110上方對齊，使得該等第一及第二套管架半部之該等自由半部撐臂交叉節點彼此面對，如圖6中所示者。接著，將第二套管架半部120降下至第一套管架半部110上(步驟S8)，如圖7中箭頭所指示者。該等各自套管架半部上之該等撐臂交叉節點的第一及第二半部60、70接著譬如藉螺栓連接或焊接安裝在一起，以安裝第二半部120至第一半部110，且藉此形成一組合套管架結構100(請參見圖12)。
步驟S2中該等第一與第二組件之安裝、及步驟S3中該等另外撐臂結構之安裝皆可在地平面發生，而無需工作人員在高處工作。這將提升安全且輔助組合。僅在步驟S9，該兩個半部之安裝係在高處實施，然僅在一與該套管架結構寬度之半相當的高度處。這係一超越習知組合方法之顯著優點。
因組件10、20、及該等另外預組合撐臂結構(V型框架)相對較緊湊，因此更相對地容易運輸此等組件至一運輸場。再者，由於多數部分已組合，且因無需接合譬如四個撐臂於一共同節點(這因需要對齊而較困難)，因此亦輔助組合。
當然可設想該組合方法之變形。例如，在步驟S3中安裝之另外撐臂結構50，可在接合組件10、20之前，安裝至此等組件。大體上，可因此藉組件10、20提供複數個四分之一套管架結構。此等四分之一套管架結構可預組合且運輸至一最終組合場。
該套管架結構可巨大，且半部套管架可在200噸之範圍內。由於此重量過重，而無法藉一起重機吊起，因此圖8至圖11圖示出該組合方法之一變形。圖8至圖11顯示出垂直於該套管架結構之縱向延展截取的剖視圖。圖8中指示出，第一組件10之撐臂結構組11、12，及第二組件20之組21、22。圖8中之第一及第二組件10、20係在如圖5中所示之一組合狀態。再者，組合該套管架結構之一第三組件30，其與第一組件10對應，複數個框架結構之另外組12已安裝至該第一組件(即，該第三組件對應於該套管架結構的四分之一部)。此套管架結構的四分之一組件30僅具有套管架半部120重量之一半。組件30係藉一起重機吊起而與組件10對齊，使得該等撐臂交叉節點之該等第一及第二部分可接合至彼此，以藉此安裝第三組件30至第一組件10。再一次，藉此形成複數個完全撐臂交叉節點80(圖9)。是以，第五組31之半部撐臂交叉節點接合至組12之半部撐臂交叉節點。
提供一第四組件40(圖10)，其與第三組件30對應，且因此為套管架結構100的四分之一部。第四組件10包含複數個撐臂結構之一第七組41、及複數個撐臂結構之一第八組42。如圖10中所示者，組件40係藉一起重機吊起而與第二組件20及第三組件30對齊。接著，降下組件40，直到彼此面對之第二及第四組件20、40的該等撐臂交叉節點之該等部分會合。同時，該等第四及第三組件之該等撐臂交叉節點的該等部分會合。此位置顯示於圖11中，且該等撐臂交叉節點之該等會合部分接合，以安裝第四組件40至第二及第三組件20、30。特別地，第六組32及第七組41之該等撐臂交叉節點部分接合，且第八組42及第四組22之該等撐臂交叉節點部分接合。
藉此形成一組合套管架結構100，且顯示於圖12中。圖8至圖11中，虛線指示出，複數個撐臂交叉節點之對立部分60、70安裝至彼此以組合該套管架結構之各自組件10、20、30、及40所在之處。如可在圖11中看出者，組合工作必須在一較大高度處實施，然由於僅該等撐臂交叉節點之部分60、70需接合至彼此，而仍使該組合便利。又，需要被吊起之重量顯著地減少。
該等撐臂結構(V型框架)可預組合，且可包含該撐臂交叉節點、即該分裂X型節點之該部分。是以，便利於運輸。亦可能預組合如圖2中所示之組件10、20，其包含複數個撐臂結構之一各自組11、21。此類組件仍相對地容易運輸。另一方面，亦可能預組合一與該套管架結構的四分之一部對應之組件，及運輸此類預組合組件。可如此輔助最終組合。在任何情況下，皆藉該等分裂X型節點輔助安裝此類組件至彼此，且改良組合工作者之安全性。
儘管在此係揭露特定具體實施例，然可進行各式改變及修飾而不致脫離本發明之範疇。本發明的具體實施例在各方面皆被視為闡明且非限制用，且所有從隨附申請專利範圍之意義及等效範圍內產生的改變皆包含於本發明中。
10:第一組件 11:第一組 12:第三組 14:第一腿 15:腿–撐臂節點 20:第二組件 21:第二組 22:第四組 24:第二腿 25:腿–撐臂接頭 30:第三組件 31:第五組 32:第六組 40:第四組件 41:第七組 42:第八組 50:撐臂結構 51:第一撐臂 52:第二撐臂 60:第一部分 61:安裝元件 62:第一連接部件 63:第二連接部件 70:第二部分 80:完全撐臂交叉節點 100:套管架結構 101:過渡部件 102:交叉接頭 103:K型接頭 110:第一半部套管架結構 120:第二半部套管架結構 131:支持件 132:第二支持件 200:離岸風力渦輪機 210:水面 220:海底
連同隨附圖式閱讀以下詳細說明，將更進一步明白本發明之前述及其他特徵及優點。圖式中，相同之參考數字符號指相同元件。 圖1係顯示出包含依據本發明之一具體實施例的一套管架結構之一風力渦輪機的一概略圖式。 圖2係顯示出依據本發明之一具體實施例的一套管架結構之二組件的一概略圖式。 圖3係顯示出依據本發明之一具體實施例的一撐臂交叉節點之二個部分、特別地兩個半部的一概略圖式。 圖4係顯出圖2之二組件處於一組合狀態的一概略圖式。 圖5係顯示出圖2之組合組件的一概略圖式，其中另外撐臂結構已安裝至該等組合組件。 圖6係顯示出依據本發明之一具體實施例的套管架結構之兩個半部的組合之一概略圖式。 圖7係顯示出依據本發明之一具體實施例的套管架結構之兩個半部的組合之一概略圖式。 圖8至圖11係顯示出依據本發明之一具體實施例的套管架結構之四個組件、特別地四個四分之一部的組合之概略圖式。 圖12係顯示出依據本發明之一具體實施例的一組合套管架結構之一概略圖式。 圖13係圖示出依據本發明之一具體實施例的一方法之一概略流程圖。
10:第一組件 11:第一組 14:第一腿 15:腿–撐臂節點 20:第二組件 21:第二組 24:第二腿 25:腿–撐臂接頭 50:撐臂結構 51:第一撐臂 52:第二撐臂 60:第一部分 70:第二部分

Claims (15)

  1. 一種組合一套管架結構(100)之方法，該套管架結構包含二個以上的腿(14，24)及複數個交叉撐臂，該等交叉撐臂延伸於該等腿(14，24)之間且形成複數個交叉接頭，其中該方法包括：提供該套架結構(100)之一第一組件(10)，其包含該二個以上的腿之一第一腿，且其尚包含複數個撐臂結構(50)之一第一組(11)，其中每一撐臂結構(50)包含一第一撐臂節段(51)及一第二撐臂節段(52)，該等第一及第二撐臂節段(51，52)以一末端在間隔之各自第一及第二腿-撐臂接頭(15)處附接至該第一腿(14)，且該等第一及第二撐臂節段(51，52)以其另一末端接合至彼此而形成一撐臂交叉節點之一第一部分(60)，該撐臂結構(50)及該第一腿(14)藉此形成一A型框架；提供該套管架結構(100)之一第二組件(20)，其包含複數個撐臂結構(50)之一第二組(21)，其中該第二組(21)之每一撐臂結構(50)包含至少一第一撐臂節段(51)及一第二撐臂節段(52)，該等節段在一末端處接合以形成一撐臂交叉節點之一第二部分(70)；及藉接合該等撐臂交叉節點之該等第一及第二部分(60，70)而形成複數個完全撐臂交叉節點(80)，將該套管架結構之該第一組件(10)安裝至該套管架結構之該第二組件(20)，使得該撐臂結構之第一組(21)的該等撐臂節段與該撐臂結構之第二組(22)的該等撐臂節段形成在該各自撐臂交叉節點(80)處交叉之複數個撐臂。
  2. 如請求項1之方法，其中該撐臂結構之第一組(21)中及該撐臂結構之第二組(22)中，該等第一與第二撐臂節段(51，52)之角度係使得當該等撐臂交叉節點之該等第一與第二部分(60，70)接合時置於該各自撐臂交叉節點(80)之對立側上的撐臂節段係與該第一腿形成相同角度、且置於相同筆直線上。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該套管架結構之該等第一及第二組件(10，20)接合，且同時該等第一及第二組件大致水平地佈置。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該撐臂交叉節點之該等第一及/或第二部分(60，70)包括一安裝元件(61)，該等第一及第二撐臂之該等撐臂節段的各自末端附接至該安裝元件(61)。
  5. 如請求項4之方法，其中該撐臂交叉節點之該等第一及/或第二部分(60，70)尚包括附接至該第一撐臂各自節段之一第一連接部件(62)，及附接至該第二撐臂各自節段之一第二連接部件(63)，其中該等第一及第二連接部件(62，63)由該安裝元件(61)之相同側依一V型延伸。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該套管架結構之該第二組件(20)包含該二個以上的腿之一第二腿(24)，其中針對該第二組(21)之每一撐臂結構(50)，該等第一及第二撐臂節段以其各自之另一末端在間隔之各自腿-撐臂接頭(25)處附接至該第二腿(24)，該撐臂結構(50)及該第二腿(24)藉此形成一A型框架。
  7. 如請求項6之方法，其中該等第一及第二組(11，21)之該等撐臂結構(50)在相同之第一平面中延伸，其中該方法尚包括安裝複數個撐臂結構(50)之一第三組(12)至該第一腿(14)，其中該第三組(12)之該等撐臂結構係在一第二平面中延伸；及/或安裝在一第三平面中延伸之複數個撐臂結構(50)的一第四組至該第二腿(24)。
  8. 如請求項7之方法，其中該套管架結構(100)之該第一組件(10)及該第二組件(20)形成該套管架結構(100)之一第一半部(110)，其中該方法尚包括：提供該套管架結構(100)之一第二半部(120)，其具有與該第一半部(110)之結構對應的一結構；將該套管架結構之該第二半部(120)與該第一半部(110)對齊，使得該第一半部(110)之複數個撐臂結構的該等第三及第四組(12，22)之撐臂交叉節點的該等部分面對該第二半部(120)之撐臂交叉節點的對應部分；及接合該等第一及第二半部(110，120)之該等撐臂交叉節點的該等面對部分，以藉此安裝該套管架結構(100)之該第二半部(120)至該第一半部(110)。
  9. 如請求項7之方法，其中該方法尚包括：提供該套管架結構之一第三組件(30)，其中該第三組件(30)包括該二個以上的腿之一第三腿，且尚包括一第四平面中由該第三腿延伸之複數個撐臂結構(50)的一第五組(31)； 將該第三組件(30)對齊，使得複數個撐臂結構之該第五組係與該第一組件(10)之複數個撐臂結構的該第三組(12)對齊；及接合複數個撐臂結構之該等第五及第三組的該等撐臂交叉節點之該等部分，以安裝該套管架結構之該第三組件至該套管架結構之該第一組件。
  10. 如請求項9之方法，其中該第三組件(30)包括複數個撐臂結構(50)之一第六組(32)，其在相對於該第四平面傾斜之一平面中延伸，其中該方法尚包括：提供該套管架結構之一第四組件(40)，其中該第四組件包括該二個以上的腿之一第四腿，且尚包括複數個撐臂結構(50)之一第七組(41)，且尚包括複數個撐臂結構(50)之一第八組(42)；將該第四組件(40)對齊，使得該第七組(41)之該等撐臂結構面對該第三組件(30)之該第六組(32)的該等撐臂結構，及使得該第八組(42)之該等撐臂結構面對該第二組件(20)之該第四組(22)的該等撐臂結構；及接合該等面對撐臂結構之該等撐臂交叉節點的該等部分，以安裝該套管架結構之該第四組件(40)至該套管架結構之該等第二及第三組件(20，30)。
  11. 一種用於形成一套管架結構(100)之套管架結構組件，該套管架結構包含二個以上的腿及複數個交叉撐臂，該等交叉撐臂延伸於該等腿之間且形成複數個交叉接頭，其中該套管架結構組件(10)包括： 該二個以上的腿之一第一腿(11)；及複數個撐臂結構(50)之一第一組(11)，其中每一撐臂結構(50)包含一第一撐臂節段(51)及一第二撐臂節段(52)，該等第一及第二撐臂節段(51，52)以一末端在間隔之各自第一及第二腿-撐臂接頭(15)處附接至該第一腿(14)，且該等第一及第二撐臂節段(51，52)以其另一末端接合至彼此而形成一撐臂交叉節點之一第一部分(60)，該撐臂結構(50)及該第一腿(14)藉此形成一A型框架。
  12. 如請求項11之套管架結構組件，其中該套管架結構組件(10)尚包括該等撐臂結構(50)之一第二組(12)，其中該第一組(11)之該等撐臂結構(50)置於一第一平面中，及其中該第二組(12)之該等撐臂結構(50)置於一第二平面中，其中該第二平面相對於該第一平面傾斜。
  13. 如請求項11或12之套管架結構組件，其中該撐臂交叉節點之該第一部分(60)包括一安裝元件(61)，以安裝該第一部分(60)至該撐臂交叉節點之一互補第二部分(70)，且尚包括附接至該第一撐臂(51)各自節段之一第一連接部件(62)，及附接至該第二撐臂(52)各自節段之一第二連接部件(63)，其中該等第一及第二連接部件(62，63)附接至該安裝元件(61)，且由該安裝元件(61)之相同側依一V型延伸。
  14. 一種包括至少二個如請求項11至13中任一項之套管架結構組件(10，20)的套管架結構(100)，其中該等套管架結構組件(10，20)佈置成，使得該二個以上的套管架結構組件之複數個撐臂結構(50)彼此面對，及其中該二個以上的套管架結構組件(10，20)係藉接合面對撐臂結構之撐臂交叉節點的部分(60，70)以形成複數個完全撐臂交叉節點(80)而安裝至彼此。
  15. 一種風力渦輪機，包含一支持結構，其中該支持結構包括如請求項14之套管架結構(100)。
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