WO2009129949A2 - Vorrichtung und verfahren für die montage und den service von unterwasserkraftwerken - Google Patents

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guide rail
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Hans Borrmann
Norman Perner
Jochen Weilepp
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Voith Patent Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for the assembly and service of underwater power plants, in particular freestanding tidal current power plants.
  • Free-standing, trained without dam structures hydraulic engines can be used to exploit water flows with low flow velocity. Particularly preferred is their use for energy production from a tidal current. In this case, assuming a certain size of the underwater power plant, even low flow velocities can be exploited for efficient energy production.
  • tidal power plants comprise propane water turbines which rotate on a nacelle housing, within which an electric generator driven at least indirectly by the water turbine is accommodated.
  • the nacelle is attached to a supporting structure, which may be designed to float or dive, with the latter in particular a support structure is preferred with a foundation on the bottom of the water.
  • a difficulty with the installation of generic underwater power plants is their size and weight as well as the location in the ocean with often harsh weather conditions.
  • For offshore wind turbines which have a similar installation problem, it has been proposed to assemble the entire plant ashore and transport it in one piece to the installation site where it will be deposited in an area with an appropriately prepared seabed section.
  • gravitational foundations are used, which are already part of the precompleted system. If this concept is transferred to underwater power plants, provides the difficulty that such a power generation plant compared to the wind turbine is much more difficult to access.
  • a suitably designed coupling device between the support structure and the machine nacelle this can be raised to the water surface for service purposes, so that a complex use of Serväcetauchern is not necessary.
  • a modular designed system GB 2437533 A is called.
  • the nacelle is lowered by means of an on-board crane of a mounting ship on the support structure at the river bottom. In this case, a high material usage is necessary, which results from the weight of the machine nacelle with the embedded therein electric generator and the water turbine.
  • a special installation system is preferred rather than a standard on-board crane.
  • GB 2394498 A from which a barge with a crane in the form of an A-frame with a double clamping device is known.
  • This makes it possible to use a wind turbine in a conical connection piece of a diving, ground-based foundation.
  • the initially lying transported wind turbine is brought by means of the A-frame in the vertical and then lowered by the clamping device successively down to the foundation.
  • such a device is tuned to wind turbines and can not be easily transferred to underwater power plants.
  • the invention has for its object to provide an apparatus and a method that provides a simple and safe installation of a
  • Underwater power plant allows and with the service for individual components, especially the nacelle of a modular underwater power plant, can be raised and maintained.
  • the use of materials and the dimensions of the watercraft used should be as low as possible and in particular a Wegbarke sufficient to install the device or to carry out the process.
  • At least two cooperating crane or mounting devices are used on a watercraft, such as a buoyant platform or a barge. These are on the one hand to a support device for handling assembly components and on the other to a crane system, which serves to raise and lower the system or individual mounting components from or to the installation site on the river bottom.
  • the support device for handling assembly components of the underwater power plant is movable by means of a guide rail system along the deck of the vessel, said guide rail system extends at least up to the receiving area of the crane system and the crane system is provided with a range to the body of water.
  • the support device can be designed in one or more parts and serves to move the nacelle as a whole along the deck or to position its mounting components relative to each other.
  • a device which, in addition to the function of lifting and transport along the deck, performs a rotation of the mounting components, so that the Mounting components for assembly and disassembly are accessible.
  • the rotary movement can also be used to disassemble bulky parts such as the rotor blades of the water turbine or a connecting to the underside of the nacelle nozzle, which serves to couple to the fundamental support structure of the underwater power plant, so that the requirement for the lifting height to Transport on and along the deck is reduced.
  • At least one gripping device movable along the guide rail system is used for the carrying device for laterally gripping a typically cylindrical mounting component.
  • This lateral encompassing can be performed either by means of a gripping device or by the production of a non-positive and / or positive connection to a suitable external flange of the mounting component.
  • the gripping device After receiving the mounting component, the gripping device is laterally to the mounting component, so that the mounting component is substantially freely accessible. Also preferred is a lifting device connected to the gripping device, which raises the mounting component at least so far that it is sufficiently clear of the deck of the watercraft for transport. According to an alternative embodiment of the support device, this is designed as a lifting system which supports the respective mounting component and rotated by means of a rotating device.
  • the crane system with reach to the bottom of the water can be designed for a first embodiment as an A-frame.
  • the crane system comprises an outboard, vertically by means of a cable guide lowered to the water body support frame.
  • a cable guide lowered to the water body support frame.
  • he can place the entire system or subcomponents at the installation site at the river bottom.
  • such a support frame can be guided under the installed nacelle with the water turbine and this Function unit are brought in a first salvage step outboard to the vessel to the water surface.
  • the support device moves on the guide rail system up to a receiving point, in this case to the area of the support frame, where a connection to the machine nacelle is made, this raised slightly opposite the support frame and successively rotated for disassembly of individual mounting components.
  • the rotor blades of the water turbine and the connecting piece for the coupling device are preferably first dismantled or placed upwards or laterally. Captured by the support device then remains a radially much smaller-scale functional unit, which is subsequently brought by a translational movement of the support device along the guide rail system on deck and further disassembled into individual mounting components.
  • a second support device can be used, which produces a non-positive and / or positive connection to the second end of the functional unit. It is also conceivable that at least two support devices installed on the same guide rail system each
  • Grasp mounting components and then they are positioned against each other. A corresponding procedure can be carried out for disassembly.
  • a design of the support device is preferred, which allows both a movement of the entire support device along the guide rail system, as well as an XYZ adjustment mechanism for fine positioning of the mounting device received by the support device comprises.
  • the support device this is designed as a lifting system which supports the respective mounting component, wherein in addition a mechanism for rotating the mounting component can be used on the lifting system.
  • the guide rail system of the support device on the Support frame of the crane system continued with reach to the bottom of the water. This makes it possible to translate the support device from the deck of the vessel to the support frame of the crane system or to use a support device which is part of the support frame and which serves for settling the nacelle or mounting components thereof on the deck of the vessel.
  • the above-described Lobdemontage a raised for service purposes on the water level and outboard to the vessel lying machine nacelle including the water turbine can be performed.
  • the support device is initially placed along the guide rail system from the vessel to the support frame of the crane system and moves under the resting on the support frame nacelle, then the power is absorbed by the support device, causing them as a lifting system for receiving the
  • Machine nacelle works. This is preferably rotated after lifting to disassemble projecting structural components, in particular the turbine blades and the connecting piece to the support structure. Alternatively, the nozzle is shifted by turning the nacelle to the side or upwards. The lifting system will then move along the
  • Guide rail system returned to the deck to perform there for the remaining components of the construction of the nacelle disassembly or service on board the vessel.
  • Figure 1 shows schematically simplified a modular underwater power plant and an inventively designed device for its service
  • Figure 2 shows an embodiment variant of the invention with a support frame for reaching down to the watercourse crane system and a support device, which is guided along guide rails on the deck of the vessel and is equipped with a device for lateral gripping.
  • FIG. 3 shows the device from FIG. 2 when picking up the device
  • Machine nacelle of the underwater power plant through the support device on the guide rail system.
  • Figure 4 shows a further embodiment of the invention with a support device in the form of a lifting system, which can be translated by an extension of the guide rail system on the support frame of the crane system.
  • FIG. 5 shows the embodiment according to FIG. 4 during the translation of the partially dismantled machine nacelle onto the deck of the watercraft.
  • FIG. 1 schematically shows in simplified form an underwater power plant 1 in a modular design, comprising a support against the water bottom 3
  • the nacelle 4 comprises a water turbine 5 rotating on the nacelle housing and a connecting piece 6 which serves for coupling to the support structure 2 and is introduced there into a receptacle 7 equipped with guide surfaces.
  • the underwater power plant 1 can be sunk during installation as a whole unit.
  • a multi-step installation method is recommended in which first the supporting structure 2 is anchored on the body of water 3 and in a subsequent step the machine nacelle 4 is coupled to the supporting structure.
  • the modularity of the underwater power plant 1 is advantageous since only the machine nacelle 4 is to be raised for maintenance.
  • the device according to the invention or the method according to the invention will be described below with reference to the lifting of the machine nacelle and its dismantling for the execution of a service. Accordingly, the procedure for the subsequent installation or alternatively for the first installation.
  • the water turbine 6 is brought over the waterline, wherein in the illustration of Figure 1 as crane system, an A-frame at the rear of a barge 8 is used.
  • this consists of two support devices 10.1, 10.2, which can be moved on a common guide rail system 11 along the deck of the bark 8.
  • the carrying devices 10.1 and 10.2 each comprise gripping devices 12.1, 12.2 with which assembly components 13.1, 13.2 can be moved and positioned relative to one another along the guide rail system 11 in a partially dismantled machine nacelle.
  • the support devices 10.1 and 10.2 may not include in detail fine adjustment devices and lifting devices shown in the figure representations for performing relative spatial movements.
  • FIG. 2 shows a design alternative for which a simplified outboard lifting device is provided as the crane system 9 instead of the A-frame crane.
  • This comprises a support frame 15 which can be lowered by means of a cable system 14 to the installation of the underwater power plant 1.
  • the cable guide runs over boom 16, which in this case present in pairs and protrude beyond the side wall of the barge 8 to allow vertical lowering of the support frame 15.
  • another crane system such as a mobile crane on the barge 8, which is not shown in detail, support the disassembly.
  • the inventively provided support device 10 along the guide rail system 11 is moved to the edge of the support frame 15, so that the gripping device 12 on the support device 10, the nacelle 4 engage and thereby move for further disassembly.
  • a positive and / or non-positive connection between the gripping device 12 and a flange 17 is made on the nacelle for this purpose.
  • the nacelle 4 can be lifted out of the support frame 15 and preferably rotated.
  • the rotation is used in particular for hiring the nozzle 6 of the nacelle 4, so that it shows laterally or upwards to bring in a subsequent process step, the nacelle 4 over the curb of the barge 8 and to be able to move along the guide rail system 11.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the embodiment sketched in FIGS. 2 and 3.
  • the supporting device 10 used is designed as a lifting system and is used to lift the machine nacelle 4 and their movement along the deck of the barge 8.
  • this is the guide rail system 11 along the support frame 15 of the crane system 9 extended.
  • Machine nacelle of the nozzle 6 are brought over the line of the side wall of the barge 8, so that the illustrated in Figure 5 translating designed as a lifting system support device 10 with the nacelle 4 on the deck of the barge 8 and the further movement along the guide rail system 11 is made possible.
  • the device according to the invention allows an efficient suburb dismantling and installation of a nacelle on a comparatively simple watercraft with a crane system of low lifting height.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen einer Servicemaßnahme für ein Unterwasserkraftwerk, umfassend eine Maschinengondel mit einer daran umlaufenden Wasserturbine, mit den folgenden Verfahrensschritten: Anheben der Maschinengondel mit der Wasserturbine mittels eines außenbord an einem Wasserfahrzeug angeordneten Tragrahmens, der an über die Bordwand des Wasserfahrzeugs hinausragenden Auslegern mittels eines Seilzugsystems bis zum Installationsort des Unterwasserkraftwerks abgesenkt werden kann, wobei das Anheben die Maschinengondel über die Wasseroberfläche bringt; Demontage raumgreifender Komponenten der Maschinengondel auf dem Tragrahmen; Übersetzen der teildemontierten Maschinengondel vom Tragrahmen zum Wasserfahrzeug zur weiteren Handhabung durch eine Tragvorrichtung, die mittels eines Führungsschienensystems entlang des Decks des Wasserfahrzeugs bewegbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren für die Montage und den Service von Unterwasserkraftwerken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Montage und den Service von Unterwasserkraftwerken, insbesondere von freistehenden Gezeitenströmungskraftwerken.
Freistehende, ohne Dammstrukturen ausgebildete Wasserkraftmaschinen können zur Ausnutzung von Gewässerströmungen mit geringer Strömungsgeschwindigkeit verwendet werden. Besonders bevorzugt wird deren Einsatz für die Energiegewinnung aus einer Gezeitenströmung. Dabei können, eine bestimmte Baugröße des Unterwasserkraftwerks vorausgesetzt, auch geringe Strömungsgeschwindigkeiten für eine effiziente Energiegewinnung ausgenutzt werden.
Gemäß einer typischen Ausführungsform umfassen Gezeitenkraftwerke propeüerförmig angelegte Wasserturbinen, die an einem Gondelgehäuse umlaufen, innerhalb dem ein von der Wasserturbine wenigstens mittelbar angetriebener elektrischer Generator untergebracht ist. Die Gondel wird an einer Tragstruktur befestigt, diese kann schwimmend oder tauchend ausgebildet sein, wobei für Letzteres insbesondere eine Stützstruktur mit einer Gründung auf dem Gewässergrund bevorzugt wird.
Eine Schwierigkeit bei der Installation gattungsgemäßer Unterwasserkraftwerke ist deren Baugröße und Gewicht sowie der Aufstellungsort im Ozean mit oftmals harschen Wetterbedingungen. Für Offshore-Windkraftanlagen, für die eine ähnliche Problematik bezüglich der Installation vorliegt, wurde vorgeschlagen, die Gesamtanlage an Land zusammenzusetzen und in einem Stück zum Installationsort zu transportieren und dort in einem Bereich mit einem entsprechend vorbereiteten Meeresbodenabschnitt abzusetzen. Vielfach werden hierzu Schwerkraftfundamente verwendet, die bereits Teil der vorkomplettierten Anlage sind. Wird dieses Konzept auf Unterwasserkraftwerke übertragen, stellt sich die Schwierigkeit, dass eine solche Energieerzeugungsanlage im Vergleich zur Windkraftanlage deutlich schwieriger zugänglich ist.
Darüber hinaus werden von Unterwasserkraftwerken vielfach höhere Kräfte und Momente aufgenommen, so dass eine entsprechend belastbare und damit schwerere Auslegung notwendig ist. Aus diesem Grund wurde eine modulare Bauweise von Unterwasserkraftwerken vorgeschlagen. Hierzu wird beispielhaft auf die EP 1366287 B1 verwiesen, aus der hervorgeht, dass zunächst eine auf dem Gewässergrund gründende Stützstruktur unter Wasser errichtet wird und daran in einem anschließenden Installationsschritt eine die Wasserturbine und die Gondel umfassende Funktionseinheit aufgesetzt wird, die im Folgenden als Maschinengondel bezeichnet wird.
Bei einer entsprechend ausgestalteten Kopplungseinrichtung zwischen der Stützstruktur und der Maschinengondel kann diese zu Servicezwecken an die Wasseroberfläche angehoben werden, so dass ein aufwendiger Einsatz von Serväcetauchern nicht notwendig ist. Als weiteres Beispiel für eine solchermaßen modular ausgebildete Anlage wird die GB 2437533 A genannt. Hierfür wird mittels eines Bordkrans eines Montageschiffs die Maschinengondel auf die Stützstruktur am Gewässergrund abgesenkt. Dabei ist ein hoher Materialeinsatz notwendig, der sich aus dem Gewicht der Maschinengondel mit dem darin eingelagerten elektrischen Generator und der Wasserturbine ergibt.
Zur Vereinfachung der Installation wird daher anstatt eines Standardbordkrans ein spezielles Installationssystem bevorzugt. Für das Aufstellen von Offshore- Windkraftanlagen wird diesbezüglich beispielhaft auf die GB 2394498 A verwiesen, aus der eine Barke mit einem Kran in Form eines A-Rahmens mit einer doppelten Klemmvorrichtung bekannt ist. Hierdurch ist es möglich, eine Windkraftanlage in ein konisches Anschlussstück eines tauchenden, bodengründenden Fundaments einzusetzen. Hierzu wird die zunächst liegend transportierte Windkraftanlage mittels des A-Rahmens in die Vertikale gebracht und dann mit der Klemmeinrichtung sukzessiv bis auf das Fundament abgesenkt. Eine solche Vorrichtung ist allerdings auf Windkraftanlagen abgestimmt und kann nicht ohne Weiteres auf Unterwasserkraftwerke übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, das eine einfache und sichere Installation eines
Unterwasserkraftwerks ermöglicht und mit dem zu Servicezwecken einzelne Komponenten, insbesondere die Maschinengondel eines modular aufgebauten Unterwasserkraftwerks, angehoben und gewartet werden kann. Dabei soll der Materialeinsatz und die Dimensionierung des eingesetzten Wasserfahrzeugs möglichst gering sein und insbesondere eine Schwimmbarke zur Installation der Vorrichtung beziehungsweise zur Ausführung des Verfahrens ausreichen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dabei werden auf einem Wasserfahrzeug, beispielsweise einer schwimmfähigen Plattform oder einer Barke, wenigstens zwei zusammenwirkende Kran- beziehungsweise Montagevorrichtungen verwendet. Hierbei handelt es sich zum einen um eine Tragvorrichtung zur Handhabung von Montagekomponenten und zum anderen um ein Kransystem, das dem Heben und Absenken der Anlage beziehungsweise einzelner Montagekomponenten vom oder zum Installationsort am Gewässergrund dient.
Die Tragvorrichtung zur Handhabung von Montagekomponenten des Unterwasserkraftwerks ist mittels eines Führungsschienensystems entlang des Decks des Wasserfahrzeugs bewegbar, wobei dieses Führungsschienensystem wenigstens bis zum Aufnahmebereich des Kransystems reicht und das Kransystem mit einer Reichweite bis zum Gewässergrund versehen ist.
Die Tragvorrichtung kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein und dient dazu, die Maschinengondel als Ganzes entlang des Decks zu bewegen oder deren Montagekomponenten relativ zueinander zu positionieren. Bevorzugt wird hierzu eine Vorrichtung, die neben der Funktion des Anhebens und dem Transport längs des Decks eine Drehung der Montagekomponenten ausführt, so dass die Montagekomponenten für die Montage und Demontage zugänglich werden. Die Drehbewegung kann ferner dazu verwendet werden, sperrige Teile wie die Rotorblätter der Wasserturbine oder einen an der Unterseite der Maschinengondel anschließenden Stutzen, der der Kopplung an die fundamentierte Stützstruktur des Unterwasserkraftwerks dient, noch an Außenbord zu demontieren, so dass die Anforderung an die Hubhöhe zum Transport auf und längs des Decks verringert wird.
Für eine erste Gestaltungsvariante wird für die Tragvorrichtung wenigstens eine entlang des Führungsschienensystems bewegliche Greifvorrichtung zum seitlichen Fassen einer typischerweise zylindrischen Montagekomponente verwendet. Dieses seitliche Umfassen kann entweder mittels einer Greifvorrichtung oder durch die Herstellung einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung an einem hierfür geeigneten Außenflansch der Montagekomponente ausgeführt werden.
Nach der Aufnahme der Montagekomponente liegt die Greifvorrichtung seitlich zur Montagekomponente, so dass die Montagekomponente im Wesentlichen frei zugänglich ist. Bevorzugt wird ferner eine mit der Greifvorrichtung verbundene Hubeinrichtung, die die Montagekomponente wenigstens so weit anhebt, dass diese für den Transport hinreichend vom Deck des Wasserfahrzeugs frei kommt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Tragvorrichtung ist diese als Hubsystem ausgestaltet, das die jeweilige Montagekomponente abstützt und mittels einer Drehvorrichtung verdreht.
Das Kransystem mit Reichweite bis zum Gewässergrund kann für eine erste Ausgestaltung als A-Rahmen ausgebildet sein. Alternativ umfasst das Kransystem einen an Außenbord angeordneten, vertikal mittels einer Seilführung bis zum Gewässergrund absenkbaren Tragrahmen. Dieser kann für die Installation die Gesamtanlage oder Teilkomponenten am Installationsort am Gewässergrund absetzen. Für einen Service kann ein solcher Tragrahmen unter die installierte Maschinengondel mit der Wasserturbine geführt werden und diese Funktionseinheit in einem ersten Bergungsschritt außenbords zum Wasserfahrzeug an die Wasseroberfläche geholt werden.
In einem weiteren Bergungsschritt fährt die Tragvorrichtung auf dem Führungsschienensystem bis zu einem Aufnahmepunkt, vorliegend bis zum Bereich des Tragrahmens, dort wird eine Verbindung zur Maschinengondel hergestellt, diese etwas gegenüber dem Tragrahmen angehoben und zur Demontage von einzelnen Montagekomponenten sukzessiv verdreht. Hierbei werden bevorzugt zunächst die Rotorblätter der Wasserturbine sowie der Anschlussstutzen für die Kopplungseinrichtung demontiert oder nach oben beziehungsweise seitlich gestellt. Gefasst von der Tragvorrichtung verbleibt dann eine radial wesentlich kleinerbauende Funktionseinheit, die nachfolgend durch eine Translationsbewegung der Tragvorrichtung längs des Führungsschienensystems an Deck geholt und weiter in einzelne Montagekomponenten zerlegt wird.
Hierzu kann eine zweite Tragvorrichtung verwendet werden, die eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zum zweiten Ende der Funktionseinheit herstellt. Denkbar ist auch, dass wenigstens zwei auf demselben Führungsschienensystem installierte Tragvorrichtungen jeweils
Montagekomponenten greifen und diese sodann gegeneinander positioniert werden. Ein entsprechendes Vorgehen kann zur Demontage ausgeführt werden. Dabei wird eine Ausbildung der Tragvorrichtung bevorzugt, die sowohl eine Bewegung der gesamten Tragvorrichtung entlang des Führungsschienensystems erlaubt, als auch ein XYZ-Verstellmechanismus zur Feinpositionierung der von der Tragvorrichtung aufgenommenen Montagekomponente umfasst.
Für eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung der Trag Vorrichtung ist diese als Hubsystem ausgebildet, die die jeweilige Montagekomponente tragend abstützt, wobei zusätzlich ein Mechanismus zur Rotation der Montagekomponente auf dem Hubsystem verwendet werden kann. Dabei wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung das Führungsschienensystem der Tragvorrichtung auf dem Tragrahmen des Kransystems mit Reichweite bis zum Gewässergrund fortgesetzt. Hierdurch ist es möglich, die Tragvorrichtung vom Deck des Wasserfahrzeugs auf den Tragrahmen des Kransystems überzusetzen oder eine Tragvorrichtung zu verwenden, die Bestandteil des Tragrahmens ist und die zum Absetzen der Maschinengondel oder von Montagekomponenten derselben auf dem Deck des Wasserfahrzeugs dient .
Dabei kann die voranstehend beschriebene Erstdemontage einer zu Servicezwecken über den Wasserspiegel angehobenen und außenbords zum Wasserfahrzeug liegenden Maschinengondel einschließlich der Wasserturbine ausgeführt werden. Hierzu wird die Tragvorrichtung zunächst entlang des Führungsschienensystems vom Wasserfahrzeug zum Tragrahmen des Kransystems übergesetzt und fährt dabei unter die auf dem Tragrahmen aufliegende Maschinengondel, sodann erfolgt die Kraftaufnahme durch die Tragvorrichtung, wodurch diese als Hubsystem zur Aufnahme der
Maschinengondel wirkt. Diese wird bevorzugt nach dem Anheben gedreht, um abstehende Baukomponenten, insbesondere die Turbinenblätter und den Stutzen für die Ankopplung an die Tragstruktur, zu demontieren. Alternativ wird der Stutzen durch ein Drehen der Maschinengondel auf die Seite oder nach oben weisend verlagert. Daraufhin wird das Hubsystem entlang des
Führungsschienensystems an Deck zurückgeführt, um dort für die verbleibenden Baukomponenten der Maschinengondel die Demontage beziehungsweise den Service an Bord des Wasserfahrzeugs auszuführen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit Figurenzeichnungen genauer erläutert. In diesen ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht ein modulares Unterwasserkraftwerk und eine erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung für dessen Service und
Montage. Figur 2 zeigt eine Ausgestaltungsvariante der Erfindung mit einem Tragrahmen für das bis zum Gewässergrund reichende Kransystem und einer Tragvorrichtung, die entlang von Führungsschienen an Deck des Wasserfahrzeugs geführt wird und mit einer Vorrichtung zum seitlichen Greifen ausgestattet ist.
Figur 3 zeigt die Vorrichtung aus Figur 2 beim Aufnehmen der
Maschinengondel des Unterwasserkraftwerks durch die Tragvorrichtung am Führungsschienensystem.
Figur 4 zeigt eine Weitergestaltung der Erfindung mit einer Trag Vorrichtung in Form eines Hubsystems, das durch eine Verlängerung des Führungsschienensystems auf dem Tragrahmen des Kransystems übergesetzt werden kann.
Figur 5 zeigt die Ausführungsform gemäß Figur 4 beim Übersetzen der teildemontierten Maschinengondel auf das Deck des Wasserfahrzeugs.
Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht ein Unterwasserkraftwerk 1 in modularer Bauweise, umfassend eine sich gegen den Gewässergrund 3 abstützende
Tragstruktur 2 und eine Maschinengondel 4. Dabei umfasst die Maschinengondel 4 eine am Gondelgehäuse umlaufende Wasserturbine 5 und einen Stutzen 6, der zur Ankopplung an die Tragstruktur 2 dient und dort in eine mit Führungsflächen ausgestattete Aufnahme 7 eingeführt wird. Dabei kann das Unterwasserkraftwerk 1 bei der Installation als Gesamteinheit versenkt werden. Allerdings bietet sich aufgrund des modularen Aufbaus ein mehrschrittiges Installationsverfahren an, bei dem zunächst die Tragstruktur 2 auf dem Gewässergrund 3 verankert wird und in einem nachfolgenden Schritt die Maschinengondel 4 an die Tragstruktur angekoppelt wird. Ferner ist insbesondere zum Ausführen eines Services die Modularität des Unterwasserkraftwerks 1 von Vorteil, da lediglich die Maschinengondel 4 für die Wartung anzuheben ist. Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren anhand des Anhebens der Maschinengondel und deren Demontage zur Ausführung eines Services beschrieben. Entsprechend erfolgt der Verfahrensablauf für die anschließende Montage beziehungsweise alternativ für die Erstinstallation.
Zunächst wird mittels eines Kransystems die Wasserturbine 6 bis über die Wasserlinie gebracht, wobei in der Darstellung von Figur 1 als Kransystem ein A- Rahmen am Heck einer Barke 8 verwendet wird. Das Kransystem 9 übergibt die Maschinengondel 4 an eine Tragvorrichtung 10. Vorliegend besteht diese aus zwei Tragvorrichtungen 10.1 , 10.2, die auf einem gemeinsamen Führungsschienensystem 11 entlang des Decks der Barke 8 verfahren werden können. In der skizzierten Darstellung von Figur 1 umfassen die Tragvorrichtungen 10.1 und 10.2 jeweils Greifvorrichtungen 12.1 , 12.2, mit denen Montagekomponenten 13.1 , 13.2 in einer teildemontierten Maschinengondel entlang des Führungsschienensystems 11 gegeneinander verfahren und positioniert werden können. Des Weiteren können die Tragvorrichtungen 10.1 und 10.2 im Einzelnen nicht in den Figurendarstellungen gezeigte Feinjustagevorrichtungen und Hubeinrichtungen zur Ausführung räumlicher Relativbewegungen umfassen.
Figur 2 zeigt eine Ausgestaltungsalternative, für die anstatt des A-Rahmen-Krans eine vereinfachte außenbordseitige Hebevorrichtung als Kransystem 9 vorgesehen ist. Diese umfasst einen Tragrahmen 15, der mittels eines Seilzugsystems 14 zum Installationsort des Unterwasserkraftwerks 1 abgelassen werden kann. Hierzu läuft die Seilführung über Ausleger 16, die vorliegend paarweise vorliegen und über die Bordwand der Barke 8 hinausragen, um ein vertikales Absenken des Tragrahmens 15 zu ermöglichen. Dabei ist die Anbringungshöhe der Ausleger 16, die im Wesentlichen waagrecht verlaufen, vorzugsweise so ausgelegt, dass der Tragrahmen 15 mit der darauf aufliegenden Maschinengondel 4 zur Ausführung erster Demontageschritte hinreichend weit über die Wasseroberfläche angehoben werden kann. Nachdem dieser erste Bergungsschritt erfolgt ist, wird die Demontage der raumgreifenden Komponente der Maschinengondel 4 ausgeführt. Hierzu kann ein weiteres Kransystem, beispielsweise ein Mobilkran auf der Barke 8, das im Einzelnen nicht dargestellt ist, die Demontage unterstützen. Ferner wird die erfindungsgemäß vorgesehene Tragvorrichtung 10 entlang des Führungsschienensystems 11 bis an den Rand des Tragrahmens 15 verfahren, so dass die Greifvorrichtung 12 auf der Tragvorrichtung 10 die Maschinengondel 4 greifen und dadurch zur weiteren Demontage bewegen kann. Für die dargestellte Ausgestaltung wird hierzu eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Greifvorrichtung 12 und einem Flansch 17 an der Maschinengondel hergestellt.
Nachdem die Tragvorrichtung 10 und die Maschinengondel 4 miteinander in Wirkverbindung getreten sind, kann die Maschinengondel 4 aus dem Tragrahmen 15 herausgehoben und vorzugsweise verdreht werden. Dabei dient das Verdrehen insbesondere zum Anstellen des Stutzens 6 der Maschinengondel 4, so dass dieser seitlich oder nach oben zeigt, um in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die Maschinengondel 4 über die Bordkante der Barke 8 zu bringen und entlang des Führungsschienensystems 11 verfahren zu können. Der Schritt des
Übersetzens vom Tragrahmen 15 auf die Barke 8 ist in Figur 3 schematisch vereinfacht dargestellt. Sodann erfolgt die weitere Demontage beziehungsweise die Ausführung von Servicearbeiten an den verbleibenden Baukomponenten der Maschinengondel 4.
Figur 4 zeigt eine Weitergestaltung der in den Figuren 2 und 3 skizzierten Ausführungsform. Dabei ist die verwendete Tragvorrichtung 10 als Hubsystem ausgebildet und dient dem Anheben der Maschinengondel 4 und deren Bewegung längs des Decks der Barke 8. Für die dargestellte Ausgestaltung ist hierzu das Führungsschienensystem 11 entlang des Tragrahmens 15 des Kransystems 9 verlängert. Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Hubsystem unter die im Tragrahmen 15 ruhende Maschinengondel 4 zu fahren. Sodann wird mittels einer Hebevorrichtung die Maschinengondel 4 aus dem Tragrahmen 15 herausgehoben und bevorzugt gedreht, um die Demontage sperriger Montagekomponenten der Maschinengondel 4 ausführen zu können. Denkbar ist insbesondere eine Drehung zur Demontage der Propeller der Wasserturbine 6, wobei hierzu bevorzugt die Maschinenwelle fixiert wird. Des Weiteren kann durch die Drehung der
Maschinengondel der Stutzen 6 über die Linie der Bordwand der Barke 8 gebracht werden, so dass das in Figur 5 dargestellte Übersetzen der als Hubsystem ausgebildeten Tragvorrichtung 10 mit der Maschinengondel 4 auf das Deck der Barke 8 und die weitere Bewegung entlang des Führungsschienensystems 11 ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine effiziente Vorortdemontage und Montage einer Maschinengondel auf einem vergleichsweise einfachen Wasserfahrzeug mit einem Kransystem geringer Hubhöhe.
Bezugszeichenliste
1 Unterwasserkraftwerk
2 Tragstruktur 3 Gewässergrund
4 Maschinengondel
5 Wasserturbine
6 Stutzen
7 Aufnahme 8 Barke
9 Kransystem
10, 10.1, 10.2 Tragvorrichtung
11 Führungsschienensystem
12, 12.1 , 12.2 Greifvorrichtung 13, 13.1 , 13.2 Montagekomponenten
14 Seilzugsystem
15 Tragrahmen
16 Ausleger
17 Flansch

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ausführen einer Servicemaßnahme für ein Unterwasserkraftwerk (1), umfassend eine Maschinengondel (4) mit einer daran umlaufenden Wasserturbine (5), mit den folgenden
Verfahrensschritten:
1.1 Anheben der Maschinengondel (4) mit der Wasserturbine (5) mittels eines außenbord an einem Wasserfahrzeug angeordneten Tragrahmens (15), der an über die Bordwand des Wasserfahrzeugs hinausragenden Auslegern (16) mittels eines Seilzugsystems (16) bis zum Installationsort des
Unterwasserkraftwerks abgesenkt werden kann, wobei das Anheben die Maschinengondel (4) über die Wasseroberfläche bringt;
1.2 Demontage raumgreifender Komponenten der Maschinengondel (4) auf dem Tragrahmen (15); 1.3 Übersetzen der teildemontierten Maschinengondel (4) vom Tragrahmen
(15) zum Wasserfahrzeug zur weiteren Handhabung durch eine
Tragvorrichtung (10, 10.1, 10.2), die mittels eines
Führungsschienensystems (11) entlang des Decks des Wasserfahrzeugs bewegbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (10, 10.1 , 10.2) entlang des Führungsschienensystems (11) bis an den Rand des Tragrahmens (15) verfahren wird, sodass eine Greifvorrichtung (12) auf der Tragvorrichtung (10) die Maschinengondel (4) greifen und zur Demontage bewegen kann.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (10) die Maschinengondel (4) aus dem Tragrahmen (15) heraushebt und zur Demontage dreht.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzen der teildemontierten Maschinengondel (4) vom Tragrahmen (15) zum Wasserfahrzeug durch die Tragvorrichtung (10, 10.1 , 10.2) ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Demontage der raumgreifenden Komponenten der Maschinengondel (4) ein weiteres Kransystem auf dem Wasserfahrzeug verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Handhabung der teildemontierten
Maschinengondel (4) an Bord des Wasserfahrzeugs zwei Tragvorrichtungen (10.1 , 10.2) verwendet werden, die sich auf demselben Führungsschienensystem (11) bewegen.
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