一种用于安装海上塔的方法
【专利摘要】一种用于安装海上塔的方法，包括如下步骤：a)制造包括块体（1,1’）的基部，制造至少一个轴（7）的叠置部分，并且制造轴的基座部分（25）；b)将所述基座部分放置到所述基部块体（起始单元）以具有用于安装条件的相对位置，将所述叠置部分放置到所述多层结构的起始单元上，并且将提升结构应用于所述基部块体和/或所述基座部分；c)移动所述起始单元向上到达安装点；d)引导所述基部块体中的压载物以使得所述起始单元沉没直到倚靠在水域的底部上；e)致动所述提升装置以使所述部分展开进入安装条件；在步骤a）和c）之间的步骤f)，将所述基部块体或起始单元放置在安装点所在的水域中。
【专利说明】一种用于安装海上塔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于安装用在水域中，主要是海中(因此通常被称作“海上”)的塔的方法。
[0002]具体地，本发明涉及一种安装塔轴的方法，塔轴基本上由混凝土 (可选地为增强型)，金属或者混凝土 /金属的组合制作而成，其在安装条件为半淹没(或者半浮出)类型，并且对应的塔基基本上由混凝土制作而成，在其安装条件为淹没类型。
[0003]这种类型的组件主要用作风力发电机的支撑并且在所述的情况下整体被称作“基础结构”。在该说明书全文中，为了简化，术语基础结构被用于指代由轴和基座形成的单元，而不是将本发明应用目标的描述或权利要求的范围限定于风力发电机。
[0004]本发明尤其既适用于基本上整体由混凝土制作而成的基础结构也适用于具有基本上由混凝土制成的基座以及在水位线上方特定高度主要由混凝土制成并且在所述特定高度上方由另一种材料(例如，钢)制成的轴的基础结构。
[0005]因此，本发明应用的主要领域为可再生或绿色能源工业，尤其是风能。
【背景技术】
[0006]近几年风能不断成长的重要性在西班牙，欧洲以及世界其它地区是众所周知的，并且预测指出在世界范围内风力发电具有持续增长性。大多数先进和经济发达国家的能源策略在他们的目标中均包括不断增加的风能。
[0007]在这种情况下，海上风电场开始出现，由此证实了对未来几年这种技术应用的快速增长的预测。虽然建设在海上位置的风电场无疑更加昂贵，其在逻辑上来说取决于安装位置的水深，但是海上的风具有更高的质量，更快的速度以及更少的湍流，并且最终发电小时数更高，增加了水位上的空气密度，比陆基风电场产生更大的收益，从而弥补了初期投资成本的超支。
[0008]海上风电场的发展和建造非常快速并且当前用于研究的海洋风电场的数量显著增加，尤其是在德国，不列颠群岛以及斯堪的纳维亚国家，其与这种类型的风电场的预测增长一致，与国家建立的达到特定的可再生能源指标的战略目标紧密联系。使用更高动力以及更大的风力发电机以减少安装塔的单位成本在风电发展中已经无时无刻不存在，并且如果可能会更加突出海上风能的发展。事实上，所有的大型风力发电机厂商都具有大功率的模型，三兆瓦或更大，正在研究中或者处于发展的高级阶段，尤其是当前所需的适用于海洋条件。这相应地表示与基础结构相关的风力发电机的基座和轴的技术要求和需求显著地增力口，加强它们在不断增加的深海位置的应用，未来需要发展用于所述基础结构的新构思，其具有增加的容量和有竞争力的成本。
[0009]在下面以定向并且非限制性的方法对当前技术现状总体所设想的用于构建海上风电场的解决方法进行罗列和描述。
[0010]浅水深度:
[0011].不与管状金属塔轴自身连接的驱动金属单桩。[0012]?基于重力的基座:结构性混凝土底脚，通常具有底座。利用驳船和/或海上起重机将基于重力的基部运输和锚固。
[0013].吸力桶:基于将防水桶驱动到海床上并且因此利用产生的压力差。
[0014]中等和深水深度:
[0015].三脚架:金属塔由具有三条倾斜腿的结构支撑，这三条腿通过驱动桩或其他类似系统抵靠在海床上。塔可以位于三脚架腿的中心，或置于一条腿上。
[0016].三桩:金属塔通过具有三条臂的十字形过渡部分抵靠在三个垂直的桩上，这些桩位于水下并打入海床中。
[0017].封套:金属塔由具四条腿或柱的封套结构支撑。
[0018]在水深度超深的情况下，已经设想了锚到海床上的漂浮方案。
[0019]现有技术的概况具有下述一般考虑因素:
[0020]?所有的方案都 基于轴为金属管状型塔的情况。
[0021].用于中等和深水深度的方案包括塔轴类型上的改变，用于水上部分的金属管状塔和用于水下部分的高度分化的元件(三脚架、封套等)。
[0022]?为浅水区设想了基于混凝土重力的基部(例如半淹没结构)，还包括通过海上吊车安装这种基部。
[0023]这些用于海上风力涡轮机的基础结构的已知方案的具有诸多主要缺陷和限制，但以下几点尤为突出:
[0024]?由于用于在海上运输、搬运和吊装基部、塔和涡轮机元件手段的稀缺和昂贵而产生的高成本。
[0025].在海上环境中钢的低耐久性，这是由于恶劣的环境状况(高湿度/盐度)，尤其是在潮汐区中，由此造成维护要求高并且昂贵。除了金属结构对疲劳载荷的高敏感度之外，这也限制了基础结构的金属组件的使用寿命。
[0026].与海上船只、冰山和通常的漂浮对象之间的碰撞的高度敏感性。
[0027].不同的基于重力的基部，高度依赖于复杂和不确定的地质技术学。
[0028].在超深水域的情况下:在塔的水上管状轴和不同类型的在海床上连接到基部的部分淹没元件之间存在复杂、脆弱且昂贵的过渡区。
[0029].打桩方案对环境影响大，这是由于在执行这些方案期间会产生噪音和震动。
[0030].由于钢材价格变化而导致的不确定性，这点比混凝土更为突出。
[0031].对通过驱动桩与基部的关键连接的细节的高度敏感性，其必须支持打桩方案的低设计精度，并且已经成为当前风电场中显著缺陷的源头。
[0032].金属管状塔基于工厂制造的、封闭圆周的管状部件，如果需要公路运输，则其限制了最大直径。这限制了塔的容量和高度。如果通过在船厂或沿海设施中制造塔而寻求比需要公路运输的塔更大直径的塔，这将在很大程度上限制制造这些塔的潜在工业以及工厂。
[0033].涉及有限塔轴刚性的方案限制了塔高度和风力发电机的尺寸，尤其是在具有低刚性的基部方案(在海上设施中大多数情况均采用该方案)中。
[0034].用于设施的水下部件的昂贵元件，其数量随着深度以指数方式增加。
[0035].高度依赖于在海上环境中吊装和运输的特殊装置，其选择范围十分有限。
【发明内容】
[0036]本发明的目的在于解决或缓解现有技术的缺陷和限制。
[0037]结构混凝土已经被证明是一种用于海上建筑，尤其是深海建筑的合适材料。
[0038]因此，本发明将用于结构混凝土的使用改进为在各个方面在技术上和经济上均有利的材料，尤其是对于苛刻和恶劣的海洋环境中的应用而言。尽管金属结构主要使用在移动漂浮元件中，作为海上实践的扩展并且总是与不间断维护关联，然而混凝土是一种有利的替代品并且因此在所有类型的永久型海洋建筑(港口、船坞、码头、防波堤、钻井船、灯塔)中被更频繁地使用。
[0039]这基本上是由于结构混凝土的结构稳定性、强度和对海水腐蚀的低敏感度以及在使用寿命期间几乎不需要维护。通过适当的设计，其使用寿命通常超过五十年。
[0040]此外，混凝土具有耐冲击或碰撞的优点，并且举例来说，混凝土可以设计用于承受由浮冰或小型船只的冲击而产生的力，混凝土还具有最终修复简便且经济的优点。
[0041]结构混凝土也是一种通用的建筑材料，制造结构混凝土的原料和方法在世界范围已经广为人知，并且相对来说不那么昂贵。
[0042]因此，人们了解并接受了混凝土是用于海洋建筑的极其充足的材料的事实，本发明改进了其使用，与用于构建这些类型的设施的基于钢的当前实践相对照，允许针对海上风电场的特别限制和环境而利用其品质。
[0043]具体地，本发明涉及一种安装基础结构的方法，基础结构包括:基本上由混凝土(可选地为增强型)，金属或者混凝土 /金属的组合制成的塔轴，其在安装条件为半淹没(或者半浮出)类型，并且对应的塔基基本上由混凝土制作而成，在其安装条件为淹没类型。
[0044]所述轴由至少两个优选地基本由混凝土制成的圆形部分形成，其在大多数情况下在安装条件下向上逐渐收缩，同轴地放置在另一个的顶部，直到完成设想的高度。因此，在连续的部分之间分别具有水平接合。轴的一个部分趋向于在安装条件下布置成直接越过所述基座并且在下文中被称作“基础部分”(不同于基座部分的任何部分在下文中被称作“叠置部分”)。其中一个叠置部分为顶部部分，设置在处于安装条件的轴的最高位置。
[0045]每个所述部分可以由单一部件(在下文在被称为“集成部分”)制成。可选地，至少一个所述部分可以由至少两个圆弧部分(或拱楔块)形成，其并排放置直到完成相应部分的设想的圆周。因此，在这些连续的拱楔块之间存在相应的垂直接合处。
[0046]此外，多个部分基本上布置在相同高度并且彼此同轴的结构在下文被称作“多层结构”。
[0047]根据本发明的的安装方法按先后顺序包括下述步骤:
[0048]a)在干燥环境中制造基部，所述基部包括基本上由混凝土制成的块体，所述基部块体实质上是中空且防水的，并且具有用于打开通往所述基部块体内部的通道的第一压载阀装置，在干燥环境中制造轴的至少一个叠置部分，并且在干燥环境中制造轴的基座部分，
[0049]机械地或集成地将所述基座部分应用到所述基部块体上，从而使得所述基座部分和所述基部块体呈现用于安装状态的相对位置，所述基座部分和所述基部块体形成一个单元，该单元在下文中被称为“起始单元”。将所述叠置部分放到起始单元上，以使得所述基座部分和所述叠置部分处于多层结构，并且将用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置应用到所述基部块体和/或所述基座部分。
[0050]c)以自漂浮的方式移动所述起始单元，使其通过所述子结构的安装点所在的水体上升到所述子结构的安装点上；
[0051]d)以受控的方式致动所述基部块体的所述第一压载阀装置，以打开通往所述基部块体的内部的通道，并将压载物通过所述通道引入到所述基部块体中，进而使得所述起始单元沉没直到其抵靠在水体的底部。
[0052]e)致动所述用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置以展开所述各个部分进入最终轴的安装位置。
[0053]应该理解的是在其中一个叠置部分由拱楔块形成的情况下，在干燥环境制造所述叠置部分包括预组装所述拱楔块直到形成完整的部分。
[0054]根据本发明的的安装方法还包括下述步骤:
[0055]在步骤a)之后并且在步骤c):f)之前，在所述基础结构的安装点所在的水域中放置基部块体或者起始单元。
[0056]例如，所述基部块体和所述基座部分使用干船坞和水闸，或者甚至是浮动船坞在干燥环境中制造，以允许基部块体浮动，来自其相同制造点的顶部部分和底部部分，或者使用斜道，提升平台(例如同步升船装置类型的平台)或者任意的本领域已知的装置使大型的船和其它海上建筑下水。
[0057]根据本发明的安装方法还包括如下步骤:
[0058]在步骤f)之后，还具有步骤g):将所述基部块体放置到位以使得第一压载阀装置至少部分地沉入到所述基础结构的安装点所在的水域中。
[0059]如果根据本发明的安装方法包括步骤g)，在步骤d)中引导的压载物可以是来自所述基础结构的安装点所在水域的水。
[0060]根据本发明的安装方法还包括如下步骤:
[0061]在步骤a)之后并且在步骤c)之前，还具有步骤h):将具有主动浮动性的至少一个辅助结构横向地施加到所述基部块体和/或所述基座部分。
[0062]如果上面的步骤h)被执行，步骤b)可以被如下步骤取代:
[0063]机械地或整体地将所述基座部分放到所述基部块体，以使得所述基座部分和所述基部块体呈现出设想用于安装条件的相对位置，所述基座部分和所述基部块体形成一个在下文中被称作“起始单元”的单元，将所述叠置部分放到所述起始单元以使得所述基座部分和所述叠置部分处于多层结构，并且将用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置应用于所述基部块体和/或所述基座部分和/或所述至少一个辅助部分。
[0064]根据本发明的安装方法还可以包括如下步骤:
[0065]在步骤a)之后并且在步骤c)之前，还具有步骤i):将风力发电装置放到基部块体和/或所述基座部分和/或所述叠置部分上和/或，如果上面的步骤h)被执行，放到所述辅助结构上。
[0066]在整个说明书中，术语“风力发电装置”所指的是用于将风能转换成电能的一个单元的整体或任意部分，包括机舱，发电机，桨叶和功能性设备。
[0067]在步骤i)中，所述风力发电装置可以放置在临时的位置，即与它们在安装条件下所占有的位置不同的位置，在这种情况下，根据本发明的安装方法还包括如下步骤:[0068]在步骤i)之后，还具有步骤j):将所述风力发电装置布置在顶部部分上。
[0069]在该可选形式中，所述风力发电装置，设置可能包括桨叶可以在步骤i)中直接地放置在将来成为顶部部分的叠置部分上。
[0070]在根据本发明的安装方法中，所述基部块体如此配置以使其具有步骤c)所需的浮动性。附加或可选地，所述起始单元如此配置以使其具有步骤c)所需的浮动性。
[0071]可选地，所述基部块体是多室的(即，其内部通过间隔壁被分成防水空腔)。在这种情况下，至少一个所述间隔壁可以包括第一分配阀装置，用以在相邻的防水空腔之间流体连通，在这种情况下所述第一分配阀装置可以以如此方式致动，以引起所述基部块体的空间选择性压载，用于在运输或沉没或锚固过程中帮助所述起始单元定位。
[0072]此外，所述基部块体可以是优选地具有多边形(例如四边形或八边形)的盒状结构的平台形状，或者是圆形基座。
[0073]所述压载阀装置和所述分配阀装置可以包括远程致动装置和/或预先确定的自动致动装置。
[0074]所述压载阀装置和所述分配阀装置可以以受控方式，在步骤d)之前被致动，采用这种方式以部分地压载所述起始单元，用于在其沉没和锚固之前的任意时间，定位和/或给予所述起始单元更高的稳定性。
[0075]代替所述压载阀装置或者作为其附加装置，本发明为所述基部块体提供使其包括本领域已知的其它装置以采用水或任意的其它材料，例如泵送装置，压载起始单元，无论是位于与所述起始单元邻近的轮船上或者放置于所述起始单元和/或所述辅助结构上以泵送压载材料，优选地为水，进入所述起始单元。
[0076]必须指出的，采用用于高容量风力涡轮机支撑塔方案的特殊类型的塔，本发明提供了可改建动力装置的基础结构。即，一种最初设计具有增加的容量和适应性用于允许改建动力装置的适于允许重新提供动力(未来，可以将原始风力涡轮机替换为具有更高输出功率、效率和收益性的其他风力涡轮机)扩充相同的基础结构。如此提出的并可通过本发明实现的可改建动力装置的基础结构由于诸多原因而在海上设施的意义和收益上具有优势，下述几点值得一提:
[0077].在海上风电场的情况下，注定用于基础建设和土建工程的投资部分由于对基于未来的可改建动力装置，其使用寿命的延伸以及便利的分期偿还的概念的追寻而在质量上获得提高。对整体基础结构结束其使用寿命的退役成本的分期偿还同样适用。
[0078].目前，一般而言，用于岸上风力涡轮机动力装置改建的替代也意味着的整个基础结构的替代，其占整个成本的一小部分，这种替代对所述动力装置改建具有有限的影响；在海上的情况下，对子结构的投资占了总成本的很大一部分，并且完整的替换将对可能的动力装置改建的收益产生显著的不良影响。
[0079].具有较大输出功率和转子直径的风力涡轮机需要在其位置之间具有较大的距离，从而防止涡轮机的存在影响相邻涡轮机的风况。因此，最初计划的子结构自身的动力装置改建意味着在风力涡轮机之间最初设想的特定距离大于第一阶段中严格所需的距离。由于占用了较多的土地，因此这在岸上风电场中具有缺陷，然而，在海上风电场中，这种缺陷显著降低。
[0080].在岸上风电场中，主导子结构的设计和成本的基础结构的载荷和要求几乎完全地和风力涡轮机有关。然而，在海上塔，塔和基部的很大一部分要求与独立于风力涡轮机的波浪和气流的活动相关。因此，风力涡轮机尺寸的增加意味着总体基础结构载荷的相对增加，这种增加远低于岸上风电场的情况，尤其是在超深地点的情况下。这明显限制了准备海上涡轮机的子结构的初始超支成本，从而其可以在未来支持更大的涡轮机。
[0081].在海上风电场中，风切变小得多，对于特定的转子直径来说，这显著地降低了塔所需的高度(海面之上)。这有助于维护用于未来具有更高的输出功率和转子直径风力发电机的相同塔的可能性。
[0082]?可改建动力装置的基础结构在海上环境中允许充分扩充混凝土结构提高的耐久性，以及其更低的疲劳敏感度，由此防止其使用寿命受到耐久性较低的元件的不必要限制，耐久性较低的元件是风力发电机和其不同的组件。
[0083].建造用于海上应用的风力发电机不考虑它们的基础结构也要昂贵得多，这是由于在海洋环境中在其整个使用寿命中对耐久性的要求更严格，使用寿命通常为20年。最初设想的短期动力装置改建能够降低在这一点上对于第一风力发电机的要求，第一风力发电机可以具有较短的使用寿命，由此确保降低了成本。
[0084].总体来说，风力涡轮机技术的开发和革新中的经验已经表明，与最新发展和现有技术相关的涡轮机发电能力的实际老化时间可以远短于发电机自身的使用寿命，使用寿命大体上为20年。预计在新兴的海上风力行业中也有类似的趋势，因此，可以通过结合未来更多高效的技术(动力装置再改建)在短于20年的期间内提供收益，这具有技术和经济意义。
【专利附图】
【附图说明】 [0085]本发明的这些和进一步的特征和优点将通过下面参照附图对本发明实施例进行的描述而变得更加显而易见，其中:
[0086]图1示出可以采用根据本发明的安装方法进行组件的海上塔的一个实施例的正面示意图；
[0087]图2示出被位于其上的叠置部分所牵引的第一起始单元的顶部平面示意图；
[0088]图3示出图2的起始单元的基部块体的内部结构的剖面顶部平面示意图；
[0089]图4示出图2的起始单元具有位于其上的叠置部分的示意剖面正视图；
[0090]图5示出与图3相对应但是出于根据本发明的安装方法的后面一级的示意剖面正视图；
[0091]图6示出图2到5的组件的细节正面示意图，其具有部分剖面；
[0092]图7示出具有支撑叠置部分和风力发电装置的两个辅助浮动性结构的第二起始单元的顶部平面示意图；
[0093]图8示出图7的起始单元的基部块体的内部结构的剖面顶部平面示意图；
[0094]图9示出图7的具有支撑叠置部分和风力发电装置的两个辅助浮动性结构的起始单元的示意性剖面正视图；
[0095]图10示出与图8相对应但是处于根据本发明的安装方法的后一级的示意性剖面正视图；
[0096]图11示出图7到10的组件的细节的示意性立视图和顶部平面视图，均为剖面图，具体地示出由图7到10的组件的辅助浮动性结构支撑的叠置部分的结构，在该结构中，所述叠置部分布置成多层结构；
[0097]图12示出具有共用的辅助浮动性结构的起始单元的组件的示意性顶部平面图；
[0098]图13示出被叠置部分和组装位于其上的塔的装置牵引的第三起始单元的示意性正视图；
[0099]图14示出对应于图13但是处于根据本发明的后一级的示意性正视图；
[0100]图15示出被牵引的第四起始单元的示意性剖面正视图；
[0101]图16示出独立于起始单元被运输的叠置部分处于根据本发明的安装方法的三个不同阶段的示意图；
[0102]图17示出图2的起始单元的示意性部分剖面正视图，包括基座部分并且在叠置部分上布置有多层结构；并且
[0103]图18示出与图17相对应但是处于根据本发明的安装方法的后一级的示意性部分剖面正视图。
【具体实施方式】
[0104]开始参照图1，示出海上风力塔27的一个实施例，即支撑风力发电装置16的基础结构1，I’，2，其能够采用根据本发明的安装方法进行安装。
[0105]所述塔27由基本上由结构混凝土制成的基部块体，具体为充满压载物具有基于重力的水下平台1，1’，以及半淹没类型的轴2形成，轴2相应地包括多个主要由混凝土拱楔块3形成的部分25，7，还包括位于所述部分25，7之间的水平接合4和垂直接合5以及各自的所述拱楔块3。所述基础结构1，I’，2支撑风力发电装置16。对于某些应用，所述基础结构可以仅包括平台1，I’和基座部分25，直接将风力发电装置16放置在所述基座部分25上。
[0106]所述平台1，I’为干燥环境制造(在陆地，干燥船坞，临海或浮动港口，或其它开启并且受保护的临海或海事设施)并且按照本发明的安装方法配置成在轴2组装之前的安装阶段，所述没有压载物的平台1，I’提供一个临时且稳定的能够借助放置到其上的对应的基座部分25 (所述基部平台和所述基座部分由此形成起始单元1，I’，25)的自浮动而运输到达其最终位置的浮动平台。
[0107]因此，根据本发明的安装方法，形成轴2的至少某些部分25，7的拱楔块3在其运输之前在公海中进行组装，按照这种方式运输并且完成已经预组装的部分25，7。
[0108]轴2的最终组装通过在最终地点连续堆叠叠置部分7而完成。
[0109]平台1，I’基本上为平面的、并且在底部为水平的，并且采用结构混凝土使用现场混凝土技术或者通过组装预先制成的部件或面板，或者是两者的组合建造而成。其平面和立面的几何形状可以依照具体的工程需要进行变化，例如适用于明显的圆周I建筑平面结构，无论具有弧形或多边形圆周，或者目的在于简化其结构的四边形I’类型结构，以及其它规则或不规则，具有直线或曲线侧边的多边形形状。平台1，I’的尺寸依照已知的技术如此预先确定:
[0110]-风力塔27在安装条件下具有稳定性，这是由于其自身的重量和压载物，以及由于其在海床上具有足够的载荷转移，[0111]-平台1，1’具有前面所述的作为临时的浮动和稳定平台所需要的浮动性和稳定性，
[0112]-起始单元1，I’，25具有必要的空间和阻力来运送叠置部分7或者其它必要的部件和设备。
[0113]基部平台1，I’的平面形态和大型体积限制了用于其自身浮动的必要水深，由此减少了对于用作其制造和后续的浮动的基础设施的操作需要。
[0114]图2到6涉及采用根据本发明的安装方法的海上塔的第一实施例。
[0115]具体地，图2示出在沉没前以自浮动方式沿着海表面被牵引的在其上设置有叠置部分7的起始单元1，25。
[0116]图3示出图1的平台1，采用多室环形箱子配置，其包括下方厚板11，上方厚板12和外围厚板9，以及多个直的刚性内肋10。肋10布置成形成限定内部壳体13的正方形。例如，下方厚板11和外围厚板9采用现场混凝土完成，并且上部厚板12和肋10采用预先制成的齿槽状厚板成形。平台I包括与基座部分25的圆周延伸一致，并且在结构上预备通过上方厚板12机械连接到基座部分25的的圆周肋26。
[0117]下方厚板11，上方厚板12或外围厚板9中的至少一个具有压载阀，并且至少部分所述内部壳体13为防水的和/或具有分配阀。这些内部壳体为所述临时和稳定的浮动平台功能提供足够的浮动量；此外，一旦到达安装点，通过所述压载阀和/或所述分配阀进行的总体或部分受控采用压载物(例如水17)对这些壳体13的全部或一些进行的填充能够帮助执行起始单元的沉没操作，使得正确定向所述起始单元。
[0118]远程致动装置和/或预定的自动致动装置可以结合到一起来致动所述压载阀和/或所述分配阀。在沉没操作的过程中还可以有中间稳定阶段，叠置部分7的组装阶段散置于其间。为此，可以采用不同的浮动结构，改变内部壳体13的选择性填充。最终，所述内部壳体在安装之后在它们的最终状态下仍然保持充注有压载物17以产生较大的稳固重量。
[0119]如图2，4-6和17所示，至少部分的叠置部分7可以被运送到起始单元1，25之上，无论是处于它们位于所述起始单元1，25之上的最终位置，还是如图所示处于能够运送叠置部分7的临时位置。
[0120]如图5所示，起始单元1，25可以使用平台I的内部容积并且还有作为浮动量的基座部分25的内部容积。事实上，基座部分25的所述内部容积的浮动可以补充或替代平台I的浮动。平台I可以在运送过程中被淹没。
[0121]图5还示出可以布置成帮助所述起始单元1，25沉没的安全和防撞击装置。所述安装和防撞击装置包括以固定方式接合到所述叠置部分7并且以滑动方式接合到所述基座部分25的臂6，使得在沉没的同时，臂6向上移动穿过基座部分25以维持所述叠置部分7方便地紧固于所述基座部分25，由此防止叠置部分7 (其在附近浮动)游离并且变成分散的和/或与起始单元1，25相碰撞。
[0122]可以设置临时将叠置部分7紧固到所述平台I的紧固装置。如图6具体所见，在该实施例中，所述紧固装置包括将叠置部分7紧固到平台I的拉紧线缆8和叠置部分7倚靠在其上的基座15。在将所述叠置部分7布置在所述起始单元1，25上处于设想的安装条件之前所述拉紧线缆8被释放开。优选地，在起始单元1，25沉没的同时释放所述拉紧线缆8。[0123]在如图5所示的塔的例子中，所述叠置部分7适于采用内部分隔用于自浮动并且，可选地用于自翻转，以这种方式，当没有接合到起始单元1，25时(无论是由于叠置部分7已经被运送到起始单元1，25上，其紧固装置已经被释放，还是由于叠置部分7已经独立地运送到启动部分1，25上)它们浮动并且可以被定向。
[0124]在如图5所示的锚固之后，叠置部分7将使用外部组装装置(其为现有技术，因此未示出)被升高并且定位用于执行海上建造。
[0125]图7到11涉及用于本发明的方法的海上塔的第二个例子。
[0126]具体地，如这个例子所示，依照适用于平台I’的方案和稳定条件，至少两个部分25，7可以在通过浮动运送组件之前被堆叠在它们位于平台I’上的最终位置。同样，可以使用辅助浮动结构14，可能是临时并且可重复使用的，提高平台I’的浮动性和稳定性。这些辅助浮动结构14使用适当的锚固装置21临时地被附加并且连接到所述平台I’。这些辅助浮动结构14在该例子中还可以用作运送至少部分的叠置部分7和在其上具有或没有桨叶的风力发电装置16。
[0127]还可以设置引导或稳定装置来帮助所述起始单元1，25的沉没。如图10具体所见，所述引导或稳定装置包括以固定方式接合到所述辅助浮动结构14，并且以滑动方式接合到所述基座部分25的铰接杆18。当然，引导或稳定装置可以是适用于连接起始单元I’，25和所述辅助浮动结构14的任意形式的装置，例如在该实施例中的铰接杆18，或者实质上将所述辅助浮动结构垂直连接到基部块体的钢缆或类似物。
[0128]应该理解的是，尽管在该实施例中通过所述辅助浮动结构14帮助沉没，然而也可以在步骤d)之前，使用特别为此提供的单独的并且连接到所述基部块体和/或所述基座部分和/或所述叠置部分的辅助浮动结构。
[0129]如图11具体所示，尽管也被包含在图7中，然而为了运送叠置部分7，至少部分的所述叠置部分7可以以临时的多层结构22设置，以使得所述叠置部分7基本上布置在相同的轴线和高度上，其中较小的部分位于较大的部分内部。这使得占据的空间的效率更高并且有助于这些部分的组装操作，在允许叠置部分无障碍地连续升高的情况下，位于其上的具有最大直径并且在最外表面上布置的叠置部分在不同情况下通过外部提升装置，例如如图13-14所示的吊车20从其临时位置开始被升高。
[0130]现在参照图17和18，基座部分25和叠置部分7布置成多层结构，并且所述起始单元1，1’，25由此包括所述多层结构。在这种情况下，外部提升装置(与图13-14所示的吊车20类似)可以用于从它们的位置向上拉动叠置部分并且以伸缩方式展开使它们进入轴。然而，如现有技术已知的(例如可以参见GB2451191A, W002/46552A1和W02011/006526A1)，对于所述基座部分和所述叠置部分优选的是具有多层结构，以包括自提升装置从而同样以伸缩方式来延伸轴，用于克服或者至少部分地减少对已经提到的通常非常昂贵并且不可用的外部提升装置的需求。
[0131]具体如图17所示，风力发电装置已经被运送到处于相互最终确定的位置的顶部部分。在这种情况下，所述风力发电装置仅包括运送的机舱和其功能性配件。然而，如上面所提到的，所述风力发电装置用于运送甚至可以包括相应的桨叶。在后面的情况下，顶部部分可以在起始单元的沉没之前被提升，以试图避免所述桨叶和所述基础结构所在的安装点的水域之间发生接触。[0132]如果一旦起始单元处于安装条件，安装基座部分的自由端(与放置到基部块体上的基座部分端相对的)被保持在水平线上方，脚手架31可以连接到基本上与基座部分自由端位于相同水平线的轴上，主要用于组装操作，如图18具体所示。在这种情况下，优选地是如果全部叠置部分或者除了顶部部分的全部的叠置部分基本上具有相同的长度，并且轴通过每次从最内部的叠置部分开始连续向上拉动叠置部分，从而以伸缩方式延伸使得部分组装操作总是在脚手架的高度上进行。
[0133]如图12所示，由几个起始单元I’，25和一些所述起始单元I’，25共有的辅助浮动结构14形成的组件也可以被形成通过浮动进行运送操作。这种方法减少了所需的辅助结构的数量，如果所述起始单元的制造点与相应的塔的安装点之间的距离很远，那么这样尤其是有利的。多个起始单元还可以被联合到一起运送而完全没有任何辅助浮动结构。
[0134]如图13-14所示，吊车20可以设置在平台I上，可以是临时并且可以重复使用的，用于组装基础结构1，1’，7， 25，以及可选地风力发电装置16或其任意的组成部件。在这种情况下，至少部分的吊车20桅杆，例如金属套管，可以被运送已经安装在平台I上并且在沉没之后保持部分地被淹没。作为举例，如图14具体所示，吊车20使用紧固装置19被紧固到塔自身的部分上，并且吊车20除了半浸的下方部分之外的部分为临时的并且可重复使用的，这是为了永久性便于用于维护，维修或部件更换操作等等的吊车20的重新安装。
[0135]所述吊车可以是自安装的，即塔可以是其它申请中已知的吊车塔。
[0136]最后，仅仅为了示意，图15示出起始单元125，其中平台和基座部分形成单个单
元，并且图16示出叠置部分7处于根据本发明的安装方法的三个不同阶段。所述叠置部分
7适于采用内部分隔(在这种情况下采用固定的防水径向壁29和通过支杆23紧固的两个可
拆分的防水径向壁30，也是可拆分的)用于自浮动和自翻转并且独立于对应的起始单元被、一 、.?/.[0137]当然，本发明的原理仍然是不变的，关于这里描述和图示的那些纯粹作为非限制性典型例子的实施例和施工细节可以在大范围内变化，而不会脱离所附的权利要求限定的本发明的保护范围。
[0138]具体地，作为示意和非限制性举例，尽管本申请的优选选择为塔轴具有圆形横截面，其它可选的多边形横截面形状也是可以的。
【权利要求】
1.一种用于安装海上塔的方法，尤其是安装海上塔的基础结构的方法，该基础结构包括基本上由混凝土 (可选地为增强型)、金属或者混凝土 /金属的组合制成、在安装条件下为半潜类型的塔的轴，以及对应的由混凝土制成的塔的基部，特征在于: -所述轴在安装条件下为半潜的，并且所述基部在安装条件下被淹没； -所述方法包括按照先后顺序的如下步骤: a)在干燥环境中制造包括基本上由混凝土制成的块的基部，所述基部块体基本上为中空和防水的，并且具有用于打开通向所述基部块体的内部的通道的第一压载阀装置，在干燥环境中制造至少一个轴的叠置部分，并且在干燥环境中制造轴的基座部分； b)将所述基座部分机械或整体地放置到所述基部块体，使得所述基座部分和所述基部块体具有设想用于安装条件的相对位置，所述基座部分和所述基部块体形成起始单元，将所述叠置部分放置到起始单元，以使得所述基座部分和所述叠置部分处于多层结构，并且将用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置应用于所述基部块体和/或所述基座部分； c)以自浮动的方式移动所述起始单元，通过所述基础结构的安装点所在的水域，到达所述基础结构的安 装点； d)以受控方式致动所述基部块体的第一压载阀装置，以打开通向所述基部块体的内部的通道，并且引导所述基部块体中的压载物以如此的方式通过所述通道，使得所述起始单元沉没直到倚靠在水域的底部；并且 e)致动所述用于安装塔的外部提升装置和/或所述自提升装置，以伸展所述部分使其进入最终的轴所在的安装条件； -所述方法在步骤a)之后并且在步骤c)之前还包括如下的步骤: f)将所述基部块体或起始单元放置到所述基础结构的安装点所在的水域中。
2.根据权利要求1的用于安装海上塔的方法，其中至少一个叠置部分由拱楔块形成，并且在干燥环境制造所述至少一个叠置部分包括预组装所述拱楔块直到形成完整的部分。
3.根据权利要求1或2的用于安装海上塔的方法，其中所述方法在步骤f)之后还包括如下步骤: g)将所述基部块体布置到位，以使得所述第一压载阀装置至少部分地淹没在所述基础结构的安装点所在的水域中。
4.根据权利要求3的用于安装海上塔的方法，其中在步骤d)中被引导的压载物为来自所述基础结构的安装点所在的水域中的水。
5.根据前面任意一项权利要求的用于安装海上塔的方法，其中所述方法在步骤a)之后并且在步骤c)之前还包括如下步骤: h)向所述基部块体和/或所述基座部分横向设置至少一个具有主动浮动性的辅助结构。
6.根据权利要求5的用于安装海上塔的方法，其中步骤b)被如下步骤替代: b’ )机械或整体地将所述基座部分放置到所述基部块体，使得所述基座部分和所述基部块体具有设想用于安装条件的相对位置，所述基座部分和所述基部块体形成起始单元，将所述叠置部分放置到所述起始单元，以使得所述基座部分和所述叠置部分为多层结构，并且将用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置应用于所述基部块体和/或所述基座部分和/或所述至少一个辅助结构。
7.根据前述任意一项权利要求的安装海上塔的方法，其中所述方法在步骤a)之后并且在步骤c)之前还包括如下步骤:1)将风力发电装置放置于所述基部块体和/或所述基座部分和/或所述叠置部分。
8.根据权利要求5或6的安装海上塔的方法，其中所述方法在步骤a)之后并且在步骤c)之前还包括如下步骤:1)将风力发电装置放置于所述基部块体和/或所述基座部分和/或所述叠置部分和/或所述辅助结构。
9.根据前述任意一项权利要求的安装海上塔的方法，其中在步骤i)，所述风力发电装置被放置在不同于它们在安装条件下所占据的位置的一个位置上，并且其中根据本发明的安装方法在步骤i)之后还包括如下步骤: j)将所述风力发电装置布置在顶部部分上。
10.根据权利要求1-8中任意一项的安装海上塔的方法，其中在步骤i)中，所述风力发电装置被直接放置到计划成为顶部部分的叠置部分上。
11.根据权利要求10的安装海上塔的方法，其中在步骤i)中，所述风力发电装置被直接放置到计划成为包括至少一个桨叶的顶部部分的叠置部分上。
12.根据权利要求11的安装海上塔的方法，其中顶部部分在步骤d)之前或步骤d)的过程中被提升。
13.根据前述任意一项权利要求的安装海上塔的方法，其中在步骤d)之前，通过引导或稳定装置并且通过连接到所述基部块体和/或所述基座部分和/或所述叠置部分的辅助浮动结构，有助于起始单元的沉没。
14.根据权利要求13和5的安装海上塔的方法，其中所述辅助浮动结构为应用于步骤h)中的辅助浮动结构。
15.根据前述任意一项权利要求的安装海上塔的方法，其中在步骤e)中，所述外部提升装置将叠置部分从其所处的位置开始向上拉动，并且以使它们以伸缩的方式展开进入轴中和/或所述自提升装置以伸缩方式展开轴。
16.根据前述任意一项权利要求的安装海上塔的方法，其中一旦起始单元处于安装条件，基座部分与放置到基部块体上的基座部分端相对的自由端保持在水面上方，并且脚手架连接到基本上与基座部分的自由端位于相同的高度上的轴。
17.根据权利要求16的安装海上塔的方法，其中，全部的叠置部分或除了顶部部分之外的全部叠置部分的长度基本相同，并且轴以伸缩方式通过每次从最里面的叠置部分开始连续向上拉动叠置部分而展开，使得部分的组装操作总是在所述脚手架的高度上执行。
【文档编号】F03D11/04GK104040075SQ201280051399
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】米格尔·安琪儿·费尔南怂斯·哥迈斯, 贾斯·埃米里奥·吉梅诺·祖卡 申请人:海上风力发电机塔有限公司, Esteyco能源有限公司