用于将具有纵向的相当大的细长物体设置到水底中的装置和方法制造方法及图纸

描述了一种用于将具有纵向的相当大的细长物体从船舶的甲板设置到水底中的装置。该装置包括：提升手段，该提升手段被构造成在物体的提升点处提起物体并且将物体定位在水底上；翻转工具，该翻转工具连接到船舶的边缘，并且被构造成接合从提升手段悬挂的物体的第一圆周部分并且提供枢轴，物体可以围绕该枢轴翻转；以及夹持工具，该夹持工具连接到船舶的边缘，并且被构造成接合从提升手段悬挂的物体的第二圆周部分，据此，第一圆周部分和第二圆周部分可选地在物体的纵向上隔开。夹持工具包括致动系统，该致动系统被构造成作用于翻转工具和夹持工具中的至少一个上，并且控制第一圆周部分和第二圆周部分中的至少一个相对于船舶的移动。还描述了一种使用该装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将具有纵向的相当大的细长物体设置到水底中的装置和方法
本专利技术涉及用于将具有纵向的相当大的细长物体从船舶的甲板设置到水底中的装置和方法。本专利技术具体涉及用于将风力涡轮机的单桩从船舶，特别是浮动船舶的甲板设置到水底中的装置和方法。
技术介绍
本专利技术将参考海上风力涡轮机进行说明。然而，对这种风力涡轮机的参考并不意味着本专利技术局限于此，并且该装置和方法可以应用于将任何其它相当大的细长物体(诸如其它海上基础结构、突堤、雷达以及其它塔等)设置到水底中。由于必须跨越与水底的高度差，因此海上风力涡轮机的基础通常具有细长的设计。一种经常应用的风力涡轮机的基础包括单桩，该单桩在上侧上设置有过渡件，该过渡件形成与布置在单桩上的涡轮机桅杆的连接。单桩被在水下支撑，并且下端被击打到水底中。由此，在使用中，单桩基础的大部分位于水下。单桩通常包括钢或混凝土的中空圆柱形结构，这些结构的长度可高达并超过100m，直径可高达11m或更多，重量可高达2000吨或更多。而且，由于风力涡轮机不断按比例增大以产生更多的电能，因此风力涡轮机的基础正变得越来越重和越来越大。越来越大的单桩基础使得它们越来越难以处理。一种用于在水底设置单桩的已知方法包括以下步骤：使用诸如起重机的提升手段从船舶提起单桩，并且将单桩降低到水底上或水底中，通过连接到船舶的夹桩器单桩在此在大致竖直定向的位置中保持可控。船舶通常是自升式船舶，因为自升式船舶的支腿提供所需的稳定性。在典型的操作顺序中，单桩通过使用夹桩器的提升手段下降到海床。当载荷从提升手段传递到海床时，将单桩与提升手段分离，并且将击打锤击工具安装到单桩上。在由夹桩器提供的一些引导下，将单桩进一步击打到海床中，直到到达期望的深度为止。只有在单桩固定在海床中之后，才将单桩与夹桩器分离。ManfredBeyer等人的论文“NewBAUERFlyDrillSystemDrillingMonopilesatBarrowOffshoreWindFarm,UK”公开了一种用于将风力涡轮机的单桩放置在水下基床中的装置。使用了一种翻转和引导系统，该系统包括翻转工具或框架以及布置在其下方的夹持工具。该系统连接到船的船首并且形成铰链，单桩在翻转期间可以围绕该铰链旋转。WO2017/142418Al公开了一种用于在海床中放置完整的单柱平台的装置。平台由第一船舶和浮桥在水上提供，浮桥布置在船舶后面并通过缆绳连接到船舶。从平台下方去除浮桥，这允许平台在其自身重量的影响下并使用牵引缆绳旋转到水中。第一船舶配备有用于平台的引导装置，该引导装置在平台悬浮在水中时，通过与平台一起移动来提供多个自由度。使用自升式船舶确保船舶的运动受到限制，但是具有一些缺点和局限性，比如与高度和尺寸有关的缺点和局限性。为了能够安装更大和更重的单桩，预计需要从浮动的船舶安装单桩。在自升式平台上使用的已知夹桩器不能用在浮动船舶上，因为在浮动船舶上缺少稳定和静止的工作平台。浮动船舶还具有相对大的覆盖区，即使在其位置在某种程度上受到动态定位(DP)和/或系泊系统的限制时也是如此。已知方法和装置的另一个缺点是，它只能在相对平静的海中并且对于相对小的物体尺寸执行。相当大的物体随着它下降到水中实际上受到来自海洋(水流、波浪)和来自风的大量能量。海况越严重，控制诸如越来越大的单桩的相当大的物体就变得越困难。由于这种天气限制，可能损失宝贵的时间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供至少部分地消除了现有技术的上述缺点的、用于将具有纵向的相当大的细长物体设置到水底中的装置和方法。本专利技术具体寻求提供用于将风力涡轮机的单桩从浮动船舶安全设置到水底中的改进装置和方法。为此，根据本专利技术，提供了一种用于将具有纵向的相当大的细长物体从船舶的甲板设置到水底中的装置，装置包括：提升手段，该提升手段被构造成在物体的提升点处提起物体并且将物体定位在水底上；翻转工具，该翻转工具连接到船舶的边缘，并且被构造成当从提升手段悬挂物体时接合第一圆周部分并且在纵向上支撑物体，从而提供枢轴，物体可以围绕该枢轴翻转；夹持工具，该夹持工具连接到船舶的边缘，并且被构造成接合从提升手段悬挂的物体的第二圆周部分，据此，第一圆周部分和第二圆周部分可选地在物体的纵向上隔开；以及致动系统，该致动系统被构造成作用于翻转工具和夹持工具中的至少一个上，并且控制第一圆周部分和第二圆周部分中的至少一个相对于船舶的移动。所引用的现有技术文献(特别是WO2017/142418Al)都未示出适于与翻转框架和/或夹持工具接合以阻尼或控制第一圆周部分和/或第二圆周部分相对于船舶的移动的致动系统。最多，WO2017/142418Al公开了一种系统，该系统被布置成与平台一起移动，该平台与该系统接合并且悬浮在水中。已知的系统不能比如通过阻尼与系统接合的平台的移动(被动补偿)或通过将移动主动施加到平台上(主动补偿)，来作用于悬浮平台。根据本专利技术的实施方式，第一圆周部分和第二圆周部分可以基本上重合。在这种实施方式中，翻转工具和夹持工具在位置上对齐，使得它们作用于物体的基本上相同的圆周部分。在另一实施方式中，夹持工具可以被构造成用作翻转工具。为此，夹持工具连接到船舶的边缘，并且被构造成当从提升手段悬挂物体时在纵向上支撑物体，从而提供枢轴，物体可以围绕该枢轴翻转。根据本专利技术的又一实施方式，翻转工具和夹持工具相对于彼此在位置上对齐，使得它们允许接合在物体的纵向上隔开的第一圆周部分和第二圆周部分。这具有以下将进一步阐明的若干优点。致动系统可以根据其操作的阶段以不同的模式操作。在典型的方法中，在物体的提升点处用提升手段提起物体，并且使其进入接合物体的第一圆周部分的翻转工具中。然后，可以在围绕枢轴旋转翻转工具的同时，将物体翻转到基本上竖直的位置。在操作的这个阶段期间，致动系统典型地被构造成作用于翻转工具上，并且通过阻尼第一圆周部分相对于船舶的移动来控制这些移动。在操作的这个阶段，致动系统被称为以被动模式操作。阻尼第一圆周部分相对于船舶的移动允许更受控且安全的操作。当物体已经被翻转到基本竖直的位置时，典型的另外步骤则包括使从提升手段悬挂的物体的第二圆周部分与夹持工具接合，并且将物体降低到水底上和水底中。在操作的这个阶段中，致动系统典型地被构造成作用于夹持工具上，并且通过被动地阻尼第二圆周部分相对于船舶的移动以限制这些移动，或者在需要时通过主动地将移动施加到第二圆周部分以限制第二圆周部分相对于船舶的移动。在另一实施方式中，致动系统还被构造成作用于翻转工具上，并且通过主动地将相对于船舶的移动施加到第一圆周部分上来控制第一圆周部分相对于船舶的移动。在又一实施方式中，致动系统可以被构造成同时作用于翻转工具和夹持工具两者上，以通过主动地将相对于船舶的移动施加到第一圆周部分和第二圆周部分上来控制第一圆周部分和第二圆周部分相对于船舶的移动。本专利技术的特别优选的实施方式涉及一种装置，其中，夹持工具包括致动系统，该致动系统被构造成使翻转的物体的第二圆周部分相对于船舶在基本上水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将具有纵向的相当大的细长物体从船舶的甲板设置到水底中的装置，所述装置包括：/n提升手段，该提升手段被构造成在所述物体的提升点处提起所述物体并且将物体定位在所述水底上；/n翻转工具，该翻转工具连接到所述船舶的边缘，并且被构造成当从所述提升手段悬挂所述物体时接合第一圆周部分并且在所述纵向上支撑所述物体，从而提供枢轴，所述物体能够围绕该枢轴翻转；/n夹持工具，该夹持工具连接到所述船舶的边缘，并且被构造成接合从所述提升手段悬挂的所述物体的第二圆周部分，据此，所述第一圆周部分和所述第二圆周部分可选地在所述物体的所述纵向上隔开；以及/n致动系统，该致动系统被构造成作用于所述翻转工具和所述夹持工具中的至少一个上，并且控制所述第一圆周部分和所述第二圆周部分中的至少一个相对于所述船舶的移动，其中，所述控制至少包括阻尼所述第一圆周部分和所述第二圆周部分中的所述至少一个相对于所述船舶的所述移动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180130 EP 18154160.81.一种用于将具有纵向的相当大的细长物体从船舶的甲板设置到水底中的装置，所述装置包括：
提升手段，该提升手段被构造成在所述物体的提升点处提起所述物体并且将物体定位在所述水底上；
翻转工具，该翻转工具连接到所述船舶的边缘，并且被构造成当从所述提升手段悬挂所述物体时接合第一圆周部分并且在所述纵向上支撑所述物体，从而提供枢轴，所述物体能够围绕该枢轴翻转；
夹持工具，该夹持工具连接到所述船舶的边缘，并且被构造成接合从所述提升手段悬挂的所述物体的第二圆周部分，据此，所述第一圆周部分和所述第二圆周部分可选地在所述物体的所述纵向上隔开；以及
致动系统，该致动系统被构造成作用于所述翻转工具和所述夹持工具中的至少一个上，并且控制所述第一圆周部分和所述第二圆周部分中的至少一个相对于所述船舶的移动，其中，所述控制至少包括阻尼所述第一圆周部分和所述第二圆周部分中的所述至少一个相对于所述船舶的所述移动。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一圆周部分和第二圆周部分沿所述物体的所述纵向隔开。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述致动系统被构造成作用于所述夹持工具上，并且使所述翻转的物体的所述第二圆周部分相对于所述船舶在基本上水平的平面中平移，从而补偿船舶运动。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述致动系统被构造成将所述翻转的物体的所述第二圆周部分在水平面中(在平行于所述水底延伸的平面中)相对于所述水底保持在基本上固定的位置中。


5.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，还包括传感器系统，该传感器系统被配置成测量所述翻转的物体相对于竖直轴线的倾斜度。


6.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，还包括控制系统，该控制系统被配置成响应于传感器系统输出而生成用于所述致动系统的复数个控制信号。


7.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述船舶是浮动船舶，并且包括动态定位(DP)或系泊系统。


8.根据权利要求6和7所述的装置，其中，所述控制系统包括在设置在所述船舶上的所述动态定位(DP)控制器与所述夹持工具之间的接口，其中，所述接口可选地包括从所述夹持工具到所述DP控制器的力前馈回路。


9.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述夹持工具包括用于接合所述第二圆周部分的夹持单元和用于所述夹持单元的支撑框架，其中，所述支撑框架连接到所述船舶的所述边缘。


10.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述翻转工具和所述夹持工具中的至少一个围绕沿着所述船舶的所述边缘延伸的轴线可枢转地连接到所述边缘，以将所述工具带到所述船舶的内侧和外侧。


11.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述夹持工具围绕垂直于所述船舶的所述甲板延伸的轴线可枢转地连接到所述船舶的所述边缘。


12.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述致动系统被构造成使所述夹持单元在平行于所述水底延伸的平面中相对于所述船舶平移。


13.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述致动系统包括在所述船舶与所述翻转工具和所述夹持工具中的至少一个之间作用的复数个活塞缸单...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特·威姆·简·拉伯特，肯尼斯·杰拉德·凡尼温霍伊斯，斯文·安德烈·克里斯蒂安·德博克，
申请(专利权)人：德米海洋比利时有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE