专利名称：用于安装海上塔的方法
技术领域：
本发明涉及安装基本上由混凝土制成的塔的方法，该塔用在水体中，主要用在大海中(因此，通常被称为“海上”)。具体地，本发明涉及安装基本上由混凝土制成的塔轴的方法，其在安装状态下是半潜(或半浮)类型，还涉及安装基本上也由混凝土制成的相应塔基部的方法，该塔基部在安装状态下是半浮的。这种类型的组件主要用于风力涡轮机的支撑物，并且在所述情况下被通称为“子结构”。在说明书全文中，为了简便起见，术语子结构应该用于指由轴和基部形成的单元，而不将说明书或权利要求书的范围限制在将本发明的对象应用到风力涡轮机。本发明可用于整体基本上由混凝土制成的子结构，也可用于基部基本上由混凝土制成而且轴在高于水面的某个高度之下主要由混凝土制成的子结构，轴在所述高度之上主要由其他材料(例如钢)制成。因此，本发明的申请的主要领域是可再生或绿色能源工业，尤其是风能。
背景技术：
近年来，在西班牙、欧洲以及世界的其他地方，人们越来越多地认识到风能的重要性，并且预计在全球范围内风能的产生将持续增长。大多数发达和经济实力强大的国家的能源政策在其各个目标之中包括增加风能的应用。在这种情况下，开始出现海上风电场，因此预测在未来数年间这种技术的应用将大幅增加。然而，毫无疑问，建立在海上的风电场更加昂贵，逻辑上取决于其安装位置的水的深度，风具有更好的质量、更高的速度以及更少的湍流，并且因此，生产小时数也更高，除了水面上更高的空气密度之外，这也比陆基场产生了更大的收益，补偿了初始投资的超出成本。海上风电场的开发和建造是快速的，正在研究的海上风电场的数量已经明显增力口，尤其是在德国、不列颠群岛以及斯堪的纳维亚国家中，这符合这些类型的风电场预期增力口，这与国家层面上的以实现某个再生能源份额为目标的战略目标紧密相关。使用高功率和大的风力涡轮机的趋势以及降低安装功率的单位成本的目标在风力涡轮机的发展中经常存在，并且如果可能的话，这在海上风能的情况下甚至更为突出。实际上，所有的大风力涡轮机的制造商在研究中或在开发的高级阶段中具有高功率模型，三兆瓦或更大，其适于特别苛刻的海上状况。这转而在风力涡轮机的结构相关的规格和需求(基部和轴)上呈现出了显著的增长，除了它们用在更深的地点之外，还将需要开发用于所述结构的新概念，容量增加并且成本有竞争力。在下文中以定向且非限制性的方式列出和描述了在现有技术中通常设想到的构建海上风电场的方案。浅水深度:.驱动金属单桩不与管状金属塔轴自身连接。
.基于重力的基部: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。.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。中等和深水深度:.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。 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。.封套:金属塔由具四条腿或柱的封套结构支撑。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。现有技术的概况具有下述一般考虑因素:.在金属管状型塔的情况下，所有的方案都基于轴。.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)。.为浅水区设想了基于混凝土重力的基部(例如半潜结构)，还包括通过海上起重机安装这种基部。这些用于海上风力涡轮机的子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: 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。.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，这也限制了子结构的金属组件的使用寿命。 对与海上船只、冰山和通常的漂浮对象之间的碰撞的高度敏感性。.在基于重力的基部的不同情况下，高度依赖于复杂和不确定的地质技术学。.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。.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。.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。.对通过打入桩与基部的关键连接的细节的高度敏感，其必须支持打桩方案的低设计精度，并且还是当前风电场中显著缺陷的来源。.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。.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。.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。.高度依赖于在海上环境中吊装和运输的特殊装置，选择范围十分有限。
发明内容
本发明的目的在于解决或缓解现有技术的缺陷和限制。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。因此，本发明将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。尽管在金属结构主要使用在移动漂浮元件中，作为海军实践的扩展并且与不间断维护之间相关，混凝土是一种有利的替代品，因此其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。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。此外，混凝土具有耐冲击或碰撞的优点，并且举例来说，混凝土可以设计用用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。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。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。具体地，本发明涉及安装子结构的方法，该子结构包括基本上由混凝土制成的塔轴，其在安装状态下是半潜类型，还涉及安装也由混凝土制成的相应塔基部的方法，该塔基部在安装状态下是半浮的。
所述轴由至少一个圆柱部分形成，其基本上由混凝土制成，在大多数情况下，在安装状态时，自下而上地变细。优选地，所述轴由至少两个基本上由混凝土制成的圆柱部分形成，在大多数情况下，在安装状态时，自下而上地变细，一个部分位于另一个部分的顶部，直到达到设想的高度。因此，在这些连续的部分之间存在相应的水平接合处。在安装状态下，轴的一部分拟直接置于所述基部之上，并且应该在下文中被称为“基部部分”(任何远离基部部分的部分应该被称为“重叠部分”)。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，直到达到相应部分的设想周界。因此，在这些连续的拱楔块之间存在相应的垂直接合处。根据本发明的的安装方法按先后顺序包括下述步骤: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，所述基部块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的内部的通道的第一重盘式浮阀，并且在干燥环境中制造轴的基部部分，b)机械地或集成地将所述基部部分应用到所述基部块上，从而使得所述基部部分和所述基部块呈现用于安装状态的相对位置，所述基部部分和所述基部块形成一个单元，该单元在下文中被称为“启动单元”;c)通过所述子结构的安装点所在的水体以自漂浮的方式将所述启动单元移动到所述子结构的安装点上；及
d)以受控的方式致动所述基部块的所述第一重盘式浮阀装置，以打开通往所述基部块的内部的通道，并将压载物通过所述通道引入到所述基部块中，进而使得所述启动单元沉没直到其抵靠在水体的底部。根据本发明的的安装方法还包括下述步骤:在步骤a)和步骤c)之间包括步骤:e)将所述基部块或启动单元置于所述子结构的安装点所在的水体中；例如，利用干船坞和水闸在干燥的环境中制造所述基部块和所述基部部分，从而允许基部块和基部部分在其制造的同一时间漂浮，或者利用斜坡，例如用于下水大型船只和其他海上结构的斜坡。根据本发明的的安装方法还可包括下述步骤:在步骤e)之后包括:步骤f)将所述基部块置于一位置，从而所述第一重盘式浮阀装置置至少部分地浸没在所述子结构的安装点所在的水体中。如果根据本发明的安装方法包括步骤f)，则在步骤d)中引入的压载物可以是来自所述子结构的安装点所在的水体的水。根据本发明的的安装方法还可包括下述步骤:在步骤a)和步骤c)之间包括:步骤g)将具有正向浮力的至少一种辅助结构侧向地应用到所述基部块和/或所述基部部分上。在所述轴由一个以上的部分形成的情况下，步骤a)还包括:在干燥环境中制造轴的重叠部分；并且根据本发明的安装方法还包括下述步骤:在步骤a)和步骤c)之间包括:步骤h)将至少一部分所述重叠部分施加到所述基部块和/或所述基部部分和/或所述辅助子结构上；和/或在步骤a)之后包括:步骤h’ )通过所述子结构的安装点所在的水体以自漂浮的方式将至少一部分所述重叠部分移动到所述子结构的安装点上。应该理解到，在一个所述重叠部分由拱楔块形成的情况下，在干燥环境中制造所述重叠部分包括预先组装所述拱楔块，直到形成完全的部分。优选地，所述重叠部分在步骤h)中施加到处于临时位置的所述基部块和/或所述基部部分和/或所述辅助结构，临时位置即不同于它们在安装状态时的位置。在步骤h’ )中，在所有情况下，所述重叠部分都不可避免的处于不同于其安装状态时的位置。因此，在这些条件下，根据本发明的安装方法还包括下述步骤:在步骤h)和步骤c)之后和/或在步骤h’ )和步骤c)之后包括:步骤i)将所述启动单元的重叠部分以下述方式布置:所述重叠部分呈现用于相对于启动单元的安装状态的位置。根据本发明的的安装方法还可包括下述步骤:在步骤a)和步骤c)之间包括步骤:j)将风力涡轮机装置施加到所述基部块和/或所述基部部分和/或所述重叠部分和/或所述辅助结构上。
优选地，所述风力涡轮机装置在步骤j)中施加到处于临时位置的所述基部块和/或所述基块和/或所述重叠部分和/或所述辅助结构上，临时位置不同于它们在安装状态时的位置，其中，根据本发明的安装方法还包括下述步骤:在步骤j)之后包括:步骤k)以下述方式设置所述风力涡轮机装置:其呈现用于安装状态的位置。根据本发明的的安装方法还可包括下述步骤:在步骤a)和步骤i)之间包括:步骤I)将用于塔组件的起吊装置施加到所述基部块和/或所述基部部分和/或所述辅助结构上。在根据本发明的的安装方法中，所述基部块配置为具有步骤c)所需的浮力。可选地或此外，所述启动单元配置为具有步骤c)所需的浮力。类似地，在步骤h’ )中的所述重叠部分被配置为具有步骤h’ )所需的浮力。此外，所述重叠部分的在步骤h)中涉及的至少一部分可以配置为具有浮力。可选地，所述基部块是多室的(S卩，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以在相邻的防水空腔之间流体连通，其中，所述第一分配阀装置可以以下述方式致动:导致所述基部块的空间选择性压载，从而在运输、沉没或锚定期间辅助所述启动单元的定向。此外，所述基部块可以是平台型的，优选地是具有四边形或圆形基部的盒形配置。可选地，所述基部部分可以在某些时候对其自由端(与施加到所述基部块上的端相对)密闭。还可选地，所述基部部分可以包括第二重盘式浮阀装置，以打开通往所述基部部分内部的通道，并在步骤d)中允许通过所述通道压载所述基部部分。在密闭的情况下，其可以是多室的(即，在内部通过间隔壁被分为防水空腔)。至少一个所述间隔壁可以包括第二分配阀装置以在相邻的防水空腔之间流体连通，其中，所述第二分配阀装置可以以下述方式致动:导致所述基部部分的空间选择性压载，从而在沉没操作期间辅助所述启动单元的定向。 至少一个所 述重叠部分可以通过其至少一端而成为密闭的(为了确定浮力)，其可包括第三重盘式浮阀装置，从而打开通往所述重叠部分内部的通道并允许通过所述通道压载所述重叠空间，该重叠部分可以是多室的(即，在内部通过间隔壁被分为防水空腔)。至少一个所述间隔壁可以包括第三分配阀装置以在相邻的防水空腔之间流体连通，从而所述第三分配阀装置可以以下述方式致动:在致动所述第三重盘式浮阀装置之后，导致所述重叠部分的空间选择性压载，从而将所述重叠部分维持在某个漂浮位置(在运输期间和/或以稳定的方式，尤其是在所述子结构的安装点上)，和/或在其用于安装状态的位置上在将其定位在所述启动单元上之前，辅助所述重叠部分的定向。所述重盘式浮阀装置和所述分配阀装置可以包括远程致动装置和/或预设的自动致动装置。在步骤d)之前，可以以受控的方式致动所述重盘式浮阀装置所述分配阀装置，以部分地压载所述启动单元，从而在其沉没或锚定之前的任意时间点上定位所述启动单元和/或为其提供更高的稳定性。必须指出的，通过用于高容量风力涡轮机支撑塔方案的特殊类型的塔，本发明提供了可重新提供动力的子结构。即，这是一种利用了相同子结构的最初设计用于增加容量和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)的子结构。如此提出的并可通过本发明实现的可重新提供动力的子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:.在海上风电场的情况下，从质量上看，对基础设施和民用工程的投资的比重增力口，因此，对基于未来的动力再提供而延长其使用寿命并方便清偿的概念的研究越来越重要。相同的概念应用到整个结构在结合其使用寿命之后的退役成本的清偿上。.目前，一般而言，用于岸上动力再提供的风力涡轮机的替代也暗示的整个子结构的替代，占整个成本一小部分的这种替代对所述动力再提供具有有限的影响；在海上的情况下，对子结构的投资点了总成本的很大一部分，并且完整的替换将显著地对可能的动力再提供的收益产生不良影响。.具有较大输出功率和转子直径的风力涡轮机需要在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再提供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。这在岸上风电场中具有缺陷，这是由于占用了较多的土地，然而，在海上风电场中，这种缺陷显著降低。.在岸上风电场中，主导子结构的设计和成本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子结构载荷相对增加，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溢出成本，从而其可以在未来支持更大的涡轮机。.在海上风电场中，风切变更小，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)。这有助于维护未来风力涡轮机的相同塔的可能性，未来的风力涡轮机具有更高的输出功率和转子直径。
.可重新提供动力的子结构在海上环境中允许完全利用提升的耐久性，以及其更低的疲劳敏感度，由此防止其使用寿命由耐久性较低的元件不必要地限制，耐久性较低的元件是风力涡轮机和其不同的组件。.建造用于海上应用的风力涡轮机要昂贵得多，与其子结构无关，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。在该方面，为第一风力涡轮机最初设想短期的动力再提供可以允许要求的降低，第一风力涡轮机可以设计用于较短的使用寿命，由此降低了成本。.总之，风力涡轮机技术的开发和革新中的经验已经表明，关于最新发展和现有技术，涡轮机发电能力的实践过时的期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(动力再提供)在短于20年的期间内提供收益，这具有技术和经济意义。
根据本发明的实施方式的说明，本发明的这些以及其他特征在优点将变得显而易见，参考附图仅通过非限制性实例的方式提供说明书，附图中:图1示出了根据本发明的海上塔的实施方式的示意性前视图，可以在安装过程之后组装该海上塔；图2示出了被拖曳的第一启动单元的示意性俯视图,该第一启动单元上在其上具有重叠部分；图3示出了图2的启动单元的基部块内部配置的示意性断面俯视图4示出了图2的启动单元的示意性断面前视图,该启动单元在其上具有重叠部分；图5示出了根据本发明的对应于图3的示意性断面前视图，但其处于安装的后期；图6以部分横截面视图的方式示出了图2至图5的组装细节的示意性前视图；图7示出了第二启动单元的示意性俯视图，第二启动单元具有两个辅助漂浮结构，其支撑重叠部分和风力涡轮机装置。图8示出了图7的启动单元的基部块内部配置的示意性断面俯视图；图9示出了图7的启动单元的示意性截面前视图，该启动单元具有两个辅助漂浮结构，其支撑重叠部分和风力涡轮机装置；图10示出了根据本发明的对应于图8的示意性断面前视图，但其处于安装过程的后期；图11示出了图7- 10的组装细节的横截面的示意性正视图和俯视图，具体地示出了由图7-10的组装的辅助漂浮结构支撑的重叠部分的配置，其中，所述重叠部分实质上位于同一轴和水平面上，并且较小的部分位于较大的部分内，这种配置在下文中被称为“多层配置”;图12示出了具有启动单元的组装的示意性俯视图，启动单元具有共同的辅助漂浮结构；图13示出了被拖曳的第三启动单元的示意性前视图，其具有用于在其上组装塔的重叠部分和装置；图14示出了根据本发明的对应于图14的示意性前视图，但其处于安装过程的后期；图15示出了被拖曳的第四启动单元的示意性断面前视图；及图16示出了独立于启动单元运输的重叠部分的示意图，其处于根据本发明的安装方法的三个不同阶段。
具体实施例方式现在参考图1，示出了海上风力塔27的实施方式，S卩，用于支撑风力涡轮机装置16的子结构1、1’、2，其能够通过根据本发明的安装方法安装。所述塔27由基部块和轴2形成，具体地，基部块是具有基于重力的基部的水下平台1、1’，基部基本上由充满压载物的结构混凝土制成，并且，轴2是半潜类型，其包括主要由混凝土拱楔块3形成的多个部分25、7，还在所述部分25、7以及所述拱楔块3之间分别包括水平接合处4以及垂直接合处5。所述子结构1、1’、2支撑风力涡轮机装置16。对于某些应用而言，所述子结构可以仅包括平台1、1’和基部部分25，直接将所述风力涡轮机装置16置于所述基部部分25上。所述平台1、1’在干燥环境(陆地、干船坞、沿海或漂浮港口或其他可用且受保护的沿海或海事设施)中制成并且以下述方式配置本发明的安装方法:轴2组装之前的安装阶段中，不具有压载物的所述平台1、1’提供了临时且稳定的漂浮平台，其能够利用施加到其上的相应基部部分25 (所述基部平台和所述基部部分因此形成启动单元1、1’ >25)通过自漂浮运输到其最终位置。因此，根据本发明的安装方法，在轴2的至少一部分25、7上形成的拱楔块在其运输到远海中之前被组装，从而运输已经预先组装并且完整的部分25、7。通常，在最终地点通过相继地堆叠重叠部分7来完成轴2的最终组装。平台1、1’大体上是平坦和水平的，并且由结构混凝土建造而成，不论利用现浇混凝土技术或利用组装预制件或板建造，或者二者结合。其平面和水平几何形状可以根据具体工程需求而改变，举例来说，采用明显的圆环I楼层平面配置，利用曲线或多边形边缘，或者采用四边形I’类型配置，这可以简化其结构，还可以采用其他规则或不规则的多边形形状。预先根据已知的技术以下述方式确定平台1、1’的尺寸:-由于风力塔27的重量、压载物的重量以及海床上具有足够的载荷传递而使风力塔27在安装状态下稳定，-提供平台1、1’，其具有前述功能所需的漂浮性和稳定性，作为临时漂浮和稳定平台，-提供启动单元1、1’、25，其具有必要的空间和阻力以运输重叠部分7或其他必要的组件和设备。基部平台1、1’的平面形态和大容量允许限制其漂浮的必要水深，由此降低基础设施的操作要求，基础设施用于制造和后续的漂浮。图2-6涉及用于根据本发明的安装方法的海上塔的第一实例。具体地，图2示出了启动单元1、25，沿着海平面以自漂浮的方式将其拖曳，然后将其沉没，该启动单元在基上具有重叠部分7。图3示出了图1的平台1，其通过多室圆盒配置，该多室圆盒包括下板11、上板12和周板9以及多个直的刚性内部肋条10。肋条10的布置形成方形，其限定了内部空腔13。举例来说，通过现浇混凝土形成下板11和周板9，而通过预制齿槽板形成上板12和肋条
10。平台I包括圆形肋条26，其形状与基部25的周延长部一致并且从结构上准备用于通过上板12机械连接到基部25。下板11、上板12和周板9中的至少一个具有重盘式浮阀，并且所述内部空腔13的至少一是防水的和/或具有分配阀。这些内部空腔为所述作为临时和稳定漂浮平台的功能提供了足够的浮力容积；此外，在到达安装点之后，通过所述重盘式浮阀以受控的方式完全地或部分地利用压载物(例如水17)填充这些空腔13中的所有或一些，并且/或者所述分配阀帮助进行启动单元的沉没操作，从而正确地朝向所述启动单元。可以结合远程致动装置和/预定的自动致动装置以致动所述重盘式浮阀和/或所述分配阀。在沉没操作期间也可以具有中间稳定阶段，在这些稳定阶段之间散布有重叠部分7的组装阶段。为此，可以使用不同的漂浮配置，改变内部空腔13的选择性填充。最终，所述内部空腔可以在其安装之后的最终位置处仍然由压载物17填充，从而产生较大的稳定重量。如图2和4-6中所示，可以在启动单元1、25上运输重叠部分7的至少一部分，不管其位于所述启动单元1、25上的最终位置，还是如所示的那样处于能够运输重叠部分7的临时位置。如图5所示，启 动单元1、25可以将平台I的内部容积以及基部25的内部容积用作浮力容积。事实上，基部25的所述内部容积的浮力可以补偿或替代平台I的浮力。在运输期间，平台I可以位于水下。图5还示出了可以设置固定和防碰撞装置以辅助所述启动单元1、25的沉没。所述固定和防碰撞装置包括臂6，其以固定方式连接到所述重叠部分并以滑动方式连接到所述基部25，在沉没时，臂6向上移动通过基部25，从而维持所述重叠部分7至基部25的简便固定，由此防止重叠部分7 (漂浮在附近)漂走并分散和/或与启动单元1、25碰撞。可以设置将重叠部分7临时固定在所述平台I上的紧固装置。如从图6具体可见的那样，在该实施方式中，所述紧固装置包括张力线缆8，其将重叠部分7固定到平台I和基部15上，重叠部分7抵靠在该基部15上。在设想用于安装状况的位置中将所述重叠部分7置于所述启动单元1、25上之前，所述张力线缆8将被释放。优选地，所述张力线缆8将在沉没启动单元1、25时被释放。在塔的该实例中，所述重叠部分7通过用于自漂浮的内部分区而改进并且可选地是自倾覆的，从而当不与启动单元1、25连接时(不论由于已经在紧固装置已经释放的启动单元1、25上运输的重叠部分7，还是由于已经独立于启动单元1、25运输的重叠部分7)，这些重叠部分漂浮并可以被定向。在锚定之后，如图5所示，利用外部组装装置(常规的装置，因此未示出)将重叠部分7升高和定位，以用于执行海上建造。图7-11涉及用于根据本发明的方法的海上塔的第二实例。具体地，根据平台I’采用的工程和稳定状态，如在该实例中示出的那样，在通过浮力运输组件之前，至少两个部分25、7可以在其平台I’上的最终位置堆叠。类似地，可以使用辅助漂浮结构14，其可能是临时和可再利用的，用于增加平台I’的浮力和稳定性。这些辅助漂浮结构14利用足够的锚定装置12地附着和连接到所述平台I’上。在该实例中，这些辅助漂浮结构14也用于 运输重叠部分7和风力涡轮机装置16 (在其上具有或不具有叶片)的至少一部分。还可以设置引导装置以辅助所述启动单元I’、25的沉没。如图10中具体可见的那样，所述引导装置包括铰接杆18，其以固定方式连接到所述辅助结构14上，并以滑动方式连接到所述基部部分25上。如图11中具体示出的那样，尽管在图7中也包括，但为了运输重叠部分7，所述重叠部分的至少一部分可以置于临时多层配置22上，从而所述重叠部分实质上位于同一轴和水平面上，并且较小的部分位于较大的部分内部。这允许了更高效的空间使用，并且，假定其允许无障碍地相继升起重叠部分，这可以有助于各部分的组装操作，因此，在各种情况下，具有最大直径和位于最外侧的重叠部分从其临时位置升起。如图12所示，由若干启动单元I’、25以及由一些启动单元I’、25共用的辅助漂浮结构14的组成组件也可以形成用于通过浮力的运输操作。这方案允许降低需要的辅助结构的数量，如果所述启动单元的制造点至相应塔的安装点之间的距离很远，这可能是尤其有利的。现在，如图13-14所示，起重机20可以位于平台I上，其可能是临时的和可再利用的，用于组装子结构1、1’ >7,25以及可选的风力涡轮机装置16或其任意组成部件。在这种情况下，起重机20的柱的至少一部分(例如金属封套)可以在已经安装在平台I上的情况下被运输，并且在沉没之后保持部分淹没状态。通过示例，如图14具体示出的那样，起重机20利用紧固装置19固定到塔自身的部分上，并且起重机20的除了半潜的下部之外部分是临时的和可再利用的，下部是永久性的，用于为了维护、维修或组件替代操作等目的而帮助再次安装起重机20。所述起重机可以是自安装的，即，塔可以是其他应用中已知的起重机塔。最后，仅出于展示的目的，图15示出了启动单元125，其中，平台和基部部分形成单个单元，图16示出了处于根据本发明的安装方法的三个不同阶段的重叠部分7。通过内部分区(在这种情况下，通过固定防水径向壁和两个通过支柱23固定的可分离防水径向壁30，该支柱23也是可分离的)改造所述重叠部分7以进行自漂浮和自倾覆，并且独立于相应的启动单元运输重叠部分7。当然，本发明的原理保持不变，实施方式和构造细节可以相对于本文仅通过非限制性实例的描述产生较大的变化，而不脱离本发明的如随附权利要求中限定的保护范围。具体地，通过示例性和非限制性实例，尽管在应用的优选选择中，塔轴具有圆形横截面，但可选地，其也多边 形横截面几何形状也是可能的。
权利要求
1.一种用于安装海上塔的方法，尤其是包括基本由混凝土制成的塔轴和基本也由混凝土制成的相应塔基部的子结构，其特征在于: 在安装状态下，所述轴是半潜的，所述基部位于水下； 所述方法按时间顺序包括下述步骤: a)在干燥环境中制造所述基部，所述基部包括基本上由混凝土制成的块，所述基部块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的内部的通道的第一重盘式浮阀装置，并且在干燥环境中制造所述塔轴的基部部分， b)机械地或集成地将所述基部部分应用到所述基部块上，从而使得所述基部部分和所述基部块呈现用于安装状态的相对位置，所述基部部分和所述基部块形成一个单元，该单元在下文中被称为“启动单元”， c)通过所述子结构的安装点所在的水体，以自漂浮的方式将所述启动单元移动到所述子结构的安装点上，及 d)以受控的方式致动所述基部块的所述第一重盘式浮阀装置，以打开通往所述基部块的内部的通道，从而将压载物通过所述通道引入到所述基部块中，进而使得所述启动单元沉没直到其抵靠在水体的底部； -所述方法在步骤a)和步骤c)之间还包括下述步骤: e)将所述基部块或所述启 动单元置于所述子结构的安装点所在的水体中； -以具有步骤c)所需的浮力方式配置所述基部块，并且/或者，以具有步骤c)所需的浮力的方式配置所述启动单元。
2.一种用于安装海上塔的方法，尤其是包括基本由混凝土制成的塔轴和基本也由混凝土制成的相应塔基部的子结构，其特征在于: 在安装状态下，所述轴是半潜的，所述基部位于水下； 所述方法按时间顺序包括下述步骤: a)在干燥环境中制造所述基部，所述基部包括基本上由混凝土制成的块，并且在干燥环境中制造所述塔轴的基部部分，所述基部块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的内部的通道的第一重盘式浮阀装置，和/或所述基部部分具有用于打开通往所述基部部分内部的通道的第二重盘式浮阀装置， b)机械地或集成地将所述基部部分应用到所述基部块上，从而使得所述基部部分和所述基部块呈现用于安装状态的相对位置，所述基部部分和所述基部块形成一个单元，该单元在下文中被称为“启动单元” c)沿着所述子结构的安装点所在的水体，以自漂浮的方式将所述启动单元移动到所述子结构的安装点上，及 d)以受控的方式致动所述基部块的所述重盘式浮阀装置和/或所述基部部分的所述第二重盘式浮阀装置，以打开通往其内部的通道，从而将压载物通过所述通道引入到其内部，进而使得所述启动单元沉没直到其抵靠在水体的底部； -所述方法在步骤a)和步骤c)之间还包括下述步骤: e)将所述基部块或所述启动单元置于所述子结构的安装点所在的水体中； -以具有步骤c)所需的浮力方式配置所述基部块，并且/或者，配置所述启动单元以使其具有步骤c)所需的浮力。
3.一种根据权利要求1或2所述的用于安装海上塔的方法，其在步骤e)之后还包括下述步骤: f)将所述基部块置于一位置，从而所述第一重盘式浮阀装置和/或所述第二重盘式浮阀装置至少部分地浸没在所述子结构的安装点所在的水体中。
4.一种根据权利要求3所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤d)中引入的压载物是来自所述子结构的安装点所在的水体的水。
5.一种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其在步骤a)和步骤c)之间还包括下述步骤: g)将至少一种正面辅助漂浮结构侧向地应用到所述基部块和/或所述基部部分上。
6.—种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法,其中， -所述轴由一个以上的部分形成； -步骤a)还包括:在干燥环境中制造所述轴的重叠部分； -所述方法还包括: 在步骤a)和步骤c)之间，包括下述步骤: 将至少一个所述重叠部分施加到所述基部块和/或所述基部部分和/或所述辅助结构上；和/或 在步骤a)之后，包括下述步骤: h’)沿着所述子结构的安装点所在的水体，以自漂浮的方式将至少一个所述重叠部分移动到所述子结构的安装点上； -在步骤h’)中所涉及的所述重叠部分被配置为具有步骤h’)所需的浮力。
7.一种根据权利要求6所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，在干燥环境中制造所述重叠部分包括预先组装拱楔块，直到形成完整的部分。
8.一种根据权利要求6或7所述的用于安装海上塔的方法，其在步骤h)和步骤c)之间和/或在步骤h’)和步骤c)之后还包括下述步骤: i)将所述重叠部分以下述方式置于所述启动单元中，所述重叠部分呈现用于相对于启动单元的安装状态的位置。
9.一种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其在步骤a)和步骤c)之间还包括下述步骤: j)将风力涡轮机装置施加到所述基部块和/或所述基部部分和/或所述重叠部分和/或所述辅助结构上。
10.一种根据权利要求9所述的用于安装海上塔的方法，其在步骤j)之后还包括下述步骤: k)设置所述风力涡轮机装置，以使其呈现用于安装状态的位置。
11.一种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其在步骤a)和步骤i)之间还包括下述步骤: I)将用于塔组件的起吊装置施加到所述基部块和/或所述基部部分和/或所述辅助结构上。
12.一种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，所述基部块内部通过间隔壁而被分成防水空腔。
13.一种根据权利要求12所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤d)中，将压载物引入到所述基部块中，导致了通过第一重盘式浮阀装置的空间选择性压载，使得其与所述基部块的相邻防水空腔流体连通。
14.一种根据任一前述权利要求的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，将所述基部部分制造为封闭状，以使得在其内部留下实质上防水的空间。
15.一种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，所述基部部分内部通过间隔壁而被分成防水空腔。
16.一种根据权利要求15所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤d)中，将压载物引入到所述基部部分中，导致了通过第二重盘式浮阀装置的空间选择性压载，使得其与所述基部部分的相邻防水空腔流体连通。
17.一种根据权利要求6和任一其他前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，通过所述重叠部分中的至少一端将所述重叠部分中的至少一个制造为密闭状态。
18.一种根据权利要求17所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，所述密闭的重叠部分被制造为具有第三重盘式浮阀装置，其用于打开通往所述密闭的重叠部分内部的通道，并且允许加载所述密闭的重叠部分。
19.一种根据权利要求17或18所述的用于安装海上塔的方法，其中，在步骤a)中，所述重叠部分内部通过间隔壁而被分成防水空腔。
20.一种根据权利要求19所述的用于安装海上塔的方法，还包括，以受控的方式致动所述密闭的重叠部分的第三重盘式浮阀装置，以打开通往所述密闭的重叠部分的内部的通道，从而将压载物通过所述通道引入到所述密闭的重叠部分；其中，将压载物引入到所述密闭的重叠部分中，导致了通过第三重盘式浮阀装置的空间选择性压载，使得其与所述密闭的重叠部分的相邻防水空腔流体连通。
21.一种根据任一前述权利要求所述的用于安装海上塔的方法，其中，所述重盘式浮阀装置和/或所述分配阀装置包括远程致动装置和/或预设定的自动致动装置。
全文摘要
本发明公开了用于安装海上塔的方法，海上塔具体地是子结构，其基本上包括下述步骤a)在干燥环境中制造基部，基部包括基本上由混凝土制成的块(1,1’)，并且在干燥环境中制造所述塔轴(2)的基部部分(25)；b)将所述基部部分应用到所述基部块上，形成被称为“启动单元”的单元；c)将所述启动单元移动到所述子结构的安装点上；及d)以受控的方式致动所述第一重盘式浮阀装置，从而使得所述启动单元沉没直到其抵靠在水体的底部；将所述基部块或所述启动单元置于所述子结构的安装点所在的水体中。
文档编号F03D11/04GK103228909SQ201180045801
公开日2013年7月31日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月22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:Esteyco能源有限公司, 海上风力发电机塔有限公司