用於運輸風力渦輪機的船及其方法

2023-05-06 04:05:06 1

專利名稱：用於運輸風力渦輪機的船及其方法
技術領域：
本發明涉及能夠將分段的風力渦輪機運輸到離岸位置的改進的船、以及運輸、儲存、和安裝所述離岸風力渦輪機的方法。
背景技術：
風力渦輪機產生的電能是石油和天然氣能源的替代物。因為許多原因，包括維修效率、允許、和一般構造，經常需要將多個風力渦輪機相互緊密靠近地安裝。這樣的組被稱為風電場，並且策略上優選位於接收持續大風的區域。風電場可以位於陸上或海上。因為風力渦輪機是巨大的，具有超過70米高的柱、 和超過40米長的葉片，將風力渦輪機運輸到離岸風電場經常包括通過起重駁船以幾段運輸風力渦輪機。由於起重駁船的有限的儲存容量，通常需要多次航行以完成風電場的安裝。起重駁船典型地安裝有一個或多個起重機。這樣的起重機可以安裝在固定的和實心的基座的頂上。典型地將起重駁船拉或拖到一個位置。典型地，起重駁船沒有舉起。因此，起重駁船受到海/洋的顛簸搖晃。因此，起重駁船安裝離岸風力渦輪機的能力是有限的。而且，起重駁船的可用的甲板空間是有限的。另一種類型的船包括自升鑽井平臺。自升鑽井平臺典型地用於海上能源勘探和海上石油和天然氣田的開發。這些鑽井平臺一般漂浮在船體上且具有三個或四個可伸長的樁腿。在典型的情況下，通過一個或多個拖船將鑽井平臺拉或拖到一個位置。在所需的位置， 然後將鑽井平臺的樁腿延伸到海/洋底，並且從水中升起或舉起鑽井平臺的甲板。優選地， 鑽井平臺的甲板升起得足夠高以避免任何海浪。鑽井平臺的舉起的甲板可以在船員可能進行鑽探操作的環境中提供穩定結構。這些鑽井平臺可以經受惡劣的天氣條件，並且可以長時間周期地使用。由於工作的性質，甲板空間是有限的和寶貴的。用於方便海上操作的又一種類型的船是起重平臺(lift boat)。起重平臺，像鑽井平臺，典型地具有三個或四個自升樁腿，並且可以從水中抬起。起重平臺比鑽井平臺小得多，並且用來短期部署。這些較小的船一般不能經受惡劣的天氣條件，並且典型地設計成， 在它們自身動力下並且不需要拖船，離開惡劣天氣的方向移動。因此，起重平臺的大小和能力是有限的，並且不能具有鑽井平臺的功能。在下述專利中說明了上述三種船的附加特徵授予Johnson的美國專利No. 4，483，644描述了一種具有液壓負荷均衡器的懸臂移動海洋鑽井平臺。所述鑽井平臺包括甲板結構和滑動地安裝在所述甲板結構上的懸臂組件。所述水力負荷均衡器在所述懸臂組件與所述結構之間分配應力。授予McNease的美國專利No. 5，388，930描述了一種用於從單個可移動船運輸並使用鑽探設備或建築起重機設備的方法和設備。在McNease的公開中，建築起重機設備的鑽探設備滑動到鑽井平臺的甲板上，然後鑽井平臺漂浮到偏遠位置以便使用。授予Danos，Jr.等人的美國專利No. 6，257，165描述了一種具有可移動甲板的船。 所述船包括第一浮船和第二浮船、連接到其上的第一雙體船船體、和平臺。所述浮船和雙體船船體漂浮在水面上，並且不能升起。使用自升樁腿將所述平臺連接到所述雙體船船體。以這種方式，可以使用頂託機構使所述平臺相對於所述雙體船船體升起和降低。Danos，Jr.等人進一步描述了連接到所述第一浮船的第一推力器噴嘴和連接到所述第二浮船的第二推力器噴嘴，第一推力器噴嘴在360度相內連接，第二推力器噴嘴在360度相內可移動。授予Miller的美國專利No. 6，200，069描述了一種自升工作平臺。Miller的工作平臺包括配備有幾個自升樁腿的氣墊船。Miller專利說明了，所述氣墊船可以橫過環境敏感的地形例如含鹽沼澤和淡水沼澤，而不需要挖掘水道，挖掘水道可能引起或加重鹽水侵入。一旦到達鑽探或勘探位置，就可以降低所述自升樁腿，將所述工作平臺升到所述表面上。授予Sanders等人的美國專利No. 6，607，331描述了一種用於提升起重機的支座結構，並且具體地描述了一種提升起重機自升結構，其中所述提升起重機圍繞所述自升結構的樁腿定位，而不是依靠在所述樁腿上，用於結構支撐。所述結構包括上甲板部分和位於甲板下面的下部結構，以便所述自升殼體與所述船結構上成一體。授予Blake的美國專利No. 6，926，097描述了一種海上自升修井設備，該設備可拆卸地安裝在可伸長的懸臂式框架上。所述懸臂式框架包括安裝到所述船的一對平行支撐梁。一對懸臂滑動梁歇置在所述支撐梁上。並且，提供至少一個液壓油缸和氣缸以驅動在所述支撐梁上的懸臂滑動梁。授予Moise, II等人的美國專利號7，131，388描述了一種起重平臺(lift boat)， 所述起重平臺在所述船體內具有槽，當所述船航行時所述槽接收所述樁腿的墊。Moise，II 等中闡釋了，優選地，所述墊的總底面積優選是所述起重平臺的甲板的表面積的至少30%。 而且，Moise中描述了所述墊的總底面積足夠大，以便當所述船裝貨並舉起時，所述墊對海底施加小於7psi的壓力。Moise進一步描述了使用兩個後螺旋槳和方向舵推進所述船。

發明內容
一種船優選地具有能夠儲存、運輸、和安裝一個至十個風力渦輪機。這樣的船可以包括船體，所述船體具有船體邊緣，其中所述船體邊緣具有船頭、中心部分、艉肋板、延伸艉肋板、在所述船頭與所述中心部分之間的船頭傾斜部分、和在所述艉肋板與所述中心部分之間的艉肋板傾斜部分，所述艉肋板沿垂直軸比所述船頭更寬，且所述船頭和所述艉肋板的深度是所述中心部分的深度的至少一半。所述船可以進一步包括可移動地連接到所述船體的至少兩個後自升樁腿和至少一個前自升樁腿，以及動力頂託機構，所述動力頂託機構連接到所述自升樁腿中的每個，用於相對於舉起位置與降低位置之間的船體舉起並降低每個自升樁腿。所述船還可以包括至少兩個後全向推力器，所述至少兩個後全向推力器固定至所述艉肋板的下側面；和至少一個前全向推力器，所述至少一個前全向推力器固定在所述艉肋板的下側面。所述船可選地包括起重機支座，所述起重機支座具有至少兩個垂直構件，每個垂直構件具有第一端和第二端，所述第一垂直構件的第一端固定至第一軌道，所述第二垂直構件的第一端固定至第二軌道，所述第一軌道和第二軌道固定在所述船的甲板，所述第一垂直構件的第二端固定至平臺的第一側面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平臺的第二側面；和柱，所述柱具有近端和遠端，所述近端固定至所述平臺，且所述起重機可旋轉地固定在所述柱的所述遠端，所述平臺具有設置在所述甲板上至少約2米的下側面，所述起重機支座設備沿所述軌道可移動。所述船還可以包括至少四個，優選地至少六個，風力渦輪機柱基座；和至少兩個風力渦輪機葉片支架，所述至少兩個風力渦輪機葉片支架單獨地固定至所述運輸船的側面。一種通過運輸船運輸風力渦輪機的方法可以包括分別將至少一個風力渦輪機柱緊固到風力渦輪機基座，並將至少一個風力渦輪機機艙緊固到所述運輸船的甲板。所述方法可以進一步包括將至少一個風力渦輪機葉片緊固到至少兩個風力渦輪機葉片支架，其中每個風力渦輪機葉片支架單獨地安裝到所述船的側面。優選地，在四個與六個之間的風力渦輪機可以在單次航行中運輸。另一種離岸安裝風力渦輪機的方法可以包括使用設置在所述船上的起重機從固定至船的甲板的風力渦輪機基座提起風力渦輪機柱，其中所述起重機包括起重機支座和柱，所述起重機支座具有至少兩個垂直構件，每個垂直構件具有第一端和第二端，所述第一垂直構件的第一端固定至第一軌道，所述第二垂直構件的第一端固定至第二軌道，所述第一軌道和第二軌道固定至所述船的甲板，所述第一垂直構件的第二端固定至平臺的第一側面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平臺的第二側面；所述柱具有近端和遠端，所述近端固定至所述平臺，所述起重機可旋轉地固定至所述柱的遠端，所述平臺具有設置在所述甲板上至少約2米的下側面，所述起重機支座設備沿所述軌道可移動。所述起重機可以用於將所述風力渦輪機柱緊固到離岸風力渦輪機底座。所述起重機可以用於從所述船的甲板提起機艙且將所述機艙緊固到所述風力渦輪機柱。所述起重機可以用於從所述船提起至少一個葉片且將所述至少一個葉片緊固到所述風力渦輪機機艙。雖然將結合優選的說明性的實施例描述了本發明，但是可以理解的是，不是旨在將本發明限制到這些實施例。相反，旨在包括所有的可包括在本發明的精神和範圍內的替換、修改、和等同物，本發明的範圍由所附權利要求限定。


為了進一步理解本發明的本質和目的，應該與附圖結合參考以下詳細公開，其中類似的部件以類似的參考數字給出。所述附圖不一定是按比例繪製的，並且為了清楚和簡明，本發明的某些特徵以誇大的比例或者以有點示意的形式示出，其中圖1是根據本發明的一個實施例的示例性的升降支撐船的局部切除的側視圖，所述升降支撐船具有設置在起重機支座上的起重機、三個推力器、和存放的和分段的風力渦輪機；圖IA是可選的升降支撐船的局部切除的側視圖；圖2是所述示例性的升降支撐船的局部切除的俯視圖，其中顯示了所述三個推力器的位置；圖3是根據本發明的一個實施例的、具有設置在所述起重機支座上的起重機的示例性升降支撐船的俯視圖，其中示出了所述軌道，所述起重機支座沿所述軌道移動，並且顯示了存放的和分段的風力渦輪機；
圖4是本發明的、設置在所述起重機支座上的所述起重機的主視圖；圖5是連接所述起重機支座與所述軌道的T型連接件的主視圖；以及圖6是所述起重機支座的俯視圖。
具體實施例方式在一個實施例中，術語「水平軸」或「水平的」是指沿著船的長度從所述船的艉肋板到所述船的船頭的方向。在一個實施例中，術語「垂直軸」或「垂直的」是指沿著船的寬度從所述船的左舷到所述船的右舷的方向。在一個實施例中，術語「深度軸」、「深度」、或「深的」是指沿著船的深度從所述船的底部到所述船的頂部的方向。在一個實施例中，術語「靜止水位線，，是指沒有風或其他幹擾物的水平面，所述其他幹擾物人為影響水平面，例如另一艘船的航跡。在一個實施例中，術語「空氣間隙」是指從船的船體的最低部分到所述靜止水位線的距離。在一個實施例中，術語「自推進的」或「自推進船」是指不需要任何其他船例如拖船的協助就能夠在開放水域航行的船。在一個實施例中，術語「保持在位」或術語「將船保持在位」是指在漂浮過程中所述船能夠停留在它的位置的3米半徑內。在一個實施例中，術語「升降支撐船」被定義為具有至少船體和甲板、至少三個能夠通過所述船體和所述甲板的延伸自升樁腿、以及至少三個全向推力器的任何船，其中所述船是自推進的。在一個實施例中，術語「空船(light ship) 」是指所述船的包括它的固定部件的重量，所述固定部件例如起重機、引擎、和永久地固定至所述船的類似設備。在一個實施例中，術語「滿載排水量(full displacement)」是指空船重量加可變載荷和消費品的重量，所述消費品例如燃料、水、甲板貨、全體職員和類似的物體。在一個實施例中，在討論距離、長度、或厚度的量度時，是指平均距離、長度、或厚度，除非另外指出或除非將被本領域的普通技術人員以其他方式理解。例如，在討論部分的厚度時，是指橫過所述部分的平均厚度。在一個實施例中，這裡公開的所有量度都是在標準壓力和溫度在地球上的海平面上進行的，除非另外指出。圖1說明了升降支撐船100的一個實施例。圖1的升降支撐船100具有船體103、甲板106、起重機支座109、起重機112、三個推力器124、127、和130、三個自升樁腿133、136、 和139、三個樁腿箱134、137、和140、六個風力渦輪機柱205、十八個風力渦輪機葉片215、三個風力渦輪機葉片支架220、以及六個風力渦輪機柱基座225 ；然而，由於升降支撐船100的位置，僅僅示出了兩個推力器1 和130、兩個自升樁腿133和139、兩個樁腿箱134和140、 三個風力渦輪機柱205、以及三個風力渦輪機葉片215。為了清楚地理解，圖1也說明了以上定義的方向，其中H代表所述水平軸，V代表所述垂直軸，以及D代表所述深度軸。圖2是升降支撐船100的俯視圖，並且說明了三個推力器124、127、和130以及三個自升樁腿133、136、和139的位置。船的船體和尺寸升降支撐船100的船體103可看作細分為六部分艉肋板部分142、傾斜艉肋板部分145、中心部分147、傾斜船頭部分150、船頭部分153、和延長的艉肋板部分230。在一個實施例中，艉肋板部分142和延長的艉肋板部分230可看作單獨的部分。優選地，艉肋板部分142的下側面中的至少一部分是平坦的。同樣，優選地，船頭部分153的下側面中的至少一部分是平坦的。以這種方式，推力器124、127、和130可以分別安裝到艉肋板部分142和船頭部分153的平坦的下側面。艉肋板部分142和船頭部分 153具有比中心部分147相對較小的深度。在升降支撐船100的一個實施例中，艉肋板部分 142和船頭部分153的深度是中心部分147的深度的至少一半。中心部分147可以具有一致的曲率或者大體是平坦的。優選地，中心部分147具有額外的坡度(未示出)以容納樁腿箱 134、137、和 140。傾斜艉肋板部分145和傾斜船頭部分150具有足夠的沿所述深度軸和所述水平軸的長度和角度，以便必要時可以安裝推力器124、127、和130。優選地，傾斜艉肋板部分145 和傾斜船頭部分150相對於所述船體的底部的角度足以使水有效地流過所述推力器。在一個實施例中，傾斜艉肋板部分145和傾斜船頭部分150相對於所述船體的底部的角度會根據所述推力器的需要而變化。例如，傾斜艉肋板部分145和傾斜船頭部分150相對於所述船體的底部的角度優選地在約15度和約30度之間、可選地在約17度和約25度之間、可選地在約18度和約22度之間、以及可選地為約20度。參考圖1A，且在可選實施例中，傾斜艉肋板部分145和傾斜船頭部分150包括一系列漸變的坡度。在一個優選實施例中，傾斜艉肋板部分145和傾斜船頭部分150各包括α 坡度、β坡度、和Y坡度。所述α坡度優選具有這樣的角度以使足夠的水流進推力器124、 127、(未示出)和130。所述α坡度將具有大體取決於推力器124、127、(未示出)和130 的尺寸以及所述船體的長度的角度。在一個實施例中，所述α坡度在約15度和約25度之間，優選地為約20度。所述β坡度優選具有小於所述α坡度的角度。以這種方式，所述 β坡度用作所述α坡度與所述Y坡度之間的過渡坡度，並且減小所述船體上的應力。在一個實施例中，所述β坡度在約10度和約15度之間，並且優選地為約13度。所述γ坡度優選具有小於所述β坡度的角度。以這種方式，所述Y坡度用作所述β坡度與所述中心部分147之間的過渡坡度，並且降低對所述船體的壓力。在一個實施例中，所述Y坡度在約5度和約10度之間，並且優選地為約6度或約7度。繼續參考圖1Α，船體103的所有的邊和/或角都是徑向的、或圓形的。不希望受理論的約束，一般認為具有徑向邊的船體減小阻力且是更水力的。升降支撐船100的船體103優選由355ΜΙ^鋼製成。在一個實施例中，升降支撐船 100的船體103的深度從升降支撐船100的最低點直到甲板106為從約5米到約15米，並且優選地為約7. 5米。在滿載排水量時，所述空氣間隙優選地為約11米，可選地為約12. 5 米，可選地為約13. 5米，並且可選地為約15. 5米。在一個實施例中，在空船時升降支撐船100重約6，800公噸。在本實施例中，所述升降支撐船對海底施加最小約345千帕每樁腿的壓力。在空船時升降支撐船100的重量可以從約4，500公噸變化到約11，000公噸。可選地，在滿載排水量時升降支撐船100的重量
8可以從約6，800公噸變化到約15，500公噸，並且優選地從約9，000公噸變化到約13，500公噸。自升樁腿三個自升樁腿(jack-up leg)133、136、和139可以具有格子、桁架、或管狀結構。 優選地，自升樁腿133、136、和139可以經受大於約5米的波浪，可選地大於約10米的波浪， 並且更優選地大於約15米的波浪。自升樁腿133、136、和139可以經受大於約50節的風， 優選地大於約75節的風，並且最優選地大於約100節的風。自升樁腿133、136、和139可以經受約13. 5秒的波浪周期。自升樁腿133、136、和139的尺寸可以根據許多因素而變化，包括將服務的平臺或鑽井的位置。在一個實施例中，自升樁腿133、136、和139具有至少100 米、可選地約127米的總樁腿長度，約2. 8米的安全區，7. 5米的樁腿塔，和約3米到約8. 3 米的估計的海底滲透。本實施例可以產生從約60米到約90米的工作水深，並且可選地從約60米到約75米的工作水深。全向推力器參考圖1、圖1A、和圖2，兩個全向推力器IM和127安裝到艉肋板部分142的底面且沿著所述水平軸在兩個後自升樁腿133和136之後。兩個後全向推力器IM和127可以沿著艉肋板部分142的垂直軸安裝在避免拖曳後自升樁腿133和136產生的湍流的位置， 並且為升降支撐船100提供最大的機動性。為了增大機動性，優選的是，兩個後全向推力器 124和127儘可能遠地沿著所述垂直軸放置，然而，在一個實施例中，兩個後全向推力器IM 和127可以沿著所述艉肋板的垂直軸放置在兩個後自升樁腿133和136之間。也優選的是， 兩個後全向推力器1 和127安裝在這樣的位置，以便兩個後全向推力器IM和127的至少一部分在升降支撐船100的船體103下延伸。以這種方式，通過推力器1 和127的水流有較大的可能性是層流的而不是湍流。繼續參考圖1、圖1A、和圖2，前全向推力器130優選安裝到船頭部分150的底面。 優選地，前全向推力器130沿著所述水平軸安裝在前自升樁腿139前面。以這種方式，前全向推力器130避免由前自升樁腿139產生的湍流。然而，在一個可選實施例中，前全向推力器130可以沿著所述水平軸安裝在前自升樁腿139之後。前全向推力器130優選地安裝在為升降支撐船100提供最大的機動性的位置。在一個實施例中，前全向推力器130安裝在沿著所述垂直軸沿著船頭部分153的中心的位置，且沿著所述水平軸朝向升降支撐船100 的最前面部分。前全向推力器130也優選地安裝在這樣的位置，以便前全向推力器130的至少一部分延伸超出升降支撐船100的船體103。以這種方式，通過前全向推力器130的水流有較大的可能性是層流的而不是湍流的。在一個可選實施例中(未示出)，有兩個前全向推力器。相對於圖2所示的結構， 升降支撐船100的船頭沿著所述垂直軸是加寬的，以便所述兩個前全向推力器可以沿著所述垂直軸平行地安裝。所述船頭也是加寬的，以便所述兩個前全向推力器中的每個可以沿著所述垂直軸安裝到升降支撐船100的船頭，這樣它們的排水跨坐前自升樁腿139。所述兩個前全向推力器優選沿著所述水平軸安裝到升降支撐船100的船頭在一個大體最前面的位置。全向推力器124、127、和130可以是任何可商購的全向推力器，其可以固定至升降支撐船100並且提供足夠的馬力和機動性，以便升降支撐船100是自推進的。優選地，全向推力器124、127、和130能夠產生在500千瓦與4，000千瓦之間的力，可選地約2，500千瓦的力。例如，所述推力器可以是從位於芬蘭的勞馬的Meerporp Ltd.購買的具有導管螺旋槳的SP 35全向推力器。升降支撐船100的最大速度可以是從約5節到約10節，或者大於約7節。起重機支座和起重機圖3、4、和8說明了設置在升降支撐船100的甲板106上的起重機支座109、起重機112、和軌道156。起重機支座109必須具有支撐起重機112的尺寸和強度。起重機支座 109是桌式結構，所述桌式結構具有至少兩個起重機支座樁腿159、優選四個起重機支座樁腿159、和起重機支座平臺162。起重機支座樁腿159—端連接到起重機支座平臺162。優選地，起重機支座樁腿159焊接到起重機支座平臺162。在另一端，起重機支座樁腿159連接到軌道156，可選地起重機支座樁腿159連接到起重機樁腿靴168。以下更詳細地討論起重機支座樁腿159、起重機樁腿靴168、與軌道156之間的連接。起重機支座樁腿159具有這樣的長度，以便起重機支座平臺162的下側面位於從甲板106起至少約2米，例如約3米。 可選地，起重機支座樁腿159具有這樣的長度，以便起重機支座平臺162的下側面位於從甲板106起至少約6米。在又另一個實施例中，起重機支座樁腿159具有這樣的長度，以便起重機支座平臺162的下側面位於從甲板106起至少約9米。起重機支座樁腿159可以是三角形的，所述樁腿的頂端比所述樁腿的底端更厚。 起重機支座樁腿159可以由雙梁鋼製成，可選地可以使用I形鋼梁。起重機支座平臺162 可以大體是矩形的或正方形的，並且優選地是設計為重量輕卻堅固的支撐梁的格子。起重機支座柱165—端連接到起重機支座平臺162。優選地，起重機支座柱165焊接到起重機支座平臺162的中心內。以這種方式，起重機112的重量橫過起重機支座結構 109儘可能均勻地分布。起重機112可旋轉地固定到起重機支座柱165的另一端。可旋轉地固定是指起重機112與起重機支座柱165之間的連接允許起重機112繞著起重機支座柱 165的半徑從第一位置旋轉到第二位置。起重機支座109、和它的部件可以重從約150公噸到約300公噸，並且更優選地約 170公噸。起重機支座109、和它的部件優選地由鋼製成，並且更優選地由355MPa中等強度鋼製成。起重機112的尺寸一般可以變化，並且優選地具有20米280公噸的容量。可選地，所述起重機具有至少20米50公噸的容量，可選地具有20米至少100公噸的容量，可選地具有20米至少200公噸的容量，可選地具有20米至少300公噸的容量，可選地具有20 米至少350公噸的容量，並且可選地具有20米至少500公噸的容量。適當的起重機112是 PC 250HD起重機，所述PC 250HD起重機可從位於澳大利亞的Australia Favelle Favco Cranes Pty. Ltd.商購。起重機支座軌道軌道156的長度可以改變，但是優選地沿著所述水平軸從所述艉肋板的後部延伸到大體在後自升樁腿1 和127之後的位置。在一個實施例中，所述軌道沿著所述水平軸從所述艉肋板的後部延伸到約20米、可選地約15米、可選地約10米的長度。軌道156沿著所述垂直軸以這樣的距離彼此分開起重機支座平臺162可以足夠大以在負載下均勻且安全地分布起重機112的重量。另外，軌道156沿著所述垂直軸以這樣的距離彼此分開，以
10便有空間以在起重機支座平臺162之下以及軌道156之間儲存多種裝置和物品。軌道156 可以沿著所述垂直軸相隔約10米，可選地相隔約15米，可選地相隔約20米，可選地相隔約 25米。軌道156必須堅固，以支撐起重機支座109、起重機112、和負載的重量。因此，軌道 156優選地通過所述艉肋板的整個深度延伸且與升降支撐船100成一體。不希望受理論的約束，申請人認為軌道156吸收少量動力力矩或力直至不吸收動力力矩或力。而是，起重機支座樁腿159與軌道156之間的連接允許力沿著簡單靜止的方向分布。參考圖5描述軌道156與起重機支座樁腿159之間的連接。與起重機支座樁腿 159可以緊固到起重機樁腿靴168。軌道156可以是大體T形的，其中所述T的杆通過甲板 106的艉肋板142延伸。T形軌道156的頂部與起重機樁腿靴168相通，起重機樁腿靴168 是凹形的，所述凹形設計成圍繞T形軌道156的頂部配合。在T形軌道156的頂部與起重機樁腿靴168之間必須有足夠的空間，以便起重機支座109可以沿著所述軌道滑動。在一個優選實施例中，在T形軌道156的頂部與起重機樁腿靴168之間有約3毫米的間隙。軌道156的T形部分的寬度可以在約30釐米與約60釐米之間，並且優選地為約40釐米。軌道156可以延伸甲板106的整個長度到延長的艉肋板230上，或者軌道156可以延伸更短的甲板106長度，停止在延長的艉肋板230之前。在一個實施例中，軌道156可以在一端，可選地在任一端，包括止塊157。止塊157 防止起重機樁腿靴168從軌道156滑出。止塊157的寬度優選地為軌道156的寬度的從約兩倍到三倍，並且在一個實施例中為約1米。優選地，止塊157的長度為從約40釐米到約 80釐米，並且優選地約60釐米。止塊157可以延伸從甲板106到軌道156的T形部分的頂部的深度，可選地止塊157可以在甲板106下面延伸，或者比從甲板106到軌道156的T 形部分的頂部的深度更淺。止塊157可以具有凸起158，凸起158沿著所述深度軸延伸約8 釐米至約20釐米，優選地約10釐米。凸起158優選沿著所述深度軸筆直地向上延伸，可以相互遠離地傾斜，或者向上延伸一定距離然後相互遠離地傾斜。以這種方式，可以多種方式使用起重機112。可以通過使起重機支座109橫過軌道 159滑動而移動起重機112。起重機112可以拾起來自沿著軌道159的任一點的負載。因此，起重機112可以拾起升降支撐船100的甲板106的負載，或者來自升降支撐船100的外面的位置的負載。在滿載時起重機112也可以繞著起重機支座柱165旋轉360°。在負載下起重機112也可以沿著軌道159滑動。因此，起重機112可以獨立的方式運輸負載或安裝負載，而不需要任何另外的支撐船。起重機112具有允許在起重機支座109之下儲存裝置和物品的額外的優點。由於起重機支座平臺162的高間隙，裝置和物品的儲存不會妨礙起重機112的運動。以下討論起重機112的另外用途。風力渦輪機及其方法風力渦輪機(未示出裝配的)可以由升降支撐船100分段、拖曳、並運輸。優選地， 升降支撐船100也能夠離岸安裝風力渦輪機。在一個實施例中，升降支撐船100也能夠在沒有其他船或裝置的協助的情況下離岸安裝風力渦輪機，所述其他船或裝置位於不包含在升降支撐船100內。適當的離岸風力渦輪機可以包括可從位於丹麥的布蘭德的西門子風力發電A/ S (Siemens Wind PowerA/S)購買的2· 3兆瓦的風力渦輪機發電機SWT-2. 3-107。其他適當的風力渦輪機包括能夠安裝在直到約40米的水中的3. 6兆瓦的風力渦輪機發電機SWT-3. 6-107。為了本公開的目的，並且舉例來說，升降支撐船100應該被認為存放、運輸、 並安裝3. 6兆瓦的風力渦輪機發電機，除非另外說明。在運輸之前這樣的風力渦輪機可以被分成至少三部分風力渦輪機柱O05圖1)；風力渦輪機機艙OlO圖幻，其包括用於驅動所述渦輪機葉片的發電機組件和用於安裝所述渦輪機葉片的輪轂；和至少三個風力渦輪機葉片(215圖1和3)。圖1、1A、和3說明了存放在升降支撐船100上的分段的風力渦輪機。在一個實施例中，在單次航行中升降支撐船100可以存放並運輸一個、兩個、三個、四個、五個、或六個分段的風力渦輪機。在可選實施例中，在單次航行中升降支撐船100可以存放並運輸七個或多個分段的風力渦輪機。風力渦輪機柱205可以作為整體朝向升降支撐船100的艉肋板並在任一後自升樁腿133和136之後存放。優選地，風力渦輪機柱205存放在軌道156外面，以便不妨礙起重機支座109沿著軌道156的運動。在一個實施例中，風力渦輪機柱205安裝並緊固在各自的風力渦輪機基座225(在圖3中示出，沒有風力渦輪機柱20 內。風力渦輪機基座225 可以是矩形的I形梁的格柵、圍繞圓形外殼的矩形的I形梁、或圓形外殼，風力渦輪機柱205 通過尼龍繩、鋼纜、和/或螺栓緊固到風力渦輪機基座225。風力渦輪機基座225可以通過焊接或任何其他適當的方式固定到升降支撐船100的甲板106。風力渦輪機機艙210可以存放在升降支撐船100的甲板106上。在一個實施例中， 至少一個、兩個、或三個風力渦輪機機艙210朝向升降支撐船100的艉肋板的後部並在任一後自升樁腿133和136之後存放。在一個實施例中，如果風力渦輪機柱205存放在後自升樁腿133之後，那麼風力渦輪機機艙210存放在另一個後自升樁腿136之後，反之亦然。在一個實施例中，至少一個、兩個、三個或四個風力渦輪機機艙210存放在軌道156之間並在抬起的起重機支座109的路徑下方。風力渦輪機機艙210、和任何支撐包裝可以具有這樣的尺寸，以便它的高度不妨礙抬起的起重機支座109沿著軌道156的運動。在一個實施例中， 風力渦輪機機艙210可以直接放置在升降支撐船100的甲板106上。可選地，風力渦輪機機艙210可以放置在包裝內，所述包裝可以直接放置在升降支撐船100的甲板106上。無論如何，優選的是風力渦輪機機艙210或任何支撐包裝通過適當的工具包括尼龍繩或鋼纜緊固到升降支撐船100的甲板106。風力渦輪機葉片215優選地存放歇置在運輸架(未示出)上。這些運輸架優選地各包含堆疊在單個垂直柱內的三個風力渦輪機葉片215。所述運輸架可以通過尼龍繩或鋼纜沿著如圖1所示的水平H軸緊固成至少兩個、優選地三個風力渦輪機支架220的一排，並沿著如圖1所示的垂直V軸緊固成從一個到優選地三個風力渦輪機支架220的一列。在一個實施例中，在升降支撐船100的每側有三排和三列的三風力渦輪機支架220。在本實施例中，升降支撐船100在它的每側在3X3矩陣的風力渦輪機支架220內攜帶多達九個風力渦輪機葉片215，以便所述升降支撐船可以存放並運輸多達十八個風力渦輪機葉片215。最低的一排風力渦輪機支架220可以焊接、銷連接、或以其他方式固定到升降支撐船100的甲板 106。最低的一排風力渦輪機支架220中的第一個支架可以在與延長的艉肋板部分230對齊的水平位置緊固到升降支撐船100的甲板106 ；最低的一排風力渦輪機支架220中的第二個支架可以在與傾斜艉肋板部分145對齊的水平位置緊固到升降支撐船100的甲板106 ； 以及最低的一排風力渦輪機支架220中的第三個支架可以在與中心部分147對齊的水平位置緊固到升降支撐船100的甲板106。中間的一排風力渦輪機支架220優選焊接、或銷連接到最低的一排風力渦輪機支架220。上部的一排風力渦輪機支架220優選焊接、或銷連接到中間的一排風力渦輪機支架220。優選地，三排風力渦輪機支架220以三個垂直柱對齊。在位置附近，升降支撐船100可以保持在位，停泊，和/或通過以下描述的方法中的任一種選擇自升位置。緊固到位置，升降支撐船100的起重機112可以用於協助安裝風力渦輪機。在一個實施例中，起重機112用於提起風力渦輪機柱205，且將風力渦輪機柱205 緊固到離岸風力渦輪機底座(未示出)。然後，起重機112可以用於提起風力渦輪機機艙 210，且將風力渦輪機機艙210緊固到已安裝的風力渦輪機柱205。然後，起重機112用於提起風力渦輪機葉片215，且將風力渦輪機葉片215緊固到已安裝的風力渦輪機機艙210的輪轂。起重機112可以用於通過相反的過程拆卸所述已安裝的風力渦輪機。保持靜止的方法升降支撐船100優選地具有保持靜止或者保持在位(hold station)的能力。在一個實施例中，升降支撐船100使用所述全向推力器保持在位。在本實施例中，確定設定點。 GPS裝置，優選與迴轉儀和其他姿態測量裝置結合，為計算機提供數位訊號，所述數位訊號通知所述計算機升降支撐船100從所述設定點已經航行了多遠。所述計算機發送信號給所述全向推力器，所述信號使所述全向推力器糾正錯誤。因此，在一個實施例中，升降支撐船 100的全向推力器與計算機信號通信。在一個可選實施例中，任何數目的全向推力器可以與計算機信號通信，並且任何數目的全向推力器可以與彼此和/或所述計算機信號通信。在這些實施例中，升降支撐船100可以保持在所述設定點的三米半徑內。當所述樁腿正被降低到海/洋底直到升降支撐船100由它的自升樁腿支撐時，保持在位的能力尤其重要。優選地，升降支撐船100可以僅僅使用全向推力器在0至約3節之間的湧流下保持在位。在配置自升樁腿的過程中升降支撐船100保持在位的實施例中，可能有施加在所述自升樁腿上的力，例如潛流。在這樣的情況下，施加在升降支撐船100上的靜力被稱為有效湧流，並且升降支撐船100可以優選地在0至約3節的湧流下保持在位。在這些實施例中，表面湧流可以大於或者可以不大於約3節。在另一個實施例中，升降支撐船100可以使用與停泊系統結合的全向推力器而保持在位。如果所述湧流、或有效湧流大於約3節，本實施例是尤其優選的。所述停泊系統優選是兩點或四點停泊系統，並且在大於約3節的有效湧流中四點停泊系統是優選的。在兩點停泊系統中，第一錨連接到升降支撐船100的艉肋板的一端，並且第二錨連接到升降支撐船100的艉肋板的相對端。在可選兩點停泊系統中，第一錨連接到升降支撐船100的船頭的一端，並且第二錨連接到升降支撐船100的船頭的相對端。在四點停泊系統中，第一錨連接到升降支撐船100的船頭的一端，第二錨連接到升降支撐船100的船頭的相對端，第三錨連接到升降支撐船100的艉肋板的一端，並且第四錨連接到升降支撐船100 的艉肋板的相對端。優選地，如果升降支撐船100偏離它的設定點，所述全向推力器用於校正任何偏差。所述全向推力器在兩點停泊系統中比在四點停泊系統中有更多的用途。也可以想到使用一個、三個、和大於四個錨。在一個實施例中，所述錨重約4. 5兆克至約9兆克，並且優選地約6. 8兆克。所述錨優選通過約3. 8釐米厚的鋼纜連接到升降支撐船100，所述鋼纜的長度為約760米至約 915米。可選地，所述錨優選通過鏈條、或鋼纜和鏈條的組合連接到升降支撐船100，所述鏈
13條、或鋼纜和鏈條的組合的長度為約760米至約915米。在一個實施例中，起重機112用於收回所述錨。在本實施例中，一旦第一錨從海/ 洋底釋放，所述全向推力器就會用於校正升降支撐船100與所述固定點的偏差。當收回另外的錨時，所述全向推力器繼續校正與所述固定點的偏差。可選地，在第一錨從海/洋底釋放之後，所述全向推力器用於對其他錨保持張力，以便所述船保持在位。選擇自升位置的方法現在描述一種選擇一個位置以自升升降支撐船100的方法。在所述方法的一個實施例中，升降支撐船100在離岸結構優選地石油和天然氣設備的附近內移動。所述升降支撐船優選地在所述平臺的邊緣的約30米內，可選地約20米內，可選地約10米內移動。升降支撐船100在所述平臺附近移動以獲得所述海底的地圖。可選地，或者除由升降支撐船 100獲得的地圖之外，遙控潛水器(「R0V」)(未示出)從升降支撐船100配置，並作所述海底的圖像。然後，所述海底的地圖用於確定降低所述自升樁腿的適當的位置。優選地，選擇的位置不包括由前面的自升船造成的凹坑，一般被稱為「容器孔(can holes)」，碎片，管結， 或其他障礙物。一旦在位，就自升升降支撐船100的樁腿，並將升降支撐船100從水中升起。所述ROV可以是無人潛水器。優選地，所述ROV可以潛在水面下並使用側面聲學掃描器和/或底部輪廓聲納、和類似的裝置而獲得所述海底的詳細圖像。所述ROV的範圍可以為約30米至約300米、或更多，這可以允許升降支撐船100停留在遠離所述平臺的距離， 例如至少約30米，可選地至少約50米，可選地至少約100米。在一個實施例中，所述ROV 具有控制電纜，所述控制電纜將能量輸送到所述R0V，以及將電信號和數據發送到升降支撐船100並從升降支撐船100發送電信號和數據。可選地，可以遙控所述R0V。可以使用任何測深裝置和方法繪製所述海底，並優選地使用側面聲學掃描和/或多波束回聲掃描繪製所述海底。側面聲學掃描與聲納的類似之處在於將聲波傳輸到目標區，即，海底。聲波傳播到所述目標區到回到所述側面聲學掃描裝置的接收器的時間用於到所述目標的距離。當繪製所述海底時，升降支撐船100與所述平臺的距離將取決於所述繪製裝置(即側面聲學掃描器)的最佳幅度。升降支撐船100優選地離所述平臺的邊緣足夠遠以保證安全運動，還離離所述平臺的邊緣足夠近以獲得所述海底的地圖。優選的測深裝置和方法是使用與HYPACK 軟體結合的％動盼!11 1185。這樣的系統可從位於紐約州的紐約市的L-3 Communications Corporation獲得。HYPACK 是位於康乃狄克州的米德爾菲爾德(Middlefield)白勺 Coastal Oceanographies, Inc.白勺^ ! +示。升降支撐船100的在船上可滑動的起重機的到達範圍允許升降支撐船100選擇比前面可能的、離所述平臺更遠的位置。在一個實施例中，升降支撐船100位於並自升從所述平臺的邊緣起在約7米與約14米之間，可選地從約15米到約20米，並且可選地從所述平臺的邊緣起至多約23米。雖然這裡已經描述了本發明的步驟的具體替換，但是沒有具體公開但是本領域已知的另外的替換也意於落入本發明的保護範圍之中。因此，可以理解的是本領域的普通技術人員在閱讀描述的實施例時以及在考慮所附權利要求和附圖之後將明白本發明的其他應用。
權利要求
1.一種船，包括船體，所述船體具有船體邊緣，其中所述船體邊緣具有船頭、中心部分、艉肋板、延伸艉肋板、在所述船頭與所述中心部分之間的船頭傾斜部分、和在所述艉肋板與所述中心部分之間的艉肋板傾斜部分，所述艉肋板沿垂直軸比所述船頭更寬，且所述船頭和所述艉肋板的深度是所述中心部分的深度的至少一半；至少兩個後自升樁腿，所述至少兩個後自升樁腿可移動地連接到所述船體； 至少一個前自升樁腿，所述至少一個前自升樁腿可移動地連接到所述船體； 動力頂託機構，所述動力頂託機構連接到所述自升樁腿中的每個，用於相對於舉起位置與降低位置之間的船體舉起並降低每個自升樁腿；至少兩個後全向推力器，所述至少兩個後全向推力器固定至所述艉肋板的下側面； 至少一個前全向推力器，所述至少一個前全向推力器固定在所述艉肋板的下側面； 至少四個風力渦輪機柱基座；和至少兩個風力渦輪機葉片支架，所述至少兩個風力渦輪機葉片支架單獨地固定至所述運輸船的側面。
2.根據權利要求1所述的船，進一步包括起重機支座，所述起重機支座具有至少兩個垂直構件，每個垂直構件具有第一端和第二端，所述第一垂直構件的第一端固定至第一軌道，所述第二垂直構件的第一端固定至第二軌道，所述第一軌道和第二軌道固定在所述船的甲板，所述第一垂直構件的第二端固定至平臺的第一側面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平臺的第二側面；和柱，所述柱具有近端和遠端，所述近端固定至所述平臺，且所述起重機可旋轉地固定在所述柱的所述遠端，所述平臺具有設置在所述甲板上至少約2米的下側面，所述起重機支座設備沿所述軌道可移動。
3.根據權利要求1所述的船，具有至少六個風力渦輪機柱基座。
4.根據權利要求3所述的船，具有至少三個風力渦輪機葉片支架，所述風力渦輪機葉片支架單獨地固定至所述運輸船的側面。
5.根據權利要求4所述的船，具有十八個風力渦輪機葉片、六個風力渦輪機機艙、和六個風力渦輪機柱。
6.根據權利要求2所述的船，具有十八個風力渦輪機葉片、六個風力渦輪機機艙、六個風力渦輪機柱、和六個風力渦輪機柱基座，其中所述六個風力渦輪機機艙中的頭三個存放在第一後自升樁腿之後，所述六個風力渦輪機機艙中的次三個存放在所述第一軌道與所述第二軌道之間，且所述六個風力渦輪機柱基座存放在第二後自升樁腿之後。
7.—種通過船運輸風力渦輪機的方法，包括將至少一個風力渦輪機柱緊固到風力渦輪機基座，所述風力渦輪機基座固定在所述船的甲板上；將至少一個風力渦輪機機艙緊固到所述船的甲板；以及將至少一個風力渦輪機葉片緊固到至少兩個風力渦輪機葉片支架，其中每個風力渦輪機葉片支架單獨地安裝到所述船的側面。
8.根據權利要求7所述的方法，其中至少四個風力渦輪機柱單獨地緊固到至少四個風力渦輪機基座。
9.根據權利要求7所述的方法，其中至少六個風力渦輪機柱單獨地緊固到至少六個風力渦輪機基座。
10.一種離岸安裝風力渦輪機的方法，包括使用起重機以從固定至船的甲板的風力渦輪機基座提起風力渦輪機柱且將所述風力渦輪機柱緊固到離岸風力渦輪機底座，其中所述起重機包括起重機支座和柱，所述起重機支座具有至少兩個垂直構件，每個垂直構件具有第一端和第二端，所述第一垂直構件的第一端固定至第一軌道，所述第二垂直構件的第一端固定至第二軌道，所述第一軌道和第二軌道固定至所述船的甲板，所述第一垂直構件的第二端固定至平臺的第一側面，所述第二垂直部件的第二端固定至所述平臺的第二側面；所述柱具有近端和遠端，所述近端固定至所述平臺，所述起重機可旋轉地固定至所述柱的遠端，所述平臺具有設置在所述甲板上至少約2米的下側面，所述起重機支座設備沿所述軌道可移動；使用所述起重機以從所述船的甲板提起機艙且將所述機艙緊固到所述風力渦輪機柱;以及使用所述起重機以從所述船提起至少一個葉片且將所述至少一個葉片緊固到所述風力渦輪機機艙。
11.根據權利要求10所述的方法，其中使所述船保持在離岸風力渦輪機底座的十米內的位置，使船保持在所述位置的方法包括，其中所述船具有至少三個全向推力器使用至少一個姿態測量裝置以確定所述船的初始位置，其中所述至少一個姿態測量裝置與計算機通信；使用至少一個姿態測量裝置以確定所述船的隨後位置； 使用所述計算機以測量所述船相對於所述初始位置的隨後位置； 使用所述計算機以確定將所述船移回所述初始位置必須施加到所述船的力的量和矢量方向；以及將電信號傳遞到所述至少三個全向推力器，以便以確定的力和矢量方向移動所述船， 其中所述船保持在所述初始位置的至少五米半徑內。
12.根據權利要求10所述的方法，其中在離岸安裝風力渦輪機之前選擇自升位置，所述選擇自升位置的方法包括在離岸風力渦輪機底座的附近內移動所述船； 繪製在所述離岸風力渦輪機底座附近的海底的至少一部分； 使用所述海底的繪製部分以確定自升位置； 將所述船移動到所述確定的自升位置；以及自升所述船。
全文摘要
提供了一種能夠儲存、運輸、並安裝一個至十個風力渦輪機的船(100)。這樣的船(100)包括具有船體邊緣的船體(103)。船(100)進一步包括可移動地連接到船體(103)的至少兩個後自升樁腿(133、136)和至少一個前自升樁腿(139)，以及動力頂託機構，所述動力頂託機構連接到自升樁腿(133、136、139)中的每個，用於在舉起位置與降低位置之間相對於船體(103)舉起並降低每個自升樁腿(133、136、139)。所述船(100)還包括固定至艉肋板的下側面的至少兩個後全向推力器(124、127)；和固定在艉肋板的下側面的至少一個前全向推力器(130)。所述船進一步包括至少四個，優選地至少六個，風力渦輪機柱基座(225)，和單獨地安裝在所述運輸船的側面的至少兩個風力渦輪機葉片支架(220)。
文檔編號B63B35/00GK102292261SQ200980141637
公開日2011年12月21日 申請日期2009年9月4日 優先權日2008年9月4日
發明者克里斯多福·C·萊克姆普特, 理察·A·阿特曼, 麥可·D·布朗 申請人:中集來福士海洋工程(新加坡)有限公司