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WO2014044252A1 - Schwimmkörper mit einem kran - Google Patents

Schwimmkörper mit einem kran Download PDF

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Publication number
WO2014044252A1
WO2014044252A1 PCT/DE2013/100330 DE2013100330W WO2014044252A1 WO 2014044252 A1 WO2014044252 A1 WO 2014044252A1 DE 2013100330 W DE2013100330 W DE 2013100330W WO 2014044252 A1 WO2014044252 A1 WO 2014044252A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
floating body
boom
body according
crane
wind turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2013/100330
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Rohden
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP13785345.3A priority Critical patent/EP2897856A1/de
Publication of WO2014044252A1 publication Critical patent/WO2014044252A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63B27/14—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of ramps, gangways or outboard ladders ; Pilot lifts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C13/08—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions
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    • B66C23/185—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes for use erecting wind turbines
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    • B66C23/52—Floating cranes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/0034—Maintenance, repair or inspection of offshore constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00—Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B2017/0072—Seaway compensators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091—Offshore structures for wind turbines

Definitions

  • the invention relates to a floating body, in particular ships or platforms, with a crane, which has a reference fixation and an adjustable working location and can be changed in three spatial directions.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a floating body, in particular ship or platform, with a crane, which has a reference fixation and an adjustable working location and is changeable in three spatial directions, wherein the working location can be decoupled by means of the reference fixation of a floating body movement.
  • a system can be provided in which the work location with respect to the wind turbine is fixed, so that maintenance, inspection and cleaning work, for example on the rotor blades can be done from the outside.
  • the location of the place of work is defined in the fixed reference system of the wind turbine and "fixed".
  • the fixed reference system of the wind turbine is relevant.
  • the decoupling of the place of work of movements of the float takes place.
  • the work location can be positioned by means of coordinate data in relation to the reference fixation. Also a mechanical coupling is possible. In all cases, the work location is kept substantially constant with respect to the wind turbine.
  • retroreflectors can be attached to the wind energy plant, which are irradiated by means of a laser beam from the place of work or from the crane and whose distance is determined.
  • the working location can be oriented in such a way that, although it changes in relation to the ship, it remains constant in relation to the coordinate system of the wind turbine. Constant in this context are understood systems that are capable are, maximum 50 cm, preferably 10 cm, to ensure location change in relation to the wind turbine.
  • An "adjustable work place” exists when the work site can be maneuvered manually or automatically by means of a control or regulation, in which case the work site is in particular a gondola in which a person can carry out his maintenance work attached to the end of the crane tool are covered by the term work with.
  • control of the work site can superimpose the fixation with respect to the coordinate system of the wind turbine, so that the work is performed in relation to the coordinate system of the wind turbine.
  • float movement covers, in particular, all movements of a ship, including forward and reverse, as well as port and starboard changes, as well as rolling and heeling.
  • decoupling means that the ship's movement has essentially no impact on the worksite, so that the worksite is stationary with respect to the wind turbine, with movements / vibrations of the work site being 50 cm per second , in particular 10 cm per second or lower values, in the present sense as constant.
  • movements / vibrations of the work site being 50 cm per second , in particular 10 cm per second or lower values, in the present sense as constant.
  • the working location by means of the reference fixing can be adjusted by means of actuators such that a vertical spacing to a water surface of more than 40 m, in particular more than 60 m or preferably more than 100 m can be realized.
  • actuators such that a vertical spacing to a water surface of more than 40 m, in particular more than 60 m or preferably more than 100 m can be realized.
  • actuators for the crane, both hydraulic actuators, pneumatic actuators and / or electromechanical actuators can be used.
  • the "water surface” is to be understood as the average averaged values over five minutes, so that in the present case a smooth surface as the reference surface can be assumed.
  • the floating body may have a crane control, which is set up such that the working space is spatially fixed in relation to the coordinate system of the wind turbine adjustable.
  • Kunststofffest in the present sense is given in particular when the place of work is substantially constant.
  • the room-stable working location corresponds to the setpoint value and corresponding deviations from the setpoint as control deviation. These control deviations determine how the actuators are to be controlled, so that the workstation is fixed in relation to the wind energy plant.
  • the floating body has a positioning device, which is designed such that the floating body can be positioned in a stationary manner.
  • the ship is kept stationary with respect to its location by means of the ship propeller and other control methods.
  • This control takes place in particular by means of satellite-based positioning systems such as Galileo or GPS.
  • satellite-based positioning systems such as Galileo or GPS.
  • the crane may have a first boom and a second boom, which are independently controllable and / or controllable.
  • the first boom may have a slow control, in particular based on movement data of the float.
  • position sensors in particular gyroscope sensors, are evaluated, which detect a change in position of the floating body.
  • the control of the second boom can be faster. In particular, this in turn can be done by reference position determination with respect to the coordinate system of the wind turbine.
  • the first boom is in particular the boom, which is arranged on the ship side.
  • the second boom is arranged in particular wind energy plant side.
  • the crane may have additional booms with additional separate / independent controls and / or controls.
  • the first boom may be controlled and / or controlled following a float sequence and the second boom relative to the reference fixture.
  • the "float sequence” may be the movement of the float due to the waves, the wind or other parameters, which are generally very slow so that "slow" control can be used.
  • the first and the second boom can be connected to each other via a reference fixation.
  • the "reference fixation” present in this special embodiment is a mechanical fixation which can be connected directly to the wind energy plant or the associated foundation, so it is essential that the coordinate system of the
  • Wind turbine with the coordinate system of the floating body mechanically coupled, in particular connected, is.
  • cantilever is understood to mean, in particular, components projecting beyond the support of a crane for the entire text controlled or regulated guidance, the desired working locations are reached by means of the delivery arms.
  • the work site is coupled and / or attached to the second boom.
  • Float movement from the workplace are particularly well realized.
  • the coupling or fastening can be done via other booms.
  • the reference fixing can have a detachable wind turbine coupling in relevant embodiments.
  • one offshore wind turbine after another can be maintained and / or repaired with the same crane.
  • the "wind turbine coupling” is designed so that it forms a releasably fixed connection with the wind turbines or the associated foundations, also known as foundations.
  • the detachable wind turbine coupling may comprise a cushioning element.
  • the wind turbine coupling can be configured as an adjustable gripper, on the insides of which additionally inflatable air bags can be arranged, which fill when closing the gripper with air, so that when closed Wind turbine coupling any movements of the wind turbine or the ship can be cushioned.
  • the crane may have a separate control and / or separate control for the second boom and correspondingly for the working location, so that the second boom can be changed separately starting from the reference fixing.
  • the separate control or separate control or boom may be operated from the work site by an operator.
  • the second boom may be longer than the first boom.
  • the float can approach very close to the offshore wind turbine and couple the crane at a short distance, for example.
  • the tower of the wind turbine and control the corresponding working heights of the workplace on the second boom.
  • the crane may be arranged to lock in place Wind turbine coupling the first boom is decoupled from a float movement.
  • the floating body may in turn have a positioning device, which is designed such that the floating body is positionally positionable.
  • the float movement can be limited to roles and heeling.
  • the crane can be set up such that, in the event of a malfunction, the second boom moves into a safety position.
  • a "safety position” is given, in particular, when the work site is removed from the wind turbine, for example, by lowering the second boom or by pivoting the crane.
  • An “accident” is especially given when a sensor and / or an actuator and / or a control and / or control circuit fails or is damaged.
  • the work site may include a mounting crane.
  • tools and materials can be made to work without having to leave the place of work.
  • the present assembly crane may in turn comprise booms or even comprise only a hoist.
  • Figure la is a highly schematic representation of a
  • Figure lb is a highly schematic representation of the
  • Figure lc is a highly schematic representation of a
  • Figure ld is a highly schematic representation of the
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • Wind turbine is coupled, according to another inventive aspect.
  • a ship 101 with a crane 103 has a working place 102 (see FIGS. 1 a, 1 b).
  • Retroreflectors are illuminated from a nacelle 102 by means of a laser, and due to the reflected light, the position of the nacelle 102 in space is determined. [67] If the ship 101 moves below, a small deflection of the nacelle 102 takes place. This change is fed to a regulator, which controls the hydraulic control elements of the crane jib in such a way that the deflection of the work site 102 is compensated.
  • the adjusting elements are arranged on all moving parts. Alternatively, electromechanical actuators are used.
  • the gondola can be moved by a controller, wherein further the retroreflectors are acted upon at the wind turbine by the laser beams and the position in space is determined.
  • the new location information is available, by means of which the controller controls the nacelle 102.
  • the nacelle 102 is decoupled from movements of the ship 101.
  • a ship 101 has a crane 103.
  • the crane 103 in turn has a first boom 105 and a second boom 107.
  • First and second boom 105, 107 are connected to each other via a wind turbine coupling 111.
  • the wind turbine coupling 111 is designed as a clip with inner inflatable air bags.
  • the open bracket 111 is moved around the wind turbine tower 127 via the first boom 105. Once the wind turbine tower 127 is completely enclosed by the clamp 111, the inner air sacks are inflated and the clamp 111 is closed such that the ship 101 is mechanically fixedly coupled to the wind turbine tower.
  • the entire crane 103 is stored in the ship 101.
  • the ship 101 can now travel via the water 131 to the next offshore wind energy installation 121 and, as shown, again wait or clean the further wind energy installation.

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Description

Schwimmkörper mit einem Kran
[Ol] Die Erfindung betrifft einen Schwimmkörper, insbesondere Schiffe oder Plattformen, mit einem Kran, welcher eine Referenzfixierung und einen einstellbaren Arbeitsort aufweist und in drei Raumrichtungen veränderbar ist .
[02] Insbesondere beim Warten und beim Inspizieren von Windenergieanlagen im Offshore-Bereich entstehen Probleme, da der Zugang von außen an die Windenergieanlage eingeschränkt ist. Direkt an der Windenergieanlage angebrachte Kransysteme führen zu sehr hohen Kosten, da diese bei jeder Windenergieanlage angebracht sein muss, jedoch nur selten zum Einsatz kommen.
[03] Seeseitige Kräne auf Schiffen müssen Arbeitshöhen von 100m bis 150m gewährleisten, da diese der Nabenhöhe einer typischen Windenergieanlage entsprechen. Durch die mechanische Kopplung des Kranes mit dem Schiff führen kleinste Bewegungen des Schiffes zu großen Ausschlägen des Kranes auf Nabenhöhe.
[04] Üblicherweise können Schiffe und Arbeitsplattformen über den Wasserspiegel angehoben werden, wodurch das Schiff stabil ist. Durch dieses Anheben entspricht praktisch das Koordinatensystem des Schiffes dem Koordinatensystem der Windenergieanlage. Dieses Vorgehen ist jedoch teuer und zeitaufwändig, da vor dem eigentlichen Warten oder Reparieren jeweils das Schiff angehoben werden muss. [05] Zudem besteht großer Aufwand Mensch und Material auf offener See an die Windenergieanlage heranzuführen.
[06] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .
[07] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schwimmkörper, insbesondere Schiff oder Plattform, mit einem Kran, welcher eine Referenzfixierung und einen einstellbaren Arbeitsort aufweist und in drei Raumrichtungen veränderbar ist, wobei der Arbeitsort mittels der Referenzfixierung von einer Schwimmkörperbewegung entkoppelbar ist.
[08] Somit kann ein System bereitgestellt werden, bei dem der Arbeitsort in Bezug auf die Windenergieanlage unveränderlich ist, so dass Wartungs-, Inspektions- und Reinigungsarbeiten, beispielsweise an den Rotorblättern von außen erfolgen können.
[09] Insbesondere können die beschriebenen Nachteile bei gekoppelten Systemen, bei denen eine Schwimmkörperbewegung aufgrund der hohen Höhen des Krans zu einer relevanten Ortsveränderung führt, welche ein Warten oder ein Reparieren an der Windenergieanlage quasi unmöglich macht, beseitigt werden.
[10] Dadurch, dass sich Schiffsbewegungen nicht direkt auf den Arbeitsort auswirken, wird zudem die subjektive Sicherheit einer am Arbeitsort befindlichen Person gesteigert .
[11] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [12] Als „Kran" werden manuell oder durch Motoren betriebene Einrichtungen zur vertikalen und horizontalen Verladung von Lasten und Personen bezeichnet. Insbesondere sind Montagekräne zum Errichten einer Offshore- Windenergieanlage und Wartungskräne zum Warten von Offshore-Windenergieanlagen umfasst .
[13] Mittels der „Referenzfixierung" wird insbesondere der Ort des Arbeitsortes im ortsfesten Bezugssystem der Windenergieanlage definiert und „fixiert". Somit ist nicht ein Bezugssystem des Schwimmkörpers, sondern das ortsfeste Bezugssystem der Windenergieanlage relevant. Über die Referenzfixierung erfolgt das Entkoppeln des Arbeitsortes von Bewegungen des Schwimmkörpers.
[14] Zum einen kann der Arbeitsort mittels Koordinatendaten in Bezug zur Referenzfixierung positioniert werden. Auch ein mechanisches Koppeln ist möglich. In allen Fällen wird dabei der Arbeitsort im Wesentlichen konstant in Bezug auf die Windenergieanlage gehalten.
[15] Beispielsweise können an der Windenergieanlage Retroreflektoren angebracht sein, welche mittels Laserstrahl vom Arbeitsort oder vom Kran aus angestrahlt werden und deren Abstand bestimmt werden. Anhand dieser (Orts-) Informationen kann der Arbeitsort derart ausgerichtet werden, dass dieser zwar in Bezug zum Schiff sich verändert, jedoch in Bezug zum Koordinatensystem der Windenergieanlage konstant bleibt. Konstant in diesem Zusammenhang werden Systeme verstanden, die in der Lage sind, höchsten 50 cm, bevorzugt 10 cm, Ortsveränderung in Bezug auf die Windenergieanlage zu gewährleisten.
[16] Ein „einstellbarer Arbeitsort" ist dann gegeben, wenn mittels einer Steuerung oder einer Regelung manuell oder automatisch der Arbeitsort geführt werden kann. Dabei ist der Arbeitsort insbesondere eine Gondel, in der eine Person seine Wartungstätigkeit verrichten kann. Auch ein Kranhaken oder ein am Ende des Krans angebrachtes Werkzeug sind von dem Begriff Arbeitsort mit umfasst.
[17] Insbesondere kann die Steuerung des Arbeitsortes die Fixierung in Bezug auf das Koordinatensystem der Windenergieanlage überlagern, so dass der Arbeitsort in Bezug auf das Koordinatensystem der Windenergieanlage geführt wird.
[18] Mit dem Begriff „Schwimmkörperbewegung" sind insbesondere sämtliche Bewegungen eines Schiffes umfasst. Sowohl Vorwärts- als auch Rückwärts-, wie auch Backbord- und Steuerbordveränderungen als auch das Rollen und die Krängung sind mit umfasst.
[19] Im vorliegenden Sinn ist unter einem „Entkoppeln" zu verstehen, dass die Schiffsbewegung im Wesentlichen keine Auswirkungen auf den Arbeitsort hat, sodass der Arbeitsort in Bezug auf die Windenergieanlage ortsfest ist. Dabei sind Bewegungen/Schwingungen des Arbeitsortes um 50 cm pro Sekunde, insbesondere 10 cm pro Sekunde oder geringere Werte, im vorliegenden Sinne als konstant zu betrachten. [20] Somit sind durch die Lösung der Aufgabe Schiffsschwimmkörperbewegungen und Arbeitsort bezüglich ihrer Bewegungen entkoppelt. Beispielhaft sei angeführt, dass eine Person am Arbeitsort quasi das Schiff betrachtend lediglich die Bewegungen des Schiffes sieht, diese jedoch nicht spürt, obwohl eine mechanische Verbindung mit dem Schiff besteht.
[21] In einer diesbezüglichen Ausführungsform kann der Arbeitsort mittels der Referenzfixierung derart mittels Stellglieder einstellbar sein, dass eine vertikale Beabstandung zu einer Wasseroberfläche von mehr als 40 m, insbesondere von mehr als 60 m oder bevorzugt von mehr als 100 m realisierbar ist. Somit können Arbeitshöhen bereitgestellt werden, welche ein Warten oder Reparieren einer Offshore-Windenergieanlage erst ermöglichen.
[22] Als „Stellglieder" für den Kran können sowohl hydraulische Stellglieder, pneumatische Stellglieder und/oder elektromechanische Stellglieder eingesetzt werden.
[23] Als „Wasseroberfläche" sind die durchschnittlich gemittelten Werte über fünf Minuten zu verstehen, so dass vorliegend von einer glatten Oberfläche als Referenzfläche ausgegangen werden kann.
[24] Als „Vertikalbeabstandung" wird der kürzeste Abstand zwischen der (glatten) Wasseroberfläche und dem Arbeitsort verstanden .
[25] Um die anhand der Referenzfixierung ermittelten Positionsdaten in Bezug zur Windenergieanlage konstant zu halten, kann der Schwimmkörper eine Kranregelung aufweisen, welche derart eingerichtet ist, dass der Arbeitsort raumfest in Bezug auf das Koordinatensystem der Windenergieanlage einstellbar ist. Raumfest im vorliegenden Sinne ist insbesondere dann gegeben, wenn der Arbeitsort im Wesentlichen konstant ist.
[26] Bei der „vorliegenden Kranregelung" entspricht der raumfeste Arbeitsort dem Sollwert und entsprechende Abweichungen von dem Sollwert als Regelabweichung. Aufgrund dieser Regelabweichungen wird ermittelt, wie die Stellglieder anzusteuern sind, so dass der Arbeitsort in Bezug zur Windenergieanlage raumfest ist.
[27] In einer weiteren Ausführungsform weist der Schwimmkörper eine Positionierungseinrichtung auf, welche derart ausgestaltet ist, dass der Schwimmkörper ortsfest positionierbar ist.
[28] Durch diese ortsfeste Positionierung wird das Schiff bezüglich seines Standortes mittels der Schiffspropeller und sonstiger Steuermethoden ortsfest gehalten. Diese Steuerung erfolgt insbesondere mittels satellitenbasierter Ortungssysteme wie Galileo oder GPS. Somit reduzieren sich die Schwimmkörperbewegungen im Wesentlichen auf Rollen und Krängung. Dadurch kann der Regelaufwand zum Nachführen des Arbeitsortes (Sichtweise des Schiffs) verringert werden.
[29] Ortsfest in diesem Zusammenhang ist insbesondere kartographisch zu betrachten. Die Schwimmkörperposition, beschrieben mittels Längen- und Breitengraden, ist im Wesentlichen konstant. [30] Um die Schiffsbewegungen ausreichend stabil vom Arbeitsort zu entkoppeln, kann der Kran einen ersten Ausleger und einen zweiten Ausleger aufweisen, welche unabhängig voneinander regelbar und/oder steuerbar sind. [31] So kann der erste Ausleger insbesondere anhand von Bewegungsdaten des Schwimmkörpers eine langsame Regelung aufweisen. Beispielsweise werden Dabei Lagesensoren, insbesondere Gyroskopsensoren, ausgewertet, welche eine Lageänderung des Schwimmkörpers detektieren. [32] Im Gegensatz dazu kann die Regelung des zweiten Auslegers schneller sein. Insbesondere kann dies wiederum mittels Referenzpositionsermittlung in Bezug auf das Koordinatensystem der Windenergieanlage erfolgen.
[33] Durch diese voneinander unabhängigen Regelungen, kann der Arbeitsort optimiert von Schiffsbewegungen entkoppelt werden .
[34] Der erste Ausleger ist insbesondere der Ausleger, welche schiffsseitig angeordnet ist. Der zweite Ausleger ist insbesondere windenergieanlagenseitig angeordnet. [35] Weiterhin kann der Kran weitere Ausleger mit weiteren separaten/unabhängigen Steuerungen und/oder Regelungen aufweisen .
[36] Um ein für das Bedienpersonal optimiertes Ergebnis zu gewährleisten, kann der erste Ausleger nach einer Schwimmkörperfolge und der zweite Ausleger in Bezug auf die Referenzfixierung geregelt und/oder gesteuert werden. [37] Dabei kann die „Schwimmkörperfolge" insbesondere der Bewegung des Schwimmkörpers aufgrund der Wellen, des Windes oder sonstiger Parameter erfolgen. Diese Bewegungen sind im Allgemeinen sehr langsam, so dass eine „langsame" Regelung erfolgen kann.
[38] Aufgrund der starken Schwankungen am Arbeitsort aufgrund kleinster Bewegungen des Schiffskörpers, ist die Regelung für den zweiten Ausleger „schnell" ausgelegt. Insbesondere aus dem Grund, dass nach einer Position (Referenzfixierung) der Windenergieanlage geregelt wird.
[39] Um die Schiffsbewegungen vollständig vom Arbeitsort zu entkoppeln können der erste und der zweite Ausleger über eine Referenzfixierung miteinander verbunden.
[40] Die in dieser speziellen Ausgestaltungsform vorliegende „Referenzfixierung" ist eine mechanische Fixierung, welche direkt mit der Windenergieanlage oder dem zugehörigen Fundament verbindbar ist. Somit ist es wesentlich, dass das Koordinatensystem der
Windenergieanlage mit dem Koordinatensystem des Schwimmkörpers mechanisch gekoppelt, insbesondere verbunden, ist.
[41] So sind insbesondere der erste Ausleger mit dem Schiff und der Windenergieanlage und der zweite Ausleger mit der Windenergieanlage verbunden.
[42] Als „Ausleger" werden für den gesamten Text insbesondere über eine Abstützung eines Krans hinausragende Bauteile verstanden. Über die Ausleger und deren gesteuerten oder geregelten Führung werden mittels der Ausleger erst die gewünschten Arbeitsorte erreicht.
[43] In einer diesbezüglichen Ausführungsform ist der Arbeitsort am zweiten Ausleger angekoppelt und/oder befestigt. Somit kann das Entkoppeln der
Schwimmkörperbewegung vom Arbeitsort besonders gut realisiert werden. Selbstverständlich kann das Ankoppeln oder Befestigen über weitere Ausleger erfolgen.
[44] Um den Kran mehrfach einsetzen zu können, kann in diesbezüglichen Ausführungsformen die Referenzfixierung eine lösbare Windenergieanlagenkopplung aufweisen. Somit kann mit ein und demselben Kran eine Offshore- Windenergieanlage nach der anderen gewartet und/oder repariert werden.
[45] Die „Windenergieanlagenkopplung" ist so ausgestaltet, dass sie eine lösbar feste Verbindung mit den Windenergieanlagen oder der zugehörigen Gründungen, auch als Fundamente bezeichnet, ausbildet.
[46] Um die schützende Lackierung einer Windenergieanlage und insbesondere ihres Turms nicht zu verletzen, kann die lösbare Windenergieanlagenkopplung ein Polsterelement aufweisen .
[47] So kann die Windenergieanlagenkopplung als verstellbarer Greifer ausgestaltet sein, an dessen Innenseiten zusätzlich aufblasbare Luftsäcke angeordnet sein können, welche beim Schließen des Greifers sich mit Luft füllen, so dass bei geschlossener Windenergieanlagenkopplung etwaige Bewegungen der Windenergieanlage oder des Schiffes abgefedert werden können .
[48] Um den Arbeitsort über den zweiten Ausleger optimal positionieren zu können, kann der Kran eine separate Steuerung und/oder separate Regelung für den zweiten Ausleger und entsprechend für den Arbeitsort aufweisen, so dass der zweite Ausleger ausgehend von der Referenzfixierung separat veränderbar ist.
[49] In einer diesbezüglichen Ausführungsform kann die separate Steuerung oder die separate Regelung oder der zweite Ausleger vom Arbeitsort mittels einer Bedieneinrichtung bedient werden.
[50] Dies kann einem Bediener ermöglichen, seinen Arbeitsort zu verändern und dabei weiterhin von der Schiffskörperbewegung entkoppelt zu sein.
[51] Um die für die Wartung von Offshore-Windenergieanlagen notwendigen Höhen zu erreichen, kann der zweite Ausleger länger als der erste Ausleger sein. Mithin kann der Schwimmkörper sehr nah an die Offshore-Windenergieanlage heranfahren und den Kran auf kurzer Distanz bspw. an dem Turm der Windenergieanlage ankoppeln und über den zweiten Ausleger die entsprechenden Arbeitshöhen des Arbeitsortes ansteuern .
[52] In einer weiteren diesbezüglichen Ausführungsform kann der Kran derart eingerichtet sein, dass bei arretierter Windenergieanlagenkopplung der erste Ausleger entkoppelt von einer Schwimmkörperbewegung ist.
[53] Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Stellelemente, welche bei dem Kran den ersten Ausleger mit dem Schiff (indirekt) verbinden, im „Freilauf" sind. Hierzu kann beispielsweise das Arbeitsmedium aus dem Stellglied entfernt werden, so dass beispielsweise ein Kolben frei beweglich ist.
[54] Um etwaige Bewegungen des Schwimmkörpers zu reduzieren, kann der Schwimmkörper wiederum eine Positionierungseinrichtung aufweisen, welche derart ausgestaltet ist, dass der Schwimmkörper ortsfest positionierbar ist.
[55] Wie bereits erläutert (siehe Ausführungen oben), kann mithin die Schwimmkörperbewegung auf Rollen und Krängung beschränkt werden.
[56] Um größtmögliche Sicherheit für das Bedienpersonal zu gewährleisten, kann der Kran derart eingerichtet sein, dass in einem Störfall der zweite Ausleger in eine Sicherheitsposition verfährt.
[57] Eine „Sicherheitsposition" ist insbesondere dann gegeben, wenn der Arbeitsort von der Windenergieanlage entfernt wird. Dies kann beispielsweise durch ein Absenken des zweiten Auslegers oder durch ein Schwenken des Krans realisiert werden. [58] Ein „Störfall" ist insbesondere dann gegeben, wenn ein Sensor und/oder ein Stellglied und/oder ein Regel- und/oder Steuerkreis ausfällt oder beschädigt ist.
[59] In einer weiteren Ausführungsform kann der Arbeitsort einen Montagekran aufweisen. Somit können Werkzeuge und Material zum Arbeitsort geschafft werden, ohne hierfür den Arbeitsort verlassen zu müssen.
[60] Der vorliegende Montagekran kann wiederum Ausleger aufweisen oder auch lediglich ein Hebezeug umfassen.
[61] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur la eine stark schematische Darstellung eines
Schiffes mit einem Kran und einem
Arbeitsort in einer ersten Position nach dem Stand der Technik,
Figur lb eine stark schematische Darstellung des
Schiffes mit dem Kran aus Figur la an einer zweiten Position (ebenfalls Stand der Technik) ,
Figur lc eine stark schematische Darstellung eines
Schiffes mit einem erfindungsgemäßen Kran nach einem ersten Aspekt der Erfindung in einer ersten Position,
Figur ld eine stark schematische Darstellung des
Schiffes mit Kran aus Figur lc in einer zweiten Position, Figur 2 eine schematische Darstellung eines
Schiffs mit Kran, welcher an einer
Windenergieanlage angekoppelt ist, nach einem weiteren erfinderischen Aspekt.
[62] Ein Schiff 101 mit einem Kran 103 weist nach dem Stand der Technik einen Arbeitsort 102 auf (siehe Figur la, lb) .
[63] Aufgrund der mechanischen Kopplung des Arbeitsortes 102 über den Kran 103 mit dem Schiff 101 führt eine Bewegung des Schiffes 101 unweigerlich zu einer starken Veränderung des Arbeitsortes 102 (siehe veränderte Arbeitsorte 102 von Figur la und lb im Vergleich) .
[64] Diese Veränderung der Arbeitsorte 102 ist umso stärker ausgeprägt, je höher der Arbeitsort 102 in Bezug auf das Schiff 101 verortet ist. Diese starke Ortsveränderung des Arbeitsortes 102 wird erfindungsgemäß verhindert.
[65] In einem ersten Aspekt (siehe Figur lc, ld) wird dies regelungs- oder steuerungstechnisch realisiert. Trotz der unterschiedlichen Schiffslagen des Schiffes 101 (siehe Figur lc und ld) bleibt der Arbeitsort 102 unverändert.
[66] Dies wird wie folgt erreicht: An einer Windenergieanlage sind drei Retroreflektoren an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Diese
Retroreflektoren werden von einer Gondel 102 aus, mittels eines Lasers, angestrahlt und aufgrund des reflektierten Lichts wird die Position der Gondel 102 im Raum bestimmt. [67] Bewegt sich das Schiff 101 unterhalb, erfolgt eine kleine Auslenkung der Gondel 102. Diese Änderung wird einem Regler zugeführt, welcher die hydraulischen Stellelemente der Kranausleger derart ansteuert, dass die Auslenkung des Arbeitsortes 102 kompensiert wird. Die Stellelemente sind dabei an allen beweglichen Teilen angeordnet. Alternativ werden elektromechanische Stellelemente verwendet.
[68] Durch ein Bedienelement an der Gondel 102 kann durch eine Steuerung die Gondel verfahren werden, wobei weiterhin die Retroreflektoren an der Windenergieanlage von den Laserstrahlen beaufschlagt werden und die Position im Raum bestimmt wird. Somit liegt die neue Ortsinformation vor, anhand derer der Regler die Gondel 102 ansteuert.
[69] Durch dieses Regeln des Kranes 103 mit seinen Auslegern über die Stellelemente ist die Gondel 102 von Bewegungen des Schiffes 101 entkoppelt.
[70] In einer zweiten Alternative (siehe Figur 2) weist ein Schiff 101 einen Kran 103 auf. Der Kran 103 wiederum weist einen ersten Ausleger 105 und einen zweiten Ausleger 107 auf. Erster und zweiter Ausleger 105, 107 sind über eine Windenergieanlagenkopplung 111 miteinander verbunden. Die Windenergieanlagenkopplung 111 ist als Klammer mit innenliegenden befüllbaren Luftsäcken ausgestaltet.
[71] An dem zweiten Ausleger 107 befindet sich die Gondel 109, in welcher eine Wartungsperson Platz findet. Fährt nun das Schiff 101 zu einer Offshore-Windenergieanlage 121 mit einem Windenergieanlagenturm 127, einem
Windenergieanlagenmaschinenhaus 125 und zugehörigen Rotorblättern 123, wird über den ersten Ausleger 105 die geöffnete Klammer 111 um den Windenergieanlagenturm 127 verfahren. Sobald der Windenergieanlagenturm 127 vollständig von der Klammer 111 umfasst ist, werden die innenliegenden Luftsäcke aufgeblasen und die Klammer 111 derart geschlossen, dass das Schiff 101 mechanisch fest mit dem Windenergieanlagenturm gekoppelt ist.
[72] Nun werden die Stellglieder schiffseitig gelöst, so dass Schiffsbewegungen zwar zu einem Verfahren des ersten Auslegers 105 führen können, jedoch die Klammer 111 fest mit der Windenergieanlage 121 verbunden ist. Nun kann der zweite Ausleger 107 aufgrund seiner separaten Stellglieder, welche den zweiten Ausleger 107 mit der Klammer 111 verbinden, derart verfahren werden, dass ein gewünschter Arbeitsort von der Gondel 109 erreicht wird.
[73] Nachdem die Wartungsarbeiten erfolgreich verlaufen sind, fährt der zweite Ausleger 107 mit der Gondel 109 wieder an seinen ursprünglichen Startort zurück, die Stellglieder des Schiffes 101 werden wieder betrieben, während gleichzeitig die Klammer 111 geöffnet wird.
[74] Anschließend wird der gesamte Kran 103 im Schiff 101 abgelegt. Das Schiff 101 kann nun über das Wasser 131 zur nächsten Offshore-Windenergieanlage 121 fahren und, wie gezeigt, erneut die weitere Windenergieanlage warten oder reinigen .

Claims

Schutzansprüche :
1. Schwimmkörper, insbesondere Schiff (101) oder Plattform, mit einem Kran (103), welcher eine Referenzfixierung und einen einstellbaren Arbeitsort (102, 109) aufweist, welcher in drei Raumrichtungen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsort mittels der Referenzfixierung von einer Schwimmkörperbewegung entkoppelbar ist.
2. Schwimmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsort mittels der Referenzfixierung derart mittels Stellglieder einstellbar ist, dass eine Vertikalbeabstandung zu einer Wasseroberfläche (131) von mehr als 40m, insbesondere von mehr als 60m oder bevorzugt von mehr als 100m, realisierbar ist.
3. Schwimmkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kranregelung, welche derart eingerichtet ist, dass der Arbeitsort raumfest einstellbar ist.
Schwimmkörper nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Positionierungseinrichtung, welche derart ausgestaltet ist, dass der Schwimmkörper ortsfest positionierbar ist.
Schwimmkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran einen ersten Ausleger (105) und einen zweiten Ausleger (107) aufweist, welche unabhängig voneinander regelbar und/oder steuerbar sind .
Schwimmkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausleger nach einer Schwimmkörperfolge und der zweite Ausleger in Bezug auf die Referenzfixierung geregelt und/oder gesteuert wird.
7. Schwimkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Ausleger über die Referenzfixierung miteinander verbunden sind.
8. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Ausleger der Arbeitsort (109) angekoppelt oder befestigt ist.
9. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfixierung eine reversibel lösbare Windenergieanlagenkopplung (111) aufweist .
10. Schwimmkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Windenergieanlagenkopplung ein Polsterelement aufweist, so dass die an einer Windenergieanlage (121) arretierte Windenergieanlagenkopplung keine oder geringe Schäden an der Windenergieanlage verursacht.
11. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran eine separate Steuerung oder separate Regelung für den zweiten Ausleger aufweist, so dass der zweite Ausleger ausgehend von der Referenzfixierung separat veränderbar ist.
12. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die separate Steuerung oder die separate Regelung oder der zweite Ausleger vom Arbeitsort mittels einer Bedieneinrichtung bedienbar ist.
13. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ausleger länger als der erste Ausleger ist.
14. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran derart eingerichtet ist, dass bei arretierter Windenergieanlagenkopplung der erste Ausleger entkoppelt von einer Schwimmkörperbewegung ist.
15. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch die Positionierungseinrichtung, welche derart ausgestaltet ist, dass der Schwimmkörper ortsfest positionierbar ist.
16. Schwimmkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran derart eingerichtet ist, dass in einem Störfall der zweite Ausleger in eine Sicherheitsposition verfährt.
17. Schwimmkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsort einen Montagekran aufweist.
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