用于组装和安装海上风力涡轮机的系统和方法与流程

用于组装和安装海上风力涡轮机的系统和方法
1.本技术要求于2020年11月18日提交的美国临时申请第63/115,352号的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文，用于所有目的。
技术领域
2.本发明总体上涉及从船舶组装和安装海上风力涡轮机。通常，海上风力涡轮机包括立柱/塔架、具有叶毂的机舱和多个叶片等部件。该行业目前使用大型桁架吊臂起重机从船舶组装和安装风力涡轮机。这些大型桁架吊臂起重机非常昂贵、笨重、占地面积大，需要大量的船舶不动产，并且在过去经历过故障。这些桁架吊臂起重机需要由大型、重型和昂贵的船舶支撑。大型桁架吊臂起重机的一些示例可从以下公司获得：德克萨斯州休斯顿的seatrax公司；路易斯安那州布莱斯维特的ebi；意大利维罗纳的m.e.p.pellegrini marine equipments；荷兰希达姆的nov；荷兰阿默斯福特的liebherr；荷兰斯希丹的huisman；和荷兰鹿特丹的tetrahedron。尽管本发明并不排除大支腿环绕式桁架吊臂起重机，但如下面将详细讨论的，本发明侧重于从船舶组装和安装一个或多个底部支撑的海上风力涡轮机和涡轮机部件的其它方式。


背景技术：

3.用于组装和安装的系统和方法的示例如下：
4.u.s.8,316,614b2提出了一种在底座上建立风力涡轮机的方法，其中风力涡轮机转子的至少一部分附接到风力涡轮机塔架。此外，该方法提出以下步骤：将包括附接的风力涡轮机转子的风力涡轮机塔架定位在底座上，将风力涡轮机机舱提升到塔架上的使用位置，以及将机舱直接或间接地连接到所附接的风力涡轮机转子。’614专利还提出了运输风力涡轮机塔架和用于运输风力涡轮机塔架的船舶。
5.美国专利第8,640,340b2号提出了用于海上风力涡轮机安装的安装船舶和方法。在一个实施例中，悬臂桅杆用以将风力涡轮机部件从安装船舶转移到海上安装地点，并引导转移以减轻风力涡轮机部件的不期望的摆动运动。在另一个实施例中，提出了一种与导向臂配合的主起重机，以将风力涡轮机部件从安装船舶转移并导向至海上安装地点。
6.美国专利第9,061,738b2号提出了一种浮动船舶上的移动式起重机装置，该浮动船舶具有甲板和一对基本上平行的轨道。起重机装置被提出具有一对立柱，所述一对立柱构造成沿着各自的轨道移动。此外，提出移动式起重机装置具有横向梁，该横向梁横跨船舶的甲板以与其间隔开的关系在立柱之间延伸。此外，提出移动式起重机装置具有构造成沿着横向梁移动的吊运车(trolley)。吊运车被提出承载提升机构的至少一部分，该提升机构被构造用于将负载提升到船舶甲板的上方。此外，该移动式起重机装置提出了一种支撑件，该支撑件能够选择性地定位到在船舶甲板和吊运车之间延伸的支撑位置。在支撑位置，支撑件被提出在使用提升机构提升或以其它方式支撑负载重量期间至少部分地支撑压缩的横向梁。
7.u.s.9,889,908b2提出了一种用于海上设施或船舶(比如海上风力涡轮机安装海
船)的滑行系统，其包括至少一组轨道以及一个或多个滑架，所述滑架用于支撑载荷并沿着轨道移动载荷，例如在存储位置和操作位置之间移动载荷。至少一个滑架被提出适用于不同的负载。
8.专利公开wo2010/026555a2提出了一种具有存储、运输和安装一至十个风力涡轮机的能力的船舶。这种船舶被提出具有带有船体外围的船体。该船舶还提出可移动地附接到船体的至少两个后自升式支腿和至少一个前自升式支腿。提出了将顶升机构连接到每个自升式支腿，用于相对于船体在升高位置和降低位置之间升高和降低每个自升式支腿。船舶还提出固定到船尾板下侧的至少两个后方位角推进器，以及固定到船首下侧的至少一个前方位角推进器。船舶还提出至少四个、优选至少六个风力涡轮机立柱底座，以及分别安装到运输船舶侧面的至少两个风力涡轮机叶片托架。
9.专利公开wo 2019/103611 a2提出了一种使用自升式船舶安装海上风力涡轮的机塔架节段的方法。船舶提出了一种塔架节段安装轨道和相关的轨道车，该轨道车能够在提升塔架节段之前或竖立塔架节段期间在船舶的甲板上引导塔架节段的脚端。该引导系统提出在不需要起重机或减少起重机数量的情况下移动塔架节段。因此，该过程提出在更短的时间内和/或用更少数量的起重机或在该过程中用更小的起重机来执行，以允许降低成本。
10.美国专利8,316,614b2、8,640,340b2、9,061,738b2、9,889,908b2以及专利公开wo 2010/026555 a2和wo 2019/103611 a2出于所有目的被并入本文。
11.通常，风力涡轮机装置(wti)组件由塔架、具有叶毂的机舱和多个叶片组成。该塔架通常为一个或多个节段。机舱容纳wti运行所需的电气和机械装备。叶毂是允许附接多个叶片的旋转机构。通常，机舱组件是具有叶毂的机舱的组合。


技术实现要素：

12.所公开的实施例提供了用于从船舶组装和安装风力涡轮机的改进的系统和方法。所公开的实施例产生了更安全、更经济、更精简且更优越的系统和方法。虽然所公开的实施例不限于自升降式船舶或自升式钻机，但是这种船舶能够有利地提升到不同的高度，这提高了将单个或多个塔架节段、上部塔架节段上的机舱组件以及多个叶片组装到机舱组件的叶毂的有效性。
附图说明
13.为便于详细理解本发明的上述特征的方式，可参考所公开的实施例对上文简要概述的本发明进行更详细的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，要注意的是，这里的附图仅示出了这些发明的典型实施例，因此不应被认为是对本技术的范围的限制，因为本发明可以用于其它同样有效的实施例中。
14.图1是本发明的涡轮机安装龙门架系统(t.i.g.s.)实施例的侧视图，该实施例被构造成具有自升降的自升式船舶，该自升降的自升式船舶显示为提升到海床和水面上方，其中自升式船舶支腿中的两个支腿显示为断开，并进一步示出了可沿龙门架结构平行于船舶的中心线移动的桥式起重机升降机。
15.图2a是图1的涡轮机安装龙门架系统(t.i.g.s.)实施例的平面图，更好地示出了桥式起重机升降机是可在龙门架结构上的轨道上沿船舶中心线移动的滚动负载，被构造成
具有风力涡轮机塔架节段、机舱组件和叶片，用于组装4个风力涡轮机；
16.图2b是类似于图2a的局部视图，用于示出在从船舶移除3个塔架节段以进行组装之后，滑行车上的机舱组件从船舶中心线的外侧位置滑行或移动至船舶提升位置中心线，以便由桥式起重机升降机进行提升，此外，桥式起重机以实线显示，类似于图2a，并移动至机舱上方的位置(以虚线表示)，以提升机舱；
17.图3是类似于图1的局部侧视图，但船舶甲板从海床进一步提升，并且桥式起重机升降机(实线所示)提升第二塔架节段，以将第二塔架节段移动至与组装的第一塔架节段或下部塔架节段对齐的组装位置(虚线所示)；
18.图4a是类似于图3的局部侧视图，但是在第三塔架节段和机舱组件组装之后，船舶甲板从图3的海床高度进一步提升，并且在第一叶片和第二叶片与机舱叶毂组装之后，桥式起重机升降机用于用叶片抓具提升第三叶片；
19.图4b是类似于图4a的局部侧视图，但是船舶甲板从图4a的高度下降，以将第三叶片与机舱叶毂对齐，从而将第三叶片与机舱叶毂从船舶上组装起来；
20.图5是本发明的滑行涡轮机安装起重机(s.t.i.c.)实施例的侧视图，示出了从海床提升的船舶甲板，并且还示出了在滑行结构上的具有主吊臂和辅助吊臂的可旋转起重机，由主吊臂提升的塔架和机舱抓具显示为将第三塔架节段与第二和下部塔架节段对齐，为清楚起见，用于保持叶片的支架被示出为断开；
21.图6是图5的平面图，示出了在船舶甲板上的风力涡轮机塔架节段、机舱组件以及在船舶外侧的支架上的风力涡轮机叶片的存储位置，图6还示出了沿平行轨道移动的滑行结构上的可旋转吊臂起重机，船中心线的每一侧上各有一个轨道，此外，如图5中定位的主吊臂和辅助吊臂以实线示出，并且主吊臂和辅助吊臂也以虚线示出，以示出可延伸的辅助吊臂叶片抓具从外侧支架提升其中一个叶片；
22.图7是类似于图5的局部侧视图，示出了主吊臂，其具有用于将机舱组件与上部塔架节段对齐的抓具；
23.图8是类似于图7的局部侧视图，示出了可延伸的辅助吊臂带有叶片抓具(类似于图6的叶片抓具)，悬挂在升降机上，用于将叶片与机舱叶毂对齐；
24.图9是涡轮机组件和定位系统(t.a.p.s.)实施例的平面图，示出了风力涡轮机塔架节段和机舱组件相对于船舶中心线的存储位置以及外侧支架上的叶片，此外，更好地示出了操纵系统的槽与塔架节段的对应的径向向外延伸的销的接合；
25.图10是图9的t.a.p.s.实施例的局部正视图，其中机舱组件与塔架节段在船舶甲板上组装在一起，或在装载到船舶上并且使用图9、图11和图12所示的操纵系统与塔架节段对齐之前组装在一起，此外，示出了起重机位于悬臂结构上，用于使用叶片抓具提升风力涡轮机叶片；
26.图11是t.a.p.s.实施例的船舶的艉横板或船尾的后立视图，示出了起重机将第三叶片与机舱叶毂对齐，同时操纵系统将所组装的机舱组件和塔架节段悬挂在船舶甲板的外侧，图11进一步示出了额外存储的组装的机舱组件和塔架节段、组装的塔架节段，并更好地示出了在一些支架中在船舶甲板外侧的一些叶片；
27.图12是本发明的t.a.p.s.实施例的侧立视图，其操纵系统悬置于船舶甲板或艉横板的外侧并由悬臂结构悬挂，用于对齐所组装的机舱组件和塔架节段，同时悬臂结构上的
起重机被示出处于其存储位置；
28.图13是上述t.i.g.s.、s.t.i.c.和t.a.p.s.实施例的组合实施例的侧视图，示出了类似于图1至图4b的船舶甲板上的龙门架结构、类似于图5至图8的在滑行结构上带有主吊臂和辅助吊臂的可旋转起重机(为更清楚起见，以剖视图显示了自升式支腿)、以及类似于图9至图12与悬臂结构结合的操纵系统(为了更清楚起见，自升式支腿同样以剖视图示出)，进一步示出了组装的3个塔架节段，用于与所示出的海床底部支撑的塔架节段进行进一步组装；
29.图14是图13的组合实施例的平面图，示出了在船舶中心线外侧的组装的3个塔架节段、机舱组件和在外侧支架上的叶片的存储位置，还示出了可在滑行车上移动的4个组装的3个塔架节段的平面图，一个组装的塔架显示为从其位于船舶中心线外侧的位置移动至其沿船舶中心线(如虚线所示)的提升位置，以便由操纵系统提升；
30.图15是类似于图13和图14的侧视图，示出了操纵系统将组装的塔架从图14中虚线所示的提升位置(操纵系统和塔架节段用虚线表示)沿着船舶甲板上的轨道移动到组装位置，在组装位置，组装的塔架通过适当升高的操纵系统与海床底部支撑的塔架节段对齐(操纵系统和塔架节段用实线表示)；
31.图16是类似于图13、图14和图15的侧视图，示出了从海床进一步提升的船舶，还示出了可在龙门架结构上移动的桥式起重机升降机，以将机舱组件从其存储/提升位置(虚线所示)移动至其在组装的塔架上的组装位置(实线所示)；
32.图17是图15和图16的组合实施例的局部侧视图，其中在机舱组件与已安装的塔架节段组装之后，可在轨道上移动的桥式起重机以虚线表示，并移动至风力涡轮机叶片上方的位置(实线)，以使用叶片抓具提升风力涡轮机叶片，类似于图4a和图4b；
33.图18是类似于图17的局部侧视图，示出了升降机降低叶片抓具以抓取且然后提升风力涡轮机叶片，类似于图4a；
34.图19是类似于图17和图18的局部侧视图，示出了叶片抓具提升风力涡轮机叶片并将风力涡轮机叶片与机舱叶毂对齐，类似于图4b；
35.图20是类似于图17至图19的局部侧视图，其中桥式起重机朝向机舱叶毂移动，用于将叶片与机舱叶毂紧固在一起；
36.图21是图15和图16的组合实施例的局部侧视图，其中在机舱组件与已安装的塔架节段组装之后，具有吊臂的起重机被示出为在滑行结构上，用于利用叶片抓具提升风力涡轮机叶片，类似于图10；
37.图22是类似于图21的局部侧视图，示出了升降机提升叶片抓具，以用于提升风力涡轮机叶片；
38.图23是类似于图21和图22的局部侧视图，示出了起重机旋转了约90
°
，并且滑行结构移动至船舶的艉横板端，因此叶片抓具可相对于机舱叶毂来定位风力涡轮机叶片；和
39.图24是类似于图23的平行侧视图，示出了叶片抓具将叶片(以实线示出)从以虚线所示的叶片旋转90度，并且降低叶片抓具以将风力涡轮机叶片与机舱叶毂对齐，从而固定到机舱叶毂。
具体实施方式
40.涡轮机安装龙门架系统(t.i.g.s.)实施例
41.详细描述
42.图1至图4b所示的涡轮机安装龙门架系统(t.i.g.s.)实施例提供了一种安装底部支撑的海上风力涡轮机的安全流线型方法。如图1和图2中最佳示出的，龙门架系统(总体上以10表示)包括大型桁架子结构，该大型桁架子结构支撑安装到船舶(总体上以v表示)的一个或多个桥式起重机12。子结构基本上沿着船舶v的全长延伸、悬置在艉横板ts上并用作桥式起重机12的跑道。龙门架系统10具有足够的能力和结构稳定性来提升、旋转、移动、组装和安装大型海上风力涡轮机。如这里使用的，“组装”是将部件零件装配在一起的动作或过程，并且“安装”是将装备放置或固定在准备使用的位置的动作或过程。风力涡轮机塔架t(呈一个或多个节段)沿着船舶v的纵向中心线c利用并且以合适的安全压紧装置以可释放方式存储或装载。机舱组件n以可释放方式装载在滑行车sc上。叶片b以可释放方式纵向地存储。风力涡轮机可以完全在船舶v上组装，或者在适当的情况下，使用工业标准组装和安装工具和实践与海床底部支撑的涡轮机底座一起组装。本系统和方法提供了一种更具成本效益、更快且更安全的替代方案，来替代大支腿环绕式桁架吊臂起重机。涡轮机部件可以通过基于岸上的装备和方法装载到船舶v上，或者船舶v可以自装载所有的风力涡轮机部件。
43.虽然未在附图中完整示出，但应理解，本文公开的所有船舶优选使用动力定位(dp)系统。动力定位(dp)是通过使用船舶自身的螺旋桨和推进器th自动获得并保持船舶的位置和航向的一种计算机控制系统。位置基准传感器与风传感器、运动传感器和陀螺罗盘相结合，向动力定位系统计算机提供关于船舶位置和影响船舶位置的环境力的大小和方向的信息。
44.其它定位系统
45.纵向定位——龙门架系统10的桥式起重机12可在纵向轨道r的引导下沿子结构移动，如图2a和图2b所示。桥式起重机可以由常规的电动马达推进。
46.横向定位——为了横向移动穿过龙门架系统10的桥梁，如图2a和图2b中最佳地示出的，升降机h装配在横向桥梁轨道br上，并且也由常规的电动马达推进。
47.竖向定位——除自升降的自升式船舶外，大型工业升降机h提供竖向定位。
48.机舱组件滑行——机舱组件n可使用滑行车sc通过常规方式移动到船舶中心线c。
49.组装方法：
50.现在参考图1和图3，船舶v优选使用动力定位系统定位在邻近海床底部支撑的塔架节段bsts的预定位置，以组装下部塔架节段lt。使用船舶的自升降系统，通常表示为es，如图1至图4所示，桥式起重机12相对于海床sb上的底部支撑塔架节段bsts定位在所需高度。
51.参考图1、图2a和图3，使用位于桥式起重机12上的升降机h沿船舶中心线c提升下部塔架节段lt，并使用龙门架子结构10上的桥式起重机12的抓具g1将下部塔架节段lt移动至其组装位置，从而组装下部塔架节段lt。用升降机h降低下部塔架节段lt，以使用常规的紧固装置将下部塔架节段lt紧固到海床底部支撑的塔架节段bsts。
52.船舶的自升降系统es用于将船舶从较低的塔架高度(如图1所示)提升至较高的高度(如图3所示)，以将桥式起重机12定位在相对于下部塔架节段lt的所需高度。桥式起重机
12沿船舶中心线c定位在第二塔架节段t2上方，如图2a和图3中实线所示。升降机h然后提升第二塔架节段t2以定位第二塔架节段t2。
53.如图3中虚线最佳示出的，桥式起重机12在龙门架子结构10上移动到悬臂端，其中第二塔架节段t2到达组装位置。然后，第二塔架节段t2被升降机h降下，以将第二塔架节段t2与下部塔架节段lt组装起来。第二塔架节段t2使用常规的紧固装置紧固到下部塔架节段lt。
54.现在转向图4a，再次使用船舶的自升降系统es将龙门架子结构10和桥式起重机12提升至相对于第二塔架节段t2的所需高度。同时，桥式起重机12沿船舶中心线c定位在第三塔架节段t3上方，以将第三塔架节段t3组装并紧固在第二塔架节段t2上方，并且与第二塔架节段t2组装起来。
55.回到图2a和图2b，滑行车sc上的机舱组件n从其外侧存储位置(如实线所示)移动到其内侧位置(如虚线所示)，该内侧位置位于子结构10的轨道r下方，且基本上在子结构10的轨道r之间。换句话说，其上具有机舱组件n的滑行车sc优选地滑行或移动到船舶v的中心线c。桥式起重机12然后移动到机舱组件n上方，以用升降机h的抓具g1提升机舱组件n。
56.在升降机h将机舱组件n朝向子结构10的顶部提升之后，桥式起重机12移动到子结构10的悬臂端，到达其安装位置(类似于图1中的桥式起重机12的位置和图3中虚线所示的位置)。根据机舱组件n上的机舱叶毂nh的定向，机舱组件n可以旋转，使得机舱叶毂nh根据需要定向，例如如图4a和图4b所示。机舱组件n然后被降低到第三塔架节段和/或上部塔架节段t3上。机舱组件n优选地使用常规的紧固装置与塔架节段t3紧固，使得机舱叶毂nh的旋转轴线与子结构10的轨道r成大约90度。
57.如图1和图3最佳示出的用于塔架节段t和机舱组件n的保持构件或抓具g1然后被替换成如图4a和图4b最佳示出的保持构件或抓具g2，用于随同和来自升降机h的叶片。如图2a、图2b、图4a和图4b最佳示出的，带有叶片保持构件或抓具g2的桥式起重机12将第一叶片b1提升、对齐并组装到机舱组件n的叶毂nh，同时第一叶片b1位于子结构10的轨道r之间。
58.如图4a和图4b所示，叶毂nh然后从其上装有第一叶片b1的船舶v逆时针旋转120
°
。然后，带有叶片保持构件g2的桥式起重机12提升第二叶片b2，将第二叶片b2与机舱组件n的叶毂nh对齐并组装，同时第二叶片b2位于子结构10的轨道r之间。然后，机舱组件n的叶毂nh连同其上的第一叶片b1和第二叶片b2再逆时针旋转120
°
，到达图4a所示的位置。当然，叶片可以以其它距离固定到叶毂nh。例如，考虑12个叶片可以以30
°
等距离间隔添加。如图4a和图4b最佳示出的，重复第三叶片b3的提升、对齐和组装步骤。可替代地，如图4a和图4b中的船舶的相对位置所示，船舶v可以在将叶片b从其支架上提升以将叶片与机舱叶毂nh对齐之后下降。
59.自升降系统es提升自升式钻机船舶的支腿，使得船舶漂浮在水表面上，以转移到下一个预定位置，以用于安装下一个风力涡轮机。由于本t.i.g.s.实施例被示出为具有用于组装4个风力涡轮机的部件，4个风力涡轮机可以从船舶v组装和安装，而不需要返回到岸上。
60.应理解，t.i.g.s.实施例考虑和/或使用以下内容：
61.1.t.i.g.s.实施例构思适用于单个风力涡轮机装置或多个风力涡轮机的存储和运输。
62.2.t.i.g.s.实施例构思可用于具有一个或多个叶片的风力涡轮机。
63.3.t.i.g.s.实施例构思可用于具有一个或多个塔架节段的风力涡轮机。
64.4.t.i.g.s.实施例构思可用于安装完整的风力涡轮机装置(wti)，或仅安装风力涡轮机装置(wti)的一部分，即其他可组装全长塔架，使t.i.g.s.实施例构思仅用于组装和安装机舱组件和叶片b。
65.5.对于t.i.g.s.实施例构思，机舱组件n可以通过滑行车sc之外的方式从存储位置移动到组装位置，例如船舶中心线c。
66.6.与沿着船舶v的纵向中心线c相比，t.i.g.s.实施例构思可横向定向，即将整个构思旋转90度。如图1至图4b所示的，与在船舶船尾或艉横板ts之外或外侧相比，这将允许风力涡轮机装置在船舶v的侧面之上。
67.7.对于风力涡轮机部件，t.i.g.s.实施例构思的存储位置和定向可以不同。
68.8.t.i.g.s.实施例的桥式起重机12可以被修改以用于额外的操纵能力，即操纵系统，例如在t.a.p.s.实施例中，其允许塔架穿过桥式起重机，从而将塔架的一部分提升到桥式起重机高度之上。可以在船舶的较低水平增加额外的操纵系统，其中塔架水平地存储在船舶上，在船舶上使用桥式起重机来移动全长塔架，并将这种全长塔架从船舶上的水平位置转移到竖向位置。
69.9.t.i.g.s.实施例构思也可用于运输和安装完全组装的风力涡轮机装置(wti)组件。这种方法可以包括上部操纵系统和下部操纵系统，例如在t.a.p.s.实施例中，其附接到完全组装的塔架的上部部分和下部部分。这种操纵系统允许风力涡轮机装置(wti)组件的一部分处于比桥式起重机更高的高度。这一构思适用于自升降船舶和浮动船舶。
70.10.上述第8项的替代方案是将完全组装的风力涡轮机装置从水平位置运输、操纵和安装到竖向位置。
71.11.t.i.g.s.实施例可以是基于陆地的(基于岸上的)，并且用于将组装的风力涡轮机装置组装和装载到船舶上，和/或将风力涡轮机装置部件装载到船舶上。
72.12.t.i.g.s.实施例构思考虑到叶片可与机舱组件n一起在船舶v上组装，从而消除在叶片安装期间船舶v和机舱n之间的相对运动。对于这种方法，机舱组件n及其叶毂nh定向可以变化。
73.13.t.i.g.s.实施例构思考虑到可以通过其它方式(即，关节吊臂起重机等)来操纵存储在外侧的叶片。
74.滑行涡轮机安装起重机(s.t.i.c.)实施例
75.详细描述
76.如图5至图8所示，滑行涡轮机安装起重机(s.t.i.c.)实施例为安装底部支撑的海上风力涡轮机提供了更安全、更有效的系统。转到图5和图6，总体上以14表示的吊臂起重机安装在滑行结构或基座16上。一个实施例具有类似于图1至图4b的龙门架系统10的移动式提升系统，该移动式提升系统向悬挂在它们各自的主吊臂mb和辅助吊臂ab起重机上的塔架抓具g1或主吊钩mh(图5和图7)以及叶片抓具g2或辅助吊钩ah(图6和图8)提供提升动力。如图6中最佳示出的，起重机14既旋转又纵向滑行，以接近和提升风力涡轮机部件。主吊臂mb的抓具g1优选地用于提升塔架节段t和与其一起的机舱组件n，而辅助吊钩ah或叶片抓具g2优选地用于组装叶片b。涡轮机塔架节段t以可释放方式存储在风力涡轮机装置“wti”船舶
(例如自升降或自升式钻机)的左舷、右舷或两侧，如图5至图8所示。如上所述，虽然未示出，但是船舶v优选地使用动力定位(dp)系统来相对于底部支撑的塔架节段bsts定位船舶v。机舱组件n沿着船舶v中心线c以可释放方式存储在滑行轨道r之间。叶片b以可释放方式纵向存储在船舶v的左舷、右舷或两侧之外或外侧的托架或支架ra中。虽然为了系统的清晰起见，对于20兆瓦涡轮机没有示出，但是18个叶片将存储在船舶v上，船舶的每侧有9个叶片。这18个叶片、18个塔架节段和6个机舱组件可以组装成6个风力涡轮机。当然，如果要安装不同尺寸的兆瓦涡轮机，例如5兆瓦涡轮机，那么可以使用不同数量的叶片、机舱组件和塔架节段。可旋转起重机14沿船舶中心线的纵向平移允许完全进入甲板d。船舶v设计成从岸上自行装载所有涡轮机部件。
77.其它定位系统
78.纵向定位——吊臂起重机14可沿纵向平行滑行轨道r移动，由常规滑行系统推进。
79.横向定位——起重机14的旋转允许横向定位。起重机14优选通过旋转轴承系统安装到滑行结构或基座16。
80.竖向定位——大型常规工业升降机h优选适用于与主吊臂mb和辅助吊臂ab一起使用。
81.辅助吊臂——可延伸以接近在支架ra上以可释放方式存储在船舶v侧壳外侧的叶片b。
82.滑车——允许主吊钩mh或抓具g1沿着主吊臂mb路径行进。
83.组装方法
84.如图5最佳示出的，船舶v到达预定位置，该预定位置具有海床底部支撑的塔架节段bsts，并且船舶v优选使用动力定位(dp)系统定位。船舶v被定位成用于从船舶v的艉横板ts组装下部塔架节段lt。类似于图1，船舶的升降系统es用于将s.t.i.c.实施例系统定位在相对于支撑在海床sb上的底部支撑塔架节段bsts的期望高度。
85.一旦船舶v定位在海床sb上，s.t.i.c.实施例滑行结构或基座16系统从船舶v上的中心位置滑行，并且吊臂起重机14旋转以提升下部塔架节段lt。下部塔架节段lt通过主吊臂抓具g1从甲板上提升，并且在滑行结构16移动至悬臂位置后，如图5所示，主吊臂mb再次旋转，以将第一或下部塔架节段lt与海床底部支撑的塔架节段bsts对齐。可能需要额外的滑行来将第一或下部塔架节段lt与节段bsts对齐。
86.使用主吊臂升降机h将第一/下部塔架节段lt降低至底部支撑的塔架节段bsts，如图5所示。然后使用常规的紧固装置将下部塔架节段lt紧固到底部支撑的塔架节段bsts。
87.类似于图3，船舶的升降系统es然后用于实现相对于下部塔架节段lt的期望高度。同时，起重机14旋转、滑行并提升第二塔架节段t2。主吊臂再次旋转，并且起重机14沿着轨道r滑行，以将第二塔架节段t2与第一/下部塔架节段lt对齐。然后，使用常规的紧固装置将第二塔架节段t2紧固到第一塔架节段lt。如图5、图6和图7中最佳示出的，使用起重机14对齐并紧固额外的塔架节段，例如第三塔架节段t3。
88.然后，s.t.i.c.实施例滑行，以用抓具g1拾取6个机舱组件n中的一个。如图7中最佳示出的，起重机14将机舱组件n定位在船舶艉横板ts的后部，并将机舱组件n下降到最后紧固的塔架节段(例如图7中最佳示出的塔架节段t3)的顶部。使用主吊臂mb升降机h降低机舱组件n，并且使用常规的紧固装置将机舱组件n紧固到最后紧固的塔架节段t3。
89.如图6所示，使用处于其延伸位置的可延伸辅助吊臂ab，如虚线所示，第一叶片b1在其质量中心处由叶片辅助吊钩ah或叶片抓具g2抓取。虽然图8中所示的叶片抓具g2的开口面向船舶v，但是其开口也可以背向船舶使用。如图6和图8中实线最佳示出的，带有第一叶片b1的辅助吊臂ab(现在位于升降系统es的支腿上方)旋转，以将第一叶片b1与机舱组件n的叶毂nh对齐。
90.如图8最佳示出的，第一叶片b1与可旋转叶毂nh组装在一起。类似于图4a和图4b，叶毂nh和叶片b1旋转120
°
。然后，s.t.i.c.滑行结构16和可旋转起重机14抓取第二叶片b2，并组装第二叶片b2。根据需要重复该过程，以组装所有叶片，优选3个叶片。
91.然后将s.t.i.c.滑行结构或基座16滑行至其中央存储位置，通过升降系统es降低船舶v，以便将浮动船舶转移至下一个预定位置。可以执行上述方法，直到所有6个风力涡轮机从船舶v上组装和安装完毕，而无需返回岸上。
92.应理解，s.t.i.c.实施例考虑和/或使用了以下内容：
93.1.s.t.i.c.实施例构思适用于单个风力涡轮机装置或多个风力涡轮机的存储和运输。
94.2.s.t.i.c.实施例构思可用于由一个或多个叶片组成的风力涡轮机。
95.3.s.t.i.c.实施例构思可用于由一个或多个塔架节段组成的风力涡轮机。
96.4.与t.i.g.s.实施例一样，s.t.i.c.实施例构思可用于安装完整的风力涡轮机装置(wti)，或仅安装风力涡轮机装置(wti)的一部分，即其他可组装全长塔架t，使s.t.i.c.实施例构思仅用于组装机舱组件n和叶片b。
97.5.与沿着船舶v的纵向中心线c相比，s.t.i.c.实施例构思可以横向定向，即，将整个构思旋转90度。与在船舶船尾或艉横板ts之外或外侧相比，这将允许风力涡轮机装置在船舶v的侧面之上，如上面在图1至图8描述的。
98.6.用于s.t.i.c.实施例的塔架t、机舱n和叶片b的存储位置和定向可以不同于图6所示的存储位置和定向。
99.7.s.t.i.c.实施例构思可以使用替代类型/样式的起重机。s.t.i.c.实施例构思的起重机强调通过s.t.i.c.纵向滑行结构16的能力、起重机14的旋转和可延伸的辅助吊臂ab完全接近船舶甲板，甚至外侧的叶片支架ra。s.t.i.c.构思不限于上述特定起重机。例如，可以考虑将适当尺寸的桁架吊臂起重机定位在基座16上。
100.8.s.t.i.c.实施例构思可用于运输和安装完全组装的风力涡轮机装置(wti)。
101.9.叶片b可以在船舶v上与机舱组件n的叶毂nh组装在一起——这将有利地消除在叶片组装期间的相对运动。例如，机舱组件n的叶毂nh上的叶片装配可以在升降系统es的支腿后方的塔架节段上进行，其中叶片横向地定向。对于这种方法，机舱组件n及其叶毂nh的定向可以变化。
102.10.s.t.i.c.实施例构思可以是基于陆地的(基于岸上的)，并且用于将组装的风力涡轮机装置组装和装载到船舶上，和/或将风力涡轮机装置部件装载到船舶上。
103.涡轮机组装和定位系统(t.a.p.s.)实施例
104.详细描述
105.图9至图12所示的涡轮机组装和定位系统(t.a.p.s.)实施例提供了一种安装底部支撑的海上风力涡轮机的安全、精确的方法。由滑行系统推进的悬臂结构或系统(总体上以
18表示)安装到船舶甲板d。悬臂结构或系统18包括操纵系统hs，该操纵系统hs提供风力涡轮机部件的横向、竖向和旋转运动以及定位，如下面详细公开的。在该t.a.p.s.实施例中，机舱组件n优选地当在港口时组装在塔架节段t的顶部，或者在组装过程期间在船舶甲板上进行海上安装，如本文详细讨论的。组装的机舱和塔架组件各自以可释放方式在海上紧固到甲板d上的独立滑行车sc。塔架节段lt和t2也示出为是组装的，并且可以在船舶甲板上在岸上和/或海上组装。所有叶片b以可释放方式存储在船舶v的右舷、左舷或任何一侧，在包括船舶升降系统es的自升式支腿在内的船舶的外侧。叶片b可以在船上组装，并使用总体上以20表示的关节吊臂起重机紧固到(例如用螺栓)机舱组件n的叶毂nh。虽然图9至图12最多示出了6个叶片b，但是例如用于20兆瓦涡轮机的支架ra可以设置有9个叶片：3个机舱组件n中的每一个具有3个叶片。该t.a.p.s.实施例系统消除了在安装叶片b时船舶v和包括风力涡轮机机舱组件n的部件之间的相对运动的影响。在组装在工业标准装置上时，船舶和风力涡轮机部件之间的这种相对运动是有问题的。通过消除这种相对运动，该t.a.p.s.实施例以及本文公开的其它实施例可以在组装包括叶片b的风力涡轮机部件时提供精确的控制。涡轮机部件可以组装和安装在船舶v侧面之外或外侧，或者船尾或艉横板ts之外或外侧。船舶v可以有利地在岸上和海上自装载所有风力涡轮机部件。
106.其它定位系统
107.纵向定位——如图9最佳示出的，关节吊臂起重机20固定到悬臂结构18，以沿船舶中心线c的相对侧的纵向滑行轨道r(类似于图2a、图2b和图6所示的轨道r)移动。悬臂结构由常规的滑行系统推进。
108.替代系统——可对图9所示的布局进行修改，以在船舶v的左舷和/或右舷侧之外或外侧操作，而不是在艉横板ts之外或外侧操作。
109.横向定位——采用液压或电动系统来横向地移动风力涡轮机装置(wti)部件。
110.竖向定位——风力涡轮机装置(wti)也通过液压或电动系统进行竖向移动。
111.机舱组件n滑行——使用独立的滑行车sc将组装的机舱组件n和塔架节段和/或组装的塔架节段从船舶v的右舷或左舷中的任一个或两者移动到船舶中心线c，到达并沿着悬臂结构18的操纵系统hs的路径。
112.部件旋转——风力涡轮机装置(wti)部件可使用液压装置沿其竖向轴线旋转，并由销-槽系统引导，如下文详细论述的。
113.组装方法
114.如图12最佳示出的，船舶到达预定位置，并且动力定位(dp)系统定位并保持船舶v，用于将组装的下部或第一塔架节段lt和塔架节段t2安装到底部支撑的塔架节段bsts。也参见图11。船舶的升降系统es用于将悬臂结构18定位在期望的高度。然后，如图9中最佳示出的，操纵系统hs在滑行系统轨道r上朝向船舶的船首移动，并且移动到船舶的船首。组装的塔架节段lt和塔架节段t2中的一个被滑行到船舶中心线c，因此操纵系统hs可以使用其臂a中的槽s和相应的塔架销tp，如图9、图10、图11和图12中最佳示出的，以将组装的下部塔架节段lt和塔架节段t2移动到图9所示的外侧安装位置。注意，如图9、图10、图11和图12最佳示出的，塔架节段上的塔架销tp被操纵系统hs的叉或臂a中的面向上的槽s接收，用于部件的竖向、横向和旋转定位，如本文所论述的。组装的第一/下部塔架节段lt和塔架节段t2在与海床底部支撑的塔架节段bsts对齐之后用操纵系统hs竖向定位系统降低。如果需要，
组装的下部塔架节段lt和塔架节段t2可以用操纵系统hs的旋转系统旋转。
115.在组装的下部塔架节段lt和塔架节段t2对齐之后，使用常规的紧固装置将组装的下部塔架节段lt和塔架节段t2与海床底部支撑的塔架节段bsts紧固在一起。
116.在组装的下部塔架节段lt和塔架节段t2从操纵系统hs释放之后，船舶的升降系统es将悬臂结构18提升到相对于塔架节段t2的期望高度。根据要组装的机舱组件，操纵系统hs朝向船舶船首移动。具有组装的机舱组件n的第三塔架节段t3在滑行车sc上从船舶v的左舷或右舷移动到悬臂结构18的行进路径，例如沿着船舶v的中心线c。图9、图10和图12示出了在船舶左舷侧的独立滑行车sc上的3个组装的机舱组件n和塔架节段t3。
117.操纵系统hs的臂槽s接收组装的上部塔架节段t3和机舱组件n的相应塔架销tp，并通过操纵系统hs的竖向定位系统提升组装的上部塔架节段t3和机舱组件n。如图10、图11和图12最佳示出的，在将塔架节段t3和机舱组件n的滑行车sc返回到悬臂结构18的行进路径之外的其初始外侧位置之后，悬臂结构18将组装的塔架节段t3和机舱组件n移动到悬臂位置。
118.如图10最佳示出的，使用位于悬臂结构18的滑行系统上的关节吊臂起重机20，如图9至图12所示，使用叶片抓具g2抓取第一叶片b1。第一叶片b1与机舱组件n的叶毂nh对齐并紧固。注意，当组装的机舱组件n和上部塔架节段t3悬挂在船舶v上或悬置于船舶v上时，所有叶片b对齐并紧固。这消除了在叶片b的组装和紧固期间，组装的机舱组件n的叶毂nh和叶片b之间的相对运动。然后，机舱组件n的叶毂nh与其上的第一叶片b1一起旋转120
°
。使用起重机叶片抓具g2，第二叶片b2被抓取，并与机舱组件n的叶毂nh对齐和紧固。如图11最佳示出的，第三叶片b3与叶毂nh对齐并固定，因此3个叶片等距。
119.继续使用悬臂结构18上的操纵系统hs，将悬臂式组装的塔架节段t3和机舱组件n(三个叶片b1、b2、b3紧固到其叶毂nh)对齐，然后使用常规的紧固装置与塔架节段t2紧固，如图10、图11和图12最佳示出的。此后，操纵系统hs的槽/销相互接合从塔架节段t3的销tp脱离接合。
120.在悬臂结构18移动到其中心装载位置之后，升降系统es将船舶v降低至其浮动位置，以便船舶能够转移至下一个预定位置，以用于安装下一个风力涡轮机。注意，尽管在图9至图12中示出关节吊臂起重机20固定到悬臂结构18，但是可替代地，可以设想起重机20可以固定到船舶v的甲板d，或者额外的起重机可以固定到甲板。
121.可使用上述t.a.p.s.实施例系统和方法，直到船舶v上剩余的2个风力涡轮机全部组装并安装在预定位置，而船舶无需返回岸边。悬臂结构18优选地移动到其在船舶v上的中央存储位置，以准备其下一次安装。
122.应理解，t.a.p.s.实施例考虑或使用以下内容：
123.1.t.a.p.s.实施例构思适用于单个风力涡轮机装置或多个风力涡轮机的存储和运输。
124.2.t.a.p.s.实施例构思可用于由一个或多个叶片组成的风力涡轮机。
125.3.t.a.p.s.实施例构思可用于由一个或多个塔架节段组成的风力涡轮机。
126.4.t.a.p.s.实施例构思可用于安装完整的风力涡轮机装置(wti)，或仅风力涡轮机装置(wti)的一部分，即其他可安装塔架，使t.a.p.s.实施例构思仅安装组装的机舱组件n和顶部塔架节段t3与叶片。
127.5.对于t.a.p.s.实施例构思，组装的机舱组件n和塔架节段t3和/或组装的下部节段lt和塔架节段t2可以通过滑行车sc之外的方式沿着船舶中心线c从存储位置移动到组装位置。
128.6.船舶布置可以被修改，以允许t.a.p.s.实施例将风力涡轮机装置(wti)安装在船舶船首以及船舶船尾之外或外侧。这可以通过t.a.p.s.实施例沿船舶v的整个长度纵向移动来实现，如图9至图12所示，或者这可以通过使用两个独立的t.a.p.s.系统来实现：一个系统位于船舶v的船首，并且一个系统位于船舶v的船尾或艉横板ts上。
129.7.t.a.p.s.实施例构思可以通过将整个构思旋转90度而相对于船舶纵向中心线c(参见图9)横向地定向。与在船舶船尾或艉横板ts上相比，这将允许风力涡轮机装置(wti)在船舶v的两个侧面之上，如图9至图12所示。
130.8.对于风力涡轮机部件来说，存储位置和定向可以不同于图9至图12所示的存储位置和定向。
131.9.t.a.p.s.实施例可以使用替代的操纵系统，即与具有槽/销的叉车不同的抓具型系统。
132.10.t.a.p.s.实施例构思可用于运输和组装完全组装的风力涡轮机组件，例如机舱组件以及紧固到其上的叶片都紧固到全长塔架。
133.11.t.a.p.s.实施例可以用侧向叉式操纵系统运输和组装风力涡轮机组件，该操纵系统在横向方向上退回和延伸。
134.12.t.a.p.s.实施例可以是基于陆地的(基于岸上的)，并且用于将完全组装的风力涡轮机装置组装和装载到船舶上，和/或将风力涡轮机装置部件装载到船舶上。
135.13.t.a.p.s.实施例可用于在安装到bsts上之前在船舶v上完全组装wti(塔架、机舱和叶片)。换句话说，wti完全组装在船舶v上，然后定位并安装在bsts上。这消除了整个组装过程期间的相对运动。
136.t.i.g.s、s.t.i.c.和t.a.p.s.实施例的选定系统和方法的组合实施例
137.可以考虑到可对涡轮机龙门架安装系统(t.i.g.s.)、滑行涡轮机安装起重机(s.t.i.c.)和涡轮机组装和定位系统(t.a.p.s.)实施例的选定系统和方法进行组合和修改。
138.组合实施系统和方法的一个示例如图13至图24所示。如图13至图15最佳示出的，从t.a.p.s.实施例中选择的系统和方法被考虑用于以一个或多个塔架节段来组装风力涡轮机塔架或立柱t。(参见塔架节段lt、t2、t3。)如图14和图24中最佳示出的，t.i.g.s.实施例的修改版本被考虑用于将机舱组件n提升到静止平台，在该平台上，3个风力涡轮机叶片b可以与叶毂nh组装在一起，同时机舱组件n仍然在船舶v上。如图13至图16中最佳示出的，s.t.i.c.实施例的起重机14被考虑安装到t.a.p.s.实施例的悬臂结构18上，以代替修改的t.i.g.s.实施例使用或作为修改的t.i.g.s.实施例的冗余使用。因此，t.i.g.s.、s.t.i.c.或t.a.p.s.实施例选择的系统和方法可用于组装涡轮机叶片b，涡轮机叶片b被考虑以可释放方式存储在船舶v的一侧的合适的支架ra中(如图14最佳示出的)，或者沿船舶v的中心线c存储(例如，参见图2a和图3)。例如，如图17至图20最佳示出的，t.i.g.s.实施例的龙门架结构10可以与升降机h、桥式起重机12一起使用，以将叶片对齐并紧固到机舱叶毂nh。可替代地，如图21至图24最佳示出的，t.a.p.s.实施例的悬臂结构18和吊臂起重机14可以与升
降机一起使用，以将叶片对齐并紧固到机舱叶毂nh。如图14和图15中最佳示出的，机舱组件n和塔架/立柱t被考虑为在船舶中心线c的外侧以可释放方式存储在滑行车sc上。与所有3个公开的实施例一样，船舶可以自装载所有的塔架节段t和其它的风力涡轮机部件。使用来自t.i.g.s.、s.t.i.c.和t.a.p.s.实施例的多个部件不仅为风力涡轮机部件的组装和安装提供了冗余，而且允许根据本文所述实施例的多个部件的构造而同时进行风力涡轮机部件的组装和安装的系统和方法。
139.其它定位系统
140.与t.i.g.s、s.t.i.c.和t.a.p.s.实施例中的每一个相关的所有特定系统和方法已在上文中描述。
141.塔架节段或立柱t的安装——t.a.p.s.实施例可移动和定位涡轮机塔架节段或立柱t，如图13至图15最佳示出的。
142.机舱组件n——t.i.g.s、s.t.i.c.或t.a.p.s.实施例可互换使用，以安装上文所述的机舱组件n，从而提供冗余。
143.叶片b安装——t.i.g.s、s.t.i.c.或t.a.p.s.实施例可互换使用，以将叶片b组装到机舱叶毂nh上、船舶v上或所组装的机舱n上，以提供冗余。
144.重要的是，可以考虑如果使用如图13至图24所示的组合实施例，如图13至图16所示的组装的一体式塔架(带有或不带有组装的机舱n)都可紧固到底部支撑的塔架节段bsts，而无需使用自调平和自升降的自升式钻机。因此，本发明被考虑用于没有支腿的浮动船舶，例如海船。
145.本发明的前述公开内容和描述是对其的说明和解释，并且在不脱离本发明精神的情况下，可对所示设备和结构的细节以及操作方法进行各种改变。此外，在结合附图阅读详细描述后，本发明的上述和其它目的、特征和优点对于本领域技术人员来说将变得更加明显，在附图中示出并描述了本发明的多个实施例。此外，对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且本发明不被认为局限于说明书和附图中示出和描述的内容。

技术特征：
1.构造用于组装海上风力涡轮机的系统，所述海上风力涡轮机具有构造用于定位叶毂的机舱组件、至少塔架节段和至少第一叶片，所述系统包括：船舶，所述船舶具有甲板和中心线；龙门架结构，所述龙门架结构与所述船舶的甲板一起定位；轨道，所述轨道与所述龙门架结构一起定位，一个轨道定位在所述船舶的中心线的一侧，并且另一个轨道定位在所述船舶的中心线的另一侧；升降机，所述升降机被构造成用于提升；和桥式起重机，所述桥式起重机被可移动地定位在所述轨道上，适于与所述升降机一起使用，所述桥式起重机能够相对于所述船舶的甲板在提升位置和组装位置之间移动；其中所述第一叶片被构造用以由所述桥式起重机升降机提升到所述船舶的甲板上方且位于所述轨道之间，以与能够定位在所述塔架节段上的机舱叶毂对齐，以用于将所述第一叶片与所述机舱叶毂组装在一起。2.根据权利要求1所述的系统，还包括第二叶片，其中所述机舱叶毂和组装的所述第一叶片被旋转，使得所述桥式起重机升降机能够将所述第二叶片对齐在所述轨道之间并且与所述机舱叶毂对齐，以用于将所述第二叶片与所述机舱叶毂组装在一起。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述风力涡轮机的所述塔架节段被构造成定位在所述船舶的甲板的上方且定位在所述轨道之间和所述轨道的下方，以用于由所述桥式起重机升降机提升。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述机舱组件被构造成能够从所述船舶的中心线的外侧移动到所述轨道之间并且沿着所述船舶的中心线移动到所述轨道的下方，以用于通过所述桥式起重机升降机提升所述机舱组件。5.构造用于组装海上风力涡轮机的系统，所述海上风力涡轮机具有构造用于定位叶毂的机舱组件、至少塔架节段以及至少第一叶片和第二叶片，所述系统包括：船舶，所述船舶具有甲板和中心线；叶片支架，所述叶片支架位于所述船舶的外侧；滑行结构，所述滑行结构被构造用于沿着所述船舶的中心线滑行；吊臂起重机，所述吊臂起重机被构造成具有可延伸的辅助吊臂，并且被构造成与所述滑行结构一起且在所述滑行结构上以可旋转方式定位，所述吊臂起重机被构造成能够在从所述船舶的甲板和从所述船舶的外侧的所述叶片支架的提升位置与组装位置之间旋转；升降机，所述升降机被构造成提升所述辅助吊臂，并且适于与所述辅助吊臂一起使用；其中，所述风力涡轮机的所述第一叶片和所述第二叶片被构造成存储在所述船舶的外侧的所述支架上，所述第一叶片被构造成在所述辅助吊臂处于其延伸位置时被提升，并且所述辅助吊臂能够旋转以将所述第一叶片与机舱叶毂对齐，以用于所述第一叶片与所述机舱叶毂的外侧组装；并且其中，所述滑行结构与能够旋转的所述吊臂起重机相结合被构造成提供完全的船舶甲板接近、对外侧叶片的接近，并且被构造成将所述叶片与所述机舱组件的叶毂在外侧组装。6.根据权利要求5所述的系统，其中组装的所述机舱叶毂和所述第一叶片能够在外侧旋转，使得延伸的所述辅助吊臂能够将所述风力涡轮机的所述第二叶片与所述机舱叶毂对齐，以用于所述第二叶片与所述机舱叶毂的外侧组装。
7.根据权利要求5所述的系统，还包括适合于与所述升降机一起使用的主吊臂，其中所述风力涡轮机的塔架节段定位在所述船舶的甲板上，并被构造用于通过主吊臂升降机进行提升。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述风力涡轮机的所述机舱组件以可释放方式定位在所述船舶的中心线附近，使得所述滑行结构具有用以在所述机舱组件上滑行的间隙，并且所述机舱组件被构造用于由所述主吊臂升降机进行提升。9.用于组装海上风力涡轮机的系统，所述海上风力涡轮机具有构造用于定位叶毂的机舱组件、至少塔架节段以及至少第一叶片和第二叶片，所述系统包括：船舶，所述船舶具有甲板和中心线；悬臂结构，所述悬臂结构能够沿着所述船舶的中心线移动，并被构造成悬置于所述船舶的外侧；吊臂起重机，所述吊臂起重机被构造成相对于所述悬臂结构以可旋转方式定位，以用于接近所述船舶的甲板；和操纵系统，所述操纵系统被构造成能够与所述悬臂结构一起移动，以用于所述塔架节段的外侧旋转、纵向定位和竖向定位；其中,所述风力涡轮机的所述第一叶片和所述第二叶片被构造成存储在所述船舶的中心线的外侧，所述第一叶片被构造用以由所述吊臂起重机提升和旋转以将所述第一叶片与机舱叶毂对齐，以用于在所述机舱叶毂由所述操纵系统悬挂在外侧的情况下对所述第一叶片的外侧组装。10.根据权利要求9所述的系统，其中组装的所述机舱叶毂和所述第一叶片被构造成能够在外侧旋转，使得所述吊臂起重机能够将所述风力涡轮机的所述第二叶片与所述机舱叶毂对齐，以用于所述第二叶片与所述机舱叶毂的外侧组装。11.根据权利要求9所述的系统，进一步包括具有多个臂的所述操纵系统，在每个所述臂中具有槽，其中，所述风力涡轮机的所述塔架节段具有多个径向向外延伸的销并被定位在所述船舶的甲板上，以用于通过所述操纵系统的对应的具有槽的多个臂提升所述塔架节段的多个径向向外的销。12.根据权利要求9所述的系统，还包括具有多个臂的所述操纵系统，在每个所述臂中具有槽，其中所述机舱组件被组装在上部塔架节段上，所述上部塔架节段具有多个径向向外延伸的销，组装的所述机舱组件和所述上部塔架节段能够从所述船舶的中心线的外侧的存储位置移动到所述船舶的中心线，以用于通过所述操纵系统的对应的具有槽的多个臂提升所述塔架节段的多个径向向外延伸的销。13.根据权利要求9所述的系统，其中可旋转的所述吊臂起重机被牢固地定位在所述悬臂结构上，并且能够与所述悬臂结构一起移动。14.根据权利要求9所述的系统，其中当所述悬臂结构悬置于所述船舶的外侧时，可旋转的所述吊臂起重机邻近所述悬臂结构定位在所述船舶的甲板上。15.用于将风力涡轮机在海上组装到在水面上方延伸的海床底部支撑的塔架节段的方法，所述风力涡轮机具有至少第一风力涡轮机塔架节段以及至少第一叶片和第二叶片，所述方法包括以下步骤：将所述第一风力涡轮机塔架节段和所述第一叶片在浮动船舶上移动到预定的海上位
置；将所述船舶与在水面上方延伸的所述海床底部支撑的塔架节段对齐；将所述第一风力涡轮机塔架节段与所述底部支撑的塔架结构紧固；将风力涡轮机的机舱组件叶毂与所述风力涡轮机塔架节段紧固在一起，并且紧固在所述风力涡轮机塔架节段的上方；将所述船舶上的第一风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机的叶毂对齐；旋转所组装的所述叶毂和所述第一风力涡轮机叶片；将所述船舶上的第二风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机的叶毂对齐；和旋转所组装的所述叶毂以及所述第一风力涡轮机叶片和所述第二风力涡轮机叶片。16.根据权利要求15所述的方法，还包括第二风力涡轮机塔架节段，并且包括以下步骤：邻近所述预定的海上位置相对于海床提升船舶；在对齐船舶的步骤之后，从所述海床进一步提升所述船舶；和将所述船舶上的所述第二风力涡轮机塔架节段与所述第一风力涡轮机塔架节段对齐；其中所述风力涡轮机的叶毂紧固在所述第二风力涡轮机塔架节段的上方。17.根据权利要求15所述的方法，其中在所述第一涡轮机叶片与所述风力涡轮机的叶毂对齐的步骤期间，所述第一风力涡轮机叶片在其组装位置中位于船舶的甲板的上方。18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述第二涡轮机叶片与所述风力涡轮机的叶毂对齐的步骤期间，所述第二风力涡轮机叶片在其组装位置中位于船舶的甲板的上方。19.根据权利要求18所述的方法，还包括第三风力涡轮机叶片，并且包括以下步骤：将第三风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机的叶毂对齐；其中在所述第三涡轮机叶片的对齐步骤期间，所述第三风力涡轮机叶片当处于其组装位置时位于船舶的甲板的上方。20.根据权利要求19所述的方法，其中，使用桥式起重机从所述船舶组装所述风力涡轮机塔架节段、所述风力涡轮机的叶毂以及所述第一叶片、所述第二叶片和第三叶片，所述桥式起重机能够在龙门架结构上移动到悬臂位置。21.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：将所述风力涡轮机的叶毂从所述船舶上的外侧位置滑行到所述桥式起重机下方的、所述船舶上的内侧位置；使用适于与所述桥式起重机一起使用的升降机提升所述风力涡轮机的叶毂；和在将所述风力涡轮机的叶毂与所述风力涡轮机塔架节段紧固的步骤之前，用所述桥式起重机沿着纵向路径移动所述风力涡轮机的叶毂。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述船舶被构造成保持所述风力涡轮机塔架节段、所述第一叶片、所述第二叶片和所述第三叶片以及所述叶毂，从而能够重复所述步骤以在预定位置组装至少四个风力涡轮机，而无需移动所述船舶。23.根据权利要求15所述的方法，还包括适于与升降机一起使用的桥式起重机，并且所述方法包括以下步骤：使用所述桥式起重机对齐所述风力涡轮机塔架节段、所述风力涡轮机的叶毂和所述风力涡轮机叶片；将被构造成用于所述风力涡轮机塔架节段和所述风力涡轮机的叶毂的抓具附接到桥
式起重机升降机，以用于对齐所述风力涡轮机塔架节段和所述风力涡轮机的叶毂；和在移除叶毂抓具之后，将构造用于桥式叶片起重机升降机的抓具附接到所述桥式叶片起重机升降机，以用于将所述风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机的叶毂对齐。24.用于风力涡轮机在海床底部支撑的塔架节段上方的海上组装的方法，所述风力涡轮机具有至少第一风力涡轮机塔架节段、风力涡轮机机舱叶毂以及至少第一叶片和第二叶片，所述方法包括以下步骤：将所述第一风力涡轮机塔架节段、所述风力涡轮机机舱叶毂以及所述第一叶片和所述第二叶片在具有甲板的浮动船舶上移动到预定的海上位置；将来自所述船舶的所述第一风力涡轮机塔架节段与从水面延伸的所述海床底部支撑的塔架节段对齐；将所述风力涡轮机机舱叶毂紧固在所述第一风力涡轮机塔架节段的上方；将第一风力涡轮机叶片与所述船舶的外侧的所述风力涡轮机机舱叶毂对齐；使所述第一风力涡轮机叶片从所述船舶的外侧旋转；将第二风力涡轮机叶片与所述船舶的外侧的所述风力涡轮机机舱叶毂对齐；和使所述第二风力涡轮机叶片从所述船舶的外侧旋转。25.根据权利要求24所述的方法，还包括第二风力涡轮机塔架节段，并且所述方法包括以下步骤：邻近所述预定的海上位置相对于海床提升所述船舶；在对齐所述第一风力涡轮机塔架节段的步骤之后以及在提升所述船舶的步骤之后，将所述船舶从海床进一步提升；和将来自所述船舶的所述第二风力涡轮机塔架节段与所述第一风力涡轮机塔架节段对齐；其中所述风力涡轮机的叶毂紧固在所述第二风力涡轮机塔架节段的上方。26.根据权利要求24所述的方法，其中，使用可旋转的吊臂起重机从所述船舶组装所述第一风力涡轮机塔架节段、所述风力涡轮机机舱叶毂以及所述第一叶片和所述第二叶片，所述可旋转的吊臂起重机在能够沿着所述船舶的甲板上的轨道移动的滑行结构上，并且其中所述滑行结构与所述可旋转的吊臂起重机相结合被构造成提供对所述船舶的外侧的在机架上的叶片的完全船舶甲板接近，并且被构造成将每个叶片与外侧的组装的风力涡轮机机舱叶毂组装在一起。27.根据权利要求26所述的方法，还包括以下步骤：在将所述风力涡轮机的叶毂与风力涡轮机塔架节段紧固的步骤之前，将所述风力涡轮机机舱叶毂定位在所述船舶的中心线附近，使得所述滑行结构具有在所述机舱叶毂上滑行的间隙；在将所述风力涡轮机机舱叶毂与风力涡轮机塔架节段紧固的步骤之前，使用升降机提升所述风力涡轮机机舱叶毂，所述升降机被构造成利用所述可旋转的吊臂起重机进行提升；和在将所述风力涡轮机的叶毂与风力涡轮机塔架节段紧固的步骤之前，利用所述滑行结构在所述船舶的甲板上沿着纵向路径移动所述风力涡轮机机舱叶毂。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述船舶被构造成在所述船舶的甲板上存储所述风力涡轮机塔架节段、所述第一叶片和所述第二叶片以及所述机舱叶毂，从而能够重复
所述步骤以在预定位置组装至少六个风力涡轮机，而无需所述船舶返回海岸。29.根据权利要求24所述的方法，还包括在滑行结构上的构造成与升降机一起使用的吊臂起重机，并且所述方法包括以下步骤：使用所述滑行结构上的所述吊臂起重机对齐所述风力涡轮机塔架节段、所述风力涡轮机机舱叶毂以及风力涡轮机的所述第一叶片和所述第二叶片，将构造用于与风力涡轮机塔架节段和风力涡轮机机舱叶毂一起使用的抓具附接到吊臂起重机升降机，以用于对齐所述风力涡轮机塔架节段和所述风力涡轮机机舱叶毂，以及在移除构造用于与风力涡轮机塔架节段和风力涡轮机机舱叶毂一起使用的所述抓具之后，将构造用于与叶片一起使用的抓具附接到所述吊臂起重机升降机，以用于将所述风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机机舱叶毂对齐。30.用于风力涡轮机在海床上方的海上组装的方法，所述风力涡轮机具有至少组装的风力涡轮机塔架节段和机舱叶毂，并且具有至少第一叶片和第二叶片，所述方法包括以下步骤：将所组装的风力涡轮机塔架节段和机舱叶毂以及所述第一叶片和所述第二叶片在浮动船舶上移动到预定的海上位置；在将所组装的风力涡轮机塔架节段和风力涡轮机机舱叶毂紧固在海床底部支撑的塔架节段的上方之前，将所组装的风力涡轮机塔架节段和风力涡轮机机舱叶毂悬挂在所述船舶的外侧；使用起重机将第一风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机机舱叶毂对齐；在将所述第一叶片紧固到所述叶毂之后，旋转所述机舱叶毂和所述第一风力涡轮机叶片；使用所述起重机将所述第二风力涡轮机叶片与所述风力涡轮机机舱叶毂对齐；和旋转所述机舱叶毂以及所述第一风力涡轮机叶片和所述第二风力涡轮机叶片；在将所述第二叶片紧固到所述叶毂之后，其中所述风力涡轮机塔架节段具有多个径向向外延伸的销，所述多个径向向外延伸的销被构造成与操纵系统一起使用，所述操纵系统具有与所述塔架节段的径向向外延伸的销相对应的多个槽。31.根据权利要求30所述的方法，其中所组装的风力涡轮机的叶毂和所述第一叶片被构造成在所述船舶的外侧旋转，使得所述起重机能够将所述第二叶片与所述风力涡轮机机舱叶毂对齐，以用于所述第二叶片与所述风力涡轮机的叶毂的外侧组装。32.根据权利要求30的方法，还包括以下步骤：在悬挂和对齐所组装的风力涡轮机塔架节段和所述风力涡轮机机舱叶毂的步骤之前，邻近所述预定的海上位置相对于海床提升所述船舶。33.根据权利要求30所述的方法，其中所组装的塔架节段和风力涡轮机的叶毂能够从船舶中心线外侧的存储位置移动到船舶的中心线，以通过所述操纵系统的对应的多个槽提升所述塔架节段的多个径向向外延伸的销。34.根据权利要求30所述的方法，其中所述起重机是可旋转的，并且利用能够沿船舶甲板移动的悬臂结构定位，用于接近所述船舶的甲板上的和所述船舶的甲板外侧的风力涡轮机部件。

技术总结
提供了用于从单个船舶组装和安装多个风力涡轮机的系统和方法。通常，不同的实施例使用船舶上的风力涡轮机部件，其包括叶片、具有旋转叶毂的机舱组件和塔架。涡轮机安装龙门架系统(T.I.G.S.)实施例使用龙门架系统，该龙门架系统具有桁架子结构和在高架船舶上的至少一个桥式起重机，用于将船上的风力涡轮机叶片组装到支撑在海床上方的机舱叶毂。滑行涡轮机安装起重机(S.T.I.C.)实施例具有安装在滑行基座或悬臂结构上的可旋转起重机，以提供对船舶甲板和船舶外侧的叶片的完全接近，用于将每个叶片与所组装的机舱组件在外侧组装。涡轮机组装和定位系统(T.A.P.S.)实施例包括操纵系统和起重机，两者都安装在滑行悬臂结构上，用于将叶片紧固到所组装的塔架节段和机舱叶毂，机舱叶毂通过操纵系统被悬臂式悬挂在船舶的外侧。组合实施例使用从T.I.G.S.、S.T.I.C.和T.A.P.S.实施例中选择的部件和系统来提供部件和系统的冗余及同时移动。件和系统的冗余及同时移动。件和系统的冗余及同时移动。


技术研发人员：罗伯特
受保护的技术使用者：弗雷德和戈德曼有限责任公司D/B/A弗雷德和戈德曼有限公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2023/7/22