可再生能源平台装配套件和方法与流程

本发明涉及一种可再生能源系统安装平台，并且特别是涉及用于被设置为将可再生能源利用装置支撑在水体中的平台的装配套件，以及一种制造该平台的方法。

背景技术：

1、世界正向可再生能源转变——这种转变将需要开发各种形式的可再生能源，以为地球提供所需的能源。

2、一种潜在的可再生能源是波浪能——一种在世界上所有的大洋和海域中都具有的丰富且稳定的能源。另一种是风能，其中与陆地相比大洋和海域上的风速更高且更稳定。

3、出于这些原因，需要提供用于将利用波浪和/或风能的可再生能源装置安装在深水中的手段的海上平台。

4、平台和它们的装配的成本直接影响装置产生的能源的成本，因此需要在制造和装配上节省成本的平台。

5、特别地，需要可被制造为较宽的供应链中的一组预制模块化组件的平台，这些组件随后在非专业的室外场地设施中装配成完整的平台而无需专业的造船设施，并且在部署时不会损害稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于将可再生能源转换器定位在水体中的海上可再生能源系统安装平台的装配套件，该平台包括使用装配辅助件被装配在一起的多个分离的预制部件。装配辅助件用于实现平台的分离的预制部件的快速且简单的装配，从而减少了对于可能会使用于连接的部件的对齐变得困难的诸如起重机的额外的昂贵的重型机械的需求。装配辅助件还减少了对于装配和拆卸可能会使平台装配增加大量时间的脚手架的需求。装配辅助件还优选用于以固定的方式保持平台的预制部件，从而有利于使部件彼此容易地固定或焊接，同时还优选使用于固定或焊接的接头容易接近。平台的分离的部件的数量和类型优选最小，以简化制造、装配和维护。部件优选被制造为使得它们在简单地临时配合的连接件处相互作用，该连接件在可选地处于被施加为用于加固所述配合连接件并且为框架提供刚性的诸如焊接的永久固定之前的逐步装配过程期间通过装配辅助件的帮助而将部件保持在一起。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种用于组装海上可再生能源系统安装平台的装配套件，该套件包括：用于可再生能源系统安装平台的框架，该框架包括：三个以上的细长的横向支柱；与横向支柱具有相等的数量的多个细长的立放支柱；与横向支柱具有相等的数量的多个顶点构件，每个顶点构件被设置为在对应的端部处固定两个横向支柱，使得横向支柱和顶点构件形成框架的基本上平面的基部；并且其中顶点构件各自还被设置为接合对应的立放支柱的第一端部，使得立放支柱相对于基部以立起角度被固定至基部；框架还包括单一的过渡件，该过渡件被设置为接合每个立放支柱在定位成所述立起角度时的第二端部，该过渡件由此形成框架的固定顶端，以形成装配好的框架；套件还包括装配辅助件，该装配辅助件包括：与横向支柱具有对应的数量的多个横向支柱支架；以及竖直塔架；其中每个横向支柱支架包括横向支柱接合表面，该横向支柱接合表面被设置为接合对应的横向支柱，使得横向支柱被支撑在地面上方的水平平面上；并且竖直塔架具有多个立放支柱接合表面，塔架的每个立放支柱接合表面被定位为接合对应的立放支柱，使得每个被接合的立放支柱以立起角度被立放支柱接合表面支撑。

3、应理解，与横向支柱的数量对应的横向支柱支架的数量可针对每个横向支柱包括任何数量的支架。例如，套件可包括单一的横向支柱支架，其适于支撑每个横向支柱，并且可在平台装配期间沿着横向支柱的长度被定位在中心处。在其他的优选实施方式中，针对每个横向支柱可以有两个以上的横向支柱支架，这些支架被设置为在装配期间沿着横向支柱的长度分布。在针对每个横向支柱包括两个横向支柱支架的实施方式中，横向支柱支架优选被设置为在装配期间被定位在对应的横向支柱的每个端部附近。

4、在优选的实施方式中，横向支柱接合表面与对应的横向支柱的形状相符，并且其中立放支柱接合表面与对应的立放支柱的形状相符。横向支柱接合表面和立放支柱接合表面因此与相应的支柱互补，从而在接合时最大限度地减小支柱相对于对应的支柱接合表面的运动。这种接合因此优选在横向支柱与顶点构件以及立放支柱、顶点构件和过渡件之间施加诸如焊接的永久固定期间最大限度地减小了支柱的运动，因此优选简化了装配。

5、在最优选的实施方式中，横向支柱的所述形状和立放支柱的所述形状是从以下组中选择的一种：弯曲的；圆柱形的。弯曲的或圆柱形的形状优选针对支柱相对于相应的支柱接合表面的运动提供了稳定性，同时保持了诸如空气动力学/流体动力学特性的框架的最佳特性。

6、可想到横向支柱与对应的横向支柱接合表面以及立放支柱与立放支柱接合表面之间的稳定连接的其他适当的形式。这些连接形式优选涉及互补的配合表面并且无需添加复杂的锁定机构，优选最大限度地减少了复杂性和装配持续时间。

7、在一些优选实施方式中，装配辅助件还包括与顶点构件具有对应的数量的顶点构件支架，其中每个顶点构件支架包括顶点构件接合表面，其被设置为接合对应的顶点构件，使得所述顶点构件被支撑在地面上方的水平平面上。

8、在一些优选实施方式中，装配辅助件还包括：一个或多个焊接站，其被设置为定位在与所述对应的横向支柱或立放支柱接合时的每个顶点构件和过渡件处，每个所述横向支柱被支撑在对应的横向支柱支架上，每个所述立放支柱被支撑在竖直塔架上。这些焊接站可被设置为将一个或多个焊接人员支撑在对于以下之间的焊接接头最佳的位置：横向支柱与顶点构件；或者立放支柱与对应的顶点构件或过渡件。在一些实施方式中，装配辅助件还包括被设置为容纳焊接站的一个或多个休憩围栏，该休憩围栏至少包括位于所述焊接站上方的顶棚。在优选的实施方式中，休憩围栏各自还包括与所述顶棚协作将焊接站封闭在焊接空间中的地板和侧壁。应理解，休憩围栏额外包括用于焊接人员进出的门。休憩围栏因此优选被设置为提供针对天气或包括掉落物体的其他现场相关危险受到保护的安全焊接环境。在最优选的实施方式中，休憩围栏各自被设置为环绕横向支柱与顶点构件之间的对应的接头或者立放支柱与过渡件之间的接头。休憩围栏因此优选被设置为在焊接期间围绕横向或立放支柱接头的外周提供完全防护，同时额外地提高用于焊接的接头的所有区域的可达性。

9、装配套件优选还包括与横向支柱具有对应的数量的多个自走式模块化运输车(spmt)，每个spmt被设置为将框架的对应的横向支柱支撑在地面上方的水平平面上，并且还被设置为在与所述横向支柱接合时运送装配好的框架。在一些实施方式中，横向支柱支架可以是或者包括spmt。因此，在一些实施方式中，每个横向支柱支架可被设置为在与所述横向支柱接合时运送装配好的框架。支撑每个横向支柱的spmt的部署优选帮助从装配场地运送装配好的框架，这可以利用用于装配后续平台框架的装配辅助件。在一些实施方式中，每个横向支柱是spmt。

10、塔架在一些实施方式中还可包括被设置为支撑装配人员的上部平台。

11、在一些实施方式中，过渡件优选被设置为在其上支撑可再生能源系统。在优选的实施方式中，可再生能源系统包括以下的一个或多个：波浪能转换器；风力涡轮机。在最优选的实施方式中，可再生能源系统是风力涡轮机。

12、在最优选的实施方式中，装配套件包括三个所述横向支柱。因此，这三个横向支柱在优选的实施方式中提供平面三角形基部。这些实施方式中的装配套件因此包括三个立放支柱和三个顶点构件。支柱和顶点构件的这种布置因此提供了具有四面体形状的平台框架。这种构造可优选在保持最大简单性的同时提供最佳的稳定性。在使用中，平台优选在其上支撑可再生能源系统，例如风力涡轮机或波浪能利用装置，该平台以在用构造被部署在水体中。在这个构造中，平台优选在海上位置处被拴系在水体的底床上，其中可再生能源装置被设置为利用可再生能源转换为有用能源。

13、在最优选的实施方式中，每个横向支柱是相同的，每个立放支柱是相同的，并且每个顶点构件是相同的。这种构造优选为制造、装配和维护提供了最大的简单性。

14、在优选的实施方式中，每个顶点构件包括各自被设置为在公共平面中接收对应的横向支柱的端部的两个共面的插座构件，以及被设置为相对于所述平面以立起角度接收对应的立放支柱的第一端部的角度插座构件。可以理解其中在横向支柱与顶点构件以及立放支柱与顶点构件之间提供任何合适的固定的实施方式。例如，每个横向支柱可替代地在其每个端部处包括插座，所述插座被设置为接收对应的顶点构件的插头构件，并且立放支柱的第一端部可替代地包括被设置为接收对应的顶点构件的插头构件的插座。

15、装配套件可优选针对每个对应的横向支柱包括多个横向支柱支架。在最优选的实施方式中，针对每个横向支柱提供两个横向支柱支架，每对的支架被设置为在装配期间被定位在对应的横向支柱的相对两端附近，以用于最佳的重量分布和稳定性。

16、根据本发明的第二方面，提供了一种制造海上可再生能源系统安装平台的框架的方法，该框架包括：三个以上的横向支柱和对应数量的顶点构件，每个所述顶点构件被设置为固定两个所述横向支柱的相邻的端部以形成框架的平面的基部，横向支柱各自形成所述基部的对应的边缘；与横向支柱具有相等的数量的多个立放支柱，每个立放支柱被设置为接合对应的顶点构件，以形成相对于平面的基部以立起角度从基部延伸的框架的立起边缘；以及被设置为以立起角度固定立放支柱的单一的过渡件，该过渡件形成框架的顶端；方法包括以下步骤：

17、a.定位竖直塔架，其具有被设置为以立起角度接合框架的对应的所述立放支柱的立放支柱接合表面；

18、b.将多个横向支柱支架中的每一个相对于立放支柱接合表面定位在对应的地面位置处，使得每个横向支柱支架被设置为支撑对应的所述横向支柱来形成基部；

19、c.使用对应的所述横向支柱支架将每个所述横向支柱支撑在对应的地面位置处；

20、d.使两个所述横向支柱的相邻的端部与对应的顶点构件接合来形成基部；

21、e.使每个立放支柱的第一端部与对应的顶点构件接合，并且使每个所述立放支柱的表面与塔架的对应的立放支柱接合表面接合；以及

22、f.将过渡件固定至每个被接合的立放支柱的第二端部，以形成装配好的框架。

23、在优选的实施方式中，第二方面的方法可以使用第一方面的装配套件来执行。

24、在优选的实施方式中，步骤d还包括：将所述端部永久地固定至对应的顶点构件。步骤e优选还包括：将所述第一端部永久地固定至对应的顶点构件。步骤f优选还包括：将所述第二端部永久地固定至过渡件。优选通过焊接执行所述固定。

25、在一些实施方式中，步骤d还包括在所述永久固定之前用休憩围栏围住所述端部与对应的顶点构件之间的接头，该休憩围栏限定围绕所述接头的外周的封闭焊接空间。在一些优选实施方式中，步骤e还包括在所述永久固定之前用所述休憩围栏围住所述第一端部与对应的顶点构件之间的接头。在一些优选实施方式中，步骤f还包括在所述永久固定之前用所述休憩围栏围住所述第二端部与过渡件之间的接头。休憩围栏优选与本文关于第一方面描述的相同。在每种情况下，步骤d、e和f在一些实施方式中还可包括在所述永久固定之后拆除每个所述休憩围栏。

26、在优选的实施方式中，方法还包括以下步骤：

27、g.将装配好的框架运送至水体中的第一位置；以及

28、h.将可再生能源系统安装在装配好的框架的过渡件上。

29、在一些实施方式中，步骤g优选还包括：将装配好的框架的每个横向支柱支撑在对应的自走式模块化运输车(spmt)上。应理解，在一些实施方式中，每个横向支柱可以是或包括spmt。

30、在最优选的实施方式中，步骤g还包括：将装配好的平台装载到海上运输船上；或者使框架漂浮在水体上。在其中步骤g包括使框架漂浮在水体上的实施方式中，步骤g优选还包括：将装配好的框架临时拴系在水体的底床上；并且其中步骤h还包括在安装可再生能源系统之后将装配好的框架从水体的底床上松开。

31、在优选的实施方式中，方法还包括以下步骤：

32、i.将装配好的框架运送到所述水体上的期望的部署位置。

33、根据本发明的第三方面，提供了一种制造海上可再生能源系统安装平台的框架的方法，该框架包括：三个以上的横向支柱和对应数量的顶点构件，每个所述顶点构件被设置为固定两个所述横向支柱的相邻的端部以形成框架的平面的基部，横向支柱各自形成所述基部的对应的边缘；与横向支柱具有相等的数量的多个立放支柱，每个立放支柱被设置为接合对应的顶点构件，以形成相对于平面的基部以立起角度从基部延伸的框架的立起边缘；以及被设置为以立起角度固定立放支柱的单一的过渡件，该过渡件形成框架的顶端；方法包括以下步骤：

34、a.定位竖直塔架，其具有被设置为以立起角度接合框架的对应的所述立放支柱的立放支柱接合表面；

35、b.将多个顶点构件支架中的每一个相对于立放支柱接合表面定位在对应的地面位置处，使得每个顶点构件支架被设置为支撑对应的顶点构件；

36、c.使用对应的顶点构件支架将每个所述顶点构件支撑在对应的地面位置处；

37、d.将多个横向支柱支架中的每一个相对于顶点构件定位在对应的地面位置处，使得每个横向支柱支架被设置为支撑对应的所述横向支柱来形成基部；

38、e.使用对应的所述横向支柱支架将每个所述横向支柱支撑在对应的地面位置处；

39、f.使两个所述横向支柱的相邻的端部与对应的顶点构件接合来形成基部；

40、g.使每个立放支柱的第一端部与对应的顶点构件接合，并且使每个所述立放支柱的表面与塔架的对应的立放支柱接合表面接合；以及

41、h.将过渡件固定至每个被接合的立放支柱的第二端部，以形成装配好的框架。

42、在优选的实施方式中，第三方面的方法可以使用第一方面的装配套件来执行。

43、应理解，步骤c在一些实施方式中可以在步骤d之后执行。

44、根据本发明的另一个方面，提供了一种用于装配海上可再生能源系统安装平台的装配辅助件的套件，该装配辅助件包括与所述平台的横向支柱具有对应的数量的多个横向支柱支架；以及竖直塔架；其中每个横向支柱支架包括横向支柱接合表面，该横向支柱接合表面被设置为接合对应的所述横向支柱，使得所述横向支柱被支撑在地面上方的水平平面上；并且竖直塔架具有多个立放支柱接合表面，塔架的每个立放支柱接合表面被定位为接合所述平台的对应的立放支柱，使得每个被接合的所述立放支柱相对于地面的水平平面以立起角度被立放支柱接合表面支撑。

45、应理解，在本文中被描述为适用于并入到本发明的一个或多个方面或实施方式中的任何特征是可在本发明的任何和所有的方面和实施方式中通用的。