由飞艇进行的风轮发电机维护技术领域
本发明涉及一种用于操纵供安装、维护和维修风轮发电机用的多台设备的方法,
具体地,本发明涉及一种用于操纵一个或更多个风轮发电机部件或不止一位人员的方
法。本发明还涉及一种飞艇、风轮发电机以及这种飞艇和风轮发电机的用途。
背景技术
本发明的发明人意识到操纵供安装、维护和维修风轮发电机的多台设备的改进方
法是有益的,并因此构想出本发明。
安装、维护和维修风轮发电机涉及不同的设备以及不同的运送步骤。设备可以是
风轮发电机部件自身,包括用于将电能供应到电网的变电站;或者设备可以是与安装、
维护和维修风轮发电机有关的设备,例如,移动式起重机或在安装现场或其它现场需
要的其它安装设备。
不论是地面移动式起重机还是固定式起重机,或者海上浮式起重机,甚至是用作
起重机的直升机,这些起重机被广泛用于风轮发电机的安装、维护和维修。交通工具
和船舶(包括卡车、火车、船只和飞机)也被用于安装风轮发电机,即,用于将设备
从装载地点运送到卸载地点。
用于安装、维护和维修风轮发电机的不同船舶和交通工具的共同之处在于,这些
船舶或交通工具使用起来十分昂贵和/或需要用于装卸设备的公路、港口、机场或火
车站和/或需要在装载地点与卸载地点之间具有充分宽阔而且稳定的公路或铁路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于操纵尤其是与维护和维修使用中的风轮发电机
有关的风轮发电机或人员的改进方法。
本发明的实施方式的进一步目的在于提供一种用于在安装风轮发电机的最后阶
段操纵风轮发电机或人员的改进方法。
本发明的目的和优势通过一种用于将飞艇定位在风轮发电机上的方法来获得,所
述方法包括以下步骤:
以所述飞艇的前部停靠区段、后部停靠区段、侧部停靠区段或上部停靠区
段连接至所述风轮发电机的方式,将所述飞艇停靠至所述风轮发电机;以
及
随后,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载至少一个风轮发电机部件或至少
一位人员,或者从所述风轮发电机向所述飞艇装载至少一个风轮发电机部
件或至少一位人员。
将飞艇停靠于风轮发电机可具有下述优势:飞艇可接触风轮发电机而不受供安装
风轮发电机的地面或海面(例如,地面上的大的岩石或外海上的大的波浪)的限制。
在维护风轮发电机期间,从所述飞艇向风轮发电机卸载一个或更多个风轮发电机
部件或人员,或者从所述风轮发电机向所述飞艇装载一个或更多个风轮发电机部件或
人员,可能是有利的。
根据本发明的可能方面,将飞艇停靠于风轮发电机可在风轮发电机的下述部件中
的一个上执行:机舱、轮毂、塔架、一个或更多个叶片、基座或者所述风轮发电机的
变电站。
取决于飞艇对风轮发电机的可接近性以及取决于飞艇的尺寸和结构,有可能将飞
艇停靠于风轮发电机的任何一个主要部件。
根据本发明的可能方面,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载或从所述风轮发电机
向所述飞艇装载可在机舱的顶部执行,可能穿过机舱壳顶部中的舱口来执行。
从飞艇良好、安全而且充分接近风轮发电机方面而言,在机舱的顶部,可能穿过
机舱壳顶部中的舱口,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载或从所述风轮发电机向所述
飞艇装载可能是有利的。
根据本发明的可能方面,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载或从所述风轮发电机
向所述飞艇装载可通过所述飞艇的起吊装置来执行,所述起吊装置从所述风轮发电机
向上吊起所述至少一个风轮发电机部件或所述至少一位人员,或者将所述至少一个风
轮发电机部件或所述至少一位人员向下吊至所述风轮发电机。
如果将飞艇停靠于风轮发电机不能通过诸如码头或梯子的其他装置来执行(例
如,通过绳子、线缆或链条来执行停靠),那么从所述风轮发电机向上吊起所述至少
一个风轮发电机部件或所述至少一位人员,或者将所述至少一个风轮发电机部件或所
述至少一位人员向下吊至所述风轮发电机,可能是有利的。
根据本发明的可能方面,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载或从所述风轮发电机
向所述飞艇装载可通过所述飞艇的艇载起重机来执行,所述艇载起重机从所述风轮发
电机向上吊起所述至少一个风轮发电机部件或所述至少一位人员,或者将所述至少一
个风轮发电机部件或所述至少一位人员向下吊至所述风轮发电机。
通过飞艇的艇载起重机从所述风轮发电机向上吊起所述至少一个风轮发电机部
件或所述至少一位人员或者将所述至少一个风轮发电机部件或所述至少一位人员向
下吊至所述风轮发电机可具有下述优势:可确保在不依赖风轮发电机所在地点的任何
起吊设备或其他装卸设备的情况下执行对风轮发电机的卸载和装载。
根据本发明的可能方面,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载或从所述风轮发电机
向所述飞艇装载可通过所述飞艇的码头来执行,所述码头将所述至少一个风轮发电机
部件或至少一位人员引至或引离所述风轮发电机。
通过使用码头对风轮发电机进行卸载或装载可具有下述优势:可便于利用能安全
而且容易地接近风轮发电机的装置将所述飞艇停靠至风轮发电机,而不是通过例如有
可能使接近变得难以进行的绳子、线缆或链条来执行停靠。
根据本发明的可能方面,从所述飞艇向所述风轮发电机卸载或从所述风轮发电机
向所述飞艇装载可沿梯子执行,所述梯子将所述至少一个风轮发电机部件或至少一位
人员引至或引离所述风轮发电机。
通过使用梯子对风轮发电机进行卸载或装载可具有下述优势:可便于利用能安全
而且容易地接近风轮发电机的装置将所述飞艇停靠至风轮发电机,而不是通过例如有
可能使接近变得难以进行的绳子、线缆或链条来执行停靠。
本发明的目的和优势还可通过一种用于操纵风轮发电机部件的飞艇来获得,所述
飞艇设置有连接机构的锚定元件,所述连接机构的所述锚定元件旨在经由连接元件与
所述连接机构的停靠元件协作,所述连接机构的所述停靠元件是风轮发电机的一部
分。
设置有连接机构的锚定元件并且该锚定元件旨在与作为风轮发电机的一部分的
停靠元件协作的飞艇可具有下述优势:飞艇可经由适于这种停靠的互相连接而安全且
可靠地停靠在风轮发电机上。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述停靠元件是所述风轮发电机的下述
部件中的一个或者被附接到所述风轮发电机的下述部件中的一个:机舱、轮毂、塔架、
一个或更多个叶片、基座或所述风轮发电机的变电站。
取决于飞艇对风轮发电机的可接近性以及取决于飞艇的尺寸和结构,有可能将飞
艇停靠于风轮发电机的任何一个主要部件。在由连接机构来执行停靠的情况下,可接
近性可得到增强。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述锚定元件是所述连接机构的阳部件
或阴部件,所述连接机构的所述阳部件或阴部件旨在分别与所述风轮发电机的相应阴
部件或阳部件协作。
设置有连接机构的阳部件或阴部件并且这些阳部件或阴部件旨在分别与作为风
轮发电机的一部分的阴部件或阳部件协作的飞艇可具有下述优势:飞艇可经由适于这
种停靠的互相连接而安全且可靠地停靠在风轮发电机上。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述锚定元件是从所述飞艇的前部停靠
区段、后部停靠区段或侧部停靠区段延伸的码头。
飞艇的码头构成连接机构的连接元件可具有下述优势:可便于利用能安全而且容
易地接近风轮发电机的装置将所述飞艇停靠至风轮发电机,而不是通过例如有可能使
接近变得难以进行的绳子、线缆或链条来执行停靠。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述连接元件是从所述飞艇的前部停靠
区段、后部停靠区段或侧部停靠区段延伸的梯子。
飞艇的梯子构成连接机构的连接元件可具有下述优势:可便于利用能安全而且容
易地接近风轮发电机的装置将所述飞艇停靠至风轮发电机,而不是通过例如有可能使
接近变得难以进行的绳子、线缆或链条来执行停靠。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述连接元件是从所述飞艇的前部停靠
区段、后部停靠区段或侧部停靠区段延伸的起重机。
飞艇的起重机构成连接机构的连接元件可具有下述优势:可确保在不依赖风轮发
电机所在地点的任何起吊设备或其他装卸设备的情况下执行对风轮发电机的卸载和
装载。
本发明的目的和优势还可通过一种风轮发电机来获得,该风轮发电机设置有连接
机构的停靠元件,所述连接机构的所述停靠元件旨在与所述连接机构的锚定元件协
作,所述连接机构的所述锚定元件是飞艇的一部分。
设置有连接机构的停靠元件并且该停靠元件旨在与作为飞艇的一部分的第一部
件协作的风轮发电机可具有下述优势:飞艇可经由适于这种停靠的互相连接而安全且
可靠地停靠在风轮发电机上。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述停靠元件是所述连接机构的阳部件
或阴部件,所述连接机构的所述阳部件或阴部件旨在分别与所述飞艇的相应阴部件或
阳部件协作。
设置有连接机构的阳部件或阴部件并且这些阳部件或阴部件旨在分别与作为飞
艇的一部分的阴部件或阳部件协作的风轮发电机可具有下述优势:飞艇可经由适于这
种停靠的互相连接而安全且可靠地停靠在风轮发电机上。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述连接元件是从风轮发电机的下述部
件中的一个延伸的码头:机舱、轮毂、塔架、一个或更多个叶片、基座或所述风轮发
电机的变电站。
风轮发电机的码头构成连接机构的连接元件可具有下述优势:可便于利用能安全
而且容易地接近风轮发电机的装置将所述飞艇停靠至风轮发电机,而不是通过例如有
可能使接近变得难以进行的绳子、线缆或链条来执行停靠。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述连接元件是从风轮发电机的下述部
件中的一个延伸的梯子:机舱、轮毂、塔架、一个或更多个叶片、基座或所述风轮发
电机的变电站。
风轮发电机的梯子构成连接机构的连接元件可具有下述优势:可便于利用能安全
而且容易地接近风轮发电机的装置将所述飞艇停靠至风轮发电机,而不是通过例如有
可能使接近变得难以进行的绳子、线缆或链条来执行停靠。
根据本发明的可能方面,所述连接机构的所述连接元件是从风轮发电机的下述部
件中的一个延伸的起重机:机舱、轮毂、塔架、一个或更多个叶片、基座或所述风轮
发电机的变电站。
作为风轮发电机的一个主要部件并且构成连接机构的连接元件的起重机可具有
下述优势:可确保在不依赖飞艇的任何起吊设备或其他装卸设备的情况下执行对风轮
发电机的卸载和装载。
本发明的目的和优势还可通过一种飞艇的用途来获得,所述飞艇用于连接至风轮
发电机并用于向所述风轮发电机装载或者从所述风轮发电机卸载风轮发电机部件或
人员,所述飞艇设置有连接机构的锚定元件,所述连接机构的所述锚定元件旨在与连
接机构的第二部件协作,所述连接机构的所述第二部件是风轮发电机的一部分。
本发明的目的和优势还可通过一种风轮发电机的用途来获得,所述风轮发电机用
于连接至飞艇并用于向所述风轮发电机装载或者从所述风轮发电机卸载风轮发电机
部件或人员,所述风轮发电机设置有连接机构的停靠元件,所述连接机构的所述停靠
元件旨在与连接机构的锚定元件协作,所述连接机构的所述锚定元件是飞艇的一部
分。
本发明的目的和优势还可通过一种飞艇的用途来获得,所述飞艇用于连接至风轮
机塔架并用于向机舱装载或从机舱卸载风轮发电机部件或人员之前整夜安置所述风
轮发电机部件或所述人员,所述飞艇设置有连接机构的锚定元件,所述连接机构的所
述锚定元件旨在与连接机构的停靠元件协作,所述连接机构的所述第二部件是风轮发
电机的一部分。
根据本发明的不同应用和使用包括:
由风轮发电机向飞艇补给燃料,在这种情况下,例如当所述飞艇停靠在风
轮发电机上以装卸至少一个风轮发电机部件或至少一位人员时,所述飞艇
优选地可被补给燃料或电气再充电(例如,电驱动的飞艇的蓄电池可直接
由产生电力的风轮机充电);
飞艇可在维修和维护期间用作抢险救援工具,这种飞艇能够救援可能被困
在风轮发电机顶部(例如,机舱、轮毂或叶片)上的人员;
提供一种具有能够维护、清洁或更换叶片的模块或附件的飞艇;
使用飞艇来更换主要部件,这可加快维护周期;
使用飞艇来存放维护运送和安装件,在这种情况下,机舱部件被置入大型
岸上共用仓库,并且维护飞艇在风轮发电机与仓库之间每天二十四小时来
回运送这些部件;
使用飞艇来容易地接近离岸风轮发电机以进行维护;
使用飞艇来进行机舱修复,在这种情况下,使用配置有起重机的飞艇来修
复和更换风轮发电机中的部件;使用飞艇来更换风轮发电机上的叶片;
使用飞艇来更换离岸风轮发电机的部件;
使用飞艇来清洁风轮发电机的一个或更多个叶片;
使用飞艇来快速执行维护,其优势在于比起重机更好且更快;
使用飞艇作为离岸维护人员的工作台。
当提及优势时,必须理解,该优势可以看作本发明所提供的可能优势,但还应理
解,本发明在实现所描述的优势时尤其但非排他地有利。
总体来说,在本发明的范围内,可以以任何可能的方式组合和结合本发明的各个
方面和优势。
用于执行根据本发明的一种或更多种方法的气艇可被具体开发来执行所述一种
或更多种方法。
然而,以引用方式并入此处的是由气艇的下列开发者和制造者中的一个或更多个
开发、存在或设计的气艇:Skycat/Hybrid Air Vehicles、Skyhook International、Lockheed
Martin、RosAeroSystems、21st Century Airships、Airship.org,所有这些气艇都适于执
行根据本发明的一种或更多种方法。
本发明的这些以及其它方面、特征和/或优势将由于以下说明而明显,并将参照
以下说明而得到解释。
附图说明
图1至图2分别示出了包括三个风轮机塔架区段的风轮机的前视图和侧视图。
图3示意性地示出了在风轮机上方飞行的飞艇。
图4示意性地示出了停靠于风轮机的飞艇。
图5示意性地示出了风轮发电机机舱与经由连接机构连接至该风轮发电机机舱
的飞艇之间的连接。
图6示意性地示出了飞艇与风轮发电机之间的另选连接,该连接包括两个锚定
点。
图7示意性地示出了在风轮发电机上方飞行的飞艇,该飞艇包括上侧具有开口的
腔。
图8示出了以叶片延伸穿过所述腔和开口的方式停靠于图7的风轮发电机的飞
艇。
图9示意性地示出了风轮发电机和飞艇之间的另选连接。
图10示出了如在其他附图中示意性地示出的飞艇的可能实施方式;所述飞艇被
示出为停靠于风轮发电机。
具体实施方式
图1和图2分别示出了风轮发电机的前视图和侧视图,所述风轮发电机包括:三
个风轮机塔架区段104、106和108;机舱116;轮毂118;以及三个叶片120。还可
构想其他类型的风轮发电机。
图3示出了在风轮机上方飞行的飞艇100。飞艇包括推进器114、112以及腔102。
飞艇100被布置在与叶片的旋转轴线垂直的方向上,从而允许飞艇以风轮机的两个叶
片在该飞艇100的每侧上延伸的方式停靠在风轮机的这两个叶片之间;或者允许飞艇
100以一个叶片延伸到腔102内的方式进行停靠;或者可允许飞艇100以两个叶片延
伸到腔102内的方式进行停靠。
图4示出了固定于风轮机的飞艇100。飞艇在与叶片的旋转轴线垂直的位置停靠
在风轮机的两个叶片之间。叶片可使被固定的飞艇稳定。
图5示出了连接至风轮发电机的飞艇100的下部。飞艇包括锚定元件502,并且
机舱包括停靠元件504。锚定元件502和停靠元件504通过连接元件506互相连接。
连接元件506在停靠之前可形成风轮发电机的一部分或者飞艇100的一部分。
连接元件506可以是码头、梯子、绳子、线缆或者能够将飞艇固定到风轮发电机
的类似元件。当连接元件506是码头、梯子或类似元件时,连接元件506允许人员或
设备(例如,维修设备或风轮机部件)被容易地运至和运离飞艇。而且,在所示的实
施方式中,工作台1002可被设置为飞艇的一部分,这种工作台使得人员和设备能够
安全而且容易地进出机舱。
图6示出了连接至风轮机的飞艇100的一部分。飞艇100包括第一锚定元件502
和第二锚定元件602,机舱包括第一停靠元件504和第二停靠元件604。第一锚定元
件502和第一停靠元件504通过第一连接元件506互相连接。第二锚定元件602和第
二停靠元件604通过第二连接元件606互相连接。
连接元件506、606在停靠之前可形成风轮机的一部分或者飞艇100的一部分。
连接元件506、606中的一者或两者可以是码头、梯子、绳子、线缆或能够将飞艇固
定到风轮发电机的类似元件。通过在飞艇和风轮发电机之间具有两个锚定点,实现了
飞艇更安全的固定。
此外,其中的一个锚定点由此可专用于运送人员或设备(例如,维修设备或风轮
机部件),而其中的另一锚定点可专用于保持飞艇100稳定地位于风轮发电机上。同
样,在所示的实施方式中,工作台1002可被设置为飞艇的一部分,这种工作台使得
人员和设备能够安全而且容易地进出机舱。
图7示出了在风轮机上方飞行的飞艇100。飞艇包括推进器114、112以及腔102。
腔在飞艇100的顶部设置有开口。飞艇100被定位在与叶片的旋转轴线平行的方向上,
并且由于飞艇100顶部上的开口,允许飞艇100停靠而不会干涉叶片,甚至当叶片朝
向飞艇100向上延伸时也是如此。
图8示出了锚定于风轮发电机的飞艇100。飞艇100以一个叶片延伸穿过该飞艇
100的顶部上的开口的方式停靠于机舱和轮毂。飞艇100的主轴线大致平行于风轮发
电机的叶片平面,并且飞艇可借助于叶片而至少部分地保持其在机舱上的位置。通过
将飞艇100定位于机舱,可从机舱的侧面或从机舱的顶部容易地维护机舱。因此,机
舱中不需要有用于从上方接近地面的起重机,或者地面上也不需要有用于从下方接近
机舱的起重机。
作为将飞艇100停靠于机舱上的另选方案,飞艇可停靠于机舱上,但停靠于轮毂
后面(即,在其后部),使得叶片在飞艇的腔的外侧延伸。飞艇100的主轴线仍可大
致平行于风轮发电机的叶片平面。通过将飞艇定位在机舱上,可从机舱的侧面或从机
舱的顶部容易地维护机舱。因此,机舱中不需要有用于从上方接近地面的起重机,或
者地面上不需要有用于从下方接近机舱的起重机。然而,通过将飞艇定位在轮毂后面,
可在飞艇被锚定于风轮发电机的状态下执行需要使轮毂旋转并因此也需要使叶片旋
转的维护。
图9示出了被固定到风轮发电机的飞艇100的一部分。飞艇100以直立的叶片延
伸穿过飞艇顶部上的开口的方式进行停靠,或者另选地,飞艇被停靠在轮毂的后部,
这两种停靠方式都在上文进行了描述。飞艇包括第一锚定元件904和第二锚定元件
910,机舱包括第一停靠元件902和第二停靠元件908。第一锚定元件904和第一停
靠元件902通过第一连接元件906互相连接。
第二锚定元件910和第二停靠元件908通过第二连接元件912互相连接。连接元
件906、912在停靠之前可形成风轮机的一部件或飞艇的一部分。连接元件906、912
可采用码头、梯子、绳子、线缆或能够将飞艇固定到风轮发电机的类似元件的形式。
通过在飞艇与风轮机之间具有两个锚定点,实现了飞艇更安全的固定。此外,在所示
的实施方式中,两个锚定点由此都可专用于运送人员或设备(例如,维修设备或风轮
机部件)。
同样,在所示实施方式中,工作台1002可被设置为飞艇的一部分,这种工作台
使得人员和设备能够安全而且容易地进出机舱。在飞艇被定位在机舱靠近轮毂的端部
处的情形中,可在飞艇被固定于风轮机的状态下执行需要使叶片旋转的维修。
在所示实施方式中,飞艇100停靠于风轮发电机的机舱。在其他情形中,飞艇可
停靠于风轮发电机的其他部件,例如,停靠于一个或更多个叶片、轮毂、塔架或基座,
尤其当维护海上风轮发电机时,甚至可使用飞艇停靠来整夜安置人员和/或设备。
本领域技术人员将理解上述附图中示意性示出的飞艇的不同具体设计。图10示
出了这种可能的具体实施方式的示例。
虽然已针对具体实施方式描述了本发明,但是本发明绝不应被解释为局限于所示
出的这些实施例。说明书主要描述了将飞艇停靠于使用中的风轮发电机,例如用于进
行维护或维修。然而,根据本发明的方法还可用于安装风轮发电机的最后阶段;例如,
用于将部件运送到几乎准备好的风轮发电机,或者用于从已经完工的风轮发电机运送
人员。
本发明的范围由所附权利要求书阐述。在权利要求书的上下文中,词语“包括”
或“包含”不排除其它可能的元素或步骤。而且,提到例如“一”、“一个”等词时,不应
被解释为排除了复数个所指对象的情况。权利要求中针对附图中示出的元素使用的附
图标记也不应被解释为限制本发明的范围。此外,不同权利要求中提到的各个特征可
以有利地进行组合,并且不同权利要求中对这些特征的提及不排除这些特征的组合是
不可能并且是有优势的。