СПОСОБ МОНТАЖА ГОНДОЛЫ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ БАШНИ
MOUNTING METHOD OF A NACELLE IN AN UPPER PART OF A TOWER

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Данное изобретение относится способу монтажа гондолы ветровой энергетической установки (тяжелые элементы конструкции для производства ветровой электроэнергии, включая электрогенератор и пр.) в верхней части башни, помещенной на фундамент.
Уровень техники
[0002] В качестве способа монтажа гондолы в верхней части башни заявитель данного патента предложил в Патенте 1 способ монтажа гондолы в верхней части башни, состоящий из указанных ниже производственных процессов I - IV.
«Производственный процесс № I»
- После закрепления каркаса с помощью тросов в верхней части башни, тросы, присоединенные к гондоле, набросить на шкивы указанного каркаса.
«Производственный процесс №II»
- Тросы, наброшенные на указанные шкивы, пропустить через шкивы на фундаменте, а концы этих тросов намотать на лебедку, поднять гондолу до указанного каркаса, и одновременно с переносом на каркас открепить указанные тросы от гондолы.
«Производственный процесс № III»
- Приведя во вращение указанный каркас, подвести гондолу к верхней части башни и провести процесс монтажа гондолы к верхней части башни.
«Производственный процесс № IV»
- После монтажа гондолы к верхней части башни открепить указанный каркас от верхней части башни.
Предшествующие исследования
Патенты
[0003] Патент 1: патент, опубликованный под номером 4796391
Раскрытие изобретения
Проблема, которую решает изобретение
[0004] Технология, которая предлагается в указанном выше патенте, имеет проблемы, указанные под номерами 1-3.
«Проблема №1»
Для того чтобы повернуть указанный выше каркас, требуется сложная конструкция, обладающая прочностью, выдерживающей такой поворот, и по мере добавления веса требуется использовать все более прочные соединительные элементы в каждом элементе конструкции каркаса, что приводит к повышению стоимости.
«Проблема №2»
Для поворота указанного каркаса необходимо приложить воздействие, для этого воздействия требуется управление тросами.
«Проблема №3»
Так как гондола закрепляется в верхней части башни за счет поворота каркаса, в этот момент сложно провести точную регулировку в горизонтальном направлении, а также затруднено позиционирование гондолы относительно верхней части башни.
[0005] Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является решение проблем, указанных выше под номерами 1-3, при указанном выше состоянии.
Способ решения проблем
[0006] Для решения указанных выше проблем, в данном изобретении в качестве способа монтажа гондолы к конструкции верхней части башни приведены указанные ниже под номерами 1-11 производственные процессы.
«Производственный процесс № 1»
- На верхней части башни, которая окончательно установлена на фундаменте, монтируется каркас в виде четырехугольной рамы, выступающей горизонтально, причем выступающий край открыт вниз.
«Производственный процесс №2»
- На передний и задний край горизонтали указанного каркаса фиксируется закрепленный на земле трос, который закрепляет каркас на верхней части башни.
«Производственный процесс № 3»
- На шкивы на передней и задней горизонтали указанного каркаса накинуть тросы от указанной гондолы.
«Производственный процесс № 4»
- Концы этих тросов из указанных шкивов провести через шкивы на фундаменте и присоединить к подъемному крюку крана.
«Производственный процесс № 5»
- С помощью указанного крана поднять указанный крюк, натянуть указанные тросы через все указанные шкивы, и поднять указанную гондолу.
«Производственный процесс № 6»
- При подъеме указанной гондолы, зафиксировать движение (ход) тросов во время подъема, и в этом зафиксированном состоянии изменить присоединение крюка указанного крана в направлении, противоположном направлению натяжения тросов.
«Производственный процесс № 7»
- После указанного изменения присоединения снять фиксацию движения указанных тросов, после этого с помощью крана поднять указанный крюк, натянуть указанные тросы через все шкивы и поднять гондолу еще выше.
«Производственный процесс № 8»
- Повторяя производственный процесс № 6 с указанным изменением присоединения и следующий за ним производственный процесс № 7 с дальнейшим подъемом гондолы, привести гондолу через указанный открытый горизонтальный край в указанный каркас.
«Производственный процесс № 9»
- Приведенную в указанный каркас гондолу подвесить в указанный каркас, и одновременно с этим отсоединить от указанных тросов.
«Производственный процесс № 10»
- Подвешенную в указанный каркас гондолу переместить к указанной верхней части башни и произвести монтаж к этой верхней части башни.
«Производственный процесс № 11»
- Отсоединить тросы, фиксирующие указанный каркас, и снять каркас с верхней части башни.
[0007] Если в этой конструкции указанный каркас сделать в форме поперечно наклоненного параллелограмма, верхняя выступающая горизонтальная сторона которого открыта вниз, то можно добиться устройства рационально легкого каркаса (рамы).
Так же, если указанный каркас оборудовать рельсом, ведущим от места подвески гондолы к верхней части башни и оснащенным подвесным механизмом, подвижным в продольном направлении, то с помощью этого подвесного механизма можно произвести производственный процесс № 9 по подвешиванию гондолы и производственный процесс № 10 по перемещению гондолы к верхней части башни, не нужно будет совершать действие по повороту каркаса, использовавшееся раньше, регулировка гондолы по горизонтали и по вертикали так же станет проще, и таким образом повысится производительность работ.
Технический результат изобретения
[0008] Данное изобретение в качестве способа монтажа гондолы к конструкции верхней части башни использует указанные выше под номерами 1-11 производственные процессы, поэтому является способом монтажа, не использовавшимся ранее, не требующим применения лебедки, монтаж можно будет осуществлять среднемерными кранами.
Краткое описание чертежей
[0009] Фиг. 1 - Схема монтажа оборудования ветровой энергетической установки, связанной с данным изобретением.
Фиг. 2 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 3 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 4 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 5 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 6 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 7 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 8 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 9 - Схема монтажа каркаса к верхней части башни на указанной ветровой энергетической установке.
Фиг. 10 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 11 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 12 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 13 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 14 - Схема монтажа гондолы к верхней части башни на указанной ветровой энергетической установке.
Фиг. 15 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 16 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 17 - Схема монтажа указанного оборудования.
Фиг. 18 - Увеличенный фрагмент части фиг. 12.
Фиг. 19 - Увеличенный фрагмент части фиг. 13.
Фиг. 20 - Увеличенный фрагмент части фиг. 14.
Фиг. 21 - Схема действия.
Фиг. 22 - Схема крепежных элементов.
Фиг. 23 - Увеличенная фронтальная схема монтажа гондолы к верхней части башни.
Фиг. 24 - Вид сбоку фиг. 23.
Осуществление изобретения
[0010] Ниже приведено объяснение на основе схемы монтажа оборудования ветровой энергетической установки, связанной с данным изобретением: фиг. 1 - фиг. 8 показывают краткое изложение процесса построения ветровой энергетической установки; фиг. 9 - фиг. 13 показывают процесс монтажа каркаса 10 к верхней части башни 1 в рамках этого процесса постройки; фиг. 14 - фиг. 17 демонстрируют процесс монтажа гондолы М к башне 1 при помощи данного каркаса 10.
[0011] Если объяснять процесс построения ветровой энергетической установки на основании фиг. 1 - фиг. 8, описывающих краткое изложение процесса, то первым этапом является создание основания (фундамента) G для ветровой энергетической установки, как это показано на фиг. 1. На это основание G устанавливаются привезенное грузовиком Т основание 2 башни 1, которое поднимается, как это указано на схеме, из положения, обозначенного пунктирными линиями, в положение, обозначенное сплошными линиями, с помощью, например, вездеходного крана С1 грузоподъемностью 25 т (= 25 тонн).
Затем, как это показано на фиг. 2 - фиг. 3, привезенные грузовиком Т фрагмент 3, фрагмент 4, фрагмент 5, фрагмент 6, являющиеся частями башни 1, поднимаются с помощью указанного ранее вездеходного крана С1 или с помощью более мощного крана, например, вездеходного крана С2 грузоподъемностью 60 т, и последовательно устанавливаются друг на друга на основание 2 башни 1, и скрепляются. Основание 2 башни и фрагменты 3-6 башни составляют по весу от 5 до 12 тонн, и, как и было указано в предыдущих патентах, фланцы на краях фрагментов 3-6 башни скрепляются между собой с помощью болтов. Кроме того, указанные вездеходные краны С1, С2 относятся к среднемерным кранам, поэтому далее мы будем для простоты называть их «краны С1, С2».
[0012] Далее, как это показано на фиг. 4, на верхнюю часть башни 1 монтируется каркас 10, на передний и задний край горизонтали каркаса 10 фиксируется закрепленный на земле трос и закрепляет каркас на верхней части башни 1. Затем, как это показано на данной фигуре и фиг. 5, на башню 1 монтируется гондола М. После этого, как показано на фиг. 6 - фиг. 7, отсоединяются тросы 19, фиксирующие каркас 10, и каркас 10 снимается с верхней части башни. После этого на гондолу М прикрепляется ротор (крылья) R. Затем кран С2 прекращает работу, заканчивается постройка оборудования ветряной мельницы для ветровой энергетической установки.
[0013] Каркас 10, установленный на верхней части башни 1, как это показано на фиг. 4, состоит из основы каркаса 11, закрепляемой на верхней части башни 1, элементов каркаса 12, закрепленных с двух сторон от основы каркаса 11 наклонно вбок в виде параллелограмма, и двух армирующих элементов 13 в направлении вверх к центру, скрепляющих две противолежащие точки вверху и внизу этих параллельных элементов каркаса 12. Каркас 10 такой конструкции представляет собой раму, состоящую из простых анкерных рамок, объединивших два прямоугольных треугольника в форме четырехугольной коробки.
[0014] К этому каркасу 10 присоединяется рабочая платформа 14, закрепленная к верхним концам параллельных элементов каркаса 12, описанных выше, а также горизонтальный рельс 15 каркаса R (рельса) (на фиг. 23 изображен горизонтально справа налево), переводящий гондолу М из висящего положения к верхней части башни 1, и подвесного механизма 16, который состоит из подъемного цепного блока, подвижно установленного на рельс 15. Подвесной механизм 16 имеет ручной привод, может передвигаться в виде вагонетки, использующей валики (колеса) для перемещения вдоль рельса 15.
Так же на элементах 12 каркаса к верхней части с двух сторон впереди и позади (на фиг. 23 левая сторона - впереди, правая сторона - позади), а также в нижней части с двух сторон позади прикрепляются шкивы 17a, 17b, 17c. (Подробнее см. фиг. 23).
[0015] Если объяснять подробно процесс монтажа каркаса 10 на основании фиг. 9 - фиг. 13, то, как показано на фиг. 9, с помощью крана С2 основу 11 каркаса 10 подвешивают к верхней части башни 1, рабочий, находящийся в люльке подъемника с люлькой Е, прикрепляет основу 11 к верхней части башни 1, закрепляя с помощью болтов и сварки.
Затем, используя основу 11 каркаса как основу, последовательно собирают указанные выше элементы конструкции 12, армирующие элементы 13, рабочую платформу каркаса 14, рельс каркаса 15 и подвесной механизм 16, надлежащим образом разбирая и соединяя детали, поднимают с помощью крана С2, выстраивают каркас 10. Эти работы производит монтажник, находящийся на основе 11 каркаса.
Построенный таким образом каркас 10 выступает вбок от верхней части башни 1 (на фиг. 23 - вправо и влево) и наклонно (на той же фиг. -направо), а верхняя выступающая часть открыта вниз.
[0016] На передний и задний края по двум сторонам каркаса 10 фиксируются закрепленные на земле тросы 19 в количестве более 4 штук, чем закрепляют каркас, чтобы он не изгибался. (Подробнее см. фиг. 13). Данные тросы 19 можно закреплять в соответствующее время, чтобы получить наилучший эффект. К тому же, тросов 19 может быть и 1, и 2, и больше. Например, трос 19 можно закрепить, как указано на фиг. 18 и на фиг. 19, от нижнего края каркаса 10 к основанию (фундаменту) G, провести через карабин 19а, шкив 19b, рычаг блока 19c, тензодатчик 19d. Рычаг блока 19c был известен и ранее, но в данном устройстве он может наматывать (натягивать) или разматывать (ослаблять) цепь в зависимости от поворота рычага в направлении, указанном стрелками. (Подробнее см. фиг. 19). Тензодатчик 19d измеряет сопротивление при подъеме элементов каркаса 12, 13, подъеме гондолы М и пр., и на каждом этапе работ позволяет установить, не превышается ли нагрузка на каркас 10. Он необходим для контроля за безопасностью работ.
[0017] Если объяснять подробно процесс монтажа гондолы М на верхнюю часть башни 1, указанном на фиг. 5, то он состоит в следующем: трос 21, идущий от каркаса 10 к гондоле М, закрепляют на шкив 22 крюка, подсоединенного к подъемному механизму гондолы М, и подводят к каркасу 10 (указанный выше производственный процесс № 3). Этот подведенный трос 21 пропускают через все шкивы каркаса 10 - шкивы 17а, 17b, 17c (с общей нумерацией: 17), и подводят вниз к башне 1 (подготовительное действие к указанному выше производственному процессу № 4). Затем данный трос 21, как это указано на фиг. 14 и фиг. 20, пропускают через шкивы 23а, 23b, закрепленные на основании (фундаменте) G, после чего присоединяют к подъемному крюку 24 крана С2 (окончание указанного выше производственного процесса №4). Это соединение (крепление) производится путем наматывания конца троса 21 на подъемный крюк 24 (делается кольцо), затем конец соединяется с крепежным элементом 26. Крепежный элемент 26 может не иметь стопорного конца, как крепежный элемент 26 на фиг. 22, кроме того, можно использовать и обычный зажим для провода, хотя это и не показано специально на фиг. 22.
[0018] В таком состоянии поднимая крюк 24 крана С2, трос 21, проходя через все шкивы 17, натягивается и поднимает гондолу (указанный производственный процесс № 5).
В это время, как указано на фиг. 15, если поднять гондолу М на требуемую высоту, то, как показано на фиг. 22, за счет двух крепежных брусков 26а и 26b в этот момент можно зажать трос 21 и, пропустив болты и гайки через отверстие 26с, завернуть их, таким способом накрепко зафиксировав трос 21. На данные крепежные элементы 26, как минимум с одной стороны на блок 26а, ставится стопорное кольцо 27, в это стопорное кольцо 27 закрепляется трос 29 через рычаг блока 28. Благодаря этому трос 21 защищен от разматывания, и гондола М остается в поднятом положении. Можно навесить на стопорное кольцо 27 крюк рычага блока 28.
[0019] В этом положении крюк 24 крана С2 открепляется от троса 21, и как показано на фиг. 20, производятся крепежные работы на шкиве 23b. Другими словами, когда гондола М поднята, в процессе подъема движение троса 21 фиксируется перед шкивом 23а на основании, и в этом закрепленном состоянии крюк 24 крана С2 закрепляется еще раз в направлении, противоположном натяжению троса (указанный производственный процесс № 6).
После этого, с помощью рычага блока 28 трос 21 освобождается, и снова с помощью крана С2 поднимается крюк 24, и поднимается гондола М. (Указанный выше производственный процесс № 7). Повторяя производственный процесс № 6 с указанным изменением присоединения и следующий за ним производственный процесс № 7 с дальнейшим подъемом гондолы, привести гондолу через указанный открытый горизонтальный край в указанный каркас. (Указанный выше производственный процесс № 8).
Число повторений производственных процессов № 6 и 7 устанавливается надлежащим образом с учетом подъемной силы крана С2. При практическом применении гондола М=20,0 т, подъемная сила (высота подъема троса 21: 41 м), указанные выше действия повторялись 6 раз, длина подъема крана С2 составила: 41 Х 6=246 м.
[0020] Когда, как показано на фиг. 15 и фиг. 23, гондола М подойдет к каркасу 10, то в соответствии с фиг. 23 и фиг. 24 следует с помощью подвесного механизма 16 подвесить гондолу М. После окончания работ по подвешиванию от гондолы М отсоединяются тросы 21 (указанный выше производственный процесс №9). Отсоединение тросов 21 можно производить и позже, если они не мешают работе.
Затем, как указано пунктирными и сплошными линиями на фиг. 23, следует вручную переместить подвесной механизм 16 горизонтально по рельсу 15, и таким образом переместить гондолу М к верхней части башни 1, постепенно опуская, и закрепить на верхней части. (Указанный выше производственный процесс № 10).
[0021] После окончания работ по закреплению гондолы М на верхней части башни 1, следует произвести демонтаж указанного каркаса 10 в обратной последовательности и отсоединить каркас 10 от верхней части башни 1 (указанный производственный процесс №11), затем, как указано на фиг. 17, монтаж гондолы М на башне 1 будет закончен. Во время демонтажа каркаса 10, следует своевременно отсоединить тросы 19. Затем, как указано выше, на указанную гондолу М будет закреплен ротор R, и как указано на фиг. 8 заканчивается постройка оборудования ветряной мельницы ветровой энергетической установки.
[0022] Каркас 10, построенный для реализации работ в соответствии с вышеизложенным, выступает в сторону в виде наклонного параллелограмма, верхняя выступающая горизонтальная сторона которого открыта вниз, но, конечно, можно использовать и другие формы, помимо параллелепипеда, например, прямоугольник, при условии, если он выступает в сторону и та его выступающая сторона, через которую будет подвешиваться гондола, будет открыта вниз. Рамки данного изобретения указаны в рамках патента, однако подразумевается, что в них входят все изменения, как в рамках требований патента, так и эквивалентные им.
Условные обозначения
[0023]
C, C1, C2 кран (вездеходный кран)
E подъемник с люлькой
G основание (фундамент)
M гондола
R ротор (крылья)
T грузовик
1 башня
2 основание башни
3, 4, 5, 6 фрагменты башни
10 каркас
11 основа каркаса
12 элементы каркаса
13 армирующие элементы
14 рабочая платформа каркаса
15 рельс каркаса
16 подвесной механизм каркаса
17, 17a, 17b, 17c, 23a, 23b шкив
19, 21 трос
26 крепежный элемент